JP3930874B2 - 磁気記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気ディスク装置等の磁気記録装置に関する。

磁気記録装置としては、磁気ディスク等の磁気記録媒体と、磁気抵抗効果素子を有する磁気ヘッドとを用いたものが広く普及している。この磁気記録装置には、外部からの衝撃に対する耐衝撃性に優れることや、読み出しエラー等の誤動作の発生が防止されること等が求められる。

そこで、磁気記録装置の耐衝撃性を改善するため、非動作時に磁気ヘッドを磁気記録媒体からアンロードした状態で保持し、動作時に再び磁気ヘッドをロードする、いわゆるロード・アンロード機構を備えた磁気記録装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

さらに、磁気記録装置におけるバルクハウゼン・ノイズの発生を抑制して読み出しエラーを防止することを目的として、アンロードされた磁気ヘッドに磁界を印加して磁気ヘッドを再着磁する方法を適用した磁気記録装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１１−３４５４７１号公報 特開２００２−１５０５１０号公報

近年、カーナビゲーションシステム等の車載機や、携帯電話、デジタルカメラ等の携帯用の各種機器への磁気記録装置の使用が急速に広まりつつあるが、これら用途に用いられる磁気記録装置には、パーソナルコンピュータ等の場合と比較して、温度変化等の点でさらに過酷な環境下で安定した動作を維持することが求められている。

しかしながら、従来の磁気記録装置の場合、大きな温度変動を伴う苛酷な環境下で使用されたときに、磁気ヘッドにおける出力の低下や出力波形の対称性の乱れ等の出力特性の変化を招く場合があった。このような出力特性の変化が起こると、磁気記録媒体からの読み出しエラー等を招きやすくなり、安定した動作が困難となる。

そして、本発明者らはこの問題に対応するため検討したところ、アンロードされた磁気ヘッドに磁界を印加する方法を採用して磁気ヘッドの磁化状態を安定化することにより、磁気ヘッドにおける出力の低下や出力波形の対称性の乱れ等の出力特性の変化が抑制され得ることを見出した。

ところが、この方法を実際の磁気記録装置に適用するにあたっては、磁界を印加するための部材を装置内の限られた空間に搭載する必要があることや、この部材が発生する磁界が磁気記録媒体等へ磁気的な影響を及ぼすおそれがあること等の問題が生じることがわかり、実用化のためにはこれらの問題を解決する必要があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、装置内の限られた空間内に搭載可能な部材を用いながら、他の部材への大きな磁気的影響を及ぼすことなく、磁気ヘッドの出力特性の変化が十分に抑制された磁気記録装置を提供することを目的とする。

本発明は、磁気記録媒体と、磁気抵抗効果素子を有し磁気記録媒体から情報の読み出しを行う磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録媒体に対してロード及びアンロードするロード・アンロード機構と、磁性材料からなりアンロードされた磁気ヘッドに磁界を印加する磁界印加部と、を備え、この磁性材料がプラスチックマグネットを含むことを特徴とする磁気記録装置である。

上記本発明の磁気記録装置は、プラスチックマグネットを含む磁界印加部を設け、これによりアンロードされた磁気ヘッドに磁界を印加することによって、装置内の限られた空間内に搭載可能な部材を用いながら、他の部材への大きな磁気的影響を及ぼすことなく、磁気ヘッドの出力特性の変化が十分に抑制される。

一般に、磁気抵抗効果素子は、外部磁場に応じて磁化方向が変化するフリー層を磁気記録媒体の磁気を検出するための層として有しており、このフリー層の両面に配置されるシールド層等を含むいくつかの層で構成される多層構造を有する。環境温度が大きく変動すると、この多層構造におけるフリー層周囲の磁区状態が変化して、磁気ヘッドの出力特性の変化を招くと本発明者らは推定している。したがって、プラスチックマグネットを含む磁界印加部によって所定の磁界を印加して、磁区状態の変化したフリー層周囲の材料を再着磁し、その磁区状態を所定の状態に回復させることにより、磁気ヘッドの出力特性が一定の状態を維持するようにすることができると考えられる。

また、磁性材料として用いるプラスチックマグネットは、射出成形等の成形方法を採用することにより、装置内の限られた空間内に搭載可能なサイズで寸法精度の高い部材に成形することが可能である。プラスチックマグネットの磁力は、一般に、鉄等からなる永久磁石や電磁石と比較して弱いため、プレスチックマグネットによって磁気抵抗効果素子の再着磁を行うために十分な磁界を発生することは困難であると考えられたが、本発明者らによる検討の結果、意外にも、プラスチックマグネットを用いることによって磁気ヘッドの出力特性の安定化を十分に図れることが明らかとなった。なお、プラスチックマグネットとは、樹脂及びこれに分散した磁性粒子からなる磁性材料のことを意味する。

また、本発明は、磁気ディスクと、磁気抵抗効果素子を有し磁気ディスクから情報の読み出しを行う磁気ヘッドと、磁気ヘッドが取り付けられ、磁気ヘッドが磁気ディスクに対してロード及びアンロードされるように旋回可能なアームと、磁気ディスクに近接して設けられ、磁性材料からなり磁気ヘッドを包囲するための溝が形成された磁界印加部と、アンロードされた磁気ヘッドがこの溝に包囲される位置に留まるようにアームを保持する保持部と、を備え、上記磁性材料がプラスチックマグネットを含むことを特徴とする磁気記録装置である。この磁気記録装置において、上記溝は、磁気ヘッドに磁気ディスクの直径方向の磁界が印加されるように磁気ヘッドを包囲するものであることが好ましい。

このような構成の磁気記録装置においても、アンロードされた磁気ヘッドに磁界を印加することによって、装置内の限られた空間内に搭載可能な部材を用いながら、他の部材への磁気的な影響を抑制しつつ、磁気ヘッドの出力特性の変化が十分に抑制される。

以上のような本発明の磁気記録装置において、磁気抵抗効果素子は、外部磁場に応じて磁化方向が変化するフリー層と、これの両側に設けられた上部シールド層及び下部シールド層と、を含むものであり、アンロードされた磁気ヘッドに、上部シールド層及び下部シールド層が着磁するように磁界を印加することが、好ましい。これにより、最小限の強さの磁界で磁気ヘッドの出力特性の変化を抑制することができ、装置内の他の部材への磁気的な影響がさらに抑制される。

上記磁性材料は、永久磁石を更に含むことがより好ましい。これにより、磁界印加部の磁界の強さを適切な範囲に設定することがより容易になる。

本発明によれば、装置内の限られた空間内に搭載可能な部材を用いながら、他の部材への大きな磁気的影響を及ぼすことなく、磁気ヘッドの出力特性の変化が十分に抑制された磁気記録装置が提供される。

以下、必要により図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は場合により省略する。

図１は、本発明による磁気記録装置の一実施形態を概略的に示す平面図である。図１に示す磁気記録装置１は、磁気記録媒体としての磁気ディスクであるハードディスク４０と、ヘッドスライダ７５に搭載された状態で磁気ヘッド（図示せず）が先端部に取り付けられたアーム２０と、ランプ機構によりアーム２０を保持するためのガイダー１５を有する保持部１０と、ハードディスク４０に対する情報の書き込み及び読み出し等の各種動作を制御する制御部３０と、が筐体５内に主として搭載された構成を有する。ハードディスク４０は、その主面に対して垂直な方向（図中奥行き方向）に複数枚（通常は３枚程度）積層されている。

アーム２０は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）により支軸２１周りに回転自在に支持されたアクチュエータアーム２２と、アクチュエータアーム２２に接続され、可撓性を有する板状の部材からなるサスペンション２３と、から構成される組立て体を、ハードディスク４０の面に対して垂直な方向（図中奥行き方向）に複数個積層したものである。サスペンション２３には、ハードディスク４０と対向するようにヘッドスライダ７５が取り付けられている。また、サスペンション２３の先端には、ガイダー１５に乗り上げるためのタブ２４が突起して設けられている。アーム２０が旋回することによって、アーム２０に取り付けられた磁気ヘッドがハードディスク４０に対してロード及びアンロードされる。すなわち、アーム２０、保持部１０等によって、ロード・アンロード機構が構成される。

保持部１０は、アーム２０がハードディスク４０の外側に向かって旋回して磁気ヘッドがアンロードされたときに、タブ２４が乗り上げることによってアーム２０を保持するための複数のガイダー１５を有する。１個のガイダー１５に対して、隣接する２個のアーム２０が保持される。さらに、それぞれのガイダー１５と一体となった状態で、磁気ヘッドに磁界を印加するための磁界印加部が設けられている。すなわち、保持部１０を構成する部材は、その一部又は全部が磁界印加部も兼ねるものである。保持部及び磁界印加部の詳細については後述する。

ヘッドスライダ７５に搭載される磁気ヘッドは、ハードディスク４０から情報を読み出すための磁気抵抗効果素子を少なくとも有するものであり、通常は、これに加えて、情報を書き込むための誘導型電磁変換素子等をさらに有する。このような磁気ヘッドとしては、磁気記録装置において、薄膜磁気ヘッド等として通常用いられているものをヘッドスライダ７５に搭載して用いることができる。

上記磁気ヘッドが有する磁気抵抗効果素子は、外部磁場に応じて磁化方向が変化するフリー層と、これの両側に設けられた上部シールド層及び下部シールド層とを有する。さらに、フリー層に磁気バイアスを印加してフリー層の磁区状態を仮固定するための磁気バイアス印加層が、フリー層を挟むように設けられている。

次に、図２及び図３を参照して保持部１０について詳細に説明する。

図２は、保持部１０を示す斜視図である。保持部１０は、ハードディスク４０の面に対して垂直な垂直面１３を有する基体１１と、垂直面１３上に列状に並んで設けられた３個のガイダー１５と、垂直面１３と反対側の面上に設けられ、保持部１０を筐体５に対して固定するための固定部１２と、で構成されている。垂直面１３は、アーム２０が旋回したときにその先端部が移動する旋回軌道にほぼ沿うような曲面をなしている。

図３は、保持部１０をガイダー１５側から見た平面図である。それぞれのガイダー１５は、タブ２４が乗り上げるためにその両面に設けられた２つの保持面１５０と、垂直面１３と平行なガイダー垂直面と、を有する。タブ２４が保持面１５０に乗り上げたとき、撓んだサスペンション２３の弾性による復元力によって、タブ２４が保持面１５０に対して押圧される。保持面１５０は、第一の傾斜面１５１、第一の水平面１５２、第二の傾斜面１５３、第二の水平面１５４、第三の傾斜面１５５及び第三の水平面１５６がこの順に連続的に並んだ構成を有し、第二の傾斜面１５３、第二の水平面１５４及び第三の傾斜面１５５によってタブ２４が留まるための溝が形成されている。そして、保持部１０は、第一の傾斜面１５１の端部がハードディスク４０の面に近接する位置となるように筐体５に固定される。
磁気ヘッドがアンロードされて、アーム２０がハードディスク４０の外側（図３において右方向）に向かって旋回するとき、タブ２４はまず第一の傾斜面１５１を登坂しながら保持面１５０に乗り上げ、続いて第一の水平面１５２上を滑りながら移動した後、第二の傾斜面１５３を滑り降りて第二の水平面１５４上の位置まで達する。このとき、第二の水平面１５４上の所定の位置にタブ２４が到達したときにアームの旋回が停止するように、アームの旋回量が制御される。磁気ヘッドがロードされるときには、タブ２４が上記と逆向きに保持面１５０上を滑りながら移動する。

さらに、ガイダー垂直面上には、タブ２４が第二の水平面１５４上に留まってアームが保持されたときに、磁気ヘッドを挟んで対向するような位置に１対の突起部１７，１７が設けられている。この１対の突起部１７，１７は磁性材料からなり、磁界印加部の一部を構成する。すなわち、この１対の突起部１７，１７と、ガイダー１５の一部又は全体を形成する磁性材料からなる部分とで、磁界印加部が構成される。また、この突起部１７の先端が磁界印加部の１対の磁極となり、この１対の磁極の間に挟まれる位置に、アンロードされた磁気ヘッドが留まる。

図４、図５、図６及び図７は、それぞれ、アンロードされた磁気ヘッドに磁界印加部によって磁界が印加された状態を示す部分断面図である。

図４に示す磁界印加部５０ａは、プラスチックマグネットからなるガイダー１５ａと、断面矩形状で、ガイダー１５ａのガイダー垂直面１６０上に形成された孔に嵌め込まれた状態で互いに対向する１対の永久磁石１８ａ，１８ａとで構成される。それぞれの永久磁石１８ａのガイダー垂直面１６０から突起した部分と、その間に位置する部分のガイダー垂直面１６０とで、ヘッドスライダ７５の端部に搭載された磁気ヘッド７０を包囲する溝１００が形成されている。ここで、磁界印加部５０ａによって図中矢印で示す方向の磁界が形成されており、この磁界によって、磁気ヘッド７０には図中の矢印Ｍの方向、すなわち、ほぼトラック幅方向の磁界が印加される。なお、このような磁界印加部において、ガイダー全体が磁性材料で構成されている必要は必ずしもなく、突起部を含んだ磁気回路が形成されるように、永久磁石１８ａ，１８ａの近傍の領域のみが磁性材料で構成されていてもよい。

このような構成の磁界印加部を有するガイダー１５ａは、例えば、永久磁石１８ａを嵌め込むための孔を有する形状の部品を、プラスチックマグネットを用いた射出成形等により得、これに永久磁石１８ａを嵌め込むことによって得ることができる。さらに、永久磁石１８ａを嵌め込んだガイダー１５ａを、基体１１に接着する等して、保持部１０とすることができる。あるいは、ガイダー１５ａと基体１１とが一体となった形状の部材を、プラスチックマグネットを用いた射出成形等により得、これに永久磁石１８ａを嵌め込んでもよい。そして、成形された保持部１０は、磁界印加部５０ａが磁化された状態で、筐体５内に搭載される。

図５に示す磁界印加部５０ｂは、プラスチックマグネットからなり、対向する１対の突起部１７，１７を有する形状のガイダー１５ｂ全体によって、構成されている。１対の突起部１７，１７によって形成される溝１００に包囲されることにより、図中矢印Ｍで示した方向の磁界が磁気ヘッド７０に印加される。この磁界印加部５０ｂ（ガイダーを兼ねる）は、プラスチックマグネットを用いた射出成形等により、得ることができる。

図６に示す磁界印加部５０ｃは、プラスチックマグネットからなり、対向する１対の突起部１７，１７を有する形状のガイダー１５ｃ全体によって構成されており、さらに、ガイダー１５ｃの内部には、１対の突起部１７，１７の間の位置に永久磁石１８ｃが埋め込まれている。これにより、図５の磁界印加部５０ｂよりもさらに強い磁界を形成することが可能である。磁界印加部５０ｃは、例えば、永久磁石を嵌め込むための空洞が内部に形成されたガイダーをプラスチックマグネットを用いた射出成形等により得て、これに永久磁石１８ｃを嵌め込むことによって得ることができる。

図７に示す磁界印加部５０ｄは、プラスチックマグネットからなり孔が形成されたガイダー１５ｄと、ガイダー１５ｄの孔に嵌め込まれ、溝１００が形成された形状を有する永久磁石１８ｄとで構成されている。この磁界印加部５０ｄは、例えば、永久磁石１８ｄを嵌め込むための孔が形成されたガイダー１５ｄをプラスチックマグネットを用いた射出成形等により得て、これに永久磁石１８ｄを嵌め込むことによって得ることができる。

以上説明したような磁界印加部を構成するプラスチックマグネットは、樹脂及びこれに分散した磁性粒子からなる磁性材料である。プラスチックマグネットを構成する樹脂としては、成形性等に優れる点で熱可塑性樹脂が好ましく、熱可塑性樹脂の中でも、ポリアミド（ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ１２等）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が特に好ましい。また、磁性粒子を構成する材料としては、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト等のフェライト系や、ＮｄＦｅＢ等の希土類系のものが挙げられる。

このようなプラスチックマグネットは、例えば、ＴＤＫ株式会社製の「ＲＥＯＬＥＣ／ＲＥＣ／ＣＭ」（商品名）シリーズ、「ＦＢ／ＢＱ］（商品名）シリーズ等が、市販品として入手可能である。

また、磁性材料として永久磁石をプラスチックマグネットと組み合わせて用いる場合、例えば、アルニコ磁石、希土類焼結磁石等からなる永久磁石を好適に用いることができる。

磁界印加部は、アンロードされた磁気ヘッドに、磁気抵抗効果素子の上部シールド層及び下部シールド層が着磁するような強さの磁界を形成するものであることが、好ましい。そして、磁界印加部は、上部シールド層及び下部シールド層は着磁するが、この磁気バイアス印加層は着磁しないような範囲の強さの磁界を形成するものであることが好ましい。具体的には、磁界印加部により形成される磁界の強さは、４００〜１５００Ｏｅ（約３２００００〜１２０００００Ａ／ｍ）であることが好ましい。磁気ヘッドに印加する磁界の強さが４００Ｏｅ未満であると磁気ヘッドの出力特性安定化の効果が小さくなる傾向にあり、１５００Ｏｅを超えると磁気記録媒体等への磁気的な影響が大きくなる傾向にある。

磁気記録装置１においては、非動作時、アンロードされた磁気ヘッドに磁界が印加された状態にあり、これにより、環境温度が変動したとしても、磁気ヘッド中の磁気抵抗効果素子における磁区状態を一定の状態に維持することが可能である。また、動作時に磁気ヘッドの出力特性の変化を検出したときに、磁気ヘッドを一旦アンロードして磁気ヘッドを磁界印加部により再着磁してから、再度磁気ヘッドをロードするといった制御動作を行うことにより、動作時のリードエラーの発生を防止することができる。

本発明の磁気記録装置は、以上のような実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、磁界印加部の溝の形状は任意であり、半円状、Ｖ字状等でもよい。また、磁界印加部と保持部とが、それぞれの別個の部材によって構成されていてもよい。

以下に、本発明について実施例を挙げてさらに具体的に説明する。

（磁界印加部が設けられたガイダーの作製）
まず、プラスチックマグネット（ＴＤＫ株式会社製、「ＲＥＯＬＥＣ」（商品名））を用いて、永久磁石を嵌め込むための１対の孔が形成され、全体として図２中のガイダー１５から突起部１７を除いた形状の部品を射出成形により成形し、その孔に永久磁石を嵌め込んで、図４に示す磁界印加部５０ａと同様の構成の磁界印加部が設けられたガイダーを作製した。作製したガイダー（磁界印加部）を磁化した後、磁界印加部の溝の内部における磁界の強さを測定したところ、７７９Ｏｅであった。磁界印加部が形成する磁界がこの程度の強さであれば、ハードディスクに対してその磁気記録の状態が変化するほどの磁気的な影響を及ぼすことはないと考えられる。

（実施例１）
まず、磁気抵抗効果素子を有する磁気ヘッドに、１２５℃の環境下で１５時間放置して温度ストレスを加えた。そして、温度ストレスを加えた磁気ヘッドに対して、−１００Ｏｅから１００Ｏｅまで強さ及び向きを変化させながら、ヘッドスライダ７５の主面に垂直な方向（図中Ｄで示す方向）の磁界を印加（第一ステップ）し、さらに１００Ｏｅから−１００Ｏｅまで強さ及び向きを変化させながら磁界を印加（第二ステップ）したときの、磁気抵抗効果素子の出力信号としての電圧と、外部磁場の強さとの関係（電圧−外部磁場の関係）を測定した。その後、この磁気ヘッドを上記で作製した磁界印加部の溝の間の位置に置くことによって、約８００Ｏｅの強さの磁場を印加して、磁気ヘッドを再着磁した後の電圧−外部磁場の関係を同様に測定した。温度ストレスを加える前の磁気ヘッドについての電圧−外部磁場の関係とともに、図８に測定結果を示す。

図８中、（ａ）は温度ストレス前の初期状態、（ｂ）は温度ストレス後、（ｃ）は磁界印加後の測定結果を示すグラフである。それぞれのグラフにおいて、縦軸は磁気抵抗効果素子の出力信号としての電圧の大きさを、横軸は磁気ヘッドに印加される磁界の強さをそれぞれ示す。図８の（ｂ）のグラフに示すように、約２５〜１００Ｏｅの領域において、第一ステップと第二ステップとで電圧の大きさが異なる現象が認められたが、（ｃ）のグラフに示すように、磁界を印加した後の磁気ヘッドにおいては、初期状態（（ａ）のグラフ）と同様の出力特性を回復することが確認された。

（実施例２）
実施例１のものとは別に準備した磁気ヘッドを用いて、実施例１と同様の実験を行った。図９にその結果を示す。この場合、図９の（ｂ）のグラフに示すように、磁界の向きがマイナス側（グラフ中左側）の領域において、電圧の大きさが初期状態と比較して低下し、全体として出力波形の対称性が低下した。しかし、（ｃ）のグラフに示すように、磁界を印加した後の磁気ヘッドにおいては、初期状態（（ａ）のグラフ）と同様の出力特性を回復することが確認された。

本発明による磁気記録装置の一実施形態を示す平面図である。 磁気記録装置における保持部の一実施形態を示す斜視図である。 磁気記録装置における保持部の一実施形態を示す平面図である。 磁界印加部によって磁気ヘッドに磁界が印加された状態を示す部分断面図である。 磁界印加部によって磁気ヘッドに磁界が印加された状態を示す部分断面図である。 磁界印加部によって磁気ヘッドに磁界が印加された状態を示す部分断面図である。 磁界印加部によって磁気ヘッドに磁界が印加された状態を示す部分断面図である。 磁気ヘッドについての電圧−外部磁場の関係を示すグラフである。 磁気ヘッドについての電圧−外部磁場の関係を示すグラフである。

符号の説明

１…磁気記録装置、５…筐体、１０…保持部、１２…固定部、１３…垂直面、１５…ガイダー、１７…突起部、１８ａ，１８ｃ，１８ｄ…永久磁石、２０…アーム、２２…アクチュエータアーム、２３…サスペンション、２４…タブ、３０…制御部、４０…ハードディスク、５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ…磁界印加部、７０…磁気ヘッド、７５…ヘッドスライダ、１５０…保持面、１６０…ガイダー垂直面

Claims (3)

1. 磁気ディスクと、
   磁気抵抗効果素子を有し前記磁気ディスクから情報の読み出しを行う磁気ヘッドと、
   前記磁気ヘッドが取り付けられ、前記磁気ヘッドが前記磁気ディスクに対してロード及びアンロードされるように旋回可能なアームと、
   前記磁気ディスクに近接して設けられ、磁性材料からなり前記磁気ヘッドを包囲するための溝が形成された磁界印加部と、
   アンロードされた前記磁気ヘッドが前記溝に包囲される位置に留まるように前記アームを保持する保持部と、を備え、
   前記保持部は前記磁気ヘッドがアンロードされたときに前記アームを保持するための保持面を有するガイダーを有し、
   前記溝は、アンロードされた前記磁気ヘッドを挟んで対向するような位置に設けられた永久磁石からなる対向する１対の突起部と、その間に位置する前記ガイダーのプラスチックマグネットからなる部分と、で形成される、磁気記録装置。
2. 前記溝は、前記磁気ヘッドに前記磁気ディスクの直径方向の磁界が印加されるように前記磁気ヘッドを包囲する、請求項１記載の磁気記録装置。
3. 前記磁気抵抗効果素子は、外部磁場に応じて磁化方向が変化するフリー層と、これの両側に設けられた上部シールド層及び下部シールド層と、を含むものであり、
   アンロードされた前記磁気ヘッドに、前記上部シールド層及び前記下部シールド層が着磁するように磁界を印加する、請求項１又は２記載の磁気記録装置。
   

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