JPH0490101A - 垂直磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、磁気ディスク装置、磁気テープ装置等におい
て情報を高密度に記録再生する垂直磁気記録装置に関す
る。

［従来の技術］ 垂直磁気記録方式は線記録密度が高まるほど媒体内の反
磁界が軽減されるので、原理的に高密度記録に適してい
るが、このような高密度特性を十分に引き出すためには
、垂直磁気ヘッドと、軟磁性下地膜を配したＧｏ−Ｃｒ
二層膜垂直磁気記録媒体の組合せが適していることがア
イ・イー・イー・イー　トランザクションズ　オン　マ
グネティクス、エム　ニー　ジー１５．ナンバー６　（
１９７９年）第１４５６頁から第１４５８頁（ＩＥＥＥ
　Ｔｒａｎｓ、　Ｍａｇｎ、、　ＭＡＧ−１５゜Ｎｏ、
６　（１９７９）　ｐｐ１４５６−１４５８）に記載さ
れている。

これによれば、垂直磁気ヘッドは、補助磁極と主磁極で
媒体を挾み込む形で配置されている。このため、媒体基
板の厚いリジッドディスクには適用できず、実用上の障
害になっていた。

これに対して、主磁極と補助磁極を媒体面に対し同じ側
に配置する構造の垂直磁気ヘッドが、例えば、日本応用
磁気学会誌、第１０巻、第１号、第２３頁〜第３０頁に
示されている。これは、第２図に示すように非磁性基板
１６上に主磁極１２、記録再生用のコイル１３、さらに
主磁極と一部で磁気的に接続された補助磁極１１を積層
した構成である。ここで、主磁極厚は０．３μｍ程度、
補助磁極厚は数μｍ１主磁極・補助磁極間距離は数μｍ
である。

また、補助磁極は媒体対向面から１０μｍ程度後退させ
である。コイル１３に流す電流によって発生する磁束は
、主磁極１２、媒体軟磁性下地膜２１、補助磁極１１を
通る閉磁路を構成する。この閉磁路の磁気抵抗は、ヘッ
ドと媒体の距離（スペーシング）が近いほど小さくなる
ので、効率よく主磁極先端に磁束を集束できるようにな
る。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来例のヘッドでは、補助磁極は、記録再生に不要
な影響をおよぼさないように、媒体対向面から１０μｍ
程度後退させであるため、媒体表面で補助磁極から発生
する磁界強度は、主磁極から発生する磁界に比べて極め
て小さい。したがって、媒体上での垂直方向の磁界成分
は、第３図曲線３ａに示すような、媒体走行方向に対し
て対称な分布となる。これは、主磁極のみの磁界分布と
ほぼ一致する。ヘッド・媒体間のスペーシングが拡大す
ると、前述のように磁束の通る磁路の磁気抵抗が増大し
、磁束が途中で洩れるため、この磁界分布はブロードに
なる。

ところで、媒体に記録される磁化反転のシャープさは、
媒体が最終的に感じる媒体保磁力程度の磁界強度でのヘ
ッド磁界分布くトレーリングエツジ側）のシャープさの
影響を強く受ける。したがって、高密度記録を達成する
には、このトレーリングエツジ側の磁界分布を如何にシ
ャープにするかが重要となる。

本発明は、以上のような観点からトレーリングエツジ側
の磁界分布をシャープにし、広スペーシングにおいても
媒体にシャープな磁化反転を記録し、より高密度な記録
を可能とすることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明の垂直磁気記録装置は
、例えば第１図のように、媒体の軟磁性下地膜の膜厚δ
と飽和磁束密度Ｂ５の積を　８５・δ＞１Ｔ・μｍ、垂
直磁気ヘッドの媒体対向面における補助磁極の媒体走行
方向の長さＴａをＴａ）３０μｍ、補助磁極・主磁極間
の距離りを　Ｌ（２μｍとし、ヘッドの補助磁極側をト
レーリングエツジ側とすることを特徴とする。

またこのような本発明の垂直磁気記録装置において、例
えば第８図のように、記録は該垂直記録装置で行い、再
生は該垂直磁気ヘッドと一体に形成した再生素子で行う
ようにすることができる。

これにより本発明の目的を達成させられるだけでなく、
記録と再生の最適化を独立に図ることが可能な利点があ
る。

ここで再生素子としては、例えば第８図のように磁気抵
抗効果素子を（ＭＲ素子）を用いることができる。

またその場合に、ＭＲ素子を例えば第８図のように、垂
直磁気ヘッドの主磁極と補助磁極との間に配置すればよ
い。

さらに本発明の垂直磁気記録装置において、垂直磁気ヘ
ッドは、非磁性ヘッドスライダ材を基板とし、この上に
薄膜プロセスにより、主磁極と補助磁極とを含む構成を
形成させれば、記録密度向上の目的を達成できるほか、
ヘッド素子作成後にスライダに接着搭載する工程が省け
る利点がある。

ここで、上記の主磁極と補助磁極とを含む構成としてＭ
Ｒ素子を主磁極と補助磁極との間に含むようにすれば、
同一薄膜プロセスの中でＭＲ素子も一体的に形成され、
高密度素子の品質管理上好ましい。

［作　用］ 上記のようにヘッド・媒体の条件を適切に選ぶことによ
り、第３図曲線３Ｃに示すような磁界分布を得ることが
できる。これは、主磁極のみによる磁界分布３ａと、補
助磁極のみによる磁界分布３ｂを重ねあわせたもので、
補助磁極に近い側の磁界分布を極めてシャープにするこ
とが可能である。したがって、補助磁極側をトレーリン
グエツジとして記録を行えば、よりシャープな磁化反転
を記録できるようになる。

以下に、上記のようなシャープな磁界分布を得るための
条件について詳細に説明する。

補助磁極側をトレーリングエツジとして使用する場合、
補助磁極から発生する磁界のために生ずる逆方向の磁界
強度Ｈｙ、ｓｗｂを、正の方向の磁界強度Ｈｙ、ｗａｘ
に比べて十分小さくする必要がある。

何故ならば、主磁極で媒体に記録された磁化が、補助磁
極からの磁界により反転されるのを防ぐためである。そ
のためには、第１に補助磁極に磁束が集中しないように
、補助磁極の寸法を大きくする必要がある。第４図は、
逆方向の磁界強度と正の方向の磁界強度の比Ｈｙｇｓｕ
ｂ／　Ｈｙ、ｍａｙと補助磁極厚（媒体走行方向への長
さ）Ｔａの関係を示したものである。これはヘッド・媒
体軟磁性下地膜間の距離を０．４μｍとし、媒体軟磁性
下地膜の磁気飽和を考慮しない場合の媒体表面（ヘッド
から０．２μｍ）での垂直磁界の計算結果である。同図
からＴａ＞３０μｍとすれば、逆方向の磁界強度を正の
磁界に対して十分小さくすることができることがわかる
。

第２に媒体軟磁性下地膜の磁気飽和を抑えることが重要
である。これは、下地膜が磁気飽和を起こすと・主磁極
から発生する磁束の内、下地膜を通り切れない分が、補
助磁極の主磁極に近い側に集中してしまうからである。

媒体軟磁性下地膜の飽和特性は、この下地膜の膜厚δと
飽和磁束密度Ｂｓの積で表される。

第５図は、ＨアＨＳ　ｕ　ｂ　／　ＨＦ　Ｈｍ　＆　Ｘ
とＢｓ・δの関係を示したものである。同図から、Ｂｓ
・δ＞１Ｔ・μｍ、さらに好ましくはＢｓ・δ）２Ｔ・
μｍとすれば下地膜の磁気飽和を防ぎ、逆方向の磁界強
度を正の磁界に対して十分小さくすることができること
がわかる。

次に、主磁極と補助磁極の間隔を狭くすることにより、
補助磁極に近い側の磁界分布をシャープにするすること
ができる。第６図は、最大磁界強度の１／２となる磁界
強度の点における垂直磁界分布の勾配ｄＨｙ／ｄｘと主
磁極・補助磁極間距離りの関係を示したものである。縦
軸は、補助磁極に近い側の磁界分布の勾配を反対側での
磁界勾配で規格化して示している。同図から、Ｌ（２μ
ｍの領域で磁界勾配がシャープになることがわかる。こ
れは、補助磁極を主磁極に接近させることにより、主磁
極からの磁界と、これと逆極性の補助磁極からの磁界と
が相殺されるためである。

［実施例］ 以下に図面を用いて、本発明に関する実施例を詳細に説
明する。

第１図は、本発明に関する磁気記録装置の一実施例を示
すもので、ヘッド・媒体系の媒体走行方向での断面図で
ある。垂直磁気ヘッド１は、補助磁極１１として磁性基
板、例えば厚み２００μｍのＭｎ−Ｚｎフェライト基板
を用い、この基板上に通常の薄膜ヘッド作成プロセスと
同様にして、記録再生用導体コイル１３、Ｎｉ−Ｆｅ等
の軟磁性体からなる主磁極１２を形成する。主磁極材料
としては、さらに高飽和磁束密度材料、例えば、ＣＯ系
アモルファス合金材料、Ｆｅ−３ｉ系、Ｆｅ−Ｃ系等の
結晶質材料を用いると、大きい記録磁界強度が得られる
点で望ましい。ここで、媒体対向面における主磁極・補
助磁極間距離は０．５μｍ程度、主磁極膜厚０．５μｍ
である。さらにこの上に保護膜１４を積層し平滑化した
後、非磁性の磁気ヘッドスライダ１５に接着し搭載する
。記録媒体−？−はＮｉ−Ｆｅ等の軟磁性下地膜２１上
にＣｏ−Ｃｒ垂直磁化膜２２を積層した構成であり、下
地膜の飽和磁束密度はＩＴ、膜厚は２μｍとした。垂直
磁化膜の膜厚は０．２μｍ程度である。この媒体を上記
ヘッドの補助磁極側がトレーリングエツジとなるように
（図中の矢印の方向に）走行させ、ヘッド・媒体間スペ
ーシングを０．２μｍとし、記録再生を行った結果、再
生電圧が低密度記録時の半分となる記録密度り８．は６
０ｋＦＣＩであった。一方、従来のヘッドを用いるとり
、。は４０ｋＰＣＩであった。

上述のように、本実施例によれば、広スペーシングにお
いても高密度記録再生が可能となる。

第７図は、本発明に関する他の実施例を示したものであ
る。垂直磁気ヘッド工は非磁性ヘッドスライダ材１５を
基板とし、薄膜プロセスにより、主磁極１２、コイル１
３、補助磁極１１を形成したものである。薄膜プロセス
で形成するため、補助磁極厚は５０μｍ程度が限界であ
るが、他の寸法は第１の実施例と同様である。本実施例
においても同様な、記録密度向上の効果が得られるほか
、ヘッド素子作成後にスライダに搭載する工程が省ける
メリットがある。

第８図は他の実施例を示した図であり、再生を別の素子
で行うものである。構成は、第１の実施例において媒体
対向部の付近の主磁極と、補助磁極の間に再生磁束を検
出するための磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）１７を配設
した構造である。この場合、主磁極と補助磁極がＭＲ素
子のシールドとして働き、再生分解能を向上させる働き
がある。

シールドによる分解能向上の点からも主磁極・補助磁極
間距離は狭い方が望ましい。また、この構成では主磁極
厚は記録に適した厚さに最適化することが可能である。

以上のように本実施例によれば、記録密度向上のほかに
、記録と再生の最適化を独立に図ることが可能となる。

また、再生素子としては、ＭＲ素子に限ることなく、他
の高感度磁気検出素子を用いることができるのは明らか
である。そのような素子としては、ホール素子、磁束感
応トランジスタ、５ＱＵＩＤ、強磁性トンネル効果素子
等がある。

また、ＭＲ素子等の再生素子を主磁極と補助磁極との間
に設けた構成を、第７図に示したように、非磁性ヘッド
スライダ材の基板の上に薄膜プロセスで形成させること
も可能である。そしてこれにより、これらの構成を基板
の上に一体的に形成できるので、高密度でしかも品質の
よいヘッドが形成できる。

［発明の効果コ 上述のように本発明によれば、広スペーシングにおいて
も高密度記録を達成可能であり、高信頼性の磁気記録装
置を実現できる点でその効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は従来例を
示す図、第３図は本発明と従来例との垂直磁界成分の分
布を比較した図、第４図は、逆方向の垂直磁界強度と正
の方向の磁界強度の比Ｈｙ、　ｓｕｂ／　ＨｙＨｗａｘ
と補助磁極厚（媒体走行方向への長さ）Ｔａの関係を示
す図、第５図は、Ｈｙ、ｓｕｂ／　Ｈｙ、　ｍ＆Ｘと、
下地膜の膜厚δと飽和磁束密度Ｂｓの積Ｂｓ・δの関係
を示した図、第６図はトレーリングエツジ側（補助磁極
に近い側）での磁界勾配ｄＨｙ／ｄｘと、補助磁極・主
磁極間の距ＩＩＩＬの関係を示した図。第７図および第
８図は他の実施例を示した図である。 符号の説明 ｌ・・・垂直磁気ヘッド、１１・・・補助磁極、１２・
・・主磁極、１３・・・コイル、１４・・・保護膜、１
５・・・ヘッドスライダ、１６・・・非磁性基板、１７
・・・磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）、ｌ・・・垂直磁
気記録媒体、２１・・・軟磁性下地膜、２２・・・垂直
磁気記録膜。 ３ａ・・・従来例の垂直方向磁界分布及び主磁極のみか
ら発生する垂直磁界分布、３ｂ・・・補助磁極のみから
発生する垂直磁界分布、３ｃ・・・本発明による垂直磁
界分布。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軟磁性下地膜と垂直磁気異方性を有する記録膜を積
   層した垂直磁気記録媒体と、該媒体面に対して同じ側に
   主磁極と補助磁極を有する垂直磁気ヘッドを用いる垂直
   磁気記録装置において、該媒体の軟磁性下地膜の膜厚δ
   と飽和磁束密度Ｂ＿ｓの積がＢ＿ｓ・δ＞１Ｔ・μｍで
   あって、該垂直磁気ヘッドの媒体対向面における補助磁
   極の媒体走行方向の長さＴ＿ａがＴ＿ａ＞３０μｍであ
   り、該補助磁極・主磁極間の距離ＬがＬ＜２μｍである
   ヘッド・媒体を用いて、該ヘッドの補助磁極側がトレー
   リングエッジとなるように媒体が走行することを特徴と
   する垂直磁気記録装置。 ２、請求項１記載の垂直磁気記録装置において、該垂直
   磁気ヘッドで記録を行い、再生は、該垂直磁気ヘッドと
   一体に形成した再生素子で行うことを特徴とする垂直磁
   気記録装置。 ３、上記の再生素子は磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）で
   あることを特徴とする請求項２記載の垂直磁気記録装置
   。 ４、請求項３記載の垂直磁気記録装置において、ＭＲ素
   子を垂直磁気ヘッドの主磁極と補助磁極との間に配置す
   ることを特徴とする垂直磁気記録装置。 ５、請求項１記載の垂直磁気記録装置において、垂直磁
   気ヘッドは、非磁性ヘッドスライダ材を基板とし、この
   上に薄膜プロセスにより、主磁極と補助磁極とを含む構
   成を形成させたものであることを特徴とする垂直磁気記
   録装置。 ６、上記の主磁極と補助磁極とを含む構成としてＭＲ素
   子を主磁極と補助磁極との間に含むことを特徴とする垂
   直磁気記録装置。