(57)【要約】【課題】十分大きな記録磁界を確保し，周辺トラックの情報を消去するなどの問題を解決しながら，低浮上量を実現するために問題となる，ヘッドの突出現象を抑止する。【解決手段】主磁極３０もしくは主磁極と補助磁極３１との積層体を，基板１上に形成された下地層１１の上に接するように積層し，その上にコイル３５，リターン磁極３３，再生素子２の順に積層して垂直磁気ヘッドを構成する。更に，基板と主磁極もしくは主磁極と補助磁極との積層体との間に金属を含む下地層を配置する，コイルの一部と基板との間に熱拡散層を配置する，もしくはコイルの一部をその他の部分より基板に接近させるという構成を付加できる。【選択図】図５
2006139873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された下地層と，
浮上面に向かって絞り込まれた平面形状を有し，前記下地層の上に形成された主磁極と，
前記主磁極の上に絶縁体を挟んで形成されたコイルと，
前記コイルの上に絶縁体を挟んで形成されたリターン磁極と，
前記リターン磁極の上に形成された再生素子とを備える垂直磁気ヘッド。
【請求項２】
前記下地層と前記主磁極との間に，浮上面に向かって絞り込まれた平面形状を有する補助磁極が形成されていることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気ヘッド。
【請求項３】
前記下地層が金属を含むことを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気ヘッド。
【請求項４】
前記主磁極と前記リターン磁極とを磁気的に結合させるためのヨークを有し，前記コイルは前記ヨークを中心に巻かれており，前記コイルのうち少なくとも前記ヨークよりも浮上面に向かって後方に配置された部分と前記基板との間に熱拡散層を配置した請求項１に記載の垂直磁気ヘッド。
【請求項５】
前記主磁極と前記リターン磁極とを磁気的に結合させるためのヨークを有し，前記コイルは前記ヨークを中心に巻かれており，前記コイルのうち少なくとも前記ヨークよりも浮上面に向かって後方に配置された部分と前記基板との間隔を，前記ヨークよりも浮上面側に配置されたコイルの一部と前記基板との間隔に比べて狭く形成した請求項１に記載の垂直磁気ヘッド。
【請求項６】
前記主磁極もしくは補助磁極と前記リターン磁極とを磁気的に結合させるためのヨークを有し，前記コイルは前記ヨークを中心に巻かれており，前記コイルのうち少なくとも前記ヨークよりも浮上面に向かって後方に配置された部分と前記基板との間に熱拡散層を配置した請求項２に記載の垂直磁気ヘッド。
【請求項７】
前記主磁極もしくは補助磁極と前記リターン磁極とを磁気的に結合させるためのヨークを有し，前記コイルは前記ヨークを中心に巻かれており，前記コイルのうち少なくとも前記ヨークよりも浮上面に向かって後方に配置された部分と前記基板との間隔を，前記ヨークよりも浮上面側に配置されたコイルの一部と前記基板との間隔に比べて狭く形成した請求項２に記載の垂直磁気ヘッド。
【請求項８】
基板上に形成された垂直磁気記録膜を有する垂直磁気記録媒体と，
基板上に形成された下地層と，浮上面に向かって絞り込まれた平面形状を有し，前記下地層の上に形成された主磁極と，前記主磁極の上に絶縁体を挟んで形成されたコイルと，  前記コイルの上に絶縁体を挟んで形成されたリターン磁極と，前記リターン磁極の上に形成された再生素子とを有する垂直磁気ヘッドと，
前記垂直磁気ヘッドを制御する記録再生動作制御手段とを備える垂直磁気記録装置。
【請求項９】
前記下地層と前記主磁極との間に，浮上面に向かって絞り込まれた平面形状を有する補助磁極が形成されていることを特徴とする請求項８記載の垂直磁気記録装置。
【請求項１０】
前記垂直磁気ヘッドの前記主磁極側をリーディング側，前記再生素子側をトレーリング側として，前記垂直磁気ヘッドを前記垂直磁気記録媒体に対して相対的に移動させる手段を有することを特徴とする請求項８に記載の垂直磁気記録装置。
【請求項１１】
前記垂直磁気ヘッドの前記主磁極側をリーディング側，前記再生素子側をトレーリング側として，前記垂直磁気ヘッドを前記垂直磁気記録媒体に対して相対的に移動させる手段を有することを特徴とする請求項９に記載の垂直磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，磁気記録装置に用いられる磁気ヘッドと，これを用いた磁気記録装置に関し，特に，高周波でも安定した駆動が可能な垂直磁気ヘッドと，これを用いることで可能となる小型大容量垂直磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録装置は，情報を磁気的に記録する媒体と，情報を媒体に記録再生するための磁気ヘッドと，磁気ヘッドからの出力信号に基づいて情報を再生するとともに入力された信号に基づいて情報を記録する記録再生動作制御回路と，媒体を回転または移動させる機構と，磁気ヘッドの媒体に対する位置を決定する位置決め機構などを備えている。媒体上には，情報を記録する領域と，ヘッドの位置決めを行うためのサーボ情報が記録されている領域と，それら領域の間にあるつなぎ領域とを含む。つなぎ領域は何の情報も記録されていないため，これを可能な限り小さく設定することで情報記録領域を広げ，磁気記録装置の容量を高めることが求められている。
【０００３】
磁気記録装置の大容量化，小型化を進めるため，媒体は，基板に対して垂直方向に磁化しやすくした硬磁性体からなる記録層を有する垂直磁気記録媒体を用いることが提案されている。このような垂直媒体に情報をより高密度に記録するため，記録層と基板との間に軟磁性下地層を設けることが有効である。軟磁性下地層を設けることによって，磁気ヘッドの発生する記録磁界を高めることができ，また再生出力を高めることができるからである。
【０００４】
磁気ヘッドは，媒体に情報を記録するために記録磁界を発生する記録素子と，媒体上に書かれた信号を再生する再生素子とからなる。図1にその断面の一例を示す。Al2O3-TiCからなる基板1上に，厚さ1μｍ程度のアルミナなどからなる下地層11を配置し，その上に厚さ1μｍ程度のNi80Fe20などからなる下部シールド層21，磁気抵抗効果センサ20，厚さ1μｍ程度のNi80Fe20などからなる上部シールド層22を順次積層して形成した再生素子2が配置されている。更に厚さ0.25μｍ程度アルミナなどからなるスペーサー12を介して，記録素子3が積層されている。
【０００５】
記録素子3は，厚さ2μｍ程度のNi80Fe20などからなるリターン磁極33，厚さ2μｍ程度のCuなどからなるコイル35（一部図示されず），厚さ1.5μｍ程度のNi80Fe20などからなる補助磁極31，厚さ0.2μｍ程度のFe70Co30などからなる主磁極30の順に積層して形成されている。コイル35に電流を流すことで発生した磁束を，ヨーク32や補助磁極31を用いて収束させ，主磁極30へ導く。主磁極30の先端を通過した磁束を用いて，媒体（図示されず）に情報を記録する。媒体を通った磁束は，再びリターン磁極33を通って帰還する。
【０００６】
記録素子3の斜視図を図2に示す。コイル35は図示されていない。補助磁極31の平面形状は，磁束を効率よく主磁極30に収束させるため，浮上面4に向かって絞り込まれた形となっている。また，例えば特開2003-36503号公報に開示してあるように，補助磁極31は主磁極30の下側に積層して配置し，更に浮上面4からリセスしてあるので，補助磁極31から漏れ出てくる磁束は，記録に悪影響を及ぼさない。
【０００７】
特開2001-101612号公報には，情報を急峻に記録するため，基板側から補助磁極，主磁極，リターン磁極の順で配置すると良いことが開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開2003-36503号公報
【特許文献２】特開2001-101612号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図1及び2に示した構成の場合，500 MHzから1 GHz程度以上の高周波でヘッドを駆動した場合，磁束が特に集中する補助磁極31先端部や主磁極30先端部において，大きな渦電流が発生し，これらが発熱源となる。記録動作中にヘッドが熱を作り出した場合，その熱によってヘッドが変形し，主磁極30など一部が浮上面4から数nm突出することが明らかとなった。面記録密度100 Gb/in2程度のハードディスク装置の場合，ヘッドと媒体の間にある空隙は，5 nm程度である。従って，このヘッド突出がディスク装置の信頼性を著しく劣化させる，特にヘッドと媒体の接触による損傷やヘッドの位置決めエラーが多発するという問題が明らかとなった。このため，突出量を抑制したヘッドが求められる。
【００１０】
渦電流は，変化する磁束によって金属中に誘導される電流であって，通過する磁束の密度が高いほど，またその時間変化が大きいすなわち高周波で駆動するほど大きくなり，金属の抵抗率が高いほど小さくなる。垂直磁気ヘッドの場合，図2からも明らかなように，磁束が特に集中する部分は，その構造から補助磁極31先端部と主磁極30先端部の1点に限られている。垂直記録の場合，情報を記録するのは主磁極30であるので，主磁極および補助磁極の先端部のみを微細形状に加工するだけでよい。むしろ，リターン磁極33の幅は磁束集中を避けるため十分広く設定してある。磁束が集中すると，媒体に記録した情報を不用意に消去してしまう恐れがあるからである。一方，面内記録に用いられるリングヘッドの場合，上部コア，下部コアのトラック幅は，書きにじみを抑止するため概略同じ幅になるように絞り込まれている。よって磁束の集中点は，少なくとも2箇所以上に分散している。上記渦電流損失による突出現象は，磁束の集中が顕著な垂直磁気ヘッドにおいて特に明確に現れるので，解決が求められる。
【００１１】
図3には，主磁極30および補助磁極31の絞り形状と磁束50の流れを模式的に示す。図3(a)は，図1及び2に示したヘッドの例である。先端部での磁束集中を回避し，渦電流損失すなわち発熱を抑制するため，図3(b)に示した絞り込みを持たない補助磁極31形状を採用することも考えられるが，そもそも本構造では主磁極に効率よく磁束を収束させることができないため，発生できる記録磁界強度が低下する。例えば，図3(a)の構造で約15 kOeの記録磁界を発生できる条件において，図3(b)の構造では約10 kOeしか記録磁界を発生できなかった。また図3(b)に示したように，補助磁極31の左右端部から5 kOe程度の磁界が漏洩しており，周辺トラックの情報を不用意に消去してしまう恐れが極めて高い。よって，絞り込みを持たない補助磁極を採用することは適当ではない。
【００１２】
本発明が解決しようとするひとつの課題は，十分大きな記録磁界を確保し，周辺トラックの情報を消去するなどの問題を解決しながら，面記録密度100 Gb/in2以上に対応した低浮上量の場合に問題となる，ヘッドの突出現象を抑止することにある。
【００１３】
図1に示した，基板1，再生素子2，記録素子3の順に積層された構成の磁気ヘッドを用いた場合，媒体上に配置される情報記録領域41，サーボ領域42，およびその間にあるつなぎ領域との関係は図4に示すとおりとなる。本図において，再生素子2は磁気抵抗効果センサ20によって，記録素子3は主磁極30によって代表して示している。ヘッドは媒体に対して右向きに線速度vで移動する。情報を再生する磁気抵抗効果センサ20と，情報を記録する主磁極30の下流端との距離はdである。
【００１４】
情報を記録する際，主磁極30を用いて情報を記録領域41aに記録した後，ヘッドの位置を精度よく所望の位置に合わせるためサーボ領域42に配置されているサーボ信号を再生する。このとき，記録電流を発生し再生信号を増幅する電気回路（R/W-IC）の制限によって，記録動作のあと再生動作に入るまで待ち時間τが必要である。記録動作時には大きな値の高周波電流を発生させており，電流遮断後も回路が十分に安定するまで時間が必要であるからである。ヘッドは線速度vで移動しているので，記録領域41aとサーボ領域42との間には少なくとも距離vτが必要であることが分かる。加えて，磁気抵抗効果センサ20が主磁極30に比べて上流側に配置されているので，磁気抵抗効果センサ20は主磁極30より更に距離dだけ進んだ位置（右側）にある。よって，正しくサーボ情報を読み取るためには，全体でvτ+ dだけ距離が必要となる。
【００１５】
サーボ信号再生の後，引き続いてデータを記録する場合，R/W-ICは記録動作をすぐに開始でき，また主磁極30は磁気抵抗効果センサ20より下流側にあるので，サーボ領域42と情報記録領域41bとの間の距離は本来ゼロでもよい。しかし通常，ヘッドの移動速度変動（媒体の回転変動）マージン分である距離δだけ必要である。ヘッドの移動速度の変動によって，誤ってサーボ情報を消去してしまわないための措置である。
【００１６】
以上から，従来構成の場合，情報記録領域41とサーボ領域42との間にあるつなぎ領域全体の長さは，vτ+ d+δだけ必要である。この領域には何も情報を含まないため，これを十分小さくすることが求められている。特に，磁気抵抗効果センサ20が主磁極30の上流側に配置されているため，記録領域41aとサーボ領域42との間には，回路安定化に必要な時間に対応する距離vτと主磁極−センサ間距離dの合算距離が必要であり，改良の余地がある。
【００１７】
本発明が解決しようとするもうひとつの課題は，媒体上に配置された情報記録領域とサーボ領域との間にあるつなぎ領域の面積を十分小さくすることで情報記録領域を広げ，磁気記録装置の容量を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は，磁束を収束させるため平面形状が浮上面に向かって絞り込まれた形となっている主磁極もしくは主磁極と補助磁極との積層体を，基板上に形成された下地層の上に接するように積層し，その上にコイル，リターン磁極，再生素子の順に積層して垂直磁気ヘッドを構成することを最も主要な特徴とする。
【００１９】
上記課題のうち，特にヘッドの突出現象を効率よく抑止するため，上記に加えて，基板と主磁極もしくは主磁極と補助磁極との積層体との間に金属を含む下地層を配置すること，コイルの一部と基板との間に熱拡散層を配置すること，もしくはコイルの一部をその他の部分より基板に接近させること，を特徴とする。
【００２０】
上記課題のうち，特に情報記録領域を広げ磁気記録装置の容量を高めるため，垂直磁気記録装置において，上記垂直磁気ヘッドの記録素子が上流（リーディング）側，再生素子が下流（トレーリング）側となるように，垂直磁気ヘッドの配置と垂直磁気記録媒体の回転もしくは移動方向を定めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると，高周波で駆動した際に生じる渦電流によって主磁極や補助磁極から発生する熱，およびコイルから発生する熱を効率よく基板に放出することができるので，ヘッドの熱変形，突出量を抑止することができ，低浮上量が実現できる。結果として高い記録密度を有する垂直磁気記録装置を実現することができる。また，放熱効率が高いので，磁気ヘッドの温度を低く保つことができ，磁気ヘッドの故障確率を低くすることができるので，高い信頼性を持った磁気ヘッド，磁気記録装置を提供することができる。
【００２２】
また本発明のように記録素子を上流側，再生素子を下流側に配置した磁気記録装置を用いることで，従来 vτとdの合算距離が必要であったつなぎ領域を，vτとdの差分距離に圧縮することができ，結果として情報記録領域を広げられるので，磁気記録装置の容量を高めることができる。詳細は後に図9を用いて示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下，図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００２４】
図5は，本発明による磁気ヘッドの断面例である。Al2O3−TiCの焼結体である基板１の上に，厚さ0.5μｍのAl2O3からなる下地層11を形成し，その上に磁束を収束させるための補助磁極31，および情報を媒体に記録するための主磁極30を積層させた。補助磁極31は厚さ１μｍの軟磁性体であるNi80Fe20で形成し，主磁極30は軟磁性体であって飽和磁束密度が2.4テスラのFe70Co30膜とCrやNi80Cr20などの非磁性膜とを交互に積層した多層膜からなっており，主磁極の厚さは0.2μｍとした。主磁極30と補助磁極31の浮上面4からの奥行きはともに15μｍとした。補助磁極31の材料は磁歪定数の小さな，もしくは若干負のNi80Fe20などを用いるのがよいが，形状を横長にするなどの工夫によって，磁歪定数は正であるが熱膨張係数の小さなFe55Ni45を用いることもできる。環境温度が高くなった際，熱膨張によって磁極が突出する現象をより低く抑制することができる。
【００２５】
焼結体からなる基板1表面には微小な凹凸があるため，直上に軟磁性膜を形成すると，軟磁性膜の保磁力などが十分小さな値を示さず問題となることが多い。また基板1として例えばSiなどを用いることも可能であるが，直上に軟磁性膜を形成すると，軟磁性膜の結晶配向性が基板のそれに強く影響されるため，やはり保磁力などが低くならず問題である。基板1の影響を十分小さくするため，厚さ0.1から数μｍの下地層11を，基板1と補助磁極31との間に挿入するのがよい。
【００２６】
主磁極30，補助磁極31とも，磁束を収束させるため平面形状が浮上面に向かって絞り込まれた形となっている（図7参照）。記録磁束を効率よく主磁極先端に導くため，主磁極30，補助磁極31ともにおよそ同一の広がり角度を持たせた。絞り込み部の広がり角度37は，図7に示すように，約90度とした。広がり角度37はおよそ60度から120度程度まで許容することができる。この程度の範囲では，記録磁界はあまり大きく変化しないからである。しかし，広がり角度37が大きいほど，磁束は急激に絞り込まれるので，絞り込み部の途中や主磁極30と補助磁極31との繋ぎ目などから磁束が漏れやすく，情報を記録する媒体の保磁力が低い場合など記録情報を消してしまう恐れがあるので注意が必要である。一方，広がり角度37が小さい場合，ヘッド先端部の磁路抵抗が高くなるので，大きな記録磁界を得ることが困難となる。これらを勘案すると，広がり角度37は90度程度に設定するのが最も良い。
【００２７】
本実施例において，補助磁極31は磁束の収束をより効率よく行うため主磁極30に積層して配置してあるが，主磁極30の厚さをもっと厚く設定する，もしくはその透磁率を高くするなどによって主磁極30の磁束収束効率を高くした場合，補助磁極31は省略することができる。補助磁極31を配置する場合，その先端から不用意に大きな磁界が漏れ出ないように，浮上面4より1から数μｍリセスさせることが重要である。また，補助磁極31は主磁極30の基板側に積層するのがよい。仮に磁界が漏れ出たとしても，情報が記録される主磁極30より上流（リーディング）側なので，記録される情報への悪影響を少なくできるからである。
【００２８】
主磁極30の最も浮上面から離れた位置に，これと磁気的に結合するように軟磁性体からなる柱状のヨーク32を形成した。幅は10μｍ，奥行き2μｍ，高さ4μｍで，Ni80Fe20などを用いて形成することができる。ヨーク32を中心に，Cuなど非磁性導体からなるコイル35を形成した。コイルの巻き数は5ターン，厚さは3μｍとした。コイル35を形成する導体の周囲には絶縁体36を配置して，電気的短絡を防いでいる。絶縁体36としては，熱硬化させた有機絶縁材料や，Al2O3，SiO2などの無機絶縁材料を使うことができるが，再生素子2を形成する際に必要な250〜300℃程度の熱処理プロセスを通しても安定しているAl2O3やSiO2などの無機絶縁材料を使うほうが望ましい。熱硬化させた有機絶縁材料を用いた場合は，再生素子2を形成する高温プロセス中に，有機絶縁材36からガスが発生して記録素子3が破裂する場合や，有機絶縁材36にクラックが入って素子が破壊する場合などがある。
【００２９】
絶縁体36としてSiO2を使った場合，Al2O3を使った場合に比べて，環境温度の上昇とともに磁気ヘッドの金属部分が熱膨張して浮上面から突出するという現象を抑制することができるので有利である。SiO2の熱膨張係数が低いため，周辺にある金属の膨張を抑止する効果があることによる。一方，SiO2の熱伝導率はAl2O3のそれほど高くはなく，よってコイル35に記録電流を通電したときにコイル35から発生する熱を効率よく拡散できず，特に記録素子3が再生素子2の上に積層されている従来構造の場合は，コイル通電時の突出量が大きいという課題があった。環境温度による突出現象は，一定温度における材料の熱膨張係数の違いに起因するが，記録電流通電による突出現象は，発熱部が主磁極先端の絞り込み部やコイルなど局所的であるため，主に温度分布が原因である。よってこれを解決するひとつの手段は，放熱効率を高くして温度分布を小さく，すなわち温度をできるだけ均一にすることにある。本発明では記録素子3を再生素子2と基板1との間に配置することにより，記録素子3の放熱効率を著しく高めることができたので，温度分布がより均一になり，結果としてコイル周辺の絶縁体36としてSiO2を使った場合にも十分小さな突出量を実現することができた。これにより，環境温度が上昇した場合にも，記録電流を通電した場合にも，ともにヘッドの突出を抑止できるようになった。
【００３０】
コイル周辺の絶縁体36の上面は平坦化処理を行い，その上に厚さ2μｍ程度のリターン磁極33を形成した。保磁力など軟磁気特性に優れるNi80Fe20などを用いることも可能であるが，環境温度による磁極突出を抑止するためには，熱膨張係数の低いFe55Ni45を用いるほうがよい。リターン磁極33の浮上面4からの奥行きは15μｍとした。記録素子3の構造による凹凸の影響を避けるため，一度Al2O3など絶縁物で段差部を埋めた後，その上面を平坦化処理した。
【００３１】
その上に，厚さ0.25μｍのAl2O3からなるスペーサー12を積層し，更に再生素子2を積層した。再生素子2としては，従来の面内通電型GMR（CIP-GMR）素子，TMR素子，垂直通電型GMR（CPP-GMR）素子など，すべてのタイプを用いることができ，本発明は再生素子の選択に対してなんら制限を加えるものではない。これまで最も実績あるCIP-GMR素子を用いることで，最も開発リスクを小さくすることができる。TMR素子，CPP-GMR素子ともに十分な量産実績を有していないからである。しかしながら，本実施例では特に以下のように放熱効率に着目してCPP-GMR素子を用いて構成した。下部シールド層21および上部シールド層22は，ともに厚さ0.5μｍのNi80Fe20を用いて形成した。浮上面4からの奥行きは，主磁極30，リターン磁極33と同様に15μｍとした。厚さが薄いほうが環境温度によるシールド層の突出量を抑制することができるが，記録動作によってその磁区構造が不安定になりやすいので，再生出力の安定性に課題が出る場合がある。出力波形の安定性と突出量との関係から最適値を設定すべきである。具体的には，0.1〜1μｍの範囲で設定すると良い結果が得られる。
【００３２】
TMR素子，CPP-GMR素子などに代表される垂直通電型再生（CPP）センサの場合，磁気抵抗効果センサ20と一対の電極の役目をかねる上部シールド層22，下部シールド層21の接続が面接触（センサ幅×センサ高さの領域）となっているため，センサ20で発生した熱を従来CIPセンサより高い効率で逃がすことができる。CIPセンサにおいては，接続領域はセンサ膜厚×センサ高さであり，センサ膜厚は通常センサ幅やセンサ高さより十分小さいので，センサ20と一対の電極との接続はむしろ線接触に近く，熱引きはCPPセンサに劣る。再生素子2が基板1に近い位置に配置されている従来構成ヘッド（図1参照）の場合，再生素子2の放熱は上記電極を通した放熱に加えて，センサ20から下部シールド層21を通して基板1へという経路があったので，十分高かった。よって，従来構成においてはCIPセンサとCPPセンサの放熱には大差が見られなかった。しかし本発明の構成においては，再生素子2と基板1との間に記録素子3が挿入されたので，基板1への放熱が10％程度少なくなった。よって，電極を通した放熱効率の高いCPPセンサを用いるほうが良い。
【００３３】
記録素子3の放熱効率と再生素子2の放熱効率のどちらを優先させるかという選択肢は残っているものの，通常，本実施例を含めて以下のように記録素子3の消費電力が再生素子2の消費電力の10倍以上であるので，より発熱量の大きな記録素子3を基板1に近い位置に配置するほうが望ましい。本実施例における再生素子の電気抵抗は50Ω，検知電流は直流2ｍＡなので，電力は0.2ｍＷである。一方，記録素子の電気抵抗は3Ω，記録電流は矩形波で40ｍＡopなので，電力は4.8ｍＷである。よって，記録素子は再生素子に比べて24倍電力を消費していることがわかる。
【００３４】
図6には，本実施例のヘッドにおける浮上面（媒体対向面）を示す。浮上面からは，基板1，主磁極30，リターン磁極33，磁気抵抗効果センサ20，下部シールド層21，上部シールド層22などを確認することができる。リターン磁極33，下部シールド層21，および上部シールド層22の浮上面における幅は，すべておよそ15μｍと等しくした。他の部分より幅の広い部分が存在すると，外部磁界が印加された場合に，最も幅広い層の端部に磁界が集中する。よって，媒体に記録された情報をこれらの端部で消去しないため，上記3層の幅を概略等しくした。
【００３５】
上部シールド層22と下部シールド層21との距離は，磁気抵抗効果センサ20が存在する中央部分で狭く，離れた部分で広く設定されている。中央部分は再生素子の読み取り分解能を高めるため50〜100 nm程度という狭い値に設定されるが，それ以外の部分では2層間の電気的短絡を防ぐため，また2層間に発生する電気的容量を小さくするため，間隔は広く設定することが多い。製造を容易にするため，上部シールド層22は平坦な形状ではなく，通常，図6のような段差を設けている。この場合，段差部を起点に上部シールド層の磁区構造が乱れることが多く，再生素子2の上に記録素子3が配置されている従来構成ヘッド（図1参照）の場合，不安定な磁区構造を持つ上部シールド層22が記録素子3に近いので，その磁区構造が記録動作を通して不安定になりやすく，再生波形の不安定性のひとつの原因となっていた。ところが，本実施例の構成では，段差のある上部シールド層22は記録素子3から離れた位置に配置してあり，近い位置にあるのは平坦で磁区構造の安定している下部シールド層21である。よって，記録動作を繰り返した場合にも，シールド層の磁区構造は安定しており，再生波形の変動は十分小さく抑制することができるという利点がある。
【００３６】
図7に，本実施例のヘッドにおける記録素子部の斜視図を示す。ただしコイル35は図示されていない。基板（下）側から順に，補助磁極31，主磁極30，ヨーク32，リターン磁極33と積層して形成した。図に示したように，記録磁束を有効に収束させるため，主磁極30と補助磁極31は，概略同一角度の絞り込み部を有している。一方，リターン磁極には記録磁束を絞り込む構造を持たせていない。
【００３７】
図8は，記録電流通電による磁極突出量の比較図である。縦軸は突出量，横軸はヘッドの位置を示す。図1に示した従来ヘッドの突出量を破線で，図5に示した本実施例のヘッドにおける突出量を実線で示す。本発明によって突出量は0.5 nm，すなわち従来比20％という大きな値の抑制が確認できた。この20％の低減は，現在他の手段ではなかなか得ることが困難である。例えば下地層11が大変厚かった過去においては，その膜厚を8μｍから1μｍに低減することで20％の低減を得ることができた。しかし現在は，すでに下地層11は1μｍ程度以下と薄いので，本発明の実施構成は大変有効と言える。その理由は，発熱量の大きな記録素子3を基板1のすぐ近くに配置したため，放熱効率が高まり温度上昇が約15％低く抑えることができたことにある。コイルの断線など，故障が起こるまでの時間は，温度の上昇に伴って指数関数的に短くなることが良く知られている。本発明のヘッドは，磁極突出量を低く抑止することができたとともに，コイルの断線など故障の確率を抑止し，長寿命で信頼性の高いヘッドであることが確認できた。
【実施例２】
【００３８】
図19は，本発明の垂直磁気記録装置のひとつである垂直磁気ディスク装置の概略説明図である。垂直磁気ディスク装置は，情報を磁気的に記録するための媒体である磁気ディスク200と，これを回転させるための手段420と，磁気ディスク200に信号を記録し，そこから信号を再生するための磁気ヘッド100と，これを支える弾性体からなるサスペンション110と，磁気ヘッド100の位置決めを行うための手段410と，記録再生信号を処理する回路300などを有している。
【００３９】
図20には，本磁気ディスク装置のうち，磁気ヘッド100の近くを拡大して示す。磁気ヘッド100の浮上面と，磁気ディスク200表面との距離500は，5 nmとした。この距離は，磁気ディスク200が回転することによって得られる浮力と，磁気ヘッド100を支えているサスペンション110による押し付け力とのバランスによって実現されている。図の磁気ヘッド100において，基板は左側にあり，その上に右手前に向かって記録素子，再生素子の順に積層して形成した。記録素子が上流（リーディング）側，再生素子が下流（トレーリング）側となるように，磁気ディスク200の回転方向は，反時計回りに設定されている。回転数は，毎分1万回転である。
【００４０】
図21に示すように，磁気ディスク200は，基板210上に形成された厚さ100 nm程度のCoTaZrなどからなる軟磁性下地膜220，その上に積層された厚さ10 nm程度のRuなどからなる中間層230，及び基板に対して垂直方向に磁化しやすくした，厚さ10〜20 nm程度の，CoPtとSiO2など酸化物の混合体などからなる硬磁性膜240を有している。磁気ヘッド100は，磁気ディスク200との距離を5 nmに保ちながら相対的に45の方向に移動し，主磁極30から発生する記録磁界を用いて硬磁性膜240の磁化方向を所望の方向へ向けることにより，情報を記録する。また硬磁性膜240から漏れ出る磁界を，磁気抵抗効果センサ20で検知することで，記録された情報を再生する。軟磁性下地膜220は，記録磁界をより効率よく硬磁性膜240に印加するように作用し，また再生時には漏れ磁界をより効率よく磁気抵抗効果センサ20に導くように作用する。これらはともに，鏡像効果としてよく知られている原理に基づいている。
【００４１】
図9は，本磁気ディスク装置における，磁気ヘッドと磁気ディスクに記録される情報との関係を示した図である。上記のとおり，磁気ディスクが左側へ，すなわち相対的にヘッドが右側へ線速度vで移動（矢印45）し，主磁極30が上流（リーディング）側，磁気抵抗効果センサ20が下流（トレーリング）側に配置されている。磁気抵抗効果センサ20と情報を記録する主磁極30の下流端との距離はdである。
【００４２】
情報を記録する際，主磁極30を用いて情報を記録領域41aに記録した後，ヘッドの位置を精度よく所望の位置に合わせるためサーボ領域42に配置されているサーボ信号を再生する。このとき，記録電流を発生し再生信号を増幅する電気回路（R/W-IC）の制限によって，記録動作のあと再生動作に入るまで待ち時間τが必要である。記録動作時には大きな値の高周波電流を発生させており，電流遮断後も回路が十分に安定するまで時間が必要であるからである。ヘッドは線速度vで移動しているので，記録領域41aとサーボ領域42との間には距離vτが必要である。しかし，従来例とは異なり，本発明では磁気抵抗効果センサ20が主磁極30に比べて距離dだけ下流側に配置されているので，実際は記録領域41aとサーボ領域42との間は距離vτ−dだけでよいことが分かる。ただし，この値が回転変動分であるδよりも小さい場合には，誤ってサーボ領域42の先頭にある情報を消してしまう恐れがある。これを避けるため，δ以上という条件が付く。つまり，記録領域41aとサーボ領域42との間は，vτ−dもしくはδのうち大きいほうということになる。
【００４３】
サーボ信号再生の後，引き続いてデータを記録する場合，R/W-ICは記録動作をすぐに開始できる。しかし主磁極30は磁気抵抗効果センサ20より上流側にあるため，情報記録領域41bはサーボ領域42から距離dだけ離した位置から開始する必要がある。
【００４４】
以上から，本実施例の構成の場合，情報記録領域41とサーボ領域42との間にあるつなぎ領域全体の長さはvτ，もしくはvτ−d＜δの場合はδ+ dだけ必要である。これらは従来のvτ+ d+δに比べて常に小さく，無駄なスペースを少なくできることが分かる。このように，垂直磁気ヘッドの主磁極側がリーディング側，再生素子側がトレーリング側となるように，垂直磁気ヘッドの配置と垂直磁気記録媒体の回転もしくは移動方向を定めることで，媒体に記録される情報領域の割合を高めることができる。
【００４５】
次に，具体的な数字を用いて説明する。本実施例では，実施例1に示した磁気ヘッドを用いたので，dは7μｍである。また，磁気ディスクの回転数は毎分1万回としたので，半径38 mmの位置では，線速度vは40 m/sである。R/W-ICの回復時間τは300 nsで，回転変動に対するマージンδは1μｍである。この例の場合，従来構成の装置では，ひとつのセクター毎にvτ+ d+δである20μｍのロスがあった。本構成にすることで，ロスをvτである12μｍにまで小さくできた。すなわち，従来より8μｍの，比にして40％の抑制が実現できた。
【００４６】
また，5 nmのヘッド−ディスク間距離に対して，ヘッドの突出量を0.5 nm抑制できたので，より信頼性の高い磁気ディスク装置，もしくはより低浮上量で面記録密度の高い磁気ディスク装置を提供することができる。
【実施例３】
【００４７】
実施例1では，基板1と補助磁極31との間に配置した下地層11をAl2O3としたが，これは金属，もしくはAl2O3など絶縁物と金属との積層膜で構成することも可能である。図10には，その断面を示す。下地層11を構成する材料の割合は，金属が多いほど熱伝導の観点で有利である。しかし，基板1の凹凸が大きな場合など，その影響を十分に小さくなるようにリセットすることができない場合がある。補助磁極31や主磁極30の保磁力などが十分小さくならないなどの不具合が出るので，容易に判別できる。その場合，基板1の上に十分な厚さのAl2O3など絶縁膜を形成し，CMPなどを用いて平坦化処理するとともに所望の厚さになるまで研磨し，その上に金属層を形成すると良い。
【００４８】
下地層11に用いられる金属は，Cr，Ta，Ni-Cr合金などが良く，これらを単独もしくは積層して用いることで，密着性および耐食性に優れ，かつその上に形成する補助磁極31や主磁極30の軟磁気特性を十分引き出すことのできる下地層を得ることができる。
【００４９】
図11には，本実施例のヘッドにおける浮上面を示す。従来の構成では，基板1とリターン磁極33との間には，主磁極30を除いてAl2O3など絶縁物のみが観察されるのが一般的である。しかし本実施例では，基板と主磁極30との間に，金属を含む下地層11が確認できる。
【実施例４】
【００５０】
これまでの実施例では，主磁極30と補助磁極31の浮上面4からの奥行きはともに等しくした。この場合，特に磁気記録装置の面記録密度を高めるために主磁極30の幅を100 nm程度以下に狭くしようとすると，主磁極30に望まない残留磁化成分が残ってしまい，媒体に記録した情報を不用意に消し去ってしまうことがある。主磁極30を多層膜で構成することで抑止することができるが，積層数が多い場合には記録性能が犠牲になることがあり，また製造工程も複雑になる。これを解決するため，図12にその断面を示すように，主磁極30の奥行きを補助磁極31の奥行きより短くするのが有効である。本実施例では，補助磁極膜を堆積し，所望の大きさ形に形成した後，その上に主磁極膜を堆積した。この主磁極膜をミリングによって所望の大きさに形成した。ウエハ全面に渡ってミリング残りが無いことを保証するため，補助磁極31の後端部，すなわち主磁極30が削り取られた部分は，その表面をわずかにオーバーエッチングした。
【００５１】
図13には，記録素子部の斜視図を示す。ただしコイル35は図示されていない。記録磁束が補助磁極31から奥行きの短い主磁極30へ効率的に伝播するよう，両者が重なり合う部分の奥行きは2〜3μｍ程度に設定すると良い。重なり部の奥行きが短すぎると，磁束が効率よく流れないため記録性能が劣化する。一方，長すぎると主磁極30の奥行きが長くなるので，残留磁化を十分低く抑止できなくなる恐れがある。重なり部の奥行きは，両者のバランスによって注意深く設定されるべきである。
【実施例５】
【００５２】
記録電流を流している際にコイルから発生する熱を，より効率よく基板に放出するため，図14に示すように，コイル35のうちヨーク32の後方に配置された部分35bなど，その下に主磁極30や補助磁極31がない部分では，金属など熱伝導の高い物質からなる熱拡散層38を，基板1とコイル35bとの間に配置することができる。従来，Al2O3など絶縁物で構成されていたコイル35bと基板1との間を，金属などで構成したため，より効率よく放熱することができる。製造工程を簡単にするため，例えば熱拡散層38を補助磁極31と同時に，軟磁性材料で一括して形成することも可能であるが，その場合，熱拡散層38の部分に配置された軟磁性材料が磁気的アンテナとして働き，結果として浮遊磁界に大変影響されやすいヘッドになってしまう。熱拡散層38の形状を工夫してこれを避けることも可能であるが，熱拡散層38は非磁性金属で構成することのほうが望ましい。
【００５３】
非磁性金属で構成する場合，はじめにフレームめっきやスパッタにより補助磁極材31を堆積させ，補助磁極31を形成したい部分をマスクで保護した後，ミリングやウエットエッチングで不要な部分を取り除き，次いで熱拡散層材38を全面に堆積させた後，不要な部分を取り除く，という多少複雑な工程を踏んで作製する。
【００５４】
上記を勘案すると，コイル35bと基板1との間に熱拡散層38を配置するという本構成は，再生素子2が記録素子3の上側にあって，基盤1との間にはないという本発明の構成と組み合わせることによって，はじめて製造が容易で現実的な構成となった。再生素子2が記録素子3と基板1との間に配置されていた従来構成の場合，図1からもわかるように，コイル35から基板までの距離が離れているため，熱拡散層38を厚く形成しなければならなく，すなわち深い掘り込みを行った後に厚い非磁性金属層を形成する，もしくは非磁性金属層を細かな層に分割して積み上げてゆくなど，製造工程が大変複雑になる。再生素子2に接続されている一対の配線は，図示されてはいないが，再生素子の後方（図1では右側）で配線の引き回しが行われ，柱状の配線を施すことで磁気ヘッドの最上面に配置される電気パッドと接続されている。よって，熱拡散層38を新たに配置する際には，再生素子2に接続されている配線とのレイアウト上の干渉を避ける必要があり，非常に困難であった。しかしながら，記録素子3が基板1に近い配置とした本発明の構成では，再生素子2の配線を気にする必要がなく，また基板1までの距離が近いので，熱拡散層38の製造が極めて容易となった。
【実施例６】
【００５５】
記録電流を流している際にコイルから発生する熱を，効率よく基板に放出するためのもうひとつの手段は，図15に示すように，コイル35のうちヨーク32の後方に配置された部分35bなど，その下に主磁極30や補助磁極31がない部分におけるコイルと基板1との間隔を，主磁極30もしくは補助磁極31が存在する部分におけるコイル35aと基板1との間隔に比べて狭く形成することである。発熱部であるコイルの一部35bを基板1に近づけたため，放熱効率を高くすることができる。
【００５６】
コイル35周辺の絶縁物36をAl2O3やSiO2などで形成する場合，先に絶縁物を堆積させて形成し，コイル部分に溝を反応性イオンエッチングなどによって形成し，その上にコイル材であるCuなどを全面に堆積させ，溝以外の不要な部分のCuを研磨によって取り除くことで，所望の構造を作製することができる。本手法によると，ヨーク32の後方に配置されるコイル部分35bなどコイルピッチやコイル幅が広い部分では，ピッチや幅の狭いコイル部分34aより，溝が深く形成される。ピッチや幅が広い部分では，反応性ガスやイオンが中に入りやすいため，エッチングが早く進行するからである。従って，所望の位置にエッチングストッパー層を配置しておくことで，ヨーク32より前方部では浅い溝を形成し，後方部では深い溝を形成することが可能であり，図15に示した基板1からの距離が異なるコイルを形成することができる。
【００５７】
本実施例による冷却効果は，再生素子2が基板側にある従来構成ではほとんど効果がない。先の実施例でも述べたように，たとえコイルの一部35bを掘り込んで形成するとしても，再生素子の配線を傷つけないためには，掘り込み量をあまり深くすることができず，その場合，再生素子2の厚みの分だけAl2O3など絶縁物が残っているので，余分な冷却効果はほとんどない。よって，本実施例の構成で十分な効果を得るためには，記録素子2が基板側にあるという本発明の構成が必須である。
【実施例７】
【００５８】
これまで示したすべての実施例のヘッドにおいて，図16に示したように，主磁極30のすぐ下流（トレーリング）側，すなわち上側に，リターン磁極33と接合するようにラップアラウンドシールド34層を付加することができる。ラップアラウンドシールド34層は，Ni80Fe20やFe55Ni45などの軟磁性材料からなっており，主磁極30から発生した記録磁界の分布をより急峻なものとする効果がある。これによって，媒体にはより急峻に情報を記録することができ，面記録密度を高めることができる。このような利点の一方で，ラップアラウンドシールド34層と主磁極30との対向部の面積が大きいと，記録磁束がラップアラウンドシールド34層に多く漏れるので，記録性能が低下する。記録性能を維持するため，主磁極30との対向部におけるラップアラウンドシールド34層の浮上面4からの奥行きは，50 nmとした。高さ（膜厚）はおよそ4μｍである。奥行きが極めて薄いため，このままでは奥行きがばらついた場合に特性ばらつきが大変大きくなる恐れがある。特性を安定させるため，ラップアラウンドシールド34層は，主磁極30に対向した奥行きの薄い部分と，その上に積層された奥行きの厚い部分の2層によって構成した。また，ラップアラウンドシールド34層は，上に行くほど順に奥行きが厚くなるような3層以上の多層膜によって構成することも可能であり，逆に製造プロセスを簡単にするため，単層で構成することも可能である。
【００５９】
図16に示したヘッドの浮上面を図17に示す。ラップアラウンドシールド34層は，主磁極30を取り囲むように配置されており，リターン磁極33と接合されている。シールド34で主磁極30を取り囲むことによって，トラック進行方向だけでなくトラック幅方向にも急峻な記録磁界分布を得ることができ，面記録密度の向上が可能となる。
【００６０】
従来提案されていた，記録素子3が再生素子2の上に積層されている構成の場合，ラップアラウンドシールド層の配置には次の2つのケースが考えられる。第1は，基板，再生素子，リターン磁極，主磁極，シールド層の順に積層して配置する場合。第2は，基板，再生素子，主磁極，シールド層，リターン磁極の順に積層して配置する場合。
【００６１】
第1のケースでは，例えば図22に示すように，図1の主磁極30の上にラップアラウンドシールド層34が配置される。そのため，磁気ヘッド全体の厚さ5（基板から保護膜終端までの距離）がラップアラウンドシールド層34の厚さだけ増す。磁気ヘッドは斜めの姿勢で媒体上に浮上しており，最下点は空気の流出端である保護膜終端あたりである。本ケースでは磁気ヘッドの厚さが増した分，最下点の浮上量が下がったことになり，より媒体との接触の危険性が高くなったと言える。最下点の高さを維持する場合，相対的に記録素子や再生素子の浮上量は従来より高くなるので，面密度を高くすることは困難となる。
【００６２】
第2のケースでは，図23に示すように，コイルのある層にラップアラウンドシールド層34を配置するので磁気ヘッドの厚さ5は図1の構成と変化しない。よって浮上量の問題はない。しかしながら，再生素子2のごく近傍に主磁極30が配置されるので，記録磁束が再生素子に悪影響を及ぼし，再生波形変動を引き起こす。また記録磁束の一部が再生素子に漏れるので，記録性能が劣化する。
【００６３】
以上のように，記録素子3が再生素子2の上に積層されている従来構成の場合，ラップアラウンドシールド層34を有する磁気ヘッドにおいて，浮上特性，安定した再生特性，十分な記録性能のすべてを満足することは必ずしも容易ではなかった。
【００６４】
しかしながら，基板，主磁極，シールド層，リターン磁極，再生素子の順に積層するという本発明の構成をとることで，磁気ヘッド全体の厚さを増やすことなく，また主磁極と再生素子とを隣接させずリターン磁極をはさんで配置するという構成を維持しながら，主磁極30のすぐ下流（トレーリング）側，すなわち上側にラップアラウンドシールド層34を付加することができる。よって本発明によって，浮上特性，安定した再生特性，十分な記録性能のすべてを満足することが可能となる。
【００６５】
さらに本実施例の構成の場合，主磁極30から発生させた記録磁束は，リターン磁極33の浮上面のみならず，それに接合されたラップアラウンドシールド層34の浮上面を通って帰還する。ラップアラウンドシールド層34がない場合には，リターン磁極33に帰還してきた磁束が集中して高い磁界強度になることを防ぐため，リターン磁極33の厚みを2μｍ程度と他の層に比べて厚く設定していた。しかし，ラップアラウンドシールド層34を付加した場合には，より広い面積の領域で帰還してきた磁束を受け止めるので，リターン磁極33の直下で磁束が集中することはもはやない。よって，リターン磁極33の厚みを0.5μｍ程度まで薄くしても問題はおきない。リターン磁極33を薄くすることで，その体積を減らすことができるので，環境温度による磁極突出を抑止することが可能となり，より一層の低浮上化，磁気記録装置の高信頼化が可能となる。
【実施例８】
【００６６】
これまで示したすべての実施例のヘッドにおいて，図18に示したように，リターン磁極33と下部シールド層21とを兼用することができる。その場合，材料は磁区構造のより安定しているNi80Fe20を使うのが望ましい。兼用した場合には，再生波形の安定性が問題となることが多いが，図18のように，ラップアラウンドシールド層34を付加することで，磁束の集中を緩和でき，リターン磁極兼下部シールド層33の磁区構造が比較的安定するため，十分な再生波形の安定性が得られる場合がある。本構造を採用することで，磁気ヘッドの製造工程を簡略化できるとともに，主磁極30と磁気抵抗効果センサ20との距離dを短くできるので，比較的低速（vτ−d＜δ）の磁気記録装置では，情報の記録されていない領域の割合を小さくでき，容量を高めることができる。
【００６７】
本発明は，磁気記録装置向け磁気ヘッドのみならず，コイルや磁気コアなど発熱体と一体となっている磁気センサにも応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】従来の垂直磁気ヘッドの断面図である。
【図２】従来の垂直磁気ヘッドの記録素子部分の斜視図である。
【図３】従来の垂直磁気ヘッドの記録素子部分の上面図である。
【図４】従来の垂直磁気記録装置における磁気ヘッドと磁気ディスクに記録される情報との位置関係を示した図である。
【図５】本発明一実施例の垂直磁気ヘッドの断面図である。
【図６】本発明一実施例の垂直磁気ヘッドの浮上面図である。
【図７】本発明一実施例の垂直磁気ヘッドの記録素子部分の斜視図である。
【図８】本発明と従来の垂直ヘッドにおける磁極突出量を比較した図である。
【図９】本発明一実施例の垂直磁気記録装置における磁気ヘッドと磁気ディスクに記録される情報との位置関係を示した図である。
【図１０】本発明一実施例の垂直磁気ヘッドの断面図である。
【図１１】本発明一実施例の垂直磁気ヘッドの浮上面図である。
【図１２】本発明一実施例の垂直磁気ヘッドの断面図である。
【図１３】本発明一実施例の垂直磁気ヘッドの記録素子部分の斜視図である。
【図１４】本発明一実施例の垂直磁気ヘッドの断面図である。
【図１５】本発明一実施例の垂直磁気ヘッドの断面図である。
【図１６】本発明一実施例の垂直磁気ヘッドの断面図である。
【図１７】本発明一実施例の垂直磁気ヘッドの浮上面図である。
【図１８】本発明一実施例の垂直磁気ヘッドの断面図である。
【図１９】本発明一実施例の垂直磁気記録装置の斜視図である。
【図２０】本発明一実施例の垂直磁気記録装置における磁気ヘッドと磁気ディスクとの関係を示した斜視図である。
【図２１】本発明一実施例の垂直磁気記録装置における磁気ヘッドと磁気ディスクとの関係を示した断面図である。
【図２２】従来の垂直磁気ヘッドの断面図である。
【図２３】従来の垂直磁気ヘッドの断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
1：基板
2：再生素子
3：記録素子
4：浮上面
11：下地層
12：スペーサー
20：磁気抵抗効果センサ
21：下部シールド層
22：上部シールド層
30：主磁極
31：補助磁極
32：ヨーク
33：リターン磁極
34：ラップアラウンドシールド層
35：コイル
36：コイル周辺の絶縁体
37：広がり角度
38：熱拡散層
41：情報記録領域
42：サーボ領域
45：ヘッド移動方向
50：記録磁束
100：磁気ヘッド
110：サスペンション
200：磁気ディスク
210：磁気ディスク基板
220：軟磁性下地層
230：中間層
240：硬磁性膜
300：記録再生信号処理回路
410：磁気ヘッドの位置決め手段
420：磁気ディスクの回転手段
500：磁気ヘッドと磁気ディスクとの距離
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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