【事件の表示】
　特許第２８６０２３３号「巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記録再生装置」の特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第２８６０２３３号の請求項１、４ないし６に係る特許を維持する。
【理　由】
（１）手続の経緯
　特許第２８６０２３３号の請求項１および４乃至６に係る発明は、平成５年９月９日に特許出願され、平成１０年１２月４日にその特許の設定登録がなされ、その後、異議申立人池田英治より特許異議の申立がなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１２年２月１４日に訂正請求がなされたものである。
　
（２）訂正の適否についての判断
　ア．訂正の要旨
　　　特許権者が求めている訂正の要旨は以下のとおりである。
　　Ａ．特許請求の範囲の請求項１の内容において「第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間で生じる磁気的な結合磁界をＨmag、磁化が固定された第１の強磁性膜の磁化が膜の端部から第２の強磁性膜に漏れ出すことで生じる静磁気的な結合磁界をＨshunt、第２の強磁性膜に作用する検出電流で生じる磁界をＨcurrとした場合、外部磁界を受けていないときの前記第２の強磁性膜の磁化方向が、前記検出電流が流れている場合、Ｈmag＋Ｈshuntを打ち消す方向の磁界を発生するようその方向が設定されたＨcurrがＨmag＋Ｈshuntを打消して前記前記第１の強磁性膜の磁化方向と直交する方向となり、前記検出電流が流れていない場合、前記第１の強磁性膜の磁化方向と直交する方向からＨmag＋Ｈshuntの方向にシフトしているように、前記第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との膜厚が設定されている」ことに限定する。
　　Ｂ．請求項１の従属項であった請求項２の内容を請求項１に組み込んで独立項形式とする。
　　Ｃ．請求項１の従属項であった請求項３の内容を請求項１に組み込んで独立項形式とする。
　　Ｄ．請求項４の内容において、Ａと同様の限定をする。
　　Ｅ．請求項６の内容において、Ａと同様の限定をする。
　
　イ．訂正の目的の適否、新規事項の有無および拡張・変更の存否
      上記Ａ，Ｄ，Ｅの訂正は特許請求の範囲の減縮に該当する。
　　　上記Ｂ，Ｃの訂正は請求項１の訂正に伴う訂正であって請求項２，３に係る発明に変更はなく明瞭でない記載の釈明に該当するものである。
　　　そして、いずれの訂正も新規事項の追加に該当せず、実質上特許請求の範囲を拡張し、または変更するものでもない。
　
　ウ．独立特許要件の判断
　　　訂正明細書の請求項１および４乃至６に係る発明は、その特許請求の範囲の請求項１および４乃至６に記載された次の事項により特定されるものである。
  【請求項１】「導電性の非磁性膜と、前記非磁性膜を挟んで配置された導電性の第１および第２の強磁性膜と、前記第１の強磁性膜と磁気的に結合して、前記第１の強磁性膜の磁化方向を固定する磁化方向固定膜と、前記第１および第２の強磁性膜ならびに前記非磁性膜に検出電流を流すための一対の電極膜とを有する巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドであって、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間で生じる磁気的な結合磁界をＨmag、磁化が固定された第１の強磁性膜の磁化が膜の端部から第２の強磁性膜に漏れ出すことで生じる静磁気的な結合磁界をＨshunt、第２の強磁性膜に作用する検出電流で生じる磁界をＨcurrとした場合、外部磁界を受けていないときの前記第２の強磁性膜の磁化方向が、前記検出電流が流れている場合、Ｈmag＋Ｈshuntを打ち消す方向の磁界を発生するようその方向が設定されたＨcurrがＨmag＋Ｈshuntを打消して前記前記第１の強磁性膜の磁化方向と直交する方向となり、前記検出電流が流れていない場合、前記第１の強磁性膜の磁化方向と直交する方向からＨmag＋Ｈshuntの方向にシフトしているように、前記第１の強磁性膜と第２の強磁性膜の膜厚が設定されていることを特徴とする巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッド。」
　【請求項４】「巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドと、磁気ディスクを保持する保持手段と、前記磁気ディスクを回転させる駆動手段と、前記磁気ヘッドに検出電流を供給し、前記巨大磁気抵抗効果膜の電気抵抗を検出する電流供給手段とを有する磁気記録再生装置において、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間で生じる磁気的な結合磁界をＨmag、磁化が固定された第１の強磁性膜の磁化が膜の端部から第２の強磁性膜に漏れ出すことで生じる静磁気的な結合磁界をＨshunt、第２の強磁性膜に作用する検出電流で生じる磁界をＨcurrとした場合、前記巨大磁気抵抗効果膜は、導電性の非磁性膜と、前記非磁性膜を挟んで配置された導電性の第１および第２の強磁性膜と、前記第１の強磁性膜と磁気的に結合して、前記第１の強磁性膜の磁化方向を固定する磁化方向固定膜と、前記第１及び第２の強磁性膜ならびに前記非磁性膜に前記電流供給手段から供給された検出電流を流すための一対の電極とを有し、前記磁気ディスクの磁界を受けず、かつ、検出電流が流れていない状態において、前記第１の強磁性膜の磁化方向に対し、前記第２の強磁性膜の磁化方向と前記第１の強磁性膜の磁化方向とが直交する方向からＨmag＋Ｈshuntの方向に前記第２の強磁性膜の磁化方向がシフトしているように、前記第１の強磁性膜と前記第２の強磁性膜の膜厚が設定されており、前記電流強度設定手段は、前記検出電流の大きさを定める電流強度設定手段を有し、前記電流強度設定手段は、前記巨大磁気抵抗効果膜を流れる前記検出電流を、Ｈmag＋Ｈshuntを打ち消す方向であって、ＨcurrがＨmag＋Ｈshuntを打消して前記磁気ディスクの磁界を受けない状態の前記第２の強磁性膜の磁化方向を、前記第１の強磁性膜の磁化方向と直交する方向となり、前記検出電流が流れていない場合、前記第１の強磁性膜の磁化方向と実質的に直交させる大きさとなるように前記検出電流の大きさと方向を定めることを特徴とする磁気記録再生装置。」
　【請求項５】「請求項４において、前記磁気ディスクの磁界を受けず、かつ、検出電流が流れていない状態における、前記第２の強磁性膜の磁化方向は、第１の強磁性膜の磁化方向と平行または反平行の成分を有し、前記平行または反平行の成分による第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との磁気的な結合は、１Ｏｅ以上であることを特徴とする磁気記録再生装置。」
　【請求項６】「導電性の非磁性膜と、前記非磁性膜を挟んで配置された導電性の第１および第２の強磁性膜と、前記第１の強磁性膜と磁気的に結合して、前記第１の強磁性膜の磁化方向を固定する磁化方向固定膜と、前記第１および第２の強磁性膜ならびに前記非磁性膜に検出電流を流すための一対の電極とを有する巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドによる外部磁界の検出方法であって、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間で生じる磁気的な結合磁界をＨmag、磁化が固定された第１の強磁性膜の磁化が膜の端部から第２の強磁性膜に漏れ出すことで生じる静磁気的な結合磁界をＨshunt、第２の強磁性膜に作用する検出電流で生じる磁界をＨcurrとした場合、
前記巨大磁気抵抗効果膜が外部の磁界を受けず、かつ、検出電流を流さない状態において、前記第１の強磁性膜の磁化方向に対し、前記第１の強磁性膜の磁化方向と前記第２の強磁性膜の磁化方向とが直交する方向からＨmag＋Ｈshuntの方向に前記第２の強磁性膜の磁化方向がシフトしているように、前記第１の強磁性膜と第２の強磁性膜の膜厚が設定された巨大磁気抵抗効果膜を用意し、
前記巨大磁気抵抗効果膜が外部の磁界を受けず、かつ、検出電流を流した状態で、Ｈmag＋Ｈshuntを打ち消す方向であって、ＨcurrがＨmag＋Ｈshuntを打消して前記第２の強磁性膜の磁化方向と前記第１の強磁性膜の磁化方向とが実質的に直交する方向となる大きさの電流磁界を発生する検出電流が前記一対の電極間に供給され、
この検出電流を用いて、外部磁場による前記巨大磁気抵抗効果膜の電気抵抗の変化を検出することにより、前記外部磁界を検出する方法。」
　
　これに対し当審が拒絶の理由で引用した特開平４−３５８３１０号公報（異議申立人の提出した甲第１号証、以下、「引用刊行物１」という。）には、以下の事項が記載されている。
　「本発明のＭＲセンサは、非磁性金属体の薄膜層によって仕切られた強磁性体の第１及び第２薄膜層を有する。印加磁界がゼロの場合、強磁性体の第１薄膜層の磁化方向は、強磁性体の第２薄膜層の磁化方向に対して直交するように設定され、強磁性体の第２薄膜層の磁化方向は固定されている。」（段落【０００６】）
  「本発明のＭＲセンサは、ガラス、セラミック、又は半導体のような適切なサブストレート１０の上に、例えば、軟質強磁性体の第１薄膜層１２、非磁性金属体の薄膜層１４、及び強磁性体の第２薄膜層１６を付着させた構造である。」（段落【００１２】）
 「 Ｔａのような高抵抗の材料のキャッピング層２８が、ＭＲセンサ上部全体に付着させられる。電気伝導部３０及び３２が備えられ、ＭＲセンサ構造体と電流源３４、及び検知手段３６間に回路が形成される。」（段落【００１８】）
 「 磁気抵抗の感度は、非磁性金属体の薄膜層１４によって生じる２つの強磁性体の薄膜層１２及び１６の弱い強磁性結合のために磁界ゼロに中心化されない。磁気抵抗の感度の磁界ゼロへの中心化は、幾つかの方法によって図６の破線に示すように達成することができる。実際のパターン化された構造では、強磁性体の２層間の静磁気相互作用が、非磁性金属体の薄膜層による結合の影響を打ち消すので、これによって感度の中心化が行なえる。感度を中心化させる他の方法は、検知電流の大きさと方向を適切に選択することによって行なえる。」（段落【００１９】）
  以上の事項を総合すれば、引用刊行物１には、
　「導電性の非磁性膜と、前記非磁性膜を挟んで配置された導電性の第１および第２の強磁性膜と、前記第１の強磁性膜と磁気的に結合して、前記第１の強磁性膜の磁化方向を固定する磁化方向固定膜と、前記第１および第２の強磁性膜ならびに前記非磁性膜に検出電流を流すための一対の電極膜とを有する巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドであって、
　外部磁界を受けていないときの前記第２の強磁性膜の磁化方向は、前記第１の強磁性膜の磁化方向と直交する方向となるように２層間の静磁気相互作用を生じさせるか、前記検出電流の大きさと方向を適切に選択することによって前記第１の強磁性膜の磁化方向と非直交の方向となるようにすることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。」の発明が記載されているものと認められる。
　しかしながら、引用刊行物１に記載された「検出電流が流れている場合に磁化方向を直交させる手段」は、「強磁性体の２層間の静磁気相互作用が、非磁性金属体の薄膜層による結合の影響を打ち消すので、これによって感度の中心化が行なえる。感度を中心化させる他の方法は、検知電流の大きさと方向を適切に選択することによって行なえる。」という２つのいずれかの方法と認められ、本件訂正後の請求項１乃至６に係る発明を特定する要件である、「第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間で生じる磁気的な結合磁界をＨmag、磁化が固定された第１の強磁性膜の磁化が膜の端部から第２の強磁性膜に漏れ出すことで生じる静磁気的な結合磁界をＨshunt、第２の強磁性膜に作用する検出電流で生じる磁界をＨcurrとした場合、外部磁界を受けていないときの前記第２の強磁性膜の磁化方向が、前記検出電流が流れている場合、Ｈmag＋Ｈshuntを打ち消す方向の磁界を発生するようその方向が設定されたＨcurrがＨmag＋Ｈshuntを打消して前記前記第１の強磁性膜の磁化方向と直交する方向となり、前記検出電流が流れていない場合、前記第１の強磁性膜の磁化方向と直交する方向からＨmag＋Ｈshuntの方向にシフトしているように、前記第１の強磁性膜と第２の強磁性膜の膜厚が設定されている」という構成を備えていない。すなわち、引用刊行物１に記載された発明では、磁界ゼロに中心化するために検知電流を選択するのに対し、本件訂正後の発明では、検出電流が流れている場合に磁化方向が直交するように第１の強磁性膜と第２の強磁性膜の両者を選択するものであり、このような構成は、引用刊行物１には記載も示唆もされていない。
　
　同じく当審で引用した特開平５−１８９７０７号公報（異議申立人の提出した甲第２号証、以下「引用刊行物２」という。）には、次の事項が記載されている。
　「この発明の磁気記憶装置１は、ＭＲ素子を組み込んだ磁気ヘッド１０と、金属
膜の記録層を有するハード磁気ディスク２０と、磁気ディスク２０を回転駆動す
る回転駆動装置３０と、磁気ヘッド１０に供給するセンス電流を制御するセンス
電流制御装置４０とを備えている。」（段落【００２０】）
  しかしながら、この引用刊行物２にも本件訂正後の請求項１乃至６に係る発明を特定する上記の要件については記載も示唆もされていない。
　
　そして、当該要件により、本件訂正後の請求項１および４乃至６に係る発明は明細書に記載の効果を奏するものであり、本件訂正後の請求項１および４乃至６に係る発明は、引用刊行物１，２に基づいて当業者が容易になし得たことと認めることがでない。
　
　エ．むすび
　　　以上のとおり、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項および同条第３項で準用する第１２６条第２−４項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
（３）特許異議申立についての判断
　　　
　ア．本件発明
　　　本件訂正後の請求項１および４〜６に係る発明は、その訂正後の特許請求の範囲の請求項１および４〜６に記載された上記事項により特定されるとおりのものである。
　イ．申立の理由の概要
　　　異議申立人池田英治は、請求項１及び４〜６に係る発明は、甲第１号証及び甲第２号証をもとに当業者が容易に発明をすることができたものであり、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができないものであるから、本件特許は特許法第１１３条第１項第２号の規定により取り消されるべきものである旨主張している。
　
　ウ．判断
　しかしながら、上記（２）ウで示したとおり、上記甲第１乃至２号証に記載された発明に基づいて当業者が本件訂正後の請求項１および４乃至６に係る発明を容易に為し得たものとすることができない。
　
　エ．むすび
　　以上のとおりであるから、特許異議申立の理由及び証拠によっては、本件訂正後の請求項１および４乃至６に係る発明に対する特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件訂正後の請求項１および４乃至６に係る発明に対する特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。                             
【異議決定日】
平成１２年２月２５日（２０００．２．２５）
【訂正の要旨】
（３）訂正の要旨
　▲１▼訂正事項ａ
　特許請求の範囲の請求項１の内容において「第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間で生じる磁気的な結合磁界をＨｍａｇ、磁化が固定された第１の強磁性膜の磁化が膜の端部から第２の強磁性膜に漏れ出すことで生じる静磁気的な結合磁界をＨｓｈｕｎｔ、第２の強磁性膜に作用する検出電流で生じる磁界をＨｃｕｒｒとした場合、外部磁界を受けていないときの前記第２の強磁性膜の磁化方向が、前記検出電流が流れている場合、Ｈｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔを打ち消す方向の磁界を発生するようその方向が設定されたＨｃｕｒｒがＨｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔを打消して前記第１の強磁性膜の磁化方向と直交する方向となり、前記検出電流が流れていない場合、前記第１の強磁性膜の磁化方向と直交する方向からＨｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔの方向にシフトしているように、前記第１の強磁性膜と第２の強磁性膜の膜厚が設定されている」ことを限定する。
　▲２▼訂正事項ｂ
　特許請求の範囲の請求項１、２の内容を合わせて請求項２を独立項形式とする。
　▲３▼訂正事項ｃ
　特許請求の範囲の請求項１、３の内容を合わせて請求項３を独立項形式とする。
　▲４▼訂正事項ｄ
　特許請求の範囲の請求項４の内容において「第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間で生じる磁気的な結合磁界をＨｍａｇ、磁化が固定された第１の強磁性膜の磁化が膜の端部から第２の強磁性膜に漏れ出すことで生じる静磁気的な結合磁界をＨｓｈｕｎｔ、第２の強磁性膜に作用する検出電流で生じる磁界をＨｃｕｒｒとした場合」、「磁気ディスクの磁界を受けず、かつ、検出電流が流れていない状態において、前記第１の強磁性膜の磁化方向に対し、前記第２の強磁性膜の磁化方向と前記第１の強磁性膜の磁化方向とが直交する方向からＨｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔの方向に前記第２の強磁性膜の磁化方向がシフトしているように前記第１の強磁性膜と第２の強磁性膜の膜厚が設定されており、前記電流供給手段は、前記検出電流の大きさを定める電流強度設定手段を有し、前記電流強度設定手段は、前記巨大磁気抵抗効果膜を流れる前記検出電流を、Ｈｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔを打ち消す方向であって、ＨｃｕｒｒがＨｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔを打消して前記磁気ディスクの磁界を受けない状態の前記第２の強磁性膜の磁化方向を、前記第１の強磁性膜の磁化方向と実質的に直交させる大きさとなるように前記検出電流の大きさと方向を定める」ことを限定する。
　▲５▼訂正事項ｅ
　特許請求の範囲の請求項６の内容において「巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドによる外部磁界の検出方法であって」、「第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間で生じる磁気的な結合磁界をＨｍａｇ、磁化が固定された第１の強磁性膜の磁化が膜の端部から第２の強磁性膜に漏れ出すことで生じる静磁気的な結合磁界をＨｓｈｕｎｔ、第２の強磁性膜に作用する検出電流で生じる磁界をＨｃｕｒｒとした場合」、「前記巨大磁気抵抗効果膜が外部の磁界を受けず、かつ、検出電流を流さない状態において、前記第１の強磁性膜の磁化方向に対し、前記第１の強磁性膜の磁化方向と前記第２の強磁性膜の磁化方向とが直交する方向からＨｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔの方向に前記第２の強磁性膜の磁化方向がシフトしているように、前記第１の強磁性膜と第２の強磁性膜の膜厚が設定された巨大磁気抵抗効果膜を用意し、前記巨大磁気抵抗効果膜が外部の磁界を受けず、かつ、検出電流を流した状態で、Ｈｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔを打ち消す方向であって、ＨｃｕｒｒがＨｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔを打消して前記第２の強磁性膜の磁化方向と前記第１の強磁性膜の磁化方向とが実質的に直交となる大きさの電流磁界を発生する検出電流が前記一対の電極間に供給され」ることを限定する。
（５４）【発明の名称】
巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記録再生装置
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】
　導電性の非磁性膜と、前記非磁性膜を挟んで配置された導電性の第１および第２の強磁性膜と、前記第１の強磁性膜と磁気的に結合して、前記第１の強磁性膜の磁化方向を固定する磁化方向固定膜と、前記第１および第２の強磁性膜ならびに前記非磁性膜に検出電流を流すための一対の電極膜とを有する巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドであって、
第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間で生じる磁気的な結合磁界をＨｍａｇ、磁化が固定された第１の強磁性膜の磁化が膜の端部から第２の強磁性膜に漏れ出すことで生じる静磁気的な結合磁界をＨｓｈｕｎｔ、第２の強磁性膜に作用する検出電流で生じる磁界をＨｃｕｒｒとした場合、
外部磁界を受けていないときの前記第２の強磁性膜の磁化方向が、前記検出電流が流れている場合、Ｈｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔを打ち消す方向の磁界を発生するようその方向が設定されたＨｃｕｒｒがＨｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔを打消して前記第１の強磁性膜の磁化方向と直交する方向となり、前記検出電流が流れていない場合、前記第１の強磁性膜の磁化方向と直交する方向からＨｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔの方向にシフトしているように、
前記第１の強磁性膜と第２の強磁性膜の膜厚が設定されていることを特徴とする巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
　【請求項２】
　導電性の非磁性膜と、前記非磁性膜を挟んで配置された導電性の第１および第２の強磁性膜と、前記第１の強磁性膜と磁気的に結合して、前記第１の強磁性膜の磁化方向を固定する磁化方向固定膜と、前記第１および第２の強磁性膜ならびに前記非磁性膜に検出電流を流すための一対の電極膜とを有する巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドであって、外部磁界を受けていないときの前記第２の強磁性膜の磁化方向は、前記検出電流が流れている場合前記第１の強磁性膜の磁化方向と直交する方向であり、前記検出電流が流れていない場合前記第１の強磁性膜の磁化方向と非直交の方向であり１前記一対の電極膜の間には、トラック幅を定める絶縁膜が配置され、前記絶縁膜の厚さは、前記電極膜の厚さより薄いことを特徴とする巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
　【請求項３】
　導電性の非磁性膜と、前記非磁性膜を挟んで配置された導電性の第１および第２の強磁性膜と、前記第１の強磁性膜と磁気的に結合して、前記第１の強磁性膜の磁化方向を固定する磁化方向固定膜と、前記第１および第２の強磁性膜ならびに前記非磁性膜に検出電流を流すための一対の電極膜とを有する巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドであって、外部磁界を受けていないときの前記第２の強磁性膜の磁化方向は、前記検出電流が流れている場合前記第１の強磁性膜の磁化方向と直交する方向であり、前記検出電流が流れていない場合前記第１の強磁性膜の磁化方向と非直交の方向であり、前記磁化方向固定膜、第１の強磁性膜、非磁性膜、および、第２の強磁性膜は、この順に積層され、前記第２の強磁性膜の上には、その両端部に、前記第２の強磁性膜の磁区を制御するための一対の磁区制御膜が配置され、前記一対の電極膜は、前記一対の磁区制御膜の上に配置され、前記一対の磁区制御膜の間には、トラック幅を定める絶縁膜が配置され、前記絶縁膜の厚さは、前記磁区制御膜の厚さより薄いことを特徴とする巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
　【請求項４】
　巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドと、磁気ディスクを保持する保持手段と、前記磁気ディスクを回転させる駆動手段と、前記磁気ヘッドに検出電流を供給し、前記巨大磁気抵抗効果膜の電気抵抗を検出する電流供給手段とを有する磁気記録再生装置において、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間で生じる磁気的な結合磁界をＨｍａｇ、磁化が固定された第１の強磁性膜の磁化が膜の端部から第２の強磁性膜に漏れ出すことで生じる静磁気的な結合磁界をＨｓｈｕｎｔ、第２の強磁性膜に作用する検出電流で生じる磁界をＨｃｕｒｒとした場合、
前記巨大磁気抵抗効果膜は、導電性の非磁性膜と、前記非磁性膜を挟んで配置された導電性の第１および第２の強磁性膜と、前記第１の強磁性膜と磁気的に結合して、前記第１の強磁性膜の磁化方向を固定する磁化方向固定膜と、前記第１および第２の強磁性膜ならびに前記非磁性膜に前記電流供給手段から供給された検出電流を流すための一対の電極とを有し、前記磁気ディスクの磁界を受けず、かつ、検出電流が流れていない状態において、前記第１の強磁性膜の磁化方向に対し、前記第２の強磁性膜の磁化方向と前記第１の強磁性膜の磁化方向とが直交する方向からＨｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔの方向に前記第２の強磁性膜の磁化方向がシフトしているように前記第１の強磁性膜と第２の強磁性膜の膜厚が設定されており、
前記電流供給手段は、前記検出電流の大きさを定める電流強度設定手段を有し、
前記電流強度設定手段は、前記巨大磁気抵抗効果膜を流れる前記検出電流を、Ｈｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔを打ち消す方向であって、ＨｃｕｒｒがＨｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔを打消して前記磁気ディスクの磁界を受けない状態の前記第２の強磁性膜の磁化方向を、前記第１の強磁性膜の磁化方向と実質的に直交させる大きさとなるように前記検出電流の大きさと方向を定めることを特徴とする磁気記録再生装置。
　【請求項５】
　請求項４において、前記磁気ディスクの磁界を受けず、かつ、検出電流が流れていない状態における、前記第２の強磁性膜の磁化方向は、第１の強磁性膜の磁化方向と平行または反平行の成分を有し、
前記平行または反平行の成分による第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との磁気的な結合は、１　Ｏｅ以上であることを特徴とする磁気記録再生装置。
　【請求項６】
　導電性の非磁性膜と、前記非磁性膜を挟んで配置された導電性の第１および第２の強磁性膜と、前記第１の強磁性膜と磁気的に結合して、前記第１の強磁性膜の磁化方向を固定する磁化方向固定膜と、前記第１および第２の強磁性膜ならびに前記非磁性膜に検出電流を流すための一対の電極とを有する巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドによる外部磁界の検出方法であって、
第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間で生じる磁気的な結合磁界をＨｍａｇ磁化が固定された第１の強磁性膜の磁化が膜の端部から第２の強磁性膜に漏れ出すことで生じる静磁気的な結合磁界をＨｓｈｕｎｔ、第２の強磁性膜に作用する検出電流で生じる磁界をＨｃｕｒｒとした場合、
前記巨大磁気抵抗効果膜が外部の磁界を受けず、かつ、検出電流を流さない状態において、前記第１の強磁性膜の磁化方向に対し、前記第１の強磁性膜の磁化方向と前記第２の強磁性膜の磁化方向とが直交する方向からＨｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔの方向に前記第２の強磁性膜の磁化方向がシフトしているように、前記第１の強磁性膜と第２の強磁性膜の膜厚が設定された巨大磁気抵抗効果膜を用意し、
前記巨大磁気抵抗効果膜が外部の磁界を受けず、かつ、検出電流を流した状態で、Ｈｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔを打ち消す方向であって、ＨｃｕｒｒがＨｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔを打消して前記第２の強磁性膜の磁化方向と前記第１の強磁性膜の磁化方向とが実質的に直交となる大きさの電流磁界を発生する検出電流が前記一対の電極間に供給され、
この検出電流を用いて、外部磁場による前記巨大磁気抵抗効果膜の電気抵抗の変化を検出することにより、前記外部磁界を検出する方法。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は、いわゆる巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気記録再生装置に係り、特に高い記録密度を有する磁気記録再生装置に関するものである。
　【０００２】
　【従来の技術】
　従来、特開平２−６１５７２号公報には、中間層で分離した少なくとも２枚の強磁性薄膜からなる磁場センサが記載されている。この磁場センサは、外部磁場の作用の有無で両強磁性薄膜の磁化方向が一方向に反平行になる材料から構成され、強磁性層と中間層の界面でスピン方向に依存する電子散乱が生じることを利用して高感度で外部磁場を検出する。
　【０００３】
　また、特開平２−２３６８１号公報には磁気抵抗効果を有する強磁性膜と電気伝導度の高い金属導体薄膜とを交互に積層した多層膜からなることを特徴とする磁気抵抗効果素子に関する記載がある。
　【０００４】
　さらにＥＰ４９０６０８Ａ２では、間に非磁性層を挟んだ第１の強磁性膜と第２の強磁性膜から構成された、いわゆる巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気センサについて記載されている。この巨大磁気抵抗効果膜の第１および第２の強磁性膜の磁化方向は、外部磁界を受けないゼロ磁界の場合に、互いに直交している。外部磁界を受けた場合、第１および第２の強磁性膜の磁化回転方向がそれぞれことなることから、巨大磁気抵抗効果膜に抵抗変化が生じる。外部磁界を検出する場合には、巨大磁気抵抗効果膜に電流を流し、抵抗変化を検出する。この際、通電する電流の方向に注意する必要があることが記載されている。
　【０００５】
　特に、ＥＰ４９０６０８Ａ２に記載されているような巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気センサは、これまでの１枚の磁気抵抗効果膜を用いた磁気センサと比較して、高い検出感度が得られることから注目されている。
　【０００６】
　【発明が解決しようとする課題】
　上述のようにＥＰ４９０６０８Ａ２のような巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気センサは、１枚の磁気抵抗効果膜を用いた磁気センサと比較して高い検出感度が得られるが、実際の磁気記録再生装置を構成した場合には、理論上予想されているほど大きな検出感度が得られず、実用機を実現するには至っていない。
　【０００７】
　本発明は、巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気記録再生装置であって、従来よりも高い検出感度を提供することを目的とする。
　【０００８】
　【課題を解決するための手段】
　発明者等は、従来の巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気記録再生装置において、十分な検出感度が得られない原因について検討した。
　【０００９】
　まず、従来の巨大磁気抵抗効果膜の基本構成および動作を簡単に説明する。巨大磁気抵抗効果膜は、非磁性膜を間に挟んで積層された第１の強磁性膜および第２の強磁性膜と、第１の強磁性膜に積層された反強磁性膜と、測定電流を流すための一対の電極とを備えた構成である。巨大磁気抵抗効果膜は、適当な基板により支持される。
　【００１０】
　第１の強磁性膜、第２の強磁性膜および非磁性膜は、それぞれ導電性の材料で構成され、電極から供給された電流は、これら３膜を流れる。また、第１の強磁性膜および第２の強磁性膜は、磁化方向が直交するように形成されている。反強磁性膜と第１の強磁性膜とは、反強磁性膜と強磁性膜との間に働く磁気的な結合力によって結合しており、この結合によって第１の強磁性膜の磁化方向は、固定されている。一方、第２の強磁性膜の磁化方向は、記録媒体の磁界を受けると回転する。
　【００１１】
　したがって、記録媒体の磁界を受けると、第１の強磁性膜の磁化方向と第２の強磁性膜の磁化方向とは、非直交状態となる。これにより、巨大磁気抵抗効果膜の電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化を、電極から流れる電流によって電気的に検出することによって、記録媒体の磁界を検出する。第１の強磁性膜の磁化方向を固定するための反強磁性膜の代わりに、保磁力の大きな強磁性膜（硬磁性膜）を用いることもできる。
　【００１２】
　発明者らは、このような基本構成の従来の巨大磁気抵抗効果膜で、高い検出感度が得られない原因が、巨大磁気抵抗効果膜を流れる検出電流の電流磁界が第２の強磁性膜の磁化方向を回転させてしまい、記録媒体の磁界の検出を妨げていることにあることを見出した。
　【００１３】
　そこで、本発明では、巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気記録再生装置の高検出感度を提供するという目的を達成するために、第２の強磁性膜の磁化方向を、磁気ディスクの磁界を受けず、かつ、検出電流が流れていない状態において、第１の強磁性膜の磁化方向と非直交となる方向にするものである。そして、検出電流の大きさを定める電流強度設定手段を配置し、巨大磁気抵抗効果膜を流れる検出電流の電流磁界の大きさが、磁気ディスクの磁界を受けない状態の第２の強磁性膜の磁化方向を、第１の強磁性膜の磁化方向と直交させる大きさとなるように検出電流の大きさを定める。
　【００１４】
　第１の強磁性膜の磁化方向を、磁気ディスクの磁界を受けない状態において、第２の強磁性膜の磁化方向と非直交状態にするためには、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間の磁気的な結合を制御することによって達成できる。
　【００１５】
　ここで、巨大磁気抵抗効果膜の第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間に働く結合について説明する。この結合とは、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間にはたらく、互いの磁化の方向をそろえようとする力のことである。この力を磁界の強さで表わしたものを結合磁界と称する。
　【００１６】
　発明者らは、巨大磁気抵抗効果膜における上記結合は、次の３つの現象の和で表わされること見出した。第１は、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間で、非磁性膜を介して生じる磁気的な結合現象である。この結合は、両強磁性膜および導電膜の材料、厚さ、製法で決まる。第２は、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間の静磁的な結合である。これは膜の端部から漏れ出す磁界の作用であり、両強磁性膜の磁化の量、導電膜の厚さ、さらに素子の形状、特に幅で決まる。
　【００１７】
　第３は、上述のように巨大磁気抵抗効果膜を流れる検出電流による磁界によって、第１および第２の強磁性膜が受ける作用現象である。第２の強磁性膜は、この巨大磁気抵抗効果膜を流れる検出電流による磁界の影響を受けて、上述のように磁化方向が回転してしまう。第１の強磁性膜は、磁化方向固定膜と磁気的に強く結合しており、この第１の強磁性膜と磁化方向固定膜との結合は、巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気記録再生装置で用いる１０６〜１０７Ａ／ｃｍ２の電流で生じる磁界から受ける力では変化しないため、第１の強磁性膜の磁化方向が検出電流の磁界から受ける作用はほとんど無視できる。
　【００１８】
　従来の技術においては、この第３の現象が存在することについての記載が全くなく、第３の現象を考慮することにより検出感度を向上させるための手段も何ら施されていなかった。
　【００１９】
　本発明では、上述の３つの現象を考慮することにより、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との結合は、以下のように表わされる。
　【００２０】
Ｈｔｏｔａｌ＝Ｈｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔ＋Ｈｃｕｒｒ……（１）
ただし、Ｈｔｏｔａｌは、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間の全体の結合磁界、Ｈｍａｇは、上述の第１の現象による磁気的な結合磁界、Ｈｓｈｕｎｔは、第２の現象による静磁的な結合磁界、Ｈｃｕｒｒは、第３の現象による検出電流で生じる結合磁界を表わす。
　【００２１】
　また、発明者らによれば、Ｈｍａｇ、Ｈｓｈｕｎｔ、Ｈｃｕｒｒは、それぞれ以下のような数式で表わされる。
　【００２２】
　Ｈｍａｇ∝Ｊｍａｇ／Ｍ２／ｔ２　　　　　　　　　　　……（２）
　Ｈｓｈｕｎｔ∝−ｔ１／ｈＭＲ×Ｍ１×Ｍ１ｔ１／Ｍ２ｔ２……（３）
　Ｈｃｕｒｒ∝ｉ（ｔ１＋ｔ０）　　　　　　　　　　　……（４）
ただし、Ｊｍａｇは、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間の交換相互作用エネルギー、Ｍ１、Ｍ２は、それぞれ第１の強磁性膜、第２の強磁性膜の磁束密度、ｔ１、ｔ２、ｔ０は、それぞれ第１の強磁性膜、第２の強磁性膜、非磁性膜の厚さ、ｈＭＲは、巨大磁気抵抗効果膜の幅、ｉは、巨大磁気抵抗効果膜を流れる検出電流の電流密度を表わす。
　【００２３】
　したがって、本発明において、第１の強磁性膜の磁化方向と第２の強磁性膜の磁化方向とを、磁気ディスクの磁界を受けず、かつ、検出電流が流れていない状態において、非直交状態にするためには、巨大磁気抵抗効果膜を製造する前にＨｔｏｔａｌ＝Ｈｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔ≠０を満たすように、Ｊｍａｇ、Ｍ１、Ｍ２。ｔ１、ｔ２、ｔ０、ｈＭＲを設計することにより制御できる。
　【００２４】
　【作用】
　巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気記録再生装置において、高感度に磁気ディスクの磁界を検出するためには、磁気ディスクからの磁界を受けていない状態において、Ｈｔｏｔａｌをゼロにする（第１の強磁性膜の磁化方向と第２の強磁性膜の磁化方向とを直交状態にする）必要がある。上述の数式（１）は、本発明で扱う巨大磁気抵抗効果膜のバイアス特性を定性的によく表わしている。すなわち、磁気ディスクからの磁界を受けていない状態において、Ｈｔｏｔａｌをゼロにする（第１の強磁性膜の磁化方向と第２の強磁性膜の磁化方向とを直交状態にする）ためには、検出電流を考慮する必要があるを示している。したがって、本発明では高感度の検出を行うためには、検出電流ゼロもしくは微少通電時のバイアス特性Ｈｔｏｔａｌ＝Ｈｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔ≠０（第１の強磁性膜の磁化方向と第２の強磁性膜の磁化方向とを直交状態にする）とし、検出電流の通電によってはじめてＨｔｏｔａｌをゼロとなるような大きさの検出電流を電流強度設定手段によって設定する。
　【００２５】
　本発明に係る巨大磁気抵抗効果膜は、巨大磁気抵抗効果膜に流す検出電流の電流密度を変化させることにより出力−磁界特性が変化する。これは上で述べたように巨大磁気抵抗効果膜を流れる電流が作る磁界によるものである。検出電流が作る磁界は電流密度と共に増大するために、出力−磁界特性のシフト量も電流密度と共に増大する。また、検出電流が作る磁界は、電流の流れる方向によって異なり、電流の方向を逆転させると磁界に対する出力−磁界特性のシフトの方向も逆転する。このような出力特性の電流密度によるシフトは、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜の磁化の結合の種類にかかわらず起こる。全体の結合磁界は、数式（１）に示したように、３つの結合磁界Ｈｍａｇ、Ｈｓｈｕｎｔ、Ｈｃｕｒｒの総和となる。本発明の求むるところは、この総和をゼロとせしめることである。
　【００２６】
　その手段として、巨大磁気抵抗効果膜を構成する材料、膜厚、形状、作製法を制御することにより、Ｈｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔ≠０とする（検出電流および外部磁界が加わっていない状態で、第１の強磁性膜の磁化方向と第２の強磁性膜の磁化方向とを非直交状態とする）。このとき、Ｈｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔの値は、検出電流で生じるＨｃｕｒｒの大きさと打消あうように定める必要があるため、検出電流の大きさが予め定まっている場合にはこれに合わせて定める。例えば、従来、巨大磁気抵抗効果膜に流す電流密度は、約１×１０６Ａ／ｃｍ２以上であり、Ｈｃｕｒｒは、１　Ｏｅ以上となる。従って、約１×１０６Ａ／ｃｍ２以上の検出電流を用いる場合には、検出電流を流す方向に応じて、Ｈｍａｇ＋Ｈｓｈｕｎｔを１　Ｏｅ以上もしくは−１　Ｏｅ以下にする。これにより結合磁界の総和をゼロとすることができる。
　【００２７】
　電流の通電方向については、通電しない状態における第１の強磁性膜の磁化方向と第２の強磁性膜の磁化方向が、反平行の成分を有する状態か平行成分を有する状態かによって変えれば良い。すなわち、通電しない状態における第１の強磁性膜と第２の強磁性膜の結合磁界の符号が、正（平行成分を有する状態）か負（反平行成分を有する状態）かに応じて、この結合磁界を打ち消す方向の磁界を発生するように電流の通電方向を変える。
　【００２８】
　【実施例】
　本発明の一実施例として、本発明に係る巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドを適用した磁気ディスク装置２００について、図２を用いて説明する。図２は、磁気ディスク装置２００の概略構造を示す斜視図である。
　【００２９】
　この磁気ディスク装置２００は、等間隔で一軸（スピンドル２０２）上に積層された複数の磁気ディスク２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄ，２０４ｅと、スピンドル２０２を駆動するモータ２０３と、リニアアクチュエータを構成する移動可能なキャリッジ２０６と、これを駆動するボイスコイルモータ２１３と、これらを支持するベース２０１とを備えて構成される。ボイスコイルモータ２１３は、マグネット２０８およびボイスコイル２０７で構成される。
　【００３０】
　また、磁気ディスク制御装置等の上位装置２１２から送出される信号に従ってボイスコイルモータ２１３を制御するボイスコイルモータ制御回路２０９を備えている。
　【００３１】
　また、上位装置２１２から送られてきたデータを、書き込み方式に対応して、磁気ヘッドに流すべき電流に変換する機能と、磁気ディスク２０４ａ等から送られてきたデータを増幅し、ディジタル信号に変換する機能とを持つライト／リード回路２１０と、このライト／リード回路２１０のリード回路に接続され、巨大磁気抵抗効果膜に流れる電流を制御する電流制御回路２１４と、このライト／リード回路２１０、ボイスコイルモータ制御回路２０９、および上位装置２１２を接続するためのインタフェース２１１とを備えている。
　【００３２】
　次に、この磁気ディスク装置２００の動作を、読みだしの場合を例として説明する。上位装置２１２から、インターフェイス２１１を介して、ボイスコイルモータ制御回路２０９に読み出し指示があると、ボイスコイルモータ制御回路２０９からの制御電流によって、ボイスコイルモータ２１３がキャリッジ２０６を動作させ、指示されたデータが記憶されているトラックの位置に、磁気ヘッド群２０５ａ，２０５ｂ等を高速で移動させ、正確に位置付けする。この位置付けは、ボイスコイルモータ制御回路２０９と接続されている位置決め用磁気ヘッド２０５ｂが、磁気ディスク２０４ｃ上の位置を検出して提供し、データ用磁気ヘッド２０５ａの位置制御を行なうことによって行なわれる。また、ベース２０１に支持されたモータ２０３は、スピンドル２０２に取り付けた直径３．５インチの複数の磁気ディスク２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄ，２０４ｅを回転させる。
　【００３３】
　次に、ライト／リード回路２１０からの信号からに従って、指示された所定の磁気ヘッドを選択し、指示された領域の先頭位置を検出後、磁気ディスク上のデータ信号を読みだす。この読みだしは、ライト／リード回路２１０に接続されているデータ用磁気ヘッド２０５ａが，磁気ディスク２０４ｄとの間で信号の授受を行なうことにより行なわれる。この時、図１に示すように、再生波形１０１は、波形解析回路１０２により、出力や対称性が解析される。この解析値をもとに電流設定回路２１４において最適電流値が設定され、ライト／リード回路を通して磁気ヘッドに最適電流値の電流が通電される。最適電流値で再生した波形は、再度ライト／リード回路２１０により観測でき、再度波形解析回路１０２により出力や対称性が設定を満足しているか否か確認することができる。
　【００３４】
　本発明では、磁気ヘッド２０５ａ等を、非磁性膜を間に挟んだ配置された第１および第２の強磁性膜や、第１の強磁性膜の磁化を固定する反強磁性膜により構成される巨大磁気抵抗効果膜によって構成している。この場合、磁気ディスクの一部に、基準となる信号を記録した基準トラックを設け、磁気ヘッドで電流密度を１×１０６〜１×１０８Ａ／ｃｍ２の範囲で変化させた場合の再生波形を測定し、その時の正方向の出力のピーク値であるＶｐ及び負方向の出力のピーク値であるＶｎを測定する。上記電流密度の範囲内でＶｐとＶｎの値がほぼ等しくなるかどうかで波形の対称性を評価し、またＶｐやＶｎの値が良い対称性を保ちながら高い値を示し、その経時変化がないことを確認して設定電流を決定する。
　【００３５】
　高性能磁気ディスク装置としては、磁気ディスク上の面記録密度は１平方インチ当たり５０メガビット以上、線記録密度は１インチ当たり２５キロビット以上、トラック密度は１インチ当たり２０００トラック以上であることが望ましい。下記の本発明に係る巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドは、磁壁を生じない結果、バルクハウゼンノイズが無く、強磁性単層の磁気抵抗効果膜に比べ高感度であるので、このヘッドを使用して磁気ディスク装置を作製することによって、記録密度が１平方インチ当たり６００メガビット以上である磁気ディスク装置を作製することができる。
　【００３６】
　上記構成の磁気抵抗効果膜の場合には、高電流密度における出力磁界特性は低電流密度の場合に比べ磁界に対してシフトする。このため高出力を得るためにはあらかじめシフト量を考慮して膜構成を設定する必要がある。即ち、高出力の対称性のよい再生波形を得るためには、導電膜と上記導電膜を介して形成した二つの強磁性膜の膜厚については、使用する電流密度の値から推定されるシフト量分だけあらかじめシフトしてある値に設定すれば良い。従って本発明で用いる反強磁性膜のシート状膜の磁化曲線はゼロ磁界において二つの強磁性膜は反強磁性的結合あるいは強磁性的結合を示し、結合の種類により電流の方向を変え、電流設定回路の設定電流値において電流の作る磁界によって出力の対称性を高める。ここで反強磁性的結合とは、二つの強磁性膜の磁化方向が反平行な成分を有する状態を表わし、強磁性的結合とは、二つの強磁性膜の磁化方向が平行な成分を有する状態を表わすものとする。
　【００３７】
　次に、本発明の磁気ディスク装置２００の磁気ヘッド２０５ａから２０５ｄとして用いることのできる、巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドについて説明する。
　【００３８】
　図５に、本発明に係る巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッド５０を示す。図５は、磁気ディスクに対向する面から見た断面図を示している。
　【００３９】
　図５の磁気ヘッド５０は、ジルコニアなどのセラミクス基板１上に、順に、下部シールド膜２、下部ギャップ膜３、反強磁性膜４、第１の強磁性膜５、非磁性膜６、第２の強磁性膜７を積層されている。第２の強磁性膜７の中央部上には、絶縁膜８が形成され、絶縁膜８の両側には、一対の導電性反強磁性膜９が配置されている。さらに、この導電性反強磁性膜９上には、それぞれ電極膜１０が形成され、上記各膜を覆うように、上部ギャップ膜１１が積層され、さらに、この上部ギャップ膜１１の上側に形成される上部シールド膜１２が積層されている。
　【００４０】
　このうち、反強磁性膜４、第１の強磁性膜５、非磁性膜６、第２の強磁性膜７、絶縁膜８、反強磁性膜９および電極１０を巨大磁気抵抗効果素子と称す。
　【００４１】
　次に、上述の各膜、各層の作用、材料などを説明する。
　【００４２】
　上部シールド膜１２、下部シールド膜１２は、第２の強磁性膜７に信号以外の磁界が影響するのを防止し、磁気ヘッド５０の信号分解能を高める作用を行なう。その材料は、ＮｉＦｅ合金、ＮｉＣｏ合金、Ｃｏ系の非晶質合金等の軟磁性薄膜であり、その膜厚は約０．５〜３μｍである。
　【００４３】
　上部シールド膜１２、下部シールド膜２に隣接する上部ギャップ膜および下部ギャップ膜１１、３は、巨大磁気抵抗効果素子と、上部及び下部シールド膜１２、２を電気的、磁気的に隔離する作用をし、ガラス、アルミナなどの非磁性、絶縁物などで構成される。上部、下部ギャップ膜１１、３の膜厚は、磁気ヘッド５０の再生分解能に影響するため、磁気ディスク装置に望まれる記録密度に依存し、通常０．４〜０．１μｍの範囲にある。
　【００４４】
　導電性反強磁性膜９の膜厚は、５〜１０ｎｍの範囲にある。導電性反強磁性膜９はＦｅＭｎ合金あるいはＦｅＭｎＮｉ合金などが用いられる。
　【００４５】
　絶縁膜８は、第２の強磁性膜７上における導電性反強磁性膜９および電極１０の実質的な間隔を決定している。絶縁膜８の幅は０．１〜１０μｍの範囲にある。絶縁膜８はガラス、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、ハフニア（ＨｆＯ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、カーボン（ｃ）等で構成されるのが良い。
　【００４６】
　第１及び第２の強磁性膜５，７はＮｉＦｅ合金、ＮｉＣｏ合金、ＮｉＦｅＣｏ合金のような軟磁性膜で形成される。その膜厚は１〜１０ｎｍである。また、第２の強磁性膜７の中で絶縁膜８の真下となる部分は、感磁部と称され、この部分で磁気ディスクからの磁気的信号の読み取りを行なう。
　【００４７】
　第１及び第２の強磁性膜５，７で挾まれた非磁性膜６は膜厚１〜５ｎｍであり、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇなどが用いられる。電極膜１０は、第１及び第２の強磁性膜５，７に十分な電流、たとえば１×１０６〜１×１０８Ａ／ｃｍ２を流すため、通常、電気抵抗が小さいＣｕ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｔａなどの薄膜が用いられる。
　【００４８】
　反強磁性膜４は、外部磁界に対する安定度、ブロッキング温度、作製の容易さから、反強磁性酸化ニッケル（ＮｉＯ）か保磁力が２０　Ｏｅ以上のＣｏＰｔ強磁性膜で構成される。
　【００４９】
　電極１０から供給された検出電流は、反強磁性膜９を介して、第１の強磁性膜５、非磁性膜６、第２の強磁性膜７の３膜を流れる。第１の強磁性膜５および第２の強磁性膜７は、磁気ディスクの磁界を受けていない状態で、電極１０からながれた電流による磁界を受けると、磁化方向が直交するように、電流が流れない状態では、磁化方向が非直交状態となるように形成されている。反強磁性膜４と第１の強磁性膜５とは、反強磁性膜と強磁性膜との間に働く磁気的な結合力によって結合しており、この結合によって第１の強磁性膜の磁化方向は、固定されている。
　【００５０】
　一方、第２の強磁性膜７の磁化方向は、固定されていないため、磁気ディスクの磁界を受けると回転する。
　【００５１】
　したがって、電流が流れた状態で磁気ディスクの磁界を受けると、第１の強磁性膜５の磁化方向と第２の強磁性膜７の磁化方向とは、非直交状態となる。これにより、巨大磁気抵抗効果素子の電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化を、ライト／リード回路２１０が検出することによって、磁気ディスクの磁界を検出する。
　【００５２】
　第１の強磁性膜５の磁化方向と、第２の強磁性膜７の磁化方向とを、磁気ディスクの磁界を受けず、かつ、電極１０から電流を流さない状態で、必要な角度をなす非直交状態にするためには、上述の数式（１）、（２）、（３）、（４）を用いて、構成材料、膜厚、形状を予め計算により求めておき、これに基づいて、以下の手順で製造する。
　【００５３】
　次に、磁気ヘッド５０の製造方法について説明する。尚、下記の薄膜形成方法及びパターニング方法は、スパッタリング法やエッチング、フォトリソグラフィ法を用いた。
　【００５４】
　最初に、下部シールド膜２とするＮｉＦｅ合金を２μｍの厚さに形成し、その後、その上部に下部ギャップ膜３とするアルミナを０．３μｍの厚さに形成する。そしてこの下部シールド膜２の端部は基板面に対して傾斜するように加工する。これは下部磁気シールド膜２を覆う形に形成される電極１０が、下部シールド膜２の端部で断線するのを防止するためである。
　【００５５】
　次に、下部ギャップ膜３の上側に２〜１００ｎｍの反強磁性膜あるいは高保磁力の強磁性膜４を形成する。この上に磁気的に結合した第１強磁性膜５と、非磁性膜６を介して作製した第２の強磁性膜７があり、第１及び第２の強磁性膜５，７の磁化は、強磁性的（平行な成分を有する状態）あるいは反強磁性的（反平行な成分を有する状態）に結合している。第２の強磁性膜７の上には非磁性絶縁膜８をイオンミリング法によって形成する。この非磁性絶縁膜８の両端に導電性反強磁性膜９をスパッタリング法で作製し、第１強磁性膜５，非磁性膜６、第２の強磁性膜７、導電性反強磁性膜９を図５のように一括加工する。その後電極１０を金とチタンの２層膜で形成した後、加工し、さらにその上部に上部ギャップ膜１１とするアルミナを０．３μｍの厚さに形成し、保護膜としてアルミナを形成し、磁気ヘッド５０の作成を完了する。
　【００５６】
　図３に磁気ヘッド５０の磁気抵抗効果素子を一様な交流磁界中に配置し、得られる電気抵抗値の変化を出力（電圧ΔＶ）として測定した結果を示す。
　【００５７】
　磁気抵抗効果素子の第１および第２の強磁性膜５、７間の結合は、上述の数式（１）、（２）、（３）、（４）を用いた関係で表わされる。したがって磁界がゼロにおける結合磁界の値は、検出電流の電流密度によって異なってくる。実施例の磁気ヘッドに通電して出力−磁界曲線を観測すると、電流密度の値により前記出力−磁界曲線がシフトすることが観測される。これは電流が作るバイアス磁界によるものである。すなわち、図１１に示すように、巨大磁気抵抗効果素子を流れる電流によって磁界が生じ、この磁界がバイアス効果を生じるのである。ただし、図１１に示した巨大磁気抵抗効果膜では、反強磁性膜４を絶縁体のＮｉＯで形成しているので、電流は第１の強磁性膜５、非磁性膜６、第２の強磁性膜７を流れるが、バイアス効果は、反強磁性膜４を導電性材料で構成した場合と同様に生じる。
　【００５８】
　従って、従来のように通電せずに測定した第１および第２の磁性膜間の結合がゼロになるように巨大磁気抵抗効果膜を形成した場合には、通電によって電流バイアスが付加されゼロ磁界からみた出力の対称性が悪くなり、電流密度が高くなると磁界ゼロ近傍における出力の磁界感度も低下する。磁気抵抗効果型ヘッドの磁気抵抗効果膜に流す電流密度は通常１×１０６Ａ／ｃｍ２以上であるから、通電しないときの強磁性膜間の結合磁界は、１×１０６Ａ／ｃｍ２以上の電流で生じる結合磁界の約１　Ｏｅ以上にすることが望ましい。結合磁界は、使用する電流密度の値に応じて、磁気抵抗効果膜を構成する各膜の膜厚や結晶配向性等を制御して設定値にすることが必要である。
　【００５９】
　このように、本実施例の磁気ヘッドにおいては、通電せず、かつ、磁気ディスクの磁界を受けていない状態で、第１、第２の強磁性膜５、７間の結合がゼロではない（磁化方向が非直交状態）ように、形成する必要がある。すなわち、第１、および第２の強磁性膜５、７の磁化方向が、平行あるいは反平行の成分をもつように設計する。
　【００６０】
　図３の出力（ΔＶ）−磁界（Ｈ）曲線において、ΔＶの磁界に対する傾斜が最大となる直線部分の中点における磁界をＨ＊、この直線部分の延長線とベースラインとの交点における磁界をＨｓとする。そして、電極１０から供給する電流密度を変えたときのＨ＊及びＨｓの変化を図４に示す。図４に示すようにＨ＊及びＨｓは電流密度に対してほぼ直線的に変化する。これは第図３に示すような出力（ΔＶ）−磁界（Ｈ）曲線が電流密度と共にシフトしていることを示している。
　【００６１】
　また、電流の極性を変えると両者の値は、逆方向にシフトし、かつ電流密度に比例することが分かる。図４に示すような関係は、検出電流の作るバイアス磁界で説明できる。この結果から電流密度を適正値に設定することにより、Ｈ＊やＨｓを制御できる。本実施例のヘッドの場合には、磁気抵抗効果素子に通電しない場合には、Ｈ＊が−１３　Ｏｅであり、第１の強磁性膜５の磁化方向と第２の強磁性膜７の磁化方向とが反平行な成分を有することを示している。この磁気抵抗効果膜に−２×１０７Ａ／ｃｍ２の電流を付加するとＨ＊はほぼゼロとなり、この電流密度で再生波形を調べれば、図１に示すような対称性のよい波形が得られる。したがって、この磁気抵抗効果膜の最適電流値は−２×１０７Ａ／ｃｍ２である。このような、この電流密度の設定は、あらかじめ磁気ディスク上に記録された基準信号を用いて、図１の回路系を用いて行われる。電流設定回路２１４は、公知の信号処理回路、例えば、ツーレベルスライサ等を用いて波形高さＶｐ，Ｖｎを得る。
　【００６２】
　また、通電しないときのＨ＊の値が、図４の場合とは異なり、＋１　Ｏｅ以上の場合には、最適電流値は１×１０６Ａ／ｃｍ２以上となる。同一ウエハを用いて磁気ヘッドを作製した場合であっても、Ｈ＊の値はバラツキが生じることがあるが、上記のように磁気ディスク装置内に備えられた電流設定回路によって、個々に、電流密度の値を再生波形の解析から適正値に設定することができる。Ｈ＊やＨｓは、図１に示した再生波形の形状に反映されるため、再生波形の出力（Ｖｐ及びＶｎ）やベースライン、ノイズ、等が電流密度と共に変化する。この再生波形の解析により、ある電流密度で出力、出力の磁界感度、波形の対称性が適正となる。
　【００６３】
　また、本実施例に係る磁気ヘッドにおいては、第２の強磁性膜７と電極１０の間に反強磁性膜９が介在している。この反強磁性膜９は、第２の強磁性膜７の感磁部以外の磁壁移動を抑制する作用をする。感磁部の長さ、即ちトラック幅は、一対の反強磁性膜９の間の部分のうち、第２の強磁性膜７と直接接してしない部分の間隔によって決まる。本実施例では、絶縁膜８を形成することによって、このトラック幅を決定している。絶縁膜８を形成する場合、絶縁膜８は、第２の強磁性膜７と反強磁性膜９とが直接的な磁気交換結合を形成するのを阻止する作用をする。第２の強磁性膜７と反強磁性膜９が直接接している領域では、上記第２の強磁性膜と反強磁性膜間にバイアス磁界を付与でき第２の強磁性膜に磁壁が発生するのを抑制するので、磁壁の不規則な移動が原因であるバルクハウゼンノイズを抑える作用をする。さらに、絶縁膜８は、電極１０から供給される電流が感磁部のみに流れるようにする作用をする。
　【００６４】
　本発明では、トラック幅を決定するのに、反強磁性膜９および電極１０よりも厚さの薄い絶縁膜８を用いている。反強磁性膜９や電極１０は、上述のような磁気的作用を行うため、あるいは抵抗の小さい電極としての効果を保持するために、その厚さが必然的に決まり、薄くすることはできない。厚い反強磁性膜９および電極１０をリフトオフ法や、コリメータスパッタで加工しても、加工精度は、膜厚が厚くなるほど悪くなる。従来は絶縁膜８を用いていなかったため、トラック幅を精度よく加工するのは困難であった。本発明では、反強磁性膜９および電極１０よりも薄い絶縁膜８を配置し、この薄い絶縁膜８を容易に精度よく加工して、これによってトラック幅を決定しているため高精度にトラック幅を形成することができる。
　【００６５】
　図８は、本実施例の磁気ヘッド５０のオフトラック特性を示す。オフトラック特性は０．３μｍのマイクロトラックを磁気ディスクに書き込んでおき、ＭＲヘッドで再生しながらヘッド位置をディスク半径方向にずらしていき、出力値を読み取ることにより求められる。ヘッド出力は出力の値をヘッド位置方向に積分した値となる。本実施例では、トラック幅を１．５μｍとすることで図８のような特性を得ることができ、感磁部内の感度分布は均一であることがわかる。
　【００６６】
　このように、本実施例の磁気ディスク装置では、検出電流および外部磁界を加えない状態における第１、第２の磁化方向を非直交状態とし、さらに、外部磁界を加えない状態で、設定された検出電流を流した場合、直交するように、検出電流の大きさを設定するものである。これにより、検出電流によって生じる磁界強度による検出感度の低下を、防ぐことができるため、高感度で外部磁界（磁気ディスクの磁界）を検出することができる。
　【００６７】
　また、本実施例の構造のヘッドを用いれば、トラック幅の精度が高いため、検出感度が高い。また、容易に、トラック幅の精度の高い磁気ヘッドを製造する方法を提供できる。
　【００６８】
　図６は、本発明の別の実施例の巨大磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッド６０の媒体対抗面からみた断面の拡大図である。図６の磁気ヘッド６０は、図５の磁気ヘッド５０においてトラック幅を決定するための非磁性絶縁膜８を用いていない磁気ヘッドであり、トラック幅は反強磁性膜９の間隔で決定される。他の構成および作用は、図５の磁気ヘッド５０と同様であるので説明を省略する。
　【００６９】
　電極１０は、金とチタンの２層膜（図示せず）で形成しており、さらにその上部に上部ギャップ膜１１とするアルミナを０．３μｍの厚さに形成し、上部シールド膜１２を形成し、磁気抵抗効果型ヘッド６０を作成する。図６において反強磁性膜９はリフトオフ用のマスクを形成後、コリメートスパッタ法を用いて形成する。
　【００７０】
　本発明のさらに別の実施例の巨大磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッド７０を図７を用いて説明する。図７は、磁気ヘッド７０を磁気ディスクに対向する面に垂直な面で切断した断面図である。
　【００７１】
　上述の実施例５０、６０は、磁気ディスクとの対向面に巨大磁気抵抗効果素子を露出する構成であったが、図７では、磁気ディスクとの対向面から巨大磁気抵抗効果素子（第１強磁性膜５、第２の強磁性膜７及びその間の非磁性膜６）が離れて配置してある。巨大磁気抵抗効果素子と磁気ディスクとの対向面との間には磁性膜１４が形成されている。また、上部シールド膜１２は、磁性膜１４と接触しており、この２膜により磁路が形成される。この磁路に沿って、巨大磁気抵抗効果素子が配置されており、磁気ヘッドの磁気ディスク対向面が摩耗した場合でも磁気抵抗効果膜へのダメージが少ない構造となっている。また、上部シールド膜１２上には、保護膜１３が配置されている。
　【００７２】
　本実施例の第１の強磁性膜５や第２の強磁性膜７及び非磁性膜６の膜厚は、１０ｎｍ以下であるため、摩耗や媒体対向面の環境の変化により膜の磁気特性や構造が変化する可能性がある。このような欠点を解決する手段の一つとして図７のような構成の磁気抵抗効果型ヘッドが有効である。
　【００７３】
　図９を用いて、本発明のさらに別の実施例の巨大磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッド８０について説明する。このヘッドは、記録を行うための誘導型磁気ヘッドと、再生のための巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドとを搭載したものである。このヘッドは、図５の磁気ヘッド５０の構成とほぼ同様の巨大磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドのうえに、さらに、磁性膜２７およびコイル２８からなる誘導型磁気ヘッドを積層したものである。巨大磁気抵抗効果素子の加工は、イオンミリングにより加工し、電極膜１０はリフトオフ法により作製した。
　【００７４】
　つぎに、図９の磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置８０００を図１０を用いて説明する。図１０の磁気ディスク装置８０００は、ベース８００６上に、２枚の磁気ディスク８００１、８００２を備え、ベース裏面にヘッド駆動回路および信号処理回路８０１０と、入出カインタフェース８０１１とを一体に納めている。外部とは、３２ビットのバスライン８０１２で接続される。磁気ディスク８００１、８００２の両面には、図９に示した、４個のヘッド８００３ａ、ｂ、ｃ、ｄが配置されている。ヘッド８００３ａから８００３ｄを駆動するためのロータリアクチュエータ８００４と、その駆動および制御回路、ディスク回転用スピンドル直結モータが搭載されている。
　【００７５】
　ディスク９００１、９００２の直径は、４６ｍｍであり、データ面は直径１０ｍｍから４０ｍｍまでを使用する。埋込サーボ方式を用い、サーボ面を有しないため高密度化が可能である。本装置は、小型コンピュータの外部記録装置として直接接続が可能となっている。入出カインタフェースには、キャッシュメモリを搭載し、転送速度が毎秒５〜２０メガバイトの範囲であるバスラインに対応する。また、外部にコントローラを置き、本装置を複数台並列接続することにより、大容量の磁気ディスク装置を構成することも可能である。
　【００７６】
　上述したように、本実施例の巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気ディスク装置では、外部磁界を受けない状態における第１の強磁性膜と第２の強磁性膜の磁化方向を、検出電流を流さない状態で非直交としし、検出電流制御を流した状態で直交状態にすることにより、検出感度を高めることが可能になり、これにより高記録密度を実現することができる。
　【００７７】
　これに対し、従来の巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気ディスク装置で、検出感度を高めることができなかった理由について考察すると以下のようになる。
　【００７８】
　ヨーロッパ特許第０４９０６０８Ａ２の磁気抵抗効果型センサでは電極に電源とセンス回路があるのみであり、磁気抵抗効果膜に流す電流に関しては磁化方向を考慮して電流の向きを決めることが記載されているのみであり、電流密度の最適値を設定するような回路は設けられておらず、電流密度により、出力特性が変化することは記載されていない。これは、電流による磁界の影響について着目していなかったためであると思われる。
　【００７９】
　また、上述の本実施例の磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッド５０では、トラック幅を容易に高精度に製造することができる。
　【００８０】
　これに対し、従来の巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気ディスク装置で、トラック幅の精度が悪かった理由について考察すると以下のようになる。
　【００８１】
　ヨーロッパ特許第０４９０６０８Ａ２の磁気抵抗効果型センサでは、強磁性膜は、両端の高保磁力の磁性膜や反強磁性膜の間に形成されている。この構成では、あらかじめ、第一の強磁性膜を残したまま磁気抵抗効果膜を所定の寸法にパターニングした後に、上記第一の強磁性膜の上に高保磁力の磁性膜や反強磁性膜を形成しなければならない。従って、酸化物などによって汚染された磁気抵抗効果膜中の第一の強磁性膜の表面や金属層及び第二の強磁性膜の端部を、なんらかの方法でクリーニングする必要があるが、金属膜及び第二の強磁性膜の端部の酸化膜をクリーニングすることはトラック幅精度を悪くし、端部をクリーニングすることは、工程上複雑になり、さらに、これらの膜厚は薄いために、クリーニングによって第二の強磁性膜、金属膜及び反強磁性膜は損傷される恐れがある。その結果、磁気抵抗効果膜の磁気特性は損なわれてしまう。またこの端部クリーニングの程度が一定であれば良いが、変動した場合にはトラック幅の精度が悪くなるばかりでなく、出力特性にもばらつきが生じる。またクリーニングが弱いと酸化の程度によりトラック幅が異なり、出力が変動する。したがって、従来の磁気ヘッドは、高密度磁気記録用の磁気ヘッドには適さないのである。
　【００８２】
　【効果】
　このように、本発明によれば、検出電流による結合磁界を考慮した構成をとることにより、検出感度の高い、磁気抵抗効果膜を用いた磁気記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明の一実施例の磁気記録再生装置において、検出電流の大きさの設定するための回路を示すブロック図。
　【図２】
　図１の磁気記録再生装置の全体の構成を示すブロック図。
　【図３】
　図２の磁気記録再生装置の磁気ヘッドの磁界−出力の関係を示すグラフ。
　【図４】
　図２の磁気記録再生装置の磁気ヘッドの検出電流を変化させた場合の磁気特性の変化を示すグラフ。
　【図５】
　図２の磁気記録再生装置に用いることのできる磁気ヘッドの膜構成を示す断面図。
　【図６】
　図２の磁気記録再生装置に用いることのできる別の磁気ヘッドの膜構成を示す断面図。
　【図７】
　図２の磁気記録再生装置に用いることのできるさらに磁気ヘッドの膜構成を示す断面図。
　【図８】
　図５の磁気ヘッドのオフトラック特性を示すグラフ。
　【図９】
　図１０の磁気記録再生装置に用いられる磁気ヘッドの膜構成を示す部分斜視図。
　【図１０】
　本発明の一実施例の磁気記録再生装置の構成を示すための説明図。
　【図１１】
　図５の磁気ヘッドの巨大磁気抵抗効果素子に加わる磁界および磁化方向を示す説明図。
　【符号の説明】
１…基板、２…下部シールド膜、３…下部ギャップ膜、４…反強磁性膜、５…第１の強磁性膜、６…非磁性膜、７…第２の強磁性膜、８…絶縁膜、９…反強磁性膜、１０…電極、１１・上部ギャップ膜、１２…上部シールド膜、５０、６０、７０、８０…磁気ヘッド、２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄ、２０４ｅ…磁気ディスク、２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄ…磁気ヘッド、２１０…ライト／リード回路、２１１…インターフェース、２１２…上位装置、２１４…電流制御回路。
【図面】