JP4139546B2

JP4139546B2 - 垂直磁気ディスク装置

Info

Publication number: JP4139546B2
Application number: JP2000076333A
Authority: JP
Inventors: 大士富山; 雄彦濱口; 美紀原; 文子赤城; 靖孝西田
Original assignee: 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2020-03-14
Also published as: US20060028752A1; US6940690B2; CN1855231A; CN100487791C; SG98026A1; JP2001256605A; US20010030832A1; US7221530B2; CN1313585A; CN1260705C; US20040080856A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、磁気記憶装置、わけても磁気ディスク装置および磁気ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置には、磁性膜に対する磁化の方向によって、面内磁気記録方式と垂直磁気記録方式とがある。垂直磁気記録方式は面内磁気記録方式に比較して高い記録密度が実現し易く、その将来の実用化が期待されている。こうした磁気ヘッドの例は、例えば、「日本応用磁気学会誌、Ｖｏｌ．１９、ＳｕｐｐｌｅｍｅｎｔＮｏ．Ｓ２ＰＰ１２２−１２５」に見られる。更に、こうした磁気記録膜での記録磁化量の時間依存性ならびにこの特性に対する外部磁界の影響について、例えば、ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｏｎＭａｇｎｅｔｉｃｓＶｏｌ．３５、Ｎｏ．５，ｐｐ．２６５２（１９９９）「ＡｃｔｉｖａｔｉｏｎＶｏｌｕｍｅａｎｄＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｏｆＭｅｄｉａＮｏｉｓｅｉｎＨｉｇｈ−ＤｅｎｓｉｔｙＬｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌＲｅｃｏｒｄｉｎｇＭｅｄｉａ」、あるいはＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｏｎＭａｇｎｅｔｉｃｓＶｏｌ．３５、Ｎｏ．５，ｐｐ．２６５５（１９９９）「ＲｉｇｉｄＤｉｓｋＭｅｄｉｕｍｆｏｒ２０Ｇｂ／ｉｎ２ＲｅｃｏｒｄｉｎｇＤｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ」などに見られる。
【０００３】
前述の垂直磁気記録及び面内磁気記録の両方式では、磁気ヘッドの基本構成は同じものを用いている。以下、その代表例を、本願発明に直接関係のある部分について説明する。
【０００４】
磁気ヘッドを搭載するロータリアクチュエータの概略図を図１、磁気ヘッド部１の拡大図を図２に示す。図２は磁気ヘッド１を上方から見た平面図である。磁気ディスク装置における磁気ヘッド１の位置決めにはロータリアクチュエータ２が使用されている。磁気ディスク３の回転方向４と磁極の膜厚方向９１（磁気ディスク面内において磁極のトラック幅の方向）とのなす角がスキュー角Ｓと定義される。ロータリーアクチュエータ２を有する磁気ディスク装置においては、スキュー角は半径方向での位置によって異なる。通常、スキュー角Ｓは２０度程度のストローク範囲で半径位置に応じて変化する。
【０００５】
図２に見られるように磁気ヘッド１には、第１の磁極１５、第２の磁極たる記録磁極８、および再生ヘッド部６が配される。この図の例はリング型ヘッドの例である。この記録磁極８は磁極の膜厚９と記録トラック幅７を有する。本例の如く記録再生型ヘッドの場合、記録ヘッドに重ねて再生ヘッド６が配される。尚、信号処理系等の配置は後述される。以下、各図では、磁気ディスクの回転方向を符号４、スキュー角を符号Ｓとして示す。
【０００６】
磁気記憶装置のトラックの高密度化に伴い、磁気ヘッドのトラック幅の狭小化が進んでいる。記録ヘッドのトラック幅７が小さくなると、ヘッド内部の磁束が通りにくくなる。従って、ヘッドの記録磁極が飽和しやすくなり、記録媒体への漏洩磁界が少なくなる。狭トラック条件においても記録媒体に情報を記録するのに十分な磁界を発生させるためには、記録ヘッドの磁極厚８を大きくするか、または記録ヘッドの磁極材料の飽和磁束密度を大きくする必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は、高記録密度の磁気記録においても、十分安定な記録状態を確保できる磁気ディスク装置を提供するものである。
【０００８】
技術的側面からより具体的には、本願発明は次のような難点を解決するものである。磁気ディスク装置では、前述のスキュー角の大きな領域で、情報記録時に書き込み用の磁極の磁界が、この書き込みトラックに隣接する隣接トラックの記録情報に印加された状態が発生する。この為、このトラックでの記録媒体の熱減磁が加速される。このような状態で何度も繰り返し同一のトラックを書き換えることは、更に記録情報の熱減磁を加速させる。本願発明は、スキュー角の大きな領域においても、隣接トラックの記録情報の熱緩和を加速しないような磁気ヘッド、並びに磁気ディスク装置を提供する。
【０００９】
更に、本願は、熱減磁を加速しにくいような情報記録方式を提案する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願発明の第１の形態は、記録用磁気ヘッドと、回転する磁気ディスクと、当該回転する磁気ディスクに対して前記記録用磁気ヘッドを位置決めする手段とを少なくとも有し、前記記録用磁気ヘッドは磁気ディスクの回転方向に対して上流側と下流側に配置された各々第１の磁極と第２の磁極とを有し、これら第１の磁極と第２の磁極とは互いに対向部分を有し、前記第２の磁極の形状が、前記磁気ディスクの半径方向と前記第２の磁極のトラック幅方向とのなす角度が最大となる位置において、前記第２の磁極の前記磁気ディスクの面上への射影の前記磁気ディスクの半径方向の長さが前記磁気ディスクのトラックピッチ以下となる如くなされたことを特徴とする磁気ディスク装置である。
【００１１】
本願発明の別な形態は、記録用磁気ヘッドと、回転する磁気ディスクと、当該回転する磁気ディスクに対して前記記録用磁気ヘッドを位置決めする手段とを少なくとも有し、前記記録用磁気ヘッドは磁気ディスクの回転方向に対して上流側と下流側に配置された第１の磁極と、第２の磁極と、を有し、前記第１の磁極と第２の磁極とは互いに対向し、前記第１と第２の磁極の対向面が記録ギャップとなされ、前記第２の磁極の形状が、前記記録ギャップと交差する第１の辺と、前記記録ギャップと対向する第２の辺の内の一方との間に第３の辺を有することを特徴とする磁気ディスク装置である。
【００１２】
前記第３の辺は、それが第２の磁極の記録ギャップに近い側に設けられる形態と、第２の磁極の記録ギャップに遠い側に設けられる形態とがある。
【００１３】
そして、更には、前記磁極の形状は、前記記録媒体の半径方向と前記磁極のトラック幅方向とのなす角度が最大となる半径位置において、前記磁極の前記磁気ディスクの面上への射影の前記磁気記ディスクの半径方向の長さが前記磁気ディスクのトラックピッチ以下となる如くなされる。
【００１４】
本願発明の更に別な形態は、記録用磁気ヘッドと、回転する磁気記録媒体と、当該回転する磁気ディスクに対して前記記録用磁気ヘッドを位置決めする手段とを少なくとも有し、前記記録用磁気ヘッドは磁気ディスクの回転方向に対して上流側と下流側に配置された第１の磁極と、第２の磁極と、この第１と第２の磁極の間に励磁用コイルとを有し、前記第１の磁極と第２の磁極とは互いに対向し、前記第１と第２の磁極の対向面が記録ギャップとなされ、前記第２の磁極の形状が、前記記録ギャップと交差する一対の第１の辺と、前記記録ギャップと略対向する一対の第２の辺とを有し、前記第１の辺の一方と、前記記録ギャップと略対向する一対の第２の辺の一方の間に第３の辺を有することを特徴とする磁気ディスク装置である。
【００１５】
前記第３の辺は、それが第２の磁極の記録ギャップに近い側に設けられる形態と、第２の磁極の記録ギャップに遠い側に設けられる形態とがある。
【００１６】
そして、更には、前記第２の磁極の形状は、前記記録媒体の半径方向と前記第２の磁極の長手方向とのなす角度が最大となる位置において、前記第２の磁極の前記磁気ディスクの面上への射影の前記磁気記ディスクの半径方向の長さが前記磁気ディスクのトラックピッチ以下となる如くなされる。
【００１７】
前述したように、磁気ディスク装置には、面内磁気記録方式と垂直磁気記録方式の両方式があるが、本願発明は基本的に両方式に対して適用することが出来る。この点は、更に、以下に例示する本願発明の諸形態においても同様である。
【００１８】
又、磁気ヘッドとして、単磁極ヘッド、リング型ヘッド等があるが、本願発明は両磁気ヘッドに適用できる。この点も、更に、以下に例示する本願発明の諸形態においても同様である。
【００１９】
本願発明の更に別な形態は、記録用磁気ヘッドと、回転する磁気記録媒体と、当該回転する磁気記録媒体に対して前記記録用磁気ヘッドを位置決めする手段とを少なくとも有し、前記記録用磁気ヘッドは磁極と励磁用コイルとを有し、前記磁極の形状が、前記磁気ディスクの半径方向と前記磁極の長手方向とのなす角度が最大となる角度Ｓの位置において、Ｐ×ｃｏｓ（Ｓ）とＷ×ｓｉｎ（Ｓ）との和（但し、Ｗは前記磁極のトラック幅、Ｐは前記磁極の磁極厚を示す）が前記磁気ディスクのトラックピッチ以下となる如くなされたことを特徴とする磁気ディスク装置である。
【００２０】
本願発明の更に別な形態は、記録用磁気ヘッドと、回転する磁気記録媒体と、当該回転する磁気記録媒体に対して前記記録用磁気ヘッドを位置決めする手段とを少なくとも有し、前記記録用磁気ヘッドは磁気記録媒体の回転方向に対して上流側と下流側に配置された第１の磁極と第２の磁極とを有し、これら第１の磁極と第２の磁極とは互いに対向部分を有し、前記第２の磁極の形状が、前記記録媒体の半径方向と前記第２の磁極の長手方向とのなす角度が最大となる角度Ｓの位置において、Ｐ×ｃｏｓ（Ｓ）とＷ×ｓｉｎ（Ｓ）との和（但し、Ｗは前記第２の磁極のトラック幅、Ｐは前記第２の磁極の磁極厚を示す）が前記磁気記録媒体のトラックピッチ以下となる如くなされたことを特徴とする磁気ディスク装置である。
【００２１】
これら上述の２つの磁気ヘッド発明の形態として、次の如き具体的な例を挙げることが出来る。即ち、リング型磁気ヘッドの場合、第２の磁極の磁極厚を調整する方法、および第２の磁極の形状を加工し、通例の磁極厚に比較して射影長を小さくする方法である。又、第２の磁極を加工する際、その加工は、第２の磁極の記録ギャップに近い角部を加工する方法、および第２の磁極の記録ギャップに遠い角部を加工する方法がある。
【００２２】
次に、本願に係わる磁気ヘッドの代表的な諸形態を列挙する。
【００２３】
その第１の形態は、第１の磁極と、これに対向する第２の磁極と、励磁用コイルとを有し、前記第１と第２の磁極の対向面が記録ギャップとなされ、前記第２の磁極の形状が、前記記録ギャップと交差する第１の辺と、前記記録ギャップと略対向する一対の第２の辺の一方との間に第３の辺を有することを特徴とする磁気ヘッドである。
【００２４】
その第２の形態は、第１の磁極と、これに対向する第２の磁極と、励磁用コイルとを有し、前記第１と第２の磁極の対向面が記録ギャップとなされ、前記第２の磁極の形状が、前記記録ギャップと交差する一対の第１の辺と、前記記録ギャップと対向する一対の第２の辺とを有し、前記第１の辺の一方と、前記記録ギャップと対向する一対の第２の辺の一方の間に第３の辺を有することを特徴とする磁気ヘッドである。
【００２５】
前記第３の辺は、それが第２の磁極の記録ギャップに近い側に設けられる形態と、第２の磁極の記録ギャップに遠い側に設けられる形態とがある。前記の形態の内、第３の辺が記録ギャップに近い側に設けられる前者は垂直磁気記録方式の場合により有用である。又、第３の辺が記録ギャップに遠い側に設けられる後者は面内磁気記録方式の場合により有用である。この両者の相違は、両方式における磁化反転の記録点の位置に起因することである。
【００２６】
通例、第１および第２の磁極の形状は長方形を基本として四辺形が多用される。勿論、加工精度の関係より台形や、やや変形の四辺形のもの、あるいは細かい微細変形を含む形状が有り得るが、これらは基本的に長方形を見なして十分である。本願明細書ではこれら変形諸形状を含めて幾何学的形状、例えば長方形と記載される。
【００２７】
前記記録ギャップと略対向する第２の辺は、通例記録ギャップより遠方及び近い側の２つの辺があるが、本願発明はいずれの辺の側を用いても実現することが出来る。前述の加工歪や加工誤差などを考慮した平面形状の基本思想を踏まえれば、この形態は、５角形を基本とするものであると言うことが出来る。
【００２８】
こうした形状の磁気ヘッドを用いることによって、本願に係わる磁気ディスク装置に対して、磁気ディスクの半径方向と前記第２の磁極のトラック幅方向とのなす角度が最大となる半径位置において、第２の磁極の磁気ディスクの面上への射影の磁気ディスクの半径方向の長さが磁気ディスクのトラックピッチ以下となるように容易に構成することが出来る。
【００２９】
以上の列挙した本願発明の諸形態は、本願の目的にもっとも好ましい諸例である。しかし、本願発明の次善の形態として、次の形態も採用することが出来る。基本的な熱減磁の特性として、これまで述べてきた発明の諸形態に劣るものの、装置の要求仕様によって採用し、且つ従来の磁気ディスク装置に比較して、熱減磁の特性において優れるものである。
【００３０】
本願発明のこの形態の第１は、記録用磁気ヘッドと、回転する磁気ディスクと、当該回転する磁気ディスクに対して前記記録用磁気ヘッドを位置決めする手段とを少なくとも有し、前記記録用磁気ヘッドは磁気ディスクの回転方向に対して上流側と下流側に配置された各々第１の磁極と第２の磁極とを有し、これら第１の磁極と第２の磁極とは互いに対向部分を有し、前記第２の磁極の形状が、前記磁気ディスクの半径方向と前記第２の磁極のトラック幅方向とのなす角度が最大となる位置において、前記第２の磁極の前記磁気ディスクの面上への射影と前記磁気ディスクのトラック幅との重複部分の幅が、前記トラック幅を基にその０％を越え、１０％以下になる如くなされたことを特徴とする磁気ディスク装置である。更には、前記重複領域の幅はより好ましくは前記トラック幅の０％を超え、５％以下である。
【００３１】
本願のこの発明思想は、その代表的な形態をもって示し、その全てについて列挙しないが、本願のこの発明思想は前述の発明の諸形態に対して適用される。いずれの形態においても、重要な点は、磁極の前記磁気ディスクの面上への射影と前記磁気ディスクのトラック幅との重複領域が、前記トラック幅を基にその０％を越え、１０％以下になる如くなされたことを特徴とする磁気ディスク装置である。更には、前記重複領域の幅はより好ましくは前記トラック幅の０％を超え、５％以下である。
【００３２】
勿論、先に述べたように、磁極の磁気ディスクの面上への射影と磁気ディスクのトラック幅との重複領域がないことが、熱減磁の観点で最も優れていることは言うまでもない。
【００３３】
次に、熱減磁を加速しにくいような情報記録方式について言及する。この方法は、磁気ディスク装置への追記に伴う熱減磁の加速を押さえることが出来る。従って、この方法を、前記の本願発明に係わる磁気ディスク装置に併用することによって、磁気ディスク装置の記録時での熱減磁を押さえると共に、その記録の繰り返しに伴う磁気ディスク装置の熱減磁をより有効に押さえることが出来る。
【００３４】
この方法は、磁気ディスク装置を使用して情報を修正追記する際に、以前に記録された情報の存在するセクタの一部または全部を上書きすることなく、異なるセクタに修正追記情報を記憶するものである。
【００３５】
【発明の実施の形態】
先ず、本願に係わる代表的な磁気ディスク装置及び磁気ヘッドの構成例を説明する。
【００３６】
図３は磁気ディスク装置の概略構成を示す平面図、図４はその断面図である。尚、図４は説明用で正確な装置の断面図とはなっていない。又、磁気ディスク及び磁気ディスクとロータリアクチュエータとの関係などは、前記図１及び図２に示したものと基本的同様である。従って、本願発明の説明に当って前記各図を参酌して十分である。
【００３７】
この磁気ディスク装置の例は、磁気記録媒体を搭載した磁気ディスク３とこの磁気記録媒体に対して記録および再生、あるいはその各単独機能を行う磁気ヘッド１を有する。この磁気ヘッド１は、ロータリアクチュエータ２、サスペンションアーム５０を介して、位置決めがなされて取り付けられる。ロータリアクチュエータ２は支持点Ｏを中心として回転運動を行う。図１に示された例は、記録と再生が一つの磁気ヘッドに搭載された例である。記録部には磁気誘導型ヘッド、再生部には、例えばＭＲヘッドなどが用いられる。通例、記録部と再生部の両者は積層体として形成される。
【００３８】
前記磁気記録媒体としては、面内磁気記録方式の場合の例を挙げれば、コバルト・クロム系合金、例えばコバルト・クロム合金、コバルト・白金合金、コバルト・クロム・タンタル合金、コバルト・クロム・白金合金、コバルト・クロム・タンタル・白金合金あるいはサマリウム・コバルト系合金などが用いられる。又、垂直磁気記録の場合の例を挙げれば、記録媒体としてコバルト・クロム系合金やテルビウム・鉄・コバルト合金などが用いられる。
【００３９】
信号処理系は主に図４に示される。ヘッドアンプ１５を経由して磁気ヘッド１に送られた電気信号を、磁気ヘッド１を用いて回転する磁気ディスク３上に搭載された磁気記録媒体に磁気情報に変換して記録する。再生時は、逆に磁気記録媒体に記録された磁気情報を磁気ヘッド１により電気信号に変換してヘッドアンプ１５に情報を伝達する。記録再生信号はヘッドアンプ１５を経由して信号処理回路やコントローラの搭載されたパッケージボード１６に伝達される。磁気ヘッド１の目標トラックへの位置決め動作は、ボイスコイルモータ１７によって駆動されたロータリアクチュエータ２を用いて行われる。尚、図３の点線より上部はエンクロージャー側、下側はパッケージボード側を示す。又、磁気ディスク３はその１（３−１）、その２（３−２）、その３（３−３）の３枚を内蔵する例が示されている。図３および図４において符号４は磁気ディスクの回転方向である。
【００４０】
図５は情報の記録再生部の拡大図、図６Ａは磁気ヘッドの摺動面から見た底面図、図６Ｂは磁気ヘッドの縦断面図である。これらの図を用いて磁気ヘッド例の具体的構成を説明する。前述したように、磁気ヘッド１は、記録機能のみを有する記録ヘッド５と再生機能のみを有する再生ヘッド６とが一体化して構成した例を示している。
【００４１】
図５に示すように、記録ヘッド１は記録磁極８と上部シールド膜１９の間にコイル１８が挟まれた構造となっている。上部シールド膜１９は第１の磁極を兼ねている。勿論、シールドと第１の磁極を別体として構成することも可能である。コイル１８に交番記録電流を発生させることで記録磁極８と上部シールド膜１９の間に交番磁界を発生させ、磁気記録媒体に磁気情報の記録を行う。図６Ｂにはこの磁界５１を模式的に表示した。
【００４２】
再生ヘッド６は上部シールド１９と下部シールド膜２０の間に挟まれており、周囲からの漏洩磁界を遮断して、目標直下の情報のみを再生しやすくした構造となっている。尚、符号２１は再生ヘッドの電極、層２３は再生ギャップである（図６Ａ及び図６Ｂ）。この例の形態が現在多くの磁気ヘッドで用いられている。又、第１の磁極（上部シールド兼用）１９と第２の磁極（記録磁極）８の間には絶縁膜、例えばアルミナ層２２が形成されている。第１の磁極（上部シールド兼用）１９、絶縁膜２２、および第２の磁極コイル（記録磁極）８が積層された一方の面が摺動面を構成する。図６Ｂに示すように、磁気ヘッド１は磁気ディスク３に対向する。従って、この絶縁膜２２の部分が記録ギャップを構成する。磁気ディスク３は基板２４に記録媒体層２５が積層されて構成される。
【００４３】
本願発明は、勿論、磁気ディスク装置一般に有用であるが、わけても１平方インチ当たり１０ギガビット（Ｇｂｉｔ）以上の高記録密度の磁気ディスク装置に有用である。当然のこととして、それは、トラック幅がこれまで以上に小さくなる為である。この場合、一般的に第２の磁極の磁極厚は数μｍより取り得るが、わけても３μｍより４μｍが現在多用される。第１の磁極の厚さもおおむね数μｍ程度である。トラック幅はトラック・ピッチのおおむね５０％より８０％程度を採用する。勿論、これらの具体的な値は、当該磁気ディスク装置の要求仕様によって決められることは言うまでもない。
【００４４】
次に本願発明に係わる磁気ヘッドと記録トラックとの間の位置関係を説明する。図７、図８、図１１より図１３の各図は磁極と記録すべきトラックおよびこれに隣接する両トラックをその上部より見た位置関係を示している。合わせて、ディスク回転方向とディスク半径方向が図示されている。尚、これらの各図では同じ部材等は同じ符号が用いられている。従って、各図で個々の説明は省略される。更に、図９、図１０はそれぞれトラック中心部、トラック端部における記録磁界分布の例である。
【００４５】
図７に本願発明の第一の実施の形態である磁気ヘッドと記録トラックとの間の位置関係を示す。図はスキュー角がＳの場合の、自己トラック１０及び隣接トラック１１、１２の部分を、上面から見た位置関係を示している。トラックピッチを符号１３として示した。磁気ヘッドは、第１の（下部）磁極１５と第２の（上部）磁極９のみが示される。尚、図中符号１０’、１１’、１２’の各領域は、記録媒体層における記録トラックに対応する磁化反転の領域を示す。以下の類似図面でも同様である。
【００４６】
本例では、ディスク半径方向への上部磁極９の斜影長１４がトラックピッチ以下となされる。そのためには、図７に示すように上部磁極９の端部を削った形状にし、記録ヘッドの磁極が隣接トラック部にかからないようにする。
【００４７】
より具体的に説明すると、次の通りである。本例の記録用磁気ヘッドは磁気ディスクの回転方向に対して上流側と下流側に配置された第１の磁極１５と、第２の磁極９とを有する。そして、第１の磁極と第２の磁極とは互いに対向し、第１の磁極１５と第２の磁極９の対向する面３０、３１の間が記録ギャップ３６を構成する。第２の磁極９は、記録ギャップ３６と交差する第１の辺３５と、記録ギャップ３６と対向する第２の辺（３１、３３）の内の一方の辺３３との間に第３の辺３４を有する。こうして、第２の磁極９の形状が、磁気ディスクの半径方向と第２の磁極９の長手方向とのなす角度（Ｓ）が最大となる位置において、第２の磁極９の磁気ディスクの面上への射影の磁気ディスクの半径方向の長さ１４（即ち、射影長）が前記磁気ディスクのトラックピッチ１３以下となされている。こうした構成によれば、ヘッド磁界による熱減磁加速は起きない。磁気ディスクの半径方向と磁極の長手方向とのなす角度が最大となる位置において、磁極の磁気ディスクの面上への射影の磁気ディスクの半径方向の長さが磁気ディスクのトラックピッチ以下となす為に、前述した上部磁極１６の端部を削除する程度は、記録に要する磁界強度を考慮して設定される。
【００４８】
この例は前記第３の辺３４が磁気ヘッドの記録ギャップより遠方側に設けられた例である。
【００４９】
ここに示した例以外の各種記録ヘッドないしは磁気ディスク装置に、本願発明を適用することは当然可能である。
【００５０】
リング型磁気ヘッドは面内磁気記録、垂直磁気記録の双方に用いることが出来るが、その記録方式の相違に基づき記録ギャップの間隔など諸特性が選択されている。面内磁気記録には比較的狭い記録ギャップ、垂直磁気記録には比較的広い記録ギャップが用いられる。それは、磁気記録に際して、垂直磁気記録では、記録ギャップよりの磁力線が記録媒体面に対して垂直成分を用いる。従って、磁気ヘッド、なかんずく記録ギャップの設計は、磁界の垂直成分が記録媒体の面上に主に発生するごとくになされる為である。他方、面内磁気記録では記録ギャップよりの磁力線が記録媒体面に対して平行成分を用いる。従って、磁気ヘッド、なかんずく記録ギャップの設計は、磁界の平行成分が記録媒体の面に主に発生するごとくになされる。この為、両方式にわけても好適な本願に関わる磁気ヘッドの設計は異なるものとなる。図１５に示すように面内磁気記録においては記録ギャップ部で大きなヘッド磁界長手成分を有するのに対し、垂直磁気記録においては磁極全般で大きなヘッド磁界垂直成分を有する。この為、媒体に最終的に記録される磁化反転は、面内磁気記録においては記録ギャップ部、一方、垂直磁気記録においては上部磁極又は主磁極のトレーリング側の端部となる。
【００５１】
上記の背景を考慮すれば、本願発明の骨子に係わる特徴点、即ち、磁気ディスクの半径方向と第２の磁極のトラック幅方向とのなす角度が最大となる半径位置において、第２の磁極の磁気ディスクの面上への射影の前記磁気ディスクの半径方向の長さが前記磁気記録媒体のトラックピッチ以下となる如く設定するために注意すべき基本部位は次のように言うことが出来る。即ち、考慮すべき部位は、面内磁気記録では第２の磁極の記録ギャップより遠い部位、垂直磁気記録では記録ギャップに近い部位である。この観点で、後述する図７は面内磁気記録、図１２は垂直磁気記録に、わけても好ましい形態である。
【００５２】
尚、磁気ヘッドとして、前述の単磁極ヘッドは垂直磁気記録に適している。
【００５３】
次に、本願発明の効用について説明する。
【００５４】
図８は図７と同じ構成であるが、上部磁極１６が本願発明の思想を適用しない場合である。この例では、第２の磁極のトラック面への射影が、記録するトラックに隣接するトラックにかかっている。即ち、記録ヘッド磁極厚８が大きいと、スキュー角が大きい時は記録磁極９の先端の一部が隣接トラック１２の位置と重なり１７を生じる。例えば、長方形型の記録磁極を仮定する。この場合、トラックピッチ１３を１.３マイクロメートル、記録トラック幅７を１マイクロメートルとし、磁極厚８を３マイクロメートルとすると、５.８度以上のスキュー角のある領域で上部磁極９の一部が隣接トラック１２の位置に重なる。
【００５５】
リング型記録ヘッドから発生する記録磁界分布を計算した結果を図９、図１０に示す。図９、図１０はそれぞれトラック中心部、トラック端部における記録磁界分布の計算結果である。ここで、ｘ、ｙ軸はそれぞれ磁気ディスクの方向４、トラック幅方向と定義した。また、記録磁界のｘ、ｙ方向成分をぞれぞれHｘ、Hｙと定義した。図９および図１０の各図の上部には下部磁極、記録ギャップ、上部磁極の配置、中段のグラフはｙ方向の磁界（Ｈｙ）の分布、下段はｘ方向の磁界（Ｈｘ）の分布を示す。
【００５６】
図９より、トラック中心においてはギャップ１３直下位置をHｘの最大点として、ｘ軸方向に強度分布を持っているが、ギャップから離れるにつれて急速に強度が小さくなる。Hｙはいずれの位置においてもほぼ０である。図１０より、Hｘに関しては、トラック端部においてもギャップ１３直下位置をHｘの最大点として、ギャップから離れるにつれて急速に強度が小さくなる。しかし、Hｙはトラック中心とは異なり、上部磁極先端部まで数百エルステッド程度の裾を引く。この結果スキュー角の大きな領域では、情報記録時に、すでに記録された隣接トラックの情報に対しても磁界を印加した状態となる。例えば、トラック端部では上部磁極端部A点において２３０Oｅの磁界がある。上部磁極の半分が隣接トラックに重なっている場合には、図１０より、（Ａ＋Ｂ）／２の点における磁界、すなわち最大８１０Oｅの磁界が隣接トラックにかかっていることになる。また、上部磁極の１／３が隣接トラックに重なっている場合には、図１０の（２Ａ＋Ｂ）／３の点における磁界、すなわち最大６２０ Oｅの磁界が隣接トラックにかかっていることになる。
【００５７】
磁気ディスクにおいて、記録した情報が熱緩和される現象（以下、熱減磁と称する）の影響で記録状態が乱され、再生振幅が経時的に低下する現象が、前述した通り報告されている。
【００５８】
これは記録媒体のおかれている環境温度において、熱エネルギーが記録状態を変化させることによる。外部磁界の存在は、熱と同様に個々の結晶粒にエネルギーを与えることになるため、熱減磁を加速する。
【００５９】
磁気ディスク上に記録した磁化は熱緩和を起こし、残留磁化量は時間とともに小さくなる。また、熱緩和が外部印加磁界の存在により加速されることをこれまで説明してきた。Ｌａｎｄａｕ−Ｌｉｆｓｃｈｉｔｚ方程式を用いた磁気記録シミュレーションを行い、１０年後の残留磁化量の印加磁界依存性を計算した。この結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】

【００６１】
上部磁極の端部A点が隣接トラックと接していた時に２３０Oｅ、上部磁極の１／３が隣接トラックにかかっている時に６２０Oｅ、上部磁極の半分がかかっている時に８１０Oｅの磁界が隣接トラックにかかっていることになる。１０年後の残留磁化量の相対値を例示した表１を参酌すると、上部磁極の半分が隣接トラックと重なっている時は残留磁化量が０．８６、上部磁極の１／３が隣接トラックにかかっているとすると０．９０まで残留磁化量が低下することになる。
【００６２】
スキュー角の大きさが最大となる半径において、隣接トラックに浮遊磁界を与えないためには、図８中に示したディスク半径方向への上部磁極の斜影長１４をトラックピッチ１３以下とすればよい。そのために、上述のように上部磁極端部１７を削った形状にし、記録ヘッドの磁極が隣接トラック部にかからないようにすれば、ヘッド磁界による熱減磁加速は起きない。
【００６３】
図１１に本願発明の第二の実施の形態を示す。本例は記録ヘッドの磁極９の射影１４が隣接トラック部１２にかからないようにする別な例である。第１の実施の形態と同様に上部磁極の斜影長をトラックピッチ以下とするべく、通常の長方形型の上部磁極形状に対して以下の式を満たすようにすればよい。
【００６４】
ＴＰ ≧ P × ｓｉｎ（Ｓ）＋（Ｗ）× ｃｏｓ（Ｓ）
ここで、ＴＰはトラックピッチ、Ｐは上部磁極の磁極厚、Ｗは記録ヘッドのトラック幅、Ｓは磁気ヘッドのスキュー角である。
【００６５】
この例は図７の例とは異なり、第３の辺を用いて第２の磁極の形状を構成する例ではない。第２の磁極の形状を四角形として、その磁極厚を調整するものである。尚、単磁極の形態でも同じ考えを採用すれば良い。
【００６６】
図１２に本願発明の第三の実施の形態を示す。第１の実施の形態と同様に上部磁極９の斜影長１４をトラックピッチ１３以下とするべく、上部磁極端部を削ったものである。但し、第１の実施の形態においては、上部磁極９のディスク回転方向の下流側の端部が削られたが、本例ではギャップ３６側が削られた。辺３７が第３の辺である。
【００６７】
前述したように、回転するディスク上で磁気ヘッドにより磁化反転を記録する時、最終的に磁化反転が決定される位置が、面内磁気記録方式においてはギャップ直下付近であるのに対して、垂直磁気記録においては上部磁極のギャップから遠い方の対抗線上付近である。本実施例は面内磁気記録方式だけではなく垂直磁気記録方式にも適用できる。
【００６８】
図１３に本願発明の第四の実施の形態を示す。本例と図１１に示す第２の実施の形態との相違は、磁化反転の記録点がシフトしている点だけである。
【００６９】
本実施例は面内磁気記録方式だけではなく垂直磁気記録方式にも適用できる。
【００７０】
次に、垂直磁気記録、わけても２層媒体を有する垂直磁気記録の例を説明する。
【００７１】
この場合は本願発明をより要求する形態である。そして、この例は本願がより有効に効果を奏する例である。
【００７２】
２層媒体の磁気記録とは、記録媒体が２層の記録材料によって構成されているものである。図１４に示すように、一般に磁気ディスクは、ディスク基板４０上に、下地層４１、クロム合金層４２を介して、磁気記録層４３、および上部の保護膜４４で構成されている。この積層構成は種々の改良、変形構成があるが、基本的な構成は前述の通りである。例えば、クロム合金層４２は省略される場合もある。磁気記録層の材料の例は上述したが、２層媒体では第１の磁気記録層４５の下部に、例えば軟磁性膜４６などが設けられる。この技術自体は周知のものであるので、更なる詳細説明は省略する。
【００７３】
図１５はリング型ヘッドにおける記録ギャップ及び各磁極の下部における、記録磁界分布の例である。図の上部に記録ギャップ及び各磁極の配置が示され、中段に面内磁気記録媒体記録時のヘッド磁界の長手方向の磁界成分、下段に２層垂直磁気記録媒体記録時の磁界垂直成分の分布を示している。この例の面内磁気記録媒体記録時の長手方向の磁界成分の分布は前述した例と同様である。一方、２層垂直磁気記録媒体記録時の磁界垂直成分の分布は前述の例と異なって、各磁極の下部にまで、磁界の垂直成分の大なる領域ば存在する。
【００７４】
これに対して、一般的な磁気ヘッド、例えば図１０の例では、Ｈｙの分布に見られるように、記録ギャップの端部で最大値を有し、これより磁極の端に向かって、磁界の垂直成分は漸次減衰する。そして、磁極の端部ではそれほど大きい成分を有しない。
【００７５】
このような磁界分布の相違は、本２層媒体の例では、記録磁極とこれに隣接するトラックの関係により厳格な距離の設定が要求される。即ち、２層媒体の垂直磁気記録においては、通例のものに比較して、磁極の隣接トラックへの影響が大きい。わずかな、磁極の隣接トラックへの引っかかりでも、熱減磁の大きな加速を見ることとなる。従って、こうした２層媒体の例では、本願発明を適用することの効果はより顕著である。
【００７６】
次に、本願発明の磁気ヘッドの製造方法の例を説明する。
【００７７】
図１６Ａより図１９Ｂまでは、本願発明の製造方法の骨子を説明する平面図である。これらの各図かこれまでの例と同じように、リング型ヘッドの例で、その第１の磁極１５および第２の磁極９のディスク面への投影像のみを示している。本願の製造方法の要点は、磁極の平面形状の加工に係わるものであるので、この工程のみを例示する。
【００７８】
通例、図６に見られるように、非磁性基板上に、下シールド膜２０より記録磁極８までを順に形成する。そして、記録磁極８を成膜後、記録磁極８の後端側の端面を再生ヘッド等と平行になるように平坦化する。この平坦化はラッピングやＦＩＢ（ＦｏｃｕｓｓｅｄＩｏｎＢｅａｍ）加工等による。本願発明は、こうした従来の方法によって、通常の長方形型上部磁極を作成した後に、これまで説明してきた隣接トラックに射影が重なる所望個所を削除する加工を施す。この加工にはＦＩＢ、スパッター、イオンミリングなどを用いることが出来る。これらの加工条件は当該材料に対する通例の条件で十分である。
【００７９】
図１６Ａ、図１６Ｂおよび図１７Ａ、図１７Ｂは第２の磁極の記録ギャップより遠い角部の削除を行う例、図１８Ａ、図１８Ｂおよび図１９Ａ、図１９Ｂは第２の磁極の記録ギャップに近い角部の削除を行う例である。符号３４および符号３７が第３の辺である。
【００８０】
図１６Ａは、従来の方法によって形成した磁極の平面図である。この図１６Ａの中に示した箱型の領域をヘッド浮上面からＦＩＢによるトリミングを行い、図１６Ｂのような形状を形成するものである。
【００８１】
図１７Ａ、図１７Ｂは、本発明の第一の実施例において使用する磁気ヘッドの第二の製造方法を示す。図１７Ａは、従来の方法によって形成した磁極の平面図である。この図１７Ａの中に示した斜方からＡｒを用いたスパッタやイオンミリングを行い、図１７Ｂのような形状を形成するものである。この場合、前記スパッタやイオンミリングはトラック幅方向に対して９０度未満の斜方からなされるのが好都合である。
【００８２】
図１８Ａ、図１８Ｂに本発明の第三の実施例において使用する磁気ヘッドの別な製造方法を示す。図１８Ａは、従来の方法によって形成した磁極の平面図である。この図１８Ａの中に示した箱型の領域をヘッド浮上面からＦＩＢによるトリミングを行い、図１８Ｂのような形状を形成するものである。
【００８３】
図１９Ａ、図１９Ｂに本発明の第三の実施例において使用する磁気ヘッドの別な製造方法を示す。図１９Ａは、従来の方法によって形成した磁極の平面図である。この図１９Ａの中に示した斜方からＡｒを用いたスパッタやイオンミリングを行い、図１９Ｂのような形状を形成するものである。この場合、前記スパッタやイオンミリングはトラック幅方向に対して９０度未満の斜方からなされるのが好都合である。
【００８４】
この方法ではスパッタ、ミリング条件によっては少々下部磁極の形状が削れてしまう。従って、この方法による場合は、例えばパワー条件を調整して大きく下部磁極が削れないようにすることが望ましい。
【００８５】
次に本願の別な例を説明する。図２１は、これまでの類似する図と同様に、本例における磁極と記録すべきトラックおよびこれに隣接する両トラックをその上部より見た位置関係を示している。
【００８６】
第２の磁極の形状が、磁気ディスクの半径方向と第２の磁極の長手方向とのなす角度が最大となる位置において、第２の磁極９の前気ディスクの面上への射影と磁気ディスクのトラック幅１２‘との重複部分１８が、前記トラック幅１２’の１０％以下になる如くなされている。更には、前記重複領域はより好ましくは前記トラック幅の０％を超え、１０％以下の範囲で従来構成の磁気ヘッドより優れた特性を示す。この例では、第３の辺３４を用いているが、第２の磁極９のトラック面への射影が、記録するトラック１０に隣接するトラック１２にかかっている例である。
【００８７】
本発明は、単磁極の磁気ヘッド、あるいはリング型ヘッドにおいても各種磁極の形状によらず、前記の磁極の前記磁気ディスクの面上への射影と前記磁気ディスクのトラック幅との重複部分を所定範囲に設定することによって達成するこが出来る。本願発明のこれらに関しては更なる図示は行わないが、例えば、本願発明の実施は、図７、図１１、図１２、図１３、などに示された形状の磁極においても当然実施することが出来る。こうした磁極は前述した方法と同様にして製造することが出来る。
【００８８】
次に、磁気ディスク装置への情報修正追記方式について説明する。
【００８９】
図２１に本発明による磁気ディスク装置への情報修正追記方式を示す。図２１の上部に情報修正追記前の情報記録状況を示す。ここではデータブロック1のみに情報が記録された図を示す。ワードプロセッサで文章を修正し、書き増やしていく時、すでに情報が記録されているデータブロック１だけを繰り返し修正追記のために記録再生を繰り返すと、隣接トラックの同一個所だけが繰り返し記録時の浮遊磁界の影響を受ける。その状態を緩和するため、修正追記の時には、修正の必要なデータブロックの情報全体をデータブロック２等の他のデータブロックに記録する。このようにすると、追記のたびに何度も記録時浮遊磁界を隣接トラックに与えることなく、熱減磁加速を緩和できる。
【００９０】
【発明の効果】
本願発明は、高記録密度の磁気記録においても、十分安定な記録状態を確保できる磁気ディスク装置を提供することが出来る。
【００９１】
技術的側面からは、本願発明は、スキュー角の大きな領域においても隣接トラック記録情報の熱緩和を加速しないような磁気ヘッド、並びに磁気ディスク装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は磁気ディスク装置の部分概略図である。
【図２】図２は磁気ヘッド部を拡大した平面図である。
【図３】図３は磁気ディスク装置の概略構成を示す平面図である。
【図４】図４は磁気ディスク装置の概略構成を示す断面図である。
【図５】図５は記録再生部の斜視図である。
【図６Ａ】図６Ａは磁気ヘッドの記録再生部の摺動面から見た底面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは磁気ヘッドの記録再生部の縦断面図である。
【図７】図７は本願発明の第１の実施の形態を示す磁気ヘッドと記録トラックとの位置関係を示す平面図である。
【図８】図８は従来技術の問題点を示す磁気ヘッドと記録トラックとの位置関係を示す平面図である。
【図９】図９はリング型磁気ヘッドのトラック中央での磁界分布の例を示す図である。
【図１０】図１０はリング型磁気ヘッドのトラック端部での磁界分布の例を示す図である。
【図１１】図１１は本願発明の第２の実施の形態を示す磁気ヘッドと記録トラックとの位置関係を示す平面図である。
【図１２】図１２は本願発明の第３の実施の形態を示す磁気ヘッドと記録トラックとの位置関係を示す平面図である。
【図１３】図１３は本願発明の第４の実施の形態を示す磁気ヘッドと記録トラックとの位置関係を示す平面図である。
【図１４】図１４は磁気記録媒体の積層例を示す断面図である。
【図１５】図１５はリング型磁気ヘッドの２層の垂直磁気記録媒体を用いた場合、磁界分布の例を示す図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、従来の方法によって形成した加工前の磁極の平面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは加工後の磁極の例の平面図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、従来の方法によって形成した加工前の磁極の平面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは加工後の磁極の例の平面図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、従来の方法によって形成した加工前の磁極の平面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは加工後の磁極の例の平面図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、従来の方法によって形成した加工前の磁極の平面図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは加工後の磁極の例の平面図である。
【図２０】図２０は本発明による磁気ディスク装置への情報修正追記方式を説明する図である。
【図２１】図２１は本願発明の別な実施の形態を示す磁気ヘッドと記録トラックとの位置関係を示す平面図である。
【符号の説明】
１：磁気ヘッド、２：ロータリアクチュエータ、３：磁気ディスク、４：磁気ディスクの回転方向、５：記録ヘッド、６：再生ヘッド、７：記録トラック幅、８：磁極厚、９：上部磁極、１０：自己トラック、１１：隣接トラック、１２：トラックピッチ、１３：記録ギャップ、１４：上部磁極のディスク半径方向への斜影長

Claims

第１の磁極及び主磁極を有する磁気ヘッドと、磁気ディスクとを備え、
前記主磁極は、前記第１の磁極と交差する方向の一対の第１の辺と、前記第１の磁極に対向する一対の第２の辺と、前記第１の辺と磁気ディスクの回転方向に対して上流側の第２の辺との間に設けられた第３の辺とを有し、
前記磁気ディスクの回転方向と前記主磁極の膜厚方向とのなす角度が最大となる磁気ディスク上の位置において、前記主磁極の前記磁気ディスクの面上への射影の前記磁気ディスクの半径方向の長さが前記磁気ディスクのトラックピッチ以下であり、
前記第１の磁極は、前記主磁極よりも磁気ディスクの回転方向に対して上流側に配置され、前記第１の磁極と主磁極との間にはギャップがあることを特徴とする垂直磁気ディスク装置。
第１の磁極及び主磁極を有する磁気ヘッドと、磁気ディスクとを備え、
前記主磁極は、前記第１の磁極と交差する方向の一対の第１の辺と、前記第１の磁極に対向する一対の第２の辺と、前記第１の辺と磁気ディスクの回転方向に対して上流側の第２の辺との間に設けられた第３の辺とを有し、
前記主磁極の形状が、前記磁気ディスクの回転方向と前記主磁極の膜厚方向とのなす角度が最大となる角度Ｓの磁気ディスク上の位置において、Ｐ×ｓｉｎ（Ｓ）とＷ×ｃｏｓ（Ｓ）との和（但し、Ｗは前記主磁極のトラック幅、Ｐは前記主磁極の磁極厚を示す）が前記磁気ディスクのトラックピッチ以下であり、
前記第１の磁極は、前記主磁極よりも磁気ディスクの回転方向に対して上流側に配置され、前記第１の磁極と主磁極との間にはギャップがあることを特徴とする垂直磁気ディスク装置。
前記第３の辺は、前記ギャップ側に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の垂直磁気ディスク装置。