JP2021044031A - 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】信頼性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】磁気ヘッドは、スライダ１５と、記録ヘッド及びリードヘッドと、記録ヘッド突出し量を制御する第１熱アクチュエータと、リードヘッド突出し量を制御する第２熱アクチュエータと、を備える。記録ヘッドは、空気支持面から突出した先端部６０ａを有する主磁極６０と、先端部６２ａを有する第１シールド６２と、を有する。第１シールドの先端部は、第１シールドエッジと、第１シールドエッジに対してトレーリング端側に離間して位置する第２シールドエッジＥ２と、を有する先端面６３ａを備える。主磁極は、先端面６３ａから突出している。主磁極先端部と第２シールドエッジとの間の長さをＬ１、主磁極先端部の突出し量をｈ２、磁気ヘッドの浮上ピッチ角をＤ１、記録ヘッド突出しピッチ角をＤ２（ゼロを含む）とした場合、Ｌ１≧ｈ２／（Ｄ１＋Ｄ２）の関係を満たす。【選択図】図４

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。

ディスク装置して、例えば、磁気ディスク装置は、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、記録媒体の磁気記録層に対してデータの記録、再生を行う磁気ヘッドと、を備えている。磁気ヘッドは、スライダと、スライダに設けられた再生ヘッドおよび記録ヘッドと、を有している。このような磁気ディスク装置においては、記録密度、特に線記録密度向上のために、再生ヘッド、記録ヘッドと磁気ディスクとの間の隙間を小さくする必要がある。
上記隙間を低減するため、再生ヘッドおよび記録ヘッドの近傍でスライダに埋め込まれた熱アクチュエータを備えた磁気ディスク装置が提案されている。この磁気ディスク装置によれば、熱アクチュエータによってスライダの一部、再生ヘッドおよび記録ヘッドを記録媒体の表面側に膨出させることにより、上記隙間を低減することが可能となる。

上記磁気ディスク装置においては、上記隙間を所定の隙間に設定する際、熱アクチュエータにより再生ヘッドおよび記録ヘッドの突き出し量を増加させて、一旦、記録媒体に接触させ、この接触時の突出し量を基準として、記録媒体との隙間隙が所望の隙間となるよう熱アクチュエータを制御することが行われている。しかしながら、上記のように磁気ヘッドを記録媒体に接触させた場合、磁気ヘッドの形状によっては、記録ヘッドの主磁極部が記録媒体に接触し、主磁極部が摩耗するなどのダメージを受けるおそれがある。

米国特許出願公開第２０１６／２３２９３１号明細書 米国特許出願公開第２０１７／４７０８９号明細書 特開２０１３−４１２２号公報

本発明の実施形態の課題は、磁極部の損傷を防止し信頼性の向上した磁気ヘッド、およびこれを備える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、トレーリング端およびリーディング端を有する空気支持面を備えるスライダと、前記空気支持面から突出した先端部を有し記録磁界を発生する主磁極と、前記空気支持面から突出した先端部を有し前記主磁極の先端部のトレーリング側にライトギャップを置いて対向する第１シールドと、を備え前記スライダに設けられた記録ヘッドと、前記スライダに設けられ前記記録ヘッドに対して前記リーディング端側に位置するリードヘッドと、前記スライダに設けられ前記記録ヘッドの突出し量を制御する第１熱アクチュエータと、前記スライダに設けられ前記リードヘッドの突出し量を制御する第２熱アクチュエータと、を備えている。前記第１シールドの先端部は、前記主磁極の先端部にライトギャップをおいて対向する第１シールドエッジと前記第１シールドエッジに対して前記トレーリング端側に離間して位置する第２シールドエッジとを有する先端面を備え、前記主磁極の先端部は、前記先端面から突出して設けられている。前記主磁極の先端部と前記第２シールドエッジとの間の長さをＬ１、前記先端面からの前記主磁極の先端部の突出し量をｈ２、当該磁気ヘッドの浮上ピッチ角をＤ１、前記記録ヘッドの突出しピッチ角をＤ２（ゼロを含む）とした場合、前記記録ヘッドは、
Ｌ１ ≧ ｈ２／（Ｄ１＋Ｄ２）の関係を満たしている。

図１は、第１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、記録ヘッドの先端部を拡大して示す断面図。 図５は、前記記録ヘッドの先端部の側面図。 図６は、前記記録ヘッドをＡＢＳ側から見た平面図。 図７は、前記ヘッド部を模式的に示す側面図。 図８は、熱アクチュエータにより記録ヘッド部分を突出させた状態の前記ヘッド部を概略的に示す側面図。 図９は、熱アクチュエータにより再生ヘッド部分を突出させた状態の前記ヘッド部を概略的に示す側面図。 図１０は、接触動作状態におけるヘッド部を模式的に示す側面図。 図１１は、接触動作状態における前記記録ヘッドの先端部を拡大して示す側面図。 図１２は、突出し量調整後における前記ヘッド部を模式的に示す側面図。 図１３は、熱アクチュエータの投入電力と再生信号出力との関係を示す図。 図１４は、記録動作時における前記ヘッド部を模式的に示す側面図。 図１５は、第１変形例にかかる磁気ヘッドの記録ヘッド先端部をＡＢＳ側から見た平面図。 図１６は、第２変形例にかかる磁気ヘッドの記録ヘッド先端部をＡＢＳ側から見た平面図。 図１７は、第２実施形態に係る磁気ヘッドの記録ヘッド先端部の断面図。 図１８は、第２実施形態に係る磁気ヘッドの記録ヘッド先端部の側面。 図１９は、第２実施形態に係る磁気ヘッドの記録ヘッド先端部をＡＢＳ側から見た平面図。 図２０は、第３実施形態に係る磁気ヘッドのヘッド部を模式的に示す側面図。 図２１は、第３実施形態に係る磁気ヘッドの記録ヘッド先端部をＡＢＳ側から見た平面図。 図２２は、タッチ動作状態における、第３実施形態に係る磁気ヘッドのヘッド部を模式的に示す側面図。 図２３は、タッチ動作状態における、第３実施形態に係る磁気ヘッドの記録ヘッド先端部を模式的に示す側面図。 図２４は、突出し量調整後における、第３実施形態に係る磁気ヘッドのヘッド部を模式的に示す側面図。 図２５は、記録動作時における、第３実施形態に係る磁気ヘッドのヘッド部を模式的に示す側面図。 図２６は、第３実施形態における、熱アクチュエータへの投入電力と接触センサ出力との関係を示す図。

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実施形態）
ディスク装置の一例として、第１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に対してデータの記録（ライト）、再生（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４０と、ドライバＩＣ４８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）３２と、後述する磁気ヘッド１６の熱アクチュエータ（ヒータ）に駆動電力を供給する第１ヒータ電力供給回路３４ａおよび第２ヒータ電力供給回路３４ｂ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４０およびドライバＩＣ４８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４０は、Ｒ／Ｗチャネル４２、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）４４、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）４６、メモリ４７等を備えている。メインコントローラ４０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４０は、ドライバＩＣ４８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。ＨＤＣ４４は、ホストコンピュータ４５に接続可能である。
メインコントローラ４０のメモリ４７には、後述するヒータ電力設定テーブル４７ａ等が格納されている。メインコントローラ４０において、例えば、ＭＰＵ４６は、ヒータ電力設定テーブル４７ａに基づいて熱アクチュエータに供給する電力を調整するヒータ電力制御部４６ａ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９６ｍｍ（約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１５と、スライダ１５の流出端（トレーリング）側の端部に形成されたヘッド部１７とを有している。スライダ１５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１７は複数層の薄膜により形成されている。スライダ１５は、配線部材２８のジンバル部２８ａに取付けられている。
スライダ１５は、磁気ディスク１２の表面に対向するほぼ矩形状のディスク対向面（空気支持面（ＡＢＳ））１３を有している。スライダ１５は、磁気ディスク１２の回転によってディスク表面とＡＢＳ１３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１５は、空気流Ｃの流入側に位置するリーディング端１５ａおよび空気流Ｃの流出側に位置するトレーリング端１５ｂ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。
なお、磁気ヘッド１６が浮上した状態において、スライダ１５のＡＢＳ１３は、磁気ディスク１２の表面に対して第１ピッチ角（浮上ピッチ（傾斜角））Ｄ１だけ傾斜している。

図３は、磁気ヘッド１６のヘッド部１７および磁気ディスク１２を拡大して示す断面図、図４は、記録ヘッドの先端部を拡大して示す断面図である。
図３に示すように、ヘッド部１７は、スライダ１５のトレーリング端１５ｂ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（ライトヘッド）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および記録ヘッド５８は、スライダ１５のＡＢＳ１３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１７の外形を構成している。更に、ヘッド部１７は、記録ヘッド５８の突出し量を制御する第１熱アクチュエータと、再生ヘッド５４の突出し量を制御する第２熱アクチュエータと、を有している。第１熱アクチュエータは、例えば、ヒータ７６ａを有し、このヒータ７６ａは保護絶縁膜５３内に埋め込まれ、記録ヘッド５８の近傍に位置している。第２アクチュエータは、例えば、ヒータ７６ｂを有し、このヒータ７６ｂは、保護絶縁膜５３内に埋め込まれ再生ヘッド５４の近傍に位置している。

磁気ディスク１２の垂直磁気記録層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、長手方向と直交する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、ＡＢＳ１３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の下端部（先端部）は、ＡＢＳ１３から僅かに突出し、第１突部ＨＰ１を構成している。第１突部ＨＰ１において、磁気抵抗効果素子５５の先端部の突出量が第１および第２磁気シールド膜５６、５７の先端部の突出量よりも多く、磁気抵抗効果素子５５の先端部は第１およい第２磁気シールド膜を越えて突出している。

記録ヘッド５８は、再生ヘッド５４に対して、スライダ１５のトレーリング端１５ｂ側に設けられている。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にライトギャップを置いて対向するトレーリングシールド（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、トレーリングシールド６２と一体に形成され主磁極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６１（図６参照）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。

図３および図４に示すように、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、ＡＢＳ１３に対してほぼ垂直に延びている。主磁極６０のＡＢＳ１３側の先端部６０ａは、ＡＢＳ１３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の先端部６０ａは、スライダ１５のＡＢＳ１３から僅かに突出している。

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、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の先端部６２ａは、スライダ１５のＡＢＳ１３から僅かに突出している。先端部６２ａは、ＡＢＳ１３とほぼ平行に延在する矩形状の先端面（下端面）６３ａと主磁極６０の先端部６０ａにライトギャップＧを置いて対向するリーディング側端面（磁極端面）６３ｂとを有している。リーディング側端面６２ｂは、ＡＢＳ１３に対し垂直に、あるいは、僅かに傾斜して延びている。
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ＡＢＳ１３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。

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、ＡＢＳ１３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は、スライダ１５のＡＢＳ１３から僅かに突出している。先端部６４ａは、ＡＢＳ１３とほぼ平行に延在する矩形状の先端面（下端面）６５ａと主磁極６０の先端部６０ａにギャップを置いて対向するトレーリング側端面（磁極端面）６５ｂとを有している。
また、リーディングシールド６４は、ＡＢＳ１３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ＡＢＳ１３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。
上記のように、主磁極６０の先端部６０ａ、トレーリングシールド６２の先端部６２ａ、およびリーディングシールド６４の先端部６４ａは、ＡＢＳ１３から僅かに突出し第２突部ＨＰ２を構成している。

図５は、記録ヘッドの先端部を示す側面図、図６は、記録ヘッドの先端部をＡＢＳ面側から見た平面図である。
図４ないし図６に示すように、ＡＢＳ１３から突出している記録ヘッド５８の第２突部ＨＰ２において、トレーリングシールド６２の先端面６３ａおよびリーディングシールド６４の先端面６５ａは、ほぼ同一の高さに位置し、同一平面上に並んでいる。トレーリングシールド６２の先端部６２ａおよびリーディングシールドの先端部６４ａのＡＢＳ１３からの突出高さ（突出し量）ｈ１は、約４ｎｍ程度となっている。
主磁極６０先端部６０ａは、トレーリングシールド６２の先端面６３ａおよびリーディングシールド６４の先端面６５ａを越えて、突出している。先端面６３ａ、６５ａからの突出高さ（突出し量）ｈ２は、例えば、０．３〜１ｎｍ程度に設定されている。

図６に示すように、主磁極６０の先端部６０ａは、例えば、断面が台形状に形成されている。先端部６０ａは、ライトギャップＧをおいてトレーリングシールド６２の先端部６２ａに対向するトレーリング側端面６０ｂ、このトレーリング側端面６０ｂとほぼ平行に位置しギャップをおいてリーディングシールド６４の先端部６４ａに対向するリーディング側端面６０ｃ、およびトレーリング側端面６０ｂおよびリーディング側端面６０ｃとそれぞれ交差しギャップをおいてサイドシールド６１に対向する一対の側面を有している。
トレーリングシールド６２の先端面６３ａは、ほぼ矩形状に形成され、それぞれトラック幅方向ＤＴに延びているとともに互いにほぼ平行に対向するリーディング側エッジ（第１シールドエッジ）Ｅ１およびトレーリング側エッジ（第２シールドエッジ）Ｅ２を有している。リーディング側エッジＥ１は、主磁極６０の先端部６０ａのトレーリング側端面６０ｂにライトギャップＧをおいて対向している。トレーリング側エッジＥ２は、リーディング側エッジＥ１からトレーリング端側に離間して位置している。なお、一対のサイドシールド６１は、リーディング側エッジＥ１に連続して設けられ、先端部６０ａの一対の側面にギャップをおいて対向している。

リーディングシールド６４の先端面６５ａは、ほぼ矩形状に形成され、それぞれトラック幅方向ＤＴに延びているとともに互いにほぼ平行に対向するトレーリング側エッジＥ３およびリーディング側エッジＥ４を有している。トレーリング側エッジＥ３は、主磁極６０の先端部６０ａのリーディング側端面６０ｃにギャップをおいて対向している。また、トレーリング側エッジＥ３は、一対のサイドシールド６１に隣接対向している。リーディング側エッジＥ４は、トレーリング側エッジＥ３からリーディング端側に離間して位置している。

図４、図５、図６に示すように、上記のように構成された記録ヘッド５８の第２突部ＰＨ２において、トレーリング側エッジＥ２と主磁極６０の先端部６０ａとの間の長さ、実施形態では、トレーリング側エッジＥ２と先端部６０ａのトレーリング側端面６０ｂとの間の長さ、をＬ１とすると、主磁極６０の先端部６０ａの突出し高さｈ２と長さＬ１とは、以下の関係式（１）を満たすように設定されている。
Ｌ１≧ ｈ２／（第１ピッチ角Ｄ１＋第２ピッチ角Ｄ２） …（１）
第２ピッチ角Ｄ２は、後述するように、第２突部ＰＨ２のトレーリング側エッジＥ２が磁気ディスク１２の表面に接触する際の第２突部ＰＨ２のピッチ角を示している。第２ピッチ角Ｄ２はゼロの場合、すなわち、Ｄ１＝Ｄ２の場合、を含んでいる。
例えば、突出し量ｈ２が０．５ｎｍ、第１ピッチ角Ｄ１が１５０μrad、第２ピッチ角Ｄ２が５０μradの場合、長さＬ１は２．５μｍ以上に設定される。

図３に示したように、スライダ１５のトレーリング端１５ｂに複数の接続端子４３が設けられている。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４３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３２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４０によって制御される。
同様に、再生ヘッド５４の磁気抵抗効果素子５５は、図示しない配線を介して接続端子４３に接続され、更に、フレキシャ２８を介してヘッドアンプＩＣ３０に接続される。再生ヘッド５４によりリードした信号は、ヘッドアンプＩＣ３０により増幅されメインコントローラ４０に送られる。

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４３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。ヘッドアンプＩＣ３０の第１ヒータ電力供給回路３４ａおよび第２ヒータ電力供給回路３４ｂから第１ヒータ７６ａおよび第２ヒータ７６ｂに駆動電力を印加することにより、ヒータおよびヒータの周囲を加熱し、記録ヘッドあるいは再生ヘッドを磁気ディスク１２側へ膨出させることができる。第１ヒータ７６ａおよび第２ヒータ７６ｂに供給する駆動電力は、メインコントローラ４０のヒータ電力制御部４６ａによって制御される。

次に、第１熱アクチュエータおよび第２熱アクチュエータにより、磁気ヘッド１６の記録ヘッド５８および再生ヘッド５４と磁気ディスク１２の表面との間隔（隙間量）を調整する調整動作について説明する。
図７は、無調整の状態の磁気ヘッドのヘッド部を模式的に示す側面図、図８は、第１ヒータ７６ａにより記録ヘッド部分を磁気ディスク１２側に膨出させた状態を模式的に示すヘッド部の側面図、図９は、第２ヒータ７６ｂにより再生ヘッド部分を磁気ディスク１２側に膨出させた状態を模式的に示すヘッド部の側面図である。

図７に示すように、無調整の状態において、すなわち、第１ヒータ７６ａおよび第２ヒータ７６ｂに電力を印加していない状態において、スライダ１５のＡＢＳ１３は、ほぼ平坦な状態にあり第１ピッチ角（浮上ピッチ角）Ｄ１だけ傾斜している。
図８に示すように、第１ヒータ７６ａに供給する第１電力と第２ヒータ７６ｂに供給する第２電力とを所望の電力比（第１電力＞第２電力）に維持した状態で第１ヒータ７６ａおよび第２ヒータ７６ｂに電力を印加すると、第１ヒータ７６ａが発熱し、記録ヘッド５８および記録ヘッド周囲の保護絶縁膜５３が加熱される。同様に、第２ヒータ７６ｂが発熱し、再生ヘッド５４および再生ヘッド周囲の保護絶縁膜５３が加熱される。これにより、記録ヘッド５８および保護絶縁膜５３は、再生ヘッド５４部分よりも大きく熱膨張し磁気ディスク１２の表面に向かって膨出する。第２突部ＰＨ２の第２ピッチ角（突出しピッチ角）Ｄ２は正となる。なお、ピッチ角は、第２突部ＰＨ２のトレーリング側エッジＥ２が主磁極の先端部６０ａよりも磁気ディスク１２側に位置するように傾斜する方向を正とし、逆に、トレーリング側エッジＥ２が主磁極の先端部６０ａよりも磁気ディスク１２から離れるように傾斜する方向を負とする。
図９に示すように、第１ヒータ７６ａおよび第２ヒータ７６ｂに所望の電力比（第１電力＜第２電力）で電力を印加すると、再生ヘッド５４部分が記録ヘッド５８部分よりも多く磁気ディスク１２の表面に向かって膨出する。この場合、第２突部ＰＨ２の第２ピッチ角Ｄ２は負となる。

図１０は、第２突部ＰＨ２が磁気ディスク表面に接触するまで記録ヘッド部分を磁気ディスク１２側に膨出させた状態を模式的に示すヘッド部の側面図、図１１は、第２突部ＰＨ２を拡大して模式的に示す側面図である。
隙間量の調整においては、メインコントローラ４０は、初めに、第１ヒータ７６ａに供給する第１電力（第１制御量）と第２ヒータ７６ｂに供給する第２電力（第２制御量）の比（第１電力＞第２電力）を保ったまま第１電力および第２電力を増加して第１突部ＰＨ１および第２突部ＰＨ２の突出し量を大きくして、第２突部ＰＨ２を磁気ディスク１２の表面に接触させる。図１０および図１１に示すように、この際、第２突部ＰＨ２のトレーリング側エッジＥ２、すなわち、トレーリングシールド６２の先端部６２ａのトレーリング側エッジＥ２が磁気ディスク１２の表面に接触し、第２突部ＰＨ２は磁気ディスク１２の表面に対して第２ピッチ角Ｄ２で傾斜する。

前述したように、第２突部ＰＨ２における主磁極先端部６０ａの突出し量ｈ２および主磁極先端部６０ａとトレーリング側エッジＥ２との間の長さＬ１は、前述した関係式（１）を満たすように設定されている。そのため、図１１に示すように、第２突部ＰＨ２のトレーリング側エッジＥ２が磁気ディスク１２の表面に接触した状態において、主磁極６０の先端部６０ａは磁気ディスク１２に接触することなく、磁気ディスク表面から離間している。すなわち、第２突部ＰＨ２を磁気ディスク１２に接触させた場合でも、主磁極６０の先端部６０ａは磁気ディスク１２に接触することが防止され、接触による摩耗、損傷が防止される。

図１２は隙間量調整後のヘッド部を模式的に示す側面図、図１３は熱アクチュエータ（ヒータ）への投入電力と再生ヘッド５４の再生信号出力との関係を示す特性図、図１４は、記録時の磁気ヘッド１６のヘッド部を模式的に示す側面図である。
メインコントローラ４０のメモリ４７には、図１３に示す投入電力と再生信号出力との関係をテーブル化したヒータ電力設定テーブル４７ａが格納されている。
メインコントローラ４０は、トレーリング側エッジＥ２が磁気ディスク１２に接触した際の第１電力および第２電力を基準として、第１電力および第２電力を調整することにより、所望の隙間量を設定する。なお、メインコントローラ４０は、第２突部ＰＨ２を磁気ディスク１２に接触させる工程の間、再生ヘッド５４の再生信号出力をモニタし、再生信号出力が最大となった時点を第２突部ＰＨ２が磁気ディスク１２に接触した時点であると判定することができる。メインコントローラ４０は、ヒータ電力設定テーブル４７ａに基づいて、再生信号出力の最大値に対応する第１電力値および第２電力値を選択し、接触時の第１電力および第２電力とする。

メインコントローラ４０は、ヒータ電力設定テーブル４７ａから所望の再生信号出力を選択し、選択した再生信号出力に対応する投入電力値を読み出す。メインコントローラ４０は、第１電力と第２電力との比を保ったまま、第１電力および第２電力を前記接触時の電力値から前記読み出した投入電力値に低減し、第１突部ＰＨ１および第２突部ＰＨ２の突出し量を低減する。これにより、図１２に示すように、第１突部ＰＨ１の磁気抵抗効果素子５５と磁気ディスク表面との間に所望の隙間Ｆ１が設定され、すなわち、選択した再生信号出力が得られる隙間Ｆ１が設定される。同時に、第２突部ＰＨ２の主磁極先端部６０ａと磁気ディスク表面との間に所望の隙間Ｆ２が設定される。前記投入電力値は、隙間設定用の設定電力値としてメモリ４７に格納される。

以上のように、メインコントローラ４０による隙間量の調整動作は、例えば、ＨＤＤの出荷時に実行され、設定された第１電力値および第２電力値がメモリ４７に格納される。ＨＤＤの動作時において、メインコントローラ４０は、メモリ４７から設定された第１電力値および第２電力値を第１ヒータ７６ａおよび第２ヒータ７６ｂに印加し、磁気ヘッド１６の隙間量をＦ１、およびＦ２に設定する。

図１４は、記録動作時における磁気ヘッド１６のヘッド部を模式的に示す側面図である。
記録密度向上を図るためには、記録ヘッド５８と磁気ディスク表面との間の隙間は小さい方が望ましい。そこで、図１４に示すように、メインコントローラ４０は、磁気ヘッド１６の記録動作時、第２電力値を維持した状態で、第１電力値を所定量だけ増加し、第１電力と第２電力との比を変更する。記録ヘッド５８の第２突部ＰＨ２の膨出量が増大し、主磁極６０の先端部６０ａが磁気ディスク表面により接近する。主磁極６０の先端部６０ａと磁気ディスク表面との間の隙間がＦ２からＦ３に低減する。これにより、記録密度、特に、線記録密度の向上を図ることができる。なお、記録時の電力比、第１電力値は、予め、メモリ４７等に格納しておくことが望ましい。

以上のように構成された第１実施形態に係るＨＤＤおよび磁気ヘッドによれば、磁気ヘッド１６と磁気ディスク１２との間の隙間を充分に小さく設定することができ、記録密度の向上を図ることが可能となる。また、隙間の調整時、主磁極６０の先端部６０ａと磁気ディスク１２との接触を防止し、主磁極の摩耗、損傷を防止することができる。これにより、磁気ヘッドの寿命の向上、および信頼性の向上を図ることが可能となる。

次に、変形例に係る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実施形態と同一の部分には、第１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１変形例）
図１５は、第１変形例にかかる磁気ヘッドの記録ヘッド先端部をＡＢＳ側から見た平面図である。図示のように、トレーリングシールド（第１シールド）６２の先端面６３ａは、矩形状に限らず、台形状に形成してもよい。この場合でも、先端面６３ａのトレーリング側エッジＥ２は、主磁極６０の先端部６０ａから長さＬ１だけ離間している。
（第２変形例）
図１６は、第２変形例にかかる磁気ヘッドの記録ヘッド先端部をＡＢＳ側から見た平面図である。図示のように、トレーリングシールド（第１シールド）６２の先端面６３ａは、ほぼ半円形状に形成してもよい。この場合でも、先端面６３ａのトレーリング側エッジＥ２は円弧形状を有し、円弧の頂部と主磁極６０の先端部６０ａとの間隔が長さＬ１に形成されている。

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。以下に述べる他の実施形態において、前述した第１実施形態と同一の部分には、第１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実施形態）
図１７は、第２実施形態に係る磁気ヘッドの記録ヘッド先端部の断面図、図１８は、第２実施形態に係る磁気ヘッドの記録ヘッド先端部の側面図、図１９は、第２実施形態に係る磁気ヘッドの記録ヘッド先端部をＡＢＳ側から見た平面図である。
図示のように、第２実施形態によれば、磁気ヘッド１６の記録ヘッド５８は、トレーリングシールド（第１シールド）と主磁極６０との間に設けられた第３シールド７８を更に備えている。第３シールド７８は、トレーリングシールド６２と異なる材料で形成され、例えば、高透磁率を有する磁性材料で形成されている。

第３シールド７８は、トレーリングシールド６２のリーディング側端面６３ｂに重ねて設置され、主磁極６０の先端部６０ａのトレーリング側端面６０ｂにライトギャップＧを置いて対向している。また、第３シールド７８は、トレーリングシールド６２の先端面６３ａを越えて突出した先端部７８ａを有している。先端部７８ａの先端面６３ａ、６５ａからの突出高さ（突出し量）ｈ３は、例えば、０．３〜１ｎｍ程度に設定されて、主磁極先端部６０ａの突出し量ｈ２よりも大きく設定されている。

上記のように構成された記録ヘッド５８の第２突部ＰＨ２において、第３シールド７８の先端部７８ａと先端面６３ａのトレーリング側エッジＥ２との間の長さをＬ２とすると、第３シールド７８の突出し量ｈ３と長さＬ２とは、以下の関係式（２）を満たすように設定されている。
Ｌ２≧ ｈ３／（第１ピッチ角Ｄ１＋第２ピッチ角Ｄ２） …（２）
第１ピッチ角Ｄ１は、磁気ヘッド１６の浮上ピッチ角であり、第２ピッチ角Ｄ２は、第２突部ＰＨ２のトレーリング側エッジＥ２が磁気ディスク１２の表面に接触する際の第２突部ＰＨ２のピッチ角を示している。第２ピッチ角Ｄ２はゼロの場合、すなわち、Ｄ１＝Ｄ２の場合、を含んでいる。例えば、突出し量ｈ３が０．５ｎｍ、第１ピッチ角Ｄ１が１５０μrad、第２ピッチ角Ｄ２が５０μradの場合、長さＬ２は２．５μｍ以上に設定される。
第２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実施形態における磁気ヘッドおよびＨＤＤと同一である。

上記のように構成された第２実施形態によれば、隙間の調整時、トレーリング側エッジＥ２が磁気ディスクに接触した場合でも、第３シールド７８の先端部７８ａおよび主磁極６０の先端部６０ａと磁気ディスク１２との接触を防止し、第３シールド７８および主磁極６０の摩耗、損傷を防止することができる。これにより、磁気ヘッドの寿命の向上、および信頼性の向上を図ることが可能となる。

（第３実施形態）
図２０は、第３実施形態に係る磁気ヘッドのヘッド部を模式的に示す側面図、図２１は、第３実施形態に係る磁気ヘッドの記録ヘッド先端部をＡＢＳ側から見た平面図である。
図示のように、第３実施形態によれば、磁気ヘッド１６の記録ヘッド５８は、第２突部ＰＨ２に設けられた接触センサ、例えば、抵抗検出型の熱接触センサ８０を更に備えている。熱接触センサ８０は、ほぼ矩形状に形成された抵抗体であり、第２突部ＰＨ２において、トレーリングシールド６２の先端部６２ａのトレーリング側端面上に実装されている。熱接触センサ８０は、トレーリング側エッジＥ２の長手方向のほぼ中央部に対向して位置している。更に、熱接触センサ８０の端部は、トレーリング側エッジＥ２から僅かに突出している。熱接触センサ８０は、図示しない配線およびフレキシャを介して前述したヘッドＩＣおよびメインコントローラに電気的に接続されている。熱接触センサ８０は、メインコントローラから通電されるとともに、検出信号をメインコントローラに送ることができる。

図２２は、タッチ動作状態における、第３実施形態に係る磁気ヘッドのヘッド部を模式的に示す側面図、図２３は、タッチ動作状態における、記録ヘッドの先端部を模式的に示す側面図、図２４は、突出し量調整後における、第３実施形態に係る磁気ヘッドのヘッド部を模式的に示す側面図である。図２５は、記録動作時における、第３実施形態に係る磁気ヘッドのヘッド部を模式的に示す側面図、図２６は、第３実施形態における、熱アクチュエータへの投入電力と熱接触センサ出力との関係を示す図である。
図２２および図２３に示すように、第３実施形態の磁気ヘッドでは、隙間量の調整時、第１ヒータ７６ａに供給する第１電力（第１制御量）と第２ヒータ７６ｂに供給する第２電力（第２制御量）を増加して第１突部ＰＨ１および第２突部ＰＨ２の突出し量を大きくしていくと、初めに、熱接触センサ８０の端部が磁気ディスク１２の表面に接触する。この間、メインコントローラから熱接触センサ８０に通電し熱接触センサ８０を温めておくと、熱接触センサ８０は磁気ディスク１２に近づくに従って温度が下がり、磁気ディスクに接触した時点で通電のＡＣ成分が接触振動する。すなわち、熱接触センサ８０は、磁気ディスク１２に接触すると、検出信号出力として接触振動をメインコントローラに出力する。これにより、メインコントローラは、第２突部ＰＨ２が磁気ディスク１２に接触したことを検知し、接触時の第１電力値および第２電力値を正確に検出することができる。
なお、メインコントローラのメモリには、図２６に示す投入電力とセンサ出力との関係をテーブル化したヒータ電力設定テーブルが格納されている。

図２４に示すように、メインコントローラは、接触を検知した後、接触時の第１電力および第２電力を基準として、第１電力および第２電力を調整することにより、所望の隙間量を設定する。メインコントローラは、ヒータ電力設定テーブルから所望のセンサ出力を選択し、選択したセンサ出力に対応する投入電力値を読み出す。メインコントローラは、第１電力および第２電力を前記接触時の電力値から前記読み出した投入電力値に低減し、第１突部ＰＨ１および第２突部ＰＨ２の突出し量を低減する。これにより、第１突部ＰＨ１の磁気抵抗効果素子５５と磁気ディスク表面との間に所望の隙間が設定され、同時に、第２突部ＰＨ２の主磁極先端部６０ａと磁気ディスク表面との間に所望の隙間が設定される。前記投入電力値は、隙間設定用の設定電力値としてメモリに格納される。

図２５に示すように、メインコントローラは、磁気ヘッド１６の記録動作時、第２電力値を維持した状態で、第１電力値を所定量だけ増加し、第１電力と第２電力との比を変更する。記録ヘッド５８の第２突部ＰＨ２の膨出量が増大し、主磁極６０の先端部６０ａが磁気ディスク表面により接近する。主磁極６０の先端部６０ａと磁気ディスク表面との間の隙間が低減する。これにより、記録密度、特に、線記録密度の向上を図ることができる。
なお、第３実施形態において、磁気ヘッド１６の他の構成は、前述した第１実施形態に係る磁気ヘッドと同一である。

上記のように構成された第３実施形態によれば、接触センサ８０によって磁気ヘッドと磁気ディスクとの接触を検知することにより、隙間調整の基準となる接触時の第１電力値および第２電力値を正確に検出することができる。これらの第１電力値および第２電力値を基準とすることにより、磁気ヘッドと磁気ディスクとの間の隙間を高精度で設定することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
例えば、実施形態に係る磁気ヘッドの記録ヘッドは、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。また、記録ヘッドは、ライトギャップに設けられた高周波発振素子を備える構成としてもよい。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、１３…ＡＢＳ、
１５…スライダ、１６…磁気ヘッド、１７…ヘッド部、３０…ヘッドアンプＩＣ、
４０…メインコントローラ、５４…再生ヘッド、５８…記録ヘッド、６０…主磁極、
６０ａ…先端部、６２…トレーリングシールド（第１シールド）、６２ａ…先端部、
６３ａ…先端面、６４…リーディングシールド（第２シールド）、６４ａ…先端部、
６５ａ…先端面、７０…第３シールド、
７６ａ…第１ヒータ（第１熱アクチュエータ）、
７６ｂ…第２ヒータ（第２熱アクチュエータ）、８０…接触センサ、
ＰＨ１…第１突部、ＰＨ２…第２突部、Ｅ２…トレーリング側エッジ、
ＷＧ…ライトギャップ

Claims (9)

1. トレーリング端およびリーディング端を有する空気支持面を備えるスライダと、
   前記空気支持面から突出した先端部を有し記録磁界を発生する主磁極と、前記空気支持面から突出した先端部を有し前記主磁極の先端部のトレーリング側にライトギャップを置いて対向する第１シールドと、を備え前記スライダに設けられた記録ヘッドと、
   前記スライダに設けられ前記記録ヘッドに対して前記リーディング端側に位置するリードヘッドと、
   前記スライダに設けられ前記記録ヘッドの突出し量を制御する第１熱アクチュエータと、
   前記スライダに設けられ前記リードヘッドの突出し量を制御する第２熱アクチュエータと、を備え、
   前記第１シールドの先端部は、前記主磁極の先端部にライトギャップをおいて対向する第１シールドエッジと前記第１シールドエッジに対して前記トレーリング端側に離間して位置する第２シールドエッジとを有する先端面を備え、前記主磁極の先端部は、前記先端面から突出して設けられ、
   前記主磁極の先端部と前記第２シールドエッジとの間の長さをＬ１、前記先端面からの前記主磁極の先端部の突出し量をｈ２、当該磁気ヘッドの浮上ピッチ角をＤ１、前記記録ヘッドの突出しピッチ角をＤ２（ゼロを含む）とした場合、
   前記記録ヘッドは、Ｌ１ ≧ ｈ２／（Ｄ１＋Ｄ２）の関係を満たしている
   磁気ヘッド。
2. 前記記録ヘッドは、前記空気支持面から突出した先端部を有し前記主磁極の先端部のリーディング側にギャップを置いて対向する第２シールドを更に備え、
   前記第２シールドの先端部は、前記第１シールドの先端面とほぼ同一平面上に並んで位置する先端面を有している請求項１に記載の磁気ヘッド。
3. 前記記録ヘッドは、前記第１シールドの第１シールドエッジと前記主磁極の先端部との間に設けられ前記主磁極の先端部のトレーリング側にライトギャップを置いて対向する第３シールドを更に備え、前記第３シールドは、前記第１シールドの先端面から突出する先端部を有し、
   前記第３シールドの先端部と前記第２シールドエッジとの間の長さをＬ１、前記先端面からの前記第３シールドの先端部の突出し量をｈ３とした場合、
   前記記録ヘッドは、Ｌ１ ≧ ｈ３／（Ｄ１＋Ｄ２）の関係を満たしている請求項１又は２に記載の磁気ヘッド。
4. 前記記録ヘッドの記録媒体との接触を検知する接触センサを更に備えている請求項１又は２に記載の磁気ヘッド。
5. 前記接触センサは、前記第１シールドの先端部に設けられ、前記第２シールドエッジに隣接して位置し前記記録媒体に接触可能な端部を有している請求項４に記載の磁気ヘッド。
6. トレーリング端およびリーディング端を有する空気支持面を備えるスライダと、
   前記空気支持面から突出した先端部を有し記録磁界を発生する主磁極と、前記空気支持面から突出した先端部を有し前記主磁極の先端部のトレーリング側にライトギャップを置いて対向する第１シールドと、を備え、前記スライダに設けられた記録ヘッドと、
   前記スライダに設けられ前記記録ヘッドに対して前記リーディング端側に位置するリードヘッドと、
   前記スライダに設けられ前記記録ヘッドの突出し量を制御する第１熱アクチュエータと、
   前記スライダに設けられ前記リードヘッドの突出し量を制御する第２熱アクチュエータと、
   前記記録ヘッドの先端部に設けられ、前記記録ヘッドの先端部と記録媒体との接触を検知する接触センサと、
   を備える磁気ヘッド。
7. 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、
   前記記録媒体に対して情報の処理する請求項１から６のいずれか１項に記載の磁気ヘッドと、
   前記磁気ヘッドの第１熱アクチュエータおよび第２熱アクチュエータを制御するコントローラと、
   を備えるディスク装置。
8. 前記コントローラは、前記第１熱アクチュエータおよび第２熱アクチュエータにより前記記録ヘッドおよびリードヘッドの突出し形状を制御して、前記記録ヘッドの先端部と前記記録媒体との間の隙間を設定し、前記隙間設定後に前記第１熱アクチュエータより前記記録ヘッドの先端部が前記記録媒体に接近するように前記記録ヘッドの突出し形状を制御する請求項７に記載のディスク装置。
9. 前記コントローラは、前記第１熱アクチュエータおよび第２熱アクチュエータにより前記記録ヘッドおよびリードヘッドの突出し形状を制御して前記記録ヘッドの先端部を前記記録媒体に接触させ、接触した際の前記第１熱アクチュエータおよび第２熱アクチュエータの制御量を基準として前記第１熱アクチュエータおよび第２熱アクチュエータの制御量を調整し前記隙間を設定する請求項８に記載のディスク装置。

Images