JP5083421B2 - 磁気記録装置、磁気記録方法、シングルライト方式用磁気記録媒体 - Google Patents

磁気記録装置、磁気記録方法、シングルライト方式用磁気記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は、磁気記録装置、磁気記録方法、およびシングルライト方式用磁気記録媒体に関する。
近年、ハードディスクに代表される磁気記録媒体(以下、「記録媒体」という。)の面記録密度が増加しているため、磁気記録ヘッドの性能向上が求められている。これに応じて、磁気記録ヘッドの記録方式としては、信号磁界の向きを記録媒体の面内方向に設定する長手磁気記録方式に代わり、その面と交差する方向に設定する垂直磁気記録方式が注目されている。線記録密度が高くなると共に、記録済みの記録媒体が熱揺らぎの影響を受けにくいという利点が得られるからである。
垂直磁気記録方式の磁気記録ヘッド(以下、「垂直磁気記録ヘッド」という。)は、磁束発生用の薄膜コイルと共に、その薄膜コイルにおいて発生した磁束を磁気記録媒体に導く主磁極層などを備えている。この主磁極層は、記録用の磁界(記録磁界)を発生させる微小幅の先端部分(磁極)を含んでいる。
垂直磁気記録ヘッドの構成については、記録磁界の広がりを抑制して高記録密度化に対応するために、記録トラック幅方向における磁極の両側にギャップを介してサイドシールド層を設けることが検討されている(例えば、特許文献1〜3参照。)。
最近では、磁気記録媒体の面記録密度のさらなる向上への要求が益々増加する傾向にある。こうした状況下、シングルライト方式(Shingle Write方式)と呼ばれる新たな磁気記録方式が提案されている(例えば、特許文献4〜6参照。)。このシングルライト方式では、磁気記録トラックの一部を重ね書きする(先に記録した磁気記録トラックの一部領域を上書きするように次の磁気記録トラックの記録を行う)。これにより、最終的に得られる磁気記録トラックの幅を磁極のトレーリングエッジの幅よりも狭くすることができ、磁気記録媒体の面記録密度の向上が図れる。ところが、そのような特徴を有することにより、最終の記録トラックを除き、任意の単位記録領域のみのデータ書き換え処理を行うことが物理的に不可能である。したがって、本来書き換える必要のない磁気記録トラックをも含めて全ての磁気記録トラックに対して記録処理を行わなければならない。そのため、通常の記録方式と比較して、データ書き換え処理に要する処理時間が増加してしまう。そこで、磁気記録トラック上に複数のデータ記録ブロックを設け、各記録ブロック単位でデータ書き換え処理を行うことにより、書き換えの処理時間を短縮する方法が提案されている。その場合、複数のデータ記録ブロックは、互いに重ならないように配置される。
特開2004−326990号公報 特開2004−022004号公報 特開2005−310363号公報 特開2006−294162号公報 特開2007−73138号公報 特開2010−40113号公報
ところで、磁気記録ヘッドの磁極が通過し、磁気データが記録された磁気記録トラックの両端縁の領域にはいわゆる書き滲みとよばれる現象によりイレーズバンド(磁化方向が乱れた記録領域)が生じてしまう。特に、記録トラックの接線方向(磁気ディスクの回転方向、あるいは主磁極の移動方向)に対する主磁極の傾き角(スキュー角)が大きい場合には、(ベベル角を設けてはいるものの)比較的大きなイレーズバンドが生じてしまう。このため、磁気ディスク上に複数のデータ記録ブロックを設ける場合には、データ書き換え処理の際にそれらが互いに干渉し合うことのない程度の間隙領域を確保する必要がある。しかしながら、間隙領域を広く確保すると、データの誤消去、誤書込といったエラーを回避することができるものの、当然ながら磁気記録媒体の面記録密度の低下を招いてしまう。
本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その目的は、データ書き換え処理の際にエラーの発生を伴うことなくその処理時間を短縮することができ、かつ、高密度記録に対応可能な磁気記録装置、磁気記録方法およびシングルライト方式用磁気記録媒体を提供することにある。
本発明の磁気記録装置は、磁極を有する磁気記録ヘッドと、複数の記録トラックがそれぞれ形成され、かつ、書き滲み抑制部により記録トラック幅方向に分離された複数のデータ記録ブロックを有するシングルライト方式用の磁気記録媒体とを備えたものである。
本発明のシングルライト方式用磁気記録媒体は、複数の記録トラックがそれぞれ形成され、かつ、書き滲み抑制部により記録トラック幅方向に分離された複数のデータ記録ブロックを有するものである。
本発明の磁気記録装置およびシングルライト方式用磁気記録媒体では、複数のデータ記録ブロックを設け、それらを書き滲み抑制部によって分離するようにしたので、データ記録ブロックの相互間隔を狭めた場合であっても、データ書き換え処理の際、隣り合うデータ記録ブロックの磁気的な相互干渉が回避され、各データ記録ブロックにおける良好な記録状態が維持される。
本発明の磁気記録方法は、複数の記録トラックがそれぞれ形成され、かつ、書き滲み抑制部により記録トラック幅方向に分離された複数のデータ記録ブロックを有する磁気記録媒体を回転させる第1ステップと、磁気記録媒体上を浮上する磁気記録ヘッドの磁極から記録磁界を付与することにより、所定のデータ記録ブロックへデータの記録を行う第2ステップとを含むものである。第2ステップでは、磁極を、先にデータの記録がなされた各々の記録トラックの領域の一部と重複するように通過させ、データ記録ブロックのうちの最後の記録トラックへの記録を行う際には、磁極の一部を書き滲み抑制部上を通過させる。
本発明の磁気記録方法では、磁気記録媒体に書き滲み抑制部によって分離された複数のデータ記録ブロックを設け、各データ記録ブロックのうちの最後の記録トラックへの記録を行う際には、磁極の一部が書き滲み抑制部上を通過するようにしたので、隣り合うデータ記録ブロックの磁気的な相互干渉が回避され、各データ記録ブロックにおける良好な記録状態が維持される。
本発明の磁気記録装置およびシングルライト方式用磁気記録媒体によれば、複数のデータ記録ブロックを設け、それらを書き滲み抑制部によって分離するようにした。これにより、データ記録ブロックの相互間隔を狭めることで記録密度の向上を図りつつ、磁気的な相互干渉を回避してデータ記録ブロックごとに良好かつ短時間のデータ書き換え処理を実現することができる。
本発明の磁気記録方法では、磁気記録媒体に書き滲み抑制部によって分離された複数のデータ記録ブロックを設け、各データ記録ブロックのうちの最後の記録トラックへの記録を行う際には、磁極の一部が書き滲み抑制部上を通過するようにした。これにより、データ記録ブロックの相互間隔を狭めることで記録密度の向上を図りつつ、データ記録ブロックごとに良好かつ短時間での各記録トラックにおけるデータ書き換え処理を実現することができる。
本発明の一形態としての磁気記録再生装置の構成を表す斜視図である。 図1の主要部の構成を拡大して表す斜視図である。 図2に示した薄膜磁気ヘッドの構成を表す断面図である。 図2に示した薄膜磁気ヘッドの主要部の構成を表す平面図である。 図2に示した薄膜磁気ヘッドと磁気ディスクとの関係を説明するための断面図である。 図2に示した薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面における端面の主要部構成を表す拡大平面図である。 磁気ディスクの表面構成を拡大して表す平面図である。 磁気ディスクの断面構成を拡大して表す断面図である。 図8の一部をさらに拡大して表す断面図である。 図1の磁気記録再生装置を用いた磁気記録方法を説明するための概念図である。 本形態および比較例としての磁気ディスクにおける作用を説明するための平面図である。 本形態の磁気ディスクにおける表面構成を拡大して表す他の平面図である。 変形例としての磁気ディスクにおける断面構成を拡大して表す断面図である。
以下、本発明の一形態について、図面を参照して詳細に説明する。
[磁気記録再生装置の構成]
まず、図1および図2を参照して、薄膜磁気ヘッドを搭載した磁気記録再生装置の構成について説明する。図1は磁気記録再生装置全体の斜視構成を表し、図2は磁気記録再生装置の主要部の斜視構成を表している。
この磁気記録再生装置は、シングルライト方式のハードディスクドライブであり、図1に示したように、筐体200の内部に、磁気記録媒体としての複数の磁気ディスク(ハードディスク)201と、各磁気ディスク201に対応して配設され、磁気ヘッドスライダ202を一端部において支持する複数のサスペンション203と、そのサスペンション203の他端部を支持する複数のアーム204とを備えている。磁気ディスク201は、筐体200に固定されたスピンドルモータ205を中心として回転可能になっている。アーム204は、動力源としての駆動部206に接続されており、筐体200に固定された固定軸207を中心としてベアリング208を介して旋回可能になっている。駆動部206は、例えば、ボイスコイルモータなどの駆動源を含んでいる。この磁気記録装置は、例えば、固定軸207を中心として複数のアーム204が一体的に旋回可能なモデルである。なお、図1では、磁気記録装置の内部構造を見やすくするために、筐体200を部分的に切り欠いて示している。なお、磁気ディスク201の詳細な構成については後述する。
磁気ヘッドスライダ202は、例えば、図2に示したように、アルティック(Al2 3 ・TiC)などの非磁性絶縁性材料により構成された略直方体構造を有する基体211の一面に、上記した薄膜磁気ヘッドである薄膜磁気ヘッド212が取り付けられたものである。この基体211の一面(エアベアリング面220)には、例えば、アーム204の旋回時に生じる空気抵抗を減少させるための凹凸構造が設けられており、そのエアベアリング面220と直交する他の面(図27中、右手前側の面)に、薄膜磁気ヘッド212が取り付けられている。磁気ヘッドスライダ202は、情報の記録時または再生時において磁気ディスク201が回転すると、その磁気ディスク201の記録面(磁気ヘッドスライダ202と対向する面)とエアベアリング面220との間に生じる空気流を利用して、磁気ディスク201の記録面から浮上するようになっている。なお、図2では、磁気ヘッドスライダ202のうちのエアベアリング面220側の構造を見やすくするために、図1に示した状態とは上下を反転させた状態を示している。
この磁気記録再生装置では、情報の記録時または再生時においてアーム204が旋回することにより、磁気ディスク201のうちの所定の記録領域まで磁気ヘッドスライダ202が移動する。そして、磁気ディスク201と対向した状態において薄膜磁気ヘッド212が通電されると、上記した動作原理に基づいて薄膜磁気ヘッド212により磁気ディスク201に記録処理または再生処理がなされる。
[薄膜磁気ヘッドの構成]
図3〜図5は、図2に示した薄膜磁気ヘッド212の構成を表している。具体的には、図3が全体の断面構成を示し、図4が主要部の平面構成を示し、図5が薄膜磁気ヘッド212と磁気ディスク201との関係を説明するものである。図3(A)はエアベアリング面220に平行な断面、図3(B)はエアベアリング面220に垂直な断面をそれぞれ示している。なお、図3に示した上向きの矢印Mは、薄膜磁気ヘッド212に対して磁気ディスク201が相対的に移動する方向を表している。
以下の説明では、図3〜図5に示したX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の寸法をそれぞれ「幅」、「長さ」および「厚さ」とする。また、Y軸方向のうちのエアベアリング面220に近い側および遠い側をそれぞれ「前」および「後」とする。さらに、矢印Mの方向における前方および後方をそれぞれ「トレーリング側」および「リーディング側」とする。これらの定義は、後述する図6以降においても同様である。
薄膜磁気ヘッド212は、磁気ディスク201に磁気的処理を施すものであり、再生処理および記録処理の双方を実行可能な複合型ヘッドである。
薄膜磁気ヘッド212は、例えば、図3に示したように、基体211の上に、絶縁層2と、再生ヘッド部100Aと、分離層7と、記録ヘッド部100Bと、オーバーコート層25とがこの順に積層されたものであり、それらに共通の一側面としてエアベアリング面220を有している。
絶縁層2、分離層7およびオーバーコート層25は、例えば、酸化アルミニウムなどの非磁性絶縁性材料により構成されている。この酸化アルミニウムとしては、例えば、アルミナ(Al2 3 )などが挙げられる。
再生ヘッド部100Aは、磁気抵抗効果(MR:magneto-resistive effect)を利用して再生処理を実行するものである。この再生ヘッド部100Aは、例えば、下部リードシールド3と、シールドギャップ4と、上部リードシールド5とがこの順に積層されたものである。このシールドギャップ4には、エアベアリング面220に一端面が露出するように再生素子(MR素子6)が埋設されている。
下部リードシールド3および上部リードシールド5は、MR素子6を、その周囲から磁気的に分離するものであり、エアベアリング面220から後方に向かって延在している。下部リードシールド3は、例えば、ニッケル鉄合金(NiFe)などの磁性材料により構成されている。このニッケル鉄合金としては、例えば、ニッケルおよび鉄の含有量がそれぞれ80重量%および20重量%であるパーマロイ(商品名)などが挙げられる。上部リードシールド5は、例えば、パーマロイなどの磁性材料により構成されている。なお、下部リードシールド3および上部リードシールド5は、単層構造であってもよいし、あるいは、例えば一組の磁性層(パーマロイなどの磁性材料からなるもの)によって非磁性層(例えばルテニウム(Ru)などの非磁性導電性材料またはアルミナなどの非磁性絶縁性材料により構成されるもの)を挟むようにした多層構造であってもよい。
シールドギャップ4は、MR素子6を周辺から電気的に分離するものであり、例えば、アルミナなどの非磁性絶縁性材料により構成されている。このMR素子6は、巨大磁気抵抗効果(GMR:giant magneto-resistive effect)またはトンネル磁気抵抗効果(TMR:tunneling magneto-resistive effect)などを利用するものである。
記録ヘッド部100Bは、垂直磁気記録方式の記録処理を実行する垂直磁気記録ヘッドである。この記録ヘッド部100Bは、例えば、分離層7の上に、磁性層8Aと、絶縁層9と、絶縁層11〜13により埋設された薄膜コイル10、およびエアベアリング面220に露出した端面を有するリーディングシールド8Bと、主磁極層14、サイドギャップ15および一対のサイドシールド16と、トレーリングシールド17、トレーリングギャップ18、補助磁極層19、および絶縁層20と、絶縁層21,23により埋設された薄膜コイル22と、リターンヨーク層24とがこの順に積層されたものである。
磁性層8Aは、リーディング側でのリターンパスとして機能するものであり、例えば、NiFeやCoNiFeなどの磁性材料により構成される。この磁性層8Aによって主磁極層14から放出された記録磁界の一部をリーディング側へ分散させることにより、WATE(Wide Adjacent Track Erase)実効磁界の低減を図っている。WATE実効磁界とは、広範囲の隣接トラック(例えば書込対象トラックを基準として2〜10レーン隣のトラック)へ影響を及ぼす実効的な磁界を意味する。
薄膜コイル10は、主に、薄膜コイル22において発生した記録用の磁束が意図せずに再生ヘッド部100Aまで到達(漏洩)するのを抑制するために、漏洩抑制用の磁束を発生させるものである。この薄膜コイル10は、例えば、銅(Cu)などの高導電性材料により構成されていると共に、図3および図4に示したように、バックギャップBGを中心として巻回する構造(スパイラル構造)を有している。なお、薄膜コイル10の巻回数(ターン数)は、特に限定されないが、薄膜コイル22のターン数と一致していることが好ましい。
絶縁層11〜13は、薄膜コイル10を周辺から電気的に分離するものである。絶縁層11は、例えば、加熱時に流動するフォトレジストまたはスピンオングラス(SOG;Spin On Glass )などの非磁性絶縁性材料により構成されている。絶縁層12,13は、例えば、アルミナなどの非磁性絶縁性材料により構成されている。
主磁極層14は、薄膜コイル22において発生した磁束を収容し、その磁束をエアベアリング面220から放出して記録磁界を発生させるものである。この主磁極層14は、エアベアリング面220から後方に向かって延在しており、例えば、鉄系合金などの高飽和磁束密度磁性材料により構成されている。この鉄系合金としては、例えば、鉄コバルト合金(FeCo)または鉄コバルトニッケル合金(FeCoNi)などが挙げられる。
主磁極層14は、例えば、図4に示したように、ボートを漕ぐ際に用いられるパドル(paddle)のような平面形状を有している。すなわち、主磁極層14は、例えば、エアベアリング面220から後方に向かって順に、記録トラック幅を規定する一定の幅W1(第1の幅)を有する先端部14A(第1の磁極層部分)と、幅W1からその幅W1よりも大きな幅W2(第2の幅;W2>W1)まで次第に拡がる幅を有する中間部14B(第2の磁極層部分)と、幅W2よりも大きな幅W3(第3の幅;W3>W2)を有する後端部14C(第3の磁極層部分)とを含み、これらの先端部14A、中間部14Bおよび後端部14Cが互いに連結されることにより一体化された構造を有している。この主磁極層14の幅が先端部14Aから中間部14Bへ拡がる位置、すなわち主磁極層14の幅が記録トラック幅を規定する幅W1から拡がり始める位置は、薄膜磁気ヘッドの記録性能を決定する重要な因子のうちの1つであるフレアポイントFPである。なお、図3および図4では、例えば、スロートハイトゼロ位置TPがフレアポイントFPに一致している場合を示している。
先端部14Aは、薄膜コイル14において発生した記録用の磁束を実質的に磁気ディスク201へ向けて放出する部分であり、全体に亘って一定の幅W1を有するようにY軸方向へ延在している。
中間部14Bは、補助磁極層19に収容された磁束を先端部14Aへ供給する部分である。この中間部14Bの幅は、幅W1から幅W2まで次第に拡がっており、すなわち中間部14Bは、先端部14Aとの連結箇所において幅W1を有していると共に、後端部14Cとの連結箇所において幅W2を有している。この中間部14Bの拡がり角度、すなわち先端部14Aの延在方向(Y軸方向)と中間部14Bの側端縁14BEとの間の角度Φは、30°以上、好ましくは約40°〜50°である。
後端部14Cは、中間部14Bと同様に、補助磁極層19に収容された磁束を先端部14Aへ供給する部分である。この後端部14Cは、全体に亘って一定の幅W3を有するようにY軸方向へ延在している。特に、後端部14Cの幅W3は、例えば、補助磁極層19の幅に一致していると共に、トレーリングシールド17およびリターンヨーク層24の幅W4(図4参照)よりも小さくなっている(W3<W4)。
主磁極層14は、絶縁層9、サイドギャップ(SG)15およびトレーリングギャップ18によって取り囲まれており、リーディングシールド8B、サイドシールド16およびトレーリングシールド17と相互に分離されている。
サイドギャップ15は、幅方向(記録トラック幅方向=X軸方向)において主磁極層14と一対のサイドシールド16とを磁気的に分離するものである(後述する図4参照)。このサイドギャップ15は、主磁極層14と一対のサイドシールド16との間に設けられており、その主磁極層14の幅方向における両側(以下、単に「両側」という。)と隣接している。なお、サイドギャップ15の厚さ(サイドギャップの間隔)は、例えば、0.04μm〜0.15μmである。
トレーリングギャップ18は、厚さ方向(記録トラック幅方向と交差する方向=Y軸方向)において主磁極層14とトレーリングシールド17とを磁気的に分離するものであり、記録ギャップとも呼ばれる。このトレーリングギャップ18は、主磁極層14とトレーリングシールド17との間に設けられている。なお、サイドギャップ15およびトレーリングギャップ18は、例えば、アルミナなどの非磁性材料により構成されている。
リーディングシールド8B、トレーリングシールド17およびサイドシールド16は、主に、エアベアリング面220の近傍において磁束を取り込み、その磁束の広がりを防止するものである。これにより、記録磁界の勾配が増大し、記録トラック幅が狭小化し、記録磁界に斜め方向の磁界成分が含まれることになる。これらリーディングシールド8B、トレーリングシールド17およびサイドシールド16は、エアベアリング面220から後方に向かって延在しており、例えば、フレアポイントFPにおいて終端している。これにより、トレーリングシールド17およびサイドシールド16は、後方において絶縁層20に隣接し、その絶縁層20の最前端位置(スロートハイトゼロ位置TP)を規定する役割を担っている。リーディングシールド8B、トレーリングシールド17およびサイドシールド16は、例えば、主磁極層14と同様の磁性材料により構成されていると共に、図4に示したように、幅W2よりも大きな一定の幅W3を有する矩形型の平面形状を有している。なお、エアベアリング面220における主磁極層14の近傍の詳細な構成については、後述する(図6参照)。
補助磁極層19は、主磁極層14に磁束を供給するための補助的な磁束収容部分として機能するものであり、例えば、主磁極層14と同様の磁性材料により構成されていてもよいし、異なる磁性材料により構成されていてもよい。この補助磁極層19は、主磁極層14のトレーリング側においてエアベアリング面220よりも後退した位置から後方に向かって延在しており、その主磁極層14に連結されている。また、補助磁極層19は、例えば、図2に示したように、幅W2を有する矩形型の平面形状を有している。
絶縁層20は、薄膜磁気ヘッドの記録特性を決定する重要な因子のうちの1つであるスロートハイトTHを規定するものであり、補助磁極層19とトレーリングシールド17およびサイドシールド16との間に設けられている。この絶縁層20の最前端位置は、上記したようにスロートハイトゼロ位置TPであり、そのスロートハイトゼロ位置TPとエアベアリング面220との間の距離は、スロートハイトTHである。この絶縁層20は、例えば、アルミナなどの非磁性絶縁性材料により構成されている。なお、図3および図4では、例えば、スロートハイトゼロ位置TPがフレアポイントFPに一致している場合を示している。
薄膜コイル22は、記録用の磁束を発生させるものであり、その薄膜コイル22では、例えば、薄膜コイル10とは逆方向に電流が流れるようになっている。なお、薄膜コイル22の詳細な構成は、例えば、薄膜コイル10と同様である。また、上記のような、積層面内において巻回するスパイラル構造の薄膜コイル10,22の替わりに、主磁極層14および補助磁極層19の周囲をY軸方向に進行しながら巻回する構造のヘリカルコイルを採用するようにしてもよい。
絶縁層21,23は、薄膜コイル22を周辺から電気的に分離するものであり、絶縁層20に連結されている。絶縁層21は、例えば、絶縁層12,13と同様の非磁性絶縁性材料により構成されており、絶縁層23は、例えば、絶縁層11と同様の非磁性絶縁性材料により構成されている。絶縁層21,23の最前端は、例えば、絶縁層20の最前端よりも後退している。
リターンヨーク層24は、主に、記録媒体40から記録ヘッド部100Bに戻る磁束を取り込み、それらの間で磁束を循環させるものである。この磁束の循環機能は、リターンヨーク層24だけでなく、ライトシールドとしてのサイドシールド16およびトレーリングシールド17も担う場合がある。このリターンヨーク層24は、サイドシールド16、トレーリングシールド17および補助磁極層19のトレーリング側に位置し、エアベアリング面220を起点として後方に向かって延在している。リターンヨーク層24は、その前方においてトレーリングシールド17と連結されていると共に、後方のバックギャップBGにおいて補助磁極層19と連結されている。また、リターンヨーク層24は、例えば、主磁極層14と同様の磁性材料により構成されていると共に、図4に示したように、幅W3を有する矩形型の平面形状を有している。なお、リターンヨーク層24は、主磁極層14とは異なる磁性材料により構成されていてもよい。
[薄膜磁気ヘッドの主要部の構成]
次に、図6を参照して薄膜磁気ヘッド212の主要部の構成について詳細に説明する。図6は、薄膜磁気ヘッド212の主要部のエアベアリング面220における端面の構成を表している。なお、図6では、構成要素間の視認性を高めるため、絶縁材料以外の構成材料からなる各構成要素に網掛け模様を付している。
リーディングシールド8B、リーディングギャップとしての絶縁層13、先端部14A、サイドギャップ15、サイドシールド16、トレーリングギャップ18およびトレーリングシールド17は、いずれもエアベアリング面220に露出した端面を有している。この「いずれもエアベアリング面220に露出した端面を有する」とは、上記各構成要素の端面がエアベアリング面220に含まれるという意味である。
エアベアリング面220における先端部14Aの端面は、リーディング側よりもトレーリング側において広い幅を有している。詳細には、先端部14Aの端面は、トレーリング側に位置する端縁(トレーリングエッジTE)と、リーディング側に位置する端縁(リーディングエッジLE)と、それらの間に位置する2つの端縁(サイドエッジSE)とを有している。これにより、先端部14Aの端面は、トレーリングエッジTEの幅W1がリーディングエッジLEの幅W6よりも大きい形状を有している。このトレーリングエッジTEは、先端部14Aにおける実質的な記録箇所であり、その幅W1は、例えば、0.2μm以下である。なお、サイドエッジSEは、直線状でもよいし、屈曲または湾曲していてもよいし、それらの混在でもよい。
この先端部14Aの端面では、例えば、幅W1,W6と、トレーリングエッジTEとリーディングエッジLEとの間の任意位置における幅W5とを比較したとき、W1>W6およびW1≧W5の関係を満たしている。この場合において、幅W6は、0より大きくてもよいし、実質的に0でもよい。幅W6が0より大きい場合とは、端面の形状がリーディングエッジLEを1つの辺とする形状であることを意味する。一方、幅W6が実質的に0である場合とは、端面の形状がリーディングエッジLEを角部の頂点とする形状であることを意味する。
図6では、先端部14Aの端面の形状が、トレーリングエッジTEおよびリーディングエッジLEをそれぞれ上底(長辺)および下底(短辺)とする台形(逆台形)の例を表している。この場合におけるベベル角θ(Z方向に対するサイドエッジSEの傾き角)は、特に限定されない。
リーディングシールド8B、サイドシールド16およびトレーリングシールド17は、リーディング側、クロストラック方向(X軸方向)における両側、およびトレーリング側、の四方から、絶縁層13、サイドギャップ15およびトレーリングギャップ18を介して先端部14Aを取り囲んでいる。ここで、サイドシールド16は、リーディングシールド8Bと接する一方、トレーリングシールド17とはトレーリングギャップ18によって分離されている。
トレーリングシールド17における先端部14Aおよびサイドシールド16と対向する面17Sのうち、少なくとも先端部14Aと対向する領域部分は平面であることが望ましい。記録時に得られる記録ビットの形状(記録ビットパターン)の直線性が確保され、より高いトラック密度および線記録密度が得られやすくなるからである。
ここで、エアベアリング面220におけるサイドギャップ15の間隔D1(幅方向における先端部14Aとサイドシールド16との間の距離)は、一定であってもよいし、厚さ方向において変化していてもよい。
リーディングシールド8B、サイドシールド16およびトレーリングシールド17は、例えばニッケル鉄合金(NiFe),コバルトニッケル鉄合金(CoNiFe)およびコバルト鉄合金(CoFe)などによって構成することができ、それらの合金の組成比を適宜変更することによって各領域部分の飽和磁束密度が調整されている。
[磁気記録媒体の構成]
次に、磁気ディスク201の具体的な構成について説明する。図7は磁気ディスク201の表面の一部を拡大した平面構成を表すものであり、図8は、図7に示したVIII-VIII線に沿った断面を表すものである。
磁気ディスク201は、図7および図8に示したように、基板41の上に、書き滲み抑制層DMにより記録トラック幅方向(X軸方向)に分離された複数のデータ記録ブロックDS(・・・,DSn-1,DSn,DSn+1,・・・)を有している。図9に、図8に示したデータ記録ブロックDSの一部断面を拡大して表す。磁気ディスク201のデータ記録ブロックDSは、基板41の上に例えばフラックスパス層42と、軟磁性裏打ち層43と、非磁性層44と、硬磁性記録層45と、保護層46と、潤滑層47とがこの順に積層されたものである。フラックスパス層42は、磁気ディスク201中における磁束の流路として機能するものであり、例えば、軟磁性層42Bを挟むように非磁性層42A,42Cが積層されたものである。軟磁性裏打ち層43は、例えば、非磁性層43Bを挟むように軟磁性層43A,43Cが積層されたものである。硬磁性記録層45は、記録磁界により磁化される(情報が磁気的に記録される)ものである。
基板41は、例えば、ニッケルリン(NiP)鍍金されたアルミニウムディスクであり、その厚さは任意である。フラックスパス層42では、例えば、非磁性層42Aがチタン(Ti:約1nm厚)、軟磁性層42Bがコバルトニッケル鉄合金(CoNiFe:約100nm〜200nm厚)、非磁性層42Cがニッケルリン(約100nm厚)によりそれぞれ構成されている。このフラックスパス層42は、軟磁性裏打ち層43よりも高い透磁率を有している。薄膜磁気ヘッドからの磁界(記録磁界)が磁気ディスク201により強く引き込まれるため、記録能力が向上するからである。また、硬磁性記録層45から離れており、その硬磁性記録層45との磁気的な相互作用が小さいため、記録不安定性の懸念(隣接トラック消去など)が少ないからである。軟磁性裏打ち層43では、例えば、軟磁性層43Aが鉄コバルトジルコニウムタンタル合金ホウ素化物(FeCoZrTaB:約50nm厚)、非磁性層43Bがルテニウム(Ru:約0.8nm厚)、軟磁性層43Cが鉄コバルトジルコニウムタンタル合金ホウ素化物(約50nm厚)によりそれぞれ構成されている。非磁性層44は、例えば、ルテニウムクロム合金(RuCr)と酸化ケイ素(SiO2 )との混合物(約30nm厚)により構成されている。硬磁性記録層45は、例えば、コバルト白金クロム合金(CoPtCr)と酸化ケイ素との混合物(約25nm厚)により構成されている。保護層46は、例えば、炭素(約2nm厚)により構成されている。ただし、磁気ディスク201の断面構成は、必ずしも上記した構成に限定されるわけではない。
書き滲み抑制層DMは、硬磁性記録層45よりも大きな保磁力を有する強磁性材料、または非磁性材料からなり、記録磁界により磁化されることのない部分である。書き滲み抑制層DMを構成する強磁性材料としては、CoPt,CoCrPt,FePt,CoPt・SiO2 ,CoCrPt・SiO2 ,FePt・SiO2 が挙げられる。また、非磁性材料としては、上記の強磁性材料に珪素(Si),インジウム(In),硼素(B),リン(P),炭素(C),弗素(F)などの他の元素をイオン注入することにより非磁性化した材料のほか、炭素(C)やSiO2 ,Al2 3 ,TiO2 ,Ti2 3 などの酸化物材料が挙げられる。データ記録ブロックDSには、それぞれ複数の記録トラックTRが形成されている。記録トラックTRは、この磁気記録再生装置による記録処理の際、記録磁界を放出しながら磁気ディスク201の表面上を通過する主磁極14(先端部14A)の軌跡に沿って形成される。なお、記録トラックTR同士の間にはイレーズバンドEBと呼ばれる磁化方向の乱れが大きな領域(磁化方向のばらつきの大きな領域)が形成される。イレーズバンドEBは、記録動作時において先端部14Aの幅方向における両端部が通過した領域に対応して形成されるものである。このイレーズバンドEBにおける磁化のばらつきは大きく、信頼性に欠けるため、通常、データとして利用することはない。
磁気ディスク201は、シングルライト方式用の磁気記録媒体であり、各記録トラックTRの幅WTRは、先端部14AのトレーリングエッジTEの幅W1よりも狭くなっている(例えばWTR=0.5×W1)。
[薄膜磁気ヘッドの動作]
この薄膜磁気ヘッドは、以下のように動作する。
データを磁気ディスク201に記録する際には、まず、スピンドルモータ205を駆動し、磁気ディスク201を回転させる(第1ステップ)。これにより、磁気ディスク201の表面上を磁気ヘッドスライダ202が浮上する。その一方で、図示しない外部回路から記録ヘッド部100Bの薄膜コイル22に電流を流し、記録用の磁束J(図5参照)を発生させる。この磁束Jは、主磁極層14および補助磁極層19に収容されたのち、その主磁極層14の内部を先端部14Aへ向かって流れる。この際、磁束Jは、フレアポイントFPで絞り込まれるため、最終的にトレーリングエッジTEの近傍に集中する。この磁束Jが外部へ放出されて記録磁界が発生すると、その記録磁界が付与された領域の硬磁性記録層45が磁化され、磁気ディスク201にデータが磁気的に記録される(第2ステップ)。
この薄膜磁気ヘッドでは、互いに逆方向となるように薄膜コイル10,22に電流が流れるため、それらにおいて互いに逆方向の磁束が発生する。詳細には、薄膜コイル22では記録用の磁束がリーディング側に向かって発生するのに対して、薄膜コイル10では漏洩抑制用の磁束がトレーリング側に向かって発生する。これにより、記録用の磁束が再生ヘッド部100Aに漏れにくくなるため、MR素子6において検出精度の低下が抑制される。また、記録用の磁束が下部リードシールド3および上部リードシールド5に取り込まれることに起因して不要な磁界が発生し、その不要な磁界により磁気ディスク201に記録されている情報が意図せずに消去されることも抑制される。
また、先端部14Aから磁束Jが放出される際には、その磁束Jの一部(広がり成分)がトレーリングシールド17、サイドシールド16およびリーディングシールド8Bへ取り込まれるため、記録磁界の広がりが抑制されると共に、その記録磁界の勾配が増加する。トレーリングシールド17およびサイドシールド16A,16Bに取り込まれた磁束Jは、リターンヨーク層24を経由して主磁極層14に再供給される。
なお、主磁極層14から磁気ディスク201に向けて放出された磁束Jは、硬磁性記録層45を磁化したのち、フラックスパス層42を経由してリターンヨーク層24に戻り、主磁極層14に再供給される。これにより、記録ヘッド部100Bと磁気ディスク201との間で磁束Jが循環するため、磁気回路が構築される。
この磁気記録再生装置ではシングルライト方式を採用しており、上記第2ステップでは、主磁極14を、先にデータの記録がなされた領域の一部と重複するように通過させる。データ記録ブロックDSのうちの最後の記録トラックTRへの記録を行う際には、主磁極14の一部を、書き滲み抑制層DM上を通過させる。例えば図10に示したように、磁気ディスク201の表面上において先に先端部14Aが通過して磁気記録がなされた通過領域Pnの一部と重なるように次の通過領域Pn+1が形成される。すなわち、後の通過領域Pn+1によって先の通過領域Pnの一部を置き換える(上書きする)ように記録動作が行われる。したがって、先の通過領域Pnと、後の通過領域Pn+1とのギャップに相当する部分のうち、先端部14Aの端縁近傍が通過する領域に相当するイレーズバンドEBを除いた部分が、最終的に得られる記録トラックTRnとなる。なお、図10における符号14ASは、磁気ディスク201の表面に投影された先端部14Aの射影を表している。
一方、データを磁気ディスク201から読み出す際には、再生ヘッド部100AのMR素子6にセンス電流を供給する。MR素子6の抵抗値は、磁気ディスク201における再生用の信号磁界に応じて変化する。この抵抗変化が電圧変化として検出されるため、磁気ディスク201に記録されている情報が磁気的に再生される。
[磁気記録再生装置の作用および効果]
この磁気記録再生装置では、磁気ディスク201において、記録トラックTRを各々複数含む複数のデータ記録ブロックDSに分割されている。このため、データ記録ブロックDSごとにデータ書き換え処理が可能となるので、一のデータ記録ブロックしか有しない場合と比べ、データ書き換え処理に要する時間を大幅に短縮することができる。
さらに、記録トラック幅方向(X軸方向)において、複数のデータ記録ブロックDSの間に書き滲み抑制層DMをそれぞれ設けるようにしている。このため、データ記録ブロックDS同士の間におけるイレーズバンドEBの発生を抑制し、データ記録ブロックDSの相互間隔を縮小することができる。
すなわち、例えば図11(A)に示した比較例のように書き滲み抑制層DMを設けない場合には、データ書き換え処理を実施したデータ記録ブロックDSmにおける最終の記録トラックTRLの外側には必ずイレーズバンドEBLが形成される。このイレーズバンドEBLの幅は、スキュー角に応じて(スキュー角が大きいほど)も増大する。また、隣り合うデータ記録ブロックDSm+1における最初の記録トラックTRFのイレーズバンドEBFが、データ記録ブロックDSmにおけるイレーズバンドEBLと隣接するように形成される。よって、データ記録ブロックDSmとデータ記録ブロックDSm+1との間には間隙領域VZが形成される。ここで、その後にデータ記録ブロックDSmに対して書き換え処理が行われる際に、データ記録ブロックDSm+1における最初の記録トラックTRFに記録されたデータがイレーズバンドEBLの磁気的な影響を受けないように(磁化方向の乱れが伝播しないように)、間隙領域VZの幅を十分に大きく確保せざるを得ない。また、図11(A)の比較例では、最終の記録トラックTRLの幅は、他の記録トラックTRの幅よりも大きくなってしまう。これらの要因は、磁気ディスク201全体における記録密度を低下させるものである。
そこで本形態では、図11(B)に示したように、図11(A)における最終の記録トラックTRLの一部および間隙領域VZ(イレーズバンドEBL ,EBF )を書き滲み抑制層DMによって置き換えるようにしている。このため、図11(B)では記録トラックTRLの幅が狭小化される。そのうえ、書き滲み抑制層DMには磁気情報が記録されない(磁化されない)ことから、図11(B)ではイレーズバンドEBL ,EBF が形成されず、書き滲み抑制層DMの幅がイレーズバンドEBL およびイレーズバンドEBF の合計の幅よりも小さくなる。これらの結果、データ記録ブロックDSの配列ピッチを短縮することができる。したがって、本形態では、例えば図11(B)に示した隣り合う3つのデータ記録ブロックDSn,DSn+1,DSn+2の全体の幅が、図11(A)に示した比較例の3つのデータ記録ブロックDSm,DSm+1,DSm+2の全体の幅よりも幅WDの分だけ小さくなる。なお、図11(B)の本形態では、図11(A)の比較例と比較すると、例えばスキュー角が14°の場合、一のデータ記録ブロックDSにつき30〜40nm程度(イレーズバンドEBF の幅と同程度)狭小化することができる。このように書き滲み抑制層DMを設けることにより、データ記録ブロックDSの相互間隔を狭めた場合であっても、データ書き換え処理の際、隣り合うデータ記録ブロックDSの磁気的な相互干渉が回避され、各データ記録ブロックDSにおける良好な記録状態が維持される。
なお、図12に示したように、書き滲み抑制層DMの幅WDMは、磁気ディスク201における位置によって異なっている。これは、この磁気記録再生装置の構造上の理由により、例えば記録トラックTRの接線に対する主磁極14の基準方向(Z軸方向)の傾き角(いわゆるスキュー角)が、磁気ディスク201の径方向における内周側の領域と、中間の領域と、外周側の領域とで互いに異なるので、幅WDMをその傾き角の違いに対応させるためである。例えば図11では、(A),(B),(C)が、磁気ディスク201の径方向における外周側の領域におけるデータ記録ブロックDSOUT,中間の領域におけるデータ記録ブロックDSTM,内周側の領域におけるデータ記録ブロックDSINをそれぞれ表している。なお、図12では、磁気ディスク201の中間の領域においてスキュー角が最小(0°)となるように設定し、内周側あるいは外周側へ向かうほどスキュー角(の絶対値)が大きくなるように設定した場合を例示している。ここで、書き滲み抑制層DMを設けないときのイレーズバンドEBL(図11(A)参照)の幅WEBは、スキュー角が大きくなるほど増大する。幅WEBは、例えばスキュー角が0°のときに0.01〜0.015μm程度であるのに対し、スキュー角が14°のときには0.02〜0.04μm程度にまで増大する。したがって、これに対応するため、内周側および外周側の領域における書き滲み抑制層DMの幅WIN,OUTを、中間の領域における書き滲み抑制層DMの幅WMよりも大きくしている。すなわち、書き滲み抑制層DMの幅WDMは、磁気ディスク201における最内周部分または最外周部分において最大となっている。
このような理由から、データ記録ブロックDSの配列ピッチの短縮は、磁気ディスク201上におけるスキュー角の大きな領域において特に効果的になされる。
以上説明したように、本形態では、磁気ディスクにおいて複数のデータ記録ブロックDSを設け、それらを書き滲み抑制層DMによって分離するようにしたので、記録密度の向上を図りつつ、データ記録ブロックDSごとに良好かつ短時間のデータ書き換え処理を行うことができる。
なお、本発明は上記の形態に限定されず、種々の変形が可能である。具体的には、例えば上記形態では、磁気ディスクの表面において、複数のデータ記録ブロックの相互間に、記録磁界により磁化されることのない部分として書き滲み抑制層を設けるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば図14に示したように、複数のデータ記録ブロックの相互間に、上記の書き滲み抑制層の代わりに溝(凹部)GVを設けるようにしてもよい。その場合、その溝GVが記録磁界により磁化されることのない部分(書き滲み抑制部)として機能する。
本実施態様における符号と構成要素との対応関係を以下にまとめて示す。
1…基板、2,9,11〜13,20,21,23…絶縁層、3…下部リードシールド、4…シールドギャップ、5…上部リードシールド、6…磁気抵抗効果(MR)素子、7…分離層、8A,8C…磁性層、8B…リーディングシールド、10,22…薄膜コイル、14…主磁極層、14A…先端部、14B…後端部、15…サイドギャップ(SG)、16…サイドシールド、17…トレーリングシールド、18…トレーリングギャップ、19…補助磁極層、24…リターンヨーク層、25…オーバーコート層、220…エアベアリング面、100A…再生ヘッド部、100B…記録ヘッド部、200…筐体、201…磁気ディスク、202…磁気ヘッドスライダ、203…サスペンション、204…アーム、205…スピンドルモータ、206…駆動部、207…固定軸、208…ベアリング、211…基体、212…薄膜磁気ヘッド、220…エアベアリング面、DM…書き滲み抑制層、DS…データ記録ブロック、TR…記録トラック、EB…イレーズバンド。

Claims (16)

  1. 磁極を有する磁気記録ヘッドと、
    複数の記録トラックがそれぞれ形成され、かつ、書き滲み抑制部により記録トラック幅方向に分離された複数のデータ記録ブロックを有するシングルライト方式用の磁気記録媒体と
    を備えた磁気記録装置。
  2. 前記書き滲み抑制部は、前記データ記録ブロックよりも大きな保磁力を有する強磁性材料、または非磁性材料からなる
    請求項1記載の磁気記録装置。
  3. 前記磁気記録媒体における書き滲み抑制部の前記記録トラック幅方向の幅は、前記磁気記録媒体上の前記記録トラック幅方向の位置によって異なっている
    請求項1または請求項2に記載の磁気記録装置。
  4. 前記磁気記録媒体における書き滲み抑制部の前記記録トラック幅方向の幅は、前記記録トラックの接線に対する前記磁極の基準方向の傾き角としてのスキュー角に応じた大きさの分布を有する
    請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の磁気記録装置。
  5. 前記記録トラックおよび前記書き滲み抑制部は同心円状に形成され、
    前記書き滲み抑制部は、前記磁気記録媒体における最内周部分または最外周部分において最大の幅を有している
    請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の磁気記録装置。
  6. 前記記録トラックの幅は、前記磁極のトレーリングエッジの幅よりも狭い請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の磁気記録装置。
  7. 前記データ記録ブロックごとに各記録トラックのデータの書き換え処理を行う請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の磁気記録装置。
  8. 前記書き滲み抑制部は、そのトラック幅方向における少なくとも一方の端縁が前記記録トラックと接するように配置されている
    請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の磁気記録装置。
  9. 複数の記録トラックがそれぞれ形成され、かつ、書き滲み抑制部により記録トラック幅方向に分離された複数のデータ記録ブロックを有する磁気記録媒体を回転させる第1ステップと、
    前記磁気記録媒体上を浮上する磁気記録ヘッドの磁極から記録磁界を付与することにより、所定の前記データ記録ブロックへデータの記録を行う第2ステップと
    を含み、
    前記第2ステップでは、
    前記磁極を、先に前記データの記録がなされた各々の前記記録トラックの領域の一部と重複するように通過させ、
    前記データ記録ブロックのうちの最後の記録トラックへの記録を行う際には、前記磁極の一部を前記書き滲み抑制部上を通過させる
    磁気記録方法。
  10. 前記書き滲み抑制部として、前記データ記録ブロックよりも大きな保磁力を有する強磁性材料、または非磁性材料からなるものを用いる
    請求項9記載の磁気記録方法。
  11. 前記磁気記録媒体として、前記書き滲み抑制部の前記記録トラック幅方向の幅が前記スキュー角に応じた大きさの分布を有するものを用いる
    請求項9または請求項10に記載の磁気記録方法。
  12. 複数の記録トラックがそれぞれ形成され、かつ、書き滲み抑制部により記録トラック幅方向に分離された複数のデータ記録ブロックを有する
    シングルライト方式用磁気記録媒体。
  13. 前記書き滲み抑制部は、前記データ記録ブロックよりも大きな保磁力を有する強磁性材料、または非磁性材料からなる
    請求項12記載のシングルライト方式用磁気記録媒体。
  14. 前記書き滲み抑制部の前記記録トラック幅方向の幅は、前記記録トラック幅方向の位置によって異なっている
    請求項12または請求項13に記載のシングルライト方式用磁気記録媒体。
  15. 前記記録トラックおよび前記書き滲み抑制部は同心円状に形成され、
    前記書き滲み抑制部は、前記磁気記録媒体における最内周部分または最外周部分において最大の幅を有している
    請求項12から請求項14のいずれか1項に記載のシングルライト方式用磁気記録媒体。
  16. 前記書き滲み抑制部は、そのトラック幅方向における少なくとも一方の端縁が前記記録トラックと接するように配置されている
    請求項12から請求項15のいずれか1項に記載のシングルライト方式用磁気記録媒体。
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