JP2958187B2 - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録用ヘッドと再生用
ヘッドを分離して一体形成した複合型薄膜磁気ヘッドを
搭載した磁気ディスク装置に係り、特に工業生産が可能
で且つ高性能な複合型薄膜磁気ヘッドを搭載した磁気デ
ィスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の磁気ディスク装置は、記憶容量の
増大に伴う高記録密度を行なうために高保磁力の磁気デ
ィスクが使用され、この高保磁力な磁気ディスクにデー
タを効率良く記録再生する磁気ヘッドが要求されてい
る。この様な要求に応えるための磁気ヘッドは、インダ
クタンスが小さく、高い周波数に対しても大きい再生出
力が得られる薄膜磁気ヘッドが好適であり、特に最近は
記録用ヘッドと再生用ヘッドを分離して一体形成した複
合型薄膜磁気ヘッドが採用されている。この複合型薄膜
磁気ヘッドは、記録ヘッド、再生ヘッドをそれぞれの能
力を最大に発揮する様に設計することができ、例えば記
録ヘッドは、再生能力に妥協することなく、（１）ヘッ
ドの磁気コアを厚くすること、（２）磁気ギャップ深さ
を短くすること、（３）磁気コアに飽和磁束密度の大き
い材料を用いること等により記録能力を向上することが
できると共に、再生ヘッドは、磁気抵抗効果型の磁気ヘ
ッドを採用することにより、磁気ディスクの周速に関係
なく且つ従来のインダクティブ型ヘッドより高い出力感
度が得ることができる。尚、従来技術による複合型薄膜
磁気ヘッドは、例えば特開昭５９−３０２２３号公報、
特開昭５９−１２１６１７号公報、特開昭６１−１４５
７１８号公報及び日経エレクトロニクス１９９０年９月
３０号（Ｎｏ５３７）第８８頁乃至第８９頁の「ＭＲイ
ンダクティブ複合薄膜磁気ヘッドの構造」の記事に記載
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術による
複合型薄膜磁気ヘッドは、個々の記録及び再生ヘッドを
極力簡単な構造にして製造工程を簡略化しなければ工業
生産が困難である。このため、各ヘッドの設計に対して
は従来のような相互の制約よりもむしろ製造工程からの
制約をより多く考慮にいれる必要がある。とりわけ、記
録ヘッドの場合は、上記（１）ヘッドの磁気コアを厚く
することは狭トラック幅加工の精度が著しく要求され、
（２）磁気ギャップ深さを短くすることは再生ヘッドと
の合わせ精度が要求されるために製造工程からの制約が
極めて大きいと言う不具合があった。

【０００４】本発明の目的は、記録用ヘッド各部の寸法
ばらつき許容量を十分大きくしつつ、高保磁力媒体に高
記録密度でデータを記録再生することができる磁気ディ
スク装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、記録用ヘッドと再生用ヘッドを分離し
て一体形成した複合型薄膜磁気ヘッドと該磁気ヘッドに
よりデータを磁気ディスクに記録再生するデータ記録再
生回路を備える磁気ディスク装置において、前記記録用
ヘッドは下部磁気コア及び該下部磁気コアと磁気ギャッ
プ層を挟んで対向し且つ段差部を有する上部磁気コアと
を含み、前記データ記録再生回路によって段差部が磁気
ディスク対向部近傍の上部磁気コアより先に磁気飽和す
る範囲の記録電流値でデータ記録を行うことを第１の特
徴とする。

【０００６】また本発明は、記録用ヘッドと再生用ヘッ
ドを分離して一体形成した複合型薄膜磁気ヘッド及び磁
気ディスクとを備える磁気ディスク装置において、前記
記録用ヘッドは、下部磁気コア及び該下部磁気コアと一
端で磁気ギャップ層を挟んで対向する上部磁気コアとを
含み、該上下部磁気コアの磁気ディスク対向部の厚さで
あるポール長と、前記磁気ギャップ層の合計厚さ（Ｔ
ｔ）と、前記上下部磁気コアの前記磁気ギャップ対向部
長さであるギャツプ深さ（Ｇｄ）と、前記磁気コアの飽
和磁束密度（Ｂｓ）とが、磁気ディスク上に形成された
磁気記録媒体の厚さ（ｔｍ）及びその保持力（Ｈｃ）に
対し、前記ヘッド磁気コア飽和磁束密度の基準値Ｂｓｏ
を１．０Ｔ，前記磁気記録媒体の厚さの基準値ｔｍｏを
２５ｎｍ，前記磁気記録媒体保持力の基準値Ｈｃｏを１
２００Ｏｃとしたとき、以下の式を満足することを第２
の特徴とする。 Ｇｄ・ｔｍ’≦０．７・Ｔｔ・Ｂｓ’／Ｈｃ’−１．０ ｔｍ’＝ｔｍ／ｔｍｏ Ｂｓ’＝Ｂｓ／Ｂｓｏ Ｈｃ’＝Ｈｃ／Ｈｃｏ

【０００７】更に本発明は、前記特徴１乃至２の磁気デ
ィスク装置において、前記記録用ヘッドが、下部磁気コ
ア及び該下部磁気コアと磁気ギャップ層を挟んで対向し
且つ段差部を有する上部磁気コアとを含み、前記上下部
磁気コアが飽和磁束密度１．３Ｔ以上，透磁率１００乃
至１０００の磁性合金であり、磁気ディスクの磁気記録
面の厚さ（ｔｍ）が２５±１０ｎｍ，その保持力（Ｈ
ｃ）が１２００±４００Ｏｅに対し、前記上下部磁気コ
アの磁気ディスク対向部の厚さと前記磁気ギャップ層の
厚さＴｔが１．５μｍ以上６．５μｍ以下であることを
第３の特徴とする。

【０００８】また本発明は、前記特徴の磁気ディスク装
置において、上下部磁気コアの材料が、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆ
ｅ又はＣｏ−Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐｄ合金であることを第４の
特徴とする。

【０００９】また本発明は、前記記録用ヘッドは、下部
磁気コア及び該下部磁気コアと磁気ギャップ層を挟んで
対向し且つ段差部を有する上部磁気コアとを含み、前記
上下部磁気コアが飽和磁束密度１．０Ｔ程度，透磁率１
０００程度の磁性合金であり、磁気ディスクの磁気記録
面の厚さ（ｔｍ）が２５±１０ｎｍ，その保持力（Ｈ
ｃ）が１２００±４００Ｏｅに対し、前記上下部磁気コ
アの磁気ディスク対向部の厚さと前記磁気ギャップ層の
合計厚さ（Ｔｔ）が２．０μｍ以上８．０μｍ以下であ
ることを第５の特徴とし、前記上下部磁気コアの材料が
Ｎｉ−Ｆｅ合金であることを第６の特徴とする。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【作用】前記第１の特徴による磁気ディスク装置は、記
録用ヘッドの書込みギャップ近傍の磁気コアが磁気飽和
しない様にデータ書込みを行なうため、オーバーライト
値を記録電流値と共に単調に減少することができる。ま
た第２の特赦による磁気ディスク装置は、磁気コアの材
質を所定範囲の飽和磁束密度及び透磁率の材質に選択し
たことによって、磁気コアの磁気飽和を抑制することが
できる。更に第３の特徴による磁気ディスク装置は、磁
気ディスクの磁気記録面厚さ及び磁気ヘッド構成部の各
寸法等を所定の範囲に選択することによって磁気コアの
磁気飽和を抑制することができる。前記第４の特徴によ
る磁気ディスク装置は、前記上下部磁気コアの材料を選
択することにより磁気コアの磁気飽和を抑制することが
できる。

【００１３】前記第５の特徴による磁気ディスク装置
は、記録用ヘッドの磁気コアの材質を所定の飽和磁束密
度及び透磁率の材質に選択し、且つ上下磁気コアの磁気
ディスク対向部乃至磁気ギャップ層の厚さを所定範囲に
選択したことにより、磁気コアの磁気飽和を抑制するこ
とができる。更に第６の特徴による磁気ディスク装置
は、前記上下部磁気コアの材料を選択することにより磁
気コアの磁気飽和を抑制することができる。これら磁気
ディスク装置は、該磁性材料の選択の自由度を広げるこ
とができ、記録用ヘッド各部の寸法ばらつき許容量を十
分大きくしつつ、高保磁力媒体に高記録密度でデータを
記録再生することができる磁気ディスク装置を提供する
ことができる。

【００１４】

【実施例】

＜本発明の原理＞以下、本発明の一実施例による複合型
薄膜磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置を説明する
が、まず本発明の原理について図７乃至図１４を用いて
説明する。一般に、前記記録用ヘッドの記録能力は該ヘ
ッドによって最初に記録された信号が次にそれより短い
波長の信号で重ね記録された場合における、最初の記録
信号の消え残り比率（オ−バライト値［Ｏｖｅｒ Ｗｒ
ｉｔｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ］：重ね書き特性又は前
歴特性とも呼ばれる）によって評価される。磁気ディス
ク装置では磁気ディスクへのデータ記録が不十分（例え
ば、オ−バライト値が−２０ｄＢ以上）な場合は、これ
を高感度な再生ヘッドを持ってしても十分なデータ再生
信号／雑音の比率（Ｓ／Ｎ値）が得られず、データ再生
のエラ−が生ずる。本願の発明者らは該オーバライト値
劣化について実験結果を基に次の様に考察した。

【００１５】［オーバーライト特性不良原因１］本願発
明者らは、前記オ−バライト特性が、記録される側の磁
気ディスクの磁気特性、磁気ディスクと磁気ヘッド間の
浮上スペ−シング量及び記録波長によっても変化するこ
とを実験等によって明らかにした。即ち、異なる特性の
磁気ヘッドＨ１及びＨ２を対象にした実験で、図７に示
す如く記録媒体の保磁力Ｈｃが大きいほどオ−バライト
値ＯＷが増加し、図８に示す如く膜厚ｔmが厚いほどオ
−バライト値ＯＷが増加し、図９に示す如く浮上スペ−
シング量hfが小さいほどオ−バライト値ＯＷが減少し、
図１０に示す如く記録波長λが小さくなって、より高記
録密度になる程オ−バライト値ＯＷが増加することを明
らかにした。

【００１６】図１１は上記実験に用いたヘッドの記録磁
界を計算によって求め、それぞれのオ−バライト実測値
（ＯＷ）と前記記録磁界／媒体保磁力比率（Ｈx／Ｈc）
との対応を磁気ディスク媒体の膜厚（tm）およびスペ−
シング量（hf）をパラメ−タとして整理して示し、破線
が浮上量０．０８μmの場合、実線が浮上量０．１２μm
の場合である。同図より、媒体の膜厚（tm）を薄くする
ほど、及び浮上スペ−シング量（hf）を小さくするほ
ど、同じオ−バライト値を得る記録磁界がより小さくて
済むことがわかる。例えば各ヘッドは媒体の膜厚をケー
スＣ３（tm＝４０nm）からケースＣ１（tm＝２０nm）の
様に薄くするとオーバーライト値が減少し、浮上量を
０．１２μm（実線）から浮上量０．０８μm（破線）に
減少してもオーバーライト値が減少することが判る。こ
れら現象は、媒体の膜厚を薄くすることにより、またス
ペ−シングを小さくするほど媒体からの反磁界が減り、
単に媒体の保磁力を小さくする場合に比べ、より小さい
記録磁界で十分なオ−バライト性能が得られるようにな
るものと理解できる。

【００１７】また、図１２は図１１同様にオ−バライト
実測値（ＯＷ）と前記記録磁界／媒体保磁力比率（Ｈx
／Ｈc）との対応を、記録波長λをパラメ−タとして整
理したものである。同図より、記録波長０．５μmのケ
ースＣ４と記録波長０．３μmのケースＣ５を比べる
と、より高記録密度になる程、同じオ−バライト値（例
えば−３０ｄＢ）を得る記録磁界がより大きく必要とす
ることが判る。かかる記録波長の影響についても前記反
磁界による説明が可能と考えられる。

【００１８】［オーバーライト不良原因２］しかし、こ
の様なオ−バライト特性は、記録磁界の最大値だけでは
説明できない変化を示す場合があることを本願発明者ら
は図１３及び図１４に示す実験によって明らかにした。
この図１３はオ−バライト値と磁気ヘッド記録電流によ
る起磁力ｍｍｆとの関係に対する３種類のヘッドａ，ｂ
及びｃに関する実験結果を示したものであり、図１４は
前記ヘッドａ及びｃに関するＳ／Ｎと起磁力ｍｍｆの関
係の実験結果を示す。

【００１９】本発明者らはかかる実験事実を整理したと
ころ、起磁力を増加していく場合に該オ−バライト値が
ほぼ単調に減少するヘッドａ（図１３参照）は、概ねオ
−バライト値が前記記録磁界の最大値と良好に対応して
起磁力増加に対してＳ／Ｎ比が増加する（図１４参照）
が、反面、起磁力増加に対して前記オ−バライト値が増
加する（図１３参照）ヘッドｃは起磁力増加に対してＳ
／Ｎ比が減少する特性があることを明らかにした。この
現象により発明者らは、オーバーライト特性が前記記録
磁界の最大値と対応せずに別の要因によって変化するこ
とを考え、さらに実験事実の整理をすすめたところ、起
磁力増加に対して前記オ−バライト値が増加するのは、
ほとんどの場合起磁力増加に対して再生出力が低下する
現象と連動していることが判明した。後でも述べるが、
起磁力増加に対して再生出力が低下する場合は、ディス
クノイズも大きくなるため、ト−タルとしてＳ／Ｎ比も
起磁力増加に対して低下する。

【００２０】図１３及び図１４はかかる状況をよく表し
ている。即ち、起磁力増加に対してオ−バライト値がほ
ぼ単調に減少するヘッドａは、起磁力増加に対してＳ／
Ｎ比がほぼ単調に増加し、起磁力増加に対して途中から
オ−バライトが増加するヘッドｃは、起磁力増加に対し
てＳ／Ｎが途中から減少する。

【００２１】従って、磁気ディスク装置として十分作動
しうる性能を安定に確保するためには、起磁力増加に対
してＳ／Ｎ比がほぼ単調に増加し、且つオ−バライトが
ほぼ単調に減少する磁気ヘッドと磁気ディスクの組合せ
であることが望ましい。従って、図１３によれば、磁気
ディスク装置の性能の目安であるオ−バライト−２０ｄ
Ｂ以下で且つ起磁力増加に対して前記オ−バライトが減
少する起磁力の範囲Δｍｍｆは、単調に減少するのみの
ヘッドａが最も大きく（Δｍｍｆａ＞Δｍｍｆｂ＞Δｍ
ｍｆｃ）、磁気ディスク装置の高性能化と量産に適して
いることがわかる。また、図１４によれば、同じく磁気
ディスク装置の性能の目安であるＳ／Ｎ比＞３０ｄＢ以
上で且つ起磁力増加に対して前記Ｓ／Ｎ比が増加する起
磁力の範囲Δｍｍｆは、単調に減少するのみのヘッドａ
の方が大きく（Δｍｍｆａ’＞Δｍｍｆｃ’）、磁気デ
ィスク装置の高性能化と量産に適していることがわか
る。

【００２２】発明者らは、この起磁力増加に対して再生
出力が低下する原因は、ヘッド磁気ギャップ先端から漏
れる記録磁界の分布がブロ−ドになることによる媒体磁
化遷移幅の拡大に主に起因し、記録磁界の勾配と良く対
応すると考察した。そして、起磁力増加に対して再生出
力が低下する場合には前記オ−バライト値は記録磁界の
最大値のみならず該磁界の勾配、特に媒体保磁力近傍に
おける磁界勾配と密接に関連している可能性があるもの
と考えた。

【００２３】発明者らはこの磁界勾配について考察した
結果、磁気ヘッドを励磁したときに磁気飽和の始まる場
所が上部磁気コアの段差部から上部磁気コア先端の磁気
ギャップ対向部に移り、ヘッド先端に広がる記録磁界分
布の上部磁気コア側の磁界勾配が記録電流増加と共に緩
やかとなる傾向を示すのではないかと考えた。即ち、一
般に媒体磁気特性が一定の場合、磁化反転の急峻性は該
ヘッド上部磁気コア側の記録磁界勾配が緩やかなほど悪
化し、係る記録磁化信号を再生した場合、磁化反転に対
応して得られる出力波形の半値幅が拡がり、特に高記録
密度で記録された場合には著しい再生出力の低下を招く
ことから、前記磁界勾配劣化の原因は、磁性体膜厚の厚
膜化または磁気ギャップ深さの短小化を施した薄膜磁気
ヘッドの場合、磁気ヘッドを励磁したときにヘッド先端
に広がる記録磁界分布の上部磁気コア側の磁界勾配が記
録電流増加と共に緩やかとなるため、再生出力も記録電
流増加と共に低下するものと考えた。

【００２４】従って本願の発明者らは、起磁力増加時の
再生出力低下を防止するためには、上部磁気コア先端の
磁気ギャップ対向部における磁気飽和を抑制すればよい
と考え、オ−バライト値が前記記録電流値と共に単調に
減少する範囲に前記記録電流値を設定できるように磁気
ヘッド及び磁気ディスクの組合せを適正化することを発
明した。

【００２５】この様に発明者らは、磁気ディスク装置に
おけるオーバーライト値悪化の原因が、前記［原因１］
の他に磁気ヘッドの上部磁気コア側の磁界勾配が緩やか
となる現象に起因することを解明し、この磁場勾配劣化
をも防止するため、磁気ディスク媒体についてはその膜
厚を薄くして該媒体からの反磁界を減少し、ヘッドにつ
いては上下磁気コアと磁気ギャップの合計厚さを薄く、
ギャップ深さを長くする構造とすることにより、ヘッド
を励磁したときに磁気飽和の始まる場所が上部磁気コア
先端の磁気ギャップ対向部から上部磁気コアの段差部に
戻り、記録電流増加時の上部磁気コア側の磁界勾配が緩
やかとなる現象を防止した磁気ディスク装置を発明し
た。これにより本発明による磁気ディスク装置は、大幅
な、又は特別なヘッド構造の改善なしに再生出力低下と
オ−バライトの増加が防止でき、しかも量産に適してい
る。

【００２６】尚、従来の記録再生兼用型ヘッドの場合は
再生性能維持又は向上の制約により係る上部磁気コア先
端での磁気飽和の防止は難しく、例えばこの部分のみを
例えばＣｏ−Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐｄ系結晶質材料等の適用に
より飽和磁束密度を高くする、又は下部側先端に磁束が
集中しやすくするなどの大幅なヘッド構造の改善が必要
と考えられる。

【００２７】＜磁気ディスク装置全体の概略＞以下、図
面を参照しながら本発明の一実施例による磁気ディスク
装置を詳細に説明する。図１は本発明が適用される薄膜
磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置の構成を説明す
るための概略図である。この磁気ディスク装置は、デー
タが記録再生される磁気記録媒体に相当する磁気ディス
ク２，該ディスク２を保持して高速回転するスピンドル
モータ３，前記ディスク２にデータを記録再生する磁気
ヘッドアッセンブリ４００，該アッセンブリ４００をヘ
ッドアーム６を介してディスク２の半径方向に移動する
アクセッサ７とから構成されるＨＤＡ（ヘッド ディス
クアッセンブリ）１と、前記スピンドルモータ３の回転
を制御するディスク回転制御回路８と、前記アクセッサ
７に磁気ヘッドアッセンブリ４００の移動を指示するヘ
ッド位置決め回路９と、磁気ヘッドアッセンブリ４００
によるデータの記録再生を指示するデータ記録再生回路
１０とから構成される。

【００２８】この様に構成された磁気ディスク装置は、
ディスク回転制御回路８が磁気ディスク２を所定回転数
で回転を保持した状態でヘッド位置決め回路９がアクセ
ッサ７によって磁気ヘッドアッセンブリ４００を磁気デ
ィスク２の目標トラックに位置付けした後に、データ記
録再生回路１０の指示によって該アッセンブリ４００が
ディスク２にデータの記録再生を行なう様に動作する。

【００２９】本発明が適用される磁気ディスク装置は、
小型から大容量の大型磁気ディスク装置にも適用するこ
とができる。例えば小型磁気ディスク装置は図２に示す
如く、小径，例えば３インチ径の磁気ディスク１２と、
該ディスク１２にデータの記録再生を行なう磁気ヘッド
アッセンブリ１３と、該ヘッドアッセンブリ１３を回転
的に移動するロータリアクセッサ１４と、図示しないス
ピンドルモータ及び各回路とをＨＤＡ１１に一体的に収
納する様に構成される。また大容量磁気ディスク装置に
おいては、図３に示す如く、中径，例えば８インチの複
数磁気ディスク２２と、該複数磁気ディスク２２にデー
タの記録再生を行なう複数の磁気ヘッドアッセンブリ２
６と、この複数の磁気ヘッドアッセンブリ２６を一体的
に移動するボイスコイルモータ２７とをＨＤＡ２１に収
納する様に構成される。

【００３０】また、前述の大容量磁気ディスク装置に使
用される磁気ヘッドアッセンブリは、図４（ａ）に示す
如く、薄膜技術によって形成される磁気ヘッド４０を持
つ磁気ヘッドスライダ４を、弾性的なジンバル５が磁気
ディスクの回転方向に対して直交するように支持する構
造であり、小型磁気ディスク装置に使用される磁気ヘッ
ドアッセンブリは、図４（ｂ）に示す如く薄膜技術によ
って形成される磁気ヘッド４０を持つ磁気ヘッドスライ
ダ４を、弾性的なジンバル５が磁気ディスクの回転方向
に対してほぼ並行するように支持する構造である。これ
ら磁気ヘッドスライダの支持方向の差異は次の通りであ
る。即ち、大型の磁気ディスク装置は、磁気ヘッドの高
速位置決め要求に応えるためにリニアボイスコイルモー
タを採用して磁気ヘッドスライダをディスク半径方向に
直線移動するためにスライダをトラックに対して直角に
支持し、小型磁気ディスク装置は、小型化のために回転
的に駆動するリニアモータによって磁気ヘッドスライダ
をディスク半径方向に円弧状移動するためにスライダを
トラックに対して並行に支持する所謂ストレート型のた
めである。

【００３１】＜本実施例による磁気ヘッド＞前記磁気ヘ
ッドスライダは、図５に示す如く、ディスク表面に浮上
するスライダ面に負圧発生用に設けられたヘッドスライ
ダレール４４の空気流出端側面に薄膜技術により本実施
例の特長である記録再生分離／複合型薄膜磁気ヘッド４
０が形成されている。この記録再生分離／複合型薄膜磁
気ヘッドは、図６に示す如く、前記ヘッドスライダ４０
の基板１００上にアルミナ等の絶縁部材を介して再生ヘ
ッド１０２、記録ヘッド１０１を順次積層形成して両ヘ
ッドを分離且つ複合化したものである。

【００３２】この再生ヘッド１０２は、磁気抵抗効果を
応用した高感度の磁気抵抗効果型磁気ヘッドであり、磁
気ディスクのデータ磁化以外の外部磁界をシ−ルドする
上部シ−ルド膜１０７及び下部シ−ルド膜１０６と、該
上下シ−ルド膜１０６及び１０７間に形成される磁気抵
抗効果検出部（ＭＲ膜、バイアス膜及び磁区制御膜等）
１０８と、該ＭＲ膜等よりなる磁気抵抗効果検出部１０
８で検出した磁気ディスクのデータ磁化に対応した抵抗
変化を外部で電圧信号に変換すべく電気的に引き出すた
めの電極端子１０９より基本的に構成される。この磁気
抵抗効果によりデータを読み出す領域は、磁気抵抗効果
検出部１０８の奥行き寸法（ＭＲ高さ）１１１と２つの
電極端子１０９の間隔（トラック幅）１１２で規定され
る。

【００３３】また、記録ヘッド１０１は前記再生ヘッド
１０２の上部にアルミナ等の絶縁部材を介して形成され
るインダクティブヘッドであり、下部磁気コア１０４
と、上部磁気コア１０３と、該上下部磁気コア１０３及
び１０４間に充填されるホトレジスト等の有機材料から
なる非磁性絶縁層１１０と、該薄膜磁気ヘッドを励磁す
るためのＣｕ等の金属導体からなるコイル１０５により
基本的に構成される。さらに、該薄膜磁気ヘッド先端の
媒体対向部に設けられた、前記上部磁気コア１０３及び
下部磁気コア１０４の各先端部、即ち、上部ポ−ル１１
３及び下部ポ−ル１１４は、アルミナ等セラミック材料
からなる非磁性絶縁層で形成された磁気ギャップ１１５
を介して対向している。図１５は前記記録ヘッド１０１
の断面概略図である。同図において、Ｔｔは上部ポ−ル
１１３、下部ポ−ル１１４及び磁気ギャップ１１５の各
層の合計厚さであり、Ｇｄは前記上下ポ−ルの磁気ギャ
ップ対向部長さ、即ちギャップ深さであり、Ｈｗは前記
上下磁気コアの対向間隔（窓高さ）である。

【００３４】該記録ヘッド１０１は、まず、前記ポ−ル
のトラック幅加工精度が概略±０．５μｍ程度となるよ
うに、Ｔｔが概略３〜６μｍ程度、窓高さＨｗが概略３
〜７μｍと成るように設計される。また、該記録ヘッド
の下側に形成した前記再生ヘッドの磁気抵抗効果部奥行
き（ＭＲ高さ）１１１との合わせ加工精度とギャップ深
さＧｄ自体のマ−ジンを考え、Ｇｄ変動幅は、概略１〜
３μｍまで許容できるのが望ましい。

【００３５】この様に構成された再生ヘッド１０２及び
記録ヘッド１０１は、図５に示すヘッドスライダレール
４４の空気流出端側面に図６の前方が上向きに成るよう
に配置されて磁気ディスク上に浮上するものである。

【００３６】［本実施例による磁気ヘッドのポイント］
さて、本実施例による記録再生分離／複合型薄膜磁気ヘ
ッドは、前記磁気コアとして飽和磁束密度が１．３Ｔ以
上で且つ透磁率が１００以上１０００以下の磁性材料を
使用する。具体的な例としては、前記記録用ヘッド１０
１は、前記上下部磁気コア１０３及び１０４の材質がＣ
ｏ−Ｎｉ−Ｆｅ又はＣｏ−Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐｄ等の、飽和
磁束密度１．３Ｔ以上の３元系又は４元系の合金とし、
磁気ディスク記録面の厚さ（ｔｍ）が２５±１０ｎｍ，
保磁力（Ｈｃ）が１２００±４００ Ｏｅの場合、前記
上下磁気コアの磁気ディスク対向部の厚さと前記磁気ギ
ャップ層の合計厚さＴｔを１．５μｍ以上６．５μｍ以
下に構成する。

【００３７】この材質等は、上下部磁気コア１０３及び
１０４の材質をＮｉ−Ｆｅとし、磁気媒体の厚さ（ｔ
ｍ）が２５±１０ｎｍ，保磁力（Ｈｃ）が１２００±４
００Ｏｅの場合、前記上下部磁気コアの磁気ディスク対
向部の厚さと前記磁気ギャップ層の合計厚さＴｔを２．
０μｍ以上 ８．０μｍ以下としても良い。尚、前記磁
気コアとして飽和磁束密度及び透磁率を規定した理由
は、後述する記録電流の設定を容易にするためである。

【００３８】＜本実施例による磁気ディスク及びデータ
記録再生波長＞本実施例における磁気ディスクは、１イ
ンチ当り２０００トラック以上のトラック密度（２００
０ＴＰＩ）且つ１インチ当り４５キロビット以上の線記
録密度（４５キロＢＰＩ）であり、その磁気膜の厚さが
後述する所定範囲の厚さに設定されると共に該磁気膜が
所定範囲の保磁力に設定される。これら磁気膜の厚さ及
び保磁力の範囲は、後述する磁気ヘッドの構造及び材質
によって異なるものである。この様に構成した磁気ディ
スクにデータを薄膜磁気ヘッドにより記録する場合、本
実施例による磁気ディスク装置は、データ記録再生回路
により記録波長１．５μｍ以下の高記録密度記録を行な
う。この記録波長による記録電流値は、記録用ヘッドに
よって最初に記録された信号が次にそれより短い波長の
信号で重ね記録された場合における、最初の記録信号の
消え残り比率（オ−バライト値）が−２０ｄＢ以下であ
ると共に、該オ−バライト値が記録電流値と共に単調に
減少する範囲に、且つ再生出力と雑音との比率（Ｓ／
Ｎ）が記録電流値と共に単調に増加する範囲にて駆動す
る。かかる電流設定範囲は、該上部磁気コア１０３の磁
気ディスク対向部が磁気飽和しない記録電流範囲、また
は記録電流値を増加する過程において該上部磁気コア段
差部の方が該上部磁気コア１０３の磁気ディスク対向部
より先に磁気飽和する記録電流範囲である。

【００３９】＜本実施例による磁気ヘッド，磁気ディス
ク，記録電流の組合せ＞この様に本実施例による磁気デ
ィスク装置は、記録用の磁気ヘッドの材質を特定してオ
−バライト値が記録電流値と共に単調に減少する範囲に
記録電流範囲を制御すると共に、その磁気ヘッドにみあ
った磁気ディスクを使用することによって、高保磁力媒
体に十分記録再生可能で、起磁力増加時の再生出力低下
が十分小さく、且つ記録用ヘッド各部の寸法ばらつき許
容量を十分大きく確保することができる。

【００４０】＜他の実施例＞前述の記録用ヘッド及び磁
気ディスクの各寸法等は、前記実施例に限られるもので
はなく、上下部磁気コアの磁気ディスク対向部の厚さ
（ポ−ル長）と前記磁気ギャップ層の合計厚さＴｔ、前
記上下磁気コアの前記磁気ギャップ対向部長さ（ギャッ
プ深さ）Ｇｄ、前記磁気コアの飽和磁束密度Ｂｓが、前
記磁気ディスク面上に形成された磁気媒体の厚さｔｍ、
及び保磁力Ｈｃに対し以下の式を満足するものであれば
更に多くの応用例が考えられる。図１６はかかる状況を
模式的に示したものである。

【００４１】

【数１】

【００４２】さらに、前記記録用ヘッドは、そのコイル
巻数と前記記録電流値との積（起磁力）を１．０ＡＴ以
下に設定できる方がディスク装置の消費電力を抑制する
上で望ましく上記の各構成に対してはこれは十分可能で
ある。

【００４３】また前記実施例においては電流設定範囲
が、該上部磁気コア１０３の磁気ディスク対向部が磁気
飽和しない記録電流範囲、または記録電流値を増加する
過程において該上部磁気コア段差部の方が該上部磁気コ
ア１０３の磁気ディスク対向部より先に磁気飽和する範
囲に設定、換言すれば磁気コアの飽和が不十分にするこ
とを説明したが、これはヘッド各部の寸法制限が少ない
ぶん、製造に好適である。次にこれを図１７を用いて説
明する。図１７はヘッド磁気コアの飽和磁束密度Ｂｓ及
び透磁率μが異なる各場合についてのヘッド記録磁界
（最大値）Ｈｘ／Ｈｃと起磁力ｍｍｆの関係を示す。ケ
−スＡはＢｓ＝１．７Ｂｓｏ，μ＝５００、ケ−スＢは
Ｂｓ＝１．３Ｂｓｏ，μ＝１０００、及びケ−スＣはＢ
ｓ＝Ｂｓｏ，μ＝１０００であり、Ｂｓｏは１．０Ｔで
ある。Ｈｘ／Ｈｃの目安としてケ−スＣのほぼ磁気コア
飽和レベルに相当する１．５を選ぶと、かかる目安に対
してケ−スＣよりＢｓの大きいケ−スＢでは、ケ−スＣ
より小さい起磁力（ｍｍｆＢ＜ｍｍｆＣ）でしかも磁気
コアが十分飽和しない状態でも到達する。更に、Ｂｓが
大きい反面、透磁率の小さいケ−スＡの場合も、該Ｈｘ
／Ｈｃの目安に対し、起磁力は若干ケ−スＢより大きい
（ｍｍｆＡ＞ｍｍｆＢ）ものの、磁気コアが未飽和でも
十分到達する。従ってかかる比較結果より、通常のイン
ダクティブヘッドの場合は磁気コアが十分飽和する条件
で使う方がコアの透磁率の影響を受けず、一般的である
が、先に述べた出力低下現象が起こる可能性のある場合
は、必要なＨｘ／Ｈｃが得られる保証があれば磁気コア
の飽和が不十分でも、ヘッド各部の寸法変動の影響が少
なければ、むしろ望ましいと言える。かかる状況を図１
８〜図２４に示すＨｘ／Ｈｃとヘッド主要部寸法との関
係によってより明白になる。

【００４４】図１８はヘッド先端合計厚さをパラメ−タ
としてＨｘ／Ｈｃと起磁力ｍｍｆとの関係を表したもの
である。同図において、厚さＴｔ１＜Ｔｔ２＜Ｔｔ３に
対してＨｘ／Ｈｃの変動幅は起磁力が小さいほど（ｍｍ
ｆ１＜ｍｍｆ２＜ｍｍｆ３）小さいことがわかる。図１
９は図１８の結果を起磁力ｍｍｆ１＜ｍｍｆ２＜ｍｍｆ
３をパラメ−タとしてＨｘ／Ｈｃとヘッド先端合計厚さ
との関係に書き改めたものである。同図によりＴｔによ
るＨｘ／Ｈｃの変動幅と起磁力との関係はより明白であ
る。

【００４５】以下、図２０〜図２４は図１９と同じ要領
でＨｘ／Ｈｃとヘッド各部寸法との関係をまとめたもの
である。即ち、図２０はギャップ深さ、図２１は段差部
カバレ−ジファクタ、図２２はポ−ル高さ、図２３は窓
高さ、そして図２４は段差部テ−パ角のヘッド各部寸法
との関係を示す。ヘッド各部寸法によるＨｘ／Ｈｃの変
動幅は起磁力が小さいほど（ｍｍｆ１＜ｍｍｆ２＜ｍｍ
ｆ３）小さいことが各図より明白である。なお、図２３
よりＨｗは５μｍ程度から更に小さくするとＨｘ／Ｈｃ
が急速に低下するため、製造バラツキも考慮し５±２μ
ｍ以上であることが望ましいことがわかる。

【００４６】以上の各実施例において、薄膜磁気ヘッド
の磁気コア材料として良く知られているＮｉ−Ｆｅの飽
和磁束密度Ｂｓは約１テスラであり、これより大きいＢ
ｓを有する材料としては例えば本文中に述べたＣｏ−Ｎ
ｉ−Ｆｅ−Ｐｄ結晶質材料が約１．３テスラ、Ｃｏ−Ｎ
ｉ−Ｆｅ系結晶質材料が約１．７テスラのＢｓを示す。
また、Ｆｅ−Ｔａ−Ｃ系結晶質材料でも約１．７テスラ
のＢｓを示すものもある。また、磁気コア以外について
も一部例をあげて開示したが、これらの各部材料は上記
実施例に述べたものに限定されるものではない。

【００４７】前記各実施例によれば、記録電流値を増加
する過程において記録用ヘッドにおける上部磁気コアの
磁気ディスク対向部が磁気飽和しないか又は、該上部磁
気コア段差部の方が該上部磁気コアの磁気ディスク対向
部より先に磁気飽和する範囲、即ちオ−バライト値が前
記記録電流値と共に単調に減少する範囲に、及びＳ／Ｎ
が記録電流値と共に単調に増加する範囲に前記記録電流
値を設定できるように、上下部磁気コアの磁気ディスク
対向部の厚さ（ポ−ル長）と前記磁気ギャップ層の合計
厚さＴｔ、前記上下磁気コアの前記磁気ギャップ対向部
長さ（ギャップ深さ）Ｇｄ、上部磁気コア段差部の高さ
Ｈｗ、前記磁気コアの飽和磁束密度Ｂｓ、コイル巻数、
前記磁気ディスク面上に形成された磁気媒体の厚さｔ
ｍ、及び保磁力Ｈｃ等の各パラメ−タに対しヘッド−媒
体を適正化できるので、薄膜磁性体、薄膜コイル及び非
磁性絶縁層を順次積層して、記録用ヘッドと再生用ヘッ
ドを分離して一体形成した複合型薄膜磁気ヘッド、特に
高保磁力媒体に十分記録再生可能で、起磁力増加時の再
生出力低下が十分小さく、且つ記録用ヘッド各部の寸法
ばらつき許容量を十分大きく確保できる複合型薄膜磁気
ヘッドを搭載した磁気ディスク装置を実現できる。

【００４８】更に、前記記録用ヘッドコアに高飽和磁束
密度を有する磁性材料のうちの、低い透磁率のものでも
適用可能なため、該磁性材料の選択の自由度を広げると
共に、ヘッドと磁気媒体との適正な組み合わせ及び記録
電流値の適正な設定を可能とすることにより、工業的に
量産可能な複合型薄膜磁気ヘッドを搭載した磁気ディス
ク装置を実現できる。

【００４９】

【発明の効果】以上述べた如く、データ記録再生回路に
よる書込み電流値／波長，磁気ディスクのＴＰＩ／ＢＰ
Ｉ，磁気記録面厚さ，磁気ヘッドの寸法及び材質を適性
な組合せにすることによって、記録用ヘッド各部の寸法
ばらつき許容量を十分大きくしつつ、高保磁力媒体に高
記録密度でデータを記録再生することができる磁気ディ
スク装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される磁気ディスク装置の概略
図。

【図２】小型磁気ディスク装置の外観概略図。

【図３】大容量磁気ディスク装置用ヘッドディスクアセ
ンブリの概略図。

【図４】ヘッドアセンブリの概略図。

【図５】薄膜磁気ヘッドを形成したヘッドスライダの概
略図。

【図６】記録再生分離／複合化薄膜磁気ヘッドの概略
図。

【図７】オーバーライトと媒体保磁力の関係を示す図。

【図８】オーバーライトと媒体膜厚の関係を示す図。

【図９】オーバーライトとヘッド浮上量の関係を示す
図。

【図１０】オーバーライトと記録波長の関係を示す図。

【図１１】オーバーライトとヘッド磁界／媒体保磁力と
の関係を示す図。

【図１２】オーバーライトとヘッド磁界／媒体保磁力と
の関係を示す図。

【図１３】オーバーライトとヘッド起磁力との関係を示
す図。

【図１４】Ｓ／Ｎ比と起磁力との特徴を示す図。

【図１５】記録用ヘッドの断面概略図。

【図１６】本発明による記録用ヘッドのギャップ深さと
先端合計厚さとの関係を示す図。

【図１７】ヘッド磁界／媒体保磁力とＨｘ／Ｈｃとの関
係を示す図。

【図１８】ヘッド先端厚さと起磁力及びＨｘ／Ｈｃとの
関係を示す図。

【図１９】Ｈｘ／Ｈｃとヘッド先端合計厚さとの関係を
示す図。

【図２０】Ｈｘ／Ｈｃとギャップ深さとの関係を示す
図。

【図２１】Ｈｘ／Ｈｃとヘッド段差部カバージファクタ
との関係を示す図。

【図２２】Ｈｘ／Ｈｃとヘッドポール高さとの関係を示
す図。

【図２３】Ｈｘ／Ｈｃとヘッド窓高さとの関係を示す
図。

【図２４】Ｈｘ／Ｈｃとヘッド段差部テーパ各の関係を
示す図。

【符号の説明】

１…ＨＤＡ、２…磁気ディスク、４…磁気ヘッドスライ
ダ、４０…薄膜磁気ヘッド、４００…磁気ヘッドアッセ
ンブリ、１０１…記録用ヘッド、１０２…再生用ヘッ
ド、１０３…上部磁気コア、１０４…下部磁気コア、１
０５…導体コイル、１１０…非磁性絶縁層、１１３…上
部ポ−ル、１１４…下部ポ−ル、１１５…磁気ギャッ
プ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須田 三男 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社 日立製作所 小田原工場内 (72)発明者 大津 孝佳 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社 日立製作所 小田原工場内 (72)発明者 宮本 詔文 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 平３−185601（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−276408（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−29104（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 5/02,5/09 G11B 5/127,5/31

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録用ヘッドと再生用ヘッドを分離して
   一体形成した複合型薄膜磁気ヘッドと該磁気ヘッドによ
   りデータを磁気ディスクに記録再生するデータ記録再生
   回路を備える磁気ディスク装置において、前記記録用ヘ
   ッドは下部磁気コア及び該下部磁気コアと磁気ギャップ
   層を挟んで対向し且つ段差部を有する上部磁気コアとを
   含み、前記データ記録再生回路によって段差部が磁気デ
   ィスク対向部近傍の上部磁気コアより先に磁気飽和する
   範囲の記録電流値でデータ記録を行うことを特徴とする
   磁気ディスク装置。
2. 【請求項２】 記録用ヘッドと再生用ヘッドを分離して
   一体形成した複合型薄膜磁気ヘッド及び磁気ディスクと
   を備える磁気ディスク装置において、前記記録用ヘッド
   は、下部磁気コア及び該下部磁気コアと一端で磁気ギャ
   ップ層を挟んで対向する上部磁気コアとを含み、該上下
   部磁気コアの磁気ディスク対向部の厚さであるポール長
   と、前記磁気ギャップ層の合計厚さ（Ｔｔ）と、前記上
   下部磁気コアの前記磁気ギャップ対向部長さであるギャ
   ツプ深さ（Ｇｄ）と、前記磁気コアの飽和磁束密度（Ｂ
   ｓ）とが、磁気ディスク上に形成された磁気記録媒体の
   厚さ（ｔｍ）及びその保持力（Ｈｃ）に対し、前記ヘッ
   ド磁気コア飽和磁束密度の基準値Ｂｓｏを１．０Ｔ，前
   記磁気記録媒体の厚さの基準値ｔｍｏを２５ｎｍ，前記
   磁気記録媒体保持力の基準値Ｈｃｏを１２００Ｏｃとし
   たとき、以下の式を満足することを特徴とする磁気ディ
   スク装置。 Ｇｄ・ｔｍ’≦０．７・Ｔｔ・Ｂｓ’／Ｈｃ’−１．０ ｔｍ’＝ｔｍ／ｔｍｏ Ｂｓ’＝Ｂｓ／Ｂｓｏ Ｈｃ’＝Ｈｃ／Ｈｃｏ
3. 【請求項３】 前記記録用ヘッドは、下部磁気コア及び
   該下部磁気コアと磁気ギャップ層を挟んで対向し且つ段
   差部を有する上部磁気コアとを含み、前記上下部磁気コ
   アが飽和磁束密度１．３Ｔ以上，透磁率１００乃至１０
   ００の磁性合金であり、磁気ディスクの磁気記録面の厚
   さ（ｔｍ）が２５±１０ｎｍ，その保持力（Ｈｃ）が１
   ２００±４００Ｏｅに対し、前記上下部磁気コアの磁気
   ディスク対向部の厚さと前記磁気ギャップ層の厚さＴｔ
   が１．５μｍ以上６．５μｍ以 下であることを特徴とす
   る請求項２記載の磁気ディスク装置。
4. 【請求項４】 前記上下部磁気コアの材料が、Ｃｏ−Ｎ
   ｉ−Ｆｅ又はＣｏ−Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐｄ合金であることを
   特徴とする請求項３記載の磁気ディスク装置。
5. 【請求項５】 前記記録用ヘッドは、下部磁気コア及び
   該下部磁気コアと磁気ギャップ層を挟んで対向し且つ段
   差部を有する上部磁気コアとを含み、前記上下部磁気コ
   アが飽和磁束密度１．０Ｔ程度，透磁率１０００程度の
   磁性合金であり、磁気ディスクの磁気記録面の厚さ（ｔ
   ｍ）が２５±１０ｎｍ，その保持力（Ｈｃ）が１２００
   ±４００Ｏｅに対し、前記上下部磁気コアの磁気ディス
   ク対向部の厚さと前記磁気ギャップ層の合計厚さ（Ｔ
   ｔ）が２．０μｍ以上８．０μｍ以下であることを特徴
   とする請求項２記載の磁気ディスク装置。
6. 【請求項６】 前記上下部磁気コアの材料がＮｉ−Ｆｅ
   合金であることを特徴とする請求項５記載の磁気ディス
   ク装置。