JP2006260692A

JP2006260692A - 垂直磁気ディスク装置

Info

Publication number: JP2006260692A
Application number: JP2005077783A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Naka; 洋之中
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2006-09-28
Also published as: SG126060A1; CN1835082A; US20060209468A1

Abstract

【課題】オーバーライト特性を改善できる垂直磁気ディスク装置を提供する。
【解決手段】軟磁性下地層および垂直磁気記録層を含む磁気ディスクと、主磁極、リターン磁極および励磁コイルを含む記録素子ならびに磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効果膜を挟むように配置された１対のシールド膜を含む再生素子を有する磁気ヘッドとを具備し、前記磁気抵抗効果膜によるマグネティックリードトラック幅（ＭＲＷ）が、最高周波数で記録された信号のマグネティックライトトラック幅（ＭＷＷ）よりも狭く設定されていることを特徴とする垂直磁気ディスク装置。
【選択図】図１０

Description

本発明は、垂直磁気ディスク装置に関する。

磁気ディスク装置は常に記録密度の向上が求められている。記録密度を向上するための解決策の１つは、記録トラック幅を狭くしてトラック密度を上げることである。しかし、トラック密度を上げるほどオーバーライト特性が悪化する。このため、オーバーライト特性の改善が要求されている。

従来、オーバーライト特性を改善するために、主磁極およびリターン磁極に加えて、主磁極のリーディング側に非磁性膜を介して第３の磁極を設けた垂直磁気ヘッドが提案されている（特許文献１参照）。この第３の磁極は、主磁極よりもリーディング側の媒体上に記録されている磁化による、記録位置への磁気的干渉を低減してオーバーライト特性の劣化を防止する作用を有する。

しかし、この文献では、オーバーライト特性についての詳細な解析がなされていないため、最も厳しい条件下においてオーバーライト特性が向上するかどうか不明である。また、この垂直磁気ヘッドは、第３の磁極が追加されているので、製造が困難である。

なお、マグネティックライトトラック幅（ＭＷＷ）を１．０μｍ以下にし、マグネティックライトトラック幅（ＭＷＷ）とマグネティックリードトラック幅（ＭＲＷ）との差を０．２μｍ以上で０．８μｍ以下に設定した磁気ディスク装置が知られている（特許文献２参照）。この文献は、上記のような設計によって良好なオーバーライト特性が得られることを開示している。

しかし、この文献は、長手記録方式の磁気ディスク装置を想定しており、垂直記録方式の磁気ディスク装置には適用できない。
特開２００４−５８２６号公報特開２００２−１５０５０７号公報

本発明の目的は、オーバーライト特性を改善できる垂直磁気ディスク装置を提供することにある。

本発明の実施形態に係る垂直磁気ディスク装置は、軟磁性下地層および垂直磁気記録層を含む磁気ディスクと、主磁極、リターン磁極および励磁コイルを含む記録素子ならびに磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効果膜を挟むように配置された１対のシールド膜を含む再生素子を有する磁気ヘッドとを具備し、前記磁気抵抗効果膜によるマグネティックリードトラック幅（ＭＲＷ）が、最高周波数で記録された信号のマグネティックライトトラック幅（ＭＷＷ）よりも狭く設定されていることを特徴とする。

本発明の実施形態に係る垂直磁気ディスク装置によれば、オーバーライト特性を改善できる。

図１に本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置の斜視図を示す。図１において、磁気ディスク１０はスピンドル５１に装着されている。磁気ディスク１０の近傍に取り付けられたピボット５２には回動可能にアクチュエータアーム５３が取り付けられている。アクチュエータアーム５３の先端にはサスペンション５４が取り付けられている。サスペンション５４の下面にはヘッドスライダ５５が支持されている。このヘッドスライダ５５の端面に、磁気ディスク１０に対向するように記録素子および再生素子を含む磁気ヘッド２０が配置されている。

図２に本発明の実施形態に係る磁気ディスクの断面図を示す。この磁気ディスク１０は、非磁性基板１１上に、軟磁性下地層１２、配向制御層１３、垂直磁気記録層１４、保護層１５を順次積層した構造を有する。各層は複数の層で構成されていてもよい。たとえば、複数の層が互いに異なる組成を有する材料で構成されていてもよい。

図３に本発明の実施形態に係る磁気ヘッド２０に含まれる記録素子と再生素子の断面図を示す。記録素子は、磁気ディスク１０に対して垂直方向の磁界を発生させる高透磁率材料からなる主磁極２１と、そのトレーリング側に配置され主磁極直下の軟磁性下地層を介して効率的に磁路を閉じるために設けられたリターン磁極２２と、主磁極２１およびリターン磁極２２を含む磁路の周囲に巻回された励磁コイル２３を含む。なお、リターン磁極２２は主磁極２１に対してリーディング側に配置されていてもよい。再生素子は磁気抵抗効果膜２４と、磁気抵抗効果膜２４を挟むようにトレーリング側およびリーディング側に配置されたシールド膜２５、２６を含む。再生素子よって読み出される信号は、内蔵されている信号処理系によって処理される。

以下、磁気ディスク装置のオーバーライト（ＯＷ）特性について説明する。ＯＷ特性は、ある周波数の記録パターンＡの上に記録パターンＡとは異なる周波数の記録パターンＢをオーバーライトした時の、オーバーライト前後での信号パターンＡの振幅差で表される。ＯＷ特性は、磁気ヘッドの記録能力を評価する一つの指標である。

本明細書においては、低周波数（ＬＦ）の記録パターンに高周波数（ＨＦ）の記録パターンをオーバーライトした場合をＯＷ１といい、高周波数（ＨＦ）の記録パターンに低周波数（ＬＦ）の記録パターンをオーバーライトした場合をＯＷ２という。

図４および図５に、最初の信号に別の信号をオーバーライトした後の、最初の信号のトラックプロファイルの例を示す。図４は８０ｋＦＣＩの記録パターンに９５０ｋＦＣＩの記録パターンをオーバーライトした場合（ＯＷ１）の８０ｋＦＣＩの記録パターン消え残り出力のトラックプロファイルを示している。ただし、縦軸は８０ｋＦＣＩの記録パターンの初期出力のピーク値で規格化した値である。図５は４７０ｋＦＣＩの記録パターンに６０ｋＦＣＩの記録パターンをオーバーライトした場合（ＯＷ２）の４７０ｋＦＣＩの記録パターンの消え残り出力のトラックプロファイルを示している。ただし、縦軸は４７０ｋＦＣＩの記録パターンの初期出力のピーク値で規格化した値である。いずれの図面にも、長手記録および垂直記録による結果を示している。

次に、本明細書におけるマグネティックライトトラック幅（ＭＷＷ）とマグネティックリードトラック幅（ＭＲＷ）の定義について説明する。図６にたとえば８０ｋＦＣＩの記録密度で記録した信号を、再生ヘッドをトラック幅方向に走査させることによって読み出したときの再生出力を示す。ＭＷＷは、再生出力の５０％となる位置での再生波形の幅と定義される。ＭＲＷは、再生出力が２０％から８０％に上がるまで（または再生出力が８０％から２０％に下がるまで）の再生波形の幅と定義される。

また、図７に、長手記録および垂直記録における、記録密度とＭＷＷとの関係を示す。ＭＷＷは、８０ｋＦＣＩの記録パターンのＭＷＷを１として規格化している。

以下、図４、図５および図７を参照して、長手記録と垂直記録によるＯＷ特性の違いについて説明する。

１．長手記録
図７に示すように、長手記録では、記録密度が高くなるに従ってＭＷＷは狭くなる。図４に示すように、長手記録におけるＯＷ１では、ＭＷＷの広いＬＦパターンにＭＷＷの狭いＨＦパターンをオーバーライトすることによって、最初のＬＦパターンのエッジに消え残りが生じている。逆に、図５に示すように、長手記録におけるＯＷ２では、ＭＷＷの狭いＨＦパターンにＭＷＷの広いＬＦパターンをオーバーライトすることによる消え残りは生じにくい。したがって、長手記録でのオーバーライトによる消え残り成分はほとんどＬＦ成分であり、エッジノイズはトラックセンターから離れた位置で生じる。

２．垂直記録
図７に示すように、垂直記録でも長手記録と同様に、記録密度が高くなるに従ってＭＷＷは狭くなる。また、垂直記録におけるＭＷＷの記録密度依存も、長手記録とほとんど変わらない。しかし、図４および図５に示すように、垂直記録ではＯＷ１よりもＯＷ２の方が悪い。このようにＯＷ２の方が悪くなる理由は、垂直記録の場合には、ＨＦパターンの方が安定に静磁気結合するため消えにくく、かつ磁界強度がトラックセンターよりもトラックエッジで弱いためである。したがって、垂直記録でのオーバーライトによる消え残り成分はほとんどＨＦ成分である。そして、ＨＦ成分のＭＷＷは狭いため、エッジノイズはトラックセンターに近い位置で生じる。

上述したように、垂直記録の場合には、ＨＦパターンにＬＦパターンをオーバーライトするＯＷ２において特性が悪く、ＨＦ成分のエッジノイズが残る。このエッジノイズはダブルピークとなる。このため、ＯＷ特性を改善するためには、このエッジノイズを読まないようにＭＲＷを設計する必要がある。このような設計指針は、長手記録の場合とは異なるものである。

本発明の実施形態においては、ＭＲＷが最高周波数（１Ｔ）で記録された信号のＭＷＷよりも狭く設定された垂直磁気ディスク装置を提供し、消え残り成分（ＨＦ成分）のエッジノイズによるビットエラーレート（ＢＥＲ）の劣化を防ぐ。ここで、記録周波数をｎＴと表示する場合、最高周波数をＦｍａｘ［ＭＨｚ］としたとき、ｎＴ＝Ｆｍａｘ／ｎ［ＭＨｚ］と定義される。

以下、本発明の原理を説明する。
図８に垂直記録におけるＯＷ２とＢＥＲの関係を示す。図８から、ＯＷ２の絶対値（以下、ＯＷ２については絶対値で議論する）が４０ｄＢを下回るとＢＥＲの劣化が大きくなることがわかる。

図９に、消え残り成分のダブルピーク間隔（ＤＰＷ）と、トラックセンターでの最大のＯＷ２値（ＭａｘＯＷ２）を示す。この図は、２Ｔパターンに１５Ｔパターンをオーバーライトした後の２Ｔパターンの消え残り出力のトラックプロファイルについて示したものである。ただし、縦軸は２Ｔの初期出力のピーク値で規格化した値である。

図１０にＭａｘＯＷ２とＤＰＷとの関係を示す。ＤＰＷは、オーバーライト前のＨＦパターンのＭＷＷで規格している。図１０から、ＤＰＷが狭くなるに従ってＭａｘＯＷ２は悪化している。図８を参照して説明したように、ＭａｘＯＷ２は４０ｄＢ以上であることが好ましい。図１０に示すように、ＭａｘＯＷ２が４０ｄＢのとき、ＤＰＷ／ＭＷＷ（ＨＦ）は１であり、ＤＰＷはＨＦパターンのＭＷＷに一致する。したがって、４０ｄＢ以上のＭａｘＯＷ２を確保するためには、マグネティックリードトラック幅ＭＲＷをＨＦパターンのＭＷＷ以下にすればよいことがわかる。磁気ディスク上に記録される信号のうち最もＭＷＷが狭くなるのは、最高周波数である１Ｔで記録された最高記録密度のパターンの場合である。つまり、最初の信号が１Ｔパターンである場合に、ＤＰＷが最も狭くなる。したがって、ＭＲＷを、最も狭いＤＰＷ以下すなわち１ＴのときのＭＷＷ以下にすれば、オーバーライト後の１Ｔパターンの消え残りエッジノイズを避けることでき、ＢＥＲを向上することができる。なお、ＭＲＷの下限値は、サーボの不感帯領域が生じない値として決定される。

図１１に磁気ディスクの保磁力（Ｈｃ）に対するＭＷＷの変化の一例を示す。ここで、ＭＷＷはＨｃ＝３ｋＯｅのときのＭＷＷを１として規格化している。したがって、磁気ディスクのＨｃに対するＭＷＷの変化と、図７に示したような記録密度（記録周波数）に対するＭＷＷの変化を調べることにより、最高周波数１ＴでのＭＷＷを推測することができ、所望のＭＲＷを決定することができる。

本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置の斜視図。本発明の実施形態に係る磁気ディスクの断面図。本発明の実施形態に係る磁気ヘッドに含まれる記録素子と再生素子の断面図。長手記録および垂直記録によるオーバーライト（ＯＷ１）後のトラックプロファイルを示す図。長手記録および垂直記録によるオーバーライト（ＯＷ２）後のトラックプロファイルを示す図。本明細書におけるＭＷＷおよびＭＲＷの定義を示す図。長手記録および垂直記録における記録密度とＭＷＷとの関係を示す図。垂直記録におけるＯＷ２とＢＥＲの関係を示す図。ＭａｘＯＷ２およびＤＰＷを示す図。ＭａｘＯＷ２とＤＰＷとの関係を示す図。磁気ディスクのＨｃとＭＷＷとの関係を示す図。

符号の説明

１０…磁気ディスク、１１…非磁性基板、１２…軟磁性下地層、１３…配向制御層、１４…垂直磁気記録層、１５…保護層、２０…磁気ヘッド、２１…主磁極、２２…リターン磁極、２３…励磁コイル、２４…磁気抵抗効果膜、２５、２６…シールド膜、５１…スピンドル、５２…ピボット、５３…アクチュエータアーム、５４…サスペンション、５５…ヘッドスライダ。

Claims

軟磁性下地層および垂直磁気記録層を含む磁気ディスクと、主磁極、リターン磁極および励磁コイルを含む記録素子ならびに磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効果膜を挟むように配置された１対のシールド膜を含む再生素子を有する磁気ヘッドとを具備し、
前記磁気抵抗効果膜によるマグネティックリードトラック幅（ＭＲＷ）が、最高周波数で記録された信号のマグネティックライトトラック幅（ＭＷＷ）よりも狭く設定されていることを特徴とする垂直磁気ディスク装置。