JP2013143172A - 記録ヘッド、およびこれを備えたディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】隣接トラック領域における既記録情報の劣化または消去を防止し、高記録密度化を可能とする記録ヘッドおよびこれを備えたディスク装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、ディスク装置の記録ヘッド５８は、記録媒体１２の記録層に対して垂直方向の記録磁界を発生する、軟磁性材料で形成された主磁極６０と、前記主磁極のトレーリング側にライトギャップを置いて配置され軟磁性材料で形成されたライトシールド磁極と、前記主磁極のトラック幅方向両側に主磁極とは磁気的に離間し、かつ、前記主磁極の絞込み先端部分および記録媒体と対向する全面が軟磁性材料からなるサイドシールド６８と、を備え、前記サイドシールドは、前記主磁極および記録媒体と対向していない内部に非磁性材からなる非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂを有している。
【選択図】図５

Description

ここで述べる実施形態は、ディスク装置に用いる垂直磁気記録用の記録ヘッド、この記録ヘッドを備えたディスク装置に関する。

ディスク装置として、例えば、磁気ディスク装置は、ケース内に配設された磁気ディスクと、磁気ディスクを支持および回転駆動するスピンドルモータと、磁気ディスクに対して情報のリード／ライトを行う磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気ディスクに対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリと、を備えている。キャリッジアッセンブリは、回動自在に支持されたアームと、アームから延出したサスペンションとを備え、このサスペンションに延出端に磁気ヘッドが支持されている。磁気ヘッドは、サスペンションに取り付けられたスライダ、およびスライダに設けられたヘッド部を有し、このヘッド部は、ライト用の記録ヘッドとリード用の再生ヘッドとを含んで構成されている。

近年、磁気ディスク装置の高記録密度化、大容量化あるいは小型化を図るため、垂直磁気記録用の磁気ヘッドが提案されている。このような磁気ヘッドにおいて、記録ヘッドは、垂直方向磁界を発生させる主磁極と、その主磁極のトレーリング側にライトギャップを挟んで配置されて磁気ディスクとの間で磁路を閉じるリターン磁極、あるいはライトシールド磁極と、主磁極に磁束を流すためのコイルとを有している。

記録パターンを磁気ディスクのトラックに沿って記録する際、同時に主磁極のトラック幅方向の両サイドからも記録磁界がもれる。この漏れ磁界を低減するため、主磁極のトラック幅方向両側に、ライトシールド磁極と磁気的に接合したサイドシールドを設けた記録ヘッドが提案されている。このサイドシールドは、媒体対向面に直交する方向に積層される磁性層および、非磁性層の積層体から形成され、サイドシールドの磁性層は反強磁性結合により、媒体対向面に平行な面内方向に磁化の向きが確立される。そのため主磁極から直接サイドシールドに向かう磁束を磁気ディスクへ漏れるのを防ぐ効果が期待される。

特開２０１０−７９９７０号公報 特開２００９−９３７８３号公報

しかし、一方で、サイドシールドの磁化の向きのために、主磁極先端からの磁束は、磁気ディスクの軟磁性層を介してサイドシールドへ戻る磁路を形成できず、サイドシールドのトラック幅方向へ磁束が流れてしまう。その結果、主磁極先端直下の記録磁界強度が減少し、オントラック信号の品質は劣化する。

この発明が解決しようとする課題は、サイドシールドから磁気ディスクへ漏れる磁束を抑制しつつ、オントラック信号の品質を向上させ、高記録密度化を可能とする記録ヘッドおよびこれを備えたディスク装置を提供することにある。

実施形態によれば、記録ヘッドは、記録媒体の記録層に対して垂直方向の記録磁界を発生する、軟磁性材料で形成された主磁極と、前記主磁極のトレーリング側にライトギャップを置いて配置され軟磁性材料で形成されたライトシールド磁極と、前記主磁極のトラック幅方向両側に主磁極とは磁気的に離間し、かつ、前記主磁極の絞込み先端部分および記録媒体と対向する全面が軟磁性材料からなるサイドシールドと、を備え、
前記サイドシールドは、前記主磁極および記録媒体と対向していない内部に非磁性材からなる非磁性キャビティを有している。

図１は、第１の実施形態に係るハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤ）を示す斜視図。 図２は、前記ＨＤＤ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を拡大して示す断面図。 図４は、前記磁気ヘッドの記録ヘッドを模式的に示す斜視図。 図５は、前記記録ヘッドのＡＢＳ側端部をスライダのリーディング端側から見た側面図。 図６は、第１の実施形態に係るＨＤＤの記録ヘッドと、比較例（ａ）、（ｂ）に係る記録ヘッドとについて、トラック幅方向の磁界強度を比較して示す図。 図７は、第１の実施形態に係るＨＤＤの記録ヘッドと、比較例（ａ）、（ｂ）に係る記録ヘッドとについて、隣接記録トラック位置を変化させながら、初期記録状態の消え残りのビットエラーレートを測定した測定結果を比較して示す図。 図８ａは、本実施形態のＨＤＤにおいて、非磁性キャビティと主磁極との最短距離ＣＧの条件を代えた場合の記録磁界分布から算出されたトラックセンターの磁界強度の値をＣＧの値に対してプロットしたグラフを示す図。 図８ｂは、本実施形態のＨＤＤにおいて、非磁性キャビティと主磁極との最短距離ＣＧの条件を代えた場合の記録磁界分布から算出された隣接フリンジ磁界強度の値をＣＧの値に対してプロットしたグラフをそれぞれ示している。 図９は、第２の実施形態に係るＨＤＤの記録ヘッドを模式的に示す斜視図。 図１０は、前記記録ヘッドのＡＢＳ側端部をスライダのリーディング端側から見た側面図。 図１１は、第３の実施形態に係るＨＤＤの記録ヘッドを模式的に示す斜視図。 図１２は、前記記録ヘッドのＡＢＳ側端部をスライダのリーディング端側から見た側面図。 図１３は、第４の実施形態に係るＨＤＤの記録ヘッドを模式的に示す斜視図。 図１４は、前記記録ヘッドのＡＢＳ側端部をスライダのリーディング端側から見た側面図。 図１５は、第４の実施形態に係るＨＤＤにおける記録ヘッドと、比較例（ａ）に係る記録ヘッドとについて、トラック幅方向の磁界強度を比較して示す図。

以下図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。
（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２４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２１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を拡大して示す断面図である。

図１ないし図３に示すように、磁気ディスク１２は、例えば、直径約２．５インチの円板状に形成され非磁性体からなる基板１０１を有している。基板１０１の各表面には、下地層として軟磁気特性を示す材料からなる軟磁性層１０２と、その上層部に、ディスク面に対して垂直方向に磁気異方性を有する磁気記録層１０３と、その上層部に保護膜層１０４が順に積層されている。

図２および図３に示すように、磁気ヘッド３３は浮上型のヘッドとして構成され、ほぼ直方体状に形成されたスライダ４２と、スライダの流出端（トレーリング）側の端部に形成されたヘッド部４４とを有している。スライダ４２は、例えば、アルミナとチタンカーバイドの焼結体（アルチック）で形成され、ヘッド部４４は薄膜により形成されている。

スライダ４２は、磁気ディスク１２の表面に対向する矩形状のディスク対向面（空気支持面（ＡＢＳ））４３を有している。スライダ４２は、磁気ディスク１２の回転によってディスク表面とディスク対向面４３との間に生じる空気流Ｃにより浮上する。空気流Ｃの方向は、磁気ディスク１２の回転方向Ｂと一致している。スライダ４２は、磁気ディスク１２表面に対し、ディスク対向面４３の長手方向が空気流Ｃの方向とほぼ一致するように配置されている。

スライダ４２は、空気流Ｃの流入側に位置するリーディング端４２ａおよび空気流Ｃの流出側に位置するトレーリング端４２ｂを有している。スライダ４２のディスク対向面４３には、図示しないリーディングステップ、トレーリングステップ、サイドステップ、負圧キャビティ等が形成されている。

図３に示すように、ヘッド部４４は、スライダ４２のトレーリング端４２ｂに薄膜プロセスで形成された再生ヘッド５４および記録ヘッド５８を有し、分離型の磁気ヘッドとして形成されている。

再生ヘッド５４は、磁気抵抗効果を示す磁性膜５５と、この磁性膜のトレーリング側およびリーディング側に磁性膜５５を挟むように配置されたシールド膜５６、５７と、で構成されている。これら磁性膜５５、シールド膜５６、５７の下端は、スライダ４２のディスク対向面４３に露出している。

記録ヘッド５８は、再生ヘッド５４に対して、スライダ４２のトレーリング端４２ｂ側に設けられている。図４は、記録ヘッド５８および磁気ディスク１２を模式的に示す斜視図、図５は、記録ヘッド部分の主磁極先端部およびサイドシールド部分を拡大して示す側面図である。

図３ないし図５に示すように、記録ヘッド５８は、磁気ディスク１２の表面に対して垂直方向の記録磁界を発生させる高透磁率、高飽和磁束密度を有する軟磁性材料からなる主磁極６０と、主磁極６０のトレーリング側にライトギャップを置いて配置され、主磁極直下の軟磁性層１０２を介して効率的に磁路を閉じるために設けられた軟磁性材料からなるライトシールド磁極（リターン磁極）６６と、主磁極６０の上部をライトシールド磁極６６に連結する連結部６７と、主磁極６０のトラック幅方向両側に主磁極とＡＢＳ４３上では磁気的に分断され、かつ、ライトシールド磁極６６と結合して配置された単層の軟磁性材料からなる一対のサイドシールド６８と、磁気ディスク１２に信号を書き込む際、主磁極６０に磁束を流すために主磁極６０およびライトシールド磁極６６を含む磁路に巻きつくように配置された記録コイル７１と、を有している。サイドシールド６８は、その一部に、非磁性からなる非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂを有している。記録コイル７１に供給する電流は、ＨＤＤの制御部によって制御される。

主磁極６０は、磁気ディスク１２の表面に対してほぼ垂直に延びている。主磁極６０の磁気ディスク１２側の先端部６０ａは、ディスク面に向かって先細に絞り込まれ、その先端部６０ａは、他の部分に対して幅の狭い柱状に形成されている。主磁極６０の先端面は、スライダ４２のディスク対向面４３に露出している。主磁極６０の先端部６０ａの幅は、磁気ディスク１２におけるトラックの幅にほぼ対応している。

ライトシールド磁極６６は、ほぼＬ字形状に形成され、その先端部６６ａは、細長い矩形状に形成されている。ライトシールド磁極６６の先端面は、スライダ４２のＡＢＳ４３に露出している。先端部６６ａのリーディング側端面は、磁気ディスク１２のトラックの幅方向に沿って延びている。このリーディング側端面は、主磁極６０のトレーリング側端面とライトギャップＷＧを置いて平行に対向している。

本実施形態において、一対のサイドシールド６８は、高透磁率材料により、ライトシールド磁極６６の先端部６６ａと一体に形成され、先端部６６ａのリーディング側端面からスライダ４２のリーディング端側に向かって突出している。各サイドシールド６８は、ライトシールド磁極６６のリーディング側端面から、主磁極６０のリーディング側端面を越えるレベル位置まで延びている。

本実施形態において、図５に示すように、主磁極６０のトラック幅方向の側面と対向するサイドシールド６８の側面との最短距離ＳＧは、ＨＤＤ内で決定されるトラックピッチの２トラック以下となるように設定されている。非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂは、それぞれ、サイドシールド６８の磁性領域を挟んで、主磁極６０の側面および磁気ディスク１２表面と対向している。すなわち、非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂと主磁極６０との間、および非磁性キャビティと磁気ディスク１２との間には、サイドシールド６８の磁性領域が存在している。このように、サイドシールド６８は、主磁極６０のトラック幅方向両側に主磁極とは磁気的に離間し、かつ、主磁極の絞込み先端部分および磁気ディスクと対向する全面が軟磁性材料で形成され、また、サイドシールド６８は、主磁極６０および磁気ディスクと対向していない内部に非磁性材からなる非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂを有している。

非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂは、それぞれ主磁極６０から非磁性キャビティまでの最短距離ＣＧが、主磁極６０とサイドシールド６８との最短距離ＳＧに対して、ＳＧ×３＜ＣＧ＜ＳＧ×５の関係を満たすような位置に配置されている。ＡＢＳ４３から非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂまでの距離ＣＴＨは、ＡＢＳから主磁極６０の絞込み部までの距離ＮＨよりも高いことが好ましい。
非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂは、磁性材料を充填した構成としてもよい。

上述した記録ヘッド５８において、主磁極６０、ライトシールド磁極６６、サイドシールド６８を構成する軟磁性材料は、Ｆｅ、Ｃｏ、又はＮｉの少なくとも一種を含む合金、または化合物の中から選択して用いることができる。図３に示すように、再生ヘッド５４および記録ヘッド５８は、スライダ４２のＡＢＳ４３に露出する部分を除いて、非磁性の保護絶縁膜８１により覆われている。保護絶縁膜８１は、ヘッド部４４の外形を構成している。

以上のように構成されたＨＤＤによれば、ＶＣＭ１６を駆動することにより、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され、位置決めされる。また、磁気ヘッド３３は、磁気ディスク１２の回転によってディスク表面とＡＢＳ４３との間に生じる空気流Ｃにより浮上する。ＨＤＤの動作時、スライダ４２のＡＢＳ４３はディスク表面に対し隙間を保って対向している。図２に示すように、磁気ヘッド３３は、ヘッド部４４の記録ヘッド５８部分が最も磁気ディスク１２表面に接近した傾斜姿勢をとって浮上する。この状態で、磁気ディスク１２に対して、再生ヘッド５４により記録情報の読み出しを行うとともに、記録ヘッド５８により情報の書き込みを行う。

情報の書き込みにおいては、記録コイル７１により主磁極６０を励磁し、この主磁極から直下の磁気ディスク１２の記録層１０３に垂直方向の記録磁界を印加することにより、所望のトラック幅にて情報を記録する。

この際、主磁極６０の両側にサイドシールド６８を設けることにより、書き込みトラックへの書き込み信号品質を低下させることなく、主磁極６０の先端部６６ａから隣接トラックへの磁束漏れを抑制することができる。また、サイドシールド６８に非磁性からなる磁気的な非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂを設けることにより、主磁極６０とサイドシールド６８との磁気的な結合を弱めることができ、サイドシールド６８から磁気ディスク１２の記録層へ漏れる磁束を抑制しつつ、オントラック信号の品質を向上させることができる。これにより、磁気ディスク１２の記録層を高トラック密度化し、ＨＤＤの記録密度の向上を図ることが可能となる。

図６は、上記のように構成された本実施形態に係るＨＤＤの記録ヘッド５８と、比較例（ａ）に係る記録ヘッドと、比較例（ｂ）に係る記録ヘッドとについて、記録ヘッドから発生する記録磁界分布のオフトラック方向プロファイルを比較して示している。比較例（ａ）の記録ヘッドは、非磁性キャビティを持たないサイドシールドを備え、比較例（ｂ）の記録ヘッドは、磁性層、非磁性が記録媒体表面と直交する方向に交互に積層されたサイドシールドを備えている。なお、図６において、主磁極６０は、飽和磁束密度Ｂｓ１＝２．４Ｔの磁性材料により、また、サイドシールド６８は飽和磁束密度ＢＳ３＝１．９Ｔの磁性材料により形成されている。

図６において、トラック幅方向位置＝０の位置は、記録ヘッドにおける主磁極６０のトラック幅方向中心位置である。■のライン、実線、○のラインは、それぞれ本実施形態の記録ヘッド５８、比較例（ａ）の記録ヘッド、比較例（ｂ）の記録ヘッドのＡＢＳ４３から発生するヘッド磁界分布において、トラックセンターから片側オフトラック方向各点での最大磁界プロファイルを示している。トラックピッチ９０ｎｍでのプロファイル比較を行った。トラック密度を上げるためには、隣接トラックでの磁界分布を抑制し、隣接トラック消去現象を抑制する必要がある。本実施形態の記録ヘッド５８では、隣接トラック中央における磁界強度は、比較例（ａ）に比べて抑制されており、かつ、トラックセンターでの磁界強度も増大している。このようなヘッド磁界分布の記録ヘッドを用いた場合には、オントラックでの信号ＳＮが改善することによる線方向密度の向上、隣接トラック消去抑制によるトラック方向密度の向上を図ることができ、高密度記録化を実現することができる。

比較例（ｂ）に係る記録ヘッドは、本実施形態に係る記録ヘッドに比較して、隣接トラックへの漏れ磁界を減少できていることが分かるが、主磁極直下での磁界強度の劣化が顕著になってしまうため、オントラックの信号ＳＮは劣化する。このような比較例（ｂ）の記録ヘッドでは、線方向密度が劣化してしまうため、高密度化が困難となる。

以上のことから、本実施形態に係る記録ヘッドを備えたＨＤＤでは、オントラック信号の記録能力を向上させ、かつ、隣接トラックの情報消去を防ぐことができるため、高記録密度化を実現することが可能となる。

図７は、本実施形態に係る記録ヘッド、および前述の比較例（ａ）、（ｂ）の記録ヘッドを用いて、隣接記録トラック位置を変化させながら、初期記録状態の消え残りのビット誤り率（ビットエラーレート）を測定したものである。初期記録、隣接記録ともにランダムデータを使用した。また、隣接記録の回数は１０００回で行った。

図７において、■のライン、実線、○のラインは、本実施形態の記録ヘッド５８、比較例（ａ）の記録ヘッド、比較例（ｂ）の記録ヘッドを用いて隣接記録トラック位置を変化させながら、初期記録状態の消え残りのビットエラーレートを測定した測定結果をそれぞれ示している。本実施形態によれば、ＨＤＤで許容できるビットエラーレートの下限値を１０^-5.5としている。この下限値を満たす隣接トラック位置から達成しうるＴＰＩを算出すると、本実施形態の記録ヘッドは３００ｋＴＰＩであるのに対し、比較例（ａ）の記録ヘッドは２４０ｋＴＰＩと劣化している。本実施形態の記録ヘッドを用いた場合、トラック方向密度も向上させることができ、高密度化できることがわかる。

比較例（ｂ）の記録ヘッドを用いた場合、図６で説明したように、主磁極直下での磁界強度の劣化が顕著になっているため、もともとのビットエラーレートが劣化しており、ＨＤＤの高記録密度化ができない。

本実施形態によれば、例えば、主磁極６０とサイドシールド６８との最短距離ＳＧを７５ｎｍ、磁気ディスク１２の記録トラックピッチを９０ｎｍとして、隣接トラックのセンターである９０ｎｍの位置の磁界強度を隣接フリンジ磁界として算出し、隣接トラックの信号に影響を及ぼす磁気ヘッドから印加される磁界の指標としている。

図８ａ、図８ｂは、本実施形態のＨＤＤにおいて、非磁性キャビティと主磁極と最短距離ＣＧの条件を代えた場合の記録磁界分布から算出されたトラックセンターの磁界強度の値および隣接フリンジ磁界強度の値をそれぞれＣＧの値に対してプロットしたグラフをそれぞれ示している。

図８ａに示すように、本実施形態ではサイドシールド６８に非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂを設けることにより、トラックセンターの磁界強度が比較例（ａ）に対して増大していることが分かる。ＣＧ＞ＳＧ×５とした場合、非磁性キャビティを設けた効果が無くなり、磁界強度は比較例（ａ）と同等になる。一方、図８ｂに示すように、隣接フリンジ磁界強度は、ＣＧ＜ＳＧ×３では隣接に漏れる磁界を抑制できず、比較例（ａ）に比べて増大している。

このことから、非磁性キャビティと主磁極との最短距離ＣＧを、ＳＧ×３＜ＣＧ＜ＳＧ×５の範囲となるように非磁性キャビティを設けることにより、比較例に係る記録ヘッド構造に対して、線方向密度、トラック方向密度を向上させることができ、高密度記録化できることが分かる。

以上のことから、本実施形態によれば、隣接トラック領域における既記録情報の劣化または消去を防止しつつ、オントラック信号の品質を向上させ、高記録密度化を可能とする磁気記録ヘッドおよびこれを備えたディスク装置を得ることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るＨＤＤの記録ヘッドについて説明する。
第２の実施形態に係るＨＤＤの記録ヘッドでは、主に、非磁性キャビティの構成が第１の実施形態と相違し、他の構成は、第１の実施形態に係る記録ヘッドと同一である。第１の実施形態と同一の部分には、第１の実施形態と同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図９は、ＨＤＤの記録ヘッド５８および磁気ディスク１２を模式的に示す斜視図、図１０は、記録ヘッド部分をスライダのリーディング端側から見た側面図である。

図９および図１０に示すように、第２の実施形態によれば、記録ヘッド５８は、磁気ディスク１２の表面に対して垂直方向の記録磁界を発生させる高透磁率、高飽和磁束密度を有する軟磁性材料からなる主磁極６０と、主磁極６０のトレーリング側にライトギャップを置いて配置され、主磁極直下の軟磁性層１０２を介して効率的に磁路を閉じるために設けられた軟磁性材料からなるライトシールド磁極６６と、主磁極６０の上部をライトシールド磁極６６に連結する連結部６７と、主磁極６０のトラック幅方向両側に主磁極とＡＢＳ４３上では磁気的に分断され、かつ、ライトシールド磁極６６と結合して配置された単層の軟磁性材料からなる一対のサイドシールド６８と、磁気ディスク１２に信号を書き込む際、主磁極６０に磁束を流すために主磁極６０およびライトシールド磁極６６を含む磁路に巻きつくように配置された記録コイル７１と、を有している。サイドシールド６８は、その一部に、非磁性からなる非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂを有している。記録コイル７１に供給する電流は、ＨＤＤの制御部によって制御される。

一対のサイドシールド６８は、高透磁率材料により、ライトシールド磁極６６の先端部６６ａと一体に形成され、先端部６６ａのリーディング側端面からスライダ４２のリーディング端側に向かって突出している。各サイドシールド６８は、ライトシールド磁極６６のリーディング側端面から、主磁極６０のリーディング側端面を越えるレベル位置まで延びている。

本実施形態において、サイドシールド６８に設けられた非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂは、その一部が、主磁極６０とサイドシールド６８上部との境界面６８ａに開口して配置されている。非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂは、それぞれ、サイドシールド６８の磁性領域を挟んで、主磁極６０の側面および磁気ディスク１２表面と対向している。すなわち、非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂと主磁極６０との間、および非磁性キャビティと磁気ディスク１２との間には、サイドシールド６８の磁性領域が存在している。

本実施形態において、図１０に示すように、主磁極６０のトラック幅方向の側面と対向するサイドシールド６８の側面との最短距離ＳＧは、ＨＤＤ内で決定されるトラックピッチの２トラック以下となるように設定されている。

非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂは、それぞれ主磁極６０から非磁性キャビティまでの最短距離ＣＧが、主磁極６０とサイドシールド６８との最短距離ＳＧに対して、ＳＧ×３＜ＣＧ＜ＳＧ×５の関係を満たすような位置に配置されている。ＡＢＳ４３から非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂまでの距離ＣＴＨは、ＡＢＳから主磁極６０の絞込み部までの距離ＮＨよりも高いことが好ましい。
非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂは、非磁性材料を充填した構成としてもよい。記録ヘッド５８および磁気ヘッドの他の構成、および、ＨＤＤの他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。

上記のように構成された第２の実施形態においても、サイドシールド６８に非磁性からなる磁気的な非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂを設けることにより、主磁極６０とサイドシールド６８との磁気的な結合を弱めることができ、サイドシールド６８から磁気ディスク１２の記録層へ漏れる磁束を抑制し隣接トラックの情報消去を防ぐことができる。また、隣接トラック中央における磁界強度が、従来例に比べて抑制されており、かつ、トラックセンターでの磁界強度も増大している。これにより、オントラック信号の記録能力を確保し、オントラック信号の品質向上が図れる。これにより、磁気ディスク１２の記録層を高トラック密度化し、ＨＤＤの記録密度の向上を図ることが可能となる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るＨＤＤの記録ヘッドについて説明する。
第３の実施形態に係るＨＤＤの記録ヘッドは、リーディングシールドを更に備えている構成が第１の実施形態と相違し、他の構成は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドと同一である。第１の実施形態と同一の部分には、第１の実施形態と同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図１１は、ＨＤＤの記録ヘッド５８および磁気ディスク１２を模式的に示す斜視図、図１２は、記録ヘッド部分をスライダのリーディング端側から見た側面図である。

図１１および図１２に示すように、第２の実施形態によれば、記録ヘッド５８は、磁気ディスク１２の表面に対して垂直方向の記録磁界を発生させる高透磁率、高飽和磁束密度を有する軟磁性材料からなる主磁極６０と、主磁極６０のトレーリング側にライトギャップを置いて配置され、主磁極直下の軟磁性層１０２を介して効率的に磁路を閉じるために設けられた軟磁性材料からなるライトシールド磁極６６と、主磁極６０の上部をライトシールド磁極６６に連結する連結部６７と、主磁極６０のトラック幅方向両側に主磁極とＡＢＳ４３上では磁気的に分断され、かつ、ライトシールド磁極６６と結合して配置された単層の軟磁性材料からなる一対のサイドシールド６８と、磁気ディスク１２に信号を書き込む際、主磁極６０に磁束を流すために主磁極６０およびライトシールド磁極６６を含む磁路に巻きつくように配置された記録コイル７１と、を有している。サイドシールド６８は、その一部に、非磁性からなる非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂを有している。記録コイル７１に供給する電流は、ＨＤＤの制御部によって制御される。

一対のサイドシールド６８は、高透磁率材料により、ライトシールド磁極６６の先端部６６ａと一体に形成され、先端部６６ａのリーディング側端面からスライダ４２のリーディング端側に向かって突出している。各サイドシールド６８は、ライトシールド磁極６６のリーディング側端面から、主磁極６０のリーディング側端面を越えるレベル位置まで延びている。

本実施形態において、記録ヘッド５８は、主磁極４のリーディング側に主磁極とはＡＢＳ４３上で離間して配置されたリーディングシールド７０を更に備え、このリーディングシールド７０は、軟磁性材料により、ライトシールド磁極６６およびサイドシールド６８と一体に形成されている。非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂは、それぞれ、サイドシールド６８の磁性領域を挟んで、主磁極６０の側面および磁気ディスク１２表面と対向している。すなわち、非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂと主磁極６０との間、および非磁性キャビティと磁気ディスク１２との間には、サイドシールド６８の磁性領域が存在している。

記録ヘッド５８および磁気ヘッドの他の構成、および、ＨＤＤの他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。

上記のように構成された第３の実施形態においても、サイドシールド６８に非磁性からなる磁気的な非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂを設けることにより、主磁極６０とサイドシールド６８との磁気的な結合を弱めることができ、サイドシールド６８から磁気ディスク１２の記録層へ漏れる磁束を抑制し隣接トラックの情報消去を防ぐことができる。また、隣接トラック中央における磁界強度が、従来例に比べて抑制されており、かつ、トラックセンターでの磁界強度も増大している。これにより、オントラック信号の記録能力を確保し、オントラック信号の品質向上が図れる。これにより、磁気ディスク１２の記録層を高トラック密度化し、ＨＤＤの記録密度の向上を図ることが可能となる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係るＨＤＤの記録ヘッドについて説明する。
第４の実施形態に係るＨＤＤの記録ヘッドでは、主に、非磁性キャビティの構成が第１の実施形態と相違し、他の構成は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドと同一である。第１の実施形態と同一の部分には、第１の実施形態と同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図１３は、ＨＤＤの記録ヘッド５８および磁気ディスク１２を模式的に示す斜視図、図１４は、記録ヘッド部分をスライダのリーディング端側から見た側面図である。

図１３および図１４に示すように、第４の実施形態によれば、記録ヘッド５８は、磁気ディスク１２の表面に対して垂直方向の記録磁界を発生させる高透磁率、高飽和磁束密度を有する軟磁性材料からなる主磁極６０と、主磁極６０のトレーリング側にライトギャップを置いて配置され、主磁極直下の軟磁性層１０２を介して効率的に磁路を閉じるために設けられた軟磁性材料からなるライトシールド磁極６６と、主磁極６０の上部をライトシールド磁極６６に連結する連結部６７と、主磁極６０のトラック幅方向両側に主磁極とＡＢＳ４３上では磁気的に分断され、かつ、ライトシールド磁極６６と結合して配置された単層の軟磁性材料からなる一対のサイドシールド６８と、磁気ディスク１２に信号を書き込む際、主磁極６０に磁束を流すために主磁極６０およびライトシールド磁極６６を含む磁路に巻きつくように配置された記録コイル７１と、を有している。サイドシールド６８は、その一部に、非磁性からなる非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂを有している。記録コイル７１に供給する電流は、ＨＤＤの制御部によって制御される。

一対のサイドシールド６８は、高透磁率材料により、ライトシールド磁極６６の先端部６６ａと一体に形成され、先端部６６ａのリーディング側端面からスライダ４２のリーディング端側に向かって突出している。各サイドシールド６８は、ライトシールド磁極６６のリーディング側端面から、主磁極６０のリーディング側端面を越えるレベル位置まで延びている。

非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂは、それぞれ、サイドシールド６８の磁性領域を挟んで、主磁極６０の側面および磁気ディスク１２表面と対向している。すなわち、非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂと主磁極６０との間、および非磁性キャビティと磁気ディスク１２との間には、サイドシールド６８の磁性領域が存在している。

本実施形態において、主磁極６０およびサイドシールド６８は、ＡＢＳ４３上における主磁極６０とサイドシールド６８との距離ＳＧ１に対して、ＡＢＳ４３から離間した位置における主磁極６０とサイドシールド６８との最短距離ＳＧ２が、ＳＧ２＜ＳＧ１を満たすように形成および配置されている。

図１５は、本実施形態に係るＨＤＤにおける記録ヘッド５８と、比較例（ａ）に係る記録ヘッドとについて、記録ヘッドから発生する記録磁界分布のオフトラック方向プロファイルを比較して示している。なお、図１５において、主磁極６０は、飽和磁束密度ＢＳ１＝２．４Ｔの材料で形成され、サイドシールド６８は飽和磁束密度Ｂｓ３＝１．９Ｔの材料で形成されている。

図１５において、トラック幅方向位置＝０の位置は、記録ヘッドにおける主磁極６０のトラック幅方向中心位置である。■のライン、実線のラインは、それぞれ本実施形態の記録ヘッド５８、比較例（ａ）の記録ヘッドのＡＢＳ４３から発生するヘッド磁界分布において、トラックセンターから片側オフトラック方向各点での最大磁界プロファイルを示している。トラックピッチ９０ｎｍでのプロファイル比較を行った。トラック密度を上げるためには、隣接トラックでの磁界分布を抑制し、隣接トラック消去現象を抑制する必要がある。本実施形態の記録ヘッド５８では、隣接トラック中央における磁界強度は、比較例（ａ）に比べて抑制されており、かつ、トラックセンターでの磁界強度も増大している。このようなヘッド磁界分布の記録ヘッドを用いた場合には、オントラックでの信号ＳＮが改善することによる線方向密度の向上、隣接トラック消去抑制によるトラック方向密度の向上を図ることができ、高密度記録化を実現することができる。

以上のことから、本実施形態に係る記録ヘッドを備えたＨＤＤでは、オントラック信号の記録能力を向上させ、かつ、隣接トラックの情報消去を防ぐことができるため、高記録密度化を実現することが可能となる。

本実施形態において、ＡＢＳ４３上におけるサイドシールド６８と主磁極６０との最短距離ＳＧ１は、ＨＤＤ内で決定されるトラックピッチの２トラック以下となるように設定されている。非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂは、主磁極６０と非磁性キャビティと最短距離ＣＧが、ＡＢＳ４３上から離間した位置における主磁極６０とサイドシールド６８との最短距離ＳＧ２に対して、ＳＧ２×３＜ＣＧ＜ＳＧ２×５を満たす位置に配置されている。ＡＢＳ４３から非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂまでの距離ＣＴＨは、ＡＢＳから主磁極６０の絞込み部までの距離ＮＨよりも高いことが好ましい。
非磁性キャビティ６５ａ、６５ｂは、非磁性材料を充填した構成としてもよい。

本実施形態においては、隣接トラック中央における磁界強度が、比較例の記録ヘッドに比べて抑制されており、かつ、主磁極６０におけるフレア角θを増大させることができため、トラックセンターでの磁界強度も増大している。これにより、本実施形態に係る記録ヘッド５８は、オントラック信号の記録能力を確保したまま、隣接トラックの情報消去を防ぐことができ、ＨＤＤの高記録密度化に貢献することができる。

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、ヘッド部を構成する要素の材料、形状、大きさ等は、必要に応じて変更可能である。また、磁気ディスク装置において、磁気ディスクおよび磁気ヘッドの数は、必要に応じて増加可能であり、磁気ディスクのサイズも種々選択可能である。

１０…筺体、１１…ベース、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、２５…制御回路基板、４２…スライダ、
４３…ディスク対向面（ＡＢＳ）、４４…ヘッド部、５４…再生ヘッド、
５８…記録ヘッド、６０…主磁極、６０ａ…先端部、
６５ａ、６５ｂ…非磁性キャビティ、６６…ライトシールド磁極、６７…接合部、
６８…サイドシールド、７０…リーディングシールド、７１…記録コイル

Claims (6)

1. 記録媒体の記録層に対して垂直方向の記録磁界を発生する、軟磁性材料で形成された主磁極と、
   前記主磁極のトレーリング側にライトギャップを置いて配置され軟磁性材料で形成されたライトシールド磁極と、
   前記主磁極のトラック幅方向両側に主磁極とは磁気的に離間し、かつ、前記主磁極の絞込み先端部分および記録媒体と対向する全面が軟磁性材料からなるサイドシールドと、を備え、
   前記サイドシールドは、前記主磁極および記録媒体と対向していない内部に非磁性材からなる非磁性キャビティを有する記録ヘッド。
2. 前記主磁極から前記非磁性キャビティまでの最短距離ＣＧは、前記主磁極とサイドシールドとの最短距離ＳＧに対して、３ＳＧ＜ＣＧ＜５ＳＧの関係を満たしている請求項１に記載の記録ヘッド。
3. 前記非磁性キャビティの一部は、前記主磁極とサイドシールド上部との境界面に開口している請求項１又は２に記載の記録ヘッド。
4. 前記主磁極のリーディング側にギャップを置いて配置され、軟磁性材料で前記サイドシールドと一体に形成されたリーディングシールドを備えている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
5. 前記主磁極と前記サイドシールドとの間の距離ＳＧは、前記サイドシールドの前記記録媒体に対向する下面側で最も大きく、前記下面から離れた位置で小さい請求項１ないし４のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
6. 軟磁気特性を有する下地層と、この下地層の上部に形成され、媒体面に対して垂直方向に磁気異方性を有する記録層と、を有する記録媒体と、
   前記記録媒体を回転する駆動部と、
   前記記録媒体の表面と対向する対向面を有するスライダ、および前記スライダに設けられ前記記録媒体に対し情報処理を行う請求項１ないし５のいずれか１項に記載の記録ヘッドを有する磁気ヘッドと、
   を備えるディスク装置。

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