JP2001034913A - 磁気ヘッド及びそれを用いた磁気記録再生装置 - Google Patents
磁気ヘッド及びそれを用いた磁気記録再生装置Info
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- JP2001034913A JP2001034913A JP11202704A JP20270499A JP2001034913A JP 2001034913 A JP2001034913 A JP 2001034913A JP 11202704 A JP11202704 A JP 11202704A JP 20270499 A JP20270499 A JP 20270499A JP 2001034913 A JP2001034913 A JP 2001034913A
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Abstract
るインピーダンスの変化を利用した磁気ヘッドを提供す
る。 【解決手段】 検出導体膜15を挟み込むように形成し
た一対の軟磁性体膜14、16からなる磁気回路、前記
磁気回路の少なくとも一部に設けたギャップを形成する
非磁性膜18、及び一方の軟磁性体膜16に磁気ギャッ
プ20を保って設けた磁気ヨーク19を有する。前記検
出導体膜の両端に接続した電極端子38a、39aに高
周波発信器48から直流バイアス電流を重畳した高周波
キャリア信号を印加し、磁気記録媒体28からの磁界に
よる検出導体膜15のインピーダンスの変化により振幅
変調された高周波キャリア信号を検出用電極端子38、
39間から取り出す。
Description
号を印加した軟磁性体の磁気によるインピーダンスの変
化を利用した磁気ヘッド、及びそれを用いた磁気記録再
生装置、並びに外部磁界の存在や強度を検出する磁気セ
ンサーに関する。
を挟んで形成した磁気回路に、外部から磁界を印加して
前記導体に高周波電流を流すとき、印加される磁界の強
度に応じて前記導体のインピーダンスが変化する現象が
ある。印加磁界の強度により渦電流によって生じるスキ
ンデプスの大小によって磁性体の電気抵抗が変化する、
いわゆるMR効果とは異なり、このインピーダンスの変
化は、前記導体に流す高周波電流と磁性体の磁気特性変
化によって生じる前記導体のインピーダンスとの積によ
り生ずる逆起電圧により検出できる。従って、この磁気
によるインピーダンスの変化を利用することにより高い
検出感度を有する磁気ヘッドや磁気センサーが得られ
る。以下、従来のこの種の磁気ヘッドについて図7を参
照しつつ説明する。
−80に報告された、磁気によるインピーダンスの変化
を利用した磁気ヘッドの斜視図である。図7の(a)に
おいて、導電性金属薄膜の検出導体29が、磁気記録媒
体40のトラック幅とほぼ等しい幅30の一対の軟磁性
コア33、34によって挟まれている。各軟磁性コア3
3、34は、図7の(b)の拡大図に示すように、パー
マロイ膜31とSiO2膜32の積層体である。
9に、高周波発信器35からUHF帯の一定の高周波キ
ャリア信号を抵抗36を経て印加する。これにより矢印
で示す高周波の電流37が検出導体29を流れる。その
結果、検出導体29の両端に接続した検出用端子端子3
8及び39間に検出導体29の磁気によるインピーダン
スの変化にもとずいて高周波の電圧変化が生じる。
場合には、端子38及び39間には、電流37と検出導
体29の端子38及び39間のインピーダンスとの積に
相当する高周波キャリア周波数の電圧(以下、UHFキ
ャリア信号と記す)が発生する。磁気記録媒体40に図
中に矢印で示す磁化41による信号磁界が存在する場合
には、軟磁性コア33、34の磁化容易軸の方向がトラ
ックの幅方向に配向されているため、軟磁性コア33、
34の磁化の方向が信号磁界によって配向方向から傾け
られる。その結果、軟磁性コア33、34の透磁率が小
さくなり、検出導体29のインピーダンスが減少する。
により、UHFキャリア信号が磁気記録媒体の信号磁界
によってAM変調され、そのAM変調されたUHFキャ
リア信号(以下、AM変調信号と記す)が端子38、3
9間で検出される。このAM変調信号をAM検波するこ
とによって磁気記録媒体40の磁化41により記録され
ている信号を再生することができる。
すグラフであり、横軸は信号磁界の方向及び強度を表
し、縦軸は検出用電極端子38、39から得られるAM
変調信号のレベルを表す。図8のカーブ52は、UHF
キャリア信号の周波数を1.0GHzとして、上記磁気
ヘッドをヘルムホルツコイルの中央部において直流磁界
(DC磁界)を印加して求めたものである。図7の軟磁
性コア33、34には、図8の直線42で示す磁界の強
さのバイアス磁界(以下、バイアス磁界42と記す)が
与えられている。図8からわかるように、高い感度で信
号磁界を検出し、歪みの少ないAM変調波形を得るに
は、直流バイアス磁界42を最適な値に設定する必要が
ある。上記磁気ヘッドではUHFキャリア信号と図示を
省略した直流電源からの直流電流とを検出導体29に流
して直流磁界を発生させバイアス磁界42としている。
ピーダンスの変化を利用した磁気ヘッドでは、高周波に
おける検出導体の磁気によるインピーダンスの変化を十
分大きな望ましい値にすることができなかった。本発明
は、磁気によるインピーダンスの変化を十分大きくし、
高い感度で磁気記録媒体の磁化による信号磁界を検出す
る磁気ヘッドを実現することを目的とする。
磁気ヨークの磁気記録媒体に対向する面において、前記
磁気ヨークと所定の磁気ギャップを保って接合された第
1の軟磁性体膜、前記第1の軟磁性体膜と第2の軟磁性
体膜とで導電性薄膜を挟み込み前記磁気ギャップから離
れた位置の少なくとも一部にギャップを設けた一対の軟
磁性体膜からなる磁気回路、前記導電性薄膜の両端に接
続した一対の電極端子、前記一対の電極端子にUHFキ
ャリア信号電流と直流電流を同時に印加する手段、及び
前記一対の電極端子間に生ずるUHFキャリア信号を増
幅する高周波増幅器を有している。
磁気ギャップを保って接合した、少なくとも一部にギャ
ップを有する磁気回路を設け、前記磁気回路の実効透磁
率を低下させている。これにより、UHFキャリア信号
の高周波領域における導電性薄膜のインピーダンス特性
を改善できる。その結果、磁気によるインピーダンスの
変化率が高周波領域において高くなり、磁気ギャップで
取り込んだ磁気記録媒体の信号磁界によるインピーダン
スの変化を高い感度で検出できる。
磁気ヘッド、前記磁気ヘッドによって記録されている信
号を再生される記録媒体保持手段、及び前記記録媒体上
の指定された位置へ磁気ヘッドを位置決めするための位
置決め手段を備えたことを特徴とする。この構成の磁気
記録再生装置によれば、磁気記録媒体の信号磁界を高い
感度で検出できる。その結果、狭いトラック幅で高密度
に記録された磁気記録媒体の情報を高い感度で再生する
ことのできる磁気記録再生装置が得られる。
み込み、磁気検出面から離れた位置の少なくとも一部に
ギャップを設けた一対の軟磁性体膜からなる磁気回路
と、前記導電性薄膜の両端に接続した一対の電極端子、
前記一対の電極端子にUHFキャリア信号電流と直流電
流を同時に印加する手段、及び前記一対の電極端子間に
生ずるUHFキャリア信号を増幅する高周波増幅器を有
している。この構成の磁気センサーでは、外部磁界が印
加される磁気回路の少なくとも一部にギャップを設けて
いることにより、磁気回路の実効透磁率が低下する。こ
れにより、UHFキャリア信号の高周波領域における導
電性薄膜のインピーダンス特性を改善できる。その結
果、磁気によるインピーダンスの変化率が高周波領域に
おいて高くなり、外部磁界によるインピーダンスの変化
を高い感度で検出できる。
1から図6を参照しつつ説明する。
ヘッドの側面図である。図1において、ガラス基板50
の面に、スパッタリングによってFe系の軟磁性体の磁
気ヨーク19を形成する。このとき、磁気ヨーク19の
一部分に所定の深さの凹部19Aが形成されるように、
マスクを用いて多段スパッタリングを行う。磁気ヨーク
19の凹部19AにSiO2等の非磁性体25を充填
し、その表面を磁気ヨーク19の面と同じになるように
仕上げる。このとき、磁気ヨーク19の磁気記録媒体2
8と対向する先端部16AにSiO2等の非磁性膜を形
成し、その厚さが0.2ミクロンになるように仕上げて
磁気ギャップ20を形成する。
ミクロンの軟磁性体膜16を形成する。これにより、磁
気記録媒体28と対向する先端部16Aにおいて、軟磁
性膜16と磁気ヨーク19とは0.2ミクロンの磁気ギ
ャップ20を保って対向することになる。次に、軟磁性
膜16の表面上でその下層に凹部19Aが存在する領域
に、銅のスパッタリングにより厚さ0.5ミクロンの検
出導体膜15を形成する。軟磁性膜16の上の、検出導
体膜15を形成しなかった後端領域17に厚さ0.3ミ
クロンの非磁性膜18を形成する。
及び軟磁性膜16の先端部16Aの上に厚さ1.5ミク
ロンの軟磁性膜14を形成する。これにより、軟磁性膜
14と16とは後端領域17で0.3ミクロンの非磁性
膜18のギャップを保って対向する。この実施例の磁気
ヘッドでは、従来例の図7に示した磁気ヘッドと同様
に、検出導体膜15の両端に電極端子38a、39aと
検出用電極端子38、39がそれぞれ設けられている。
電極端子38a、39aには、抵抗47を経由して高周
波発信器48が接続されている。検出用電極端子38、
39には、高周波増幅器49が接続されている。
する。磁気記録媒体28の磁化26から発生する磁束2
2は磁気ヨーク19を通って軟磁性膜14及び16に分
かれてそれぞれ磁束23及び24となる。この磁束2
3、24が磁気ヘッドの外部磁界に対応している。この
軟磁性膜14及び16中の磁界の強さに応じて、検出導
体膜15のインピーダンスが変化する。検出導体膜15
のこの磁気によるインピーダンスの変化特性は、後述す
る確認実験の結果からもわかるように、軟磁性膜14と
16とで形成した磁気回路の一部にギャップを形成する
ことにより、磁気回路の実効透磁率が下がり、高周波領
域における周波数特性が改善される。その結果、この検
出導体膜15を流れる一定の高周波電流とこのインピー
ダンスとの積で生ずる電圧値の変化として磁気記録媒体
28の磁化26が高い感度で検出される。
の両端に設けられている電極端子38a及び39aに高
周波発信器48から抵抗47を経て、UHFキャリア信
号と図示を省略した直流電源の直流バイアス電圧とを印
加する。検出導体膜15の両端に設けた検出用電極端子
38及び39から磁化26によりUHFキャリア信号が
振幅変調されたAM変調信号を検出する。このAM変調
信号は、高周波増幅器49によって増幅され、次にAM
検波することによって磁気記録媒体の磁化26に対応す
る信号を再生する。
膜14と16の間のギャップが、磁気ヘッドの後端領域
17に形成されている。このギャップにより高周波領域
におけるインピーダンスの変化が大きくなり、再生感度
が向上する。一方、軟磁性膜16と磁気ヨーク19の間
の磁気ギャップ20は、磁気ヘッドの磁気記録媒体28
への対向面である先端部16Aに形成されている。また
他の効果として、検出導体膜15と、軟磁性膜14、1
6との間の絶縁不良により、検出導体膜15に印加した
UHFキャリア信号による高周波電流とバイアス電流が
軟磁性膜14、16に流れても、その電流による磁化は
軟磁性体14、16の磁気回路により短絡される。従っ
て、磁気ギャップ20により磁気記録媒体28の磁化を
消去するなどの悪影響を与えることを防止できる。。
を用いたが,その他のCo系,Fe系アモルファス磁性
体,パーマロイ,センダストなどの軟磁性材料を用いる
ことができる。また、基板もガラス基板に限らずNiT
iMg、AlTiC、その他セラミック、ガラス系、カ
ーボン基板等の非磁性基板を用いることができる。検出
導体膜としCuを用いたが、Ag、Au、Alなどの導
電性材料を用いることができる。
詳細に示すような各種の測定実験を行って、この磁気ヘ
ッドが高い感度を有することを確認した。測定実験用の
サンプルとして、幅300ミクロン,長さ3ミリメート
ル、厚さ1.5ミクロンのFeTaN材の軟磁性体1
4、16と、長さ2ミリメートル、幅400ミクロン、
厚さ1ミクロンの銅(Cu)からなる検出導体膜15を
用いた。図1に示す構成の磁気ヘッドを作製し、検出導
体膜15の両端のインピーダンスに関して調べた。磁気
記録媒体の磁化からの信号磁界の代わりに,外部磁界を
発生するヘルムホルツコイルによって軟磁性体14、1
6の長手方向に直流磁界を印加した。直流磁界を5Oe
にすると、本実験に用いた軟磁性体14、16は完全に
飽和する。
数に対するインピーダンスの変化について調べた結果を
示すグラフである。図2は、インピーダンスメータにて
測定したサンプルの全インピーダンスの変化を示してい
る。図2に示すように、曲線1は外部磁界が零の場合の
特性、曲線2は外部磁界5Oeを加えた時の特性であ
り、矢印3に示すように変化する。この変化の差が大き
いほど、磁気によるインピーダンスの変化率が高く,大
きな振幅変調出力を得ることができる。インピーダンス
メータでは全インピーダンスを、インダクタンス成分と
抵抗成分とに分離して測定することができる。図3は、
インダクタンス成分及び抵抗成分のそれぞれの外部磁界
に対する特性を示すグラフである。
号の周波数が100MHz以下の低周波領域では、外部
磁界の変化に対して全インピーダンスが大きく変化して
いる。しかし、500MHz以上の高周波領域では、外
部磁界の変化に対して全インピーダンスはほとんど変化
しない。ところが、磁気によるインピーダンスの変化率
は、UHFキャリア信号の周波数と磁気回路を形成する
軟磁性体の透磁率の変化率との積に比例するため、磁気
によるインピーダンスの変化率を高めるにはUHFキャ
リア信号を高周波とすることが重要である。
成分の変化と類似の特性を示している。このことから、
外部磁界によって変化するインダクタンス成分は、外部
磁界によって変化しない検出導体などのインダクタンス
成分が大きいため、高周波領域ではマスクされているこ
とがわかる。一方、図3に示す抵抗成分は、100MH
z以上の高周波領域において外部磁界に対して大幅に変
化していることが本実験によって初めて分かった。
軟磁性体14、16の透磁率に応じて生ずるインダクタ
ンス成分と検出導体膜15のインダクタンス成分との和
である。軟磁性体14、16の透磁率が、外部磁界5O
eの印加により空気中での値の1に近づくため、検出導
体膜15のインダクタンス成分が主となり、曲線5とな
る。曲線6は、軟磁性体14、16の透磁率に応じて生
ずる抵抗成分と検出導体膜15の抵抗成分との和であ
る。軟磁性体14、16の透磁率が、外部磁界5Oeの
印加により1となるため、外部磁界によって変化しない
検出導体膜15の抵抗成分が主となり、曲線7となる。
ミクロン、幅10ミクロンの検出導体膜の長さを変化さ
せたものを作成し、磁気による検出導体膜15のインダ
クタンスの変化を測定し、その結果を図4に曲線8で示
す。図4に示すように、検出導体膜15のインダクタン
スは、その長さが100ミクロン以下になると大幅に減
少する。つまり、外部磁界によって変化しない検出導体
膜15のインダクタンス成分を大幅に減少させることに
より、外部磁界によって変化する軟磁性体膜14、15
のインピーダンス変化を顕在化して検出することが重要
である。
周波領域における、検出導体のインピーダンスの抵抗成
分は、軟磁性体14、16で形成された磁気回路の一部
にギャップを形成して磁気回路の実効透磁率を低下させ
ることにより大幅に増加する。本発明の磁気ヘッドは、
これらの解析の知見に基づいて発明したものである。こ
のギャップを形成する効果の確認実験について以下に図
5から図6を参照しつつ説明する。
の試作例の磁気ヘッドのUHFキャリア信号の周波数に
対する検出導体のインピーダンスの変化を示すグラフで
ある。第1の試作例の磁気ヘッドにおける検出導体膜1
5の幅は10ミクロン、厚さは1ミクロン、及び長さは
10ミクロンとし、磁気ヘッドのトラック幅は0.5ミ
クロン、軟磁性体膜14、16の厚さは1.5ミクロ
ン、及び長さは1ミリメートルとした。つまり、狭トラ
ック幅0.5ミクロンに対応する検出導体膜15の長さ
を10ミクロンと短くした。軟磁性体の長手方向にヘル
ムホルツコイルによって均一な直流磁界を加えることに
よってインピーダンスをネットワークアナライザーによ
って測定した。軟磁性体膜14、16をFeTaNとし
た場合、1GHzのUHFキャリア信号でのインピーダ
ンス変化率が52%となる。
Fe系のように透磁率の周波数特性が高周波まで伸びて
いる材料とした場合を示し、インピーダンスの変化率が
94%に達している。つまり、図5において、印加する
磁界が0Oeの場合のインピーダンス特性の曲線9が、
飽和磁界を印加するとインピーダンス特性の曲線10と
なり、1GHzにおけるインピーダンス変化率が94%
となる。開発されつつあるスピンバルブGMRヘッドの
インピーダンスの変化率が5〜7%程度であることに比
較すると、極めて高いインピーダンスの変化率であるこ
とがわかる。
気回路の一部に0.3ミクロンの厚さの非磁性膜18で
ギャップを形成した第2の試作例の磁気ヘッドについて
説明する。UHFキャリア信号の周波数が1GHzにお
けるインピーダンスの変化は、主として軟磁性体膜1
4、16の透磁率により生ずる抵抗成分によるため、以
下、この第2の試作例の磁気ヘッドにおける抵抗成分の
変化について説明する。図6は、ギャップの有無による
検出導体膜15のインピーダンスの抵抗成分の変化を示
すグラフである。
を大きくするには、UHFキャリア信号の周波数が1G
Hzにおける抵抗成分を大きくすることが必要である。
図6に示すように、第2の試作例の磁気ヘッドの検出導
体膜15のインピーダンスの抵抗成分の曲線11は、1
GHzにおいて、ギャップを形成していない第1の試作
例の磁気ヘッドの抵抗成分の曲線12に対して1.8倍
の抵抗値が得られている。この曲線11は、飽和磁界を
印加すると検出導体膜のインピーダンスの抵抗成分の曲
線13に変化する。以上、この第2の試作例の磁気ヘッ
ドで説明したように、本発明の磁気ヘッドでは、軟磁性
膜14、16で構成する磁気回路に非磁性膜18でギャ
ップを形成することによって、1GHzにおける磁気に
よるインピーダンスの変化率は大幅に向上できる。
とを磁気記録媒体との対向面において所定の磁気ギャッ
プを保って接合した磁気ヘッドについて説明した。しか
し、この磁気回路に印加される外部磁界を高い感度で検
出する素子として、例えば、磁石と組み合わせた位置セ
ンサー等に用いられる磁気センサーとして利用できるの
はいうまでもない。
本発明の磁気ヘッドによれば、磁気記録媒体の磁化によ
る信号磁界を、磁気ヨークと磁気ギャップを保って形成
した磁気回路で受け取り、受け取った磁束を一部にギャ
ップを有する磁気回路に通すことにより高周波領域にお
けるインピーダンスの変化率を大きくすることができ
る。その結果、磁気記録媒体の信号磁界を高い感度で検
出することができる。
ャップと離間して配置することにより、検出導体膜と軟
磁性膜との絶縁不良により生じる、高周波キャリア信号
による磁気記録媒体の磁化の消去などの悪影響を防止で
きる。さらに、本発明の磁気ヘッドを用いることによ
り、高密度記録された磁気記録媒体の磁化を高い感度で
検出できる磁気記録再生装置が得られる。また、この磁
気回路をこれに印加される外部磁界を高い感度で検出す
る磁気センサーとして用いることができる。
性を示すグラフ。
性のインダクタンス成分と抵抗成分とを示すグラフ。
インダクタンスとの関係を示すグラフ。
性を示すグラフ。
性の抵抗成分を示すグラフ。
した磁気ヘッドの動作原理を説明する図。
した磁気ヘッドの磁界強度とUHFキャリア信号レベル
の関係を示すグラフ。
の特性 14、16 軟磁性体膜 15 検出導体膜 16A 先端部 17 後端領域 18 非磁性膜 19 磁気ヨーク 19A 凹部 20 磁気ギャップ 22、23、24 磁束 25 非磁性膜 26 磁化 28 磁気記録媒体 38a、39a 電極端子 38、39 検出電極端子 47 抵抗 48 高周波発信器 49 高周波増幅器 50 ガラス基板
Claims (4)
- 【請求項1】 磁気ヨークの磁気記録媒体に対向する面
において、磁気ギャップを保って接合した第1の軟磁性
体膜、 前記第1の軟磁性体膜と第2の軟磁性体膜とで導電性薄
膜を挟み込み、前記磁気ギャップから離れた位置の少な
くとも一部にギャップを設けた一対の軟磁性体膜からな
る磁気回路、 前記導電性薄膜の両端に接続した一対の電極端子、 前記一対の電極端子に高周波キャリア信号電流と直流電
流を同時に印加する手段、及び前記一対の電極端子間に
生ずる高周波キャリア信号を増幅する高周波増幅器を有
することを特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項2】 前記一対の軟磁性体膜からなる磁気回路
の一部に形成したギャップと、前記磁気ヨークと前記第
1の軟磁性体膜との間の磁気記録媒体に対向する磁気ギ
ャップとが互いに反対の位置になるよう構成したを特徴
とする請求項1記載の磁気ヘッド. - 【請求項3】 請求項1または2に記載の磁気ヘッド、 前記磁気ヘッドにより記録されている信号が再生される
磁気記録媒体の保持手段、及び前記磁気記録媒体上の指
定された位置へ磁気ヘッドを位置決めする位置決め手段
を備えたことを特徴とする磁気記録再生装置。 - 【請求項4】 導電性薄膜を挟み込み、磁気検出面から
離れた位置の少なくとも一部にギャップを設けた一対の
軟磁性体膜からなる磁気回路、 前記導電性薄膜の両端に接続した一対の電極端子、 前記一対の電極端子に高周波キャリア信号電流と直流電
流を同時に印加する手段、及び前記一対の電極端子間に
生ずる高周波キャリア信号を増幅する高周波増幅器を有
することを特徴とする磁気センサー。
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JP20270499A JP3581051B2 (ja) | 1999-07-16 | 1999-07-16 | 磁気ヘッド及びそれを用いた磁気記録再生装置 |
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US6538843B1 (en) * | 1999-11-09 | 2003-03-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetic head |
US6992850B2 (en) | 2003-02-24 | 2006-01-31 | Hitachi Global Storage Technologies Japan, Ltd. | Magnetic disk drive reducing influence of rigidity of transmission lines on suspension |
CN107180645A (zh) * | 2016-03-10 | 2017-09-19 | 株式会社东芝 | 磁记录装置以及高频辅助记录方法 |
-
1999
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