JP4854002B2 - 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としては、単磁極ヘッドとシールド型ヘッドとが知られている。単磁極ヘッドは、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（主磁極）と、媒体対向面に配置された端面を有し、媒体対向面から離れた位置において磁極層に連結された補助磁極と、非磁性材料よりなり、磁極層と補助磁極との間に設けられたギャップ層とを備えている。媒体対向面において、補助磁極の端面は、磁極層の端面に対して、記録媒体の進行方向の後側または前側に配置されている。補助磁極は、磁極層の端面より発生されて、記録媒体を磁化した磁束を還流させる機能を有する。

シールド型ヘッドは、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、媒体対向面に配置された端面を有し、媒体対向面から離れた位置において磁極層に連結された記録シールド層と、非磁性材料よりなり、磁極層と記録シールド層との間に設けられたギャップ層とを備えている。媒体対向面において、記録シールド層の端面は、磁極層の端面に対して、ギャップ層の厚みによる所定の小さな間隔を開けて記録媒体の進行方向の前側に配置されている。記録シールド層の端面の幅は、磁極層の端面の幅よりも大きい。また、記録シールド層の端面の面積は、磁極層の端面の面積よりも大きい。シールド型ヘッドにおいて、記録シールド層は、磁極層より発生された磁束を吸い込むことにより、磁界勾配を急峻にすることができる。そのため、シールド型ヘッドによれば、線記録密度のより一層の向上が可能になる。なお、磁界勾配とは、磁極層から発生された磁界のうち記録媒体の面に垂直な方向の成分の、記録媒体の進行方向における単位長さ当たりの変化量を言う。また、記録シールド層は、磁極層の端面より発生されて、記録媒体を磁化した磁束を還流させる機能も有する。

単磁極ヘッドとシールド型ヘッドのいずれにおいても、磁極層は、例えば、一端部が媒体対向面に配置され、トラック幅を規定する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。幅広部の幅は、例えば、トラック幅規定部との境界位置ではトラック幅規定部の幅と等しく、媒体対向面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。

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、書き込み特性の向上である。一方、トラック幅が小さくなると、書き込み特性、例えば重ね書きの性能を表わすオーバーライト特性は低下する。従って、トラック幅が小さくなるほど、書き込み特性の向上が必要となる。

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、ポールイレーズという。）が生じる場合があることが知られていた。

ポールイレーズの発生を抑制する技術としては、例えば特許文献１ないし３に示された技術が知られている。

特許文献１、２には、記録磁極膜（磁極層）が軟磁性膜と磁気バイアス膜とを含み、磁気バイアス膜によって軟磁性膜の磁化の方向をトラック幅方向に向けることによって、ポールイレーズの発生を抑制する技術が記載されている。

特許文献３には、主磁極（磁極層）が、高飽和磁束密度層と低飽和磁束密度層との磁性多層膜を有し、低飽和磁束密度層を介して対向する一対の高飽和磁束密度層の磁化の向きを反平行にすることによって、ポールイレーズの発生を抑制する技術が記載されている。

なお、特許文献４には、長手磁気記録方式用の磁気ヘッドにおいて、ギャップ層を介して対向する第１および第２の磁極層のそれぞれを、強磁性膜と非磁性金属膜との多層膜で構成し、非磁性金属膜を介して隣接する一対の強磁性膜を反強磁性的に結合させる技術が記載されている。この技術は、各磁極層中の磁壁を減らし、磁気ヘッドの高周波応答性を向上させるものである。

また、非特許文献１には、磁極層の一部で大きな残留磁界が発生することが記載されている。

特開２００５−３８５３５号公報 特開２００５−１７４４４９号公報 特開２００４−２８１０２３号公報 米国特許第６，６２８，４７８Ｂ２号明細書 Y.Zhou，J.-G.Zhu，POLE-TIP SIZE EFFECT ON PERPENDICULAR RECORDING HEAD REMANENCE，Digests of Intermag2005,DB04，２００５年

特許文献１ないし４に記載された技術では、いずれも、磁極層の構造が複雑になるという問題点がある。

また、特許文献１、２に記載された技術では、磁極層が軟磁性膜と磁気バイアス膜とを含むことから、磁気ヘッドを製造するための工程数が多くなると共に、磁気ヘッドで使用する材料の種類も多くなる。そのため、これらの技術では、磁気ヘッドを製造するためのコストが増大すると共にスループットが低下するという問題点がある。

また、特許文献３、４に記載された技術では、磁極層の形成方法が、現状ではスパッタ等の物理気相成長法に限られる。そのため、これらの技術では、磁気ヘッドの製造工程が複雑になったり、それに伴って磁気ヘッドの歩留まりが低下したりするという問題点がある。

ところで、本出願における発明者は、記録動作時以外のときの磁極層の端面における磁化の状態がポールイレーズと関係があることを見出した。なお、非特許文献１には、記録動作時以外のときの磁極層の端面における磁化の状態とポールイレーズとの関係については記載されていない。

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、磁極層の構造を複雑にすることなく、ポールイレーズ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、
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、トラック幅規定部と、媒体対向面から離れた位置に配置されトラック幅規定部に連結された幅広部とを有している。トラック幅規定部は、媒体対向面に配置されトラック幅を規定する端面を有している。幅広部における最大の幅は、トラック幅よりも大きく、且つ媒体対向面に垂直な方向の幅広部の長さ以上である。コイルが磁界を発生していないときに、トラック幅規定部の端面には、媒体対向面に垂直な方向の磁化の成分の方向が互いに反対方向となる第１および第２の領域が存在している。

本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドでは、磁極層の幅広部における最大の幅が、トラック幅よりも大きく、且つ媒体対向面に垂直な方向の幅広部の長さ以上である。また、コイルが磁界を発生していないときに、磁極層のトラック幅規定部の端面には、媒体対向面に垂直な方向の磁化の成分の方向が互いに反対方向となる第１および第２の領域が存在している。これにより、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドでは、ポールイレーズの発生が抑制される。

本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、トラック幅規定部の端面には、更に、媒体対向面に垂直な方向の磁化の成分を有しない第３の領域が存在していてもよい。

また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、第１の領域の面積および第２の領域の面積は、いずれも、トラック幅規定部の端面の面積の３分の２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、トラック幅は、０．０５〜０．１５μｍの範囲内であり、媒体対向面に垂直な方向のトラック幅規定部の長さは、１０〜２５０ｎｍの範囲内であってもよい。

また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、磁極層を構成する材料の磁歪定数は、１０×１０^−６以上５０×１０^−６未満であり、磁極層の内部応力は、引張り応力であって、且つ２００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下であり、磁極層の異方性磁界は、０Ａ／ｍ以上３０×７９．６Ａ／ｍ未満であってもよい。

また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、磁極層を構成する材料の磁歪定数は、１０×１０^−６以上５０×１０^−６未満であり、磁極層の内部応力は、引張り応力であって、且つ２００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下であり、磁極層の異方性磁界は、３０×７９．６Ａ／ｍ以上２００×７９．６Ａ／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、磁極層を構成する材料の磁歪定数は、０以上１５×１０^−６未満であり、磁極層の内部応力は、引張り応力であって、且つ１００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下であり、磁極層の異方性磁界は、０Ａ／ｍ以上３０×７９．６Ａ／ｍ未満であってもよい。

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、磁極層の幅広部における最大の幅が、トラック幅よりも大きく、且つ媒体対向面に垂直な方向の幅広部の長さ以上であり、また、コイルが磁界を発生していないときに、磁極層のトラック幅規定部の端面には、媒体対向面に垂直な方向の磁化の成分の方向が互いに反対方向となる第１および第２の領域が存在している。これにより、本発明によれば、磁極層の構造を複雑にすることなく、ポールイレーズの発生を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。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。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の上に配置されたアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の絶縁材料よりなる絶縁層２と、この絶縁層２の上に配置された磁性材料よりなる第１の再生シールド層３と、この第１の再生シールド層３の上に配置された絶縁層４と、この絶縁層４の上に配置された再生素子としてのＭＲ（磁気抵抗効果）素子５と、ＭＲ素子５および絶縁層４を覆うように配置された絶縁層８と、この絶縁層８の上に配置された磁性材料よりなる第２の再生シールド層９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３０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。ＧＭＲ素子としては、磁気的信号検出用の電流を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面に対してほぼ平行な方向に流すＣＩＰ（Current In Plane）タイプでもよいし、磁気的信号検出用の電流を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面に対してほぼ垂直な方向に流すＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）タイプでもよい。

磁気ヘッドは、更に、第２の再生シールド層９の上に配置されたアルミナ等の非磁性材料よりなる非磁性層１０と、この非磁性層１０の上に配置された磁性材料よりなる中間磁性層１１とを備えている。第１の再生シールド層３から中間磁性層１１までの部分は、再生ヘッドを構成する。中間磁性層１１は、再生シールド層の機能と後述する記録ヘッドにおける補助磁極としての機能とを有している。

磁気ヘッドは、更に、中間磁性層１１の上に配置されたアルミナ等の非磁性材料よりなる非磁性層１２と、この非磁性層１２の上に配置された磁性材料よりなるヨーク層１３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１３の周囲に配置された非磁性層１４とを備えている。ヨーク層１３の媒体対向面３０側の端部は、媒体対向面３０から離れた位置に配置されている。また、ヨーク層１３および非磁性層１４の上面は平坦化されている。

磁気ヘッドは、更に、ヨーク層１３および非磁性層１４の上面の上に配置された磁性材料よりなる磁極層１５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１５の周囲に配置された非磁性層１６とを備えている。磁極層１５の下面は、ヨーク層１３の上面に接している。また、磁極層１５および非磁性層１６の上面は平坦化されている。

磁気ヘッドは、更に、磁極層１５および非磁性層１６の上に配置されたギャップ層１７と、アルミナ等の非導電性且つ非磁性の材料よりなり、ギャップ層１７の上において、後述するコイル１９を配置すべき領域に配置された非磁性層１８と、非磁性層１８の上に配置されたコイル１９と、このコイル１９を覆うように形成された絶縁層２０とを備えている。コイル１９は、平面渦巻き形状をなしている。ギャップ層１７には、コイル１９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２０は媒体対向面３０に露出していない。なお、ギャップ層１７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１５、ギャップ層１７および絶縁層２０の上に配置された記録シールド層２１を備えている。記録シールド層２１は、ギャップ層１７に形成された開口部を通して磁極層１５に連結されている。また、記録シールド層２１の媒体対向面３０側の端部は、媒体対向面３０に配置されている。非磁性層１２から記録シールド層２１までの部分は、記録ヘッドを構成する。

磁気ヘッドは、更に、記録シールド層２１を覆うように形成されたアルミナ等の絶縁材料よりなる保護層２２を備えている。

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３０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、このＭＲ素子５をシールドするための第１の再生シールド層３および第２の再生シールド層９とを備えている。ＭＲ素子５は、媒体対向面３０の近傍に配置され、垂直磁気記録方式によって記録媒体に記録された情報を再生する。

記録ヘッドは、磁極層１５、ギャップ層１７、コイル１９および記録シールド層２１を備えている。コイル１９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１５は、媒体対向面３０に配置された端面を有し、コイル１９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。記録シールド層２１は、媒体対向面３０に配置された端面を有し、媒体対向面３０から離れた位置において磁極層１５に連結されている。ギャップ層１７は、媒体対向面３０に配置された端面を有し、磁極層１５と記録シールド層２１との間に設けられている。

コイル１９の少なくとも一部は、磁極層１５および記録シールド層２１に対して絶縁された状態で、磁極層１５と記録シールド層２１との間に配置されている。磁極層１５、ヨーク層１３および記録シールド層２１は、コイル１９によって発生された磁界に対応する磁束を通過させる磁路を構成する。

媒体対向面３０において、記録シールド層２１の端面は、磁極層１５の端面に対して、ギャップ層１７の厚み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。記録シールド層２１の端面の幅は、磁極層１５の端面の幅よりも大きい。また、記録シールド層２１の端面の面積は、磁極層１５の端面の面積よりも大きい。記録シールド層２１は、磁極層１５の端面より発生された磁束を吸い込むことにより、磁界勾配を急峻にすることができる。また、記録シールド層２１は、磁極層１５の端面より発生されて、記録媒体を磁化した磁束を還流させる機能も有する。また、記録シールド層２１は、磁極層１５の端面より発生される還流磁束のうちの不要な広がり成分を、記録媒体に達する前に吸い込むことにより、磁気的なシールドとして機能する。

次に、図３を参照して、磁極層１５の形状について詳しく説明する。図３は、磁極層１５の平面図である。図３に示したように、磁極層１５は、トラック幅規定部１５Ａと、媒体対向面３０から離れた位置に配置されトラック幅規定部１５Ａに連結された幅広部１５Ｂとを有している。トラック幅規定部１５Ａは、媒体対向面３０に配置されトラック幅ＴＷを規定する端面を有している。トラック幅規定部１５Ａの上面の幅は、ほぼ一定になっている。幅広部１５Ｂの幅は、例えば、トラック幅規定部１５Ａとの境界の位置ではトラック幅規定部１５Ａの幅と等しく、媒体対向面３０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。幅広部１５Ｂにおける最大の幅Ｗは、トラック幅ＴＷよりも大きく、且つ媒体対向面３０に垂直な方向の幅広部１５Ｂの長さＬ以上である。すなわち、Ｗ／Ｌは１より大きい。

トラック幅ＴＷは、０．０５〜０．１５μｍの範囲内であることが好ましい。また、媒体対向面３０に垂直な方向のトラック幅規定部１５Ａの長さ（以下、ネックハイトと言う。）ＮＨは、１０〜２５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。

図２に示したように、媒体対向面３０に配置された磁極層１５（トラック幅規定部１５Ａ）の端面は、基板１から遠い第１の辺Ａ１と、第１の辺Ａ１とは反対側の第２の辺Ａ２と、第１の辺Ａ１の一端と第２の辺Ａ２の一端とを結ぶ第３の辺Ａ３と、第１の辺Ａ１の他端と第２の辺Ａ２の他端とを結ぶ第４の辺Ａ４とを有する台形形状をなしている。第１の辺Ａ１は、トラック幅を規定する。磁極層１５の端面の幅は、第２の辺Ａ２に近づくに従って、すなわち基板１に近づくに従って小さくなっている。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。なお、磁極層１５の端面の形状は、長方形または正方形であってもよい。また、磁極層１５の端面の形状は、第２の辺Ａ２がない三角形であってもよい。媒体対向面３０における磁極層１５の厚みは、０．１μｍ以上０．４μｍ以下であることが好ましい。磁極層１５の厚みが０．１μｍ未満であると磁極層１５の端面より十分な記録磁界を発生させることが困難になる。一方、磁極層１５の厚みが０．４μｍを超えると、記録または再生の対象となっているトラックの両側において、スキューに起因して情報の消去が生じる領域の幅が大きくなり、トラック密度を大きくすることが困難になる。

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１３は設けられていなくてもよいし、磁極層１５の上側に設けられていてもよいし、磁極層１５の上下にそれぞれ設けられていてもよい。また、平面渦巻き状のコイル１９の代わりに、磁極層１５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。あるいは、磁極層１５の上下にそれぞれ、平面渦巻き状のコイルを設けてもよい。また、記録シールド層２１は、２つ以上の層によって形成されていてもよい。

本実施の形態に係る磁気ヘッドを含む磁気ディスク装置における記録媒体は、例えば、基板と、この基板上に順に積層された水平磁化層および垂直磁化層を備えている。垂直磁化層は、情報を記録する層である。水平磁化層は、磁束を通過させる磁路を形成する層である。

次に、本実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法について説明する。この製造方法では、まず、基板１の上に、絶縁層２および第１の再生シールド層３を順に形成する。次に、第１のシールド層３の上に、絶縁層４、ＭＲ素子５および絶縁層８を順に形成する。次に、絶縁層８の上に第２の再生シールド層９を形成する。次に、第２の再生シールド層９の上に、非磁性層１０、中間磁性層１１および非磁性層１２を順に形成する。

次に、非磁性層１２の上にヨーク層１３を形成する。次に、ヨーク層１３を覆うように、非磁性層１４を形成する。次に、ヨーク層１３の上面が露出するまで、例えば化学機械研磨（以下、ＣＭＰと記す。）によって非磁性層１４を研磨する。これにより、ヨーク層１３および非磁性層１４の上面が平坦化される。

次に、ヨーク層１３および非磁性層１４の上面の上に磁極層１５を形成する。次に、磁極層１５を覆うように、非磁性層１６を形成する。次に、磁極層１５の上面が露出するまで、例えばＣＭＰによって非磁性層１６を研磨する。これにより、磁極層１５および非磁性層１６の上面が平坦化される。

次に、磁極層１５および非磁性層１６の上に、ギャップ層１７および非磁性層１８を順に形成する。次に、非磁性層１８の上にコイル１９を形成する。次に、コイル１９を覆うように、絶縁層２０を形成する。次に、磁極層１５、ギャップ層１７および絶縁層２０の上に、記録シールド層２１を形成する。次に、記録シールド層２１を覆うように、保護層２２を形成する。

次に、保護層２２の上に配線や端子等を形成し、スライダ単位で基板を切断し、媒体対向面３０の研磨、浮上用レールの作製等を行って、磁気ヘッドが完成する。

次に、本実施の形態に係る磁気ヘッドの特徴について説明する。本実施の形態に係る磁気ヘッドでは、記録動作時以外のとき、すなわちコイル１９が磁界を発生していないときに、媒体対向面３０に配置されたトラック幅規定部１５Ａの端面には、媒体対向面３０に垂直な方向の磁化の成分の方向が互いに反対方向となる第１の領域および第２の領域が存在している。コイル１９が磁界を発生していないときに、トラック幅規定部１５Ａの端面には、更に、媒体対向面３０に垂直な方向の磁化の成分を有しない第３の領域が存在していてもよい。第１の領域の面積および第２の領域の面積は、いずれも、トラック幅規定部１５Ａの端面の面積の３分の２以下であることが好ましい。

ここで、図８ないし図１１を参照して、上記の条件を満たすトラック幅規定部１５Ａの端面における磁化の状態の第１ないし第４の例について説明する。図８ないし図１１は、それぞれ、トラック幅規定部１５Ａの端面における磁化の状態の第１ないし第４の例を示す説明図である。なお、図８ないし図１１は、いずれも、コイル１９が磁界を発生していないときのトラック幅規定部１５Ａの端面における磁化の状態を表している。図８ないし図１１において、記号“＋”を付した領域は第１の領域を表し、記号“−”を付した領域は第２の領域を表し、記号“０”を付した領域は第３の領域を表している。

図８に示した第１の例では、トラック幅規定部１５Ａの端面には、第１の領域および第２の領域のみが存在している。第１の例において、第１の領域の面積および第２の領域の面積は、いずれも、トラック幅規定部１５Ａの端面の面積の３分の２以下である。なお、図８において第１の領域と第２の領域の配置が逆の場合も、第１の例と等価である。

図９に示した第２の例では、トラック幅規定部１５Ａの端面には、第１ないし第３の領域が存在している。第２の例において、第１の領域の面積および第２の領域の面積は、いずれも、トラック幅規定部１５Ａの端面の面積の３分の２以下である。第２の例では、第１ないし第３の領域の各面積のうち、第３の領域の面積が最も大きくなっている。なお、図９において第１の領域と第２の領域の配置が逆の場合も、第２の例と等価である。

図１０に示した第３の例では、トラック幅規定部１５Ａの端面には、第１ないし第３の領域が存在している。第３の例において、第１の領域の面積および第２の領域の面積は、いずれも、トラック幅規定部１５Ａの端面の面積の３分の２以下である。第２の例と同様に、第３の例では、第１ないし第３の領域の各面積のうち、第３の領域の面積が最も大きくなっている。なお、図１０において第１の領域と第２の領域の配置が逆の場合も、第３の例と等価である。

図１１に示した第４の例では、トラック幅規定部１５Ａの端面には、第１ないし第３の領域が存在している。第４の例において、第１の領域の面積および第２の領域の面積は、いずれも、トラック幅規定部１５Ａの端面の面積の３分の２以下である。第４の例では、第２の領域および第３の領域が、トラック幅規定部１５Ａの端面の大部分を占めている。なお、図１１において第１の領域と第２の領域の配置が逆の場合も、第４の例と等価である。

次に、図１２および図１３に、本実施の形態の条件を満たさないトラック幅規定部１５Ａの端面における磁化の状態の例として、第５および第６の例を示す。図１２および図１３は、それぞれ、トラック幅規定部１５Ａの端面における磁化の状態の第５および第６の例を示す説明図である。なお、図１２および図１３は、いずれも、コイル１９が磁界を発生していないときのトラック幅規定部１５Ａの端面における磁化の状態を表している。図１２および図１３における記号の意味は、前述の通りである。

図１２に示した第５の例では、第１の領域がトラック幅規定部１５Ａの端面の大部分を占めている。第５の例において、トラック幅規定部１５Ａの端面には、第１の領域の他に、第３の領域にわずかに存在している。第３の例において、第１の領域の面積は、トラック幅規定部１５Ａの端面の面積の３分の２を超えている。なお、図１２において第１の領域の代わりに第２の領域が存在している場合も、第５の例と等価である。

図１３に示した第６の例では、トラック幅規定部１５Ａの端面には、第１の領域のみが存在している。なお、図１３において第１の領域の代わりに第２の領域が存在している場合も、第６の例と等価である。

従来、垂直磁気記録用磁気ヘッドにおける磁極層では、形状異方性が大きいために、コイルが磁界を発生していないときには、第５または第６の例のように、トラック幅規定部の端面において、媒体対向面に垂直な方向の磁化の成分の方向が同じ方向となる１つの領域が大部分を占めると考えられていた。

本出願における発明者が、コイル１９が磁界を発生していないときのトラック幅規定部１５Ａの端面における磁化の状態とポールイレーズとの関係について調べたところ、以下のことが分かった。まず、コイル１９が磁界を発生していないときに、第５または第６の例のように、トラック幅規定部１５Ａの端面において、媒体対向面３０に垂直な方向の磁化の成分の方向が同じ方向となる１つの領域が大部分を占めている場合には、ポールイレーズが発生し易い。これに対し、コイル１９が磁界を発生していないときに、第１ないし第４の例のように、トラック幅規定部１５Ａの端面に第１の領域および第２の領域が存在している場合には、ポールイレーズが発生し難い。更に、第１の領域の面積および第２の領域の面積が、いずれも、トラック幅規定部１５Ａの端面の面積の３分の２以下である場合には、より一層、ポールイレーズが発生し難い。すなわち、コイル１９が磁界を発生していないときに、トラック幅規定部１５Ａの端面における磁化の状態が、本実施の形態で規定する条件を満たす場合には、ポールイレーズが発生し難いことが分かった。

トラック幅規定部１５Ａの端面に第１の領域および第２の領域が存在している場合にポールイレーズが発生し難いのは、トラック幅規定部１５Ａの端面全体として見ると、媒体対向面３０に垂直な方向の磁化の成分の大きさが小さくなるためと考えられる。また、第１の領域の面積および第２の領域の面積が、いずれも、トラック幅規定部１５Ａの端面の面積の３分の２以下である場合には、トラック幅規定部１５Ａの端面全体において、媒体対向面３０に垂直な方向の磁化の成分の大きさが特に小さくなり、より一層ポールイレーズが発生し難くなると考えられる。以上のことから、本実施の形態によれば、磁極層１５の構造を複雑にすることなく、ポールイレーズの発生を抑制することができる。

また、発明者の研究により、コイル１９が磁界を発生していないときのトラック幅規定部１５Ａの端面における磁化の状態は、磁極層１５を構成する材料の磁歪定数と、磁極層１５の内部応力と、磁極層１５の異方性磁界を制御することによって、制御可能であることが分かった。

以下、コイル１９が磁界を発生していないときに、トラック幅規定部１５Ａの端面に第１の領域および第２の領域が存在し、且つ第１の領域の面積および第２の領域の面積が、いずれも、トラック幅規定部１５Ａの端面の面積の３分の２以下となる状態を得ることを可能にする第１ないし第３の条件について説明する。

第１の条件は、第１の例のように、トラック幅規定部１５Ａの端面に第１の領域および第２の領域のみが存在し、且つ第１の領域の面積および第２の領域の面積が、いずれもトラック幅規定部１５Ａの端面の面積の３分の２以下となる状態を得ることを可能にする条件である。第１の条件は、磁極層１５を構成する材料の磁歪定数が１０×１０^−６以上５０×１０^−６未満であり、磁極層１５の内部応力が、引張り応力であって、且つ２００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下であり、磁極層１５の異方性磁界が０Ａ／ｍ以上３０×７９．６Ａ／ｍ未満であることである。

第２の条件は、第２または第３の例のように、トラック幅規定部１５Ａの端面に第１ないし第３の領域が存在し、第１の領域の面積および第２の領域の面積が、いずれもトラック幅規定部１５Ａの端面の面積の３分の２以下であり、且つ第１ないし第３の領域の各面積のうち第３の領域の面積が最も大きくなる状態を得ることを可能にする条件である。第２の条件は、磁極層１５を構成する材料の磁歪定数が１０×１０^−６以上５０×１０^−６未満であり、磁極層１５の内部応力が、引張り応力であって、且つ２００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下であって、磁極層１５の異方性磁界が３０×７９．６Ａ／ｍ以上２００×７９．６Ａ／ｍ以下であることである。

第３の条件は、第４の例のように、トラック幅規定部１５Ａの端面に第１ないし第３の領域が存在し、第１の領域の面積および第２の領域の面積は、いずれもトラック幅規定部１５Ａの端面の面積の３分の２以下であり、第１の領域または第２の領域と、第３の領域とが、トラック幅規定部１５Ａの端面の大部分を占める状態を得ることを可能にする条件である。第３の条件は、磁極層１５を構成する材料の磁歪定数が０以上１５×１０^−６未満であり、磁極層１５の内部応力が、引張り応力であって、且つ１００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下であり、磁極層１５の異方性磁界が０Ａ／ｍ以上３０×７９．６Ａ／ｍ未満であることである。

なお、第１の条件と第３の条件との重複範囲、すなわち、磁極層１５を構成する材料の磁歪定数が１０×１０^−６以上１５×１０^−６未満であり、磁極層１５の内部応力が、引張り応力であって、且つ２００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下であり、磁極層１５の異方性磁界が０Ａ／ｍ以上３０×７９．６Ａ／ｍ未満である範囲では、コイル１９が磁界を発生していないときのトラック幅規定部１５Ａの端面における磁化の状態は、第１の例または第４の例のようになる可能性がある。

上記の第１ないし第３の条件のいずれかを選択的に満たすことにより、本実施の形態の条件を満たすトラック幅規定部１５Ａの端面における磁化の状態を得ることが可能になる。磁極層１５を構成する材料の磁歪定数は、磁極層１５を構成する材料の組成によって制御することができる。磁極層１５の内部応力は、磁極層１５を構成する材料の組成や、磁極層１５の形成方法によって制御することができる。磁極層１５の異方性磁界は、磁極層１５を構成する材料の組成や、磁極層１５の形成方法や、磁極層１５の形状によって制御することができる。

なお、本実施の形態において、磁極層１５の幅広部１５Ｂにおける最大の幅Ｗは、トラック幅ＴＷよりも大きく、且つ媒体対向面３０に垂直な方向の幅広部１５Ｂの長さＬ以上である。本実施の形態において、このように規定した理由は、以下の通りである。まず、幅Ｗがトラック幅ＴＷよりも大きいことは、書き込みのための十分な磁束を磁極層１５に通過させるために必要である。次に、幅Ｗが長さＬ以上であることは、幅広部１５Ｂにおける磁区構造を安定化させるために必要である。

また、本実施の形態において、トラック幅ＴＷは、０．０５〜０．１５μｍの範囲内であることが好ましく、ネックハイトＮＨは、１０〜２５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。以下、その理由について説明する。まず、トラック幅ＴＷが０．０５μｍ未満の場合には、トラック幅規定部１５Ａにおける磁化の状態に関して、トラック幅規定部１５Ａの形状異方性の効果が支配的になり、コイル１９が磁界を発生していないときのトラック幅規定部１５Ａの端面における磁化の状態の制御が困難になる。また、トラック幅ＴＷが０．１５μｍ以下で、且つネックハイトＮＨが１０〜２５０ｎｍの範囲内でないと、そもそもポールイレーズが発生し難くなるため、本実施の形態によるトラック幅規定部１５Ａの端面における磁化の状態に関する条件の優位性が発揮されなくなる。

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実験の結果について説明する。この実験では、実施例１〜５と比較例１，２の磁気ヘッドの試料について、磁極層１５を構成する材料の磁歪定数、磁極層１５の内部応力、磁極層１５の異方性磁界、トラック幅規定部１５Ａの端面における磁化の状態、およびポールイレーズテスト後の規格化信号強度について測定した。

ここで、実験で用いたトラック幅規定部１５Ａの端面における磁化の状態の測定方法について説明する。実験では、磁気力顕微鏡を用いて、トラック幅規定部１５Ａの端面における磁気分布を観察した。磁気力顕微鏡としては、Veeco社製Dimension3000（商品名）を使用した。プローブにはＭＥＳＰ（商品名）を使用した。測定は、位相モードで行った。実験では、トラック幅規定部１５Ａの端面において、プローブに対して斥力が作用する領域を第１の領域（図８ないし図１３において記号“＋”を付した領域）とし、プローブに対して引力が作用する領域を第２の領域（図８ないし図１３において記号“−”を付した領域）とし、プローブに対して斥力も引力が作用しない領域を第３の領域（図８ないし図１３において記号“０”を付した領域）とした。

次に、ポールイレーズテスト後の規格化信号強度について説明する。ポールイレーズテストでは、まず、記録媒体における１トラックを７０セクタに分割し、１トラックの全てのセクタに、高周波（１６０ＭＨｚ）の信号を記録した。次に、全セクタより高周波の信号を再生して、セクタ毎に、得られた再生出力信号の平均値を求めた。この値を初期信号出力と呼ぶ。次に、各セクタの先頭部分に低周波（１ＭＨｚ）の信号を重ね書きした。次に、各セクタのうちの先頭部分以外の部分から、高周波の信号を再生して、セクタ毎に、得られた再生出力信号の平均値を求めた。この値を残留信号出力と呼ぶ。そして、初期信号出力に対する残留信号出力の割合を百分率で表した数値を規格化信号強度とした。

実施例１〜５と比較例１，２における磁極層１５を構成する材料の組成は、以下の通りである。実施例１における組成は、Ｆｅ：６５重量％、Ｃｏ：３０重量％、Ｎｉ：５重量％である。実施例２における組成は、（Ｆｅ：７０重量％；Ｃｏ：３０重量％）９５重量％、（ＺｒＯ_２）５重量％である。実施例３における組成は、Ｆｅ：７０重量％、Ｃｏ：３０重量％である。実施例４における組成は、Ｃｏ：６７重量％、Ｆｅ：１８重量％、Ｎｉ：１５重量％である。実施例５における組成は、Ｆｅ：９５重量％、Ｎｉ：５重量％である。比較例１における組成は、Ｆｅ：６５重量％、Ｃｏ：３０重量％、Ｎｉ：５重量％である。比較例２における組成は、Ｆｅ：７０重量％、Ｃｏ：３０重量％である。

実施例１〜５と比較例１，２の磁気ヘッドの試料についての測定結果を下記の表に示す。下記の表において、「磁歪定数」は、磁極層１５を構成する材料の磁歪定数を表している。また、「内部応力」は、磁極層１５の内部応力（ＭＰａ）を表している。また、「異方性磁界」は、磁極層１５の異方性磁界（Ａ／ｍ）を表している。また、「磁化状態」の欄における１〜６の数字は、それぞれ、トラック幅規定部１５Ａの端面における磁化の状態が、図８ないし図１３に示した第１ないし第６の例に該当することを表している。また、「規格化信号強度」は、ポールイレーズテスト後の１トラック中の各セクタにおける規格化信号強度（％）のうちの最も小さい値を表している。

上記の表から分かるように、実施例１は第１の条件を満たし、実施例２，３は第２の条件を満たし、実施例４，５は第３の条件を満たしている。比較例１および比較例２は、第１ないし第３の条件のいずれをも満たしていない。また、上記の表から、比較例１および比較例２では、規格化信号強度が小さく、ポールイレーズが発生していることが分かる。これに対し、実施例１〜５では、いずれも規格化信号強度が９８％以上であり、ポールイレーズは発生していないと言える。以上の実験の結果からも分かるように、本実施の形態によれば、磁極層１５の構造を複雑にすることなく、ポールイレーズの発生を抑制することができる。

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２２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、媒体対向面（エアベアリング面）３０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。 トラック幅規定部の端面における磁化の状態の第１の例を示す説明図である。 トラック幅規定部の端面における磁化の状態の第２の例を示す説明図である。 トラック幅規定部の端面における磁化の状態の第３の例を示す説明図である。 トラック幅規定部の端面における磁化の状態の第４の例を示す説明図である。 トラック幅規定部の端面における磁化の状態の第５の例を示す説明図である。 トラック幅規定部の端面における磁化の状態の第６の例を示す説明図である。

符号の説明

１５…磁極層、１５Ａ…トラック幅規定部、１５Ｂ…幅広部、１７…ギャップ層、１９…コイル、２１…記録シールド層。

Claims (4)

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、
   前記磁極層は、トラック幅規定部と、前記媒体対向面から離れた位置に配置され前記トラック幅規定部に連結された幅広部とを有し、
   前記トラック幅規定部は、前記媒体対向面に配置されトラック幅を規定する端面を有し、
   前記幅広部における最大の幅は、前記トラック幅よりも大きく、且つ前記媒体対向面に垂直な方向の前記幅広部の長さ以上であり、
   前記磁極層は、非磁性層を含まず、
   前記コイルが磁界を発生していないときにおいて、前記トラック幅規定部の前記端面における磁気分布を観察したときに、前記トラック幅規定部の前記端面には、前記媒体対向面に垂直な方向の磁化の成分の方向が互いに反対方向となる第１および第２の領域と、前記媒体対向面に垂直な方向の磁化の成分を有しない第３の領域が存在し、
   前記第１の領域の面積および第２の領域の面積は、いずれも、前記トラック幅規定部の前記端面の面積の３分の２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. 請求項１に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。
3. 請求項１に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。
4. 請求項１に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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