(57)【要約】【課題】ノイズの発生を抑制し記録密度を高めた高密度垂直磁気記録用記録ヘッドを得る。【解決手段】主磁極１の周囲に設けた側面側サイドシール２には、テーパー形状または段差形状の切欠部が構成されている。さらに、前側に追跡側サイドシールド３とが設けられ、主磁極１には、トラック追跡側が先細形状であり所定の喉高さの、ノーズ形状とされる。これらの主磁極１の喉部１１と追跡側サイドシールド３の先端部とは、所定の間隔を有している。また、主磁極１の喉部１１は、平面形状が四方形とされ、この喉部１１と繋がる上方部は、平面に対して略６０度の傾斜を有する漏斗形状とされる。適切なサイドシールドを用いると、横書込比を０．１１まで小さくすることが出来、狭いオフトラック磁場分布が得られる。【選択図】　　　　図８
2004127480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主磁極の周囲に側面側サイドシールを設けてなる垂直磁気記録用記録ヘッドにおいて、該側面側サイドシールの前記主磁極側に切欠部を設けたことを特徴とする高密度垂直磁気記録用記録ヘッド。
【請求項２】
前記切欠部は、テーパー形状であることを特徴とする請求項１記載の高密度垂直磁気記録用記録ヘッド。
【請求項３】
前記切欠部は、段差形状であることを特徴とする請求項１記載の高密度垂直磁気記録用記録ヘッド。
【請求項４】
前記主磁極から前記切欠部の端までの距離は、トラック幅の１／２以上であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の高密度垂直磁気記録用記録ヘッド。
【請求項５】
主磁極のトラック進行方向に隣接して、追跡側サイドシールドを有することを特徴とする高密度垂直磁気記録用記録ヘッド。
【請求項６】
前記追跡側サイドシールドは、前記主磁極の先端部のトラック方向に対する両サイド側の近傍に設けられたことを特徴とする請求項５に記載の高密度垂直磁気記録用記録ヘッド。
【請求項７】
前記主磁極のヘッドを、先細角型のノーズ形状としたことを特徴とする請求項５または６に記載の高密度垂直磁気記録用記録ヘッド。
【請求項８】
前記主磁極の先端部の厚さを略５０ｎｍにしてトラック幅を略３８ｎｍとしたことを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の高密度垂直磁気記録用記録ヘッド。
【請求項９】
前記主磁極の本体部の厚さを略１５０ｎｍとし、起磁力を略２４ｋＧとしたことを特徴とする請求項５乃至８の何れかに記載の高密度垂直磁気記録用記録ヘッド。
【請求項１０】
前記主磁極のヘッド磁場のＤＣ記録磁場対起磁力（ＭＭＦ）を、０．１ＡＴ未満としたことを特徴とする請求項５乃至９の何れかに記載の高密度垂直磁気記録用記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高密度垂直磁気記録用記録ヘッドに関し、特に、記録トラックから外側に漏れる磁界を小さくした高密度垂直磁気記録用記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高密度垂直磁気記録用記録ヘッドは、一般に、磁気ディスクの単位面積当たりの記録容量を多くする目的において用いられる。この磁気ディスクの記録容量を大きくするためには、面記録密度を高密度化する必要がある。現状において、一般的に用いられている面内記録方式では、記録されたビット長が小さくなると媒体磁化の熱揺らぎの影響を受ける。このため、面記録密度を上げられない障害がある。本問題解決のために、媒体に垂直方向に磁化信号を記録する垂直記録方式が有効である。
【０００３】
上記の垂直記録方式において、再生には、磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッド）及び巨大磁気抵抗効果型ヘッド（ＧＭＲヘッド）を用いることができる。一方、記録には、単磁極ヘッドを用いる必要がある。
【０００４】
垂直磁気記録は、原理的に高い線記録密度を得ることが可能である。また、本発明者らの研究結果によれば、垂直２層記録媒体と単磁極型記録ヘッドを用いた従来技術にても、記録ヘッドの記録磁界は記録トラック外への漏れ磁界が抑制され、小さくなっている。このため、垂直磁気記録は、面内磁気記録と比べても高トラック密度記録が可能である（Ｙａｓｕｓｈｉ　Ｋａｎａｉ　ａｎｄ　Ｒｙｏ　Ｍａｔｓｕｂａｒａ，”Ｗｒｉｔｅ　ｆｉｅｌｄ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒ　ｎａｒｒｏｗ　ｔｒａｃｋ　ｓｉｎｇｌｅ　ｐｏｌｅ　ｈｅａｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｉｎ　ｌａｙｅｒ　ｏｆ　ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｍｅｄｉｕｍ，”　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，　ｖｏ１．３８，　ｎｏ．１，　ｐｐ．１６９−１７４，Ｊａｎ．２００２．）。
【０００５】
本発明と技術分野の類似する先願発明として、下記の特許文献１の特開２００３−０４５００８号公報と、特許文献２の特開２００３−０３６５０３号公報とがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−０４５００８号公報
「薄膜磁気ヘッド及びそれを搭載した磁気ディスク装置」
【０００７】
【特許文献２】
特開２００３−０３６５０３号公報
「垂直記録用磁気ヘッド及びそれを搭載した磁気ディスク装置」
【０００８】
上記の特許文献１は、外部磁界の影響の無い垂直記録用磁気ヘッドを作製し、これを用いた安定性の高い磁気ディスク装置を得る、ことを課題としている。本課題の解決において、その構成を主磁極からギャップ膜を介して外部磁界用シールドを形成し、その端部を媒体対向面から後退させた構造としている。この外部磁界用シールドを設けることで外部磁界の影響を抑え、さらに端部を媒体対向面から後退させている。これにより、外部磁界用シールドから媒体への磁界の漏洩を防ぎ、磁化信号の消去が発生しないようにしている。
【０００９】
上記の特許文献２は、垂直記録用単磁極ヘッド主磁極の絞り込み部分や絞り位置、主磁極前面や側面の配置を考慮している。このことで、それらの部分からの漏洩磁界の影響を回避し、ヘッド磁界垂直成分のプロファイルにおいて、記録層にビットセルの境界を記録する部分における磁界勾配を向上させる、としている。また、本課題の解決において、主磁極のトレーリング側やトラック両端部側での磁界垂直成分の磁界勾配を急峻にしている。これらの対処を行うことにより、高い面記録密度の向上を図っている。
【００１０】
しかしながら、上記の各従来技術では、今後の高トラック密度磁気記録を考慮すると、トラック外への漏れ磁界を抑制することは解決できない。
【００１１】
図３は、表１および表２に示した諸元のヘッドに対して横軸に記録磁界強度、縦軸にトラックから外側に漏れる磁界の漏れ易さの尺度αを示す。ただし、図３に示した値は、図２において側面側サイドシールは配していない従来技術の構造の値である。
【００１２】
【表１】
2004127480.tif 000003
【００１３】
【表２】
2004127480.tif 000004
【００１４】
磁界の漏れ易さの尺度αの算出式は、（隣接するトラック中央における漏れ磁界強度）／（記録トラック中央の記録磁界強度）であり、この値が大きいほどトラックから外側に記録磁界が漏れ易いことを示しており、理想的には尺度α＝０である。すなわち図２で、側面側サイドシールを有しない構造の記録ヘッドの記録トラック中央における記録磁界と隣接トラックの中央における漏れ磁界の比を、計算機シミュレーションにより得た。しかし、従来の単磁極型垂直記録ヘッドは、強い記録磁界を発生するが、図３に示すように高密度になるほど尺度αの値が大きい。よって、トラックから外側に漏れる磁界が大きく、高いトラック密度を得ることが困難であることは、明らかである。
【００１５】
（従来例２）
また、シールド構造を有する従来技術として、ＵＳＰ４，６５６，５４６（ＵＳＰ　Ｒｅ３３，９４９）に記載された技術が知られている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の各従来技術においては、トラック外への漏れ磁界が大きく、高トラック密度対応ヘッドとしては好ましくない。また、記録磁界強度が弱く、記録感度が必ずしも満足すべきものではないという問題点を有している。
【００１７】
また、記録密度は年々進歩し、更なる記録密度向上化への要求に対応する為にトラック密度を一段と高める必要がある。このトラック密度向上化へ対応するには、磁気ヘッドのトラック幅を微細化、高精度化する必要がある。これらの対応において、従来構造の垂直記録では、外部磁界によりノイズが発生し記録信号の信頼性が低下する等の問題点がある。
【００１８】
本発明は、記録トラックから外側に漏れる磁界が小さく、記録磁界強度が強く、かつ、記録感度に優れている垂直磁気記録用単磁極型記録ヘッドを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、主磁極の周囲に側面側サイドシールを設けてなる垂直磁気記録用記録ヘッドにおいて、該側面側サイドシールの該主磁極側に切欠部を設けたことを特徴とする高密度垂直磁気記録用記録ヘッドである。
【００２０】
また、上記高密度垂直磁気記録用記録ヘッドにおいて、前記切欠部はテーパー形状であることを特徴とする。
【００２１】
上記高密度垂直磁気記録用記録ヘッドにおいて、前記切欠部は、段差形状であることを特徴とする。
【００２２】
さらに、上記高密度垂直磁気記録用記録ヘッドにおいて、前記主磁極から前記切欠部の端までの距離は、トラック幅の１／２以上であることを特徴とする。
【００２３】
請求項５記載の発明の高密度垂直磁気記録用記録ヘッドは、主磁極のトラック進行方向に隣接して、追跡側サイドシールドを有することを特徴としている。この追跡側サイドシールドを使用することにより、トラック横断方向に沿って急峻な磁場減衰を実現し、記録磁場強度、磁場勾配、及び横書込比を実用的にすることが可能となる。
【００２４】
また、主磁極のヘッドを、先細角型のノーズ形状とし、先端部の厚さを５０ｎｍにしてトラック幅を略３８ｎｍとしている。本構成により、面記録密度を高め記録容量を大きくすることが可能となる。
【００２５】
上記主磁極のヘッドを先細角型のノーズ形状とし、該主磁極の本体部の厚さを略１５０ｎｍとし、起磁力を略２４ｋＧとするとよい。本構成により、狭いトラック幅の中に大きい記録磁場を保ち、また、主磁極の厚さが１５０ｎｍの時、特に、起磁力Ｂｓ＝２４ｋＧである時、磁場強度は極めて大きくなる。
【００２６】
さらに、主磁極のヘッド磁場のＤＣ記録磁場対起磁力（ＭＭＦ）を、０．１ＡＴ未満とするとよい。本構成により、垂直記録における浮遊磁場を小さく抑えることが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は、垂直磁気記録ヘッドおよび媒体の概念図を説明したものであり、軟磁性膜と垂直磁化記録薄膜よりなる媒体、垂直磁気記録単磁極型記録ヘッドおよび垂直磁気記録再生ヘッドよりなる。
【００２８】
図２は、本発明の実施の形態に係る垂直磁気記録単磁極型記録ヘッドを図示したものである。
【００２９】
本発明の実施の形態に係る高密度垂直磁気記録用記録ヘッドは、主磁極１の周囲に側面側サイドシール２を設けてなる垂直磁気記録用記録ヘッドにおいて、側面側サイドシール２の主磁極１側に、テーパー形状あるいは段差形状の切欠部（あるいは逃げ部）３を設けてある。図２に示す例では、切欠部３はテーパー形状をなしている。
【００３０】
以下より詳細に述べる。
【００３１】
図２−１は垂直磁気記録単磁極型記録ヘッドを媒体進行カ向（＋ｘ方向）から見て主磁極と側面側サイドシールの位置関係を示した図、図２−２は対称面に沿った断面を示したものであり、図２−３はギャップ近傍を媒体側から見た図である。図２−４は、ギャップ近傍を媒体進行方向から見た図であって、従来型の単磁極型ヘッドのトラック形成部に側面側サイドシールを配した構造である。
【００３２】
本構造において、図２中の寸法（あ）、（い）、（う）、（え）、（お）、（き）および角度（か）を適当に定めることにより、記録磁界を大きく保ったまま、トラック外部への漏れ磁界を小さくすることが可能である。
【００３３】
図４は、上記ヘッドについて磁界の漏れ易さの尺度αを測定した結果を示すグラフである。なお、比較のため前述した従来技術についての測定結果を併せて示してある。
【００３４】
図２の寸法（あ）、（い）、（う）、（え）、（お）、（か）、（き）を、それぞれ１００ｎｍ、８０ｎｍ、５ｎｍ、２０ｎｍ、２０ｎｍ、１２°、１１０ｎｍと設定した場合の、トラック内部の記録磁界強度と隣接トラックヘの漏れの割合と、前記のαを、計算機シミュレーションにより求めて示したものである。
【００３５】
なお、図４中には、実施例１、実施例２に係る単磁極型垂直磁気記録録ヘッドについての結果を、従来例と共に図中に併記した。本図４において、本発明の実施例と従来例とを比較して分かるように、発明の実施例に係る単磁極型垂直磁気記録録ヘッドでは、記録に関与する有効な磁界強度が強く、トラックの外側への漏れ磁界が小さく、高トラック密度記録ヘッドとして極めて有効であることが解かる。
【００３６】
ここで、寸法（い）はトラック幅ｄの２倍以上であること、主磁極と側面側サイドシール間の距離（え）はトラック幅の１／２以上であり、例えば（トラック幅の１／２）＋（トラックマージン）とすることが好ましい。寸法（い）の設定をトラック幅の１／２を境として大きくすると、トラック外への漏れ磁界は急激に小さくなる。なお、本発明による効果のより一層の向上化の点から、トラック幅の１／１以上がより好ましく、２／１以上がさらに好ましい。側面側サイドシールは、図２−３に示した構造のように、ある角度を持っていてもよく、また、図５に示すように、段差を有する構造でもよい。なお、側面側サイドシールの厚さ（き）が、主磁極の厚さｇ以上であれば、トラック外への漏れには大きな影響を与えないので、製造プロセスにより規定して構わない。
【００３７】
切欠後の側面側サイドシールの寸法（シールド高さ：図２、図５における寸法（う））は、２〜２０ｎｍが好ましく、５〜１５ｎｍがより好ましい。
【００３８】
さらに、（シールド高さ）／（スロート高さ）は、５／２０〜１５／２０ｎｍとすることがαを小さくする上から好ましく、１０／２０〜１５／２０ｎｍとすることがより好ましい。例えばシールド高さ＝１５ｎｍ、スロート高さ＝２０ｎｍとした場合、α＝０．０８という優れた値が得られる。なお、スロート高さは、図２、図５における寸法ｃであり、切欠前の側面側サイドシール高さである。
【００３９】
次に従来例２との比較を図６及び図７に示す。
【００４０】
従来例２の記録ヘッドについて、計算機シミュレーションにより得たトラック外方向への記録磁界分布は、図６に示した通りである。本発明の実施例と比較して分かるように、従来例２のシールド構造は、トラック外への漏れ磁界がより大きく、高トラック密度対応ヘッドとして好ましくないことは明らかである。また、前述のように、記録トラック中央における記録磁界と隣接トラックの中央における漏れ磁界の比αを求めたところ、０．１４であつた。また、図７に示すように、この従来例２の記録ヘッドは、本発明の実施例のヘッドと同じ電流を加えても記録磁界強度が弱く、記録感度が劣っていることが分かる。
【００４１】
以上の説明においては、単磁極型記録ヘッドとしてＣＵＳＰ−ＦＩＥＤ型単磁極記録ヘッド（Ｋ．Ｙａｍａｋａｗａ，Ｋ．１ｓｅ，Ｓ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｋ．０ｕｃｈ，”Ａ　ｎｅｗ　ｓｉｎｇｌｅ−ｐｏｌｅ　ｈｅａｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｆｏｒ　ｈｉｇｈ　ｗｒｉｔａｂｉｌｉｔｙ”　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，ｖｏ１．３８，ｎｏ．１，ｐｐ．１６３−１６８　Ｊａｎ．２００２）を例としたが、主磁極とリターンヨークとが磁気的につながっている構造にも適用可能である。
【００４２】
また、上記例では１Ｔｂ／ｉｎ２を仮定した計算機シミュレーションデータを示したが、１Ｔｂ／ｉｎ２よりも低い記録密度であっても高い記録密度であっても有効である。すなわち、前述の条件を満たせば符号ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊの各寸法によらず有効である。２００Ｇｂｉｔ／ｉｎ２以上で本発明はよりその有効性を示し、１Ｔｂｉｔ／ｉｎ２以上でさらに有効である。
【００４３】
（第２の実施の形態）
次に、添付図面を参照して、本発明による高密度垂直磁気記録用記録ヘッドの第２の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、実験結果によって裏打ちされた特性を有する、構成、仕様、特性等に基くものである。この実験の内容を以下に詳述する。図８から図１１を参照すると、本発明の高密度垂直磁気記録用記録ヘッドの一実施形態が示されている。
【００４４】
なお、本第２の実施の形態は、追跡側シールド４（図１０参照）が追加されている点において、上記第１の実施の形態に対して構造的な相違点がある。
【００４５】
本実施例においては、トラック幅３８ｎｍでトラックピッチ４７ｎｍの、１Ｔｂ／ｉｎ２用ヘッド・媒体モデルを想定して、ＦＥＭ（有限要素法）解法を実行した。また、狭いトラック幅の中に大きい記録磁場を保ちながら、トラック横断方向に沿って急峻な磁場減衰を実現する。このため、トラック進行方向の両サイドへ、追加シールド極である追跡側サイドシールド４を導入した。本実施例の内容を以下に述べる。
【００４６】
従来のサイドシールド無しでは、隣接トラック中心における浮遊磁場強度は、ホームトラック中心の３１％（ＭＭＦ＝０．１ＡＴ）で、浮遊磁場が記録済み隣接トラックを消去してしまう弊害がある。しかし、適切なサイドシールドを用いると、浮遊磁場を１１％（ＭＭＦ＝０．１ＡＴ）まで小さくすることが出来ることが、本発明の発明者等により確認された。記録磁場強度が１０．６ｋＯｅ（ｅｒｓｔｅｄ）から９．８ｋＯｅ（ＭＭＦ＝０．１ＡＴ）に減少することの不利を埋め合わせるため、厚い主磁極と各種構造のサイドシールドを含む新たな解決策を用いる。本発明に基く単極型（ＳＰＴ）ヘッドを用いて、更に狭いオフトラック分布が得られた。本構成の内容を、以下に詳述する。
【００４７】
図８は、側面側サイドシールド付きｃｕｓｐ磁場ヘッドの概略構造図を示している。本図８ではＸ軸をトラック方向とし、図８（ａ）が平面図であり、同（ｂ）が部分断面の側面図である。
【００４８】
図８において、Ｘ軸がトラック方向、つまりヘッドの進行方向である。図８（ａ）の平面図は、主磁極ヘッド１の先端部１１と該主磁極ヘッドの先端部と隣接して設けられた側面側サイドシール２とを表している。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）との関連性を示す断面的な側面図であり、先細角型のノーズ形状とした主磁極と側面側サイドシールとの関連性を表している。
【００４９】
なお、図８に示す主磁極ヘッド１と側面側サイドシールド２と、上記第１の実施の形態における同名部とは、基本的に同一構造であり、かつ同一機能部であってよい。
【００５０】
本図８において、Ｘ軸のトラック方向に対して９０度のＸ軸に対する十字方向へ、主磁極１に近接した左右側に、側面側サイドシール２が設けられている。また、主磁極の喉部１１は、所定の高さで構成され側面側がノーズ形状である、先細角型とされる。
【００５１】
側面側サイドシールド４は、定常のシールド高さから主磁極１方向へ向かって側面高さが小さくなる傾斜形状とされている。主磁極の喉部１１と側面側サイドシールド４の先端部とは、所定の間隔を有している。また、主磁極の喉部１１は、平面形状が四方形とされ、この喉部１１と繋がる上方部は、平面に対して略６０度の傾斜を有する漏斗形状（ノーズ状）とされる。
【００５２】
図９は、上記の図８に基く形状で構成される記録ヘッドの、一の特性例を示したグラフ図である。本特性は、横軸を起磁力［ＡＴ］、縦軸をＤＣ記録磁場［ｋＯｅ］とした関係における、特性例を表している。
【００５３】
図１０は、図８におけるトラック進行方向に対応する、主磁極１と追跡側サイドシールドとの位置関係を詳細に示した図である。本図１０と図８（ｂ）との関係において、図８（ｂ）がトラック方向Ｘ軸に対して９０度のＺ軸方向の断面図であるに対して、図１０はトラック方向Ｘ軸に沿った断面図を表している。さらに詳細には、図１０は、先細角型のノーズ形状ヘッド１１の、先端部分の断面図であり、ノーズ形状ヘッド１１の傾斜に略添った形状で追跡側シールド４が配置・構成されている。
【００５４】
図１０に示す高密度垂直磁気記録用記録ヘッドは、主磁極１の先端部の厚さを５０ｎｍにしてトラック幅を３８ｎｍとし、同本体部の厚さを略１５０ｎｍとしている。さらに、主磁極１のトラック進行方向に隣接して配置され、且つノーズ形状との間隔を略平行とした追跡側サイドシールド４を有する。これら主磁極１と追跡側サイドシールド４との間隔は、ヘッド先端部が２５ｎｍ、主磁極本体部が７０ｎｍとした構成例を示している。
【００５５】
（解析手順の説明）
上記本実施形態の高密度垂直磁気記録用記録ヘッドの、理論解析の内容を以下に説明する。なお、以下に掲げるヘッド磁場の解析において、材料非線形性は計算で考慮したが、磁気共鳴、磁気異方性、ヒステリシス、及び変位電流は無視した。また、１ＧＨｚの駆動電流においては、渦電流の問題は考慮していない。
【００５６】
（ヘッドモデルの説明）
主磁極と下層との間の強力な相互作用を考察するのに、ＣＵＳＰ磁場単極型（ＳＰＴ／Ｓｉｎｇｌｅ　Ｐｏｌｅ　Ｔｙｐｅ）；（ＣＦ−ＳＰＴ／Ｃｕｓｐ　Ｆｉｅｌｄ　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｐｏｌｅ）ヘッド及び２層媒体をモデルとした。
【００５７】
下に掲げた表１に、１Ｔｂ／ｉｎ２（トラックピッチ４７ｎｍ）ヘッド・媒体モデル用の主要仕様例のパラメータを記載する。本表１への記載事項は、ヘッド磁場分布例に対応した記録層を中心とし、ＡＢＳ（ａｂｓｏｌｕｔｅ）から１１ｎｍのヘッド磁場分布を観測した結果を示している。
【００５８】
表３におけるパラメータは、トラック幅３８ｎｍでトラックピッチ４７ｎｍの１Ｔｂ／ｉｎ２用ヘッド・媒体モデルを想定しての、ＦＥＭ（有限要素法）解法の実行結果に基くものである。その他は、１ＧＨｚの駆動電流において、上に示したヘッド磁場の解析における渦電流の問題がないことを前提とし、その結果から推定した。
【００５９】
【表３】
2004127480.tif 000005
【００６０】
（検討および計算結果）
上記構成における、特性の検討および理論計算における結果を以下に示す。
図９は、ＤＣ記録磁場対起磁力（ＭＭＦ）を示す。サイズが非常に小さいため、ヘッド磁場は、ＭＭＦ＜０．０５ＡＴで飽和してから次第に増加する。５０Ｇｂ／ｉｎ２ドライブ一体化のために使用したＤＣ記録磁場対起磁力（ＭＭＦ）は、約０．１ＡＴである。よって、この幾何寸法に関する正しいＤＣ記録磁場対起磁力（ＭＭＦ）は、０．１ＡＴ未満でなければならない。
【００６１】
これは、ＤＣ記録磁場対起磁力（ＭＭＦ）＝０．１ＡＴにおけるヘッド磁場は、保磁力１２ｋＯｅの媒体上に記録するには小さ過ぎることを意味する。この場合は、１６．３ｋＯｅが必要であると推定される。
【００６２】
隣接トラック中心における４ｋＯｅ（ＭＭＦ＝０．１ＡＴ）を越える浮遊磁場は、記録信号を消去するので、この障害の方がもっと深刻である。その理由として、垂直記録においては、媒体の核形成磁場Ｈｎを超える浮遊磁場は、記録信号を消去するからである。また、ディスク回転から来る小さい回転磁場も、記録転移を悪化させる。従って、より高いトラック密度を実現するには、浮遊磁場を減少させることが極めて重要である。
【００６３】
ここで、横書込比βを下記の式（１）にて表すものとする。
β＝隣接トラック中心における磁場強度／トラック中心における磁場　（１）
従って、サイドシールドが無いと横書込比がβ＝０．３１となり、浮遊磁場が記録済み隣接トラックを消去することを意味する。横書込比βは、適切なサイドシールドを用いて０．１１まで小さくすることが出来る。しかし、サイドシールドの導入により、記録磁場強度は、１０．７ｋＯｅから９．８ｋＯｅ（０．１ＡＴ）まで減少する。これは大きな難点である。
【００６４】
（大きい磁場を得るための検討）
大きい記録磁場を得るため、厚い主磁極と各種構造のサイドシールドを含む幾つかの方法が論議された。大きい磁場を得る最も効果的な方法は、高飽和磁化材料の使用が考えられる。しかし、得られた記録磁場は、２４ｋＧの起磁力Ｂｓと仮定する時、１１．７ｋＯｅにすぎなかった。１１．７ｋＯｅと、起磁力Ｂｓ＝２０ｋＧで得られた９．８ｋＯｅとを比較して、この補正は充分でない。
【００６５】
下に示す表４は、主磁極の厚さが１５０ｎｍで、柔磁性材料の起磁力Ｂｓが２０ｋＧ及び２４ｋＧの時の記録磁場強度、磁場勾配、及び横書込比の比較である。本表２では、　主磁極１の厚さが１５０ｎｍで、ＤＣ記録磁場対起磁力（ＭＭＦ）が０．１ＡＴである時の、最大記録磁場強度、記録磁場勾配、及び横書込比βの計算値を示している。
【００６６】
【表４】
2004127480.tif 000006
【００６７】
主磁極１の厚さが１５０ｎｍの時、特に、起磁力Ｂｓ＝２４ｋＧである時、磁場強度は極めて大きくなる。得られた記録磁場は、起磁力Ｂｓの殆ど８０％で、サイドシールドを使用した時でも、１６．３ｋＯｅを遙かに超える。サイドシールドを使用すると、記録磁場強度、磁場勾配、及び横書込比が実用的であることも更に見出された。しかし、厚い主磁極の先端は、線型トラッキングアクチュエータの導入を必要とする。このため、ドライブ一体化の観点からは実用的でない。
【００６８】
このスキュー効果問題は、先細角形の磁極により解決されることが期待される。図１０に、ＡＢＳ視野が幅３８ｎｍで厚さ５０ｎｍの先細の主磁極１と、先細形状の追跡側サイドシールドの概略構造図を示す。磁場計算では、この構造で、柔磁性材料の起磁力Ｂｓ＝２０ｋＧのとき、記録磁場１４．９ｋＯｅと、横書込比０．１８が得られることが示される。目立つのは、記録磁場５．４ｋＯｅから１１．２ｋＯｅの間で、磁場勾配が約４００Ｏｅ／ｎｍであることである。
【００６９】
また、４つのモデルのヘッド磁場分布を、図１１で比較した。本図１１における各グラフに対する要件の要点事項は、下記の通りである。
（ａ）サイドシールド無し、厚さ１５０ｎｍ／（菱形マーク）
（ｂ）サイドシールド付き、厚さ１５０ｎｍ／（四角形マーク）
（ｃ）サイドシールド付き、先細磁極先端／（三角マーク）
（ｄ）サイドシールド付き、先細磁極先端と先細後置シールド／（×印マーク）
【００７０】
これは、先細形状の追跡側サイドシールドの付いた、先細の主磁極１を有するモデルでは、先細形状の追跡側サイドシールドの無い１５０ｎｍ厚磁極、又は先細の主磁極と比べて、スキュー問題が無いか又は小さいことを示す。これらの事実から、起磁力Ｂｓ＝２４ｋＧの軟磁性材料を用いる追加の構造最適化が、単極型（ＳＰＴ）ヘッドにおける、１Ｔｂ／ｉｎ２記録用ＳＰＴヘッドに不可欠である要件の、小さいスキュー効果をもたらす大きい記録磁場を与えることがわかる。なお、この要件とは、高い線型密度、小さい横書込磁場である。
【００７１】
単極型（ＳＰＴ）ヘッド及び２層媒体を用いる垂直磁気記録の記録性能改善のため、１Ｔｂ／ｉｎ２用計算モデルを用いるＦＥＭシミュレーションを行った。記録磁場強度を保ちながら横書込磁場を減少するため、追加側サイドシールドを導入した。
【００７２】
（隣接トラック中心における磁場強度）／（ホームトラック中心における磁場強度）で計算される横書込比は、追跡側サイドシールドを用いないと０．３１であった。
【００７３】
適切なサイドシールドを用いると、横書込比を０．１１まで小さくすることが出来る。
本発明に基く単極型（ＳＰＴ）ヘッドを用いた場合には、在来のヘッドを用いるものより遙かに狭いオフトラック磁場分布が得られた。
【００７４】
単極型（ＳＰＴ）ヘッドと２層媒体を用い、垂直記録において面密度１０７Ｇｂ／ｉｎ２が示された。上記の計算結果において、ドライブ一体化課題と、面密度１Ｔｂ／ｉｎ２に関する基本的概念とを示した。高い面密度を得るには、狭トラック単極型（ＳＰＴ）ヘッドにおいて、記録磁場強度を保ちながら横書込磁場を減少することが不可欠である。トラックピッチ６５ｎｍで３ｋＯｅの保磁力Ｈｅを有する媒体上に、単極型（ＳＰＴ）ヘッドを用いて書き込まれた記録転移が、ＦＥＭ（有限要素法）解析により観測された。しかし、トラック幅５０ｎｍ未満の単極型（ＳＰＴ）ヘッドには、未だ報告されていない。
【００７５】
上記の実施例では、単極型（ＳＰＴ）ヘッド及び２層媒体を用いる垂直磁気記録の記録性能改善のため、１Ｔｂ／ｉｎ２用計算モデルを用いるＦＥＭシミュレーションをおこなった。記録磁場強度を保ちながら横書込磁場を減少するため、側面側サイドシールドと追跡側サイドシールドを追加導入した。一の要件（隣接トラック中心における磁場強度）／（ホームトラック中心における磁場強度）で計算される横書込比は、サイドシールドを用いないと０．３１であった。適切なサイドシールドを用いると、横書込比を０．１１まで小さくすることが出来る。本実施例に基く単極型（ＳＰＴ）ヘッドを用いると、在来のヘッドを用いるものより遙かに狭いオフトラック磁場分布が得られた。
【００７６】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、請求項１記載の発明によれば、記録トラックから外側に漏れる磁界が小さく、かつ、記録磁界強度が強く、記録感度に優れている垂直磁気記録用単磁極型記録ヘッドを提供することができる。
また、請求項５記載の発明の高密度垂直磁気記録用記録ヘッドは、主磁極の先端部のトラック方向に対する両サイド側の近傍に、側面側サイドシールドを有し構成されている。本構成により、横書込比を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】垂直磁気記録ヘッドおよび媒体の概念図。
【図２】本発明の実施の形態に係る垂直磁気記録単磁極型記録ヘッドを図示したものである。
【図３】従来例１における磁界の漏れ易さを示すグラフである。
【図４】本発明の実施例、従来例１、従来例２における磁界の漏れ易さを示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る垂直磁気記録単磁極型記録ヘッドを図示したものである。
【図６】本発明の実施例及び従来例２におけるトラック外への漏れ磁界分布を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例及び従来例２における加えた電流に対する記録磁界強度を示すグラフである。
【図８】本発明の実施形態の構成例を示すサイドシールド付きＣＵＳＰ磁場単極型（ＳＰＴ）ヘッドの概略的な、（ａ）平面図、（ｂ）上面図である。
【図９】１Ｔｂ計算値ヘッドに関するＤＣ記録磁場対起磁力の関係を表した図である。
【図１０】先細の主磁極と追跡サイドシールドの関係を示す断面である。
【図１１】トラック進行方向に沿う記録磁場分布特性の比較図である。
【符号の説明】
１　主磁極（ヘッド）
２　側面側サイドシール
３　切欠部
４　追跡側サイドシールド
１１　主磁極の喉部
【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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