JPS6381616A - 垂直記録用単磁極型磁気ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、記録媒体に対し垂直方向に６ｎ化し記録する
垂直記録方式に用いられる垂直記録用単磁極型磁気へノ
ドに関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、磁気記録媒体対向面に主磁極とりターパス部
となる軟磁性体層とが延在される垂直記録用単磁極型磁
気ヘッドにおいて、 上記主磁極と軟磁性体層との間隔を所定の値に設定する
ことにより、 記録再生感度の向上を図ろうとするものである。

〔従来の技術〕

従来、例えばコンピュータの記憶媒体やオーディオテー
プレコーダ、ビデオテープレコーダ等の記録媒体として
使用される磁気記録媒体に対して記録再生をｊテうには
、基体上に被着形成される磁性層を面内方向に磁化し、
その面内方向での残留磁化により記録再生を行うのが一
般的である。

ところが、この面内方向磁化による記録の場合、記録信
号が短波長になるにつれ、すなわち記録密度が高まるに
つれ、媒体内の反磁界が増して残留磁束密度が減衰し、
再生出力が減少するという欠点を有する。

そこでさらに従来、磁気記録媒体の磁性層の厚さ方向の
磁化により記録再生を行う垂直磁気記録方式が提案され
ており、この垂直磁気記録方式によれば記録波長が短波
長になるにしたがいＭｌ界が小さくなり、特に高密度記
録において上述した　。

面内方向磁化による記録よりも有利であることから、盛
んに研究が進められている。

この種の記録方式に用いられる垂直記録用磁気ヘッドと
しては、補助磁極励磁型の磁気ヘッド等も試作されてい
るが、この方式の磁気ヘッドでは媒体を挟み込む構造な
のでハードディスク装置や多チャンネル（多トランク）
Ｍ１気テープ装置等には使い難いことから、さらに片側
励磁型である単磁極型磁気ヘッドが提案されている。例
えば、特公昭６１−１８２４９号公報には、主磁極や該
主磁極を励磁するコイル導体等を薄膜により形成し、薄
膜ヘッドとして構成したｊ￥Ｌｍ極型磁気ヘッドが提案
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、このような単磁極型磁気ヘッドは、通常高進
（ｎ￥−層を裏打ちした二層構造の垂直磁気記録媒体と
組み合わせて用いられ、媒体の高透磁率層を記録及び再
生時の磁束の磁路とすることにより、リング型ヘッドに
匹敵する記録効率を得、Ｓ／Ｎの良い再生出力を得てい
る。

この場合、従来は記録再生感度を向上させるため、媒体
側の高透磁率層の抗磁力Ｈｃを小さくし、当該高ｉ３磁
率層の透磁率が大きくなるような条件で二層媒体を作製
するのが一般的であった。

しかしながら、さらに研究を進めたところ、二層媒体の
高ｉ！［重層の抗磁力Ｈｅを小さくすると、高透磁率層
よりノイズが発生することが明らかとなり、ノイズの発
生を抑えるために高透磁率層の抗磁力Ｈｃを若干高くす
る必要が生じている。このことは、高透磁率層の透磁率
を低くせざるを得ないということになり、そのため記録
再生感度が低下するという問題が新たに生じている。

したがって、記録再生を行う磁気ヘッド側の感度を高め
、前述の高透磁率層の透磁率低下に対処する必要がある
。

そこで本発明は、かかる従来の状況に鑑みて提案された
ものであって、高透磁率層の抗磁力Ｈｃが高く透磁率の
比較的小さいような二層構造媒体に対して高感度に記録
再生感度な垂直記録用単磁極型磁気ヘッドを提供するこ
とを目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明者等は、感度の高い華磁極型磁気へノドを開発せ
んものと長期に亘り鋭意研究の結果、次のような知見を
得るに至った。

すなわち、感度の点からは主磁極の後端側に磁気的に結
合される軟磁性体層をリターンパス部として磁気記録媒
体対向面まで延在させた方が有利である。ここで、媒体
の高透磁率層の透磁率が大きい場合には、主磁極と軟磁
性体層との間隔は比較的大きくしても記録再生感度の低
下はほとんど無く、むしろリターンパス部の影響による
サブパルスを小さくするために前記間隔はある程度大き
い方が好ましい。これに対して、媒体の高透磁率層の透
磁率が小さい場合には、感度に対する前記間隔の依存性
の大きいことが判明した。これは、媒体の高透磁率層も
磁路の一部となっており、この部分の透磁率が小さくな
ると（４Ｉ気抵抗が無視できなくなることによると考え
られる。

本発明はかかる知見に基づいて完成されたものであって
、軟磁性薄膜で形成され一端が磁気記録媒体に対向する
対向面まで延在する主磁極と、上記主磁極の他端側を中
心として巻回され上記主磁極と絶縁されて形成される巻
線と、上記主磁極の他端側で主磁極と磁気的に結合され
上記巻線と対向する様に上記対向面側に延在する軟磁性
体層とを有し、上記軟（１１性体層は上記対向面にまで
延在するとともに上記主磁極との間の間隔が１〜５μｍ
に選定されたことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明の単磁極型磁気ヘッドは、リターンパス部となる
軟磁性体層をヘッド表面に出し、しかも主磁極に接近さ
せた構造としているので、高感度が達成される。

この場合、上記軟磁性体層と主磁極との間隔が５μｍを
越えると二層媒体の磁気抵抗により感度が低下し、逆に
これらの間隔が１μｍ未満であると主磁極の先端からの
磁束が直接軟磁性体層へ漏洩し、やはり感度の低下を招
く。上記間隔を１〜５μｍに設定することにより、主磁
極先端に出る磁界の強さが大となり、相反定理により磁
気ヘッドの再生感度が高くなる。

〔実施例〕

以下、本発明を適用した単磁極型磁気ヘッドの具体的な
実施例について説明する。

本実施例の単磁極型磁気ヘッドは、第１図に示すように
、主磁極（１）やリターンパス部となる軟磁性体層（２
）等を薄膜形成技術により作製したものである。

すなわち、セラミクス等の非磁性基板（３）上にはパー
マロイ、　Ｃｏ−Ｍ系アモルファス合金（ただし阿はＨ
ｆ、Ｚｒ等）等の磁性薄膜により形成される主磁極（１
）が被着形成されており、その先端部（１ａ）が磁気記
録媒体（１０）との対向面にまで延在し、記録再生部と
して磁気記録媒体対向面に臨んでいる。

なお、本実施例の単磁極型磁気ヘッドにより記録・再生
される磁気記録媒体は、基体（１１）上にパーマロイ（
Ｆｅ−Ｎｉ系合金）等よりなる高透磁率層（１２）及び
Ｃｏ−Ｃｒ合金膜等の垂直磁気記録層（１３）を被着形
成した、２層構造の垂直磁気記録媒体である。

上記主磁極（１）の先端部（１ａ）は、主磁極（１）の
他の部分よりも膜厚が薄く設定されており、この部分で
磁束が集束し、急峻な磁界により効率的な記録・再生が
可能なように構成されている。

一方、上記主磁極（１）上には、絶縁層（４）を介して
第２の磁性薄膜が軟磁性体層（２）として積層形成され
ており、絶縁層（４）に設けた接続用窓部（４ａ）にお
いて主磁極（１）の後端側と磁気的に結合されている。

上記軟磁性体層（２）は、上記主磁極（１）とは反対側
に延在する部分（２ａ）と、主磁極と同様に磁気記録媒
体の対向面にまで延在する部分（２ｂ）とがらなり、磁
気記録媒体対向面にまで延在される部分（２ｂ）は磁気
記録媒体対向面に露出し、リターンパス部としての役割
を果たすことになる。

また、上記主磁極（１）と軟磁性体層（２）との間には
、同様に絶縁層を介して渦巻き状のコイル（５）が配置
されている。このコイル（５）は、銅、アルミニウム等
の導電金属をメッキ、蒸着、スパッタリング等の手法に
より被着しフォトリソグラフ技術により所定の渦巻きパ
ターンにエツチングすることにより形成されるもので、
上記主磁極（１）の１’ｊ＜端側で軟磁性体層（２）と
の結合部を中心に巻線されている。勿論、このコイル（
５）は必ずしも一層である必要はなく、２層、３層と重
ねて巻線数を増加するようにしてもよい。

したがって、上記コイル（５）に電流を流したときには
、上記主磁極（１）及び軟磁性体層（２）のリターンパ
ス部（２ｂ）はコイル（５）の磁気記録媒体対向面倒の
部分（５ａ）により励磁され、軟磁性体層（２）の反対
側の部分（２ａ）はコイル（５）の後部（５ｂ）によっ
て励磁されることになる。いずれにしても、これら主磁
極（１）及び軟磁性体層（２）の励磁によって発生する
磁束は、主磁極（１）の先端部（１ａ）に集束され、磁
気記録媒体（１０）の垂直磁気記録１’！　（１３）に
対して効率的な記録を行うように構成されている。

なお、上述の主磁極（１）、軟磁性体層（２）及びコイ
ル（５）は、セラミクス等の保護板（６）を接合するこ
とにより保護され、不用意な損傷等の発生が抑制されて
いる。

以上の構成の単磁極型磁気ヘッドは、磁気回路がリング
型磁気ヘッドのように閉じた構造に近い形となるので、
記録再生効率に優れたものとなるが、さらに再生効率を
向上するためには、磁気記録媒体対向面における主磁極
（１）と軟磁性体層（２）（ここでは磁気記録媒体対向
面に露出するリターンパス部（２ｂ））の間隔が重要な
要素となる。

そこで本発明者等は、前述の構成を有する単ＣＲ桶型磁
気ヘッドの磁界解析シュミレーションを行い、再生感度
との関係を調べた。なお、シュミレーションの方法とし
ては、二次元存限要素法による磁界解析を用いた。また
、シュミレーションに当たっては、主磁極（１）及び軟
磁性体層（２）の透磁率２０００、磁気記録媒体（１０
）の高透磁率層（１２）の透磁率１００（いずれも２．
５　Ｍ　Ｉｌｚでの測定値）、高透磁率層（１２）の膜
厚Ｄ　＝　０．５μｍ、垂直磁気記録層（１３）の膜厚
ｄ＝０．２μｍ、スペーシングロスｌ＝０．０５μｍと
した。

先ず、第２図に拡大して示すように、磁気記録媒体（１
０）の垂直磁気記録層（１３）に対して記録再生を行う
磁気ヘッドにおいては、コイル（５）に一定の励磁電流
を流した時、主磁極（１）の先端部（１ａ）から出る磁
界の垂直成分（図中矢印Ｘ方向の成分）の大きさは、第
３図に示すようなものとなる。この第３図において、横
軸は第２図中Ｘ方向での位置を表し、主磁極（１）の先
端部（ｌａ）の図中右端位置をｘ＝Ｑとしている。した
がって、第３図は主ｆｆｆｉ（１）近傍で鋭い磁界が発
生していることを示している。

ところで、一般に、相反定理により磁気ヘッドの再生感
度の相対値はコイル（５）に一定の電流を流した時の磁
界の大きさに等しいことが知られており、したがって第
３図に示す磁界分布において、主磁極（１）の先端部（
ｌａ）での磁界の最大値Ｈｙ＊ａｘがそのまま再生感度
の相対値を示すと考えられる。

そこで、本発明者等は、主磁極（１）と軟磁性体層（２
）との間隔Ｇを０．５μｍから１１μｍまで変化させ、
先の磁界の最大値Ｈ’Ｊ−ａｘを求めた。結果を第４図
に示す。

その結果、主磁極（１）と軟磁性体層（２）との間隔Ｇ
（以下、単にギャップ長という、）には最適値があるこ
とが判明した。すなわち、上記ギャップ長Ｇが大きい時
には、磁気記録媒体（１０）の裔透磁率１（１２）の磁
路が長いため、この部分の磁気抵抗が影響してギャップ
長Ｇが小さいほど磁路が短くなって高感度となる。一方
、あまりギャップ長Ｇを小さくすると却って感度が低下
するのは、主磁ｉ　（１）にリターンバス部（２ｂ）が
近づきすぎたため、主磁極（１）から直接リターンバス
部（２ｂ）へ流れるＣ６束が増すためと考えられる。な
お、上記主（ｆｆ＋’４（１）と軟磁性体層（２）とは
磁気記録媒体対向面で見た時に斜めに対向配置されてい
てもよく、この場合ギャップ長Ｇは、 トラック幅 を表すものとする。

第４図より、感度に関して言えば、ギャップ長Ｇを１〜
５ＩＪｍ、更に望ましくは１．５〜３μｍとすれば良い
ことがわかる。ただし、あまりギャップ長Ｇを小さくす
ると垂直記録に有害な横方向磁界成分が増加するので、
なるべくギャップ長Ｇは大きくなるように選んだ方がよ
い。

上述のように、軟磁性体層（２）のリターンバス部（２
ｂ）を磁気記録媒体対向面にまで延在させるとともに、
このリターンバス部（２ｂ）と主磁極（１）との間隔を
所定の範囲内に選定することにより、再生応変に優れた
単磁極型磁気ヘッドが作製される。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明が
これに限定されるものではない。例えば、先の実施例で
は保護板（６）の材質を非磁性材としたが、第５図に示
すように、この保護板をフェライト等よりなる磁性基板
（７）とし、この磁性基板（７）と軟磁性体層（２）と
を一体的にリターンパス部とすることも可能である。な
お、この第５図において、先の第１図に示す実施例と同
一の部材には同一の符号を付して、その詳細な説明は省
略する。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明の単磁極型磁
気ヘッドにおいては、主磁極の後端側で磁気的に結合さ
れる軟磁性体層を磁気記録媒体対向面にまで延在せしめ
るとともに、当該軟磁性体層と主磁極との間隔を所定の
範囲内に選定しているので、記録再生感度を大幅に向上
することが可能である。

したがって、特に高透磁率層の透磁率が比較的小さな二
層媒体に対しても高感度を示す単Ｔｆｆ　ＪＭ型磁気ヘ
ッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した。＃、磁極型磁気ヘッドの一
例を示す要部拡大断面図であり、第２図はその磁気記録
媒体対向面近傍を拡大して示す模式図である。 第３図は主磁極近傍での磁界分布を示す特性図であり、
第４図は主磁極と軟磁性体層との間隔と主Ｖｉ極で発生
する磁界の最大値Ｈｙａ＊ａｘとの関係を示す特性図で
ある。 第５図は本発明を適用した＃磁極型磁気ヘッドの他の例
を示す要部拡大断面図である。 １・・・主磁極 ２・・・軟磁性体層 ５・・・コイル 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 軟磁性薄膜で形成され一端が磁気記録媒体に対向する対
   向面まで延在する主磁極と、 上記主磁極の他端側を中心として巻回され上記主磁極と
   絶縁されて形成される巻線と、 上記主磁極の他端側で主磁極と磁気的に結合され上記巻
   線と対向する様に上記対向面側に延在する軟磁性体層と
   を有し、 上記軟磁性体層は上記対向面にまで延在するとともに上
   記主磁極との間の間隔が１〜５μｍに選定されたことを
   特徴とする垂直記録用単磁極型磁気ヘッド。