JPH11203631A - 磁気抵抗効果型磁気ヘッド及びこれを用いた記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 これまでの記録再生システムを遥かに上回る
高記録密度化、大容量化が可能な磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッド、記録再生装置を提供する。 【解決手段】 磁気抵抗効果により磁気テープからの信
号を検出する磁気抵抗効果素子を有するとともに、この
磁気抵抗効果素子が軟磁性体よりなる一対のシールドに
挟まれてなり、上記磁気抵抗効果素子の感磁部が所定の
アジマス角を有して磁気テープ走行方向と直交する方向
に対して斜めに配置され、回転ヘッドに搭載されてヘリ
カルスキャン方式により磁気テープの信号を再生する磁
気抵抗効果型磁気ヘッドが開示される。記録再生装置
は、上記磁気抵抗効果型磁気ヘッドを再生ヘッドとして
搭載するとともに、誘導型磁気ヘッドを記録ヘッドとし
て搭載する回転ドラムを備え、金属磁性薄膜を磁性層と
する磁気テープに対してヘリカルスキャン方式により信
号を記録及び／又は再生を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転ドラムに搭載
され、磁気テープを記録媒体として用い、ヘリカルスキ
ャン方式によって再生を行う磁気抵抗効果型磁気ヘッド
に関する。さらに、本発明は、この磁気抵抗効果型磁気
ヘッドを用いた記録再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気テープを記録媒体として用いる磁気
記録再生装置としては、ビデオテープレコーダ、オーデ
ィオテープレコーダ及びコンピュータ用データストレー
ジシステム等が知られており、これら磁気記録再生装置
では、記録密度を上げて大容量化を図ることが望まれて
いる。

【０００３】そして、このような高記録密度化及び大容
量化を実現するために、再生用磁気ヘッドとして磁気抵
抗効果型磁気ヘッド（以下、ＭＲヘッドと称する。）が
提案されており、実用化に向けて開発が進められてい
る。

【０００４】ＭＲヘッドは、感磁部に磁気抵抗効果素子
（以下、ＭＲ素子と称する。）を用いた磁気ヘッドであ
り、インダクティブ型磁気ヘッドよりも感度が高く、大
きな再生出力が得られる。したがって、再生用磁気ヘッ
ドとしてＭＲヘッドを使用することにより、これまで以
上の高記録密度化及び大容量化の実現が可能となるもの
と期待される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ＭＲヘ
ッドを用いた記録再生装置としては、例えばハードディ
スクを記録媒体とする固定ヘッドシステムが知られてい
るが、この固定ヘッドシステムでは、その感磁部である
ＭＲ素子は、ヘッド走行方向に対し９０°、すなわち直
角に配置されており、隣接トラックからの磁束を読み込
まないように、記録トラックの両端に磁化遷移領域のな
いガードバンドを設けている。

【０００６】しかしながら、さらなる高記録密度化、大
容量化を考えたときには、ガードバンドを設けることは
著しく不利である。

【０００７】本発明は、このような従来の実情に鑑みて
提案されたものであって、これまでの記録再生システム
を遥かに上回る高記録密度化、大容量化が可能な磁気抵
抗効果型磁気ヘッドを提供することを目的とし、さらに
は記録再生装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】これまで、ヘリカルスキ
ャンシステムにおいては上記のガードバンドを持たない
システムが実現されていたが、ＭＲヘッドを搭載したも
のは存在しない。

【０００９】本発明は、ＭＲヘッドを再生ヘッドとして
使用し、ヘリカルスキャンシステムでガードバンドのな
い高トラック記録密度を実現するものである。

【００１０】すなわち、本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドは、磁気抵抗効果により磁気テープからの信号を検
出する磁気抵抗効果素子を有するとともに、この磁気抵
抗効果素子が軟磁性体よりなる一対のシールドに挟まれ
てなり、上記磁気抵抗効果素子の感磁部が所定のアジマ
ス角を有して磁気テープ走行方向と直交する方向に対し
て斜めに配置され、回転ヘッドに搭載されてヘリカルス
キャン方式により磁気テープの信号を再生することを特
徴とするものである。

【００１１】また、本発明の記録再生装置は、磁気抵抗
効果により磁気テープからの信号を検出する磁気抵抗効
果素子を有し、この磁気抵抗効果素子が軟磁性体よりな
る一対のシールドに挟まれてなり、上記磁気抵抗効果素
子の感磁部が所定のアジマス角を有して磁気テープ走行
方向と直交する方向に対して斜めに配置されてなる磁気
抵抗効果型磁気ヘッドを再生ヘッドとして搭載するとと
もに、誘導型磁気ヘッドを記録ヘッドとして搭載する回
転ドラムを備え、金属磁性薄膜を磁性層とする磁気テー
プに対してヘリカルスキャン方式により信号を記録及び
／又は再生を行うことを特徴とするものである。

【００１２】磁気抵抗効果素子が軟磁性体よりなる一対
のシールドに挟まれてなるシールド型の磁気抵抗効果型
磁気ヘッドに対し、所定のアジマス角でアジマスを付与
することにより、ガードバンドのない記録再生が実現さ
れ、これをヘリカルスキャンシステムに搭載すること
で、従来の記録再生システムを大幅に上回る高記録密度
化、大容量化が達成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１４】先ず、本発明を適用した磁気抵抗効果型磁
気ヘッドの一例を図１に示す。この磁気ヘッド１は、基
板２と、基板２の上に薄膜工程によって形成された磁気
ヘッド素子３と、磁気ヘッド素子３上に接合された基板
４を備えており、図２に示すように、回転ドラム５に搭
載され、ヘリカルスキャン方式によって磁気テープ６か
ら信号を再生する。

【００１５】この磁気ヘッド１では、図１に示すよう
に、磁気ヘッド１に対する磁気テープ６の相対的な移動
方向である矢印Ａに対して、磁気ヘッド素子３が垂直に
配置されず、ある角度（いわゆるアジマス角）を持って
配置される。

【００１６】基板２と基板４は、平面形状が略長方形の
薄板状に形成されてなるとともに、その上部端面がテー
プ摺動面２ａ、４ａとされている。そして、このテープ
摺動面２ａ、４ａは、磁気テープ６に対する当たりを良
好なものとするため、磁気テープ６の走行方向に沿った
円弧状の曲面とされている。

【００１７】上記磁気ヘッド素子３は、磁気抵抗効果に
よって磁気テープ６からの信号を検出する磁気抵抗効果
型磁気ヘッド素子である。

【００１８】一般に、磁気抵抗効果型磁気ヘッド素子
は、電磁誘導を利用して記録再生を行うインダクティブ
型磁気ヘッド素子よりも高密度記録に適している。した
がって、磁気ヘッド素子３として磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッド素子を用いることで、より高密度記録化を図ること
ができる。

【００１９】なお、図面では、特徴を分かりやすく図示
するために、磁気ヘッド素子３の部分を大きく表記して
いるが、実際には、磁気ヘッド素子３は基板２、４に比
べると非常に微細である。具体的には、例えば、基板２
の磁気テープ走行方向の長さが０．８ｍｍ程度とされる
のに対し、磁気ヘッド素子３が形成されている部分の磁
気テープ走行方向の長さは５μｍ程度である。したがっ
て、この磁気ヘッド１において、テープ摺動面となるの
は、殆ど基板２、４の上部端面だけである。

【００２０】また、上記磁気ヘッド１においては、基板
２及び基板４が軟磁性材、例えばＮｉ−Ｚｎフェライト
やＭｎ−Ｚｎフェライトからなり、シールドとしての役
割を果たしている。したがって、この磁気ヘッド１は、
磁気ヘッド素子３がシールド材（基板２、４）に挟み込
まれたシールド型のＭＲヘッド構造を有する。

【００２１】上記に磁気ヘッド（ＭＲヘッド）１におい
ては、アジマス角を有することが重要であり、これによ
ってガードバンドの無い記録再生システムが可能とな
る。アジマス角を有することは、それ以外にも様々な点
で有利である。

【００２２】高記録密度を目指した磁気記録再生システ
ムにおいて、シールド型ＭＲ再生ヘッドを使用した場
合、狭トラック幅による出力減少は避けられない。した
がって、高記録密度磁気記録再生システムを成立させる
ためには、なるべく出力を増加させ、出力のノイズ成分
をなるべく下げる必要がある。出力のノイズ成分は、主
に磁気ヘッドの直流抵抗による抵抗ノイズ、出力増幅ア
ンプによるアンプノイズ、記録媒体によるメディアノイ
ズの３種類があり、それぞれをなるべく低くすることが
必要である。

【００２３】この中で、磁気ヘッドに起因するノイズで
ある抵抗ノイズについて説明する。磁気ヘッドの直流抵
抗Ｒによる抵抗ノイズの電圧ＮＶは次の数１により表さ
れる。

【００２４】

【数１】

【００２５】ここで、ｋはボルツマン定数、Ｔは素子温
度、Δｆは単位周波数である。

【００２６】したがって、相対的な抵抗ノイズの電圧Ｎ
Ｖｒは、下記の数２で表され、できるだけＭＲヘッドの
抵抗値を下げることが求められる。

【００２７】

【数２】

【００２８】従来のインダクティブヘッドの場合、この
直流抵抗は非常に低く設計でき、十分な再生電圧を得る
ために磁気コアに２０回巻いても１Ω以下にすることが
できる。このときの抵抗値をＲ₀ ＝１Ωとし、ＭＲヘッ
ドの引き出し線を含めた抵抗値Ｒ＝３０Ωとし、ノイズ
電圧を比較するために先の数２に代入すると、ＮＶｒ＝
１４．８ｄＢも抵抗ノイズが高いことになる。抵抗ノイ
ズ以外のノイズ、例えばアンプノイズ、メディアノイズ
が十分に低い場合に、ヘッドが磁気テープと相対速度１
０ｍ／秒で摺動している小型のヘリカル走査テープシス
テムを考えると、単位トラック幅当たりの出力がＭＲヘ
ッドの方が６〜１２ｄＢ高くても抵抗ノイズによりＳ／
Ｎは逆に低くなる可能性がある。現在のテープシステム
のアンプノイズ、メディアノイズを考えると、面記録密
度を１Ｇbits／in² 以上にするためには、抵抗値が３０
Ω以下でなくてはならない。

【００２９】ＭＲヘッドの抵抗を下げる方法としては、
引き出し線の厚みを増す、引き出し線の幅を増やす、Ｍ
Ｒ素子の抵抗を下げる等の方法があるが、シールド材料
によって引き出し線の厚みの制限があり、またコスト的
にも難しく、また、ＭＲ素子の膜質の状態によっては抵
抗を下げられる範囲が狭くなり、また新規に設備を必要
とする等、製造コストの点で不利である。これに対し
て、ヘッドの抵抗を下げるために引き出し線の幅をなる
べく広くすることは、製造歩留まりを低下させず、かつ
現状の高精度な製造プロセスをそのまま使用できるので
有効である。

【００３０】シールド型ＭＲヘッドにおいては、ギャッ
プ面をヘッド走行方向に対して傾けることにより（アジ
マス角を増すことにより）、ＭＲ素子に接続する引き出
し線の抵抗値を含めたヘッド抵抗値を下げることができ
る。狭トラック幅になると絶対出力の向上が求められる
ので、アジマス角の増加によって引き出し線幅を広くし
て低抵抗化を図ると同時に、ＭＲ素子幅を増やして出力
の増加も行うことが重要である。

【００３１】ただし、ＭＲ素子の幅をアジマス角によっ
て増やしていく場合、アジマス角が大きくなり過ぎると
ＭＲ素子そのものの抵抗値が大きくなり、アジマスを付
けることによってヘッドの抵抗値を下げる効果が無くな
る。

【００３２】例えば、アジマス角度θ＝０°、ＭＲ素子
の幅が５μｍ、ＭＲ素子の摺動面からの高さ１．５μ
ｍ、ＭＲ素子の膜厚４０ｎｍ、引き出し線の厚み１３０
ｎｍ、引き出し線の長さ９００μｍの実際のＭＲヘッド
において、ＭＲ素子に関するパラメータを不変にして引
き出し線の幅のみをアジマス角に応じて変え、アジマス
角に対するＭＲヘッドの抵抗値を測定すると、図３に示
すようなグラフになる。したがって、アジマス角５°以
下の微少なアジマス角では、ＭＲヘッドの抵抗値を下げ
る効果が低いが、アジマス角を大きくすればするほどヘ
ッドの抵抗値が下がるので抵抗ノイズが減少し、Ｓ／Ｎ
が大きく取れるようになる。

【００３３】一方、出力増大の要請によりＭＲ素子幅を
大きくする必要があるが、ＭＲ素子幅を引き出し線の幅
と同様アジマス角に応じて大きくいくと、ＭＲヘッド抵
抗値は図４に示すようなグラフになる。ＭＲ素子幅一定
の場合、アジマス角が大きくなるとＭＲヘッド抵抗値も
下がる単調減少であるが、ＭＲ素子幅をアジマス角に応
じて大きくしていくとＭＲ素子自体の抵抗値が上がり、
アジマス角４５°以上でＭＲヘッド抵抗値がアジマス角
０°の抵抗値を上回る。

【００３４】以上を勘案すると、本発明のＭＲヘッド１
において、アジマス角は５°〜４５°が好ましいと言え
る。

【００３５】ここに示した一例と同様に、ＭＲ素子幅が
さらに小さくなった場合、ＭＲヘッドの出力が低下する
ことによってＭＲヘッドの抵抗値の低減がさらに要求さ
れ、かつ重要度を増していく。アジマスによる引き出し
線幅の増大は、製造コストを増加せずにこの難問を解く
鍵である。

【００３６】ＭＲヘッドにおけるアジマス角の付与は、
狭トラック幅にした場合のヘッド作製の容易さという点
でもメリットは大きい。

【００３７】インダクティブヘッドでは、例えばトラッ
ク幅３μｍのべた記録方式パターンを再生する場合、ギ
ャップ幅の設計値は、同アジマス角のトラックからのク
ロストークがないようにギャップ幅を制限する必要があ
り、つまり９μｍを越えることができず、クロストーク
の影響とトラックの直線性、トラッキングサーボ性能を
考えると大きくても６μｍである。

【００３８】しかしながら、現状のビデオテープレコー
ダに搭載されている再生ヘッドは、工程が単純で低価格
化の容易なＭｎＺｎフェライトやセンダスト等を磁気コ
アに用いたもの（いわゆるバルクヘッド）が主流であ
り、このバルクヘッドでギャップ幅を６μｍに加工する
ためには、ギャップ形成後に機械加工でギャップ幅を決
める等、工程が複雑になり価格が上昇する。

【００３９】一方、非磁性基板上に軟磁性金属薄膜のみ
で磁気コアを形成したラミネートヘッドやＥＴＦヘッド
のようなタイプのものであると、非磁性基板上に形成し
た軟磁性金属膜をギャップ接着時にずらすことによりギ
ャップ幅を小さくすることは可能であるが、ギャップ幅
形成精度が例えば±０．５μｍ以下でないとクロストー
クの影響が出てくるので非常に難しく、歩留まりを確保
することができない。

【００４０】これらは、アジマス角によらず要求精度の
達成が難しく、狭トラック化を実現しようとすると製造
コストの大幅な上昇を引き起こす。

【００４１】ＭＲヘッドでは、例えばトラック幅３μｍ
のべた記録方式パターンを再生する場合、ギャップ幅に
相当するＭＲ素子感磁部長の設計はインダクティブヘッ
ドの場合と同様であるが、ＭＲ素子の形成精度は悪くて
も±０．５μｍ以下である。そして、アジマス角がある
ことによってＭＲ素子形成幅を大きくすることができる
ので、感磁部作製が容易になり、具体的にはアジマス角
０°で感磁部長が５μｍであるならば、アジマス角３５
°では６．１μｍにもなる。

【００４２】このように、アジマス角が大きくなると感
磁部長に対する要求精度が緩和される。また、狭トラッ
ク化に伴う製造コストの上昇もほとんどない。特にヘリ
カル走査テープパスのヘッドのように磁気ヘッドのチッ
プ厚さに制限がある場合には、アジマスを付与すること
によりパターン幅を大きく取れるため、ヘッド作製が容
易なものとなる。

【００４３】次に、以上のような磁気ヘッド１の製造方
法について説明する。なお、以下の説明で用いる図面
は、特徴を分かりやすく図示するために、図１と同様
に、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、
各部材の寸法の比率が実際と同じであるとは限らない。

【００４４】また、以下の説明では、磁気ヘッド１を構
成する各部材、並びにその材料、大きさ及び膜厚等につ
いて具体的な例を挙げるが、本発明は、以下の例に限定
されるものではない。例えば、以下の説明では、ハード
ディスク装置等で実用化されているものと同様な構造を
有する、いわゆるシールド型のＳＡＬ（ＳｏｆｔＡｄｊ
ａｃｅｎｔＬａｙｅｒ）バイアス方式の磁気抵抗効果型
磁気ヘッド素子を用いた例を挙げるが、本発明に係わる
磁気ヘッドでは、シールド型のＳＡＬバイアス方式の磁
気抵抗効果型磁気ヘッド素子以外の磁気ヘッド素子も使
用可能であることは言うまでもない。

【００４５】磁気ヘッド１を作成する際は、先ず、例え
ば直径３インチの円盤状の基板１２を用意し、この基板
１２の表面に対して鏡面加工を施す。この基板１２上に
は、以下に説明するように、磁気ヘッド素子１３が多数
形成される。そして、磁気ヘッド素子１３が形成された
基板１２を切り分けることにより、最終的に多数の磁気
ヘッド１が得られる。

【００４６】この基板１２は、リーディング側のガード
材と、磁気ヘッド素子１３の下層シールドとを兼ねるも
のであり、その材料には、高硬度の軟磁性材料を用い
る。具体的には、例えば、Ｎｉ−ＺｎフェライトやＭｎ
−Ｚｎフェライトが好適である。

【００４７】次に、図５及び図６に示すように、基板１
２の上に、磁気ヘッド素子１３の下層ギャップとなる非
磁性非導電性膜の観点からＡｌ₂Ｏ₃が好適である。な
お、この非磁性非導電性膜２１の膜厚は、記録信号の周
波数等に応じて適切な値に設定すればよく、具体的に
は、例えば１９０ｎｍ程度とする。

【００４８】次に、図７及び図８に示すように、非磁性
非導電性膜２１の上に、ＳＡＬバイアス方式の磁気抵抗
効果素子を構成する薄膜２２（以下、磁気抵抗効果素子
用薄膜２２と称する。）を成膜する。具体的には、磁気
抵抗効果素子用薄膜２２は、例えば、Ｔａ（５ｎｍ）／
ＮｉＦｅＮｂ（４３ｎｍ）／Ｔａ（５ｎｍ）／ＮｉＦｅ
（４０ｎｍ）／Ｔａ（１ｎｍ）を、この順にスパッタリ
ングにより順次成膜して形成する。この場合は、ＮｉＦ
ｅが、磁気抵抗効果を有する軟磁性膜であり、磁気ヘッ
ド素子１３の感磁部となる。また、ＮｉＦｅＮｂが、Ｎ
ｉＦｅに対してバイアス磁界を印加するための軟磁性膜
（いわゆるＳＡＬ膜）となる。なお、磁気抵抗効果素子
の材料や膜厚は、上記の例に限るものではなく、システ
ムの要求等に応じて適切なものを用いるようにすればよ
い。

【００４９】次に、磁気抵抗効果素子の動作の安定化を
図るために、図９乃至図１１に示すように、各磁気ヘッ
ド素子毎に２つの矩形状の永久磁石膜２３ａ、２３ｂ
を、フォトリソグラフィ技術を用いて、磁気抵抗効果素
子用薄膜２２に埋め込む。なお、図１０及び図１１、並
びに後掲する図１２乃至図２３は、１つの磁気ヘッド素
子１３に対応する部分、すなわち図９中の円Ｂの部分を
拡大して示している。この永久磁石膜２３ａ、２３ｂ
は、例えば、長軸方向の長さｔ₃ を約５０μｍ、矩形方
向の長さｔ₄ を約１０μｍとして、２つの永久磁石膜２
３ａ、２３ｂの間隔ｔ₅ を約５μｍとする。これら２つ
の永久磁石膜２３ａ、２３ｂの間隔がｔ₅ が、最終的に
は、磁気ヘッド素子１３のトラック幅になる。すなわ
ち、本例では、磁気ヘッド素子１３のトラック幅が約５
μｍとなる。ただし、トラック幅は、上記の例に限るも
のではなく、システムの要求等に応じて、適切な値に設
定するようにすればよい。このような永久磁石膜２３
ａ、２３ｂを埋め込む際は、例えば、先ず、フォトレジ
ストにより、各磁気ヘッド素子毎に２つの長方形の開口
部を有するマスクを形成する。次にエッチングを施し
て、開口部に露呈していた磁気抵抗効果型素子用薄膜２
２を除去する。なお、ここでのエッチングは、ドライ方
式でもウエット方式でも構わないが、加工のし易さ等を
考慮すると、イオンエッチングが好適である。

【００５０】次に、永久磁石膜をスパッタリング等によ
り成膜する。なお、永久磁石膜２３の材料としては、保
磁力が１０００［Ｏｅ］以上ある材料が好ましく、例え
ば、ＣｏＮｉＰｔやＣｏＣｒＰｔ等が好適である。その
後、マスクとなっていたフォトレジストを、当該フォト
レジスト上に成膜された永久磁石膜とともに除去する。
これにより、図９乃至図１１に示したように、所定パタ
ーンの永久磁石膜２３ａ、２３ｂが磁気抵抗効果素子用
薄膜２２に埋め込まれた状態となる。

【００５１】次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、
図１２及び図１３に示すように、最終的に磁気抵抗効果
素子として動作する部分２２ａ（以下、磁気抵抗効果素
子２２ａと称する。）を残して、磁気抵抗効果素子用薄
膜２２をエッチングする。

【００５２】なお、このとき、当該磁気抵抗効果素子２
２ａにセンス電流を供給するための端子となる部分２２
ｂ、２２ｃも残しておく。具体的には、例えば、先ず、
フォトレジストにより、各磁気ヘッド素子毎に、磁気抵
抗効果素子２２ａと、磁気抵抗効果素子２２ａにセンス
電流を供給するための端子となる部分２２ｂ、２２ｃと
に開口部を有するマスクを形成する。

【００５３】次にエッチングを施して、開口部に露呈し
ていた磁気抵抗効果素子用薄膜２２を除去する。なお、
ここでのエッチングは、ドライ方式でもウエット方式で
も構わないが、加工のし易さ等を考慮すると、イオンエ
ッチングが好適である。

【００５４】その後マスクとなっていたフォトレジスト
を除去することにより、図１２乃び図１３に示したよう
に、磁気抵抗効果素子用薄膜２２のうち、磁気抵抗効果
素子２２ａと、当該磁気抵抗効果素子２２ａにセンス電
流を供給するための端子となる部分２２ｂ、２２ｃとが
残された状態となる。

【００５５】なお、磁気抵抗効果素子２２ａの幅ｔ
₆ は、例えば約４μｍとする。この幅ｔ₆ は、最終的に
は、磁気抵抗効果素子２２ａのテープ摺動面側の端部か
ら他端までの長さ、すなわちデプス長ｄに相当する。し
たがって、本例では、磁気抵抗効果素子２２ａのデプス
長ｄは約４μｍとなる。ただし、デプス長ｄは、上記の
例に限るものではなく、システムの要求に応じて、適切
な値に設定するようにすればよい。

【００５６】また、端子となる部分２２ｂについては、
例えば、それぞれの長さｔ₇ を約１５００μｍとし、そ
れぞれの幅ｔ₈ を約５０μｍとし、それらの間隔ｔ₉ を
約１０μｍとする。

【００５７】次にフォトリソグラフィ技術を用いて、図
１４及び図１５に示すように、磁気抵抗効果素子２２ａ
にセンス電流を供給するための端子となる部分２２ｂ，
２２ｃを、電気抵抗の小さい導電膜に置き換えて、磁気
抵抗効果素子２２ａにセンス電流を供給するための端子
２４ａ，２４ｂを形成する。具体的には、まず、フォト
レジストにより、端子となる部分２２ｂ、２２ｃに開口
部を有するマスクを形成する。次に、エッチングを施し
て、開口部に露呈している部分、すなわち端子となる部
分２２ｂ、２２ｃに残されている磁気抵抗効果素子用薄
膜２２を除去する。次に、フォトレジストのマスクをそ
のまま残した状態で、その上に導電膜を成膜する。ここ
で、導電膜は、例えば、Ｔｉ（１５ｎｍ）／Ｃｕ（１０
０ｎｍ）／Ｔｉ（１５ｎｍ）をこの順にスパッタリング
により順次成膜して形成する。その後、マスクとなって
いたフォトレジストを、当該フォトレジスト上に成膜さ
れた導電膜とともに除去する。これにより、図１４及び
図１５に示したように、導電膜からなる端子２４ａ、２
４ｂが形成された状態となる。

【００５８】次に、図１６及び図１７に示すように、磁
気ヘッド素子１３の上層ギャップとなる非磁性非導電性
膜２５を、スパッタリング等により成膜する。ここで、
非磁性非導電性膜２５の材料には、絶縁特性や耐磨耗性
等の観点から、Ａ１₂Ｏ₃が好適である。また、この非磁
性非導電性膜２５の膜厚は、記録信号の周波数等に応じ
て適切な値に設定すればよく、具体的には、例えば１８
０ｎｍ程度とする。

【００５９】次に、図１８及び図１９に示すように、引
き出し導体２４ａ、２４ｂの一端部に、外部との電気的
接続をとるための外部端子２６ａ、２６ｂを形成する。
具体的にはまず、レジストを塗布し、フォトリソグラフ
ィ技術により、外部端子２６ａ、２６ｂとなる部分のみ
レジストが除去されたレジストパターンを形成する。外
部端子２６ａ、２６ｂが形成される部分は、上記引き出
し導体２４ａ、２４ｂの長手方向で、永久磁石膜２３
ａ、２３ｂと接続していないほうの端部である。また、
外部端子２６ａ、２６ｂの長さｔ_b は引き出し導体２４
ａ、２４ｂの端部から例えば約６００μｍとする。次
に、上記レジストをマスクとして、マスクから露出して
いる非磁性非導電性膜２５をエッチングにより除去す
る。エッチングはドライ方式でもウェット方式でも構わ
ないが、加工のし易さ等を考慮すると、イオンエッチン
グが好適である。

【００６０】次に、上記レジストパターンを残存させた
状態で、外部端子用導電性膜を成膜する。具体的には、
例えばＣｕを５００ｎｍと、Ａｕを５００ｎｍとをこの
順にスパッタリング等により成膜して外部端子用導電性
膜を形成する。次に、レジストを当該レジスト上に形成
された外部端子用導電性膜とともに除去することで、引
き出し導体２４ａ、２４ｂの端部に外部端子２６ａ、２
６ｂが形成された状態となる。

【００６１】以上の工程で、第１の基板１２上にＭＲヘ
ッド素子１３を形成する薄膜工程が終了し、図２０に示
すように、第１の基板１２上に多数のＭＲヘッド素子１
３が形成された状態となる。

【００６２】次に、図２１に示すように、多数のＭＲヘ
ッド素子１３が形成された第１の基板１２を横方向にヘ
ッド素子が並ぶように短冊状に切り分ける。横方向に並
ぶ磁気ヘッド素子の数は生産性を考慮するときできる限
り多い方が良い。図では簡略化のため５個のみ示してい
るが、実際はこれ以上でも構わない。ブロックの幅ｔ
₁₇ は１５００μｍとしている。

【００６３】次に図２２に示すように、短冊状に切り出
された第１の基板１２上に、例えば厚さｔ₁₈ が約７０
０μｍの第２の基板１６を貼り付ける。この第２の基板
１６は摺動方向後ろ端側のガード材とＭＲヘッドの上層
シールドを兼ねるものとなる。第２の基板１６の貼り付
けには、例えば樹脂等の接着剤が用いられる。この時第
２の基板１６の高さｔ₁₉ を第１の基板１２の高さｔ₁₇
よりも短くして、ＭＲヘッド素子の外部端子２１ａ、２
１ｂを露出させてこれらの端子への接続が行われるよう
にする。この第２の基板１６には硬質の軟磁性材料が使
用される。この軟磁性材料の具体的な例としてはＮｉ−
Ｚｎフェライトや、Ｍｎ−Ｚｎフェライト等がある。

【００６４】次に図２３に示すように、摺動面となる面
に対し研削加工を施し、円弧状とする。具体的には、磁
気抵抗効果素子２２ａの前端がテープ摺動面に露呈する
とともに、当該磁気抵抗効果素子２２ａのデプス長ｄが
所定の長さとなるまで、磁気ヘッド素子列に対して円筒
研磨を施す。これにより、図２３に示すように、テープ
摺動面が円弧状の曲面とされる。なお、この円筒研磨に
よって形成されるテープ摺動面のＲ形状は、テープテン
ション等に応じた適切な形状とすればよく、特に限定さ
れるものではない。

【００６５】最後に図２４に示すように磁気ヘッド素子
を個々に分割するため、例えば、磁気テープ走行方向の
長さが約１４００μｍ、幅が約２００μｍ、高さが約１
５００μｍとなるように、磁気ヘッド素子列を磁気ヘッ
ド素子毎に切断する。この切断方向を図２４に示すよう
に、張り合わせた面に垂直ではなく、図のθで示すよう
に角度を付けて切断する。この角度は使用するシステム
に応じて変化させればよく、先にも述べたような理由か
ら５度から４５度程度の範囲とする。本例では２５度と
した。この切断角度が磁気ヘッド素子１３のヘッド走行
方向に対する角度、いわゆるアジマス角度となる。

【００６６】このようにして作製される磁気ヘッド１を
使用する際は、磁気ヘッド１をチップベースに張り付け
るとともに、上述したように形成した外部接続端子２１
ａ、２１ｂと、チップベースに設けられた端子とを電気
的に接続する。そして磁気ヘッド１は、この様にチップ
ベースに張り付けられた上で、図２で示したように回転
ドラム４に取り付けられる。

【００６７】ここで、磁気ヘッド１のアジマス角度が０
度の場合、すなわちヘッド走行方向に対し、ＭＲ素子が
垂直に配置されて再生を行うシステムであるときには、
テープ媒体上に記録される記録トラックも、トラック走
行方向に対して垂直とする必要がある。これは再生ヘッ
ドの向きと記録パターンの向きが平行でない場合いわゆ
るアジマス損失を生じて再生出力が大幅に減少してしま
うためである。そしてこのアジマス角度が０度である場
合、隣り合う記録トラックの磁化遷移方向が平行になる
ため、磁気ヘッド１が記録されたトラックと完全に同一
トラックをトレースするのであれば問題ないが、少しで
もずれた場合、隣接のトラック信号を読み取ってしま
う。回転ドラムを用いたヘリカルスキャニング記録再生
では機構的に精密に記録トラック上をトレースするのは
難しい。また隣接のトラックを読み込まないようにトラ
ック間にスペースを空けることも考えられるが、その分
媒体の面積が必要になり、記録密度を低減させてしま
う。

【００６８】これに対し本発明によるアジマス角度を持
った磁気ヘッドでは、図２５示すように、記録される記
録トラックの遷移方向が隣接トラック間同士で、アジマ
ス角度の２倍の角度差で隣接するため、再生磁気ヘッド
が記録トラック上からずれた場合でも、アジマス損失の
ため隣接のトラックの信号はごく小さくなる。逆にこの
性質を利用し、磁気ヘッド素子３の感磁部の幅Ｋ_w を記
録トラックの実効的なトラック幅Ｔｗよりも大きくなる
ように設定しておき、出力が最大になるようにサーボを
かけることで忠実に記録トラック上に再生ヘッドがトレ
ースする事ができる。また、隣接トラックの影響を受け
ないためトラック間にスペースを設ける必要はなく高密
度の記録再生が可能である。

【００６９】さらに、アジマス角度θに対し、ＭＲ素子
のトラックピッチ方向での幅Ｔｗ′がヘッド走行方向で
見るとｃｏｓθ倍に小さくなるため、アジマス角度が０
度である場合に対して、アジマス角度がある場合、ヘッ
ドの実効的なトラック幅Ｔｗが同じであっても、トラッ
クの占有面積が小さくなり高密度に有利となる。

【００７０】以上のようにアジマス角度を持った再生ヘ
ッドは、作成方法は同じであっても得られる利点は大き
く今後の高密度記録再生システムにとって不可欠の手段
であるといえる。

【００７１】上記ＭＲヘッドを再生ヘッドとして用い、
これをヘリカルスキャン磁気記録システムと組み合わせ
ることにより、これまでにない高密度記録システムを構
築することができる。以下、かかる記録再生装置につい
て説明する。

【００７２】ヘリカルスキャン磁気記録システムの磁気
記録再生装置は、回転ドラムを用いて記録再生を行うヘ
リカルスキャン方式の磁気記録再生装置であり、回転ド
ラムに搭載された再生用磁気ヘッドとして、上述のＭＲ
ヘッドを使用する。

【００７３】この磁気記録再生装置に搭載される回転ド
ラム装置の一構成例を図２６及び図２７に示す。なお、
図２６は回転ドラム装置１の概略を示す斜視図であり、
図２７は回転ドラム装置４１を含む磁気テープ送り機構
５０の概略を示す平面図である。

【００７４】図２６に示すように、回転ドラム装置４１
は、円筒状の固定ドラム４２と、円筒状の回転ドラム４
３と、回転ドラム４３を回転駆動するモータ４４と、回
転ドラム４３に搭載された一対のインダクティブ型磁気
ヘッド４５ａ，４５ｂと、回転ドラム４３に搭載された
一対のＭＲヘッド４６ａ，４６ｂとを備える。

【００７５】上記固定ドラム４２は、回転することなく
保持されるドラムである。この固定ドラム４２の側面に
は、磁気テープ４７の走行方向に沿ってリードガイド部
４８が形成されている。後述するように、記録再生時に
磁気テープ４７は、このリードガイド部４８に沿って走
行する。そして、この固定ドラム４２と中心軸が一致す
るように、回転ドラム４３が配されている。

【００７６】回転ドラム４３は、磁気テープ４７に対す
る記録再生時に、モータ４４によって所定の回転速度で
回転駆動されるドラムである。この回転ドラム４３は、
固定ドラム４２と略同径の円筒状に形成されてなり、固
定ドラム４２と中心軸が一致するように配されている。
そして、この回転ドラム４３の固定ドラム４２に対向す
る側には、一対のインダクティブ型磁気ヘッド４５ａ，
４５ｂ及び一対のＭＲヘッド４６ａ，４６ｂが搭載され
ている。

【００７７】インダクティブ型磁気ヘッド４５ａ，４５
ｂは、一対の磁気コアが磁気ギャップを介して接合され
るとともに、磁気コアにコイルが巻装されてなる記録用
磁気ヘッドであり、磁気テープ４７に対して信号を記録
する際に使用される。そして、これらのインダクティブ
型磁気ヘッド４５ａ，４５ｂは、回転ドラム４３の中心
に対して互いに成す角度が１８０°となり、それらの磁
気ギャップ部分が回転ドラム４３の外周から突き出すよ
うに、回転ドラム４３に搭載されている。なお、これら
のインダクティブ型磁気ヘッド４５ａ，４５ｂは、磁気
テープ４７に対してアジマス記録を行うように、アジマ
ス角が互いに逆となるように設定されている。

【００７８】一方、ＭＲヘッド４６ａ，４６ｂは、磁気
テープ７からの信号を検出する感磁素子としてＭＲ素子
を備えた再生用磁気ヘッドであり、磁気テープ４７から
信号を再生する際に使用される。そして、これらのＭＲ
ヘッド４６ａ，４６ｂは、回転ドラム４３の中心に対し
て互いに成す角度が１８０°となり、磁気ギャップ部分
が回転ドラムの外周から突き出すように、回転ドラム４
３に搭載されている。なお、これらのＭＲヘッド４６
ａ，４６ｂは、磁気テープ４７に対してアジマス記録さ
れた信号を再生できるように、アジマス角が互いに逆と
なるように設定されている。

【００７９】そして、磁気記録再生装置は、このような
回転ドラム装置４１に磁気テープ４７を摺動させて、磁
気テープ４７に対する信号の記録や、磁気テープ４７か
らの信号の再生を行う。

【００８０】すなわち、記録再生時に磁気テープ４７
は、図２７に示すように、供給リール５１からガイドロ
ーラ５２，５３を経て、回転ドラム装置４１に巻き付く
ように送られ、この回転ドラム装置４１で記録再生がな
される。そして、回転ドラム装置４１で記録再生がなさ
れた磁気テープ４７は、ガイドローラ５４，５５、キャ
プスタン５６、ガイドローラ５７を経て、巻き取りロー
ル５８へと送られる。すなわち、磁気テープ４７は、キ
ャプスタンモータ５９により回転駆動されるキャプスタ
ン５６によって所定の張力及び速度にて送られ、ガイド
ローラ５７を経て巻き取りロール５８に巻き取られる。

【００８１】このとき、回転ドラム４３は、図２６中の
矢印Ａに示すように、モータ４４によって回転駆動され
る。一方、磁気テープ４７は、固定ドラム４２のリード
ガイド部４８に沿って、固定ドラム４２及び回転ドラム
４３に対して斜めに摺動するように送られる。すなわ
ち、磁気テープ４７は、テープ走行方向に沿って、図２
６中矢印Ｂに示すようにテープ入口側から固定ドラム４
２及び回転ドラム４３に摺接するようにリードガイド部
４８に沿って送られ、その後、図２６中矢印Ｃに示すよ
うにテープ出口側へと送られる。

【００８２】次に、上記回転ドラム装置４１の内部構造
について、図２８を参照して説明する。

【００８３】図２８に示すように、固定ドラム４２及び
回転ドラム４３の中心には、回転軸６１が挿通されてい
る。なお、固定ドラム４２、回転ドラム４３及び回転軸
６１は導電材料からなり、これらは電気的に導通してお
り、固定ドラム４２が接地されている。

【００８４】そして、固定ドラム４２のスリーブの内側
には、２つの軸受け６２，６３が設けられており、これ
により、固定ドラム４２に対して回転軸６１が回転可能
に支持されている。すなわち、回転軸６１は、軸受け６
２，６３により、固定ドラム４２に対して回転可能に支
持されている。一方、回転ドラム４３には、その内周部
にフランジ６４が形成されており、このフランジ６４が
回転軸６１の上端部に固定されている。これにより、回
転ドラム４３は、回転軸６１の回転に伴って回転するよ
うになされている。

【００８５】また、回転ドラム装置４１の内部には、固
定ドラム４２と回転ドラム４３との間で信号の伝送を行
うために、非接触型の信号伝送装置であるロータリトラ
ンス６５が配されている。このロータリトランス６５
は、固定ドラム４２に取り付けられたステータコア６６
と、回転ドラム４３に取り付けられたロータコア６７と
を有している。

【００８６】ステータコア６６及びロータコア６７は、
フェライト等のような磁性材料が、回転軸６１を中心と
する円環状に形成されてなる。また、ステータコア６６
には、一対のインダクティブ型磁気ヘッド４５ａ，４５
ｂに対応した一対の信号伝送用リング６６ａ，６６ｂ
と、一対のＭＲヘッド４６ａ，４６ｂに対応した信号伝
送用リング６６ｃと、一対のＭＲヘッド４６ａ，４６ｂ
の駆動に必要な電力を供給するための電力伝送用リング
６６ｄとが、同心円状に配置されている。同様に、ロー
タコア６７にも、一対のインダクティブ型磁気ヘッド４
５ａ，４５ｂに対応した一対の信号伝送用リング６７
ａ，６７ｂと、一対のＭＲヘッド４６ａ，４６ｂに対応
した信号伝送用リング６７ｃと、一対のＭＲヘッド４６
ａ，４６ｂの駆動に必要な電力を供給するための電力伝
送用リング６７ｄとが、同心円状に配置されている。

【００８７】これらのリング６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，
６６ｄ，６７ａ，６７ｂ，６７ｃ，６７ｄは、回転軸６
１を中心として円環状に巻回されたコイルからなり、ス
テータコア６６の各リング６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６
６ｄと、ロータコア６７の各リング６７ａ，６７ｂ，６
７ｃ，６７ｄとがそれぞれ対向するように配されてい
る。そして、このロータリトランス６５は、ステータコ
ア６６の各リング６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６６ｄと、
ロータコア６７の各リング６７ａ，６７ｂ，６７ｃ，６
７ｄとの間で、非接触にて信号や電力の伝送を行うよう
になっている。

【００８８】また、回転ドラム装置４１には、回転ドラ
ム４３を回転駆動させるモータ４４が取り付けられてい
る。このモータ４４は、回転部分であるロータ６８と、
固定部分であるステータ６９とを有している。ロータ６
８は、回転軸６１の下端部に取り付けられており、駆動
用マグネット７０を備えている。一方、ステータ６９
は、固定ドラム４２の下端部に取り付けられており、駆
動用コイル７１を備えている。そして、駆動用コイル７
１に電流を供給することにより、ロータ６８が回転駆動
される。これにより、ロータ６８に取り付けられている
回転軸６１が回転し、それに伴って、回転軸６１に固定
されている回転ドラム４３が回転駆動されることとな
る。

【００８９】次に、以上のような回転ドラム装置４１に
よる記録再生について、この回転ドラム装置４１並びに
その周辺回路についての回路構成の概略を示す図２９を
参照して説明する。

【００９０】上記回転ドラム装置４１を用いて磁気テー
プ４７に信号を記録する際は、先ず、モータ４４の駆動
用コイル７１に電流が供給され、これにより、回転ドラ
ム４３が回転駆動される。そして、回転ドラム４３が回
転している状態にて、図２９に示すように、外部回路８
０からの記録信号が記録用アンプ８１に供給される。

【００９１】記録用アンプ８１は、外部回路８０からの
記録信号を増幅し、一方のインダクティブ型磁気ヘッド
４５ａによって信号を記録するタイミングの時、当該イ
ンダクティブ型磁気ヘッド４５ａに対応したステータコ
ア６６の信号伝送用リング６６ａに記録信号を供給し、
また、他方のインダクティブ型磁気ヘッド４５ｂによっ
て信号を記録するタイミングの時、当該インダクティブ
型磁気ヘッド４５ｂに対応したステータコア６６の信号
伝送用リング６６ｂに記録信号を供給する。

【００９２】ここで、一対のインダクティブ型磁気ヘッ
ド４５ａ，４５ｂは、上述したように、回転ドラム４３
の中心に対して互いに成す角度が１８０°となるように
配されているので、これらのインダクティブ型磁気ヘッ
ド４５ａ，４５ｂは、１８０°の位相差を持って交互に
記録することとなる。すなわち、記録用アンプ７１は、
一方のインダクティブ型磁気ヘッド４５ａに記録信号を
供給するタイミングと、他方のインダクティブ型磁気ヘ
ッド４５ｂに記録信号を供給するタイミングとを、１８
０°の位相差を持って交互に切り換える。

【００９３】そして、一方のインダクティブ型磁気ヘッ
ド４５ａに対応したステータコア６６の信号伝送用リン
グ６６ａに供給された記録信号は、非接触にてロータコ
ア６７の信号伝送用リング６７ａに伝送される。そし
て、ロータコア６７の信号伝送用リング６７ａに伝送さ
れた記録信号は、インダクティブ型磁気ヘッド４５ａに
供給され、当該インダクティブ型磁気ヘッド４５ａによ
り、磁気テープ４７に対して信号の記録がなされる。

【００９４】同様に、他方のインダクティブ型磁気ヘッ
ド４５ｂに対応したステータコア６６の信号伝送用リン
グ６６ｂに供給された記録信号は、非接触にてロータコ
ア６７の信号伝送用リング６７ｂに伝送される。そし
て、ロータコア６７の信号伝送用リング６７ｂに伝送さ
れた記録信号は、インダクティブ型磁気ヘッド４５ｂに
供給され、当該インダクティブ型磁気ヘッド４５ｂによ
り、磁気テープ４７に対して信号の記録がなされる。

【００９５】また、上記回転ドラム装置４１を用いて磁
気テープ４７からの信号を再生する際は、先ず、モータ
４４の駆動用コイル７１に電流が供給され、これによ
り、回転ドラム４３が回転駆動される。そして、回転ド
ラム４３が回転している状態にて、図２９に示すよう
に、オシレータ８２から高周波の電流がパワードライブ
８３に供給される。

【００９６】オシレータ７２からの高周波の電流は、パ
ワードライブ８３によって所定の交流電流に変換された
上で、ステータコア６６の電力伝送用リング６６ｄに供
給される。そして、ステータコア６６の電力伝送用リン
グ６６ｄに供給された交流電流は、非接触にてロータコ
ア６７の電力伝送用リング６７ｄに伝送される。そし
て、ロータコア６７の電力伝送用リング６７ｄに伝送さ
れた交流電流は、整流器８４により整流されて直流電流
とされレギュレータ８５に供給され、当該直流電流はレ
ギュレータ８５により所定の電圧に設定される。

【００９７】そして、レギュレータ８５によって所定の
電圧に設定された電流は、一対のＭＲヘッド４６ａ，４
６ｂにセンス電流として供給される。なお、一対のＭＲ
ヘッド４６ａ，４６ｂには、当該ＭＲヘッド４６ａ，４
６ｂからの信号を検出する再生用アンプ８６が接続され
ており、レギュレータ８５からの電流は、この再生用ア
ンプ８６にも供給される。

【００９８】ここで、ＭＲヘッド４６ａ，４６ｂは、外
部磁界の大きさによって抵抗値が変化するＭＲ素子を備
えている。そして、ＭＲヘッド４６ａ，４６ｂは、磁気
テープ７からの信号磁界により、ＭＲ素子の抵抗値が変
化し、これにより、センス電流に電圧変化が現れるよう
になされている。

【００９９】そして、再生用アンプ８６は、この電圧変
化を検出し、当該電圧変化に応じた信号を再生信号とし
て出力する。なお、再生用アンプ８６は、一方のＭＲヘ
ッド４６ａによって信号を再生するタイミングの時、当
該ＭＲヘッド４６ａによって検出した再生信号を出力
し、また、他方のＭＲヘッド４６ｂによって信号を再生
するタイミングの時、当該ＭＲヘッド４６ｂによって検
出した再生信号を出力する。

【０１００】ここで、一対のＭＲヘッド４６ａ，４６ｂ
は、上述したように、回転ドラム４３の中心に対して互
いに成す角度が１８０°となるように配されているの
で、これらのＭＲヘッド４６ａ，４６ｂは、１８０°の
位相差を持って交互に再生することとなる。すなわち、
再生用アンプ８６は、一方のＭＲヘッド４６ａからの再
生信号を出力するタイミングと、他方のＭＲヘッド４６
ｂからの再生信号を出力するタイミングとを、１８０°
の位相差を持って交互に切り換える。

【０１０１】そして、再生用アンプ８６からの再生信号
は、ロータコア６７の信号伝送用リング６７ｃに供給さ
れ、この再生信号は、非接触にてステータコア６６の信
号伝送用リング６６ｃに伝送される。ステータコア６６
の信号伝送用リング６６ｃに伝送された再生信号は、再
生用アンプ８７によって増幅された上で、補正回路８８
に供給される。そして、再生信号は、補正回路８８によ
り所定の補正処理が施された後、外部回路８０へと出力
される。

【０１０２】なお、図２９に示したような回路構成とし
た場合、一対のインダクティブ型磁気ヘッド４５ａ，４
５ｂ、一対のＭＲヘッド４６ａ，４６ｂ、整流器８４、
レギュレータ８５及び再生用アンプ８６は、回転ドラム
４３に搭載され、回転ドラム４３と共に回転する。一
方、記録用アンプ８１、オシレータ８２、パワードライ
ブ８３、再生用アンプ８７及び補正回路８８について
は、回転ドラム装置４１の固定部分に配するか、或い
は、回転ドラム装置４１とは別に構成された外部回路と
する。

【０１０３】次にに、上記回転ドラム４３に搭載される
ＭＲヘッド４６ａ，４６ｂについて、図３０を参照して
詳細に説明する。なお、ＭＲヘッド４６ａ及びＭＲヘッ
ド４６ｂは、アジマス角が互いに逆となるように設定さ
れている他は、同一の構成を有している。そこで、以下
の説明では、これらのＭＲヘッド４６ａ，４６ｂをまと
めてＭＲヘッド４６と称する。

【０１０４】ＭＲヘッド４６は、回転ドラム４３に搭載
され、ヘリカルスキャン方式によって磁気テープ４７か
らの信号を、磁気抵抗効果を利用して検出する再生専用
の磁気ヘッドである。一般に、ＭＲヘッドは、電磁誘導
を利用して記録再生を行うインダクティブ型磁気ヘッド
よりも感度が高く再生出力が大きいので、高密度記録に
適している。したがって、再生用磁気ヘッドとしてＭＲ
ヘッド４６を用いることで、より高密度記録化を図るこ
とができる。

【０１０５】このＭＲヘッド４６先に説明した通りの構
造を有するものであり、図３０に示すように、Ｎｉ−Ｚ
ｎ多結晶フェライト等のような軟磁性材料からなる一対
の磁気シールド９１，９２と、絶縁体９３を介して一対
の磁気シールド９１，９２によって挟持された略矩形状
のＭＲ素子部９４とを備える。なお、ＭＲ素子部９４の
両端からは、一対の端子が導出されており、これらの端
子を介して、ＭＲ素子部９４にセンス電流を供給できる
ようになされている。

【０１０６】ＭＲ素子部９４は、磁気抵抗効果を有する
ＭＲ素子と、ＳＡＬ膜と、ＭＲ素子とＳＡＬ膜との間に
配された絶縁体膜とが積層されてなる。ＭＲ素子は、異
方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）により、外部磁界の大きさ
によって抵抗値が変化するＮｉ−Ｆｅ等のような軟磁性
材料からなる。ＳＡＬ膜は、いわゆるＳＡＬバイアス方
式により、ＭＲ素子にバイアス磁界を印加するためのも
のであり、パーマロイ等のように低保磁力で高透磁率の
磁性材料からなる。絶縁体膜は、ＭＲ素子とＳＡＬ膜と
の間を絶縁し、電気的な分流損を防ぐためのものであ
り、Ｔａ等のような絶縁材料からなる。

【０１０７】このＭＲ素子部９４は、略矩形状に形成さ
れてなり、一側面が磁気テープ摺動面９５に露呈するよ
うに、一対の磁気シールド９１，９２によって絶縁体９
３を介して挟持されている。詳細には、このＭＲ素子部
９４は、短軸方向が磁気テープ摺動面９５に対して略垂
直となり、長軸方向が磁気テープ摺動方向に対して略直
交するように、一対の磁気シールド９１，９２によって
絶縁体９３を介して挟持されている。

【０１０８】このＭＲヘッド４６の磁気テープ摺動面９
５は、当該磁気テープ摺動面９５にＭＲ素子部９４の一
側面が露呈するように、磁気テープ４７の摺動方向に沿
って円筒研磨されているとともに、磁気テープ４７の摺
動方向に対して直交する方向に沿って円筒研磨されてい
る。これにより、このＭＲヘッド４６は、ＭＲ素子部９
４或いはその近傍部分が最も突出するようになされてい
る。このように、ＭＲ素子部９４或いはその近傍部分が
最も突出するようにすることにより、ＭＲ素子部９４の
磁気テープ４７に対する当たり特性を良好なものとする
ことができる。

【０１０９】そして、以上のようなＭＲヘッド４６を用
いて磁気テープ４７からの信号を再生する際は、図３１
に示すように、磁気テープ４７をＭＲ素子部９４に摺動
させる。なお、図３１中の矢印は、磁気テープ４７が磁
化されている様子を模式的に示している。

【０１１０】そして、このように磁気テープ４７をＭＲ
素子部９４に摺動させた状態で、ＭＲ素子部９４の両端
に接続された端子９４ａ，９４ｂを介して、ＭＲ素子部
９４にセンス電流を供給し、当該センス電流の電圧変化
を検出する。具体的には、ＭＲ素子部９４の一端に接続
された端子９４ａから、所定の電圧Ｖｃを印加するとと
もに、ＭＲ素子部９４の他端に接続された端子９４ｂ
を、回転ドラム４３に接続しておく。ここで、回転ドラ
ム４３は回転軸６１を介して固定ドラム４２に電気的に
導通しており、また、固定ドラム４２は接地されてい
る。したがって、ＭＲ素子部９４に接続された一方の端
子９４ｂは、回転ドラム４３、回転軸６１及び固定ドラ
ム４２を介して接地されている。

【０１１１】そして、磁気テープ４７を摺動させた状態
でＭＲ素子部９４にセンス電流を供給すると、磁気テー
プ４７からの磁界に応じて、ＭＲ素子部９４に形成され
たＭＲ素子の抵抗値が変化し、その結果、センス電流に
電圧変化が生じる。そこで、このセンス電流の電圧変化
を検出することにより、磁気テープ４７からの信号磁界
が検出され、磁気テープ４７に記録されている信号が再
生される。

【０１１２】なお、用いるＭＲヘッド４６において、Ｍ
Ｒ素子部９４に形成されるＭＲ素子は、磁気抵抗効果を
示す素子であれば良く、例えば、複数の薄膜を積層する
ことにより、より大きな磁気抵抗効果を得られるように
した、いわゆる巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）も
使用可能である。また、ＭＲ素子にバイアス磁界を印加
する手法は、ＳＡＬバイアス方式でなくてもよく、例え
ば、永久磁石バイアス方式、シャント電流バイアス方
式、自己バイアス方式、交換バイアス方式、バーバーポ
ール方式、分割素子方式、サーボバイアス方式等、種々
の手法が適用可能である。なお、巨大磁気抵抗効果並び
に各種バイアス方式については、例えば、丸善株式会社
発行の「磁気抵抗ヘッド−基礎と応用 林和彦訳」に詳
細に記載されている。

【０１１３】次に、用いる磁気テープ４７について説明
する。

【０１１４】本例で用いる磁気テープ４７は、非磁性支
持体上に磁性層として金属磁性薄膜を形成してなるもの
であり、磁性層である金属磁性薄膜の厚さ、残留磁化量
をこれまでよりも小さくし、ＭＲ再生ヘッドの特性に合
わせて最適化したものである。

【０１１５】金属磁性薄膜の厚さは、ラインスピードを
変化させることにより制御することが可能であり、残留
磁化量は蒸着中の酸素導入量を変化させることにより制
御することが可能である。

【０１１６】これら二つのパラメータを制御することに
より、ＭＲ再生ヘッドを飽和させず、歪みの無い状態
で、最大の出力が得られるようにする。具体的には、金
属磁性薄膜の残留磁化量Ｍｒと膜厚δの積Ｍｒ・δの値
が１〜５ｍｅｍｕ／ｃｍ² となるようにする。

【０１１７】上記積Ｍｒ・δの値が１ｍｅｍｕ／ｃｍ²
未満であると、十分な再生出力が得られない。逆に５ｍ
ｅｍｕ／ｃｍ² を越えると、ＭＲ再生ヘッドが飽和して
しまい、歪みが生ずる。

【０１１８】上記範囲であれば膜厚δや残留磁化量Ｍｒ
は任意に設定することが可能であるが、膜厚δや残留磁
化量Ｍｒがあまり小さすぎると、上記積Ｍｒ・δの値を
１ｍｅｍｕ／ｃｍ² 以上確保することが難しい。逆に、
膜厚δや残留磁化量Ｍｒがあまり大きすぎると、歪みが
問題となる。

【０１１９】したがって、金属磁性薄膜の膜厚δは、３
０〜１２０ｎｍとすることが好ましい。残留磁化量Ｍｒ
は、２００〜４００ｅｍｕ／ｃｃとすることが好まし
い。

【０１２０】また、この磁気テープ４７の面内方向での
保磁力は、低ノイズ、高分解能を実現するためには、１
０００Ｏｅ以上に保つ必要がある。ただし、保磁力が２
５００Ｏｅを越えると、十分な記録ができなくなり、再
生出力が低下する。したがって、上記保磁力は、１００
０〜２５００Ｏｅとすることが好ましい。

【０１２１】高分解能、低ノイズを両立するためには、
磁気テープ４７の面内方向での角形比は、０．６〜０．
９の範囲にあることが望ましい。

【０１２２】以下、これら数値の規定理由について、実
験結果に基づいて詳細に説明する。

【０１２３】先ず、厚さ１０μｍ、幅１５０ｍｍのポリ
エチレンテレフタレートフィルムを用意し、この表面に
アクリルエステルを主成分とする水溶性ラテックスを１
０００万個／ｍｍ² なる密度となるように塗布して下塗
層を形成した。

【０１２４】続いて、この上にＣｏ−Ｏ系の金属磁性薄
膜を成膜した。成膜条件を以下に示す。

【０１２５】成膜条件 インゴット：Ｃｏ 入射角度：４５°〜９０° テープライン速度：０．１７ｍ／秒 酸素導入量：３．３×１０^-6ｍ³／秒 蒸着時真空度：７×１０^-2Ｐａ 用いた連続巻き取り式蒸着機は、図３２に示すように、
真空室１０１内に配置された冷却キャン１０２に沿って
非磁性支持体１０３を走行させながら、金属磁性薄膜を
蒸着形成するものであり、冷却キャン１０２に対向する
位置に蒸発源１０４が設置されている。非磁性支持体１
０３は、供給ロール１０５から繰り出され、冷却キャン
１０２上で金属磁性薄膜が磁性層として形成された後、
巻き取りロール１０６に巻き取られる。

【０１２６】蒸発源１０４は、電子ビーム発生源１０７
からの電子ビームＢ照射により加熱され、加熱金属材料
からなる蒸気流を発生する。蒸気流は、シャッタ１０８
により非磁性支持体１０３に対する入射角度が規制され
るとともに、このシャッタ１０８近傍に配される酸素導
入管１０９により微量の酸素が混入される。

【０１２７】これにより得られた磁気記録媒体におい
て、反磁界を考慮しない磁化容易軸は、磁性層である金
属磁性薄膜の主面に対して約２０度傾斜していた。

【０１２８】その後、上述のようにして形成された磁性
層上にスパッタあるいはＣＶＤ法によりカーボン膜を厚
さ約１０ｎｍ形成した。

【０１２９】そして、非磁性支持体における磁性層が形
成された面とは反対側の面に、カーボンとウレタン樹脂
からなるバックコート層を０．６μｍなる厚さに形成す
るとともに、カーボン膜表面にパーフルオロポリエーテ
ルよりなる潤滑剤を塗布し、その後、８ｍｍ幅に裁断し
て磁気テープを完成した。

【０１３０】このようにして作成されたサンプルテープ
に対して、電磁変換特性の測定を行った。具体的には、
８ｍｍＶＴＲを改造したものを用い、各サンプルテープ
に記録波長０．５μｍにて情報信号を記録した後、シー
ルド型ＭＲヘッドにより再生出力、ノイズレベル、エラ
ーレートの測定を行った。

【０１３１】再生に用いたＭＲヘッドの素子は、ＦｅＮ
ｉ−ＡＭＲ（異方性磁気抵抗効果素子）であり、飽和磁
化は８００ｅｍｕ／ｃｃ、膜厚は４０ｎｍ、シールド材
はＮｉＺｎ、シールド間距離は０．１７μｍである。ま
た、トラック幅は１８μｍ、アジマス角は２５°であ
る。

【０１３２】金属磁性薄膜の残留磁化Ｍｒと膜厚δの積
Ｍｒ・δの値を変化させたときの再生出力（記録波長
０．５μｍ）、ノイズレベル（キャリア信号から１ＭＨ
ｚ下がった周波数での値）を表１に示す。

【０１３３】なお、比較例１はＭｒ・δが０．５ｍｅｍ
ｕ／ｃｍ² の場合、実施例１はＭｒ・δが１．０ｍｅｍ
ｕ／ｃｍ² の場合、実施例２はＭｒ・δが２．０ｍｅｍ
ｕ／ｃｍ² の場合、実施例３はＭｒ・δが３．０ｍｅｍ
ｕ／ｃｍ² の場合、実施例４はＭｒ・δが４．０ｍｅｍ
ｕ／ｃｍ² の場合、実施例５はＭｒ・δが５．０ｍｅｍ
ｕ／ｃｍ² の場合、比較例２はＭｒ・δが６．０ｍｅｍ
ｕ／ｃｍ² の場合である。また、再生出力、ノイズレベ
ルは、実施例１の値を基準としている。エラーレート
は、シンボルエラーレート（Symbol Error Rate） を示
す。

【０１３４】

【表１】

【０１３５】この表１からも明らかなように、Ｍｒ・δ
の値が１ｍｅｍｕ／ｃｍ² 未満（比較例１）であると、
十分な再生出力が得られず、また５ｍｅｍｕ／ｃｍ² を
越える（比較例２）と、ＭＲ素子が飽和して再生波形が
歪み、エラーレートが劣化する。そのため、Ｍｒ・δの
値としては、１〜５ｍｅｍｕ／ｃｍ² が望ましいと言え
る。

【０１３６】以上はＭｒ・δの規定に関するものである
が、同じＭｒ・δでも数字的には無数の組合せが存在す
る。そこで、より具体的に金属磁性薄膜の膜厚、残留磁
化量について検討を加えた。

【０１３７】表２は、金属磁性薄膜の膜厚δを変化させ
たときの再生出力、ノイズレベル、エラーレートを示す
ものである。再生出力、ノイズレベルは、実施例６を基
準とした値である。また、このとき金属磁性薄膜の残留
磁化は３６０ｅｍｕ／ｃｃに統一している。

【０１３８】

【表２】

【０１３９】比較例４のように、膜厚δが１５０ｎｍ以
上の場合には、ＭＲ素子が飽和してしまい、波形に歪み
を生じてしまう。また、比較例３のように、膜厚δが２
０ｎｍの場合には、十分な再生出力が得られず、また保
磁力も劣化するため、分解能が低下する傾向にある。こ
れらの結果から、金属磁性薄膜の膜厚δは、３０〜１２
０ｎｍが最適である。

【０１４０】次に、膜厚δを１２０ｎｍ一定とし、残留
磁化量Ｍｒを変化させた場合の再生出力、ノイズレベ
ル、エラーレートについて調べた。結果を表３に示す。
再生出力、ノイズレベルは、実施例１１を基準とした値
である。

【０１４１】

【表３】

【０１４２】比較例５のように残留磁化量Ｍｒが小さい
と、実施例に比較して十分な再生出力が得られず、ま
た、比較例６のように残留磁化量Ｍｒが大きすぎると、
結果として保磁力が低下してノイズが高くなり、分解能
が低下する。

【０１４３】次に、磁気記録媒体の膜面内で測定した保
磁力を変化させた場合の再生出力、ノイズレベル、エラ
ーレートを表４に示す。再生出力、ノイズレベルは、実
施例１６を基準にした値である。

【０１４４】

【表４】

【０１４５】比較例７では、保磁力が小さく、ノイズレ
ベルが高い。比較例８では、保磁力が大きくなりすぎて
記録が困難になり、再生出力の低下が認められる。した
がって、保磁力は、１０００Ｏｅから２５００Ｏｅの範
囲が望ましい。

【０１４６】なお、表４には、保磁力を変化させたとき
の面内方向で測定した角形比を示すが、再生出力とノイ
ズレベルの観点から、０．６〜０．９の範囲が望まし
い。

【０１４７】金属磁性薄膜を構成する材料としては、Ｃ
ｏを主体とする材料が挙げられ、Ｃｏ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｃ
ｏ−Ｃｒ、およびこれらの酸化物が挙げられる。

【０１４８】本例で用いる磁気テープ４７においては、
磁性層表面保護層が形成されていてもよいが、この材料
としては、通常の金属磁性薄膜用の保護膜として使用さ
れるものであれば、如何なるものであってもよい。例示
するならば、カーボンや、ＣｒＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＢＮ、
Ｃｏ酸化物、ＭｇＯ、ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｏ₄、ＳｉＮ_x、Ｓ
ｉＣ、ＳｉＮ_x−ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、ＴｉＣ等
が挙げられる。これらの単層膜であってもよいし、多層
膜あるいは複合膜であってもよい。

【０１４９】もちろん磁気テープ４７の構成はこれに限
定されるものではなく、必要に応じて非磁性支持体上に
下塗層が形成されたり、非磁性支持体における金属磁性
薄膜が成膜された面とは反対側の面にバックコート層を
設けたり、金属磁性薄膜または保護膜表面に潤滑剤や防
錆剤等よりなるトップコート層を形成したりしてもよ
い。

【０１５０】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドによれば、ガードバンド
の無い記録再生が可能であり、これをヘリカルスキャン
方式と組み合わせることで、これまでの記録再生システ
ムを遥かに上回る高記録密度化、大容量化が可能な記録
再生システムを構築することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
一例を示す概略斜視図である。

【図２】磁気抵抗効果型磁気ヘッドを搭載した回転ドラ
ムの一例を示す概略斜視図である。

【図３】アジマス角に応じてリード幅を変えた場合のア
ジマス角と磁気ヘッド抵抗値の関係を示す特性図であ
る。

【図４】アジマス角に応じてＭＲ素子幅を変えた場合の
アジマス角と磁気ヘッド抵抗値の関係を示す特性図であ
る。

【図５】磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造工程を工程順
に示すものであり、非磁性非導電性膜を形成した基板を
示す概略平面図である。

【図６】非磁性非導電性膜を形成した基板の概略断面図
である。

【図７】磁気抵抗効果素子用薄膜を形成した基板を示す
概略平面図である。

【図８】磁気抵抗効果素子用薄膜を形成した基板を示す
概略断面図である。

【図９】永久磁石膜を埋め込んだ基板を示す概略平面図
である。

【図１０】埋め込んだ永久磁石膜の形状を示す概略平面
図である。

【図１１】永久磁石膜を埋め込んだ基板の概略断面図で
ある。

【図１２】磁気抵抗効果素子用薄膜のパターニング工程
を示す概略平面図である。

【図１３】磁気抵抗効果素子用薄膜のパターニング工程
を示す概略断面図である。

【図１４】導電膜のパターニング工程を示す概略平面図
である。

【図１５】導電膜のパターニング工程を示す概略断面図
である。

【図１６】上層ギャップの形成工程を示す概略平面図で
ある。

【図１７】上層ギャップの形成工程を示す概略断面図で
ある。

【図１８】外部端子の形成工程を示す概略平面図であ
る。

【図１９】外部端子の形成工程を示す概略断面図であ
る。

【図２０】多数のＭＲヘッド素子が形成された基板の概
略平面図である。

【図２１】ＭＲヘッド素子が横方向に並ぶブロックへの
切り出し工程を示す概略平面図である。

【図２２】第２の基板の貼り合わせ工程を示す概略斜視
図である。

【図２３】摺動面の円筒研磨工程を示す概略斜視図であ
る。

【図２４】ヘッドチップへの切り出し工程を示す概略平
面図である。

【図２５】記録パターンを示す模式図である。

【図２６】ヘリカルスキャン磁気記録方式の磁気記録再
生装置に搭載される回転ドラム装置の一構成例につい
て、その概略を示す斜視図である。

【図２７】上記回転ドラム装置を含む磁気テープ送り機
構の一構成例について、その概略を示す平面図である。

【図２８】上記回転ドラム装置の内部構造を示す断面図
である。

【図２９】上記回転ドラム装置並びにその周辺回路につ
いて、回路構成の概略を示す図である。

【図３０】上記回転ドラムに搭載されるＭＲヘッドの一
例について、一部を切り欠いて示す斜視図である。

【図３１】ＭＲヘッドを用いて磁気テープからの信号を
再生する様子を模式的に示す図である。

【図３２】連続蒸着装置の一構成例を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

２，４ 基板、３ 磁気ヘッド素子（ＭＲ素子）、５
回転ドラム、６ 磁気テープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 義人 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 小野寺 誠一 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気抵抗効果により磁気テープからの信
   号を検出する磁気抵抗効果素子を有するとともに、この
   磁気抵抗効果素子が軟磁性体よりなる一対のシールドに
   挟まれてなり、 上記磁気抵抗効果素子の感磁部が所定のアジマス角を有
   して磁気テープ走行方向と直交する方向に対して斜めに
   配置され、 回転ヘッドに搭載されてヘリカルスキャン方式により磁
   気テープの信号を再生することを特徴とする磁気抵抗効
   果型磁気ヘッド。
2. 【請求項２】 上記磁気抵抗効果素子の感磁部の幅が磁
   気テープに記録された記録トラックのトラック幅よりも
   大であることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果
   型磁気ヘッド。
3. 【請求項３】 上記磁気抵抗効果素子の感磁部の幅が１
   ０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気
   抵抗効果型磁気ヘッド。
4. 【請求項４】 上記アジマス角が５°〜４５°であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッ
   ド。
5. 【請求項５】 磁気抵抗効果により磁気テープからの信
   号を検出する磁気抵抗効果素子を有し、この磁気抵抗効
   果素子が軟磁性体よりなる一対のシールドに挟まれてな
   り、上記磁気抵抗効果素子の感磁部が所定のアジマス角
   を有して磁気テープ走行方向と直交する方向に対して斜
   めに配置されてなる磁気抵抗効果型磁気ヘッドを再生ヘ
   ッドとして搭載するとともに、誘導型磁気ヘッドを記録
   ヘッドとして搭載する回転ドラムを備え、 金属磁性薄膜を磁性層とする磁気テープに対してヘリカ
   ルスキャン方式により信号を記録及び／又は再生を行う
   ことを特徴とする記録再生装置。
6. 【請求項６】 上記金属磁性薄膜の残留磁化量Ｍｒと膜
   厚δの積Ｍｒ・δの値が１〜５ｍｅｍｕ／ｃｍ² である
   ことを特徴とする請求項５記載の記録再生装置。
7. 【請求項７】 上記金属磁性薄膜の残留磁化量Ｍｒが２
   ００〜４００ｅｍｕ／ｃｃであることを特徴とする請求
   項６記載の記録再生装置。
8. 【請求項８】 上記金属磁性薄膜の膜厚δが３０〜１２
   ０ｎｍであることを特徴とする請求項６記載の記録再生
   装置。
9. 【請求項９】 上記磁気テープの面内方向での保磁力が
   １０００〜２５００Ｏｅであることを特徴とする請求項
   ６記載の記録再生装置。
10. 【請求項１０】 上記磁気テープの面内方向での角形比
    が０．６〜０．９であることを特徴とする請求項６記載
    の記録再生装置。