JP4966171B2

JP4966171B2 - 磁気記録ヘッドおよび磁気記録装置

Info

Publication number: JP4966171B2
Application number: JP2007305077A
Authority: JP
Inventors: 克彦鴻井; 知子田口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-11-26
Also published as: JP2009129519A

Description

本発明は、磁気記録ヘッドおよび磁気記録装置に関する。

垂直磁気記録ヘッドでは、高トラック密度に対応するために主磁極の物理幅（ＰＷＡ）を微細化することが求められている。しかし、主磁極の物理幅を微細化すると、主磁極から発生する記録磁界のクロストラック方向への滲み（フリンジ特性）によって、クロストラック方向の急峻な磁界傾度を達成することができず、記録能力を保持することが困難になる。

従来、主磁極のフリンジ特性を改善するために、サイドシールドを形成することが提案されている（たとえば非特許文献１参照）。しかし、一旦サイドシールドを有する磁気記録ヘッドを作製すると、主磁極のフリンジ特性は主磁極コイルに供給する記録電流で調整するしか方法がなかった。このため、主磁極の物理幅、ベベル角、フレアーアングルなどがプロセスばらつきによって設計値からずれた場合、フリンジ特性の悪化を修正することは困難であった。
IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS, p2914-2919, Vol. 41, No 10, OCTOBER 2005

本発明の目的は、フリンジ特性を改善できる磁気記録ヘッド、およびこのような磁気記録ヘッドを具備した磁気記録装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る磁気記録ヘッドは、記録磁界を発生する主磁極と、前記主磁極に磁気的に接続された主磁極リターンヨークと、前記主磁極を励磁する主磁極コイルと、前記主磁極に対してクロストラック方向に形成された副磁極と、前記副磁極に磁気的に接続された副磁極リターンヨークと、前記副磁極を励磁する副磁極コイルと、前記主磁極コイルへ供給される記録電流を制御する主磁極制御系と、前記主磁極制御系と独立に前記副磁極コイルへ供給される電流を制御する副磁極制御系とを具備したことを特徴とする。

本発明の他の態様に係る磁気記録ヘッドの制御方法は、上記の磁気記録ヘッドを制御するにあたり、前記主磁極コイルに供給される記録電流によって主磁極から発生する記録磁界によるフリンジ特性を改善するように、前記副磁極コイルへ供給される電流を制御することを特徴とする。

本発明のさらに他の態様に係る磁気記録装置は、上記の磁気記録ヘッドを具備したことを特徴とする。

本発明の磁気記録ヘッドによれば、主磁極に対してクロストラック方向に形成された副磁極を主磁極と独立して制御することによって、主磁極のフリンジ特性を改善し、より急峻なクロストラック方向の磁界傾度を達成でき、トラック幅内の記録能力を損なうことなく、より高いトラック密度に対応することができる。また、副磁極を制御することにより、主磁極による磁気記録幅（ＭＷＷ）を調整できるので、加工ばらつきを吸収して歩留まりを向上させることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る垂直磁気記録ヘッドの斜視図である。この図は、媒体上に配置された垂直磁気記録ヘッドをリーディング側の左斜め上方から見た状態を示している。図２は図１の垂直磁気記録ヘッドを媒体対向面（ＡＢＳ）から見た図である。

この垂直磁気記録ヘッドは、リーディング側から見て、副磁極リターンヨーク１、副磁極コイル２、副磁極３、第２の主磁極コイル４、主磁極５、第１の主磁極コイル６、主磁極リターンヨーク７を有する。

主磁極５は磁束ガイドを介して主磁極リターンヨーク７に接続されている。これは、主磁極５と主磁極リターンヨーク７との間にライトギャップが形成されるシールドタイプである。この磁束ガイドの周りに第１の主磁極コイル６が巻かれている。また、主磁極５のリーディング側にも第２の主磁極コイル４が巻かれている。第１の主磁極コイル６と第２の主磁極コイル４は互いに接続されている。このように、主磁極コイルはダブルコイルとなっている。媒体対向面（ＡＢＳ）から見て、主磁極５に対してクロストラック方向に沿って両横に２つの副磁極３、３が形成されている。２つの副磁極３、３は、ＡＢＳを基準として第２の主磁極コイル４の下部を通過する磁束ガイドを介して副磁極リターンヨーク１に接続されている。２つの磁束ガイドの周りに１つの副磁極コイル２が巻かれている。

図２では、主磁極リターンヨーク７、主磁極５、副磁極３、および副磁極リターンヨーク１についてはＡＢＳにおける端面を示し、第１の主磁極コイル６、第２の主磁極コイル４、および副磁極コイル２についてはそれぞれのコイルの中央での断面を示している。それぞれのコイルはダウントラック方向に見てずらして形成されている。

図３は主磁極コイル６と４、および副磁極コイル２の制御系を示すブロック図である。主磁極コイル６と４、および副磁極コイル２に対して、それぞれ、アンプ１０の別々の入力系統が接続されており、ＣＰＵ２０により両者の電流値が独立して設定される。

図４は主磁極５および副磁極３のそれぞれからの発生磁界を示すグラフである。副磁極３は主磁極５と反対の磁界を同期して発生するように制御される。

図５（ａ）に、副磁極がない場合の記録磁界の分布を示す。図５（ｂ）に、副磁極に１００ｍＡの電流を供給した場合の記録磁界の分布を示す。図５（ｂ）に示されるように、副磁極から磁界を発生させると、主磁極の横での磁界の広がりが減少している。すなわち、副磁極から磁界を発生させることにより、主磁極からの滲み磁界をキャンセルしてフリンジ特性を改善し、急峻な磁界傾度を達成することができる。

図６（ａ）に、副磁極の有無による、トラック中央からクロストラック方向に測定した距離Ｌ（μｍ）と媒体面内方向磁界（規格化）との関係、すなわちクロストラック方向の再生プロファイルを示す。図６（ｂ）に、トラック中央に対応する主磁極中央からクロストラック方向に測定した距離Ｌを示す。図の５０は媒体を示す。図６（ａ）に示されるように、副磁極磁界により記録幅が減少している。このことから、副磁極へ供給する電流値を調整することにより、記録幅を制御できることがわかる。この場合、適切な副磁極電流値を選択すれば、トラック中心での記録能力をほとんど落とすことなく記録幅を狭めることができる。

図７に、上述した副磁極の機能を利用し、初期設定されたハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のフリンジ特性を制御する際のフローチャートを示す。従来のＨＤＤではフリンジ特性を制御するには、主磁極コイル電流を調整するしか方法がなかった。これに対して、本実施形態に係るＨＤＤでは、副磁極コイル電流を調整するステップが追加される。

まず、副磁極コイル電流を調整の初期値（ここでは０）に設定する（Ｓ１）。次に、主磁極コイル電流を設定する（Ｓ２）。その後、オントラック特性を判断する（Ｓ３）。オントラック特性が不良であれば、主磁極コイル電流を再設定し、オントラック特性を判断するステップを繰り返す。オントラック特性が良好であれば、フリンジ特性を判断する（Ｓ４）。フリンジ特性が最適でない場合には、副磁極コイル電流を再設定し（Ｓ５）、フリンジ特性を判断するステップを繰り返す。フリンジ特性が最適化されれば、制御プロセスを終了する。

このようなルーチンにより、最も良好な効果が得られる副磁極コイル電流を設定することができる。また、初期のＭＷＷがトラックピッチに対して適切な値でない場合でも、副磁極コイル電流の調整により当初の設計値に調整することができる。

以下、他の実施形態について説明する。

図８に示す垂直磁気記録ヘッドは、図２とほぼ同様の構成を有するが、２つの副磁極３、３をそれぞれ副磁極リターンヨーク１と接続する２つの磁束ガイドの周りにそれぞれ副磁極コイル２ａ、２ｂが巻かれている。

図９は主磁極コイル６と４、および２つの副磁極コイル２ａ、２ｂの制御系を示すブロック図である。主磁極コイル６と４、および２つの副磁極コイル２ａ、２ｂに対して、それぞれ、アンプ１０の別々の入力系統が接続されており、ＣＰＵ２０により各コイルの電流値が独立して設定される。

このように２つの副磁極コイル２ａ、２ｂの電流値を独立して設定できるようにした場合、ディスク媒体の内周や外周でスキュー角がついたときに、サイドバンドの影響が悪化した側の副磁極コイル電流のみを増大させることにより、必要以上に記録能力を落とすことなくフリンジ特性を最適化できる。

図１０に示す垂直磁気記録ヘッドでは、副磁極３と主磁極５のリーディング端が一致しているが、ダウントラック方向において副磁極３は主磁極５よりも短く形成されている。すなわち、副磁極３がリーディング端にシフトしている構造である。この場合、ＭＷＷを調整する効果は小さいが、スキュー角が付いた場合のサイドバンドの悪影響を除くことができる。また、副磁極３の形状は、主磁極５と同様のプロセスを使用して規定することができる。すなわち、図１０の破線で示す位置を基点にして主磁極および副磁極の両方に加工プロセスを適用することにより、相互の位置関係の設計が容易になる。このようなプロセスの容易性は、図２のように副磁極長が主磁極長と同じに規定される場合でも同様に得られる。

図１１に示す垂直磁気記録ヘッドでは、副磁極３のリーディング端と主磁極５のトレーリング端が一致している。すなわち、副磁極３は主磁極５よりもトレーリング側に形成されている。この場合、サイドバンドをキャンセルする効果は小さいが、ＭＷＷを調整することができる。また、設計上、シールドタイプの記録ヘッドにすることが難しく、モノポールタイプの記録ヘッドになる。しかし、副磁極３を主磁極５と完全に分離して形成することができるので、製造性が良好なことに加えて、それぞれの磁極の形状コントロール性に優れている。

以上の実施形態では、主磁極に対してクロストラック方向に沿って両横に２つの副磁極を形成したが、主磁極に対してクロストラック方向に沿って片側にのみ１つの副磁極を形成してもよい。

図１２に示す垂直磁気記録ヘッドは、１つの副磁極３が主磁極５に対してクロストラック方向に沿って片側にのみ形成されている以外は図２と同様の構成を有する。この場合の副磁極３の機能は、図に示すように主磁極５のリーディング端がスキュー角θによりオフトラックしたときに、図の左側でフリンジ特性が悪化する傾向を防止することにある。

なお、副磁極３を主磁極５のどちら側に形成するか、および副磁極３をどのように使用するかは、スキュー角によるフリンジ特性の悪化が主磁極のどちら側で大きくなるかに依存し、これは本来的に磁気録装置の設計に依存する。すなわち、ハードディスクドライブにおいては内周、中周、外周でスキュー角が異なるので、副磁極をスキュー角によるフリンジ特性の悪化が最も大きくなる位置において機能するように形成すべきである。また、副磁極コイルへ供給する電流値も、フリンジ特性が悪化するような場合に大きくし、フリンジ特性が悪化しにくい場合には小さくするように制御することが好ましい。

また、図１２の構成でも、上述した実施形態のように磁気記録幅を調整することができるが、副磁極３が片側だけに形成されているため効果は小さくなる。

図１３に示す垂直磁気記録ヘッドでは、１つの副磁極３が主磁極５に対してクロストラック方向に沿って片側にのみ形成され、副磁極３と主磁極５のリーディング端が一致しているが、ダウントラック方向において副磁極３は主磁極５よりも短く形成されている。

このような構成でも、スキュー角によるフリンジ特性の悪化を抑えることができる。ただし、図１２と比較して副磁極３が主磁極５のトレーリング端から遠くなるため、磁気記録幅を調整する効果は小さくなる。

図１４に示す垂直磁気記録ヘッドでは、１つの副磁極３が主磁極５に対してクロストラック方向に沿って片側にのみ形成され、副磁極３と主磁極５のトレーリング端が一致しているが、ダウントラック方向において副磁極３は主磁極５よりも短く形成されている。すなわち、副磁極３がトレーリング端に近い位置にシフトしている。

このような構成でも、スキュー角によるフリンジ特性の悪化を抑えることができる。ただし、図１２および図１３と比べて、フリンジ特性の悪化が著しいリーディング端から副磁極３が遠くなるため、フリンジ特性の悪化を抑える効果は小さくなる。また、このような構成でも、上述した実施形態のように磁気記録幅を調整することができるが、副磁極３が片側だけに形成されているため効果は小さくなる。

本発明の一実施形態に係る垂直磁気記録ヘッドの斜視図。図１の垂直磁気記録ヘッドを媒体対向面から見た図。図１の垂直磁気記録ヘッドの主磁極コイルおよび副磁極コイルの制御系を示すブロック図。主磁極および副磁極からの発生磁界を示すグラフ。副磁極がない場合の記録磁界の分布、および副磁極に電流を供給した場合の記録磁界の分布を示す図。副磁極の有無による、トラック中央からクロストラック方向に測定した距離（μｍ）と媒体面内方向磁界（規格化）との関係を示す図。初期設定されたハードディスクドライブのフリンジ特性を制御する際のフローチャート。本発明の他の実施形態に係る垂直磁気記録ヘッドを媒体対向面から見た図。図８の垂直磁気記録ヘッドの主磁極コイルおよび副磁極コイルの制御系を示すブロック図。本発明の他の実施形態に係る垂直磁気記録ヘッドを媒体対向面から見た図。本発明の他の実施形態に係る垂直磁気記録ヘッドを媒体対向面から見た図。本発明の他の実施形態に係る垂直磁気記録ヘッドを媒体対向面から見た図。本発明の他の実施形態に係る垂直磁気記録ヘッドを媒体対向面から見た図。本発明の他の実施形態に係る垂直磁気記録ヘッドを媒体対向面から見た図。

符号の説明

１…副磁極リターンヨーク、２、２ａ、２ｂ…副磁極コイル、３…副磁極、４…第２の主磁極コイル、５…主磁極、６…第１の主磁極コイル、７…主磁極リターンヨーク、１０…アンプ、２０…ＣＰＵ、５０…媒体。

Claims

記録磁界を発生する主磁極と、
前記主磁極に磁気的に接続された主磁極リターンヨークと、
前記主磁極を励磁する主磁極コイルと、
前記主磁極に対してクロストラック方向に形成された副磁極と、
前記副磁極に磁気的に接続された副磁極リターンヨークと、
前記副磁極を励磁する副磁極コイルと、
前記主磁極コイルへ供給される記録電流を制御する主磁極制御系と、
前記主磁極制御系と独立に前記副磁極コイルへ供給される電流を制御する副磁極制御系と
を具備したことを特徴とする磁気記録ヘッド。
前記主磁極に対してクロストラック方向に沿って両横に形成された２つの副磁極と、それぞれの副磁極を励磁する２つの副磁極コイルと、それぞれの副磁極コイルへ供給される電流を独立に制御する２つの副磁極制御系とを有することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録ヘッド。
前記副磁極は前記主磁極のリーディング端に近い位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録ヘッド。
前記副磁極は前記主磁極のトレーリング端に近い位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録ヘッド。
請求項１に記載の磁気記録ヘッドを制御するにあたり、前記主磁極コイルに供給される記録電流によって主磁極から発生する記録磁界によるフリンジ特性を改善するように、前記副磁極コイルへ供給される電流を制御することを特徴とする磁気記録ヘッドの制御方法。
請求項１に記載の磁気記録ヘッドを具備したことを特徴とする磁気記録装置。