補助バイアスを備えたライター構造
【課題】電極先端に残留する磁界は、媒体への転移に悪影響を及ぼし、媒体上の一部分を消去する原因となる恐れがある。電極先端の動作を支援し、外部の磁界が媒体上の一部分を消去しないようにする。
【解決手段】記憶媒体を有する記録ヘッドであって、磁気電極と、磁気バイアス構造と、磁気電極と磁気バイアス構造との間に配置されたスペーサとを備えた記録ヘッドを提供する。
【解決手段】記憶媒体を有する記録ヘッドであって、磁気電極と、磁気バイアス構造と、磁気電極と磁気バイアス構造との間に配置されたスペーサとを備えた記録ヘッドを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、データ記憶装置、および検索システムに関するものである。更に特定すれば、本発明は、記録ヘッドの支援動作に関するものである。
【０００２】
電子データ記憶装置、および検索システムでは、変換ヘッドは、情報を磁気ディスク上に格納するライターと、磁気的に符号化された情報を磁気ディスクから取り出すリーダー（ｒｅａｄｅｒ）とを含むことができる。磁気環境では、リーダーは２個のシールドと、シールド間に配置された磁気抵抗（ＭＲ）センサーとを含むことができる。ディスク表面からの磁束によって、ＭＲセンサーの検知層の磁化ベクトルは回転し、ＭＲセンサーの電気抵抗の変化を引き起こす。このＭＲセンサーの抵抗の変化は、ＭＲセンサーに電流を通電させ、ＭＲセンサー両端の電圧を測定することによって検出することができる。次に、外付け回路は電圧情報を適切な形式に変換し、その情報を必要に応じて処理する。
【０００３】
ライター（ｗｒｉｔｅｒ）部は、上部電極と、１個または２個のリターン電極を含むことができる。これらのリターン電極は、ライターの空気座面においてギャップ層によって上部電極から分離され、後部ギャップによって空気座面からは末端の領域において互いに接続され、さらに後部ギャップ・クローザまたは後部バイアによって空気座面からは末端の領域において互いに接続される。上部電極とリターン電極との間には、絶縁層によって封じ込められた１つ以上の導電性コイル層が配置される。ライター部とリーダー部は、多くの場合、一体構造に構成され、共有電極はリーダー部における上部シールドとして、且つライター部における下部電極の両方として機能する。
【０００４】
データを磁気媒体に書き込むには、電流を導電性コイルに通電させることによって磁界を上部電極から発生するよう誘導する。コイルを通過する電流の極性を逆にすることによって、磁気媒体に書き込まれるデータの極性もまた逆になる。書き込まれるデータのトラック幅は、空気座面における書き込みギャップ（ｗｒｉｔｅ ｇａｐ）近傍の上部電極の幅によって規定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
磁気記録では、情報を記録し、且つ確実に読み取ることができる面密度の向上が望まれている。垂直記録設計は、記憶媒体の面密度の高度化に対応する可能性がある。それは、磁気転移を媒体上に格納する方法によってであり、また水平記録方式の場合よりも大きな書き込み領域が生成可能であるからである。垂直記録システムでは、磁気転移はディスク表面に垂直に記録され、ディスク利用容量は結果的には減少する。垂直記録ヘッドは、書き込み電極、書き込み電極、および／または後続のリターン電極に磁気結合された主要リターンまたは対向電極、および書き込み電極周囲の導電性励磁コイルを含むことができる。磁気転移を媒体上に記録する時は、コイルに電流を通電し、書き込み電極に磁束を作る。磁束はハード磁気層を通過して媒体内のソフトな下部層に、さらに反対側の対向電極に到達する。磁束は媒体上に転移を生ずる。垂直電極先端、および電極先端周囲部分は、残留状態といわれる電流を切った状態においても大きな磁界を作る可能性がある。電極先端に残る磁界は媒体上の転移に悪影響を及ぼし、媒体上の一部分（ｂｉｔｓ）を消去する恐れがある。従って、電極先端の動作を支援し、また外部の磁界が媒体上の一部分を消去させない設計が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、記憶媒体を備えた記録ヘッドに関するものである。ヘッドは、磁気電極、磁気バイアス構造、および磁気電極と磁気バイアス構造との間に配置されたスペーサを含む。
【０００７】
本発明の別の態様では、後方端を有する基板と、基板の後方端に結合された磁気電極先端とを有し、さらに座面を規定するヘッドが提供されている。コイルは、磁気電極先端の磁界が座面にほぼ垂直となるように配向するように為されている。補助機構は電極先端から間隔を置いて配置され、補助的磁界を与えるように為されている。
【実施例】
【０００８】
図１は、本発明の実施形態が有用なディスク・ドライブ１００の投影図である。ディスク・ドライブ１００は、基板１０２と上部カバー（図示せず）とを備えたハウジングを含む。ディスク・ドライブ１００は、さらにディスク・チャンプ１０８によってスピンドル・モータ（図示せず）上に搭載されたディスク・パック１０６を含む。ディスク・パック１０６は、中心軸１０９を中心として一緒に回転するように搭載された複数の個々のディスク１０７を含む。各ディスクの表面は連動スライダ１１０を有する。スライダ１１０はディスク・ドライブ１００に搭載され、読み取り／書き込みヘッドを搬送して、ディスク表面と連通させる。読み取り／書き込みヘッドは、例えば、誘導ヘッド、磁気抵抗ヘッド、光ヘッド、または磁気光ヘッドといったあらゆる種類のヘッドを含むことができる。
【０００９】
図１に示す例では、スライダ１１０は、サスペンション１１２によって支持され、サスペンション１１２は、アクチュエータ１１６のトラック・アクセス・アーム（ｔｒａｃｋ ａｃｃｅｓｓｉｎｇ ａｒｍｓ）１１４に取り付けられている。図１に示すアクチュエータは、回転可動コイル・アクチュエータとして公知の種類のものであり、１１８において全体的に示すボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）を含む。ボイス・コイル・モータ１１８は、アクチュエータに取り付けられたスライダ１１０と一緒にアクチュエータ１１６を枢軸１２０を中心として回転させ、ディスク内径１２４とディスク外径１２６との間の経路１２２に沿った所望のデータ・トラックの上にスライダ１１０を配置させる。ボイス・コイル・モータ１１８は、スライダ１１０とホスト・コンピュータ（図示せず）が生成した信号に基づいてサーボ・エレクトロニクス１３０によって駆動される。また、リニア・アクチュエータといった別の種類のアクチュエータも使用可能である。
【００１０】
図２は、磁気読み取り／書き込みヘッド２００、および読み取り／書き込みヘッド２００の空気座面２０４に対して垂直な平面に沿った磁気ディスク２０２の断面図である。磁気読み取り／書き込みヘッド２００の空気座面２０４は、磁気ディスク２０２の表面２０６に面している。磁気ディスク２０２は、矢印Ａによって示すように、磁気読み取り／書き込みヘッド２００に対する方向に移動または回転する。空気座面２０４とディスク表面２０６との間の間隔は、磁気読み取り／書き込みヘッド２００と磁気ディスク２０２との間の接触を回避しながら、できるだけ小さくすることが好ましい。
【００１１】
磁気読み取り／書き込みヘッド２００のライター部は、上部電極２０８、ヨーク２０９、絶縁体２１０、導電性コイル２１２、および下部電極／上部シールド２１４を含む。導電性コイル２１２は、絶縁体２１０を用いることによってヨーク２０９と上部シールド２１４の間の所定の位置に保持される。導電性コイル２１２は、図２では一つのコイル層として示されているが、磁気読み取り／書き込みヘッド設計の分野ではよく知られているように、それよりも多いコイル層から構成することもできる。また、磁気読み取り／書き込みヘッド２００の別の構成も本発明に従って用いることができる。例えば、読み取り／書き込みヘッド２００は、下部電極２１４からの上部電極２０８の対向側に配置されるリターン電極を含むことができ、さらに／または下部電極は上部リーダー・シールドから分離することができる。
【００１２】
磁気読み取り／書き込みヘッド２００のリーダー部は、下部電極／上部シール２１４、上部ギャップ層２１５、メタル・コンタクト層２１６、下部ギャップ層２１７、下部シールド２１８、および巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）スタック２２０を含む。メタル・コンタクト層２１６は、上部ギャップ層２１５と下部ギャップ層２１７との間に配置される。ＧＭＲスタック２２０は、メタル・コンタクト層２１６の終端と下部ギャップ層２１７との間に配置される。上部ギャップ層２１５は、下部電極／上部シールド２１４とメタル・コンタクト層２１６との間に配置される。下部ギャップ層２１７は、メタル・コンタクト層２１６と下部シールド２１８との間に配置される。下部電極／上部シールド２１４はシールドとして、且つ上部電極２０８と一緒に用いられる共有電極の双方として機能する。
【００１３】
図３は、磁気読み取り／書き込みヘッド２００の空気座面２０４の層図である。図３は、磁気的に重要な要素が図２の磁気読み取り／書き込みヘッド２００の空気座面２０４に沿って現れる際、磁気読み取り／書き込みヘッド２００におけるその磁気的に重要な要素の位置を示す。図３では、わかりやすくするために、磁気読み取り／書き込みヘッド２００の間隔、および絶縁層は何れも省略してある。下部シールド２１８と下部リターン電極／上部シールド２１４は、間隔を置いて配置され、ＧＭＲスタック２２０の位置に対応している。ＧＭＲスタック２２０は、メタル・コンタクト層２１６に隣接するＧＭＲスタック２２０の部分として規定される２つの受動領域を有する。ＧＭＲスタック２２０の活性領域は、ＧＭＲススタック２２０の２つの受動領域間に位置するＧＭＲスタック２２０の部分として規定される。ＧＭＲスタック２２０の活性領域は、読み取りセンサーの幅を規定する。別の実施形態では、シールドがリーダーに電気的に接触しているトンネル・リーダーを用いることができる。
【００１４】
本発明の実施形態に従って磁気補助素子を利用することによって、上部電極２０８、および特に電極先端２２２の磁気化方向づけを支援する。補助素子を利用すると、結果としてヘッド２００の動作は向上する。一例では、導電性コイル２１２に対する電流を切ったとき、電極先端２２２の所望の磁気化バイアスは維持される。バイアスは、電極先端２２２に隣接するトラックの不必要な消去を防止するのを支援する。単一のまたは多数のバイアス構造、および／またはバイアス・コイルを用いることができる。これについては以下で論ずる。
【００１５】
図４は、本発明に従って用いることができるバイアス構造の一例の概略ブロック図である。バイアス構造２４０は、補助バイアスを設定する多層構造を含む。本実施形態では、構造２４０は電極先端２２２の磁気化を支援するハード・バイアス構造である。多層構造２４０は、シード層２４２、ハード磁気膜２４４、およびスペーサ層２４６を含む。一実施形態では、シード層２４２はスライダ１１０（図１）の基板に適用可能である。層２４２、２４４、および２４６は、構造２４０が所望の厚みになるまで繰り返される。層２４２、２４４、および２４６の各々は異なる材料で構成されて所望のバイアスを設定する。一実施形態では、シード層２４２は、クロム（Ｃｒ）で構成され、ハード磁気膜２４４は、コバルト・プラチナ（ＣｏＰｔ）で、スペーサ層２４６は酸化アルミニュウム（Ａｌ２Ｏ３）で構成される。スペーサ層２４６はハード磁気膜の厚みの減少を考慮し、構造２４０の保磁力を維持する。
【００１６】
図５は、本発明に従ったバイアス構造２６０の別の一例の概略ブロック図である。構造２６０は、シード層２６２、反強磁性層２６４、および強磁性層２６６を含んだソフト磁気バイアス構造である。この構造は、残留状態において明確な異方性を有し、電極先端２２２を磁気化するのを支援する。一実施形態では、シード層２６２はニッケルクロム（ＮｉＣｒ）から成り、反強磁性層２６４はイリジウム・マンガン（ＩｒＭｎ）またはプラチナ・マンガン（ＰｔＭｎ）から成り、強磁性材２６６はニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）またはコバルト−鉄（ＣｏＦｅ）から成る。
【００１７】
本発明に従って、バイアス構造の一例２４０、および２６０を利用すると、読み取り／書き込みヘッドの電極先端をバイアスするのを支援することができる。例えば、電極先端に隣接した一部分の不必要な消去を防止することができる。図６は、ディスクの表面から見た読み取り／書き込みヘッド３００の一例の概略図である。電極先端３０２、スペーサ３０４、およびバイアス層３０６と３０８が基板３１０に据えられている。電極先端３０２は、矢印３１２が示す方向に配向された磁界を含む。図示したように、磁界３１２は、読み取り／書き込みヘッド３００の座面と平行である。書き込みコイルに電流が誘導されると、磁界３１２はディスク表面方向に配向され、磁気転移をディスク表面上に変える。書き込みコイル内の電流が取り除かれると、図６に示すように、バイアス層３０６および３０８は、磁界３１２を座面と平行となるように配向するのを支援する。本実施形態ではスペーサ３０４を非磁性として、バイアス層３０６および３０８から電極先端３０２を磁気分離することができ、これによって電極先端がディスクへ書き込む際に干渉を防止することができる。バイアス層３０６、および３０８はスペーサ層３０４の両側に位置する。スペーサ層３０４は、誘電体膜、半導体膜、および金属膜などの多種多様な異なる材料から構成することができる。図７は、台形形状の電極先端を利用した本発明の別の実施形態を示す。図７では、同一または類似の要素には、図６において用いたのと同じ参照符号を用いている。図７では、電極先端３２２の形状は台形であって、台形の幅は基板３１０から遠くなるにつれて広くなる。
【００１８】
本発明の別の実施形態にしたがってソフト磁気シールドを用いると、関連する電極先端の磁界の傾きを改善することができる。図８は、読み取り／書き込みヘッド３４０の実施形態の一例の概略図である。電極先端３４２、スペーサ３４４、ならびにバイアス層３４６および３４８が基板３５０に据えられている。電極３４２は矩形形状で、読み取り／書き込みヘッド３４０の座面に対し平行に配向された磁界３５２を含む。ソフト磁気シールド３５４は、スペーサ３４４、およびバイアス層３４６と３４８に、基板３５０からは離れて据えられている。スペーサ３４４は、非磁気性スペーサであるため、バイアス層３４６と３４８、および磁気シールド３５４を電極先端３４２から磁気分離させる。図８に示す実施形態には、台形の電極先端もまた使用可能である。図９は、図８の実施形態において電極先端３５６が台形である場合を示している。図９では、図８の中の要素と同一または類似の要素には、同様の番号を付している。
【００１９】
本発明に従って、ソフト磁気シールドは別の位置に配置することもできる。図１０−図１３は、読み取り／書き込みヘッドと共にソフト磁気シールドを含んだ種々の実施形態を示している。図１０は基板３６０を示す。バイアス層３６２と３６４、ソフト磁気シールド３６６と３６８、および電極先端３７０ならびに非磁性スペーサ３７２が基板３６０に据えられている。ソフト磁気シールド３６６と３６８は、電極先端３７０の両側に配置され、非磁性スペーサ３７２によって電極先端３７０から磁気分離されている。バイアス層３６２と３６４は、シールド３６６と３６８とにそれぞれ隣接して配置されている。図１１は類似の実施形態を示し、図１０内の要素と同一または類似の要素には同様の番号が付されている。本実施形態では、台形形状の電極先端３７４が用いられている。
【００２０】
図１２、および図１３は、３辺が電極先端を取り囲んだソフト磁気シールドを示す。図１２は、基板３８０、バイアス層３８２および３８４、ソフト・シールド３８６、３８８、および３９０、非磁性スペーサ３９２、ならびに電極先端３９４を含む。電極先端３９４は、読み取り／書き込みヘッドの座面と平行な向きの磁界３９６を含む。シールド３８６、３８８、および３９０は非磁性スペーサ３９２を取り囲み、非磁性スペーサ３９２は電極先端３９４をシールド３８６、３８８、および３９０から磁気分離する。バイアス層３８２および３８４は、シールド３８６および３８８にそれぞれ隣接して配置される。図１３が示す実施形態は図１２とほぼ同じであるが、用いられている電極先端３９８は台形である。
【００２１】
本発明の別の実施形態に従って、バイアス層は、例えば基板の後方端から見た場合に、様々な大きさとすることができる。図１４では、電極先端４００は、磁気バイアス層４０２、および４０４によってバイアスされる。非磁性スペーサ４０６は、電極先端４００をバイアス層４０２、および４０４からそれぞれ磁気分離する。一実施形態では、バイアス層４０２、および４０４の高さは、関連の基板の後方端の高さのほぼ２５％であるが、所望のバイアスを与えるために別の高さを用いることができる。図１５は、別の実施形態を示しており、同一またはほぼ同一の要素には図１４で用いられたのと同じ参照符号が用いられている。図１５のバイアス層４１０、および４１２は、図１４の層４０２、および４０４に比して高くなっている。一実施形態では、バイアス層４１０、および４１２は関連の基板の後方端の高さのほぼ７５％である。但し所望のバイアスを与えるために別の高さを用いることもできる。また、図１６には、ソフト磁気シールドの基板の後方端からの配置も示されている。図１６に示すように、ソフト磁気シールド４２０、および４２２を電極先端４００の両側に、バイアス層４２２、および４２６にそれぞれ隣接して配置することができる。
【００２２】
本発明の別の実施形態に従って、電極先端は磁気異方性を含むことができる。磁気異方性は、基板から、基板から離れた位置の方向に延び、電極先端に隣接する一部分の不必要なサイド・トラック（ｓｉｄｅｔｒａｃｋ）消去を防止する。図１７は、後方端４４１、および矩形の電極先端４４２を有する基板４４０を示す。電極先端４４２は矢印４４４が示すように、基板４４０から延び、基板４４０から遠ざかり、且つ後方端４４１に対し垂直な方向の異方性を有する。異方性を方向付けることによって、基板４４０の後方端４４１に平行な方向の磁気傾斜に起因する可能性のあるサイド・トラック消去を低減させることができる。図１８は、台形の電極先端もまた使用可能であることを示している。図１８は、基板４５０、後方端４５１、電極先端４５２、および後方端４５１に垂直な矢印４５４によって示される異方性を示している。一実施形態では、関連の後方端から遠ざかって延びるように方向付けられた「インスタック」（“ｉｎ−ｓｔａｃｋ”）バイアス構造によって、異方性を生じさせることができる。別の実施形態では、電極先端の形状を変えることによって、所望の方向の異方性を生じさせることができる。例えば、電極先端の長さを関連の後方端から離れるように延ばすことによって異方性を生じさせることができる。
【００２３】
また、バイアス構造を用いることによって、電極先端の異方性に基板の後方端に垂直な方向にバイアスをかけ、書き込みコイルを切ったときに所望の状態となるようにすることができる。図１９は、基板４６０、および矢印４６４によって示される方向の異方性を有する電極先端４６２を示す。バイアス層４６６、および４６８を用いることによって電極先端４６２の磁気バイアスを支援することができる。電極先端４６２を取り囲む磁性スペーサ４７０を用いることによって、電極先端４６２をバイアス層４６６、および４６８から磁気分離することができる。また、図２０に示すように、電極先端４７２のような台形電極先端も使用可能である。図２０では、同一または類似の要素に対しては図１９において用いられたのと同じ参照符号を用いている。
【００２４】
本発明の別の実施形態に従って、バイアス・コイル４７４を用いることによって電流除去後の電極先端の磁界の向きを所望の方向とすることができる。図２１は、ヨーク４７２に結合された書き込み電極４７０を概略的に示している。コイル４７４は電流を生成して磁界４７６を誘導し、さらにこの磁界を書き込み電極４７０に戻して所望の状態、例えば磁界は矢印４７８が示す方向に向く状態、にするのを支援する。図２２は、別の実施形態による読み取り／書き込みヘッド４８０の概略図である。読み取り／書き込みヘッド４８０は、読み取り電極４８２、およびリターン電極４８４を含む。書き込みコイル４８６は、転移を媒体に書き込みながら書き込み電極４８２の磁界を方向付けるために設けられている。バイアス・コイル４８８は、ライター・コイル４８６を通過する電流が除去された時に書き込み電極４８２の磁界を方向付けるために設けられている。
【００２５】
別の実施形態では、書き込み電極を補助無線周波数（ＲＦ）磁界によって支援をすることができる。ＲＦ磁界は、必要な書き込み磁界強度を下げ、書き込み動作を行うのに必要な時間を短縮することができる。図２３−図３１は、書き込み電極の動作のための支援メカニズムとしてＲＦ磁界を含む実施形態の一例を示す。
【００２６】
例示の実施形態では、ＲＦ磁界をライターの主電極先端、およびその関連の書き込み領域近傍に局在化することができる。このようにＲＦ磁界が主電極先端に近接していることは、主電極の磁界強度を高め、電極先端から遠ざかるＲＦ磁界との相互作用を最小限に抑えるのに役立つことができる。この相互作用は、望ましくない消去の結果となるおそれがある。ＲＦ磁界は、両ビット極性に対し同等に作用するように発生させることができる。ＲＦ発振器を用いることによって、ＲＦ磁界を素早く（例えば、データ速度より早く）切り換えられるように駆動し、書き込み中には支援を行い、読み取り中には支援を行わず、消去、およびその他のノイズを低減させることができる。さらに、ＦＲ磁界周波数は、高いＱ係数によって発生させ、発振器を媒体の共振周波数に合わせるために調整可能な周波数を有することができる。
【００２７】
ＲＦ発振器は、スピンの運動量移動を利用して、ＧＨｚ範囲の局所的、且つ同調整可能な磁界を生成するタイプのものとすることができる。この発信装置は、膜面に垂直に電流を流す巨大磁気抵抗（ＣＰＰ ＧＭＲ）スピン・バルブと類似のものである。ＣＰＰ ＧＭＲ装置を作成する方法を利用することによって、ＲＦ発振器を開発することができる。生成されたＲＦ磁界は、必要な媒体切り替え磁界を大幅に削減することができ、そのため垂直媒体の書き込み可能性を高めることができる。
【００２８】
ＲＦ発振器は、図２３−図３１に示すように、層磁化の配列で構成することができる。ＲＦ発振器は、発振層、およびスペーサによって分離された偏光層を含むことができる。偏光層、および発振層における平均的磁化は、互いに直交するように配向することができる。偏光層は適切なバイアスによって向きを固定し、強い電子スピン偏光特性を有することができる。一実施形態では、およそ５Ｅ−７Ａ／ｃｍ２の電流を上回るスピンの運動量移動は磁化発振を発振層内に誘導することができる。この電流によって発振が行われ、発振が行われるとＲＦ磁界を素早くオン・オフする簡単な手段が得られる。さらに、発振周波数（ω）は、電流Ｉの関係式（ω＝[Ｉｃ＊ｇ／ｅ＊α＊Ｍ]、スカラ関数ｇ、減衰α、電子電荷ｅ、および磁化Ｍに応じて調整可能である。種々の電流、および材料の変化によって、１−１０ＧＨｘの範囲の発振器の周波数が可能となる。周波数を調整できることによって媒体磁化共振を一致させる重要な調整が可能となり、これによって書き込み可能性を最大活用することができる。ＲＦ発振器のＱ係数を高める（例えば、１０００より大きく）ことは可能である。さらに、ＲＦ発振器の大きさ、および幅を主電極とほぼ同じとすることができる。この大きさよって、高密度の低電流、および発振層の動作のような単一領域が得られる。
【００２９】
発振器は、図２３−図２７に示すように（空気座面に沿って）縦方向に、または図２８−図３１に示すように水平方向に（空気座面に対し垂直に）構成することができる。主要な書き込み領域は、標準的な誘導性ライター主電極に生成される。発振装置は、主電極の前方端近傍に局所的なＲＦ支援磁界を生成する。
【００３０】
図２３、および図２４は、軸状または平面発振器として開発が可能な、垂直に配向された発振器を示す。ヘッド５００は、媒体５０１上方に配置され、リーダー部５０２、およびライター部５０４を含む。ライター部５０４は、主電極５０６、ヨーク５０８、クローザ（ｃｌｏｓｅｒ）５１０、コイル５１２、およびリターン・コイル５１４を含む。ＲＦ発振器５１６は、主電極５０６の磁化を支援する。ＲＦ発振器５１６は、発振層５１８、スペーサ５２０、および偏光層５２２を含む。偏光層５２２内の矢印は、層５２２の磁気バイアスの方向を示す。発振器は、発振器５１６を駆動する電流を与える導体５２４に結合されている。ＲＦ発振器５１６は、軸状のまたは平面磁界を誘導するようになすことができる。
【００３１】
図２５に示す軸状発振器の場合、偏光（規準）層５２２はＡＢＳと平行に固定され、直交発振層は偏光層の磁化軸を中心に回転する。発振器５７６によって引き起こされる磁界５２８は媒体磁化に作用して媒体内に歳差運動を生じ、これによって主電極が生成した書き込み磁界のために必要な切り換え磁界を低減させる。この歳差運動は、媒体５０１における一部分の磁化に関する斜めの矢印によって示される。磁界の角振幅は、発振層磁化の無秩序な切り替えを防ぐように設定可能である。図２６は、中程度の発振振幅に限定されない平面様式の発振器を示す。本実施形態において発振器５１６を通過する電流経路は、主電極５０６を含むまたは含まないように構成可能である。磁界５３０は生成されると偏光層５２２の磁化軸に直交する軸を中心に回転する。図２７に示す実施形態では、別の軸状発振器が示されている。この発振器では、ヘッドは離散的発振層を有していないが、主電極の磁化にあたっては、代わりに電流が発振を直接駆動する。直交ＲＦ支援磁界が、媒体磁化の垂直方向の双方の配向おいて、歳差運動に与える影響は、均等であることは注目に値する。発振層の磁化は、それが静止（非発振、非書き込み）状態における消去に影響しないように選択可能である。
【００３２】
図２８、および図２９は、主電極の前方端近傍の水平方式の発振器を示す。ヘッド５５０は媒体５５１の上方に配置され、リーダー部５５２、およびライター部５５４を含む。ライター部５５４は、主電極５５６、クローザ５５８、リターン電極５６０、およびコイル５６２を含む。ＲＦ発振器５６４は媒体５５１への書き込みを支援する支援磁界を与える導体５６６に結合される。発振器５６４は、発振層５６８、スペーサ５７０、および偏光層５７２を含む。図３０は、磁界５７４を生ずる軸方式の発振器を示す。図３１は、磁界５７６を生ずる平面方式の発振器を示す。
【００３３】
電流駆動方式の磁化発振を最適化するために、種々の大きさ（通常は＜１００ｎｍ）、および形状（例えば、楕円形）のＲＦ発振器を作成することができることは理解されよう。さらに、発振器は、磁化発振が生成する効果的なＲＦ磁界照射パターンを最適化するようになすことができる。この照射パターンは、発振器の形状、および対応する媒体によって決定することができる。
【００３４】
これまで例示の実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、本発明の趣旨、および範囲から逸脱することなく、形状、および細部について変更が可能であることを当業者は認めるであろう。例えば、磁気電極先端の支援動作においては、種々の支援構造を用いることができる。また、磁気電極先端、バイアス構造、発振器、および／または磁気シールドの構造、および大きさは、読み取り／書き込みヘッドの個々の要求に応じて変更可能である。さらに、本稿で開示した読み取り／書き込みヘッドの設計は、水平記録システム、および垂直システムのような種々のシステムに適用可能である。
【００３５】
これまでの説明において、本発明の種々の実施形態に関する多数の特徴、および利点を、本発明の種々の実施形態の構造と機能に関する詳細と一緒に明示してきたが、この開示は単に例示のためであって、特に構造の問題、および部品の配置においては本発明の原理の範囲を超えなることなく、特許請求の範囲が表現されている言葉の広範且つ一般的な意味によって示される限度において、細部にわたり変更可能であることは理解されてしかるべきである。例えば、個々の要素は、本発明の範囲、および趣旨から逸脱することなく、ほぼ同じ機能性を維持しながら、データ記憶システムの個々の用途に応じて変化する場合がある。さらに、本稿で開示した好適な実施形態は、垂直記録用のデータ記憶システムを対象としているが、本発明の教示は、本発明の範囲、および趣旨から逸脱することなく水平記録にも適用可能であることを当業者は認めるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、ディスク・ドライブの投影図である。
【図２】図２は、磁気読み取り／書き込みヘッド、および書き込み／読み取りヘッドの空気座面に垂直な平面に沿った磁気ディスクの断面図である。
【図３】図３は、磁気読み取り／書き込みヘッドの空気座面の層図である。
【図４】図４は、書き込み電極にバイアスをかけるのを支援するために用いられるバイアス構造の一例のブロック図である。
【図５】図５は、書き込み電極にバイアスをかけるのを支援するために用いられるバイアス構造の一例のブロック図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図２１】図２１は、書き込み電極にバイアスをかけるのを支援するバイアス・コイルを利用した読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図２２】図２２は、書き込み電極にバイアスをかけるのを支援するバイアス・コイルを利用した読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図２３】図２３は、本発明の別の実施形態による読み取り／書き込みヘッド、および発振器の断面図である。
【図２４】図２４は、図２３の読み取り／書き込みヘッドの空気座面の層図である。
【図２５】図２５は、図２３−図２４の読み取り／書き込みヘッドの平面発振器の断面図である。
【図２６】図２６は、図２３−図２４の読み取り／書き込みヘッドの軸状発振器の断面図である。
【図２７】図２７は、図２３−図２４の読み取り／書き込みヘッドの平面発振器の断面図である。
【図２８】図２８は、本発明の別の実施形態による読み取り／書き込みヘッド、および発振器の断面図である。
【図２９】図２９は、図２８の読み取り／書き込みヘッド空気座面の層図である。
【図３０】図３０は、図２８−図２９の読み取り／書き込みヘッドの平面発振器の断面図である。
【図３１】図３１は、図２８−図２９の読み取り／書き込みヘッドの軸状発振器の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
３０４ スペーサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、データ記憶装置、および検索システムに関するものである。更に特定すれば、本発明は、記録ヘッドの支援動作に関するものである。
【０００２】
電子データ記憶装置、および検索システムでは、変換ヘッドは、情報を磁気ディスク上に格納するライターと、磁気的に符号化された情報を磁気ディスクから取り出すリーダー（ｒｅａｄｅｒ）とを含むことができる。磁気環境では、リーダーは２個のシールドと、シールド間に配置された磁気抵抗（ＭＲ）センサーとを含むことができる。ディスク表面からの磁束によって、ＭＲセンサーの検知層の磁化ベクトルは回転し、ＭＲセンサーの電気抵抗の変化を引き起こす。このＭＲセンサーの抵抗の変化は、ＭＲセンサーに電流を通電させ、ＭＲセンサー両端の電圧を測定することによって検出することができる。次に、外付け回路は電圧情報を適切な形式に変換し、その情報を必要に応じて処理する。
【０００３】
ライター（ｗｒｉｔｅｒ）部は、上部電極と、１個または２個のリターン電極を含むことができる。これらのリターン電極は、ライターの空気座面においてギャップ層によって上部電極から分離され、後部ギャップによって空気座面からは末端の領域において互いに接続され、さらに後部ギャップ・クローザまたは後部バイアによって空気座面からは末端の領域において互いに接続される。上部電極とリターン電極との間には、絶縁層によって封じ込められた１つ以上の導電性コイル層が配置される。ライター部とリーダー部は、多くの場合、一体構造に構成され、共有電極はリーダー部における上部シールドとして、且つライター部における下部電極の両方として機能する。
【０００４】
データを磁気媒体に書き込むには、電流を導電性コイルに通電させることによって磁界を上部電極から発生するよう誘導する。コイルを通過する電流の極性を逆にすることによって、磁気媒体に書き込まれるデータの極性もまた逆になる。書き込まれるデータのトラック幅は、空気座面における書き込みギャップ（ｗｒｉｔｅ ｇａｐ）近傍の上部電極の幅によって規定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
磁気記録では、情報を記録し、且つ確実に読み取ることができる面密度の向上が望まれている。垂直記録設計は、記憶媒体の面密度の高度化に対応する可能性がある。それは、磁気転移を媒体上に格納する方法によってであり、また水平記録方式の場合よりも大きな書き込み領域が生成可能であるからである。垂直記録システムでは、磁気転移はディスク表面に垂直に記録され、ディスク利用容量は結果的には減少する。垂直記録ヘッドは、書き込み電極、書き込み電極、および／または後続のリターン電極に磁気結合された主要リターンまたは対向電極、および書き込み電極周囲の導電性励磁コイルを含むことができる。磁気転移を媒体上に記録する時は、コイルに電流を通電し、書き込み電極に磁束を作る。磁束はハード磁気層を通過して媒体内のソフトな下部層に、さらに反対側の対向電極に到達する。磁束は媒体上に転移を生ずる。垂直電極先端、および電極先端周囲部分は、残留状態といわれる電流を切った状態においても大きな磁界を作る可能性がある。電極先端に残る磁界は媒体上の転移に悪影響を及ぼし、媒体上の一部分（ｂｉｔｓ）を消去する恐れがある。従って、電極先端の動作を支援し、また外部の磁界が媒体上の一部分を消去させない設計が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、記憶媒体を備えた記録ヘッドに関するものである。ヘッドは、磁気電極、磁気バイアス構造、および磁気電極と磁気バイアス構造との間に配置されたスペーサを含む。
【０００７】
本発明の別の態様では、後方端を有する基板と、基板の後方端に結合された磁気電極先端とを有し、さらに座面を規定するヘッドが提供されている。コイルは、磁気電極先端の磁界が座面にほぼ垂直となるように配向するように為されている。補助機構は電極先端から間隔を置いて配置され、補助的磁界を与えるように為されている。
【実施例】
【０００８】
図１は、本発明の実施形態が有用なディスク・ドライブ１００の投影図である。ディスク・ドライブ１００は、基板１０２と上部カバー（図示せず）とを備えたハウジングを含む。ディスク・ドライブ１００は、さらにディスク・チャンプ１０８によってスピンドル・モータ（図示せず）上に搭載されたディスク・パック１０６を含む。ディスク・パック１０６は、中心軸１０９を中心として一緒に回転するように搭載された複数の個々のディスク１０７を含む。各ディスクの表面は連動スライダ１１０を有する。スライダ１１０はディスク・ドライブ１００に搭載され、読み取り／書き込みヘッドを搬送して、ディスク表面と連通させる。読み取り／書き込みヘッドは、例えば、誘導ヘッド、磁気抵抗ヘッド、光ヘッド、または磁気光ヘッドといったあらゆる種類のヘッドを含むことができる。
【０００９】
図１に示す例では、スライダ１１０は、サスペンション１１２によって支持され、サスペンション１１２は、アクチュエータ１１６のトラック・アクセス・アーム（ｔｒａｃｋ ａｃｃｅｓｓｉｎｇ ａｒｍｓ）１１４に取り付けられている。図１に示すアクチュエータは、回転可動コイル・アクチュエータとして公知の種類のものであり、１１８において全体的に示すボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）を含む。ボイス・コイル・モータ１１８は、アクチュエータに取り付けられたスライダ１１０と一緒にアクチュエータ１１６を枢軸１２０を中心として回転させ、ディスク内径１２４とディスク外径１２６との間の経路１２２に沿った所望のデータ・トラックの上にスライダ１１０を配置させる。ボイス・コイル・モータ１１８は、スライダ１１０とホスト・コンピュータ（図示せず）が生成した信号に基づいてサーボ・エレクトロニクス１３０によって駆動される。また、リニア・アクチュエータといった別の種類のアクチュエータも使用可能である。
【００１０】
図２は、磁気読み取り／書き込みヘッド２００、および読み取り／書き込みヘッド２００の空気座面２０４に対して垂直な平面に沿った磁気ディスク２０２の断面図である。磁気読み取り／書き込みヘッド２００の空気座面２０４は、磁気ディスク２０２の表面２０６に面している。磁気ディスク２０２は、矢印Ａによって示すように、磁気読み取り／書き込みヘッド２００に対する方向に移動または回転する。空気座面２０４とディスク表面２０６との間の間隔は、磁気読み取り／書き込みヘッド２００と磁気ディスク２０２との間の接触を回避しながら、できるだけ小さくすることが好ましい。
【００１１】
磁気読み取り／書き込みヘッド２００のライター部は、上部電極２０８、ヨーク２０９、絶縁体２１０、導電性コイル２１２、および下部電極／上部シールド２１４を含む。導電性コイル２１２は、絶縁体２１０を用いることによってヨーク２０９と上部シールド２１４の間の所定の位置に保持される。導電性コイル２１２は、図２では一つのコイル層として示されているが、磁気読み取り／書き込みヘッド設計の分野ではよく知られているように、それよりも多いコイル層から構成することもできる。また、磁気読み取り／書き込みヘッド２００の別の構成も本発明に従って用いることができる。例えば、読み取り／書き込みヘッド２００は、下部電極２１４からの上部電極２０８の対向側に配置されるリターン電極を含むことができ、さらに／または下部電極は上部リーダー・シールドから分離することができる。
【００１２】
磁気読み取り／書き込みヘッド２００のリーダー部は、下部電極／上部シール２１４、上部ギャップ層２１５、メタル・コンタクト層２１６、下部ギャップ層２１７、下部シールド２１８、および巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）スタック２２０を含む。メタル・コンタクト層２１６は、上部ギャップ層２１５と下部ギャップ層２１７との間に配置される。ＧＭＲスタック２２０は、メタル・コンタクト層２１６の終端と下部ギャップ層２１７との間に配置される。上部ギャップ層２１５は、下部電極／上部シールド２１４とメタル・コンタクト層２１６との間に配置される。下部ギャップ層２１７は、メタル・コンタクト層２１６と下部シールド２１８との間に配置される。下部電極／上部シールド２１４はシールドとして、且つ上部電極２０８と一緒に用いられる共有電極の双方として機能する。
【００１３】
図３は、磁気読み取り／書き込みヘッド２００の空気座面２０４の層図である。図３は、磁気的に重要な要素が図２の磁気読み取り／書き込みヘッド２００の空気座面２０４に沿って現れる際、磁気読み取り／書き込みヘッド２００におけるその磁気的に重要な要素の位置を示す。図３では、わかりやすくするために、磁気読み取り／書き込みヘッド２００の間隔、および絶縁層は何れも省略してある。下部シールド２１８と下部リターン電極／上部シールド２１４は、間隔を置いて配置され、ＧＭＲスタック２２０の位置に対応している。ＧＭＲスタック２２０は、メタル・コンタクト層２１６に隣接するＧＭＲスタック２２０の部分として規定される２つの受動領域を有する。ＧＭＲスタック２２０の活性領域は、ＧＭＲススタック２２０の２つの受動領域間に位置するＧＭＲスタック２２０の部分として規定される。ＧＭＲスタック２２０の活性領域は、読み取りセンサーの幅を規定する。別の実施形態では、シールドがリーダーに電気的に接触しているトンネル・リーダーを用いることができる。
【００１４】
本発明の実施形態に従って磁気補助素子を利用することによって、上部電極２０８、および特に電極先端２２２の磁気化方向づけを支援する。補助素子を利用すると、結果としてヘッド２００の動作は向上する。一例では、導電性コイル２１２に対する電流を切ったとき、電極先端２２２の所望の磁気化バイアスは維持される。バイアスは、電極先端２２２に隣接するトラックの不必要な消去を防止するのを支援する。単一のまたは多数のバイアス構造、および／またはバイアス・コイルを用いることができる。これについては以下で論ずる。
【００１５】
図４は、本発明に従って用いることができるバイアス構造の一例の概略ブロック図である。バイアス構造２４０は、補助バイアスを設定する多層構造を含む。本実施形態では、構造２４０は電極先端２２２の磁気化を支援するハード・バイアス構造である。多層構造２４０は、シード層２４２、ハード磁気膜２４４、およびスペーサ層２４６を含む。一実施形態では、シード層２４２はスライダ１１０（図１）の基板に適用可能である。層２４２、２４４、および２４６は、構造２４０が所望の厚みになるまで繰り返される。層２４２、２４４、および２４６の各々は異なる材料で構成されて所望のバイアスを設定する。一実施形態では、シード層２４２は、クロム（Ｃｒ）で構成され、ハード磁気膜２４４は、コバルト・プラチナ（ＣｏＰｔ）で、スペーサ層２４６は酸化アルミニュウム（Ａｌ２Ｏ３）で構成される。スペーサ層２４６はハード磁気膜の厚みの減少を考慮し、構造２４０の保磁力を維持する。
【００１６】
図５は、本発明に従ったバイアス構造２６０の別の一例の概略ブロック図である。構造２６０は、シード層２６２、反強磁性層２６４、および強磁性層２６６を含んだソフト磁気バイアス構造である。この構造は、残留状態において明確な異方性を有し、電極先端２２２を磁気化するのを支援する。一実施形態では、シード層２６２はニッケルクロム（ＮｉＣｒ）から成り、反強磁性層２６４はイリジウム・マンガン（ＩｒＭｎ）またはプラチナ・マンガン（ＰｔＭｎ）から成り、強磁性材２６６はニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）またはコバルト−鉄（ＣｏＦｅ）から成る。
【００１７】
本発明に従って、バイアス構造の一例２４０、および２６０を利用すると、読み取り／書き込みヘッドの電極先端をバイアスするのを支援することができる。例えば、電極先端に隣接した一部分の不必要な消去を防止することができる。図６は、ディスクの表面から見た読み取り／書き込みヘッド３００の一例の概略図である。電極先端３０２、スペーサ３０４、およびバイアス層３０６と３０８が基板３１０に据えられている。電極先端３０２は、矢印３１２が示す方向に配向された磁界を含む。図示したように、磁界３１２は、読み取り／書き込みヘッド３００の座面と平行である。書き込みコイルに電流が誘導されると、磁界３１２はディスク表面方向に配向され、磁気転移をディスク表面上に変える。書き込みコイル内の電流が取り除かれると、図６に示すように、バイアス層３０６および３０８は、磁界３１２を座面と平行となるように配向するのを支援する。本実施形態ではスペーサ３０４を非磁性として、バイアス層３０６および３０８から電極先端３０２を磁気分離することができ、これによって電極先端がディスクへ書き込む際に干渉を防止することができる。バイアス層３０６、および３０８はスペーサ層３０４の両側に位置する。スペーサ層３０４は、誘電体膜、半導体膜、および金属膜などの多種多様な異なる材料から構成することができる。図７は、台形形状の電極先端を利用した本発明の別の実施形態を示す。図７では、同一または類似の要素には、図６において用いたのと同じ参照符号を用いている。図７では、電極先端３２２の形状は台形であって、台形の幅は基板３１０から遠くなるにつれて広くなる。
【００１８】
本発明の別の実施形態にしたがってソフト磁気シールドを用いると、関連する電極先端の磁界の傾きを改善することができる。図８は、読み取り／書き込みヘッド３４０の実施形態の一例の概略図である。電極先端３４２、スペーサ３４４、ならびにバイアス層３４６および３４８が基板３５０に据えられている。電極３４２は矩形形状で、読み取り／書き込みヘッド３４０の座面に対し平行に配向された磁界３５２を含む。ソフト磁気シールド３５４は、スペーサ３４４、およびバイアス層３４６と３４８に、基板３５０からは離れて据えられている。スペーサ３４４は、非磁気性スペーサであるため、バイアス層３４６と３４８、および磁気シールド３５４を電極先端３４２から磁気分離させる。図８に示す実施形態には、台形の電極先端もまた使用可能である。図９は、図８の実施形態において電極先端３５６が台形である場合を示している。図９では、図８の中の要素と同一または類似の要素には、同様の番号を付している。
【００１９】
本発明に従って、ソフト磁気シールドは別の位置に配置することもできる。図１０−図１３は、読み取り／書き込みヘッドと共にソフト磁気シールドを含んだ種々の実施形態を示している。図１０は基板３６０を示す。バイアス層３６２と３６４、ソフト磁気シールド３６６と３６８、および電極先端３７０ならびに非磁性スペーサ３７２が基板３６０に据えられている。ソフト磁気シールド３６６と３６８は、電極先端３７０の両側に配置され、非磁性スペーサ３７２によって電極先端３７０から磁気分離されている。バイアス層３６２と３６４は、シールド３６６と３６８とにそれぞれ隣接して配置されている。図１１は類似の実施形態を示し、図１０内の要素と同一または類似の要素には同様の番号が付されている。本実施形態では、台形形状の電極先端３７４が用いられている。
【００２０】
図１２、および図１３は、３辺が電極先端を取り囲んだソフト磁気シールドを示す。図１２は、基板３８０、バイアス層３８２および３８４、ソフト・シールド３８６、３８８、および３９０、非磁性スペーサ３９２、ならびに電極先端３９４を含む。電極先端３９４は、読み取り／書き込みヘッドの座面と平行な向きの磁界３９６を含む。シールド３８６、３８８、および３９０は非磁性スペーサ３９２を取り囲み、非磁性スペーサ３９２は電極先端３９４をシールド３８６、３８８、および３９０から磁気分離する。バイアス層３８２および３８４は、シールド３８６および３８８にそれぞれ隣接して配置される。図１３が示す実施形態は図１２とほぼ同じであるが、用いられている電極先端３９８は台形である。
【００２１】
本発明の別の実施形態に従って、バイアス層は、例えば基板の後方端から見た場合に、様々な大きさとすることができる。図１４では、電極先端４００は、磁気バイアス層４０２、および４０４によってバイアスされる。非磁性スペーサ４０６は、電極先端４００をバイアス層４０２、および４０４からそれぞれ磁気分離する。一実施形態では、バイアス層４０２、および４０４の高さは、関連の基板の後方端の高さのほぼ２５％であるが、所望のバイアスを与えるために別の高さを用いることができる。図１５は、別の実施形態を示しており、同一またはほぼ同一の要素には図１４で用いられたのと同じ参照符号が用いられている。図１５のバイアス層４１０、および４１２は、図１４の層４０２、および４０４に比して高くなっている。一実施形態では、バイアス層４１０、および４１２は関連の基板の後方端の高さのほぼ７５％である。但し所望のバイアスを与えるために別の高さを用いることもできる。また、図１６には、ソフト磁気シールドの基板の後方端からの配置も示されている。図１６に示すように、ソフト磁気シールド４２０、および４２２を電極先端４００の両側に、バイアス層４２２、および４２６にそれぞれ隣接して配置することができる。
【００２２】
本発明の別の実施形態に従って、電極先端は磁気異方性を含むことができる。磁気異方性は、基板から、基板から離れた位置の方向に延び、電極先端に隣接する一部分の不必要なサイド・トラック（ｓｉｄｅｔｒａｃｋ）消去を防止する。図１７は、後方端４４１、および矩形の電極先端４４２を有する基板４４０を示す。電極先端４４２は矢印４４４が示すように、基板４４０から延び、基板４４０から遠ざかり、且つ後方端４４１に対し垂直な方向の異方性を有する。異方性を方向付けることによって、基板４４０の後方端４４１に平行な方向の磁気傾斜に起因する可能性のあるサイド・トラック消去を低減させることができる。図１８は、台形の電極先端もまた使用可能であることを示している。図１８は、基板４５０、後方端４５１、電極先端４５２、および後方端４５１に垂直な矢印４５４によって示される異方性を示している。一実施形態では、関連の後方端から遠ざかって延びるように方向付けられた「インスタック」（“ｉｎ−ｓｔａｃｋ”）バイアス構造によって、異方性を生じさせることができる。別の実施形態では、電極先端の形状を変えることによって、所望の方向の異方性を生じさせることができる。例えば、電極先端の長さを関連の後方端から離れるように延ばすことによって異方性を生じさせることができる。
【００２３】
また、バイアス構造を用いることによって、電極先端の異方性に基板の後方端に垂直な方向にバイアスをかけ、書き込みコイルを切ったときに所望の状態となるようにすることができる。図１９は、基板４６０、および矢印４６４によって示される方向の異方性を有する電極先端４６２を示す。バイアス層４６６、および４６８を用いることによって電極先端４６２の磁気バイアスを支援することができる。電極先端４６２を取り囲む磁性スペーサ４７０を用いることによって、電極先端４６２をバイアス層４６６、および４６８から磁気分離することができる。また、図２０に示すように、電極先端４７２のような台形電極先端も使用可能である。図２０では、同一または類似の要素に対しては図１９において用いられたのと同じ参照符号を用いている。
【００２４】
本発明の別の実施形態に従って、バイアス・コイル４７４を用いることによって電流除去後の電極先端の磁界の向きを所望の方向とすることができる。図２１は、ヨーク４７２に結合された書き込み電極４７０を概略的に示している。コイル４７４は電流を生成して磁界４７６を誘導し、さらにこの磁界を書き込み電極４７０に戻して所望の状態、例えば磁界は矢印４７８が示す方向に向く状態、にするのを支援する。図２２は、別の実施形態による読み取り／書き込みヘッド４８０の概略図である。読み取り／書き込みヘッド４８０は、読み取り電極４８２、およびリターン電極４８４を含む。書き込みコイル４８６は、転移を媒体に書き込みながら書き込み電極４８２の磁界を方向付けるために設けられている。バイアス・コイル４８８は、ライター・コイル４８６を通過する電流が除去された時に書き込み電極４８２の磁界を方向付けるために設けられている。
【００２５】
別の実施形態では、書き込み電極を補助無線周波数（ＲＦ）磁界によって支援をすることができる。ＲＦ磁界は、必要な書き込み磁界強度を下げ、書き込み動作を行うのに必要な時間を短縮することができる。図２３−図３１は、書き込み電極の動作のための支援メカニズムとしてＲＦ磁界を含む実施形態の一例を示す。
【００２６】
例示の実施形態では、ＲＦ磁界をライターの主電極先端、およびその関連の書き込み領域近傍に局在化することができる。このようにＲＦ磁界が主電極先端に近接していることは、主電極の磁界強度を高め、電極先端から遠ざかるＲＦ磁界との相互作用を最小限に抑えるのに役立つことができる。この相互作用は、望ましくない消去の結果となるおそれがある。ＲＦ磁界は、両ビット極性に対し同等に作用するように発生させることができる。ＲＦ発振器を用いることによって、ＲＦ磁界を素早く（例えば、データ速度より早く）切り換えられるように駆動し、書き込み中には支援を行い、読み取り中には支援を行わず、消去、およびその他のノイズを低減させることができる。さらに、ＦＲ磁界周波数は、高いＱ係数によって発生させ、発振器を媒体の共振周波数に合わせるために調整可能な周波数を有することができる。
【００２７】
ＲＦ発振器は、スピンの運動量移動を利用して、ＧＨｚ範囲の局所的、且つ同調整可能な磁界を生成するタイプのものとすることができる。この発信装置は、膜面に垂直に電流を流す巨大磁気抵抗（ＣＰＰ ＧＭＲ）スピン・バルブと類似のものである。ＣＰＰ ＧＭＲ装置を作成する方法を利用することによって、ＲＦ発振器を開発することができる。生成されたＲＦ磁界は、必要な媒体切り替え磁界を大幅に削減することができ、そのため垂直媒体の書き込み可能性を高めることができる。
【００２８】
ＲＦ発振器は、図２３−図３１に示すように、層磁化の配列で構成することができる。ＲＦ発振器は、発振層、およびスペーサによって分離された偏光層を含むことができる。偏光層、および発振層における平均的磁化は、互いに直交するように配向することができる。偏光層は適切なバイアスによって向きを固定し、強い電子スピン偏光特性を有することができる。一実施形態では、およそ５Ｅ−７Ａ／ｃｍ２の電流を上回るスピンの運動量移動は磁化発振を発振層内に誘導することができる。この電流によって発振が行われ、発振が行われるとＲＦ磁界を素早くオン・オフする簡単な手段が得られる。さらに、発振周波数（ω）は、電流Ｉの関係式（ω＝[Ｉｃ＊ｇ／ｅ＊α＊Ｍ]、スカラ関数ｇ、減衰α、電子電荷ｅ、および磁化Ｍに応じて調整可能である。種々の電流、および材料の変化によって、１−１０ＧＨｘの範囲の発振器の周波数が可能となる。周波数を調整できることによって媒体磁化共振を一致させる重要な調整が可能となり、これによって書き込み可能性を最大活用することができる。ＲＦ発振器のＱ係数を高める（例えば、１０００より大きく）ことは可能である。さらに、ＲＦ発振器の大きさ、および幅を主電極とほぼ同じとすることができる。この大きさよって、高密度の低電流、および発振層の動作のような単一領域が得られる。
【００２９】
発振器は、図２３−図２７に示すように（空気座面に沿って）縦方向に、または図２８−図３１に示すように水平方向に（空気座面に対し垂直に）構成することができる。主要な書き込み領域は、標準的な誘導性ライター主電極に生成される。発振装置は、主電極の前方端近傍に局所的なＲＦ支援磁界を生成する。
【００３０】
図２３、および図２４は、軸状または平面発振器として開発が可能な、垂直に配向された発振器を示す。ヘッド５００は、媒体５０１上方に配置され、リーダー部５０２、およびライター部５０４を含む。ライター部５０４は、主電極５０６、ヨーク５０８、クローザ（ｃｌｏｓｅｒ）５１０、コイル５１２、およびリターン・コイル５１４を含む。ＲＦ発振器５１６は、主電極５０６の磁化を支援する。ＲＦ発振器５１６は、発振層５１８、スペーサ５２０、および偏光層５２２を含む。偏光層５２２内の矢印は、層５２２の磁気バイアスの方向を示す。発振器は、発振器５１６を駆動する電流を与える導体５２４に結合されている。ＲＦ発振器５１６は、軸状のまたは平面磁界を誘導するようになすことができる。
【００３１】
図２５に示す軸状発振器の場合、偏光（規準）層５２２はＡＢＳと平行に固定され、直交発振層は偏光層の磁化軸を中心に回転する。発振器５７６によって引き起こされる磁界５２８は媒体磁化に作用して媒体内に歳差運動を生じ、これによって主電極が生成した書き込み磁界のために必要な切り換え磁界を低減させる。この歳差運動は、媒体５０１における一部分の磁化に関する斜めの矢印によって示される。磁界の角振幅は、発振層磁化の無秩序な切り替えを防ぐように設定可能である。図２６は、中程度の発振振幅に限定されない平面様式の発振器を示す。本実施形態において発振器５１６を通過する電流経路は、主電極５０６を含むまたは含まないように構成可能である。磁界５３０は生成されると偏光層５２２の磁化軸に直交する軸を中心に回転する。図２７に示す実施形態では、別の軸状発振器が示されている。この発振器では、ヘッドは離散的発振層を有していないが、主電極の磁化にあたっては、代わりに電流が発振を直接駆動する。直交ＲＦ支援磁界が、媒体磁化の垂直方向の双方の配向おいて、歳差運動に与える影響は、均等であることは注目に値する。発振層の磁化は、それが静止（非発振、非書き込み）状態における消去に影響しないように選択可能である。
【００３２】
図２８、および図２９は、主電極の前方端近傍の水平方式の発振器を示す。ヘッド５５０は媒体５５１の上方に配置され、リーダー部５５２、およびライター部５５４を含む。ライター部５５４は、主電極５５６、クローザ５５８、リターン電極５６０、およびコイル５６２を含む。ＲＦ発振器５６４は媒体５５１への書き込みを支援する支援磁界を与える導体５６６に結合される。発振器５６４は、発振層５６８、スペーサ５７０、および偏光層５７２を含む。図３０は、磁界５７４を生ずる軸方式の発振器を示す。図３１は、磁界５７６を生ずる平面方式の発振器を示す。
【００３３】
電流駆動方式の磁化発振を最適化するために、種々の大きさ（通常は＜１００ｎｍ）、および形状（例えば、楕円形）のＲＦ発振器を作成することができることは理解されよう。さらに、発振器は、磁化発振が生成する効果的なＲＦ磁界照射パターンを最適化するようになすことができる。この照射パターンは、発振器の形状、および対応する媒体によって決定することができる。
【００３４】
これまで例示の実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、本発明の趣旨、および範囲から逸脱することなく、形状、および細部について変更が可能であることを当業者は認めるであろう。例えば、磁気電極先端の支援動作においては、種々の支援構造を用いることができる。また、磁気電極先端、バイアス構造、発振器、および／または磁気シールドの構造、および大きさは、読み取り／書き込みヘッドの個々の要求に応じて変更可能である。さらに、本稿で開示した読み取り／書き込みヘッドの設計は、水平記録システム、および垂直システムのような種々のシステムに適用可能である。
【００３５】
これまでの説明において、本発明の種々の実施形態に関する多数の特徴、および利点を、本発明の種々の実施形態の構造と機能に関する詳細と一緒に明示してきたが、この開示は単に例示のためであって、特に構造の問題、および部品の配置においては本発明の原理の範囲を超えなることなく、特許請求の範囲が表現されている言葉の広範且つ一般的な意味によって示される限度において、細部にわたり変更可能であることは理解されてしかるべきである。例えば、個々の要素は、本発明の範囲、および趣旨から逸脱することなく、ほぼ同じ機能性を維持しながら、データ記憶システムの個々の用途に応じて変化する場合がある。さらに、本稿で開示した好適な実施形態は、垂直記録用のデータ記憶システムを対象としているが、本発明の教示は、本発明の範囲、および趣旨から逸脱することなく水平記録にも適用可能であることを当業者は認めるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、ディスク・ドライブの投影図である。
【図２】図２は、磁気読み取り／書き込みヘッド、および書き込み／読み取りヘッドの空気座面に垂直な平面に沿った磁気ディスクの断面図である。
【図３】図３は、磁気読み取り／書き込みヘッドの空気座面の層図である。
【図４】図４は、書き込み電極にバイアスをかけるのを支援するために用いられるバイアス構造の一例のブロック図である。
【図５】図５は、書き込み電極にバイアスをかけるのを支援するために用いられるバイアス構造の一例のブロック図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施形態による読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図２１】図２１は、書き込み電極にバイアスをかけるのを支援するバイアス・コイルを利用した読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図２２】図２２は、書き込み電極にバイアスをかけるのを支援するバイアス・コイルを利用した読み取り／書き込みヘッドの一例の概略図である。
【図２３】図２３は、本発明の別の実施形態による読み取り／書き込みヘッド、および発振器の断面図である。
【図２４】図２４は、図２３の読み取り／書き込みヘッドの空気座面の層図である。
【図２５】図２５は、図２３−図２４の読み取り／書き込みヘッドの平面発振器の断面図である。
【図２６】図２６は、図２３−図２４の読み取り／書き込みヘッドの軸状発振器の断面図である。
【図２７】図２７は、図２３−図２４の読み取り／書き込みヘッドの平面発振器の断面図である。
【図２８】図２８は、本発明の別の実施形態による読み取り／書き込みヘッド、および発振器の断面図である。
【図２９】図２９は、図２８の読み取り／書き込みヘッド空気座面の層図である。
【図３０】図３０は、図２８−図２９の読み取り／書き込みヘッドの平面発振器の断面図である。
【図３１】図３１は、図２８−図２９の読み取り／書き込みヘッドの軸状発振器の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
３０４ スペーサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記憶媒体と共に用いられる記録ヘッドであって、
磁気電極と、
磁気バイアス構造と、
前記磁気電極と前記磁気バイアス構造との間に配置されたスペーサとを含む記録ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の記録ヘッドにおいて、前記スペーサは前記磁性電極、および前記磁性バイアス層が磁気分離されるように非磁性である記録ヘッド。
【請求項３】
請求項１記載の記録ヘッドにおいて、前記磁気バイアス構造は、シード層、ハード磁性膜層、およびスペーサ層を含む記録ヘッド。
【請求項４】
請求項１記載の記録ヘッドにおいて、前記バイアス構造は、シード層、反強磁性層、および強磁性層を含む記録ヘッド。
【請求項５】
請求項１記載の記録ヘッドであって、さらに、
ソフト磁気シールドを含み、前記スペーサは、前記磁気電極と前記ソフト磁気シールドとの間に配置される記録ヘッド。
【請求項６】
請求項５記載の記録ヘッドにおいて、前記ソフト磁気シールドは前記磁気バイアス構造と前記磁気電極との間に配置される記録ヘッド。
【請求項７】
ヘッドであって、
後方端を有する基盤と、
前記基板の後方端に結合された磁気電極先端と、
前記磁気電極先端の磁界を配向するようになされたコイルと、
前記電極先端から離間して配置され、補助磁界を与えるようになされた補助機構とを備えたヘッド。
【請求項８】
請求項７記載の記録ヘッドにおいて、前記補助機構は、
前記磁気電極先端の第１側に配置された第１磁気バイアス構造と、
前記磁気電極先端の第２側に配置された第２磁気バイアス構造であって、前記第２側は前記第１側よりも前記後方端から離れている、第２磁気バイアス構造とを含むヘッド。
【請求項９】
請求項７記載の記録ヘッドにおいて、前記補助機構は、
前記基板の後方端に結合された第１磁気バイアス構造と、
前記基板の後方端に結合された第２磁気バイアス構造と、
前記第１バイアス構造と前記第２バイアス構造が前記磁気電極から磁気分離されるように配置された非磁性スペーサとを含むヘッド。
【請求項１０】
請求項７記載の記録ヘッドにおいて、前記補助機構はバイアス・コイルを含むヘッド。
【請求項１１】
請求項７記載の記録ヘッドにおいて、前記補助機構は、前記磁気電極先端の磁界を前記基板の後方端とほぼ平行となるように配向させるようになされたヘッド。
【請求項１２】
請求項７記載の記録ヘッドにおいて、前記補助機構は、前記磁気電極の磁界が前記基板の後方端にほぼ垂直となるように配向させるようになされたヘッド。
【請求項１３】
請求項７記載の記録ヘッドにおいて、前記補助機構はＲＦ発振器を含むヘッド。
【請求項１４】
請求項７記載の記録ヘッドにおいて、前記ＲＦ発振器は発振層、および偏光層を含むヘッド。
【請求項１５】
データ記憶アッセンブリであって、
記憶媒体と、
転移を記憶媒体上に変えるように為された座面を有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドの補助動作に補助磁界を提供する手段とを備えたデータ記憶アッセンブリ。
【請求項１６】
請求項１５記載のデータ記憶アッセンブリにおいて、前記提供手段は、前記記録ヘッドの磁界を前記座面と平行となるように配向する手段を含むデータ記憶アッセンブリ。
【請求項１７】
請求項１５記載のデータ記憶アッセンブリにおいて、前記配向手段は、前記記録ヘッドから磁気分離された磁気バイアス構造を含むデータ記憶アッセンブリ。
【請求項１８】
請求項１６記載のデータ記憶アッセンブリにおいて、前記配向手段は、磁界を前記記録ヘッドに誘導するようになされたバイアス・コイルを含むデータ記憶アッセンブリ。
【請求項１９】
請求項１５記載のデータ記憶アッセンブリであって、さらに、前記記録ヘッドを磁気遮蔽するための手段を備えるデータ記憶アッセンブリ。
【請求項２０】
請求項１６記載のデータ記憶アッセンブリにおいて、前記提供手段は、前記転移の磁化方向を配向させるＲＦ発振器を含むデータ記憶アッセンブリ。
【請求項１】
記憶媒体と共に用いられる記録ヘッドであって、
磁気電極と、
磁気バイアス構造と、
前記磁気電極と前記磁気バイアス構造との間に配置されたスペーサとを含む記録ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の記録ヘッドにおいて、前記スペーサは前記磁性電極、および前記磁性バイアス層が磁気分離されるように非磁性である記録ヘッド。
【請求項３】
請求項１記載の記録ヘッドにおいて、前記磁気バイアス構造は、シード層、ハード磁性膜層、およびスペーサ層を含む記録ヘッド。
【請求項４】
請求項１記載の記録ヘッドにおいて、前記バイアス構造は、シード層、反強磁性層、および強磁性層を含む記録ヘッド。
【請求項５】
請求項１記載の記録ヘッドであって、さらに、
ソフト磁気シールドを含み、前記スペーサは、前記磁気電極と前記ソフト磁気シールドとの間に配置される記録ヘッド。
【請求項６】
請求項５記載の記録ヘッドにおいて、前記ソフト磁気シールドは前記磁気バイアス構造と前記磁気電極との間に配置される記録ヘッド。
【請求項７】
ヘッドであって、
後方端を有する基盤と、
前記基板の後方端に結合された磁気電極先端と、
前記磁気電極先端の磁界を配向するようになされたコイルと、
前記電極先端から離間して配置され、補助磁界を与えるようになされた補助機構とを備えたヘッド。
【請求項８】
請求項７記載の記録ヘッドにおいて、前記補助機構は、
前記磁気電極先端の第１側に配置された第１磁気バイアス構造と、
前記磁気電極先端の第２側に配置された第２磁気バイアス構造であって、前記第２側は前記第１側よりも前記後方端から離れている、第２磁気バイアス構造とを含むヘッド。
【請求項９】
請求項７記載の記録ヘッドにおいて、前記補助機構は、
前記基板の後方端に結合された第１磁気バイアス構造と、
前記基板の後方端に結合された第２磁気バイアス構造と、
前記第１バイアス構造と前記第２バイアス構造が前記磁気電極から磁気分離されるように配置された非磁性スペーサとを含むヘッド。
【請求項１０】
請求項７記載の記録ヘッドにおいて、前記補助機構はバイアス・コイルを含むヘッド。
【請求項１１】
請求項７記載の記録ヘッドにおいて、前記補助機構は、前記磁気電極先端の磁界を前記基板の後方端とほぼ平行となるように配向させるようになされたヘッド。
【請求項１２】
請求項７記載の記録ヘッドにおいて、前記補助機構は、前記磁気電極の磁界が前記基板の後方端にほぼ垂直となるように配向させるようになされたヘッド。
【請求項１３】
請求項７記載の記録ヘッドにおいて、前記補助機構はＲＦ発振器を含むヘッド。
【請求項１４】
請求項７記載の記録ヘッドにおいて、前記ＲＦ発振器は発振層、および偏光層を含むヘッド。
【請求項１５】
データ記憶アッセンブリであって、
記憶媒体と、
転移を記憶媒体上に変えるように為された座面を有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドの補助動作に補助磁界を提供する手段とを備えたデータ記憶アッセンブリ。
【請求項１６】
請求項１５記載のデータ記憶アッセンブリにおいて、前記提供手段は、前記記録ヘッドの磁界を前記座面と平行となるように配向する手段を含むデータ記憶アッセンブリ。
【請求項１７】
請求項１５記載のデータ記憶アッセンブリにおいて、前記配向手段は、前記記録ヘッドから磁気分離された磁気バイアス構造を含むデータ記憶アッセンブリ。
【請求項１８】
請求項１６記載のデータ記憶アッセンブリにおいて、前記配向手段は、磁界を前記記録ヘッドに誘導するようになされたバイアス・コイルを含むデータ記憶アッセンブリ。
【請求項１９】
請求項１５記載のデータ記憶アッセンブリであって、さらに、前記記録ヘッドを磁気遮蔽するための手段を備えるデータ記憶アッセンブリ。
【請求項２０】
請求項１６記載のデータ記憶アッセンブリにおいて、前記提供手段は、前記転移の磁化方向を配向させるＲＦ発振器を含むデータ記憶アッセンブリ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２００６−２４４６９３（Ｐ２００６−２４４６９３Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００６−５３２１８（Ｐ２００６−５３２１８）
【出願日】平成１８年２月２８日（２００６．２．２８）
【出願人】（５００３７３７５８）シーゲイト テクノロジー エルエルシー (278)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５３２１８（Ｐ２００６−５３２１８）
【出願日】平成１８年２月２８日（２００６．２．２８）
【出願人】（５００３７３７５８）シーゲイト テクノロジー エルエルシー (278)
【Ｆターム（参考）】
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