(57)【要約】【課題】      サイドイレイズを起すことなくポールイレイズを解消する垂直磁気記録方式用の単磁極型磁気記録ヘッド及びそれを用いた磁気記録装置を提供することである。【解決手段】    磁気記録媒体の記録面に対して垂直な磁界を生成する主磁極と、前記磁気記録媒体の記録層の下に設けられ軟磁性体層から戻る前記磁界を受け取る補助磁極と、前記磁界を励起するコイルとからなる磁気記録ヘッドにおいて、前記主軸極が、リーディング端側及びトレーリング端側の何れか一方に配置された第１の軟磁性体と、前記リーディング端側及び前記トレーリング端側の他方に配置された第２の軟磁性体からなる２層構造、またはリーディング端側及びトレーリング端側の双方に配置された第２の軟磁性体と、第２の軟磁性体に挟まれた第１の軟磁性体からなる３層構造であり  第２の軟磁性体のキュリー温度が、第１の軟磁性体のキュリー温度より低いことである。【選択図】    図５
2008204584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体の記録面に対して垂直な磁界を生成する主磁極と、前記磁気記録媒体の記録層の下に設けられた軟磁性体層から戻る前記磁界を受け取る補助磁極と、前記主磁極を励磁するコイルとからなる磁気記録ヘッドにおいて、
前記主軸極が、
リーディング端側及びトレーリング端側の何れか一方に配置された第１の軟磁性体と、前記リーディング端側及び前記トレーリング端側の他方に配置された第２の軟磁性体からなる２層構造、または、リーディング端側及びトレーリング端側の双方に配置された第２の軟磁性体と、第２の軟磁性体に挟まれた第１の軟磁性体からなる３層構造であり、
第２の軟磁性体のキュリー温度が、第１の軟磁性体のキュリー温度より低いことを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項２】
前記記録層を磁化反転するための記録磁界が生成される第１の期間には、
前記磁界を生成するために前記コイルに流した電流によって前記主磁極の温度が上昇することによって、前記記録磁界の生成されない第２の期間より第２の軟磁性体の磁化が減少し、
前記記録磁界が生成されない第２の期間には、
前記電流を停止することによる前記主磁極の温度の低下によって、第２の軟磁性体の磁化が第１の期間より増加して、前記磁気記録媒体の回転方向に前記主磁極先端部の残留磁化の方向が略平行になること特徴とする請求項１に記載の磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記磁気記録媒体の回転方向に沿った前記主磁極の厚さが、０．３μｍ以上且つ１．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録ヘッド。
【請求項４】
磁気記録媒体を回転させる磁気記録媒体回転ユニットと、前記磁気記録媒体の記録層を磁化するための磁界を生成する磁気記録ヘッドと、前記磁気記録媒体に対する前記磁気記録ヘッドの位置をする磁気記録ヘッド位置制御ユニットと、前記磁気記録ヘッドに前記磁界を励起する記録磁界励起ユニットとを有する磁気記録装置において、        
前記磁気記録ヘッドが、請求項１乃至３の何れか１項に記載の磁気記録ヘッドであることを特徴とする磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録ヘッド及び磁気記録装置に関し、特に、ポールイレイズおよびサイドイレイズを抑制した垂直磁気記録方式用の単磁極型磁気記録ヘッド及びそれを用いた磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハード・ディスク・ドライブ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ、以下ＨＤＤと略す）等の磁気記録再生装置の磁気記録方式としては、記録媒体の記録層を記録面に対して水平方向に磁化させる長手磁気記録方式が広く用いられてきた。しかし、この方式では、長手方向（ディスクの回転方向）に隣接した磁化が、互いに相手を弱めようとする磁界（減磁界）を発生している。この減磁界は、磁化遷移（磁化方向の境目）の間隔すなわち１ビットの幅が狭くなるほど強くなる。
【０００３】
減磁界が強くなると磁化遷移の幅が広がり、再生信号のノイズが増加し、再生信号の品質が低下する。すなわち高密度化が困難になる。
【０００４】
また、減磁界の増加は、記録層に書き込まれた磁化の磁気エネルギーの低下を招く。このため記録密度を上げるため１ビットの幅が狭くすると、記録層に書き込まれた磁化を長期に安定保持することが困難になり、遂には熱エネルギーによって記録磁化が消失しまう（熱揺らぎ）。
【０００５】
これに対して、記録層を記録面に対して垂直方向に磁化させる垂直磁気記録方式では、隣接した磁化が互いに相手を強め合うように作用するので、磁化遷移幅の広がりや熱揺らぎの問題は、原理的に長手磁気記録方式の場合に比べ生じにくい。このように垂直磁気記録方式は高密度記録に適しており、長手磁気記録方式から垂直磁気記録方式への転換が始まっている。
【０００６】
図１５は、垂直磁気記録方式に用いられる単磁極型磁気記録ヘッド３と垂直磁気記録方式記録媒体６の要部断面図である。同図は、記録媒体として好適例であるハード・ディスクを用いた場合の説明図であり、図中の２本の矢印は、夫々ディスク回転方向１およびディスク表面に垂直な方向２を表している。
【０００７】
垂直磁気記録方式には、記録媒体に対して垂直に配置された単磁極型磁気記録ヘッド３と、強磁性体からなる記録層４と軟磁性体からなる軟磁性裏打ち層５によって主要部が構成された二層膜構成の垂直磁気記録方式記録媒体６（以下、記録媒体と称する）が用いられる。
【０００８】
垂直磁気記録方式に用いる単磁極型磁気記録ヘッド３としては、リターンヨーク（補助磁極）７と主磁極８が接続部９によって接続され、接続部９が薄膜コイル１０の中心を貫通する構成を有するものが知られている。薄膜コイル１０は、主磁極を励磁し、記録用の磁界を発生させるためのものである。薄膜コイル１０に電流を流すと、リターンヨーク７、接続部９、および主磁極８を貫流する磁束１１が発生し、主磁極８の先端から記録媒体６の記録面に向かって磁界が外部に放出される。この放出磁界は記録媒体に対してほぼ垂直方向を向いており、この磁界によって、記録媒体の記録層が選択的に磁化され情報が記録される。尚、単磁極型磁気記録ヘッド３は、再生素子１３とその下部及び上部シールド１４，１５と共に、スライダ材１２の上に一体形成される。この一体形成されたものが、磁気ヘッドである。
【０００９】
垂直磁気記録方式における記録媒体への記録密度は、主磁極８の形状及び性能に依存するところが大きい。すなわち、垂直磁気記録方式における記録媒体への記録密度を上げるためには、主磁極８の幅を狭くして磁気ディスクの半径方向の記録密度（いわゆるトラック密度）を上げる必要がある（特許文献１）。同時に、主磁極８の厚み薄くしてサイドイレイズの発生を避けなければならない。
【００１０】
図１６はハード・ディスク・ドライブの要部平面図であり、図１７は回転中のハード・ディスク１７に対面する磁気ヘッド６６の主磁極８を上から見た図である。図１６のように、磁気ヘッド６６が取り付けられたキャリッジアーム１６は、ハード・ディスク１７の外周外側に設けられた回転軸１８によってハード・ディスク１７上を移動する。従って、図１７に示す、主磁極８の中心線とハード・ディスクの回転方向１のなす角度（スキュー角）２０は、回転軸１８の回転角により変化する。主磁極８が厚さ２３が厚いと、スキュー角が大きくなった場合、図１７のように主磁極８が隣接するトラック２１に食み出し、そこに記録された磁化を減衰させてしまう。これが、サイドイレイズである。このサイドイレイズはトラックピッチが狭くなると顕著になるので、記録密度を上げるためには、主磁極８の幅を狭くしてトラックピッチを狭くすると同時に、主磁極８の厚さ２３も薄くしなければならない。
【００１１】
このように記録媒体を高記録密度化するためには主磁極８を細くかつ薄くする必要があり、主磁極８の磁路断面積は技術の進歩につれて次第に小さくなる傾向にある。
【特許文献１】特開２００５−２５８７１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一般に、垂直磁気記録方式用の磁気記録ヘッドに用いられる主磁極８は、ディスク半径方向１が磁化容易軸となり、記録媒体表面に垂直方向２が磁化困難軸となるように成膜が行なわれる。従って、薄膜コイル１０で磁界を発生させると、図１８に示す主磁極８の側面図のように記録層４に達する垂直磁界２４が発生し、薄膜コイル１０による磁界の発生を停止すると、主磁極先端部の残留磁化の記録媒体表面に垂直な成分は、薄膜コイル通電時に比べ大幅に減少する。このため、非書き込み時に記録媒体の記録層が磁化反転されることはない。
【００１３】
しかしながら、主磁極８の幅２２及び厚さ２３（図１７）が小さくなると、主磁極先端部の形状磁気異方性が大きくなり記録媒体に垂直な方向が磁化容易軸になる。このため、薄膜コイル１０による磁界の発生を停止しても、主磁極先端部は記録媒体に垂直な方向に磁化が残留し、これによる残留磁界が記録媒体に放出されてしまう。この残留磁界により、非書き込み時に、記録媒体の記録済みの磁化が消去されてしまう。いわゆるポールイレ−ズと呼ばれている現象の発生である。ポールイレ−ズ現象は、記録情報の信頼性を低下させる大きな問題である。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、サイドイレイズを起すことなくポールイレイズを解消する垂直磁気記録方式用の単磁極型磁気記録ヘッド及びそれを用いた磁気記録装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、磁気記録媒体の記録面に対して垂直な磁界を生成する主磁極と、前記磁気記録媒体の記録層の下に設けられた軟磁性体層から戻る前記磁界を受け取る補助磁極と、前記主磁極を励磁するコイルとからなる磁気記録ヘッドにおいて、前記主軸極が、リーディング端側及びトレーリング端側の何れか一方に配置された第１の軟磁性体と、前記リーディング端側及び前記トレーリング端側の他方に配置された第２の軟磁性体からなる２層構造または、リーディング端側及びトレーリング端側の双方に配置された第２の軟磁性体と、第１の軟磁性体に挟まれた第１の軟磁性体からなる３層構造であり、第２の軟磁性体のキュリー温度が、第１の軟磁性体のキュリー温度より低いことを特徴とする。
【００１６】
第１の側面によれば、記録層への情報書き込み期間中に上昇した温度によって、キュリー温度の低い第２の軟磁性体の磁化が減少または消失するので、書込み期間中には主磁極の厚さが薄くなり、非書込み期間中には主磁極の厚さが厚くなるので、サイドイレイズが起すことなくポールイレイズの発生を抑制することができる。
【００１７】
本発明の第２の側面は、第１の側面において、磁気記録ヘッド前記記録層を磁化するための記録磁界が生成される第１の期間には、前記主磁極を励磁するために前記コイルに流した電流によって前記主磁極の温度が上昇することによって、前記記録磁界の生成されない第２の期間より第２の軟磁性体の磁化が減少し、前記記録磁界が生成されない第２の期間には、前記電流を停止することによる前記主磁極の温度の低下によって、第２の軟磁性体の磁化が第１の期間より増加して、前記磁気記録媒体の回転方向に前記主磁極先端部の残留磁化の方向が略平行になること特徴とする。
【００１８】
本発明の第３の側面は、第１または第２の側面において、前記磁気記録媒体の回転方向に沿った前記主磁極の厚さが、０．３μｍ以上且つ１．１μｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の第４の側面は、第１乃至第３の側面において、第２の軟磁性体が、Ｎｉ基合金からなることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第５の側面は、第１乃至第４の側面において、前記コイルとは別に、前記主磁極を加熱する加熱部材を有することを特徴とする。
【００２１】
第６の側面は、コイル以外の加熱部材からも主磁極に熱を供給することが可能になるので、コイルの発生する熱が不十分な場合にも主磁極８の磁性の制御が可能とする。
【００２２】
本発明の第５の側面によれば、磁気記録媒体を回転させる磁気記録媒体回転ユニットと、前記磁気記録媒体の記録層を磁化するための磁界を生成する磁気記録ヘッドと、前記磁気記録媒体に対する前記磁気記録ヘッドの位置を制御する磁気記録ヘッド位置制御ユニットと、前記磁気記録ヘッドに前記磁界を励起する記録磁界励起ユニットとを有する磁気記録装置において、前記磁気記録ヘッドが、第１乃至５の何れかの磁気記録ヘッドであることを特徴とする。
【００２３】
本発明の第６の側面によれば、サイドイレイズ、ポールイレイズともに十分に抑制された垂直磁気記録を行うことができるので、磁気記録装置の記録密度を飛躍的に向上させることができる。
【００２４】
本発明の第７の側面は、磁気記録媒体を回転させる磁気記録媒体回転ユニットと、前記磁気記録媒体の記録層を磁化するための記録磁界を生成する磁気記録ヘッドと、前記磁気記録媒体に対する前記磁気記録ヘッドの位置を制御する磁気記録ヘッド位置制御ユニットと、前記磁気記録ヘッドに前記磁界を励起する記録磁界励起ユニットとを有する磁気記録装置において、前記磁気記録ヘッドが、第５の側面における磁気記録ヘッドであって、前記記録層を磁化するための記録磁界が生成される第１の期間には、前記記録磁界が生成されない第２の期間より前記加熱部材の温度を高くして、第２の軟磁性体の磁化を第２の期間より低下させることにより、前記磁気記録媒体の回転方向に沿った前記記録磁界の厚さを前記主磁極の厚さより短くし、第２の期間には、前記加熱部材の温度を第１の期間より低くして、第２の軟磁性体の磁化を第１の期間より高くすることにより、前記磁気記録媒体の回転方向と前記主磁極先端部の残留磁化の方向を略平行にする磁気ヘッド磁化制御装置を有することを特徴とする。
【００２５】
本発明の第７の側面によれば、コイル以外の加熱部材からも主磁極に熱を供給するので、コイルの発生する熱が不十分な場合にも主磁極の磁性の制御することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、磁気記録ヘッドをキュリー温度の高い第１の軟磁性体とキュリー温度の低い第２の軟磁性体からなる二層構造にしたので、磁気記録ヘッドの温度が上昇する書込み期間中は、第２の軟磁性体の磁化が減少または消失し、サイドイレイズの発生が阻止される。一方、非書込み期間中には、磁気記録ヘッドの温度が低下し第２の軟磁性体の磁化が回復するので、主磁極の厚さが厚くなりポールイレイズが発生しない。すなわち、サイドイレイズもポールイレイズも起きない垂直磁気記録を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００２８】
図１は、主磁極８を斜め下から見た斜視図である。主磁極８は先端部が突出した軟磁性体であり、磁気記録密度に関係する幅及ぶ厚さは、この部分の幅２６および厚さ２７である。主磁極８の幅２６および厚さ２７を小さくしたことによる形状磁気異方性の増大は、この突出部の高さいわゆるネックハイト２８を短くすれば解消される。しかし、ネックハイト２８を短くし過ぎると、図２のように主磁極８本体から垂直磁界２５が滲みだし隣接したトラックの磁化を消去してしまう。
【００２９】
そこで、本実施の形態例では、図３の側面図のように、主軸極８を、トレーリング端側に配置された第１の軟磁性体３０と、リーディング端側に配置され、キュリー温度が第１の軟磁性体より低い第２の軟磁性体２９とによって構成する。
【００３０】
このように構成においては、薄膜コイル１０に電流を流している状態すなわち垂直磁界を発生している状態では、薄膜コイル１０で発生したジュール熱によって主磁極８の温度が上昇し、キュリー温度が低い第２の軟磁性体２９は常磁性状態になる（又は、磁化が大幅に減少する。）。従って、垂直磁界の厚さ３１は薄くなるので、たとえスキュー角が大きくなり磁気ヘッドが傾いても、サイドイレイズは起こらない（または、第２の軟磁性体２９の磁化が弱くなり、サイドイレイズが殆ど抑制される。）。
【００３１】
一方、薄膜コイルへの電流を止めた状態すなわち垂直磁界の発生を停止した状態では、薄膜コイル１０でのジュール熱の発生が停止するので主磁極８の温度が低下し、第２の軟磁性体２９は強磁性状態に戻る。すなわち、第１および第２の軟磁性体２９，３０の双方が、一体となって強磁性体層を構成する。このため主磁極８を構成する強磁性体層が厚くなり、形状磁気異方性が緩和され、磁化容易軸がディスク回転方向に略平行になる。この結果、図４のように残留磁界２５は、向きを記録媒体に水平方向に変え記録媒体には届かなくなり、ポールイレイズが発生しない。
【００３２】
尚、キュリー温度の高い第１の軟磁性体３０は、トレーリング端側に配置する方が好ましい。これは、図６に関連して以下に説明するとおり、主磁極８の底面はトレーリング端側が底辺（すなわち長い）台形に成型される。このため、トレーリング端側で最も効率的に磁気記録が行われるからである。しかし、キュリー温度の高い第１の軟磁性体３０を、リーディング端側に配置しても、本実施の形態の効果は十分に得られる。
【００３３】
また、主磁極を３層構造にして、キュリー温度の低い第２の軟磁性体でキュリー温度の高い第１の軟磁性体を挟むようにしてもよい。
【００３４】
（実施の形態例１）
本実施の形態例は、ポールイレイズおよびサイドイレイズを同時に抑制した垂直磁気記録用の単磁極型磁気記録ヘッドに関するものである。
【００３５】
図５（ａ）は本実施の形態例における単磁極型磁気記録ヘッドの主磁極８の底面を拡大した図であり、図５（ｂ）は主磁極８を備えた磁気ヘッドの断面図である。図５（ｂ）では、単磁極型磁気記録ヘッド３が、スライダ材１２上に形成された磁気再生ヘッド３２に積層された状態で記載されている。
【００３６】
本実施の形態例における単磁極型磁気記録ヘッド３の主磁極８は、キュリー温度が６００℃で厚さが０．１４μｍのＦｅ７０Ｃｏ３０，からなる第１の磁性体３０と、キュリー温度が約１５０℃で厚さがｍ０．３６μｍのＮｉ９０Ａｌ１０からなり第２の磁性体２９によって構成されている。
【００３７】
尚、本実施の形態例における主磁極８の底面は、サイドイレイズを緩和するための形状としてよく知られている、台形に加工されている。この台形の斜辺の傾斜角（テーパー角度）３３は８３°であり、台形の上底３４の幅（トラック幅）は０．１４μｍである。
【００３８】
単磁極型磁気記録ヘッド３は、更に、厚さが２．０μｍのＮｉ８０Ｆｅ２０（軟磁性体）からなるリターンヨーク接続部３５と、厚さが１．５μｍのＮｉ８０Ｆｅ２０（軟磁性体）からなるリターンヨーク３６と、厚さが１．５μｍでターン数が  ４回転のＣｕからなる薄膜コイル１０によって構成されている。
【００３９】
更に、単磁極型磁気記録ヘッド３は、厚さ０．１μｍのアルミナからなる主磁極保護膜３７で覆われている。また、薄膜コイル１０には引き出し線４１が接続され、主磁極保護膜３７及び引き出し線４１を覆うようにアルミナ膜４２が形成されている。
【００４０】
スライダ材（基板）１２はＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣからなり、磁気再生ヘッド３２は、トラック幅０．１１μｍの巨大磁気抵抗効果素子からなる再生素子３８と、Ｎｉ８０Ｆｅ２０（軟磁性体）からなり厚さの１．５μｍの再生素子用下部シールド３９と、厚さ１．５μｍのＮｉ８０Ｆｅ２０（軟磁性体）からなる再生素子用上部シールド４０によって構成されている。
【００４１】
上記単磁極型磁気記録ヘッド３によって、記録媒体にビットパターンを書き込むと、薄膜コイル１０に流した電流により主磁極８の温度は約６０℃まで上昇する。この温度付近では、主磁極８を構成する第２の軟磁性体２９における飽和磁化が、温度の上昇に対して最も大きく低下する。このため、ビットパターンを書き込んでいる期間（書き込み期間）と、非書込み期間の間で、主磁極８における磁化層（強磁性を有する層）の厚さの変化が最も大きい。また、これに伴ない形状磁気異方性の変化も最も大きい。
【００４２】
従って、書き込み期間には、ディスク回転方向に対する垂直磁界の厚さ薄くなる。この垂直磁界は、磁気記録媒体の記録層に垂直に入射し、磁気記録媒体の記録層の下に設けられ軟磁性体層を経由してリターンヨーク（補助磁極）に戻ってくる。この場合、垂直磁界が薄いので、スキュー角が大きくなる主磁極８が傾いてもサイドイレイズは起こらない。
【００４３】
一方、非書込み期間では、主磁極８先端部の残留磁化は、記録媒体の表面に対して略平行になり、記録媒体には殆ど届かない。このため、本実施の形態例における単磁極型磁気記録ヘッド３を用いた場合には、ポールイレイズは起こらない。
【００４４】
次に、第２の軟磁性体２９をどの程度の厚さにすれば、サイドイレイズおよびポールイレイズを、効果的に抑制できるか検討した結果について説明する。
【００４５】
まず、第１の軟磁性体３０の厚さを０．２μｍに固定し、第２の軟磁性体２９の厚さを変えて、サイドイレーズ特性を測定した。表１はその結果である。表１の第１列は、主磁極の厚さ、すなわち第１および第２の軟磁性体の厚さの和である。第２列は、薄膜コイル１０に流した電流である。第３列はオーバーライト値であり、第４列が、隣接トラックの出力減衰率すなわちサイドイレイズ特性を表している。
【００４６】
【表１】
2008204584.tif 000003
比較のため、表２に、単一の軟磁性体からなる従来の単磁極型磁気記録ヘッドのサイドイレーズ特性を示す。各列の意味は、表１と同じである。
【００４７】
【表２】
2008204584.tif 000004
サイドイレーズ特性の測定には、スピンスタンドを用いた。磁気記録ヘッドの傾斜角度すなわちスキュー角度２０（図６）は１５度、ヘッド周速は１５ｍ／ｓとした。測定に使用した記録媒体は、軟磁性裏打ち層を有する垂直二層型磁気記録媒体であり、記録層の保磁力は４．５ｋＯｅである。
【００４８】
表１および２に示したサイドイレーズ特性は、以下の手順で測定した。図６は、この手順を説明するための図である。
【００４９】
（１）  トラックピッチ４３を０．２μｍとし、左右の隣接トラック４４に１００ｋＦＣＩ（Ｆｌｕｘ  Ｃｈａｎｇｅ  ｐｅｒ  Ｉｎｃｈ）のビットパターンを書き込む。
【００５０】
（２）隣接トラックに書き込んだビットパターンを、磁気再生ヘッドで読み出し、その出力電圧の振幅の平均値Ｖｉを測定する。
【００５１】
（３）  センタートラック５５に、８００ｋＦＣＩのビットパターンを１０，０００回書き込む。
【００５２】
（４）  隣接トラック４４の出力電圧の振幅の平均値Ｖｆを、再度測定する。
【００５３】
（５）以上のようにして求めたＶｉ及びＶｆから、次式で表される出力電圧の減衰率を求める。
【００５４】
【数１】
2008204584.tif 000005
この減衰率が、サイドイレイズの程度を表す。
【００５５】
表１および表２の第３列には、夫々の単磁極型磁気記録ヘッドの書き込み能力を比較するため、オーバーライト値を示した。この値は、４００ｋＦＣＩの高記録密度ビットパターン上に、９５ｋＦＣＩの低密度パターンをオーバーライトした場合の特性である。表１および表２から明らかように、本実施の形態例における単磁極型磁気記録ヘッドのオーバーライト値（表１の第３列）は、従来構造の単磁極型磁気記録ヘッドのオーバーライト値（表２の第３列）より低い。すなわち、本実施の形態例のように、単磁極型磁気記録ヘッドの主磁極８を二層構造にしても書込み性能が劣化することはない。
【００５６】
次に、サイドイレイズ特性について検討する。表１の第４列に記載した「隣接トラックの出力減衰率（％）」から明らかように、本実施の形態例における単磁極型磁気記録ヘッドでは、主磁極の厚さを０．５μｍまで増しても、隣接トラックの出力減衰率は殆ど変化せず高々４．５％である。すなわち、本実施の形態例における単磁極型磁気記録ヘッドによれば、主磁極８を厚くしてもサイドイレイズが増加することはない。
【００５７】
一方、表２に示した従来構造の単磁極型磁気記録ヘッドでは、主磁極８の厚さを厚くすると隣接トラックの出力減衰率が急増し、主磁極８の厚さが０．４μｍの場合には５３．８％に達する。すなわち、従来構造の単磁極型磁気記録ヘッドでは、主磁極８を厚くすると顕著なサイドイレイズが発生してしまう。しかも、表２の第２列「記録電流（ｍＡ）」に示したように、従来構造の単磁極型磁気記録ヘッドに対しては、主磁極８が厚い場合にはオーバーライト値が劣化しない範囲内で、記録電流の値を下げサイドイレイズの測定をしている。このような記録電流の低下は、サイドイレイズの発生を抑制する。それにも拘わらず、従来構造の単磁極型磁気記録ヘッドでは、顕著なサイドイレイズが発生している。
【００５８】
次に、サイドイレイズ特性を評価した場合と同様に第１の軟磁性体３０の厚さを０．２μｍに固定した状態で、第２の軟磁性体２９の厚さを変えて、ポールイレーズ特性を測定した。表３はその結果である。表３の第１列は、単磁極型磁気記録ヘッドが従来型か本実施の形態例に係るものであるかの区別を示す。表２の第２列は、主磁極の厚さである。第３列が、ポールイレイズ特性を表している。
【００５９】
【表３】
2008204584.tif 000006
ポールイレイズ特性の測定にも、スピンスタンドを用いた。薄膜コイル１０に流す電流は４０ｍＡ一定とした。ヘッド周速および記録媒体は、サイドイレイズの測定に用いたものと同じである。。
【００６０】
表３に示すポールイレイズ特性は、以下の手順で測定した。
【００６１】
（１）  図７に示すように、  磁気記録媒体６のデータ領域を１２セクターに分割する。
【００６２】
（２）    この１２セクター全体に、１００ｋＦＣＩ（Ｆｌｕｘ  Ｃｈａｎｇｅ  ｐｅｒ  Ｉｎｃｈ）のビットパターンを書き込む。
【００６３】
（３）この  ビットパターンを、磁気再生ヘッドで読み出し、その出力電圧の振幅の平均値Ｖｉを測定する。
【００６４】
（４）  先頭の３つのセクター７０に８００ｋＦＣＩのビットパターンをオーバーライトし、  後方の９つのセクター７１上を単磁極型磁気記録ヘッドが通過する際、薄膜コイル１０に流す電流を遮断する。この動作を１００００回繰り返す。
【００６５】
（５）  後方に位置する９つのセクター７１に記録されたビットパターンを読み出し、出力電圧の振幅の平均値Ｖｆを再度測定する。
【００６６】
（６）  以上のようにして求めたＶｉ及びＶｆから、次式で表される出力電圧の減衰率を求める。
【００６７】
【数１】
2008204584.tif 000007
この減衰率が、ポールイレイズの程度を表す。
【００６８】
表３に示すように、主磁極８の幅が０．２μｍの従来構造の単磁極型磁気記録ヘッドを用いると、顕著なポールイレイズが発生する。一方、本実施の形態例における単磁極型磁気記録ヘッドでは、主磁極が厚くなるにしたがって、後方のセクタにおける出力減衰率は低下し、主磁極の幅が０．４μｍの場合には出力の低下は殆ど見られなくなる。すなわち、キュリー温度の低い第２の主磁極２９の幅を厚くして主磁極８を厚くすると、ポールイレイズを抑制することができる。
【００６９】
表３に示したように、主磁極８の厚さとしては０．３μｍ以上が好ましく、更に好ましくは０．４μｍ以上であり、最も好ましくは０．５μｍ以上である。また、主磁極８の厚さの上限は、主磁極の幾何学形状により決まり、例えば主磁極８の幅が０．２μｍで、主磁極８の底面をなす台形の下底と斜辺のなす角度が８５°の場合には１．１μｍが上限になる。尚、上記角度８５°は、主磁極の下底と斜辺のなす角度としては、最も小さいものの一つである。
【００７０】
以上、説明したように、本実施の形態例の単磁極型磁気記録ヘッドによれば、主磁極の幅が０．３μｍ以上の場合、サイドイレイズの発生を阻止しつつポールイレイズ現象を抑制することができる。主磁極の幅が０．４μｍ以上の場合には、サイドイレイズの発生を阻止しつつ、ポールイレイズ現象をほぼ完全に無くすことができる。
【００７１】
（実施の形態例２）
次に、実施の形態例１における単磁極型磁気記録ヘッドの製造方法を示す。
【００７２】
図８〜図１０は、実施の形態例１に示す単磁極型磁気記録ヘッドの製造工程を示したものである。
【００７３】
まず、アルミナ・チタン・カーバイド（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）基板４６上に、軟磁性体からなる再生素子用下部シールド４７、巨大磁気抵抗効果（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ：ＧＭＲ）素子からなる再生素子３８、及び軟磁性体からなる再生素子用上部シールド４８で構成される再生ヘッド部４９を形成する（図８（ａ））。なお、上記各部材は、アルミナ５０によって分離されている。なお、再生素子は、トンネル磁気抵抗効果（Ｔｕｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ：ＴＭＲ）素子であってもよい。
【００７４】
次に、再生ヘッド部４９の形成された基板４６の上に、アルミナ膜を形成する。次に、リターンヨーク３６に対応する空間が刳り貫かれたメッキパターンを、電子線リソグラフィ法（又は、フォトリソグラフィ法。以後、電子線リソグラフィ法等と略す）によって形成する。ここに、Ｎｉ８０Ｆｅ２０層を電解メッキ法によって形成する。次に、スパッタ法によって、基板全面にアルミナ膜５２を堆積する。その後、ＣＭＰ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＆  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によって、表面を平坦化して、リターンヨーク３６を形成する（図８（ｂ））。
【００７５】
次に、再度、リターンヨーク３６を含む全面に、スパッタ法によりアルミナ膜５３を形成する。その後、電子線リソグラフィ法等とイオンミリングによって、リターンヨーク接続部３５が形成される位置を開口する（図８（ｃ））。
【００７６】
次に、薄膜コイル１０に対応する空間が刳り貫かれたメッキパターンを、電子線リソグラフィ法等によって形成する。ここに、Ｃｕ膜６０を電解メッキ法によって成膜し、薄膜コイル１０を形成する（図９（ｄ））。
【００７７】
同様にして、Ｎｉ８０Ｆｅ２０（軟磁性体）からなるリターンヨーク接続部３５を、電解メッキ法によって形成する。次に、スパッタ法によって、全面にアルミナ膜５４を堆積する。その後、ＣＭＰ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＆  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によって、表面を平坦化する（図８（ｅ））。なお、アルミナ５４の代わりに、樹脂を用いてもよい。
【００７８】
次に、キュリー温度が約１５０℃のＮｉ９０Ａｌ１０からなり厚さ０．３６μｍの第２の磁性体２９と、キュリー温度が６００℃のＦｅ７０Ｃｏ３０からなり厚さ０．１４μｍの第１の磁性体３０とをスパッタ法により堆積する。
【００７９】
次に、基板４６全体に、電子線蒸着法によりＴａ膜を堆積する。次に、主磁極８の位置に電子線リソグラフィー法によってレジスト膜を形成し、このレジスト膜をマスクとしてＴａ膜を反応性イオンエッチングによってエッチングしハードマスク６１に加工する（図１１（ａ））。図１１は、主磁極８の加工過程をスライダ浮上面（Ａｉｒ  Ｂｅａｒｉｎｇ  Ｓｕｒｆａｃｅ）側から見た図である。次に、イオンビーム６２を斜め方向（基板面に対して４０°）から照射し、第１及び第２の軟磁性体２９，３０を逆台形に加工する（図１１８（ｂ））。尚、イオンビームの照射角度については、所望の主磁極３のテーパ角度に応じて適宜選択されるものである。
【００８０】
最後に、ハードマスクを反応性イオンエッチング法により除去し、主磁極３が完成する（図１１（ｃ）および図９（ｆ））。尚、本実施例のように、ハードマスクが非磁性である場合は、ハードマスクの除去は必須ではない。
【００８１】
次に、スパッタ法によって、アルミナ５５を堆積する。その後、電子線リソグラフィ法等とイオンミリングによって、薄膜コイル１０の引き出し線４１が形成される位置に開口部を設ける（図８（ｇ））。
【００８２】
次に、引き出し線４１に対応する空間が刳り貫かれたメッキパターンを、電子線リソグラフィ法等によって形成する。ここに、Ｃｕ層を電解メッキ法によって形成し、引き出し線４１とする（図１０（ｈ））。
【００８３】
次に、基板４６全体に、アルミナ膜５６をスパッタ法で堆積する（図１０（ｉ））。
【００８４】
最後に、基板４６を切断すると、スライダと、再生素子１３及びその下部及び上部シールド１４，１５と、磁気記録素子３とが一体形成されたチップが完成する。
【００８５】
尚、上記製造工程では、リターンヨーク等の形成に電解メッキ法を用いたが、無電解メッキ法や、リフトオフ法を用いてもよい。
【００８６】
（実施も形態例３）
本実施の形態例は、ポールイレイズおよびサイドイレイズをより効率的に抑制するために、薄膜コイル１０以外に、主磁極３を加熱するための加熱部材を備えた垂直磁気記録用の単磁極型磁気記録ヘッドに関するものである。
【００８７】
実施の形態例１および２における単磁極型磁気記録ヘッドでは、薄膜コイル１０の発生する熱のみによって主磁極８の磁性を制御している。これに対して、本実施の形態例の単磁極型磁気記録ヘッドでは、別途設けられた加熱部材からも主磁極８に熱を供給することによって、薄膜コイル１０の発生する熱が不十分な場合にも主磁極８の磁性の制御を可能とする。
【００８８】
例えば、表１の第３列に示したように、第２の軟磁性体２９を厚くして主磁極８全体を厚くすれば、オーバーライト値も向上する。従って、本来であれば薄膜コイル１０に流す電流値を下げて、主磁極８の放出する磁界を低くして、サイドイレーズを抑制することも可能である。しかし、薄膜コイル１０で発生する熱によって主磁極８の磁性の制御をしているので、薄膜コイル１０に流す電流値を小さくすることはできない。
【００８９】
しかし、本実施の形態例では、別途設けた加熱部材からも主磁極８に熱を供給するので、薄膜コイル１０に流す電流を小さくすることが可能になる。
【００９０】
図１２は、本実施の形態例における単磁極型磁気記録ヘッド３の断面図である。図１２では、単磁極型磁気記録ヘッド３が、スライダ材１２上に形成された磁気再生ヘッド３２に積層された状態で記載されている。図１３は、本実施の形態例における加熱部材６３の平面図であり、同図には、主磁極８も記載されている。図１２は、図１３のＡ−Ａ´線の位置における、単磁極型磁気記録ヘッド３全体の断面図である。
【００９１】
本実施の形態例における単磁極型磁気記録ヘッド３の構成は、ＮｉＣｒ（ニクロム）からなる加熱部材６３が主磁極保護膜３７を介して主磁極８の上に配置されている点を除き、実施の形態例１における単磁極型磁気記録ヘッド３と同じである。
【００９２】
加熱部材６３は、ＡＢＳ面からは遠く幅の広い部分から、ＡＢＳ面には近く幅の狭い部分へと移行する、主磁極８の絞り込み部分に上に形成されている。加熱部材６３は、たとえば図１３に示すように、細線を蛇行させたニクロム線からなっている。加熱部材６３には電流電極６４，６５が接続されている。尚、ニクロム線が、このように多数回（３回以上）蛇行しているので、均一性よく主磁極８を加熱することができる。
【００９３】
加熱部材６３には、定電流源（図示せず）が接続されている。定電流源は、薄膜コイル１０に電流を流すためのライトゲート（図示せず）と連動して、薄膜コイル１０に電流が流れている期間は加熱部材６３に電流を供給し、薄膜コイル１０に電流が流れていない期間は加熱部材６３への電流の供給を停止する。
【００９４】
次に、表１の一番下に記載した主磁極の厚さ０．５μｍの主磁極８に、上記加熱部材を配置した単磁極型磁気記録ヘッド３の動作について説明する。
【００９５】
この単磁極型磁気記録ヘッドでは、薄膜コイル１０に４０ｍＡの電流を流した場合、オーバーライト値は−４６ｄＢである。しかし、オーバーライト値は−４３ｄＢでも使用可能なので、薄膜コイル１０に流す電流を、オーバーライト値が−４３ｄＢとなる８ｍＡにする。従って、薄膜コイル１０が発生するジュール熱は１／２５に減少するので、加熱部材６３に電流電極６４，６５から電流を流し、不足した熱を主磁極８に供給する。
【００９６】
このようにすると、ポールイレイズが起こらない状態のままで、サイドイレイズを更に減少させることができる。
【００９７】
尚、加熱部材６３は、真空蒸着法またはスパッタ法と電子線リソグラフィ法等を用いれば、容易に設けることができる。
【００９８】
（実施の形態例４）
本実施の形態例は、実施の形態例１または３に係る単磁極型磁気記録ヘッド３を備えた磁気記録再生装置である。
【００９９】
図１４は、本実施の形態例における磁気記録再生装置の平面図である。本実施の形態例における磁気記録再生装置は、実施の形態例１または３に係る単磁極型磁気記録ヘッド３と磁気再生素子ヘッド３２とスライダ１２からなる磁気ヘッド６６と、磁気ヘッド６６を担持するキャリッジアーム６７と、ハードディスク６８と、回転軸６９を中心としてキャリッジアーム６７を所定の位置に移動する移動装置７１と、ハードディスク６８を回転させる磁気記録媒体回転ユニット（図示せず）と、これらの部材を制御駆動する電気回路（図示せず）と、筐体７２とからなる。ここで、キャリッジアーム６７とキャリッジアーム移動装置７１は、磁気記録ヘッド位置制御ユニットを構成する。また、上記電気回路は、記録磁界励起ユニットとしての機能も有している。
【０１００】
本実施の形態例の磁気記録再生装置を用いれば、ハードディスク６８にサイドイレイズもポールイレイズもない垂直磁気記録を行うことできるので、その記録密度を飛躍的に向上させることができる。
【０１０１】
尚、ハードディスク６８を取り外し可能とし、磁気記録再生装置に磁気記録機能だけを具備させてもよい。
【０１０２】
以上の実施の形態をまとめると，次の付記のとおりである。
【０１０３】
（付記１）           
磁気記録媒体の記録面に対して垂直な磁界を生成する主磁極と、前記磁気記録媒体の記録層の下に設けられた軟磁性体層から戻る前記磁界を受け取る補助磁極と、前記主磁極を励磁するコイルとからなる磁気記録ヘッドにおいて、
前記主軸極が、
リーディング端側及びトレーリング端側の何れか一方に配置された第１の軟磁性体と、前記リーディング端側及び前記トレーリング端側の他方に配置された第２の軟磁性体からなる２層構造
または、リーディング端側及びトレーリング端側の双方に配置された第２の軟磁性体と、第２の軟磁性体に挟まれた第２の軟磁性体からなる３層構造であり、
第２の軟磁性体のキュリー温度が、第１の軟磁性体のキュリー温度より低いことを特徴とする磁気記録ヘッド。
【０１０４】
（付記２）
前記記録層を磁化反転するための記録磁界が生成される第１の期間には、
前記磁界を生成するために前記コイルに流した電流によって前記主磁極の温度が上昇することによって、前記記録磁界の生成されない第２の期間より第２の軟磁性体の磁化が減少し、、
前記記録磁界が生成されない第２の期間には、
前記電流を停止することによる前記主磁極の温度の低下によって、第２の軟磁性体の磁化が第１の期間より増加して、前記磁気記録媒体の回転方向に前記主磁極先端部の残留磁化の方向が略平行になること特徴とする付記１に記載の磁気記録ヘッド。
【０１０５】
（付記３）
前記磁気記録媒体の回転方向に沿った前記主磁極の厚さが、０．３μｍ以上且つ１．１μｍ以下であることを特徴とする付記１または２に記載の磁気記録ヘッド。
【０１０６】
（付記４）
第２の軟磁性体が、Ｎｉ基合金からなることを特徴とする付記１乃至３に記載の磁気記録ヘッド。
【０１０７】
（付記５）
付記４に記載のＮｉ基合金が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉからなる群のうち少なくとも１つ以上の元素を含むＮｉ基合金であることを特徴とする付記４に記載の磁気記録ヘッド。
【０１０８】
（付記６）
前記コイルとは別に、前記主磁極を加熱する加熱部材を有することを特徴とする付記１乃至５に記載の磁気記録ヘッド。
【０１０９】
（付記７）
前記記録層を磁化するための記録磁界が生成される第１の期間には、
前記記録磁界が生成されない第２の期間より前記加熱部材の温度を高くして、第２の軟磁性体の磁化を第２の期間より低下させることにより、前記磁気記録媒体の回転方向に沿った前記記録磁界の厚さが前記主磁極の厚さより短くなり、
第２の期間には、
前記加熱部材の温度を第１の期間より低くして、第２の軟磁性体の磁化を第１の期間より高くすることにより、前記磁気記録媒体の回転方向と前記主磁極先端部の残留磁化の方向が略平行になることを特徴とする付記６記載の磁気記録ヘッド。
【０１１０】
（付記８）
磁気記録媒体を回転させる磁気記録媒体回転ユニットと、前記磁気記録媒体の記録層を磁化するための磁界を生成する磁気記録ヘッドと、前記磁気記録媒体に対する前記磁気記録ヘッドの位置を制御する磁気記録ヘッド位置制御ユニットと、前記磁気記録ヘッドに前記磁界を励起する記録磁界励起ユニットとを有する磁気記録装置において、
前記磁気記録ヘッドが、付記１乃至５の何れか１項記載の磁気記録ヘッドであることを特徴とする磁気記録装置。
【０１１１】
（付記９）
磁気記録媒体を回転させる磁気記録媒体回転ユニットと、前記磁気記録媒体の記録層を磁化するための記録磁界を生成する磁気記録ヘッドと、前記磁気記録媒体に対する前記磁気記録ヘッドの位置を制御する磁気記録ヘッド位置制御ユニットと、前記磁気記録ヘッドに前記磁界を励起する記録磁界励起ユニットとを有する磁気記録装置において、
前記磁気記録ヘッドが、付記５に記載の磁気記録ヘッドであって、
前記記録層を磁化するための記録磁界が生成される第１の期間には、前記記録磁界が生成されない第２の期間より前記加熱部材の温度を高くして、第２の軟磁性体の磁化を第２の期間より低下させることにより、前記磁気記録媒体の回転方向に沿った前記記録磁界の厚さを前記主磁極の厚さより短くし、
第２の期間には、前記加熱部材の温度を第１の期間より低くして、第２の軟磁性体の磁化を第１の期間より高くすることにより、前記磁気記録媒体の回転方向と前記主磁極先端部の残留磁化の方向を略平行にする磁気ヘッド磁化制御装置を有することを特徴とする磁気記録装置。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明は、電子機器産業、特に、磁気記録媒体の製造業において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】主磁極を斜め下から見た斜視図である。
【図２】主磁極からの垂直磁界の滲みだしを説明する図である。
【図３】薄膜コイルに電流を流している状態における、本実施の形態における主磁極の側面図である。
【図４】薄膜コイルへの電流を止めた状態における、本実施の形態における主磁極の側面図である。
【図５】実施の形態例１における磁気ヘッドの主軸の底面を拡大した図（ａ）、および磁気ヘッドの断面図（ｂ）である。
【図６】サイドイレイズの測定手順を説明するための図である。
【図７】ポールイレイズの測定手順を説明するための図である。
【図８】実施の形態例２における磁気記録ヘッドの製造工程を示す第１の図である。
【図９】実施の形態例２における磁気記録ヘッドの製造工程を示す第２の図である。
【図１０】実施の形態例２における磁気記録ヘッドの製造工程を示す第３の図である。
【図１１】主磁極の加工過程をスライダ浮上面（Ａｉｒ  Ｂｅａｒｉｎｇ  Ｓｕｒｆａｃｅ）側から見た図である。
【図１２】実施の形態例３における磁気ヘッドの断面図である。
【図１３】実施の形態例３における磁気ヘッドが備える加熱部材の平面図である。
【図１４】本実施の形態例４における磁気記録再生装置の平面図である。
【図１５】垂直磁気記録方式に用いられる単磁極型記録ヘッドと垂直磁気記録方式記録媒体の要部断面図である。
【図１６】サイドイレイズを説明するための、ハード・ディスク・ドライブの要部平面図である。
【図１７】ハードディスクに対面する磁気ヘッドを、上から見た図である。
【図１８】垂直磁界を発生中の主磁極の側面図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１            ディスク回転方向
２            ディスク表面に垂直な方向
３            単磁極型磁気記録ヘッド
４            記録層
５            軟磁性裏打ち層
６            垂直磁気記録方式記録媒体
７            リターンヨーク
８            主磁極
９            リターンヨークと主磁極の接続部
１０          薄膜コイル
１１          磁界
１２          スライダ材
１３          再生素子
１４          上部シールド
１５          下部シールド
１６，６７    キャリッジアーム
１７          ハード・ディスク
１８          回転軸
１９，２１    トラック
２０          スキュー角
２２          主磁極の幅
２３          主磁極の厚さ
２４          垂直磁界
２５          残留磁界
２６          主磁極の幅
２７          主磁極の厚さ
２８          ネックハイト
２９          リーディング端側に配置された低キュリー温度軟磁性体（第２の軟磁性体）
３０          トレーリング端側に配置された高キュリー温度軟磁性体（第１の軟磁性体）
３１          垂直磁界の厚さ       
３２          磁気再生ヘッド
３３          テーパー角度
３４          主磁極底面の上底
３５          リターンヨーク接続部
３６          リターンヨーク
３７          主磁極保護膜
３８          再生素子
３９          再生素子用下部シールド
４０          再生素子用上部シールド
４１          引き出し線
４２          アルミナ膜
４３          トラックピッチ
４４          左右の隣接トラック
４５          センタートラック
４６          アルミナ・チタン・カーバイド（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）基板
４７          再生素子用下部シールド
４８          再生素子用上部シールド
４９          再生ヘッド部
５０          アルミナ
５１，５２，５３，５４，５５、５６ アルミナ膜
６０          Ｃｕ膜
６１          ハードマスク
６２          イオンビーム
６３          加熱部材
６４，６５    電流電極
６６          磁気ヘッド
６８          ハードディスク
６９          回転軸 
７０          セクタ
７１          移動装置
７２          筐体
【図１】
2008204584.tif 000008
【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】
2008204584.tif 000014
【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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