JP2016219070A - 磁気記録ヘッド、およびこれを備えたディスク装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】既存記録情報の消去又は劣化を抑制し、信頼性の向上した磁気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、磁気記録ヘッドは、空気支持面43と、空気支持面に露出する先端部を有し、記録磁界を発生する主磁極60と、ヘッド走行方向に第1ギャップを挟んで主磁極の先端部に対向する第1シールド62と、それぞれ第2ギャップを挟んで、主磁極の幅方向の両側に配置された第2シールド74と、を備えている。第2シールドの各々は、第2ギャップを挟んで主磁極の先端部に対向する第1側面76cと、主磁極の先端部から離間する側に位置する第2側面76dとを有し、第2側面76dは、空気支持面から、この空気支持面から離間する方向に向かうに従い主磁極側へ傾斜している。【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磁気記録ヘッド、およびこの磁気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、を備えている。磁気ヘッドは、ライト用の記録ヘッドとリード用のリードヘッドとを含んでいる。
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、磁気ディスクの記録面に対して垂直方向の磁界を発生する主磁極と、主磁極にライトギャップを挟んで対向配置されたライトシールド磁極と、を有している。更に、主磁極からの戻り磁界による記録データの劣化を低減するため、主磁極の幅方向の両側にサイドシールドを設けたヘッドが提案されている。
特開2009−48719号公報 米国特許第8,432,639号明細書
このようなサイドシールドを有する記録ヘッドは、主磁極から幅方向への磁界漏れを抑制し、イレーズ幅の増大防止が期待される。しかし、主磁極と、磁気ディスクの記録層と、サイドシールドと、に流れる磁束により、サイドシールド内の一部の磁化が記録層に対して垂直方向に向くことがある。そのため、同一トラック上に記録動作を繰り返し行う際に、数十トラックに渡る幅をもつサイドシールド直下から発生する磁界により、この数十トラックに渡る広い領域において既記録情報が消去または劣化する場合がある。
この発明が解決しようとする課題は、既存記録情報の消去又は劣化を抑制し、信頼性をより向上した磁気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、磁気記録ヘッドは、空気支持面と、前記空気支持面に露出する先端部を有し、記録磁界を発生する主磁極と、ヘッド走行方向に第1ギャップを挟んで前記主磁極の先端部に対向する第1シールドと、それぞれ第2ギャップを挟んで、前記主磁極の幅方向の両側に配置された第2シールドと、を備えている。第2シールドの各々は、前記第2ギャップを挟んで前記主磁極の先端部に対向する第1側面と、前記主磁極の先端部から離間する側に位置する第2側面とを有し、前記第2側面は、前記空気支持面から、この空気支持面から離間する方向に向かうに従い前記主磁極側へ傾斜している。
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および磁気ディスク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、前記記録ヘッドの空気支持面(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、前記記録ヘッドを空気支持面側から見た平面図。 図7は、比較例に係る記録ヘッド(代表的なサイドシールド付きの記録ヘッド)および本実施形態に係る複数の記録ヘッドについて、トラック幅方向の記録磁界分布を比較して示す図。 図8は、トラック幅方向位置+3μm(サイドシールドの主磁極と反対側の端縁に対応する位置)における磁界強度とサイドシールドの側面の傾斜角θ2との関係をプロットした図。 図9は、本実施形態に係る3つの記録ヘッド(θ2=20deg,12deg,5deg)について、トラック幅方向の記録磁界分布を比較して示す図。
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。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
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た内部構造を示し、図2は、浮上状態の磁気ヘッド33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、ベース10aの上面に対応した図示しない矩形板状のトップカバーとを備えている。筐体10内部は気密に保持され、例えば呼吸フィルター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12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キャリッジアッセンブリ14、このキャリッジアッセンブリ14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、キャリッジアッセンブリ14を退避位置に保持するラッチ機構20、および変換コネクタ37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、スピンドルモータ13の動作を制御するとともに、基板ユニット17を介して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。
キャリッジアッセンブリ14は、ベース10aの底壁上に固定された軸受部21と、軸受部21から延出した複数のアーム27と、アーム27から延出する板状の複数のサスペンション30と、を備えている。各サスペンション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の先端に固定されている。各サスペンション30は対応する各アーム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によりサスペンションアッセンブリを構成し、このサスペンションアッセンブリと磁気ヘッド33とによりヘッドサスペンションアッセンブリが構成される。
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42の流出端(トレーリング端)に設けられたリードライト用のヘッド部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。複数(例えば2本)のアーム27(図1を参照)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27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対向可能である。各磁気ヘッド33は、サスペンション30およびアーム27上に固定された配線部材35を介して、基板ユニット17から延出する中継FPC38に電気的に接続されている。
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、キャリッジアッセンブリ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12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。
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65mm(2.5インチ)の円盤状に形成された非磁性体からなる基板101を有している。基板101の両表面には、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、磁気ディスク12の表面に対して垂直方向に磁気異方性を有する記録層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42の流出端側の端部(トレーリング端)42b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は薄膜を積層すること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の回転によって磁気ディスク12の表面とABS43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の表面に対し、ABS43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ABS43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リードヘッド54および記録ヘッド(磁気記録ヘッド)58を有し、分離型のヘッドとして形成されている。リードヘッド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。
リードヘッド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ABS43に露出している。
記録ヘッド58は、リードヘッド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、記録ヘッドおよび磁気ディスクを模式的に示す斜視図、図5は、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、記録ヘッド部分をABS側から見た平面図である。
図3および図4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(記録層103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(ヘッド走行方向)にライトギャップWG(第1ギャップ)を置いて配置され、主磁極60直下の磁気ディスク12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(トレーリングシールド)62と、主磁極60の上部をライトシールド磁極62に物理的に接合する接合部67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62を含む磁気コアに巻きつくように配置された記録コイル70と、を有している。記録ヘッド58は、更に、主磁極60のトラック幅方向両側に主磁極60とABS43上では磁気的に分断されて(第2ギャップを挟んで)配置された軟磁性材料からなる一対のサイドシールド74を有している。
記録コイル70は、例えば、主磁極60とライトシールド磁極62との間で、接合部67の回りに巻付けられている。図示しないライトアンプから記録コイル70に供給する電流は、HDDの制御回路基板(制御部)25によって制御される。磁気ディスク12に信号を書き込む際、ライトアンプから記録コイル70に所定の電流が供給され、主磁極60に磁束を流し磁界を発生させる。
図3ないし図6に示すように、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、ABS43および磁気ディスク12の表面に向かって先細に絞り込まれ、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ABS43に露出している。主磁極60の先端部60aの幅(トラック幅方向TWに沿った幅)W1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62は、ほぼL字形状に形成され、その先端部62aは、細長い矩形状に形成されている。ライトシールド磁極62の先端面は、スライダ42のABS43に露出している。ライトシールド磁極62の先端部62aは、主磁極60の先端部60aに対向するリーディング側端面(磁極端面)62bを有している。このリーディング側端面62bは、主磁極60の先端部60aの幅W1、および、磁気ディスク12のトラック幅、よりも充分に長く、磁気ディスク12のトラックの幅方向TWに沿って延びている。リーディング側端面62bは、磁気ディスク12の記録層103およびスライダのABS43に対してほぼ垂直に延びている。ABS43において、リーディング側端面62bの下端縁は、主磁極60のトレーリング側端面60bとライトギャップWGを置いて平行に対向している。
図4ないし図6に示すように、主磁極60の先端部60aのトラック幅方向の両側に設けられた一対のサイドシールド74は、高透磁率材料により、ライトシールド磁極62の先端部62aと一体に形成され、先端部62aのリーディング側端面62b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74は、ライトシールド磁極62のリーディング側端面62bから、主磁極60のリーディング側端面60cを越える幅あるいは厚さに形成されている。
各サイドシールド74は、ABS43に露出するほぼ矩形状の底面(第1面)76aと、ABS43から高さ方向奥側(ABSから離れる方向)に長さSTHだけ離間し底面76aとほぼ平行に対向する上面(第2面)76bと、主磁極60の先端部60aに第2ギャップを挟んで対向する第1側面76cと、主磁極60と反対側に位置する第2側面76dと、を有している。底面76aの主磁極側の端は、主磁極60とギャップを置いて対向している。上面76bのトラック幅方向に沿った長さSSW2は、例えば、底面76aのトラック幅方向に沿った長さSSW1の1/2以下に形成されていてもよい。
各サイドシールド74の第1側面76cは、底面76aの主磁極側端から上面76bの主磁極側端まで、ハイト方向奥側に向うに従い、主磁極60から遠ざかるように、すなわち、主磁極との間隔が広がるように、傾斜角θ1だけ傾斜している。
各サイドシールド74の第2側面76dは、底面76aの他端、すなわち、主磁極60と反対側の端から上面76bの他端まで、ハイト方向奥側に向うに従い、主磁極60に近付くように、傾斜角θ2だけ傾斜している。ABS43に対する傾斜角θ2は、85deg以下に設定され、望ましくは、12〜60degに設定される。長さSTHは、ライトシールド磁極62のリーディング側端面62bの高さあるいは幅と同等以上の高さあるいは幅で形成されている。
傾斜角θ2は、傾斜角θ1と同一(θ2=θ1)に形成されるが、θ2<θ1としてもよい。これにより、各サイドシールド74は、スライダのリーディング端側から見た形状、すなわち、サイドシールド74の膜面製膜方向の形状、又は、ABS43およびヘッド走行方向Dと直交する断面の形状、が台形形状となっている。
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、キャリッジアッセンブリ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の回転によって磁気ディスク12の表面と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は磁気ディスク12の表面に対し隙間を保って対向している。この状態で、磁気ディスク12に対して、リードヘッド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70により主磁極60を励磁し、この主磁極60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。図5に矢印で示すように、情報記録の際、各サイドシールド74の内部の磁区は還流磁区を形成する。そのため、サイドシールド74では記録層103に対して面内方向(記録層103と平行な方向)に磁化の向きが確立される。その結果、サイドシールド74から記録層103に対して既記録情報を消去または劣化させる磁界の印加を抑制することが可能となる。
図7は、比較例に係る記録ヘッド(代表的なサイドシールド付きの記録ヘッド)および本実施形態に係る記録ヘッド58について、トラック幅方向の記録磁界分布のプロファイルを比較して示している。本実施形態に係る記録ヘッド58については、サイドシールド74の第2側面76dの傾斜角θ2が12deg、20deg、34degの3つ実施例を示している。
図7において、トラック幅方向位置=0の位置は、記録ヘッド58の主磁極60のトラック幅方向中心位置である。トラック幅方向位置+3μm(サイドシールド74の主磁極と反対側の端縁74b)において磁界強度が増大していることが分かる。比較例の記録ヘッドでは8000[Oe]程度の漏れ磁界が記録媒体に加わることになる。記録層103の保磁力が例えば、6000[Oe]の記録媒体を用いた場合、比較例の記録ヘッドでは、既記録信号が消去される可能性がある。
これに対して、本実施形態の記録ヘッド58では、いずれの実施例でも端縁74bにおける磁界強度が4000[Oe]程度に抑えられていることが分かる。従って、本実施形態に係る記録ヘッド58を用いることにより、隣接トラックの既記録情報の消去または劣化を抑えることができ、長期データ保存が可能で信頼性の向上に有効であるといえる。
図8は、トラック幅方向位置+3μm(サイドシールド74の主磁極と反対側の端縁74b)における磁界強度とサイドシールド74の傾斜角θ2との関係をプロットした図である。前述した比較例に係る磁気ヘッドの傾斜角θ2は、θ2=90degに相当する。傾斜角θ2が小さくなる程、サイドシールド74の端縁74bにおける磁界強度は小さくなる傾向にある。記録層の保磁力が例えば、6000[Oe]の磁気ディスクを用いた場合、θ2<60degの範囲であればサイドシールドの磁界強度は6000[Oe]より小さいため、既記録信号の消去を抑えることができる。
図9は、本実施形態に係る3つの実施例の記録ヘッド58(θ2=20deg,12deg,5deg)について、トラック幅方向の記録磁界分布を比較して示している。θ2=5degでは、トラック幅方向位置+100〜200nmの範囲で磁界強度がプラスに転じている。これはサイドシールド74が磁気的に飽和していることを示し、シールドとして機能しないことを意味している。従って、サイドシールド74の第2側面76dの傾斜角θ2は、12deg<θ2<60degの範囲が好ましい。また、SSW2の大きさは、SSW2>0であることが望ましい。
以上のことから、本実施形態に係る磁気記録ヘッドおよびHDDによれば、磁気ディスク12のオントラック信号品質を維持したまま、磁気ディスク12上の数十トラックに渡る広い隣接トラック領域における既記録情報を消去または劣化させる磁界を抑制することができる。これにより、長期データ保存が可能であり、信頼性が向上した磁気記録ヘッドおよびHDDを提供することができる。
本発明は上述した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記録ヘッドの数は、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、10a…ベース、12…磁気ディスク、13…スピンドルモータ、
14…キャリッジアッセンブリ、25…制御回路基板、42…スライダ、
43…空気支持面(ABS)、44…ヘッド部、54…リードヘッド、
58…記録ヘッド、60…主磁極、60a…先端部、62…ライトシールド磁極、
62a…先端部、62b…リーディング側端面、70…記録コイル、
74…サイドシールド、76a…底面、76b…上面、76c…第1側面、
76d…第2側面

Claims (6)

  1. 空気支持面と、
    前記空気支持面に露出する先端部を有し、記録磁界を発生する主磁極と、
    ヘッド走行方向に第1ギャップを挟んで前記主磁極の先端部に対向する第1シールドと、
    それぞれ第2ギャップを挟んで、前記主磁極の幅方向の両側に配置された第2シールドと、を備え、
    前記第2シールドの各々は、前記第2ギャップを挟んで前記主磁極の先端部に対向する第1側面と、前記主磁極の先端部から離間する側に位置する第2側面とを有し、前記第2側面は、前記空気支持面から、この空気支持面から離間する方向に向かうに従い前記主磁極側へ傾斜している磁気記録ヘッド。
  2. 前記第2シールドの各々は、前記空気支持面に露出する第1面と、前記第1面と間隔を置いて対向する第2面と、を備え、前記第1側面は前記第1面の前記主磁極側の端縁から前記第2面の主磁極側端縁まで延び、前記第2側面は前記第1面の前記主磁極と反対側の他端縁から前記第2面の他端縁まで前記主磁極側に傾斜して延びる、請求項1に記載の磁気記録ヘッド。
  3. 前記空気支持面に対する前記第2側面の傾斜角は、12〜60degの範囲に形成されている請求項1または2に記載の磁気記録ヘッド。
  4. 前記第1側面は、前記空気支持面から、前記空気支持面から離間する方向に向かうに従い前記主磁極から離れる方向に傾斜している請求項1ないし3のいずれか1項に記載の磁気記録ヘッド。
  5. 前記空気支持面に対する前記第1側面の傾斜角は、前記空気支持面に対する前記第2側面の傾斜角と同一か、あるいはそれよりも大きい請求項1ないし4のいずれか1項に記載の磁気記録ヘッド。
  6. 媒体面に対して垂直方向に磁気異方性を有する記録層を有する記録媒体と、
    前記記録媒体に対して情報のライトを行う請求項1ないし5のいずれか1項に記載の磁気記録ヘッドと、
    を備えるディスク装置。
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