JP4711388B2 - 垂直磁気記録用磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、垂直磁気記録方式によって記録媒体に情報を記録するために用いられる垂直磁気記録用磁気ヘッド、ならびに垂直磁気記録用磁気ヘッドを含むヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置に関する。

磁気記録再生装置における記録方式には、信号磁化の向きを記録媒体の面内方向（長手方向）とする長手磁気記録方式と、信号磁化の向きを記録媒体の面に対して垂直な方向とする垂直磁気記録方式とがある。垂直磁気記録方式は、長手磁気記録方式に比べて、記録媒体の熱揺らぎの影響を受けにくく、高い線記録密度を実現することが可能であると言われている。

垂直磁気記録用の磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面と、記録媒体に記録する情報に応じた磁界を発生するコイルと、コイルによって発生された磁界に対応する磁束を通過させると共に、垂直磁気記録方式によって情報を記録媒体に記録するための記録磁界を発生する磁極層とを備えている。磁極層は、例えば、一端部が媒体対向面に配置されたトラック幅規定部と、このトラック幅規定部の他端部に連結され、トラック幅規定部よりも大きな幅を有する幅広部とを有している。トラック幅規定部は、ほぼ一定の幅を有している。

垂直磁気記録方式において、記録密度の向上に寄与するのは、主に、磁気ヘッドの改良と記録媒体の改良である。高記録密度化のために磁気ヘッドに要求されることは、特に、トラック幅の縮小、すなわち媒体対向面における磁極層の端面の幅の縮小と、記録特性の向上である。記録特性の向上とは、例えば、重ね書きの性能を表わすオーバーライト特性の向上である。トラック幅が小さくなるとオーバーライト特性は低下するので、トラック幅が小さくなるほど、オーバーライト特性の一層の向上が必要となる。オーバーライト特性を向上させるには、磁極層の材料として、飽和磁束密度の大きな材料を用いることが有効である。

一方、高記録密度化のために記録媒体に要求されることは、記録分解能の向上である。記録分解能を向上させるためには、記録媒体の保磁力を大きくすることが有効である。保磁力の大きな記録媒体を用いた場合に十分なオーバーライト特性を確保するためには、やはり、磁極層の材料として、飽和磁束密度の大きな材料を用いることが必要となる。

このような背景から、Ｆｅ：１８重量％、Ｎｉ：８２重量％の組成や、Ｆｅ：５０重量％、Ｎｉ：５０重量％の組成のような従来のＦｅＮｉ系合金では、十分な飽和磁束密度が得らないため、磁極層の材料としては、飽和磁束密度の大きな他の材料を用いることが検討されている。具体的には、磁極層の材料としては、ＦｅＣｏ系合金、ＣｏＮｉＦｅ系合金、ＦｅＣ、ＦｅＮ等の高飽和磁束密度材料を用いることが検討されている。

ところで、垂直磁気記録用の磁気ヘッドでは、記録動作時以外のときに磁極層の残留磁化に起因して磁極層より発生される磁界によって、記録媒体に記録されている情報が消去される現象（以下、ポールイレーズ現象という。）が生じる場合があることが知られていた。そして、磁極層の材料として、前述のような高飽和磁束密度材料を用いると、ポールイレーズ現象が生じやすいことが分かった。

ポールイレーズ現象の起こり易さは、磁極層のトラック幅規定部の形状に依存する。特許文献１，２には、トラック幅規定部の形状を工夫することによってポールイレーズ現象の発生を抑制する技術が記載されている。

また、ポールイレーズ現象の起こり易さは、磁極層の磁区構造にも依存する。非特許文献１には、スロートハイトを小さくすることによって、磁極層の磁区構造を安定化させ、これにより、ポールイレーズ現象の発生を抑制する技術が記載されている。

例えば特許文献３ないし５に記載されているように、長手磁気記録用の磁気ヘッドにおいて、磁極層の形状や磁極層周辺の構造を工夫することによって、磁極層の磁区構造を安定化する技術は、種々提案されている。

また、特許文献６には、垂直磁気記録用の磁気ヘッドにおいて、磁極層周辺の構造を工夫することによって、磁極層の磁区構造を安定化する技術が記載されている。

また、特許文献７，８には、長手磁気記録用の磁気ヘッドにおいて、磁極層を構成する磁性材料の磁歪定数を制御することによって、磁極層の磁区構造を制御する技術が記載されている。具体的に説明すると、特許文献７には、磁極層を構成する磁性材料として、磁歪定数が負の値のＮｉＦｅ合金（Ｎｉ：８１〜８４重量％、Ｆｅ：１９〜１６重量％）を用いることにより、磁気不安定性を抑圧する技術が記載されている。また、特許文献８には、磁極層を構成する磁性材料として、磁歪定数が正で大きな値のＣｏＮｉＦｅ合金（Ｃｏ：６５〜８０重量％、Ｎｉ：１５〜２５重量％、Ｆｅ：８〜２５重量％）を用いることにより、磁極層の磁区構造を適正化する技術が記載されている。

また、特許文献９には、垂直磁気記録用の磁気ヘッドの磁極層に用いられ、等方的な磁気特性を持つ薄膜の形成方法が記載されている。特許文献９には、薄膜の具体例として、Ｎｉ：７８％、Ｆｅ：２２％の組成のパーマロイ膜が記載されている。

特開２００３−２９６９０６号公報 特開２００３−３１７２１２号公報 特開２０００−３３１３１０号公報 特開平１１−１６１９１３号公報 特開平１１−３２８６１５号公報 特開平７−１４１１８号公報 特公平１−７４０１号公報 特開平８−２４１５０３号公報 特開昭６０−５９５０９号公報 日本応用磁気学会誌、２００３年、第２７巻、第３号、ｐ．１２４−１２８

前述のように、特許文献１，２には、トラック幅規定部の形状を制御することによってポールイレーズ現象の発生を抑制する技術が記載されている。しかし、トラック幅規定部の形状は、磁気ヘッドの特性に大きな影響を及ぼす。そのため、ポールイレーズ現象の発生を抑制するためにトラック幅規定部を特殊な形状にした場合には、磁気ヘッドの特性に悪影響を及ぼす可能性がある。

また、特許文献３ないし６に記載されているように、磁極層の形状や磁極層周辺の構造を工夫することによって、磁極層の磁区構造を安定化する場合も、磁気ヘッドの特性に悪影響を及ぼす可能性がある。

また、特許文献７ないし９に記載された各材料では、垂直磁気記録用の磁気ヘッドの磁極層に要求されるような大きな飽和磁束密度は得られない。

また、特許文献４ないし９に記載された技術では、ポールイレーズ現象の発生を抑制できるか否かは不明である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、磁極層の飽和磁束密度を大きくでき、且つ磁極層の形状や磁極層周辺の構造に大きな制約を与えることなく、ポールイレーズ現象の発生を抑制できるようにした垂直磁気記録用磁気ヘッド、ならびに、この垂直磁気記録用磁気ヘッドを有するヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置を提供することにある。

本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドは、
記録媒体に対向する媒体対向面と、
記録媒体に記録する情報に応じた磁界を発生するコイルと、
媒体対向面に配置された端面を有し、コイルによって発生された磁界に対応する磁束を通過させると共に、垂直磁気記録方式によって情報を記録媒体に記録するための記録磁界を発生する磁極層とを備えている。

本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、磁極層を構成する材料は、主要元素が鉄およびニッケルの合金である。鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合とニッケルの割合をそれぞれ（１００−ａ）重量％、ａ重量％と表したときに、ａは０より大きく１０以下である。

本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドでは、磁極層を構成する材料を、上記の組成を有する合金とすることにより、磁極層の飽和磁束密度を大きくでき、且つ磁極層の形状や磁極層周辺の構造に大きな制約を与えることなく、ポールイレーズ現象の発生を抑制することが可能になる。

本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、磁極層の内部応力は引張り応力であり、磁極層を構成する材料の磁歪定数は正の値であり、磁極層の異方性磁界をＨｋ（Ａ／ｍ）、磁極層を構成する材料の磁歪定数をλ（×１０^−６）、磁極層の内部応力の大きさをσ（ＭＰａ）としたとき、Ｈｋ／（λ×σ）の値は０．０１より大きく０．２より小さく、Ｈｋは０より大きく８００以下であり、σは１００以上１０００以下であってもよい。

また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、磁極層の磁化困難軸方向の保磁力は４００Ａ／ｍ以下であってもよい。

また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、磁極層の飽和磁束密度は１．８Ｔ以上であってもよい。

また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、磁極層は、一端部が媒体対向面に配置されたトラック幅規定部と、このトラック幅規定部の他端部に連結され、トラック幅規定部よりも大きな幅を有する幅広部とを有していてもよい。この場合、幅広部には、一端部がトラック幅規定部の他端部近傍に配置されて、媒体対向面に垂直な方向に延びる磁壁が形成されていてもよい。

また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、磁極層は平坦な面の上に配置され、磁極層の厚さは０．１５μｍ以上０．４μｍ以下であってもよい。

本発明のヘッドジンバルアセンブリは、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションとを備えたものである。

本発明のヘッドアームアセンブリは、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションと、スライダを記録媒体のトラック横断方向に移動させるためのアームとを備え、サスペンションがアームに取り付けられているものである。

本発明の磁気ディスク装置は、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを支持すると共に記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを備えたものである。

本発明では、磁極層を構成する材料を、主要元素が鉄およびニッケルの合金であって、鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合とニッケルの割合をそれぞれ（１００−ａ）重量％、ａ重量％と表したときに、ａが０より大きく１０以下である合金としている。これにより、本発明によれば、磁極層の飽和磁束密度を大きくでき、且つ磁極層の形状や磁極層周辺の構造に大きな制約を与えることなく、ポールイレーズ現象の発生を抑制することが可能になるという効果を奏する。

また、本発明において、磁極層の内部応力は引張り応力であり、磁極層を構成する材料の磁歪定数は正の値であり、磁極層の異方性磁界をＨｋ（Ａ／ｍ）、磁極層を構成する材料の磁歪定数をλ（×１０^−６）、磁極層の内部応力の大きさをσ（ＭＰａ）としたとき、Ｈｋ／（λ×σ）の値は０．０１より大きく０．２より小さく、Ｈｋは０より大きく８００以下であり、σは１００以上１０００以下であってもよい。この場合には、ポールイレーズ現象の発生をより確実に抑制することができるという効果を奏する。

また、本発明において、磁極層の磁化困難軸方向の保磁力が４００Ａ／ｍ以下である場合には、ポールイレーズ現象の発生をより確実に抑制することができるという効果を奏する。

また、本発明において、磁極層の飽和磁束密度が１．８Ｔ以上である場合には、磁極層から十分な記録用の磁束を発生させることができるという効果を奏する。

また、本発明では、磁極層がトラック幅規定部と幅広部とを有し、幅広部に、一端部がトラック幅規定部の他端部近傍に配置されて、媒体対向面に垂直な方向に延びる磁壁が形成されている場合において、ポールイレーズ現象の発生を抑制できるという効果が顕著に発揮される。

また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、磁極層が平坦な面の上に配置され、磁極層の厚さが０．１５μｍ以上０．４μｍ以下である場合には、トラック密度を低下させることなく、ポールイレーズ現象の発生をより確実に抑制することができるという効果を奏する。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１および図２を参照して、本実施の形態に係る垂直磁気記録用磁気ヘッドの構成について説明する。図１は本実施の形態に係る垂直磁気記録用磁気ヘッドの構成を示す断面図である。なお、図１は媒体対向面および基板の面に垂直な断面を示している。また、図１において記号Ｔで示す矢印は、記録媒体の進行方向を表している。図２は、本実施の形態に係る垂直磁気記録用磁気ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。

図１および図２に示したように、本実施の形態に係る垂直磁気記録用磁気ヘッド（以下、単に磁気ヘッドと記す。）は、アルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基板１と、この基板１の上に形成されたアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の絶縁材料よりなる絶縁層２と、この絶縁層２の上に形成された磁性材料よりなる下部シールド層３と、この下部シールド層３の上に、絶縁層４を介して形成された再生素子としてのＭＲ（磁気抵抗効果）素子５と、このＭＲ素子５の上に絶縁層４を介して形成された磁性材料よりなる上部シールド層６とを備えている。

ＭＲ素子５の一端部は、記録媒体に対向する媒体対向面（エアベアリング面）２０に配置されている。ＭＲ素子５には、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗効果）素子、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子あるいはＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子等の磁気抵抗効果を示す感磁膜を用いた素子を用いることができる。

磁気ヘッドは、更に、上部シールド層６の上に形成されたアルミナ等の非磁性材料よりなる非磁性層１８と、この非磁性層１８の上に形成された磁性材料よりなる磁性層１９と、この磁性層１９の上に形成されたアルミナ等の非磁性材料よりなる非磁性層７と、この非磁性層７の上に形成された磁性材料よりなるヨーク層８と、アルミナ等の非導電性且つ非磁性の材料よりなり、ヨーク層８の周囲に配置された非磁性層９とを備えている。ヨーク層８の媒体対向面２０側の端部は、媒体対向面２０から離れた位置に配置されている。また、ヨーク層８および非磁性層９の上面は平坦化されている。

磁気ヘッドは、更に、ヨーク層８および非磁性層９の上面の上に配置された磁性材料よりなる磁極層１０と、アルミナ等の非導電性且つ非磁性の材料よりなり、磁極層１０の周囲に配置された非磁性層１１とを備えている。磁極層１０の下面は、ヨーク層８の上面に接している。また、磁極層１０および非磁性層１１の上面は平坦化されている。

磁気ヘッドは、更に、磁極層１０および非磁性層１１の上において、アルミナ等の非導電性且つ非磁性の材料よりなり、後述する薄膜コイル１４を配置すべき位置に形成された非磁性層１２と、アルミナ等の非磁性の材料よりなり、非磁性層１２を覆うように形成されたギャップ層１３と、非磁性層１２の上方であってギャップ層１３の上に配置された薄膜コイル１４と、この薄膜コイル１４を覆うように形成された絶縁層１５とを備えている。薄膜コイル１４は、平面渦巻き形状をなしている。ギャップ層１３には、薄膜コイル１４の中心部に対応する位置に開口部が形成されている。絶縁層１５は媒体対向面２０に露出していない。なお、ギャップ層１３は、非磁性導電層であってもよい。

磁気ヘッドは、更に、磁性材料よりなり、磁極層１０、ギャップ層１３および絶縁層１５の上に形成された記録シールド層１６と、この記録シールド層１６を覆うように形成された保護層１７とを備えている。記録シールド層１６は、ギャップ層１３に形成された開口部を通して磁極層１０に連結されている。また、記録シールド層１６の媒体対向面２０側の端部は、媒体対向面２０に配置されている。

以上説明したように、本実施の形態に係る磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面２０と再生ヘッドと記録ヘッドとを備えている。再生ヘッドは記録媒体の進行方向Ｔの後側（スライダにおける空気流入端側）に配置され、記録ヘッドは記録媒体の進行方向Ｔの前側（スライダにおける空気流出端側）に配置されている。この磁気ヘッドでは、記録ヘッドによって記録媒体に情報を記録し、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生する。

再生ヘッドは、再生素子としてのＭＲ素子５と、媒体対向面２０側の一部がＭＲ素子５を挟んで対向するように配置された、ＭＲ素子５をシールドするための下部シールド層３および上部シールド層６と、ＭＲ素子５と下部シールド層３との間およびＭＲ素子５と上部シールド層６との間に設けられた絶縁層４とを備えている。

記録ヘッドは、ヨーク層８、磁極層１０、ギャップ層１３、薄膜コイル１４および記録シールド層１６を備えている。薄膜コイル１４は、記録媒体に記録する情報に応じた磁界を発生する。磁極層１０は、媒体対向面２０に配置された端面を有し、薄膜コイル１４によって発生された磁界に対応する磁束を通過させると共に、垂直磁気記録方式によって情報を記録媒体に記録するための記録磁界を発生する。図２に示したように、媒体対向面２０に配置された磁極層１０の端面の形状は、ギャップ層１３側の辺が反対側の辺よりも大きい台形形状になっている。これにより、スキューに起因して、あるトラックへの情報の書き込み時に隣接トラックの情報が消去される現象を抑制することができる。なお、スキューとは、円盤状の記録媒体における円形のトラックの接線に対する磁気ヘッドの傾きのことである。

記録シールド層１６は、媒体対向面２０に配置された端面を有している。媒体対向面２０において、記録シールド層１６の端面は、磁極層１０の端面に対して、ギャップ層１３の厚さによる所定の間隔を開けて記録媒体の進行方向Ｔの前側（スライダにおける空気流出端側）に配置されている。ギャップ層１３の厚さは、例えば１５〜１００ｎｍの範囲内である。また、記録シールド層１６は、媒体対向面２０から離れた位置において磁極層１０に磁気的に連結されている。ギャップ層１３は、非磁性材料よりなり、磁極層１０と記録シールド層１６との間に設けられている。薄膜コイル１４の少なくとも一部は、磁極層１０および記録シールド層１６に対して絶縁された状態で、磁極層１０と記録シールド層１６との間に配置されている。

なお、本実施の形態に係る磁気ヘッドは、以下のような種々の変更が可能である。まず、ヨーク層８は設けられていなくてもよい。また、図１に示した平面渦巻き形状のコイル１４の他に、磁性層１９と磁極層１０との間に、これらに対して絶縁された状態で、もう１つの平面渦巻き形状のコイルを設けてもよい。この場合、磁性層１９と磁極層１０は接続されていてもよいし、接続されていなくてもよい。また、コイル１４の代わりに、磁極層１０を中心にして螺旋状に配置されたコイルを設けてもよい。また、記録シールド層１６は、１つの層によって形成されていてもよいし、複数の層によって形成されていてもよい。また、媒体対向面２０に配置された磁極層１０の端面の形状は、矩形であってもよい。また、記録シールド層１６の代わりに、上部シールド層６と磁極層１０との間に補助磁極層を設け、薄膜コイル１４の代わりに、補助磁極層と磁極層１０との間に薄膜コイルを設けてもよい。なお、この場合、補助磁極層と磁極層１０は、媒体対向面２０から離れた位置において磁気的に連結される。また、媒体対向面２０において、補助磁極層の端面と磁極層１０の端面は、非磁性層を介して離れた位置に配置される。

以下、図３を参照して、磁極層１０の特徴について詳しく説明する。図３は、磁極層１０の平面図である。図３に示したように、磁極層１０は、一端部が媒体対向面２０に配置されたトラック幅規定部１０Ａと、このトラック幅規定部１０Ａの他端部に連結され、トラック幅規定部１０Ａよりも大きな幅を有する幅広部１０Ｂとを有している。トラック幅規定部１０Ａの上面の幅は、ほぼ一定になっている。媒体対向面２０におけるトラック幅規定部１０Ａの上面の幅は、トラック幅を規定する。幅広部１０Ｂの幅は、例えば、トラック幅規定部１０Ａとの境界位置ではトラック幅規定部１０Ａの幅と等しく、媒体対向面２０から離れるに従って、徐々に大きくなった後、一定の大きさになっている。ここで、媒体対向面２０に垂直な方向についてのトラック幅規定部１０Ａの長さをネックハイトと呼ぶ。

媒体対向面２０におけるトラック幅規定部１０Ａの上面の幅、すなわちトラック幅は、例えば０．０８〜０．３０μｍの範囲内である。ネックハイトは、例えば０．０５〜０．５μｍの範囲内である。幅広部１０Ｂの最大の幅は、例えば５〜３０μｍの範囲内である。磁極層１０の厚さは、０．１５〜０．４μｍの範囲内であることが好ましい。

図３には、磁極層１０の磁区構造の一例を示している。図３において、符号２１ａ〜２１ｆは磁壁を示し、矢印は磁区内の磁化の方向を表している。図３に示したように、幅広部１０Ｂには、一端部がトラック幅規定部１０Ａの他端部近傍に配置されて、媒体対向面２０に垂直な方向に延びる磁壁２１ｂが形成されている。

本実施の形態において、磁極層１０を構成する材料は、主要元素が鉄（Ｆｅ）およびニッケル（Ｎｉ）の合金である。この合金において、鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合とニッケルの割合をそれぞれ（１００−ａ）重量％、ａ重量％と表したときに、ａは０より大きく１０以下である。磁極層１０を構成する材料は、鉄およびニッケル以外の微量の元素を含んでいてもよい。鉄およびニッケルの合計を１００重量％としたとき、微量の元素の割合は、１．０重量％以下であることが好ましく、０．５重量％以下であることがより好ましい。微量の元素としては、例えば、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｃｌがある。

本実施の形態では、磁極層１０を構成する材料を、上記の組成を有する合金とすることにより、後で示す実験結果から分かるように、磁極層１０の飽和磁束密度を大きくでき、且つ磁極層１０の形状や磁極層１０の周辺の構造に大きな制約を与えることなく、ポールイレーズ現象の発生を抑制することが可能になる。

磁気ディスク装置では、オーバーライト特性を−ＸｄＢと表したときに、Ｘが３０以上であることが求められる。磁極層１０を構成する材料におけるニッケルの割合を表すａが１０を超えると、磁極層１０の飽和磁束密度が小さくなり、Ｘを３０以上とすることが難しくなる。そのため、本実施の形態では、ａを１０以下の値としている。

本実施の形態において、磁極層１０の内部応力は引張り応力であり、磁極層１０を構成する材料の磁歪定数は正の値である。また、磁極層１０の異方性磁界をＨｋ（Ａ／ｍ）、磁極層１０を構成する材料の磁歪定数をλ（×１０^−６）、磁極層１０の内部応力の大きさをσ（ＭＰａ）としたとき、Ｈｋ／（λ×σ）の値は０．０１より大きく０．２より小さく、Ｈｋは０より大きく８００以下であり、σは１００以上１０００以下であることが好ましい。以下、これらの意味について説明する。

まず、磁極層１０の内部応力が引張り応力で、磁極層１０を構成する材料の磁歪定数が正の値であると、逆磁歪効果により、トラック幅規定部１０Ａにおいて、磁化を媒体対向面２０に平行な方向に向けようとする磁気異方性が発生する。これにより、ポールイレーズ現象の発生を抑制することが可能になる。

次に、Ｈｋ／（λ×σ）の値の範囲について説明する。Ｈｋ／（λ×σ）の値が０．０１以下であると、磁気弾性効果の影響が増加して、幅広部１０Ｂの磁区構造が不安定になり、その結果、ポールイレーズ現象が発生しやすくなる。従って、Ｈｋ／（λ×σ）の値が０．０１より大きいことが好ましい。Ｈｋ／（λ×σ）の値が０．２より小さいという要件は、後で示す実験結果から導いたものである。

次に、Ｈｋと磁壁２１ｂとポールイレーズ現象との関係について説明した後に、Ｈｋの範囲について説明する。まず、図３に示したようにトラック幅規定部１０Ａと幅広部１０Ｂとを有する磁極層１０では、Ｈｋが小さいと、トラック幅規定部１０Ａがピンニングサイトとなって、媒体対向面２０に垂直な方向に延びる磁壁２１ｂが生じやすくなる。逆に、Ｈｋが大きいと磁壁２１ｂは生じにくくなる。次に、磁壁２１ｂが生じている場合、記録動作時における磁極層１０の磁化の方向の変化は、回転磁化モードではなく、磁壁移動モードによって行われると考えられる。この場合、コイル１４が発生する磁界に対する磁壁移動の応答性が悪いと、記録動作後においてもトラック幅規定部１０Ａの媒体対向面２０側の端面から磁束が発生し、その結果、ポールイレーズ現象が発生しやすくなると考えられる。

このように、Ｈｋが大きいと、磁壁２１ｂは生じにくくなり、その結果、ポールイレーズ現象は発生しにくくなると考えられる。しかし、Ｈｋが大きいと、コイル１４が発生する磁界に対する磁極層１０の磁化の方向の変化の応答性が悪くなり、高密度記録に適さなくなる。一方、Ｈｋが小さいと、磁壁２１ｂが生じやすくなる。本実施の形態では、Ｈｋを、０より大きく８００以下とし、磁壁２１ｂが生じることを許容している。その代わり、本実施の形態では、上述のように逆磁歪効果に基づいて磁気異方性を発生させることに加え、コイル１４が発生する磁界に対する磁壁移動の応答性を高めることにより、ポールイレーズ現象の発生を抑制する。従って、本実施の形態において、Ｈｋが０より大きく８００以下という要件は、磁壁２１ｂが生じることを許容するという意味を持つ。

次に、σの範囲について説明する。σが１００より小さいと、上述の逆磁歪効果に基づく磁気異方性によるポールイレーズ現象発生抑制の効果が少なくなり、ポールイレーズ現象が発生しやすくなる。一方、σが１０００より大きいと、成膜後に磁極層１０が下地から剥離する可能性が高くなる。これらのことから、σは、１００以上１０００以下であることが好ましい。

なお、Ｈｋとσは、磁極層１０を構成する材料の組成のみならず、磁極層１０の成膜条件に依存する。これに対し、λは、ほぼ、磁極層１０を構成する材料の組成によって決まる。本実施の形態では、磁極層１０を構成する材料の組成を規定しており、この組成によってλの値が決まるため、λの範囲は規定していない。

本実施の形態では、後で示す実験の結果から分かるように、磁極層１０を構成する材料として前述の組成の合金を用い、Ｈｋ、λ、σが前述の各条件を満たすように磁極層１０を形成することにより、幅広部１０Ｂに磁壁２１ｂが生じていても、ポールイレーズ現象の発生を抑制することが可能になる。

また、本実施の形態において、磁極層１０の磁化困難軸方向の保磁力が４００Ａ／ｍより大きいと、コイル１４が発生する磁界に対する磁壁移動の応答性が悪化し、ポールイレーズ現象が発生しやすくなる。従って、磁極層１０の磁化困難軸方向の保磁力は４００Ａ／ｍ以下であることが好ましい。これにより、ポールイレーズ現象の発生をより確実に抑制することができる。なお、磁極層１０の磁化困難軸方向は、媒体対向面２０に平行な方向である。

また、本実施の形態において、磁極層１０の飽和磁束密度が１．８Ｔより小さいと、磁極層１０から十分な記録用の磁束を発生させることができなくなり、記録能力が不足する可能性がある。従って、磁極層１０の飽和磁束密度は１．８Ｔ以上であることが好ましい。これにより、磁極層１０から十分な記録用の磁束を発生させることができる。

また、本実施の形態において、磁極層１０は、平坦な面（ヨーク層８および非磁性層９の上面）の上に配置されている。磁極層１０の厚さは、０．１５μｍ以上０．４μｍ以下であることが好ましい。その理由は、以下の通りである。磁極層１０の厚さが０．１５μｍ未満であると、磁極層１０の磁区構造が、島状磁区構造や単磁区構造になりやすくなり、その結果、ポールイレーズ現象が発生しやすくなる。一方、磁極層１０の厚さが０．４μｍを超えると、あるトラックへの情報の書き込み時に、そのトラックの両側において情報が消去される領域の幅が大きくなりすぎ、その結果、トラック密度が低下してしまう。また、磁極層１０が平坦な面の上に配置されていないと、磁極層１０に凹凸が生じ、その結果、磁極層１０に不安定な磁区構造が形成される可能性がある。以上のことから、磁極層１０は平坦な面の上に配置され、且つ磁極層１０の厚さは、０．１５μｍ以上０．４μｍ以下であることが好ましい。これにより、トラック密度を低下させることなく、ポールイレーズ現象の発生をより確実に抑制することができる。

次に、本実施の形態に係る磁気ヘッドの効果を確認するために行った第１および第２の実験の結果について説明する。まず、第１の実験では、磁極層１０を構成する材料の組成と磁気ヘッドのオーバーライト特性との関係を調べた。この実験では、磁極層１０を構成する材料の組成が異なる、磁気ヘッドの５つの試料について、オーバーライト特性を測定した。５つの試料において、磁極層１０を構成する材料は、いずれもＦｅおよびＮｉからなる合金であるが、ＦｅおよびＮｉの合計に対するＦｅの割合は、それぞれ、７０重量％、８５重量％、９０重量％、９２重量％、９５重量％と異なっている。第１の実験の結果を図８に示す。図８において、横軸は、磁極層１０を構成する材料におけるＦｅの割合を表し、縦軸は、オーバーライト特性を表している。磁気ディスク装置では、オーバーライト特性を−ＸｄＢと表したときに、Ｘが３０以上であることが求められる。図８から分かるように、Ｆｅの割合が９０重量％以上の場合にはＸが３０以上となるが、Ｆｅの割合が９０重量％未満の場合にはＸが３０未満となる可能性がある。この実験結果から、磁極層１０を構成する材料において、ＦｅおよびＮｉの合計に対するＦｅの割合とＮｉの割合をそれぞれ（１００−ａ）重量％、ａ重量％と表したときに、ａは０より大きく１０以下であることが好ましいことが分かる。

次に、第２の実験について説明する。この実験では、実施例１〜４と比較例１〜３の磁気ヘッドの試料について、ポールイレーズ現象の発生の有無について調べた。各試料における磁極層１０を構成する材料の組成、磁極層１０の作製方法および磁極層１０の厚さを以下の表に示す。なお、実施例１〜４および比較例１，２における磁極層１０を構成する材料は、いずれもＦｅＮｉ合金である。比較例３における磁極層１０を構成する材料は、ＦｅＣｏＺｒＯ合金である。

実施例１，２および比較例１における磁極層１０は、以下の表に示す組成のめっき浴を用い、電析めっき法によって作製した。めっき浴の温度は２０℃である。ここでは、めっき浴のｐＨとめっき電流値を変えることにより、材料の組成、あるいは内部応力等の特性の異なる複数種類の磁極層１０を作製した。

実施例３，４および比較例２における磁極層１０は、以下の表に示す条件で、無磁場中でスパッタを行って作製した。なお、ターゲットは、Ｆｅよりなるターゲット材の上にＮｉよりなるチップを貼り付けたものを用いた。

比較例３における磁極層１０は、以下の表に示す条件でスパッタを行って作製した。

このようにして作製した各試料の特性を以下の表に示す。なお、以下の表において、Ｂｓ（Ｔ）は磁極層１０の飽和磁束密度を表し、Ｈｃ（Ａ／ｍ）は磁極層１０の磁化困難軸方向の保磁力を表し、Ｈｋ（Ａ／ｍ）は磁極層１０の異方性磁界を表し、λ（×１０^−６）は磁極層１０を構成する材料の磁歪定数を表し、σ（ＭＰａ）は磁極層１０の内部応力の大きさを表している。各試料の磁気特性の測定は、振動試料型磁力計を用いて行った。

実施例１〜４は、全て、前述の本実施の形態における好ましい条件を全て満足している。比較例１は、磁極層１０の厚さが１４７ｎｍ（０．１４７μｍ）であり、０．１５μｍ以上０．４μｍ以下という磁極層１０の厚さの好ましい条件を満たしていない。比較例２，３は、Ｈｋ／(λ×σ)の値が０．２を超えており、０．０１より大きく０．２より小さいというＨｋ／(λ×σ)の値の好ましい条件を満たしていない。

次に、上記の各試料について、以下の方法により、ポールイレーズ現象の発生の有無を評価した。この評価方法では、記録媒体として、保磁力が３３００×７９．６（Ａ／ｍ）の垂直磁気記録用媒体を用い、この媒体において１周（１トラック）を７５セクタに分割した。実験における評価方法では、高周波の信号を、１トラックの全てのセクタに１回記録した後、再生して高周波信号の初期振幅を測定し、次に、各セクタの先頭における、セクタの長さの３０分の１の長さの領域に、低周波の信号を重ね書きした後、再度、再生して高周波信号の振幅を測定した。また、この処理を１００回繰り返した。また、この処理の際に、信号を記録したトラックの両側における、それぞれ３０μｍの幅の領域では、直流消去法および交流消去法を用いて情報を消去した。ここで、高周波信号の初期振幅に対する、低周波の信号を重ね書きした後の高周波信号の振幅の低下の割合を、振幅劣化割合と呼ぶ。実験における評価方法では、振幅劣化割合が１０％以上の場合に、ポールイレーズ現象が発生したと判断した。各試料についてのポールイレーズ現象の発生の有無の評価結果を、以下の表に示す。

この実験結果から分かるように、本実施の形態によれば、ポールイレーズ現象の発生を抑制することができる。また、この実験結果から、Ｈｋ／（λ×σ）の値は０．２より小さいことが好ましいと言える。

以下、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置について説明する。まず、図４を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。磁気ディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体である磁気ディスクに対向するように配置される。このスライダ２１０は、主に図１における基板１および保護層１７からなる基体２１１を備えている。基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、磁気ディスクに対向するようになっている。この一面には、エアベアリング面２０が形成されている。磁気ディスクが図４におけるｚ方向に回転すると、磁気ディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図４におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によって磁気ディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図４におけるｘ方向は、磁気ディスクのトラック横断方向である。スライダ２１０の空気流出側の端部（図４における左下の端部）の近傍には、本実施の形態に係る磁気ヘッド１００が形成されている。

次に、図５を参照して、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。ベースプレート２２４は、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。

ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。

図５は、本実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。

次に、図６および図７を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と本実施の形態に係る磁気ディスク装置について説明する。図６は磁気ディスク装置の要部を示す説明図、図７は磁気ディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、磁気ディスク装置に組み込まれる。磁気ディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚の磁気ディスク２６２を有している。各磁気ディスク２６２毎に、磁気ディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。

スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応し、スライダ２１０を支持すると共に磁気ディスク２６２に対して位置決めする。

本実施の形態に係る磁気ディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０を磁気ディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、磁気ディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、磁気ディスク２６２に記録されている情報を再生する。

本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置は、前述の本実施の形態に係る磁気ヘッドと同様の効果を奏する。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、実施の形態では、基体側に再生ヘッドを形成し、その上に、記録ヘッドを積層した構造の磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。

本発明の一実施の形態に係る垂直磁気記録用磁気ヘッドの構成を示す断面図である。 図１に示した垂直磁気記録用磁気ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。 図１に示した垂直磁気記録用磁気ヘッドにおける磁極層の平面図である。 本発明の一実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る磁気ディスク装置の要部を説明するための説明図である。 本発明の一実施の形態に係る磁気ディスク装置の平面図である。 本発明の一実施の形態に係る磁気ヘッドの効果を確認するために行った実験の結果を示す特性図である。

符号の説明

３…下部シールド層、４…絶縁層、５…ＭＲ素子、６…上部シールド層、７…非磁性層、８…ヨーク層、１０…磁極層、１３…ギャップ層、１４…薄膜コイル、１６…記録シールド層。

Claims (5)

1. 記録媒体に対向する媒体対向面と、
   前記記録媒体に記録する情報に応じた磁界を発生するコイルと、
   前記媒体対向面に配置された端面を有し、前記コイルによって発生された磁界に対応する磁束を通過させると共に、垂直磁気記録方式によって前記情報を前記記録媒体に記録するための記録磁界を発生する磁極層とを備え、
   前記磁極層を構成する材料は、主要元素が鉄およびニッケルの合金であり、鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合とニッケルの割合をそれぞれ（１００−ａ）重量％、ａ重量％と表したときに、ａは０より大きく１０以下であり、
   前記磁極層の内部応力は引張り応力であり、前記磁極層を構成する材料の磁歪定数は正の値であり、前記磁極層の異方性磁界をＨｋ（Ａ／ｍ）、前記磁極層を構成する材料の磁歪定数をλ（×１０^−６）、前記磁極層の内部応力の大きさをσ（ＭＰａ）としたとき、Ｈｋ／（λ×σ）の値は０．０１より大きく０．２より小さく、Ｈｋは０より大きく８００以下であり、σは１００以上１０００以下であり、
   前記磁極層の磁化困難軸方向の保磁力は４００Ａ／ｍ以下であり、
   前記磁極層は、一端部が前記媒体対向面に配置されたトラック幅規定部と、このトラック幅規定部の他端部に連結され、トラック幅規定部よりも大きな幅を有する幅広部とを有し、
   前記幅広部には、一端部が前記トラック幅規定部の他端部近傍に配置されて、前記媒体対向面に垂直な方向に延びる磁壁が形成され、
   前記磁極層は平坦な面の上に配置され、前記磁極層の厚さは０．１５μｍ以上０．４μｍ以下であることを特徴とする垂直磁気記録用磁気ヘッド。
2. 前記磁極層の飽和磁束密度は１．８Ｔ以上であることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録用磁気ヘッド。
3. 請求項１または２記載の垂直磁気記録用磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
   前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと
   を備えたことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
4. 請求項１または２記載の垂直磁気記録用磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
   前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、
   前記スライダを記録媒体のトラック横断方向に移動させるためのアームと
   を備え、前記サスペンションが前記アームに取り付けられていることを特徴とするヘッドアームアセンブリ。
5. 請求項１または２記載の垂直磁気記録用磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
   前記スライダを支持すると共に前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と
   を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。

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