JP2000293803A

JP2000293803A - 磁気記録再生装置

Info

Publication number: JP2000293803A
Application number: JP11100818A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Saito; 和敏齋藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-04-08
Filing date: 1999-04-08
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】ＭＲヘッドを用いた磁気記録再生装置におい
て、記録モードから再生モードへの切り換え時間を短縮
し、記録モードの消費電力の抑制を図ること。【解決手段】ヘッドアンプ１は、ＭＲヘッド２にセン
ス電流を与えると共に、磁気記録媒体の信号を検出す
る。このヘッドアンプ１にセンス電流設定回路１３を設
け、ＣＰＵ１２からの指示に基づき、センス電流値を微
調整できるようにする。即ち４つのトランジスタ７〜９
のＯＮ／ＯＦＦの組合せにより、抵抗３〜６の電流をＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御し、最適の設定センス電流をヘッドアン
プ１に供給する。記録モード時において、設定センス電
流を再生モード時に流す設定センス電流値の３０％以上
にすると、再生モードへの切り換え時間が短縮でき、消
費電力も低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクド
ライブなどの磁気記録再生装置に係り、特に高密度磁気
記録再生において用いられ、再生出力が大きく、かつ信
頼性の高いＭＲ素子からなる再生用ヘッドを備えた磁気
記録再生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲ素子からなる再生用磁気ヘッドを備
えた従来の磁気記録再生装置では、記録した情報を再生
する場合のみ、ＭＲ素子であるＭＲヘッドにセンス電流
を流していた。一般にＭＲヘッドは、ＭＲ素子の比抵抗
値が外部磁界に依存することを利用して、磁気記録媒体
に記録された磁化反転からの洩れ磁束を検出するもので
ある。従って情報の再生時にはＭＲ素子にセンス電流を
流す必要がある。

【０００３】ここでＭＲ素子の出力特性とセンス電流と
の関係について説明する。ハードディスクドライブ（Ｈ
ＤＤ）で使用されるＭＲヘッドは、磁気抵抗効果（ＭＲ
効果）、即ちある金属薄膜に磁界を印加すると、その抵
抗値が変化する現象を利用するものである。ＭＲヘッド
は、センス電流Ｉの方向に一軸異方性を持つ強磁性膜で
構成され、磁化困難方向に外部磁界Ｈが加わると、磁化
回転により強磁性膜の電気抵抗が変化する。この場合の
ＭＲ素子の比抵抗ρは、図６に示すように磁化ベクトル
Ｍと電流ベクトルＩのなす角θとした場合、次式で表現
できる。 ρ＝ρ₀ ＋Δρｃｏｓ² θ ここでρ₀ はθが４５°のときの比抵抗、Δρは最大抵
抗変化率である。

【０００４】実際のＭＲ特性を図７（ａ）〜（ｃ）に示
す。各図の横軸はＭＲヘッドにかかる磁界強度Ｈを示
し、縦軸はＭＲヘッドの抵抗値Ｒを示す。また磁気記録
媒体に記録された磁区をφ_S で表し、再生時に得られる
磁界をＨ_S とする。図７（ａ）に示すようにバイアス磁
界Ｈ＝０の付近では、磁界変化ΔＨに対して抵抗変化Δ
Ｒが線形に変化せず、抵抗変化により得られる信号はＶ
_S0のようになり、その出力値も小さい。また図７（ｂ）
に示すようにバイアス磁界Ｈ₀ を与えると、バイアス磁
界Ｈ₀ を中心とする磁界変化ΔＨに対して抵抗変化ΔＲ
が線形に変化し、抵抗変化により得られる信号はＶ_S の
ようになり、その出力値は大きくなる。このようなバイ
アス磁界Ｈ₀ を与えるのが、センス電流Ｉである。

【０００５】このように、磁気記録媒体であるハードデ
ィスクから信号磁界Ｈ_S が印加されると、ＭＲヘッドの
抵抗Ｒが変化し、センス電流によるＭＲヘッド両端間の
電圧変化を出力する。ＨＤＤでは、１枚のハードディス
クに２つのＭＲヘッドが設けられ、ハードディスクの枚
数も複数枚のものが多い。従ってセンス電流は、各ＭＲ
素子毎に最適な値に設定しておかないと、ヘッド出力が
図７（ｃ）に示す信号Ｖ_S1，Ｖ_S2のように非線形にな
り、記録データの再生が正確に行えなくなる。またハー
ドディスクからの信号磁界の強弱もゾーン毎に存在し、
同一のセンス電流では再生波形に悪影響を与える。この
ため、ハードディスクのゾーン毎に最適のセンス電流を
設定する必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ここで問題に
なるのが記録モードから再生モードへの切り換えに要す
る時間である。記録モード時では、センス電流はＭＲヘ
ッドに供給されていないため、再生モードに切り換わっ
た瞬間は、ＭＲヘッドにセンス電流は流れない。そのた
め、正常な再生動作が行えるまで、即ちＭＲヘッドに規
定のセンス電流が供給されるまで、約１５μs 程の過渡
期間を要していた。この過渡期間は、磁気記録再生装置
の高密度記録及び再生の妨げとなる場合が多い。

【０００７】この問題を解決するために、ＭＲヘッドを
備えた現状の磁気記録再生装置では、記録モードでも再
生モードと同等のセンス電流を流し続けることで、モー
ド切り換えに要する時間を短縮している。しかし、この
方法では、記録モード時の消費電力が増大するという問
題が生じる。情報の再生を行わない場合は、センス電流
を減少させるという提案（特開平５−２２５５３１号公
報）も発表されているが、これはＭＲヘッドのエレクト
ロマイグレーションを抑制し、ヘッドの寿命を延ばすこ
とを目的としているもので、記録と再生の切り換え時間
の短縮化を目的としたものではない。

【０００８】前述したように、一部の従来の磁気記録再
生装置では、記録モードから再生モードへの切り換え時
間の短縮のため、記録モード時でもセンス電流を流し続
けている。この方法では、記録モード時における消費電
力の増大は避けられず、ハードディスクドライブの省電
力化の妨げの要因の一つとなっていた。

【０００９】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、記録モード時に再生モード時
と同じ値のセンス電流を流し続けた場合と同様に、記録
モードから再生モードへの切り換え時間を短縮し、且つ
記録モード時における消費電力を抑制することのできる
磁気記録再生装置を実現することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、磁気記録媒体に情報の記録又は消去を行う記録用磁
気ヘッドと、磁気抵抗効果素子からなり、前記磁気記録
媒体から記録情報の再生を行う再生用磁気ヘッドと、前
記磁気記録媒体の記録モード又は再生モードに基づいて
設定センス電流を指示するセンス電流指示部と、前記セ
ンス電流指示部から指示された設定センス電流を生成す
るセンス電流設定部と、前記センス電流設定部の設定セ
ンス電流をセンス電流に変換し、前記磁気抵抗効果素子
に前記センス電流を供給すると共に、前記磁気抵抗効果
素子の抵抗変化により前記磁気記録媒体の情報を検出す
るヘッドアンプと、を具備することを特徴とするもので
ある。

【００１１】本願の請求項２の発明は、請求項１の磁気
記録再生装置において、前記センス電流設定部は、第１
の抵抗と、第ｉ（ｉ＝２〜ｎ）の抵抗と、前記第ｉの抵
抗の電流をオンオフ制御する第ｉ（ｉ＝２〜ｎ）のスイ
ッチング素子と、を有し、前記センス電流指示部の指示
により特定の前記スイッチング素子がオンし、第ｋ（ｋ
は２〜ｎのいずれか）の抵抗に流れる電流和を第１の設
定センス電流とし、前記第１の抵抗に流れる電流を第２
の設定センス電流とするとき、前記磁気記録媒体の記録
モード時は前記第２の設定センス電流を出力し、前記磁
気記録媒体の再生モード時は前記第１の設定電流と前記
第２の設定センス電流との加算電流を出力することを特
徴とするものである。

【００１２】本願の請求項３の発明は、請求項１の磁気
記録再生装置において、前記センス電流指示部は、磁気
記録媒体の情報を再生する前記再生用磁気ヘッドのヘッ
ド番号、並びに前記磁気記録媒体の再生トラック及びゾ
ーンに応じて前記設定センス電流を指示し、線形な再生
出力が得られるよう制御することを特徴とするものであ
る。

【００１３】本願の請求項４の発明は、請求項１の磁気
記録再生装置において、前記センス電流指示部は、前記
記録用磁気ヘッドを用いて情報の記録又は消去を行う場
合、その動作中は前記再生用磁気ヘッドに対する設定セ
ンス電流値を、再生時に与える設定センス電流値の平均
値の３０％以上にすることを特徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下に、本発明
の請求項１及び請求項２による磁気記録再生装置につい
て図１を用いて説明する。この磁気記録再生装置は、磁
気記録媒体（ハードディスク）に情報を記録し又は消去
する記録用磁気ヘッドと、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素
子）からなり、磁気記録媒体から記録情報の再生を行う
再生用磁気ヘッド（ＭＲヘッド）とを有している。ここ
では記録用磁気ヘッドの説明は省略する。

【００１５】図１は本実施の形態における磁気記録再生
装置の要部構成図であり、特に再生用磁気ヘッドの周辺
の回路図を示している。ヘッドアンプ１はＭＲヘッド２
からの再生出力を増幅すると共に、ＭＲヘッド２にセン
ス電流を供給する回路である。このヘッドアンプ１に対
して、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）１１と、
センス電流設定回路１３が設けられている。

【００１６】ＨＤＣ１１は、磁気記録再生装置のモード
切り換え、即ち記録モード、再生モードのコマンド発行
を実行したり、設定センス電流の最適値を設定したりす
るもので、内部にデータを保持するバッファが設けられ
ている。ＣＰＵ１２は、ＨＤＣ１１のコマンド発行時
に、バッファにアクセスし、現在選択されているＭＲヘ
ッドとその位置によって、最適な設定センス電流値を検
索し、その電流値をセンス電流設定回路回路１３に指示
するセンス電流指示部の機能を有する。

【００１７】センス電流設定回路１３は、図１の実線で
囲むような回路構成、即ち、センス電流設定用の抵抗３
〜６、抵抗４，５，６の導通状態をＯＮ／ＯＦＦさせる
ためのセンス電流制御用のスイッチング素子であるトラ
ンジスタ７〜９、抵抗４，５，６の導通状態を一度にＯ
Ｎ／ＯＦＦさせるセンス電流制御用のスイッチング素子
であるトランジスタ１０からなるセンス電流設定部であ
る。抵抗３〜６のうち、抵抗３だけは常に導通状態にな
るように構成されている。ＣＰＵ１２は、トランジスタ
７，８，９の制御端子（ベース）に対してセンス電流制
御信号を与える。これらの電流制御信号は、３つの電流
制御信号の組合せで入力される。

【００１８】次に、このように構成された磁気記録再生
装置の動作について説明する。磁気記録再生装置が再生
モードの場合、ＨＤＣ１１からヘッドアンプ１とトラン
ジスタ１０に対してＨレベルの制御信号が出力される。
従って、トランジスタ１０は導通状態となり、ＣＰＵ１
２からの３つのセンス電流制御信号の組合せ、即ち抵抗
４，５，６に従って設定された第１の設定センス電流が
トランジスタ１０に流れることになる。このときトラン
ジスタ１０のＯＮ／ＯＦＦ状態に係わらず、抵抗３に第
２の設定センス電流が流れる。従って、ヘッドアンプ１
には、第１の設定センス電流と第２の設定センス電流と
の加算値が供給される。

【００１９】一方、磁気記録再生装置が記録モードの場
合、ＨＤＣ１１からヘッドアンプ１とトランジスタ１０
に対してＬレベルの制御信号が出力される。この場合
は、トランジスタ１０はＯＦＦ状態となり、トランジス
タ７，８，９のＯＮ／ＯＦＦに関係無く、抵抗３のみに
従った第２の設定センス電流がヘッドアンプ１に供給さ
れることになる。

【００２０】ヘッドアンプ１は、センス電流設定された
設定センス電流Ｉｓ’をセンス電流Ｉｓに変換し、ＭＲ
ヘッド２に供給する。再生モードの場合、ヘッドアンプ
１は、記録媒体のトラックから得られるＭＲヘッド２の
出力電圧を増幅して出力する。

【００２１】（実施の形態２）次に、本発明の請求項３
による磁気記録再生装置について、図２及び図３を用い
て説明する。なお、前述した実施の形態と同じ構成につ
いては同じ符号を用いて説明を省略する。図２はヘッド
アンプ１の動作原理を示す等価回路図である。この図を
用いてヘッドアンプ１がＭＲヘッド２に供給するセンス
電流値の制御方法について簡単に説明する。

【００２２】図２のヘッドアンプは、外付け抵抗１４、
センス電流基準電圧源１５、センス電流設定端子１６、
差動アンプ１７、電流変換用のトランジスタ１８を含ん
で構成される。図１で説明したように、一般的にはヘッ
ドアンプ１のセンス電流は、外付け抵抗によって決定さ
れる。図１の抵抗３〜６を外付け抵抗と呼び、それらの
合成抵抗を図２の外付け抵抗１４で表す。

【００２３】センス電流設定端子１６からＧＮＤに設定
センス電流Ｉｓ' が流れるとすると、この電流値Ｉｓ'
を増幅したものが実際に流れるセンス電流値Ｉｓとな
る。差動アンプ１７とトランジスタ１６とを含むフィー
ドバック回路が動作すると、センス電流設定端子１６の
電位は、センス電流基準電圧Ｖｒｅｆに等しくなる。従
ってヘッドアンプの電流増幅率（センス電流ゲイン）を
Ａｂとし、外付け抵抗値をＲｂとすると、センス電流値
ＩｓはＩｓ＝Ａｂ×（Ｖｒｅｆ/ Ｒｂ）となる。このよ
うに、外付け抵抗によってセンス電流値の設定が可能な
ため、実際の磁気記録再生装置では、この外付け抵抗値
を任意に設定することができる。

【００２４】本発明では、このセンス電流設定抵抗値
を、図１に示したように数種類の抵抗３、４、５、６に
より実現し、トランジスタ７、８、９、１０を用いて合
成抵抗値の制御を行う構成にしている。このことについ
ては、実施の形態１で説明した。ここでは各抵抗３、
４、５、６の抵抗値を夫々９ｋΩ、９ｋΩ、１８ｋΩ、
３６ｋΩのように設定した場合、トランジスタ７、８、
９、１０のＯＮ／ＯＦＦ状態の組合せで、センス電流設
定回路１３の合成抵抗値がどのように設定されるかを図
３に示す。

【００２５】このようにセンス電流値は、ある範囲内で
はセンス電流設定回路１３の抵抗値に従って任意に決定
できる。このセンス電流設定回路１３の設定範囲は、抵
抗値３、４、５、６に依存するので、これらの抵抗値を
変更すれば、センス電流の設定範囲を所望の値に変更す
ることが可能である。また、この例では４個のセンス電
流設定用の抵抗を使用した例を示しているが、更にセン
ス電流を微少単位で設定する場合には、センス電流設定
用の抵抗、センス電流制御用のトランジスタ、及びセン
ス電流制御信号の数を更に増やすことで対応できる。

【００２６】このように、センス電流設定回路１３はセ
ンス電流制御用のトランジスタ１０をＯＮ／ＯＦＦする
ことで再生モードと記録モードでのセンス電流値を制御
できる。磁気記録再生装置が再生モードの場合は、セン
ス電流制御用のトランジスタ１０をＯＮ状態にし、セン
ス電流制御用のトランジスタ７、８、９の設定によって
センス電流値が決定できる。一方、磁気記録再生装置が
記録モードの場合は、センス電流制御用のトランジスタ
１０をＯＦＦ状態にし、記録モード時のセンス電流はセ
ンス電流設定抵抗３のみによって決定できる。

【００２７】（実施の形態３）次に、本発明の請求項４
による磁気記録再生装置について、図４及び図５を用い
て説明する。図４及び図５は磁気記録再生装置の動作が
記録モードから再生モードに変化したとき、センス電流
値Ｉｓの応答を示す説明図である。磁気記録再生装置が
記録モード状態にあるとき、ＭＲヘッドにセンス電流を
流さなかった場合、記録モードから再生モードへの切り
換え時のセンス電流の応答は図４のように遅くなる。磁
気記録再生装置における記録モードから再生モードへの
切り換え時の現象は、基本的に容量を含む回路の過渡現
象と類似しており、その時定数はＭＲ素子の抵抗値に依
存する。そのため、ＭＲ素子に流すセンス電流をＯＮ／
ＯＦＦさせると、設定された所定のセンス電流が流れる
までに過渡期間（モード移行期間）が生じることにな
り、これがモード切り換えに要する時間となる。

【００２８】従来技術では、ＭＲ素子に常時センス電流
を流し続けることで、この過渡期間の短縮を図ってきた
が、本発明では図５に示すように、磁気記録再生装置が
記録モードの場合に、センス電流として再生モード時の
各ＭＲヘッドの最適なセンス電流の平均値の３０％以上
の電流が流れるように、図１に示すセンス電流設定用の
抵抗３の抵抗値を設定する。このように、磁気記録再生
装置が記録モードの場合でもセンス電流を少量だけ流す
ことにより、図５に示すようにモード切り換え時の移行
期間を短縮することができ、消費電力の削減も可能とな
る。

【００２９】図３に示した例では、センス電流制御用の
トランジスタ７、８、９の全てがＯＮ状態の場合に流れ
るセンス電流が、ＭＲヘッド２のセンス電流最適値の平
均値となる場合を示している。従って、センス電流制御
用のトランジスタ１０がＯＦＦの状態の場合に流れるセ
ンス電流値がＭＲヘッド２のセンス電流最適値の平均値
の約３６％になるように、センス電流制御用の抵抗３が
設定されることになる。

【００３０】一般的に同一機種として生産される多数の
磁気記録再生装置において、各磁気記録再生装置で使用
される複数のＭＲヘッドは、同一メーカのヘッドが使用
される。ヘッドの特性に多少ばらつきはあるものの、そ
れらに流すセンス電流値はある範囲でほぼ一定となる傾
向がある。

【００３１】センス電流指示部であるＣＰＵ１２は、磁
気記録媒体の情報を再生するＭＲヘッドのヘッド番号、
並びに磁気記録媒体の再生トラック及びゾーンに応じて
パラメータを生成し、線形な再生出力が得られるよう制
御する。またＣＰＵ１２は、磁気記録再生装置が記録モ
ードの場合、ＭＲヘッドに流すセンス電流値は、再生モ
ード時に流す各ヘッドのセンス電流値の平均値の３０％
以上で、且つＭＲヘッドの許容発熱量又は消費電力量以
下になるよう指示する。

【００３２】また、このように磁気記録再生装置が記録
モードの場合のセンス電流値の制御を、１個のトランジ
スタのＯＮ／ＯＦＦ動作のみで実行しているため、記録
モードにおける各ヘッド及びゾーン毎にセンス電流最適
値をＨＤＣ１１内のバッファに格納しておく必要はな
い。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明の磁気記録再生装
置によれば、情報の記録時に、再生時に流すセンス電流
を低減したセンス電流を再生用磁気ヘッド（ＭＲヘッ
ド）に与えることにより、記録モードから再生モードへ
の切り換え時間を短縮することができる。また記録モー
ドにおける磁気ヘッドの消費電力を抑制でき、センス電
流の設定を適切に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による磁気記録再生装置
において、ＭＲヘッドの再生回路系の構成図である。

【図２】本発明の実施の形態２による磁気記録再生装置
において、ヘッドアンプの動作原理を示す等価回路図で
ある。

【図３】実施の形態２におけるセンス電流設定回路内の
センス電流制御用のトランジスタのＯＮ／ＯＦＦ状態
と、センス電流設定用の合成抵抗値の関係を示す説明図
である。

【図４】本発明の実施の形態３による磁気記録再生装置
において、記録モード時にセンス電流を流さない場合
に、モード変化時のセンス電流の電流変化を示す特性図
である。

【図５】本発明の実施の形態３による磁気記録再生装置
において、記録モード時にセンス電流を流した場合に、
モード変化時のセンス電流の電流変化を示す特性図であ
る。

【図６】ＭＲヘッドの動作原理を示す説明図である。

【図７】ＭＲヘッドにおいて、外部磁界ＨとＭＲ素子の
抵抗Ｒの関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１ヘッドアンプ２ＭＲヘッド３，４，５，６センス電流制御用の抵抗７，８，９，１０センス電流制御用のトランジスタ１１ＨＤＣ１２ＣＰＵ１３センス電流設定回路１４センス電流設定外付け用の抵抗１５センス電流基準電圧源１６センス電流設定端子１７差動アンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気記録媒体に情報の記録又は消去を行
う記録用磁気ヘッドと、磁気抵抗効果素子からなり、前記磁気記録媒体から記録
情報の再生を行う再生用磁気ヘッドと、前記磁気記録媒体の記録モード又は再生モードに基づい
て設定センス電流を指示するセンス電流指示部と、前記センス電流指示部から指示された設定センス電流を
生成するセンス電流設定部と、前記センス電流設定部の設定センス電流をセンス電流に
変換し、前記磁気抵抗効果素子に前記センス電流を供給
すると共に、前記磁気抵抗効果素子の抵抗変化により前
記磁気記録媒体の情報を検出するヘッドアンプと、を具
備することを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２】前記センス電流設定部は、第１の抵抗と、第ｉ（ｉ＝２〜ｎ）の抵抗と、前記第ｉの抵抗の電流をオンオフ制御する第ｉ（ｉ＝２
〜ｎ）のスイッチング素子と、を有し、前記センス電流指示部の指示により特定の前記スイッチ
ング素子がオンし、第ｋ（ｋは２〜ｎのいずれか）の抵
抗に流れる電流和を第１の設定センス電流とし、前記第
１の抵抗に流れる電流を第２の設定センス電流とすると
き、前記磁気記録媒体の記録モード時は前記第２の設定
センス電流を出力し、前記磁気記録媒体の再生モード時
は前記第１の設定電流と前記第２の設定センス電流との
加算電流を出力するものであることを特徴とする請求項
１記載の磁気記録再生装置。
【請求項３】前記センス電流指示部は、磁気記録媒体の情報を再生する前記再生用磁気ヘッドの
ヘッド番号、並びに前記磁気記録媒体の再生トラック及
びゾーンに応じて前記設定センス電流を指示し、線形な
再生出力が得られるよう制御するものであることを特徴
とする請求項１記載の磁気記録再生装置。
【請求項４】前記センス電流指示部は、前記記録用磁気ヘッドを用いて情報の記録又は消去を行
う場合、その動作中は前記再生用磁気ヘッドに対する設
定センス電流値を、再生時に与える設定センス電流値の
平均値の３０％以上にすることを特徴とする請求項１記
載の磁気記録再生装置。