(57)【要約】【課題】垂直書き込みヘッドが、転移の際に所望の高められた磁界勾配を生成することを可能にし、一方で転移の間の長い磁区で書き込み磁界を最大化することを可能にする。【解決手段】書き込みヘッド302は、第１戻り磁極308および書き込み磁極306に起磁力を供給する第１起磁力源322と、第２戻り磁極310および書き込み磁極306に起磁力を供給する第２起磁力源324とを有する。第１および第２起磁力源は相互に独立して動作し、相対量の異なる起磁力が第１および第２戻り磁極に加えられる。トレーリング・シールド320は、第２戻り磁極310に接続され、起磁力の変化は、磁界勾配を高めることが必要な場合にトレーリング・シールドを通じて流れる磁束の量を増大させ、磁界勾配を低減させ、書き込み磁界を増大させることが必要な場合にトレーリング・シールドを通じて流れる磁束の量を減少させるために利用される。【選択図】図３
2008123666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
書き込み磁極と、
第１戻り磁極と、
前記第１戻り磁極と反対側に位置し、前記第１磁極と前記書き込み磁極に空気軸受面（ABS）と反対側のバック・ギャップ領域で磁気的に接続される第２戻り磁極と、
前記書き込み磁極および前記第１戻り磁極を通じて磁束を誘導するように構成される第１起磁力源（第１MMF源）と、
前記書き込み磁極および前記第２戻り磁極を通じて磁束を誘導するように構成される第２起磁力源（第２MMF源）、とを有し、
前記第２MMF源によって生成される起磁力の量が前記第１MMF源に対して変化し、前記第１および第２戻り磁極を通じて流れる磁束の相対量が制御されることを特徴とする垂直磁気データ記録のための構造。
【請求項２】
前記第１MMF源が、少なくともその一部分が前記第１戻り磁極および前記書き込み磁極間を通過する導電コイルを有し、前記第２MMF源が、少なくともその一部分が前記第２戻り磁極および前記書き込み磁極間を通過する導電コイルを有することを特徴とする請求項１記載の構造。
【請求項３】
前記第１MMF源が、少なくともその一部分が前記第１戻り磁極および前記書き込み磁極間を通過する第１導電コイルを有し、前記第２MMF源が、少なくともその一部分が前記第２戻り磁極および前記書き込み磁極間を通過する第２および第３導電コイルを有することを特徴とする請求項１記載の構造。
【請求項４】
前記第２および第３導電書き込みコイルが、定常状態で動作する際に、反対の起磁力を生成するように構成されることを特徴とする請求項３記載の構造。
【請求項５】
前記第２および第３導電書き込みコイルが、転移時に動作する際、付加的起磁力を生成するように構成されることを特徴とする請求項３記載の構造。
【請求項６】
前記構造はさらに、ABSに近接した位置で前記第２戻り磁極と磁気的に接続され、前記書き込み磁極に向かって延在するが、到達はしない磁気シールドを有することを特徴とする請求項１記載の構造。
【請求項７】
空気軸受面（ABS）に向かって配置される端部を有する書き込み磁極と、
前記ABSに向かって配置される端部を有し、前記ABSから離れた位置で前記書き込み磁極と磁気的に接続されるリーディング戻り磁極と、
前記ABSに向かって配置される端部を有し、前記ABSから離れた位置で前記書き込み磁極と磁気的に接続されるトレーリング戻り磁極と、
前記ABSに向かって配置される端部で前記トレーリング戻り磁極と磁気的に接続され、前記書き込み磁極に向かって延在するが、到達はしないトレーリング磁気シールドと、
その一部分が前記リーディング戻り磁極および前記書き込み磁極間を通過する第１導電書き込みコイルと、
その一部分が前記トレーリング戻り磁極および前記書き込み磁極間を通過する第２導電書き込みコイルと、
前記第１および第２コイルと接続され、前記第１および第２コイルへ電流を供給し、前記第１コイルに供給される電流量に対して前記第２コイルに供給される電流量が変化するように動作するよう前記第１および第２コイルへの電流量を制御する回路と、を有することを特徴とする垂直磁気記録のための構造。
【請求項８】
前記回路が、前記書き込み磁極が磁気転移を書き込んでいる間に第２コイルへの電流量を増大させ、前記書き込み磁極が長い磁区を書き込んでいる間に前記第２コイルへの電流の相対量を減少させるように機能することを特徴とする請求項７記載の構造。
【請求項９】
前記回路がインダクタを有することを特徴とする請求項７記載の構造。
【請求項１０】
前記回路が、前記第２コイルと電気的に接続されるインダクタを有することを特徴とする請求項７記載の構造。
【請求項１１】
空気軸受面（ABS）に向かって延在する端部を有する書き込み磁極と、
前記ABSから離れた位置で前記書き込み磁極と磁気的に接続される第１戻り磁極と、
前記ABSから離れた位置で前記書き込み磁極と磁気的に接続される第２戻り磁極と、
その一部分が前記第１戻り磁極および前記書き込み磁極間を通過する第１導電書き込みコイルと、
その一部分が前記第１戻り磁極および前記書き込み磁極間を通過する第２導電書き込みコイルと、
その一部分が前記第２戻り磁極および前記書き込み磁極間を通過する第３導電書き込みコイルと、
前記第１コイルが、前記第１戻り磁極および前記書き込み磁極に磁束を誘導する第１起磁力（第１MMF）を生成し、前記第２および第３コイルが、前記第２戻り磁極および前記書き込み磁極に第２起磁力（第２MMF）を生成するように前記第１、第２および第３コイルに書き込み電流を供給するよう、前記第１、第２および第３コイルが接続され、第１および第２MMFの相対量を変化させるように機能する回路と、を有することを特徴とする垂直磁気記録のための構造。
【請求項１２】
前記回路が前記第３コイルと接続される遅延回路を有することを特徴とする請求項１１記載の構造。
【請求項１３】
前記第２および第３コイルの巻き方向が反対であり、前記第３コイルが遅延回路と接続されることを特徴とする請求項１１記載の構造。
【請求項１４】
前記第１コイルが、定常状態においては第１の方向にMMFを生成するように構成され、前記第２コイルが、定常状態においては第２の方向にMMFを生成するように構成され、前記第３コイルが、定常状態においては第１の方向にMMFを生成するように構成され、遅延回路に接続されることを特徴とする請求項１１記載の構造。
【請求項１５】
前記第１コイルが、定常状態においては第１の方向にMMFを生成するように構成され、前記第２コイルが、定常状態においては第２の方向にMMFを生成するように構成され、そして前記第３コイルが、定常状態においては第１の方向にMMFを生成するように構成され、誘導性回路に接続されることを特徴とする請求項１１記載の構造。
【請求項１６】
前記回路が、前記第２コイルと接続された容量性回路を有することを特徴とする請求項７記載の構造。
【請求項１７】
書き込み磁極と、
前記書き込み磁極と磁気的に接続される第１戻り磁極と、
前記書き込み磁極と磁気的に接続される第２戻り磁極と、
前記第１戻り磁極および前記書き込み磁極間、そして前記第２戻り磁極および前記書き込み磁極間に磁束を誘導し、前記第２戻り磁極に供給される磁束の量を前記第１戻り磁極に供給される磁束の量に対して変化させるように機能する回路と、を有することを特徴とする垂直磁気記録のための構造。
【請求項１８】
書き込み磁極と、
前記書き込み磁極と磁気的に接続される第１戻り磁極と、
前記書き込み磁極と磁気的に接続される第２戻り磁極と、
前記第１戻り磁極および前記第２戻り磁極に起磁力を供給する第１起磁力源（第１MMF）と、
前記第２戻り磁極および前記書き込み磁極に起磁力を供給する第２起磁力源（第２MMF）と、
前記第１および第２MMF源に接続され、前記第１および第２MMF源によって生成される起磁力の相対量を制御する回路と、を有することを特徴とする垂直磁気記録のための構造。
【請求項１９】
前記構造はさらに、前記第２戻り磁極と磁気的に接続され、前記書き込み磁極に向かって延在するが、到達はしない磁気トレーリング・シールドを有し、前記回路は、前記トレーリング・シールドを通じて流れる磁束の量を変化させることによって書き込み磁界勾配を制御することを特徴とする請求項１１記載の構造。
【請求項２０】
前記回路が、製造誤差に起因する構造の寸法差の補償の必要に応じて、前記第１コイルに供給される電流量に対して前記第２コイルに供給される電流量を制御するように機能することを特徴とする請求項７記載の構造。
【請求項２１】
書き込み磁極と、
第１起磁力源（第１MMF源）と、
第２起磁力源（第２MMF源）と、
前記第１および第２MMF源を相互に独立して作動させる回路と、を有することを特徴とする磁気データ記録のための構造。
【請求項２２】
書き込み磁極と、
第１起磁力源（第１MMF源）と、
第２起磁力源（第２MMF源）と、
前記第１および第２MMF源を、独立的に、且つ相互に連携した態様で作動させる回路と、を有することを特徴とする磁気データ記録のための構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気データ記録手段に関するものである。より具体的には、本発明は、複数の起磁力（MMF）源によって形成される、動的に切り替え可能な書き込み磁界を有する磁気書き込みヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの長期記憶の中心となるのは、磁気ディスク・ドライブと称されるアセンブリである。この磁気ディスク・ドライブは、回転式磁気ディスクと、サスペンション・アームによって、回転する磁気ディスクの表面に近接して懸架される書き込み／読み出しヘッドと、そしてこのサスペンション・アームを動かして、読み出し／書き込みヘッドを回転するディスクの選択された円軌道上に位置付けるアクチュエータとを含む。読み出し／書き込みヘッドは、空気軸受面（ABS）を有するスライダの真上に配置される。サスペンション・アームは、ディスク表面に向けてスライダを付勢し、また、ディスクが回転すると、ディスクに隣接する空気はディスクの表面と共に移動する。スライダは、この動いている空気を緩衝材にして、ディスクの表面上を浮上する。スライダが空気軸受に乗っている時に、書き込み／読み出しヘッドは、回転するディスクに磁気転移を書き込み、またそこから磁気転移を読み出すのに使用される。読み出し／書き込みヘッドは、書き込みおよび読み出し機能を実施するコンピュータ・プログラムにしたがって動作する処理回路群に接続される。
【０００３】
書き込みヘッドは、従来、１つ又は複数の絶縁層（絶縁スタック）に埋め込まれたコイル層を包含し、絶縁スタックは、第１および第２の磁極片層の間に挟まれる。ギャップは、書き込みヘッドの空気軸受面（ABS）で、ギャップ層によって第１および第２の磁極片層の間に形成され、これらの磁極片層はバック・ギャップで接続される。コイル層に導通された電流は、上述の回転するディスク上の円形トラックなどの、動いている媒体上のトラックに上述の磁気転移を書き込む目的で、磁極片中の磁束を誘導して、書き込みギャップにおける磁界をABSでフリンジさせる。
【０００４】
近年の読み出しヘッド設計では、回転する磁気ディスクから磁界を感知するために、巨大磁気抵抗（GMR）センサとも称されるスピン・バルブ・センサが使用されている。このGMRセンサは、以下にスペーサ層と称される非磁性導電層を包含し、固定層および自由層と以下に称される第１および第２の強磁性層の間に挟まれる。第１および第２のリード線は、スピン・バルブ・センサに接続され、そこを通してセンス電流が導通される。固定層の磁化は空気軸受面（ABS）に垂直に固定され、自由層の磁気モーメントはABSと平行に配置されるが、外部磁界に応じて自由に回転する。固定層の磁化は、一般的には、反強磁性層との交換結合によって固定される。
【０００５】
スペーサ層の厚さは、センサを通る伝導電子の平均自由行程よりも小さくなるように選択される。この構成により、スペーサ層と固定層および自由層それぞれとの界面近くで、伝導電子の一部分が散乱される。固定層および自由層の磁化が互いに対して平行の場合、散乱は最小であり、また、固定層および自由層の磁化が反平行の場合、散乱は最大限にされる。θが固定層および自由層の磁化間の角度である場合、散乱の変化によって、スピン・バルブ・センサの抵抗はcosθに比例して変化する。読み出しモードでは、スピン・バルブ・センサの抵抗は、回転するディスクからの磁界の大きさに比例して変わる。センス電流がスピン・バルブ・センサを介して導通される場合、抵抗の変化によって、再生信号として検知され処理される電位の変化が生じる。
【０００６】
データ転送速度およびデータ容量の改善を求める需要の増加に応えるために、研究者は、近年、垂直磁気記録システムの開発に主力を注いでいる。垂直磁気書き込みヘッドは、磁気書き込み磁極および戻り磁極を備え、この書き込み磁極および戻り磁極は書き込みギャップから分離された位置で磁気的に接続される。書き込み磁極から生じる書き込み磁界は、磁気媒体上に、この磁気媒体に対してほぼ垂直方向に磁気ビットを書き込む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
垂直磁気書き込みヘッドの設計は、対立する課題の両立を図るために制限を受けてきた。例えば、媒体の強磁性最上層を効果的に磁化するために、可能な限り最大の書き込み磁界が生成されるのが望ましい。書き込み磁界は、この書き込み磁界が媒体に対して完全に垂直であるよりもやや斜めに傾斜した角度である場合に、より効果的に磁気ビットを媒体に書き込むことができる。この傾斜角度は、一定量の磁束をトレーリング・シールドに引き戻すことによって得られる。これは、不所望に、一定量の書き込み磁界がトレーリング・シールドに対して失われることを意味する。従って、より多くの磁束がトレーリング・シールドに引き戻されると、磁界の角度が大きくなるにつれ書き込みヘッドの初期の効果的な書き込み性能も高くなり、その結果トレーリング・シールドに対して磁界が失われれば失われるほど性能が低くなる。
【０００８】
強力な書き込み磁界の必要性は、長い磁区をデータ・トラック上に書き込む（即ちトラックの区間が転移の間に長いスペースを置いて一方向に磁化される）際に特に重要となる。このような、書き込みトラックの長い磁区を長手マグネットと称する。これらの長手マグネットは、この長手マグネットを減磁する強力な減磁磁界を発生させる。このため強力な書き込み磁界および高保磁力の媒体が必要となる。長手マグネットの書き込みの際に、それが書き込み磁極のもとで磁界に対して反対の極性をとる場合、このギャップ中の磁界は強力であってはならない。つまり、書き込み磁極およびトレーリング磁極間のギャップ中に大きな磁界“アンダーシュート”があってはならない。
【０００９】
従って、磁気書き込みヘッドは、強力な垂直書き込み磁界およびデータ・トラックの長い磁区の書き込みの際の低減されたアンダーシュートの互いに矛盾する必要性と、そして転移の際の磁界の傾きの必要性との両立を考慮に入れて設計が行われてきた。これら相互に矛盾する必要性の制限を克服することのできる書き込み磁極が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は垂直磁気記録のための磁気書き込みヘッドを提供する。このヘッドには、書き込み磁極と、第１および第２戻り磁極とが含まれる。第１起磁力源（第１MMF源）は、磁束を第１戻り磁極および書き込み磁極に誘導する起磁力を生成する。第２起磁力源（第２MMF源）は、磁束を第２戻り磁極および書き込み磁極に誘導する起磁力を生成する。この第１および第２MMF源は、一方の戻り磁極を通じた磁束の量がもう一方に対して変化できるように、それぞれ独立して制御される。
【００１１】
本発明は、第２戻り磁極などの、戻り磁極の内の１つと接続されるトレーリング磁気シールドを通じて流れる磁束の量の制御に利用される。このトレーリング・シールドは、書き込み磁界の強度を低下させて、書き込み磁界の勾配を高める。これは磁気転移の書き込みの際に望ましい。書き込みヘッドが長い磁区をディスク上に書き込む際、磁気転移の間の位置において、書き込み磁界が最大となるのが望ましく、磁界の勾配はさほど重要ではない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による複数のMMF源は、書き込みヘッドが転移の際に所望の高められた磁界勾配を生成することを可能にし、一方で書き込みヘッドが転移の間の長い磁区で書き込み磁界を最大化することを可能にする。トレーリング・シールドに接続された戻り磁極に隣接するMMF源（例えば第２MMF源）を駆動することによって、このトレーリング・シールドを通ずる磁束が高められ、これによって書き込み磁界勾配が高められる。このMMF源の効果を低減させ、主として他のMMF源に依拠することによって、トレーリング・シールドの効果が低減され、書き込み磁界が増大される。
またこの複数のMMF源は、アンダーシュートの制御のため、そして製造誤差による影響の補償のためにも利用することができる。従って、本発明によって著しく向上した性能と融通性とが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の説明は、本発明の実施にあたって現在考えられ得る最良の実施の形態である。この説明は、本発明の一般的原理の例示をその目的として示されるものであって、本明細書において請求される発明概念への制限を目的として示されるものではない。本発明の性質および利点、そしてその好ましい利用形態の十分な理解のため、ノンスケールの添付図面と併せて以下の詳細な説明を示す。図面において、同様の参照番号は全体を通して同様の要素を示す。
【００１４】
図１を参照すると、本発明を具体化したディスク・ドライブ100が示される。図１に示されるように、少なくとも１つの回転式磁気ディスク112が、スピンドル114上で支持され、ディスク・ドライブ・モータ118によって回転する。各ディスク上の磁気記録は、磁気ディスク112上の同心データ・トラック（図示せず）の環状パターンの形態をとる。
【００１５】
少なくとも１つのスライダ113が磁気ディスク112近傍に位置し、各スライダ113は、１つまたは複数の磁気ヘッド・アセンブリ121を支持する。磁気ディスクが回転すると、スライダ113はディスク面122上を半径方向内側へ又は外側へと移動し、磁気ディスクの所望のデータが記録されている異なるトラックに磁気ヘッド・アセンブリ121がアクセスできるようになる。各スライダ113は、サスペンション115によってアクチュエータ・アーム119に取り付けられる。サスペンション115は僅かなばね力を発生し、このばね力によってスライダ113がディスク面122に押し付けられる。各アクチュエータ・アーム119はアクチュエータ手段127に取り付けられる。図１に示すアクチュエータ手段127はボイス・コイル・モータ（VCM）であってよい。このVCMは、固定磁界内を移動可能なコイルを備え、コイルの移動の方向と速度は制御ユニット129から提供されるモータ電流信号によって制御される。
【００１６】
ディスク記憶システムの動作中、磁気ディスク112の回転によって、スライダ113とディスク表面122の間に空気軸受ができ、スライダに上向きの力又は浮力を加える。こうして空気軸受はサスペンション115の僅かなばね力との釣合いをとり、通常の動作中、スライダ113をディスク表面の僅か上方にほぼ一定の小さな間隔で支持する。
【００１７】
ディスク記憶システムの様々な構成要素は、アクセス制御信号や内部クロック信号など制御ユニット129が発生する制御信号によって動作中に制御される。通常、制御ユニット129は、たとえば論理制御回路、記憶手段、及びマイクロ・プロセッサを含んでいる。制御ユニット129は、ライン123上の駆動モータ制御信号やライン128上のヘッド位置・シーク制御信号など、様々なシステム動作を制御するための制御信号を発生する。ライン128上の制御信号は、スライダ113を関連するディスク112上の所望のデータ・トラックへと最適に移動させ、位置させるための、所望の電流プロファイルを提供する。書き込み／読み出し信号は、記録チャネル125によって書き込み／読み出しヘッド121との間でやり取りされる。
【００１８】
図２を参照すると、スライダ113における磁気ヘッド121の位置付けが詳細に示される。図２はスライダ113のABSの図である。この図に示されるように、誘導型書き込みヘッドおよび読み取りセンサを含む磁気ヘッドがスライダのトレーリング・エッジに配置される。代表的磁気ディスク記憶システムに関する上記の説明及び図１の図は、例示のためのものにすぎない。ディスク記憶システムが多数のディスク及びアクチュエータを含むことができ、各アクチュエータが多数のスライダを支持できることは明らかである。
【００１９】
図３および４を参照すると、垂直磁気記録に用いられる磁気書き込みヘッド302が示される。書き込みヘッド302は、書き込み磁極306、第１又はリーディング・戻り磁極308および第２又はトレーリング戻り磁極310を含むヨーク304を含む。ポール306、308、310は、空気軸受面（ABS）に向かって延在する。ABSは、好ましくは薄い高保磁力頂部磁気層314および低保磁力磁気下地層316を含む磁気媒体312と向かい合う。
【００２０】
書き込み磁極306、リーディング戻り磁極308およびトレーリング戻り磁極310は、ABSから離れて配置されるバック・ギャップ領域318で磁気的に接続される。磁気シールド320は、第１および第２戻り磁極308、310の内の１つと接続され、書き込み磁極306に向かって延在する。シールド320は、好ましくはトレーリング戻り磁極310と接続される。以降、このシールド320をトレーリング・シールド320と呼ぶ。トレーリング・シールド320は、好ましくは、書き込み磁極306の先端と媒体312の軟磁性下地層316との間の距離の約半分の厚みを有するトレーリング・ギャップによって分離される。またトレーリング・シールドは、ABSから計測した厚みとして計測されるスロート・ハイトTHを有する。
【００２１】
図３および４に示す書き込みヘッド302は、第１コイル322（第１起磁力源（Magnetomotive Force(MMF)Sources））を有し、その少なくとも一部が書き込み磁極306および第１戻り磁極308間を通過する。書き込みコイル322は、図３および４にその断面が示される。コイル322は、ABSに対して垂直な平面上に形成される、パンケーキ・コイルとして周知のもの、又は図９を参照して以下に示されるようなヘリカル・コイルであってよい。
【００２２】
また書き込みヘッド302は、書き込み磁極306および第２戻り磁極310間を通過する第２起磁力（MMF）源324を有する。この第２起磁力（MMF）源324は、単一のコイル又は複数個のコイルとして製造される。図３および４において示す実施の形態において、MMF源324は、図３および４に示すように織り合わされる、又は書き込み磁極306および第２戻り磁極310間に並んで配置される第１および第２コイル326、328を含む。この第１および第２MMF源322、324は、アルミナ又は他の電気絶縁性の、非磁性材料などの絶縁層330内に組み込まれる。
【００２３】
図３および４に示す実施の形態において、第２MMF源のコイル326、328は回路（図３および４に図示せず）に接続され、これによってコイル326、328が通電され、図３に示すように電流がコイル326、328において逆方向に流れ、又は図４に示すようにコイル326、328両方において同一方向に流れる。説明のために、図における“×”はページへと向かう方向の磁界を示し、一方中心に点を記したものはページから出てくる方向の磁界を示す。図３において示されるように、コイル326、328が逆方向に通電されると、コイル326、328それぞれから発生する起磁力は互いに相殺しあい、そのため第２MMF源324からのMMF寄与は殆ど無いか、あるいは全く無い。第１MMF源322によって生成されるMMFによって、磁束332の過半量が第２戻り磁極310よりも第１戻り磁極308を通じて流れる。これによって、書き込み磁界334は書き込み磁極306から実質的に垂直方向に（即ち媒体312の表面に対して垂直に）放射される。上述のように、これは、媒体312上に長い磁区を書き込む場合などのように、強い垂直書き込み磁界が必要となる場合に有益である。第２戻り磁極310を通じて流れる磁束の量が低減されることによって、アンダーシュートも低減される。このようなアンダーシュートの低減は、長い磁区の書き込みの際に好ましい。
【００２４】
図４を参照すると、磁気転移を記録するときなど、高められた書き込み磁界勾配が必要となる場合、コイル326、328の電流は同一方向に流れてMMFを生成し、このMMFによって所望の、多量の磁束336が第２戻り磁極310を通じて流れる。第２（又はトレーリング）磁極310への磁束を増大させることによって、トレーリング・シールド320が活性化される。トレーリング・シールド320の活性化によって書き込み磁界334が引き付けられ、これによって図４に示すように書き込み磁界が傾斜し、磁界勾配が高められる。この態様において、書き込み磁界334は、標準に対して（磁気媒体312の表面に対して）、例えば45°の角度で傾斜する。トレーリング・シールド320の活性化によって、書き込み磁界勾配が高められ、これによって磁気転移の媒体312への書き込みの際の磁化のより迅速な切り替えが可能となる。
【００２５】
従って、稼働中に交換が行われる。この交換は、書き込み磁界勾配と最大書き込み磁界との間で行われる。書き込み磁界勾配は、書き込み磁界角度が高められることによる、トレーリング・シールドの存在によって改善される。書き込み磁極306からトレーリング戻り磁極310へと通過する磁束の内のかなりの割合が、記録媒体を全く通過しない。その代わりに、これらの磁束は、書き込み磁極およびトレーリング・シールド320間のギャップを直接横切ってシャントされる。一方、リーディング戻り磁極308は書き込み磁極から十分に離れているため、書き込み磁極からこの戻り磁極308へ直接シャントされる磁束は殆どない。リーディング戻り磁極308への磁束は、媒体312の軟磁性下地層316を経由することによってこの媒体を通過し、リーディング戻り磁極へと到達する。媒体を通過しない磁束は書き込み磁界に寄与しない。トレーリング・シールドが磁気的に飽和していなければ、トレーリング磁極を通じてより多くの磁束を駆動することによって、より強い磁界勾配およびより大きいアンダーシュートが生成される。最大限の効率および最大の書き込み磁界強度のためには、リーディング戻り磁極308を通じて大部分の磁束を駆動するのが望ましい。しかし、最良の磁界角度のためには、トレーリング磁極310を通じて磁束を駆動するのが望ましい。
【００２６】
不所望に、トレーリング磁極310およびリーディング磁極308間の磁束のこのバランスに大きく影響を及ぼすヘッド寸法の中には制御が困難なものもある。例えば、トレーリング・シールド320は、通常、非常に薄く（即ち、ABSに対して垂直方向に）、この厚さは、空気軸受面の定義に利用される機械的ラッピング工程によって大きく影響を受ける。このラッピング工程は正確な制御が非常に困難であり、それゆえトレーリング・シールド320の厚さの正確な制御も非常に困難である。
【００２７】
本発明は、この交換と、そしてこの微妙なバランスの両立を図るための製造関連の困難とを有利に緩和する。リーディング戻り磁極およびトレーリング戻り磁極間の磁束のバランスを制御するための電気的構成を提供することによって、これらの限界寸法の内のいくつかにおける製造誤差の補償を行うことができる。例えば、トレーリング・シールド320が予想よりも薄く、そのためにトレーリング戻り磁極310を通じて流れる磁束が少なかった場合、１つのコイル又は複数のコイル334の電流を増大させ、このトレーリング戻り磁極310を通じて流れる磁束を駆動することもできる。トレーリングおよびリーディング戻り磁極間の磁束のバランスを制御するための種々のメカニズムは、この本発明の詳細な説明の種々の図面を参照することによって説明される。従って、本発明の利点についての上述の説明は、図３および４に適用されるのみならず、種々の他の図面、および具体的に説明されてはいないが本明細書における請求の範囲に該当するその他の実施の形態にも適用が可能である。
【００２８】
なお、MMF源324のMMF効果を完全に相殺する図４に示す実施の形態は、例示のみをその目的として示されるものである。設計の必要に応じて、この構想を、第１および第２戻り磁極308、310へと流れる磁束の量を必要に応じた任意の程度に変更するために利用することができる。例えば、コイル326、328の巻数の相対数又は各コイル326、328を通じて流れる電流の量を任意の所望の量に変更し、磁束336を任意の所望の量分第２戻り磁極310を通じて流れさせるMMF力を生成することができる。このような方法で、磁束332、336の量は、第１および第２戻り磁極308、310間で任意の所望の比率で分割される。また、なお本発明は、図示される構成のみにではなく、複数のMMF源全般の利用に適用される。このような複数のMMF源は、それぞれが単独で用いられ、書き込みヘッドの種々の位置を通ずる磁束の流れを変化させる。MMF源322、324はそれぞれ独立的に作動する。つまり、この２つのMMF源322、324は所望の結果を得るために相互に連携して動作しはするが、これら各MMF源からの起磁力の相対的強度及び／又は方向は相互に対して変化することができる。
【００２９】
ここで図９を参照すると、本発明のもう１つの実施の形態において、書き込みヘッド900は、第１又はリーディング戻り磁極904を有するヨーク902、第２又はトレーリング戻り磁極906、および書き込み磁極908を含み、これらは全て、図４および５において示される実施の形態と同様に、バック・ギャップ910で接続される。トレーリング・シールド907はトレーリング戻り磁極906から書き込み磁極908に向かって延在する。しかし、書き込みヘッド900は、書き込み磁極に巻き付くヘリカル書き込みコイル912を用いる。この書き込み磁極は、書き込み磁界914を生成する第１起磁力（第１MMF）源912である。第２MMF源916は、バック・ギャップ910に巻き付くバイアス・コイル916の形態で提供される。バイアス・コイルは、トレーリング戻り磁極906およびトレーリング・シールド907を通じて流れる磁束の量を独立的に制御する磁界を生成する。
【００３０】
加えて、本発明の範囲内に含まれる限りで、複数のMMF源を提供するための、種々のその他の構造が実施可能である。ここで図５を参照すると、本発明の想定可能な１つの実施の形態において、書き込みヘッド502は、書き込み磁極504と第１および第２戻り磁極506、508とを有する。第２戻り磁極508などの、戻り磁極の内の１つが、図４を参照して上に述べたように、トレーリング・シールド509に接続される。書き込み磁極504と第１および第２戻り磁極506、508は、空気軸受面（ABS）から離れて配置されるバック・ヨーク部又はバック・ギャップ部514によって磁気的に接続される。
【００３１】
第１書き込みコイル（第１MMF源）510は、書き込み磁極504および第１戻り磁極506間に磁束を誘導する起磁力を生成する。第２書き込みコイル（第２MMF源）512は、書き込み磁極504および第２戻り磁極508間に起磁力を生成する。コイル510は、図に示すように、ヨークのバック・ギャップ部514に巻き付くパンケーキ・コイル、又は戻り磁極506に巻き付くヘリカル・コイル（図示せず）であってよい。同様に、コイル512は、図に示すように、バック・ギャップ部514に巻き付くパンケーキ・コイル512、又は第２戻り磁極508に巻き付くヘリカル・コイル（図示せず）であってよい。
【００３２】
図５に示すように、別個のドライバ516、518によって、コイル510、512に電流が供給される。第１ドライバ516は、コイル510の第１および第２のリード線520、522に接続される電流又は電圧源である。また同様に、第２ドライバは、電圧又は電流源であって、第２コイル512の第１および第２のリード線524、526に接続される。第１および第２ドライバ516、518は、第２コイル512が、第１コイル510によって生成される量とは異なる、所望の量の起磁力（MMF）を生成するように、それぞれ独立的に動作する。各コイルによって生成されるMMF間の相対差を必要に応じて変化させ、図４を参照して上に述べたように、各戻り磁極506、508を通じて流れる磁束の量を変化させることができる。このことが望ましい理由の例として、製造誤差による構造変動の調整のため、そして書き込み磁極の機能向上のための２つが挙げられる。これらの利点を、以下により詳細に説明する。
【００３３】
ここで図６を参照すると、本発明のもう１つの実施の形態に基づいて、書き込みヘッド602が、図面に概略的に示される、第１および第２戻り磁極604、606と書き込み磁極608とを有する磁気ヨーク603を備え、そしてこれらの戻り磁極604、606および書き込み磁極608が、ABSから離れて配置されるバック・ギャップ領域610で磁気的に接続される。トレーリング磁気シールド607は、第２戻り磁極606から書き込み磁極608に向かって延在する。
【００３４】
第１起磁力源（MMF源）612が提供され、その少なくとも一部分が第１戻り磁極604および書き込み磁極608間を通過する。この第１MMF源612は、バック・ギャップ部610に巻き付くパンケーキ・コイル又は第１戻り磁極604に巻き付くヘリカル・コイルなどの導電コイルの形態である。第１MMF源612のその他の構成も実施可能である。
【００３５】
第２MMF源614が提供され、この第２MMF源614の少なくとも一部分が第２戻り磁極606および書き込み磁極608間を通過する。この実施の形態において、第２MMF源は一対のコイル616、618を備える。第１および第２MMF源612、614は、電圧源又は電流源を含む共通ドライバ620によって駆動される。コイルの内の１つ、例えば第１コイル616は、電流がコイル612、616を通じて流れる際に、生成される磁界が反対方向となり、これらの磁界が書き込み磁極608で付加的に結合するようにドライバ620に接続される。第２MMF源（例えば第２コイル618）の他のコイルは遅延回路622に接続される。遅延回路に接続されるコイル618は、電流が、定常状態のとき（遅延が経過した後）に他のコイル616の方向と逆方向に流れるように、ドライバに接続される。遅延回路622によって生成される遅延の量は、好ましくは約１ビット期間以下である（１ビット期間が遅延の最大量であると考えられる）。少ないビット数の遅延が好ましい。転移が書き込まれている際に、ドライバ620は、MMF源612、614を通じて流れる電流を１つの方向から他の方向に変化させる。しかし、遅延回路622は、電流の第２コイル618へのこの切り替えを遅延させる。従って、コイル616、618は電流を反対方向に流すように配線されるが、遅延の期間中、コイル618を流れる電流はまだ切り替わっておらず、両コイルは電流を同一方向へと流れさせ、付加磁界を生成する。この場合、コイル616、618は結合し、磁束を第２（又はトレーリング）戻り磁極およびトレーリング・シールド607を通じて誘導する。
【００３６】
所望の量の遅延が経過した後、遅延回路は、電流を、第２コイル618を通じ、第１磁極616の方向と反対の方向に流す。生成された磁界は、第１コイル616からの磁界を打ち消す。なお強調すべきこととして、遅延回路は基本的に第２MMF源614のON／OFFを制御するが、これは必ずしもそうである必要はない。各コイル616、618のコイル巻数（又は電流量）を、第２MMF源が高磁界および低磁界状態間で切り替わることができるように、変化させることができる。例えば、第２MMF源614の第１コイル616を巻数４で構成し、一方第２コイル618を巻数２で構成する。この場合、定常状態時に、第２コイル618からの磁界が第１コイル616からの信号を部分的にのみ打ち消し、結果的に第２MMF源614から低磁界（０ではない）が生成される。遅延期間時、コイル616、618からの磁界が結合し、結果的に第２MMF源614から高磁界が放射される。
【００３７】
図７および８は、上述のような遅延を実施するための構造および回路の具体例を示す。特に図７を参照すると、本発明の一実施の形態に基づいた磁気書き込みヘッド702は、第１および第２戻り磁極706、708およびこの戻り磁極706、708間に配置される書き込み磁極710を有する磁気ヨーク704を備えている。磁気バック・ギャップ領域712は、ABSから離れた領域で戻り磁極706、708および書き込み磁極710を磁気的に接続する。第２戻り磁極708はトレーリング磁極であって、ABS近傍に形成され、第２戻り磁極708から書き込み磁極710に向かって（到達はしないが）延在するトレーリング磁気シールド709を備える。スロート・ハイト（ABSから計測した厚さ）およびトレーリング・ギャップ（書き込み磁極710からの距離）などの、トレーリング・シールド709の種々の寸法は、所望量の、向上した書き込み磁界勾配のために傾斜する磁界を生成し、且つ一方で十分な書き込み磁界強度を提供し、そして過度の量の磁束がトレーリング・シールド709に漏洩するのを防ぐことができるように、きめ細かく制御される。
【００３８】
書き込みヘッドは、第１戻り磁極および書き込み磁極を通じて磁束を誘導する磁界を生成する第１MMF源714を備える。上述のように、第１MMF源は、ヨーク704のバック・ギャップ層領域712に巻き付くパンケーキ・コイル又は戻り磁極706に巻き付くヘリカル・コイルである。また書き込みヘッドは、第２MMF源716をも備える。第１MMF源714と同様に、第２MMF源716は、バック・ギャップ部712に巻き付くパンケーキ・コイル又は第２戻り磁極708に巻き付くヘリカル・コイルである。またその他のコイル構成も実施可能である。この第１および第２MMF源714、716の両方は、例えば電圧源、電流源などである共通ドライバ718によって駆動される。ドライバ718は導電リード線720によってMMF源に接続され、そして第２MMF源716に接続されたリード線の内の１つが、キャパシタ722又はキャパシタと同じ態様で機能する回路を含む。
【００３９】
キャパシタ722は、第２MMF源からの磁界が必要である場合に第２MMF源716を駆動し、第２MMF源からの磁界が必要でない場合にこの第２MMF源716を停止させるように機能する。例えば、磁気転移の書き込みの際は、第２戻り磁極708を通じて流れる磁束の量を高めるため、第２MMF源からの磁界が必要となる。これによってトレーリング・シールド709の効果が高められ、書き込み磁極710から放射される書き込み磁界がトレーリング・シールド709に向けた角度に傾斜し、これによって書き込み磁界勾配が高められる。転移の過程で、第２コイル716を通じて流れる電流の方向が変化すると、キャパシタは負方向に充電され、第２コイル716を通じて電流を流れさせ、またその補助をする。
【００４０】
一旦キャパシタ722が正方向に充電されると、電流がコイル716を通じて流れない。このようにして、キャパシタ722は、長い磁区を媒体上へ書き込む定常状態処理の間に、第２コイル716を好適に停止させる。上述のように、長い磁区の記録の際に第２コイルを停止させることで、トレーリング・シールド709の作用を失効又は低減させることによって、好適に磁界強度が最大化される。この書き込み磁界の最大化は、磁界勾配を犠牲にして得られるものであるが、しかし長い磁気転移の場合には、このような磁界勾配の低減は問題とはならない。
【００４１】
ここで図８を参照すると、本発明のもう１つの実施の形態において、磁気書き込みヘッド802が磁気ヨーク804を備えている。このヨーク804は、第１および第２戻り磁極806、808、および書き込み磁極810を備え、これらは全てバック・ギャップ領域812で磁気的に接続される。トレーリング磁極である、第２戻り磁極808は、第２戻り磁極808から書き込み磁極810に向かって（しかし到達はしない）延在するトレーリング磁気シールド814と共に構成される。
【００４２】
第１MMF源816は、書き込みコイルおよび第１戻り磁極間に磁束を誘導する起磁力を生成する。第１MMF源816は、図６および７を参照して上に述べたように、パンケーキ・コイル又はヘリカル・コイルなどのコイルであってよい。また、書き込み磁極810および第２戻り磁極808間に磁束を誘導する起磁力を選択的に供給し、これによって、プロセス中にトレーリング・シールド814を選択的に活性化する、ための第２MMF源818も提供される。
【００４３】
ここで示すこの実施の形態によれば、第２MMF源818は、第１および第２コイル820、822などの複数のコイルを含んでいる。コイル820、822は、上述のようにパンケーキ又はヘリカル・コイルであって、その一部分が書き込み磁極810および戻り磁極808間を通過する。
【００４４】
第１および第２MMF源816、818の両方は、共通ドライバ824によって駆動される。ドライバ824は、導電リード線826、828によって第１MMF源に接続され、リード線830、832によって第２MMF源818の第１コイル820に接続される。コイル816、820はドライバに接続され、ドライバ824からの電流によって、コイル816、820の両方が書き込み磁極810において同一の方向に磁束を誘導する。つまり、図８に示すように、第１MMF源816の内側部分と接続されるリード線828は、コイル820の外側部分と接続されるリード線832と接続される。この構成によって、コイル816、820からの磁界が逆方向に（即ち時計回り及び逆時計回りに）動作し、書き込み磁極810に送達される磁束上に付加効果を与える。
【００４５】
さらに図８を参照すると、第２MMF源の第２コイル822が、リード線834、836によってドライバ824に接続される。第２コイル822をドライバ824に接続する回路は、好ましくは、リード線834、836の内の１つを通じて直列にドライバ824と接続されるインダクタ又は誘導機能回路838を含む。図に示すように、第２コイル822のリード線834、836および第１コイル820のリード線830、832は、ドライバ824がコイル820、822を通じて逆方向に電流を流すような形態で、ドライバ824に接続される。例えば、第１コイル820の内側ターンは第２コイル822の外側ターンと同じドライバ・アウトプットに接続され、第１コイル820の外側ターンは、第２コイル822の内側ターンと同じドライバ・アウトプットに接続される。
【００４６】
図に示すように、電流が第２MMF源818の両コイル820、822を通じて流れる際、この電流は、コイル820、822を通じてそれぞれ逆方向に流れる。従って、これらのコイルから発生する磁界は相互に打ち消しあう。インダクタ838は、ドライバからの電流（又は電圧）の方向が切り替わる際に、第２MMF源818の第２コイル822を通じて流れる電流が切り替わるのを瞬時に妨げる機能を果たす。これは図６を参照して説明した遅延回路622と同様である。このようにして、インダクタ838は、磁気転移の際にコイル820、822を付加的な態様で機能させる。定常状態において、長い磁区を媒体上に記録する際、このインダクタは、第２コイル822を通じて流れる電流を、コイル820と逆方向に流す閉回路としての機能を果たす。従って、コイル820、822からの起磁力は、転移時には、相互に対して付加的であり、転移と転移の間の定常状態時には相互に打ち消しあう。このことによって、トレーリング・シールド814は、転移と転移の間に活性化され、転移時に磁界勾配が最大化され、一方で長い磁区の記録時にはこのトレーリング・シールド814は非活性化され、この場合磁界勾配はさして重要ではなく、強い磁界が必要とされる。
【００４７】
本発明について、リーディングおよびトレーリング戻り磁極と、トレーリング・シールドとを有する垂直書き込みヘッドなど、特定の実施の形態を参照しながら上に述べてきたが、これらは、実施例として、本発明の例示のために示したものである。本発明は、相互に独立して動作可能な複数の起磁力源（MMF源）を有する磁気書き込みヘッドに、より幅広く適用されるものであることが理解されなければならない。“独立して”とは、それらのMMF源が、相互に対して所定の関連をもって動作しはするが、相互に一致した動作が必要ではないということを意味する。このような独立したMMF源は、例えば、上述の作動条件に基づいて、必要に応じて、磁気ヘッドを通じて磁束を誘導するために利用することができる。さらに、このような複数のMMF源は、書き込みヘッドにおける磁束の量又は書き込みヘッドによって放射される書き込み磁界の量を変更するためにも利用することができる。この複数の、独立したMMF源のその他の利用法および機能も実施可能である。
【００４８】
上述の実施の形態の利用法について、転移時に磁界勾配を高めること、および転移と転移との間に書き込み磁界を高めることに関連して、ここまで詳細に述べてきた。しかし、本発明は、その他の重要な利点も提供することができる。例えば、本発明を、磁気転移から離れた領域でのアンダーシュートの低減に利用することができる。さらに、複数のMMF源を、製造誤差の調整のために利用することができる。例えば、上述のように、トレーリング・シールドの適切な作用のためには、このトレーリング・シールドの特定の寸法が重要となる。このような寸法には、スロート・ハイト（ABSから計測した厚さ）、およびトレーリング・シールド・ギャップ（書き込み磁極およびトレーリング・シールド間の距離）が含まれる。例えば、トレーリング・シールドに対してスロート・ハイトが短すぎる場合、それは飽和し、磁気転移の書き込み時に十分に書き込み磁界を傾斜させられないということになる。同様に、トレーリング・シールド・ギャップが大きすぎても、十分に書き込み磁界を傾斜させられない。一方で、トレーリング・シールドのスロート・ハイト又はギャップが小さすぎる場合、トレーリング・シールドに対して許容不可能な量の書き込み磁界が失われ、結果的に書き込み磁界強度の減少につながる。本発明に基づく複数のMMF 書き込みヘッドは、トレーリング・シールドを通じて流れる磁束の量を必要に応じて増大又は減少させることによって、これらの寸法の差異を調整することができる。
【００４９】
種々の実施の形態を上に述べてきたが、これらは例示としてのみ示されたものであり、限定を目的として示されたものではないことが理解されなければならない。本発明の範囲に該当するその他の実施の形態も、本技術分野の従事者にとっては明らかであろう。従って、本発明の広がりと範囲とは、上述の例示的実施の形態のいずれかによって限定されるのではなく、以下の請求の範囲およびそれらの対応するものによってのみ定義されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明を実施したディスク・ドライブ・システムの概略図である。
【図２】図１のライン２‐２の方向から見た、スライダのABSの図であり、ABS上の磁気ヘッドの配置を示す。
【図３】使用の第１段階での、本発明の一実施の形態に基づいた書き込みヘッドを、図２のライン３‐３の方向から見た垂直断面図である。
【図４】使用の第２段階で動作する図３の書き込みヘッドの垂直断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に基づいた書き込みヘッドの概略図である。
【図６】本発明の一代替的実施の形態に基づいた書き込みヘッドの概略図である。
【図７】本発明のもう１つの実施の形態に基づいた書き込みヘッドの概略図である。
【図８】本発明のさらにもう１つの実施の形態に基づいた書き込みヘッドの概略図である。
【図９】ヘリカル・コイルおよびバイアス・コイルを用いた書き込みヘッドの垂直断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１２１…磁気ヘッド、
３０２，５０２，６０２，７０２，８０２，９００…書き込みヘッド、
３０４，５１４，６０３，７０４，８０４，９０２…ヨーク、
３０６，５０４，６０８，８１０，９０８…書き込み磁極、
３０８，５０６，６０４，７０６，８０６，９０４…リーディング戻り磁極、
３１０，５０８，６０６，７０８，８０８，９０６…トレーリング戻り磁極、
３２０，５０９，６０７，７０９，８１４，０７…トレーリング・シールド、
３２２，５１０，６１２，７１４，８１６，９１２…第１起磁力(MMF)源、
３２４，５１２，６１４，７１６，８１８，９１６…第２起磁力(MMF)源、
５１６，５１８，６１０，７１８，８２４…ドライバ、
６２２…遅延回路、
７２２…キャパシタ、
８３８…インダクタンス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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