JP2012203933A - 記録層上部に軟磁性粒子混在保護層を有する垂直磁気記録媒体及びこれを備えた磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッド・媒体の物理的劣化を抑制し、書き込みに十分な磁界を発生でき、オーバーライト特性（ＯＷ）と分解能がともに増大できる垂直磁気記録媒体及びこれを備えた磁気ディスク装置を提供する。
【解決手段】基板と、この基板上に設けられ軟磁性材料からなる下地層と、この下地層上に設けられ媒体面に対し垂直方向に容易軸を有する記録層と、この記録層上に設けられ軟磁性粒子が混在する保護層を有する記録媒体と、この記録媒体に垂直方向に磁界を加える主磁極と、記録媒体からのリターン磁界を受けるライトヨークを有する記録用磁気ヘッドとを有し、前記主磁極と前記ライトヨークとの間の距離が、前記主磁極と前記記録媒体中の下地層との間の距離よりも短いことを特徴とする磁気ディスク装置。
【選択図】 図３

Description

本発明の実施形態は、垂直磁気記録媒体及びこれを備えた磁気ディスク装置に関するものである。

近年、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の高トラック密度化により、記録ヘッドの狭トラック化が行われているが、狭トラックの記録ヘッドを用いた場合、記録ヘッドの先端から発生する記録ヘッド磁界が低下し、媒体に十分なＳ／Ｎ（シグナル／ノイズ）の記録磁化を書き込むことができなくなってきている。

また、記録磁界を増大させるために、記録ヘッドをより媒体に近づけることもなされているが、近づけすぎると記録ヘッドとの磨耗、媒体の磨耗によるコンタミの影響で、ＨＤＤ内のデバイスの物理的劣化が生じるという技術的課題がある。

このような問題に対して、記録層の上又は下に該主記録層に接して形成され、異方性Ｈｋ２で磁化曲線の反転部の傾きがα２である書き込み補助層を有し、異方性Ｈｋ１、Ｈｋ２と傾きα１、α２とが、それぞれＨｋ２＜Ｈｋ１及びα２＞α１を満たす磁気記録媒体が提案されている（特許文献１）。

特開２００６−３０９９２２号公報

しかし、特許文献１においては、特に媒体の記録層の上層部に軟磁性を含む磁束スリット層を設けたことを特徴とするが、記録層の上層部に軟磁性混在層を用いるだけでは、磁束吸い込み効果は得られない。ヘッドからの磁束吸い込み効果の有無は、ヘッド構造との兼ね合いで決まるものであり、このシステムでは、オーバーライト特性（ＯＷ）と分解能を上げることは難しい。

この発明の実施形態は、上述の問題点に鑑みなされたものであり、ヘッド・媒体の物理的劣化を抑制した上で、狭トラック記録ヘッドにおいても、書き込みに十分な磁界を発生でき、オーバーライト特性（ＯＷ）と分解能がともに増大できる垂直磁気記録媒体及びこれを備えた磁気ディスク装置を提供することにある。

実施形態によれば、基板と、前記基板上に設けられ、軟磁性材料からなる下地層と、前記下地層上に設けられ、媒体面に対して概垂直方向に容易軸を有する記録層と、前記記録層上に設けられ、軟磁性粒子が混在する保護層とを有する垂直磁気記録媒体である。

またもう一つの実施形態によれば、基板と、前記基板上に設けられ、軟磁性材料からなる下地層と、前記下地層上に設けられ、媒体面に対して概垂直方向に容易軸を有する記録層と、前記記録層上に設けられ、軟磁性粒子が混在する保護層を有する垂直磁気記録媒体と、前記垂直磁気記録媒体に垂直方向に磁界を加えるための主磁極と、前記垂直磁気記録媒体からのリターン磁界を受けるライトヨークを有する垂直磁気記録用磁気ヘッドとを有し、前記主磁極と前記ライトヨークとの間の距離（Ｇ）が、前記主磁極と前記垂直磁気記録媒体中の前記下地層との間の距離（Ｓ）よりも短いことを特徴とする磁気ディスク装置である。

図１は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置を示す斜視図。 図２は、前記磁気ディスク装置における磁気ヘッドおよびサスペンションを示す側面図。 図３は、前記磁気ヘッドのヘッド部および磁気ディスクを拡大して示す断面図。 図４（ａ）は、第１の実施形態に係る記録磁界からみた効果図で、図４（ｂ）は、第１の実施形態に係る記録磁界強度と磁性充填率の関係を示す特性図、図４（ｃ）は、第１の実施形態に係る記録磁界傾度と磁性充填率の関係を示す特性図。 図５は、第１の実施形態に係る保護膜の結合力を示す図。 図６は、第２の実施形態にかかる磁気ヘッドのヘッド部および磁気ディスクを拡大して示す断面図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
以下図面を参照しながら、ディスク装置として、種々の実施形態に係るハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤと称する）について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＨＤＤのトップカバーを取り外して内部構造を示し、図２は、浮上状態の磁気ヘッドを示している。図１に示すように、ＨＤＤは筐体１０を備えている。この筐体１０は、上面の開口した矩形箱状のベース１０ａと、図示しない矩形板状のトップカバーとを備えている。トップカバーは、複数のねじによりベースにねじ止めされ、ベースの上端開口を閉塞している。これにより、筐体１０内部は気密に保持され、呼吸フィルター２６を通してのみ、外部と通気可能となっている。

ベース１０ａ上には、記録媒体としての磁気ディスク１２および機構部が設けられている。機構部は、磁気ディスク１２を支持および回転させるスピンドルモータ１３、磁気ディスクに対して情報の記録、再生を行なう複数、例えば、２つの磁気ヘッド３３、これらの磁気ヘッド３３を磁気ディスク１２の表面に対して移動自在に支持したヘッドアクチュエータ１４、ヘッドアクチュエータを回動および位置決めするボイスコイルモータ（以下ＶＣＭと称する）１６を備えている。また、ベース１０ａ上には、磁気ヘッド３３が磁気ディスク１２の最外周に移動した際、磁気ヘッド３３を磁気ディスク１２から離間した位置に保持するランプロード機構１８、ＨＤＤに衝撃等が作用した際、ヘッドアクチュエータ１４を退避位置に保持するラッチ機構２０、およびプリアンプ、ヘッドＩＣ等の電子部品が実装された基板ユニット１７が設けられている。

ベース１０ａの外面には、制御回路基板２５がねじ止めされ、ベース１０ａの底壁と対向して位置している。制御回路基板２５は、基板ユニット１７を介してスピンドルモータ１３、ＶＣＭ１６、および磁気ヘッド３３の動作を制御する

図１に示すように、磁気ディスク１２は、スピンドルモータ１３のハブに互いに同軸的に嵌合されているとともにハブの上端にねじ止めされたクランプばね１５によりクランプされ、ハブに固定されている。磁気ディスク１２は、駆動モータとしてのスピンドルモータ１３により所定の速度で矢印Ｂ方向に回転駆動される。

ヘッドアクチュエータ１４は、ベース１０ａの底壁上に固定された軸受部２４と、軸受部から延出した複数のアーム２７と、を備えている。これらのアーム２７は、磁気ディスク１２の表面と平行に、かつ、互いに所定の間隔を置いて位置しているとともに、軸受部２４から同一の方向へ延出している。ヘッドアクチュエータ１４は、弾性変形可能な細長い板状のサスペンション３０を備えている。

サスペンション３０は、板ばねにより構成され、その基端がスポット溶接あるいは接着によりアーム２７の先端に固定され、アームから延出している。各サスペンション３０は対応するアーム２７と一体に形成されていてもよい。各サスペンション３０の延出端に磁気ヘッド３３が支持されている。アーム２７およびサスペンション３０によりヘッドサスペンションを構成し、このヘッドサスペンションと磁気ヘッド３３とによりヘッドサスペンションアッセンブリを構成している。

図２に示すように、各磁気ヘッド３３は、ほぼ直方体形状のスライダ４２とこのスライダの流出端（トレーリング端）に設けられた記録再生用のヘッド部４４とを有している。磁気ヘッド３３は、サスペンション３０の先端部に設けられたジンバルばね４１に固定されている。各磁気ヘッド３３は、サスペンション３０の弾性により、磁気ディスク１２の表面に向かうヘッド荷重Ｌが印加されている。２本のアーム２７は所定の間隔を置いて互いに平行に位置し、これらのアームに取り付けられたサスペンション３０および磁気ヘッド３３は、磁気ディスク１２を間に挟んで互いに向かい合っている。

各磁気ヘッド３３は、サスペンション３０およびアーム２７上に固定された中継フレキシブルプリント回路基板（以下、中継ＦＰＣと称する）３５を介して後述するメインＦＰＣ３８に電気的に接続されている。

図１に示すように、基板ユニット１７は、フレキシブルプリント回路基板により形成されたＦＰＣ本体３６と、このＦＰＣ本体から延出したメインＦＰＣ３８とを有している。ＦＰＣ本体３６は、ベース１０ａの底面上に固定されている。ＦＰＣ本体３６上には、プリアンプ３７、ヘッドＩＣを含む電子部品が実装されている。メインＦＰＣ３８の延出端は、ヘッドアクチュエータ１４に接続され、各中継ＦＰＣ３５を介して磁気ヘッド３３に接続されている。

ＶＣＭ１６は、軸受部２４からアーム２７と反対方向に延出した図示しない支持フレーム、および支持フレームに支持されたボイスコイルを有している。ヘッドアクチュエータ１４をベース１０ａに組み込んだ状態において、ボイスコイルは、ベース１０ａ上に固定された一対のヨーク３４間に位置し、これらのヨークおよびヨークに固定された磁石とともにＶＣＭ１６を構成している。

磁気ディスク１２が回転した状態でＶＣＭ１６のボイスコイルに通電することにより、ヘッドアクチュエータ１４が回動し、磁気ヘッド３３は磁気ディスク１２の所望のトラック上に移動および位置決めされる。この際、磁気ヘッド３３は、磁気ディスク１２の径方向に沿って、磁気ディスクの内周縁部と外周縁部との間を移動される。

次に、磁気ディスク１２および磁気ヘッド３３の構成について詳細に説明する。
図３は、磁気ヘッド３３のヘッド部４４および磁気ディスク１２を拡大して示す断面図である。
本実施形態の磁気ディスク１２は、基板１０１上に軟磁性層１０２とその上層部にディスク面に対して垂直方向に異方性をもつ垂直記録層１０３と保護膜である軟磁性微粒子が混在した非磁性層１０４を有する垂直２層膜媒体である。磁気ヘッド３３は、記録用ヘッド５６と再生用ヘッド５４が分離された記録再生分離型磁気ヘッドであり、記録ヘッド部５６は高透磁率材料からなる主磁極２と、その主磁極２のトレーリング側に配置された垂直ヘッドの主磁極２直下の軟磁性層１０２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３とその先端部に接合されるリターンシールド３ａと媒体面から奥側での接合部７からなるリターンヨークと、主磁極２に磁束を流すために主磁極２及びリターンヨークを含む磁気コアに巻きつくように配置されたコイル５から構成されている。

また、再生ヘッド部５４は、磁気抵抗効果を有する磁性膜７５とそのヘッド走行方向前後に磁性膜７５を挟むように配置された高透磁率材料からなる第一のシールド７６と第二のシールド７７から構成されている。

また、記録ヘッド５６の主磁極２とリターンシールド３ａとの距離Ｇは、主磁極トレーリング端近傍での媒体に記録を行うための記録分解能を上げるために、ヘッドのＡＢＳ（エア・ベアリング・スライダ）面と媒体１２の軟磁性層１０２表面までの距離Ｓよりも小さくなっている。

距離Ｇが距離Ｓよりも小さい垂直記録方式の磁気ディスク装置においては、主磁極２からリターンシールド３ａへ流れる磁界も増大するため、主磁極２先端２ａから媒体軟磁性層１０２へ流入する磁界が減少し、垂直記録層１０３へ十分な磁界強度が印加できず、オーバーライト（ＯＷ）能力が不足するという問題があった。本実施形態ではは、このような磁界強度不足の問題を解消するものであるり、上記実施形態の構成においては、記録層１０３の上層部に軟磁性粒子を混在させた層１０４を配置させることによりオーバーライト（ＯＷ）を決定する記録時のヘッド磁界強度最大値を増大させることが可能である。

次に図４を用いて本実施形態について詳細を説明する。
図４（ａ）に、本実施形態に係る効果図、図４（ｂ）に本実施形態に係る第一の特性図である記録磁界強度と磁性充填率の関係を示す特性図、図３（ｃ）に本実施形態に係る第二の特性図である記録磁界傾度と磁性充填率の関係を示す特性図を示す。

図４（ａ）は、本実施形態において、保護膜である非磁性膜１０４内の軟磁性粒子の充填率が１１％のヘッド走行方向トラックセンターでのヘッド磁界強度分布（太線）を、従来媒体上で発生するヘッド磁界分布（破線）と比較したものである。

図４（ａ）内には、主磁極２及びリターンシールド３と磁界分布との位置関係も示した。本実施形態において、従来例に対して、主磁極２のトレーリング端部近傍での最大磁界強度が約２５％増大していることが分かる。

図４（ｂ）は、本実施形態において、保護膜である非磁性層１０４内の軟磁性粒子の充填率と最大磁界強度との関係を示したものである。
従来例での０％充填率の最大磁界強度に対して、約１０％充填率に到達するまで急激に最大磁界強度が増大していることが分かる。４０％充填率までは、ほぼ同等の最大磁界強度を示しているが、その後磁性粒子を増大させると、少しずつ磁界強度が低下しており、軟磁性膜を一面につけた１００％充填率では、０％充填率とほぼ同等の磁界強度まで劣化している。

図４（ｃ）は、本実施形態において、保護膜である非磁性層１０４内の軟磁性粒子の充填率と主磁極トレーリング端部での磁界分布の傾きを示す磁界傾度との関係を示したものである。

磁界傾度については、磁性充填率の１０％近傍で増大していることが分かり、記録分解能が増大している。
上述のように、軟磁性充填率４０％以下程度混在させた非磁性層を配置させることにより、最大磁界強度、磁界傾度の増大のいずれかが実現でき、高線密度化を可能にすることができる。

次に、図５に、本実施形態において、非磁性膜を保護膜Ｃａｒｂｏｎ（Ｃ）とし、その中に、コバルト・ジルコニウム・ニオブ（ＣｏＺｒＮｂ）粒子を混在させたときの保護膜Ｃａｒｂｏｎ(ｃ)の結合力を調べた結果である。

Ａの破線は、従来例である。Ｂの実線は本実施形態である３０％充填率、Ｃの破線は比較例である６０％充填率、Ｄの破線も比較例である８０％充填率での結果を示している。

Ｃの破線の比較例のように、６０％以上充填率となると、Ｃａｒｂｏｎ間の結合力が弱くなっていることが分かる。このように、保護膜１０４が弱い結合力を示す場合は、ヘッドと媒体の接触による破壊が懸念される。したがって、破壊懸念を解消するためには充填率は３０％以下であることが好ましい。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る磁気ヘッド３３のヘッド部４４および磁気ディスク１２を拡大して示す断面図である。
本実施形態の磁気ディスク１２は、基板１０１上に軟磁性層１０２とその上層部にディスク面に対して垂直方向に異方性をもつ垂直記録層１０３と軟磁性微粒子が混在した非磁性層１０５と非磁性層１０６を有する垂直２層膜媒体である。

磁気ヘッド３３は、記録用ヘッド５６と再生用ヘッド５４が分離された記録再生分離型磁気ヘッドであり、記録ヘッド部５６は高透磁率材料からなる主磁極２と、その主磁極２のトレーリング側に配置された垂直ヘッドの主磁極２直下の軟磁性層１０２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３とリターンシールド３ａと媒体面から奥側での接合部７からなるリターンヨークと、主磁極２に磁束を流すために主磁極２及びリターンヨークを含む磁気コアに巻きつくように配置されたコイル５から構成されている。

また、再生ヘッド部５４は、磁気抵抗効果を有する磁性膜７５とそのヘッド走行方向前後に磁性膜７５を挟むように配置された高透磁率材料からなる第一のシールド７６と第二のシールド７７から構成されている。

また、記録ヘッド５６の主磁極２とリターンシールド３ａとの距離Ｇは、主磁極トレーリング端近傍での媒体に記録を行うための記録分解能を上げるために、ヘッドのＡＢＳ（エア・ベアリング・スライダ）面と媒体１２の軟磁性層１０２表面までの距離Ｓよりも小さくなっている。

以上のように本発明の実施形態によれば、ヘッド・媒体の物理的劣化を抑制した上で、狭トラック記録ヘッドにおいても、書き込みに十分な磁界を発生でき、オーバーライト特性（ＯＷ）と分解能がともに増大できる垂直磁気記録媒体及びこれを備えた磁気ディスク装置を提供することが可能となる。

２…主磁極
３…リターン磁極
７…連結部
５…記録コイル
１０…筺体
１２…磁気ディスク
１３…スピンドルモータ
１４…ヘッドアクチュエータ、
４２…スライダ
４３…ディスク対向面（ＡＢＳ面）
４４…ヘッド部、
５４…再生ヘッド
５６…記録ヘッド
１０１…基板
１０２…軟磁性層
１０３…垂直記録層
１０４…保護膜
１０５…軟磁性微粒子が混在した非磁性層
１０６…非磁性層

Claims (8)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられ、軟磁性材料からなる下地層と、
   前記下地層上に設けられ、媒体面に対して概垂直方向に容易軸を有する記録層と、
   前記記録層上に設けられ、軟磁性粒子が混在する保護層と
   を有する垂直磁気記録媒体。
2. 前記保護層は非磁性層に軟磁性粒子が混在する
   ことを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
3. 前記保護層には３０％以下の軟磁性粒子が混在する
   ことを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
4. 前記保護層はカーボン（Ｃ）からなり、前記軟磁性粒子はコバルト・ジルコニウム・ニオブ（ＣｏＺｒＮｂ）からなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
5. 基板と、前記基板上に設けられ、軟磁性材料からなる下地層と、前記下地層上に設けられ、媒体面に対して概垂直方向に容易軸を有する記録層と、前記記録層上に設けられ、軟磁性粒子が混在する保護層を有する垂直磁気記録媒体と、
   前記垂直磁気記録媒体に垂直方向に磁界を加えるための主磁極と、前記垂直磁気記録媒体からのリターン磁界を受けるライトヨークを有する垂直磁気記録用磁気ヘッドとを有し、
   前記主磁極と前記ライトヨークとの間の距離（Ｇ）が、前記主磁極と前記垂直磁気記録媒体中の前記下地層との間の距離（Ｓ）よりも短い
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。
6. 前記保護層は非磁性層に軟磁性粒子が混在する
   ことを特徴とする請求項５に記載の磁気ディスク装置。
7. 前記保護層には３０％以下の軟磁性粒子が混在する
   ことを特徴とする請求項５に記載の磁気ディスク装置。
8. 前記保護層はカーボン（Ｃ）からなり、前記軟磁性粒子はコバルト・ジルコニウム・ニオブ（ＣｏＺｒＮｂ）からなる
   ことを特徴とする請求項５に記載の磁気ディスク装置。

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