JP5626713B2 - ヘッドスライダ、ヘッドアッセンブリ及び磁気ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、ヘッドスライダ、ヘッドアッセンブリ及び磁気ディスク装置に関し、特に、アシスト磁気記録を実現するヘッドスライダの構成に関する。

近年、磁気ディスク装置の記録密度を向上させる技術の一つとして、アシスト磁気記録が提案されている。このアシスト磁気記録は、磁気記録媒体に対して、近接場光やマイクロ波などとともに記録磁界を印加する技術である（特許文献１及び２）。
特開２００８−１００２６号公報 特開２００５−５２５６６３号公報 特開２００４−９４９９７号公報

近年、磁気ディスク装置の高記録密度化が著しく、これに伴って、記録ヘッドに含まれる磁極の狭小化も著しい。しかしながら、記録ヘッドが発する記録磁界は、磁極の体積と相関があることから、磁極の狭小化が進むにつれて記録磁界の強度の確保が困難になる、という問題が存在する。

なお、特許文献３には、垂直磁気記録を実現する単磁極型記録ヘッドにおいて、隣接トラックへの誤記録（いわゆる、サイドイレーズ）を防止するために、記録磁界を発する主磁極の端面を、トレーリング側よりもリーディング側が幅狭な台形状に形成する技術が開示されている。しかしながら、このように主磁極の端面を形成すると、主磁極の体積が減少されてしまい、記録磁界の強度の確保が更に困難となる。記録磁界の確保はアシスト磁気記録においても重要な問題である。

本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであり、記録磁界の強度を確保しつつも、サイドイレーズを抑制することが可能なヘッドスライダ、ヘッドアッセンブリ及び磁気ディスク装置を提供することを主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のヘッドスライダは、回転する磁気記録媒体上に浮上するヘッドスライダであって、前記磁気記録媒体と対向する媒体対向面に設けられ、前記磁気記録媒体の磁化方向の反転しやすさを局所的に高める素子と、前記媒体対向面まで延び、その端面から前記磁化方向の反転しやすさが高められた箇所に向けて記録磁界を発する主磁極を含む単磁極型記録ヘッドと、を備え、前記主磁極の端面は、トレーリング側の幅よりもリーディング側の幅が広がった部分を含む、ことを特徴とする。

本発明の一態様では、前記主磁極の端面は、前記トレーリング側の端部から前記リーディング側に広がる。

本発明の一態様では、前記素子の端面は、前記主磁極の端面よりも小さい。

本発明の一態様では、前記素子は、その端面から近接場光を発する。

また、この態様では、前記素子の端面は、金属からなる散乱体により構成してもよい。

本発明の一態様では、前記素子は、その端面から高周波磁界を発する。

本発明の一態様では、前記素子は、前記主磁極の端面に対して前記トレーリング側に設けられる。

本発明の一態様では、前記素子は、前記主磁極の端面に対して前記リーディング側に設けられる。

本発明の一態様では、前記主磁極に対して少なくとも幅方向の両側に設けられる磁気遮蔽部を更に備える。

本発明の一態様では、前記主磁極の端面の最も大きな幅は、前記磁気記録媒体に記録される磁化のトラック幅方向の幅よりも大きい。

本発明のヘッドアッセンブリは、上記ヘッドスライダを備える。

本発明の磁気ディスク装置は、上記ヘッドアッセンブリを備える。

本発明によれば、主磁極の端面が、トレーリング側の幅よりもリーディング側の幅が広がった部分を含むので、主磁極の体積の増大化を図ることができ、これにより、記録磁界の強度の確保が容易となる。

さらに、主磁極の端面から発せられる記録磁界は、トレーリング側の端部で比較的強く、そこから離れるに従って弱くなることから、トレーリング側の端部から記録磁界が印加される箇所と、上記素子によって磁化方向の反転しやすさが高められる箇所とが合わさることで、磁化の反転に必要となる全体的な記録磁界の大きさが低減され、その結果、主磁極の端面のうちのトレーリング側の端部から離れた部分での、記録磁界の大きさの低減を図ることができる。従って、主磁極の端面が、トレーリング側の幅よりもリーディング側の幅が広がった形状を有していても、サイドイレーズの発生を抑制することができる。

本発明のヘッドスライダ、ヘッドアッセンブリ及び磁気ディスク装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、磁気ディスク装置１の斜視図である。同図では、トップカバーの図示を省略している。磁気ディスク装置１の筐体には、磁気記録媒体２及びヘッドアッセンブリ４が収納されている。磁気記録媒体２は、筐体の底部に設けられたスピンドルモータ３に取り付けられている。ヘッドアッセンブリ４は、磁気記録媒体２の隣で旋回可能に支承されている。このヘッドアッセンブリ４の先端側には、サスペンションアーム５が設けられ、その先端部にヘッドスライダ１０が支持されている。他方、ヘッドアッセンブリ４の後端部には、ボイスコイルモータ７が設けられている。ボイスコイルモータ７は、ヘッドアッセンブリ４を旋回駆動することで、ヘッドスライダ１０を磁気記録媒体２上で略半径方向に移動させる。

図２は、ヘッドアッセンブリ４の先端部を表す図である。同図において、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向は、ヘッドスライダ１０の長手方向，幅方向，厚さ方向をそれぞれ表す。このうち、Ｚ方向は、ヘッドスライダ１０の浮上方向に対応する。また、Ｘ，Ｙ方向は、実質的に、磁気記録媒体２の回転方向，径方向（すなわち、トラックの伸長方向，幅方向）にそれぞれ対応する。また、同図において、矢印ＤＲは磁気記録媒体２の回転方向を表し、矢印ＴＲはヘッドスライダ１０のトレーリング方向を表し、矢印ＬＤはヘッドスライダ１０のリーディング方向を表す。

ヘッドスライダ１０は、サスペンションアーム５の先端部にディンプル５１を介して支持されている。このヘッドスライダ１０は、磁気記録媒体２と対向する媒体対向面１０ａがＡＢＳ（Air Bearing Surface）とされ、回転する磁気記録媒体２上に空気等の気体のくさび膜効果によって浮上する。このヘッドスライダ１０は、アルミナとチタンカーバイトの焼結体（いわゆるアルチック）からなる扁平直方体状のスライダ基板１２と、このスライダ基板１２のトレーリング側の端面に薄膜形成技術により形成された薄膜部１４とを有している。

また、ヘッドスライダ１０の上面（サスペンションアーム５側の面）には、レーザーダイオード等の光源１６が実装されている。

図３は、ヘッドスライダ１０の断面の要部を表す図である。図４は、ヘッドスライダ１０の媒体対向面１０ａを表す図である。薄膜部１４内には、単磁極型記録ヘッド３２と再生ヘッド３４とが、磁気シールド３７を隔てて配置されている。

単磁極型記録ヘッド３２では、主磁極３２１と補助磁極３２５とが、ピラー３２３を介して磁気的に接続されている。これらは、パーマロイなどの軟磁性材料からなる。この主磁極３２１では、ヨーク部３２６の下端部に長細状のポール部３２７が取り付けられている。このポール部３２７は、媒体対向面１０ａまで延び、その端面３２７ａが媒体対向面１０ａに現れている。この主磁極３２１は、ヨーク部３２６を囲むコイル３２９により励磁され、ポール部３２７の端面３２７ａから記録磁界を発する。この記録磁界は、磁気ディスク２の磁気記録層２１及び中間層２２を垂直に貫き、軟磁性裏打ち層２３で折り返されて、補助磁極３２５に吸収される。

再生ヘッド３４は、磁気抵抗効果素子からなる再生素子３４１と、これを挟み込む一対の磁気シールド３４３，３４４とを含んでいる。

薄膜部１４内には、さらに、磁気記録媒体２に近接場光を照射する近接場光学素子４１と、上記光源１６からのレーザー光を近接場光学素子４１まで導く導波路４３と、が設けられている。この近接場光学素子４１は、主磁極３２１のポール部３２７に対してトレーリング側に隣接して配置される。具体的には、近接場光学素子４１は、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｎｉ又はこれらの合金などの金属からなる散乱体であり、レーザー光によりプラズモン共鳴が励起されて、近接場光を生じる。この近接場光学素子４１は、その端面４１ａから近接場光を発し、磁気記録媒体２に局所的に熱を与えることで、その箇所の異方性磁界を低下させ、磁化方向の反転しやすさを高める。

また、薄膜部１４には、媒体対向面１０ａ近傍で、主磁極３２１及び近接場光学素子４１の周囲の一部を囲む磁気シールド（磁気遮蔽部）３８，３９が設けられている。このうち、磁気シールド３８は、近接場光学素子４１よりもトレーリング側に設けられている。他方、磁気シールド３９は、主磁極３２１及び近接場光学素子４１の幅方向の両側に設けられている。

図５は、媒体対向面１０ａのうち、主磁極３２１の端面３２７ａ及び近接場光学素子４１の端面４１ａを拡大した図である。主磁極３２１の端面３２７ａは、トレーリング側の端部（ＴＲ側端部）３２７ｃの幅よりも、リーディング側の端部（ＬＤ側端部）３２７ｄの幅の方が広い台形状を有する。このＬＤ側端部３２７ｄの幅は、磁気記録媒体２に形成されたトラックの幅（詳しくは、磁気記録媒体２に記録される磁化のトラック幅方向の幅）よりも広くすることができる。こうした主磁極３２１の端面３２７ａから発せられる記録磁界は、ＴＲ側端部３２７ｃで比較的大きくなる。また、主磁極３２１の端面３２７ａでは、Ｘ方向に沿った長さ（台形の高さ）が、例えばＴＲ側端部３２７ｃの幅の２倍以上とされる。より具体的な例では、Ｘ方向に沿った長さは１８０ｎｍとされ、ベベル角αは１１度とされる。

なお、従来例は、トレーリング側の端部の幅よりもリーディング側の端部の幅の方が狭い台形状であることから、本実施形態と比してＸ方向の長さの増大化が困難である。

近接場光学素子４１の端面４１ａは、主磁極３２１の端面３２７ａに対してトレーリング側に設けられており、この主磁極３２１の端面３２７ａよりも面積が小さい。ここで、近接場光学素子４１の端面４１ａから近接場光が照射される箇所は、主磁極３２１の端面３２７ａのうちのＴＲ側端部３２７ｃから記録磁界が印加される箇所と重なるように設定される。本実施形態では、近接場光学素子４１の端面４１ａが、ＴＲ側端部３２７ｃに近いことから、これらの箇所を合わせやすい。

図６（ａ）〜図６（ｃ）は、主磁極３２１の端面３２７ａの形状の変形例を表す図である。図６（ａ）に示されるように、主磁極３２１の端面３２７ａは、ＴＲ側端部３２７ｃからＸ方向の中間である中間部３２７ｅまで幅が広がった後に、中間部３２７ｅからＬＤ側端部３２７ｄまで一定の幅を有するように構成されてもよい。また、図６（ｂ）に示されるように、主磁極３２１の端面３２７ａは、ＴＲ側端部３２７ｃから中間部３２７ｅまで幅が広がった後に、中間部３２７ｅからＬＤ側端部３２７ｄまで幅が狭まるように構成されてもよい。また、図６（ｃ）に示されるように、主磁極３２１の端面３２７ａは、ＴＲ側端部３２７ｃから中間部３２７ｅまで一定の幅を有し、中間部３２７ｅからＬＤ側端部３２７ｄまで幅が広がるように構成されてもよい。また、これらの例では、主磁極３２１の端面３２７ａを構成する辺は直線であるが、これに限らず、例えばトレーリング側の辺以外の辺が曲線であってもよい。

図７は、近接場光学素子４１の端面４１ａの配置の変形例を表す図である。ここでは、上記実施形態と異なる点を説明する。本変形例では、近接場光学素子４１の端面４１ａが、主磁極３２１の端面３２７ａに対してリーディング側に設けられている。この場合も、近接場光学素子４１の端面４１ａから近接場光が照射される箇所は、主磁極３２１の端面３２７ａのうちのＴＲ側端部３２７ｃから記録磁界が印加される箇所と重なるように設定される。

なお、主磁極３２１の端面３２７ａが、ＴＲ側端部３２７ｃの幅よりもＬＤ側端部３２７ｄの幅の方が広い台形状を有していることから、Ｘ方向の長さの短縮化を図っても、従来例と比して十分な面積を確保することができる。

図８は、ヘッドスライダ１０に設けられる素子の変形例を表す図である。ここでは、上記実施形態と異なる点を説明する。本変形例では、上記近接場光学素子４１の代わりに、スピントルクを用いたマイクロ波発生器４５が設けられている。このマイクロ波発生器４５は、主磁極３２１のポール部３２７の先端部に取り付けられている。このマイクロ波発生器４５は、磁気記録媒体２に局所的にマイクロ波を照射することで、その箇所の磁気共鳴を励起し、磁化方向の反転しやすさを高める。

以下、上記実施形態の効果について説明する。図９は、上記実施形態の効果説明図である。図９（ａ）は、近接場光学素子４１からの近接場光による磁気記録媒体２の異方性磁界の減少分を、主磁極３２１の端面３２７ａから発せられる記録磁界に足し合わせた、実効的な記録磁界を表す等磁界曲線図である。同図では、横軸がＹ方向、縦軸がＸ方向に対応する。また、同図では、主磁極３２１の端面３２７ａの外形と、近接場光が照射される箇所５５とを破線で表している。

他方、図９（ｂ）は、図９（ａ）中の一点鎖線に沿った磁界強度分布を表す図である。同図では、横軸が、図９（ａ）の横軸と対応する。縦軸は、幅方向中央での磁界強度により規格化された規格化磁界強度を、実線で表している。また、比較のため、近接場光を照射しない場合の規格化強度分布を、破線で表している。

これらの図からわかるように、本実施形態では、従来例と比して、実効的な磁界強度の比較的高い部分が幅方向の中央に集中している。すなわち、本実施形態では、近接場光学素子４１から近接場光が照射される箇所が、主磁極３２１の端面３２７ａのうちのＴＲ側端部３２７ｃから記録磁界が印加される箇所と重なるように設定されていることから、ＴＲ側端部３２７ｃにおける実効的な記録磁界の強度と、他の部分における実効的な記録磁界の強度との差が増大されている。このため、ＬＤ側端部３２７ｄの幅が磁気記録媒体２に形成されたトラックよりも広い場合であっても、サイドイレーズの発生を抑制することができる。従来例では、主磁極からの磁界分布のみで記録磁界の分布が決まり、ＴＲ側端部における記録磁界の強度と、他の部分における差が少ないため、本実施形態のような主磁極の形状を採用できない。特にスキュー角が生じた場合には、トラック幅方向の磁界幅も大きく広がり、さらに大きな磁界が従来例では印加されてしまう。

なお、計算条件は、以下の通りである。主磁極３２１から発せられる記録磁界を３次元磁界計算により計算した。軟磁性裏打ち層２３の厚さは３０ｎｍである。磁気シールド３８，３９の厚さは１５０ｎｍである。主磁極３２１のポール部３２７と、そのトレーリング側の磁気シールド３８との間隔は３５ｎｍである。主磁極３２１のポール部３２７と、その幅方向の両側の磁気シールド３９との間隔は１２０ｎｍである。

また、主磁極３２１の端面３２７ａのＴＲ側端部３２７ｃの幅は３０ｎｍである。主磁極３２１の端面３２７ａにベベル角αを１１度設けて、ＴＲ側端部３２７ｃの幅よりもＬＤ側端部３２７ｄの幅が広がった台形状とした。主磁極３２１の端面３２７ａのＸ方向の長さは１８０ｎｍである。主磁極３２１のポール部３２７の材料はＣｏＮｉＦｅを想定し、飽和磁束密度を２．４Ｔ、比透磁率を５００とした。主磁極３２１のヨーク部３２６は、飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定した。補助磁極３２５は、飽和磁束密度が１．０Ｔの材料を想定し、Ｙ方向の幅を３０μｍ、Ｚ方向の長さを１６μｍ、Ｘ方向の長さを２μｍとした。

また、磁気シールド３４３，３４４は、飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定し、Ｙ方向の幅を３２μｍ、Ｚ方向の長さを１６μｍ、Ｘ方向の長さを１．５μｍとした。磁気シールド３８，３９の磁性材料は、４５ａｔ％Ｎｉ−５５ａｔ％Ｆｅを想定して、飽和磁束密度を１．７Ｔ、比透磁率を１０００とした。コイル３２９の巻き数は４ターンで、記録電流値は３５ｍＡを仮定した。

また、磁気記録媒体２の軟磁性裏打ち層２３の材料は飽和磁束密度１．３５Ｔを想定した。磁気記録層２１の厚さは２２ｎｍである。中間層２２の厚さは３０ｎｍである。ヘッドスライダ１０の浮上量は１０ｎｍと仮定した。従って、ヘッドスライダ１０と裏打ち層表面２３までの距離は６０ｎｍである。記録磁界は、媒体対向面１０ａから２１ｎｍの深さの磁気記録層２１の中心位置を想定して算出した。

また、近接場光学素子４１の近接場光の照射による温度分布は、ガウス分布を仮定し、１２０Ｏｅ／１０度で磁気記録層２１の異方性磁界が減少するとした。温度分布の半値幅は３０ｎｍと仮定した。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が当業者にとって可能であるのはもちろんである。

本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドアッセンブリの先端部を表す図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドスライダの断面の要部を表す図である。 ヘッドスライダの媒体対向面を表す図である。 媒体対向面のうち、主磁極の端面及び素子の端面を拡大した図である。 主磁極の端面の形状の変形例を表す図である。 素子の端面の配置の変形例を表す図である。 ヘッドスライダに設けられる素子の変形例を表す図である。 実施形態の効果説明図である。

符号の説明

１ 磁気ディスク装置、２ 磁気記録媒体、３ スピンドルモータ、４ ヘッドアッセンブリ、５ サスペンションアーム、７ ボイスコイルモータ、１０ ヘッドスライダ、１０ａ 媒体対向面、１２ スライダ基板、１４ 薄膜部、１６ 光源、２１ 磁気記録層、２２ 中間層、２３ 軟磁性裏打ち層、３２ 単磁極型記録ヘッド、３２１ 主磁極、３２３ ピラー、３２５ 補助磁極、３２６ ヨーク部、３２７ ポール部、３２７ａ 端面、３２７ｃ ＴＲ側端部、３２７ｄ ＬＤ側端部、３２７ｅ 中間部、３２９ コイル、３４ 再生ヘッド、３４１ 再生素子、３４３ 磁気シールド、３４４ 磁気シールド、３７ 磁気シールド、３８ 磁気シールド、３９ 磁気シールド、４１ 近接場光学素子（散乱体）、４１ａ 端面、４３ 導波路、４５ マイクロ波発生器、５１ ディンプル、５５ 近接場光が照射される箇所。

Claims (11)

1. 回転する磁気記録媒体上に浮上するヘッドスライダであって、
   前記磁気記録媒体と対向する媒体対向面に形成された端面から、前記磁気記録媒体に対して局所的にエネルギーを与え、その箇所の磁化方向の反転しやすさを高める素子と、
   前記媒体対向面まで延び、その端面から前記磁化方向の反転しやすさが高められた箇所に向けて記録磁界を発する主磁極を含む単磁極型記録ヘッドと、
   を備え、
   前記主磁極の端面は、トレーリング側の幅よりもリーディング側の幅が広がった台形状を有し、前記リーディング側の端部の幅が、前記磁気記録媒体に記録される磁化のトラック幅方向の幅よりも広く、前記磁気記録媒体の回転方向に沿った長さが、前記トレーリング側の端部の幅の２倍以上であり、
   前記素子の端面は、前記主磁極の端面に対して前記トレーリング側に設けられる、
   ことを特徴とするヘッドスライダ。
2. 前記主磁極の端面は、前記トレーリング側の端部から前記リーディング側に広がる、
   請求項１に記載のヘッドスライダ。
3. 前記素子の端面は、前記主磁極の端面よりも小さい、
   請求項１に記載のヘッドスライダ。
4. 前記素子は、その端面から近接場光を発する、
   請求項１に記載のヘッドスライダ。
5. 前記素子は、金属からなる散乱体により構成される、
   請求項４に記載のヘッドスライダ。
6. 前記素子は、その端面から高周波磁界を発する、
   請求項１に記載のヘッドスライダ。
7. 前記素子の端面は、前記主磁極の端面に対して前記リーディング側に設けられる、
   請求項１に記載のヘッドスライダ。
8. 前記主磁極に対して少なくとも幅方向の両側に設けられる磁気遮蔽部を更に備える、
   請求項１に記載のヘッドスライダ。
9. 前記主磁極の端面の最も大きな幅は、前記磁気記録媒体に記録される磁化のトラック幅方向の幅よりも大きい、
   請求項１に記載のヘッドスライダ。
10. 請求項１に記載のヘッドスライダを備えるヘッドアッセンブリ。
11. 請求項１０に記載のヘッドアッセンブリを備える磁気ディスク装置。
    

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