(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気媒体から情報を読取るための磁気抵抗読取素子、
磁気媒体の表面特性に関する情報を読取る非磁性素子、
前記磁気抵抗読取素子と前記非磁性素子との間に位置づけられたスペーサ、ならびに
前記磁気抵抗読取素子が読取った情報から前記非磁性素子が読取った情報を消去し磁気媒体に記録された情報を得る手段、
を含む磁気抵抗ヘッドの読取装置において、
前記磁気抵抗ヘッドの磁気媒体の表面に対向する空気軸受面で、前記非磁性素子の幅は、磁気抵抗読取素子の幅より大きいことを特徴とする磁気抵抗ヘッドの読取装置。
【請求項２】
前記スペーサが、絶縁体である請求項１に記載の読取装置。
【請求項３】
前記非磁性素子が、金属材料製である請求項１に記載の読取装置。
【請求項４】
前記非磁性素子が、ニッケル製である請求項３に記載の読取装置。
【請求項５】
前記磁気抵抗読取素子が、０．１μｍから４．０μｍの範囲内に活性領域幅を有する請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記非磁性素子が、０．１μｍから４．０μｍの範囲内の幅を有する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記非磁性素子が、０．１μｍから１００μｍの範囲内の幅を有する請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記磁気抵抗読取素子と前記非磁性素子との間に設けられ、複数のギャップ層により分離された複数のニッケル鉄層をさらに有する請求項１に記載の装置。
【請求項９】
磁気媒体から情報を読取るための磁気抵抗読取素子、
磁気媒体の表面特性に関する情報を読取る非磁性素子、
前記磁気抵抗読取素子と前記非磁性素子との間に位置づけられたスペーサ、ならびに
前記磁気抵抗読取素子が読取った情報から前記非磁性素子が読取った情報を消去し磁気媒体に記録された情報を得る手段、
を含む磁気抵抗ヘッドの読取装置において、
前記磁気抵抗ヘッドの前記磁気媒体の表面に対向する空気軸受面に凹所が設けられ、該凹所の内側に前記磁気抵抗読取素子が設けられ、もって前記非磁性素子が、前記磁気抵抗読取素子よりもさらに磁気媒体近くに配置されていることを特徴とする磁気抵抗ヘッドの読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、一般的には、磁気抵抗読取装置に使用する磁気抵抗ヘッドに関する。特に、本発明は、熱的凹凸（ａｓｐｅｒｉｔｉｅｓ）の識別と読取作業中の熱的凹凸の影響の消去との両方を行う磁気抵抗読取装置である。
【０００２】
磁気読取ヘッドの磁気抵抗読取装置部は、磁気媒体であるディスク上に記憶した、磁気的に符号化した情報を検索する。この磁気抵抗読取装置は、典型的には、上面シールド、底面シールド、読取素子、バイアス層、およびスペーサ層を含む幾つかの層から成る。読取素子、バイアス層、およびスペーサ層が上面シールドと底面シールドの間に位置づけられている。読取素子は、磁気抵抗性組成物、典型的にはニッケル鉄（ＮｉＦｅ）のような強磁性体から製作する。バイアス層は、該読取素子を低飽和保磁力の磁化容易軸（ｅａｓｙ  ａｘｉｓ）に沿って適切に偏倚し、スペーサ層は、読取素子とバイアス層の間に必要な分離をもたらす。
【０００３】
読取素子は、磁化容易軸がディスク回転方向に直角でディスク平面と平行であるように、読取りヘッド上に組み立てる。ディスク表面からの磁束が読取素子の磁化ベクトルを回転させ、次にそれが読取素子の電気抵抗率を変える。読取素子の抵抗率の変化は、読取素子に検知電流を流し、該読取素子を横切る電圧を測定することによって検出できる。次に、外部回路装置が電圧情報を適切なフォーマットに変換し、該情報を必要に応じて処理する。
【０００４】
読取ヘッドの低飛翔性のため、即ち、読取ヘッドが回転ディスクに非常に接近して位置づけられているため、磁気抵抗読取装置がディスクの突起または機械的凹凸に影響されやすく、それが読取作業を妨害する。ディスク上の凹凸は、磁気抵抗読取素子と直接接触するようになる。磁気抵抗読取素子がディスク上の機械的凹凸と接触するとき、読取素子は摩擦加熱を受け、それによってこの磁気抵抗センサの抵抗が変る。この現象を“熱的凹凸（ｔｈｅｒｍａｌ  ａｓｐｅｒｉｔｙ）”と呼んでいる。１〜３μｓｅｃの持続時間を有する信号スパイクが生じる。この期間中、読取素子は、読み取りが出来ない。
【０００５】
磁気抵抗読取装置がディスク上に記憶された情報を適切に読み取るのを妨げまたは変える別の状況は、表面が完全に平坦というよりはむしろ、反った表面（ｗａｒｐｅｄ  ｄｉｓｋ）を有するディスクから生じる。磁気抵抗読取素子が偏倚され、それをその周辺に対して熱くする。センサは、大きなヒートシンクとして作用するディスクに非常に接近して飛翔する。読取素子のディスクへの近接が該読取素子の冷却速度を変え、それによって読取素子の抵抗特性を変える。飛翔高さの動的変化、ディスクとヘッドの変調、および凹凸との近接触の全てが読取素子の抵抗のベースラインの変位（ｓｈｉｆｔ）へ繋がり、それによってその読取性能を抑制する。
【０００６】
ディスク上の何れかの機械的凹凸を精密に図示するために、全ディスク表面を比較的急速に走査してこれらの欠陥領域にデータを書き込まないようにそれらの欠陥部位の位置を記録することと、読取作業中何れかの熱的凹凸の影響を効果的に相殺することの両方が出来る、磁気抵抗読取ヘッドに対する要求がある。
【０００７】
（発明の簡単な概要）
本発明は、磁気抵抗ヘッドの読取装置である。読取装置は、磁気媒体から情報を読取るための磁気抵抗読取素子および非磁性素子を有する複式ストリップセンサを含む。スペーサは磁気抵抗読取素子と非磁性素子の間に位置づけられる。複数の電気接触子が磁気抵抗読取素子および非磁性素子を外部回路装置へ接続する。
【０００８】
一好適実施例では、非磁性素子が磁気抵抗読取素子に等価な寸法および形状を有する。非磁性センサは高熱抵抗率を有する材料から作る。そこで、読取作業中、非磁性素子信号を磁気抵抗読取素子信号から引く。これを実行することにより、非磁性センサの抵抗および磁気特性を特に制御する必要がない。
【０００９】
もう一つの好適実施例では、非磁性素子が広域検出素子である。広域検出素子を備えることによって、機械的凹凸のために幾つかのトラックを走査でき、これら機械的凹凸の位置を精密に図示してそれらの位置に情報を記憶しないようにできる。その上、非磁性素子が磁気抵抗素子よりも物理的に突出する。従って、この読取素子と物理的に接触しないが、磁気抵抗読取素子に近接しているために、読取プロセスに熱的に影響する機械的凹凸の位置でさえも識別することが出来る。
【００１０】
（詳細な説明）
図１は、従来技術の読取装置５０の、該読取り装置の空気軸受面から見た層状線図である。従来技術の読取装置５０は、底面シールド５２、絶縁層である半間隙５４、磁気抵抗層５６、スペーサ５８、バイアス層６０、永久磁石６２および６４、電気接触子６６および６８、絶縁層である半間隙７０、並びに上面シールド７２を含む。
【００１１】
磁気抵抗層５６は、活性領域５６Ｃによって分離された受動領域５６Ａおよび５６Ｂを含む複数の領域を有する。活性領域５６Ｃは、永久磁石６２と６４の間の磁気抵抗層５６の領域として形成される。活性領域５６Ｃは、磁気記憶媒体であるディスクのトラックから情報を読み取る、磁気抵抗層５６の領域である。
【００１２】
読取作業中、従来技術の読取装置５０は、回転するディスクに隣接して配置される。ディスク上の情報が磁気抵抗層５６の活性領域５６Ｃの抵抗率に変化を引き起こす。電気接触子６６および６８を介して磁気抵抗層５６に電流を流し、磁気抵抗層５６を横切る電圧を測定する。次に、外部回路装置が該情報を必要に応じて処理する。
【００１３】
従来技術の読取装置５０は、それがディスク上に記憶された情報を適正に読み取るのを妨げまたは変える、二つの特定の状況により損なわれていた。第１の状況は、従来技術の読取装置５０を組込んだ読取ヘッドの低飛翔性による。この読取ヘッドは、回転ディスクに極めて近接して位置づけられる。それで、従来技術の読取装置５０は、ディスクの突起または機械的凹凸に影響されやすく、それが読取作業を妨害する。ディスク上の凹凸が磁気抵抗層５６の活性領域５６Ｃと直接接触するようになる。活性領域５６Ｃがディスク上の機械的凹凸と接触するとき、活性領域５６Ｃは、摩擦加熱を受け、従って磁気抵抗センサの抵抗が変る。この現象を“熱的凹凸（ｔｈｅｒｍａｌ  ａｓｐｅｒｉｔｙ）”と呼ぶ。１〜３μｓｅｃの持続時間を有する信号スパイクが生じる。この期間中、従来技術の読取装置５０は、ディスクから情報の読み取りが出来ない。
【００１４】
ディスクから情報を適正に読み取るのを変えまたは妨げる、第２の状況は、表面が完全に平坦というよりはむしろ反った（ｗａｒｐｅｄ）表面を有するディスクから生じる。磁気抵抗層５６が偏倚され、それをその周辺に対して熱くする。従来技術の読取装置５０は、大きなヒートシンクとして作用するディスクに非常に接近して浮動する。活性領域５６Ｃのディスクへの近接が磁気抵抗層５６の冷却速度を変え、それによって磁気抵抗層５６の抵抗特性を変える。飛翔高さの動的変化、ディスクとヘッドの変調、および凹凸との近接触の全てが読取素子の抵抗の望ましくないベースライン変位に繋がり、それによってその読取性能に影響する。
【００１５】
図２は、図１の従来技術の読取装置５０から読み取った信号７４を描くグラフである。信号７４は、波部７４Ａとスパイク部７４Ｂを含む、典型的信号である。波部７４Ａは、従来技術の読取装置５０が表面が完全に平坦というよりはむしろ反った表面を有するディスクに近接して位置づけられたことを示す。波部７４Ａのピークは、ディスクの反った表面が従来技術の読取装置５０と殆ど接触するようになったときに相当する。同様に、スパイク部７４Ｂは、従来技術の読取装置５０が、おそらくはディスクの突起または機械的凹凸のために、ディスクの一部と直接接触するようになったときに相当する。スパイク部７４Ｂは、熱的凹凸を表す。
【００１６】
波部７４Ａとスパイク部７４Ｂは、それぞれ、読取信号が不正確かまたは読めないかのいずれかである場合の読取信号の部分を表す。波部７４Ａとスパイク部７４Ｂは、従来技術の読取装置５０の読取性能の汚点を表す。本発明は、ディスクから情報を不適切に読み取るというこれらの問題を扱う。
【００１７】
図３は、本発明を具体化した読取装置１５０の、空気軸受面から見た層状線図である。読取装置１５０は、底面シールド１５２、絶縁層１５４、非磁性層１５３、スペーサ１５５、磁気抵抗層１５６、スペーサ１５８、バイアス層１６０、永久磁石１６２および１６４、電気接触子１６６、１６７および１６８、絶縁層１７０、並びに上面シールド１７２を含む。絶縁層１５４および１７０は、半間隙としてもまた知られる。
【００１８】
従来技術の読取装置５０の素子である層に類似する、読取装置１５０の素子である層は、数字の前に１を付けて、同様に表示する。例えば、読取装置１５０の底面シールド１５２は、従来技術の読取装置５０の底面シールド５２と同じである。
【００１９】
図３の読取装置１５０は、熱的補償および熱的凹凸消去を達成するという利点をもたらす、複式ストリップ磁気抵抗読取装置である。非磁性層１５３および磁気抵抗素子１５６は、各々０．１μｍないし４．０μｍの範囲の活性領域幅を有する。非磁性層１５３は、ニッケルまたはアルミのような、高熱抵抗率（ｈｉｇｈ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）を有する材料から作る。スペーサ層１５５は、磁気抵抗層１５６と非磁性層１５３の間を分離する。
【００２０】
従来技術の複式ストリップ磁気抵抗ヘッドは、磁気抵抗性を有する材料から作った各センサで製作していた。これらの複式ストリップ磁気抵抗ヘッドは、これらのセンサが与えられた時間の何時でもほぼ同じ温度であるので、熱的凹凸の影響を効果的に相殺することを示した。しかし、この更に複雑な設計では、二つの磁気抵抗センサを注意深く整合し、且つ適正な機能を達成するべく、抵抗および磁気応答が等しく合致しなければならないので、組み立ておよび歩留りの問題が無視できない。
【００２１】
図３に示す本発明の設計では、熱的補償および熱的凹凸消去を、上に議論した厳しい公差問題に関連するペナルティなしに達成できる。この消去は、磁気抵抗層１５６の信号から非磁性層１５３からの信号を単純に引算することによって行う。非磁性層１５３を磁気抵抗材料からは作らず、非磁性層１５３の抵抗および磁気特性を精密に制御する必要がないので、製作問題は単純化される。
【００２２】
図４は、本発明を具体化した読取装置１５０の一部の層状線図である。図４は、読取装置１５０の複式ストリップ的性質に焦点を合せ、非磁性層１５３、スペーサ１５５、磁気抵抗層１５６、並びに電気接触子１６６、１６７および１６８を含む。磁気抵抗層１５６に隣接して作ったスペーサ１５８およびバイアス層１６０のような、隣接層は、明瞭化のために除去した。これは、読取装置１５０の空気軸受面から見た図であるので、回転するディスクのトラックは、磁気抵抗層１５６および非磁性層１５３を実質的に同時に且つ同一数で通過する。それで、磁気抵抗層１５６および非磁性層１５３から読み取った信号は、ディスクが磁気抵抗層１５６および非磁性層１５３と接触したら、各信号がスパイク部を含み、読取装置１５０とディスクの間の距離が変動するとき、各信号が波部を含む点に於いて類似している。しかし、磁気抵抗層１５６からの信号は、ディスク上に記憶する情報に関する付加的情報を含む。非磁性層１５３は、この情報を読み取らない。
【００２３】
図５Ａおよび図５Ｂは、それぞれ、磁気抵抗層１５６および非磁性層１５３から読み取った典型的信号を表す。見て分るように、図５Ａに示す信号は、図２に示す従来技術の読取装置５０が読み取った信号と同じである。図５Ｂに示す非磁性層１５３の信号は、ディスク上に記憶した情報を表す信号を含まないことを除いて、図５Ａに示す磁気抵抗層１５６の信号に倣う。
【００２４】
図５Ｃは、読取装置１５０からの所望の出力信号を表す信号である。この出力信号の読取装置は、図５Ａに示す磁気抵抗層１５６の信号から図５Ｂに示す非磁性層１５３の信号を単純に削除することによって得られる。図５Ｃに示す信号によって例示するように、不要な熱的凹凸および熱的補償の出現を除去し、それによってディスク上に記憶した情報を表す所望の出力信号を作る。
【００２５】
本発明が扱うもう一つの問題は、ディスクにデータを書込む前に、ディスク上の機械的突起または凹凸を精密に図示する問題である。ディスクの機械的突起または凹凸の位置が記録され、これらの欠陥部位または領域にデータを再書込みしないように記録することが望ましい。従来技術で、そのようなアプローチを実行することは、各データヘッドが全ディスク表面を走査するために長時間を要する。これは、完全にするためには四分の一トラック幅で行わねばならず、ディスクを半径方向に４０〜５０μｍのステップで走査する。
【００２６】
磁気抵抗読取素子は、幅が１．０μｍないし４．０μｍでばらつき、成熟製品で２．５μｍ、現行または将来製品で２μｍ以下である。これらの素子の幅のために、欠陥を探すためには、ドライブがかなりの時間、例えば８〜１２時間費やすことが必要であろう。その上、既存の磁気抵抗読取素子は、素子に少量の電流を供給するときに最も信頼性が良い。しかし、素子へ流す電流が多ければ多い程、凹凸を検出する確率が高い。それで、信頼し得る読み取りと凹凸の適当な検出の間に従来技術の磁気抵抗ヘッドのトレードオフ（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）がある。
【００２７】
表面カバー範囲の問題を解決するためには、幅広く検出できる素子を使いたいものである。凹凸高さの問題を解決するためには、回転するディスクへ磁気抵抗センサよりも物理的に近く突出するセンサを使いたいものである。図示作業中の媒体磁性からの雑音を克服するためには、磁性に鈍感なセンサを使いたいものである。最後に、高バイアス電流を使うことによって図示作業中の凹凸への感度を改善したいものである。
【００２８】
図６は、本発明の第１代替実施例の磁気抵抗素子２０２および非磁性素子２０４を描く、磁気抵抗センサ２００の層状線図である。この議論に関連しない幾つかの層を、明瞭にするために除去した。図６に示すように、磁気抵抗センサ２００は、磁気抵抗素子２０２、非磁性素子２０４、書込み間隙２０６、センダスト層２０８、並びにシールド２１０、２１２、２１４、および２１６を含む。図６は、磁気抵抗センサ２００の下で回転するディスク２１８も示す。図７は、図６に示す磁気抵抗センサ２００の、空気軸受面から見た層状線図である。
【００２９】
図６および図７に示すように、非磁性素子２０４は、ニッケルまたはアルミのような、熱伝達を受けやすい非磁性材料から作った、幅広い抵抗性のある素子である。
【００３０】
図６および図７に示す磁気抵抗センサ２００の設計は、凹凸センサとしての非磁性素子２０４に対して、磁気抵抗素子２０２に比べて幅広い抵抗性のある素子を利用する。非磁性素子２０４用に使用する幅広い抵抗性のある素子は、ディスクの全トラックの位置を走査し且つ全ての熱的凹凸を検出して精密に図示するために使用する時間をかなり節減する。その上、非磁性材料の使用は、この磁気媒体を直流消去したかどうかに関係なく使える。これらの場所には、情報が何も記憶されない。その上、高バイアス電流を非磁性素子２０４に供給することが出来、それが図示作業中の凹凸に対する感度を改善する。非磁性素子２０４の幅は、磁性素子に比べて、１０〜１００μｍの範囲内にあり、それがディスク表面を非常に迅速に走査できるようにする。比べて、磁気抵抗素子２０２の幅は、０．１ないし４．０μｍの範囲内にある。
【００３１】
図８および図９は、本発明の第２代替実施例を描く層状線図を表す。図８および図９は、シールド２１０および２１２の間に位置づけられた、磁気抵抗素子２０２および非磁性素子２０４を描く。このアプローチの利点は、追加のシールドが必要ないことである。
【００３２】
図１０は、本発明の第３代替実施例を示す層状線図を描く。この磁気抵抗センサの第３代替実施例は、図６および図７に示すものに非常に似ているが、磁気抵抗素子２０２は、凹所（ｒｅｃｅｓｓｉｏｎ）２２０上に位置づけられる。従って、磁気抵抗素子２０２よりも非磁正素子２０４の方がディスク２１８近くに配置されている。これにより、非磁性素子２０４は、熱伝達による読取性能に影響する機械的凹凸を検出する性能が向上される。
【００３３】
図６ないし図１０に示す全ての実施例で、磁気抵抗素子および非磁性層または素子は、接触子１６６、１６７、および１６８のような電気接触子を介して外部回路装置に接続する。しかし、例えば、二つの別々の接触子の組のような、他の電気的構成がこれらの素子を外部回路装置に接続出来ると理解される。
【００３４】
本発明は、読取作業中に影響する何れの熱的凹凸を効果的に相殺し、およびディスク上の何れの機械的凹凸を精密に図示するために全ディスク表面を比較的迅速に走査でき且つこれらの欠陥部位の位置を記録してこれらの領域にデータを書込まないようにするという二つの目的に叶う、磁気抵抗読取りヘッドである。
【００３５】
好適実施例を参照して本発明を説明したが、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形式および細部に於いて変更をなし得ることが分るだろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来技術の読取装置の層状線図である。
【図２】  図１の従来技術の読取装置から読み取った信号を表すグラフである。
【図３】  本発明を具体化した読取装置の層状線図である。
【図４】  本発明を具体化した読取装置の一部の層状線図である。
【図５Ａ】  図３の磁気抵抗層から読み取った信号を表すグラフである。
【図５Ｂ】  図３の非磁性素子から読み取った信号を表すグラフである。
【図５Ｃ】  図３の読取装置の出力信号を表すグラフである。
【図６】  本発明の第１実施例の磁気抵抗素子および非磁性素子を描く層状線図である。
【図７】  本発明の第１実施例の、空気軸受面から見た層状線図である。
【図８】  本発明の第２実施例の磁気抵抗素子および非磁性素子を描く層状線図である。
【図９】  本発明の第２実施例の、空気軸受面から見た層状線図である。
【図１０】  本発明の第３実施例の磁気抵抗素子および非磁性素子を描く層状線図である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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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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