JP5889733B2 - 磁気記録ヘッド、およびこれを備えたディスク装置 - Google Patents

Description

ここで述べる実施形態は、高周波発振子を有する磁気記録ヘッド、および、この磁気記録ヘッドを備えたディスク装置に関する。

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。磁気ヘッドは、サスペンションに取り付けられたスライダ、およびスライダに設けられたヘッド部を有し、このヘッド部は、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構成されている。

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トレーリングシールドと、主磁極に磁束を流すためのコイルとを有している。トレーリングシールドの媒体側端部と主磁極との間に高周波発振子を設け、主磁極およびトレーリングシールドを通して高周波発振子に電流を流す高周波アシストヘッドが提案されている。

特開２０１１−０９０７６５号公報 特開２０１０−１８２３６１号公報

高周波アシスト記録ヘッドでは、主磁極と、主磁極のトレーリング側に設置されたトレーリングシールドとの間、すなわち主磁極のトレーリング側に高周波発振子を設置している。この高周波発振子に駆動電流を通電し、発振層の磁化を発振させることで、大きな高周波磁界を発生させることができる。高周波磁界と、主磁極からの記録磁界が重畳する領域で、記録能力が向上し、安定した記録特性の実現が可能となる。

更なる高密度記録実現のためには、より大きな高周波磁界強度が必要である。この場合、高周波発振子のトレーリング側に発生する高周波磁界も増加し、トレーリング側端部からの有効磁界と高周波磁界とが重畳する領域で記録ビットが反転する場合がある。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その課題は、記録能力が向上し、高記録密度化を可能とする磁気記録ヘッドおよびこれを備えたディスク装置を提供することにある。

実施形態によれば、磁気記録ヘッドは、記録媒体の記録層と対向するディスク対向面と、前記ディスク対向面側に位置する先端部を有し、前記記録媒体の記録層に記録磁界を印加する主磁極と、前記主磁極のリーディング側に設けられ、前記主磁極の先端部にギャップを置いて対向するリーディングシールドと、前記リーディングシールドと前記主磁極の先端部との間に設けられた高周波発振子と、前記主磁極に磁界を励起する記録コイルと、前記主磁極の先端部のトレーリング側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、を備え、前記トレーリングシールドの前記主磁極の先端部と対向する部分のトラック幅方向の長さＴＳＷと、前記ディスク対向面における前記トレーリングシールドのダウントラック方向の長さＴＳＴとの比が、５≧ ＴＳＷ／ＴＳＴ、あるいは、ＴＳＷ／ＴＳＴ ≧３０に形成されている。

図１は、第１の実施形態に係るハードディスクドライブ（以下、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、前記磁気ヘッドの記録ヘッドを模式的に示す斜視図。 図５は、前記記録ヘッドのディスク側端部を拡大して示す斜視図。 図５は、前記記録ヘッドのディスク側端部を拡大して示す断面図。 図７は、前記記録ヘッドをディスク対向面側から見た平面図。 図８Ａは、主磁極６０から発生する、記録媒体での媒体反転に有効な有効磁界Ｈｅｆｆの、ダウントラック方向での分布を示す図。 図８Ｂは、スピントルク発振子から発生する高周波磁界ｃ−Ｈａｃのダウントラック方向の分布を示す図。 図９は、起磁力と規格化出力との関係を示す図。 図１０は、主磁極が発生する、リーディングシールド（ＬＳ）側の最大有効磁界Ｈｅｆｆと規格化出力との関係を示す図。 図１１は、主磁極が発生する、トレーリングシールド（ＴＳ）側のピーク有効磁界と規格化出力との関係を示す図。 図１２は、トレーリングシールド（ＴＳ）のコア幅方向の長さＴＳＷとＴＳのダウントラック方向の長さＴＳＴとの比（ＴＳＷ／ＴＳＴ）と、リーディングシールド（ＬＳ）側の最大有効磁界、ＴＳ側のピーク有効磁界との関係を示す図。 図１３は、第２の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドのヘッド部を示す断面図。 図１４は、第２の実施形態に係る磁気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１５は、磁気記録ヘッドのダウントラック方向の有効磁界の分布を示す図。 図１６は、スピントルク発振子から発生する高周波磁界ｃ−Ｈａｃのダウントラック方向の分布を示す図。 図１７は、第３の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドのヘッド部を示す断面図。 図１８は、第３の実施形態に係る磁気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１９は、磁気記録ヘッドのダウントラック方向の有効磁界の分布を示す図。 図２０は、スピントルク発振子から発生する高周波磁界ｃ−Ｈａｃのダウントラック方向の分布を示す図。 図２１は、第４の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドのヘッド部をディスク対向面側から見た平面図。 図２２は、第４の実施形態における実施例に係る記録ヘッドのトレーリングシールドのコア幅方向の長さＴＳＷと主磁極のコア幅方向の長さＰＷＡとの比（ＴＳＷ／ＰＷＡ）と、有効磁界Ｈｅｆｆとの関係を示す図。 図２３は、第５の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドのヘッド部をディスク対向面側から見た平面図。 図２４は、第５の実施形態における実施例に係る記録ヘッドのトレーリングシールドのコア幅方向の長さＴＳＷと主磁極のダウントラック方向の長さＰＴとの比（ＴＳＷ／ＰＴ）と、有効磁界Ｈｅｆｆとの関係を示す図。

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、第１の実施形態に係る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１０ａ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、呼吸フィルター２６を通してのみ、外部と通気可能となっている。

ベース１０ａ上には、記録媒体としての磁気ディスク１２および機構部（駆動部）が設けられている。機構部は、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する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１０ａ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ラッチ機構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１０ａの外面には、制御回路基板２５がねじ止めされ、ベース１０ａ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に示すように、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１５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方向に回転駆動される。

ヘッドアクチュエータ１４は、ベース１０ａの底壁上に固定された軸受部２１と、軸受部２１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２１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は対応するアーム２７と一体に形成されていてもよい。各サスペンション３０の延出端に磁気ヘッド３３が支持されている。アーム２７およびサスペンション３０によりヘッドサスペンションを構成し、このヘッドサスペンションと磁気ヘッド３３とによりヘッドサスペンションアッセンブリを構成している。

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。磁気ヘッド３３は、サスペンション３０の先端部に設けられたジンバルばね４１に固定されている。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。

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１０ａ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２１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１０ａに組み込んだ状態において、ボイスコイルは、ベース１０ａ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、磁気ディスク１２および磁気ヘッド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および磁気ディスクを拡大して示す断面図である。

図１ないし図３に示すように、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１０１を有している。基板１０１の各表面には、下地層として軟磁気特性を示す材料からなる軟磁性層１０２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磁気記録層１０３と、その上層部に保護膜層１０４が順に積層されている。

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は薄膜を積層すること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により浮上する。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および磁気記録ヘッド５８を有し、分離型の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５５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５５を挟むように配置されたシールド膜５６、５７と、で構成されている。これら磁性膜５５、シールド膜５６、５７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。

磁気記録ヘッド５８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。図４は、記録ヘッド５８および磁気ディスク１２を模式的に示す斜視図、図５は、トラック中心に沿って破断した記録ヘッド５８の磁気ディスク側の端部を拡大して示す斜視図、図６は、記録ヘッド５８の磁気ディスク側の端部を拡大して示す断面図、図７は、記録ヘッドをディスク対向面側から見た平面図である。

図３ないし図５に示すように、磁気記録ヘッド５８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高透磁率材料からなる主磁極６０、トレーリングシールド６２、および、リーディングシールド６４を有し、主磁極６０とリーディングシールド６４とからなる磁路を形成する磁気コアを構成している。記録ヘッド５８は、磁気コアに巻き付けられた第１記録コイル７０と、主磁極６０のトレーリング側に設けられた第２コイル７２とを有している。更に、磁気記録ヘッド５８は、主磁極６０の先端部とリーディングシールド６４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（ＳＴＯ）７４を備えている。

主磁極６０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６０は、ディスク対向面４３近傍に位置する先端部６０ａおよびディスク対向面から奥側（上方）に離間して位置する上部（バックギャップ部）を有している。主磁極６０の先端部６０ａ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６０の先端部６０ａは、例えば、断面が台形状あるいは矩形状に形成され、主磁極６０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。主磁極６０の先端面の幅は、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。

図３ないし図５に示すように、軟磁性体で形成されたリーディングシールド６４は、主磁極６０のリーディング側に主磁極と対向して設けられている。リーディングシールド６４は、ほぼＬ字形状に形成され、磁気ディスク１２側の先端部６４ａは細長い矩形状に形成されている。この先端部６４ａの先端面（下端面）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６４ａのトレーリング側端面６４ｂ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。このトレーリング側端面６４ｂは、主磁極６０のリーディング側端面とギャップを置いて平行に対向している。このギャップには、スピントルク発振子７４が設けられている。

リーディングシールド６４は、磁気ディスク１２から離間した位置で主磁極６０のバックギャップ部に接合された第１接続部６８を有している。第１接続部６８は、非導電体層６９を介して主磁極６０に接合され、このバックギャップ部において、主磁極６０とリーディングシールド６４とは電気的に絶縁されている。第１接続部６８は、例えば、軟磁性体で形成され、主磁極６０およびリーディングシールド６４とともに磁気回路をなす磁気コアを形成している。記録ヘッド５８は、主磁極６０およびリーディングシールド６４を含む磁気磁路（磁気コア）に巻きつくように配置され、この磁気回路に磁界を印加する第１記録コイル７０を有している。第１記録コイル７０は、例えば、主磁極６０とリーディングシールド６４との間で、第１接続部６８の回りに巻付けられている。

更に、主磁極６０のトレーリング側に第２記録コイル７２が設置され、この第２記録コイル７２と第１記録コイル７０とからなる一対のコイルが主磁極６０をはさみ込むよう構成されている。第１および第２コイル７０、７２にそれぞれ端子９５、９６が接続され、これらの端子９５、９６に電源９８が接続されている。また、第１コイル７０は、第２コイル７２と直列に接続されている。なお、第１コイル７０および第２コイル７２は、別々に電流供給制御してもよい。第１コイル７０および第２コイル７２に供給する電流は、ＨＤＤの制御部によって制御される。

第１、第２記録コイル７０、７２に通電することで、主磁極６０が磁化し、記録磁界が磁気ディスク１２へ印加される。一対の記録コイルのうち、片方を省いた構造を取ることも可能である。この場合、記録動作時のコイルによる発熱が減少し、主磁極の熱膨張による記録特性の変化を抑制することが可能である。

なお、主磁極６０のバックギャップ部とリーディングシールド６４の第１接続部６８とのギャップ（バックギャップ）の距離は、コイル７０近傍での主磁極６０とリーディングシールド６４の距離より短くなっている。この結果、主磁極６０とリーディングシールド６４間で効率的な磁路が形成され、主磁極のリーディング側で、大きな記録磁界を発生することが可能となる。なお、バックギャップ近傍では主磁極６０とリーディングシールド６４は電気的に絶縁されている。

ディスク対向面４３近傍にて、主磁極６０の先端部６０ａとリーディングシールド６４の先端部との間に、スピントルク発振子７４が設置されている。スピントルク発振子７４は、例えば、下地層、スピン注入層、中間層、発振層、キャップ層を、主磁極６０側からリーディングシールド６４側に順に積層して構成されている。

主磁極６０とリーディングシールド６４とに端子９０、９１が接続され、これらの端子９０、９１は電源９４に接続されている。この電源９４から主磁極６０、スピントルク発振子７４、リーディングシールド６４を通して駆動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。スピントルク発振子７４に通電することにより、スピントルク発振子から磁気ディスク１２の記録層に高周波磁界が印加される。

図３ないし図７に示すように、軟磁性体で形成されたトレーリングシールド６２は、主磁極６０のトレーリング側に配置されている。トレーリングシールド６２は、ほぼ矩形状に形成され、先端面は、ディスク対向面４３に露出している。トレーリングシールド６２のリーディング側端面６２ｂ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６２ｂは、主磁極先端部６０ａのトレーリング側端面とライトギャップＷＧを置いて平行に対向している。

これにより、ディスク対向面４３近傍において、トラック中心では、リーディング側から順に、リーディングシールド６４、スピントルク発振子７４、主磁極６０、トレーリングシールド６２が並んで設置されている。上述した磁気記録ヘッド５８において、主磁極６０、トレーリングシールド６２、およびリーディングシールド６４を構成する軟磁性材料は、Ｆｅ、Ｃｏ、又はＮｉの少なくとも一種を含む合金、または化合物の中から選択して用いることができる。

図３に示すように、再生ヘッド５４および記録ヘッド５８は、スライダ４２のディスク対向面４３に露出する部分を除いて、各磁性体、伝導体の間は、アルミナ、酸化シリコン等の絶縁非磁性体７６で埋められている。絶縁非磁性体７６は、ヘッド部４４の外形を構成している。

実施例において、主磁極６０とリーディングシールド６４との間のギャップ（距離）は、４０ｎｍに形成されている。この主磁極６０とリーディングシールド６４とのギャップに、コア幅４０ｎｍ、素子高さ４０ｎｍのスピントルク発振子７４が挿入されている。スピントルク発振子７４は、発振層、中間層、スピン注入層から構成され、発振層は軟磁性かつ飽和磁束密度が２Ｔと大きなＦｅＣｏＮｉで１５ｎｍ厚、中間層はスピン拡散長が長いＣｕで３ｎｍ厚、スピン注入層は保持力が高くかつスピン偏極率が高いＣｏ／Ｎｉ人工格子で１２ｎｍ厚に形成されている。また、スピントルク発振子７４は、電気伝導性の高いＴａ、Ｒｕ等の金属層を介して、主磁極６０およびリーディングシールド６４と電気的に導通している。このため、主磁極６０およびリーディングシールド６４を用いて、スピントルク発振子７４へ駆動電流を通電可能である。その結果、スピントルク発振子７４から記録媒体へ高周波磁界が印加される。

ディスク対向面４３から効率的に記録磁界を発生させるため、主磁極６０の先端部６０ａは、ディスク対向面４３に近づくに従い、絞り込まれ小さな形状となっている。すなわち、主磁極６０のトレーリング側の形状は斜めにすることにより、大きな記録磁界を発生さえせことが可能となっている。なお、リーディング側の形状も斜めにしてもよい。ディスク対向面４３での主磁極６０のコア幅方向（トラック幅方向）の大きさは５０ｎｍ、ダウントラック方向（トラック方向）の大きさは３０ｎｍとなっている。

図７に示すように、トレーリングシールド６２は、リーディングシールド６４に比較して、非常に小さな形状となっている。例えば、トレーリングシールド６２のダウントラック方向の長さＴＳＴは０．５μｍ、クロストラック方向（トラック幅方向）の長さＴＳＷは２μｍ、ディスク対向面４３と垂直方向の大きさ（高さ）は１４０ｎｍとなっている。

トレーリングシールド６２は、トレーリングシールド６２の主磁極６０先端部と対向する部分のトラック幅方向の長さＴＳＷと、ダウントラック方向の長さＴＳＴとの比が、５≧ＴＳＷ／ＴＳＴ、あるいは、ＴＳＷ／ＴＳＴ≧３０となるように形成されている。

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５８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５８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に示すように、電源９４から主磁極６０、スピントルク発振子７４、リーディングシールド６４に直流電流を通電し、スピントルク発振子７４から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の磁気記録層１０３に印加する。また、電源９８から第１コイル７０および第２コイル７２に交流電流を流すことにより、第１および第２コイル７０、７２により主磁極６０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１０３に垂直方向の記録磁界を印加する。これにより、磁気記録層１０３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。また、主磁極６０からリーディングシールド６４、もしくはその逆方向にかけて電流を流すことにより、主磁極６０内の磁区の乱れを解消し、効率のよい磁路を導くことができ、主磁極の先端から発生する磁界が強くなる。

図８Ａは、主磁極６０から発生する、記録媒体での媒体反転に有効な有効磁界Ｈｅｆｆの、ダウントラック方向での分布を示し、図８Ｂは、スピントルク発振子７４から発生する高周波磁界ｃ−Ｈａｃのダウントラック方向の分布を示している。ここで、有効磁界Ｈｅｆｆとは、主磁極６０からの磁界強度、および、媒体面に垂直な方向に対する磁界の角度φを用いて、Ｈｅｆｆ（＝｜Ｈ｜×（ｃｏｓ2/3φ＋ｓｉｎ2/3φ）3/2）を用いている。また、正負の符号は主磁極からの磁界の媒体面垂直成分の方向に対応している。高周波磁界ｃ−Ｈａｃは、媒体面に平行な面における強度に対応している。ここでは、第１、第２記録コイルにて１２０ｍＡＴの起磁力を印加している。

図８Ａ、図８Ｂにおけるダウントラック方向、０．２μｍの位置は、主磁極６０のトレーリング端部に相当し、０．２３μｍの位置は、主磁極６０のリーディング端部に相当する。有効磁界Ｈｅｆｆの最大値は、１．１６Ｔである。リーディングシールド６４側の最大有効磁界の場所では、スピントルク発振子７４が発生する高周波磁界ｃ−Ｈａｃは十分に大きく、高周波アシスト記録にて、記録媒体が十分に飽和する。また、主磁極６０のトレーリング端に小さなピークが出ている。この有効磁界Ｈｅｆｆの強度は０．６２Ｔであり、記録媒体の反転開始磁界Ｈｍより十分に小さい。また、上記小さなピークに対応する位置において、高周波磁界ｃ−Ｈａｃは、高周波アシスト効果は発現しないほど、十分小さな強度となっている。

図９は、起磁力と規格化出力との関係を示している。この図に示すように、規格化出力は、記録媒体が飽和した再生出力で規格化した、出力である。１００ｍＡＴ以上の起磁力の場合、有効磁界Ｈｅｆｆの最大値が十分大きく、記録ビットが充分に飽和している。また、トレーリング側の小さなピークの有効磁界も十分小さいため、飽和した記録ビットが乱されることがなく、安定した記録が可能となっている。

図１０は、主磁極６０が発生する、リーディングシールド（ＬＳ）側の最大有効磁界Ｈｅｆｆと規格化出力との関係を示している。ただし、トレーリングシールド（ＴＳ）側のピーク有効磁界は、０．６Ｔ以下となるようにし、ＬＳ側で記録したビットが乱されないようにした。ＬＳ側の最大有効磁界Ｈｅｆｆが増加するに従い、規格化出力が増加する。ＬＳ側の最大有効磁界が１．１Ｔ以上で出力が飽和し、安定した記録が可能となる。スピントルク発振子７４からの高周波磁界により、記録媒体のＭＨ曲線で得られる飽和磁界よりやや小さな有効磁界Ｈｅｆｆでも、記録媒体の記録ビットを飽和させ、安定した記録が可能となる。

図１１は、主磁極６０が発生する、トレーリングシールド（ＴＳ）側のピーク有効磁界と規格化出力との関係を示した図である。リーディングシールド（ＬＳ）側の最大有効磁界は１．１５Ｔ以上となるようにし、ＬＳ側で飽和記録が達成できるようにした。ＴＳ側のピーク有効磁界が増加し、０．６５Ｔ以上から、出力が減少する。これは、ＴＳ側で飽和した記録ビットがＬＳ側の有効磁界により乱されるためである。ＴＳ側のピーク有効磁界が発生する位置は、スピントルク発振子７４から離れており、高周波磁界はほとんど印加されていない。このため、ＴＳ側のピーク有効磁界を、記録媒体のＭＨ曲線の反転開始磁界Ｈｎ以下にすることで、飽和記録の記録ビットを乱さず、安定した記録が可能となる。

図１２は、トレーリングシールド（ＴＳ）６２のコア幅方向の長さＴＳＷとＴＳのダウントラック方向の長さＴＳＴとの比（ＴＳＷ／ＴＳＴ）と、リーディングシールド（ＬＳ）側の最大有効磁界、ＴＳ側のピーク有効磁界との関係を示した図である。ここでは、ＴＳＷを１〜２５μｍの範囲で、また、ＴＳＴを０．２４〜１．２４μｍの範囲で任意にふった形状にて、有効磁界Ｈｅｆｆを求めた。ＴＳＷ／ＴＳＴが３０以上、もしくは、５以下の場合に、ＬＳ側の最大有効磁界が１．１以上かつＴＳ側のピーク有効磁界を０．６５T以下とすることが可能となり、安定した記録が可能となる。

また、スピントルク発振子７４を主磁極６０とリーディングシールド６４との間に設けることにより、スピントルク発振子７４は、ライトギャップ磁界の影響を受けにくい。そのため、ライトギャップＷＧをより狭くして、ライトギャップ磁界強度を上げることができ、より記録密度の向上を図ることが可能となる。

以上のことから、本実施形態によれば、記録能力が向上し、安定した記録再生特性の実現できるとともに、より高記録密度化が可能な磁気記録ヘッドおよびこれを備えたディスク装置が得られる。

次に、他の実施形態に係るＨＤＤ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１３は、第２の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドのヘッド部を示す断面図、図１４は、磁気記録ヘッド５８の磁気ディスク側の端部を拡大して示す断面図である。

磁気記録ヘッド５８は、リーディングシールド６４、高周波発振子としてのスピントルク発振子７４、主磁極６０、トレーリングシールド６２を備えている。トラック中心では、リーディング側から、リーディングシールド６４、スピントルク発振子７４、主磁極６０、トレーリングシールド６２の順に並んで設置されている。第２の実施形態によれば、トレーリングシールド６２は、主磁極６０の先端部６０ａのトレーリング側にライトギャップを置いて対向する先端部６２ａを有し、ディスク対向面４３から更に上方へ延長されている。そして、トレーリングシールド６２は、磁気ディスク１２から離間した位置で主磁極６０のバックギャップ部に接合された第２接続部６２ｃを有している。第２接続部６２ｃは、非導電体層を介して主磁極６０に接合され、このバックギャップ部において、主磁極６０とトレーリングシールド６２とは電気的に絶縁されている。記録ヘッド５８の第２記録コイル７２は、主磁極６０およびトレーリングシールド６２を含む磁気磁路（磁気コア）に巻きつくように配置され、この磁気回路に磁界を印加する。
第２の実施形態において、記録ヘッド５８の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。

図１５は、磁気記録ヘッド５８のダウントラック方向の有効磁界の分布を示し、図１６は、スピントルク発振子７４から発生する高周波磁界ｃ−Ｈａｃのダウントラック方向の分布を示している。第２の実施形態では、リーディングシールド（ＬＳ）側の最大有効磁界と、スピントルク発振子７４の高周波磁界とが重畳し、記録媒体の飽和記録が可能である。また、トレーリングシールド（ＴＳ）６２側のピーク有効磁界は記録媒体の反転開始磁界Ｈｎより大きくなるが、スピントルク発振子７４の高周波磁界のピークとずれているため、飽和記録のビットを乱すことがなくなる。 これにより、第２の実施形態においても、記録能力が向上し、安定した記録再生特性の実現できるとともに、より高記録密度化が可能な磁気記録ヘッドおよびこれを備えたディスク装置が得られる。

なお、主磁極６０のバックギャップ部と第２接合部６２ｃは、導電体を介して主磁極６０に接合してもよい。この場合、トレーリングシールド６２と第２接合部６２ｃは同一の材料を使用することが可能となり、主磁極６０とトレーリングシールド６２の磁気磁路の効率を上げ、より大きな記録磁界が発生可能となる。

（第３の実施形態）
図１７は、第３の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドのヘッド部を示す断面図、図１８は、磁気記録ヘッド５８の磁気ディスク側の端部を拡大して示す断面図である。

磁気記録ヘッド５８は、リーディングシールド６４、高周波発振子としてのスピントルク発振子７４、主磁極６０、トレーリングシールド６２を備えている。トラック中心では、リーディング側から、リーディングシールド６４、スピントルク発振子７４、主磁極６０、トレーリングシールド６２の順に並んで設置されている。

トレーリングシールド６２は、主磁極６０の先端部６０ａのトレーリング側にライトギャップを置いて対向する先端部６２ａを有し、ディスク対向面４３から更に上方へ延長されている。そして、トレーリングシールド６２は、磁気ディスク１２から離間した位置で主磁極６０のバックギャップ部に接合された第２接続部６２ｃを有している。第２接続部６２ｃは、非導電体層を介して主磁極６０に接合され、このバックギャップ部において、主磁極６０とトレーリングシールド６２とは電気的に絶縁されている。記録ヘッド５８の第２記録コイル７２は、主磁極６０およびトレーリングシールド６２を含む磁気磁路（磁気コア）に巻きつくように配置され、この磁気回路に磁界を印加する。
第３の実施形態において、リーディングシールド６４は、ディスク対向面４３近傍のみに設けられ、主磁極６０先端部６０ａのリーディング側とギャップを置いて対向している。そして、ディスク対向面４３において、主磁極６０の先端部６０ａとリーディングシールド６４との間にスピントルク発振子７４が設けられている。記録ヘッド５８の他の構成は、前述した第１および第２の実施形態と同一である。

図１９は、磁気記録ヘッド５８のダウントラック方向の有効磁界の分布を示し、図２０は、スピントルク発振子７４から発生する高周波磁界ｃ−Ｈａｃのダウントラック方向の分布を示している。第３の実施形態では、リーディングシールド（ＬＳ）側の最大有効磁界は１．３Ｔ以上であり、スピントルク発振子７４の高周波磁界のピークと重畳し、記録媒体の飽和記録が可能である。また、トレーリングシールド（ＴＳ）６２側の有効磁界は急峻に低下し、かつ、スピントルク発振子７４の高周波磁界のピークとずれている。そのため、トレーリングシールド（ＴＳ）６２側の有効磁界により、飽和記録のビットを乱すことがなくなる。

これにより、第３の実施形態においても、記録能力が向上し、安定した記録再生特性の実現できるとともに、より高記録密度化が可能な磁気記録ヘッドおよびこれを備えたディスク装置が得られる。

なお、主磁極６０のバックギャップ部と第２接合部６２ｃは、導電体を介して主磁極６０に接合してもよい。この場合、トレーリングシールド６２と第２接合部６２ｃは同一の材料を使用することが可能となり、主磁極６０とトレーリングシールド６２の磁気磁路の効率を上げ、より大きな記録磁界が発生可能となる。

（第４の実施形態）
図２１は、第４の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドのヘッド部をディスク対向面側から見た平面図である。本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、磁気記録ヘッド５８は、リーディングシールド６４、高周波発振子としてのスピントルク発振子７４、主磁極６０、トレーリングシールド６２を備えている。トラック中心では、リーディング側から、リーディングシールド６４、スピントルク発振子７４、主磁極６０、トレーリングシールド６２の順に並んで設置されている。

実施例において、トレーリングシールド（ＴＳ）のダウントラック方向の長さＴＳＴを０．６４μｍ、ＴＳのコア幅方向の長さＴＳＷを１〜２５μｍの範囲で、および、主磁極６０のコア幅方向（トラック幅方向）の大きさＰＷＡを０．３〜０．６μｍの範囲で任意に変更した形状にて、磁気記録ヘッド５８の有効磁界Ｈｅｆｆを求めた。

図２２は、実施例に係る記録ヘッド５８のＴＳＷとＰＷＡとの比（ＴＳＷ／ＰＷＡ）と、有効磁界Ｈｅｆｆとの関係を示す図である。ＴＳＷとＰＷＡの比（ＴＳＷ／ＰＷＡ）を８０以下とすることで、ＬＳ側の最大有効磁界が１．１以上、かつトレーリングシールド（ＴＳ）側のピーク有効磁界を０．６５Ｔ以下とすることが可能となる。これにより、安定した磁気記録が可能となる。

（第５の実施形態）
図２３は、第５の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドのヘッド部をディスク対向面側から見た平面図である。磁気記録ヘッド５８は、第１の実施形態と同様に、リーディングシールド６４、高周波発振子としてのスピントルク発振子７４、主磁極６０、トレーリングシールド６２を備えている。トラック中心では、リーディング側から、リーディングシールド６４、スピントルク発振子７４、主磁極６０、トレーリングシールド６２の順に並んで設置されている。

本実施形態によれば、磁気記録ヘッド５８は、主磁極６０のトラック幅方向両側に主磁極とディスク対向面４３上では磁気的に分断され、かつ、トレーリングシールド６２と結合して配置された一対のサイドシールド７８を備えている。これらのサイドシールド７８は、リーディングシールド６４に結合している。

本実施例では、トレーリングシールド（ＴＳ）６２のコア幅方向の長さＴＳＷは１０μｍとした。ＴＳとリーディングシールド（ＬＳ）をサイドシールド７８を介して相互に接続し、フルサイドシールド構成としている。また、ＴＳ６２のスロート高さを０．０５〜０．３μｍの範囲、主磁極６０のダウントラック方向を長さＰＴを０．０２〜０．０４μｍの範囲、ＴＳ６２のダウントラック方向の長さＴＳＴを０．２〜０．７μｍの範囲で任意に変更した形状にて、有効磁界Ｈｅｆｆを求めた。

図２４は、実施例の磁気記録ヘッドのＴＳＴ／ＰＴの比と、有効磁界Ｈｅｆｆとの関係を示す図である。ＴＳＴとＰＴの比（ＴＳＴ／ＰＴ）を８以下とすることで、ＬＳ６４側の最大有効磁界が１．１Ｔ以上、かつＴＳ６２側のピーク有効磁界を０．６５Ｔ以下とすることができ、安定した磁気記録が可能となる。

なお、本実施形態では、サイドシールド７８によりリーディングシールド６４とトレーリングシールド６２とを相互に接続したフルサイドシールド構成としたが、ＴＳもしくはＬＳの一部を主磁極６０の隣接トラック方向に順延したサイドシールド構成にしても、同様の効果を得ることが可能である。

また、トレーリングシールド６２のコア幅方向の大きさＴＳＷは、リーディングシールド６４のコア幅方向の長さと、同等もしくは大きくしても良い。この場合、トレーリングシールド６２とリーディングシールド６４の磁区構造が安定化し、隣接トラックの記録ビットを乱さず、安定した記録が可能となる。

また、サイドシールド７８のコア幅方向の長さは、リーディングシールド６４のコア幅方向の長さと、同等もしくは大きくしてもよい。この場合、サイドシールド７８とリーディングシールド６４の磁区構造が安定化し、隣接トラックの記録ビットを乱さず、安定した記録が可能となる。サイドシールド７８のコア幅方向の長さは、トレーリングシールド６２のコア幅方向の長さと、同等もしくは大きくしてもよい。この場合、サイドシールド７８とトレーリングシールド６２の磁区構造が安定化し、隣接トラックの記録ビットを乱さず、安定した記録が可能となる。

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。

例えば、ヘッド部を構成する要素の材料、形状、大きさ等は、必要に応じて変更可能である。また、磁気ディスク装置において、磁気ディスクおよび磁気ヘッドの数は、必要に応じて増加可能であり、磁気ディスクのサイズも種々選択可能である。

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、４２…スライダ、
４３…ディスク対向面、４４…ヘッド部、５４…再生ヘッド、５８…磁気記録ヘッド、
６０…主磁極、６０ａ…先端部、６２…トレーリングシールド、
６４…リーディングシールド、７０…第１記録コイル、７２…第２記録コイル、
７４…スピントルク発振子、７８…サードシールド

Claims (16)

1. 記録媒体の記録層と対向するディスク対向面と、
   前記ディスク対向面側に位置する先端部を有し、前記記録媒体の記録層に記録磁界を印加する主磁極と、
   前記主磁極のリーディング側に設けられ、前記主磁極の先端部にギャップを置いて対向するリーディングシールドと、
   前記リーディングシールドと前記主磁極の先端部との間に設けられた高周波発振子と、
   前記主磁極に磁界を励起する記録コイルと、
   前記主磁極の先端部のトレーリング側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、を備え、
   前記トレーリングシールドの前記主磁極の先端部と対向する部分のトラック幅方向の長さＴＳＷと、前記ディスク対向面における前記トレーリングシールドのダウントラック方向の長さＴＳＴとの比が、５≧ ＴＳＷ／ＴＳＴ、あるいは、ＴＳＷ／ＴＳＴ ≧３０に形成されている磁気記録ヘッド。
2. 前記トレーリングシールドの前記主磁極の先端部と対向する部分のトラック幅方向の長さＴＳＷと、前記ディスク対向面での前記主磁極のトラック幅方向のコア幅ＰＷＡとの比が、 ＴＳＷ／ＰＷＡ ≦ ８０ に形成されている請求項１に記載の磁気記録ヘッド。
3. 前記ディスク対向面における前記トレーリングシールドのダウントラック方向の長さＴＳＴと、前記ディスク対向面における前記主磁極のダウントラック方向の長さＰＴとの比が、 ＴＳＴ／ＰＴ ≦８ に形成されている請求項１又は２に記載の磁気記録ヘッド。
4. 記録媒体の記録層と対向するディスク対向面と、
   前記ディスク対向面側に位置する先端部を有し、前記記録媒体の記録層に記録磁界を印加する主磁極と、
   前記主磁極のリーディング側に設けられ、前記主磁極の先端部にギャップを置いて対向するリーディングシールドと、
   前記リーディングシールドと前記主磁極の先端部との間に設けられた高周波発振子と、
   前記主磁極に磁界を励起する記録コイルと、
   前記主磁極の先端部のトレーリング側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、を備え、
   前記トレーリングシールドの前記主磁極の先端部と対向する部分のトラック幅方向の長さＴＳＷと、前記ディスク対向面での前記主磁極のトラック幅方向のコア幅ＰＷＡとの比が、 ＴＳＷ／ＰＷＡ ≦ ８０ に形成されている磁気記録ヘッド。
5. 前記トレーリングシールドの前記主磁極の先端部と対向する部分のトラック幅方向の長さＴＳＷと、前記ディスク対向面における前記トレーリングシールドのダウントラック方向の長さＴＳＴとの比が、５≧ ＴＳＷ／ＴＳＴ、あるいは、ＴＳＷ／ＴＳＴ ≧３０に形成されている請求項４に記載の磁気記録ヘッド。
6. 前記ディスク対向面における前記トレーリングシールドのダウントラック方向の長さＴＳＴと、前記ディスク対向面における前記主磁極のダウントラック方向の長さＰＴとの比が、 ＴＳＴ／ＰＴ ≦８ に形成されている請求項４又は５に記載の磁気記録ヘッド。
7. 記録媒体の記録層と対向するディスク対向面と、
   前記ディスク対向面側に位置する先端部を有し、前記記録媒体の記録層に記録磁界を印加する主磁極と、
   前記主磁極のリーディング側に設けられ、前記主磁極の先端部にギャップを置いて対向するリーディングシールドと、
   前記リーディングシールドと前記主磁極の先端部との間に設けられた高周波発振子と、
   前記主磁極に磁界を励起する記録コイルと、
   前記主磁極の先端部のトレーリング側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、を備え、
   前記ディスク対向面における前記トレーリングシールドのダウントラック方向の長さＴＳＴと、前記ディスク対向面における前記主磁極のダウントラック方向の長さＰＴとの比が、 ＴＳＴ／ＰＴ ≦８ に形成されている磁気記録ヘッド。
8. 前記トレーリングシールドの前記主磁極の先端部と対向する部分のトラック幅方向の長さＴＳＷと、前記ディスク対向面における前記トレーリングシールドのダウントラック方向の長さＴＳＴとの比が、５≧ ＴＳＷ／ＴＳＴ、あるいは、ＴＳＷ／ＴＳＴ ≧３０に形成されている請求項７に記載の磁気記録ヘッド。
9. 前記トレーリングシールドの前記主磁極の先端部と対向する部分のトラック幅方向の長さＴＳＷと、前記ディスク対向面での前記主磁極のトラック幅方向のコア幅ＰＷＡとの比が、 ＴＳＷ／ＰＷＡ ≦８０ に形成されている請求項７又は８に記載の磁気記録ヘッド。
10. 前記リーディングシールドは、前記主磁極のリーディング側に設けられ、前記主磁極の先端部にギャップを置いて対向する先端部と、前記主磁極の前記ディスク対向面から離間した部分に接続された接続部と、を有し、前記主磁極とともに磁気コアを形成している請求項１ないし９のいずれか１項に記載の磁気記録ヘッド。
11. 前記接続部は非導電体を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の磁気記録ヘッド。
12. 前記トレーリングシールドは、前記主磁極の前記ディスク対向面から離間した部分に接続された接続部を有している請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の磁気記録ヘッド。
13. 前記主磁極のトラック幅方向両側に設けられ主磁極と前記ディスク対向面上では磁気的に分断された一対のサイドシールドを備えている請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の磁気記録ヘッド。
14. 前記サイドシールドは、前記リーディングシールドもしくは前記トレーリングシールドの少なくともいずれか１つに結合している請求項１３に記載の磁気記録ヘッド。
15. 前記主磁極、前記高周波発振子、および前記リーディングシールドを通して電流を流すための接続端子を備えている請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の磁気記録ヘッド。
16. 媒体面に対して垂直方向に磁気異方性を有する磁気記録層を有する記録媒体と、
    前記記録媒体を回転する駆動部と、
    前記記録媒体に対し情報処理を行う請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の磁気記録ヘッドと、
    を備えるディスク装置。

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