JP2006155858A - データがクロストラック磁化として読み書きされる磁気記録ディスクドライブ - Google Patents
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Abstract
【課題】隣接する磁化領域からの反磁界の影響は、記録されたデータの安定性に影響を与える。データトラックにおけるビット密度を増加するためにデータビットを小さくすると、反磁界の影響はより顕著になる。
【解決手段】ディスク212は、ガードバンド220〜224により相互に磁気分離された同心円データトラック230〜233を有する。誘導型書込みヘッドは、クロストラック方向に磁界を生成するよう配置された書込み磁極P1,P2と書込みギャップ330を有する。磁気抵抗読取りヘッド400の自由層磁化方向411はディスク表面に垂直であり、固定層磁化方向407はディスク表面に平行でありかつ自由層磁化方向411と直交する。読取りヘッドは、隣接データトラックからの磁束が読取りヘッドに達するのを防止するためにクロストラック方向で離間した側部磁気シールドSS1,SS2を有することができる。
【選択図】図7A
【解決手段】ディスク212は、ガードバンド220〜224により相互に磁気分離された同心円データトラック230〜233を有する。誘導型書込みヘッドは、クロストラック方向に磁界を生成するよう配置された書込み磁極P1,P2と書込みギャップ330を有する。磁気抵抗読取りヘッド400の自由層磁化方向411はディスク表面に垂直であり、固定層磁化方向407はディスク表面に平行でありかつ自由層磁化方向411と直交する。読取りヘッドは、隣接データトラックからの磁束が読取りヘッドに達するのを防止するためにクロストラック方向で離間した側部磁気シールドSS1,SS2を有することができる。
【選択図】図7A
Description
本発明は、磁気記録ディスクドライブに関する。
従来の磁気記録ディスクドライブにおいて、ディスクは同心円データトラックを有し、このデータトラック内の領域が円周方向あるいはトラックに沿った方向に磁化される。これらの領域が誘導型書込みヘッドにより磁化される際、データが記録され、あるいは書き込まれる。書込みヘッドは、ディスクが回転して書込みヘッドを通過する際、書込みギャップを横切ってトラックに沿った方向に書込み磁界を生成する書込み磁極を有する。書き込まれたデータ「ビット」はデータトラック内の連続する磁化領域間の遷移である。これらの遷移により、磁界は、ディスク内外への概ね垂直な磁界となる。ディスクが回転して読取りヘッドを通過する際、磁気抵抗読取りヘッドによりこれらの磁界が検出されると書き込まれたデータビットが読み返され、ディスクドライブの回路により処理されてデータとなる。
図1は従来の磁気記録ハードディスクドライブのブロック図である。このディスクドライブは、ディスクドライブのハウジングあるいはベース16上で支持される磁気記録ディスク12と回転式ボイスコイルモータ(VCM)のアクチュエータ14とを含む。ディスク12は、複数の同心円データトラックを備えた磁気記録層を有する。ディスク12は、ベース16に装着されたスピンドルモータ(図示せず)によって回転軸13の周りを15の方向に回転する。アクチュエータ14は軸17の周りを枢動するとともに、剛性のアクチュエータアーム18を含む。概ね可撓性のサスペンション20がフレクシャ23を含み、かつアーム18の端部に取り付けられている。フレクシャ23にはヘッド担体あるいは空気軸受スライダ22が取り付けられている。通常、スライダ22の後縁面25上には、誘導型書込みヘッドと磁気抵抗読取りヘッドとを含む磁気記録読取り/書込みヘッド24が形成されている。フレクシャ23およびサスペンション20により、スライダ22は、回転ディスク12により生成される空気軸受上で縦横に揺れることができる。ディスク12が回転すると、アクチュエータ14が回転して、読取り/書込みヘッド25を概ね半径方向にトラックを横切って動かすことができる結果、ディスク12上の様々な同心円データトラックにアクセスしてデータを読み取りあるいは書き込むことができる。通常、スピンドルモータによって回転するハブの上に複数のディスクが積み重なっており、各ディスク表面とは別々のスライダおよび読取り/書込みヘッドが関連する。
図2Aは、図1の方向2‐2で切り取ったディスクドライブヘッド組立体およびディスク12の断面の拡大端面図である。ヘッド組立体は、スライダ22と、スライダの後縁面25上に形成された読取り/書込みヘッド24とを含む。スライダ22はフレクシャ23に取り付けられているとともに、ディスク12に向く空気軸受面(ABS)27と後縁面25とを有し、この後縁面はABSに対して概ね垂直であり、半径方向あるいはクロストラック方向に対して平行である。ABS27により、回転ディスク12からの空気流が空気の軸受を生成し、この軸受はスライダ22を支持するが、ディスク12の表面に非常に接近し、あるいはこれにほぼ接触している。読取り/書込みヘッド24は後縁面25上に形成されており、後縁面25上にある端子パッド29と電気的に接続することによりディスクドライブ読取り/書込み電子装置に結合されている。ディスク12は磁気記録層40と保護膜42とを有する。通常、磁気記録層40は、磁気記録材料、例えばスパッタ蒸着したコバルト(Co)合金膜の連続層である。ディスク12が回転する際、書込みヘッドを通る書込み電流が磁界を生成すると、誘導型書込みヘッドは円周方向に(図2Aにおいて紙面の中へと)データトラックを形成する。図2Aでは複数の同心円データトラックの横断面が半径方向に整列しているのが示されており、読取り/書込みヘッド24の真下のデータトラックはトラック43として識別される。
図2Bはディスク12の平面図であり、データトラック43および隣接する2つのトラックを有する磁気記録層の一部を示す。データトラックは、層40の面内に磁化領域あるいは磁化(矢印で示す)をそれぞれに有し、この磁化領域あるいは磁化は、円周方向あるいはトラックに沿った方向に配向されている。磁性材料の記録層40は連続的な磁性層と呼ばれる。というのも、そのデータトラックが物理的に相互に分離しているのではなく、データトラックが層40内で前もって形成されているのでもなく、書込みヘッドからの書込み磁界がこの連続的な磁性層内に磁化を作り出す際にデータトラックが形成されるためである。
図3は図2Aの方向3‐3での図であり、ディスク12から見た読取り/書込みヘッド24の端部を示す。読取り/書込みヘッド24は被着された一連の薄膜であり、リソグラフィでスライダ22の後縁面25上にパターン化されている。書込みヘッドは、書込みギャップ30により分離された磁気書込み磁極P1/S2、P2を含む。書込み電流が書込みヘッドへと指向されると、トラック43に沿った方向で書込みギャップ30を横切って磁界が生成される。磁気抵抗センサあるいは読取りヘッド100は2つの絶縁ギャップ層G1、G2の間に設置されており、これらの絶縁ギャップ層は通常アルミナ(Al2O3)からなる。ギャップ層G1、G2は磁気シールドS1、P1/S2間に設置されており、P1/S2は書込みヘッドの第一書込み磁極としても役立つ。シールドS2が磁極P1としても役立つことから、この型の読取り/書込みヘッド24は「マージ型」ヘッドとしても知られている。S2およびP1が別々の層の場合、読取り/書込みヘッドは「ピギーバック」ヘッドとして知られている。シールドは通常NiFe合金からなり、書込み磁極は通常めっきNiFeあるいはCoFe合金からなる。
図4は、図2Aの断面4‐4の拡大断面図であり、円周方向あるいはトラックに沿った方向での読取り/書込みヘッド24およびディスク12の一部を示す。図4は、書込み磁極P1、P2間に設置された、通常は銅(Cu)である書込みヘッドのコイル層Cの断面と、通常はアルミナである絶縁層I1、I2、I3の断面とをも示している。コイルに書込み電流が印加されると、書込み磁極P1、P2間で書込みギャップ30を横切って書込み磁界45が生成される。ディスク12に向く磁極P1、P2の端部は磁極先端と呼ばれる。書込み磁界45はデータトラックの領域を円周方向あるいはトラックに沿った方向に磁化するが、これを、例えばトラック領域49内の磁化47など、磁化を表す矢印により示す。データトラック43の磁化は記録層40の面内にあり、隣接する磁化間の遷移、例えば隣接する磁化47、48間の遷移は、データ「ビット」として読取りヘッドにより検出可能である。
図5Aは、磁気抵抗読取りヘッド100を構成する多数の層を示す拡大断面図である。読取りヘッド100は従来の巨大磁気抵抗(GMR)スピンバルブヘッドとすることができ、このスピンバルブヘッドは、通常、アルミナなどの酸化物である2つの絶縁ギャップ層G1、G2間に形成された多数の層を含む。これらの層は、磁気モーメントあるいは磁化方向107が固定あるいはピン止めされて横方向に(ページの中へと)配向されている強磁性の固定層106と、横断する外部磁界に応答して自由層110の面内で回転することのできる磁気モーメントあるいは磁化方向111を有する強磁性の自由層110と、固定層106と自由層110との間にある非磁性の導電性スペーサ層108とを含む。固定層106は反強磁性(AFM)層104と交換結合されており、この反強磁性層は、好適な下地層あるいはシード層103上に形成されている。このように、固定層106の磁化方向107は固定されているので、対象の範囲に外部磁界(すなわちディスク12上に記録されるデータからの磁界)が存在する場合にも回転することはない。自由層110の幅はデータトラック幅(TW)を概ね画定する。読取りヘッドの縁部にて接続されている導線(図示せず)から自由層110および固定層106の概ね面内にセンス電流ISが印加されると、固定層の磁化107に対して相対的な自由層の磁化111の回転は、ディスクから磁界があるために、電気抵抗の変化として検出可能である。
図5Bの斜視図には、ディスクから磁界を検出するための読取りヘッドの動作が略示されている。印加磁界が存在しない場合、自由層110は、その磁化方向111がABSと、データトラック43上のディスク表面とに対して概ね平行に配向されている。磁気記録層の面内にあるトラックに沿って隣接する2つの磁気遷移47、48は、ディスク面から、自由層の磁化方向111に概ね直交する磁界Hを作り出す。この磁界により、磁化方向111は、破線の矢印で示すように、磁界Hの方向に依存してディスクから「上方」や「下方」へと自由層110の面内で回転することになる。
上述の読取りヘッド100は、センス電流ISが自由層および固定層の面内に指向されているため、膜面平行通電型(CIP型)スピンバルブ(SV)読取りヘッドである。しかし読取りヘッド100は、センス電流ISが自由層および固定層の面内を概ね垂直に指向される膜面垂直通電型(CPP型)読取りヘッドであってもよい。非磁性のスペーサ層108が導電性であるため、上述の読取りヘッド100はGMR読取りヘッドである。一方で、読取りヘッドはよく知られた磁気トンネル接合(MTJ型)磁気抵抗読取りヘッドとすることもでき、その場合、スペーサ層は電気的に絶縁性のトンネル障壁、通常アルミナである。MTJ型読取りヘッドはCPP型読取りヘッドでもある。
固定層106は図5A、図5Bにおいて単一の層として示されているが、特許文献1に記載されているように、「積層」固定層とも呼ばれる、公知の反平行の固定(AP固定)構造とすることもできる。AP固定構造は、固定層106と自由層110との静磁結合を最小にするとともに、強磁性の固定層と強磁性の基準層とを含み、これらの層は、Ruなど反強磁性的に結合する非磁性のスペーサ層により分離されており、この強磁性の固定層は反強磁性層104と交換結合されている。固定層106は、特許文献2に記載されているように「自発固定」積層構造とすることもでき、あるいは比較的高保磁力または「ハード」な磁性材料、例えばCoPtの層とすることもできる。その場合、反強磁性層104は不要である。
通常、シード層103は、NiFeCr、NiFe、Ta、あるいはRuである単数または複数の層である。通常、AFM層104は、Mn合金、例えばPtMn、NiMn、FeMn、IrMn、PdMn、PtPdMn、あるいはRhMnである。通常、固定層106および自由層110は、Co、Fe、およびNiである単数または複数の合金、あるいは2つの合金の二重層、例えばCoFe‐NiFe二重層からなる。スペーサ層108は通常はCuである。
従来の磁気記録ディスクドライブは、磁化領域がトラックに沿って磁化されているため、データ記録密度に関して本質的制限がある。データトラックに沿った磁化領域がそれぞれトラックに沿った方向に磁気的に対向しているため、各磁化領域は隣接の磁化領域から反磁界に曝されており、このことは記録されたデータの安定性に影響を与える。データトラックにおけるビット密度を増加しようとしてデータビットを小さくするにつれ、これらの反磁界の影響はより顕著になる。
必要とされているのは、データ記録密度を増加可能な磁気記録ディスクドライブである。というのも、これはデータトラックに沿った反磁界に関連する問題に悩まされないからである。
本発明は、ディスクの磁気記録層内の磁化領域あるいは磁化がクロストラック方向に配向されており、誘導型書込みヘッドがクロストラック磁化を書込み可能であり、磁気抵抗読取りヘッドがクロストラック磁化を読取り可能である磁気記録ディスクドライブである。
このディスクは磁気記録層を有し、複数の同心円データトラックが相互に磁気分離されている。このディスクは、同心円の非磁性ガードバンドと同心円データトラックとを交互配置することによってデータトラックが磁気分離される不連続トラックディスクであってもよい。ディスクは、不連続トラックディスクである代わりに、データトラックと同じ磁性材料からなる、ただし円周あるいはトラックに沿った磁化を含む同心円の磁性ガードバンドにより、データトラックを磁気分離することもできる。
誘導型書込みヘッドはディスクドライブヘッド担体上で支持されており、ディスクが回転して書込みヘッドを通過する際、その書込み磁極および書込みギャップがクロストラック方向に磁界を生成するように配向されている。トラックに沿った磁化を含む磁性ガードバンドをディスクが有する場合、書込みヘッドは書込み磁極のうちの1つから消去ギャップ分だけ離間した消去磁極も有する。この消去磁極および消去ギャップは、データトラックの両側でトラックに沿った方向に磁界を生成し、半径方向で隣接するデータトラックを磁気分離するように配向されている。
磁気抵抗読取りヘッドは、非磁性のスペーサ層により離間した強磁性の自由層と強磁性の固定層とを有する。読取りヘッドはディスクドライブヘッド担体上で支持されており、自由層の磁化方向はディスク表面に対して垂直であり、固定層の磁化方向はディスク表面に対して平行であるとともに自由層の磁化方向に直交する。自由層の磁化方向は、データトラック内のクロストラック磁化から磁界に曝されると、固定層の固定された磁化方向に対して相対的に回転する。読取りヘッドは2つの磁性側部シールドの間に設置することができ、これらのシールドは読取りヘッドから半径方向に離間しているので、データが読み取られる際、隣接するデータトラックからの磁束が読取りヘッドに達するのが防止される。 本発明の性質および利点をより完全に理解するために、以下の詳細な説明が添付の図面と合わせて考慮され参照されるべきである。
本発明によれば、磁気記録ディスクドライブのデータ記録密度を増加することができる。
本発明は、上述の先行技術によるディスクドライブと同様の磁気記録ディスクドライブである。しかし、本発明のディスクドライブは、記録層の磁化がクロストラック方向に配向されているディスクと、クロストラック磁化を書き込むことのできる書込みヘッドと、クロストラック磁化を読み取ることのできる読取りヘッドとを有する。
図6Aは、本発明のディスクドライブにおけるディスク212の平面図である。ディスク212は、磁性材料を含む複数の同心円データトラックと、交互配置された複数の同心円ガードバンドとを有し、このガードバンドは半径方向で隣接するトラック間に設置されており、トラックを磁気分離する。代表的な磁気記録ディスクでは、データトラックは数十ナノメートルオーダの半径方向幅を有することができ、ガードバンドはデータトラック幅の約10分の1の幅を有することができる。このように、図6Aは明らかに一定比率ではないが、同心円ガードバンドによって同心円データトラックがどのように分離されているかを単に示すことを意図するものである。
図6Bはディスク212の一区画の拡大図であり、磁気記録層240における代表的なデータトラック230〜233と、データトラック間の代表的なガードバンド220〜224とを示す。直径2.5インチのディスクの一例において、半径方向トラック密度は約230×103トラック/インチ(tpi)であり、各トラックの半径方向幅は約100nmであり、各ガードバンドの半径方向幅は約10nmである。図6Bに示すように、本発明のディスクドライブにおいて書込みヘッドによりデータトラックに書込みが行われた後、これらのデータトラックは、矢印で示すように、クロストラック方向あるいは半径方向に配向された磁区あるいは磁化を含む。
ディスク212は、不連続トラックディスク、すなわちガードバンドが非磁性であるディスクであってもよい。用語「非磁性」とは、読取りヘッドにより検出可能な磁界をガードバンドは生成できないことを意味する。不連続トラック磁気記録ディスクは従来技術において公知である。不連続トラックディスクにおいて、非磁性ガードバンドはギャップまたは溝とすることができる、あるいは非磁性材料で構成することもでき、または磁性材料を含むこともできるが、読取りヘッドにとって検出可能な信号を生成しないようにデータトラックの表面よりかなり下に表面を有することもできる。不連続トラックのディスク(すなわち、単なる個々のデータトラックではなく個々のデータビットが、非磁区により相互に分離された不連続の磁区としてディスク上にパターン化されている磁気記録ディスク)は、パターン化された媒体を作成する際に使用される任意の製法によって形成することができる。米国特許第5768075号は、パターン化された磁気記録ディスクを記載する多くの参考文献のうちの1つである。
図6Cは、不連続トラックディスク212の一部の断面図であり、ガードバンド220〜224の上面は、データトラック230〜233の上面より距離hだけ下に後退あるいは設置されている。図6Cのディスクの溝は成形、機械加工、あるいはエッチングにより形成され、その後、溝およびデータトラックの上面を含む表面全体の上に磁気記録材料の層240が被着される。一方で、溝における磁性層の領域が磁化されても、間隔hがあるためヘッドにより信号は検出されない。このように、溝は隣接するデータトラック間に磁気分離をもたらす。図6Cに示すものと同様の不連続トラックディスクが米国特許第5590009号に記載されている。また、米国特許第6440520号には、ディスク基板のイオン照射により作成される、後退した非磁区を有するパターン化されたディスクが記載されている。
不連続トラックディスクは連続的な上面を有することもでき、その場合、図6Dに示すように、ガードバンドおよびデータトラックの上面は実質的に同一平面上にある。この型のディスクにおいて、ガードバンドは非磁性酸化物等の非磁性材料で構成することができる。ガードバンドはまた、データトラックと実質的に同じ磁性材料で構成することもできるが、パターン化されたマスクでのイオン注入あるいはイオン照射など単数または複数の処理により、ガードバンドは非磁性となる。この図はまた、ガードバンドの上にもありデータトラックの上にもある保護用のディスク保護膜242も示す。パターン化された媒体を形成するためのイオン照射処理は、米国特許第6383598号に記載されている。
図6Bの不連続トラックディスクで使用するためのヘッド組立体は、図7Aに示すように、ヘッドスライダ322と、スライダの後縁面325上に形成された読取り・書込みヘッドとを含む。読取り/書込みヘッド324は、スライダ322などヘッド担体の後縁面325上に形成されている。書込みヘッドは、磁性ヨークに結合された導電性コイルを有する誘導型書込みヘッドであり、この磁性ヨークは、書込みギャップにより分離された2つの書込み磁極を有する。書込み電流がコイルを通過すると、書込みギャップを横切って磁界が誘導される。図7Aに示すように、本発明において書込み磁極P1、P2および書込みギャップ330は実質的に同一平面内にあり、この平面は、スライダの後縁面325に対して平行であり、したがってクロストラック方向に対して平行である。書込みギャップ330を横切る磁界は、スライダの後縁面325に対して実質的に平行なクロストラック方向に配向されており、データトラック内にクロストラック磁化を作り出す。図7Aではデータトラック231の一部が、単にデータトラックに対する磁極P1、P2および書込みギャップ330の関係を示すために描かれている。磁極P1、P2の後縁で書込みが起こるため、書込み磁極の厚さあるいは幅(WP)は、トラックに沿った方向で最短の磁化よりも極めて広くすることができる。書込み磁極の厚さが増加するにつれて、記録層に印加される書込み磁界の強さは増加する。
図7Bは、スライダ322の後縁面325を向く図をディスク212の断面図とともに示しており、スライダの後縁面上に形成された書込みヘッドの第一実施態様を示す。この書込みヘッドは、パターン化された第一銅層350と、パターン化されたヨーク360と、パターン化された第二銅層370とを含む。これらは全て、従来のリソグラフィパターニングおよび蒸着処理によって形成される。各銅層350、370は一組のコイルセグメントを含み、これらのコイルセグメントはその端部で結合されて完全なコイルを形成し、このコイルは中間ヨーク360を包み込む、あるいは取り囲むので、コイルを通して書込み電流が生成されると、書込み磁極P1、P2により書込みギャップ330を横切って磁界が生成される。磁極P1、P2のこの端部あるいは先端は実質的にABSスライダ322の平面内にあり、ディスク212を向く。書込み磁界は、スライダ後縁面325に対して平行な磁極P1、P2の平面内にあるので、書込みギャップ330の真下にあるデータトラック231内にクロストラック磁化を作り出す。
図7Cは、スライダ322の後縁面325を向く図をディスク212の断面図とともに示しており、スライダの後縁面上に形成された書込みヘッドの第二実施態様を示す。バックギャップBG領域を含む磁極部分P2が表面325上にめっきされ、化学機械研磨(CMP)により平坦化される。次に磁極先端PT1、PT2が被着され、PT2がP2に接触する。概ね螺旋状のパターンを有する従来の単一の層のコイルCが表面325上にめっきされ、コイルの一部がP2に重なる。その次に磁極部分P1がコイルCの一部の上にめっきされ、PT1とBGとに接触する。P1、P2はコイルCとの接触から電気的に絶縁されている。磁極先端PT1、PT2にそれぞれ結合されたP1、P2はヨークを形成し、コイルCはこのヨークを通過するので、書込み電流がコイルCを通過すると、書込みギャップ330を横切って磁界が誘導される。
図7B、図7Cに示される書込みヘッドは、スライダの端部上に作製された書込みヘッドの例であり、書込み磁極および書込みギャップが実質的に同一平面内にあるとともにスライダの後縁面に対して平行であるので、書込み磁界はクロストラック方向となる。しかし他の書込みヘッド構造も可能である。
不連続トラック型ディスクの代わりに、ディスク212が、データトラックと同じ磁性材料からなる磁性ガードバンドを有することもできる。この型のディスクでは、記録層はディスク上にわたって磁性材料の連続層であるが、ガードバンドになったこの材料の領域が、円周方向あるいはトラックに沿った方向に磁化を有する。図8は、3つのガードバンド221、222、223、および2つのデータトラック231、232を有するこの型のディスクを示す。これらのガードバンドの磁化は、消去磁極を有する書込みヘッドへの書込み電流の印加中に、消去磁極がデータトラック間に磁性材料の消去バンドを作り出すように、書込みヘッドにより形成される。これらの消去バンドは、クロストラック磁化を有する隣接するデータトラックを磁気分離する。
図9A、図9Bは、データトラック内にクロストラック磁化を作り出すための消去磁極と、ガードバンドとして働く消去バンドとを有する書込みヘッドの2つの実施態様を示す。図9Aにおいて、読取り/書込みヘッド324Aは書込みヘッドを含み、この書込みヘッドは、ギャップ330により分離された2つの書込み磁極P1、P2を有し、2つの側部消去磁極380、382の形の消去磁極もまた有する。消去磁極380、382は、書込みシールドから円周方向あるいはトラックに沿った方向に延びている。これらの消去磁極は書込みシールド上で半径方向に凡そ書込みギャップ330の幅だけ離間している。各消去磁極はそれぞれの書込み磁極から離間しており、書込み磁極P1および消去磁極380が1つの消去ギャップを画定し、書込み磁極P2および消去磁極382が1つの消去ギャップを画定する。コイルに書込み電流が印加されると、ギャップ内の矢印で表すように、書込みギャップ330を横切って書込み磁界が作り出され、2つの消去ギャップを横切って消去磁界が作り出される。隣接するガードバンド221、222を有するデータトラック231の一部が図9Aに描かれているが、ここでは、消去磁界はトラックに沿った磁化を有する消去バンドを作り出し、この消去バンドがガードバンド221、222として働いて、隣接するデータトラックからデータトラック231を磁気分離する方法を表す。
図9Bの実施態様では、読取り/書込みヘッド324Bは、ギャップ330により分離された2つの書込み磁極P1、P2を有する書込みヘッドを含み、共通する単一の消去磁極384の形の消去磁極もまた含む。消去磁極384は書込みシールドに取り付けられていない「浮遊する」磁極であり、書込みギャップ330に半径方向で位置合わせされているが、円周方向では書込みギャップ330から離間している。消去磁極384の各端部が書込み磁極からそれぞれ離間しており、2つの消去ギャップを形成する。コイルに書込み電流が印加されると、ギャップ内の矢印で表すように、書込みギャップ330を横切って書込み磁界が作り出され、2つの消去ギャップを横切って消去磁界が作り出される。図9Bには、隣接するガードバンド221、222を有するデータトラック231の一部が描かれているが、ここでは、消去磁界はトラックに沿った磁化を有する消去バンドを作り出し、この消去バンドがガードバンド221、222として働いて、隣接するデータトラックからデータトラック231を磁気分離する方法を表す。単一の消去磁極384を有する書込みヘッドも、書込み能力、すなわちクロストラック磁化を切り換える能力を向上する。この理由は、図9Bにおける磁界の矢印で示すように、書込み磁極P1、P2と消去磁極384の端部との間の消去磁界がクロストラック磁化に概ね直交するからである。直交するこれらの磁界はクロストラック磁化の上にトルクを作り出し、このトルクは、磁極P1、P2からの書込み磁界がクロストラック磁化を切り換えるのを補助する。
クロストラック磁化を読み取るための磁気抵抗読取りヘッドが品目400として図7Aに示されている。読取りヘッド400は2つの磁気シールドS1、S2間に設置されており、これらの磁気シールドは、従来の読取りヘッド構造(図3)のように、円周方向に読取りヘッドから離間している。一方で、読取りヘッド400はまた、読取りヘッドから半径方向に離間した2つの側部磁気シールドSS1、SS2間に設置されている。これらの側部シールドは、データトラックが読み取られる際、隣接するデータトラックからの磁束が読取りヘッドに達するのを防止する。
図10Aは、磁気抵抗読取りヘッド400を構成する多数の層を示す拡大断面図である。読取りヘッド400は、従来の読取りヘッド100(図5A)と同じ構造である。しかし読取りヘッド400では、外部磁界が存在しない場合、強磁性の自由層410はその面内磁化方向411がスライダのディスクを向く表面(ABS)に対して実質的に垂直に配向されており、データトラック内にクロストラック磁化からの磁界が存在する場合、この面内磁化方向は実質的に回転自在である。強磁性の固定層406は、その面内磁化方向407がABSに対して実質的に平行に配向されており、反強磁性層104により固定されているので、クロストラック磁化からの磁界が存在する場合にも、この面内磁化方向は回転しない。
図10Bは、磁気抵抗読取りヘッドおよびデータトラックの分解斜視図であり、クロストラック磁化を検出するための読取りヘッド400の動作を略示している。自由層410は、印加磁界が存在しない場合、その磁化方向411がデータトラック231上のディスク表面に対して概ね垂直に配向されている。自由層410の下のクロストラック磁化251は、ABSに対して平行かつ自由層の磁化方向411に概ね直交する磁界Hを作り出す。この磁界により、磁化方向411は、破線の矢印で示すように、磁界Hの方向に依存して自由層410面内を回転することになる。固定層の磁化407に対して相対的な自由層の磁化方向411のこの回転は、データトラック内のクロストラック磁化からの磁界に起因しており、センス電流ISが読取りヘッドを通過すると、この回転が電気抵抗の変化として検出可能である。
本発明が詳しく示され、好ましい実施態様を参照して記載されたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく形態や細部の様々な変更が可能であるということが当業者には理解されよう。したがって、開示された本発明は、単に説明のためのものであり、願書に添付された特許請求の範囲に規定されるような範囲のみに限定されるということが考慮されるべきである。
103…下地層、
104…反強磁性層、
108…非磁性の導電性スペーサ層、
212…磁気記録ディスク、
220,221,222,223,224…ガードバンド、
230,231,232,233…データトラック、
240…磁気記録層、
242…ディスク保護膜、
322…スライダ、
324…読取り/書込みヘッド、
325…後縁面、
330…書込みギャップ、
P1,P2…書込み磁極、
PT1,PT2…磁極先端、
380,382…側部消去磁極、
384…消去磁極、
400…読取りヘッド、
406…固定層、
408…自由層、
S1,S2…磁気シールド、
SS1,SS2…側部磁気シールド。
104…反強磁性層、
108…非磁性の導電性スペーサ層、
212…磁気記録ディスク、
220,221,222,223,224…ガードバンド、
230,231,232,233…データトラック、
240…磁気記録層、
242…ディスク保護膜、
322…スライダ、
324…読取り/書込みヘッド、
325…後縁面、
330…書込みギャップ、
P1,P2…書込み磁極、
PT1,PT2…磁極先端、
380,382…側部消去磁極、
384…消去磁極、
400…読取りヘッド、
406…固定層、
408…自由層、
S1,S2…磁気シールド、
SS1,SS2…側部磁気シールド。
Claims (37)
- 基板と、該基板上の磁性材料の概ね同心円の複数のデータトラックとを含む回転可能な磁気記録ディスクであって、前記データトラックのそれぞれが、半径方向で隣接するデータトラックからガードバンドにより分離されている磁気記録ディスクと、
前記データトラックにおいて前記磁性材料内でクロストラック方向に磁界を生成するための誘導型書込みヘッドと、
前記書込みヘッドにより前記データトラックに書き込まれた前記クロストラック磁化を検出するための読取りヘッドと、
前記書込みヘッドおよび前記読取りヘッドを支持するための担体と、
前記書込みヘッドおよび前記読取りヘッドを、読み書きするために選択されたデータトラックへ位置決めするために前記担体を支持するアクチュエータと、
を有することを特徴とする磁気記録ディスクドライブ。 - 前記ガードバンドが非磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項1記載のディスクドライブ。
- 前記ガードバンドが磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項1記載のディスクドライブ。
- 前記ガードバンドの磁性材料が前記データトラックの磁性材料から後退しており、前記データトラックの表面および隣接する前記ガードバンドの表面が実質的には同一平面上にないことを特徴とする請求項3記載のディスクドライブ。
- 前記ガードバンドはトラックに沿って磁化された領域を含むことを特徴とする請求項3記載のディスクドライブ。
- 前記ヘッド担体が、ディスクに向く表面と、該ディスクに向く表面に実質的に直交する後縁面とを有するスライダであり、前記アクチュエータが前記スライダをその後縁面が前記クロストラック方向に対して実質的に平行になるように支持し、前記書込みヘッドが前記スライダの後縁面上に設置されていることを特徴とする請求項1記載のディスクドライブ。
- 前記誘導型書込みヘッドが書込み磁極とこれらの書込み磁極の間にある書込みギャップとを有し、前記書込み磁極および書込みギャップが実質的に同一平面内にあり、前記平面が前記スライダの後縁面と平行であり、前記書込みギャップを横切る磁界が前記スライダの後縁面に対して実質的に平行なクロストラック方向に配向されることを特徴とする請求項6記載のディスクドライブ。
- 前記ガードバンドが磁性材料で形成され、前記誘導型書込みヘッドが消去磁極を含み、該消去磁極は前記後縁面に直交する方向に前記書込み磁極から消去ギャップ分だけ離間しており、前記消去ギャップを横切る磁界が、前記スライダの後縁面に実質的に直交するトラックに沿った方向に配向されて、前記ガードバンドの磁性材料をトラックに沿った方向に磁化することを特徴とする請求項7記載のディスクドライブ。
- 前記書込みヘッドが書込みシールドをさらに有し、前記消去磁極が前記書込みシールドから延びる2つの側部消去磁極を有することを特徴とする請求項8記載のディスクドライブ。
- 前記消去磁極が単一の消去磁極を有し、該単一の消去磁極は前記スライダの後縁面に対して概ね平行な方向で前記書込みギャップに概ね位置合わせされているとともに、前記スライダの後縁面に実質的に直交する方向に前記書込みギャップから離間していることを特徴とする請求項8記載のディスクドライブ。
- 前記ヘッド担体が、ディスクに向く表面と、該ディスクに向く表面に実質的に直交する後縁面とを有するスライダであり、前記アクチュエータが前記スライダをその後縁面が前記クロストラック方向に対して実質的に平行になるように支持し、前記読取りヘッドは前記後縁面上に形成された磁気抵抗読取りヘッドであり、該磁気抵抗読取りヘッドが、
外部磁界が存在しない場合、面内磁化方向は前記スライダのディスクに向く表面に対して実質的に垂直に配向されており、前記データトラック内にクロストラック磁化からの磁界が存在する場合、面内磁化方向が実質的に回転自在である強磁性の自由層と、
前記スライダのディスクに向く表面に対して実質的に平行に配向されている面内磁化方向を有する強磁性の固定層と、
前記自由層と固定層との間にある非磁性のスペーサ層と、
を有することを特徴とする請求項1記載のディスクドライブ。 - 前記自由層は前記クロストラック方向での幅を画定する第一および第二端部を有し、前記磁気抵抗読取りヘッドは透磁性材料の第一および第二側部シールドをさらに有し、各側部シールドは対応する自由層端部に設置されていることを特徴とする請求項11記載のディスクドライブ。
- 前記磁気抵抗読取りヘッドが膜面平行通電型(current-in-the-plane)(CIP型)読取りヘッドであることを特徴とする請求項11記載のディスクドライブ。
- 前記磁気抵抗読取りヘッドが膜面垂直通電型(current-perpendicular-to-the-plane)(CPP型)読取りヘッドであることを特徴とする請求項11記載のディスクドライブ。
- 基板と、該基板上の磁気記録層とを含む回転可能な磁気記録ディスクであって、前記磁気記録層が概ね同心円の複数のデータトラックを有し、各データトラックが半径方向で隣接するデータトラックから磁気分離されている磁気記録ディスクと、
前記データトラック内でクロストラック方向に磁界を生成するための誘導型書込みヘッドと、
を有することを特徴とする磁気記録ディスクドライブ。 - 前記同心円データトラックが同心円ガードバンドにより磁気分離されていることを特徴とする請求項15記載のディスクドライブ。
- 前記ガードバンドが非磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項16記載のディスクドライブ。
- 前記ガードバンドが磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項16記載のディスクドライブ。
- 前記磁気記録層と前記ガードバンドの磁性材料が前記基板上に磁性材料の連続層を形成することを特徴とする請求項18記載のディスクドライブ。
- 前記ガードバンドの磁性材料が前記データトラックから後退しており、前記データトラックの表面および隣接する前記ガードバンドの表面が実質的には同一平面上にないことを特徴とする請求項18記載のディスクドライブ。
- 前記ガードバンドはトラックに沿った方向に磁化された領域を含むことを特徴とする請求項18記載のディスクドライブ。
- 前記書込みヘッドを支持するためのスライダと、選択されたデータトラックに前記書込みヘッドを位置決めするために前記スライダを支持するアクチュエータとをさらに含み、前記スライダはディスクに向く表面と該ディスクに向く表面に実質的に直交する後縁面とを有し、前記アクチュエータが前記スライダをその後縁面が前記クロストラック方向に対して実質的に平行になるように支持し、前記書込みヘッドが前記スライダの後縁面上に設置されていることを特徴とする請求項15記載のディスクドライブ。
- 前記誘導型書込みヘッドが書込み磁極とこれらの書込み磁極間にある書込みギャップとを含み、前記書込み磁極および書込みギャップが実質的に同一平面内にあり、前記平面が前記スライダの後縁面と平行であり、前記書込みギャップを横切る磁界が前記データトラック内にクロストラック磁化を作り出すことを特徴とする請求項22記載のディスクドライブ。
- 前記誘導型書込みヘッドが、前記後縁面に直交する方向に前記書込み磁極から消去ギャップ分だけ離間している消去磁極を含み、前記書込みギャップを横切って生成された磁界がデータトラック内にクロストラック磁化を作り出す場合、前記消去ギャップを横切る磁界も生成されて前記データトラックに隣接するトラックに沿って磁化を作り出し、前記トラックに沿った磁化が、半径方向で隣接するデータトラックを磁気分離することを特徴とする請求項23記載のディスクドライブ。
- 前記書込みヘッドが書込みシールドをさらに有し、前記消去磁極は前記書込みシールドから延びる2つの側部消去磁極を有することを特徴とする請求項24記載のディスクドライブ。
- 前記消去磁極が単一の消去磁極を有し、該単一の消去磁極が前記スライダの後縁面に対して概ね平行な方向で前記書込みギャップに概ね位置合わせされているとともに、前記スライダの後縁面に実質的に直交する方向に前記書込みギャップから離間していることを特徴とする請求項24記載のディスクドライブ。
- 基板と、該基板上の磁気記録層とを含む回転可能な磁気記録ディスクであって、前記磁気記録層がクロストラック磁化を含む概ね同心円の複数のデータトラックを有し、各データトラックが、半径方向で隣接するデータトラックから磁気分離されている磁気記録ディスクと、
前記データトラック内の前記クロストラック磁化を検出するための読取りヘッドと、
を有することを特徴とする磁気記録ディスクドライブ。 - 前記同心円データトラックが同心円ガードバンドにより磁気分離されていることを特徴とする請求項27記載のディスクドライブ。
- 前記ガードバンドが非磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項28記載のディスクドライブ。
- 前記ガードバンドが磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項28記載のディスクドライブ。
- 前記磁気記録層と前記ガードバンドの前記磁性材料が前記基板上に磁性材料の連続層を形成することを特徴とする請求項30記載のディスクドライブ。
- 前記ガードバンドの前記磁性材料が前記データトラックから後退しており、前記データトラックの表面および隣接する前記ガードバンドの表面が実質的には同一平面上にないことを特徴とする請求項30記載のディスクドライブ。
- 前記ガードバンドはトラックに沿った磁化を含むことを特徴とする請求項30記載のディスクドライブ。
- 前記読取りヘッドを支持するためのスライダと、選択されたデータトラックに前記読取りヘッドを位置決めするために前記スライダを支持するアクチュエータとをさらに有し、前記スライダはディスクに向く表面と該ディスクに向く表面に実質的に直交する後縁面とを有し、前記アクチュエータが前記スライダをその後縁面が前記クロストラック方向に対して実質的に平行になるように支持し、前記読取りヘッドは前記後縁面上に形成された磁気抵抗読取りヘッドであり、前記磁気抵抗読取りヘッドが、
外部磁界が存在しない場合、面内磁化方向は前記スライダのディスクに向く表面に対して実質的に垂直に配向されており、前記データトラック内にクロストラック磁化からの磁界が存在する場合、面内磁化方向が実質的に回転自在である強磁性の自由層と、
前記スライダのディスクに向く表面に対して実質的に平行に配向されている面内磁化方向を有する強磁性の固定層と、
前記自由層と固定層との間にある非磁性のスペーサ層と、
を有することを特徴とする請求項27記載のディスクドライブ。 - 前記自由層は前記クロストラック方向での幅を画定する第一および第二端部を有し、前記磁気抵抗読取りヘッドは透磁性材料の第一および第二側部シールドをさらに含み、各側部シールドは対応する自由層の端部に設置されていることを特徴とする請求項34記載のディスクドライブ。
- 前記磁気抵抗読取りヘッドが膜面平行通電型(CIP型)読取りヘッドであることを特徴とする請求項34記載のディスクドライブ。
- 前記磁気抵抗読取りヘッドが膜面垂直通電型(CPP型)読取りヘッドであることを特徴とする請求項34記載のディスクドライブ。
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