(57)【要約】【課題】隣接する磁化領域からの反磁界の影響は、記録されたデータの安定性に影響を与える。データトラックにおけるビット密度を増加するためにデータビットを小さくすると、反磁界の影響はより顕著になる。【解決手段】ディスク２１２は、ガードバンド２２０〜２２４により相互に磁気分離された同心円データトラック２３０〜２３３を有する。誘導型書込みヘッドは、クロストラック方向に磁界を生成するよう配置された書込み磁極Ｐ１，Ｐ２と書込みギャップ３３０を有する。磁気抵抗読取りヘッド４００の自由層磁化方向４１１はディスク表面に垂直であり、固定層磁化方向４０７はディスク表面に平行でありかつ自由層磁化方向４１１と直交する。読取りヘッドは、隣接データトラックからの磁束が読取りヘッドに達するのを防止するためにクロストラック方向で離間した側部磁気シールドＳＳ１，ＳＳ２を有することができる。【選択図】図７Ａ
2006155858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上の磁性材料の概ね同心円の複数のデータトラックとを含む回転可能な磁気記録ディスクであって、前記データトラックのそれぞれが、半径方向で隣接するデータトラックからガードバンドにより分離されている磁気記録ディスクと、
前記データトラックにおいて前記磁性材料内でクロストラック方向に磁界を生成するための誘導型書込みヘッドと、
前記書込みヘッドにより前記データトラックに書き込まれた前記クロストラック磁化を検出するための読取りヘッドと、
前記書込みヘッドおよび前記読取りヘッドを支持するための担体と、
前記書込みヘッドおよび前記読取りヘッドを、読み書きするために選択されたデータトラックへ位置決めするために前記担体を支持するアクチュエータと、
を有することを特徴とする磁気記録ディスクドライブ。
【請求項２】
前記ガードバンドが非磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載のディスクドライブ。
【請求項３】
前記ガードバンドが磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載のディスクドライブ。
【請求項４】
前記ガードバンドの磁性材料が前記データトラックの磁性材料から後退しており、前記データトラックの表面および隣接する前記ガードバンドの表面が実質的には同一平面上にないことを特徴とする請求項３記載のディスクドライブ。
【請求項５】
前記ガードバンドはトラックに沿って磁化された領域を含むことを特徴とする請求項３記載のディスクドライブ。
【請求項６】
前記ヘッド担体が、ディスクに向く表面と、該ディスクに向く表面に実質的に直交する後縁面とを有するスライダであり、前記アクチュエータが前記スライダをその後縁面が前記クロストラック方向に対して実質的に平行になるように支持し、前記書込みヘッドが前記スライダの後縁面上に設置されていることを特徴とする請求項１記載のディスクドライブ。
【請求項７】
前記誘導型書込みヘッドが書込み磁極とこれらの書込み磁極の間にある書込みギャップとを有し、前記書込み磁極および書込みギャップが実質的に同一平面内にあり、前記平面が前記スライダの後縁面と平行であり、前記書込みギャップを横切る磁界が前記スライダの後縁面に対して実質的に平行なクロストラック方向に配向されることを特徴とする請求項６記載のディスクドライブ。
【請求項８】
前記ガードバンドが磁性材料で形成され、前記誘導型書込みヘッドが消去磁極を含み、該消去磁極は前記後縁面に直交する方向に前記書込み磁極から消去ギャップ分だけ離間しており、前記消去ギャップを横切る磁界が、前記スライダの後縁面に実質的に直交するトラックに沿った方向に配向されて、前記ガードバンドの磁性材料をトラックに沿った方向に磁化することを特徴とする請求項７記載のディスクドライブ。
【請求項９】
前記書込みヘッドが書込みシールドをさらに有し、前記消去磁極が前記書込みシールドから延びる２つの側部消去磁極を有することを特徴とする請求項８記載のディスクドライブ。
【請求項１０】
前記消去磁極が単一の消去磁極を有し、該単一の消去磁極は前記スライダの後縁面に対して概ね平行な方向で前記書込みギャップに概ね位置合わせされているとともに、前記スライダの後縁面に実質的に直交する方向に前記書込みギャップから離間していることを特徴とする請求項８記載のディスクドライブ。
【請求項１１】
前記ヘッド担体が、ディスクに向く表面と、該ディスクに向く表面に実質的に直交する後縁面とを有するスライダであり、前記アクチュエータが前記スライダをその後縁面が前記クロストラック方向に対して実質的に平行になるように支持し、前記読取りヘッドは前記後縁面上に形成された磁気抵抗読取りヘッドであり、該磁気抵抗読取りヘッドが、
外部磁界が存在しない場合、面内磁化方向は前記スライダのディスクに向く表面に対して実質的に垂直に配向されており、前記データトラック内にクロストラック磁化からの磁界が存在する場合、面内磁化方向が実質的に回転自在である強磁性の自由層と、
前記スライダのディスクに向く表面に対して実質的に平行に配向されている面内磁化方向を有する強磁性の固定層と、
前記自由層と固定層との間にある非磁性のスペーサ層と、
を有することを特徴とする請求項１記載のディスクドライブ。
【請求項１２】
前記自由層は前記クロストラック方向での幅を画定する第一および第二端部を有し、前記磁気抵抗読取りヘッドは透磁性材料の第一および第二側部シールドをさらに有し、各側部シールドは対応する自由層端部に設置されていることを特徴とする請求項１１記載のディスクドライブ。
【請求項１３】
前記磁気抵抗読取りヘッドが膜面平行通電型（current-in-the-plane）（ＣＩＰ型）読取りヘッドであることを特徴とする請求項１１記載のディスクドライブ。
【請求項１４】
前記磁気抵抗読取りヘッドが膜面垂直通電型（current-perpendicular-to-the-plane）（ＣＰＰ型）読取りヘッドであることを特徴とする請求項１１記載のディスクドライブ。
【請求項１５】
基板と、該基板上の磁気記録層とを含む回転可能な磁気記録ディスクであって、前記磁気記録層が概ね同心円の複数のデータトラックを有し、各データトラックが半径方向で隣接するデータトラックから磁気分離されている磁気記録ディスクと、
前記データトラック内でクロストラック方向に磁界を生成するための誘導型書込みヘッドと、
を有することを特徴とする磁気記録ディスクドライブ。
【請求項１６】
前記同心円データトラックが同心円ガードバンドにより磁気分離されていることを特徴とする請求項１５記載のディスクドライブ。
【請求項１７】
前記ガードバンドが非磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項１６記載のディスクドライブ。
【請求項１８】
前記ガードバンドが磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項１６記載のディスクドライブ。
【請求項１９】
前記磁気記録層と前記ガードバンドの磁性材料が前記基板上に磁性材料の連続層を形成することを特徴とする請求項１８記載のディスクドライブ。
【請求項２０】
前記ガードバンドの磁性材料が前記データトラックから後退しており、前記データトラックの表面および隣接する前記ガードバンドの表面が実質的には同一平面上にないことを特徴とする請求項１８記載のディスクドライブ。
【請求項２１】
前記ガードバンドはトラックに沿った方向に磁化された領域を含むことを特徴とする請求項１８記載のディスクドライブ。
【請求項２２】
前記書込みヘッドを支持するためのスライダと、選択されたデータトラックに前記書込みヘッドを位置決めするために前記スライダを支持するアクチュエータとをさらに含み、前記スライダはディスクに向く表面と該ディスクに向く表面に実質的に直交する後縁面とを有し、前記アクチュエータが前記スライダをその後縁面が前記クロストラック方向に対して実質的に平行になるように支持し、前記書込みヘッドが前記スライダの後縁面上に設置されていることを特徴とする請求項１５記載のディスクドライブ。
【請求項２３】
前記誘導型書込みヘッドが書込み磁極とこれらの書込み磁極間にある書込みギャップとを含み、前記書込み磁極および書込みギャップが実質的に同一平面内にあり、前記平面が前記スライダの後縁面と平行であり、前記書込みギャップを横切る磁界が前記データトラック内にクロストラック磁化を作り出すことを特徴とする請求項２２記載のディスクドライブ。
【請求項２４】
前記誘導型書込みヘッドが、前記後縁面に直交する方向に前記書込み磁極から消去ギャップ分だけ離間している消去磁極を含み、前記書込みギャップを横切って生成された磁界がデータトラック内にクロストラック磁化を作り出す場合、前記消去ギャップを横切る磁界も生成されて前記データトラックに隣接するトラックに沿って磁化を作り出し、前記トラックに沿った磁化が、半径方向で隣接するデータトラックを磁気分離することを特徴とする請求項２３記載のディスクドライブ。
【請求項２５】
前記書込みヘッドが書込みシールドをさらに有し、前記消去磁極は前記書込みシールドから延びる２つの側部消去磁極を有することを特徴とする請求項２４記載のディスクドライブ。
【請求項２６】
前記消去磁極が単一の消去磁極を有し、該単一の消去磁極が前記スライダの後縁面に対して概ね平行な方向で前記書込みギャップに概ね位置合わせされているとともに、前記スライダの後縁面に実質的に直交する方向に前記書込みギャップから離間していることを特徴とする請求項２４記載のディスクドライブ。
【請求項２７】
基板と、該基板上の磁気記録層とを含む回転可能な磁気記録ディスクであって、前記磁気記録層がクロストラック磁化を含む概ね同心円の複数のデータトラックを有し、各データトラックが、半径方向で隣接するデータトラックから磁気分離されている磁気記録ディスクと、
前記データトラック内の前記クロストラック磁化を検出するための読取りヘッドと、
を有することを特徴とする磁気記録ディスクドライブ。
【請求項２８】
前記同心円データトラックが同心円ガードバンドにより磁気分離されていることを特徴とする請求項２７記載のディスクドライブ。
【請求項２９】
前記ガードバンドが非磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項２８記載のディスクドライブ。
【請求項３０】
前記ガードバンドが磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項２８記載のディスクドライブ。
【請求項３１】
前記磁気記録層と前記ガードバンドの前記磁性材料が前記基板上に磁性材料の連続層を形成することを特徴とする請求項３０記載のディスクドライブ。
【請求項３２】
前記ガードバンドの前記磁性材料が前記データトラックから後退しており、前記データトラックの表面および隣接する前記ガードバンドの表面が実質的には同一平面上にないことを特徴とする請求項３０記載のディスクドライブ。
【請求項３３】
前記ガードバンドはトラックに沿った磁化を含むことを特徴とする請求項３０記載のディスクドライブ。
【請求項３４】
前記読取りヘッドを支持するためのスライダと、選択されたデータトラックに前記読取りヘッドを位置決めするために前記スライダを支持するアクチュエータとをさらに有し、前記スライダはディスクに向く表面と該ディスクに向く表面に実質的に直交する後縁面とを有し、前記アクチュエータが前記スライダをその後縁面が前記クロストラック方向に対して実質的に平行になるように支持し、前記読取りヘッドは前記後縁面上に形成された磁気抵抗読取りヘッドであり、前記磁気抵抗読取りヘッドが、
外部磁界が存在しない場合、面内磁化方向は前記スライダのディスクに向く表面に対して実質的に垂直に配向されており、前記データトラック内にクロストラック磁化からの磁界が存在する場合、面内磁化方向が実質的に回転自在である強磁性の自由層と、
前記スライダのディスクに向く表面に対して実質的に平行に配向されている面内磁化方向を有する強磁性の固定層と、
前記自由層と固定層との間にある非磁性のスペーサ層と、
を有することを特徴とする請求項２７記載のディスクドライブ。
【請求項３５】
前記自由層は前記クロストラック方向での幅を画定する第一および第二端部を有し、前記磁気抵抗読取りヘッドは透磁性材料の第一および第二側部シールドをさらに含み、各側部シールドは対応する自由層の端部に設置されていることを特徴とする請求項３４記載のディスクドライブ。
【請求項３６】
前記磁気抵抗読取りヘッドが膜面平行通電型（ＣＩＰ型）読取りヘッドであることを特徴とする請求項３４記載のディスクドライブ。
【請求項３７】
前記磁気抵抗読取りヘッドが膜面垂直通電型（ＣＰＰ型）読取りヘッドであることを特徴とする請求項３４記載のディスクドライブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録ディスクドライブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁気記録ディスクドライブにおいて、ディスクは同心円データトラックを有し、このデータトラック内の領域が円周方向あるいはトラックに沿った方向に磁化される。これらの領域が誘導型書込みヘッドにより磁化される際、データが記録され、あるいは書き込まれる。書込みヘッドは、ディスクが回転して書込みヘッドを通過する際、書込みギャップを横切ってトラックに沿った方向に書込み磁界を生成する書込み磁極を有する。書き込まれたデータ「ビット」はデータトラック内の連続する磁化領域間の遷移である。これらの遷移により、磁界は、ディスク内外への概ね垂直な磁界となる。ディスクが回転して読取りヘッドを通過する際、磁気抵抗読取りヘッドによりこれらの磁界が検出されると書き込まれたデータビットが読み返され、ディスクドライブの回路により処理されてデータとなる。
【０００３】
図１は従来の磁気記録ハードディスクドライブのブロック図である。このディスクドライブは、ディスクドライブのハウジングあるいはベース１６上で支持される磁気記録ディスク１２と回転式ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）のアクチュエータ１４とを含む。ディスク１２は、複数の同心円データトラックを備えた磁気記録層を有する。ディスク１２は、ベース１６に装着されたスピンドルモータ（図示せず）によって回転軸１３の周りを１５の方向に回転する。アクチュエータ１４は軸１７の周りを枢動するとともに、剛性のアクチュエータアーム１８を含む。概ね可撓性のサスペンション２０がフレクシャ２３を含み、かつアーム１８の端部に取り付けられている。フレクシャ２３にはヘッド担体あるいは空気軸受スライダ２２が取り付けられている。通常、スライダ２２の後縁面２５上には、誘導型書込みヘッドと磁気抵抗読取りヘッドとを含む磁気記録読取り／書込みヘッド２４が形成されている。フレクシャ２３およびサスペンション２０により、スライダ２２は、回転ディスク１２により生成される空気軸受上で縦横に揺れることができる。ディスク１２が回転すると、アクチュエータ１４が回転して、読取り／書込みヘッド２５を概ね半径方向にトラックを横切って動かすことができる結果、ディスク１２上の様々な同心円データトラックにアクセスしてデータを読み取りあるいは書き込むことができる。通常、スピンドルモータによって回転するハブの上に複数のディスクが積み重なっており、各ディスク表面とは別々のスライダおよび読取り／書込みヘッドが関連する。
【０００４】
図２Ａは、図１の方向２‐２で切り取ったディスクドライブヘッド組立体およびディスク１２の断面の拡大端面図である。ヘッド組立体は、スライダ２２と、スライダの後縁面２５上に形成された読取り／書込みヘッド２４とを含む。スライダ２２はフレクシャ２３に取り付けられているとともに、ディスク１２に向く空気軸受面（ＡＢＳ）２７と後縁面２５とを有し、この後縁面はＡＢＳに対して概ね垂直であり、半径方向あるいはクロストラック方向に対して平行である。ＡＢＳ２７により、回転ディスク１２からの空気流が空気の軸受を生成し、この軸受はスライダ２２を支持するが、ディスク１２の表面に非常に接近し、あるいはこれにほぼ接触している。読取り／書込みヘッド２４は後縁面２５上に形成されており、後縁面２５上にある端子パッド２９と電気的に接続することによりディスクドライブ読取り／書込み電子装置に結合されている。ディスク１２は磁気記録層４０と保護膜４２とを有する。通常、磁気記録層４０は、磁気記録材料、例えばスパッタ蒸着したコバルト（Ｃｏ）合金膜の連続層である。ディスク１２が回転する際、書込みヘッドを通る書込み電流が磁界を生成すると、誘導型書込みヘッドは円周方向に（図２Ａにおいて紙面の中へと）データトラックを形成する。図２Ａでは複数の同心円データトラックの横断面が半径方向に整列しているのが示されており、読取り／書込みヘッド２４の真下のデータトラックはトラック４３として識別される。
【０００５】
図２Ｂはディスク１２の平面図であり、データトラック４３および隣接する２つのトラックを有する磁気記録層の一部を示す。データトラックは、層４０の面内に磁化領域あるいは磁化（矢印で示す）をそれぞれに有し、この磁化領域あるいは磁化は、円周方向あるいはトラックに沿った方向に配向されている。磁性材料の記録層４０は連続的な磁性層と呼ばれる。というのも、そのデータトラックが物理的に相互に分離しているのではなく、データトラックが層４０内で前もって形成されているのでもなく、書込みヘッドからの書込み磁界がこの連続的な磁性層内に磁化を作り出す際にデータトラックが形成されるためである。
【０００６】
図３は図２Ａの方向３‐３での図であり、ディスク１２から見た読取り／書込みヘッド２４の端部を示す。読取り／書込みヘッド２４は被着された一連の薄膜であり、リソグラフィでスライダ２２の後縁面２５上にパターン化されている。書込みヘッドは、書込みギャップ３０により分離された磁気書込み磁極Ｐ１／Ｓ２、Ｐ２を含む。書込み電流が書込みヘッドへと指向されると、トラック４３に沿った方向で書込みギャップ３０を横切って磁界が生成される。磁気抵抗センサあるいは読取りヘッド１００は２つの絶縁ギャップ層Ｇ１、Ｇ２の間に設置されており、これらの絶縁ギャップ層は通常アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる。ギャップ層Ｇ１、Ｇ２は磁気シールドＳ１、Ｐ１／Ｓ２間に設置されており、Ｐ１／Ｓ２は書込みヘッドの第一書込み磁極としても役立つ。シールドＳ２が磁極Ｐ１としても役立つことから、この型の読取り／書込みヘッド２４は「マージ型」ヘッドとしても知られている。Ｓ２およびＰ１が別々の層の場合、読取り／書込みヘッドは「ピギーバック」ヘッドとして知られている。シールドは通常ＮｉＦｅ合金からなり、書込み磁極は通常めっきＮｉＦｅあるいはＣｏＦｅ合金からなる。
【０００７】
図４は、図２Ａの断面４‐４の拡大断面図であり、円周方向あるいはトラックに沿った方向での読取り／書込みヘッド２４およびディスク１２の一部を示す。図４は、書込み磁極Ｐ１、Ｐ２間に設置された、通常は銅（Ｃｕ）である書込みヘッドのコイル層Ｃの断面と、通常はアルミナである絶縁層Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の断面とをも示している。コイルに書込み電流が印加されると、書込み磁極Ｐ１、Ｐ２間で書込みギャップ３０を横切って書込み磁界４５が生成される。ディスク１２に向く磁極Ｐ１、Ｐ２の端部は磁極先端と呼ばれる。書込み磁界４５はデータトラックの領域を円周方向あるいはトラックに沿った方向に磁化するが、これを、例えばトラック領域４９内の磁化４７など、磁化を表す矢印により示す。データトラック４３の磁化は記録層４０の面内にあり、隣接する磁化間の遷移、例えば隣接する磁化４７、４８間の遷移は、データ「ビット」として読取りヘッドにより検出可能である。
【０００８】
図５Ａは、磁気抵抗読取りヘッド１００を構成する多数の層を示す拡大断面図である。読取りヘッド１００は従来の巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）スピンバルブヘッドとすることができ、このスピンバルブヘッドは、通常、アルミナなどの酸化物である２つの絶縁ギャップ層Ｇ１、Ｇ２間に形成された多数の層を含む。これらの層は、磁気モーメントあるいは磁化方向１０７が固定あるいはピン止めされて横方向に（ページの中へと）配向されている強磁性の固定層１０６と、横断する外部磁界に応答して自由層１１０の面内で回転することのできる磁気モーメントあるいは磁化方向１１１を有する強磁性の自由層１１０と、固定層１０６と自由層１１０との間にある非磁性の導電性スペーサ層１０８とを含む。固定層１０６は反強磁性（ＡＦＭ）層１０４と交換結合されており、この反強磁性層は、好適な下地層あるいはシード層１０３上に形成されている。このように、固定層１０６の磁化方向１０７は固定されているので、対象の範囲に外部磁界（すなわちディスク１２上に記録されるデータからの磁界）が存在する場合にも回転することはない。自由層１１０の幅はデータトラック幅（ＴＷ）を概ね画定する。読取りヘッドの縁部にて接続されている導線（図示せず）から自由層１１０および固定層１０６の概ね面内にセンス電流ＩＳが印加されると、固定層の磁化１０７に対して相対的な自由層の磁化１１１の回転は、ディスクから磁界があるために、電気抵抗の変化として検出可能である。
【０００９】
図５Ｂの斜視図には、ディスクから磁界を検出するための読取りヘッドの動作が略示されている。印加磁界が存在しない場合、自由層１１０は、その磁化方向１１１がＡＢＳと、データトラック４３上のディスク表面とに対して概ね平行に配向されている。磁気記録層の面内にあるトラックに沿って隣接する２つの磁気遷移４７、４８は、ディスク面から、自由層の磁化方向１１１に概ね直交する磁界Ｈを作り出す。この磁界により、磁化方向１１１は、破線の矢印で示すように、磁界Ｈの方向に依存してディスクから「上方」や「下方」へと自由層１１０の面内で回転することになる。
【００１０】
上述の読取りヘッド１００は、センス電流ＩＳが自由層および固定層の面内に指向されているため、膜面平行通電型（ＣＩＰ型）スピンバルブ（ＳＶ）読取りヘッドである。しかし読取りヘッド１００は、センス電流ＩＳが自由層および固定層の面内を概ね垂直に指向される膜面垂直通電型（ＣＰＰ型）読取りヘッドであってもよい。非磁性のスペーサ層１０８が導電性であるため、上述の読取りヘッド１００はＧＭＲ読取りヘッドである。一方で、読取りヘッドはよく知られた磁気トンネル接合（ＭＴＪ型）磁気抵抗読取りヘッドとすることもでき、その場合、スペーサ層は電気的に絶縁性のトンネル障壁、通常アルミナである。ＭＴＪ型読取りヘッドはＣＰＰ型読取りヘッドでもある。
【００１１】
固定層１０６は図５Ａ、図５Ｂにおいて単一の層として示されているが、特許文献１に記載されているように、「積層」固定層とも呼ばれる、公知の反平行の固定（ＡＰ固定）構造とすることもできる。ＡＰ固定構造は、固定層１０６と自由層１１０との静磁結合を最小にするとともに、強磁性の固定層と強磁性の基準層とを含み、これらの層は、Ｒｕなど反強磁性的に結合する非磁性のスペーサ層により分離されており、この強磁性の固定層は反強磁性層１０４と交換結合されている。固定層１０６は、特許文献２に記載されているように「自発固定」積層構造とすることもでき、あるいは比較的高保磁力または「ハード」な磁性材料、例えばＣｏＰｔの層とすることもできる。その場合、反強磁性層１０４は不要である。
【００１２】
通常、シード層１０３は、ＮｉＦｅＣｒ、ＮｉＦｅ、Ｔａ、あるいはＲｕである単数または複数の層である。通常、ＡＦＭ層１０４は、Ｍｎ合金、例えばＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｄＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、あるいはＲｈＭｎである。通常、固定層１０６および自由層１１０は、Ｃｏ、Ｆｅ、およびＮｉである単数または複数の合金、あるいは２つの合金の二重層、例えばＣｏＦｅ‐ＮｉＦｅ二重層からなる。スペーサ層１０８は通常はＣｕである。
【００１３】
【特許文献１】米国特許第５４６５１８５号明細書
【特許文献２】米国特許第５５８３７２５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の磁気記録ディスクドライブは、磁化領域がトラックに沿って磁化されているため、データ記録密度に関して本質的制限がある。データトラックに沿った磁化領域がそれぞれトラックに沿った方向に磁気的に対向しているため、各磁化領域は隣接の磁化領域から反磁界に曝されており、このことは記録されたデータの安定性に影響を与える。データトラックにおけるビット密度を増加しようとしてデータビットを小さくするにつれ、これらの反磁界の影響はより顕著になる。
【００１５】
必要とされているのは、データ記録密度を増加可能な磁気記録ディスクドライブである。というのも、これはデータトラックに沿った反磁界に関連する問題に悩まされないからである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、ディスクの磁気記録層内の磁化領域あるいは磁化がクロストラック方向に配向されており、誘導型書込みヘッドがクロストラック磁化を書込み可能であり、磁気抵抗読取りヘッドがクロストラック磁化を読取り可能である磁気記録ディスクドライブである。
【００１７】
このディスクは磁気記録層を有し、複数の同心円データトラックが相互に磁気分離されている。このディスクは、同心円の非磁性ガードバンドと同心円データトラックとを交互配置することによってデータトラックが磁気分離される不連続トラックディスクであってもよい。ディスクは、不連続トラックディスクである代わりに、データトラックと同じ磁性材料からなる、ただし円周あるいはトラックに沿った磁化を含む同心円の磁性ガードバンドにより、データトラックを磁気分離することもできる。
【００１８】
誘導型書込みヘッドはディスクドライブヘッド担体上で支持されており、ディスクが回転して書込みヘッドを通過する際、その書込み磁極および書込みギャップがクロストラック方向に磁界を生成するように配向されている。トラックに沿った磁化を含む磁性ガードバンドをディスクが有する場合、書込みヘッドは書込み磁極のうちの１つから消去ギャップ分だけ離間した消去磁極も有する。この消去磁極および消去ギャップは、データトラックの両側でトラックに沿った方向に磁界を生成し、半径方向で隣接するデータトラックを磁気分離するように配向されている。
【００１９】
磁気抵抗読取りヘッドは、非磁性のスペーサ層により離間した強磁性の自由層と強磁性の固定層とを有する。読取りヘッドはディスクドライブヘッド担体上で支持されており、自由層の磁化方向はディスク表面に対して垂直であり、固定層の磁化方向はディスク表面に対して平行であるとともに自由層の磁化方向に直交する。自由層の磁化方向は、データトラック内のクロストラック磁化から磁界に曝されると、固定層の固定された磁化方向に対して相対的に回転する。読取りヘッドは２つの磁性側部シールドの間に設置することができ、これらのシールドは読取りヘッドから半径方向に離間しているので、データが読み取られる際、隣接するデータトラックからの磁束が読取りヘッドに達するのが防止される。  本発明の性質および利点をより完全に理解するために、以下の詳細な説明が添付の図面と合わせて考慮され参照されるべきである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、磁気記録ディスクドライブのデータ記録密度を増加することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、上述の先行技術によるディスクドライブと同様の磁気記録ディスクドライブである。しかし、本発明のディスクドライブは、記録層の磁化がクロストラック方向に配向されているディスクと、クロストラック磁化を書き込むことのできる書込みヘッドと、クロストラック磁化を読み取ることのできる読取りヘッドとを有する。
【００２２】
図６Ａは、本発明のディスクドライブにおけるディスク２１２の平面図である。ディスク２１２は、磁性材料を含む複数の同心円データトラックと、交互配置された複数の同心円ガードバンドとを有し、このガードバンドは半径方向で隣接するトラック間に設置されており、トラックを磁気分離する。代表的な磁気記録ディスクでは、データトラックは数十ナノメートルオーダの半径方向幅を有することができ、ガードバンドはデータトラック幅の約１０分の１の幅を有することができる。このように、図６Ａは明らかに一定比率ではないが、同心円ガードバンドによって同心円データトラックがどのように分離されているかを単に示すことを意図するものである。
【００２３】
図６Ｂはディスク２１２の一区画の拡大図であり、磁気記録層２４０における代表的なデータトラック２３０〜２３３と、データトラック間の代表的なガードバンド２２０〜２２４とを示す。直径２．５インチのディスクの一例において、半径方向トラック密度は約２３０×１０３トラック／インチ（ｔｐｉ）であり、各トラックの半径方向幅は約１００ｎｍであり、各ガードバンドの半径方向幅は約１０ｎｍである。図６Ｂに示すように、本発明のディスクドライブにおいて書込みヘッドによりデータトラックに書込みが行われた後、これらのデータトラックは、矢印で示すように、クロストラック方向あるいは半径方向に配向された磁区あるいは磁化を含む。
【００２４】
ディスク２１２は、不連続トラックディスク、すなわちガードバンドが非磁性であるディスクであってもよい。用語「非磁性」とは、読取りヘッドにより検出可能な磁界をガードバンドは生成できないことを意味する。不連続トラック磁気記録ディスクは従来技術において公知である。不連続トラックディスクにおいて、非磁性ガードバンドはギャップまたは溝とすることができる、あるいは非磁性材料で構成することもでき、または磁性材料を含むこともできるが、読取りヘッドにとって検出可能な信号を生成しないようにデータトラックの表面よりかなり下に表面を有することもできる。不連続トラックのディスク（すなわち、単なる個々のデータトラックではなく個々のデータビットが、非磁区により相互に分離された不連続の磁区としてディスク上にパターン化されている磁気記録ディスク）は、パターン化された媒体を作成する際に使用される任意の製法によって形成することができる。米国特許第５７６８０７５号は、パターン化された磁気記録ディスクを記載する多くの参考文献のうちの１つである。
【００２５】
図６Ｃは、不連続トラックディスク２１２の一部の断面図であり、ガードバンド２２０〜２２４の上面は、データトラック２３０〜２３３の上面より距離ｈだけ下に後退あるいは設置されている。図６Ｃのディスクの溝は成形、機械加工、あるいはエッチングにより形成され、その後、溝およびデータトラックの上面を含む表面全体の上に磁気記録材料の層２４０が被着される。一方で、溝における磁性層の領域が磁化されても、間隔ｈがあるためヘッドにより信号は検出されない。このように、溝は隣接するデータトラック間に磁気分離をもたらす。図６Ｃに示すものと同様の不連続トラックディスクが米国特許第５５９０００９号に記載されている。また、米国特許第６４４０５２０号には、ディスク基板のイオン照射により作成される、後退した非磁区を有するパターン化されたディスクが記載されている。
【００２６】
不連続トラックディスクは連続的な上面を有することもでき、その場合、図６Ｄに示すように、ガードバンドおよびデータトラックの上面は実質的に同一平面上にある。この型のディスクにおいて、ガードバンドは非磁性酸化物等の非磁性材料で構成することができる。ガードバンドはまた、データトラックと実質的に同じ磁性材料で構成することもできるが、パターン化されたマスクでのイオン注入あるいはイオン照射など単数または複数の処理により、ガードバンドは非磁性となる。この図はまた、ガードバンドの上にもありデータトラックの上にもある保護用のディスク保護膜２４２も示す。パターン化された媒体を形成するためのイオン照射処理は、米国特許第６３８３５９８号に記載されている。
【００２７】
図６Ｂの不連続トラックディスクで使用するためのヘッド組立体は、図７Ａに示すように、ヘッドスライダ３２２と、スライダの後縁面３２５上に形成された読取り・書込みヘッドとを含む。読取り／書込みヘッド３２４は、スライダ３２２などヘッド担体の後縁面３２５上に形成されている。書込みヘッドは、磁性ヨークに結合された導電性コイルを有する誘導型書込みヘッドであり、この磁性ヨークは、書込みギャップにより分離された２つの書込み磁極を有する。書込み電流がコイルを通過すると、書込みギャップを横切って磁界が誘導される。図７Ａに示すように、本発明において書込み磁極Ｐ１、Ｐ２および書込みギャップ３３０は実質的に同一平面内にあり、この平面は、スライダの後縁面３２５に対して平行であり、したがってクロストラック方向に対して平行である。書込みギャップ３３０を横切る磁界は、スライダの後縁面３２５に対して実質的に平行なクロストラック方向に配向されており、データトラック内にクロストラック磁化を作り出す。図７Ａではデータトラック２３１の一部が、単にデータトラックに対する磁極Ｐ１、Ｐ２および書込みギャップ３３０の関係を示すために描かれている。磁極Ｐ１、Ｐ２の後縁で書込みが起こるため、書込み磁極の厚さあるいは幅（ＷＰ）は、トラックに沿った方向で最短の磁化よりも極めて広くすることができる。書込み磁極の厚さが増加するにつれて、記録層に印加される書込み磁界の強さは増加する。
【００２８】
図７Ｂは、スライダ３２２の後縁面３２５を向く図をディスク２１２の断面図とともに示しており、スライダの後縁面上に形成された書込みヘッドの第一実施態様を示す。この書込みヘッドは、パターン化された第一銅層３５０と、パターン化されたヨーク３６０と、パターン化された第二銅層３７０とを含む。これらは全て、従来のリソグラフィパターニングおよび蒸着処理によって形成される。各銅層３５０、３７０は一組のコイルセグメントを含み、これらのコイルセグメントはその端部で結合されて完全なコイルを形成し、このコイルは中間ヨーク３６０を包み込む、あるいは取り囲むので、コイルを通して書込み電流が生成されると、書込み磁極Ｐ１、Ｐ２により書込みギャップ３３０を横切って磁界が生成される。磁極Ｐ１、Ｐ２のこの端部あるいは先端は実質的にＡＢＳスライダ３２２の平面内にあり、ディスク２１２を向く。書込み磁界は、スライダ後縁面３２５に対して平行な磁極Ｐ１、Ｐ２の平面内にあるので、書込みギャップ３３０の真下にあるデータトラック２３１内にクロストラック磁化を作り出す。
【００２９】
図７Ｃは、スライダ３２２の後縁面３２５を向く図をディスク２１２の断面図とともに示しており、スライダの後縁面上に形成された書込みヘッドの第二実施態様を示す。バックギャップＢＧ領域を含む磁極部分Ｐ２が表面３２５上にめっきされ、化学機械研磨（ＣＭＰ）により平坦化される。次に磁極先端ＰＴ１、ＰＴ２が被着され、ＰＴ２がＰ２に接触する。概ね螺旋状のパターンを有する従来の単一の層のコイルＣが表面３２５上にめっきされ、コイルの一部がＰ２に重なる。その次に磁極部分Ｐ１がコイルＣの一部の上にめっきされ、ＰＴ１とＢＧとに接触する。Ｐ１、Ｐ２はコイルＣとの接触から電気的に絶縁されている。磁極先端ＰＴ１、ＰＴ２にそれぞれ結合されたＰ１、Ｐ２はヨークを形成し、コイルＣはこのヨークを通過するので、書込み電流がコイルＣを通過すると、書込みギャップ３３０を横切って磁界が誘導される。
【００３０】
図７Ｂ、図７Ｃに示される書込みヘッドは、スライダの端部上に作製された書込みヘッドの例であり、書込み磁極および書込みギャップが実質的に同一平面内にあるとともにスライダの後縁面に対して平行であるので、書込み磁界はクロストラック方向となる。しかし他の書込みヘッド構造も可能である。
【００３１】
不連続トラック型ディスクの代わりに、ディスク２１２が、データトラックと同じ磁性材料からなる磁性ガードバンドを有することもできる。この型のディスクでは、記録層はディスク上にわたって磁性材料の連続層であるが、ガードバンドになったこの材料の領域が、円周方向あるいはトラックに沿った方向に磁化を有する。図８は、３つのガードバンド２２１、２２２、２２３、および２つのデータトラック２３１、２３２を有するこの型のディスクを示す。これらのガードバンドの磁化は、消去磁極を有する書込みヘッドへの書込み電流の印加中に、消去磁極がデータトラック間に磁性材料の消去バンドを作り出すように、書込みヘッドにより形成される。これらの消去バンドは、クロストラック磁化を有する隣接するデータトラックを磁気分離する。
【００３２】
図９Ａ、図９Ｂは、データトラック内にクロストラック磁化を作り出すための消去磁極と、ガードバンドとして働く消去バンドとを有する書込みヘッドの２つの実施態様を示す。図９Ａにおいて、読取り／書込みヘッド３２４Ａは書込みヘッドを含み、この書込みヘッドは、ギャップ３３０により分離された２つの書込み磁極Ｐ１、Ｐ２を有し、２つの側部消去磁極３８０、３８２の形の消去磁極もまた有する。消去磁極３８０、３８２は、書込みシールドから円周方向あるいはトラックに沿った方向に延びている。これらの消去磁極は書込みシールド上で半径方向に凡そ書込みギャップ３３０の幅だけ離間している。各消去磁極はそれぞれの書込み磁極から離間しており、書込み磁極Ｐ１および消去磁極３８０が１つの消去ギャップを画定し、書込み磁極Ｐ２および消去磁極３８２が１つの消去ギャップを画定する。コイルに書込み電流が印加されると、ギャップ内の矢印で表すように、書込みギャップ３３０を横切って書込み磁界が作り出され、２つの消去ギャップを横切って消去磁界が作り出される。隣接するガードバンド２２１、２２２を有するデータトラック２３１の一部が図９Ａに描かれているが、ここでは、消去磁界はトラックに沿った磁化を有する消去バンドを作り出し、この消去バンドがガードバンド２２１、２２２として働いて、隣接するデータトラックからデータトラック２３１を磁気分離する方法を表す。
【００３３】
図９Ｂの実施態様では、読取り／書込みヘッド３２４Ｂは、ギャップ３３０により分離された２つの書込み磁極Ｐ１、Ｐ２を有する書込みヘッドを含み、共通する単一の消去磁極３８４の形の消去磁極もまた含む。消去磁極３８４は書込みシールドに取り付けられていない「浮遊する」磁極であり、書込みギャップ３３０に半径方向で位置合わせされているが、円周方向では書込みギャップ３３０から離間している。消去磁極３８４の各端部が書込み磁極からそれぞれ離間しており、２つの消去ギャップを形成する。コイルに書込み電流が印加されると、ギャップ内の矢印で表すように、書込みギャップ３３０を横切って書込み磁界が作り出され、２つの消去ギャップを横切って消去磁界が作り出される。図９Ｂには、隣接するガードバンド２２１、２２２を有するデータトラック２３１の一部が描かれているが、ここでは、消去磁界はトラックに沿った磁化を有する消去バンドを作り出し、この消去バンドがガードバンド２２１、２２２として働いて、隣接するデータトラックからデータトラック２３１を磁気分離する方法を表す。単一の消去磁極３８４を有する書込みヘッドも、書込み能力、すなわちクロストラック磁化を切り換える能力を向上する。この理由は、図９Ｂにおける磁界の矢印で示すように、書込み磁極Ｐ１、Ｐ２と消去磁極３８４の端部との間の消去磁界がクロストラック磁化に概ね直交するからである。直交するこれらの磁界はクロストラック磁化の上にトルクを作り出し、このトルクは、磁極Ｐ１、Ｐ２からの書込み磁界がクロストラック磁化を切り換えるのを補助する。
【００３４】
クロストラック磁化を読み取るための磁気抵抗読取りヘッドが品目４００として図７Ａに示されている。読取りヘッド４００は２つの磁気シールドＳ１、Ｓ２間に設置されており、これらの磁気シールドは、従来の読取りヘッド構造（図３）のように、円周方向に読取りヘッドから離間している。一方で、読取りヘッド４００はまた、読取りヘッドから半径方向に離間した２つの側部磁気シールドＳＳ１、ＳＳ２間に設置されている。これらの側部シールドは、データトラックが読み取られる際、隣接するデータトラックからの磁束が読取りヘッドに達するのを防止する。
【００３５】
図１０Ａは、磁気抵抗読取りヘッド４００を構成する多数の層を示す拡大断面図である。読取りヘッド４００は、従来の読取りヘッド１００（図５Ａ）と同じ構造である。しかし読取りヘッド４００では、外部磁界が存在しない場合、強磁性の自由層４１０はその面内磁化方向４１１がスライダのディスクを向く表面（ＡＢＳ）に対して実質的に垂直に配向されており、データトラック内にクロストラック磁化からの磁界が存在する場合、この面内磁化方向は実質的に回転自在である。強磁性の固定層４０６は、その面内磁化方向４０７がＡＢＳに対して実質的に平行に配向されており、反強磁性層１０４により固定されているので、クロストラック磁化からの磁界が存在する場合にも、この面内磁化方向は回転しない。
【００３６】
図１０Ｂは、磁気抵抗読取りヘッドおよびデータトラックの分解斜視図であり、クロストラック磁化を検出するための読取りヘッド４００の動作を略示している。自由層４１０は、印加磁界が存在しない場合、その磁化方向４１１がデータトラック２３１上のディスク表面に対して概ね垂直に配向されている。自由層４１０の下のクロストラック磁化２５１は、ＡＢＳに対して平行かつ自由層の磁化方向４１１に概ね直交する磁界Ｈを作り出す。この磁界により、磁化方向４１１は、破線の矢印で示すように、磁界Ｈの方向に依存して自由層４１０面内を回転することになる。固定層の磁化４０７に対して相対的な自由層の磁化方向４１１のこの回転は、データトラック内のクロストラック磁化からの磁界に起因しており、センス電流ＩＳが読取りヘッドを通過すると、この回転が電気抵抗の変化として検出可能である。
【００３７】
本発明が詳しく示され、好ましい実施態様を参照して記載されたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく形態や細部の様々な変更が可能であるということが当業者には理解されよう。したがって、開示された本発明は、単に説明のためのものであり、願書に添付された特許請求の範囲に規定されるような範囲のみに限定されるということが考慮されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来の磁気記録ハードディスクドライブの、カバーを取り外した略平面図である。
【図２Ａ】図１の方向２‐２で切り取った、スライダおよびディスク断面の拡大端面図である。
【図２Ｂ】従来のディスクドライブにおける磁気記録ディスクの平面図であり、隣接する３つのトラックを有する連続する磁気記録層の一部を示す。
【図３】図２Ａの方向３‐３での図であり、従来のディスクドライブにおけるディスクから見た読取り／書込みヘッドの端部を示す。
【図４】図２Ａの方向４‐４での図であり、従来のディスクドライブにおける読取り／書込みヘッド、および円周方向あるいはトラックに沿った方向でのディスクの断面を示す。
【図５Ａ】従来のディスクドライブにおいて磁気抵抗読取りヘッドを構成する多数の層を示す拡大断面図である。
【図５Ｂ】従来の磁気抵抗読取りヘッドおよびデータトラックの分解斜視図であり、ディスクドライブにおけるディスクからの磁界を検出するための読取りヘッドの動作を略示する。
【図６Ａ】本発明のディスクドライブのためのディスクの平面図であり、同心円データトラックおよび交互配置された同心円ガードバンドを示す。
【図６Ｂ】図６Ａにおけるディスクの一区画の拡大図であり、代表的なデータトラック部分および代表的なガードバンド部分を示す。
【図６Ｃ】本発明のディスクドライブのための不連続トラックディスクの一部を半径方向に沿って切り取った断面図であり、ガードバンドはデータトラックの上面から後退した上面を有する。
【図６Ｄ】本発明のディスクドライブのための不連続トラックディスクの一部を半径方向に沿って切り取った断面図であり、ガードバンドおよびデータトラックは実質的に同一平面上にある連続する上面を有する。
【図７Ａ】図６Ｂの不連続トラックディスク上でクロストラック磁化を読み書きするための読取り／書込みヘッドの、ディスクから切り取った図である。
【図７Ｂ】スライダの後縁面を向く図であり、図７Ａの書込みヘッドの第一実施態様をディスクの断面図とともに示す。
【図７Ｃ】スライダの後縁面を向く図であり、図７Ａの書込みヘッドの第二実施態様をディスクの断面図とともに示す。
【図８】磁性材料の連続層を有する、本発明のディスクドライブのためのディスクの一部の平面図であり、ガードバンドがトラックに沿った方向に磁化を有する。
【図９Ａ】データトラックにクロストラック磁化を作り出し、図８のディスクのガードバンドにトラックに沿った磁化を作り出すための消去磁極を有する書込みヘッドの第一実施態様を示す図である。
【図９Ｂ】データトラックにクロストラック磁化を作り出し、図８のディスクのガードバンドにトラックに沿った磁化を作り出すための消去磁極を有する書込みヘッドの第二実施態様を示す図である。
【図１０Ａ】本発明のディスクドライブにおいて磁気抵抗読取りヘッドを構成する多数の層を示す拡大断面図である。
【図１０Ｂ】磁気抵抗読取りヘッドおよびデータトラックの分解斜視図であり、本発明のディスクドライブにおけるディスク内のクロストラック磁化を検出するための読取りヘッドの動作を略示する。
【符号の説明】
【００３９】
１０３…下地層、
１０４…反強磁性層、
１０８…非磁性の導電性スペーサ層、
２１２…磁気記録ディスク、
２２０，２２１，２２２，２２３，２２４…ガードバンド、
２３０，２３１，２３２，２３３…データトラック、
２４０…磁気記録層、
２４２…ディスク保護膜、
３２２…スライダ、
３２４…読取り／書込みヘッド、
３２５…後縁面、
３３０…書込みギャップ、
Ｐ１，Ｐ２…書込み磁極、
ＰＴ１，ＰＴ２…磁極先端、
３８０，３８２…側部消去磁極、
３８４…消去磁極、
４００…読取りヘッド、
４０６…固定層、
４０８…自由層、
Ｓ１，Ｓ２…磁気シールド、
ＳＳ１，ＳＳ２…側部磁気シールド。
【図１】
2006155858.tif 000003
【図２Ａ】
2006155858.tif 000004
【図２Ｂ】
2006155858.tif 000005
【図３】
2006155858.tif 000006
【図４】
2006155858.tif 000007
【図５Ａ】
2006155858.tif 000008
【図５Ｂ】
2006155858.tif 000009
【図６Ａ】
2006155858.tif 000010
【図６Ｂ】
2006155858.tif 000011
【図６Ｃ】
2006155858.tif 000012
【図６Ｄ】
2006155858.tif 000013
【図７Ａ】
2006155858.tif 000014
【図７Ｂ】
2006155858.tif 000015
【図７Ｃ】
2006155858.tif 000016
【図８】
2006155858.tif 000017
【図９Ａ】
2006155858.tif 000018
【図９Ｂ】
2006155858.tif 000019
【図１０Ａ】
2006155858.tif 000020
【図１０Ｂ】
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