JP2020087496A - 磁気記録再生装置及び磁気記録方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 長期信頼性の高い磁気記録再生装置を提供する。【解決手段】 実施形態にかかる磁気記録再生装置は、磁気ヘッドと、磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムとを有する。このシステムは、主制御部と、磁束制御層の抵抗値を測定する抵抗測定部と、初期抵抗値に対する抵抗値変化率を求める演算部と、抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する決定部と、磁気ヘッドの浮上高さを制御する浮上高さ制御部とを含む。【選択図】 図10
Description
本発明の実施形態は、磁気記録再生装置及び磁気記録方法に関する。
磁束制御層は磁性体と非磁性体からなる積層構造であり、磁気ヘッドの主磁極と補助磁極の間に配置される。主磁極と補助磁極の接合部には電気的絶縁層が配置されており、互いに絶縁されたこれらの部分はそれぞれ駆動端子電極に電気的に接続されている。これにより主磁極と補助磁極は磁束制御層に垂直通電する電極として働くことになる。磁束制御層へ通電した場合、磁束制御層の磁束制御層にスピントルクが作用し、主磁極から磁気ディスクの記録層へ印加される記録磁界が増大する。(アシスト効果)
一方で、通電により磁束制御層が発熱することで、温度によっては、磁束制御層の磁性元素が磁気記録再生装置内に残存する酸素原子と結合して酸化物を形成してしまう。酸化された磁束制御層はアシスト効果が減少するだけではなく、酸化が進むと体積が増加するため、磁気ヘッドと磁気ディスク間のスペーシングが減少し、ヘッドと磁気ディスクの接触リスクが高くなる。
一方で、通電により磁束制御層が発熱することで、温度によっては、磁束制御層の磁性元素が磁気記録再生装置内に残存する酸素原子と結合して酸化物を形成してしまう。酸化された磁束制御層はアシスト効果が減少するだけではなく、酸化が進むと体積が増加するため、磁気ヘッドと磁気ディスク間のスペーシングが減少し、ヘッドと磁気ディスクの接触リスクが高くなる。
本発明の実施形態は、長期信頼性の高い磁気記録再生装置を提供することにある。
実施形態にかかる磁気記録再生装置は、
磁気記録層を有する回転自在なディスク状の記録媒体、前記記録媒体に対し情報を記録する磁気ヘッド、及び前記磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムを備え、
前記磁気ヘッドは
空気支持面と、
前記空気支持面まで延びる先端部を有し、垂直方向の記録磁界を発生する主磁極と、
前記主磁極の前記先端部にライトギャップを置いて対向し、前記主磁極とともに磁気コアを構成する補助磁極と、
前記主磁極と前記補助磁極を磁化するコイルと、
前記主磁極上に設けられた第1導電層、前記第1導電層に積層され、鉄、コバルト、またはニッケルのうち少なくとも1つを含む磁性材料からなる調整層、及び前記調整層と前記補助磁極とを電気的に接続する第2導電層を含む磁束制御層と、
前記主磁極、前記磁束制御層、及び前記補助磁極の前記空気支持面に設けられた保護層とを含み、
前記磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムは、
前記磁気ヘッドの記録/再生動作を制御する主制御部と、
前記磁束制御層の抵抗値を測定する抵抗測定部と、
前記磁束制御層の抵抗値の、前記磁気ヘッドの使用初期に測定された前記磁束制御層の初期抵抗値に対する百分率を演算して抵抗値変化率を求める演算部と、
前記抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する決定部と、
前記記録用浮上高さ情報を受けて、前記磁気ヘッドの浮上高さを制御する浮上高さ制御部とを含む。
磁気記録層を有する回転自在なディスク状の記録媒体、前記記録媒体に対し情報を記録する磁気ヘッド、及び前記磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムを備え、
前記磁気ヘッドは
空気支持面と、
前記空気支持面まで延びる先端部を有し、垂直方向の記録磁界を発生する主磁極と、
前記主磁極の前記先端部にライトギャップを置いて対向し、前記主磁極とともに磁気コアを構成する補助磁極と、
前記主磁極と前記補助磁極を磁化するコイルと、
前記主磁極上に設けられた第1導電層、前記第1導電層に積層され、鉄、コバルト、またはニッケルのうち少なくとも1つを含む磁性材料からなる調整層、及び前記調整層と前記補助磁極とを電気的に接続する第2導電層を含む磁束制御層と、
前記主磁極、前記磁束制御層、及び前記補助磁極の前記空気支持面に設けられた保護層とを含み、
前記磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムは、
前記磁気ヘッドの記録/再生動作を制御する主制御部と、
前記磁束制御層の抵抗値を測定する抵抗測定部と、
前記磁束制御層の抵抗値の、前記磁気ヘッドの使用初期に測定された前記磁束制御層の初期抵抗値に対する百分率を演算して抵抗値変化率を求める演算部と、
前記抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する決定部と、
前記記録用浮上高さ情報を受けて、前記磁気ヘッドの浮上高さを制御する浮上高さ制御部とを含む。
以下図面を参照しながら、実施形態に係る磁気記録再生装置としてのディスク装置について説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
(第1の実施形態)
まず、図1を参照して、本実施形態に関するディスクドライブの構成を説明する。なお、図1に示す磁気記録再生装置であるディスクドライブの構成は、後述する第2から第6の各実施形態にも適用される。
図1に示すように、ディスクドライブは、垂直磁気記録媒体である磁気ディスク(以下単にディスクと表記する)1、及び後述する磁束制御層を有する磁気ヘッド10が組み込まれた垂直磁気記録方式の磁気ディスク装置である。
まず、図1を参照して、本実施形態に関するディスクドライブの構成を説明する。なお、図1に示す磁気記録再生装置であるディスクドライブの構成は、後述する第2から第6の各実施形態にも適用される。
図1に示すように、ディスクドライブは、垂直磁気記録媒体である磁気ディスク(以下単にディスクと表記する)1、及び後述する磁束制御層を有する磁気ヘッド10が組み込まれた垂直磁気記録方式の磁気ディスク装置である。
ディスク1は、スピンドルモータ(SPM)2に固定されて、回転運動するように取り付けられている。磁気ヘッド10は、アクチュエータ3に搭載されており、ディスク1上の半径方向に移動するように構成されている。アクチュエータ3は、ボイスコイルモータ(VCM)4により回転駆動する。磁気ヘッド10は記録(ライト)ヘッド58及び再生(リード)ヘッド54を有する。
さらに、ディスクドライブは、ヘッドアンプ集積回路(以下、ヘッドアンプICと表記する)11と、リード/ライトチャネル(R/Wチャネル)12と、ハードディスクコントローラ(HDC)13と、マイクロプロセッサ(MPU)14と、ドライバIC16と、メモリ17とを有する。R/Wチャネル12、HDC13及びMPU14は、1チップの集積回路からなるコントローラ15に組み込まれている。
ヘッドアンプIC11は、後述するように、磁束制御層であるスピントルク発振子(Spin−Torque Oscillator:STO)を駆動するための回路群を含む。以下、スピントルク発振子をSTOと表記する。さらに、ヘッドアンプIC11は、R/Wチャネル12から供給されるライトデータに応じた記録信号(ライト電流)を記録ヘッド58に供給するドライバを含む。また、ヘッドアンプIC11は、再生ヘッド54から出力されたリード信号を増幅して、R/Wチャネル12に伝送するリードアンプを含む。
R/Wチャネル12は、リード/ライトデータの信号処理回路である。HDC13は、ディスクドライブとホスト18とのインターフェースを構成し、リード/ライトデータの転送制御を実行する。
MPU14は、ディスクドライブの主制御部であり、リード/ライト動作の制御および磁気ヘッド10の位置決めに必要なサーボ制御を実行する。さらに、MPU14は、本実施形態に関するSTOの通電制御を実行する。メモリ17は、DRAMからなるバッファメモリ及びフラッシュメモリなどを含む。
図2は、磁気ヘッド10およびサスペンションを示す側面図である。
MPU14は、ディスクドライブの主制御部であり、リード/ライト動作の制御および磁気ヘッド10の位置決めに必要なサーボ制御を実行する。さらに、MPU14は、本実施形態に関するSTOの通電制御を実行する。メモリ17は、DRAMからなるバッファメモリ及びフラッシュメモリなどを含む。
図2は、磁気ヘッド10およびサスペンションを示す側面図である。
図2に示すように、各磁気ヘッド10は、浮上型のヘッドとして構成され、ほぼ直方体形状のスライダ42とこのスライダ42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10は、サスペンション34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10は、サスペンション34の弾性により、磁気ディスク1の表面に向かうヘッド荷重Lが印加されている。図2に示すように、各磁気ヘッド10は、サスペンション34およびアーム32上に固定された配線部材(フレキシャ)35を介してヘッドアンプIC11およびHDC13に接続される。
次に、磁気ディスク1および磁気ヘッド10の構成について詳細に説明する。
図3は、磁気ヘッド10のヘッド部44および磁気ディスク1を拡大して示す断面図である。
図2及び図3に示すように、磁気ディスク1は、例えば、直径約2.5インチ(6.35cm)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、その上層部に保護層104とが順に積層されている。
図3は、磁気ヘッド10のヘッド部44および磁気ディスク1を拡大して示す断面図である。
図2及び図3に示すように、磁気ディスク1は、例えば、直径約2.5インチ(6.35cm)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、その上層部に保護層104とが順に積層されている。
磁気ヘッド10のスライダ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1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1の回転によってディスク表面とABS43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1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1の表面に対し、ABS43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ABS43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および記録ヘッド(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および記録ヘッド58は、スライダ42のABS43に露出する部分を除いて、保護絶縁膜76により覆われている。保護絶縁膜76は、ヘッド部44の外形を構成している。
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および記録ヘッド(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および記録ヘッド58は、スライダ42のABS43に露出する部分を除いて、保護絶縁膜76により覆われている。保護絶縁膜76は、ヘッド部44の外形を構成している。
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55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ABS43に露出している。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1を模式的に示す斜視図、図5は、記録ヘッド58の磁気ディスク1側の端部を拡大して示すトラックセンターに沿った断面図である。図6は、図5の記録ヘッド58の一部を拡大した図を示す断面図である。
図3ないし図5に示すように、記録ヘッド58は、磁気ディスク1の表面に対して垂直方向の記録磁界を発生させる高飽和磁化材料からなる主磁極60と、主磁極60のトレーリング側に配置され、主磁極60直下の軟磁性層102を介して効率的に磁路を閉じるために設けられた軟磁性材料からなるトレーリングシールド(補助磁極)62と、磁気ディスク1に信号を書き込む際、主磁極60に磁束を流すために主磁極60およびトレーリングシールド62を含む磁気コア(磁気回路)に巻きつくように配置された記録コイル64と、主磁極60のABS43側の先端部60aとトレーリングシールド62との間で、かつ、ABS43と面一に配置された磁束制御層65と、を有している。
図3ないし図5に示すように、記録ヘッド58は、磁気ディスク1の表面に対して垂直方向の記録磁界を発生させる高飽和磁化材料からなる主磁極60と、主磁極60のトレーリング側に配置され、主磁極60直下の軟磁性層102を介して効率的に磁路を閉じるために設けられた軟磁性材料からなるトレーリングシールド(補助磁極)62と、磁気ディスク1に信号を書き込む際、主磁極60に磁束を流すために主磁極60およびトレーリングシールド62を含む磁気コア(磁気回路)に巻きつくように配置された記録コイル64と、主磁極60のABS43側の先端部60aとトレーリングシールド62との間で、かつ、ABS43と面一に配置された磁束制御層65と、を有している。
軟磁性材料で形成された主磁極60は、磁気ディスク1の表面およびABS43に対してほぼ垂直に延びている。主磁極60のABS43側の下端部は、ABS43に向かって先細に、かつ、トラック幅方向にロート状に絞り込まれた絞込み部60bと、この絞込み部60bから磁気ディスク側に延出する所定幅の先端部60aと、を有している。先端部60aの先端、つまり、下端は、磁気ヘッドのABS43に露出している。先端部60aのトラック幅方向の幅は、磁気ディスク1におけるトラックの幅TWにほぼ対応している。また、主磁極60は、ABS43に対してほぼ垂直に延び、トレーリング側を向いた、シールド側端面60cを有している。一例では、シールド側端面60cのABS43側の端部は、ABS43に対しシールド側(トレーリング側)に傾斜して延びている。
軟磁性材料で形成されたトレーリングシールド62は、ほぼL字形状に形成されている。トレーリングシールド62は、主磁極60の先端部60aにライトギャップWGを置いて対向する先端部62aと、ABS43から離間しているとともに主磁極60に接続される接続部(バックギャップ部)50とを有している。接続部50は非導電体52を介して主磁極60の上部、すなわち、ABS43から奥側あるいは上方に離れた上部、に接続されている。
トレーリングシールド62の先端部62a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62の下端面は、スライダ42のABS43に露出している。先端部62aのリーディング側端面(主磁極側端面)62bは、磁気ディスク1のトラックの幅方向に沿って延びているとともに、ABS43に対してトレーリング側に傾斜している。このリーディング側端面62bは、主磁極60の下端部(先端部60aおよび絞込み部60aの一部)において、主磁極60のシールド側端面60cとライトギャップWGを置いてほぼ平行に対向している。
図5に示すように、磁束制御層65は、主磁極60からトレーリングシールド62への磁束の流入のみを抑制する、すなわち、実効的にライトギャップWGの透磁率が負になるようスピントルクを発振する機能を有している。
詳細には、磁束制御層65は、導電性を有する中間層(第1非磁性導電層)65aと、調整層65bと、導電性を有する伝導キャップ層(第2非磁性導電層)65cと、を有し、これらの層を主磁極60側からトレーリングシールド62側に順に積層して、すなわち、磁気ヘッドの走行方向Dに沿って順に積層して、構成されている。中間層65a、調整層65b、伝導キャップ層65cは、それぞれ主磁極60のシールド側端面60cと平行な、すなわち、ABS43と交差する方向に延びる膜面をそれぞれ有している。
なお、中間層65a、調整層65b、伝導キャップ層65cの積層方向は、上記に限らず、逆向きに、すなわち、トレーリングシールド62側から主磁極60側に積層してもよい。
また、図6に示すように、主磁極60、磁束制御層65、及びトレーリングシールド62を含む記録ヘッド58のABS43上に保護層68が設けられている。
詳細には、磁束制御層65は、導電性を有する中間層(第1非磁性導電層)65aと、調整層65bと、導電性を有する伝導キャップ層(第2非磁性導電層)65cと、を有し、これらの層を主磁極60側からトレーリングシールド62側に順に積層して、すなわち、磁気ヘッドの走行方向Dに沿って順に積層して、構成されている。中間層65a、調整層65b、伝導キャップ層65cは、それぞれ主磁極60のシールド側端面60cと平行な、すなわち、ABS43と交差する方向に延びる膜面をそれぞれ有している。
なお、中間層65a、調整層65b、伝導キャップ層65cの積層方向は、上記に限らず、逆向きに、すなわち、トレーリングシールド62側から主磁極60側に積層してもよい。
また、図6に示すように、主磁極60、磁束制御層65、及びトレーリングシールド62を含む記録ヘッド58のABS43上に保護層68が設けられている。
中間層65aは、例えば、Cu、Au、Ag、Al、Ir、NiAl合金、などの金属層で、かつ、スピン伝導を妨げない材料により形成することができる。中間層65aは、主磁極60のシールド側端面60c上に直接、形成されている。調整層65bは、鉄、コバルト、またはニッケルのうち少なくとも1つを含む磁性材料を含む。調整層として、例えば、FeCoに、Al、Ge、Si、Ga、B、C、Se、Sn、及びNiのうち少なくとも1つが添加された合金材料、及びFe/Co、Fe/Ni、及びCo/Niからなる人工格子群から選択される少なくとも1種の材料などを使用することができる。調整層の厚さは、例えば2ないし20nmにすることができる。伝導キャップ層65cは、非磁性金属で、かつスピン伝導を遮断する材料を用いることができる。伝導キャップ層65cは、例えば、Ta、Ru、Pt、W、Mo、Irから選ばれる少なくとも一つ、あるいは少なくとも一つを含む合金により形成することができる。伝導キャップ層65cは、トレーリングシールド62のリーディング側端面62b上に直接、形成される。また、伝導キャップ層は、単層または多層にすることができる。
中間層65aは、主磁極60からのスピントルクを伝達しつつ、交換相互作用が十分弱くなる程度の膜厚、例えば、1〜5nmの膜厚に形成されている。伝導キャップ層65cは、トレーリングシールド62からのスピントルクを遮断しつつ、かつ、交換相互作用が十分弱くなる程度の膜厚、例えば、1nm以上の膜厚があればよい。
調整層65bは、主磁極60からのスピントルクにより、磁化の向きが磁場と逆向きになる必要があるため、調整層65bの飽和磁束密度は小さいほうがよい。その反面、調整層65bにより磁束を実効的に遮蔽するためには、調整層65bの飽和磁束密度は大きいほうがよい。ライトギャップWG間の磁界は10〜15kOe程度であるため、調整層65bの飽和磁束密度を1.5T程度以上としても改善効果は向上しにくい。これらのことから、調整層65bの飽和磁束密度は、1.5T以下であることが望ましく、より具体的には、調整層65bの膜厚と飽和磁束密度との積が20nmT以下となるように形成することが望ましい。
中間層65a、調整層65b、伝導キャップ層65cの膜面に垂直な方向に電流が集中して流れるようにするため、磁束制御層65の周囲は、主磁極60およびトレーリングシールド62に接触している部分を除いて、絶縁層、例えば、保護絶縁膜76で覆われている。
主磁極60は、Fe-Co合金を主成分とする軟磁性金属合金で形成することができる。この主磁極60は、中間層65aに電流を印加するための電極としての機能を兼ね備えている。トレーリングシールド62は、Fe-Co合金を主成分とする軟磁性金属合金で形成することができる。このトレーリングシールド62は、伝導キャップ層65cに電流を印加するための電極としての機能を兼ね備えている。
保護層68は、ABSを保護するため設けられ、1つまたは2つ以上の材料からなり、単層または多層で構成される。保護層は、例えば、ダイヤモンドライクカーボンからなる表面層を有する。
また、記録ヘッド58のABS43と保護層68との間に、例えばSi等からなる下地層を設けることも可能である。
また、主磁極60と中間層65aとの間には、さらに下地層を設けることができる。
下地層には、例えばTa、Ruなどの金属を用いることができる。下地層の厚さは例えば0.5ないし10nmにすることができる。さらには約2nmにすることができる。
さらに、トレーリングシールド62と伝導キャップ層65cとの間にさらにキャップ層を設けることができる。
また、記録ヘッド58のABS43と保護層68との間に、例えばSi等からなる下地層を設けることも可能である。
また、主磁極60と中間層65aとの間には、さらに下地層を設けることができる。
下地層には、例えばTa、Ruなどの金属を用いることができる。下地層の厚さは例えば0.5ないし10nmにすることができる。さらには約2nmにすることができる。
さらに、トレーリングシールド62と伝導キャップ層65cとの間にさらにキャップ層を設けることができる。
キャップ層としては、Cu、Ru、W、及びTaからなる群から選択される少なくとも1種の非磁性元素を用いることができる。キャップ層の厚さは例えば0.5ないし10nmにすることができる。さらには約2nmにすることができる。
その他、主磁極と中間層の間にスピン偏極層としてCoFeを用いることができる。
その他、主磁極と中間層の間にスピン偏極層としてCoFeを用いることができる。
図3に示すように、主磁極60とトレーリングシールド62は、それぞれ配線66を介して接続端子45に接続され、更に、図2の配線部材(フレキシャ)35を介して図1のヘッドアンプIC11およびHDC13に接続される。ヘッドアンプICから主磁極60、STO65、トレーリングシールド62を通してSTO駆動電流(バイアス電圧)を直列に通電する電流回路が構成されている。
記録コイル64は、配線77を介して接続端子45に接続され、更に、フレキシャ35を介してヘッドアンプIC11に接続される。磁気ディスク12に信号を書き込む際、ヘッドアンプIC11の図示しない記録電流供給回路から記録コイル64に記録電流を流すことにより、主磁極60を励起して主磁極60に磁束を流す。記録コイル64に供給する記録電流は、HDC13によって制御される。
以上のように構成されたHDDによれば、VCM4を駆動することにより、アクチュエータ3が回転駆動し、磁気ヘッド10は、磁気ディスク1の所望のトラック上に移動され、位置決めされる。また、図2に示すように、磁気ヘッド10は、磁気ディスク1の回転によってディスク表面とABS43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ABS43はディスク表面に対し隙間を保って対向している。この状態で、磁気ディスク1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。
磁気ヘッドのヘッド部44は、第1ヒーター76aおよび第2ヒーター76bを任意に備えることができる。第1ヒーター76aは、記録ヘッド58の近傍、例えば、記録コイル64及び主磁極60の近傍に設けられている。第2ヒーター76bはリードヘッド54の近傍に設けられている。第1ヒーター76aおよび第2ヒーター76bは、それぞれ配線を介して接続端子45に接続され、更に、フレキシャ35を介してヘッドアンプIC11に接続されている。
第1ヒーター76aおよび第2ヒーター76bは例えばコイル状であり、通電されることにより発熱し、周囲を熱膨張させる。これにより、記録ヘッド58及び再生ヘッド54付近のABS43を突出して、磁気ディスク1との距離が近づき、磁気ヘッドの浮上高さが低くなる。このように、第1ヒーター76aおよび第2ヒーター76に各々供給する駆動電圧を調整して発熱量を制御すると、磁気ヘッドの浮上高さの制御が可能となる。
図7は、磁束制御層65が機能している状態での、ライトギャップWG内の磁化状態を模式的に示している。
上記情報の書き込みにおいては、図3および図7に示すように、電源80から記録コイル64に交流電流を流すことにより、記録コイル64により主磁極60を励磁し、この主磁極60から直下の磁気ディスク1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。
上記情報の書き込みにおいては、図3および図7に示すように、電源80から記録コイル64に交流電流を流すことにより、記録コイル64により主磁極60を励磁し、この主磁極60から直下の磁気ディスク1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。
また、磁気ディスク1に記録磁界を印加する際、電源74から配線66、主磁極60、磁束制御層65、トレーリングシールド62を通して電流が印加される。この電流印加により、磁束制御層65の調整層65bに対して主磁極60からスピントルクが作用し、調整層65bの磁化の向きは、矢印105に示すように、主磁極60とトレーリングシールド62との間に生じる磁界(ギャップ磁界)Hgapの向きと反対方向に向けられる。この磁化反転により、調整層65bは、主磁極60からトレーリングシールド62に直接的に流れる磁束(ギャップ磁界Hgap)を遮蔽する効果が生じる。結果として、主磁極60からライトギャップWGに漏れ出る磁界が低減し、主磁極60の先端部60aから磁気ディスク1の磁気記録層103に向かう磁束の収束度が向上する。これにより、記録磁界の分解能が向上し、記録線密度の増大を図ることができる。
なお、上記はスピントルクの作用により、磁束制御層の磁化が反転するモードだが、磁束制御層の磁化が一斉回転するモードも含む。一斉回転によって生じる高周波磁界を磁気記録層103に印加することで、記録線密度の増大を図ることができる。
なお、上記はスピントルクの作用により、磁束制御層の磁化が反転するモードだが、磁束制御層の磁化が一斉回転するモードも含む。一斉回転によって生じる高周波磁界を磁気記録層103に印加することで、記録線密度の増大を図ることができる。
以上のように構成された第1の実施形態によれば、記録ヘッド58において、ライトギャップWGに設けられた磁束制御層65は、主磁極60からトレーリングシールド62への磁束の直接的な流入を抑制する、実効的にギャップの透磁率が負になるよう作用する。具体的には、磁束制御層65は、主磁極60とトレーリングシールド62との間に設けられ、スピントルクにより磁化の向きがギャップ磁界と逆に向くように構成されている。これにより、ライトギャップWGを狭く保ったまま、主磁極60からトレーリングシールド62に流失する磁束を、磁気ディスク(記録媒体)16に向けることができる。
一方、磁束制御層65は通電されることにより、発熱する。その結果、磁束制御層65の磁性材料が酸化し、酸化物が析出して磁束制御層65付近のABSが変形する。
図8に、ABSが変形した磁気記録ヘッドの断面の模式図を示す。
図示するように、記録ヘッド58’は、磁束制御層65中に含まれる磁性元素例えば鉄が酸化されることより保護層68中に析出した鉄酸化層91が、保護層68の表面領域68aを押し上げて変形させている。このような磁性材料の酸化は次のようなメカニズムで発生する。
図8に、ABSが変形した磁気記録ヘッドの断面の模式図を示す。
図示するように、記録ヘッド58’は、磁束制御層65中に含まれる磁性元素例えば鉄が酸化されることより保護層68中に析出した鉄酸化層91が、保護層68の表面領域68aを押し上げて変形させている。このような磁性材料の酸化は次のようなメカニズムで発生する。
図9に、磁束制御層の酸化メカニズムの模式図を示す。
図示するように、磁束制御層65のABS上に、例えば、Si下地層67を介してダイヤモンドライクカーボンからなる保護層68が設けられているとき、保護層68表面には、雰囲気中の水分による薄膜69が形成されている。一般的な酸化のメカニズムでは、この保護層68にピンホール90があると、HDD内の酸素O2が保護層68表面の水分に溶け込み、ピンホール90を介して電子e−が磁束制御層65に到達し、磁束制御層65中の鉄イオンFe2+と反応して鉄の酸化反応が起きる。
図示するように、磁束制御層65のABS上に、例えば、Si下地層67を介してダイヤモンドライクカーボンからなる保護層68が設けられているとき、保護層68表面には、雰囲気中の水分による薄膜69が形成されている。一般的な酸化のメカニズムでは、この保護層68にピンホール90があると、HDD内の酸素O2が保護層68表面の水分に溶け込み、ピンホール90を介して電子e−が磁束制御層65に到達し、磁束制御層65中の鉄イオンFe2+と反応して鉄の酸化反応が起きる。
この酸化反応が促進されるのは、反応の種であるHDD内の酸素が多い場合、磁束制御層への通電時に温度が上昇することにより酸化反応のポテンシャルエネルギーを超える鉄原子が増加する場合、保護層の膜厚が薄くピンホールが増加した場合、などが挙げられる。
このように、実施形態にかかる磁気記録媒体では、磁束制御層に通電して磁気記録を行うため、磁束制御層にスピントルクが作用して記録磁界が増大するアシスト効果が得られるけれども、磁束制御層の磁性元素の酸化物がABS付近に析出して変形を生ずることにより、磁気ディスクと磁気ヘッドとの距離が短くなり、接触して損傷する可能性が高くなる。また、酸化物の影響により、磁束制御層の通電抵抗が上昇する。
図10は、第1実施形態にかかるディスクドライブにおいて磁気ヘッドの浮上高さの制御を実現するシステムの機能的な構成を表すブロック図を示す。
図示するように、このディスクドライブ100に用いられるシステム81は、磁気ディスク1に磁気記録を行うための磁気ヘッド10に接続され、磁気ヘッドの記録/再生動作を制御する主制御部20と、磁気ヘッドの使用初期の磁束制御層の初期抵抗値を保存する初期値記憶部28を含む記憶部25と、磁束制御層の抵抗値を測定する抵抗測定部21と、磁気ヘッドの使用初期に測定された磁束制御層の初期抵抗値に対する磁束制御層の抵抗値の百分率を抵抗値変化率として演算する演算部22と、抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する決定部23と、記録用浮上高さ情報を受けて、磁気ヘッドの浮上高さを制御する浮上高さ制御部24とを含む。
図示するように、このディスクドライブ100に用いられるシステム81は、磁気ディスク1に磁気記録を行うための磁気ヘッド10に接続され、磁気ヘッドの記録/再生動作を制御する主制御部20と、磁気ヘッドの使用初期の磁束制御層の初期抵抗値を保存する初期値記憶部28を含む記憶部25と、磁束制御層の抵抗値を測定する抵抗測定部21と、磁気ヘッドの使用初期に測定された磁束制御層の初期抵抗値に対する磁束制御層の抵抗値の百分率を抵抗値変化率として演算する演算部22と、抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する決定部23と、記録用浮上高さ情報を受けて、磁気ヘッドの浮上高さを制御する浮上高さ制御部24とを含む。
図11は、第1実施形態にかかるディスクドライブに用いられる磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムの動作を表すフロー図を示す。
図示するように、このシステム81では、まず、抵抗測定部21は、磁気ヘッドによる記録を行う前に、磁束制御層の抵抗値を測定する(S1)。演算部22は記憶部25内の初期値記憶部28に保存された磁気ヘッドの使用初期の磁束制御層の初期抵抗値を取得し、この初期抵抗値に対する測定された抵抗値の比率として抵抗値変化率を演算する(S2)。決定部23は抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する(S3)。浮上高さ制御部24は決定部23からの記録用浮上高さ情報に応じて、磁気ヘッドの浮上高さを制御する(S4)。その後、磁気ヘッド10の磁気記録ヘッドは磁気記録を行う(S5)。この動作を記録ごとに行う。
図示するように、このシステム81では、まず、抵抗測定部21は、磁気ヘッドによる記録を行う前に、磁束制御層の抵抗値を測定する(S1)。演算部22は記憶部25内の初期値記憶部28に保存された磁気ヘッドの使用初期の磁束制御層の初期抵抗値を取得し、この初期抵抗値に対する測定された抵抗値の比率として抵抗値変化率を演算する(S2)。決定部23は抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する(S3)。浮上高さ制御部24は決定部23からの記録用浮上高さ情報に応じて、磁気ヘッドの浮上高さを制御する(S4)。その後、磁気ヘッド10の磁気記録ヘッドは磁気記録を行う(S5)。この動作を記録ごとに行う。
磁束制御層の抵抗値測定は図1のヘッドアンプIC11とMPU14により実現される。初期測定値は抵抗値1として磁気ディスク上の管理エリアに記録しておくか、メモリ17に記憶しておくことができる。記録前に磁束制御層の抵抗値2を初期測定値と同様に測定し、抵抗値1との比の差分(抵抗値2/抵抗値1−1)の百分率を抵抗値変化率(%)として算出する。抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定し、記録用浮上高さを変更する場合には、浮上高さ制御部24により例えばヒーター通電量を変更して、記録ヘッドの浮上量を制御する。これらの一連の動作はヘッドアンプIC11とMPU14により実現される機能である。
第1実施形態によれば、磁束制御層が発熱によって酸化物を形成して磁気ヘッドのABSが突出してしまった場合でも、図10及び図11に示す磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムを用いて、磁束制御層の抵抗値を初期抵抗値と比較し、ABSの突出に応じた適切な浮上高さを決定して、記録時の記録素子部の浮上量を増大させることで、磁気ヘッドと磁気ディスクとの間の接触リスクを抑えることが可能となり、長期信頼性が保たれる。
(実施例1)
第1の実施形態に用いられる磁気記録ヘッドを以下のようにして作成した。
まず、主としてFeCoからなる主磁極上に、下記の材料及び厚さを有する層を、それぞれDCマグネトロンスパッタ法を用いて、第1導電層、調整層、第2導電層の順に積層し、磁束制御層1を得た。第1導電層、調整層、及び第2導電層の材料として、図6の中間層65a、調整層65b、伝導キャップ層65cと同様の材料を使用した。
第1の実施形態に用いられる磁気記録ヘッドを以下のようにして作成した。
まず、主としてFeCoからなる主磁極上に、下記の材料及び厚さを有する層を、それぞれDCマグネトロンスパッタ法を用いて、第1導電層、調整層、第2導電層の順に積層し、磁束制御層1を得た。第1導電層、調整層、及び第2導電層の材料として、図6の中間層65a、調整層65b、伝導キャップ層65cと同様の材料を使用した。
磁束制御層のストライプ高さ方向のサイズを規定するためのマスク層を形成し、その後、IBE(イオンビームエッチング)法で磁束制御層を主磁極が露出するまでエッチングした。磁束制御層周辺部分は絶縁膜のSiOxを成膜し、その後マスク層を除去した。また、トラック幅方向のサイズを規定するためのマスク層をたて、同様にエッチングし、素子周辺部分は絶縁膜のSiOxを成膜することにより、磁束制御層を加工した。
次に、伝導キャップ層上に、トレーリングシールドとしてNiFeを形成した。
その後、ABS側の主磁極、磁束制御層、トレーリングシールド、及び絶縁膜上に、スパッタによりSi下地層をおよそ1nm成膜した後、Si下地層上にCVD法により、ダイヤモンドライクカーボンを成膜して厚さ1.6nmの保護層を形成することにより、磁気記録ヘッドを得た。同様にして、ABS側に1.6nmの保護層を有する磁気記録ヘッドを合計20本作製した。
その後、ABS側の主磁極、磁束制御層、トレーリングシールド、及び絶縁膜上に、スパッタによりSi下地層をおよそ1nm成膜した後、Si下地層上にCVD法により、ダイヤモンドライクカーボンを成膜して厚さ1.6nmの保護層を形成することにより、磁気記録ヘッドを得た。同様にして、ABS側に1.6nmの保護層を有する磁気記録ヘッドを合計20本作製した。
作製した磁気記録ヘッドを設置して、HDDを作製した。
長時間の通電試験として、得られたHDDを環境温度100℃下において、200mVの印加電圧で、磁束制御層の通電を1000時間持続した。
通電試験前と通電試験後の抵抗を各々、HDD内で接続されているPreampにより測定して比較した。
長時間の通電試験として、得られたHDDを環境温度100℃下において、200mVの印加電圧で、磁束制御層の通電を1000時間持続した。
通電試験前と通電試験後の抵抗を各々、HDD内で接続されているPreampにより測定して比較した。
その結果、通電試験前の初期抵抗値に対して値が変化しているケースが見られた。磁気ヘッドの様子を調べるため、ABSを原子間力顕微鏡(AFM)で観察した結果、磁束制御層の近傍に突起部が見られた。さらに磁束制御層の初期の抵抗値と通電試験後の抵抗値の比である抵抗値変化率が異なるヘッドについて、それぞれAFMで観察したところ下記表1の結果となった。
元素マッピングの結果、突起部91で調整層に使用した材料例えばFe、CoとOとが検出された。通電により磁束制御層65が発熱することで、保護膜68のピンホールを介して流入した酸素と、磁束制御層65のFeおよびCoとの間で酸化反応が促進したと考えられる。酸化が進むと体積が増加するためヘッド・磁気ディスク間のスペーシングが減少し、ヘッドと磁気ディスクの接触リスクが高くなる。接触により保護膜が摩耗して薄くなると、ピンホールが増加するため、酸化反応がさらに促進され、ヘッドと磁気ディスクの接触リスクがさらに高まり、長期信頼性が確保できない問題が生じる。
そこで、実施例1では、抵抗値変化率を算出した後、以下のように抵抗値変化率が+1.5%以上である場合に磁気ヘッドの浮上高さを増加した。
図12は、第1実施形態にかかるディスクドライブを用いた記録方式の動作例を示すフロー図を示す。
図示するように、まず、図11と同様にして、抵抗測定部21は、磁束制御層65の抵抗値を測定し(S1)、演算部22は記憶部25内の初期値記憶部28から取得した初期抵抗値に対する測定された抵抗値の抵抗値変化率を演算する(S2)。その後、判定部26は抵抗値変化率が+1.5%以上かどうか判断する(S6)。その結果、抵抗値変化率が+1.5%以上の場合には、抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定し(S3)、浮上高さ制御部24は決定部23からの記録用浮上高さ情報に応じて、磁気ヘッドの浮上高さを制御し(S4)、その後、磁気ヘッド10の記録部は磁気記録を行う(S5)。抵抗値変化率が+1.5%未満の場合には、磁気ヘッドの浮上高さを変更せず、データ記録動作を行う(S5)。
図12は、第1実施形態にかかるディスクドライブを用いた記録方式の動作例を示すフロー図を示す。
図示するように、まず、図11と同様にして、抵抗測定部21は、磁束制御層65の抵抗値を測定し(S1)、演算部22は記憶部25内の初期値記憶部28から取得した初期抵抗値に対する測定された抵抗値の抵抗値変化率を演算する(S2)。その後、判定部26は抵抗値変化率が+1.5%以上かどうか判断する(S6)。その結果、抵抗値変化率が+1.5%以上の場合には、抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定し(S3)、浮上高さ制御部24は決定部23からの記録用浮上高さ情報に応じて、磁気ヘッドの浮上高さを制御し(S4)、その後、磁気ヘッド10の記録部は磁気記録を行う(S5)。抵抗値変化率が+1.5%未満の場合には、磁気ヘッドの浮上高さを変更せず、データ記録動作を行う(S5)。
上記構成1の磁束制御層を備えた磁気記録ヘッドを搭載した磁気ディスク装置を作成し、温度100℃の加速条件にて、上記フローに従って記録動作を繰り返し行った。磁束制御層への通電を通算1000時間行った際のビットエラーレートと磁束制御層の抵抗値変化率を測定した。
得られた結果を図13及び図14に示す。
図13は、記録動作における磁束制御層への通電時間とビットエラーレートとの関係を表すグラフ図を示す。
図中、201は実施例1のグラフ、202は、比較例1として磁気ヘッドの浮上高さを変更しない場合のグラフを示す。
図13は、記録動作における磁束制御層への通電時間とビットエラーレートとの関係を表すグラフ図を示す。
図中、201は実施例1のグラフ、202は、比較例1として磁気ヘッドの浮上高さを変更しない場合のグラフを示す。
図14は、記録動作における磁束制御層への通電時間と抵抗値変化率との関係を表すグラフ図を示す。
図中、203実施例1のグラフ、204は、比較例1として磁気ヘッドの浮上高さを変更しない場合のグラフを示す。
図示するように、通電時間が800時間のとき、抵抗値変化率が101.5%以上になったため、磁気ヘッドの浮上高さを増加させる制御を行った。具体的にはヘッドと磁気ディスク間の距離を+0.2nm大きくした。
図中、203実施例1のグラフ、204は、比較例1として磁気ヘッドの浮上高さを変更しない場合のグラフを示す。
図示するように、通電時間が800時間のとき、抵抗値変化率が101.5%以上になったため、磁気ヘッドの浮上高さを増加させる制御を行った。具体的にはヘッドと磁気ディスク間の距離を+0.2nm大きくした。
比較例1では、通算1000時間未満でビットエラーレートが大きく悪化した。これに対し、実施例1では、抵抗値変化率が+1.5%を上回った800時間のときに、磁気ヘッドの浮上高さを増加させたため、ビットエラーレートが若干悪化したが、1000時間でも特性の大幅な悪化はなく十分な記録再生特性を維持できることがわかった。
実施例1のヘッドでは抵抗変化率が+1.5%が超えたところで、ヘッドと磁気ディスク間の距離を+0.2nmの浮上を上げた。磁束制御層の材料および厚さが実施例1と異なる場合でも、浮上高さ増加させる距離をヘッドに応じて最適にすることで、長時間の通電に対して十分な記録再生特性を維持できる。
図15に、第2の実施形態にかかるディスクドライブにおいて磁気ヘッドの浮上高さの制御を実現するシステムの機能的な構成を表すブロック図を示す。
このディスクドライブ200に用いられるシステム82は、磁気ディスク1に磁気記録を行うための磁気ヘッド10に接続され、磁気ヘッドの記録/再生動作を制御する主制御部20と、磁気ヘッドの使用初期の磁束制御層の初期抵抗値を保存する初期値記憶部28、変化量基準値記憶部29、抵抗値変化率に対応して浮上高さを換算する第1データを記憶する第1データ記憶部38、及び浮上高さに対応してビットエラーレート変化量を換算する第2データを記憶する第2データを記憶する第2データ記憶部39を含む記憶部25と、磁束制御層65の抵抗値を測定する抵抗測定部21と、初期値記憶部28から取得した初期抵抗値に対する磁束制御層の抵抗値の百分率を抵抗値変化率として演算する演算部22と、抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する決定部23と、記録用浮上高さ情報を受けて、磁気ヘッドの浮上高さの制御を浮上高さ制御部24に指示する指示部27と、浮上高さの制御指示を受けて磁気ヘッドの浮上高さを制御する浮上高さ制御部24とを含む。
このディスクドライブ200に用いられるシステム82は、磁気ディスク1に磁気記録を行うための磁気ヘッド10に接続され、磁気ヘッドの記録/再生動作を制御する主制御部20と、磁気ヘッドの使用初期の磁束制御層の初期抵抗値を保存する初期値記憶部28、変化量基準値記憶部29、抵抗値変化率に対応して浮上高さを換算する第1データを記憶する第1データ記憶部38、及び浮上高さに対応してビットエラーレート変化量を換算する第2データを記憶する第2データを記憶する第2データ記憶部39を含む記憶部25と、磁束制御層65の抵抗値を測定する抵抗測定部21と、初期値記憶部28から取得した初期抵抗値に対する磁束制御層の抵抗値の百分率を抵抗値変化率として演算する演算部22と、抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する決定部23と、記録用浮上高さ情報を受けて、磁気ヘッドの浮上高さの制御を浮上高さ制御部24に指示する指示部27と、浮上高さの制御指示を受けて磁気ヘッドの浮上高さを制御する浮上高さ制御部24とを含む。
また、このシステム82はさらに、磁気ヘッドの使用初期に浮上高さ制御前後のビットエラーレートを測定するビットエラー測定部5と、測定したビットエラーレートの変化量を演算する演算部6と、第1基準値記憶部29から取得した第1ビットエラーレート変化量基準値よりも演算部6で求められた変化量の方が小さいか判断する判定部7と、抵抗測定部21で計測された抵抗値、演算部22で求められた抵抗値変化率、及びビットエラーレート測定部で測定されたビッドエラーレート測定値、及び演算部6で求められたビットエラーレート変化量などのデータ処理を行うデータ処理部37とを含む。
図16は、第2実施形態にかかるディスクドライブに用いられる磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムの動作を表すフロー図を示す。
図示するように、このシステム82では、まず、抵抗測定部21は、磁気ヘッドによる記録を行う前に、磁束制御層の抵抗値を測定する(S6)。演算部22は記憶部25内の初期値記憶部28に保存された磁気ヘッドの使用初期の磁束制御層の初期抵抗値を取得し、この初期抵抗値に対する測定された抵抗値の比率として抵抗値変化率を演算する(S7)。決定部23は抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する(S8)。
図示するように、このシステム82では、まず、抵抗測定部21は、磁気ヘッドによる記録を行う前に、磁束制御層の抵抗値を測定する(S6)。演算部22は記憶部25内の初期値記憶部28に保存された磁気ヘッドの使用初期の磁束制御層の初期抵抗値を取得し、この初期抵抗値に対する測定された抵抗値の比率として抵抗値変化率を演算する(S7)。決定部23は抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する(S8)。
このシステム82では、試験用の磁気記録再生装置を別途用意して、予め、所定の印加電圧及び環境温度で磁気ヘッドの長時間の通電試験(1000時間)を行い、抵抗値を測定して抵抗変化率を求め、その時に信頼性を確保するために必要な浮上高さを、例えば原子間力顕微鏡(AFM)により計測した突起物の高さと抵抗値変化率との関係などから決定し、データ処理部37にて、磁束制御層の材料、厚さなどの構成とともに、得られた抵抗値変化率と浮上高さとの関係をテーブルに処理し、抵抗値変化率に対応して浮上高さを換算する第1データとして作成しておくことができる。第1データは第1データ記憶部38に保存しておくことができる。第1データは、必要に応じて第1データ記憶部38から取得することができる。
また、このシステム82では、磁気ヘッドの使用初期に、ビットエラーレート測定部5は浮上高さ制御前後のビットエラーレートを測定する。演算部6は、浮上高さ制御前後のビットエラーレートの変化量を演算する。例えば、浮上高さ制御前のビットエラーレートを測定したのち、浮上高さを1nm上げてビットエラーレートを測定する。両者の値を用いて浮上1nmに対してのビットエラーレートの変化量を演算することができる。
この測定と演算により各ヘッドの浮上高さに対するビットエラーレートの変化量を、例えばデータ処理部37でテーブルに処理し、抵抗値変化率に対応した浮上高さからビットエラーレートの変化量に換算する第2データとして作成しておくことができる。この第2データは第2データ記憶部39に保存しておくことができる。第2データは、必要に応じて第2データ記憶部39から取得することができる。この変化量の測定は使用初期に行なうことができる。
データ処理部37では、第1データ記憶部に記憶された第1データのテーブルを参照して信頼性を確保するための記録用浮上高さを呼び出すことができる。記録用浮上高さは決定部23に送られる。データ処理部37では、続いて、決定部23からの記録用浮上高さ情報を受けて信頼性を確保するための浮上高さにおけるビットエラーレート変化量を第2データ記憶部に記憶された第2データのテーブルを参照して呼び出すことができる。ビットエラーレート変化量は、判定部7に送られる。
判定部7は、記憶部29から取得した第1ビットエラーレート変化量基準値以下か判断する(S9)。
ビットエラーレート変化量が第1ビットエラーレート変化量基準値以下の場合には、磁気ヘッドの浮上高さの増加を浮上高さ制御部24に指示し、浮上高さ制御部24は指示部27からの浮上高さの制御指示に応じて磁気ヘッドの浮上高さを増加する(S11)。その後、磁気ヘッド10の磁気記録ヘッドは磁気記録を行う(S12)。ビットエラーレート変化量が第1ビットエラーレート変化量基準値を超える場合には、ビットエラーレートが確保できないので磁気ヘッドの浮上高さを増加しない。
ビットエラーレート変化量が第1ビットエラーレート変化量基準値以下の場合には、磁気ヘッドの浮上高さの増加を浮上高さ制御部24に指示し、浮上高さ制御部24は指示部27からの浮上高さの制御指示に応じて磁気ヘッドの浮上高さを増加する(S11)。その後、磁気ヘッド10の磁気記録ヘッドは磁気記録を行う(S12)。ビットエラーレート変化量が第1ビットエラーレート変化量基準値を超える場合には、ビットエラーレートが確保できないので磁気ヘッドの浮上高さを増加しない。
第2実施形態によれば、第1ビットエラーレート変化量基準値を設定して所定の水準のビットエラーレートが得られる場合のみ浮上高さを増加するので、磁気ヘッドの浮上面と磁気記録媒体との接触を抑制するだけでなく、十分なビットエラーレートを維持できる。
磁束制御層65の抵抗値測定はヘッドアンプIC11とMPU14により実現され、測定値は抵抗値1として磁気ディスク上の管理エリアに記録しておくか、メモリ17に記憶しておく。
ビットエラーレートの測定は、テストパターンをライト、リードすることで得られる。一連の動作はヘッドアンプIC11とR/Wチャネル12とMPU14によって実現される。ビットエラーレートの測定値は、記憶部25として、磁気ディスク上の管理エリアに記録しておくか、メモリ17に記憶しておく。次に、記録ヘッド10の浮上量を増加させた場合のビットエラーレートを同様に測定し、浮上高さ増加前後のビットエラーレートの変化量を磁気ディスク上の管理エリアに記録しておくか、メモリ17に記憶しておくことができる。
ビットエラーレートの測定は、テストパターンをライト、リードすることで得られる。一連の動作はヘッドアンプIC11とR/Wチャネル12とMPU14によって実現される。ビットエラーレートの測定値は、記憶部25として、磁気ディスク上の管理エリアに記録しておくか、メモリ17に記憶しておく。次に、記録ヘッド10の浮上量を増加させた場合のビットエラーレートを同様に測定し、浮上高さ増加前後のビットエラーレートの変化量を磁気ディスク上の管理エリアに記録しておくか、メモリ17に記憶しておくことができる。
図17に、第3実施形態にかかるディスクドライブにおいて磁気ヘッドの浮上高さの制御を実現するシステムの機能的な構成を表すブロック図を示す。
図示するように、このディスクドライブ300に用いられるシステム83は、ヘッド10と主制御部20との間に、コイル電流制御部19が設けられていること以外は、図15と同様の構成を有する。
図示するように、このディスクドライブ300に用いられるシステム83は、ヘッド10と主制御部20との間に、コイル電流制御部19が設けられていること以外は、図15と同様の構成を有する。
図18に、第3実施形態にかかるディスクドライブに用いられる磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムの動作を表すフロー図を示す。
図示するように、このシステム83では、演算部6で求められた変化量の方が第1ビットエラーレート変化量基準値より大きい場合は、印加する記録電流を増加し(S10)、以降は第1ビットエラーレート変化量基準値以下のフローと同様の動作を行う。
図示するように、このシステム83では、演算部6で求められた変化量の方が第1ビットエラーレート変化量基準値より大きい場合は、印加する記録電流を増加し(S10)、以降は第1ビットエラーレート変化量基準値以下のフローと同様の動作を行う。
第3実施形態によれば、第1ビットエラーレート変化量基準値を設定して所定の水準のビットエラーレートが得られる場合には浮上高さの増加のみを行い、所定の水準のビットエラーレートが得られない場合にはさらに印加する記録電流を増加するので、磁気ヘッドの浮上面と磁気記録媒体との接触を抑制するだけでなく、十分なビットエラーレートを維持できる。
第3実施形態において、第1ビットエラーレート変化量基準値よりも高い第2のビットエラーレート変化量基準値をさらに設定し、演算部6で求められた変化量が第2ビットエラーレート変化量基準値以上の時は、記録動作を中止することができる。
図19に、第4実施形態において磁気ヘッドの浮上高さの制御を実現するシステムの機能的な構成を表すブロック図を示す。
図19に、第4実施形態において磁気ヘッドの浮上高さの制御を実現するシステムの機能的な構成を表すブロック図を示す。
図示するように、このディスクドライブ400に用いられるシステム84は、記憶部25が第1抵抗値変化率基準値を設定して保存する第1変化率基準値記憶部30をさらに含み、演算部22と決定部23との間に抵抗値変化率が前記第1抵抗値変化率基準値以上であるか否かを判定する判定部26をさらに含み、決定部23と、浮上高さ制御部24との間に浮上高さ制御部24に記録用浮上高さを増加する指示を送る指示部27をさらに含むこと以外は、図10と同様の構成を有する。
図20に、第4実施形態にかかるディスクドライブに用いられる磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムの動作を表すフロー図を示す。
図示するように、このシステム84では、まず、抵抗測定部21は、磁気ヘッドの記録を行う前に、磁束制御層の抵抗値を測定する(S26)。演算部22は記憶部25内の初期値記憶部28に保存された磁気ヘッドの使用初期の磁束制御層の初期抵抗値を取得し、この初期抵抗値に対する磁束制御層の抵抗値変化率を演算する(S27)。判定部26は抵抗値変化率が第1抵抗値変化率基準値よりも大きいか判定する(S28)。その結果、抵抗値変化率が第1抵抗値変化率基準値よりも大きい場合には、決定部23は抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する(S29)。記録用浮上高さ情報を受けて、指示部27は浮上高さの制御を浮上高さ制御部24に指示し、浮上高さ制御部24は指示部27からの浮上高さ制御指示に応じて、磁気ヘッドの浮上高さを制御する(S30)。その後、磁気ヘッド10の磁気記録ヘッドは磁気記録を行う(S31)。
図示するように、このシステム84では、まず、抵抗測定部21は、磁気ヘッドの記録を行う前に、磁束制御層の抵抗値を測定する(S26)。演算部22は記憶部25内の初期値記憶部28に保存された磁気ヘッドの使用初期の磁束制御層の初期抵抗値を取得し、この初期抵抗値に対する磁束制御層の抵抗値変化率を演算する(S27)。判定部26は抵抗値変化率が第1抵抗値変化率基準値よりも大きいか判定する(S28)。その結果、抵抗値変化率が第1抵抗値変化率基準値よりも大きい場合には、決定部23は抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する(S29)。記録用浮上高さ情報を受けて、指示部27は浮上高さの制御を浮上高さ制御部24に指示し、浮上高さ制御部24は指示部27からの浮上高さ制御指示に応じて、磁気ヘッドの浮上高さを制御する(S30)。その後、磁気ヘッド10の磁気記録ヘッドは磁気記録を行う(S31)。
浮上高さを増加すると、その分ビットエラーレートが低下するので、なるべく浮上高さは増加しない方が良い。第4実施形態に用いられる磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムでは、記録前に測定した抵抗値から算出された変化率が第1抵抗値変化率基準値以下であれば、ビットエラーレートに問題がないとみなして浮上高さを変更しないので、不必要な浮上高さの増加を行う必要がなくなる。
図21に、第5の実施形態にかかるディスクドライブにおいて磁気ヘッドの浮上高さの制御を実現するシステムの機能的な構成を表すブロック図を示す。
図示するように、このディスクドライブ500に用いられるシステム85は、第1抵抗値変化率基準値を設定して保存する第1抵抗値変化率基準値記憶部30と、第1抵抗値変化率基準値よりも大きく、第2抵抗値変化率基準値を設定して保存する第1抵抗値変化率基準値記憶部31とさらに含み、演算部22と決定部23との間に測定された抵抗値が前記第1抵抗値変化率基準値以上であるか否かを判定する第1判定部26と,測定された抵抗値が第2抵抗値変化率基準値以下であるか否かを判定する第2判定部33をさらに含み、決定部23と、浮上高さ制御部24との間に浮上高さ制御部24に浮上高さを制御する指示を送る指示部27と、主制御部20に記録動作を停止する指示を送る停止指示部36とをさらに含むこと以外は、図10と同様の構成を有する。
図示するように、このディスクドライブ500に用いられるシステム85は、第1抵抗値変化率基準値を設定して保存する第1抵抗値変化率基準値記憶部30と、第1抵抗値変化率基準値よりも大きく、第2抵抗値変化率基準値を設定して保存する第1抵抗値変化率基準値記憶部31とさらに含み、演算部22と決定部23との間に測定された抵抗値が前記第1抵抗値変化率基準値以上であるか否かを判定する第1判定部26と,測定された抵抗値が第2抵抗値変化率基準値以下であるか否かを判定する第2判定部33をさらに含み、決定部23と、浮上高さ制御部24との間に浮上高さ制御部24に浮上高さを制御する指示を送る指示部27と、主制御部20に記録動作を停止する指示を送る停止指示部36とをさらに含むこと以外は、図10と同様の構成を有する。
第2抵抗値変化率基準値は、第1抵抗変化率基準値よりも大きい。
図22に、第5実施形態に用いられる磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムの動作を表すフロー図を示す。
図示するように、このシステム85では、まず、抵抗測定部21は、磁気ヘッドの記録を行う前に、磁束制御層の抵抗値を測定する(S32)。演算部22は記憶部25内の初期値記憶部28に保存された磁気ヘッドの使用初期の磁束制御層の初期抵抗値を取得し、この初期抵抗値に対する磁束制御層の抵抗値変化率を演算する(S33)。第1判定部26は、抵抗値変化率が、第1変化率基準値記憶部30から取得した第1抵抗値変化率基準値よりも大きいか、否か判断する(S34)。その結果、抵抗値変化率が第1抵抗値変化率基準値以下である場合には、記録用浮上高さを変更しないで磁気記録を行う(S38)。抵抗値変化率が第1抵抗値変化率基準値よりも大きい場合には、第2判定部33は、抵抗値変化率が第2抵抗値変化率基準値以下であるか判断する(S35)。抵抗値変化率が第2抵抗値変化率基準値以下である場合には、決定部23は抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する(S36)。指示部27は決定部23からの記録用浮上高さ情報に応じて浮上高さ制御部24に浮上高さ制御を指示する。浮上高さ制御部24は指示部27からの記録用浮上高さ指示に応じて、磁気ヘッドの浮上高さを制御する(S37)。その後、磁気ヘッド10の磁気記録ヘッドは磁気記録を行う(S31)。また、抵抗値変化率が第2抵抗値変化率基準値を超える場合には、中止指示部36が主制御部20に記録の中止を指示する。
図22に、第5実施形態に用いられる磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムの動作を表すフロー図を示す。
図示するように、このシステム85では、まず、抵抗測定部21は、磁気ヘッドの記録を行う前に、磁束制御層の抵抗値を測定する(S32)。演算部22は記憶部25内の初期値記憶部28に保存された磁気ヘッドの使用初期の磁束制御層の初期抵抗値を取得し、この初期抵抗値に対する磁束制御層の抵抗値変化率を演算する(S33)。第1判定部26は、抵抗値変化率が、第1変化率基準値記憶部30から取得した第1抵抗値変化率基準値よりも大きいか、否か判断する(S34)。その結果、抵抗値変化率が第1抵抗値変化率基準値以下である場合には、記録用浮上高さを変更しないで磁気記録を行う(S38)。抵抗値変化率が第1抵抗値変化率基準値よりも大きい場合には、第2判定部33は、抵抗値変化率が第2抵抗値変化率基準値以下であるか判断する(S35)。抵抗値変化率が第2抵抗値変化率基準値以下である場合には、決定部23は抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する(S36)。指示部27は決定部23からの記録用浮上高さ情報に応じて浮上高さ制御部24に浮上高さ制御を指示する。浮上高さ制御部24は指示部27からの記録用浮上高さ指示に応じて、磁気ヘッドの浮上高さを制御する(S37)。その後、磁気ヘッド10の磁気記録ヘッドは磁気記録を行う(S31)。また、抵抗値変化率が第2抵抗値変化率基準値を超える場合には、中止指示部36が主制御部20に記録の中止を指示する。
第5実施形態では、記録前に磁束制御層65の抵抗値2を初期抵抗値と同様に測定し、初期測定値としての抵抗値1との比(抵抗値2/抵抗値1)の百分率を抵抗変化率として演算する。抵抗変化率が第1抵抗値変化率基準値よりも大きい場合は、記憶されたビットエラーレートの浮上感度量を参照し、基準浮上感度量よりも小さい場合はヒーター通電量を変更して、記録ヘッドの浮上量を制御する。これらの一連の動作はヘッドアンプIC11とMPU14により実現される機能である。
第5実施形態によれば、まず、記録前に測定した抵抗値から算出された変化率が第1抵抗値変化率基準値以下であれば、ビットエラーレートに問題がないとみなして浮上高さを変更しないので、不必要な浮上高さの増加を行う必要がなくなる。
また、記録前に測定した抵抗値から算出された変化率が第2抵抗値変化率基準値より大きい場合、浮上高さを増加しても、十分なビットエラーレートが得られないので、磁気ヘッドの交換等が必要となってくる。このため、記録動作を中止することができる。
また、記録前に測定した抵抗値から算出された変化率が第2抵抗値変化率基準値より大きい場合、浮上高さを増加しても、十分なビットエラーレートが得られないので、磁気ヘッドの交換等が必要となってくる。このため、記録動作を中止することができる。
なお、第4及び第5の実施形態において、第2及び第3の実施形態と同様に、第1ビットエラーレート変化量基準値を記憶部に保存し、ビットエラーレート測定部と、第1ビットエラーレート変化量を演算する演算部と、第1ビットエラーレート変化量が第1ビットエラーレート変化量基準値以下であることを判断する判定部とをさらに設け、第1ビットエラーレート変化量基準値を超える場合にはさらに印加する記録電流を増加することができる。
第6実施形態にかかるディスクドライブは、その磁気ヘッドのABS付近の構成の変形例である。
図23に、第6実施形態にかかるディスクドライブの磁気ヘッドのABS側端部を拡大して示すトラックセンターに沿った断面図を示す。
図示するように、この記録ヘッド158は、磁気ディスク1の表面に対して垂直方向の記録磁界を発生させる高飽和磁化材料からなる主磁極160、トレーリングシールド162、および主磁極160、トレーリングシールド162間に設けられた磁束制御層165を有している。
図23に、第6実施形態にかかるディスクドライブの磁気ヘッドのABS側端部を拡大して示すトラックセンターに沿った断面図を示す。
図示するように、この記録ヘッド158は、磁気ディスク1の表面に対して垂直方向の記録磁界を発生させる高飽和磁化材料からなる主磁極160、トレーリングシールド162、および主磁極160、トレーリングシールド162間に設けられた磁束制御層165を有している。
主磁極160は、ABS143に対してほぼ垂直に延びている。主磁160の磁気ディスク116側の先端部160a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160の先端部160aは、例えば、断面が台形状に形成されている。主磁極160の先端面は、スライダ140のABS143に露出している。先端部160aのトレーリング側端面160bの幅は、磁気ディスク1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162の先端部162a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162の先端面は、ABS143に露出している。先端部162aのリーディング側端面162bは、磁気ディスク1のトラックの幅方向に沿って延び、また、ABS143に対してほぼ垂直に延びている。このリーディング側端面162bは、主磁極160のトレーリング側端面160bとライトギャップWGを置いて平行に対向している。
磁束制御層165は、ライトギャップWG内において、主磁極160の先端部160aとトレーリングシールド162の先端部162aとの間に設けられている。
磁束制御層165は、導電性を有する中間層(第1非磁性導電層)165a、調整層165b、導電性を有する伝導キャップ層(第2非磁性導電層)165cを有し、これらの層を主磁極160側からトレーリングシールド162側に順に積層して、すなわち、磁気ヘッドの走行方向Dに沿って順に積層して、構成されている。中間層165aは、非磁性導電層(下地層)167aを介して主磁極160のトレーリング側端面160bに接合されている。伝導キャップ層165cは、非磁性導電層(キャップ層)167bを介してトレーリングシールド162のリーディング側端面162bに接合されている。なお、中間165a、調整層165b、伝導キャップ層165cの積層順は、上記と逆でもよく、すなわち、トレーリングシールド162側から主磁極160側に順に積層してもよい。
磁束制御層165は、導電性を有する中間層(第1非磁性導電層)165a、調整層165b、導電性を有する伝導キャップ層(第2非磁性導電層)165cを有し、これらの層を主磁極160側からトレーリングシールド162側に順に積層して、すなわち、磁気ヘッドの走行方向Dに沿って順に積層して、構成されている。中間層165aは、非磁性導電層(下地層)167aを介して主磁極160のトレーリング側端面160bに接合されている。伝導キャップ層165cは、非磁性導電層(キャップ層)167bを介してトレーリングシールド162のリーディング側端面162bに接合されている。なお、中間165a、調整層165b、伝導キャップ層165cの積層順は、上記と逆でもよく、すなわち、トレーリングシールド162側から主磁極160側に順に積層してもよい。
中間層165a、調整層165b、伝導キャップ層165cは、ABS143と交差する方向、例えば、直交する方向に延びる積層面あるいは膜面をそれぞれ有している。少なくとも発振層165cの下端面、本実施形態においては、中間層165a、調整層165b、伝導キャップ層165cを含むSTO165の全体の下端面は、ABS143から離間する方向、例えば、ABS143に対して垂直な方向に、かつ、奥側に間隔(後退量)rhだけ後退して、つまり、離間して位置している。すなわち、STO165の下端面は、空気支持面143に対して、主磁極160およびライトシールド162よりも空気支持面143から間隔(後退量)rhだけ離間して設けられている。
第6実施形態にかかるディスクドライブは、例えば図5に示すような、主磁極60の先端部60a、トレーリングシールド62の先端部62a、及び主磁極先端部60a及びトレーリングシールド先端部62a間に設けられた磁束制御層65を含む記録ヘッド58の代わりに、図23に示すような主磁極先端部160a、トレーリングシールド先端部162a、及び主磁極先端部160a及びトレーリングシールド先端部162a間に設けられた磁束制御層165を含む記録ヘッド158が設けられていること以外は、図1、図2、図3と同様の構成を有する。
第6実施形態にかかるディスクドライブは、例えば図5に示すような、主磁極60の先端部60a、トレーリングシールド62の先端部62a、及び主磁極先端部60a及びトレーリングシールド先端部62a間に設けられた磁束制御層65を含む記録ヘッド58の代わりに、図23に示すような主磁極先端部160a、トレーリングシールド先端部162a、及び主磁極先端部160a及びトレーリングシールド先端部162a間に設けられた磁束制御層165を含む記録ヘッド158が設けられていること以外は、図1、図2、図3と同様の構成を有する。
第6実施形態にかかるディスクドライブでは、磁気ヘッドの磁束制御層がABSから離間する方向に後退している分だけ、磁気ディスクとの距離が増えているので、磁束制御層の磁性元素の酸化物がABS付近に析出して変形を生じても、磁気ディスクに接触しにくくなるという効果がある。なお、図23では、中間層165a、調整層165b、及び伝導キャップ層165cが全て後退しているが、少なくとも磁性材料を含む調整層165bが後退していれば、第6実施形態の効果が得られる。
第6実施形態にかかるディスクドライブのライトギャップWGは30nm以下にすることが可能であり、30nmを超えると記録磁界傾度が不十分のため、所望の線記録密度が確保できない傾向がある。後退量rhは1nm以上にすることができる。1nm未満であると、ギャップ磁界の分散が大きく磁束制御層の磁化の反転、または一斉回転が不十分となる懸念がある。後退量rhはまた、9nm以下にすることができる。9nmを超えると主磁極60からライトギャップWGに漏れ出る磁界が増大し、磁気ディスク1の磁気記録層103に向かう磁束の収束度が悪化する傾向がある。
なお、第6実施形態にかかるディスクドライブに、第2ないし第5の実施形態に用いられる磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムのいずれか組み合わせて使用することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1…記録媒体、10…磁気ヘッド、20…主制御部、21…抵抗測定部、22…演算部、23…決定部、24…浮上高さ制御部、25…記憶部、43…空気支持面、60…主磁極、62…補助磁極、64…コイル、65…磁束制御層、65a…第1導電層、65b…調整層、65c…第2導電層、68…保護層、100…磁気記録再生装置、103…磁気記録層
磁束制御層は磁性体と非磁性体からなる積層構造であり、磁気ヘッドの主磁極と補助磁極の間に配置される。主磁極と補助磁極の接合部には電気的絶縁層が配置されており、互いに絶縁されたこれらの部分はそれぞれ駆動端子電極に電気的に接続されている。これにより主磁極と補助磁極は磁束制御層に垂直通電する電極として働くことになる。磁束制御層へ通電した場合、磁束制御層にスピントルクが作用し、主磁極から磁気ディスクの記録層へ印加される記録磁界が増大する。(アシスト効果)
一方で、通電により磁束制御層が発熱することで、温度によっては、磁束制御層の磁性元素が磁気記録再生装置内に残存する酸素原子と結合して酸化物を形成してしまう。酸化された磁束制御層はアシスト効果が減少するだけではなく、酸化が進むと体積が増加するため、磁気ヘッドと磁気ディスク間のスペーシングが減少し、ヘッドと磁気ディスクの接触リスクが高くなる。
一方で、通電により磁束制御層が発熱することで、温度によっては、磁束制御層の磁性元素が磁気記録再生装置内に残存する酸素原子と結合して酸化物を形成してしまう。酸化された磁束制御層はアシスト効果が減少するだけではなく、酸化が進むと体積が増加するため、磁気ヘッドと磁気ディスク間のスペーシングが減少し、ヘッドと磁気ディスクの接触リスクが高くなる。
第1ヒーター76aおよび第2ヒーター76bは例えばコイル状であり、通電されることにより発熱し、周囲を熱膨張させる。これにより、記録ヘッド58及び再生ヘッド54付近のABS43を突出して、磁気ディスク1との距離が近づき、磁気ヘッドの浮上高さが低くなる。このように、第1ヒーター76aおよび第2ヒーター76bに各々供給する駆動電圧を調整して発熱量を制御すると、磁気ヘッドの浮上高さの制御が可能となる。
また、磁気ディスク1に記録磁界を印加する際、電源74から配線66、主磁極60、磁束制御層65、トレーリングシールド62を通して電流が印加される。この電流印加により、磁束制御層65の調整層65bに対して主磁極60からスピントルクが作用し、調整層65bの磁化の向きは、矢印105に示すように、主磁極60とトレーリングシールド62との間に生じる磁界(ギャップ磁界)Hgapの向きと反対方向に向けられる。この磁化反転により、調整層65bは、主磁極60からトレーリングシールド62に直接的に流れる磁束(ギャップ磁界Hgap)を遮蔽する効果が生じる。結果として、主磁極60からライトギャップWGに漏れ出る磁界が低減し、主磁極60の先端部60aから磁気ディスク1の磁気記録層103に向かう磁束の収束度が向上する。これにより、記録磁界の分解能が向上し、線記録密度の増大を図ることができる。なお、上記はスピントルクの作用により、磁束制御層の磁化が反転するモードだが、磁束制御層の磁化が一斉回転するモードも含む。一斉回転によって生じる高周波磁界を磁気記録層103に印加することで、線記録密度の増大を図ることができる。
実施例1のヘッドでは抵抗値変化率が+1.5%が超えたところで、ヘッドと磁気ディスク間の距離を+0.2nmの浮上を上げた。磁束制御層の材料および厚さが実施例1と異なる場合でも、浮上高さ増加させる距離をヘッドに応じて最適にすることで、長時間の通電に対して十分な記録再生特性を維持できる。
図15に、第2の実施形態にかかるディスクドライブにおいて磁気ヘッドの浮上高さの制御を実現するシステムの機能的な構成を表すブロック図を示す。
このディスクドライブ200に用いられるシステム82は、磁気ディスク1に磁気記録を行うための磁気ヘッド10に接続され、磁気ヘッドの記録/再生動作を制御する主制御部20と、磁気ヘッドの使用初期の磁束制御層の初期抵抗値を保存する初期値記憶部28、変化量基準値記憶部29、抵抗値変化率に対応して浮上高さを換算する第1データを記憶する第1データ記憶部38、及び浮上高さに対応してビットエラーレート変化量を換算する第2データを記憶する第2データ記憶部39を含む記憶部25と、磁束制御層65の抵抗値を測定する抵抗測定部21と、初期値記憶部28から取得した初期抵抗値に対する磁束制御層の抵抗値の百分率を抵抗値変化率として演算する演算部22と、抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する決定部23と、記録用浮上高さ情報を受けて、磁気ヘッドの浮上高さの制御を浮上高さ制御部24に指示する指示部27と、浮上高さの制御指示を受けて磁気ヘッドの浮上高さを制御する浮上高さ制御部24とを含む。
このディスクドライブ200に用いられるシステム82は、磁気ディスク1に磁気記録を行うための磁気ヘッド10に接続され、磁気ヘッドの記録/再生動作を制御する主制御部20と、磁気ヘッドの使用初期の磁束制御層の初期抵抗値を保存する初期値記憶部28、変化量基準値記憶部29、抵抗値変化率に対応して浮上高さを換算する第1データを記憶する第1データ記憶部38、及び浮上高さに対応してビットエラーレート変化量を換算する第2データを記憶する第2データ記憶部39を含む記憶部25と、磁束制御層65の抵抗値を測定する抵抗測定部21と、初期値記憶部28から取得した初期抵抗値に対する磁束制御層の抵抗値の百分率を抵抗値変化率として演算する演算部22と、抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する決定部23と、記録用浮上高さ情報を受けて、磁気ヘッドの浮上高さの制御を浮上高さ制御部24に指示する指示部27と、浮上高さの制御指示を受けて磁気ヘッドの浮上高さを制御する浮上高さ制御部24とを含む。
このシステム82では、試験用の磁気記録再生装置を別途用意して、予め、所定の印加電圧及び環境温度で磁気ヘッドの長時間の通電試験(1000時間)を行い、抵抗値を測定して抵抗値変化率を求め、その時に信頼性を確保するために必要な浮上高さを、例えば原子間力顕微鏡(AFM)により計測した突起物の高さと抵抗値変化率との関係などから決定し、データ処理部37にて、磁束制御層の材料、厚さなどの構成とともに、得られた抵抗値変化率と浮上高さとの関係をテーブルに処理し、抵抗値変化率に対応して浮上高さを換算する第1データとして作成しておくことができる。第1データは第1データ記憶部38に保存しておくことができる。第1データは、必要に応じて第1データ記憶部38から取得することができる。
判定部7は、記憶部29から取得したビットエラーレート変化量が第1ビットエラーレート変化量基準値以下か判断する(S9)。
ビットエラーレート変化量が第1ビットエラーレート変化量基準値以下の場合には、磁気ヘッドの浮上高さの増加を浮上高さ制御部24に指示し、浮上高さ制御部24は指示部27からの浮上高さの制御指示に応じて磁気ヘッドの浮上高さを増加する(S11)。その後、磁気ヘッド10の磁気記録ヘッドは磁気記録を行う(S12)。ビットエラーレート変化量が第1ビットエラーレート変化量基準値を超える場合には、ビットエラーレートが確保できないので磁気ヘッドの浮上高さを増加しない。
ビットエラーレート変化量が第1ビットエラーレート変化量基準値以下の場合には、磁気ヘッドの浮上高さの増加を浮上高さ制御部24に指示し、浮上高さ制御部24は指示部27からの浮上高さの制御指示に応じて磁気ヘッドの浮上高さを増加する(S11)。その後、磁気ヘッド10の磁気記録ヘッドは磁気記録を行う(S12)。ビットエラーレート変化量が第1ビットエラーレート変化量基準値を超える場合には、ビットエラーレートが確保できないので磁気ヘッドの浮上高さを増加しない。
第2抵抗値変化率基準値は、第1抵抗値変化率基準値よりも大きい。
図22に、第5実施形態に用いられる磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムの動作を表すフロー図を示す。
図示するように、このシステム85では、まず、抵抗測定部21は、磁気ヘッドの記録を行う前に、磁束制御層の抵抗値を測定する(S32)。演算部22は記憶部25内の初期値記憶部28に保存された磁気ヘッドの使用初期の磁束制御層の初期抵抗値を取得し、この初期抵抗値に対する磁束制御層の抵抗値変化率を演算する(S33)。第1判定部26は、抵抗値変化率が、第1変化率基準値記憶部30から取得した第1抵抗値変化率基準値よりも大きいか、否か判断する(S34)。その結果、抵抗値変化率が第1抵抗値変化率基準値以下である場合には、記録用浮上高さを変更しないで磁気記録を行う(S38)。抵抗値変化率が第1抵抗値変化率基準値よりも大きい場合には、第2判定部33は、抵抗値変化率が第2抵抗値変化率基準値以下であるか判断する(S35)。抵抗値変化率が第2抵抗値変化率基準値以下である場合には、決定部23は抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する(S36)。指示部27は決定部23からの記録用浮上高さ情報に応じて浮上高さ制御部24に浮上高さ制御を指示する。浮上高さ制御部24は指示部27からの記録用浮上高さ指示に応じて、磁気ヘッドの浮上高さを制御する(S37)。その後、磁気ヘッド10の磁気記録ヘッドは磁気記録を行う(S31)。また、抵抗値変化率が第2抵抗値変化率基準値を超える場合には、中止指示部36が主制御部20に記録の中止を指示する。
図22に、第5実施形態に用いられる磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムの動作を表すフロー図を示す。
図示するように、このシステム85では、まず、抵抗測定部21は、磁気ヘッドの記録を行う前に、磁束制御層の抵抗値を測定する(S32)。演算部22は記憶部25内の初期値記憶部28に保存された磁気ヘッドの使用初期の磁束制御層の初期抵抗値を取得し、この初期抵抗値に対する磁束制御層の抵抗値変化率を演算する(S33)。第1判定部26は、抵抗値変化率が、第1変化率基準値記憶部30から取得した第1抵抗値変化率基準値よりも大きいか、否か判断する(S34)。その結果、抵抗値変化率が第1抵抗値変化率基準値以下である場合には、記録用浮上高さを変更しないで磁気記録を行う(S38)。抵抗値変化率が第1抵抗値変化率基準値よりも大きい場合には、第2判定部33は、抵抗値変化率が第2抵抗値変化率基準値以下であるか判断する(S35)。抵抗値変化率が第2抵抗値変化率基準値以下である場合には、決定部23は抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する(S36)。指示部27は決定部23からの記録用浮上高さ情報に応じて浮上高さ制御部24に浮上高さ制御を指示する。浮上高さ制御部24は指示部27からの記録用浮上高さ指示に応じて、磁気ヘッドの浮上高さを制御する(S37)。その後、磁気ヘッド10の磁気記録ヘッドは磁気記録を行う(S31)。また、抵抗値変化率が第2抵抗値変化率基準値を超える場合には、中止指示部36が主制御部20に記録の中止を指示する。
第5実施形態では、記録前に磁束制御層65の抵抗値2を初期抵抗値と同様に測定し、初期測定値としての抵抗値1との比(抵抗値2/抵抗値1)の百分率を抵抗値変化率として演算する。抵抗値変化率が第1抵抗値変化率基準値よりも大きい場合は、記憶されたビットエラーレートの浮上感度量を参照し、基準浮上感度量よりも小さい場合はヒーター通電量を変更して、記録ヘッドの浮上量を制御する。これらの一連の動作はヘッドアンプIC11とMPU14により実現される機能である。
中間層165a、調整層165b、伝導キャップ層165cは、ABS143と交差する方向、例えば、直交する方向に延びる積層面あるいは膜面をそれぞれ有している。少なくとも発振層165cの下端面、本実施形態においては、中間層165a、調整層165b、伝導キャップ層165cを含むSTO165の全体の下端面は、ABS143から離間する方向、例えば、ABS143に対して垂直な方向に、かつ、奥側に間隔(後退量)rhだけ後退して、つまり、離間して位置している。すなわち、STO165の下端面は、空気支持面143に対して、主磁極160およびトレーリングシールド162よりも空気支持面143から間隔(後退量)rhだけ離間して設けられている。
第6実施形態にかかるディスクドライブは、例えば図5に示すような、主磁極60の先端部60a、トレーリングシールド62の先端部62a、及び主磁極先端部60a及びトレーリングシールド先端部62a間に設けられた磁束制御層65を含む記録ヘッド58の代わりに、図23に示すような主磁極先端部160a、トレーリングシールド先端部162a、及び主磁極先端部160a及びトレーリングシールド先端部162a間に設けられた磁束制御層165を含む記録ヘッド158が設けられていること以外は、図1、図2、図3と同様の構成を有する。
第6実施形態にかかるディスクドライブは、例えば図5に示すような、主磁極60の先端部60a、トレーリングシールド62の先端部62a、及び主磁極先端部60a及びトレーリングシールド先端部62a間に設けられた磁束制御層65を含む記録ヘッド58の代わりに、図23に示すような主磁極先端部160a、トレーリングシールド先端部162a、及び主磁極先端部160a及びトレーリングシールド先端部162a間に設けられた磁束制御層165を含む記録ヘッド158が設けられていること以外は、図1、図2、図3と同様の構成を有する。
Claims (20)
- 磁気記録層を有する回転自在なディスク状の記録媒体、
前記記録媒体に対し情報を記録する磁気ヘッド、及び
前記磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムを備え、
前記磁気ヘッドは、
空気支持面と、
前記空気支持面まで延びる先端部を有し、垂直方向の記録磁界を発生する主磁極、
前記主磁極の前記先端部にライトギャップを置いて対向し、前記主磁極とともに磁気コアを構成する補助磁極と、
前記主磁極と前記補助磁極を磁化するコイルと、
前記主磁極上に設けられた第1導電層、前記第1導電層に積層され、鉄、コバルト、またはニッケルのうち少なくとも1つを含む磁性材料からなる調整層、及び前記調整層と前記補助磁極とを電気的に接続する第2導電層を含む磁束制御層と、
前記主磁極、前記磁束制御層、及び前記補助磁極の前記空気支持面に設けられた保護層とを含み、
前記磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムは、
前記磁気ヘッドの記録/再生動作を制御する主制御部と、
前記磁気ヘッドの使用初期の前記磁束制御層の初期抵抗値を保存する初期値記憶部を含む記憶部と、
前記磁束制御層の抵抗値を測定する抵抗測定部と、
前記初期値記憶部から前記初期抵抗値を取得し、前記初期抵抗値に対する前記磁束制御層の抵抗値の比率を抵抗値変化率として演算する演算部と、
前記抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定する決定部と、
前記記録用浮上高さ情報を受けて、前記磁気ヘッドの浮上高さを制御する浮上高さ制御部とを含む磁気記録再生装置。 - 前記浮上高さ制御部は、前記記録用浮上高さを増加させる請求項1に記載の磁気記録再生装置。
- 前記記憶部は、前記抵抗値変化率に対応して浮上高さを換算する第1データを記憶する第1データ記憶部、前記浮上高さに対応してビットエラーレート変化量を換算する第2データを記憶する第2データを記憶する第2データ記憶部、及びビットエラーレートの変化量基準値を記憶する変化量基準値記憶部をさらに含み、
前記磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムは、
前記記憶部から取得した前記第1データ及び前記第2データに基づいて前記抵抗測定部で測定された抵抗値から前記抵抗値変化率、前記記録用浮上高さ、および前記ビットエラーレート変化量を求めるデータ処理部と、
前記ビットエラーレート変化量が、前記ビットエラーレートの変化量基準値よりも小さいか否か判断するビットエラーレート変化量判定部とをさらに含む請求項1または2に記載の磁気記録再生装置。 - 前記ビットエラーレート変化量判定部にて前記ビットエラーレート変化量が変化量基準値以上であると判定された場合に、前記コイルに印加する記録電流を増加するコイル電流制御部をさらに含む請求項3に記載の磁気記録再生装置。
- 前記記憶部は、第1抵抗値変化率基準値を記憶する変化率基準値記憶部をさらに含み、
前記決定部の前に、測定された前記抵抗値が抵抗値変化率基準値より大きいか否か判断する判定部をさらに含み、
前記決定部は、測定された前記抵抗値が抵抗値変化率基準値より大きい場合に前記記録用浮上高さを決定する請求項1または2に記載の磁気記録再生装置。 - 前記記憶部は、前記第1抵抗値変化率基準値より高い第2抵抗値変化率基準値をさらに保存し、
前記判定部は、前記抵抗値変化率が前記第2抵抗値変化率基準値を超えるか否かを判定し、
前記判定部にて前記抵抗値変化率が前記第2抵抗値変化率基準値を超えると判定された場合、前記主制御部に磁気ヘッドの動作の中止を指示する中止指示部をさらに含む請求項5に記載の磁気記録再生装置。 - 前記記憶部は、前記抵抗値変化率に対応して浮上高さを換算する第1データを記憶する第1データ記憶部、前記浮上高さに対応してビットエラーレート変化量を換算する第2データを記憶する第2データを記憶する第2データ記憶部、及びビットエラーレートの変化量基準値を記憶する変化量基準値記憶部をさらに含み、
前記磁気ヘッドの浮上高さを制御するシステムは、前記記憶部から取得した前記第1データ及び前記第2データに基づいて前記抵抗測定部で測定された抵抗値から前記抵抗値変化率、前記記録用浮上高さ、および前記ビットエラーレート変化量を求めるデータ処理部と、前記ビットエラーレート変化量が、前記ビットエラーレートの変化量基準値よりも小さいか否か判断するビットエラーレート変化量判定部とをさらに含む請求項5または6に記載の磁気記録再生装置。 - 前記抵抗測定部は、前記抵抗値の測定を2回以上行い、前記決定部は2以上の前記抵抗値変化率に基づいて記録用浮上高さを決定する請求項1ないし7のいずれか1項に記載の磁気記録再生装置。
- 前記抵抗測定部は、前記抵抗値の測定を一定時間毎に行う請求項8に記載の磁気記録再生装置。
- 前記磁束制御層のうち少なくとも前記調整層は、前記空気支持面に対して、前記主磁極及び前記補助磁極よりも前記空気支持面から離間する方向に後退している請求項1ないし9のいずれか1項に記載の磁気記録再生装置。
- 前記ライトギャップは、30nm以下に形成され、前記調整層は、前記空気支持面から
1nm以上離間している請求項10に記載の磁気記録再生装置。 - 主磁極と、補助磁極と、前記主磁極と前記補助磁極の間に設けられ、前記主磁極上に形成された第1導電層、鉄、コバルト、またはニッケルのうち少なくとも1つを含む磁性材料からなる調整層、及び前記調整層と前記補助磁極とを電気的に接続する第2導電層を含む磁束制御層とを備えた磁気ヘッドを用い、前記磁束制御層に通電しながら磁気記録を行う方法であって、
前記磁束制御層の抵抗値の測定を行い、
前記磁気ヘッドの使用初期に測定された前記磁束制御層の初期抵抗値に対する前記磁束制御層の抵抗値の比として抵抗値変化率を演算し、
前記抵抗値変化率に対応して記録用浮上高さを決定し、
前記記録用浮上高さ情報を受けて、前記磁気ヘッドの浮上高さを制御し、
浮上高さが制御された前記磁気ヘッドを用いて磁気記録層に磁気記録を行なうことを含む磁気記録方法。 - 前記磁気ヘッドの浮上高さを制御することは、前記磁気ヘッドの浮上高さを増加することである請求項12に記載の方法。
- 浮上高さと抵抗値を予め測定して、前記抵抗値変化率に対応した記録用浮上高さを換算する第1データを作成し、
浮上高さとビットエラーレートを予め測定して、前記浮上高さに対応してビットエラーレート変化量を換算する第2データを作成し、
ビットエラーレートの変化量基準値を予め設定し
第1データ及び前記第2データに基づいて、前記抵抗測定部で測定された抵抗値をデータ処理することにより前記抵抗値変化率、前記記録用浮上高さ、および前記ビットエラーレート変化量を求め、
前記ビットエラーレート変化量は、前記変化量基準値よりも小さいか否か判断することをさらに含む請求項12に記載の方法。 - 前記記録用浮上高さが前記変化量基準値を超えると判定されたとき、前記コイルに印加する記録電流を増加することをさらに含む請求項14に記載の方法。
- 第1抵抗値変化率基準値を設定して、前記抵抗値変化率が前記第1抵抗値変化率基準値を超えるか否か判定し、
前記抵抗値変化率が前記第1抵抗値変化率基準値を超えないと判定された場合に、前記浮上高さ制御部に前記記録用浮上高さを増加する指示を送ることをさらに含む請求項12または13に記載の方法。 - 前記記憶部は、前記第1抵抗値変化率基準値より高い第2抵抗値変化率基準値をさらに設定し、前記抵抗値変化率が前記第2抵抗値変化率基準値を超えるか否かを判定し、
前記抵抗値変化率が前記第2抵抗値変化率基準値を超えると判定された場合、前記中止指示部は、前記主制御部に磁気ヘッドの動作の中止を指示することをさらに含む請求項16に記載の方法。 - 浮上高さと抵抗値を予め測定して、前記抵抗値変化率に対応した記録用浮上高さを換算する第1データを作成し、
浮上高さとビットエラーレートを予め測定して、前記浮上高さに対応してビットエラーレート変化量を換算する第2データを作成し、
ビットエラーレートの変化量基準値を予め設定し
第1データ及び前記第2データに基づいて、前記抵抗測定部で測定された抵抗値をデータ処理することにより前記抵抗値変化率、前記抵抗値変化率、前記記録用浮上高さ、および前記ビットエラーレート変化量を求め、
前記ビットエラーレート変化量は、前記変化量基準値よりも小さいか否か判断することをさらに含む請求項16または17に記載の方法。 - 前記抵抗値の測定を2回以上行い、前記決定部は2以上の前記抵抗値変化率に基づいて記録用浮上高さを決定する請求項12ないし18のいずれか1項に記載の方法。
- 前記抵抗値の測定を一定時間毎に行う請求項19に記載の方法。
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