JP4186912B2 - マグネティックスペーシングの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、発熱部を備えた薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置（ＨＤＤ）に関する。さらに、本発明は、ＨＤＤにおけるデータの書き込み時のマグネティックスペーシングを制御する方法に関する。

ＨＤＤが備えている薄膜磁気ヘッドは、信号の書き込み又は読み出しに際し、回転する磁気ディスク上において流体力学的に所定の間隙（浮上量）をもって浮上する。薄膜磁気ヘッドは、この浮上状態において電磁コイル素子からの磁界を用いて磁気ディスクに信号の書き込みを行い、磁気抵抗（ＭＲ）効果素子を用いて磁気ディスクからの信号磁界を感受して読み出しを行う。この際のこれらの磁気ヘッド素子と磁気ディスク表面との磁気的な実効距離がマグネティックスペーシングｄ_ＭＳとなる。

近年のＨＤＤの大容量小型化に伴う高記録密度化に際して、薄膜磁気ヘッドのトラック幅はより減少する傾向にある。このトラック幅減少による書き込み及び読み出し能力の低下を回避するために、ｄ_ＭＳは１０ｎｍ程度のより小さな値に設定されている。この際、ヘッド素子近傍又はヘッド素子内に発熱体を設けてＴＰＴＰ（Thermal Pole Tip Protrusion）現象を積極的に利用することにより、薄膜磁気ヘッド個々の浮上量ばらつきを調整し、このような微小値をとるｄ_ＭＳを精度良く制御する方法が検討されている（例えば、特許文献１〜４）。

米国特許第５，９９１，１１３号明細書 特開２００３−２７２３３５号公報 特開２００３−１６８２７４号公報 特開平０５−０２０６３５号公報

しかしながら、上述したような発熱体を備えた薄膜磁気ヘッドにおいては、書き込み初期における書き込み特性の不足に適切に対処できないという問題が生じていた。

本来、ＴＰＴＰ現象は、電磁コイル素子が、自ら発生させるジュール熱及び渦電流損熱によって熱膨張して磁気ディスク方向に突出する現象である。この際、書き込み開始とともにこの突出が始まるので、ｄ_ＭＳは所定時間減少し続け、その後一定値に落ち着く。すなわち、この所定時間内においては、ｄ_ＭＳがこの一定値よりも大きいので、書き込み特性が不十分となる。このように書き込み特性が不足したまま書き込みがなされたセクタの先頭領域では、信号の読み出しエラーが発生してしまう。これへの対処として、例えば、特許文献１〜３に記載されたヘッド素子近傍に設けられた発熱体を用いて、書き込み開始に先立って書き込み磁気ヘッド素子を突出させようとしても、発熱による突出のレスポンスが良くないので、書き込み開始時に十分な突出をタイミングよく引き起こすことができない。

一方、特許文献４では、薄膜抵抗体が、薄膜コイルと同じく上下部磁極間に形成されているので、薄膜抵抗体の発熱によるレスポンスを薄膜コイルの発熱によるレスポンスと同程度に早く設定することができる。しかしながら、薄膜抵抗体への通電によって発生した磁束が電磁コイル素子の磁極層を介して磁気ディスクに及び、不要な書き込みを行ってしまう。その結果、書き込み開始時に書き込みエラーが発生する。

従って、本発明の目的は、書き込み初期の書き込み特性不足の問題を解決するｄ_ＭＳの制御方法を提供することにある。

本発明について説明する前に、明細書において用いられる用語の定義を行う。薄膜磁気ヘッドのスライダ基板の素子形成面に形成された素子又は層構造等において、基準物よりも素子形成面側にあるものは「下部」とし、又は「下方」にあるとし、素子形成面とは反対側にあるものは「上部」とし、又は「上方」にあるとする。

また、２つの磁極層内に形成される環状磁束路を含む面を電流が横切る際、この面で区切られた一方の領域から他方の領域へ横切る電流の符号をプラスとし、これとは逆方向に横切る電流の符号をマイナスとする。従って、この面を横切る電流の総和がゼロというのは、この面で区切られた一方の領域から他方の領域へ横切る電流の総量と、これとは逆方向に横切る電流の総量とが同じ大きさとなることである。

発熱体への通電による不要な書き込みを行わずに、発熱体による電磁コイル素子突出のレスポンスをコイル層によるレスポンスと同等に設定し、書き込み初期の書き込み特性不足を適切に解消することができる薄膜磁気ヘッドとして、２つの磁極層と、この２つの磁極層の間に形成された複数のコイル層と、これら複数のコイル層を覆っておりこれら複数のコイル層を２つの磁極層から絶縁させている絶縁体層とを有する書き込み磁気ヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッドであって、複数のコイル層の層間であって絶縁体層内に形成された複数の抵抗体を含んでおり、２つの磁極層内に形成される環状磁束路を含む面を横切る電流の総和がゼロとなるようにこれらの複数の抵抗体に電流が流れ、この複数の抵抗体に流れる電流から発生する磁束が２つの磁極層において打ち消し合い、不要な書き込みを行う磁束を発生させない発熱部をさらに備えている薄膜磁気ヘッドが提供される。

発熱部が備えている複数の抵抗体が、コイル層と同じく絶縁体層内に位置しているので、発熱部の発熱によるＴＰＴＰ量の増加の割合、すなわちレスポンスを、コイル層の発熱によるレスポンスと同等に設定することができる。さらに、この複数の抵抗体に、２つの磁極層内に形成される環状磁束路を含む面を横切る電流の総和がゼロとなるように電流が流れている。従って、各抵抗体を流れる電流から発生する磁束は上下部磁極層において打ち消し合うので、発熱部への通電による磁気ディスクへの不要な書き込みが発生しない。その結果、この発熱部を用いて、不要な書き込みを行わずにコイル層の発熱によるレスポンスと同等のレスポンスを示すＴＰＴＰを実現することができる。これにより、書き込み開始前にこの発熱部によって予備加熱しておいて書き込み開始時に発熱部による加熱を止めることによって上述した書き込み初期の問題を解決することが可能となる。

さらに、上述した薄膜磁気ヘッドにおいては、発熱部とコイル層とが独立して設けられているので、発熱部の抵抗値設計の自由度が高く、発熱能力の最適化を図ることができる。

複数の抵抗体が２つの抵抗体であって、２つの抵抗体を流れる電流が、２つの磁極層が形成する環状磁束路を含む面を互いに逆方向に横切っており大きさが等しいことも好ましい。

複数の抵抗体が直列に接続されていることが好ましい。さらに直列に接続された複数の抵抗体を有する発熱部が、Ｕ字形、互いに間隔をおいた複数個の層からなる多層形、又はつづら折り形を有することも好ましい。複数の抵抗体が直列に接続されたこのような形状の発熱部においては、発熱部の両端に電流を印加することによって、上記の電流の条件が自動的に満たされることになる。

上述した薄膜磁気ヘッドにおいては、発熱部が、複数のコイル層の層間に設置されている。さらに、発熱部が、２つの磁極層に囲まれた空間の中央部に設置されていることも好ましい。発熱部がこのような位置にあることによって、発熱部の複数の抵抗体を流れる電流の各々から発生する磁束は、上下部磁極層においてあまり偏った密度分布をすることなく確実に打ち消し合う。その結果、発熱部への通電による磁気ディスクへの不要な書き込みがより確実に回避される。

前記発熱部に印加される電流が、直流、交流又はパルス電流であることが好ましい。

また、上述した薄膜磁気ヘッドを少なくとも１つ備えており、発熱部に電流を供給するためのリード線をさらに備えているＨＧＡが提供される。

さらに、上述したＨＧＡを少なくとも１つ備えており、発熱部へ供給する電流を制御する電流制御手段をさらに備えているＨＤＤが提供される。

この電流制御手段が、発熱部制御信号系を有しており、該発熱部制御信号系が記録／再生制御信号系とは独立して、前記発熱部に供給される電流を制御することが好ましい。このように、記録／再生制御信号系とは独立して、発熱部制御信号系を設けることによって、より多様な通電モードを用いることが可能となり、より適切なｄ_ＭＳの制御を実現することができる。

本発明によれば、さらにまた磁気記録においてデータの書き込み時のｄ_ＭＳを制御する方法であって、書き込み磁気ヘッド素子内の２つの磁極層の間の絶縁体層内に形成された複数の抵抗体を備えた発熱部におけるこの複数の抵抗体に対して、２つの磁極層内に形成される環状磁束路を含む面を横切る電流の総和がゼロとなるように電流を印加することによって、書き込み磁気ヘッド素子を熱膨張させて突出させ、その際、
データの書き込みの開始時から所定の時間前に、発熱部への電流の印加を開始し、このデータの書き込みの開始時において電流の印加を終了し、
発熱部に印加される電力量を、データの書き込みの際に書き込み磁気ヘッド素子内のコイル層に印加される電力量と同じとし、上記の所定の時間を、コイル層にこの電力量を印加したデータの書き込みの開始時から、マグネティックスペーシングが上記の一定値に到達する時点までの時間として、
データの書き込みの開始時以後、マグネティックスペーシングを一定値に保持することを特徴とするｄ_ＭＳの制御方法が提供される。

発熱部が備えている複数の抵抗体に対して、２つの磁極層内に形成される環状磁束路を含む面を横切る電流の総和がゼロとなるように電流を印加する。従って、各電流から発生する磁束は上下部磁極層において打ち消し合うので、発熱部への通電による磁気ディスクへの不要な書き込みが発生しない。その結果、この発熱部を用いて、データ書き込み時以外の時間に不要な書き込みを行わずに所定のＴＰＴＰ現象を発生させてｄ_ＭＳを制御することができる。

一般に、電磁コイル素子が自ら熱膨張して突出するＴＰＴＰ現象において、この突出は書き込み開始とともに大きくなり始める。従って、書き込み初期においては、ｄ_ＭＳがこのＴＰＴＰ現象を考慮した設定値よりもなお大きいので、オーバーライト特性等の書き込み特性が不十分となる。このように書き込み特性が不足したまま書き込みがなされたセクタの先頭領域では、信号の読み出しエラーが発生してしまう。そこで、データの書き込み開始時から所定の時間前に、発熱部への電流の印加を開始し、データの書き込み開始時において発熱部への電流の印加を終了する。これにより、ｄ_ＭＳを、書き込み開始時までにレスポンス良く所定の値にまで小さくして、その後、その値を一定に保持することができるので、この書き込み特性不足の問題を解決することができる。

さらに、本発明の制御方法においては、発熱部が有する複数の抵抗体が、コイル層と同じく絶縁体層内に位置しているので、発熱部に印加される電力量を、データの書き込みの際に書き込み磁気ヘッド素子のコイル層に印加される電力量と等しくすることによって、発熱部の発熱によるＴＰＴＰ量増加の割合、すなわちレスポンスが、コイル層の発熱によるレスポンスと同等になる。従って、データの書き込みの開始時から、上記の所定の時間前に、発熱部への電流の印加を開始し、データの書き込みの開始時において発熱部への電流の印加を終了した場合、書き込み開始時以後において、発熱部の発熱によって増大したＴＰＴＰ量の減少傾向とコイル層の発熱によるＴＰＴＰ量の増加傾向とが釣り合って、ｄ_ＭＳは一定値をとる。これにより上述した書き込み初期の問題をより確実に解決することができる。

なお、ここまでは、発熱部を、書き込み初期における書き込み特性不足を解決する手段として説明してきた。しかしながら、データの記録時および再生時において、適当に発熱部に通電してやることによってヘッド端面形状を変化させることにより浮上量を積極的に最適化することも可能となる。すなわち、発熱部を浮上量の調整手段として用いることもできる。この際、最適な浮上量とは、媒体との接触が発生しない最小値をいう。

本発明による薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えたＨＤＤによれば、発熱部への通電による不要な書き込みを行わずに、発熱部による書き込み磁気ヘッド素子の突出のレスポンスをコイル層によるレスポンスと同等に設定できるので、書き込み開始前にこの発熱部による発熱を行うことによって、従来問題となっていた書き込み初期における書き込み特性不足を回避することができる。さらに、発熱部の抵抗値設計の自由度が高いので、発熱能力の最適化を図ることができる。

また、本発明のｄ_ＭＳの制御方法によれば、書き込み初期においてもｄ_ＭＳを設定値に安定させることによって、従来回避できなかった書き込み初期における書き込み特性不足の問題を解決することができる。

以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。

図１は、本発明による磁気ディスク装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、本発明によるＨＧＡの一実施形態を示す斜視図であり、図３は、図２の実施形態におけるＨＧＡの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッド（スライダ）を示す斜視図である。

図１において、１０はスピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する複数の磁気ディスク、１２は薄膜磁気ヘッド（スライダ）をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置、１３は薄膜磁気ヘッドの読み書き動作及び発熱動作を制御するための記録再生回路をそれぞれ示している。

アセンブリキャリッジ装置１２には、複数の駆動アーム１４が設けられている。これらの駆動アーム１４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってピボットベアリング軸１６を中心にして角揺動可能であり、この軸１６に沿った方向にスタックされている。各駆動アーム１４の先端部には、ＨＧＡ１７が取り付けられている。各ＨＧＡ１７には、スライダが、各磁気ディスク１０の表面に対向するように設けられている。磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及び薄膜磁気ヘッド（スライダ）は、単数であっても良い。

図２に示すように、ＨＧＡは、サスペンション２０の先端部に、磁気ヘッド素子を有するスライダ２１を固着し、さらにそのスライダ２１の端子電極に配線部材２５の一端を電気的に接続して構成される。

サスペンション２０は、ロードビーム２２と、このロードビーム２２上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ２３と、ロードビーム２２の基部に設けられたベースプレート２４と、フレクシャ２３上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２５とから主として構成されている。

本発明のＨＧＡにおけるサスペンションの構造は、以上述べた構造に限定されるものではないことは明らかである。なお、図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。

図３に示すように、本実施形態におけるスライダは、互いに積層された記録用の電磁コイル素子及び再生用のＭＲ効果素子からなる磁気ヘッド素子３０と、これらの素子に接続された４つの信号端子電極３１と、図３には示されていないヒータに流す電流用の２つの駆動端子電極３２とを、その素子形成面３３上に備えている。３４はスライダの浮上面である。なお、これらの端子電極の数及び位置は、図３の形態に限定されるものではない。図３において端子電極は６つであるが、例えば、電極を５つとした上でグランドをスライダ基板に接地した形態でも良い。

図４は、本発明による薄膜磁気ヘッドの一実施形態をスライダ基板の素子形成面側から透視的に見た平面図である。図５（Ａ）は、図４のＡ−Ａ線断面を含む斜視図である。また、図５（Ｂ）は、図４のＡ−Ａ線断面図である。なお、図５（Ａ）及び（Ｂ）におけるコイルの巻き数は図を簡略化するため、図４における巻き数より少なく表されている。コイルは１層、２層以上又はヘリカルコイルでもよい。

図５（Ａ）において、４０はスライダ基板であり、浮上面５０を有し、書き込み又は読み出し動作時には回転する磁気ディスク表面上において流体力学的に所定の間隙をもって浮上している。このスライダ基板４０の浮上面５０を底面とした際の一つの側面（素子形成面）に、読み出し用のＭＲ効果素子４２と、書き込み用の電磁コイル素子４４と、発熱部４６とが形成されている。

ＭＲ効果素子４２は、ＭＲ効果層４２ｃと、この層を挟む位置に配置される下部シールド層４２ａ及び上部シールド層４２ｆとを含む。ＭＲ効果層４２ｃは、ＣＩＰ-ＧＭＲ多層膜、ＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜からなり、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感知する。ＭＲ効果層４２ｃがＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜からなる場合、上下部シールド層４２ｆ及び４２ａはそれぞれ上下部電極として兼用される。下部シールド層４２ａ及び上部シールド層４２ｆは磁性層であり、ＭＲ効果層４２ｃに対して雑音となる外部磁界を遮断する役割を有する。

電磁コイル素子４４は、下部磁極層４４ａ、上部磁極層４４ｆ及びコイル層４４ｃを含む。下部磁極層４４ａ及び上部磁極層４４ｆは、コイル層４４ｃによって自身に誘導された磁束を、書き込みがなされる磁気ディスク表面にまで収束させながら導くための磁路である。なお、ＭＲ効果素子４２の上部シールド層４２ｆと電磁コイル素子４４の下部磁極層４４ａとが一体となって、１つの層で両層の機能を兼ねてもよい。

ＭＲ効果素子４２及び電磁コイル素子４４の磁気ディスク表面側の端は、ヘッド端面５１に達している。ここで、ヘッド端面５１には、保護膜としてＤＬＣ（Diamond Like Carbon）等のコーディングが施されている。なお、ＭＲ効果素子４２及び電磁コイル素子４４の端となっているヘッド端面５１と磁気ディスク表面との書き込み／読み出し動作時における磁気的な実効距離がｄ_ＭＳとなる。

発熱部４６は、コイル層４４ｃと同じく上下部磁極層４４ｆ及び４４ａの間の絶縁体層内に設けられており、ライン形状の２つの抵抗体とこの抵抗体を直列に接続するＵ字部とからなるＵ字形状となっている。この発熱部４６に通電した場合、この２つの抵抗体に、２つの磁極層内に形成される環状磁束路を含む面を横切る電流の総和がゼロとなるように電流が印加されていることになる。すなわち、この２つの抵抗体には、互いに逆方向であって同じ大きさの電流がそれぞれに流れることになる。なお、同図における断面が、環状磁束路を含む面に相当する。ここで、発熱部４６は、２層からなるコイル層４４ｃ及び４４ｃ´の層間であってしかも上下部磁極層４４ｆ及び４４ａに囲まれた空間の中央部に設置されているが、必ずしもこの位置に限定されるものではなく、コイル層４４ｃ及び４４ｃ´の上方若しくは下方、又は上下部磁極層４４ｆ及び４４ａの間において中央部からずれた位置に設けられていてもよい。さらに、発熱部４６の取り得る形状の変更態様については後に詳述する。

次いで、図５（Ｂ）を用いて、上記の構成を詳述する。スライダ基板４０は、例えばアルティック（Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ）等から形成されている。４１は、スライダ基板４０上に積層された例えばＡｌ_２Ｏ_３等からなる厚さ約０.０５μｍ〜約１０μｍの絶縁層である。下部シールド層４２ａは、絶縁層４１上に積層されており、例えば厚さ約０.３μｍ〜約３μｍのＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等から形成されている。４２ｂは、下部シールド層４２ａ上に積層された例えばＡｌ_２Ｏ_３又はＤＬＣ等からなる厚さ約０.００５μｍ〜約０.５μｍの下部シールドギャップ層である。

ＭＲ効果層４２ｃは、例えばＣＩＰ-ＧＭＲ多層膜、ＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜から構成される。４２ｄは、磁気バイアス層を備えておりＭＲ効果層４２ｃの両端に接続された例えばＣｕ等からなる素子リード導体層、４２ｅはＭＲ効果層４２ｃ及び素子リード導体層４２ｄ上に積層された例えばＡｌ_２Ｏ_３又はＤＬＣ等からなる厚さ約０.００５μｍ〜約０.５μｍの上部シールドギャップ層である。なお、ＭＲ効果層４２ｃがＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜で構成される場合、上下部シールドギャップ層４２ｅ及び４２ｂ、並びに素子リード導体層４２ｄは不要となる。上部シールド層４２ｆは、上部シールドギャップ層４２ｅ上に積層されており、例えば厚さ約０.３μｍ〜約４μｍのＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等から形成されている。なお、上下部シールド層４２ｆ及び４２ａの間隔である再生ギャップ長は、約０.０３μｍ〜約１μｍである。

４３は、上部シールド層４２ｆ上に積層された例えばＡｌ_２Ｏ_３等からなる厚さ約０.１μｍ〜約２.０μｍの非磁性層である。下部磁極層４４ａは、非磁性層４３上に積層されており、例えば厚さ約０.３μｍ〜約３μｍのＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等から形成されている。なお、上部シールド層４２ｆと下部磁極層４４ａとが一体となって、１つの層で両層の機能を兼ねる場合、非磁性層４３は省略される。４４ｂは、下部磁極層４４ａ上に積層された例えばＡｌ_２Ｏ_３又はＤＬＣ等からなる厚さ約０.０３μｍ〜約０.５μｍ（記録ギャップ長に相当）の磁気ギャップ層である。４４ｄ、４４ｄ´、４４ｄ´´及び４４ｄ´´´は、例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ約０.１μｍ〜約５μｍのコイル／発熱部絶縁層である。コイル層４４ｃ及び４４ｃ´は、コイル／発熱部絶縁層４４ｄ及び４４ｄ´´上にそれぞれ積層されており、例えば厚さ約０.５μｍ〜約３μｍのＣｕ等から形成されている。図５（Ａ）及び（Ｂ）には示されておらず、図４に示されている４４ｅは、コイル層４４ｃの一端に電気的に接続された例えばＣｕ又はＮｉＦｅ等からなるコイルリード導体層である。上部磁極層４４ｆは、下部磁極層４４ａと共に磁極及び磁気ヨークを構成しており、例えば厚さ約０.５μｍ〜約５μｍのＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等から形成されている。４９は、例えばＡｌ_２Ｏ_３等から形成されているオーバーコート層である。

発熱部４６を構成する抵抗体４６ａ及び４６ｂは、コイル／発熱部絶縁層４４ｄ´上に形成されているが、例えば、約０.１μｍ〜約５μｍ程度の厚さを有しており、例えば、ＮｉＣｕを含む材料からなる。ここで、ＮｉＣｕにおけるＮｉの含有割合は、例えば、約１５〜約６０原子％であり、好ましくは２５〜４５原子％である。また、このＮｉＣｕに対する添加物として、Ｔａ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｓｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＨｆのうち、少なくとも１つの元素が含まれていてもよい。これらの添加物の含有割合は、５原子％以下であることが好ましい。

また、発熱部４６を構成する抵抗体４６ａ及び４６ｂは、例えば、ＮｉＣｒを含む材料からなっていてもよい。この場合、ＮｉＣｒにおけるＮｉの含有割合は、例えば、約５５〜約９０原子％であり、好ましくは７０〜８５原子％である。また、このＮｉＣｒに対する添加物として、Ｔａ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｓｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＨｆのうち、少なくとも１つの元素が含まれていてもよい。これらの添加物の含有割合は、５原子％以下であることが好ましい。

さらにまた、発熱部４６を構成する抵抗体４６ａ及び４６ｂは、例えば、Ｔａ単体又はＴａを含む材料からなっていてもよい。ここで、Ｔａに対する添加物として、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｓｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＨｆのうち、少なくとも１つの元素が含まれていてもよい。これらの添加物の含有割合は、５原子％以下であることが好ましい。

図６は、図４の実施形態における薄膜磁気ヘッドの構成を示す、図４のＢ−Ｂ線断面図である。同図においては、図５と同一の要素が、同じ参照番号を用いて示されている。ただし、図６に示された断面には、ＭＲ効果層４２ｃ及びコイルリード導体層４４ｅは現れていない。

同図において、発熱部４６のＵ字形状部分は現れておらず、コイル層４４ｃ及び４４ｃ´の層間に引き出し電極に向かうラインパターンの断面が現れている。

図７は、発熱部４６の電極パッド部を示すための図４におけるＣ−Ｃ線断面図である。

同図に示された断面には、発熱部４６から上下部シールド層及び上下部磁極層の外に引き出された引き出し電極４６１及び４６２が現れている。なお、引き出し電極４６１及び４６２は、抵抗体４６ａ及び４６ｂと同じ材料である。引き出し電極４６１及び４６２上には、導電性を有する電極膜部材７０ａ及び７０ｂがそれぞれ形成されている。この電極膜部材７０ａ及び７０ｂ上には、この電極膜部材７０ａ及び７０ｂを電極として電界めっきによって形成された、上方に伸びるバンプ７１ａ及び７１ｂがそれぞれ設けられている。電極膜部材７０ａ及び７０ｂ並びにバンプ７１ａ及び７１ｂは、Ｃｕ等の導電材料等からなる。電極膜部材７０ａ及び７０ｂの厚みは、約１０ｎｍ〜約２００ｎｍ程度であり、バンプ７１ａ及び７１ｂの厚みは、約５μｍ〜約３０μｍ程度である。

バンプ７１ａ及び７１ｂの上端は、オーバーコート層４９から露出しており、これらの上端には、発熱部４６用のパッド７２ａ及び７２ｂがそれぞれ設けられている。このパッド７２ａ及び７２ｂを介して、発熱部４６に電流が供給されることになる。なお、同様にして、ＭＲ効果素子４２及び電磁コイル素子４４は信号端子電極３１（図３）と接続されているが、これらの接続構造は、図の簡略化のため図示されていない。

図８（Ａ）〜（Ｃ）は、図４の実施形態における薄膜磁気ヘッドの発熱部４６の種々の変更態様をスライダ基板の素子形成面側から透視的に見た平面図、及びこれらの変更態様の図４におけるＡ−Ａ線断面図である。

図８（Ａ）によれば、発熱部４６´は、上下部磁極層間において互いに上下の位置関係にあって対向するライン形状の抵抗体４６ａ´及び４６ｂ´を備えており、抵抗体４６ａ´及び４６ｂ´はＵ字部４６ｃ´によって直列に接続されている。また、図８（Ｂ）によれば、発熱部４６´´は、上下部磁極層間において互いに上下の位置関係にあって対向する層状の抵抗体４６ａ´´及び４６ｂ´´を備えており、抵抗体４６ａ´´及び４６ｂ´´はＵ字部４６ｃ´´によって直列に接続されている。さらに、図８（Ｃ）によれば、発熱部４６´´´は、上下部磁極層間において各コイル層と平行に設置された偶数個のライン形状である抵抗体４６ａ´´´を有しており、この偶数個の抵抗体４６ａ´´´が互いに直列に接続されることによって、つづら折形状となっている。

図８（Ａ）〜（Ｃ）の何れの発熱部においても、発熱部が有する２つの端部は、上下部磁極層内に形成される環状磁束路を含む面（同図の断面）を境にして同じ側にあるため、これらの発熱部を構成する抵抗体は、この環状磁束路を含む面を必ず偶数箇所で横切っていることになる。従って、発熱部に通電した場合、例えば抵抗体４６ａ´及び４６ｂ´のそれぞれを流れる電流は、この環状磁束路を含む面を横切る際、互いに逆方向であって同じ大きさとなり、その総和がゼロとなる。このことは、抵抗体４６ａ´´及び４６ｂ´´、並びに４６ａ´´´においても同様である。これにより各電流から発生する磁束を上下部磁極層において打ち消し合うように設定することが可能となる。

ここで、図８（Ａ）〜（Ｃ）の各変更態様において、発熱部は、２層からなるコイル層の層間であって上下部磁極層に囲まれた空間の中央部に設置されているが、必ずしもこの位置に限定されるものではなく、コイル層の上方若しくは下方、又は上下部磁極層の間において中央部からずれた位置に設けられていてもよい。さらに、他の形状を有する発熱部の変更態様も可能であり、通電した際に、各電流から発生する磁束を上下部磁極層において打ち消し合うような形状であればよい。

図９は、図４の実施形態における薄膜磁気ヘッドの製造工程を説明する工程図であり、図４のＡ−Ａ線断面を示している。

以下同図を参照して、本実施形態における薄膜磁気ヘッドの製造工程を簡単に説明する。まず、図９（Ａ）に示すように、例えばスパッタリング法によって、基板４０上に絶縁層４１を積層する。次いで、絶縁層４１上に、例えばめっき法によって下部シールド層４２ａを形成する。次いで、例えばスパッタリング法によって、下部シールドギャップ層４２ｂ、ＭＲ効果層４２ｃ、磁気バイアス層を備えた素子リード導体層４２ｄ、上部シールドギャップ層４２ｅを形成する。次いで、例えばめっき法によって上部シールド層４２ｆを形成する。その後、ヘッド端面５１から見てその後ろ側に平坦化層４９ａを形成する。以上の工程によって、ＭＲ効果素子４２の形成が完了する。

次いで、図９（Ｂ）に示すように、上部シールド層４２ｆの上に、例えばスパッタリング法によって非磁性層４３、下部磁極層４４ａ、磁気ギャップ層４４ｂを形成すると共に、ヘッド端面５１から見てその後ろ側に平坦化層４９ｂを形成する。次いで、フォトリソグラフィ及びドライエッチング法等を用いた公知の方法によって、磁気ギャップ層４４ｂの上にコイル／発熱部絶縁層４４ｄ、コイル層４４ｃ、コイル／発熱部絶縁層４４ｄ´、発熱部４６、及びコイル／発熱部絶縁層４４ｄ´´を順次形成する。このコイル／発熱部絶縁体４４ｄ´´上に、コイル層４６ｃ´を形成し、次いでコイル層４６ｃ´を覆うようにコイル／発熱部絶縁体４４ｄ´´´を形成する。その後、上部磁極層４４ｆを形成する。以上の工程によって、電磁コイル素子４４及び発熱部４６の形成が完了する。さらに、平坦化したオーバーコート層４９ｃを形成する（図９（Ｃ））。

図１０は、図１の実施形態における磁気ディスク装置の記録再生回路１３の回路構成を示すブロック図である。

図１０において、９０は記録再生制御ＣＰＵ、９１は記録再生チャネル、９２はプリアンプ部、９３はレジスタ、９４はＤ／Ａ変換器、９５は発熱部制御回路をそれぞれ示している。

記録再生チャネル９１から出力される記録データは、プリアンプ部９２に供給される。プリアンプ部９２は、記録再生制御ＣＰＵ９０から出力される記録制御信号が書き込み動作を指示するときのみ、記録データをプリアンプ部９２へ供給する。プリアンプ部９２は、この記録データに従ってコイル層４４ｃに書き込み電流を流し、電磁コイル素子４４により磁気ディスク１０（図１）上に記録を行う。

記録再生制御ＣＰＵ９０から出力される再生制御信号が読み出し動作を指示するときのみ、ＭＲ効果層４２ｃに定電流が流れる。このＭＲ効果素子４２により再生された信号はプリアンプ部で増幅復調されて再生データとして記録再生チャネル９１に出力される。

発熱部制御回路９５は、記録再生チャネル９１から出力される発熱部ＯＮ／ＯＦＦ信号、及び記録再生制御ＣＰＵ９０からレジスタ９３及びＤ／Ａ変換器９４を介して出力される発熱部電流値制御信号を受け取る。この発熱部ＯＮ／ＯＦＦ信号がオン動作指示である場合、電流が発熱部４６に流れる。この際の電流値は、発熱部電流値制御信号に応じた値に制御される。

このように、記録／再生制御信号系とは独立して、発熱部ＯＮ／ＯＦＦ信号及び発熱部電流値制御信号系を設けることによって、より多様な通電モードを用いることが可能となり、より適切なｄ_ＭＳの制御を実現することができる。

実際の動作においては、発熱部４６に、所定の通電モードに対応した電流が流れる。この電流によって、この発熱部４６から熱が発生し、この熱が電磁コイル素子を熱膨張させる。これにより、書き込み開始時におけるｄ_ＭＳを予め所定値に設定することができる。このように、磁気ヘッド素子動作において必要な時にのみｄ_ＭＳを制御することによって、磁気ディスク表面にスライダが衝突するクラッシュの確率をさほど高めることなく、必要なｄ_ＭＳの制御を行うことができる。このｄ_ＭＳ値は、発熱部４６に流れる電流を制御する発熱部電流値制御信号により精度良く調整することができる。

なお、記録再生回路１３の回路構成は、図１０に示したものに限定されるものでないことは明らかである。記録再生制御信号以外の信号で書き込み及び読み出し動作を特定してもよい。さらに、発熱部４６に通電する電流として、直流だけではなく、交流又はパルス電流等を用いることも可能である。

図１１は、本発明によるｄ_ＭＳの制御方法の一実施形態を説明するタイムチャートである。

最初に、図１１（Ａ）に、書き込みの際の電磁コイル素子への投入電力と、この書き込み電力によるｄ_ＭＳの変化との関係を示す。時刻ｔ＝０において、書き込み電力が電磁コイル素子に投入されてコイル層に所定値の電流が流されると、ＴＰＴＰ現象によって電磁コイル素子が磁気ディスク方向に突出する。ここでｄ_ＭＳは、この突出に対応して減少し、レスポンス時間ｔ_Ｒ後に設定値に達して以後、熱平衡状態に入って安定する。

次いで、図１１（Ｂ）に、発熱部への投入電力と、発熱部からの熱によるｄ_ＭＳの変化との関係を示す。時刻ｔ＝−ｔ_Ｒにおいて、図１１（Ａ）の書き込み電力相当の電力が発熱部に投入されて発熱部に所定値の電流が流されると、発熱部からの熱によるＴＰＴＰ現象によってｄ_ＭＳが減少する。この際、発熱部は、電磁コイル素子の上下部磁極層間のコイル層と同等の位置に形成されており、投入電力がコイル層と同等であるのでコイル層と同程度の発熱を行う。従って、発熱部及びコイル層の発熱によるＴＰＴＰ現象のレスポンスがほぼ等しくなる。その結果、ｄ_ＭＳはｔ＝０においてほぼ設定値に達する。次いで、ｔ＝０において、発熱部への電力投入が終了すると、放熱による電磁コイル素子の収縮によってｄ_ＭＳが増加し、時刻ｔ＝ｔ_Ｒにおいて初期値に戻る。

上述したような発熱部及び電磁コイル素子それぞれへの投入電力とｄ_ＭＳの変化との関係を踏まえて、書き込み開始時における適切なｄ_ＭＳの制御を考える。

図１１（Ｃ）に示すように、時刻ｔ＝−ｔ_Ｒにおいて発熱部へ電力を投入し、次いで、ｔ＝０においてこの発熱部への電力投入を終了すると同時に書き込み電力を投入する。このような電力投入ステップによって、ｄ_ＭＳは、図１１（Ａ）及び（Ｂ）でのｄ_ＭＳの振る舞いを足し合わせた変化を示す。すなわち、発熱部の発熱によって増大したＴＰＴＰ量の減少傾向とコイル層の発熱によるＴＰＴＰ量の増加傾向とが釣り合うことにより、ｄ_ＭＳは、ｔ＝０以後、すなわち書き込み開始直後から安定的に設定値を示すことになる。

このような書き込み初期のｄ_ＭＳを安定させるｄ_ＭＳ制御方法は、上述したように、発熱部がコイル層と同等の位置に形成されて両者の発熱によるＴＰＴＰ現象のレスポンスがほぼ等しくなるように設定されていることによって初めて可能となる。しかも、本発明のように発熱部に通電しても不要な書き込みを行うような磁束が発生しない構造になっていて初めて、書き込み開始前に発熱部を発熱させることが可能となる。

以下、本発明による薄膜磁気ヘッドを用いて書き込みを行った際の、書き込み初期のオーバーライト特性について、実施例を用いて説明する。

図１２は、本発明による薄膜磁気ヘッドを用いてオーバーライトを行った際の書き込み初期のオーバーライト特性を示す特性図である。同図において、横軸は、書き込み開始時点、すなわち電磁コイル素子への通電開始時点をｔ＝０としたときの時間ｔであり、縦軸は、オーバーライトを行った際の書き込み信号強度と残留信号強度との比に相当するオーバーライト特性値ＯＷである。同図中、ａは、比較例として、発熱部への通電を行っていない場合、すなわち従来技術のオーバーライト特性であり、ｂは、発熱部及び電磁コイル素子それぞれへの電力投入を図１１（Ｃ）に示したタイムチャートに従って行った場合の本発明によるオーバーライト特性である。

同図のａによれば、従来技術のＯＷは、書き込み開始時点ｔ＝０から立ち上がって２９〜３０ｄＢ程度の値に漸近していくが、ｔ＝２ｍｓｅｃまでの間、このＯＷは小さく残留信号分がより多く残っている。このような小さなＯＷは、上述したように、書き込み初期においては、コイル層の発熱によるＴＰＴＰ現象が十分に起こっておらず、ｄ_ＭＳの値が、ＴＰＴＰを見込んでの設計値に達していないので書き込み特性が不十分になっているために生じると考えられる。これに対して、同図のｂによると、本発明によるＯＷは、書き込み開始時点ｔ＝０から２９〜３０ｄＢ程度の値を安定的に実現しており、上述したような書き込み初期の書き込み特性不足の問題が解消していることがわかる。

以上の結果から、本発明の薄膜磁気ヘッドを用いて書き込み開始後のｄ_ＭＳの制御を行うことによって、従来技術において回避できなかった書き込み初期における書き込み特性不足の問題が解決されることが理解される。

さらに、以上に述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

本発明による磁気ディスク装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。 本発明によるＨＧＡの一実施形態を示す斜視図である。 図２の実施形態におけるＨＧＡの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッドを示す斜視図である。 本発明による薄膜磁気ヘッドの一実施形態をスライダ基板の素子形成面側から透視的に見た平面図である。 図４の実施形態における薄膜磁気ヘッドの構成を示す、図４のＡ−Ａ線断面を含む斜視図、及びＡ−Ａ線断面図である。 図４の実施形態における薄膜磁気ヘッドの構成を示す、図４のＢ−Ｂ線断面図である。 発熱部の電極パッド部を示すための図４におけるＣ−Ｃ線断面図である。 図４の実施形態における薄膜磁気ヘッドの発熱部の種々の変更態様をスライダ基板の素子形成面側から透視的に見た平面図、及びこれらの変更態様の図４におけるＣ−Ｃ線断面図である。 図４の実施形態における薄膜磁気ヘッドの製造工程を説明する断面図である。 図１の実施形態における磁気ディスク装置の記録再生回路の回路構成を示すブロック図である。 本発明によるｄ_ＭＳの制御方法の一実施形態を説明するタイムチャートである。 本発明による薄膜磁気ヘッドを用いてオーバーライトを行った際の書き込み初期のオーバーライト特性を示す特性図である。

符号の説明

１０ 磁気ディスク
１１ スピンドルモータ
１２ アセンブリキャリッジ装置
１３ 記録再生回路
１４ 駆動アーム
１５ ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１６ ピボットベアリング軸
１７ ＨＧＡ
２０ サスペンション
２１、４０ スライダ基板
２２ ロードビーム
２３ フレクシャ
２４ ベースプレート
２５ 配線部材
３０ 書き込み及び読み出し磁気ヘッド素子
３１ 信号端子電極
３２ 駆動端子電極
３３ 素子形成面
３４、５０ 浮上面
４１ 絶縁層
４２ ＭＲ効果素子
４２ａ 下部シールド層
４２ｂ 下部シールドギャップ層
４２ｃ ＭＲ効果層
４２ｄ 素子リード導体層
４２ｅ 上部シールドギャップ層
４２ｆ 上部シールド層
４３ 非磁性層
４４ 電磁コイル素子
４４ａ 下部磁極層
４４ｂ 磁気ギャップ層
４４ｃ、４４ｃ´ コイル層
４４ｄ、４４ｄ´、４４ｄ´´、４４ｄ´´´ コイル／発熱部絶縁層
４４ｅ コイルリード導体層
４４ｆ 上部磁極層
４６、４６´、４６´´ 発熱部
４６１，４６２ 引き出し電極
４６ａ、４６ａ´、４６ａ´´、４６ａ´´´、４６ｂ、４６ｂ´、４６ｂ´´ 電導体
４６ｃ´、４６ｃ´´
４９ オーバーコート層
４９ａ、４９ｂ、４９ｃ 平坦化層
５１ ヘッド端面
７０ａ、７０ｂ 電極膜部材
７１ａ、７１ｂ バンプ
７２ａ、７２ｂ パッド
９０ 記録再生制御ＣＰＵ
９１ 記録再生チャネル
９２ プリアンプ部
９３ レジスタ
９４ Ｄ／Ａ変換器
９５ 発熱部制御回路

Claims (5)

1. 磁気記録においてデータの書き込み時のマグネティックスペーシングを制御する方法であって、
   書き込み磁気ヘッド素子内の２つの磁極層の間の絶縁体層内に形成された複数の抵抗体を備えた発熱部の該複数の抵抗体に対して、前記２つの磁極層内に形成される環状磁束路を含む面を横切る電流の総和がゼロとなるように電流を印加することによって、前記書き込み磁気ヘッド素子を熱膨張させて突出させ、その際、
   データの書き込みの開始時から所定の時間前に、前記発熱部への電流の印加を開始し、該データの書き込みの開始時において該電流の印加を終了し、
   前記発熱部に印加される電力量を、データの書き込みの際に前記書き込み磁気ヘッド素子内のコイル層に印加される電力量と同じとし、前記所定の時間を、コイル層に該電力量を印加したデータの書き込みの開始時から、マグネティックスペーシングが前記一定値に到達する時点までの時間として、
   前記データの書き込みの開始時以後、マグネティックスペーシングを一定値に保持することを特徴とするマグネティックスペーシングの制御方法。
2. 前記複数の抵抗体が２つの抵抗体であって、該２つの抵抗体に、前記環状磁束路を含む面を互いに逆方向に横切っており大きさが等しい電流をそれぞれ印加することを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
3. 前記複数の抵抗体が直列に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御方法。
4. 前記発熱部が、Ｕ字形、互いに間隔をおいた複数個の層からなる多層形、又はつづら折り形を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御方法。
5. 前記発熱部に印加される電流が、直流、交流又はパルス電流であることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の制御方法。

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