JP3431265B2 - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク装置に係
り、例えば垂直磁気記録方式の磁気ディスクを用いる磁
気ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータの分野においては、
ランダムアクセスの可能な大容量の外部記憶装置として
磁気ディスク装置が盛んに利用されている。そして、利
用の拡大に伴い、磁気ディスク装置には記憶容量の大容
量化および高記録密度化に対する要求がますます高まっ
ている。

【０００３】磁気ディスク装置は、通常、非磁性基板上
に磁性層を設けてなる磁気ディスクを一本の回転軸に複
数枚積み重ねて取り付けるとともに、これらの磁気ディ
スクに対して記録再生を行う磁気ヘッドをアームに取り
付け、このアームをアクチュエータで駆動して磁気ヘッ
ドの位置決めを行うように構成されている。

【０００４】このような構造の磁気ディスク装置にあっ
て、磁気ヘッドは、情報の記録再生を行う際に高速で回
転するディスク面には直接接触せず、僅かに浮上した状
態でディスク面の所望の位置にアクセスするように配置
される。そして、ディスク面の同心円状のトラックに対
して、磁気ヘッドによって信号が記録され、あるいは再
生される。

【０００５】磁気ディスク装置において、記憶容量の大
容量化要求に答えるために、例えばディスクの線記録密
度、すなわちトラック方向の記録密度を向上させたり、
あるいはトラック密度を高めることによって記録密度を
向上させたりするなどの試みがなされている。さらに記
録密度を高めるため、近年、磁気ヘッドを極端に低浮上
させたり、あるいは磁気ディスクにほぼ接触させて記録
再生する接触記録の研究も盛んに行われている。

【０００６】また、線記録密度を高める方法として、１
９７５年に垂直磁気記録方式が提案された。この垂直磁
気記録方式では、従来の面内方向に異方性をもつ面内磁
気記録方式に比べて、磁化転移部分での減磁界を原理上
非常に小さくでき、磁化転移幅を狭くできるので高密度
記録が可能となる。この垂直磁気記録方式において、短
冊状の軟磁性薄膜を用いた垂直磁気記録用の磁気ヘッド
を用いると、より垂直な方向の記録磁界が得られ。高密
度化に有効であることも知られている。また、垂直磁気
記録方式での記録および再生効率を上げ、より急峻な磁
化転移を形成するために、垂直磁気異方性の磁化記録層
の下に軟磁性裏打ち層を設けた垂直２層膜媒体構成の磁
気ディスクも提案されている。この磁気ディスクを用い
ると、磁気ヘッドと軟磁性裏打ち層との磁気的相互作用
により、磁気ヘッド先端での減磁界を減らすことがで
き、記録時により大きな発生磁界を得ることができる。
また再生にも同様に、磁気ヘッド先端での減磁界を小さ
くでき、実効透磁率を向上させることができるので媒体
からの磁束を効率よく磁気ヘッドに集束でき、大きな信
号を得ることができる。

【０００７】最近では、垂直磁気記録方式を採用し、し
かも信号再生の感度を高めるために、磁気抵抗効果素子
（ＭＲ素子）を用いた能動型の磁気ヘッドが提案されて
いる。能動型の磁気ヘッドは、パーマロイなどの軟磁性
体からなるＭＲ素子の電気抵抗が外部磁界によって変化
する性質を使い、記録媒体からの磁束を電気信号に変換
するようにしている。このＭＲ素子を用いた磁気ヘッド
の再生感度は、抵抗変化を電圧変化に変換するために軟
磁性体に流すセンス電流の大きさに比例する。したがっ
て、磁気ヘッド・媒体間の相対速度が小さい場合でも大
きな出力が得られる。このため、大きな出力を生かし
て、トラック幅を狭くし、トラック密度を高めることが
可能となる。

【０００８】ところで、垂直磁気記録方式を対象にした
ＭＲ素子内蔵の磁気ヘッドとしては、特公昭６２−２４
８４８公報や特公昭６３−６７２５０公報に示されてい
るように、記録用の単磁極膜に隣接し、かつ記録媒体に
対向する位置にＭＲ素子を配置した構成のものが知られ
ている。

【０００９】しかし、これらの磁気ヘッドでは、媒体と
の接触によってＭＲ素子に摩耗が起きると、ＭＲ素子の
断面積が小さくなるために抵抗が増加し、再生出力が変
動する問題があった。

【００１０】なお、摩耗対策として、特公昭５３−２５
４８８公報に示されているものでは、媒体に接する２つ
の軟磁性ヨークの間にヨークと並行にＭＲ素子を橋上に
配置することによって、摩耗の影響を受けないようにし
ている。しかし、この磁気ヘッドでは、摩耗の影響は受
けないものの、記録時に発生する磁界の方向とＭＲ素子
の膜面方向とが並行であるため、記録時にＭＲ素子の膜
面方向に大きな記録磁界が印加され、ＭＲ素子の磁区構
造が乱されるという問題があった。また、この磁気ヘッ
ドでは、記録時にリング型ヘッドとして動作するため、
大きな面内方向の磁界を発生し、垂直磁気記録方式への
適用は困難であった。

【００１１】また、記録磁界の影響を避けるために、記
録ヘッドと再生用ＭＲ素子とを離し設置することが考え
られるが、この場合には、特にディスク上の半径が小さ
いトラックで、記録ヘッドと再生ヘッドとの間の距離の
影響でトラックずれが生じてしまい、信号品質を著しく
劣化させる虞がある。

【００１２】また、垂直磁気異方性の磁気記録層に信号
を記録再生するために、記録用の単磁極膜や磁気シール
ド膜に近接してＭＲ素子を配置した構成を採用した場合
には、信号再生時にＭＲ素子と記録用の単磁極膜や磁気
シールド膜とが磁気的に結合し、ＭＲ素子と隣接したこ
れらの軟磁性膜との間隔ｇとＭＲ素子膜厚Ｔｍとの和
（ｇ＋Ｔｍ）によって再生分解能が制限を受ける。この
ため、垂直磁気異方性の磁化記録層を用いた場合、磁化
記録層の優れた記録分解能にふさわしい高い再生分解能
が得られないという問題もあった。

【００１３】また、大きな再生信号を得るためには、
０．１μｍ以下、望ましくは０．０５μｍ以下の薄いＭ
Ｒ素子を使い、ＭＲ素子の抵抗値を大きくすることが必
要である。この場合には、ＭＲ素子の膜厚が垂直磁気異
方性の磁化記録層を構成している結晶の粒径とほぼ同じ
大きさとなり、分解能を十分高くできないばかりか、上
記結晶の粒径に起因するノイズが大きくなり、信号品質
を低下させてしまうという問題があった。

【００１４】また、この種の磁気ディスク装置では、図
３１に示すようにスライダ５３８の一部に磁気ヘッド５
３９を組み込んだヘッドスライダが使用されている。こ
のヘッドスライダでは、２本の平行な平面で形成された
エアベアリング面５４０が磁気ディスク表面に対向し、
さらに磁気ヘッド５３９のギャップ部分５４１を磁気デ
ィスクの表面側に位置させて信号の記録再生を行う。

【００１５】図３２にはヘッドスライダの動作原理を説
明するための概念図が示されている。スライダ５４２
は、支持点５４３において図示しないジンバルスプリン
グ、サスペンションスプリングによってディスク面に垂
直な力（矢印５４４）および支持点を中心にしたモーメ
ント（矢印５４５）で支持拘束されている。磁気ヘッド
５４６はスライダ後端に設けられており、ギャップ５４
７はスライダのエアベアリング面５４８の後端に位置し
て矢印５４９で示す方向に回転する磁気ディスク５５０
の表面に対向している。

【００１６】ヘッドスライダ５４２は、回転する磁気デ
ィスク５５０の表面に粘性により連れ回る空気がエアベ
アリング面５４８と磁気ディスク５５０の表面との間で
発生する動圧と、ジンバルスプリング、サスペンション
スプリングによる支持拘束力とが釣り合った状態でディ
スク上を一定の間隙５５１でを保って浮上する。

【００１７】この方式では、磁気ヘッドと磁気ディスク
との接触が回避され、磁気ヘッドおよび磁気ディスクの
接触に起因する摩耗が防止されるという利点がある。し
かし磁気記録の観点からみると、磁気ヘッドと磁気ディ
スクとの間に間隙５５１があることから、記録・再生時
にロスが生じ、信号出力の低下を招くという問題があ
る。この問題は記録密度が高く、記録信号の波長が短い
場合や、磁化容易軸がディスク面に垂直となるいわゆる
垂直磁気記録方式の場合に顕著となり、記録密度を向上
させる上での大きな障壁のひとつになっている。

【００１８】そこで、磁気ヘッドと磁気ディスクとの間
の間隙をできるだけ小さくし、実質的には両者が接触し
た状態で記録・再生を行う方式も提案されている。例え
ば特開平３−１７８０１７公報では、磁気ヘッドの形状
を針状とし、先端の磁気ヘッドの記録再生部を極軽荷重
でディスクに押し付ける方法を提案している。この方法
によれば、微小な荷重を微小な面積に加えることによ
り、磁気ディスクとの摺動によるヘッド摩耗量を実用上
問題のない範囲に抑えられるとしている。しかし、針状
のヘッドに一定の荷重を安定して加えることは簡単では
ない。

【００１９】磁気ヘッドと磁気ディスクとの間の距離を
安定して小さくする方法としては、たとえば特開昭６２
−３４７６公報に示されているように、大小２つの浮上
スライダを結合し、小さい方のスライダに磁気ヘッドを
搭載する方法が提案されている。しかし、この方法で
は、小さい方のスライダも浮上しており、磁気ヘッドと
磁気ディスクとの間の間隙を小さくするのに限界があ
り、磁気ヘッドと磁気ディスクとを接触させることが困
難である。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、ＭＲ
素子の摩耗を防止できると同時に記録磁界によってＭＲ
素子が影響を受けるのを防止できる磁気ヘッドを備えた
垂直磁気記録方式の磁気ディスク装置を提供することを
第１の目的としている。

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【課題を解決するための手段】第１の目的を達成するた
めに、本発明は、軟磁性裏打ち層の上に垂直磁気異方性
を有する磁化記録層を設けてなる垂直磁気記録方式の磁
気ディスクと、この磁気ディスクへの情報記録および情
報読出しを行う磁気ヘッドとを備えてなる磁気ディスク
装置において、前記磁気ヘッドが、それぞれ高透磁率材
で形成され、それぞれの一端が前記磁気ディスク側に位
置する関係に配置された一対の主磁極と、これら主磁極
間に設けられた非磁性中間層と、発生した磁束を前記主
磁極を介して前記磁気ディスクに通す記録コイルと、前
記一対の主磁極の他端に絶縁層を介し、かつ上記一対の
主磁極と磁気的に結合する関係に配置されたＭＲ素子と
を備えている。

【００２５】

【００２６】

【００２７】本発明においては、磁気ディスク上の記録
トラック相互間に、実質的に有効な信号が存在しない無
信号領域を形成する手段を有することが望ましい。この
無信号領域は、例えば磁気ヘッドのサイドフリンジ磁界
を利用することにより形成できる。具体的には、磁気デ
ィスクが磁気ギャップを有するリング型記録ヘッドの場
合は、磁気ギャップのギャップ長をｇ［μｍ］、記録ト
ラック幅をＴｗ［μｍ］、トラックピッチをＴｐ［μ
ｍ］、磁気ディスクの磁性層の保磁力をＨｃ［Ｏｅ］と
したとき、ｇ＜（１５００／Ｈｃ−Ｈｃ／４０００π＋
０．３）／（Ｈｃ／４００π−１／２）、且つｇ≧（１
５００／Ｈｃ−Ｈｃ／４０００π＋０．３−Ｔｐ＋Ｔ
ｗ）／（Ｈｃ／４００π−１／２）なる条件を満たすこ
とにより無信号領域を形成できる。

【００２８】また、磁気ディスクのうちの記録ヘッドが
記録トラック幅方向の端部がトレーリング側が狭いテー
パ状に構成された主磁極を有する垂直磁気記録用単磁極
ヘッドの場合、上記無信号領域は記録ヘッドの該テーパ
状の部分の記録トラック幅方向の寸法をｐ、前記トラッ
クピッチをＴｐとしたとき、０＜ｐ≦Ｔｐ−Ｔｗなる条
件を満たすことにより形成できる。

【００２９】さらに、上記無信号領域は磁気ディスク自
体に形成することも可能であり、具体的には少なくとも
信号記録のための磁性層の無信号領域の飽和磁化および
保磁力の少なくとも一方を記録トラックの領域のそれよ
り小さくすることが実現することができる。

【００３０】また、このように無信号領域を設ける場
合、磁気ディスク上の記録トラックの幅をＴｗ、該記録
トラックのトラックピッチをＴｐとし、前記無信号領域
の幅をＧとしたとき、Ｇ＞Ｔｐ−Ｔｗなる条件を満たす
ことが望ましい。

【００３１】

【作用】第１の目的に対応した磁気ディスク装置では、
信号記録時に一対の比較的厚い主磁極により良好な感度
で垂直方向の記録が行われ、再生時に非磁性中間層を挟
んだ一対の主磁極が差動型のヘッドとして動作し、非磁
性中間層の厚さで分解能が定まるために高い分解能が得
られる。また、再生に用いられるＭＲ素子は、主磁極の
他端、つまり磁気ディスクとは反対側に位置する他端に
絶縁層を介して配置されている。したがって、磁気ヘッ
ドが磁気ディスクと接触走行した場合であってＭＲ素子
に摩耗が発生することはないし、磁気ディスクが導電性
の場合であってもＭＲ素子に流れるセンス電流が漏洩す
るようなこともない。さらに、主磁極の端面とＭＲ素子
の膜面とが平行しているので、記録時に大きな記録磁界
が印加された場合であっても、ＭＲ素子の膜面の法線方
向に磁界が加わることになり、内部の大きな減磁界が外
部磁界を打ち消す方向に発生するので、その結果として
ＭＲ素子の磁区が乱れることもない。

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。

【００３５】実施例１ 図１は本発明の一実施例になる磁気ディスク装置の要部
を一部切欠して示す斜視図である。

【００３６】この磁気ディスク装置は、磁気ヘッド１０
１と、垂直磁気記録方式の磁気ディスク１０２とを備え
ている。

【００３７】磁気ヘッド１０１は、アーム１０３を介し
て磁気ディスク１０２に接触するように設けられてる。
この磁気ヘッド１０１は、図示しないアクチュエータに
より、磁気ディスク１０２に同心円状に形成された複数
のトラックの内の所望のトラック１０４上に位置決めさ
れる。

【００３８】磁気ディスク１０２は、円板状に形成され
た非磁性体基板１０５の上に軟磁性裏打ち層１０６、垂
直磁気異方性の磁化記録層１０７を順次積層し、さらに
その上に保護膜１０８を形成した構造を有している。具
体的な例で説明すると、１．８インチ径で厚さ０．４ｍ
ｍのガラス基板１０５の上に、アルゴンガス雰囲気中で
高周波スパッタ法によりＣｏＺｒＮｂ微結晶からなる厚
さ０．１μｍの軟磁性裏打ち層１０６を形成した。この
軟磁性裏打ち層１０６の面内方向保磁力（Ｈcs）は、１
０Ｏｅであった。さらにその上に、アルゴンガス雰囲気
中でのＤＣマグネトロンスパッタ法により、ＣｏＰｔか
らなる厚さ０．０８μｍの垂直磁気異方性磁化記録層１
０７を形成した、この磁化記録層１０７の垂直方向保磁
力（Ｈch）は、２２００Ｏｅであった。磁化記録層１０
７の上には、ヘッドの接触に対する耐久性を確保するた
めに、プラズマＣＶＤ法により、ダイヤモンドライクカ
ーボンからなる厚さ０．００８μｍの保護膜１０８を形
成した。磁気ディスク１０２は、このようにして形成さ
れたものである。

【００３９】次に、磁気ヘッド１０１の構成を説明す
る。

【００４０】図２は、磁気ヘッド１０１と磁気ディスク
１０２との間の相対移動方向に沿った、磁気ヘッド１０
１の断面模式図である。図３は、同磁気ヘッド１０１の
部分透視斜視図である。

【００４１】これらの図において、１０３はセラミック
ス製の針状アームを示している。針状アーム１０３の先
端部には、高周波スパッタ法により、ＣｏＦｅ高透磁率
材からなる主磁極１０９ａ，１０９ｂが形成されてい
る。これら主磁極１０９ａ，１０９ｂは、磁気ディスク
１０２の表面に対して垂直な方向に延設され、かつトラ
ック方向で互いに対面する２層構造で形成されている。
また、主磁極１０９ａ，１０９ｂは、それぞれの一端が
磁気ディスク１０２に対向する位置するように設けられ
ている。主磁極１０９ａ，１０９ｂのトラック方向の厚
さは０．３μｍで、両者の間には、高周波スパッタ法に
より形成された厚さ０．０１μｍのＴｉ製の非磁性中間
層１１０が介挿されている。主磁極１０９ａ，１０９ｂ
の周囲には、絶縁材料１１１によって覆われた記録コイ
ル１１２が配置されている。この例の場合、記録コイル
１１２の巻き数は３ターンである。

【００４２】主磁極１０９ａ，１０９ｂの他端、すなわ
ち磁気ディスク１０２に対向する先端とは反対側に位置
する後端部には、絶縁層１１３を介してパーマロイより
なるＭＲ素子１１４が配置されている。ＭＲ素子１１４
は、その膜面が磁気ディスク１０２の表面と平行になる
ように配置され、主磁極１０９ａ，１０９ｂと磁気的に
結合している。ＭＲ素子１１４のトラック幅方向の両端
部には、２本の銅リード線１１５ａ，１１５ｂが接続さ
れており、この銅リード１１５ａ，１１５ｂを介してＭ
Ｒ素子１１４にトラック幅方向のセンス電流Ｉｓを流す
ことができるようになっている。記録および再生は、ヘ
ッド１０１と磁気ディスク１０２とが接触した状態で行
われる。

【００４３】記録時には、信号に対応した記録電流を記
録コイル１１２に流すことにより、主磁極１０９ａ，１
０９ｂを通り、かつ信号に対応した方向の強い磁束を発
生させる。このとき、主磁極１０９ａ，１０９ｂと磁気
ディスクの軟磁性層１０６との間の静磁気的な結合によ
り、両者に挾まれた磁化記録層１０７の内部には大きく
て鋭い分布の記録磁界が発生する。この記録磁界によっ
て、磁化記録層１０７は信号には対応した方向に磁化さ
れる。

【００４４】図４には、ヘッド前面から０．０１μｍ離
れた位置での記録磁界分布が示されている。主磁極１０
９ａ，１０９ｂの先端（図では下端）と磁気ディスク１
０２の保護膜１０８とを接触させても、表面粗さに起因
して、両者の間には約０．００２μｍの平均間隔が存在
する。また、保護膜１０８の膜厚は０．００８μｍであ
る。したがって、主磁極１０９ａ，１０９ｂの先端と磁
気ディスク１０２の磁化記録層１０７との間の距離、す
なわち、ヘッド／記録層間のスペーシング（ｄ）は０．
０１μｍである。

【００４５】信号再生時には、磁気ディスク１０２の磁
化転移点（ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ ｒｅｖｅｒｓ
ａｌ ｐｏｉｎｔ）が主磁極１０９ａ，１０９ｂの前面
を通過する際に、一方の主磁極からＭＲ素子１１４を経
由して他方の主磁極へと流れる磁束が変化し、この磁束
の変化はＭＲ素子１１４の電気抵抗を急峻に変化させ
る。

【００４６】上記の信号再生時に、ＭＲ素子１１４の内
部を流れる磁束の変化を図５に示す。磁化転移点が主磁
極１０９ａ，１０９ｂの前面にさしかかると、それぞれ
の主磁極を通る磁束量が増大し始め、一定の値にまで増
大する。このとき、主磁極１０９ａ，１０９ｂの間には
一定の距離があるため、それぞれを流れる磁束が増大し
始める時点が異なる。その結果、主磁極１０９ａ，１０
９ｂのそれぞれを流れる磁束量の差は、磁化転移点が非
磁性中間層１１０の前面にきた時点で最大となる。ＭＲ
素子１１４を通過する磁束の量は、二つの主磁極１０９
ａ，１０９ｂを通る磁束量の差である。したがって磁化
転移点が非磁性中間層１１０の前面にきた時点でＭＲ素
子の内部を通る磁束量は最大になる。ＭＲ素子１１４の
電気抵抗は、その内部を通る磁束量によって変化するの
で、ＭＲ素子１１４に一定のセンス電流Ｉｓを流してお
けば、磁束量が最大になった時点での再生信号電圧を得
ることができる。

【００４７】図６から図８には、データ検出のために微
分した再生信号波形が示されている。再生波形のゼロク
ロス点がデータ検出点であり、その傾きが大きいほど、
対雑音比（Ｓ／Ｎ比）に優れている。図６から図８は、
主磁極１０９ａ，１０９ｂのトラック方向の厚みがそれ
ぞれ０．３μｍ，０．５μｍ，０．１μｍのとき微分再
生信号である。これらの図を比較すれば明らかなよう
に、主磁極１０９ａ，１０９ｂの厚みを変えても、ゼロ
クロス近傍の傾きやその幅は変化しない。したがって、
この範囲では分解能やＳ／Ｎ比は主磁極の厚みに依存し
ないことが判る。

【００４８】図９には、主磁極１０９ａ，１０９ｂのト
ラック方向の厚みをさらに大きい範囲で変えたときの、
ゼロクロスの傾きの変化が示されている。この結果から
明らかなように、主磁極の厚みが０．０５μｍ以上であ
れば、のゼロクロスの傾きは主磁極の厚みに依存しなく
なる。

【００４９】図１０には、比磁性中間層１１０の厚みを
０．１μｍにしたときの微分再生信号が示されている。
図から明らかなように、この場合には、ゼロクロス点の
傾きが小さくなっている。

【００５０】図１１には、非磁性中間層１１０の厚みを
広範囲に変化させたときの、ゼロクロス点の傾きの変化
が示されている。非磁性中間層１１０の厚みを小さくす
るほどゼロクロス点の傾きが大きくなり、大きなＳ／Ｎ
が得られることが判る。

【００５１】以上述べたように、この実施例の磁気ディ
スク装置に組み込まれた磁気ヘッド１０１では、記録感
度と、再生分解能および再生感度とを独立して制御する
ことが可能である。したがって、高い記録能力と高い再
生分解能とを両立させることができる。また、この磁気
ヘッドは記録部および再生部が一体化されたヘッド構造
であるため、記録中心と再生中心がサブミクロン程度し
か離れていない。したがってヨーク角の付いた状態でも
オフトラックの発生を抑えることが可能であり、磁気デ
ィスクの狭トラック化にも充分対応することが可能であ
る。したがって、磁気ディスク装置の記録密度と信頼性
を高めることができる。

【００５２】さらに、磁気ヘッド１０１と磁気ディスク
１０２とを接触させて走行させることにより、スペーシ
ング損失を小さくでき、高い記録密度での信号の記録お
よび再生が可能となる。加えて、ＭＲ素子１１４の摩耗
やセンス電流のリークが発生しないため、接触記録であ
るにもかかわらず、ＭＲ素子内蔵ヘッドの信頼性を著し
く高めることができる。

【００５３】さらに、信号記録時の磁界の方向がＭＲ素
子１１４に直交するような構造であるため、記録磁界に
よってＭＲ素子１１４の磁区変化は生じない。したがっ
て、ノイズの少ない安定した信号再生が可能となり、装
置の信頼性を向上させることができる。

【００５４】実施例２ 図１２には、本発明の別の実施例になる磁気ディスク装
置の要部が、ヘッドと磁気ディスクとの相対移動方向に
沿った断面図として模式的に示されている。

【００５５】垂直磁気記録方式の磁気ディスク２１６
は、次のようにして製造されたものである。まず、２．
５インチ径で厚さ０．６３５ｍｍのガラス基板２１７の
上に、アルゴンガス雰囲気中でのＤＣマグネトロンスパ
ッタ法により、厚さ０．１２μｍのＦｅＳｉからなる軟
磁性裏打ち層２１８を形成する。その上に、厚さ０．０
４μｍのスパッタカーボン中間層２１９を介して、アル
ゴンガス雰囲気中でのＤＣマグネトロンスパッタ法によ
り、厚さ０．１μｍのＣｏＣｒ垂直磁気異方性層（磁化
記録層）２２０を形成する。さらにその上に、ヘッドの
接触に対する耐久性を確保するために、ＲＦスパッタ法
により、ＳｉＮ膜からなる厚さ０．００５μｍの保護膜
２２１を形成する。軟磁性裏打ち層２１８の面内方向保
磁力（Ｈcs）は６０Ｏｅであり、磁化記録層２２０の垂
直方向保磁力（Ｈch）は１６００Ｏｅである。

【００５６】磁気ディスク２１６への信号の記録および
再生を行うための磁気ヘッド２２２は、次のように構成
されている。ＳｉＣセラミックス製の針状アーム２２３
の先端部に、高周波スパッタ法により形成された、Ｆｅ
Ｓｉ高透磁率材よりなる主磁極２２４ａ，２２４ｂが設
けられている。これら主磁極２２４ａ，２２４ｂは、ト
ラック方向に互いに対面しており、かつそそれぞれの一
端部は磁気ディスク２１６と対向して配置されている。
主磁極２２４ａ，２２４ｂのトラック方向の厚さは、
０．１μｍである。二つの主磁極２２４ａ，２２４ｂの
間には、高周波スパッタ法によりＳｉＯ₂ からなる非磁
性中心間層２２５が形成されている。該非磁性中間層２
２５の厚さは、磁気ディスク２１６に近接する部分で
０．０２μｍである。主磁極２２４ａと針状アーム２２
３ｓの間には、絶縁材料２３５によって覆われた記録コ
イル２２６が配置されている。この例の場合、記録コイ
ル２２６の巻き数はハーフターン（０．５ターン）であ
る。

【００５７】主磁極２２４ａ，２２４ｂおよび非磁性中
間層２２５は、磁気ディスク２１６に対向する先端部と
は反対側の後端部において湾曲しており、その先端の端
面と後端の端面とは９０°の角度をなしている。後端部
の端面には、絶縁層２２７を介してパーマロイ層２２８
／Ｃｕ層２２９／パーマロイ層２３０／ＦｅＭｎ層２３
１の積層膜からなるスピンバルブ素子２３２が配置され
ている。

【００５８】スピンバルブ素子２３２は、主磁極２２４
ａ，２２４ｂと磁気的に結合されている。また、スピン
バルブ素子２３２の図中上下方向の端部には、２本の銅
リード線２３３ａ，２３３ｂが接続されている。これら
銅リード線２３３ａ，２３３ｂを介して、スピンバルブ
素子２３２の上下方向にセンス電流Ｉｓが流される。パ
ーマロイ層２３０の磁化方向は、反強磁性ＦｅＭｎ層２
３１との交換結合によって一定方向に固定される。これ
に対して、パーマロイ層２２８の磁化方向は、磁気ディ
スク２１６から主磁極２２４ａ，２２４ｂを通して磁気
バルブ素子２３２に与えられる磁束によって変化し得
る。スピンバルブ素子２３２の電気抵抗は、パーマロイ
層２３０の磁化の向きと、パーマロイ層２２８の磁化の
向きとの相対的な関係によって変化する。実際は、スピ
ンドルバルブ素子２３２の電気抵抗は、二つのパーマロ
イ層の磁化の向きが並行の場合に抵抗値が最小となり、
反並行の場合に最大となる。したがって、スピンバルブ
素子２３２は、実施例１におけるＭＲ素子と同じ作用を
奏する。記録および再生は、磁気ヘッド２２２と磁気デ
ィスク２１６とが接触した状態で行われる。

【００５９】この実施例においても、スピンバルブ素子
２３２は磁気ディスク２１６の表面には接触しない。ま
た、主磁極２２４ａ，２２４ｂにより発生する磁界は、
スピンバルブ素子２３２の表面に対して直交する。従っ
て、実施例１と同様の効果を得ることができる。

【００６０】実施例３ 図１３には、本発明の第３の実施例になる磁気ディスク
装置の要部が、図１２と同様の断面図として模式的に示
されている。

【００６１】本実施例の磁気ディスク装置も、磁気ヘッ
ド３０１と磁気ディスク３０２とを備えている。

【００６２】磁気ヘッド３０１は、垂直磁気記録方式の
磁気ディスク３０２に情報を記録し記録された情報を再
生するためのヘッドであり、磁化信号を再生するための
ＭＲ素子を具備している。磁気ヘッド３０１は、アーム
３０３を介して磁気ディスク３０２に接触するように設
けられている。また、磁気ディスク３０２は同心円状の
複数のトラックが形成されており、磁気ヘッド３０１
は、図示しないアクチュエータによって所望のトラック
上に位置決めされる。

【００６３】磁気ディスク３０２は、円板状の非磁性体
基板３０５の上に、軟磁性裏打ち層３０６、垂直磁気異
方性を有する磁化記録層３０７を順次積層し、さらにそ
の上に保護膜３０８が形成することにより製造されてい
る。具体的には、１．８インチ径で厚さ０．４ｍｍのガ
ラス基板３０５の上に、アルゴンガス雰囲気中での高周
波スパッタ法によりＣｏＺｒＮｂ微結晶からなる厚さ
（ｄｂ）が０．２，μｍの軟磁性裏打ち層３０６を形成
される。その上に、アルゴンガス雰囲気中でのＤＣマグ
ネトロンスパッタ法により、厚さ（ｄｒ）が０．０７μ
ｍのＣｏＰｔからなる垂直磁気異方性を有する磁化記録
層３０７が形成される。該磁化記録層７の上にさらにヘ
ッドの接触に対する耐久性と絶縁性を確保するためにＲ
Ｆスパッタ法によりＺｒＯ₂ 、からなる厚さ（ｄｐ）が
０．０１μｍの保護膜３０８が形成される。

【００６４】上記の磁気ディスク３０２において、軟磁
性裏打ち層３０６の面内方向保磁力（Ｈcs）は５Ｏｅで
あり、その飽和磁束密度（Ｂsb）は１１００Ｇであっ
た。一方、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により観察した
結果、磁化記録層３０７の平均結晶粒径は０．０１５μ
ｍ、すなわち膜厚の約１／５であった。また、磁化記録
層３０７垂直方向磁気異方性定数は２．５×１０⁵ Ｊ／
ｍ³ 以上であり、垂直方向保磁力（Ｈch）は２５００Ｏ
ｅ、飽和磁化（Ｉsr）は１００００Ｇであった。軟磁性
裏打ち層３０６の膜厚（ｄｂ）と飽和磁束密度（Ｂsb）
との積（ｄｂ・Ｂsb）は２２００Ｇμｍ、磁化記録層３
０７の膜厚（ｄｒ）と飽和磁化Ｉsrとの積（ｄｒ・Ｉs
r）は７００Ｇμｍであった。したがって、上記磁気デ
ィスク３０２は、Ｂsb・ｄｂ＞Ｉsr・ｄｒの関係を満足
している。この関係を満足する磁気ディスクでは、軟磁
性裏打ち層３０６が飽和し難いため、磁気ヘッドとの磁
気的結合が強くなる効果が得られる。

【００６５】磁気ヘッド３０１は次のように構成されて
いる。

【００６６】図中、３０３はセラミックス製の針状アー
ムを示している。針状アーム３０３の端部には、ＤＣス
パッタによりＣｏＺｒＮｂ高透磁率材よりなる厚さ０．
５μｍの磁気シールド膜３０９が形成されている。磁気
シールド膜３０９外側には、厚さ０．２μｍの非磁性絶
縁層３１０を介して、ＭＲ素子３１１がイオンビームス
パッタ法により形成されている。

【００６７】ＭＲ素子３１１はＮｉＦｅ合金からなり、
その膜厚Ｔｍは０．０８μｍ、高さは６μｍである。す
なわち、ＭＲ素子３１１の膜厚Ｔｍは、磁化記録層３０
７の平均結晶粒径０．０１５μｍよりも十分に大きい。
また、磁気シールド膜３０９とＭＲ素子３１１との間隔
ｇは、非磁性絶縁層３１０の膜厚と同じ０．２μｍであ
る。

【００６８】ＭＲ素子３１１の外面側（すなわち、図で
は左側面）には、非磁性絶縁層３１２、磁気シールド膜
３１３および非磁性絶縁層３１４が形成されている。磁
気シールド膜３１３とＭＲ素子３１１との間隔ｇは、
０．２μｍである。

【００６９】非磁性絶縁層３１４の図中左側面は平滑加
工されており、この平滑加工された側面には、記録用の
種磁極３１５が形成されている。主磁極３１５は、高周
波マグネトロンスパッタ法で作成された厚さＴｒ＝０．
５μｍのＦｅＳｉ薄膜からなっている。主磁極３１５の
中央には、突起が形成されている。この突起によって、
絶縁材料３１７で覆われた記録コイル３１６により発生
された記録磁束は、効率良く主磁極つ３１５を貫通する
ことができる。

【００７０】信号再生用のＭＲ素子３１１の先端（図中
では下端）は、磁気ヘッドの下端に露出している。しか
し、磁気ディスクの保護膜３０８とＭＲ素子３１１との
間の距離（ｄｓ）は、これらの表面粗さに起因して、両
者を接触させた場合でも平均で約０．０１μｍである。
また、既述したように、保護膜３０８の厚さ（ｄｐ）は
０．０１μｍである。したがって、ＭＲ素子３１１の先
端と磁化記録層３０７との間の距離（ｄｓ＋ｄｐ）は
０．０２μｍである。その結果、ヘッド／媒体スペーシ
ング（ｄｓ＋ｄｐ）と、ＭＲ素子３１１の膜厚（Ｔｍ＝
０．０８μｍ）および磁化記録層３０７の膜厚（ｄｒ＝
０．０７μｍ）とは、次式の関係を満たしている。

【００７１】ｄｓ＋ｄｐ＜Ｔｍ， かつ ｄｓ＋ｄｐ
＋ｄｒ＜２Ｔｍ 主磁極３１５の先端と保護膜３０８との距離（ｄsw）
も、同様に０．０１μｍであるから、記録用主磁極３１
５の先端と磁化記録層３０７との距離（ｄsw＋ｄｐ）
も、０．０２μｍである。したがって、ヘッド／媒体ス
ペーシング（ｄsw＋ｄｐ）と、主磁極３１５の膜厚（Ｔ
ｒ＝０．５μｍ）とは次式の関係を満足している。

【００７２】２（ｄsw＋ｄｐ）＜Ｔｒ 上記実施例の磁気ディスク装置において、信号記録時に
は、記録コイル３１６に記録電流を流すことによって主
磁極３１５に強い磁束を発生させる。このとき、主磁極
３１５と磁気ディスクのＣｏＺｒＮｂ軟磁性裏打ち層３
０６との間の静磁気的な結合により、両者に挾まれたＣ
ｏＰｔ磁化記録層３０７の内部には、大きくて鋭い分布
の記録磁界が発生する。その結果、磁化記録層３０７は
この記録磁界に対応した方向に磁化される。

【００７３】一方、信号再生時には、ＭＲ素子３１１の
前面を磁気ディスク３０２の磁化転移点が通過する際
に、磁化記録層３０７からＭＲ素子３１１に流れる磁束
量が変化し、その電気抵抗を急峻に変化させる。ＭＲ素
子３１１に一定のセンス電流を流すことにより、この抵
抗変化を電圧変化に変換し、再生信号電圧を得ることが
できる。

【００７４】図１４には、ヘッド／媒体スペーシング
（ｄｓ＋ｄｐ）をかえた場合に、パルス幅（ＰＷ₅₀）が
変化する様子が示されている。なお、パルス幅ＰＷ
₅₀は、ＭＲ素子３１１の出力電圧をＶ（ｘ）としたと
き、その微分信号（ｄＶ（ｘ）／ｄｘ）の半値幅で定義
される。

【００７５】図１４から明らかなように、ヘッド／媒体
スペーシング（ｄｓ＋ｄｐ）がＭＲ素子３１１の膜厚
（Ｔｍ）に比べて大きいとき、ＰＷ₅₀は、分解能がＴｍ
＋ｇで規定される曲線に漸近する。既述したように、ｇ
は、ＭＲ素子３１１と磁気シールド３０９との間の間隔
である。これに対して、スペーシング（ｄｓ＋ｄｐ）が
Ｔｍに比べて小さいときには、ＰＷ₅₀は、分解能がＴｍ
で規定される曲線に漸近する。この結果は、次のことを
意味している。

【００７６】すなわち、上記実施例の磁気ディスク装置
では、スペーシング（ｄｓ＋ｄｐ）をＭＲ素子３１１の
膜厚（Ｔｍ）に比べて十分小さい場合には、ＭＲ素子３
１１と磁気シールド膜３０９との間隔ｇにはほぼ無関係
に、ＭＲ素子３１１の膜厚（Ｔｍ）のみで分解能が決ま
る。したがって、最短記録波長λmin がＴｍ＋ｇより短
い信号であっても再生することが可能となる。

【００７７】なお、面内記録媒体とシールド型ＭＲヘッ
ドとの組合せでは、ｄｓ＋ｄｐを小さくしても、再生分
解能はＴｍ＋ｇよりも高くはなり得ない。これに対し
て、軟磁性裏打ち層３０６と垂直磁気異方性の磁化記録
層３０７と有する磁気ディスク３０２と、シールド型Ｍ
Ｒヘッドのとを組合せた場合には、ｄｓ＋ｄｐをＴｍに
比べて十分小さくすることによって、再生分解能を最大
Ｔｍ／（Ｔｍ＋ｇ）倍にまで高めることができる。

【００７８】図１５は、記録用主磁極３１５の厚さ（Ｔ
ｒ）を変えたときに、再生パルス幅（ＰＷ₅₀）が変化す
る様子を示している。図から明らかなように、主磁極３
１５の厚さ（Ｔｒ）がスペーシング（ｄsw＋ｄｐ）の２
倍よりも小さくなると、急激にパルス幅（ＰＷ₅₀）が増
加し、分解能が低下する。これは、主磁極３１５が薄く
なり過ぎると、主磁極が発生する記録磁界の傾きが小さ
くなり、磁化転移幅が広がってしまうためである。従っ
て、２（ｄsw＋ｄｐ）＜Ｔｒの条件を満足することによ
って、より高密度の記録が可能となる。なお、この関係
は、実施例１および実施例２の磁気ディスク装置でも同
様である。

【００７９】実施例４ 図１６には、本発明の第４の実施例に係る磁気ディスク
装置の要部が、図１２と同様の断面図として模式的に示
されている。

【００８０】垂直磁気記録方式の磁気ディスク４１８
は、次のようにして製造されたものである。まず、２．
５インチ径の厚さ０．６３５ｍｍのガラス基板４１９の
上に、アルゴンガス雰囲気中でのＤＣマグネトロンスパ
ッタ法により、ＦｅＳｉからなる厚さ（ｄｂ）が０．１
２μｍの軟磁性裏打ち層４２０を形成する。その上に、
アルゴンガス雰囲気中でのＤＣマグネトロンスパッタ法
により、厚さ（ｄｒ）が０．１μｍのＣｏＰｔ０からな
る垂直磁気異方性の磁化記録層４２１が形成する。さら
にこの上に、ヘッドの接触に対する耐久性と絶縁性を確
保するために、ＲＦスパッタ法により、ＳｉＮ₂ 膜から
なる厚さ（ｄｐ）が０．００５μｍの保護膜４２２を形
成する。

【００８１】上記の磁気ディスク４１９において、軟磁
性裏打ち層４２０の面内方向磁力（Ｈcs）は６Ｏｅで、
飽和磁束密度（Ｂsb）は１５００Ｇであった。また、Ｃ
ｏＰｔＯからなる垂直磁気異方性の磁化記録層４２１の
特性について、その垂直方向保持力（Ｈch）は１６００
Ｏｅ、飽和磁化（Ｉsr）は９０００Ｇ、結晶の平均粒径
は０．０１、μｍであった。この実施例の磁気ディスク
もＢsb・ｄｂ＞Ｉsr・ｄｒの関係を満足している。

【００８２】磁気ヘッド４２３は次のように構成されて
いる。

【００８３】すなわち、図中、４２４はＳｉＣセラミッ
クス製の針状アームを示している。この針状アーム４２
４端部には、高周波スパッタ法により、ＦｅＳｉ高透磁
率材からなる主磁極４２５が形成されている。主磁極４
２５のトラック方向の厚さ（Ｔｒ）は０．１μｍで飽和
磁束密度（ＢｓＡ）は１８０００Ｇである。主磁極４２
５の図中左側面には、絶縁材料４２６によって覆われた
記録コイル４２７が配置されている。この例の場合、記
録コイル４２７の巻き数は１ターンである。

【００８４】絶縁材料４２６の図中左側面は機械研磨に
よって平坦に加工されており、この加工面には、ＮｉＦ
ｅ合金よりなるＭＲ素子４２８が形成されている。ＭＲ
素子４２８の膜厚（Ｔｍ）は０．０６μｍ、高さ４μｍ
である。また、ＭＲ素子４２８と主磁極４２５との間隔
（ｇ）は、磁気ディスク４１８と対向する端部付近にお
いて、０．３μｍである。ＭＲ素子４２８の図中左側面
側には、非磁性絶縁層４２９が形成されている。

【００８５】この場合、信号再生用のＭＲ素子４２８の
先端（図中下端）と磁気ディスク４１８の保護膜４２２
との距離（ｄｓ）は、両者を接触させても表面粗さのた
めにゼロにはならず、平均で約０．０１μｍである。し
たがってＭＲ素子４２８の先端と磁気ディスク４１８の
磁化記録層４２１との間の距離、つまりヘッド／媒体間
スペーシングは、ｄｓ＋ｄｐ＝０．０１５μｍである。
したがってスペーシング（ｄｓ＋ｄｐ）、ＭＲ素子４２
８の膜厚（Ｔｍ）および磁化記録層４２１の膜厚（ｄ
ｒ）は、次式の関係を満足している。

【００８６】 ｄｓ＋ｄｐ＜Ｔｍ，および ｄｓ＋ｄｐ＋ｄｒ＜２Ｔｍ

【００８７】また、記録用の主磁極４２５の先端と（図
中下端）と保護膜４２２との間の距離（ｄsw）も、ｄｓ
と同じく０．０１μｍである。したがって、主磁極４２
５の先端と磁化記録層４２１との間の距離、すなわちヘ
ッド・媒体間スペーシング（ｄsw＋ｄｐ）も、（ｄｓ＋
ｄｐ）と同じく０．０１５μｍである。また、既述した
ように、主磁極４２５のトラック方向の厚さ（Ｔｒ）は
０．１μｍである。その結果、スペーシング（ｄsw＋ｄ
ｐ）と主磁極４２５の膜厚（Ｔｒ）とは次式で示す関係
を満足している。

【００８８】２（ｄsw＋ｄｐ）＜Ｔｒ 上記構成からなる磁気ディスク装置において、実施例３
と同様に、優れた記録および再生分解能を発揮させるこ
とができる。

【００８９】

【００９０】

【００９１】

【００９２】

【００９３】

【００９４】

【００９５】

【００９６】

【００９７】

【００９８】

【００９９】

【０１００】

【０１０１】

【０１０２】

【０１０３】

【０１０４】

【０１０５】

【０１０６】

【０１０７】

【０１０８】

【０１０９】

【０１１０】

【０１１１】

【０１１２】

【０１１３】

【０１１４】

【０１１５】

【０１１６】

【０１１７】

【０１１８】

【０１１９】

【０１２０】

【０１２１】

【０１２２】

【０１２３】

【０１２４】

【０１２５】

【０１２６】

【０１２７】

【０１２８】

【０１２９】

【０１３０】

【０１３１】

【０１３２】図１７〜図２１には、磁気ヘッドに搭載さ
れたＭＲ素子にセンス電流Ｉｓを供給する経路の模式図
が示されている。

【０１３３】図１７において、８０１は磁気ディスクを
示し、８０２は磁気ディスク８０１の表面に対して垂直
となるように配置された、信号再生用のＭＲ素子を示し
ている。この例では、導電性軟磁性材で形成されたリタ
ーンヨーク８０３〜ＭＲ素子８０２〜導電性非磁性体８
０４〜導電性軟磁性材で形成されたリターンヨーク８０
５の経路で、センス電流Ｉｓ が供給される。

【０１３４】図１８に示す例では、導電性軟磁性材で形
成されたリターンヨーク８０６〜ＭＲ素子８０７〜導電
性非磁性体８０８〜記録用主磁極８０９〜記録側のリタ
ーンヨーク８１０の経路で、センス電流Ｉｓが供給され
る。なお、８１１は記録コイルを示している。

【０１３５】図１９（ａ），（ｂ）に示す例では、導電
性軟磁性材で形成されたリターンヨーク８１３〜ＭＲ素
子８１４〜導電性非磁性体８１５〜導電性軟磁性材で形
成されたリターンヨーク８１６の経路で、センス電流Ｉ
ｓが供給された。なお、８１７も、リターンヨークを示
している。

【０１３６】図２０に示す例では、導電性軟磁性材で形
成された磁気シールド８１８〜導電性非磁性体８１９〜
ＭＲ素子８２０〜導電性非磁性体８２１〜導電性軟磁性
材で形成された磁気シールド８２２の経路で、センス電
流Ｉｓが供給される。

【０１３７】図２１に示す例では、導電性軟磁性材で形
成された磁気シールド８２３〜導電性非磁性体８２４〜
ＭＲ素子８２５〜導電性非磁性体８２６〜導電性軟磁性
材で形成された磁気シールド８２７の経路で、センス電
流Ｉｓが供給される。

【０１３８】上記のように、図１７〜図２１の何れの例
においても、磁気シールドやリターンヨーク等のよう
な、ＭＲ素子に近接して配置される導電性軟磁性体を通
してセンス電流Ｉｓが供給される。したがって、ＭＲ素
子と磁気シールド等との間の微小隙間に、センス電流供
給用のリードを設ける必要がなくなるので、ＭＲ素子と
磁気シールドとの間の間隔を小さくし、この間隔で決ま
る分解能を向上させることが可能となる。また、ＭＣ素
子と磁気シールドとの間の間隔を小さくできる結果、再
生効率を向上させることができる。また、ＭＲ素子で発
生した熱は、導電性非磁性体を経由して、磁気シールド
やリターンヨークに効率よく伝えられる。したがって、
良好な熱放散性を得ることができ、熱によるＭＲ素子の
特性変化や損傷を防ぐこともできる。

【０１３９】実施例５ 図２２には、本発明の別の実施例になる磁気ディスク装
置の要部が、磁気ヘッド９０１と磁気ディスク９０２と
の相対移動方向に沿った断面図として模式的に示されて
いる。

【０１４０】図中、９０３はセラミック製の針状アーム
であり、その先端部に磁気ヘッドの電磁変換部分が搭載
されている。アーム９０３の先端には、ＣｏＦｅ系合金
からなる軟磁性の主磁極９０４ａ，９０４ｂが形成され
ている。これら主磁極９０４ａ，９０４ｂは、磁気ディ
スク９０２の表面に対して垂直な方向に延設されてい
る。また、主磁極９０４ａ，９０４ｂはトラック方向で
互いに対面し、両者の間にはＳｉＯ₂ からなる非磁性中
間層９０５が介在されている。主磁極９０４ａ，９０４
ｂのトラック方向の厚さは、それぞれ０．２５μｍ，
０．３μｍであり、非磁性中間層９０５の厚さは０．０
３μｍである。また主磁極９０４ａ，９０４ｂの高さ
は、０．５μｍである。

【０１４１】主磁極９０４ａ，９０４ｂは、それぞれの
一端が磁気ディスク１０２に対向する位置するように設
けられている。主磁極９０４ａ，９０４ｂの他端には、
絶縁層９０６を介して、ＭＲ素子９０７が設けられてい
る。ＭＲ素子９０７は、その膜面が磁気ディスク９０２
の表面と平行になるように、すなわち、主磁極９０４
ａ，９０４ｂの延設方向に対して直交するように配置さ
れ、主磁極９０４ａ，９０４ｂと磁気的に結合してい
る。ＭＲ素子９０７のトラック幅方向の両端部には、２
本の銅リード線９０８ａ，９０８ｂが接続されており、
これら銅リード線を介して、ＭＲ素子９０７にトラック
幅方向のセンス電流Ｉ_s を流すことができるようになっ
ている。ＭＲ素子９０７の上には、ＡＬ₂ Ｏ₃ からなる
絶縁層９０９を介して、ＣｏＺｒ系アモルファス合金か
らなるリターン磁極９１０が設けられており、該リター
ン磁極９１０は主磁極９０４ａ，９０４ｂと磁気的に結
合している。リターン磁極９１０には３ターンの記録コ
イル９１１が巻回されている。この記録コイル９１１に
記録電流を流すことによって、リターン磁極９１０およ
びこれに磁気的に結合した主磁極９０４ａ，９０４ｂを
介して、磁気ディスク９０２の垂直記録層９１２に対し
て記録磁界を印加する。主磁極９０４ａ，９０４ｂは、
磁気ディスク９０２の軟磁性裏打ち層９１３と磁気的に
結合している。この軟磁性裏打ち層９１３によって、記
録および再生の効率が向上される。なお、磁気ヘッド９
０１による記録および再生は、ヘッド９０１と磁気ディ
スク９０２とが接触した状態で行われる。

【０１４２】上記実施例は、記録コイル９１１を主磁極
９０４ａ，９０４ｂではなく、主磁極の上に設けたリタ
ーン磁極９１０に巻回している点において、実施例１と
は異なっている。その結果、記録コイル９１１の寸法お
よび巻線数とは無関係に、一対の主磁極９０４ａ，９０
４ｂの高さを低くすることが可能となるので、再生効率
を向上することができる。逆の観点からいうと、一対の
主磁極９０４ａ，９０４ｂを高くすることなく、記録コ
イルの寸法および巻線数を増大できるので、高い再生効
率を維持したまま、より強い記録磁界を印加することが
できる。

【０１４３】実施例６ 図２３には、本発明の別の実施例になる磁気ディスク装
置の要部が、磁気ヘッド９０１と磁気ディスク９０２と
の相対移動方向に沿った断面図として模式的に示されて
いる。なお、図では省略してあるが、磁気ヘッド９０１
は、先の実施例で述べたと同じく、セラミック製の針状
アームの先端に形成されている。また、図では、各部材
間に介在する絶縁層が省略されている。

【０１４４】図中セラミック製の針状アームの先端部に
は、ＦｅＮ系合金からなる軟磁性の主磁極９２０ａ，９
２０ｂが形成されている。これら主磁極９２０ａ，９２
０ｂは、磁気ディスク９０２の表面に対して垂直な方向
に延設されている。また、主磁極９２０ａ，９２０ｂは
トラック方向で互いに対面し、両者の間には非磁性中間
層９０５が介在されている。また、主磁極９２０ａ，９
２０ｂは、それぞれの一端が磁気ディスク９０２に対向
する位置するように設けられており、磁気ディスク９０
２から離れるに伴って湾曲している。主磁極９２０ａ，
９２０ｂの他端には、その端綿と平行に配置されたＭＲ
素子９２３が、絶縁層９２２を介して設けられている。
ＭＲ素子９２３の上端および下端には、２本の銅リード
線９２４ａ，９２４ｂが接続されており、これら銅リー
ド線を介して、ＭＲ素子９２３にセンス電流Ｉ_s が流さ
れるようになっている。非磁性中間層９２１は、ＭＲ素
子９２３に近付くに伴って厚さが増大するように形成さ
れている。具体的には、磁気ディスク９０２に対向する
一端部での厚さは０．０４μｍであるが、ＭＲ素子９２
３に対向する他端での厚さは０．２μｍである。

【０１４５】ＭＲ素子９２３に対して平行に隣接するよ
うに、絶縁層を介して、Ｕ字型のリターン磁極９２４が
配置されている。また、このリターン磁極９２４に囲ま
れるように、記録コイル９２５が設けられている。リタ
ーン磁極９２４の平行に伸びる二つのアームのうち、Ｍ
Ｒ素子９２４と対向するアームは、主磁極９２０ａ，９
２０ｂと磁気的に結合する。その結果、磁気ディスク９
０２に対して効率よく記録磁界を印加することができ
る。一方、リターン電極９２４の他方のアームは、磁気
ディスク９０２の軟磁性裏打ち層９１２と磁気的に結合
している。その結果、記録コイル９２５による磁束を効
率よく導くことが可能である。

【０１４６】この実施例においても、実施例５と同様の
効果を得ることができる。

【０１４７】実施例７ 図２４には、本発明の別の実施例になるプレーナー型磁
気ヘッド９３０が、該磁気ヘッドと磁気ディスク９０２
との相対移動方向に沿った断面図として模式的に示され
ている。なお、図２４においては、各部材間に介在する
絶縁層が省略されている。

【０１４８】この実施例のプレーナー型磁気ヘッド９３
０は、薄膜プロセスによって製造されている。すなわ
ち、薄膜プロセスを用いることにより、ヘッド基板９３
１の上に、まずリターン磁極９３２ａ，９３２ｂ，９３
２ｃおよび記録コイル９３３を順次形成する。続いて、
絶縁材料を介してＭＲ素子９３４、絶縁層９３５、主磁
極９３６ａ，９３６ｂおよび非磁性中間層９３７を形成
する。

【０１４９】上記のようなプレーナ型磁気ヘッド９０３
は、薄膜プロセスを用いることによって著しく薄く製造
できる利点がある。

【０１５０】また、この実施例においても、実施例５と
同様の効果を得ることができる。

【０１５１】実施例８ 図２５には、本発明の別の実施例になる磁気ヘッド９４
０が、該磁気ヘッドと磁気ディスク９０２との相対移動
方向に沿った断面図として模式的に示されている。な
お、この図では、各部材間に介在する絶縁層が省略され
ている。

【０１５２】この実施例の磁気ヘッド９４０は、図示し
ない非磁性中間層を介して形成された、二つの主磁極９
４１ａ，９４１ｂを有する。二つの主磁極９４１ａ，９
４１ｂの一端部は、磁気ディスク９０２と対向するよう
に配置され、この一端部の近傍でのみ相互に重なるよう
に形成されている。主磁極９４１ａ，９４１ｂの他端部
には、絶縁層９２４を介してＭＲ素子９４３が設けられ
ている。さらに、主磁極９４１ａ，９４１ｂの上には、
図示しない絶縁層を介して、Ｊ字型のリターン磁極９４
４が配置されている。このリターン磁極９４４は主磁極
９４１ａ，９４１ｂと磁気的に結合されており、かつ記
録コイル９４５が巻回されている。記録コイルの巻き数
は１ターンである。

【０１５３】この実施例においても、実施例５と同様の
効果を得ることができる。

【０１５４】実施例９ この実施例の磁気記録再生装置は、図３に示したのと同
じＭＲヘッドを具備している。したがって、実施例１で
説明したように、二つの主磁極１０９ａ，１０９ｂを通
る磁束量の差をＭＲ素子１１４で検知することにより、
信号の再生が行われる。

【０１５５】加えて、この実施例の磁気ディスク装置に
は、図２６のブロックダイアグラムに示す再生信号処理
回路が含まれている。同図において、１００１は磁気デ
ィスク、１００２は記録／再生ヘッド、１００３は記録
アンプ、１００４は再生プリアンプ、１００５は微分回
路、１００６は検出回路、１００７はプリコーダであ
る。この処理回路の特徴は、微分回路１００５およびプ
リコーダ１００７が具備されている点にある。微分回路
１００５は、ＭＲヘッドの出力を時間パラメータで微分
する回路である。この微分回路は、図５に示したＭＲ素
子を鎖交する再生磁束密度の変化を、図６に示した再生
電圧信号に変換する。プリコーダ１００７は、再生ヘッ
ド１００２および微分回路１００５を通過する際の伝達
関数Ｇによって隣接ビット間に生じる干渉を、排除する
ための復元回路である。すなわち、プリコーダ１００７
は伝達関数Ｇの逆関数Ｇ−１にしたがった処理を行う。

【０１５６】図２７は、入力データが記録再生チャンネ
ルを通過する際のデータ干渉の様子と、プリコーダによ
るデータ復元の様子を示している。この例は、ビット間
隔（Ｂ）と、一対の主磁極１０９ａ，１０９ｂの厚さ
（Ｔｒ）とが下記の関係にある場合のデータの流れを示
している。

【０１５７】Ｂ＜Ｔｒ＜３Ｂ 入力から微分回路１００５を通過するまでの伝達関数は
１＋Ｄ＋Ｄ² ＋Ｄ³ であり、プリコーダ１００７の伝達
関数は（１＋Ｄ＋Ｄ² ＋Ｄ³ ）^-1である。

【０１５８】この例では、検出回路１００６の後にプリ
コーダ１００７が配置されている。しかし、エラーの伝
搬を防ぐために、記録再生チャンネルの初段、すなわ
ち、入力の最初にプリコーダを配置してもよい。

【０１５９】実施例１０ 図２８は、図３と同様の差動型ＭＲヘッドであり、一対
の主磁極１０１１ａ，１０１１ｂと、その上端に配置さ
れたＭＲ素子１１４とを具備している。ヘッドの相対移
動方向の上流側、すなわちリーディング側の主磁極１０
１１ａ，１０１１ｂは、その一方の側端部が他の主磁極
１０１１ｂの側端を越えて、△Ｗだけ延設されている。
その結果、トレーリング側の主磁極１０１１ｂの幅をＷ
としたとき、主磁極１０１１ａの幅はＷ＋△Ｗである。
それ以外の構成は、図５に示したＭＲヘッドと同じであ
る。

【０１６０】図２８のＭＲヘッドは、図２９に示したよ
うに、そのヘッドギャップ面が磁気ディスクのトラック
１０１２に対して角度θだけ傾くように配置される。そ
の結果、主磁極１０１１ａの側端部は、主磁極１０１１
ｂの側端を越えて△Ｗだけ、傾きθとは逆方向に延出す
る。しだがって、主磁極１０１１ｂの厚さをＴｒ１と
し、ギャップ長をｇとしたとき、△Ｗを好ましくは（Ｔ
ｒ１＋ｇ）ｔａｎθ以上とすることにより、一対の主磁
極が再生すべき磁化転移１０１３の直上を確実に通過す
るようにすることができる。これにより、位相ズレおよ
び再生時のオフセットを生じることなく、正確な再生が
可能となる。

【０１６１】実施例１１ この実施例では、図１６に示したと同様に、主磁極に隣
接してＭＲヘッドが配置された磁気ヘッドが用いられて
いる。この磁気ヘッドは、図３０に示すように、ＭＲ再
生ヘッド１０１４の面が記録トラック１０１６の幅方向
に対して角度θだけ傾くように配置される。図示のよう
に、ＭＲヘッド１０１４と記録ヘッド１０１５とは、幅
方向にずらして配置されている。このとき、記録ヘッド
の両側端を基準としたＭＲヘッド１０１４の側端のずれ
量△Ｗ１，△Ｗ２は、以下のように設定される。 ＜ヘッドの相対移動方向が図中の矢印Ａの場合＞ △Ｗ１：（ｇ＋ｔｒ）ｔａｎθ以上 △Ｗ２：ｇ・ｓｉｎθ以上、かつ（ｇ＋ｔｒ）ｓｉｎθ
以下 ＜ヘッドの相対移動方向が図中の矢印Ｂの場合＞ △Ｗ１：ｇ・ｔａｎθ以上 △Ｗ２：ｇ・ｓｉｎθ以上

【０１６２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、記録感度と再生分解能・再生感度を独立に制御
することが可能となり、高い記録能力と再生分解能を両
立させることができる。また、再生に用いられるＭＲ素
子を、磁気ディスクとは反対側に位置する主磁極の他端
に絶縁層を介して配置しているので、磁気ヘッドが磁気
ディスクと接触走行した場合であってＭＲ素子に摩耗の
発生することはないし、磁気ディスクが導電性の場合で
あってもＭＲ素子に流れるセンス電流が漏洩するような
こともない。さらに、主磁極の端面とＭＲ素子の膜面と
が平行しているので、記録時に大きな記録磁界が印加さ
れた場合であっても、ＭＲ素子の膜面の法線方向に磁界
が加わることになり、ＭＲ素子の磁区が乱されることも
ない。

【０１６３】

【０１６４】

【０１６５】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例に係る磁気ディスク装
置の部分断面斜視図。

【図２】 同装置の要部断面模式図。

【図３】 同装置に組込まれた磁気ヘッドの概略斜視
図。

【図４】 同磁気ヘッドの記録磁界分布を示す図。

【図５】 同磁気ヘッドにおけるＭＲ素子内の磁束の変
化を示す図。

【図６】 同磁気ヘッドの再生信号波形図。

【図７】 同磁気ヘッドの再生信号波形図。

【図８】 同磁気ヘッドの再生信号波形図。

【図９】 同磁気ヘッドにおけるゼロクロスの傾きと主
磁極の厚みとの関係を示す図。

【図１０】 同磁気ヘッドにおける主磁極を厚くしたと
きの再生信号波形図。

【図１１】 同磁気ヘッドにおいてゼロクロスの傾きと
非磁性中間層の厚みとの関係を示す図。

【図１２】 本発明の第２の実施例に係る磁気ディスク
装置の要部断面模式図。

【図１３】 本発明の第３の実施例に係る磁気ディスク
装置の要部断面模式図。

【図１４】 同装置における再生信号パルス幅とヘッド
・媒体間スペーシングとの関係を示す図。

【図１５】 同装置における再生信号パルス幅と記録用
主磁極の厚みとの関係を示す図。

【図１６】 本発明の第４の実施例に係る磁気ディスク
装置の要部断面模式図。

【図１７】 ＭＲ素子にセンス電流を供給する経路の第
１の例を示す模式図。

【図１８】 ＭＲ素子にセンス電流を供給する経路の第
２の例を示す模式図。

【図１９】 ＭＲ素子にセンス電流を供給する経路の第
３の例を示す図。

【図２０】 ＭＲ素子にセンス電流を供給する経路の第
４の例を示す模式図。

【図２１】 ＭＲ素子にセンス電流を供給する経路の第
５の例を示す模式図。

【図２２】 本発明の別の実施例による磁気ディスク装
置の要部を概略的に示した模式図。

【図２３】 本発明の実施例８を説明するための図。

【図２４】 本発明の実施例９を説明するための図。

【図２５】 本発明の実施例１０を説明するための図。

【図２６】 本発明の実施例１１を説明するための図。

【図２７】 本発明の実施例１１を説明するための図。

【図２８】 本発明の実施例１２を説明するための図。

【図２９】 本発明の実施例１２を説明するための図。

【図３０】 本発明の実施例１３を説明するための図。

【図３１】 従来例を説明するための図。

【図３２】 従来例を説明するための図。

【符号の説明】

１０１，２２２，３０１，４２３…磁気ヘッド １０２，２１６，３０２，４１８，８０１…磁気ディス
ク １０３，２２３，３０３，４２４…アーム １０４…トラック １０５，２１７，３０５，４１９…ガラス基板 １０６，２１８，３０６，４２０…軟磁性裏打ち層 １０７，２２０，３０７，４２１…垂直磁化異方性の磁
化記録層 １１０，２２５…非磁性中間層 １０８，２２１，３０８，４１２…保護膜 １０９ａ，１０９ｂ，２２４ａ，２２４ｂ，３１５，４
２５…主磁極 １１２，２２６，３１６，４２７…コイル １１４，２３２，３１１，４２８，８０２，８０７，８
１４，８２０，８２５…磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子） １１５ａ，１１５ｂ，２３３ａ，２３３ｂ…銅リード ３０９，３１３…磁気シールド膜 ８０３，８０５，８０６，８１０，８１３，８１６，８
１７…リターンヨーク ８０４，８０８，８１５，８２１，８２６…導電性非磁
性体 ８１８，８２２，８２３，８２７…磁気シールド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大坪 康郎 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 研究開発センター内 (72)発明者 保科 茂 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 研究開発センター内 (72)発明者 大橋 浩 東京都青梅市末広町２丁目９番地 株式 会社東芝青梅工場内 (56)参考文献 特開 昭60−59517（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−81301（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−84025（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−204201（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 5/02 G11B 5/012 G11B 5/39 G11B 5/60

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軟磁性裏打ち層の上に垂直磁気異方性を
   有する磁化記録層を設けてなる垂直磁気記録方式の磁気
   ディスクと、この磁気ディスクへの情報記録および情報
   読出しを行う磁気ヘッドとを備えてなる磁気ディスク装
   置において、前記磁気ヘッドは、それぞれ高透磁率材で
   形成され、それぞれの一端が前記磁気ディスク側に位置
   する関係に配置された一対の主磁極とこれら主磁極間に
   設けられた非磁性中間層と、発生した磁束を前記主磁極
   を介して前記磁気ディスクに通す記録コイルと、前記一
   対の主磁極の他端に絶縁層を介し、かつ上記一対の主磁
   極と磁気的に結合する関係に配置された磁気抵抗効果素
   子とを具備してなることを特徴とする磁気ディスク装
   置。
2. 【請求項２】 前記磁気ディスクは、軟磁性裏打ち層と
   その上に積層された磁化記録層を有するものであり、軟
   磁性裏打ち層の飽和磁束密度をＢｓｂ、膜厚をｄｂ、磁
   化記録層を膜厚をｄｒ、飽和磁化をＩｓｒとしたとき、
   Ｂｓｂ・ｄｂ＞Ｉｓｒ・ｄｒを満足することを特徴とす
   る請求項１記載の磁気ディスク装置。
3. 【請求項３】 前記磁気ヘッドは記録用主磁極を有する
   垂直磁気記録ヘッドであり、かつ前記磁気ディスクは軟
   磁性裏打ち層とその上に積層された磁化記録層を有する
   ものであり、前記主磁極の厚さをＴｒ、前記主磁極の先
   端と前記磁化記録層との距離をｄｓｗ＋ｄｐとしたと
   き、２（ｄｓｗ＋ｄｐ）＜Ｔｒを満足することを特徴と
   する請求項１記載の磁気ディスク装置。
4. 【請求項４】 前記磁気ディスク上の記録トラック相互
   間に、実質的に有効な信号が存在しない無信号領域を形
   成する手段を有することを特徴とする請求項１記載の磁
   気ディスク装置。
5. 【請求項５】 前記磁気ディスク上の記録トラックの幅
   をＴｗ、該記録トラックのトラックピッチをＴｐとし、
   前記無信号領域の幅をＧとしたとき、 Ｇ＞Ｔｐ−Ｔｗ なる条件を満たすことを特徴とする請求項４に記載の磁
   気ディスク装置。
6. 【請求項６】 前記磁気ヘッドは前記磁気ディスク表面
   に、バネ性を有する支持部材のバネ力によって接触する
   ように接触摺動子に搭載され、この接触摺動子は磁気ヘ
   ッドの位置決め機構に含まれる適切な固定端に連結され
   ていることを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装
   置。
7. 【請求項７】 前記支持部材は、前記固定端から一方向
   に延設された第１ビームと、この第１ビームの先端から
   第１ビームとは逆方向に延設された第２ビームとを含む
   折り返し構造を有しており、この第２ビームの先端に前
   記接触摺動子が設けられている請求項６記載の磁気ディ
   スク装置。