(57)【要約】【課題】磁気抵抗効果型再生ヘッドは、ヘッド摩耗した時、実効再生幅が変動（増加）する。【解決手段】予め、摩耗した時を考慮して、ＭＲハイト方向で物理的トラック幅を減少させておく。それにはＭＲ膜に電流を流す電極間隔をＭＲハイト方向にテーパーを持たせる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラック幅方向に一軸異方性を有する磁気抵抗効果膜に、略再生トラック幅に相当する間隔を持って電極を設けて前記磁気抵抗効果膜に電流を流し、磁気テープよりの漏れ磁界を前記電極間の抵抗変化に変換して信号を再生する磁気抵抗効果型磁気ヘッドであって、テープ摺動前面の電極間隔より内部の電極間隔が漸次狭くなっていることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録再生装置であって、特に磁気ヘッドと磁気テープが接触摺動して記録再生する装置に使われる磁気抵抗効果を用いた再生ヘッドの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高密度記録を達成するには高感度なヘッドが要求され、磁気抵抗効果型の再生ヘッドが近年の主流になっている。この磁気抵抗効果型（以後はＭＲと称する）ヘッドはトラック幅方向に一軸異方性を有する磁性膜の両端に所定の再生幅を決定づける電極間隔を保って電流を流し、この電極間隔のＭＲ膜の抵抗変化を電圧に変換して磁気テープからの信号を再生する。
【０００３】
ここで、ヘッドの設計として重要なものに、再生トラック幅がある。例えば再生幅を５μｍの再生ヘッドを設計するには、電極間隔を５μｍよりも若干広めに設計してＭＲ膜に通電（センス電流を流す）する。
【０００４】
電極間隔を５μｍに設定しないのは、ＭＲ効果が異方性磁界の傾き角度に依存する際に、電極端部の微妙な電流通電方向に角度誤差があったり、異方性磁界の磁界分布に電極端部とＭＲ膜中央部で誤差があったりするためである。そのため物理的なＭＲ膜パターンと実効再生幅は実質異なる。物理的なトラック両端は感度が低く、中央部に向かって安定した再生感度となるために、高精度な再生幅ヘッドの設計を行う事は困難であった。
【０００５】
このようなＭＲヘッドのトラック性能向上に向けた取り組みとして、特開平７−７８３１５号公報、特開平７−１１０９２１号公報がある。
【０００６】
しかしこれらの特許が開示するハードディスク（ＨＤＤ）のように常にヘッドがディスク面より浮上している場合は、ヘッド摩耗がないため、初期の形状寸法が保存され、初期値の設定さえ慎重に行えば、実効再生幅の変動の問題は生じない。
【０００７】
ＭＲ膜周辺の実効再生幅に関する形状寸法は高精度な薄膜プロセスにより管理され、ＭＲ膜の深さ方向（ＭＲハイト）に関しても、ＭＲ薄膜の抵抗値を管理しながら研磨する事によりサブミクロン精度で加工が可能である。ＭＲ膜の縦横比（ＭＲ膜の電極間隔とＭＲハイトの比率）が一定であればバラツキは十分克服できるものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−７８３１５号公報
【特許文献２】
特開平７−１１０９２１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明が課題とするのは、ＨＤＤのように非接触で相対走査する系ではなく、磁気テープを記録メディアとする磁気記録再生装置にＭＲヘッドを搭載するときに起きる課題を解決するものである。
【００１０】
すなわち、磁気テープと磁気ヘッドは接触摺動する系であって、必然的にヘッド摩耗を生じる。ヘッド摩耗を減少させるため、ヘッドの材料に対摩耗性の高い物質を選定しても、基本的に接触摺動するためにヘッド摩耗するものであって、逆にヘッドがテープを削るようなことがあれば、記録情報を喪失することになるため、本末転倒で設計上このような組み合わせは選択できない。
【００１１】
一般的にＭＲヘッドのＭＲ膜はテープ摺動面からの深さ（ＭＲハイト）は数μｍであって、１μｍ程度のヘッド摩耗を生じた場合でも、前述のＭＲ膜の縦横比が変化して、ＭＲ膜両端の磁化分布・電流分布が変化して、実効再生幅が変化する不具合を生ずる。
【００１２】
この場合、実効再生幅はＭＲ膜が摩耗してＭＲハイトが浅くなると、実効再生幅が広がる傾向にある。実効再生幅が広がると、再生時に隣のトラックを再生する不具合を生じ、その対策としてヘッド幅を狭く設計すると、逆に自分のトラックの追従走査ができなくなって高品質な再生信号を得ることが出来ない。
【００１３】
実際には実効再生幅が広がるそのオーダーはサブミクロン単位である。しかしトラックピッチが数十μｍの場合は問題外の誤差であるが、トラックピッチが数μｍ単位になってくるとサブミクロンの誤差も無視できない。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題解決をするための手段として、本願発明は新しいヘッド構成、ＭＲ膜のＭＲハイト方向の形状を新規に規定したＭＲヘッドを開示する。
【００１５】
それは、トラック幅方向に一軸異方性を有する磁気抵抗効果膜に、略再生トラック幅に相当する間隔を持って電極を設けて前記磁気抵抗効果膜に電流を流し、磁気テープよりの漏れ磁界を電極間の抵抗変化に変換して信号を再生する磁気抵抗効果型磁気ヘッドであって、テープ摺動前面の電極間隔より内部の電極間隔が漸次狭くなっている新しい構造のＭＲヘッドを開示する。
【００１６】
すなわち、ヘッドが摩耗してＭＲハイトが減少した時に、再生幅が広がる分を事前に電極間隔にテーパーを持った構造のヘッドにすることにより、相殺させる事を目的としたＭＲヘッドの構造を改良した発明である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を以下の実施例でもって説明する。
【００１８】
ＭＲヘッドはヘリカルスキャンＶＴＲに搭載されるタイプを例に取る。テープ幅は６．３５ｍｍの蒸着テープを用い、記録手段として、リング型磁気ヘッドによりトラックピッチ４．５μｍ、トラック角９．２度で、隣り合うトラックは互いに±２５度のアジマス記録を行ったパターンをＭＲヘッドで再生する場合の例を開示する。
【００１９】
ＨＤＤでは、記録トラック幅より狭い再生ヘッド幅を持つ再生ヘッドで信号を再生するが、ヘリカルスキャンの磁気テープ記録では、アジマス記録方式を用い家庭用ＶＴＲ等で用いられている記録トラック幅よりも広い再生ヘッドで再生する方式を取っている。
【００２０】
この場合のトラックピッチ及びヘッド再生幅の設計方法を、図２を用いて説明する。
【００２１】
交互にアジマスの異なるトラックパターンに一方向のアジマスＭＲヘッドが再生する状況を模式的に表し、斜線がアジマスの違いを示す。説明上トラックの軌跡は９．２度のトラック角があるにもかかわらず、垂直方向に示す。
【００２２】
基本設計は図２（ａ）で、再生に用いるＭＲヘッド１０の再生トラック幅の設計値は７．５μｍであって、トラッキング手段により、記録パターンを追従走査するときの誤差（トラッキング誤差）３μｍを考慮している。記録パターンはアジマス記録をしているために、隣接のトラックからの信号はアジマスロスで減衰していて、同じアジマスの信号のみを再生することが出来る。
【００２３】
誤差要因として３μｍのトラッキング誤差以内の精度でトラッキングすると、誤差のあるときの再生ＭＲヘッド１１の端部（再生トラック幅エッヂ）は、同じアジマスである隣隣接トラックにかかる不都合は生じない。
【００２４】
ところが図２（ｂ）に示すように、再生ヘッド１２の再生幅が８μｍであると、同様に３μｍのトラッキング誤差を生じると、誤差のあるときの再生ＭＲヘッド１３のトラックエッヂが隣隣接トラック上（Ａ部）を走査することになり、隣隣接トラックの信号を再生することになる。隣隣接トラックは狙いのトラックと同じアジマスのため、アジマスロスを生じないので、異なる２つのデータが混在することになって、混在した再生信号より原信号を復号する事が出来ない不具合を生ずる。
【００２５】
再生幅が減少する場合は、再生信号のＳＮが低下する弊害を招くが、前記の同じアジマス信号を再生する場合には全く信号を復号できない最悪の事態を招くので、ＭＲヘッドの再生幅が±１μｍの幅でばらつくようだと、隣隣接トラックを再生しないようにするためには、図中の再生ヘッド１４，１５のように、ＭＲヘッドの再生幅の中心値を６．５μｍに減らさなければならない
この時の模式図が図２（ｃ）である。この場合３μｍのトラッキング誤差があった場合は隣隣接トラックを再生することはないが、再生すべきトラックにオントラックする部分Ｂが減少する。再生可能なトラック幅は基本の４．５μｍから２μｍに大幅な減少を招く。このように、再生ＭＲヘッドの再生幅は狭トラック幅になればなるほど高精度である必要がある。
【００２６】
一般的に、ＭＲヘッドは薄膜製造のプロセスを用いているために、通常の半導体産業のマスク、パターン精度を踏襲することは容易であり、物理的なヘッド構造の寸法精度はサブミクロンオーダーが可能である。
【００２７】
しかし、実効再生幅はヘッドの磁気的・電気的パターンそのもののサイズが小さいために、微妙な電流分布・磁界分布で再生トラック幅全域に渡って、磁気抵抗効果の均一な分布は得られない。
【００２８】
（実施の形態１）
図３は従来のＭＲヘッドの構成説明図（側面図、テープ摺動面側からみた平面図、斜視図）である。
【００２９】
例えば従来構造のＳＡＬバイアス方式シールド型ＭＲヘッドの場合で、実効再生幅を検証すると、ヘッド構造は図３に示すように、ＭＲ膜２とＳＡＬ膜３が非磁性部材を挟んで製膜され、トラック幅相当の間隔でＭＲハイトに均一でパターン化されている。そしてその両端にはＭＲ膜２をトラック幅方向に一軸異方性を保つための配向磁石５、５´を配置している。そこに同じくトラック幅相当の間隔で電極４、４´がパターン化されており、電極からＭＲ膜を間隔８．０μｍで通電する構造である。ＭＲ膜のパターンの幅（トラック幅に直角方向）をＭＲハイトと呼び、２．５μｍの幅で設計されている。通電電流はおよそ矢印の方向で流れる。
【００３０】
ＭＲ膜は電極間に通電することにより、軟磁性のＳＡＬ膜をＭＲハイト方向に磁化し、ＳＡＬ膜の磁化によりＭＲ膜はＭＲハイト方向のＳＡＬ膜とは逆方向に磁化し、これがＭＲ膜のバイアス磁界となる。
【００３１】
本願発明で問題視しているのは、このＭＲハイトが変化したときの実効再生幅である。
【００３２】
ヘッドの再生幅を磁気記録的に検証するやり方として、トラックプロファイルを測定する方法がある。これは、再生ヘッド幅より狭い単独トラックを被試験ＭＲヘッドで走査位置を微少間隔（この場合０．５μｍ）でシフトして再生したときの、ヘッド位置と再生出力の関係より実効の再生幅を検証するやり方である。図４に示すように記録トラック２０を再生ヘッド２１の位置をシフトさせながら再生出力を測定する。
【００３３】
記録トラックをすべて再生している場合の出力を１００％として、ヘッドをシフトしたときの最大出力に対して５０％出力を得られる位置が一方のエッジと考えると、他方の５０％出力になる点が他方のエッヂに相当する。実効再生幅はこの間の距離と定義すると、８μｍパターンの実効再生幅はＭＲハイト２．５μｍでは７．５μｍであった。
【００３４】
ＭＲ膜における電極間隔８．０μｍとは異なる７．５μｍの実効再生幅が得られた。この原因として、ＭＲ膜内の電流分布を詳細に検討すると、例えば図５に示すようにＭＲ膜内の電流の方向が電極付近では一様にトラック幅方向に流れていないためにバイアス磁界とセンス電流との角度の関係で抵抗変化がＭＲ膜内で一様でないためと理解できる。
【００３５】
次に、実使用状態でのことを想定してヘッドが摩耗した時、すなわちＭＲハイトが減少したときのトラックプロファイルを同様に測定した。この摩耗させた場合のヘッドのＭＲハイトと再生トラックプロファイルによる実効再生幅の関係が図６である。全体的な感度はＭＲハイトが減少したために、ＭＲヘッドの再生感度は向上しているが、最大出力に対する５０％出力になる点で示される実効再生幅は広がって行く傾向にある。
【００３６】
この１．４μｍまでＭＲハイトを削ったヘッドを前記のＶＴＲに搭載し、記録パターン４．５μｍのアジマス記録されたテープに対して、トラッキング誤差３μｍを生じた場合には、ＭＲハイト２．５μｍの場合には何ら問題がなかった再生出力は、再生エンベロープが大きく無秩序に変動し、再生出力より所望の再生データを取り出すことが出来なかった。
【００３７】
この原因は、隣隣接トラックを再生したためだと容易に類推でき、ＭＲヘッドの実効再生幅の精度がいかに重要であるかを示すものである。
【００３８】
別な言い方をすると、実施の形態１のＭＲヘッドであれば、ヘッド摩耗が０．５μｍでもあれば初期性能を維持することが出来ない事を意味して、テープヘッドの接触条件にヘッド摩耗を許さない非現実的な難題を課すものである。
【００３９】
（実施の形態２）
次に図１に示す本願発明のＭＲ膜・電極構造のＭＲヘッドを用いた実施例を示す。
【００４０】
特徴は、ＭＲ膜２２のハイト方向の形状に特徴があることである。ＭＲ膜２２及びＳＡＬ３２膜ともにＭＲハイトが浅くなる方向で、パターン幅（再生幅方向）が狭くなっていく構造で、一軸異方性を保つ配向磁石５２、５２´及びＭＲ膜に通電する電極４２、４２´の形状がそれに応じてＭＲハイト方向でテーパーを持っていることである。
【００４１】
製造上の変更点は、基板上に製膜されたＳＡＬ膜とＭＲ膜をＭＲハイトに関連してパターン寸法を変化させたことである。すなわち、このテーパーの大きさは、ＭＲハイト２．５μｍの位置でＭＲパターン幅（電極間隔）は８μｍであって、ＭＲハイト２．０μｍの位置ではＭＲパターン幅（電極間隔）が７．５μｍである。
【００４２】
配向磁石もＭＲ膜のテーパーに則して近接する構造で電極もＭＲ膜のテーパーのついた両端から通電し、ＭＲ膜、電極ともＭＲハイト２．５μｍで８．０μｍ、ＭＲハイト２．０μｍで７．５μｍとなるようにパターン化されている。
【００４３】
このようにして制作したＭＲヘッドのトラックプロファイルを測定するとＭＲハイト２μｍの場合も、１．５μｍの場合も最大出力の５０％になる点での実効再生幅はいずれの場合も７．５μｍであった。
【００４４】
このことは本実施の形態２のＭＲヘッドにおいて、ＭＲ膜８μｍに対して、トラック幅のハイト方向のテーパー０．５μｍは、ヘッド全体として電流分布・磁界分布に変化を与えるような弊害はなく、ただＭＲハイトが減少したときの再生トラック幅が広がる課題を、ＭＲ膜自身を最初から狭めることにより相殺して課題解決したのである。
【００４５】
実施に当たっては、ＭＲ，ＳＡＬを製膜後にテーパーのついたマスクをすることにより、その後配向磁石、電極を同じマスクでパターン化することが出来るために、きわめて容易に実施することが可能である。
【００４６】
なお、本願発明の主旨より、実効再生幅が広がるのを補正するＭＲ、ＳＡＬ膜パターンを作成するこのために、この実施例では左右均等なテーパーを開示したが、均等である必要はない。
【００４７】
（実施の形態３）
実施の形態２のヘッドをＭＲハイト１．４μｍまで削り込むと、今度は実効再生幅が減少する結果となった。これは実施の形態１における、図６に示すＭＲハイトと実効再生幅から容易に推測されるように、ある程度以下のＭＲハイトになると、ＭＲ膜中の電流分布はハイト方向の成分が減少して、ＭＲ膜全長に渡ってほぼ均一な電流分布になって、ＭＲハイト依存性が無くなっているにもかかわらず、ＭＲ膜パターンにテーパーがついて減少方向にあるためである。
【００４８】
そのために、図７に示すようにＭＲハイト１．８μｍ以下のハイトではＭＲ膜のパターンにテーパを持たせない構造のヘッドが最適であることを意味する。
【００４９】
以上のように、磁気抵抗効果型ヘッドで、ＭＲハイトが減少することによりＭＲ膜の形状効果で実効再生幅が変化する課題に対して、予め相殺するパターンのＭＲ膜構成をすることにより、磁気テープなどの研磨性のある磁気テープでヘッドが摩耗しても、再生幅に変化のない超狭トラック記録の再生ヘッドとして磁気抵抗効果型磁気ヘッドを製造することが出来る。
【００５０】
本実施例では、ＭＲ膜と電極間隔をＭＲハイト方向にテーパーを付けたが、これはＭＲ膜の製造用のマスクを共用するためであって、ＭＲ膜と配向磁石をトラック幅より広めに設計しておき、電極間隔のみを略トラック幅に設定し、しかもＭＲハイト方向にテーパーをかけることでも同様の実施効果がえられる。
【００５１】
このことは、ＭＲ膜の動作原理からすると、容易に類推できることであり、ＭＲ膜中の通電域が再生トラック幅に相当するからである。
【００５２】
実施例の中で、実効トラック幅がＭＲハイト依存性を示したのは、ＭＲハイトが深いときであったが、これはＭＲ膜のトラック幅方向とハイト方向の比率に関係するためである。
【００５３】
８μｍトラックに対して２．５μｍのＭＲハイトでは両端で再生感度の低い部分が顕著であり、１．４μｍハイトであれば両端の影響は固定化されている。
【００５４】
これはＭＲハイトの絶対値ではなく、８μｍに対する２．５μｍの比率で決まっている。横８μｍに対してたて１．４μｍの比率以上になるとこのように、ＭＲ膜の形状に起因する実効再生幅の変化が見られる。このようにトラック幅とＭＲハイトの比率が大きくかけ離れているものには適応されないが、近い場合は実効再生幅のＭＲハイト依存性は避けられないものであって、本願発明の効果が必要である。
【００５５】
また低ＭＲハイトで実効再生幅が広がらないために実施の形態３で開示したＭＲヘッド構成も、設計上ＭＲヘッドの摩耗量が限定される場合には、ＭＲハイトの使用範囲内のみに限り相殺トラック幅パターンを設けるだけで、以後の浅いＭＲハイトの部分は特に規定しなくともよい。
【００５６】
なお、これまでの説明では、シールド型のシールド軟磁性膜及び途中の電気絶縁膜、磁気遮断膜などについて説明を加えなかったが、そのことは公知の事項としてあえて説明を加えなかった。
【００５７】
シールド型磁気抵抗効果ヘッドは、基板上に絶縁膜を設け、その上に下部シールド膜を設け上部シール膜との間に本願発明で説明したＭＲ膜及びＳＡＬ膜が設けられ、それに繋がる配向磁石とＭＲ膜に通電する電極から構成される事は公知の事項である。
【００５８】
【発明の効果】
初期のＭＲ膜で構成するトラック幅を、ＭＲハイト方向でテーパーを付けておくと、ヘッドがテープと接触してヘッド摩耗を生じても、実効再生幅が増加することなく、同じ再生幅の再生ヘッドを設計することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のテーパー付きのＭＲ膜を有するヘッドの概念図（側面図）
【図２】アジマス記録の時のトラック幅設計説明図
【図３】ＭＲヘッドの従来構成説明図（側面図、テープ摺動面側からみた平面図、斜視図）
【図４】トラックプロファイルの説明図
【図５】ＭＲ膜の電流分布と再生感度説明図
【図６】実施の形態１（従来ヘッド）のＭＲハイトと実効再生幅の関係図
【図７】本発明が開示する実施の形態３のヘッド構成説明図
【符号の説明】
１０，１１，１２，１３，１４，１５、２１  再生ヘッド
２０  記録トラック
２，２２、２３  ＭＲ膜
３，３２、３３  ＳＡＬ膜
４，４´、４２，４２´、４３，４３´  電極
５，５´、５２，５２´、５３，５３´  配向磁石
【図１】
2004220674.tif 000003
【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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