JPH1055501A

JPH1055501A - 磁気記録再生装置

Info

Publication number: JPH1055501A
Application number: JP14189997A
Authority: JP
Inventors: Yoichiro Tanaka; 陽一郎田中
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 1998-02-24
Anticipated expiration: 2017-05-30
Also published as: JP3313615B2

Abstract

(57)【要約】【課題】トラックピッチの狭小化及びトラックの高密度
化を実現し、且つ大きい再生出力を得ることが可能な磁
気記録再生装置を提供することにある。【解決手段】磁気ディスク１上に所定のトラックに沿っ
て信号を磁気的に記録する記録ヘッド１１と、スピンバ
ルブ型磁気抵抗素子を有し、磁気ディスク１上に記録さ
れた信号を再生するものであって、トラック幅方向にお
ける感度分布が外部制御信号に従って変化する再生ヘッ
ド１２と、この再生ヘッド１２に前記外部制御信号を与
える制御手段とを備える磁気記録再生装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスク装
置の如き磁気記録再生装置に関し、特に、複合ヘッドを
用いた磁気記録再生装置。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録再生装置、例えばハードディス
ク装置は、コンピュータ用のランダムアクセス可能な大
容量の外部記憶装置として多く利用されている。ハード
ディスク装置には、記憶容量の大容量化のために高記録
密度化に対する要求がますます高まっており、この要求
に応えるべく多方面から研究開発がなされている。

【０００３】一般に、ハードディスク装置は、非磁性基
板上に磁性層を設けてなる磁気ディスクが一本の回転軸
に複数枚積み重ねて取り付けられ、記録再生用のヘッド
はアームに取り付けられて各ディスク面に対向して配置
され、アームがアクチュエータによりディスク半径方向
に移動されてヘッドの位置決め、つまりシーク動作を行
うように構成されている。信号の記録再生を行う際に、
ヘッドは高速で回転するディスク面には直接接触せず、
わずかに浮上した状態でディスク面の所望の位置にアク
セスするように配置される。そして、ディスク面上の同
心円状のトラックに対して、ヘッドによって信号が記録
され、あるいは記録された信号が再生される。

【０００４】このようなハードディスク装置において、
記憶容量の大容量化の要求に応えるためには、ディスク
の線記録密度、すなわちトラック長さ方向の記録密度を
高めたり、あるいはトラック幅を狭めてトラック密度を
高めることにより記録密度を向上させようとする試みが
これまでになされている。近年、さらに記録密度を高め
るため、ヘッドを極端に低浮上させたり、あるいは、記
録媒体にヘッドをほぼ接触させて記録再生を行う接触記
録の研究開発も勢力的に行なわれている。

【０００５】一方、信号再生の感度を高めるために、磁
気抵抗効果を利用したＭＲヘッドに代表される能動型ヘ
ッドの開発も盛んに行われている。ＭＲヘッドは、パー
マロイなどの軟磁性体の電気抵抗が外部磁界により変化
する性質を利用して、記録媒体からの磁束を電気信号に
変換するヘッドである。このヘッドの再生感度は、軟磁
性体からなるＭＲ素子の電気抵抗の変化を電圧変化に変
換するためにＭＲ素子に流すセンス電流の大きさに比例
することから、ヘッド・媒体間の相対速度が小さい場合
でも、大きな再生出力が得られるという特徴がある。ま
た、ＭＲヘッドの再生出力が大きいという特徴を生かし
てトラック幅を狭くし、トラック密度を高めることが可
能となっている。

【０００６】ＭＲヘッドからなる再生ヘッドは、誘導型
ヘッドからなる記録ヘッドとトラック方向に所定距離離
間して一体化された複合ヘッドとしてヘッドスライダ上
に搭載される使用形態がとられることが多い。複合ヘッ
ドはヘッドスライダを介してロータリアクチュエータに
よりディスクの半径方向に移動され、先のように目標ト
ラックへの位置決め動作、すなわちシーク動作が行われ
る。この場合、記録ヘッドと再生ヘッドの間にトラック
方向に存在する間隔のために、シーク動作時に記録ヘッ
ドと再生ヘッドの間にトラックずれが発生する。ここで
トラックずれとは、ヘッドとトラックとの相対位置が記
録ヘッドと再生ヘッドとで異なることをいう。

【０００７】このトラックずれのメカニズムについて、
図１９を用いて説明する。図１９（ａ）（ｂ）は、ロー
タリアクチュエータにより移動される複合ヘッドが磁気
ディスク上の内周側トラックおよび外周側トラックにそ
れぞれ位置しているときの状態を模式的に示す図であ
る。同図に示されるように、ロータリアクチュエータを
用いて複合ヘッドを移動させる場合には、ヘッドの向き
（アジマス方向）とトラック方向との角度差、いわゆる
スキュー角がヘッドの位置するトラック半径位置によっ
て変化する。図１９（ａ），図１９（ｂ）の例では、ス
キュー角θは内周側で負となり、外周側で正となってい
る。このようなトラック半径位置によるスキュー角の変
化は、そのまま記録ヘッドと再生ヘッド間のトラックず
れとなって現れる。このトラックずれは、特にトラック
ピッチが狭くなるに従い大きくなり、正しい再生を行う
上で問題となってくる。

【０００８】また、高トラック密度化のためにトラック
幅を狭くすると、記録ヘッドと再生ヘッドとのトラック
幅方向の位置合わせ精度を高める必要がある。しかし、
狭トラック化すると製造プロセスの精度の点で記録ヘッ
ドと再生ヘッドの位置合わせ公差が相対的に大きくな
り、高トラック密度化に大きな障害となる。

【０００９】さらに、ロータリアクチュエータを粗動ア
クチュエータとし、機械式のマイクロアクチュエータを
微動アクチュエータとした二段制御式のヘッド駆動機構
も提案されている。このヘッド駆動機構により、複合ヘ
ッドは記録時には記録ヘッドがトラックに乗るように、
また再生時には再生ヘッドがトラックに乗るようにそれ
ぞれ制御される。従って、記録と再生を頻繁に繰り返す
場合には、複合ヘッド全体を頻繁に駆動しなければなら
ず、所望の記録ヘッドまたは再生ヘッドを目標トラック
上に正確にセトリングするのに要する時間が長くなって
しまう。

【００１０】また、ヘッド・媒体間スペーシングが非常
に小さくなって、両者が接触した場合には、その接触力
がマイクロアクチュエータに対して外乱として加わるた
め、ヘッド駆動機構が十分な機能を発揮できず、高精度
のトラッキング制御ができないという問題が起こる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、複合
ヘッドを用いた磁気記録再生装置においてはトラックず
れの問題が内在しており、かかるトラックずれのため
に、再生出力の低下を招き、トラックピッチの狭小化を
阻害し、トラックの高密度化を阻害するものとなってい
た。

【００１２】そこで、本発明の目的は、トラックピッチ
の狭小化及びトラックの高密度化を実現し、且つ大きい
再生出力を得ることが可能な磁気記録再生装置を提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的は次のような磁
気記録再生装置により達成できる。すなわち、磁気記録
媒体上に所定のトラックに沿って信号を磁気的に記録す
る記録ヘッドと、スピンバルブ型磁気抵抗素子を有し、
前記磁気記録媒体上に記録された信号を再生するもので
あって、トラック幅方向における感度分布が外部制御信
号に従って変化する再生ヘッドと、この再生ヘッドに前
記外部制御信号を与える制御手段とを具備する。

【００１４】また、上記目的は次のような磁気記録再生
装置により達成される。すなわち、磁気記録媒体上に所
定のトラックに沿って信号を磁気的に記録する記録ヘッ
ドと、スピンバルブ型磁気抵抗素子を有し、前記磁気記
録媒体上に記録された信号を再生する再生ヘッドと、前
記磁気感応素子に磁気的に設けられ、前記トラック，記
録ヘッド及び再生ヘッドとの間の時間的且つ位置的な振
舞に応じた電流が供給される導電部材とを具備する磁気
記録再生装置。

【００１５】さらに、上記目的は次のような磁気記録再
生装置により達成される。即ち、磁気記録媒体上に所定
のトラックに沿って信号を磁気的に記録する記録ヘッド
と、スピンバルブ型磁気抵抗素子と、このスピンバルブ
型磁気抵抗素子に設けられ、当該スピンバルブ型磁気抵
抗素子にバイアス磁界を印加するバイアス磁界印加手段
とを含み、トラック幅方向における感度分布を、再生ヘ
ッドと記録ヘッドとの間隔と，再生ヘッドの向きとトラ
ックの伸長方向との角度差とに基づいて変化させる再生
ヘッド部材と、を備えたことを特徴とする磁気記録再生
装置。

【００１６】またさらに、上記目的は次のような磁気記
録再生装置により達成される。すなわち、磁気記録媒体
上に所定のトラックに沿って信号を磁気的に記録する記
録ヘッドと、スピンバルブ型磁気抵抗素子と、シャント
バイアス効果によって当該スピンバルブ型磁気抵抗素子
にバイアス磁界を印加するための電流を当該スピンバル
ブ型磁気抵抗素子自体に流す手段とを含み、当該手段に
よりスピンバルブ型磁気抵抗素子自体に流す電流は，再
生ヘッドと記録ヘッドとの間隔と，再生ヘッドの向きと
トラックの伸長方向との角度差と，に基づいて規定され
る、再生ヘッドと、を備えたことを特徴とする磁気記録
再生装置。

【００１７】このように本発明では、複合ヘッドの再生
ヘッドとして、詳細は後述するスピンバルブ型磁気抵抗
素子（ＧＭＲ素子）によるＧＭＲヘッドを用い、しかも
当該ＧＭＲヘッドの感度分布の中心を移動することで、
ＧＭＲヘッドを用いることに伴って大きい再生出力を得
ると共に、感度分布の中心を移動したとしてもトラック
相互間におけるクロストークの発生を大きくしないよう
にして、トラックピッチの狭小化及びトラックの高密度
化を実現する。本発明は、ＧＭＲヘッドは感度特性が対
称であり、感度分布の中心を移動した場合でも、特性曲
線の裾部分が広がることなく特性曲線全体が移動するこ
とに着眼点がある。

【００１８】一方、再生ヘッドの感度分布を、スピンバ
ルブ型磁気抵抗素子に印加する磁界によって制御するこ
とにより、従来の機械式のヘッド駆動機構に比べサーボ
帯域、つまりヘッドの駆動周波数帯域を非常に高くする
ことが可能となる。すなわち、従来のロータリアクチュ
エータやマイクロアクチュエータなどの機械式アクチュ
エータの場合、１０数ｋＨｚオーダの固有振動数を超え
てサーボ駆動することはできない。これに対し、本発明
のように磁気的に再生ヘッドの感度分布を移動制御する
方式では、微動アクチュエータ機能の駆動対象が再生ヘ
ッド自身の磁気的な特性である感度分布であり、再生ヘ
ッド自体を駆動する機械式アクチュエータと異なり、駆
動対象が質量を持たないため、機械式アクチュエータの
みを用いた場合に比べ１桁以上高い周波数でサーボ駆動
を行うことが可能となる。この結果、非常に応答性に優
れたヘッド位置決め制御が可能であり、記録と再生を頻
繁に繰り返す場合でも、所望の記録ヘッドまたは再生ヘ
ッドを目標トラック上に正確にセトリングするのに要す
る時間が短縮される。

【００１９】さらに、このように再生ヘッドの感度分布
を磁気的に動かすようにすると、ヘッド・媒体間の機械
的な接触による外乱がヘッドに加わった場合でも、機械
式アクチュエータのようにヘッドの駆動が影響を受ける
ことがなく、安定したヘッド位置決め制御が可能とな
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施形態の説明に
先立ち、本発明の原理を説明する。先に述べたように、
シーク動作時に生ずる記録ヘッドと再生ヘッドとの間の
トラックずれは、トラック上の適性位置に再生ヘッドが
位置しないことである。このトラックずれの問題は、再
生出力を低下させ、且つ、トラックピッチの狭小化及び
トラックの高密度化を阻むことになる。

【００２１】そこで、トラックずれの問題を解消するた
め、再生ヘッドの感度分布を移動することにより、たと
え再生ヘッドがトラック上の適性位置に位置しなくて
も、再生出力の低下を防止する手段がある。かかる手段
は、特開平７−１５３０４５号公報に開示がある。当該
公報は、図１に示すように、再生ヘッドとして高感度型
ヘッドであるＭＲヘッドを用い、ＭＲヘッドの感度分布
の中心を図示のようにシフト量ＳＬだけ移動することに
より、再生ヘッドの感度分布が極力トラック上の適性位
置に位置するようにしている。

【００２２】しかし、再生ヘッドとしてＭＲヘッドの感
度分布の中心を移動した場合、図１に示すように、特性
曲線の右裾部分は確かに右にシフトするが、左裾部分は
依然としてシフト前と同じである。つまり、ＭＲヘッド
の感度分布の中心を移動した場合は、特性曲線の裾部分
が広がってしまう。一般に、ＭＲヘッドの再生出力は、
特性曲線における感度ピークの略１／２を超える、抵抗
値が急峻に変化する部分を、信号の再生に利用する。特
性曲線における感度ピークの略１／２以下の部分は、信
号の再生に利用されないがクロストークを発生させる部
分である。なお、図１における符号３０１はシフト前の
ＭＲヘッドの感度分布特性曲線を示し、符号３０２はシ
フト後のＭＲヘッドの感度分布特性曲線を示し、符号３
０３はシフト前のＭＲヘッドにおけるクロストーク領域
を示し、符号３０２はシフト後のＭＲヘッドにおけるク
ロストーク領域を示している。シフト後のクロストーク
領域３０２は、シフト前のクロストーク領域３０１より
も大きい。

【００２３】かかる現象は、ＭＲヘッドを再生ヘッドと
して用いることにより、大きい再生出力を得ることはで
きても、感度分布の中心を移動した結果、トラック相互
間におけるクロストークの問題を大きくさせることにな
り、結局は、トラックピッチの狭小化及びトラックの高
密度化を阻む要因となる。

【００２４】そこで本発明は、複合ヘッドの再生ヘッド
として、詳細は後述するスピンバルブ型磁気抵抗素子
（ＧＭＲ素子）によるＧＭＲヘッドを用い、しかも当該
ＧＭＲヘッドの感度分布の中心を移動することで、ＧＭ
Ｒヘッドを用いることに伴って大きい再生出力を得ると
共に、感度分布の中心を移動したとしてもトラック相互
間におけるクロストークの発生を大きくしないようにし
て、トラックピッチの狭小化及びトラックの高密度化を
実現する。本発明は、ＧＭＲヘッドは感度特性が対称で
あり、感度分布の中心を移動した場合でも、特性曲線の
裾部分が広がることなく特性曲線全体が移動することに
着眼点がある。なお、図２における符号４０１はシフト
前のＧＭＲヘッドの感度分布特性曲線を示し、符号４０
２はシフト後のＧＭＲヘッドの感度分布特性曲線を示
し、符号４０３はシフト前のＧＭＲヘッドにおけるクロ
ストーク領域を示し、符号４０２はシフト後のＧＭＲヘ
ッドにおけるクロストーク領域を示している。領域４０
１，４０２は大きさが同じで位置だけが相違する。

【００２５】また、ＭＲヘッドでは上述したように感度
中心が移動するとしても、原理上、感度分布の形状、感
度分布の幅も変化してしまうことから、ＭＲヘッドの感
度中心を移動した場合、ＭＲヘッドのトラック上におけ
る移動が左右対称とならない。つまり、バイアス磁界等
によりＭＲヘッドの感度分布をトラック幅方向に移動さ
せた場合、必然的に、感度分布が変化してしまうだけで
はなく、図３示すように、バイアス磁界に対して感度中
心位置の移動が線形的にならないという問題があった。
これは、従来の機械アクチュエータによる再生ヘッドの
対称移動と大きく異なるため、磁気記録再生装置の性能
を向上させることが困難である。

【００２６】これに対し、本発明による、図９、図１６
に示される構造のＧＭＲヘッドは、図１１又は図１８に
示すような再生感度中心の移動を行っても、図２に示す
ように左右対称な感度分布が得られる上、トラック幅方
向の移動に対しても対称に移動させることができる。図
１０に示す両層の磁化配置が左右対称であるため、バイ
アス磁界を加えた場合に感度分布中心を左右に対称に移
動させることが可能となる。図４にバイアス電流と感度
中心との位置関係を示す。図３に示すＭＲヘッドと比較
して、ＧＭＲヘッドの場合は、直線的且つ対称的に感度
分布の中心位置を移動させることができる。この移動に
際して、感度分布形状が変化しないことは上述した通り
である。

【００２７】以下、図面を参照して本発明をディスク状
磁気記録媒体を用いた磁気ディスク装置に適用した実施
形態について説明する。図５は、本発明の第１の実施形
態に係る磁気ディスク装置の概略構成を示す斜視図であ
る。ディスク状磁気記録媒体（以下、磁気ディスクとい
う）１は、スピンドルモータ２により回転駆動される。
磁気ヘッドユニット３は、複合ヘッドをスライダ上に搭
載して構成されている。この複合ヘッドは、記録ヘッド
および再生ヘッドを磁気ディスク１上のトラック方向に
所定距離離間して一体化して構成されている。この磁気
ヘッドユニット３は、粗動アクチュエータ４により磁気
ディスク１の半径方向に駆動されるアクチュエータアー
ム５の先端に配置されている。粗動アクチュエータ４
は、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）を用いたロータリア
クチュエータにより構成される。複合ヘッドは、粗動ア
クチュエータ４と後述する磁気的な微動アクチュエータ
機能により、磁気ディスク１上の目標トラックに位置決
めされつつ、信号の記録再生を行う。

【００２８】次に、図６を用いて磁気ヘッドユニット３
について説明する。図６は、磁気ヘッドユニット３の原
理的構成を模式的に示した図である。磁気ヘッドユニッ
ト３には、複合ヘッドである記録ヘッド１１及び再生ヘ
ッド１２が搭載されている。記録ヘッド１１は例えば誘
導型ヘッドであり、端子１３を介して図示しない記録ア
ンプからデータ信号に応じた記録電流が供給されること
によって、磁気ディスク１上にデータ信号を記録する。
再生ヘッド１２は、後述するスピンバルブ型ＭＲ素子を
用いた巨大磁気抵抗効果型ヘッド（ＧＭＲヘッド）であ
り、磁気ディスク１上に記録されたデータ信号や、デー
タ信号の記録に先立ち予め記録されたサーボ信号の再生
を行う。再生ヘッド１２のＧＭＲ素子には、端子１４を
介して図示しないセンス回路からセンス電流Ｉ₀ が供給
される。また、磁気ディスク１上に記録された信号に基
づく磁界によるＧＭＲ素子の磁気抵抗の変化がセンス電
流Ｉ₀ による電圧変化、すなわち電圧信号として端子１
４より取り出され、この電圧信号が図示しない再生アン
プに供給される。

【００２９】再生ヘッド１２の近傍に、再生ヘッド１２
の感度分布を制御するためのバイアス磁界をＧＭＲ素子
に印加するバイアス磁界発生素子１５が設けられてい
る。このバイアス磁界発生素子１５には、端子１６を介
して図示しない電流ドライバから感度分布制御用バイア
ス電流Ｉ₁ が外部制御信号として供給される。感度分布
制御用バイアス電流１₁ は、後述するように複合ヘッド
が位置するトラックの位置を示すトラック位置情報や、
目標トラックに対する複合ヘッドの位置の誤差を示すヘ
ッド位置誤差情報に従って制御される。この制御によ
り、再生ヘッド１２の感度分布、特に磁気ディスク１の
半径方向における感度分布が記録ヘッド１１との相対位
置関係を最適化するように制御される。

【００３０】図７（ａ）（ｂ）に、記録ヘッド１１に対
する再生ヘッド１２の相対位置関係の制御例を示す。図
７（ａ）（ｂ）は、記録ヘッド１１および再生ヘッド１
２が磁気ディスク１上の内周側トラックおよび外周側ト
ラックに位置しているときの、記録ヘッド１１と再生ヘ
ッド１２との相対位置変化及び再生ヘッド１２の感度分
布の状態を模式的に示す図である。

【００３１】粗動アクチュエータ４にロータリアクチュ
エータを用いた場合、ヘッドの向き（アジマス方向）と
トラック方向との角度差（スキュー角）θがトラック半
径位置によって変化することは前述した通りである。本
実施形態では、図７（ａ）に示すように内周側トラック
１７でスキュー角θは負となり、また図７（ｂ）に示す
ように外周側トラック１８でスキュー角θは正となって
いる。図１９（ａ）（ｂ）に示したように、従来技術で
は半径位置によるスキュー角θの変化は、そのまま記録
ヘッドと再生ヘッド間のトラックずれとなる。

【００３２】これに対し、本実施形態では図７（ａ）
（ｂ）に示すように、再生ヘッド１２が位置する磁気デ
ィスク１上のトラック半径位置を示すトラック位置情報
に基づく外部制御信号によって、再生ヘッド１２の感磁
部１９が矢印で示すトラック幅方向に移動する構成であ
る。この感磁部１９の移動によりスキュー角θによる記
録ヘッド１１と再生ヘッド１２間のトラックずれを防止
することができる。なお、感磁部１９は磁気ディスク１
からの信号磁界に対して再生ヘッド１２の出力が変化す
る領域をいう。

【００３３】このように本実施形態では、複合ヘッドの
再生ヘッドとして、スピンバルブ型磁気抵抗素子（ＧＭ
Ｒ素子）によるＧＭＲヘッドを用い、しかも当該ＧＭＲ
ヘッドの感度分布の中心を移動することで、ＧＭＲヘッ
ドを用いることに伴って大きい再生出力を得ると共に、
感度分布の中心を移動したとしてもトラック相互間にお
けるクロストークの発生を大きくしないようにして、ト
ラックピッチの狭小化及びトラックの高密度化を実現す
ることができる。本実施形態は、ＧＭＲヘッドは感度特
性が対称であり、感度分布の中心を移動した場合でも、
特性曲線の裾部分が広がることなく特性曲線全体が移動
することに着眼点がある。

【００３４】具体的には、図８に示すように、記録ヘッ
ド１１と再生ヘッド１２とのトラック方向の間隔をｄと
すると、再生ヘッド１２の感磁部１９のトラック幅方向
中心（感度分布中心）を略ｄ×ｔａｎθだけ移動させる
ことにより、記録ヘッド１１と再生ヘッド１２間のトラ
ックずれを零にすることができる。ここで、間隔ｄは既
知である。またスキュー角θは、アクチュエータアーム
５の長さと，粗動アクチュエータ４の回転中心の配置お
よびヘッドが位置するトラック半径位置とにより規定さ
れる。後述する制御部は、間隔ｄとスキュー角θとによ
り各トラック半径位置における再生ヘッド１２の感度分
布中心の移動方向及び移動量を正確に求めることができ
る。

【００３５】こうすることにより、トラック半径位置に
よりスキュー角θが変化しても、記録ヘッド１１と再生
ヘッド１２間のトラックずれをなくし、両ヘッド１１，
１２を常に同一のトラック上に正確に乗せることが可能
となる。

【００３６】次に、図９〜図１５を参照して再生ヘッド
１２およびバイアス磁界発生素子１５の具体例について
説明する。図９に示す再生ヘッドは、スピンバルブ型Ｍ
Ｒ素子２０を用いたＧＭＲヘッドであり、スピンバルブ
型ＭＲ素子２０は磁気ディスク１の面に垂直方向に磁化
が固定された第１の磁性層であるピン層２１と、磁化が
印加磁界により変化する第２の磁性層であるフリー層２
２を非磁性導電層２３を挟んで設けた構成となってい
る。スピンバルブ型ＭＲ素子２０の両端には、図の例で
はピン層２１のトラック幅方向両端に接触させて一対の
リード２４が接続されており、これらのリード２４ａ，
２４ｂは、一対の端子１４にそれぞれ接続されている。

【００３７】このようなスピンバルブ型ＭＲ素子２０は
公知であり、ピン層２１およびフリー層２２は例えばＣ
ｏ−Ｆｅ膜からなり、非磁性導電層２３は例えばＣｕ膜
からなる。ここで、スピンバルブ型ＭＲ素子２０におけ
るフリー層２２は、従来の技術によるとトラック幅方向
に磁気ディスク面と並行に磁化が揃うように配向されて
いる。このような構成で媒体からの信号磁界をＧＭＲ素
子２０に印加すると、フリー層２２の磁化方向が決ま
り、このフリー層２２の磁化方向とピン層２１の磁化方
向との関係で、リード２４間で見たＧＭＲ素子２０の電
気抵抗が変化する。これが巨大磁気抵抗効果である。

【００３８】フリー層２２は上述のように、従来技術で
はトラック幅方向に一様に配向されているのに対し、本
実施形態では例えば図１０に示すように、トラック幅方
向の位置に応じて異なる方向に磁化されるように異方性
配向されている。

【００３９】一方、スピンバルブ型ＭＲ素子２０の近傍
には、図９の例ではフリー層２２に近接させて図６中の
バイアス磁界発生素子１５に相当する導電膜からなるバ
イアス電流ライン２５がトラック幅方向に沿って設けら
れている。バイアス電流ライン２５の両端は、一対の端
子１６にそれぞれ接続されている。バイアス電流ライン
２５は、スピンバルブ型ＭＲ素子２０のトラック幅方向
およびトラック方向に直交する方向にほぼ一様のバイア
ス磁界Ｈｂを印加するためのものである。

【００４０】このようにすると、バイアス電流ライン２
５に流す電流の方向および大きさにより、スピンバルブ
型ＭＲ素子２０に印加するバイアス磁界Ｈｂの向きおよ
び大きさを変化させることができる。これにより、ＧＭ
Ｒ素子２０のトラック幅方向における感度分布、特に感
度が最大となる位置（感度分布中心）を変化させること
ができる。さらに詳しく説明すると、ＧＭＲ素子２０の
感度分布中心は図１０の場合、異方性配向されたフリー
層２２の磁化方向がピン層２１の磁化方向と直交する位
置である。この状態でバイアス磁界Ｈｂを印加すると、
フリー層２２の各部の磁化方向がバイアス磁界Ｈｂとの
ベクトル合成により変化するため、感度分布中心がトラ
ック幅方向に変化することになる。

【００４１】図１１（ａ）（ｂ）に、バイアス電流ライ
ン２５を流れる電流の方向および大きさを変えてスピン
バルブ素子に印加されるバイアス磁界Ｈｂを変えた場合
の、ＧＭＲ素子２０のトラック幅方向における感度分布
の変化を示す。図１１（ａ）に示すように、図中上向き
のバイアス磁界Ｈｂが印加された場合には、感度分布中
心は右側に移動し、また図１１（ｂ）に示すように下向
きの磁化が印加された場合には、感度分布中心は逆に左
側に移動する。このようにバイアス電流の方向や大きさ
を変えることで、感度分布中心をトラック幅方向の任意
の方向に任意の量だけ移動させることが可能である。し
かも、ＧＭＲヘッドは感度特性が対称であり、感度分布
の中心を移動した場合でも、特性曲線の裾部分が広がる
ことなく特性曲線全体が移動するだけであるから、感度
分布の中心を移動したとしてもトラック相互間における
クロストークの発生を大きくはならない。

【００４２】また、フリー層２２に図１０に示したよう
な磁化分布を有する異方性配向を持たせておくことによ
って、上述のように感度分布中心を移動させることがで
きると共に、感度分布を狭い範囲に抑えてより尖鋭な感
度分布を得ることが可能となる。従来のＭＲヘッドで
は、再生トラック幅（トラック幅方向の再生幅）はリー
ド間隔で規定されていたが、本実施形態のようにフリー
層２２に磁化や異方性分布を持たせることによって、リ
ード２４の間隔よりも狭い再生トラック幅を実現するこ
とができ、より狭トラック化を図ることが可能となる。

【００４３】なお、図９に示したスピンバルブ型ＭＲ素
子２０、リード２４およびバイアス電流ライン２５から
なる再生ヘッド１２は、図示しない絶縁性基板上に公知
の薄膜プロセスにより記録ヘッド１１と共に複合ヘッド
として容易に形成することが可能である。

【００４４】次に、本実施形態における制御系の構成を
図１２を用いて説明する。図１２において、ＧＭＲ素子
２０は、センス回路３１から例えば一定のセンス電流が
供給され、磁気ディスク１上に記録された信号に基づく
磁界による磁気抵抗の変化に対応した電圧信号、すなわ
ち再生信号を出力する。この再生信号は、再生アンプ３
２により増幅された後、データ復号部３３、ＰＥＳ復調
部３４およびトラック位置情報生成部３５に入力され
る。データ復号部３３では、再生アンプ３２からの再生
信号を二値化し、さらに「０」，「１」のデータ識別を
行った後、元のデータを復号する。ＰＥＳ復調部３４
は、磁気ディスク１上に予め記録されたサーボデータか
ら目標トラックに対するヘッド位置の誤差を示すヘッド
位置誤差情報を出力する。トラック位置情報生成部３５
は、同様にサーボデータからヘッドが現在位置している
トラックの半径位置を示すトラック位置情報を出力す
る。

【００４５】ＰＥＳ復調部３４からのヘッド位置誤差情
報とトラック位置情報生成部３５からのトラック位置情
報は、制御部３６に入力される。制御部３６は、粗動ア
クチュエータ４を駆動するＶＣＭドライバ３７と、バイ
アス電流ライン２５にバイアス電流を供給する電流ドラ
イバ３８の制御を行う。以下、制御部３６の具体的な制
御手順の例を説明する。

【００４６】まず、第１の制御手順について、図１３を
参照して説明する。すなわち、制御部３６は、ステップ
１０１として、例えば図示しないＨＤＤコントローラか
ら目標トラックに対するシーク命令が与えられると、ま
ずＶＣＭドライバ３７を制御する。この制御により、ス
テップ１０２として、粗動アクチュエータ４が複合ヘッ
ドを磁気ディスク１上の目標トラックに向けて移動させ
る。制御部３６は、ステップ１０３として、複合ヘッド
が磁気ディスク１上の目標トラック上に乗ったことをト
ラック位置情報生成部３５で生成されるトラック位置情
報により確認すると、ステップ１０４として、目標トラ
ックの半径位置から、再生ヘッド１２の感度分布中心の
移動方向および移動量を計算により求める。なお、ステ
ップ１０３にて、複合ヘッドが磁気ディスク１上の目標
トラック上に乗ったことを確認しない場合は、ステップ
１０２に戻る。次に、ステップ１０５として、その移動
方向および移動量に対応したバイアス電流がバイアス電
流ライン２５に流れるように電流ドライバ３８を制御す
る。これにより、ステップ１０６として、記録ヘッドと
再生ヘッドとの間のトラックずれが補正されるように、
再生ヘッドの感度分布が制御される。

【００４７】上記においては、再生ヘッド１２の感度分
布中心の移動方向および移動量を計算により求めたが、
これに代えて、図１４に示すように、制御部３６Ａにル
ック・アップ・テーブル（ＬＵＴ）３９を内蔵させ、目
標トラックの半径位置から、再生ヘッド１２の感度分布
中心の移動方向および移動量を、テーブル・ルックアッ
プにより提示することもできる。なお、ここでのルック
・アップ・テーブル（ＬＵＴ）３９は、予め、目標トラ
ックの複数の半径位置に対応する、再生ヘッド１２の感
度分布中心の移動方向および移動量が記憶されている。

【００４８】次に、第２の制御手順について図１５を参
照して説明する。すなわち、第２の制御手順におけるス
テップ２０１，２０２及び２０６は、第１の制御手順に
おけるステップ１０１，１０２及び１０６と同じであ
る。すなわち、制御部３６は、例えば図示しないＨＤＤ
コントローラから目標トラックに対するシーク命令が与
えられると、まずＶＣＭドライバ３７を制御する。この
制御により、粗動アクチュエータ４が複合ヘッドを磁気
ディスク１上の目標トラックに向けて移動させる。

【００４９】第２の制御手順は、ステップ２０３〜２０
５が第１の制御手順におけるステップ１０３〜１０５と
相違する。すなわち、ステップ２０３として、粗動アク
チュエータ４による複合ヘッドが位置しているトラック
の位置と目標トラックとの距離、すなわち複合ヘッドの
位置誤差をＰＥＳ復調部３４からのヘッド位置誤差情報
に基づいて監視する。そして、ステップ２０４として、
このヘッド位置誤差がある閾値以下になるとＶＣＭドラ
イバ３７に粗動アクチュエータ４を停止させる指令を送
る。ステップ２０５として、複合ヘッドをその位置で停
止させると共に、ヘッド位置誤差が零となるように電流
ドライバ３８を制御して、バイアス電流ライン２５に流
すバイアス電流を制御する。

【００５０】以上のような第１又は第２の制御手順の制
御により、スキュー角θに起因する記録ヘッド１１と再
生ヘッド１２間のトラックずれを補正して、正確なデー
タ再生を行うことができる。

【００５１】なお、上記実施形態ではＧＭＲ素子２０に
バイアス磁界を印加するバイアス磁界発生素子１５とし
てバイアス電流ライン２５を用いたが、これに代えてＭ
Ｒ素子２０自体に流れる電流を利用して、シャントバイ
アス効果により同様のバイアス磁界を印加することも可
能である。かかる第３の実施形態の構成は、図１６と図
１７に示されるが、図１６と図１７とにおいては、図６
と、図９及び図１２と同一部分には同一符号を付してあ
る。

【００５２】図１６に示すように、本実施形態の磁気ヘ
ッドユニット３´は、複合ヘッドである記録ヘッド１１
及び再生ヘッド１２が搭載され、図６にて示したバイア
ス磁界発生素子１５は無い。また、図１７に示すよう
に、電流ドライバ３８Ａは、バイアス磁界発生素子１５
が無いことから、図１２におけるバイアス電流ライン２
５，電流ドライバ３８は削除され、新規に電流ドライバ
３８Ａが設けられている。この電流ドライバ３８Ａは、
制御部３６´の制御の下で、図１２におけセンス回路３
１の機能と、ＭＲ素子２０にシャントバイアス効果によ
りバイアス磁界発生素子１５と同様のバイアス磁界を印
加ための電流（感度分布制御用バイアス電流）をＭＲ素
子２０に流す機能とを合わせ持っている。

【００５３】また、上記実施形態ではＧＭＲ素子２０の
ピン層２１をトラック幅方向に一様に磁化し、フリー層
２２を異方性配向したが、逆にフリー層２２をトラック
幅方向に一様に配向させ、ピン層２１の磁化に図８に示
したような分布を与えても、同様の効果が得られる。か
かる実施形態を図１８（ａ）〜（ｃ）を参照して説明す
る。すなわち、ＧＭＲ素子２０において、ピン層２１の
磁化とフリー層２２の磁化とが直交するとき、ＧＭＲ素
子２０の感度中心が定まる。バイアス付与により、図１
８（ａ）に示すように、向きの異なる複数の磁化２１ａ
〜２１ｅを有するピン層２１に対し、フリー層２２の磁
化が同じ水平向きに配向すると、感度分布中心は、図示
の磁化２１ｃに相当する位置に定まる。またバイアスを
変えることにより、図１８（ｂ）に示すように、向きの
異なる複数の磁化２１ａ〜２１ｅを有するピン層２１に
対し、フリー層２２の磁化が同じ右上がり向きに配向す
ると、感度分布中心は、図示の磁化２１ｄに相当する位
置に定まる。更に、バイアスを変えることにより、図１
８（ｃ）に示すように、向きの異なる複数の磁化２１ａ
〜２１ｅを有するピン層２１に対しフリー層２２の磁化
が同じ右下がり向きに配向すると、感度分布中心は、図
示の磁化２１ｂに相当する位置に定まる。

【００５４】このように、バイアスを変えることにより
ＧＭＲ素子２０の感度分布中心を変えることができ、上
述した各実施形態と同様な作用効果を得ることができ
る。さらに、フリー層２１とピン層２２との磁化のなす
角度がトラック幅方向に図８と同様の分布を持てば良い
から、フリー層２１やピン層２２に異方性配向を施す代
わりに、ＧＭＲ素子２０に印加するバイアス磁界の強度
や方向に分布を持たせても、同様の効果を得ることが可
能である。その他、本発明は種々変形して実施すること
が可能である。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トラックピッチの狭小化及びトラックの高密度化を実現
し、且つ大きい再生出力を得ることが可能な磁気記録再
生装置を提供することにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＭＲヘッドにおける感度特性を示す図。

【図２】ＧＭＲヘッドにおける感度特性を示す図。

【図３】ＭＲヘッドにおけるバイアス電流と感度分布中
心との特性を示す図。

【図４】ＧＭＲヘッドにおけるバイアス電流と感度分布
中心との特性を示す図。

【図５】本発明の第１の実施形態に係る磁気ディスク装
置の概略的構成を示す斜視図。

【図６】同実施形態に係る磁気ヘッドユニットの原理的
構成を模式的に示す図。

【図７】同実施形態におけるトラック半径位置によるト
ラックと記録ヘッドおよび再生ヘッドの相対位置変化と
再生ヘッドの感度分布の変化を示す図。

【図８】再生ヘッドの感度分布の移動方向及び移動量を
示す図。

【図９】同実施形態における再生ヘッドに用いられるス
ピンバルブ型ＭＲ素子とバイアス磁界発生素子の具体的
な構成例を示す斜視図。

【図１０】図９におけるピン層およびフリー層の磁化分
布を示す図。

【図１１】図９におけるフリー層の印加磁界による磁化
分布の変化を示す図。

【図１２】同実施形態における制御系の構成を示すブロ
ック図。

【図１３】同実施形態における制御系の制御動作の一例
を示す流れ図。

【図１４】同実施形態におけるＬＵＴを有する制御部を
示す図。

【図１５】同実施形態における制御系の制御動作の他例
を示す流れ図。

【図１６】本発明の第２の実施形態に係る磁気ディスク
装置の概略的構成を示す斜視図。

【図１７】同実施形態における制御系及び磁気ヘッドユ
ニットを示す図。

【図１８】本発明の第３の実施形態に係るピン層、フリ
ー層の磁化の組合せと感度分布中心との関係を示す図。

【図１９】従来技術の問題点を説明するためのトラック
半径位置によるトラックと記録ヘッドおよび再生ヘッド
の相対位置変化を示す図。

【符号の説明】

１…磁気ディスク（ディスク状磁気記録媒体）２…スピンドルモータ３…磁気ヘッドユニット４…粗動アクチュエータ（ロータリアクチュエータ）５…アクチュエータアーム１１…記録ヘッド１２…再生ヘッド（スピンバルブ型ＭＲヘッド）１５…バイアス磁界発生素子１７…内周側トラック１８…外周側トラック１９…再生ヘッド感磁部２０…スピンバルブ型ＭＲ素子２１…ピン層（第１の磁性層）２２…フリー層（第２の磁性層）２３…非磁性導電層２４…リード２５…バイアス電流ライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気記録媒体上に所定のトラックに沿って
信号を磁気的に記録する記録ヘッドと、スピンバルブ型磁気抵抗素子を有し、前記磁気記録媒体
上に記録された信号を再生するものであって、トラック
幅方向における感度分布が外部制御信号に従って変化す
る再生ヘッドと、この再生ヘッドに前記外部制御信号を与える制御手段と
を備えたことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２】前記再生ヘッドは、スピンバルブ型磁気抵抗素子と、このスピンバルブ型磁気抵抗素子に設けられ、当該スピ
ンバルブ型磁気抵抗素子にバイアス磁界を印加するバイ
アス磁界印加手段とを具備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】前記再生ヘッドは、スピンバルブ型磁気抵抗素子と、シャントバイアス効果によって当該スピンバルブ型磁気
抵抗素子にバイアス磁界を印加するための電流を当該ス
ピンバルブ型磁気抵抗素子自体に流す手段とを具備する
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】前記制御手段は、前記外部制御信号を、前
記再生ヘッドが位置すべきトラックの磁気記録媒体半径
方向の位置を示すトラック位置情報に従って変化させる
手段を具備することを特徴とする請求項１乃至３のいず
れかに記載の磁気記録再生装置。
【請求項５】前記制御手段は、前記外部制御信号を、前
記再生ヘッドが位置すべきトラックに対する該再生ヘッ
ドの位置誤差を示すヘッド位置誤差情報に従って変化さ
せる手段を具備したことを特徴とする請求項１乃至３の
いずれかに記載の磁気記録再生装置。
【請求項６】前記再生ヘッドは、磁化が所定方向に固定
された第１の磁性層と、磁化が印加磁界により変化する
第２の磁性層を非磁性導電層を挟んで設けたスピンバル
ブ型磁気抵抗素子を有し、前記制御手段は、前記スピンバルブ型磁気抵抗素子にバ
イアス磁界を印加するバイアス磁界印加手段と、前記バ
イアス磁界を前記外部制御信号に従って制御するバイア
ス磁界制御手段とを具備することを特徴とする請求項１
乃至５のいずれかに記載の磁気記録再生装置。
【請求項７】前記再生ヘッドは、磁化が前記磁気記録媒
体の面に垂直な方向に固定された第１の磁性層と、トラ
ック幅方向の位置に応じて異なる方向に磁化を形成する
ように異方性配向された第２の磁性層とを非磁性導電層
を挟んで設けたスピンバルブ型磁気抵抗素子を有し、前記制御手段は、前記スピンバルブ型磁気抵抗素子に前
記磁気記録媒体の面に垂直な方向を向くバイアス磁界を
印加するバイアス磁界印加手段と、前記バイアス磁界を
前記外部制御信号に従って制御するバイアス磁界制御手
段とを具備することを特徴とする請求項１乃至５のいず
れかに記載の磁気記録再生装置。
【請求項８】前記制御手段の前記外部制御信号は、再生
ヘッドの向きとトラックの伸長方向との角度差がトラッ
クの半径位置によって変化することに基づいて生成され
ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の
磁気記録再生装置。
【請求項９】磁気記録媒体上に所定のトラックに沿って
信号を磁気的に記録する記録ヘッドと、スピンバルブ型磁気抵抗素子を有し、前記磁気記録媒体
上に記録された信号を再生する再生ヘッドと、前記磁気感応素子に磁気的に設けられ、前記トラック，
記録ヘッド及び再生ヘッドとの間の時間的且つ位置的な
振舞に応じた電流が供給される導電部材とを具備したこ
とを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１０】前記記録ヘッド、再生ヘッド及び導電部
材は、複合ヘッドを構成することを特徴とする請求項９
に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１１】磁気記録媒体上に所定のトラックに沿っ
て信号を磁気的に記録する記録ヘッドと、スピンバルブ型磁気抵抗素子と、このスピンバルブ型磁
気抵抗素子に設けられ、当該スピンバルブ型磁気抵抗素
子にバイアス磁界を印加するバイアス磁界印加手段とを
含み、トラック幅方向における感度分布を、再生ヘッド
と記録ヘッドとの間隔と，再生ヘッドの向きとトラック
の伸長方向との角度差とに基づいて変化させる再生ヘッ
ド部材と、を備えたことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１２】磁気記録媒体上に所定のトラックに沿っ
て信号を磁気的に記録する記録ヘッドと、スピンバルブ型磁気抵抗素子と、シャントバイアス効果
によって当該スピンバルブ型磁気抵抗素子にバイアス磁
界を印加するための電流を当該スピンバルブ型磁気抵抗
素子自体に流す手段とを含み、当該手段によりスピンバ
ルブ型磁気抵抗素子自体に流す電流は，再生ヘッドと記
録ヘッドとの間隔と，再生ヘッドの向きとトラックの伸
長方向との角度差と，に基づいて規定される、再生ヘッ
ドと、を備えたことを特徴とする磁気記録再生装置。