CN1327577A - 磁记录装置和磁头调节方法及磁记录媒体 - Google Patents

磁记录装置和磁头调节方法及磁记录媒体 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够抑制硬偏磁方式的磁头的纵向偏磁磁场和有效磁道宽度在制造时的偏差的固定磁记录装置。该装置具备配置硬质磁性膜(3)的硬偏磁方式的磁头,在磁阻膜(1)上附加纵向偏磁方向的磁场,进行磁畴控制,在所述磁记录装置中,在所述硬质磁性膜(3)设置调节纵向偏磁方向磁场的螺线管(4)。借助于此,能够微调纵向偏磁方向的磁场,将其保持在最佳数值,因此改善磁头重放输出的线性响应特性,又能够调节磁头的有效磁道宽度。

Description

磁记录装置和磁头的调节方法及磁记录媒体
技术领域
本发明涉及电子设备的固定型磁记录装置、磁头的调节方法及磁记录媒体。
背景技术
近年来，在固定型的磁记录装置中，随着一年年对记录密度的要求越来越高，也要求提高读写特性的速度，重放系统也要求比以往有更高的磁通灵敏度。现在较多采用重放输出与磁记录媒体的圆周速度无关的磁阻型磁头(MR磁头)，即利用以外部磁场使其电阻改变的所谓磁阻效应重放方式的磁头。今后看来会转向利用以多层膜形成磁敏传感器部分提高重放效率的GMR磁头。
实用化的GMR磁头有磁敏部即多层膜使用自旋阀膜的自旋阀膜磁头。这种GMR/感应复合型磁头使用已有的薄膜(MR膜)磁头进行数据写入，利用靠近薄膜磁头配置的GMR磁头进行数据读出。也就是说，GMR磁头专门用于读出，其特点是，由于得到的重放输出比薄膜磁头大得多，重放输出与磁盘的圆周速度无关，而且比写入用的薄膜磁头，其读出的磁道宽度减小，因此能够减小读出时来自相邻磁道的影响。所以广泛用作HDD用的磁头。但是，GMR磁头由于根据其工作原理是需要偏置电流的，因此需要将偏置电流控制为最佳值，以防止重放信号波形发生畸变。
但是，上述自旋阀膜磁头等磁敏部采用多层膜的GMR磁头，实用化时最大的问题是使作为自由侧磁性薄膜的NiFe确实形成单磁畴。如果自由侧磁性薄膜没有形成单磁畴，则会由于来自外部的磁场而产生称为巴克好森噪声的波形变动，产生信号噪声。通过使自由侧磁性薄膜形成单磁畴，可以消除巴克好森噪声，得到良好的重放输出。使磁性薄膜形成单磁畴的方法有在磁性薄膜的端部配置磁畴控制膜的方法。作为磁畴控制膜，除了利用反强磁性膜交换耦合的磁畴控制膜外，还有利用永磁体的磁场(硬偏磁方式)实现形成单磁畴的磁畴控制膜。从而，这种磁畴控制膜的材料和构成就很重要，可以认为这在自旋阀膜磁头的开发中是最重要的。
但是，在构成硬偏磁方式的磁头时，磁道间距一年比一年减小。在这样的现状下磁体的生成更加精密，因此由于工序控制困难而引起的不同生产批量之间的偏差也不能够忽略。另外，如果磁体过强，则磁体附近的GMR就不起作用。然而，如果在薄膜形成工序中暂时安装永磁体，修正就不起作用，因此目前的情况是，在出厂检查时将实际重放磁头的磁道宽度相对于设计中心有很大偏离的产品挑选出来，作为次品废弃。因而，当前的问题是要求开发能够对磁道宽度进行微调的技术。
本发明是为了解决上述问题而作出的，其目的在于，在硬偏磁方式的磁头中能够得到良好的重放输出，同时在实际磁道宽度偏离设计值时，能够对其磁道宽度进行微调。
发明内容
为了解决上述存在问题，本发明的磁头具有配置硬质磁性膜(硬偏磁膜)的多层膜，用来对磁阻膜附加纵向偏磁方向的磁场，在所述磁头中，在硬偏磁膜上附加螺线管，利用流入螺线管的电流来控制纵向偏磁方向的磁场。
利用这样的方法，即使在磁头加工工序中硬偏磁膜多少有一些偏差，也能够用调整流入螺线管的电流量的方法改变硬偏磁膜的强度，能够改变有效磁道宽度尺寸。以此使重放磁头在其重放输出最好的磁化曲线工作点上工作，或能够在重放磁头制成之后调整有效磁道宽度，消除磁头制造时产生的偏差，提高成品率，提高驱动器可靠性。又能够改善线性响应特性。
本发明的磁记录装置，具有配置的硬偏磁膜的硬偏磁方式的磁头，对磁阻膜附加纵向偏磁方向的磁场进行磁畴控制，在所述磁记录装置中，其特征在于，在上述硬偏磁膜上设置调节纵向偏磁方向磁场的螺线管。采用这种结构，可以把纵向偏磁方向的磁场保持在最佳值，因此能够改善磁头重放输出的线性响应特性，能够使磁头在其重放输出最好的磁化曲线工作点上工作。从而，即使是在磁头制作工序中形成的硬偏磁膜有尺寸偏差，或磁体的强度有偏差的情况下，也能够使磁头置于稳定的工作点。又能够调整磁头的有效磁道的宽度，能够按照磁头制造时产生的偏差、歪扭角和磁头悬浮量等的影响，修正有效磁道宽度。
又，其特征在于，将生成提供给螺线管的纵向偏磁电流的电流生成电路设置在磁头的附近，能够防止重放输出中的噪声。
又，其特征在于，将布线图形作为控制提供给螺线管的纵向偏磁电流的电流控制手段设置于磁头臂上，能够附加纵向偏磁控制用的线路。
又，其特征在于，控制提供给螺线管的纵向偏磁电流的电流控制手段具有测定磁头的有效磁道宽度的测量部、计算由测量部测定的测量值与设计值之差并根据计算结果决定电流值的运算决定部、以及调节提供给螺线管的电流使其为运算决定部决定的电流值的电流调节部。
本发明的磁头调节方法是配置硬偏磁膜的硬偏磁方式的磁头调节方法，是对磁阻膜附加纵向偏磁方向的磁场，进行磁畴控制，在所述磁头调节方法中，其特征在于，对提供给所述硬偏磁膜上设置的螺线管的电流进行控制，利用螺线管产生的磁场改善磁头重放输出的线性响应特性。采取这种结构，能够使磁头在其重放输出最好的磁化曲线工作点上工作
又，其特征在于，通过对提供给硬偏磁膜上设置的螺线管的电流进行控制，利用螺线管产生的磁场，增加或减小磁头的重放不灵敏区域，以改变有效磁道宽度。采用这种结构，能够抵消由于制造时的尺寸偏差等、歪扭角和磁头悬浮量等的影响引起的有效磁道宽度的偏差，消除由于有效磁道宽度的偏差而造成的磁头不合格的情况。能够使有效磁道宽度保持一定。
又，其特征在于，利用测定手段测定磁头的有效磁道宽度，根据上述测量值与设计值，利用运算决定手段决定提供给螺线管的电流值，利用电流调节部对电流进行控制，使其达到所决定的电流值。
本发明的磁记录媒体，其特征在于，存储有执行下述一连串动作的执行手段，所述一连串动作即利用测定手段测定磁头的有效磁道宽度，根据该测量值与设计值，利用运算决定手段决定提供给螺线管的电流值，利用电流调节手段对电流进行控制，使其达到所决定的电流值。采用这种结构，在磁头向磁记录媒体的所希望的磁道移动时，读出执行手段，执行上述一连串动作，调节磁头的有效磁道宽度。
附图概述
图1是本发明实施形态1的磁记录装置的总体结构概略图。
图2是图1所示的磁记录装置的重放磁头结构图。
图3是图1所示的磁记录装置中作为电流控制手段的布线图形的说明图。
图4是表示图2的重放磁头中纵向偏磁曲线发生变化时的磁化响应曲线的特性图。
图5是构成本发明实施形态2的磁记录装置的重放磁头结构图。
图6是说明本发明实施形态3的磁记录装置中有效磁道宽度改变的流程图。
图7是重放磁头读出伺服信息的波形图。
图8是重放磁头偏向TPI方向时的重放输出特性图。
实施本发明的最佳方式
下面参照附图对本发明的实施形态进行具体说明。
实施形态1
图1是表示本发明实施形态1的磁记录装置的结构概略图。图2表示其磁记录装置的磁头(下称“重放磁头”)的磁敏部的结构。在图1中，A为磁记录媒体，B是重放磁头，C是将重放磁头支持于装置本体的磁头臂。而在图2中，1是从磁记录媒体检测磁场变化得到重放输出的磁阻膜(MR膜或自旋阀膜)。2是传递磁阻膜1的信号的电极，3是设置于磁阻膜1的长度方向的两端对磁阻膜1在纵向提供磁场，抑制巴克好森噪声的硬质磁性膜。磁阻膜1多使用NiFe系等材料，硬质磁阻膜3往往使用CoCrPt系等材料。
又，4是螺线管，卷绕在磁阻膜1附近的硬质磁阻膜3上，通过电流以调整硬质磁性膜3产生的磁场，5是生成流向螺线管4的电流的电流生成电路，设置于前置放大器6的内部(或附近)。而7是控制从电流生成电路5流向螺线管4的电流的布线图形，如图3所示，设置在安装于簧片等磁头臂C的FPC(柔性布线基板)8上。
在这样的磁记录装置中，一旦重放磁头B的纵向偏磁磁化比发生变化，磁场响应曲线就变得不同。所谓纵向偏磁磁化比是表示上述磁畴控制膜的厚度情况的指标，是硬质磁性膜3的饱和磁通密度(Bs3)和膜厚(t3)除以MR膜1的饱和磁通密度(Bs1)和膜厚(t1)的商。因此，纵向偏磁磁化比越大，作为磁畴控制膜的硬质磁性膜3越强。
图4表示各种纵向偏磁磁化比的磁场响应曲线。纵轴方向表示输出电压，横轴方向表示外加磁场。如图4(a)、(b)所示，可知纵向偏磁磁化比为0.7、1.0这样的比较小的数值时，回线(loop)上出现磁滞异常的部分，产生巴克好森噪声。另一方面，如图4(c)、(d)所示，纵向偏磁磁化比为1.4、1.7这样的比较大的数值时，巴克好森噪声得以改善，从图中消失。在这样的情况下，磁阻膜1可以看成是形成单磁畴。
但是，纵向偏磁磁化比越大，则磁畴响应曲线的斜坡部分的倾斜变得平缓。纵向偏磁磁化比如果过大，则元件的灵敏度变差，重放波形变小，可以说变得不灵敏了。这是因为磁阻膜1的磁性体的移动受到由作为磁畴控制膜的硬质磁性膜3生成的指向TPI方向(记录媒体的半径方向)的磁场的束缚。
因此，利用流向螺线管4的电流在硬质磁性膜3的长度方向上产生磁通，对纵向偏磁磁场进行调节，取得没有巴克好森噪声的良好的磁场响应。利用使流向螺线管4的电流的流向反向的方法，可以使纵向偏磁磁场加大，也可以使其减小。
因而，在磁头制作工序形成的硬质磁性膜3尺寸有偏差，或磁体的强度有偏差的情况下，也能够利用流向螺线管4的电流对纵向偏磁方向的磁场进行调整，产生使重放磁头B稳定的工作点。
实施形态2
图5表示本发明实施形态2的磁记录装置中重放磁头的磁敏部的结构，该重放磁头具有与上述实施形态1所说明的磁记录装置的重放磁头相同的结构，因此对具有相同作用的构件使用相同的符号，并且省略其说明。重放磁头以外的构件使用图1和图3所示。
还有，布线图形7具有测定重放磁头B的有效磁道宽度(将在下面叙述)的测量部、计算测量部测定的测量值与设计值的差并决定流向螺线管的最佳电流值的运算决定部、以及调节流向螺线管的电流使其达到运算决定部决定的电流值的电流调节部。
如图所示，实际上硬质磁性膜3附近的磁阻膜1由于受到硬质磁性膜3(有时是主轴(spindle)的膜)的磁性的影响，存在不能够作为重放传感器起作用的重放膜不灵敏区域9，该重放膜不灵敏区域9不能够作为传感器起作用的部分使有效磁道宽度变狭。
因此，为了使有效磁道宽度接近设计值，适当利用布线图形7按照下述步骤进行。即利用测量部对重放磁头B的有效磁道宽度进行测量，利用运算决定部计算该测量值与设计值的差，决定最佳电流值，利用电流调节部调节电流，使其达到决定的电流值。
也就是说，在想要使有效磁道宽度变窄的情况下，对螺线管4通电流，使重放膜不灵敏区域9变大，在想要使有效磁道宽度变宽的情况下，对螺线管4通以与上述相反方向的电流，使重放膜不灵敏区域9变小。
这样就可以进行修正，使受到制造时尺寸偏差等、歪斜(skew)角、磁头悬浮量等的影响而不同的有效磁道宽度接近设计值。
实施形态3
为了使上述实施形态2所说明的磁记录装置的重放磁头有效宽度接近设计值，重放磁头在产品出厂时的工序中应该按以下步骤进行。重放磁头等各构件的符号以实施形态2为依据。
如图6的流程图所示，在#1，对目标磁道宽度TWO、螺线管电流量I、偏离磁道量(offtrack)d、最大偏离磁道数N、测定磁道n进行初始设定。
在#2，对于磁记录媒体A的各磁道，用重放磁头读出预先用伺服磁道刻写器写入的A脉冲串(burst)和B脉冲串，比较A脉冲串和B脉冲串A的输出的大小，以两者的输出相同的点作为磁道中心D0。图7(a)、(b)表示重放磁头读出伺服信息的波形。
接着，在#3，用记录磁头在磁道中心D0的位置写入测定的数据。在这时，对伺服频率使用2T图形，例如在60MHz的伺服频率的情况下，写入15MHz的反复图形。
在#4，设定偏离磁道量(offtrack)数的寄存器j＝－N，重放输出Ep＝0，重放输出为峰值时的偏离磁道量jp＝—N＋1。另外在#5，设定螺线管电流量i的电流方向。
然后，在#6，使与磁记录媒体A相对的重放磁头B在TPI方向(记录媒体的半径方向)上偏离磁道，离开磁道中心D0距离d，定位于D＝D1＋j×d的位置，其中D1是测定数据的写入位置，即相对于磁道中心D0的位移，在#7，在位置D对测定数据的重放输出E进行测定。还有，在实施例中，由于在测定中心写入测定的数据，所以D1＝0。
接着，在#8，将测定的重放输出E与作为设定值的重放输出Ep＝0作比较。在测定值比设定值大的情况下，在#9，将重放输出E作为重放输出的设定值Ep加以存储，同时将那时的偏离磁道量jp作为偏离磁道数的设定值j加以存储。在重放输出的测定值比设定值小的情况下，保持原来的初始设定值。
接着，在#10，将设定值j与磁道数N加以比较，在设定值j比较小的情况下，在#11使设定值增加1，进行#6以后的操作。
在设定值比较大的情况下，在#12，如图8所示，检测重放输出E为峰值时的最大重放输出EP，同时检测相对于最大重放输出点EP为50％重放输出的EP/2时外圆周方向的偏离磁道量TW1与内圆周方向的偏离磁道量TW2，求定义为偏离磁道量TW1与TW2之间的间距的有效磁道宽度TW。
接着，在#13，对有效磁道宽度TW是否等于设计上希望的磁道宽度TWO进行判断，在不相等的情况下，在#14改变螺线管电流量i，然后进行#5以后的操作。
在求出有效磁道宽度TW等于设计上希望的磁道宽度TWO的电流量之后结束。
这样可以对应于磁记录媒体A的各磁道求出流入螺线管4的最佳的电流量。
还有，实际上流入螺线管4的电流量可以如上所述根据求得的电流量对磁记录媒体A的每一磁道来决定，也可以设定从磁记录媒体A的外圆周侧到内圆周侧依序排列的一些磁道组成的磁道组，对每一磁道组进行决定。
另一方面，在磁记录媒体A中，将执行如上所述求取流入螺线管4的电流量的流程的执行手段、例如程序预先置于各数据区域的前面的存储部。
利用这样的方法，每当重放磁头B移动到磁记录媒体A的所希望的数据区域时，就读出执行手段，对螺线管4的电流进行调节，使有效磁道宽度TW接近设计值。

Claims (8)

1.一种磁记录装置，具备配置硬偏磁膜(3)的硬偏磁方式的磁头(B)，对磁阻膜(1)附加纵向偏磁方向的磁场，进行磁畴控制，其特征在于，在所述硬偏磁膜(3)上设置调节纵向偏磁方向的磁场的螺线管(4)。
2.根据权利要求1所述的磁记录装置，其特征在于，将生成提供给螺线管(4)的纵向偏磁电流的电流生成电路(5)设置于磁头(B)的附近。
3.根据权利要求1所述的磁记录装置，其特征在于，将布线图形(7)作为控制提供给螺线管(4)的纵向偏磁电流的电流控制手段，设置于磁头(B)的磁头臂(C)上。
4.根据权利要求1所述的磁记录装置，其特征在于，控制提供给螺线管(4)的纵向偏磁电流的电流控制手段具有测定磁头(B)的有效磁道宽度的测量部、计算由测量部测定的测量值与设计值之差并根据计算结果决定电流值的运算决定部、以及调节提供给螺线管(4)的电流使其为运算决定部决定的电流值的电流调节部。
5.一种磁头调节方法，是配置硬偏磁膜(3)的硬偏磁方式的磁头(B)调节方法，是对磁阻膜(1)附加纵向偏磁方向的磁场，进行磁畴控制，在所述磁头调节方法中，其特征在于，
对提供给所述硬偏磁膜(3)上设置的螺线管(4)的电流进行控制，利用螺线管(4)产生的磁场改善磁头(B)的重放输出的线性响应特性。
6.一种磁头调节方法，是配置硬偏磁膜(3)的硬偏磁方式的磁头(B)调节方法，是对磁阻膜(1)附加纵向偏磁方向的磁场，进行磁畴控制，在所述磁头调节方法中，其特征在于，
对提供给所述硬偏磁膜(3)上设置的螺线管(4)的电流进行控制，借助于此，利用螺线管(4)产生的磁场，增加或减小磁头(B)的重放不灵敏区域(9)，以改变有效磁道宽度(TW)。
7.根据权利要求6所述的磁头调节方法，其特征在于，利用测定手段测定磁头(B)的有效磁道宽度(TW)，根据该测量值与设计值，利用运算决定手段决定提供给螺线管(4)的电流值，利用电流调节手段对电流进行控制，使其达到所决定的电流值。
8.一种磁记录媒体，其特征在于，存储有执行下述一连串动作的执行手段，所述一连串动作即利用测定手段测定磁头(B)的有效磁道宽度(TW)，根据该测量值与设计值，利用运算决定手段决定提供给螺线管(4)的电流值，利用电流调节手段对电流进行控制，使其达到所决定的电流值。
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