JP2020030878A - 磁気ヘッドおよびこれを備えるディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録信号品質の向上を図ることが可能な磁気ヘッドおよびディスク装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、磁気ヘッドは、空気支持面４３と、空気支持面まで延びる先端部を有し、垂直方向の記録磁界を発生する主磁極６０と、主磁極の先端部にライトギャップＷＧを置いて対向し、主磁極とともに磁気コアを構成するライトシールド磁極６２と、ライトギャップ内で、主磁極とライトシールド磁極との間に設けられた高周波発振素子６５と、を備えている。主磁極はライトギャップを置いてライトシールド磁極に対向し高周波発振素子に当接したシールド側端面６０ｂを有している。空気支持面において、高周波発振素子のクロストラック方向の幅ＷＳは、シールド側端面のクロストラック方向の幅ＷＰよりも大きく形成され、高周波発振素子は、シールド側端面の少なくとも一方のクロストラック方向の端縁を超えて主磁極の外側に延在するように配置されている。【選択図】 図５

Description

この発明の実施形態は、磁気ヘッドおよびこれを備えるディスク装置に関する。

近年、ディスク装置として、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を用いた磁気ディスク装置が提案されている。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、こ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た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。更に、ライトシールド磁極と主磁極との間のライトギャップに高周波発振素子、例えば、スピントルク発振子、を設け、スピントルク発振子によって磁気ディスクの磁気記録層に高周波磁界を印加する高周波アシスト記録方式の記録ヘッドが提案されている。

米国特許第９８８１６３７号明細書 米国特許第９１１１５５２号明細書 米国特許第９２７５６７２号明細書

しかしながら、スピントルク発振子を有する高周波アシスト記録ヘッドでは、高周波発振素子の駆動時、主磁極の端部からライトシールド磁極側への戻り磁界が大きくなり、本来の高周波アシスト効果とは別に隣接トラックの記録信号に悪影響を与える場合がある。
この発明の実施形態の課題は、隣接トラック信号の劣化を防止し、信号品質向上および記録密度の向上を図ることが可能な磁気ヘッドおよびディスク装置を提供することにある。

実施形態によれば、磁気ヘッドは、空気支持面と、前記空気支持面まで延びる先端部を有し、垂直方向の記録磁界を発生する主磁極と、前記主磁極の前記先端部にライトギャップを置いて対向し、前記主磁極とともに磁気コアを構成するライトシールド磁極と、前記磁気コアに磁束を励起するコイルと、前記ライトギャップ内で、前記主磁極と前記ライトシールド磁極との間に設けられた高周波発振素子と、を備えている。前記主磁極は前記ライトギャップを置いて前記ライトシールド磁極に対向し前記高周波発振素子に当接するシールド側端面を有している。前記空気支持面において、前記高周波発振素子のクロストラック方向の幅ＷＳは、前記シールド側端面のクロストラック方向の幅ＷＰよりも大きく形成され、前記高周波発振素子は、前記シールド側端面の少なくとも一方のクロストラック方向の端縁を超えて前記主磁極の外側に延在するように配置されている。

図１は、第１の実施形態に係るハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を概略的に示すブロック図。 図２は、前記ＨＤＤにおける磁気ヘッド、サスペンション、磁気ディスクを概略的に示す側面図。 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、前記記録ヘッドの先端部を拡大して示す断面図。 図６は、前記磁気ヘッドの記録ヘッドをＡＢＳ側から見た平面図。 図７は、前記ＨＤＤにおけるバイアス電圧調整およびバイアス極性調整を実行するフローを概略的に示すブロック図。 図８Ａは、主磁極の幅ＷＰを測定する際に用いる、クロストラック位置と信号出力との関係を示す図。 図８Ｂは、ＳＴＯの幅ＷＳを測定する際に用いる、クロストラック位置と信号出力との関係を示す図。 図９Ａは、基準バイアス電圧の設定に用いる、バイアス電圧と差分絶対値デルタＲとの関係を示す図。 図９Ｂは、基準バイアス電圧の設定に用いる、バイアス電圧と差分絶対値デルタＯＷとの関係を示す図。 図１０は、物理幅相対比ＷＰ／ＷＳに応じたバイアス電圧の調整例を示す図。 図１１は、物理幅相対比ＷＰ／ＷＳに応じたバイアス極性の調整例を示す図。 図１２は、本実施形態に係るＨＤＤの記録ヘッドと、比較例に係るＨＤＤの記録ヘッドとについて、記録ヘッドのクロストラック方向位置とヘッド有効磁界との関係を比較して示す図。 図１３は、比較例に係る記録ヘッドと実施形態に係る記録ヘッドとについて、物理幅相対比ＷＰ／ＷＳと記録密度との関係を比較して示す図。 図１４は、本実施形態において、ＳＴＯバイアス電圧印加時の記録密度改善率の物理幅相対比ＷＰ／ＷＳの依存性を示す特性図。 図１５は、第２の実施形態に係る磁気ヘッドの記録ヘッドをＡＢＳ側から見た平面図。

以下図面を参照しながら、実施形態に係るディスク装置ついて説明する。
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あるいは簡略化することがある。

（第１の実施形態）
ディスク装置として、第１の実施形態に係るハードディスクドライブ（ＨＤＤ）について詳細に説明する。図１は、第１の実施形態に係るＨＤＤを概略的に示すブロック図、図２は、浮上状態の磁気ヘッドおよび磁気ディスクを示す側面図である。
図１に示すように、ＨＤＤ１０は、矩形状の筐体１１と、筐体１１内に配設された記録媒体としての磁気ディスク１２と、磁気ディスク１２を支持および回転するスピンドルモータ２１と、磁気ディスク１２に対してデータの書込み（ライト）、読出し（リード）を行う複数の磁気ヘッド１６と、を備えている。ＨＤＤ１０は、磁気ヘッド１６を磁気ディスク１２上の任意のトラック上に移動するとともに位置決めするヘッドアクチュエータ１８を備えている。ヘッドアクチュエータ１８は、磁気ヘッド１６を移動可能に支持するキャリッジアッセンブリ２０と、キャリッジアッセンブリ２０を回動させるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２２とを含んでいる。

ＨＤＤ１０は、磁気ヘッド１６を駆動するヘッドアンプＩＣ３０と、メインコントローラ９０と、ドライバＩＣ９２と、を備えている。ヘッドアンプＩＣ３０は、例えば、キャリッジアッセンブリ２０に設けられ、磁気ヘッド１６に電気的に接続されている。ヘッドアンプＩＣ３０は、磁気ヘッド１６の記録コイルに記録電流を供給する記録電流供給回路（記録電流供給部）９１と、後述するスピントルク発振子（ＳＴＯ）にバイアス電圧（駆動電流）を供給するためのバイアス電圧供給回路９３と、後述するヒータに駆動電圧を供給するヒータ電圧供給回路９８と、磁気ヘッドにより読み取った信号を増幅する図示しない増幅器等と、を備えている。

メインコントローラ９０およびドライバＩＣ９２は、例えば、筐体１１の背面側に設けられた図示しない制御回路基板に構成されている。メインコントローラ９０は、Ｒ／Ｗチャネル９４と、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）９６と、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）９７と、メモリ８０と、を備えている。メインコントローラ９０は、ヘッドアンプＩＣ３０を介して磁気ヘッド１６に電気的に接続されている。メインコントローラ９０は、ドライバＩＣ９２を介して、ＶＣＭ２２及びスピンドルモータ２１に電気的に接続されている。ＨＤＣ９６は、ホストコンピュータ９５に接続可能である。
メインコントローラ９０はメモリ８０を有している。メモリ８０には、後述する記録ヘッドの物理幅相対比と最適なＳＴＯバイアス電圧との関係をテーブル化したＳＴＯバイアス電圧設定テーブル８２、および、物理幅相対比と最適なＳＴＯデバイス電圧の極性との関係をテーブル化したＳＴＯバイアス極性設定テーブル８４が格納されている。
メインコントローラ９０において、例えば、ＭＰＵ９７は、ＳＴＯバイアス電圧設定テーブル８２に基づいてＳＴＯバイアス電圧を調整するＳＴＯバイアス電圧制御部８６、およびＳＴＯバイアス極性設定テーブル８４に基づいてＳＴＯバイアス電圧の極性を制御するＳＴＯバイアス極性制御部８８を含んでいる。

図１および図２に示すように、磁気ディスク１２は、垂直磁気記録媒体として構成されている。磁気ディスク１２は、例えば、直径８８．９ｍｍ（３．５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、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垂直磁気記録層１０３と、保護膜１０４とが順次積層されている。磁気ディスク１２は、スピンドルモータ２１のハブに互いに同軸的に嵌合されている。磁気ディスク１２は、スピンドルモータ２１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２０は、筐体１１に回動自在に支持された軸受部２４と、軸受部２４から延出した複数のサスペンション２６と、を有している。図２に示すように、磁気ヘッド１６は、各サスペンション２６の延出端に支持されている。磁気ヘッド１６は、キャリッジアッセンブリ２０に設けられた配線部材（フレキシャ）２８を介して、ヘッドアンプＩＣ３０に電気的に接続されている。

図２に示すように、磁気ヘッド１６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（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は複数層の薄膜により形成されている。スライダ４２は、配線部材２８のジンバル部４１に取付けられている。
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ＡＢＳ４３との間に生じる空気流Ｃにより、磁気ディスク１２の表面から所定量浮上した状態に維持される。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、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。磁気ディスク１２の回転に伴い、磁気ヘッド１６は、磁気ディスク１２に対して矢印Ａ方向（ヘッド走行方向）、すなわち、ディスクの回転方向Ｂと反対の方向に走行する。

図３は、磁気ヘッド１６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、を拡大して示す断面図である。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（リードヘッド）５４および記録ヘッド（ライター）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５３により覆われている。保護絶縁膜５３は、ヘッド部４４の外形を構成している。

磁気ディスク１２の磁気記録層１０３に形成される記録トラックの長手方向をダウントラック方向ＤＴと、記録トラックの幅方向をクロストラック方向ＷＴと定義する。
再生ヘッド５４は、磁気抵抗効果素子５５と、ダウントラック方向ＤＴにおいて、磁気抵抗効果素子５５のリーディング側（流入側）およびトレーリング側（流出側）に、磁気抵抗効果素子５５を挟むように配置された第１磁気シールド膜５６および第２磁気シールド膜５７と、を有している。磁気抵抗効果素子５５、第１および第２磁気シールド膜５６、５７は、ＡＢＳ４３に対してほぼ垂直に延在している。磁気抵抗効果素子５５、第１および第２磁気シールド膜５６、５７の下端は、ＡＢＳ４３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４４ｂ側に設けられている。図４は、記録ヘッドをトラックセンターで破断した記録ヘッドの斜視図、図５は、記録ヘッドの先端部（ＡＢＳ側端部）を拡大して示す断面図、図６は、記録ヘッドを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の表面に対して垂直方向の記録磁界を発生する主磁極６０、主磁極６０のトレーリング側に設けられ主磁極６０にライトギャップＷＧを置いて対向するトレーリングシールド（ライトシールド磁極、第１シールド）６２、主磁極６０のリーディング側に対向するリーディングシールド（第２シールド）６４、主磁極６０のクロストラック方向ＣＴの両側に設けられた一対のサイドシールド６３、および、ライトギャップＷＧ内で主磁極６０とトレーリングシールド６２との間に設けられた高周波発振素子、例えば、スピントルク発振子（ＳＴＯ）６５を有している。主磁極６０とトレーリングシールド６２とは磁路を形成する第１磁気コアを構成し、主磁極６０とリーディングシールド６４とは磁路を形成する第２磁気コアを構成している。記録ヘッド５８は、第１磁気コアに巻き付けられた第１記録コイル７０と、第２磁気コアに巻き付けられた第２記録コイル７２とを有している。

主磁極６０は、高透磁率、高飽和磁束密度を有する軟磁性材料から形成され、ＡＢＳ４３に対してほぼ垂直に延びている。主磁極６０のＡＢＳ４３側の先端部６０ａは、ＡＢＳ４３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。
図５および図６に示すように、主磁極６０の先端部６０ａは、トレーリングシールド６２に隙間をおいて対向した平坦なトレーリング側端面６０ｂを有している。先端部６０ａは、例えば、断面が台形状に形成されている。台形状の先端部（先端面）６０ａは、クロストラック方向ＣＴに延在するトレーリング側端面６０ｂ、トレーリング側端面６０ｂと対向したリーディング側端面６０ｃ、および両側面６０ｄを有している。ＡＢＳ４３において、先端部６０ａの幅、すなわち、クロストラック方向ＣＴにおけるトレーリング側端面６０ｂの幅Ｗｐは、磁気ディスク１２における記録トラックのトラック幅にほぼ対応している。先端部６０ａにおいて、トレーリング側端面６０ｂおよびリーディング側端面６０ｃは、ＡＢＳ４３に垂直な方向に延在しても良いし、あるいは、ＡＢＳ４３に垂直な方向に対し傾斜して延びていてもよい。両側面６０ｄは、主磁極６０の中心軸線Ｃに対して、すなわち、ダウントラック方向ＤＴに対して、傾斜して延びている

図３ないし図６に示すように、トレーリングシールド６２は、軟磁性材料で形成され、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ている。トレーリングシールド６２は、主磁極６０のトレーリング側に配置されている。トレーリングシールド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。トレーリングシールド６２の先端面は、スライダ４２のＡＢＳ４３に露出している。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。リーディング側端面６２ｂは、主磁極６０の先端部６０ａの幅ＷＰ、および、磁気ディスク１２のトラック幅、よりも充分に長く、クロストラック方向ＣＴに沿って延在している。リーディング側端面６２ｂは、ＡＢＳ４３に対し垂直に、あるいは、僅かに傾斜して延びている。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（ダウントラック方向ＤＴのギャップ長）を置いて平行に対向している。
図４および図５に示すように、トレーリングシールド６２は、主磁極６０に接続された第１接続部５０を有している。第１接続部５０は非導電体５２を介して主磁極６０の上部、すなわち、主磁極６０のＡＢＳ４３から離れた部分に磁気的に接続されている。第１記録コイル７０は、第１磁気コアにおいて、例えば、第１接続部５０の回りに巻付けられている。磁気ディスク１２に信号を書き込む際、第１記録コイル７０に記録電流を流すことにより、第１記録コイル７０は、主磁極６０を励起して主磁極６０に磁束を流す。

図４および図６に示すように、一対のサイドシールド６３は、主磁極６０のクロストラック方向ＣＴの両側に、主磁極６０から物理的に分断し、かつ、トレーリングシールド６２と接続するように配置されている。本実施形態では、サイドシールド６３は、高透磁率材料により、トレーリングシールド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。

図３ないし図５に示すように、軟磁性体で形成されたリーディングシールド６４は、主磁極６０のリーディング側に主磁極６０と対向して設けられている。リーディングシールド６４は、ほぼＬ字形状に形成され、ＡＢＳ４３側の先端部６４ａは細長い矩形状に形成されている。先端部６４ａの先端面（下端面）は、ＡＢＳ４３に露出している。先端部６４ａのトレーリング側端面６４ｂは、クロストラック方向ＣＴに沿って延在している。ＡＢＳ４３において、トレーリング側端面６４ｂは、主磁極６０のリーディング側端面６０ｃとギャップを置いて対向している。本実施形態において、リーディングシールド６４の先端部６４ａは、高透磁率材料により、サイドシールド７４と一体に形成されている。
また、リーディングシールド６４は、ＡＢＳ４３から離間した位置で主磁極６０に接合された第２接続部６８を有している。この第２接続部６８は、例えば、軟磁性体で形成され、非導電体５９を介して主磁極６０の上部、すなわち、主磁極６０のＡＢＳ４３から離れた部分に磁気的に接続されている。これにより、第２接続部６８は、主磁極６０およびリーディングシールド６４とともに磁気回路を形成している。記録ヘッド５８の第２記録コイル７２は、例えば、第２接続部６８の回りに巻付けて配置され、この磁気回路に磁界を印加する。

図５および図６に示すように、高周波発振素子として機能するＳＴＯ６５は、ライトギャップＷＧ内において、主磁極６０の先端部６０ａとトレーリングシールド６２の先端部６２ａとの間に設けられている。ＳＴＯ６５は、スピン注入層６５ａ、中間層（非磁性導電層）６５ｂ、発振層６５ｃを有し、これらの層を主磁極６０側からトレーリングシールド６２側に順に積層して、すなわち、磁気ヘッド１６のダウントラック方向ＤＴに沿って順に積層して、構成されている。スピン注入層６５ａは、非磁性導電層（下地層）６７ａを介して主磁極６０のトレーリング側端面６０ｂに接合されている。発振層６５ｃは、非磁性導電層（キャップ層）６７ｂを介してトレーリングシールド６２のリーディング側端面６２ｂに接合されている。なお、スピン注入層６５ａ、中間層６５ｂ、発振層６５ｃの積層順は、上記と逆でもよく、すなわち、トレーリングシールド６２側から主磁極６０側に順に積層してもよい。

スピン注入層６５ａ、中間層６５ｂ、発振層６５ｃは、ＡＢＳ４３と交差する方向、例えば、直交する方向に延びる積層面あるいは膜面をそれぞれ有している。少なくとも発振層６５ｃの下端面、本実施形態においては、スピン注入層６５ａ、中間層６５ｂ、発振層６５ｃを含むＳＴＯ６５の全体の下端面は、ＡＢＳ４３に露出し、ＡＢＳ４３と面一に延在している。あるいは、ＳＴＯ６５の全体の下端面は、ＡＢＳ４３から離間する方向、例えば、ＡＢＳ４３に対して垂直な方向に、かつ、奥側に後退して、つまり、離間して位置していてもよい。また、ＳＴＯ６５の下端面は、平面状に限らず、上方に向かって凸となる円弧状に形成してもよい。

図６に示すように、ＡＢＳ４３において、ＳＴＯ６５のクロストラック方向ＣＴの幅ＷＳは、主磁極６０のトレーリング側端面６０ｂの幅ＷＰよりも大きく（ＷＳ＞ＷＰ）形成されている。一例では、ＳＴＯ６５の幅ＷＳは、主磁極６０の幅ＷＰの１．１〜１．６倍程度としている。また、ＳＴＯ６５は、トレーリング側端面６０ｂの少なくとも一方の端縁（クロストラック方向の端）ＥＥ１、ＥＥ２を覆うように、すなわち、端縁を超えて主磁極６０の外側まで延在するように、配置されている。本実施形態では、ＳＴＯ６５は、中心軸線Ｃに対して、左右対称に配置され、トレーリング側端面６０ｂのクロストラック方向ＣＴの両端縁ＥＥ１，ＥＥ２を覆っている。すなわち、ＳＴＯ６５のクロストラック方向ＣＴの両端部は、それぞれトレーリング側端面６０ｂの端縁ＥＥ１、ＥＥ２を超えて主磁極６０の外側まで延在している。

図４および図５に示すように、主磁極６０とトレーリングシールド６２は、それぞれ配線を介して接続端子４５に接続され、更に、フレキシャ２８を介してヘッドアンプＩＣ３０およびメインコントローラ９０に接続される。ヘッドアンプＩＣから主磁極６０、ＳＴＯ６５、トレーリングシールド６２を通してＳＴＯ駆動電流（バイアス電圧）を直列に通電する電流回路が構成されている。
第１記録コイル７０および第２記録コイル７２は、それぞれ配線を介して接続端子４５に接続され、更に、フレキシャ２８を介してヘッドアンプＩＣに接続される。第２記録コイル７２は、第１記録コイル７０と反対向きに巻かれている。磁気ディスク１２に信号を書き込む際、ヘッドアンプＩＣ３０の記録電流供給回路９１から第１記録コイル７０および第２記録コイル７２に記録電流を流すことにより、主磁極６０を励起して主磁極６０に磁束を流す。第１記録コイル７０および第２記録コイル７２に供給する記録電流は、メインコントローラ９０によって制御される。なお、第２記録コイル７２は、第１記録コイル７０と直列に接続されてもよい。また、第１記録コイル７０および第２記録コイル７２は、別々に電流供給制御してもよい。

図４に示すように、磁気ヘッド１６は、第１ヒータ７６ａおよび第２ヒータ７６ｂを更に備えていてもよい。第１ヒータ７６ａは、記録ヘッド５８の近傍、例えば、第１記録コイル７０および第２記録コイル７２の間で、主磁極６０の近傍に設けられている。第２ヒータ７６ｂはリードヘッド５４の近傍に設けられている。第１ヒータ７６ａおよび第２ヒータ７６ｂは、それぞれ配線を介して接続端子４５に接続され、更に、フレキシャ２８を介してヘッドアンプＩＣ３０に接続されている。

以上のように構成されたＨＤＤ１０の動作時において、メインコントローラ９０は、ＭＰＵ９７の制御の下、ドライバＩＣ９２によりスピンドルモータ２１を駆動し、磁気ディスク１２を所定の速度で回転する。また、メインコントローラ９０は、ドライバＩＣ９２によりＶＣＭ２２を駆動し、磁気ヘッド１６を磁気ディスク１２の所望のトラック上に移動および位置決めする。磁気ヘッド１６のＡＢＳ４３は、ディスク表面に対し隙間を保って対向する。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。

情報の書き込み時、ヘッドアンプＩＣ３０のバイアス電圧供給回路９３は、ＭＰＵ９７の制御の下、主磁極６０およびトレーリングシールド６２にバイアス電圧を印加することにより、接続端子４５、配線、主磁極６０、ＳＴＯ６５、トレーリングシールド６２を通して駆動電流を直列に通電する。ＳＴＯ６５の積層面に垂直な方向に駆動電流が流れる。ＳＴＯ６５はスピントルクを発振し、高周波磁界を発生させ、この高周波磁界を磁気ディスク１２の磁気記録層１０３に印加する。
同時に、ヘッドアンプＩＣ３０の記録電流供給回路９１は、Ｒ／Ｗチャネル９４から発生する記録信号、記録パターンに応じて記録電流を第１、第２記録コイル７０、７２に通電する。第１、第２記録コイル７０、７２は主磁極６０を励磁して記録磁界を発生させ、主磁極６０から直下の磁気ディスク１２の磁気記録層１０３に垂直方向の記録磁界を印加する。これにより、磁気記録層１０３に所望のトラック幅で情報を記録する。記録磁界にＳＴＯ６５の高周波磁界を重畳することにより、磁気記録層１０３の磁化反転が促進し、高磁気異方性エネルギーの磁気記録を行うことができる。

また、ＳＴＯ６５から発振するスピントルクは、主磁極６０とトレーリングシールドとの間に生じるギャップ磁界の向きと反対方向に向けられる。そのため、スピントルクは、主磁極６０からトレーリングシールド６２に直接流れる漏れ磁束を低減するように作用する。その結果、主磁極６０から磁気ディスク１２の磁気記録層１０３に向かう磁束量が増大し、所望のデータを磁気記録層１０３に書き込むことができる。
更に、本実施形態によれば、ＳＴＯ６５の幅ＷＳは主磁極６０のトレーリング側端面６０ｂの幅ＷＰよりも大きく形成され、ＳＴＯ６５は主磁極６０の両端縁ＥＥ１、ＥＥ２を覆うように配設されている。そのため、ＳＴＯ６５により、主磁極６０の両端部からトレーリングシールド６２へ向かう戻り磁界（漏れ磁界）を抑制することができる。従って、
戻り磁界に起因する隣接トラックの記録信号の劣化を防止し、記録信号品質の向上、更には、記録密度の向上を図ることが可能となる。

以上のように、第１の実施形態によれば、記録信号品質の向上および記録密度の向上を図ることが可能な磁気ヘッド、およびこれを備えた磁気ディスク装置が得られる。
なお、前述したように、ＳＴＯ６５の幅ＷＳは主磁極６０のトレーリング側端部の幅ＷＳよりも大きく形成されていることが望ましいが、製造誤差により、あるいは積極的にＳＴＯ６５の幅ＷＳが主磁極６０の幅ＷＰよりも小さい磁気ヘッドが存在する場合がある。
そこで、第１の実施形態に係るＨＤＤ１０は、ＳＴＯ６５の幅ＷＳが主磁極６０の幅ＷＰよりも小さい磁気ヘッドでも、主磁極６０の端部からの戻り磁界の発生を抑制できるように、バイアス電圧および／あるいはバイアス極性を調整、制御する機能および構成を有している。

図１に示したように、ＨＤＤ１０のメインコントローラ９０のメモリ８０には、記録ヘッドの物理幅相対比ＷＰ／Ｗｓと最適なＳＴＯバイアス電圧との関係をテーブル化したＳＴＯバイアス電圧設定テーブル８２、および、物理幅相対比ＷＰ／ＷＳと最適なバイアス電圧の極性との関係をテーブル化したＳＴＯバイアス極性設定テーブル８４が格納されている。ＭＰＵ９７のＳＴＯバイアス電圧制御部８６は、記録ヘッド５８の幅相対比ＷＰ／Ｗｓに応じて、ＳＴＯバイアス電圧設定テーブル８２から最適なバイアス電圧を選択し、ＳＴＯ６５に印加するバイアス電圧を選択したバイアス電圧に設定する。また、ＳＴＯバイアス極性制御部８８は、記録ヘッド５８の幅相対比ＷＰ／Ｗｓに応じて、ＳＴＯバイアス極性設定テーブル８４から最適なバイアス極性を選択し、ＳＴＯ６５に印加するバイアスの極性を選択した極性に設定する。

図７は、バイアス電圧の制御フローを概略的に示すブロック図である。図示のように、ＨＤＤ１０の初期設定において、メインコントローラ９０は、磁気ヘッド１６の媒体対向面（ＡＢＳ４３）におけるＳＴＯ６５のリーディング側端面の幅ＷＳを計測し（Ｓ１）、計測結果をメモリ８０に記録する。同時に、メインコントローラ９０は、磁気ヘッド１６の媒体対向面（ＡＢＳ４３）における主磁極６０のトレーリング側端面の幅ＷＰを計測し（Ｓ２）、計測結果をメモリ８０に記録する。
ここで、幅の計測方法について説明する。主磁極６０の幅ＷＰに関しては、例えば、図８Ａに示されるように、ＳＴＯ６５のバイアス電圧をオフにした際の記録信号出力のオフトラックプロファイルを測定した上で、その半値幅（５０％の位置）から幅ＷＰを確認することができる。また、ＳＴＯ６５の幅ＷＳに関しては、図８Ｂに示されるように、ＳＴＯ６５のバイアス電圧をオフにした際の記録信号出力と、ＳＴＯ６５に基準バイアス電圧を通電した際の記録信号出力との差分出力値のオフトラックプロファイルを測定した上で、その半値幅（５０％の位置）から幅ＷＳを確認することができる。

なお、上記の基準バイアス電圧は、例えば、図９Ａに示すように、ＳＴＯ６５の発振する極性でバイアス電圧を印加したときのＳＴＯ抵抗値と、発振方向とは逆極性にバイアス電圧を印加したときのＳＴＯ抵抗値との差分絶対値をデルタＲとしたときに、バイアス電圧の絶対値を増大させながら差分絶対値デルタＲを測定することで確認することができる。例えば、図９Ａにおいて、差分絶対値デルタＲの最大値に対し、９０％のレベルまで差分絶対値デルタＲが達した際のバイアス電圧値を基準バイアス電圧とすればよい。
あるいは、図９Ｂに示すように、ＳＴＯ６５の発振する極性でＳＴＯ６５にバイアス電圧を印加したときのオーバーライト特性と、発振方向とは逆極性にバイアス電圧をＳＴＯ６５に印加したときのオーバーライト特性との差分絶対値をデルタＯＷとしたときに、バイアス電圧の絶対値を増大させながらデルタＯＷを測定し、例えば、デルタＯＷの最大値に対して９０％のレベルまでデルタＯＷが達した際のバイアス電圧値を基準バイアス電圧とするなどしてもよい。

図７に示すように、幅ＷＰ、ＷＳを計測した後、メインコントローラ９０は、測定された幅から物理幅相対比ＷＰ／ＷＳを算出し、ＳＴＯバイアス電圧制御部８６は、物理幅相対比ＷＰ／ＷＳに応じて、ＳＴＯバイアス電圧設定テーブル８２から最適なバイアス電圧を選択し、ＳＴＯ６５に印加するバイアス電圧を選択したバイアス電圧に設定する（Ｓ３）。

図１０は、物理幅相対比ＷＰ／ＷＳに応じたバイアス電圧の調整例を示す図である。
前述したように、ＳＴＯ６５の幅ＷＰは主磁極６０の幅ＷＰより大きいことが望ましく、主磁極６０の幅ＷＰよりも小さくなると、主磁極端部からライトシールドに向う漏れ磁界が大きくなる。そのため、ＳＴＯ６５の幅ＷＰが狭くなる程、すなわち、物理幅相対比ＷＰ／ＷＳが大きくなる程、バイアス電圧を低くすることが望ましい。一例として、図１０に特性（ａ）で示すように、物理幅相対比ＷＰ／ＷＳの増加に伴い、基準バイアスに対して一意にバイアス電圧を低減するようにバイアス電圧を調整してもよい。
一方で、幅相対比ＷＰ／ＷＳが１．０５以下の領域では、前述した漏れ磁界の影響が少ないことも考えられる。このため、例えば、図１０に示す特性（ｂ）のように、幅相対比ＷＰ／ＷＳが所定の閾値Ｖｔｈ１までは、バイアス電圧を基準バイアス電圧（例えば、２００ｍＶ）に設定し、閾値Ｖｔｈ１以上の領域において、相対比ＷＰ／ＷＳの増加に応じて一意に基準バイアスに対してバイアス電圧を低減するように調整することも可能である。
逆に、漏れ磁界による影響が大きい場合には、図１０に示す特性（ｃ）のように、幅相対比ＷＰ／ＷＳが所定の閾値Ｖｔｈ２以下の領域では、幅相対比ＷＰ／ＷＳの増加に伴い、基準バイアス電圧に対して一意にバイアス電圧を低減し、閾値Ｖｔｈ２以上の領域ではバイアス電圧をオフにする、すなわち、バイアス電圧をゼロに設定するように調整してもよい。
なお、閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２は、例えば、０．８７〜１．１３（幅相対比ＷＰ／ＷＳ）に設定することができる。また、基準バイアス電圧は、図９Ａ、９Ｂに示した基準バイアス電圧と同様に設定することができる。

前述したＳＴＯバイアス電圧制御部８６によりバイアス電圧を調整した後、図７に示すように、ＳＴＯバイアス極性制御部８８は、物理幅相対比ＷＰ／Ｗｓに応じて、ＳＴＯバイアス極性設定テーブル８４から対応する極性を選択し、ＳＴＯ６５に印加するバイアス電圧を選択した極性に調整するようにしてもよい（Ｓ４）。ここで、極性は、ＳＴＯ６５が発振する発振バイアス極性と、ＳＴＯ６５が発振しない逆方向の逆バイアス極性と、を含んでいる。

図１１は、物理幅相対比ＷＰ／ＷＳに応じたバイアス極性の調整例を示す図である。
図示のように、ＳＴＯバイアス極性制御部８８は、物理幅相対比ＷＰ／ＷＳが切替え閾値Ｖｔｈ３以下の領域において、バイアス極性を発振バイアス極性に設定し、バイアス電圧を基準バイアスに維持する。ＳＴＯバイアス極性制御部８８は、幅相対比ＷＰ／Ｗｓが切替え閾値Ｖｔｈ３より大きくなると、バイアス極性をＳＴＯ６５が発振しない逆極性に切替える、すなわち、ＳＴＯ６５の発振をオフする極性に切替える。極性切替え閾値Ｖｔｈ３は、例えば、０．８７〜１．１３（幅相対比ＷＰ／ＷＳ）に設定している。

以上のようにバイアス電圧を調整した後、あるいは、バイアス極性を調整した後、図７に示すように、調整したバイアス電圧をバイアス電圧供給回路９３からＳＴＯ６５に印加し（Ｓ５）、データ記録動作を実行する（Ｓ６）。
このように、記録ヘッド５８の幅相対比ＷＰ／ＷＳが大きい場合、すなわち、ＳＴＯ６５の幅ＷＳが主磁極６０の幅ＷＰ以下である場合、ＳＴＯ６５を駆動するバイアス電圧を低減、あるいは、オフすることで、又は、バイアス極性を逆極性に切替えてＳＴＯ６５の発振をオフすることで、ＳＴＯ６５の過剰な発振を抑制し、主磁極６０の端部からの漏れ磁界を抑制することが可能となる。これにより、隣接トラックへの影響、隣接トラックの記録信号の劣化を防止し、記録信号品質の向上、更には、記録密度の向上を図ることが可能となる。

図１２は、本実施形態に係るＨＤＤの記録ヘッドと、比較例に係るＨＤＤの記録ヘッドとについて、記録ヘッドのクロストラック方向位置とヘッド有効磁界との関係を比較して示す図である。なお、比較例に係る記録ヘッドは、ＳＴＯのクロストラック方向の幅ＷＳが主磁極のクロストラック方向の幅ＷＰよりも小さい記録ヘッドである。
図１２に矢印で示すように、比較例に係る記録ヘッドでは、主磁極の両端部から漏れ磁界が発生している。これに対して、本実施形態に係る記録ヘッドでは、漏れ磁界がなく、磁極の両端から磁極中心に向って有効磁界がほぼ一律に増加していることが分かる。

図１３は、比較例に係る記録ヘッドと本実施形態に係る記録ヘッドとについて、物理幅相対比ＷＰ／ＷＳと記録密度との関係を比較して示す図である。比較例に係る記録ヘッドは、幅相対比に応じて、バイアス電圧およびバイアス極性を制御していない記録ヘッドを用いている。比較例に係る記録ヘッドでは、幅相対比ＷＰ／ＷＳが大きくなるに従って記録密度が低下している。これに対して、本実施形態に係る記録ヘッドでは、幅相対比ＷＰ／ＷＳが大きくなった場合でも、高い記録密度を得られることが分かる。

図１４は、本実施形態において、ＳＴＯバイアス電圧印加時の記録密度改善率の物理幅相対比ＷＰ／ＷＳの依存性を示す特性図である。前述した幅相対比ＷＰ／ＷＳの閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２、Ｖｔｈ３の具体的な想定範囲としては、図１４に示すような所定のＳＴＯバイアス電圧印加時の幅相対比ＷＰ／ＷＳに対する記録密度改善率の結果から類推される。記録ヘッド５８の漏れ磁界に起因する隣接トラックへの阻害の影響により、幅相対比ＷＰ／ＷＳが大きいほど記録密度改善率が悪化する傾向となる。記録密度改善率が０％を割り込み、記録密度が悪化してしまうような幅相対比ＷＰ／ＷＳとしては、平均値±１α（特性（ａ）は平均値、特性（ｂ）は−１α、特性（ｃ）は+１α）の範囲Ｒ１〜Ｒ２であり、ほぼ０．８７以上、１．１３以下であることが分かる。この物理幅相対比ＷＰ／ＷＳを閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２、Ｖｔｈ３とすればよい。

以上のことから、本実施形態に係るＨＤＤによれば、記録ヘッド５８の物理幅相対比ＷＰ／ＷＳに応じて、バイアス電圧あるいはバイアス極性を調整することにより、ＳＴＯの幅ＷＳが狭い場合でも、主磁極の端部からの漏れ磁界を抑制し、ＳＴＯ駆動時の隣接トラックの記録信号劣化を防止することができる。これにより、信号品質の向上および記録密度の向上を図ることが可能となる。

次に、他の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドについて説明する。なお、以下に述べる他の実施形態において、前述した第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あるいは簡略化する場合がある。
（第２の実施形態）
図１５は、第２の実施形態に係るＨＤＤにおける磁気ヘッドの記録ヘッドをＡＢＳ側から見た平面図である。図示のように、第２の実施形態では、ＡＢＳ４３において、ＳＴＯ６５のクロストラック方向ＣＴの幅ＷＳは、主磁極６０のトレーリング側端面６０ｂの幅ＷＰよりも大きく（ＷＳ＞ＷＰ）形成されている。一例では、ＳＴＯ６５の幅ＷＳは、主磁極６０の幅ＷＰの１．１〜１．６倍程度としている。また、ＳＴＯ６５は、トレーリング側端面６０ｂの一方の端縁（クロストラック方向の端）ＥＥ１を覆うように、すなわち、端縁ＥＥ１を超えて主磁極６０の外側まで延在するように、配置されている。本実施形態では、ＳＴＯ６５は、中心軸線Ｃに対して、クロストラック方向の１方向にずれて配置され、トレーリング側端面６０ｂの他方の端縁ＥＥ２から端縁ＥＥ１側に離間している。すなわち、ＳＴＯ６５は、主磁極６０の一方の端縁ＥＥ１を覆い、他方の端縁ＥＥ２を覆っていない。

本実施形態に係る磁気ヘッド１６は、瓦記録方式を採用しているＨＤＤにおいて、有効に活用することができる。瓦記録方式では、記録ヘッド５８によりデータ記録を行う際、主に、主磁極６０のクロストラック方向ＣＴの一端部から発生する記録磁界によりデータ記録を行う。そのため、主磁極６０の上記一端部を覆うようにＳＴＯ６５を配置することにより、上記一端部からの漏れ磁界を抑制し、隣接トラックの信号劣化を防止することができる。これにより、信号品質の向上、更には、記録密度の向上を図ることが可能となる。また、瓦記録方式において、主磁極６０の他端部に漏れ磁界が生じた場合でも、この漏れ磁界が隣接トラックに影響を与えることがない。
第２の実施形態において、磁気ヘッド１６およびＨＤＤの他の構成は、前述した第１の実施形態における磁気ヘッドおよびＨＤＤと同一である。

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、実施形態に係る記録ヘッドは、リーディングシールドおよび／あるいはサイドシールドを持たない記録ヘッドにも適用可能である。リーディングシールドを有する記録ヘッドの場合、高周波発振素子は主磁極とリーディングシールドとの間のギャップに配置することも可能である。高周波発振素子はスピントルク発振子に限定されることなく、他の高周波発振素子を用いても良い。
その他、磁気ヘッドの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。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、必要に応じて増減可能であり、磁気ディスクのサイズも種々選択可能である。

１０…磁気ディスク装置、１１…筐体、１２…磁気ディスク、１６…磁気ヘッド、
３０…ヘッドアンプＩＣ、６０…主磁極、
６２…トレーリングシールド（ライトシールド磁極）、６３…サイドシールド、
６４…リーディングシールド、６５…スピントルク発振子（高周波発振素子）、
８２…バイアス電圧設定テーブル、８４…バイアス極性設定テーブル、
８６…バイアス電圧制御部、８８…バイアス極性制御部、９０…メインコントローラ、 ９１…記録電流供給回路、９３…バイアス電圧供給回路、ＷＧ…ライトギャップ

Claims (10)

1. 空気支持面と、前記空気支持面まで延びる先端部を有し、垂直方向の記録磁界を発生する主磁極と、前記主磁極の前記先端部にライトギャップを置いて対向し、前記主磁極とともに磁気コアを構成するライトシールド磁極と、前記磁気コアに磁束を励起するコイルと、前記ライトギャップ内で、前記主磁極と前記ライトシールド磁極との間に設けられた高周波発振素子と、を備える磁気ヘッドであって、
   前記主磁極は、前記ライトギャップを置いて前記ライトシールド磁極に対向し前記高周波発振素子に当接したシールド側端面を有し、
   前記空気支持面において、前記高周波発振素子のクロストラック方向の幅ＷＳは、前記シールド側端面のクロストラック方向の幅ＷＰよりも大きく形成され、
   前記高周波発振素子は、前記シールド側端面の少なくとも一方のクロストラック方向の端縁を超えて前記主磁極の外側に延在するように配置されている磁気ヘッド。
2. 前記高周波発振素子は、前記クロストラック方向の両端部を有し、前記両端部は、それぞれ前記シールド側端面の前記クロストラック方向の端縁を超えて前記主磁極の外側に延在している請求項１に記載の磁気ヘッド。
3. 前記高周波発振素子は、前記クロストラック方向の両端部を有し、一方の端部は、前記シールド側端面の一方のクロストラック方向の端縁を超えて前記主磁極の外側に延在し、他方の端部は、前記シールド側端面のクロストラック方向の他方の端縁から前記一方の端縁側に離間して位置している請求項１に記載の磁気ヘッド。
4. 磁気記録層を有する回転自在なディスク状の記録媒体と、
   前記磁気記録層に対し情報を記録する請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気ヘッドと、
   を備えるディスク装置。
5. 磁気記録層を有する回転自在なディスク状の記録媒体と、
   空気支持面と、前記空気支持面まで延びる先端部を有し、垂直方向の記録磁界を発生する主磁極と、前記主磁極の前記先端部にライトギャップを置いて対向し、前記主磁極とともに磁気コアを構成するライトシールド磁極と、前記磁気コアに磁束を励起するコイルと、前記ライトギャップ内で、前記主磁極と前記ライトシールド磁極との間に設けられた高周波発振素子と、を備える磁気ヘッドであって、前記磁気記録層に対し情報を記録する磁気ヘッドと、
   前記磁気ヘッドを駆動するコントローラと、を備え、
   前記主磁極は、前記ライトギャップを置いて前記ライトシールド磁極に対向し前記高周波発振素子に当接したシールド側端面を有し、
   前記空気支持面において、前記高周波発振素子のクロストラック方向の幅をＷＳ、前記シールド側端面のクロストラック方向の幅をＷＰとすると、
   前記コントローラは、前記高周波発振素子にバイアス電圧を印加するバイアス電圧供給回路と、前記高周波発振素子の幅ＷＳと前記シールド側端面の幅ＷＰとの幅相対比（ＷＰ／ＷＳ）に応じて前記バイアス電圧を調整するバイアス電圧制御部と、前記幅相対比（ＷＰ／ＷＳ）に応じて前記高周波発振素子に印加するバイアスの通電極性を切替えるバイアス極性制御部と、を備えているディスク装置。
6. 前記バイアス電圧制御部は、幅相対比（ＷＰ／ＷＳ）が大きくなるほど、前記バイアス電圧を基準バイアスに対して低減するように調整する請求項５に記載のディスク装置。
7. 前記バイアス電圧制御部は、幅相対比（ＷＰ／ＷＳ）が第１閾値以上の際に、前記バイアス電圧を基準バイアスに対して低減し、あるいは、オフする請求項５に記載のディスク装置。
8. 前記第１閾値は、幅相対比（ＷＰ／ＷＳ）、０．８７以上、１．１３以下に設定されている請求項７に記載のディスク装置。
9. 前記バイアス極性制御部は、幅相対比（ＷＰ／ＷＳ）が第２閾値以上の際に、前記バイアス電圧の通電極性を前記高周波発振素子が発振する方向と逆の逆極性に切替える請求項５に記載のディスク装置。
10. 前記第２閾値は、幅相対比（ＷＰ／ＷＳ）、０．８７以上、１．１３以下に設定されている請求項７に記載のディスク装置。

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