(57)【要約】磁気抵抗素子の磁化方向のずれを補正するための磁界を印加する磁界印加手段を備える磁気記録再生装置を提供する。磁界印加手段は、巨大磁気抵抗素子のフリー層の磁化方向のずれを補正するために用いることができる。磁界印加手段制御部は磁界印加手段を制御して、磁気抵抗素子の磁化方向及び磁界強度を調整する。磁界印加手段制御部は、データ読出し時にのみ磁界を印加するように磁界印加手段を制御することもでき、また、データの再読み出し時に印加磁界の強度を上げるように制御することもできる。磁界印加手段はヘッドスライダを支持するサスペンションのヘッド搭載側の面とは逆の面にヘッドに対応して搭載される。
2004097807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗素子を備えた磁気記録再生装置であって、前記磁気抵抗素子の磁化方向のずれを補正する磁界を印加する磁界印加手段を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２】
前記磁界印加手段は、前記磁気抵抗素子に対しその高さ方向の磁界を印加することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生装置。
【請求項３】
前記磁気抵抗素子は、巨大磁気抵抗素子であり、前記磁界印加手段は、前記巨大磁気抵抗素子のフリー層の磁化方向のずれを補正することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生装置。
【請求項４】
前記磁界印加手段を制御する磁界印加手段制御部を備え、前記磁界印加手段制御部は、前記磁気抵抗素子の磁化方向及び磁界強度を調整するように前記磁界印加手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生装置。
【請求項５】
前記磁界印加手段制御部は、データ読出し時にのみ磁界を生成するように前記磁界印加手段を制御することを特徴とする請求項３に記載の磁気記録再生装置。
【請求項６】
前記磁界印加手段制御部は、データの再読み出し時に印加磁界の強度を上げるように前記磁界印加手段を制御することを特徴とする請求項３に記載の磁気記録再生装置。
【請求項７】
前記磁界印加手段制御部は、前記磁界印加手段が生成する磁界の強度が、磁気記録媒体のデータが消去されない範囲を超えないように制御することを特徴とする請求項３に記載の磁気記録再生装置。
【請求項８】
前記磁界印加手段制御部は、読出し時以外の時に前記磁界印加手段の磁界強度を増加させ、読出し時には前記磁界を印加することなく読出しを行い、そのエラーレートを検出することによって、前記磁界印加手段が印加する磁界の強度範囲を設定することを特徴とする請求項５に記載の磁気記録再生装置。
【請求項９】
両面に配線パターンを有することを特徴とする磁気記録再生装置に用いるサスペンション。
【請求項１０】
一方の面にヘッドスライダが搭載され、他方の面に磁界印加手段が搭載されることを特徴とする請求項１０に記載のサスペンション。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、磁気記録再生装置に関し、特に磁気抵抗効果型ヘッドを備えた磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】  近年、磁気記録再生装置においては、磁気抵抗効果を利用したヘッドを採用することにより、記録密度が著しく向上している。特に、巨大磁気抵抗効果型ヘッドの実用化に伴い、記録密度は飛躍的に向上している。
一般に、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子は、フリー層、スペーサ層、ピンド層および反強磁性層から構成される。ピンド層の磁化方向は素子高さ方向を、フリー層の磁化方向はトラック幅方向を、それぞれ向いている。
フリー層の磁化方向は、磁気記録媒体の磁界により垂直方向に変化する。その際、ピンド層とフリー層の各磁化方向が相互に平行でかつ向きが一致する場合に抵抗が最小となり、逆にその向きが反対となる反平行の場合に最大となる。したがって、この抵抗変化を検出すれば、磁気記録媒体に記録された情報を読み取ることができる。
ＧＭＲ素子は、外部磁界がない場合、ピンド層磁化方向とフリー層磁化方向とのなす角度が９０°であることが理想である。この場合に、ＧＭＲ素子の出力は最大となり、また上下非対称性（正方向出力と負方向出力の非対称性）は零となる。しかしながら、実際のプロセスで製造されたＧＭＲ素子はすべて、ピンド層磁化方向とフリー層磁化方向とのなす角度が９０°であるということはない。したがって磁化状態はプロセスや寸法等に左右されるから、ピンド層磁化方向とフリー層磁化方向とのなす角度は、あるばらつきをもつ。このばらつきにより、多数のＧＭＲ素子がすべて最適なバイアスポイントで動作することはなく、所定の最大出力を出すことができない。
この場合若干の特性調整は、センス電流を変化させることにより可能である。すなわち、センス電流自体が作る磁界の変化を利用して、フリー層の磁化方向のわずかな調整を行うことはできる。しかしながら、センス電流を大きくすると、特性が不安定となり、エレクトロマイグレーションによる断線等を引き起こす可能性があることから、ヘッド特性をコントロールすることは現実的に困難である。
したがって、現状では、ＧＭＲヘッドの出力及び上下非対称性について、ある閾値をもうけ、その範囲内のヘッドを選別して使用している。しかしながら、この方法では、一定のばらつきを許容しているので、性能を十分に発揮できない場合がある。また、この特性のばらつきは、ＧＭＲヘッドの製造において、歩留まりの悪化の要因ともなっている。さらに、初期には最適なバイアス状態にあったＧＭＲヘッドであっても、装置搭載後に例えば加熱等の何らかの要因により、ピンド層とフリー層の磁化状態が変化することも考えられる。この場合もヘッド特性が劣化し、ひいてはリードエラーを引き起こすことにもなりかねない。
従来、データ読出し動作時にヘッド外部から、最適特性を得るようにバイアスを調整するようなことは行われていなかった。たとえば、特開平１０−５５５０１号公報には、記録ヘッドと再生ヘッドとの相対的位置関係を最適化するように、ヘッド位置誤差情報に従って制御されるバイアス磁界発生素子を設け、再生ヘッドの感度分布を調整することが開示されている。しかしながら、これは再生ヘッドに本来の最適バイアスを与えるための磁界を印加することを開示するものではない。
【発明の開示】
本発明は、上記の問題点に鑑み、出力特性のばらつきがあっても、最適バイアスポイントに調整でき、出力の上下非対称性がゼロで最大出力を得ることができる磁気記録再生装置を提供することを目的とする。
本発明は、前記目的を達成するために、磁気記録再生装置において、磁気抵抗素子の磁化方向のずれを補正するための磁界を印加する磁界印加手段を備えることを特徴とする。前記磁界印加手段は、磁気抵抗素子の高さ方向磁界を印加するようにできる。
また、前記磁気抵抗素子は、巨大磁気抵抗素子であり、前記磁界印加手段は、前記巨大磁気抵抗素子のフリー層の磁化方向のずれを補正することができる。
さらに、磁界印加手段制御部を備え、前記磁界印加手段制御部は前記磁気抵抗素子の磁化方向及び磁界強度を調整するように前記磁界印加手段を制御することができる。
また、前記磁界印加手段制御部は、データ読出し時にのみ磁界を印加するように磁界印加手段を制御することもでき、また、データの再読み出し時に印加磁界の強度をあげるように制御することもできる。
さらに、磁界印加手段制御部は、前記磁界印加手段が印加する磁界の強度が、磁気記録媒体のデータが消去されない範囲を超えないように制御することができる。また、前記磁界印加手段制御部は、読出し時以外の時に前記磁界印加手段の磁界強度を増加させ、読出し時には前記磁界を印加することなく読出しを行い、そのエラーレートを検出することによって、前記磁界印加手段が印加する磁界の強度範囲を設定する。
さらに、本発明は、両面に配線パターンを有する磁気記録再生装置に用いられるサスペンションを提供する。サスペンションは、一方の面にヘッドスライダを搭載し、他方の面には電磁石を搭載することができる。
【図面の簡単な説明】  本発明を添付の図面を参照しながら、以下に説明する。
図１は、本発明の１実施形態である磁気記録再生装置を示す図、
図２は、本発明の１実施形態のＧＭＲヘッドの特性を示す図、
図３は、本発明の１実施形態である磁気記録再生装置に用いられるサスペンションを示す図、
図４は、本発明の１実施形態の制御回路を示すブロック図、
図５は、印加磁界の上限を求める過程を示すフローチャート、
図６は、公知のＧＭＲ素子の概略構造を示す図、
図７は、公知のＧＭＲヘッドの概略構造を示す図、そして、
図８は、ヘッド出力の上下非対称性を説明する図である。
発明の実施の形態の説明
本発明によりもたらされる作用効果を明確にするために、本発明を適用しないＧＭＲ素子を用いた磁気記録再生装置について説明する。
図６は、一般的なＧＭＲ素子の構成を説明する図である。図では、ＧＭＲ素子の磁気記録媒体に対向する面が示されている。ＧＭＲ素子１０は、フリー層１１、スペーサ層１２、ピンド層１３、反強磁性層１４から構成される。ＧＭＲ素子を構成する４層は、読取りヘッドとして記録媒体に対向し、その積層方向が記録媒体の周方向に対応するように配置される。通常、フリー層１１、ピンド層１３には、ＮｉＦｅ／Ｃｏ合金といった強磁性体、スペーサ層１２にはＣｕ、反磁性層１４にはＰｄＰｔＭｎといった反強磁性体が用いられている。ピンド層１３に接する反磁性層１４により、ピンド層１３の磁化方向は一方向に固定される。一方、フリー層１１は、記録媒体に平行にトラック幅方向に磁化されている。図５には、矢印でそれぞれの磁化方向の例を示した。
フリー層１１の磁化方向は、情報が記録された磁気記録媒体の磁界の変化により垂直方向に変化する。その際、ピンド層１３とフリー層１１の各磁化方向が相互に平行でかつ向きが一致する場合に抵抗が最小となり、逆に向きが反対となる反平行の場合に最大となる。したがって、抵抗変化を検出すれば、磁気記録媒体に記録された情報を読み取ることができる。
図７に、磁気記録再生装置に用いられたＧＭＲ素子を備えるＧＭＲヘッドの従来の１例を示す。ＧＭＲヘッド２０は、回転する磁気記録媒体２５上にわずかの間隙を介して対向している。ＧＭＲヘッド２０は、ＧＭＲ素子１０を上部シールド２１、下部シールド２２の２枚のシールドに挟んだ構造で、ＧＭＲ素子１０の両端にはＧＭＲ素子１０のフリー層１１の磁化方向を制御するための高保持力磁性体からなる磁区制御膜２１が設けられている。磁区制御膜２１はトラック幅方向に磁化されており、ここから発生する磁界により、ＧＭＲ素子のフリー層１１がトラック幅方向に磁化される。また、この磁区制御膜２１には低抵抗の端子２２が接続されており、この端子２２を通じてＧＭＲ素子１０へセンス電流を供給している。このように構成されたＧＭＲヘッド２０は、センス電流が流れる抵抗の変化を電圧の変化として出力する。
前述のように、ピンド層の磁化方向は素子高さ方向、フリー層の磁化方向はトラック幅方向を向いている。ＧＭＲ素子は、ピンド層磁化方向とフリー層磁化方向のなす角度が９０°であることが理想である。この場合に、ＧＭＲ素子の出力は最大となり、上下非対称性は零となる。
ここで、上下非対称性は、図８に示すように、正方向の信号出力の大きさをａとし、負方向の信号出力の大きさをｂとしたとき、｜（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）｜を％で表わしたものである。上下非対称性が零となる場合は、ａ＝ｂの場合で、最適バイアスポイントであることを示す。しかしながら、実際のプロセスでは、磁化状態はプロセスや寸法等に左右されるから、ピンド層磁化方向とフリー層磁化方向とのなす角度は、あるばらつきをもつ。このばらつきにより、多数のＧＭＲ素子が最適なバイアスポイントで動作せず、所定の最大出力を出せない等の前述した問題点を有していた。
以下、図１〜５を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
１は、本実施形態の磁気記録再生装置である。ＧＭＲヘッドを有するヘッド部２を搭載したヘッドスライダがサスペンション３に支持されている。ヘッド部２は磁気記録媒体４に対向して配置されている。磁気記録媒体４の回転とともに、ヘッド部２が磁気記録媒体４の半径方向に移動して、ＧＭＲヘッドによって情報を読み取っていく。磁気記録媒体４の両面に情報が記録され、ヘッド部２は両面に対向して備えられる。本例では、１枚の記録媒体４を備える磁気記録再生装置を示したが、通常、磁気記録再生装置は、１本の回転軸に複数の記録媒体、例えば４枚の記録媒体を有する。４枚の記録媒体を有する場合、ヘッドは合計８個搭載されることになる。
電磁石５が、サスペンション３の上面でかつＧＭＲヘッドを有するヘッド部２の近傍に配置されている。電磁石５は、供給される電流に応じて、記録媒体４に垂直な方向に所望の大きさの磁界を印加することができる。すなわち、電磁石５に流れる電流を制御して、電磁石５により印加される記録媒体に垂直な磁界の強さを変化させることにより、フリー層の磁界の方向と大きさを、所望の方向及び大きさに調整することができる。したがって、ピンド層磁化方向とフリー層磁化方向とのなす角度がずれていても、理想的な角度である９０°に補正することができ、したがってＧＭＲヘッドの出力を最大に、上下非対称性を零とすることができる。
最適バイアスポイントを得るために電磁石５に供給すべき電流値は、以下に示すようにして求めることができる。なお、複数のヘッドがある場合には、ヘッド毎に電磁石に供給する電流値を決定する。
図２は、実際に電磁石５による磁界を変化させながら、データ読出し出力（黒丸）及びその上下非対称性（白丸）をプロットしたデータを示す。横軸は電磁石５による印加磁界（Ｇａｕｓｓ）を示し、縦軸は、左側に出力電圧（μＶｐｐ）を右側に上下非対称性（％）をそれぞれ示す。上記の最適バイアスポイントが得られる値は、約３０Ｇａｕｓｓの外部磁界を印加した場合であって、外部磁界０の初期状態（出力１８００μＶ、上下非対称性−１２％）と比較すると、出力は、１８００μＶから２０００μＶへ、１０％向上し、上下非対称性は０となる。
現在、上下非対称性＋２０〜−２０までを許容範囲として、この範囲のものをヘッドとして使用しているが、本発明によれば、これらについて上下非対称性ほぼ０に補正することができ、ＧＭＲヘッドを最適バイアス状態で動作させることができる。また、上下非対称性が＋２０〜−２０を超えているＧＭＲ素子であっても、本発明を適用すると、上下非対称性を改善することができる。したがって、従来廃棄されていたものも使用可能にすることができる。
このように、個々のヘッドについて実測を行って最適磁界を決定するので、個々のヘッドについての最適バイアスポイントを容易に決定することができる。
サスペンション３上に搭載される電磁石５へ通電するためには、より対線を用いてもよい。あるいは例えば、図３に示すように、サスペンション３の上面に電磁石５への配線５１を形成することもできる。従来から、サスペンション３の磁気記録媒体４に対向する面（図の裏面側）には、ヘッドへの配線が形成されているので、この配線プロセス、例えば印刷配線やエッチング等のプロセスを利用して、電磁石５への上記配線を形成すればよい。また、電磁石５は、配線５１の先端に接続されるものとして示したが、これに限らずその配線自体を渦巻状のコイルに形成して電磁石５とすることもできる。さらに、電磁石５を制御する制御回路もサスペンション３上に搭載してもよい。
本例では、電磁石５は、サスペンション３上に設けたが、場合によっては、当該磁気記録再生装置の筐体に設けることもできる。例えば、本例のように、記録媒体を１枚だけ用いる場合には、記録媒体の記録面に対向する筐体部分であって、ヘッド移動軌跡に対応する適宜の位置に電磁石５を配置するようにしてもよい。
図４は、本実施形態の制御回路の概略を示すブロック図である。ヘッド部２は、読出しヘッドであるＧＭＲヘッドと書込みヘッドとを備え、プリアンプ８を介して書込み・読出し制御部（Ｗ／Ｒ制御部）７に接続される。ＧＭＲヘッドの近傍に配置された電磁石５は、該電磁石５へ供給する電流を制御するための電磁石制御部６に接続され、電磁石制御部６はＷ／Ｒ制御部７と浮遊磁界センサ９とに接続される。
ＧＭＲヘッドは、現在読出し専用のヘッドとして使用されている。したがって、電磁石５による外部磁界の印加は、データ読出し時にのみ行われるように制御するようにするのが好適である。例えば、その読出し時にセンス電流をＧＭＲ素子に供給するとともに、所定の磁界を発生するように電磁石への電流を供給する。すなわち、Ｗ／Ｒ制御部７が、プリアンプ８を介してセンス電流をＧＭＲヘッドに供給するのと同時に、電磁石制御部６に電磁石駆動信号を出力する。これにより、電磁石制御部６は電磁石５に所定の電流を供給する。
このようにすれば、データ読出し時以外のデータ書込み時やアイドル時には電磁石制御部６に電磁石駆動信号が供給されず、電磁石５が駆動されない。したがって、電磁石５による外部磁界が周辺に悪影響を与えるということはない。本例では、センス電流を供給する信号を電磁石駆動信号としたが、データ読出し時を検出する他の手段を用いて、データ読出し時のみに補正磁界を与えるように制御することも当然可能である。
また、磁気記録再生装置では、一度読み出しに失敗したデータに対して再度読み出しを行うことが行われる。例えば、外部磁界をかけることなく最適バイアスとなっているＧＭＲヘッドが、使用中にデータの読出しに失敗した場合そのデータを再度読出しするが、そのときには、本発明の電磁石５を用いて外部磁界を印加し、その再読み出しを行うようにすることができる。この場合も、Ｗ／Ｒ制御部７から再度読み出し指令を出力することにより、電磁石制御部６が動作するように構成すればよい。このようにすると、ヘッドの再生感度を向上させて再読み出しを行うことになり、読出しに成功する確率を高めることになる。
また、電磁石５により外部磁界を印加して感度調整を既に実施している場合であっても、読出し失敗後の再読み出しに際しては、より強い外部磁界を印加するように電磁石５の磁界を制御してもよい。
さらに、電磁石５による外部磁界は、浮遊磁界の影響を除くためにも使用することができる。すなわち、装置内部に浮遊磁界が発生して悪影響を与えるような場合、この浮遊磁界を検出する浮遊磁界センサ９を設け、このセンサ９により浮遊磁界を検出したときに、浮遊磁界を打ち消す磁界を発生するように、電磁石制御部６が電磁石５を制御するようにすればよい。
本発明によると、電磁石５によりヘッド部２の外部から磁界を印加することになるので、ＧＭＲヘッドに隣接する書込みヘッドの磁極に磁束が集中すると、磁界の大きさによっては媒体上のデータが消去されるおそれがある。特に、データが記録媒体に対して垂直に記録されている場合は、面内記録に比較して小さい磁界でデータが消去される。したがって、このようなことがないように、媒体に書き込まれたデータが消去されない磁界の上限値を得て、印加磁界の大きさをその上限値を超えないようにコントロールする必要がある。
印加磁界の上限値を求めるためには、例えば図５に示すような方法がある。
ステップＳ１では、読出しを行っていないことを確認して、磁界を印加する。磁界を印加していない場合には、磁界零の状態から所定の値だけ増加して磁界を印加する。
所定時間の後、ステップＳ２で、磁界を印加しない状態にもどして、読取りヘッドによりデータを所定回数読み出す。
ステップＳ３では、エラーレート（所定回数の読出しを行ったときに、読み出しができなかった回数の割合）を算出して、正常範囲に入っているかどうかを判断する。
正常範囲に入っていれば、ステップＳ１に戻って、さらに所定値だけ磁界を増加して印加し、以下、ステップＳ２、Ｓ３を繰返す。
ステップＳ３で、エラーレートが正常範囲（例えば１０−８）から外れると、次のステップＳ４で、エラーレートが正常範囲であったときの磁界を印加磁界の上限値として設定する。
この上限値は、電磁石５に供給する電流値の上限を決めるものであって、電磁石制御部６により電磁石５に供給する電流は、この電流値の上限を超えることがないように制御される。
印加磁界の上限値の設定は、通常工場出荷の段階で行われるが、これに限らず、磁気記録装置にヘッドを組み込んだ後、例えば電源をオンした直後又は定期点検時など適宜の時に行うようにしてもよい。なお磁気記録再生装置が使用されている期間に、その印加磁界の上限値の設定を更新するようにすれば、さらにヘッドの安定な動作を確保することができる。
ここでは、磁気抵抗効果素子の例としてＧＭＲ素子について説明したが、ＡＭＲ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）、ＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）などについても同様に、本発明を適用することができる。
【図１】
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【図２】
2004097807.tif 000004
【図３】
2004097807.tif 000005
【図４】
2004097807.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004097807.tif 000008
【図７】
2004097807.tif 000009
【図８】
2004097807.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成17年3月31日(2005.3.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録再生装置に関し、特に磁気抵抗効果型ヘッドを備えた磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気記録再生装置においては、磁気抵抗効果を利用したヘッドを採用することにより、記録密度が著しく向上している。特に、巨大磁気抵抗効果型ヘッドの実用化に伴い、記録密度は飛躍的に向上している。
【０００３】
一般に、ＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）素子は、フリー層、スペーサ層、ピンド層および反強磁性層から構成される。ピンド層の磁化方向は素子高さ方向を、フリー層の磁化方向はトラック幅方向を、それぞれ向いている。
【０００４】
フリー層の磁化方向は、磁気記録媒体の磁界により垂直方向に変化する。その際、ピンド層とフリー層の各磁化方向が相互に平行でかつ向きが一致する場合に抵抗が最小となり、逆にその向きが反対となる反平行の場合に最大となる。したがって、この抵抗変化を検出すれば、磁気記録媒体に記録された情報を読み取ることができる。
【０００５】
ＧＭＲ素子は、外部磁界がない場合、ピンド層磁化方向とフリー層磁化方向とのなす角度が９０°であることが理想である。この場合に、ＧＭＲ素子の出力は最大となり、また上下非対称性（正方向出力と負方向出力の非対称性）は零となる。しかしながら、実際のプロセスで製造されたＧＭＲ素子はすべて、ピンド層磁化方向とフリー層磁化方向とのなす角度が９０°であるということはない。したがって磁化状態はプロセスや寸法等に左右されるから、ピンド層磁化方向とフリー層磁化方向とのなす角度は、あるばらつきをもつ。このばらつきにより、多数のＧＭＲ素子がすべて最適なバイアスポイントで動作することはなく、所定の最大出力を出すことができない。
【０００６】
この場合若干の特性調整は、センス電流を変化させることにより可能である。すなわち、センス電流自体が作る磁界の変化を利用して、フリー層の磁化方向のわずかな調整を行うことはできる。しかしながら、センス電流を大きくすると、特性が不安定となり、エレクトロマイグレーションによる断線等を引き起こす可能性があることから、ヘッド特性をコントロールすることは現実的に困難である。
【０００７】
したがって、現状では、ＧＭＲヘッドの出力及び上下非対称性について、ある閾値をもうけ、その範囲内のヘッドを選別して使用している。しかしながら、この方法では、一定のばらつきを許容しているので、性能を十分に発揮できない場合がある。また、この特性のばらつきは、ＧＭＲヘッドの製造において、歩留まりの悪化の要因ともなっている。さらに、初期には最適なバイアス状態にあったＧＭＲヘッドであっても、装置搭載後に例えば加熱等の何らかの要因により、ピンド層とフリー層の磁化状態が変化することも考えられる。この場合もヘッド特性が劣化し、ひいてはリードエラーを引き起こすことにもなりかねない。
【０００８】
従来、データ読出し動作時にヘッド外部から、最適特性を得るようにバイアスを調整するようなことは行われていなかった。たとえば、特開平１０−５５５０１号公報には、記録ヘッドと再生ヘッドとの相対的位置関係を最適化するように、ヘッド位置誤差情報に従って制御されるバイアス磁界発生素子を設け、再生ヘッドの感度分布を調整することが開示されている。しかしながら、これは再生ヘッドに本来の最適バイアスを与えるための磁界を印加することを開示するものではない。
【発明の開示】
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑み、出力特性のばらつきがあっても、最適バイアスポイントに調整でき、出力の上下非対称性がゼロで最大出力を得ることができる磁気記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明は、前記目的を達成するために、磁気記録再生装置において、磁気抵抗素子の磁化方向のずれを補正するための磁界を印加する磁界印加手段を備えることを特徴とする。前記磁界印加手段は、磁気抵抗素子の高さ方向磁界を印加するようにできる。
【００１１】
また、前記磁気抵抗素子は、巨大磁気抵抗素子であり、前記磁界印加手段は、前記巨大磁気抵抗素子のフリー層の磁化方向のずれを補正することができる。
【００１２】
さらに、磁界印加手段制御部を備え、前記磁界印加手段制御部は前記磁気抵抗素子の磁化方向及び磁界強度を調整するように前記磁界印加手段を制御することができる。
【００１３】
また、前記磁界印加手段制御部は、データ読出し時にのみ磁界を印加するように磁界印加手段を制御することもでき、また、データの再読み出し時に印加磁界の強度をあげるように制御することもできる。
【００１４】
さらに、磁界印加手段制御部は、前記磁界印加手段が印加する磁界の強度が、磁気記録媒体のデータが消去されない範囲を超えないように制御することができる。また、前記磁界印加手段制御部は、読出し時以外の時に前記磁界印加手段の磁界強度を増加させ、読出し時には前記磁界を印加することなく読出しを行い、そのエラーレートを検出することによって、前記磁界印加手段が印加する磁界の強度範囲を設定する。
【００１５】
さらに、本発明は、両面に配線パターンを有する磁気記録再生装置に用いられるサスペンションを提供する。サスペンションは、一方の面にヘッドスライダを搭載し、他方の面には電磁石を搭載することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明によりもたらされる作用効果を明確にするために、本発明を適用しないＧＭＲ素子を用いた磁気記録再生装置について説明する。
【００１７】
図６は、一般的なＧＭＲ素子の構成を説明する図である。図では、ＧＭＲ素子の磁気記録媒体に対向する面が示されている。ＧＭＲ素子１０は、フリー層１１、スペーサ層１２、ピンド層１３、反強磁性層１４から構成される。ＧＭＲ素子を構成する４層は、読取りヘッドとして記録媒体に対向し、その積層方向が記録媒体の周方向に対応するように配置される。通常、フリー層１１、ピンド層１３には、ＮｉＦｅ／Ｃｏ合金といった強磁性体、スペーサ層１２にはＣｕ、反磁性層１４にはＰｄＰｔＭｎといった反強磁性体が用いられている。ピンド層１３に接する反磁性層１４により、ピンド層１３の磁化方向は一方向に固定される。一方、フリー層１１は、記録媒体に平行にトラック幅方向に磁化されている。図５には、矢印でそれぞれの磁化方向の例を示した。
【００１８】
フリー層１１の磁化方向は、情報が記録された磁気記録媒体の磁界の変化により垂直方向に変化する。その際、ピンド層１３とフリー層１１の各磁化方向が相互に平行でかつ向きが一致する場合に抵抗が最小となり、逆に向きが反対となる反平行の場合に最大となる。したがって、抵抗変化を検出すれば、磁気記録媒体に記録された情報を読み取ることができる。
【００１９】
図７に、磁気記録再生装置に用いられたＧＭＲ素子を備えるＧＭＲヘッドの従来の１例を示す。ＧＭＲヘッド２０は、回転する磁気記録媒体２５上にわずかの間隙を介して対向している。ＧＭＲヘッド２０は、ＧＭＲ素子１０を上部シールド２１、下部シールド２２の２枚のシールドに挟んだ構造で、ＧＭＲ素子１０の両端にはＧＭＲ素子１０のフリー層１１の磁化方向を制御するための高保持力磁性体からなる磁区制御膜２３が設けられている。磁区制御膜２３はトラック幅方向に磁化されており、ここから発生する磁界により、ＧＭＲ素子のフリー層１１がトラック幅方向に磁化される。また、この磁区制御膜２３には低抵抗の端子２４が接続されており、この端子２４を通じてＧＭＲ素子１０へセンス電流を供給している。このように構成されたＧＭＲヘッド２０は、センス電流が流れる抵抗の変化を電圧の変化として出力する。
【００２０】
前述のように、ピンド層の磁化方向は素子高さ方向、フリー層の磁化方向はトラック幅方向を向いている。ＧＭＲ素子は、ピンド層磁化方向とフリー層磁化方向のなす角度が９０°であることが理想である。この場合に、ＧＭＲ素子の出力は最大となり、上下非対称性は零となる。
【００２１】
ここで、上下非対称性は、図８に示すように、正方向の信号出力の大きさをａとし、負方向の信号出力の大きさをｂとしたとき、｜（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）｜を％で表わしたものである。上下非対称性が零となる場合は、ａ＝ｂの場合で、最適バイアスポイントであることを示す。しかしながら、実際のプロセスでは、磁化状態はプロセスや寸法等に左右されるから、ピンド層磁化方向とフリー層磁化方向とのなす角度は、あるばらつきをもつ。このばらつきにより、多数のＧＭＲ素子が最適なバイアスポイントで動作せず、所定の最大出力を出せない等の前述した問題点を有していた。
【００２２】
以下、図１〜５を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
１は、本実施形態の磁気記録再生装置である。ＧＭＲヘッドを有するヘッド部２を搭載したヘッドスライダがサスペンション３に支持されている。ヘッド部２は磁気記録媒体４に対向して配置されている。磁気記録媒体４の回転とともに、ヘッド部２が磁気記録媒体４の半径方向に移動して、ＧＭＲヘッドによって情報を読み取っていく。磁気記録媒体４の両面に情報が記録され、ヘッド部２は両面に対向して備えられる。本例では、１枚の記録媒体４を備える磁気記録再生装置を示したが、通常、磁気記録再生装置は、1本の回転軸に複数の記録媒体、例えば４枚の記録媒体を有する。４枚の記録媒体を有する場合、ヘッドは合計８個搭載されることになる。
【００２４】
電磁石５が、サスペンション３の上面でかつＧＭＲヘッドを有するヘッド部２の近傍に配置されている。電磁石５は、供給される電流に応じて、記録媒体４に垂直な方向に所望の大きさの磁界を印加することができる。すなわち、電磁石５に流れる電流を制御して、電磁石５により印加される記録媒体に垂直な磁界の強さを変化させることにより、フリー層の磁界の方向と大きさを、所望の方向及び大きさに調整することができる。したがって、ピンド層磁化方向とフリー層磁化方向とのなす角度がずれていても、理想的な角度である９０°に補正することができ、したがってＧＭＲヘッドの出力を最大に、上下非対称性を零とすることができる。
【００２５】
最適バイアスポイントを得るために電磁石５に供給すべき電流値は、以下に示すようにして求めることができる。なお、複数のヘッドがある場合には、ヘッド毎に電磁石に供給する電流値を決定する。
【００２６】
図２は、実際に電磁石５による磁界を変化させながら、データ読出し出力（黒丸）及びその上下非対称性（白丸）をプロットしたデータを示す。横軸は電磁石５による印加磁界（Ｇａｕｓｓ）を示し、縦軸は、左側に出力電圧（μＶｐｐ）を右側に上下非対称性（％）をそれぞれ示す。上記の最適バイアスポイントが得られる値は、約３０Ｇａｕｓｓの外部磁界を印加した場合であって、外部磁界０の初期状態（出力１８００μＶ、上下非対称性−１２％）と比較すると、出力は、１８００μＶから２０００μＶへ、１０％向上し、上下非対称性は０となる。
【００２７】
現在、上下非対称性＋２０〜−２０までを許容範囲として、この範囲のものをヘッドとして使用しているが、本発明によれば、これらについて上下非対称性ほぼ０に補正することができ、ＧＭＲヘッドを最適バイアス状態で動作させることができる。また、上下非対称性が＋２０〜−２０を超えているＧＭＲ素子であっても、本発明を適用すると、上下非対称性を改善することができる。したがって、従来廃棄されていたものも使用可能にすることができる。
【００２８】
このように、個々のヘッドについて実測を行って最適磁界を決定するので、個々のヘッドについての最適バイアスポイントを容易に決定することができる。
【００２９】
サスペンション３上に搭載される電磁石５へ通電するためには、より対線を用いてもよい。あるいは例えば、図３に示すように、サスペンション３の上面に電磁石５への配線５１を形成することもできる。従来から、サスペンション３の磁気記録媒体４に対向する面（図の裏面側）には、ヘッドへの配線が形成されているので、この配線プロセス、例えば印刷配線やエッチング等のプロセスを利用して、電磁石５への上記配線を形成すればよい。また、電磁石５は、配線５１の先端に接続されるものとして示したが、これに限らずその配線自体を渦巻状のコイルに形成して電磁石５とすることもできる。さらに、電磁石５を制御する制御回路もサスペンション３上に搭載してもよい。
【００３０】
本例では、電磁石５は、サスペンション３上に設けたが、場合によっては、当該磁気記録再生装置の筐体に設けることもできる。例えば、本例のように、記録媒体を１枚だけ用いる場合には、記録媒体の記録面に対向する筐体部分であって、ヘッド移動軌跡に対応する適宜の位置に電磁石５を配置するようにしてもよい。
【００３１】
図４は、本実施形態の制御回路の概略を示すブロック図である。ヘッド部２は、読出しヘッドであるＧＭＲヘッドと書込みヘッドとを備え、プリアンプ８を介して書込み・読出し制御部（Ｗ／Ｒ制御部）７に接続される。ＧＭＲヘッドの近傍に配置された電磁石５は、該電磁石５へ供給する電流を制御するための電磁石制御部６に接続され、電磁石制御部６はＷ／Ｒ制御部７と浮遊磁界センサ９とに接続される。
【００３２】
ＧＭＲヘッドは、現在読出し専用のヘッドとして使用されている。したがって、電磁石５による外部磁界の印加は、データ読出し時にのみ行われるように制御するようにするのが好適である。例えば、その読出し時にセンス電流をＧＭＲ素子に供給するとともに、所定の磁界を発生するように電磁石への電流を供給する。すなわち、Ｗ／Ｒ制御部７が、プリアンプ８を介してセンス電流をＧＭＲヘッドに供給するのと同時に、電磁石制御部６に電磁石駆動信号を出力する。これにより、電磁石制御部６は電磁石５に所定の電流を供給する。
【００３３】
このようにすれば、データ読出し時以外のデータ書込み時やアイドル時には電磁石制御部６に電磁石駆動信号が供給されず、電磁石５が駆動されない。したがって、電磁石５による外部磁界が周辺に悪影響を与えるということはない。本例では、センス電流を供給する信号を電磁石駆動信号としたが、データ読出し時を検出する他の手段を用いて、データ読出し時のみに補正磁界を与えるように制御することも当然可能である。
【００３４】
また、磁気記録再生装置では、一度読み出しに失敗したデータに対して再度読み出しを行うことが行われる。例えば、外部磁界をかけることなく最適バイアスとなっているＧＭＲヘッドが、使用中にデータの読出しに失敗した場合そのデータを再度読出しするが、そのときには、本発明の電磁石５を用いて外部磁界を印加し、その再読み出しを行うようにすることができる。この場合も、Ｗ／Ｒ制御部７から再度読み出し指令を出力することにより、電磁石制御部６が動作するように構成すればよい。このようにすると、ヘッドの再生感度を向上させて再読み出しを行うことになり、読出しに成功する確率を高めることになる。
【００３５】
また、電磁石５により外部磁界を印加して感度調整を既に実施している場合であっても、読出し失敗後の再読み出しに際しては、より強い外部磁界を印加するように電磁石５の磁界を制御してもよい。
【００３６】
さらに、電磁石５による外部磁界は、浮遊磁界の影響を除くためにも使用することができる。すなわち、装置内部に浮遊磁界が発生して悪影響を与えるような場合、この浮遊磁界を検出する浮遊磁界センサ９を設け、このセンサ９により浮遊磁界を検出したときに、浮遊磁界を打ち消す磁界を発生するように、電磁石制御部６が電磁石５を制御するようにすればよい。
【００３７】
本発明によると、電磁石５によりヘッド部２の外部から磁界を印加することになるので、ＧＭＲヘッドに隣接する書込みヘッドの磁極に磁束が集中すると、磁界の大きさによっては媒体上のデータが消去されるおそれがある。特に、データが記録媒体に対して垂直に記録されている場合は、面内記録に比較して小さい磁界でデータが消去される。したがって、このようなことがないように、媒体に書き込まれたデータが消去されない磁界の上限値を得て、印加磁界の大きさをその上限値を超えないようにコントロールする必要がある。
【００３８】
印加磁界の上限値を求めるためには、例えば図５に示すような方法がある。
【００３９】
ステップＳ１では、読出しを行っていないことを確認して、磁界を印加する。磁界を印加していない場合には、磁界零の状態から所定の値だけ増加して磁界を印加する。
【００４０】
所定時間の後、ステップＳ２で、磁界を印加しない状態にもどして、読取りヘッドによりデータを所定回数読み出す。
【００４１】
ステップＳ３では、エラーレート（所定回数の読出しを行ったときに、読み出しができなかった回数の割合）を算出して、正常範囲に入っているかどうかを判断する。
【００４２】
正常範囲に入っていれば、ステップＳ１に戻って、さらに所定値だけ磁界を増加して印加し、以下、ステップＳ２、Ｓ３を繰返す。
【００４３】
ステップＳ３で、エラーレートが正常範囲（例えば１０−８）から外れると、次のステップＳ４で、エラーレートが正常範囲であったときの磁界を印加磁界の上限値として設定する。
【００４４】
この上限値は、電磁石５に供給する電流値の上限を決めるものであって、電磁石制御部６により電磁石５に供給する電流は、この電流値の上限を超えることがないように制御される。
【００４５】
印加磁界の上限値の設定は、通常工場出荷の段階で行われるが、これに限らず、磁気記録装置にヘッドを組み込んだ後、例えば電源をオンした直後又は定期点検時など適宜の時に行うようにしてもよい。なお磁気記録再生装置が使用されている期間に、その印加磁界の上限値の設定を更新するようにすれば、さらにヘッドの安定な動作を確保することができる。
【００４６】
ここでは、磁気抵抗効果素子の例としてＧＭＲ素子について説明したが、ＡＭＲ（Anisotropic Magnetoresistive）、ＴＭＲ（Tunnel Magnetoresistive）などについても同様に、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
本発明を添付の図面を参照しながら、以下に説明する。
【図１】本発明の１実施形態である磁気記録再生装置を示す図である。
【図２】本発明の１実施形態のＧＭＲヘッドの特性を示す図である。
【図３】本発明の１実施形態である磁気記録再生装置に用いられるサスペンションを示す図である。
【図４】本発明の１実施形態の制御回路を示すブロック図である。
【図５】印加磁界の上限を求める過程を示すフローチャートである。
【図６】公知のＧＭＲ素子の概略構造を示す図である。
【図７】公知のＧＭＲヘッドの概略構造を示す図である。
【図８】ヘッド出力の上下非対称性を説明する図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
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【国際調査報告】
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