JPS6329327B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に磁気記録体に記録された情報を
読取るための磁気トランスジユーサに関し、さら
に具体的には垂直記録法によつて磁気記録体中に
記録されたデータを読取るための差動磁気抵抗
（MR）型磁気感知装置に関する。

〔従来の技法の説明〕

従来磁気抵抗（MR）効果を使用する事によつ
て磁気表面からデータを読取るための種々の磁気
感知装置が存在する。MR型トランスジユーサの
動作は或る材料の電気抵抗が、磁場にさらされた
時に変化するという原理に基づいている。この様
なトランジユーサの出力信号は磁気抵抗感知素子
に定電流を供給する事によつて発生される。感知
用MR素子によつて感知される磁気記録体の磁束
は、この磁束によつて生ずる材料の抵抗の変化に
比例する電圧の変化によつて反映される。

IBM Technical Disclosure Bulletin、
Vol.15、No.９第2680頁に簡単に説明されている如
く、MR素子は比較的小範囲にわたる所与の磁束
の漏洩に対して抵抗の線形変化を示す。従つてこ
の技法は動作範囲を線形領域中の或る点に中心付
ける磁気バイアスを与える事を提案している。こ
の中で説明されている如く、タンタルの如き材料
の如き材料から形成された中心のバイアス条片の
反対側上には別個のMR素子の対が配向されてい
る。中心のバイアス条片を流れる電流は磁束の方
向が反対になる様に各MR素子をバイアスしてい
る。１対の抵抗器及び差動的にバイアスされる
MR素子を含むブリツジ回路が与えられる。ブリ
ツジからの信号は共通モード除去原理が働いてい
るので、温度のゆらぎによつて影響されない出力
信号を発生する差動増幅器に供給される。従つて
差動増幅器の出力が感知した磁束の値を反映す
る。

米国特許第3860965号は同様に熱的雑音の共通
モード除去を得るために１対のMR条片を使用し
ている磁気感知装置を開示している。しかしなが
らこの配列体においては、別個のバイアス導体は
除去されていて、１対のMR素子が互に他を相互
にバイアスする様に働いている。

米国特許第3879760号は同様に磁束値を差動的
に感知する様に配列されている１対の相互にバイ
アスするMR素子を開示している。この特許の原
理によれば、MR条片は、その長手方向軸に関し
て夫々±45゜に容易軸が誘導される様に配向され
ている。

上述の技法を含む従来の技法に開示された差動
型MR装置は各条片の各々の端が別個の端子に接
続されている点ですべて基本的に４端子装置であ
る。薄膜技法でMR条片を形成する際に別個の接
続部を必要とするという事は製法を大いに複雑化
する。なんとなれば２つのMR素子に必要とされ
る電気的接続を形成するために必要とされるいく
つかのリソグラフイ製造法が必要とされるからで
ある。同様に別個の製造段階が各MR素子に必要
とされるので、熱的雑音の共通モード除去に必要
とされる如き同一の材料特性を有する様にMR素
子を形成する事が困難である。さらに２つの条片
間では整列の問題が生ずる。最後に、この様な任
意の４端子装置にとつて絶対に必要とされる如
く、２つの条片間に信頼性をもつて電気的絶縁性
を保持しつつ、互に接近して２つの条片を製造す
る事は困難である。

〔本発明の概要〕

本発明は信号の加算が装置の内部で行われる様
に２端子間に並列に接続された１対の相互にバイ
アスされるMR条片を有するMR感知装置を与え
る事によつて従来の技法の問題を解決する。

本発明の装置は従来の装置の問題によつてわず
らわされる事はないので、全く異なる動作目的を
有し、これに伴つて異なる寸法上の特性を有す
る。従来の装置の場合には、熱的雑音の如き、不
所望の雑音入力の共通モード除去を得る事が目的
であつた。この様な除去を適切な程度に達成する
ためには、２つの素子間に電気的絶縁を保持しつ
つ、互に出来るだけ接近して２つの素子が存在す
る事が絶対必要である。従つて両素子は磁気記録
体から実質上同一の磁場を感知するが、バイアス
状態が反対のために、抵抗値の反対方向の変化、
即ち１つのMR素子の抵抗が増大し、他の素子の
抵抗が減少するという状態を感知する。この様な
条片から有用な電気的信号を誘導するためには電
気的ブリツジ回路、もしくは差動増幅器及びMR
感知装置の構造に４端子配列体が必要とされる。

本発明の感知装置の場合には、熱的雑音の共通
モード除去を与える事が目的でなく、垂直に記録
された磁性体から単一モード（unimodal）の出
力信号を発生する磁気抵抗感知装置を与える事が
目的である。この目的のために、本発明の２つの
MR感知装置は２つの感知装置の位置における垂
直磁場成分の差に比例した電気信号を発生する。
垂直磁場に大きな差が存在するのは垂直方向の磁
気的遷移の上だけであるから、本発明の差動感知
装置は垂直に記録されたデータと共に使用される
のに主なる利点がある。この垂直磁場の差は２つ
のMR素子間の間隔が０に接近する時に消えるの
で、本発明の２つの磁気抵抗条片は従来装置の構
造よりもかなり大きな量だけ分離される必要があ
る。差動信号の加算は本発明の２端子装置の内部
で生じるから、従つて２つの感知条片の間に垂直
遷移が存在する時に、端子間の抵抗の変化が最大
になる様になつている。対応する出力電圧は単一
モード（unimodal）である。即ち相次ぐ垂直方
向の遷移に対しては出力電圧は交互に正負とな
る。２つの感知装置に与えられる均一磁場は２つ
の端子間に正味の抵抗の変化を生ぜず、従つて、
適切な空間的解像力を達成するのに従来のMR感
知装置で必要とされた如く、差動感知装置に隣接
して磁気シールドを与える必要はない。この結
果、差動感知装置の製造はさらに簡単になる。

改良された差動MR感知装置は概念的には感知
すべき垂直に記録されたビツトの間隔と比較して
相対的に小さな距離だけ分離した１対の平行な
MR条片より成る。感知装置は２つの端子間に２
つのMR条片が平行に接続されている２端子装置
である。入力端子から出力端子への電流は夫々各
素子中の電流I₁及びI₂が夫々等しくなる様に流れ
る。これ等の電流は横方向磁場を生じ、この横方
向磁場は条片中の長手方向容易軸から、磁化を反
対方向に回転させる如く相互バイアス効果を与え
る。この結果、同一磁束値に応答して各素子に異
なる抵抗の応答が生じるが製造の２端子間には正
味の抵抗変化を生ぜず、従つて出力信号の変化も
ない。他方、垂直遷移からの２極性磁束構造を感
知する時は、MR素子は同一向きにその抵抗を変
化させ、装置の２端子間の正味の抵抗に最大の変
化を生ずる。１つの利点はMR素子を分離する平
面に垂直な方向の相対運動をMR感知装置と遷移
との間に与える事によつて、通常のdφ／dt型ト
ランスジユーサで平行方向記録データの遷移を感
知する際に普通生じる単一モードパルスが得られ
ることである。

本発明の目的は垂直に記録されたデータのため
の改良MR感知装置を与える事にある。

本発明に従えば、垂直記録によつて磁性体の表
面上に記録された２値データを感知するための改
良MR感知装置が与えられる。

本発明に従えば、単一モード出力信号を発生す
る垂直記録データのためのMR感知装置が与えら
れる。

本発明に従えば、製造条件が簡単で、磁気シー
ルドを使用する事なく空間的解像力を与えるMR
感知装置が与えられる。

〔好ましい実施例の説明〕

本発明のMR感知装置の等価電気回路が第１図
に示されている。第１図でR₁は１つの磁気抵抗
性条片、R₂は他の磁気抵抗条片、Ｉは電流源で
ある。第１図に示された如く、条片R₁及びR₂は
夫々の端子で端子Ｔ１及びＴ２に接続されてい
る。端子Ｔ１は電流源Ｉに接続され、他方端子Ｔ
２は接地されている。磁気抵抗条片R₁及びR₂は
電流源Ｉからの電流が各条片間で等しく分割され
る様にその動作状態で等しい抵抗値を有する様に
意図されている。

第２図に示された如く、電流Ｉは電流Ｉ１及び
Ｉ２に分割され、Ｉ１は条片R₁を流れ、Ｉ２は
条片R₂を流れる。第２図に示された如く条片R₁
及びR₂は垂直に記録されたデータ・ビツト間の
間隔よりも小さな距離だけ２つの条片を分離する
スペーサ層９によつて分離されている。条片は２
つの条片中の磁化が反対方向に回転する様に電流
Ｉ１及びＩ２からの磁場によつてバイアスされ、
互に反対方向に向く磁化成分Ｍ１及びＭ２を発生
する。磁性条件が相互に互に他をバイアスする方
法はこの分野で知られており、従来技法の任意の
ものでよい。

この自己バイアス効果は、２つの感知装置の条
片のまわりに感知電流Ｉ１及びＩ２によつて発生
される磁場構造を示した第３図から容易に明らか
であろう。第３図から明らかな如く、条片R₁及
びR₂は夫々平均有効磁場Ｈ１及びＨ２によつて
反対の横断方向にバイアスされている。

感知装置は第４Ａ図及び第４Ｂ図と関連してよ
り良く理解されよう。第４Ａ図及び第４Ｂ図は外
部磁場の垂直成分を感知する事による垂直スケー
ル上の抵抗の変化△Ｒを示した応答曲線である。
磁気の強度は水平軸上に示され、この磁場の±の
方向は水平軸に沿つて示されている。

第４Ａ図は両条片が均一な垂直磁場を受けた
時、即ち反対方向にあり、同一の大きさを有する
磁束入力S₁及びS₂を感知した時の抵抗R₁及びR₂
の変化の効果を示している。図示されている如
く、△R₁の値は点１から増大し、△R₂の値は点
２から減少している。曲線の両側に線型特性があ
るものと仮定すると、Ｒ１は−△Ｒ２に等しく、
従つて感知装置の抵抗の正味の変化は０であり、
第１図における出力信号Ｖは変化しない。

第４Ｂ図においては、条片R₁及びR₂は大きさ
が等しく方向が反対の垂直磁場成分Ｓ１′及びＳ
２′を受けている。この様な状況は２つの感知条
片の下の中心に垂直方向の遷移が来た場合に生ず
る。この結果、全抵抗の変化は△Ｒ／２となり、
第１図の出力Ｖは最大となる。

第５Ａ図は磁気的遷移MT及び上述の如く動作
するMR条片R₁及びR₂を拡大して示した概略図
である。第５Ｂ図は図示された垂直方向遷移MT
のまわりに存在する垂直磁場成分S_yの形を示して
いる。第５Ｃ図は遷移部が感知位置を通過してＸ
方向に移動する時の出力電圧Ｖの波形を示してい
る。この波形Ｖは水平方向に記録された磁気遷移
の感知中に電磁誘導型のdφ／dt型の磁気トラン
スジユーサによつて与えられる波形と類似の単モ
ード型をなしている。この事は誘導型の磁気トラ
ンスジユーサからの信号を処理する記録チヤンネ
ル技法が十分開発されており、十分理解されてい
るので利点と考えられる。

第４Ａ図及び第４Ｂ図は本発明の２端子設計構
造によつて得られる本発明の装置の内部差動信号
処理能力を示していることが理解されよう。

MR感知装置を形成するための周知の薄膜製造
方法のうち任意のものが、本発明の装置の製造に
使用される。第６Ａ図及び第６Ｂ図は夫々４端子
装置と呼ばれる従来のMR感知装置（端子Ｔ１乃
至Ｔ４を有する）及び２端子装置（端子Ｔ１及び
Ｔ２を有する）と呼ばれる本発明のMR感知装置
の透視図を示す。基板上に多重層の薄膜装置を作
る分野の専門家にとつては第６Ｂ図の２端子式設
計が第６Ａ図の設計よりも複雑でなく、安価な製
造方法によつて製造されることは明らかであろ
う。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の２端子差動MR感知装置の電
気的回路の概略図である。第２図は本発明のMR
感知装置の物理的配列体の概略図である。第３図
は第２図に示されたMR条片配列体の相互バイア
ス条件を示した、２つの感知装置の条片中の感知
電流によつて発生される磁場の構造を示した図で
ある。第４Ａ図は２つの相互にバイアスされた感
知条片の夫々の動作点及びその均一な入力磁場に
対する応答を示した図である。第４Ｂ図は２つの
感知装置の条片の下に垂直遷移が中心付けられた
時の如く、２つの感知装置が反対の極性の入力磁
場を受けた時の応答を示した図である。第５Ａ図
は感知装置及び磁性記録体の垂直記録遷移部を示
した概略図である。第５Ｂ図は遷移部が感知装置
の１つの素子に相対的に移動される時の第５Ａ図
に示された漂遊磁束パターンの垂直成分S_yを示し
た図である。第５Ｃ図は遷移部が感知装置の位置
を通過して第５Ｂ図のｘ方向に移動する時の出力
電圧Ｖの波形を示した図である。第６Ａ図及び第
６Ｂ図は夫々従来の４端子感知装置及び本発明の
２端子感知装置のための範膜層及び端子を示した
透視図である。 Ｒ１，Ｒ２…磁気抵抗条片、Ｉ…電流源、Ｔ
１，Ｔ２…端子、Ｖ…出力電圧。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 相互にバイアスされる１対の薄膜磁気抵抗条
   片より成り、 夫々の条片の対応する端が第１及び第２の端子
   に接続されており、一方の端子が定電流源に接続
   される様に適合されており、上記条片は平行な関
   係に分離されていて、上記定電流源から供給され
   る電流Ｉが上記条片間に実質的に等しく分割され
   る様な実質上同一の抵抗値を有し、上記条片が
   夫々の磁気抵抗曲線の直線領域中の同一対応する
   点で反対方向にバイアスされる様にされ、 上記条片が上記夫々のバイアス磁場に実質的に
   平行な磁束成分を感知したとき、(1)上記磁束成分
   が同一方向にあり同一の値を有するときに上記端
   子間に有効抵抗の正味の変化がなくて、(2)上記磁
   束成分の夫々の値に差があるときその代数的差に
   比例して変化する単一モード型の抵抗変化を発生
   する事を特徴とする磁束の遷移の型で磁性表面上
   に記録された２進データを読取るための磁気感知
   装置。