JP5121979B2 - 記録ヘッド、記録ヘッドを備えたディスク装置、および記録ヘッドによる記録方法 - Google Patents

Description

この発明の実施形態は、ディスク装置に用いる垂直磁気記録用の記録ヘッド、これを備えたディスク装置、および記録ヘッドを用いた記録方法に関する。

ディスク装置として、例えば、磁気ディスク装置は、ケース内に配設された磁気ディスクと、磁気ディスクを支持および回転するスピンドルモータと、磁気ディスクに対して情報のリード／ライトを行う磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気ディスクに対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリと、を備えている。磁気ヘッドのヘッド部は、ライト用の記録ヘッドとリード用の再生ヘッドとを含んでいる。

近年、磁気ディスク装置の高記録密度化、大容量化あるいは小型化を図るため、垂直磁気記録用の磁気ヘッドが提案されている。このような磁気ヘッドにおいて、記録ヘッドは、垂直方向磁界を発生させる主磁極と、その主磁極のトレーリング側にライトギャップを挟んで配置されて磁気ディスクとの間で磁路を閉じるリターン磁極、あるいはライトシールド磁極あるいはトレーリングシールド磁極と、主磁極に磁束を流すためのコイルとを有している。

記録密度の向上を図る目的で、主磁極とリターン磁極との間に高周波発振素子としてスピントルク発振子を設け、このスピントルク発振子から磁気記録層に高周波磁界を印加する高周波磁界アシスト記録方式の磁気ヘッドが提案されている。しかしながら、このように主磁極の近傍にスピントルク発振子を設置する場合、主磁極からの記録磁界が変化することにより、スピントルク発振子から生じる高周波磁界の周波数が変動する可能性がある。

そこで、主磁極から発生する磁気記録媒体に略垂直な記録磁界に伴う記録ギャップ磁界と、補助磁極（調製用磁極）から発生する磁気記録媒体に略垂直な補助磁界に伴う補助ギャップ磁界の両方を用いて、スピントルク発振子にかかる磁界を調整することが行われている。媒体磁化の反転中に高周波磁界周波数を低下させ、媒体磁化をより低い高周波磁界強度で反転させる技術が提案されている。この場合、媒体磁化が反転している最中に、スピントルク発振子に加わるギャップ磁界を低く又は高く調整する必要がある。

特開２０１０−２０８５７号公報（要約、図１） 特開２００９−９９２４８号公報

J. Appl. Phys. Vol. 105, PP. 093903, (2009), "Chirped-microwave assisted magnetization reversal" by Zihui Wang and Mingzhong Wu（図１（ｂ））

しかしながら、上記のように高速に記録ギャップ磁界や補助ギャップ磁界を変化させようとしても、主磁極の内部の磁化や補助磁極の内部の磁化が高速に応答できず、記録ギャップ磁界と補助ギャップ磁界が変化し得ない場合がある。その結果、垂直記録媒体の記録層の磁化反転が不足し、十分な記録能力を発揮することが困難となる。

この発明の課題は、十分な記録能力を発揮し、安定した記録特性を得ることが可能な記録ヘッド、これを備えたディスク装置、および記録ヘッドによる記録方法を提供することにある。

実施形態によれば、記録ヘッドは、記録媒体に記録磁界を印加する主磁極と、前記主磁極にライトギャップを置いて対向するトレーリングシールドと、前記主磁極と前記トレーリングシールドとの間に少なくともその一部が設けられ、前記記録媒体に高周波磁界を印加するスピントルク発振子と、前記スピントルク発振子の近傍に設けられ、前記スピントルク発振子に補助磁界を印加する補助発振子と、を備えている。前記補助発振子は、その発生補助磁界が、前記スピントルク発振子の発振層をほぼ垂直に横切る位置に設けられているとともに、コプレーナ・ウェーブガイドを備えている。

図１は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）を示す斜視図。 図２は、前記ＨＤＤにおける磁気ヘッドおよびサスペンションを示す側面図。 図３は、前記磁気ヘッドのヘッド部を拡大して示す断面図。 図４は、記録ヘッドおよび再生ヘッドを模式的に示す斜視図。 図５は、前記記録ヘッドの磁気ディスク側の端部を拡大して示す断面図。 図６は、前記記録ヘッドおよび磁気ディスクを概略的に示す断面図。 図７は、前記記録ヘッドの主磁極およびコプレーナ・ウェーブガイドから印加される磁界の変化を示す図。 図８は、前記記録ヘッドの主磁極およびコプレーナ・ウェーブガイドから印加される磁界の変化を示す図。 図９は、前記記録ヘッドの記録動作を示すフローチャート。 図１０は、前記記録ヘッドの記録動作時における主磁極励起電流の変化を示す図。 図１１は、前記記録ヘッドの記録動作時におけるコプレーナ・ウェーブガイドの発生電流の変化を示す図。 図１２は、記録動作時におけるコプレーナ・ウェーブガイドの発生磁界の変化を示す図。 図１３は、記録動作時における記録ヘッドの発生磁界の変化を示す図。 図１４は、前記記録ヘッドの他の記録動作を示すフローチャー。 図１５は、他の記録動作時における記録ヘッドの発生磁界の変化を示す図 図１６は、第２の実施形態に係る記録ヘッドおよび磁気ディスクを概略的に示す断面図。 図１７は、第３の実施形態に係る記録ヘッドおよび磁気ディスクを概略的に示す断面図。 図１８は、第４の実施形態に係る記録ヘッドおよび磁気ディスクを概略的に示す断面図。 図１６は、第５の実施形態に係る記録ヘッドおよび磁気ディスクを概略的に示す断面図。

以下図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１は、ディスク装置として、第１の実施形態に係るハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のトップカバーを取り外して内部構造を示し、図２は、浮上状態の磁気ヘッドを示している。図１に示すように、ＨＤＤは筐体１０を備えている。この筐体１０は、上面の開口した矩形箱状のベース１１と、図示しない矩形板状のトップカバーとを備えている。トップカバーは、複数のねじによりベースにねじ止めされ、ベースの上端開口を閉塞している。これにより、筐体１０内部は気密に保持されている。なお、筺体１０内部は、呼吸フィルター２６を通して通気可能となっている。

ベース１１上には、記録媒体としての磁気ディスク１２および駆動部が設けられている。駆動部は、磁気ディスク１２を支持および回転させるスピンドルモータ１３、磁気ディスクに対して情報の記録、再生を行なう複数、例えば、２つの磁気ヘッド３３、これらの磁気ヘッド３３を磁気ディスク１２の表面に対して移動自在に支持したヘッドアクチュエータ１４、ヘッドアクチュエータを回動および位置決めするボイスコイルモータ（以下ＶＣＭと称する）１６を備えている。また、ベース１１上には、磁気ヘッド３３が磁気ディスク１２の最外周に移動した際、磁気ヘッド３３を磁気ディスク１２から離間した位置に保持するランプロード機構１８、ＨＤＤに衝撃等が作用した際、ヘッドアクチュエータ１４を退避位置に保持するイナーシャラッチ２０、およびプリアンプ、ヘッドＩＣ等の電子部品が実装された基板ユニット１７が設けられている。

ベース１１の外面には、制御回路基板２５がねじ止めされ、ベース１１の底壁と対向して位置している。制御回路基板２５は、基板ユニット１７を介してスピンドルモータ１３、ＶＣＭ１６、および磁気ヘッド３３の動作を制御する。

図１および図２に示すように、磁気ディスク１２は、垂直磁気記録膜媒体として構成されている。磁気ディスク１２は、例えば、直径約２．５インチの円板状に形成され非磁性体からなる基板１９を有している。基板１９の各表面には、下地層としての軟磁性層２３と、その上層部に、ディスク面に対して垂直方向に磁気異方性を有する垂直磁気記録層２２とが順次積層され、さらにその上に保護膜２４が形成されている。

磁気ディスク１２は、スピンドルモータ１３のハブに互いに同軸的に嵌合されているとともにハブの上端にねじ止めされたクランプばね２１によりクランプされ、ハブに固定されている。磁気ディスク１２は、駆動モータとしてのスピンドルモータ１３により所定の速度で矢印Ｂ方向に回転される。

ヘッドアクチュエータ１４は、ベース１１の底壁上に固定された軸受部１５と、軸受部から延出した複数のアーム２７と、を備えている。これらのアーム２７は、磁気ディスク１２の表面と平行に、かつ、互いに所定の間隔を置いて位置しているとともに、軸受部１５から同一の方向へ延出している。ヘッドアクチュエータ１４は、弾性変形可能な細長い板状のサスペンション３０を備えている。サスペンション３０は、板ばねにより構成され、その基端がスポット溶接あるいは接着によりアーム２７の先端に固定され、アームから延出している。各サスペンション３０の延出端にジンバルばね４１を介して磁気ヘッド３３が支持されている。サスペンション３０、ジンバルばね４１、および磁気ヘッド３３により、ヘッドジンバルアッセンブリを構成している。なお、ヘッドアクチュエータ１４は、軸受部１５のスリーブと、複数のアームとを一体に形成したいわゆるＥブロックを備えた構成としてもよい。

図２に示すように、各磁気ヘッド３３は、ほぼ直方体形状のスライダ４２とこのスライダの流出端（トレーリング端）に設けられた記録再生用のヘッド部４４とを有している。各磁気ヘッド３３は、サスペンション３０の弾性により、磁気ディスク１２の表面に向かうヘッド荷重Ｌが印加されている。２本のアーム２７は所定の間隔を置いて互いに平行に位置し、これらのアームに取り付けられたサスペンション３０および磁気ヘッド３３は、磁気ディスク１２を間に挟んで互いに向かい合っている。

図１および図２に示すように、各磁気ヘッド３３は、サスペンション３０およびアーム２７上に固定された中継フレキシブルプリント回路基板（以下、中継ＦＰＣと称する）３５を介して後述するメインＦＰＣ３８に電気的に接続されている。

図１に示すように、基板ユニット１７は、フレキシブルプリント回路基板により形成されたＦＰＣ本体３６と、このＦＰＣ本体から延出したメインＦＰＣ３８とを有している。ＦＰＣ本体３６は、ベース１１の底面上に固定されている。ＦＰＣ本体３６上には、プリアンプ３７、ヘッドＩＣを含む電子部品が実装されている。メインＦＰＣ３８の延出端は、ヘッドアクチュエータ１４に接続され、各中継ＦＰＣ３５を介して磁気ヘッド３３に接続されている。

ＶＣＭ１６は、軸受部１５からアーム２７と反対方向に延出した図示しない支持フレーム、および支持フレームに支持されたボイスコイルを有している。ヘッドアクチュエータ１４をベース１１に組み込んだ状態において、ボイスコイルは、ベース１１上に固定された一対のヨーク３４間に位置し、これらのヨークおよびヨークに固定された磁石とともにＶＣＭ１６を構成している。

磁気ディスク１２が回転した状態でＶＣＭ１６のボイスコイルに通電することにより、ヘッドアクチュエータ１４が回動し、磁気ヘッド３３は磁気ディスク１２の所望のトラック上に移動および位置決めされる。この際、磁気ヘッド３３は、磁気ディスク１２の径方向に沿って、磁気ディスクの内周縁部と外周縁部との間を移動される。

次に、磁気ヘッド３３の構成について詳細に説明する。図３は、磁気ヘッド３３のヘッド部４４を拡大して示す断面図、図４は、記録ヘッドおよび再生ヘッドを模式的に示す斜視図、図５は、記録ヘッドの磁気ディスク側の端部を拡大して示す断面図、図６は、記録ヘッドおよび磁気ディスクを概略的に示す断面図である。

図２および図３に示すように、磁気ヘッド３３は浮上型のヘッドとして構成され、ほぼ直方体状に形成されたスライダ４２と、スライダの流出端（トレーリング）側の端部に形成されたヘッド部４４とを有している。スライダ４２は、例えば、アルミナとチタンカーバイドの焼結体（アルチック）で形成され、ヘッド部４４は薄膜により形成されている。

スライダ４２は、磁気ディスク１２の表面に対向する矩形状のディスク対向面（空気支持面（ＡＢＳ））４３を有している。スライダ４２は、磁気ディスク１２の回転によってディスク表面とディスク対向面４３との間に生じる空気流Ｃにより、磁気ディスク表面から所定量浮上した状態に維持される。空気流Ｃの方向は、磁気ディスク１２の回転方向Ｂと一致している。スライダ４２は、磁気ディスク１２表面に対し、ディスク対向面４３の長手方向が空気流Ｃの方向とほぼ一致するように配置されている。

スライダ４２は、空気流Ｃの流入側に位置するリーディング端４２ａおよび空気流Ｃの流出側に位置するトレーリング端４２ｂを有している。スライダ４２のディスク対向面４３には、図示しないリーディングステップ、トレーリングステップ、サイドステップ、負圧キャビティ等が形成されている。

図３および図４に示すように、ヘッド部４４は、スライダ４２のトレーリング端４２ｂに薄膜プロセスで形成された再生ヘッド５４および記録ヘッド５６を有し、分離型磁気ヘッドとして形成されている。

再生ヘッド５４は、磁気抵抗効果を示す磁性膜５０と、この磁性膜のトレーリング側およびリーディング側に磁性膜５０を挟むように配置されたシールド膜５２ａ、５２ｂと、で構成されている。これら磁性膜５０、シールド膜５２ａ、５２ｂの下端は、スライダ４２のディスク対向面４３に露出している。

記録ヘッド５６は、再生ヘッド５４に対して、スライダ４２のトレーリング端４２ｂ側に設けられている。記録ヘッド５６は、磁気ディスク１２の表面に対して垂直方向の記録磁界を発生させる主磁極６６と、主磁極６６のトレーリング側に配置され、主磁極直下の軟磁性層２３を介して効率的に磁路を閉じるために設けられたトレーリングシールド（リターン磁極）６８と、磁気ディスク１２に信号を書き込む際、主磁極６６に磁束を流すために主磁極６６およびトレーリングシールド６８を含む磁気磁路に巻きつくように配置された記録コイル７１と、を有している。

主磁極６６とトレーリングシールド６８とに第１電源７０が接続され、この第１電源から主磁極６６、トレーリングシールド６８を通して電流を直列に通電できるように電流回路が構成されている。

図３ないし図６に示すように、主磁極６６は、磁気ディスク１２の表面に対してほぼ垂直に延びている。主磁極６６の磁気ディスク１２側の先端部６６ａは、ディスク面に向かって先細に絞り込まれている。主磁極６６の先端部６６ａは、例えば、断面が矩形状に形成され、主磁極６６の先端面は、スライダ４２のディスク対向面４３に露出している。本実施形態において、主磁極６６の先端部６６ａの幅は、磁気ディスク１２におけるトラックの幅にほぼ対応している。

トレーリングシールド６８は、ほぼＵ字形状に形成され、その先端部６８ａは、細長い矩形状に形成されている。トレーリングシールド６８の先端面は、スライダ４２のディスク対向面４３に露出している。先端部６８ａのリーディング側端面６８ｂは、磁気ディスク１２のトラックの幅方向に沿って延びている。このリーディング側端面６８ｂは、主磁極６６のトレーリング側端面６７ａとライトギャップＷＧを置いてほぼ平行に対向している。

記録ヘッド５６は、主磁極６６の先端部６６ａとトレーリングシールド６８との間に設けられた高周波発振子、例えば、スピントルク発振子７４を備えている。スピントルク発振子７４は、主磁極６６の先端部６６ａのトレーリング側端面６７ａとリターン磁極６８のリーディング側端面６８ｂとの間に挟まれ、これらの端面と平行に配置されている。スピントルク発振子７４は、その先端がＡＢＳ面４３に露出し、磁気ディスク１２の表面に対して、主磁極６６の先端面と同一の高さ位置に設けられている。スピントルク発振子７４は、前述した制御回路基板２５の制御の下、第１電源７０から主磁極６６、トレーリングシールド６８に電圧を印加することにより、スピントルク発振子７４の膜厚方向に直流電流が印加される。通電することにより、スピントルク発振子７４の発振層の磁化が回転し、高周波磁界を発生させることが可能となる。これにより、スピントルク発振子７４は、磁気ディスク１２の記録層２２に高周波磁界を印加する。このように、トレーリングシールド６８と主磁極６６はスピントルク発振子７４に垂直通電する電極としても働く。

図３および図４に示すように、トレーリングシールド６８は、ライトギャップＷＧ、すなわち、スライダ４２のディスク対向面４３から離れた位置で、主磁極６６の上部に接近した連結部６５を有している。この連結部６５は、例えばＳｉＯ₂等の絶縁層６７を介して主磁極６６に連結されている。この絶縁層６７により、主磁極６６とトレーリングシールド６８とが電気的に絶縁している。このように、絶縁層６７を設けることにより、スピントルク発振子７４の電極と兼用している主磁極６６およびリターン磁極６８を通じて、第１電源７０から効率的にスピントルク発振子７４に電流を印加することが可能となる。絶縁層６７はＳｉＯ₂以外にも、Ａｌ₂Ｏ₂を用いてもよい。

図３ないし図５に示すように、スピントルク発振子７４は、下地層７４ａ、スピン注入層（第２磁性体層）７４ｂ、中間層７４ｃ、発振層（第１磁性体層）７４ｄ、キャップ層７４ｅを、主磁極６６側からトレーリングシールド６８側に順に積層して構成されている。そして、下地層７４ａとキャップ層７４ｅが電極を兼用する主磁極６６とトレーリングシールド６８とにそれぞれ接続している。主磁極６６の先端部６６ａのトレーリング側端面６７ａのトラック幅方向長さは、スピントルク発振子７４のトラック幅方向長さよりも長いことが好ましい。

発振層（第１磁性体層）７４ｄの保磁力は、主磁極６６から印加される磁界よりも小さく、また、スピン注入層（第２磁性体層）７４ｂの保磁力は、主磁極６６から印加される磁界よりも小さい。

スピン注入層７４ｂおよび発振層７４ｄの材料として、ＣｏＰｔ、ＦｅＣｏＡｌ、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＮ、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＣｏＡｌ、ＦｅＣｏＳｉ、ＣｏＦｅＢ等の、比較的、飽和磁束密度が大きく膜面内方向に磁気異方性を有する軟磁性層やＣｏＩｒ等の膜面内方向に磁化が配向したＣｏＣｒ系の磁性合金膜を用いることができる。

また、スピン注入層７４ｂおよび発振層７４ｄには、膜面に対して垂直方向に磁化配向したＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＣｒＴａＮｂ等のＣｏＣｒ系磁性、ＴｂＦｅＣｏ等のＲＥ−ＴＭ系アモルファス合金磁性層、Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｎｉ、ＣｏＣｒＴａ／Ｐｄ等のＣｏ人工格子磁性層、ＣｏＰｔ系やＦｅＰｔ系の合金磁性層、ＳｍＣｏ系合金磁性層など、垂直配向性に優れた材料も適宜用いることができる。更に、飽和磁化や異方性磁界を調整するために、複数の上記材料を積層した積層膜を用いることもできる。積層膜を用いた場合には、発振層７４ｄとスピン注入層７４ｂとの飽和磁束密度（Ｂｓ）及び異方性磁界（Ｈｋ）を調整することができる。

発振層７４ｄには、例えば、高Ｂｓ軟磁性材料（ＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ積層膜）の厚さが５ｎｍ〜２０ｎｍの膜を用いることができる。この時、例えば、スピン注入層７４ｂには、膜面垂直方向に磁化配向したＣｏＰｔ合金からなる厚さが２ｎｍ〜６０ｎｍの膜を用いることができる。

中間層７４ｃとしては、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどのスピン透過率の高い非磁性材料を用いることができる。中間層７４ｃの膜厚は、１原子層から３ｎｍ程度とすることができる。これにより発振層７４ｄとスピン注入層７４ｂの交換結合を少なくすることが可能となる。

スピントルク発振子７４の素子のサイズ（積層方向に対して垂直な平面で切断したときの断面の大きさ）は、１０ｎｍ四方から１００ｎｍ四方にすることが望ましく、素子形状も直方体だけでなく、円柱状や六角柱状としてもよい。ただし、このサイズに限定されることなく、発振層７４ｄ、スピン注入層７４ｂおよび中間層７４ｃに用いられる材料及びこれらの大きさは任意に選択可能である。
なお、スピン注入層７４ｂ、中間層７４ｃ、発振層７４ｄの順に積層したが、発振層、中間層、スピン注入層の順に積層してもよい。この場合、主磁極６６と発振層７４ｄとの距離が近くなり、主磁極６６が発生する記録磁界と、発振層が発生する高周波磁界とが効率的に重畳する範囲が、媒体上で広くなり、良好な記録が可能となる。

スピントルク発振子７４から発生される高周波磁界の周波数と強度は、スピントルク発振子７４に加わる磁界の強度及び向きと、スピントルク発振子７４に通電される電流の向きと大きさにより決定される。

図４ないし図６に示すように、記録ヘッド５６は、スピントルク発振子７４に補助磁界を印加する補助発振子として機能するコプレーナ・ウェーブガイド８０を備えている。スピントルク発振し７４の近傍に設けられたコプレーナ・ウェーブガイド８０は、スピントルク発振子７４に対して、磁気ディスク１２と反対側に設けられた線路導体８０ａと、この線路導体を挟んで線路導体の両側で線路導体と共通平面に設けられた２つの接地導体８０ｂと、を有している。本実施形態において、コプレーナ・ウェーブガイド８０は、磁気ディスク１２の表面とほぼ平行な平面内に設けられている。線路導体８０ａおよび接地導体８０ｂは、トラック幅方向に互いに平行に延びている。また、コプレーナ・ウェーブガイド８０は、図６に示すように、その発生補助磁界が、スピントルク発振子７４の発振層７４ｄをほぼ垂直に横切る位置に設けられている。コプレーナ・ウェーブガイド８０の線路導体８０ａおよび接地導体８０ｂは、配線８３を介して第２電源８２に接続されている。この第２電源８２からコプレーナ・ウェーブガイド８０に通電することにより、補助磁界８１が発生される。第２電源８２および第１電源７０は、例えば、制御回路基板２５に設けられ、制御回路基板上の制御部８４に接続されている。また、配線８３は、図２で示した中継ＦＰＣ３５を介して基板ユニット１７に接続されている。

コプレーナ・ウェーブガイド８０の特性インピーダンスＺcopは、多くのマイクロ波対応のケーブルアセンブリ・コネクタ・アンプ等と同様に、５０Ω前後に設計されていることが望ましい。コプレーナ・ウェーブガイド８０は、誘電体の内部に設けられている。線路導体８０ａの幅はＳＷ、２つの接地導体８０ｂの間隔はｄとする。また、線路導体８０ａ、接地導体８０ｂの厚さＬは、ＳＷおよびｄに比較して十分に小さいものとする。

この場合、コプレーナ・ウェーブガイド８０の特性インピーダンスは、以下の式１により算出される。

ここで、εcopは基板の実効誘電率、Ｚcop,oはεr＝１の場合のコプレーナ・ウェーブガイドの特性インピーダンス、ζ0＝（μ0／ε0）^1/2、ｋは第一種完全楕円積分、ｋ＝ＳＷ／ｄ、ｄ＝ＳＷ＋２Ｓ、ｋ´＝（１−ｋ²）^1/2である。誘電体をＡｌ_２Ｏ_３としてＺcopが５０Ωとなるｋ＝ＳＷ／ｄを計算すると、ｋ＝0.37となる。ただし、Ｚcopが５０Ωからずれていたとしても、入力された電力の反射がおこるものの、実施することができる。具体的には、Ｚcopが１０〜５０００Ωの間であれば、好適に実施することができる。

コプレーナ・ウェーブガイド８０まで電力を供給するための配線８３には、公知の伝送路である同軸線路、ストリップライン、マイクロストリップライン、サスペンデットライン、スロットライン、短形導波管や円形導波管等の各種導波管等を好ましく用いることができる。また、コプレーナ・ウェーブガイド８０の曲がり部分には、公知の手段である、同軸の中心導体を太くして広帯域化容量を設けたり同軸の中心導体を細くしたりする、同軸エルボの手段等を用いて、供給される電力の損失を小さくすることが出来る。

以上のように構成されたＨＤＤによれば、ＶＣＭ１６を駆動することにより、ヘッドアクチュエータ１４が回動し、磁気ヘッド３３は、磁気ディスク１２の所望のトラック上に移動され、位置決めされる。また、磁気ヘッド３３は、磁気ディスク１２の回転によってディスク表面とディスク対向面４３との間に生じる空気流Ｃにより浮上する。ＨＤＤの動作時、スライダ４２のディスク対向面４３はディスク表面に対し隙間を保って対向している。図２に示すように、磁気ヘッド３３は、ヘッド部４４の記録ヘッド５６部分が最も磁気ディスク１２表面に接近した傾斜姿勢をとって浮上する。この状態で、磁気ディスク１２に対して、再生ヘッド５４により記録情報の読み出しを行うとともに、記録ヘッド５６により情報の書き込みを行う。

情報の書き込みにおいては、図３および図６に示すように、スピントルク発振子７４に第１電源７０から直流電流を通電して高周波磁界を発生させ、この高周波磁界を磁気ディスク１２の垂直磁気記録層２２に印加する。また、記録コイル７１により主磁極６６を励磁し、この主磁極から直下の磁気ディスク１２の記録層２２に垂直方向の記録磁界１００を印加する。同時に、主磁極６６からライトギャップに向かう記録ギャップ磁界１１０が発生する。これにより、磁気記録層２２に所望のトラック幅にて情報を記録する。記録磁界に高周波磁界を重畳することにより、高保持力かつ高磁気異方性エネルギーの磁気記録を行うことができる。

磁気記録層２２の磁化反転の最中に、スピントルク発振子７４から発生する高周波磁界の周波数を変化させる場合には、第２電源８２からコプレーナ・ウェーブガイド８０に通電し、コプレーナ・ウェーブガイドから補助磁界８１を発生させる。これにより、記録ギャップ磁界１１０と補助磁界８１とでつくられる合成磁界を変化させることができる。コプレーナ・ウェーブガイド８０は、図示しない高周波電力を、高速に伝送することができる伝送路である。そのため、スピントルク発振子７４から発生する高周波磁界の周波数を、より高速に変化させることが可能となる。

ここで、磁気記録層２２の磁化反転の途中における、媒体磁化に加わる有効磁界を考えると、反転の途中では媒体磁化に加わる反磁界と異方性磁界が大きく変化するために、共鳴周波数が大きく変化する。そのため、磁化反転の途中においては、スピントルク発振子７４から発生する高周波磁界の周波数を変化させることにより、さらに効率よく磁気記録層の磁化を反転させることができる。

図６、図７、図８に示すように、スピントルク発振子７４に加わる磁界を時間変化させた例を示す。図７に破線で示す記録ギャップ磁界のＸ成分は、時間ｔに対して変化がないものとしている。これに対して、一点鎖線で示すコプレーナ・ウェーブガイド８０から加わる磁界のＸ成分を、時間ｔに対して、一旦上昇させた後、所定時間経過後に、低下するように変化させる。これにより、記録ギャップ磁界のＸ成分とコプレーナ・ウェーブガイド８０ら加わる磁界のＸ成分との合成は、実線で表したように変化する。すなわち、合成磁界のＸ成分は時間ｔの経過と共にいったん増加し、その後わずかに減少している。

一方、図８においては、合成磁界のＸ成分は時間ｔの経過と共に一旦減少し、その後わずかに増加している。どのように合成磁界のＸ成分を時間変化させるかは、スピントルク発振子７４の特性や、磁気記録媒体の特性に依存して変えることとなる。

なお、コプレーナ・ウェーブガイド８０に交流電力を供給したり、周波数や振幅を変調させた電力を供給したりすることも、可能である。

このような磁気ヘッド３３を用いて磁気記録層２２にデータを記録する場合、例えば、上向きのビートデータを書き込んだ後、磁化変転して下向きのビットデータを書き込む場合、図９に示すように、スピントルク発振子７４に通電して高周波磁界を発生した(Ｓ１)後、主磁極６６の励起電流を−Ｉｗｏから＋Ｉｗｏとして記録磁界１００の向きを反転する(Ｓ２)。

図１０に示すように、主磁極６６への印加電流の上昇時間をｔ１とする。そして、時間ｔ２待機した後(Ｓ３)、図９に示すように、コプレーナ・ウェーブガイド８０に電流Ｉｃｐを印加し(Ｓ４)、その上昇時間をｔ３とする（ｔ２＞ｔ３）。これにより、図１２に示すように、コプレーナ・ウェーブガイド８０から発生する磁界が時間ｔ３で対応する値まで上昇する。

このように、主磁極６６およびコプレーナ・ウェーブガイド８０から磁界を発生させることにより、スピントルク発振子７４に印加される発生磁界は図１３に示すように変化する。主磁極６６からスピントルク発振子７４に印加されるギャップ磁界Ｈgapに、コプレーナ・ウェーブガイド８０から発生する磁界を合成したトータルの印加磁界Ｈtotalが大きくなる。図１３において、ｔｄ１＋ｔｄ２＞ｔｄ３である。ここで、ｔｄ１は、主磁極励起電流Ｉｗｏを変化させはじめてから、実際に主磁極から発生する磁界が変化するまでに要する時間を示し、ｔｄ２は、ｔｄ１が経過した後、主磁極から発生する磁界が最大になるまでに要する時間を示している。ｔｄ３は、ＨtotalがＨgapと等しくなるまでに要する時間である。

このような磁界を印加することにより、磁気記録層２２が磁化反転され、下向きのビット信号が書き込まれる。上記の構成によれば、コプレーナ・ウェーブガイドを用いない場合と比較して、Ｈtotal が所定の磁場になるまでの時間ｔｄ３を、Ｈgapが所定の磁場になるまでの時間（ｔｄ１＋ｔｄ２）よりも短くすることができる。これにより、スピントルク発振子７４の応答を速くすることができる。なお、ＨtotalがＨgapの強度を超えた後、Ｈcpをゼロにしてもよい。

また、磁気記録層２２の磁化反転をより小さな高周波磁界強度で行う場合、図１４に示すように、例えば、上向きのビートデータを書き込んだ後、磁化変転して下向きのビットデータを書き込む場合、まず、スピントルク発振子７４に通電して高周波磁界を発生し(Ｓ１)、主磁極６６の励起電流を−Ｉｗｏから＋Ｉｗｏとして記録磁界１００の向きを反転する（Ｓ２）。

主磁極６６への印加電流の上昇時間をｔｄ１１とする。ｔｄ１１が経過した後、主磁極から発生する磁界が最大になるまでに要する時間をｔｄ１２とする。そして、時間ｔ１１待機した後（Ｓ３）、コプレーナ・ウェーブガイド８０に電流Ｉｃｐを印加し（Ｓ４）、更に時間ｔ１２（ｔ１１＜ｔ１２）が経過した後（Ｓ５）、コプレーナ・ウェーブガイド８０への印加電流Ｉｃｐをゼロとする（Ｓ６）。

これにより、図１５に示すように、コプレーナ・ウェーブガイド８０からの発生磁界Ｈｃｐとギャップ磁界Ｈgapとの合成磁界Ｈtotalは、時間ｔ１１の経過と共に一旦減少し、その後、時間ｔ１２で再び増加する。磁気記録層２２の記録磁化の向きに同期させて補助発振子から印加する補助磁界８１を変化させる。このような合成磁界Ｈtotalをスピントルク発振子７４に印加することにより、スピントルク発振子７４から発生する高周波磁界の周波数を、より高速に変化させることができる。これにより、より小さな高周波磁界強度で磁気記録層２２が磁化反転され、下向きのビット信号が書き込まれる（Ｓ７）。

上記のように構成された実施形態によれば、補助発振子によってスピントルク発振子に補助磁界を印加することにより、スピントルク発振子から発生する高周波磁界の周波数を、より高速に変化させることができる。これにより、十分な記録能力の発揮し、安定した記録特性を得ることが可能な記録ヘッド、これを備えたディスク装置、および記録ヘッドによる記録方法が得られる。

次に、他の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドについて説明する。なお、以下に説明する他の実施形態において、前述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。

（第２の実施形態）
図１６は、第２の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドにおける記録ヘッド５６および磁気ディスク１２を模式的に示している。本実施形態によれば、記録ヘッド５６は、補助発振子として、スピントルク発振子７４の近傍に設けられたコプレーナ・ウェーブガイド８０を備えている。本実施形態において、コプレーナ・ウェーブガイド８０は、スピントルク発振子７４に対して、磁気ディスク１２と反対側に設けられ、更に、磁気ディスク１２の表面とほぼ直交する平面に設けられている。
このような構成においても前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
図１７は、第３の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドにおける記録ヘッド５６および磁気ディスク１２を模式的に示している。本実施形態によれば、記録ヘッド５６は、補助発振子として、スピントルク発振子７４の近傍に設けられたストリップ線路８６を備えている。ストリップ線路８６は、線路導体８６ａと、この線路導体８６ａを上下から挟む２つの接地導体８６ｂ、８６ｃとを有している。これらの線路導体８６ａおよび接地導体８６ｂ、８６ｃは配線を介して第２電源に接続されている。

スピントルク発振子７４は、線路導体８６ａと、接地導体８６ｃとの間に設置されている。ストリップ線路８６に通電することにより、このストリップ線路からスピントルク発振子７４に対して補助磁界８７を加えることが可能である。

（第４の実施形態）
図１８は、第４の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドにおける記録ヘッド５６および磁気ディスク１２を模式的に示している。本実施形態によれば、記録ヘッド５６は、補助発振子として、スピントルク発振子７４の近傍に設けられたマイクロストリップ線路８８を備えている。マイクロストリップ線路８８は、線路導体８８ａと、接地導体８８ｂとを有している。これらの線路導体８８ａおよび接地導体８８ｂは配線を介して第２電源に接続されている。

スピントルク発振子７４は、線路導体８８ａと、接地導体８８ｃとの間に設置されている。マイクロストリップ線路８８に通電することにより、このマイクロストリップ線路からスピントルク発振子７４に対して補助磁界９０を加えることが可能である。

（第５の実施形態）
図１９は、第５の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドにおける記録ヘッド５６および磁気ディスク１２を模式的に示している。本実施形態によれば、記録ヘッド５６は、補助発振子として、スピントルク発振子７４の近傍に設けられたレッヘル線９２を備えている。レッヘル線９２は、２つの線路導体９２ａ、９２ｂを有し、これらの線路導体は配線を介して第２電源に接続されている。スピントルク発振子７４は、線路導体９２ａ、９２ｂとの間に設置されている。レッヘル線９２に通電することにより、このレッヘル線からスピントルク発振子７４に対して補助磁界９４を加えることが可能である。

第２ないし第５の実施形態において、ＨＤＤおよび磁気ヘッドの他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。

上記のように構成された第２ないし第５の実施形態に係る記録ヘッド５６においても、補助発振子によってスピントルク発振子に補助磁界を印加することにより、スピントルク発振子から発生する高周波磁界の周波数を、より高速に変化させることができる。これにより、十分な記録能力の発揮し、安定した記録特性を得ることが可能な記録ヘッド、これを備えたディスク装置、および記録ヘッドによる記録方法が得られる。

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０…筺体、１１…ベース、１２…磁気ディスク、１３…スピンドルモータ、
１４…ヘッドアクチュエータ、２５…制御回路基板、３０…サスペンション、
４２…スライダ、４３…ディスク対向面、４４…ヘッド部、５４…再生ヘッド、
５６…記録ヘッド、６６…主磁極、６６ａ…先端部、６８…トレーリングシールド、
７０…第１電源、７１…記録コイル、７４…スピントルク発振子、
８０…コプレーナ・ウェーブガイド、８０ａ…線路導体、８０ｂ…接地導体、
８２…第２電源、８４…制御部、８６…ストリップ線路、
８８…マイクロストリップ線路、９２…レッヘル線

Claims (8)

1. 記録媒体に記録磁界を印加する主磁極と、
   前記主磁極にライトギャップを置いて対向するトレーリングシールドと、
   前記主磁極と前記トレーリングシールドとの間に少なくともその一部が設けられ、前記記録媒体に高周波磁界を印加するスピントルク発振子と、
   前記スピントルク発振子の近傍に設けられ、前記スピントルク発振子に補助磁界を印加する補助発振子と、を備え、
   前記補助発振子は、その発生補助磁界が、前記スピントルク発振子の発振層をほぼ垂直に横切る位置に設けられているとともに、コプレーナ・ウェーブガイドを備えている記録ヘッド。
2. 前記コプレーナ・ウェーブガイドは、前記スピントルク発振子に対して、前記記録媒体と反対側に設けられた線路導体と、この線路導体の両側で線路導体と共通平面に設けられた２つの接地導体と、を有している請求項１に記載の記録ヘッド。
3. 前記コプレーナ・ウェーブガイドは、前記記録媒体の表面とほぼ平行に設けられている請求項２に記載の記録ヘッド。
4. 前記コプレーナ・ウェーブガイドは、前記記録媒体の表面と交差する方向の平面に設けられている請求項２に記載の記録ヘッド。
5. 前記スピントルク発振子に電流を供給する第１電源と、前記補助発振子に電流を供給する第２電源と、前記第１および第２電源の通電量、通電タイミングを前記記録媒体の記録磁化の向きに同期して制御する制御部と、を備えている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
6. 磁気記録層を有するディスク状の記録媒体と、
   前記記録媒体を支持しているとともに回転する駆動部と、
   前記記録媒体に対し情報処理を行う請求項１ないし５のいずれか１項に記載の記録ヘッドと、を備えるディスク装置。
7. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の記録ヘッドを用いた磁気記録方法であって、 スピントルク発振子から磁気記録媒体の記録領域に高周波磁界を印加した状態で、記録ヘッドの主磁極から前記記録領域に記録磁界を印加し、
   前記記録磁界を印加している間、前記記録ヘッドの補助発振子から前記スピントルク発振子に補助磁界を印加して前記スピントルク発振子で発生する高周波磁界を変化させる 磁気記録方法。
8. 前記磁気記録媒体に記録を行う際に、前記磁気記録媒体の記録磁化の向きに同期させて前記補助発振子から印加する補助磁界を変化させる請求項７に記載の磁気記録方法。

Images