JP2008112500A - マルチチャンネルヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】隣り合う記録素子間の間隔を狭ピッチ化しても、十分な記録磁界を発生させることができるマルチチャンネルヘッドを提供する。
【解決手段】マルチチャンネルヘッド１は、基板１１と、基板１１においてトラック幅方向Ｘに並べて配置された複数の記録素子５とを備える。記録素子５の少なくとも一つが、ポール幅寸法ＰＷ、バックヨーク１４の幅寸法ＢＧＷ及び奥行き寸法ＢＧＤについて、ＢＧＷ＜ＰＷ、かつ、ＢＧＤ＞ＢＧＷを満たす。
【選択図】図４

Description

本発明は、マルチチャンネルヘッドに関する。

従来より、コンピュータ分野においては、メモリやハードディスク等に蓄積されたデータをバックアップするための装置として、リニアテープに対して磁気情報の記録・再生を行うデータストレージ装置がある。特許文献１には、そのようなデータストレージ装置に用いられるマルチチャンネルヘッドの一例が示されている。

かかるマルチチャンネルヘッドにおいては、一つの記録素子と一つの再生素子とからなる一組の素子対が、複数組備えられている。これらの素子対は、マルチチャンネルヘッドの基体に、リニアテープの走行方向に直交する方向に沿って並べて配置されている。各素子対は、磁気情報の記録・再生動作を行う単位となる１チャンネルとしての機能を担う。

また、各素子対の記録素子自体も、隣り合う素子対の記録素子との関係で、リニアテープの走行方向に直交する方向に沿って並んでいる。記録素子は、リニアテープに記録磁界を印加することで磁気情報の記録を行う。
特開２００５−２７６２６７号公報

近年、メモリやハードディスク等の大容量化に伴い、マルチチャンネルヘッドにおいても、同じ時間でより多くの磁気情報をリニアテープに記録するといった記録速度の向上が求められている。記録速度を向上させるには、リニアテープの走行方向に直交する方向でみた一定の幅内に、より多くの記録素子を並べることでチャンネル数を増やすことが有効である。そのためには、隣り合う記録素子間の間隔を狭ピッチ化しても、十分な記録磁界を発生できる記録素子を並べることが好ましい。

本発明の課題は、隣り合う記録素子間の間隔を狭ピッチ化しても、十分な記録磁界を発生させることができるマルチチャンネルヘッドを提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係るマルチチャンネルヘッドは、基板と、前記基板においてトラック幅方向に並べて配置された複数の記録素子とを備えたマルチチャンネルヘッドであって、前記記録素子のそれぞれは、第１のヨークと、第２のヨークと、バックヨークと、コイルとを備え、前記第１のヨークは、前記基板の媒体対向面の側に第１のポール部を備え、前記第２のヨークは、前記基板の積層方向でみて前記第１のヨークから間隔を隔てて設けられ、前記媒体対向面の側に第２のポール部を備え、前記バックヨークは、前記媒体対向面から、前記基板の積層方向及び前記トラック幅方向に垂直な奥行き方向に後退した位置に設けられ、前記第１のヨークと前記第２のヨークとを連結し、前記コイルは、前記バックヨークの周りを周回する態様で形成され、前記記録素子の少なくとも一つは、前記第１のポール部の、前記媒体対向面の位置での前記トラック幅方向に沿った幅寸法または前記第２のポール部の、前記媒体対向面の位置での前記トラック幅方向に沿った幅寸法の何れのうち、より短い幅寸法をＰＷとし、前記バックヨークの、前記トラック幅方向に沿った幅寸法をＢＧＷとし、前記バックヨークの、前記奥行き方向に沿った奥行き寸法をＢＧＤとしたとき、ＢＧＷ＜ＰＷ、かつ、ＢＧＤ＞ＢＧＷを満たす。

好ましくは、前記記録素子の少なくとも一つは、更に、ＢＧＷ／ＰＷ≧０．２４を満たす。

記録素子の少なくとも一つにおいてＢＧＷ＜ＰＷ、かつ、ＢＧＤ＞ＢＧＷを満たすことにより、隣り合う記録素子間の間隔を狭ピッチ化しても、十分な記録磁界を発生させることができるマルチチャンネルヘッドを提供することができる。詳細については、添付図面を参照し、実施の形態を挙げて説明する。

図１は、本発明に係るマルチチャンネルヘッドの一実施形態を示す図である。図示のマルチチャンネルヘッド１は、コンピュータのメモリやハードディスク等に蓄積されたデータをバックアップするＬＴＯ（Linear Tape-Open）規格などの磁気テープ記憶装置において、リニアテープに対して磁気情報の記録・再生を行う磁気ヘッドとして用いられる。

マルチチャンネルヘッド１は、２枚の帯状ヘッドチップ３を対称的に貼り合わせて構成されている。ヘッドチップ３のそれぞれには、複数の書込素子５と、複数の読取素子７とが設けられている。より詳細には、一つの記録素子５と、一つの再生素子７とをまとめて一つの素子対９とした場合、１６個の素子対９が配置されている。各素子対９は、磁気情報の記録・再生動作を行う単位となる１チャンネルとして機能し、トラック幅方向Ｘに沿って並べて配置されている。トラック幅方向Ｘは、マルチチャンネルヘッド１のシフト方向Ｓであって、リニアテープ１１の走行方向Ｔとほぼ直交する方向に相当する。

図２は、ヘッドチップにおける素子対を部分的（２つ分）に拡大し、媒体（リニアテープ）対向面側から示した図である。ヘッドチップ３は、複数膜の積層態様によって構成されている。積層方向Ｙでみた基板１１の上方には、記録素子５がトラック幅方向Ｘに沿って並べて配置されている。さらに、記録素子５の上方には、再生素子７がトラック幅方向Ｘに沿って並べて配置されている。再生素子７の何れも同じ構成であり、また、記録素子５の何れも同じ構成であるので、以下、図２において左側に位置する再生素子７及び記録素子５について代表的に説明を行う。

図３は、図２の３−３線に沿った断面図である。図２及び図３を参照すると、再生素子７は、例えばＧＭＲやＴＭＲなどの磁気抵抗効果膜から構成することができる。更に、上部磁気シールド２１及び下部磁気シールド２３が、積層方向Ｙに再生素子７を挟むように設けられている。

記録素子５は、第１のヨーク１３と、第２のヨーク１５と、バックヨーク１４と、コイル１７とを含んで構成されている。

第１のヨーク１３は、トラック幅方向Ｘでみて幅を有し、媒体対向面２５側から奥行き方向Ｚに延びる態様で設けられている。奥行き方向Ｚは、トラック幅方向Ｘ及び積層方向Ｙに垂直な方向として定義することができる。第１のヨーク１３は、媒体対向面２５の側に第１のポール部１３ａを備えている。第１のポール部１３ａは、媒体対向面２５に露出し、媒体対向面２５と同一平面を構成している。そして、第１のポール部１３ａは、媒体対向面２５の位置でみて、トラック幅方向Ｘに沿った幅寸法ＰＷ１を有する（図２参照）。本実施形態の場合、第１のポール部１３ａは、第１のヨーク１３と同体となっているが、これと異なり別体として設けられていてもよい。

第２のヨーク１５は、第１のヨーク１３から積層方向Ｙに間隔を隔て、かつ、媒体対向面２５側から奥行き方向Ｚに延びる態様で設けられている。第２のヨーク１５は、媒体対向面２５の側に第２のポール部１５ａを備えている。第２のポール部１５ａは、第１のポール部１３ａとの関係でみて、積層方向Ｙにギャップ膜１９を挟んで向き合っている。第２のポール部１５ａは、第１のポール部１３ａと同様、媒体対向面２５に露出し、媒体対向面２５と同一平面を構成している。そして、第２のポール部１５ａは、媒体対向面２５の位置でみて、トラック幅方向Ｘに沿った幅寸法ＰＷ２を有する（図２参照）。本実施形態の場合、第２のポール部１５ａは、第２のヨーク１５と別体として設けられているが、これと異なり同体となっていてもよい。

第１のポール部１３ａの幅寸法ＰＷ１または第２のポール部１５ａの幅寸法ＰＷ２の何れのうち、より短い幅寸法を、ポール幅寸法ＰＷとして定義する。本実施形態の場合、第２のポール部１５ａの幅寸法ＰＷ２が第１のポール部１３ａの幅寸法ＰＷ１よりも小さいので、第２のポール部１５ａの幅寸法ＰＷ２を、ポール幅寸法ＰＷとして定義するが、これと異なり、第１のポール部１３ａの幅寸法ＰＷ１が第２のポール部１５ａの幅寸法ＰＷ２よりも小さくてもよい。

バックヨーク１４は、第１のヨーク１３と、第２のヨーク１５との間で、媒体対向面２５から奥行き方向Ｚに後退した位置に設けられ、第１のヨーク１３と、第２のヨーク１５とを連結している。

図４は、図２の４−４線に沿った断面図である。図４には、バックヨーク１４の、トラック幅方向Ｘ及び奥行き方向Ｚに平行な平面で切断したときに現れる断面が示されている。バックヨーク１４の断面は、トラック幅方向Ｘに沿った幅寸法ＢＧＷ及び奥行き方向Ｚに沿った奥行き寸法ＢＧＤを有する。バックヨーク１４の断面形状の例としては、楕円形状や長方形状などが挙げられる。

コイル１７は、バックヨーク１４の周りを周回する態様で設けられている。詳しくは、図示のコイル１７は、上部コイル層１７ａ及び下部コイル層１７ｂを含む上下２層構造を採用している（図３参照）。そして、上部コイル層１７ａ及び下部コイル層１７ｂが、それぞれ、トラック幅方向Ｘ及び奥行き方向Ｚに平行な平面上で、バックヨーク１４の周りを周回する態様となっている。

上述した記録素子５において、第１のヨーク１３は、媒体対向面２５側に第１のポール部１３ａを備え、媒体対向面２５側から奥行き方向Ｚに延びている。同様に、第２のヨーク１５も、媒体対向面２５側に第２のポール部１５ａを備え、媒体対向面２５側から奥行き方向Ｚに延びている。そして、バックヨーク１４が、第１のヨーク１３と第２のヨーク１５との間で、媒体対向面２５から奥行き方向Ｚに後退した位置に設けられ、第１のヨーク１３と第２のヨークと１５を連結している。よって、第１のポール部１３ａ、第１のヨーク１３、バックヨーク１４及び第２のヨーク１５及び第２のポール部１５ａを巡る磁気回路が構成される。

磁気回路の観点からみると、第１、第２のポール部１３ａ、１５ａは、第１、第２のヨーク１３、１５から伝達された磁束Ｍ１をトラック幅方向Ｘに絞り込むことで磁束密度を増大させる役割を担う。

一方、バックヨーク１４は、コイル１７で発生させた磁束Ｍ１を第１、第２のヨーク１３、１４に円滑に伝達するため、バックヨーク１４の、トラック幅方向Ｘ及び奥行き方向Ｚに平行な平面でみた断面積Ｓ１を、磁束Ｍ１の伝達に必要な値だけ確保する必要がある。このため、従来技術では、バックヨーク１４の幅寸法ＢＧＷをポール幅寸法ＰＷよりも大きくすることで、バックヨーク１４の断面積Ｓ１を確保するのが普通であった。

これに対し、本発明では、隣り合う記録素子５間のピッチＰ１を狭めるため、あえて、バックヨーク１４の幅寸法ＢＧＷがポール幅寸法ＰＷよりも小さい構造を採用している。かかる構造によれば、バックヨークの幅寸法がポール幅寸法よりも大きい従来技術との対比において、コイル１７の、トラック幅方向Ｘでみた幅寸法Ｗ１を小さくすることができる。よって、隣り合う記録素子５をトラック幅方向Ｘに詰めて配置する、すなわち、記録素子５間のピッチＰ１を狭めることができる。

また、バックヨーク１４の幅寸法ＢＧＷがポール幅寸法ＰＷよりも小さい構造によれば、隣り合う記録素子との関係でコイルが相互に干渉することなく、コイル１７の巻数（ターン数）を増やすための余裕領域を確保することができる。

ただ、このようにバックヨーク１４の幅寸法ＢＧＷがポール幅寸法ＰＷよりも小さい構造を採用すると、バックヨーク１４の断面積Ｓ１が小さくなり、バックヨーク１４が磁束Ｍ１を円滑に伝達できないという別の問題を生じる恐れがある。

かかる問題を解消するため、本発明では、更に、バックヨーク１４の奥行き寸法ＢＧＤを、バックヨーク１４の幅寸法ＢＧＷよりも大きくしてある。かかる構造によれば、バックヨーク１４の奥行き寸法ＢＧＤを広げることにより、バックヨーク１４の断面積を、磁束Ｍ１の伝達に必要な値だけ確保することができる。

また、コイル相互間の干渉を生じずにコイル１７の巻数を増やすことができることは先に述べた通りである。よって、記録素子５としてみて、十分な記録磁界を発生させることができる。

以上要約すれば、ポール幅寸法ＰＷ、バックヨーク１４の幅寸法ＢＧＷ及び奥行き寸法ＢＧＤについて、ＢＧＷ＜ＰＷ、かつ、ＢＧＤ＞ＢＧＷを満たすことで、記録素子５間のピッチＰ１を狭めても、十分な記録磁界を発生させることができる。

更に、本発明による他の利点を含め、下記のシュミレーションデータにより説明する。

図１〜図４に示されたマルチチャンネルヘッドの構造において、ポール幅寸法ＰＷを７μｍに固定した。そして、バックヨーク幅寸法ＢＧＷを１０μｍ、６μｍ及び２μｍと小さくし、それに応じて、コイルの巻数を１４、１６、１８と増やした。これらを、サンプル１、２及び３とした。

次に、ポール幅寸法ＰＷを９μｍに固定した。そして、サンプル１、２及び３と同様にバックヨーク幅寸法ＢＧＷを小さくし、それに応じて、コイルの巻数を増やした。これらを、サンプル４、５及び６とした。

最後に、ポール幅寸法ＰＷを１１μｍに固定した。そして、サンプル１、２及び３と同様にバックヨーク幅寸法ＢＧＷを小さくし、それに応じて、コイルの巻数を増やした。これらを、サンプル７、８及び９とした。

更に、サンプル１〜９において、バックヨーク奥行き寸法ＢＧＤは１２μｍと一定にした。サンプル１〜９の寸法及びコイル巻数を、まとめて下記の表１に示す。

次に、各サンプル１〜９について、記録素子のコイルに流す電流の値を、０ｍＡ、１０ｍＡ、２０ｍＡ、３０ｍＡとして、書き込み磁界（記録磁界）の値をシュミレーションにより求めた。マルチチャンネルヘッドにおいて、コイルに流す電流を変化させる範囲は、０ｍＡ〜２０ｍＡ程度である。また、書き込み特性を向上させる観点からは、電流が立ち上がるときの、書き込み磁界の大きさが重要となる。従って、電流が０ｍＡ〜２０ｍＡの範囲内で、書き込み磁界の大きさを評価すればよい。

まず、サンプル１〜３のシュミレーション結果を、グラフ化して図５に示す。図示において、横軸に電流［ｍＡ］をとり、縦軸に書き込み磁界［Ａ／ｍ］をとってある。バックヨーク幅寸法ＢＧＷをポール幅寸法ＰＷよりも大きくしたサンプル１と比べると、バックヨーク幅寸法ＢＧＷをポール幅寸法ＰＷよりも小さくしたサンプル２、３では、電流が０ｍＡ〜２０ｍＡの範囲内で、書き込み磁界が大きくなる。例えば、電流を１０ｍＡとしたとき、サンプル１の書き込み磁界が０．１７Ａ／ｍであるのに対し、サンプル２、３の書き込み磁界はそれぞれ０．２１Ａ／ｍ、０．２５Ａ／ｍであり、サンプル１の書き込み磁界よりも大きい。

次に、サンプル４〜６のシュミレーション結果を、グラフ化して図６に示す。バックヨーク幅寸法ＢＧＷをポール幅寸法ＰＷよりも大きくしたサンプル４と比べると、バックヨーク幅寸法ＢＧＷをポール幅寸法ＰＷよりも小さくしたサンプル５、６では、電流が０ｍＡ〜２０ｍＡの範囲内で、書き込み磁界が大きくなる。例えば、電流を１０ｍＡとしたとき、サンプル４の書き込み磁界が０．１７Ａ／ｍであるのに対し、サンプル５、６の書き込み磁界はそれぞれ０．２１Ａ／ｍ、０．２５Ａ／ｍであり、サンプル４の書き込み磁界よりも大きい。

よって、バックヨーク幅寸法ＢＧＷをポール幅寸法ＰＷよりも小さくすることで、電流立ち上がり時の書き込み特性を改善できることがわかる。

残りのサンプル７〜９については、何れも、バックヨーク幅寸法ＢＧＷをポール幅寸法ＰＷよりも小さくしてあるので、比較ができず、シュミレーション結果をグラフとしては示さない。

更に、バックヨーク幅寸法ＢＧＷをどこまで小さくできるかについて検討した。検討の手法としては、バックヨーク幅寸法ＢＧＷをポール幅寸法ＰＷと等しくしたときの書き込み磁界を基準として、バックヨーク幅寸法ＢＧＷを小さくしたときの書き込み磁界を評価した。また、書き込み磁界は、電流が２０ｍＡのときの値で評価した。詳細は、次の通りである。

まず、サンプル１（ポール幅寸法ＰＷが７μｍ、バックヨーク幅寸法ＢＧＷが１０μｍ）、サンプル３（ポール幅寸法ＰＷが９μｍ、バックヨーク幅寸法ＢＧＷが１０μｍ）及びサンプル７（ポール幅寸法ＰＷが１１μｍ、バックヨーク幅寸法ＢＧＷが１０μｍ）を利用し、補間処理によって、ポール幅寸法ＰＷ及びバックヨーク幅寸法ＢＧＷをともに１０μｍとした場合の書き込み磁界の値を算出した。これを評価の基準とする。

次に、サンプル３（ポール幅寸法ＰＷが７μｍ、バックヨーク幅寸法ＢＧＷが２μｍ）、サンプル６（ポール幅寸法ＰＷが９μｍ、バックヨーク幅寸法ＢＧＷが２μｍ）及びサンプル９（ポール幅寸法ＰＷが１１μｍ、バックヨーク幅寸法ＢＧＷが２μｍ）について、バックヨーク幅寸法ＢＧＷとポール幅寸法ＰＷとの寸法比ＢＧＷ／ＰＷを算出した。更に、サンプル３、６及び９の書き込み磁界の値を、ポール幅寸法ＰＷ及びバックヨーク幅寸法ＢＧＷをともに１０μｍとしたときの上記値で規格化した。寸法比ＢＧＷ／ＰＷを横軸にとり、規格化された書き込み磁界の値を縦軸にとったグラフを、図７に示す。

図７のグラフを参照する。バックヨーク幅寸法ＢＧＷを小さくし過ぎて、バックヨーク幅寸法ＢＧＷとポール幅寸法ＰＷとの寸法比ＢＧＷ／ＰＷが０．２４未満となると、書き込み磁界が、バックヨーク幅寸法ＢＧＷをポール幅寸法ＰＷと等しくしたときよりも小さくなる。これは、ポール幅寸法ＰＷを基準としてバックヨーク１４の幅寸法ＢＧＷが小さすぎると、実効ヨーク長が大きくなってしまい、書き込み磁界が低下したものと考えられる。

これに対し、バックヨーク幅寸法ＢＧＷとポール幅寸法ＰＷとの寸法比ＢＧＷ／ＰＷを０．２４以上とすれば、バックヨーク幅寸法ＢＧＷをポール幅寸法ＰＷと等しくしたときと同等以上の書き込み磁界が得られることがわかる。これは、寸法比ＢＧＷ／ＰＷを０．２４以上とすることで、実効ヨーク長の増大を抑え、書き込み磁界の低下を防止したものと考えられる。

上述した実施形態では、トラック幅方向Ｘに並べられた記録素子５のそれぞれが、ＢＧＷ＜ＰＷ、かつ、ＢＧＤ＞ＢＧＷを満たす構成となっているが、本発明は、そのような構成に限定されることはない。この点については、例えば、記録素子の一つしか、ＢＧＷ＜ＰＷ、かつ、ＢＧＤ＞ＢＧＷを満たしていない構成であっても、当該記録素子については、当該記録素子とそれと隣り合う記録素子との間の狭ピッチ化、及び、当該記録素子における十分な記録磁界の発生という基本的な作用効果が得られることから明らかであろう。

なお、実施形態と異なり、第１のポール部１３ａの幅寸法ＰＷ１が第２のポール部１５ａの幅寸法ＰＷ２よりも小さく、第１のポール部１３ａの幅寸法ＰＷ１をポール幅寸法ＰＷとして定義する場合でも、同様な作用効果が得られることは自明であろう。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

本発明に係るマルチチャンネルヘッドの一実施形態を示す図である。 ヘッドチップにおける素子対の部分拡大図であって、媒体（リニアテープ）対向面側から示した図である。 図２の３−３線に沿った断面図である。 図２の４−４線に沿った断面図である。 サンプル１〜３のシュミレーション結果を示すグラフである。 サンプル４〜６のシュミレーション結果を示すグラフである。 寸法比ＢＧＷ／ＰＷを横軸にとり、規格化された書き込み磁界の値を縦軸にとったグラフである。

符号の説明

１ マルチチャンネルヘッド
５ 記録素子
７ 再生素子
１１ 基板
１７ コイル

Claims (2)

1. 基板と、前記基板においてトラック幅方向に並べて配置された複数の記録素子とを備えたマルチチャンネルヘッドであって、
   前記記録素子のそれぞれは、第１のヨークと、第２のヨークと、バックヨークと、コイルとを備え、
   前記第１のヨークは、前記基板の媒体対向面の側に第１のポール部を備え、
   前記第２のヨークは、前記基板の積層方向でみて前記第１のヨークから間隔を隔てて設けられ、前記媒体対向面の側に第２のポール部を備え、
   前記バックヨークは、前記媒体対向面から、前記基板の積層方向及び前記トラック幅方向に垂直な奥行き方向に後退した位置に設けられ、前記第１のヨークと前記第２のヨークとを連結し、
   前記コイルは、前記バックヨークの周りを周回する態様で形成され、
   前記記録素子の少なくとも一つは、前記第１のポール部の、前記媒体対向面の位置での前記トラック幅方向に沿った幅寸法または前記第２のポール部の、前記媒体対向面の位置での前記トラック幅方向に沿った幅寸法の何れのうち、より短い幅寸法をＰＷとし、前記バックヨークの、前記トラック幅方向に沿った幅寸法をＢＧＷとし、前記バックヨークの、前記奥行き方向に沿った奥行き寸法をＢＧＤとしたとき、ＢＧＷ＜ＰＷ、かつ、ＢＧＤ＞ＢＧＷを満たす、
   マルチチャンネルヘッド。
2. 請求項１に記載されたマルチチャンネルヘッドであって、
   前記記録素子の少なくとも一つは、更に、ＢＧＷ／ＰＷ≧０．２４を満たす、
   マルチチャンネルヘッド。
   

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