JP2010003367A

JP2010003367A - 磁気記録装置

Info

Publication number: JP2010003367A
Application number: JP2008161962A
Authority: JP
Inventors: Tomoko Taguchi; 知子田口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2008-06-20
Publication date: 2010-01-07

Abstract

【課題】記録密度を有効に向上できる磁気記録装置を提供する。
【解決手段】磁気ディスクと、主磁極とリターン磁極とを有する記録ヘッドと、前記記録ヘッドの走行方向に対して前方に設けられた、スピン波発振素子と、スピン波発振素子を挟む１対の導電性磁極とを有する消去ヘッドと、磁気抵抗効果素子を含む再生ヘッドとを有することを特徴とする磁気記録装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピン波発振素子をもつ磁気ヘッドを有する磁気記録装置に関する。

近年、記録磁極とスピン波発振器とを備える磁気記録ヘッドを備えた磁気記録装置が提案されている（特許文献１）。この磁気記録装置は、スピン波発振器を用いて熱アシスト記録を行い、熱ゆらぎの影響を避けて記録密度を向上しようとするものである。

しかし、特許文献１においては、記録磁極から発生する記録磁界の磁気記録層内での傾度が小さいため、高い異方性磁界をもつ磁気記録層に記録したときの信号ノイズ比（ＳＮ比）が悪くなり、トラック方向の記録密度を上げることができなかった。
特開２００５−２８５２４２号公報

本発明の目的は、記録密度を有効に向上できる磁気記録装置を提供することにある。

本発明の実施形態に係る磁気記録装置は、磁気ディスクと、主磁極とリターン磁極とを有する記録ヘッドと、前記記録ヘッドの走行方向に対して前方に設けられた、スピン波発振素子と、スピン波発振素子を挟む１対の導電性磁極とを有する消去ヘッドと、磁気抵抗効果素子を含む再生ヘッドとを有することを特徴とする。

本発明の実施形態に係る磁気記録装置においては、媒体対向面における前記主磁極とリターン磁極との距離ＷＧが、前記スピン波発振素子を挟む１対の導電性磁極間の距離ＴＧよりも狭いことが好ましい。

本発明の実施形態に係る磁気記録装置では、スピン波発振素子とスピン波発振素子を挟む１対の導電性磁極とを有する消去ヘッドによって記録層に書かれた情報を消去し、消去ヘッドよりもトレーリング側に配置された記録ヘッドによって記録層内にトラック方向に沿って急峻な磁化転移を形成することができる。本発明の実施形態に係る磁気記録装置は、消去が困難な垂直記録方式の磁気ディスクでも、消去ヘッドによって記録層に書かれた情報を消去できるので、設計上トレードオフになりがちな磁界強度と磁界傾度の向上を両立させ、オントラックで高品質の信号を記録でき、記録密度の向上に有効である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１〜図４を参照して、第１の実施形態に係る磁気記録装置の構成を説明する。

図１は第１の実施形態に係る磁気記録装置の断面図である。この磁気記録装置に用いられる磁気ディスクおよび磁気ヘッドを概略的に説明する。

磁気ディスク１０は、基板１１上に軟磁性下地層１２、中間層１３、ディスク面に対して垂直方向に異方性をもつ磁気記録層１４、保護層１５を積層した構造を有する垂直２層膜媒体である。

磁気ディスク１０の上方には磁気ヘッド２０が配置される。磁気ヘッド２０は、記録ヘッド３０と消去ヘッド４０と再生ヘッド５０が分離された分離型ヘッドであり、トレーリング端から記録ヘッド３０、消去ヘッド４０、再生ヘッド５０の順に配置されている。

記録ヘッド３０は、媒体面に垂直に磁界を発生させる主磁極３１と、リターン磁極３２と、これらの２つの磁極からなる磁気コアに巻かれたコイル３３を有する。記録磁界は、主磁極３１、軟磁性下地層１２、リターン磁極３２という経路を経由して還流する。

消去ヘッド４０は、導電性の磁性材料からなる１対の導電性磁極４１、４２と、これらの２つの導電性磁極からなるコアに巻かれたコイル４３と、これらの２つの導電性磁極間に設けられたスピン波発振素子７０とを有する。ここで、導電性磁極４１、４２間の距離をＴＧとする。

再生ヘッド５０は、シールド４２、５２と、これらのシールドに挟まれた磁気抵抗効果素子５３とを有する。この例では消去ヘッド４０の一方の導電性磁極４２が再生ヘッド５０の一方のシールドとしても用いられている。

図１に示すように、磁気ヘッド２０の媒体対向面（ＡＢＳ面）から媒体１０の記録層１４の上面までの距離をＤＨＲ１、磁気ヘッド２０のＡＢＳ面から媒体１０の記録層１４の下面までの距離をＤＨＲ２とする。

図２は第１の実施形態に係る磁気ヘッドの斜視図である。記録ヘッド３０のコイル３３には交流電源３４から交流電流が供給される。消去ヘッド４０の１対の導電性磁極４１、４２には直流電源４４から直流電流が供給される。消去ヘッド４０のコイル４３には直流電流または交流電流が供給される。

図３は第１の実施形態に係る磁気ヘッドをＡＢＳ面から見た平面図である。図３および図２に示されるように、記録ヘッド３０の主磁極３１は、ＡＢＳ面から遠い位置にある幅の広い本体部と、ＡＢＳ面に近い位置にある幅の狭い先端部３１ａと、本体部と先端部との間にある絞り込み部とを有する。記録ヘッド３０のリターン磁極３２のＡＢＳ面には、主磁極３１の先端部３１ａの方向に突出した突出部３２ａが形成されていることが好ましい。ＡＢＳ面における主磁極３１の先端部３１ａとリターン磁極３２の突出部３２ａとの間の距離をＷＧとする。

図４は第１の実施形態に係るスピン波発振素子をＡＢＳ面から見た平面図である。図４に示すように、スピン波発振素子７０は、磁化が固着されたピンニング層７１と、スペーサー層７２と、スピン波を発振するスピン波発振層７３とを有する。導電性磁極４１、４２の間に直流電流Ｉｓを通電すると、ピンニング層７１からスピン偏極した直流電流がスペーサー層７２を介してスピン波発振層７３へ注入され、ここでスピン波が発振される。

ピンニング層７１にはＣｏＰｔ，ＦｅＰｔなどをベースにした強磁性材料が用いられる。スペーサー層７２には、たとえばＣｕなどの導電性材料が用いられる。スピン波発振層７３には、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍｎなどを含有する軟磁性材料が用いられる。なお、スピン波発振層７３と導電性磁極４２との間に、スピン波発振層の面に垂直に着磁するための硬磁性層を設けてもよい。

図３に示す、記録ヘッド３０の主磁極３１とリターン磁極３２との間の距離ＷＧは狭くした方がよい。これは、主磁極３１のトレーリング端から発生する磁界分布のトラック方向の傾きを急峻にするためである。このことを図５（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。

図５（ａ）は記録ヘッドの主磁極３１の先端部３１ａおよびリターン磁極３２の突出部３２ａをＡＢＳ面から見た平面図である。図５（ｂ）は主磁極３１近傍の磁界分布を示す図である。図の右方向がリーディング側である。主磁極３１のトレーリング端３１ｔよりトレーリング側において媒体の保磁力Ｈｃの値に対応する範囲での磁界傾度で記録層の磁化が反転し、記録がなされる。媒体の保磁力Ｈｃの範囲は、おおよそ２０００［Ｏｅ］〜８０００［Ｏｅ］である。図５（ｂ）に示されるように、この領域で記録層の磁化反転が起こる場合には、主磁極３１とリターン磁極３２との間の距離ＷＧが狭くなるにつれて、磁界分布が急峻になっていることが分かる。

また、この距離ＷＧは、磁気ヘッド２０のＡＢＳ面から媒体１０の記録層１４の上面までの距離ＤＨＲ１と、磁気ヘッド２０のＡＢＳ面から媒体１０の記録層１４の下面までの距離をＤＨＲ２との間の値にすることが好ましい。これは、記録層１４の深さ方向位置のいずれかの深さにおいて、主磁極３１のトレーリング端３１ｔからの磁界の角度が約４５度であると、記録層１４の磁化が反転しやすいからである。このことを図６（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。

図６（ａ）は記録ヘッドの主磁極３１の先端部３１ａをＡＢＳ面から見た平面図である。図６（ｂ）は主磁極３１近傍の磁界分布を示す図である。図６（ｂ）には、主磁極３１からの磁界が媒体面に対してほぼ垂直な成分のみをもつ場合および記録層内で媒体面に対して約４５度の角度をなす成分をもつ場合について、磁界分布を示す。図６（ｂ）の磁界強度は、媒体面に垂直な方向に対して、ヘッドからの磁界がφの角度を持っていた場合の媒体の磁化反転に有効な磁界Ｈeff（＝｜Ｈ｜×（ｃｏｓ^2/3φ＋ｓｉｎ^2/3φ）^3/2）を用いている。

図６（ｂ）に示すように、ヘッド磁界が４５度成分をもっている場合には、主磁極３１直下における最大磁界強度が増大し、記録層１４の磁化反転が行われる磁界位置においても磁界傾度が向上していることが分かる。磁界傾度が向上したことにより、媒体上に記録されるビット間距離が短縮し、線密度が高くなる。しかし、ＷＧを狭くすることで磁界傾度が向上する代わりに、主磁極直下の最大磁界強度は低下している。最大磁界強度は、前歴信号の消去、いわゆるオーバーライト性能に影響するものである。このオーバーライト不足を解消するために、本発明では記録ヘッド３０のトラック方向前方にスピン波発振素子７０を配置したことにより、スピン波発振素子７０直下の記録層１４内で前歴磁化を消磁することができる。記録層１４内の前歴磁化を消磁するために十分な磁界を発生させるために、スピン波発振素子７０を挟む導電性磁極４１、４２間の距離ＴＧは、転移を決定する主磁極３１とリターン磁極３２との記録ギャップＷＧよりも広いことが好ましい。さらに、導電性磁極４１、４２間の距離ＴＧは、スピン波発振素子７０直下の記録層１４内でのヘッド磁界分布の角度が媒体面に垂直な方向に対して４５度となることが好ましい。したがって、ＴＧは２×ＤＨＲ１＜ＴＧ＜２×ＤＨＲ２の範囲となっていることが好ましい。

従来の垂直記録ヘッドで記録を行う場合には、媒体の前暦記録情報を消去するとともに、主磁極からの磁界によって急峻な磁化転移を形成することが必要になる。このため、磁界強度を向上させる設計では磁界傾度が弱くなり、磁界傾度を向上させる設計では磁界強度が弱くなるというトレードオフの関係があった。

これに対して、本発明に係る磁気ヘッドでは、スピン波発振素子を挟む導電性磁極間の距離ＴＧを２×ＤＨＲ１＜ＴＧ＜２×ＤＨＲ２とすることにより前歴信号を消去するための磁界強度を確保できるとともに、記録ヘッドの主磁極とリターン磁極との距離ＷＧをＤＨＲ１＜ＷＧ＜ＤＨＲ２とすることによりジッターの少ない磁化転移を形成することが可能になる。したがって、本発明に係る磁気ヘッドは、線密度を有効に向上させることができる。

（第２の実施形態）
図７を参照して、第２の実施形態に係る磁気記録装置の構成を説明する。図７は第２の実施形態に係る磁気記録装置の磁気ヘッドをＡＢＳ面から見た平面図である。

本実施形態においては、記録ヘッド３０のリターン磁極３５のＡＢＳ面が、主磁極３１のトラック幅方向に沿う両サイドを囲むように張り出した形状になっている。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。

図７の記録ヘッドでは、トラック幅方向の磁界傾度を急峻にすることができる。ここで、消去ヘッドがない場合、トラック方向の磁界傾度およびトラック幅方向の磁界傾度をともに急峻にすると、磁界強度を大きくすることができず、前歴信号の消去残りが問題になっていた。これに対して、本発明においてはスピン波発振素子７０からの消去磁界によって消去残りがなくなり、オーバーライトされた磁化転移が高いＳＮ比を示すので、トラック方向およびトラック幅方向の両方で高記録密度を実現できる。

（第３の実施形態）
図８を参照して、第３の実施形態に係る磁気記録装置の構成を説明する。図８は第３の実施形態に係る磁気記録装置の磁気ヘッドをＡＢＳ面から見た平面図である。

本実施形態においては、消去ヘッド４０のトレーリング側の導電性磁極４５のＡＢＳ面が、主磁極３１のトラック幅方向に沿う両サイドを囲むように張り出した形状になっている。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。

図８の磁気ヘッドでは、消去ヘッドからの磁界が主磁極３１のトラック幅方向に沿う両サイドに及ぶため、トラック幅方向の磁界傾度を急峻にすることができ、トラック密度を向上させるのに有効である。

（第４の実施形態）
図９および図１０を参照して、第４の実施形態に係る磁気記録装置の構成を説明する。図９は第４の実施形態に係る磁気記録装置の断面図である。図１０は第４の実施形態の磁気ヘッドをＡＢＳ面から見た平面図である。

図９に示すように、磁気ディスク１０は第１の実施形態と同様の構造を有する垂直２層膜媒体である。磁気ディスク１０の上方には磁気ヘッド２０が配置される。磁気ヘッド２０は、記録ヘッド３０と消去ヘッド４０と再生ヘッド５０が分離された分離型ヘッドであり、トレーリング端から記録ヘッド３０、消去ヘッド４０、再生ヘッド５０の順に配置されている。消去ヘッド４０および再生ヘッド５０は第１の実施形態と同様の構造を有する。

図９および図１０に示すように、記録ヘッド３０は、媒体面に垂直に磁界を発生させる主磁極３６と、リターン磁極３７と、これらの２つの磁極からなる磁気コアに巻かれたコイル３８を有する。ＡＢＳ面において主磁極３６およびリターン磁極３７の互いに向き合う位置に突出部３６ａ、３７ａが形成されている。記録磁界は、主磁極３６の突出部３６ａ、軟磁性下地層１２、リターン磁極３７の突出部３７ａという経路を経由して還流する。

本実施形態では、主磁極３６とリターン磁極３７をほぼ同等のサイズとしたことにより、両磁極の間隙ＷＧ内および記録層１４内の記録磁界の傾度をより急峻にすることができ、より高い線密度を実現できる。

第１の実施形態に係る磁気記録装置の断面図。第１の実施形態に係る磁気ヘッドの斜視図。第１の実施形態に係る磁気ヘッドをＡＢＳ面から見た平面図。第１の実施形態に係るスピン波発振素子をＡＢＳ面から見た平面図記録ヘッドの主磁極およびリターン磁極をＡＢＳ面から見た平面図、ならびに主磁極近傍の磁界分布を示す図。記録ヘッドの主磁極をＡＢＳ面から見た平面図、ならびに主磁極近傍の磁界分布を示す図。第２の実施形態に係る磁気ヘッドをＡＢＳ面から見た平面図。第３の実施形態に係る磁気ヘッドをＡＢＳ面から見た平面図。第４の実施形態に係る磁気記録装置の断面図。第４の実施形態に係る磁気ヘッドをＡＢＳ面から見た平面図。

符号の説明

１０…磁気ディスク、１１…基板、１２…軟磁性下地層、１３…中間層、１４…磁気記録層、１５…保護層、２０…磁気ヘッド、３０…記録ヘッド、３１…主磁極、３２…リターン磁極、３３…コイル、３４…交流電源、３５…リターン磁極、３６…主磁極、３７…リターン磁極、３８…コイル、４０…消去ヘッド、４１、４２…導電性磁極、４３…コイル、４４…直流電源、４５…導電性磁極、５０…再生ヘッド、５２…シールド、５３…磁気抵抗効果素子、７０…スピン波発振素子、７１…ピンニング層、７２…スペーサー層、７３…スピン波発振層。

Claims

磁気ディスクと、
主磁極とリターン磁極とを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドの走行方向に対して前方に設けられた、スピン波発振素子と、スピン波発振素子を挟む１対の導電性磁極とを有する消去ヘッドと、
磁気抵抗効果素子を含む再生ヘッドと
を有することを特徴とする磁気記録装置。
前記スピン波発振素子をトラック方向に沿って挟むように配置された導電性磁性材料からなる１対の導電性磁極を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録装置。
前記磁気ディスクは、磁気異方性が媒体面に対して垂直な磁気記録層と、前記磁気記録層の下部に配置された軟磁性下地層とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録装置。
媒体対向面における前記主磁極とリターン磁極との距離ＷＧが、前記スピン波発振素子を挟む１対の導電性磁極間の距離ＴＧよりも狭いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気記録装置。
前記記録ヘッドの媒体対向面と前記磁気ディスクの記録層上面との距離ＤＨＲ１と、前記記録ヘッドの媒体対向面と前記磁気ディスクの記録層下面との距離ＤＨＲ２と、媒体対向面における前記主磁極とリターン磁極との距離ＷＧと、前記スピン波発振素子を挟む１対の導電性磁極間の距離ＴＧとが、
ＷＧ＜ＤＨＲ２、かつ２×ＤＨＲ１＜ＴＧ＜２×ＤＨＲ２
の関係を満たすことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気記録装置。