JP2004288345A - 磁気記録再生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁気抵抗効果型磁気ヘッドの媒体摺接面に腐食の発生を防止し、かつ静電破壊の発生を効果的に回避した信頼性の高い磁気記録再生装置を提供する。
【解決手段】磁気信号の検出を行う感磁素子としてスピンバルブ膜４０を用い、このスピンバルブ膜４０の腐食電位を規定し、さらに、適用する磁気記録媒体の残留磁化量と磁性層の膜厚との積、残留磁化量を数値的に最適な範囲に特定し、磁気記録媒体を構成する金属磁性薄膜の表面電気抵抗値を特定し、金属磁性薄膜形成面の粗度を数値的に特定する。
【選択図】 図３
【解決手段】磁気信号の検出を行う感磁素子としてスピンバルブ膜４０を用い、このスピンバルブ膜４０の腐食電位を規定し、さらに、適用する磁気記録媒体の残留磁化量と磁性層の膜厚との積、残留磁化量を数値的に最適な範囲に特定し、磁気記録媒体を構成する金属磁性薄膜の表面電気抵抗値を特定し、金属磁性薄膜形成面の粗度を数値的に特定する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体と摺接しながら磁気信号の検出を行う感磁素子としてスピンバルブ膜を用いた磁気抵抗効果型磁気ヘッドを具備する磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記録媒体から信号磁界を検出する感磁素子として、外部磁界の大きさや向きによって抵抗値が変化する、いわゆる磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子という。）が利用されている。そして、このようなＭＲ素子を備える磁気ヘッドは、一般に磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＭＲヘッドという。）と呼ばれている。
【０００３】
このようなＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗効果を利用したものが従来から使用されているが、磁気抵抗変化率（ＭＲ比）が小さいために、より大きなＭＲ比を示すものが望まれており、近年においてはスピンバルブ膜を利用した巨大磁気抵抗効果素子（以下、ＧＭＲ素子という。）が提案されている（例えば、下記非特許文献１、特許文献１参照。）。
【０００４】
ＧＭＲ素子は、一対の磁性層で非磁性層を挟持してなるスピンバルブ膜を有し、このスピンバルブ膜に対して面内方向に流れる、いわゆるセンス電流のコンダクタンスが一対の磁性層の磁化の相対角度に依存して変化する、いわゆる巨大磁気抵抗効果を利用したものである。
具体的には、スピンバルブ膜は、反強磁性層と、反強磁性層との間で働く交換結合磁界により所定の方向に磁化が固定された磁化固定層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層と、磁化固定層と磁化自由層との間を磁気的に隔離する非磁性層とが積層された構造を有している。
【０００５】
スピンバルブ膜を利用したＧＭＲ素子においては、外部磁界が印加されると外部磁界の大きさや向きに応じて磁化自由層の磁化方向が変化する。そして、磁化自由層の磁化方向が磁化固定層の磁化方向に対して逆方向（反平行）となるとき、このスピンバルブ膜に流れるセンス電流の抵抗値が最大となる。一方、磁化自由層の磁化方向が磁化固定層の磁化方向に対して同一方向（平行）となるとき、このスピンバルブ膜に流れるセンス電流の抵抗値が最小となる。
【０００６】
従って、上述したようなＧＭＲ素子を備える磁気ヘッド（以下、ＧＭＲヘッドという。）においては、ＧＭＲ素子に対して一定のセンス電流を供給すると、磁気記録媒体からの信号磁界に応じて、このＧＭＲ素子を流れるセンス電流の電圧値が変化することになり、このセンス電流の電圧値の変化を検出することによって、磁気記録媒体からの磁気信号を読み取ることが可能となる。
【０００７】
ところで下記特許文献１には、ＧＭＲヘッドをハードディスクドライブに利用する例が開示されている。
ハードディスクドライブは、例えばサスペンションの先端部に取り付けられたヘッドスライダにＧＭＲヘッドが搭載された構造を有し、磁気ディスクの回転により生じる空気流を受けて、ヘッドスライダが磁気ディスクの信号記録面上を浮上しながら、このヘッドスライダに搭載されたＧＭＲヘッドが磁気ディスクに記録された磁気信号を読み取ることによって、磁気ディスクに対する再生動作が行われる。
【０００８】
上記ＧＭＲヘッドは、磁気ディスク装置に限らず、近年においてはテープストリーマ等の磁気テープ装置についての利用も検討されている。
例えばヘリカルスキャン方式を採用するテープストリーマは、回転ドラムの外周面部にＧＭＲヘッドが磁気テープの走行方向と略直交する方向に対してアジマス角に応じて斜めとなるように配置された構造を有している。
そして、テープストリーマでは、磁気テープが回転ドラムに対して斜めに走行しながら、回転ドラムが回転駆動し、この回転ドラムに搭載されたＧＭＲヘッドが磁気テープと摺動しながら、磁気テープに記録された磁気信号を読み取ることによって、磁気テープに対する再生動作が行われる。
【０００９】
このようなテープストリーマにおいては、ＧＭＲヘッドと磁気テープとの間の距離、いわゆるスペーシングを小さくすることが好ましいため、この観点からは磁気テープの表面は、平滑化することが望ましいと考えられている。
【００１０】
しかしながら、磁気テープの表面が鏡面化するに従って、磁気テープと回転ドラムの外周面部との接触面積が増加し、走行時において磁気テープと回転ドラムとの間に働く摩擦力が大きくなり、磁気テープと回転ドラムとの貼り付きが生じて、磁気テープのスムーズな走行が困難となる。
そこで、通常磁気テープの表面には、ＳｉＯ２フィラーや有機フィラー等により微小突起を設けることにより、回転ドラムの外周面部との接触面積を小さくし、磁気テープと回転ドラムとの間に働く摩擦力を小さくする等の工夫がなされている。
また、磁気テープの表面には、傷や腐食等の発生を防止するためのＤＬＣ膜等の保護膜が形成されている。
【００１１】
ところで、従来のハードディスクドライブにおいては、ＧＭＲヘッドが磁気ディスクの信号記録面に対して非接触な状態で再生動作が行われる。また、スピンバルブ膜を構成する非磁性層には通常Ｃｕが用いられており、磁気ディスクと対向するＧＭＲヘッドの媒体対向面には、このＣｕの腐食を防止するためのＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）膜等の保護膜が形成されている。
【００１２】
一方、磁気テープ媒体に関しては、従来より、非磁性支持体上に酸化物磁性粉末あるいは合金磁性粉末等の粉末磁性材料を、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等の有機結合剤中に分散せしめた磁性塗料を、塗布し乾燥することにより得られる、いわゆる塗布型の磁気記録媒体が広く使用されていた。
【００１３】
これに対して、高密度記録への要求の高まりとともに、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ等の金属磁性材料をメッキや真空薄膜形成手段（真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等）によって非磁性支持体上に直接被着した、いわゆる金属磁性薄膜型の磁気記録媒体が提案され、注目を集めている。
【００１４】
このような金属磁性薄膜型の磁気記録媒体は、保磁力、残留磁化、角形比等に優れ、短波長での電磁変換特性に優れるばかりでなく、磁性層の膜厚をきわめて薄くできるため、記録減磁や再生時の厚み損失が小さく、また磁性層中に非磁性材である結合剤を混入する必要がないため、磁性材料の充填密度を高め、大きな磁化を得ることができる等、数々の利点を有している。
【００１５】
さらに、このような磁気記録媒体の電磁変換特性を向上させ、より大きな出力を得ることができるようにするため、磁気記録媒体の磁性層を形成するに際し、磁性層を斜方に蒸着する、いわゆる斜方蒸着が提案され、高画質ＶＴＲ用、デジタルＶＴＲ用の磁気テープとして実用化されている。
【００１６】
【非特許文献１】
フィジカル・レビュー・ビー（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ）、第４３巻、第１号ｐ１２９７〜ｐ１３００「軟磁性多層膜における巨大磁気抵抗効果」（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｎ Ｓｏｆｔ Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｓ）
【特許文献１】
特開平８−１１１０１０号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現在ＧＭＲヘッドの適用が検討されているテープストリーマにおいては、ＧＭＲヘッドが磁気テープに対して接触した状態で再生動作を行うことから、磁気テープと摺動されるＧＭＲヘッドの媒体摺動面に上述した腐食等の発生を防止するための保護膜が形成されていると、再生動作時に磁気テープの表面に形成された微小突起や保護膜との接触によって保護膜が摩耗する。
さらに、ＧＭＲヘッドの媒体摺動面に形成された保護膜は、磁気テープとのスペーシングとなることから、ＧＭＲヘッドの短波長記録再生特性を劣化させる原因になる。
【００１８】
従って、磁気テープ装置おいて適用するＧＭＲヘッドの媒体摺動面に保護膜を形成することは不適当であると考えられる。
このため、磁気テープ装置においては、ＧＭＲヘッドの媒体摺動面が直接大気と触れることになり、例えば高温高湿下や海水雰囲気中等の厳しい使用条件下においては腐食等が発生しやすいという問題があった。
【００１９】
また、ＧＭＲヘッドの感度は、スピンバルブ膜に流れるセンス電流により決定され、このスピンバルブ膜を構成する各層の膜厚はｎｍオーダで形成されており、各層に僅かな腐食が発生しただけでも、各層の電気抵抗が変化してしまう。従って、ＧＭＲヘッドの媒体摺動面における腐食の発生は、このＧＭＲヘッドのヘッド特性を大幅に劣化させてしまう。
【００２０】
上記特許文献１においては、ハードディスクに適用する磁気抵抗効果型磁気ヘッドについての耐腐食性を改善させる検討がなされてはいるが、ハードディスク装置においては、磁気ヘッドが媒体上を直接摺動することがないため、磁気ヘッドの摩擦によるダメージ量は、テープシステムの方が大きいことが明らかである。
また、ハードディスク装置においては、媒体が外気にさらされることなく、パッケージングによって密閉状態となっていることから、微細な粉塵等による磁気ヘッドの破損の影響に関してもテープシステムの方が、より深刻であると考えられる。よって、磁気テープ装置に適用するＧＭＲヘッドの耐腐食性に関する向上を図ることは、ハードディスクドライブ以上に重要であると言える。
【００２１】
上述した問題点に鑑みて、特に磁気記録媒体と摺接しながら磁気信号の検出を行う感磁素子としてＧＭＲ素子を利用する場合には、耐食性の改善するとともに、高い磁気抵抗変化率を維持することが必要である。
【００２２】
また、このような高感度の磁気抵抗効果型の磁気ヘッドを適用する磁気記録媒体においては、従来公知のインダクティブ型の磁気ヘッドに対応して設計されていた磁気記録媒体を高感度型の磁気ヘッドにそのまま適用すると、媒体ノイズが大きくなり、残留磁化量が大きいため、磁気ヘッドの飽和が生じてしまうという問題があった。
【００２３】
また、従来公知のインダクティブ型の磁気ヘッドに対応して設計されていた磁気記録媒体を高感度型の磁気ヘッドにそのまま適用すると、磁気記録媒体の表面に設けられたＳｉＯ２フィラーや有機フィラー等によって磁気抵抗効果型磁気ヘッド表面が摩耗するおそれがある。
インダクティブヘッド型の磁気ヘッドを利用する場合は磁気記録媒体からの磁束の変化量で信号を検知するため多少のヘッド摩耗は許容されるが、磁気抵抗効果型磁気ヘッドは素子の抵抗変化を検知するためナノオーダーのヘッド摩耗ですら磁気抵抗効果型磁気ヘッドの動作点が変化してしまい、検出される信号が変化してしまう問題があった。
【００２４】
そこで本発明においては、優れた耐食性を示し、かつ極めて高感度の磁気抵抗効果型磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することとした。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明（第一の発明）の磁気記録再生装置は、磁気信号の検出を行う感磁素子として、反強磁性層と、この反強磁性層との間で働く交換結合磁界により所定の方向に磁化が固定された磁化固定層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層と、磁化固定層と磁化自由層との間を磁気的に隔離する非磁性層とが積層された構成を有するスピンバルブ膜を備える磁気抵抗効果型磁気ヘッドを具備し、テープ状の非磁性支持体上に金属磁性薄膜が形成された磁気記録媒体と摺接しながら磁気信号の検出を行うものであり、スピンバルブ膜においては、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上であり、適用する磁気記録媒体の金属磁性薄膜の残留磁化量Ｍｒと膜厚ｔとの積Ｍｒ・ｔは、４ｍＡ〜２０ｍＡであり、残留磁化量Ｍｒは、１６０ｋＡ／ｍ〜４００ｋＡ／ｍであるものとする。
【００２６】
また、本発明（第二の発明）の磁気記録再生装置は、磁気信号の検出を行う感磁素子として、反強磁性層と、この反強磁性層との間で働く交換結合磁界により所定の方向に磁化が固定された磁化固定層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層と、磁化固定層と磁化自由層との間を磁気的に隔離する非磁性層とが積層された構成を有するスピンバルブ膜を備える磁気抵抗効果型磁気ヘッドを具備し、テープ状の非磁性支持体上に金属磁性薄膜が形成された磁気記録媒体と摺接しながら磁気信号の検出を行うものであり、スピンバルブ膜においては、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上であり、適用する金属磁性薄膜の表面電気抵抗は、１×１０３Ω／ｓｑ．〜１×１０９Ω／ｓｑ．であるものとする。
【００２７】
また、本発明（第三の発明）の磁気記録再生装置は、磁気信号の検出を行う感磁素子として、反強磁性層と、この反強磁性層との間で働く交換結合磁界により所定の方向に磁化が固定された磁化固定層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層と、磁化固定層と磁化自由層との間を磁気的に隔離する非磁性層とが積層された構成を有するスピンバルブ膜を備える磁気抵抗効果型磁気ヘッドを具備し、テープ状の非磁性支持体上に金属磁性薄膜が形成されてなる磁気記録媒体と摺接しながら磁気信号の検出を行うものであり、スピンバルブ膜においては、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上であり、金属磁性薄膜表面の算術平均粗さＲａは、１ｎｍ〜５ｎｍであり、十点平均粗さＲｚは２０ｎｍ〜２００ｎｍであるものとする。
【００２８】
上記本発明の磁気記録再生装置によれば、磁気抵抗効果型磁気ヘッドを構成するスピンバルブ膜の腐食電位を数値的に規定したことにより、媒体摺動面に保護層を形成しない場合であっても、優れた耐食性と耐久性が実現できる。また、磁気記録媒体の残留磁化量と磁性層の膜厚との積、ならびに残留磁化量を数値的に最適な範囲に特定したことにより、ノイズの低減化が図られ、磁気ヘッド飽和を効果的に回避でき、再生波形の歪みがなく、高ＳＮ化が実現できる。
【００２９】
また、磁気記録媒体の金属磁性薄膜の表面電気抵抗を数値的に最適な範囲に特定したことにより、磁気ヘッドの静電破壊を効果的に防止でき、ノイズの低減化が図られ、再生波形の歪みがなく高ＳＮ化が実現できる。
【００３０】
また、磁気記録媒体の金属磁性薄膜表面の算術平均粗さＲａと十点平均粗さＲｚを数値的に最適な範囲に特定したことにより、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの摩耗を抑制でき、高感度磁気ヘッドの耐久性の向上が図られる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の磁気記録再生装置について、図を参照して詳細に説明する。
図１に示す磁気記録再生装置１は、ヘリカルスキャン方式によって磁気テープ２に対して信号の記録及び／又は再生を行うものである。
この磁気記録再生装置１においては、磁気テープ２を供給する供給リール３と、供給リール３から供給された磁気テープを巻き取る巻取リール４と、供給リール３と巻取リール４との間で磁気テープ２の引き回しを行う複数のガイドローラ５ａ〜５ｆとを具備し、磁気テープ２が図中矢印Ａ方向に走行するようになされている。
【００３２】
また、ガイドローラ５ｅとガイドローラ５ｆとの間には、テープ走行手段として、磁気テープ２が掛け合わされるピンチローラ５ｇと、このピンチローラ５ｇと共に磁気テープ２を挟み込むキャップスタン６と、このキャップスタン６を回転駆動するキャップスタンモータ６ａとが設けられている。
磁気テープ２は、ピンチローラ５ｇとキャップスタン６との間に挟みこまれ、キャップスタンモータ６ａによりキャップスタン６が、図１中矢印Ｂ方向に回転駆動することにより、矢印Ａ方向に一定の速度及び張力で走行するようになされている。
【００３３】
磁気記録再生装置１においては、ガイドローラ５ｃと５ｄとの間に、磁気テープ２に対して信号の記録動作、再生動作を行うヘッドドラム７が設けられている。
このヘッドドラム７は、図２に示すように、駆動モータ８により図２中矢印Ａ方向に回転駆動する回転ドラム９と、回転ドラム９の外周面部９ａと連続した外周面部１０ａと、ベース（図示せず）に固定された固定ドラム１０とを有している。
【００３４】
磁気テープ２は、図１に示したガイドローラによって導かれ、回転ドラム９及び固定ドラム１０の外周面部９ａ、１０ａに、略１８０゜の角度範囲でヘリカル状に巻きつけられた状態で走行するようになされている。
また、固定ドラム１０の外周面部１０ａには、磁気テープ２を案内するリードガイド１０ｂが設けられており、このリードガイド１０ｂに沿って磁気テープ２が回転ドラム９の回転方向に対して斜めに走行するようになっている。
【００３５】
回転ドラム９の外周面部９ａには、磁気テープ２に対して信号の記録動作を行う一対の記録用磁気ヘッド１１ａ、１１ｂと、磁気テープ２に対して信号の再生動作を行う一対の再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂとが取り付けられている。
これら記録用磁気ヘッド１１ａ及び再生用磁気ヘッド１２ａと、記録用磁気ヘッド１１ｂ及び再生用磁気ヘッド１２ｂとは、互いに１８０゜の位相差をもって回転ドラム９の外周面部９ａに対向配置されている。
また、記録用磁気ヘッド１１ａ、１１ｂ及び再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂは、その記録ギャップ及び再生ギャップが、磁気テープ２の走行方向と略直交する方向に対してアジマス角に応じて斜めとなるように配置されている。
【００３６】
従って、ヘッドドラム７においては、回転ドラム９及び固定ドラム１０の外周面部９ａ、１０ａに掛け合わされた磁気テープが図２中矢印Ａ方向に走行しながら、駆動モータ８により回転ドラム９が図２中矢印Ｃ方向に回転駆動することによって、回転ドラム９に搭載された一対の記録用磁気ヘッド１１ａ、１１ｂ及び一対の再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂが磁気テープ２と摺動しながら、信号の記録動作又は再生動作を行うことになる。
【００３７】
具体的に、記録時には磁気テープ２に対して一方の記録用磁気ヘッド１１ａが、記録信号に応じた磁界を印加しながら所定のトラック幅で記録トラックを形成し、他方の記録用磁気ヘッド１１ｂが、この記録トラックに隣接して記録信号に応じた磁界を印加しながら所定のトラック幅で記録トラックを形成する。
そして、これら記録用磁気ヘッド１１ａ、１１ｂが磁気テープ２に対して繰り返し記録トラックを形成することによって、磁気テープ２に対して連続的に信号を記録することになる。
【００３８】
一方、再生時には、磁気テープ２に対して、一方の再生用磁気ヘッド１２ａが、記録用磁気ヘッド１１ａにより記録された記録トラックから信号磁界を検出し、他方の再生用磁気ヘッド１２ｂが、記録用磁気ヘッド１１ｂにより記録された記録トラックから信号磁界を検出する。
そして、これら再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂが記録トラックから繰り返し信号磁界を検出することによって、磁気テープ２に記録された信号を連続的に再生することになる。
【００３９】
次に、図３に本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの一部を切り欠いた状態の概略斜視図を示し、図４に磁気抵抗効果型磁気ヘッドの磁気テープと摺接する面の概略構成図を示し、これらを参照して、本発明装置に適用する磁気抵抗効果型磁気ヘッドについて詳細に説明する。
【００４０】
磁気抵抗効果型磁気ヘッド２０は、磁気記録媒体からの磁気信号の検出を行う感磁素子として、スピンバルブ膜を利用した巨大磁気抵抗効果素子（以下、ＧＭＲ素子という。）を備える、いわゆる巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＧＭＲヘッドという。）である。
【００４１】
ＧＭＲヘッド２０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や異方性磁気抵抗効果型磁気ヘッドよりも感度が高く、再生出力が大きく高密度記録に適している。従って、上述した磁気記録再生装置１においては、ＧＭＲヘッド２０を一対の再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂに用いることにより、さらなる高密度記録化が図られる。
【００４２】
再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂは、図４に示すように、第１のコア部材２１上に、各種薄膜形成技術により磁気シールド層２４、ＧＭＲ素子２７、ギャップ層２６、及びシールド層２５が順次形成されてなり、保護膜２２を介して第２のコア部材２３が貼り付けられた構造を有している。
また、再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂは、磁気テープ２が摺接する媒体摺動面２０ａが、図３中矢印Ａに示す磁気テープ２の走行方向に沿って略円弧状に湾曲した曲面となっている。
そして、この媒体摺動面２０ａから外部に臨む再生ギャップが磁気テープ２の走行方向と略直交する方向に対してアジマス角θに応じて斜めとなるように配置される。
【００４３】
なお、一対の再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂは、互いのアジマス角θが逆位相となる以外は同一の構成を有している。従って、以下の説明においては、これら一対の再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂをまとめてＧＭＲヘッド２０として説明する。
【００４４】
ＧＭＲヘッド２０は、上下一対の磁気シールド層２４、２５の間にギャップ層２６を介してＧＭＲ素子２７が挟み込まれた構造を有している。
【００４５】
一対の磁気シールド層２４、２５は、ＧＭＲ素子２７を磁気的にシールドするのに充分な幅を有する軟磁性膜からなり、ギャップ層２６を介してＧＭＲ素子２７を挟み込むことにより、磁気テープ２からの信号磁界のうち、再生対象外の磁界がＧＭＲ素子２７に引き込まれないように機能する。すなわち、ＧＭＲヘッド２０においては、ＧＭＲ素子２７に対して再生対象外の信号磁界が一対の磁気シールド層２４、２５に導かれ、再生対象の信号磁界だけがＧＭＲ素子２７へと導かれる。これにより、ＧＭＲ素子２７の周波数特性及び読み取り分解能の向上が図られている。
【００４６】
ギャップ層２６は、ＧＭＲ素子２７と一対の磁気シールド層２４、２５との間を磁気的に隔離する非磁性非導電性膜からなり、一対の磁気シールド層２４、２５とＧＭＲ素子２７との間隔がギャップ長となる。
【００４７】
ＧＭＲ素子２７は、スピンバルブ膜４０に対して面内方向に流れるセンス電流のコンダクタンスが、一対の磁性層の磁化の相対角度に依存して変化する、いわゆる巨大磁気抵抗効果を利用したものである。
【００４８】
スピンバルブ膜４０としては、例えば、図５（ａ）に示すように、下地層４１、反強磁性層４２、磁化固定層４３、非磁性層４４、磁化自由層４５、及び保護層４６が、順次積層された構造を有するボトム型のスピンバルブ膜４０ａや、図５（ｂ）に示すように、下地層４１、磁化自由層４５、非磁性層４４、磁化固定層４３、反強磁性層４２、及び保護層４６が、順次積層された構造を有するトップ型のスピンバルブ膜４０ｂや、図５（ｃ）に示すように、下地層４１、反強磁性層４２、磁化固定層４３、非磁性層４４、磁化自由層４５、非磁性層４４、磁化固定層４３、反強磁性層４２、及び保護層４６が、順次積層された構造を有するデュアル型のスピンバルブ膜４０ｃ等が挙げられる。
【００４９】
スピンバルブ膜を構成する磁化固定層４３は、反強磁性層４２に隣接して配置されることによって、反強磁性層４２との間で働く交換結合磁界により、所定の方向に磁化が固定された状態となっている。
一方、磁化自由層４５は、非磁性層４４を介して磁化固定層４３と磁気的に隔離されることによって、微弱な外部磁界に対して磁化方向が容易に変化することが可能となっている。
【００５０】
従って、スピンバルブ膜４０では、外部磁界が印加されると、外部磁界の大きさや向きに応じて磁化自由層４５の磁化方向が変化する。そして、磁化自由層４５の磁化方向が磁化固定層４３の磁化方向に対して逆方向（反平行）となるとき、このスピンバルブ膜４０に流れる電流の抵抗値が最大となる。
一方、磁化自由層４５の磁化方向が磁化固定層４３の磁化方向に対して同一方向（平行）となるときに、このスピンバルブ膜４０に流れる電流の抵抗値が最小となる。
【００５１】
このように、スピンバルブ膜４０は、印加される外部磁界に応じて電気抵抗が変化することから、この抵抗変化を読み取ることによって磁気テープ２からの磁気信号を検出する感磁素子として機能している。
【００５２】
なお、下地層４１及び保護層４６は、このスピンバルブ膜４０の比抵抗の増加を抑制するためのものであり、例えばＴａ等からなる。
【００５３】
また、このＧＭＲ素子２７の動作の安定化を図るため、スピンバルブ膜４０の長手方向の両端部には、図３及び図４に示すように、このＧＭＲ素子２７にバイアス磁界を印加するための一対の永久磁石膜２８ａ、２８ｂが設けられている。
そして、これら一対の永久磁石膜２８ａ、２８ｂに挟み込まれた部分の幅が、ＧＭＲ素子２７の再生トラック幅Ｔｗとなっている。
さらに、一対の永久磁石膜２８ａ、２８ｂ上には、このＧＭＲ素子２７の抵抗値を減少させるための一対の低抵抗化膜２９ａ、２９ｂが設けられている。
【００５４】
また、ＧＭＲ素子２７には、スピンバルブ膜にセンス電流を供給するための一対の導体部３０ａ、３０ｂが、その一端部側をそれぞれ一対の永久磁石膜２８ａ、２８ｂ、及び低抵抗化膜２９ａ、２９ｂに接続するように設けられている。
また、導体部３０ａ、３０ｂの他端部側には、外部回路と接続される一対の外部接続用端子３１ａ、３１ｂが設けられている。
【００５５】
保護膜２２は、ＧＭＲヘッド２０が形成された第１のコア部材２１の主面を外部接続用端子３１ａ、３１ｂが外部に臨む部分を除いて被覆すると共に、このＧＭＲヘッド２０が形成された第１のコア部材２１と第２のコア部材２３とを接合する。
【００５６】
なお、図３及び図４に示すＧＭＲヘッド２０は、特徴をわかりやすくするために、ＧＭＲ素子２７の周辺を拡大して図示されているが、実際には、第１のコア部材２１及び第２のコア部材２３に比較してＧＭＲ素子２７の部分は非常に微細であり、媒体摺動面２０ａにおいて、ＧＭＲヘッド２０が外部に臨むのは、ほとんど第１のコア部材２１と第２のコア部材２３とが突き合わされた上部端面だけである。
【００５７】
上述したように構成されるＧＭＲヘッド２０は、チップベース（図示せず）に貼り付けると共に、一対の外部接続用端子３１ａ、３１ｂがチップベースに設けられた接続端子と電気的に接続される。
そして、チップベースに設けられたＧＭＲヘッド２０は、一対の再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂとして、図２に示す回転ドラム９に取り付けられる。
【００５８】
ところで、磁気記録再生装置１においては、ＧＭＲヘッド２０が磁気テープ２に対して接触した状態で再生動作を行うことから、磁気テープ２と摺接するＧＭＲヘッドの媒体摺動面２０ａに、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）膜等の保護膜を形成することができない。このため、従来の磁気テープ装置では、ＧＭＲヘッドの媒体摺動面が直接大気に触れることになり、例えば高温高湿下や海水雰囲気中等の厳しい使用条件下においては、腐食等が発生しやすくなるといった問題があった。
【００５９】
かかる点に鑑みて、本発明の磁気記録再生装置におけるＧＭＲヘッド２０は、媒体摺動面２０ａに保護膜を形成しない場合においても、優れた耐食性を示し、かつ高い磁気抵抗変化率を維持可能なスピンバルブ膜を適用することによって、磁気テープ２に対する適切な再生動作を行うことを可能としている。
【００６０】
具体的には、先ず、スピンバルブ膜４０を構成する反強磁性層４２を、優れた耐食性を示す材料により形成する。例えば、ＰｔＭｎ、ＮｉＯ、ＩｒＭｎ、ＣｒＭｎＰｔ、α−Ｆｅ２Ｏ３、ＲｈＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ等を適用することができる。
【００６１】
スピンバルブ膜４０を構成する非磁性層４４は、優れた耐食性を示し、かつ高導電性を示す、Ａｕ、又はＣｕ合金により形成されているものとする。
Ｃｕ合金としては、ＣｕＡｕ、ＣｕＰｄ、ＣｕＰｔ、ＣｕＮｉ、ＣｕＲｕ、ＣｕＲｈが挙げられる。
【００６２】
非磁性層４４が、ＣｕＡｕよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ａｕの組成比を、それぞれ（１００−ａ１）、ａ１（ａ１は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、２５≦ａ１＜１００とすることが好適であり、さらには２５≦ａ１≦７５であり、さらには２５≦ａ１≦４５であることが望ましい。
【００６３】
非磁性層４４を、ＣｕＰｄよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ｐｄの組成比を、それぞれ（１００−ａ２）、ａ２（ａ２は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、５≦ａ２≦２５とすることが好適である。
【００６４】
非磁性層４４を、ＣｕＰｔよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ｐｔの組成比を、それぞれ（１００−ａ３）、ａ３（ａ３は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、５≦ａ３≦２０とすることが好適である。
【００６５】
非磁性層４４を、ＣｕＲｕよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ｒｕの組成比を、それぞれ（１００−ａ４）、ａ４（ａ４は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、３≦ａ４≦１５とすることが好適である。
【００６６】
非磁性層４４を、ＣｕＮｉよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ｎｉの組成比を、それぞれ（１００−ａ５）、ａ５（ａ５は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、２５≦ａ５≦５０とすることが好適である。
【００６７】
非磁性層４４を、ＣｕＲｈよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ｒｈの組成比を、それぞれ（１００−ａ６）、ａ６（ａ６は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲が、７≦ａ６≦２０とすることが好適である。
【００６８】
スピンバルブ膜４０について、電気化学的手法を用いた腐食試験を行い、腐食試験前後における磁気抵抗の変化について測定すると共に、腐食試験後に表面観察を行い、腐食の発生の有無について調べた。
なお、本腐食試験においては、標準水素電極（ＳＨＥ：Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を照合電極として、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸させたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位を測定するものとした。
【００６９】
ところで腐食電位は、溶液の種類や濃度によって変化する。特に、金属や合金の腐食電位は、Ｃｌとの反応の有無によって大きく変化する。したがって、本腐食試験においては、高温高湿下、海水雰囲気中等の厳しい環境下における腐食の発生に関して着目し、これを回避するべく、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液を用いた場合の分極曲線を測定した。
所定のサンプルを用いて測定した分極曲線を図６に示す。この分極曲線において、サンプル側電極における電流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ２以上流れたときの分極曲線から外挿した値の電位を腐食電位と定義した（参考文献：スピンバルブ材料の物性、及川 悟ら、電子情報通信学会 ＭＲ９６−９１（１９９７−０１）ｐｐ２１〜２８）。
【００７０】
また、本腐食試験においては、参照電極としてＡｇ・ＡｇＣｌを用い、測定電極としてＰｔを用い、室温（約２０℃）での腐食電位の測定を行った。そして、測定された腐食電位から標準水素電極（ＳＨＥ）への補正を行い、これを本腐食試験における腐食電位とした。なお、測定時の電位上昇速度は、約０．５ｍＶ／ｓｅｃである。サンプルの膜厚は約１００ｎｍであり、ＮａＣｌ溶液のｐＨは７であった。
【００７１】
また、腐食電位及び腐食試験前後の抵抗変化については、膜特性を調べるため、スピンバルブ膜４０を構成する各層の単層膜での測定、あるいは局部電池効果等を考慮した膜の相性を調べるため、スピンバルブ膜４０の要部となる磁化固定層４３及び磁化自由層４５を非磁性層４４を介して積層した積層膜での測定、あるいはスピンバルブ膜４０の各層を積層した積層膜での測定のうち、いずれの方法により測定されたものであってもよい。なお、ここでは、スピンバルブ膜４０を構成する各層の単層膜での測定により腐食電位及び腐食試験前後の抵抗変化を求めた。
【００７２】
また、表面観察においては、上述した単層膜での試験、並びに局部電池効果を考慮して、腐食電位の高い金属、例えばＡｕからなる下地膜上に各層を積層した積層膜での試験を行った。これは、局部電池効果によってＡｕと接する積層膜の方が単層膜よりも腐食が発生しやすい傾向にあるためである。
【００７３】
図５（ａ）〜（ｃ）に示した構成を有するスピンバルブ膜について、材料組成や膜厚を変化させて種々のサンプルを作製し、これらについてそれぞれ測定した腐食電位と腐食試験前後の抵抗変化との関係、並びに腐食試験前後の表面観察結果を図７に示す。なお、図７において、○は表面に腐食による変化が生じなかった場合を示し、△は表面に僅かに変色が発生した場合を示し、×は表面に腐食が発生した場合を示す。
【００７４】
図７に示すように、腐食試験前後の抵抗変化及び表面観察結果は、腐食電位＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕を境にして、大きく変化することがわかる。すなわち、腐食電位が＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上となるときは、スピンバルブ膜４０の表面に腐食の発生が確認されず、腐食試験前後の抵抗変化も殆ど無いことが分かった。
一方、腐食電位が＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕よりも低くなると、スピンバルブ膜４０の表面に腐食が発生し、腐食試験前後の抵抗変化が急激に増加した。さらに腐食電位が低くなると、抵抗測定が不可能な状態まで腐食が進行した。
【００７５】
上述したことから、スピンバルブ膜４０においては、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位は、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上となることが好ましい。これにより、ＧＭＲヘッドではスピンバルブ膜の腐食の発生が回避され、高い磁気抵抗変化率が維持される。
【００７６】
次に、スピンバルブ膜を構成する非磁性層４４を、Ａｕ、ＣｕＡｕ、ＣｕＰｄ、ＣｕＰｔ、ＣｕＲｕ、ＣｕＮｉ、ＣｕＲｈのいずれかにより形成した場合の、材料組成比と腐食電位との関係について調べた。
【００７７】
〔非磁性層をＡｕ、又はＣｕＡｕにより形成した場合〕
Ｃｕに対するＡｕの添加量を変化させた際の非磁性層４４の標準水素電極に対する腐食電位〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕の測定結果を図８に示す。
【００７８】
図８に示すように、Ｃｕに対するＡｕの割合と腐食電位とは略比例関係にあり、Ｃｕに対するＡｕの添加量が増加すると、腐食電位が高くなるという関係があり、Ａｕの添加量を２５原子％以上とすることによって、上述した標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上となることがわかった。
【００７９】
次に、非磁性層４４をＣｕＡｕにより構成した場合について、上述した腐食試験前後における非磁性層４４の電気抵抗変化率と表面観察結果を図９に示した。
なお、図９において○は表面に腐食が確認されなかった場合を示し、■は表面に腐食の発生が確認された場合を示す。
【００８０】
図９に示すように非磁性層４４をＣｕＡｕにより形成する場合には、腐食試験前後の抵抗変化率の測定結果及び表面観察結果から、Ａｕを２５原子％以上添加することにより、腐食試験前後における抵抗変化率が抑制され、かつ表面観察においても腐食の発生が確認されず、優れた耐食性が得られることがわかった。
【００８１】
なお、非磁性層４４をＣｕＡｕにより構成した場合には、Ａｕの添加量を低減化した方が磁気抵抗効果率が高い。
上述したことから、Ｃｕ、Ａｕの組成比を、それぞれ（１００−ａ１）、ａ１（但しａ１は、原子％を表す。）としたとき、その組成範囲は、２５≦ａ１≦１００とすることが好ましく、さらには２５≦ａ１≦７５、さらには２５≦ａ１≦４５であることが望ましい。これによりＧＭＲヘッド２０の媒体摺動面２０ａに保護膜を形成しない場合においても、非磁性層４４の腐食の発生を防ぎ、優れた耐食性と優れた磁気抵抗効果を得ることが可能となる。
【００８２】
〔非磁性層をＣｕＰｄにより形成した場合〕
Ｃｕに対するＰｄの添加量を変化させた際の非磁性層４４の標準水素電極に対する腐食電位〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕の測定結果を図１０に示す。
【００８３】
図１０に示すように、Ｃｕに対するＰｄの添加量と腐食電位とは略比例関係にあり、Ｐｄの添加量を５原子％以上とすることによって、上述した標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上となった。
【００８４】
次に、非磁性層４４をＣｕＰｄにより構成した場合において、上述した腐食試験前後における非磁性層４４の電気抵抗変化率と表面観察結果、及び非磁性層の電気抵抗を図１１に示した。
なお、図１１においては、○は表面に変化が生じなかった場合を示し、■は、表面に腐食が発生した場合を示す。電気抵抗はＣｕとの比率で表した。
【００８５】
図１１に示すように、非磁性層４４をＣｕＰｄにより形成した場合には、腐食試験の前後の抵抗変化の測定結果及び表面観察結果から、Ｐｄを５原子％以上添加することにより、腐食が発生せず優れた耐食性が得られることが分かった。
【００８６】
なお、図１１中◆に示すように、ＣｕＰｄの電気抵抗は、Ｐｄの添加量の増加に伴い高くなることがわかる。Ｐｄの添加量が２５原子％を超えると、非磁性層４４の電気抵抗がスピンバルブ膜の実用上の支障を来たす程度に大きくなり磁気抵抗効果が低下する。このことから、更に電気抵抗値を実用上良好な値となるように低減化するためには、Ｐｄの添加量は２５原子％以下、さらに好ましくは２０原子％以下程度に選定することが望ましい。
上述したことから、非磁性層４４をＣｕＰｄにより形成したものとする場合には、Ｃｕ、Ｐｄの組成比を、それぞれ（１００−ａ２）、ａ２（ａ２は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、５≦ａ２≦２５とすることが好適である。
【００８７】
〔非磁性層をＣｕＰｔにより形成した場合〕
Ｃｕに対するＰｔの添加量を変化させた際の非磁性層４４の標準水素電極に対する腐食電位〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕の測定結果を図１２に示す。
【００８８】
図１２に示すように、Ｃｕに対するＰｔの添加量を５原子％以上とすることにより、上述した標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上となった。
【００８９】
次に、非磁性層４４をＣｕＰｔにより構成した場合において、上述した腐食試験前後における非磁性層４４の電気抵抗変化率と表面観察結果、及び非磁性層の電気抵抗を図１３に示した。
なお、図１３において、○は表面に変化が生じなかった場合を示し、■は表面に腐食が発生した場合を示す。電気抵抗はＣｕとの比率で表した。
【００９０】
図１３に示すように、非磁性層４４をＣｕＰｔにより構成した場合においては、上述した腐食試験前後の抵抗変化の測定結果及び表面観察結果から、Ｐｔを５原子％以上添加することにより、腐食が発生せず、優れた耐食性が得られることがわかった。
【００９１】
スピンバルブ膜４０においては、反強磁性層４２は磁化固定層４３と交換結合しなければならず、そのために反強磁性層４２にＰｔＭｎを用いる場合は規則化アニールが必要となる。
非磁性層４４をＣｕＰｔにより構成した場合には、Ｐｔを２０原子％よりも多くすると、ＣｕＰｔは上記規則化アニールによって正方晶へ転移する。
また、図１３中◆に示すように、ＣｕＰｔの電気抵抗は、Ｐｔの添加量の増加に伴い大きくなる。Ｐｔの添加量が２０原子％を超えると、非磁性層４４の電気抵抗がスピンバルブ膜の実用上の支障を来たす程度に大きくなり、磁気抵抗効果が低下する。このことから、電気抵抗値を実用上良好な値となるように低減化するためには、Ｐｄの添加量は２０原子％以下、さらに好ましくは１５原子％以下程度に選定することが望ましい。
上述したように、非磁性層４４をＣｕＰｔにより形成する場合には、Ｃｕ、Ｐｔの組成比を、それぞれ（１００−ａ３）、ａ３（ａ３は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、５≦ａ３≦２０とすることが好適である。
【００９２】
〔非磁性層をＣｕＲｕにより形成した場合〕
Ｃｕに対するＲｕの添加量を変化させた際の非磁性層４４の標準水素電極に対する腐食電位〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕の測定結果を図１４に示す。
【００９３】
図１４に示すように、Ｃｕに対するＲｕの添加量が増加すると、腐食電位が高くなるという関係にあり、Ｒｕの添加量を３原子％以上とすることによって、上述した標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上となることがわかった。
【００９４】
次に、非磁性層４４をＣｕＲｕにより構成した場合において、上述した腐食試験前後における非磁性層４４の電気抵抗変化と表面観察結果、及び非磁性層の電気抵抗を、図１５に示した。
なお、図１５においては、○は表面に変化が生じなかった場合を示し、■は、表面に腐食が発生した場合を示す。電気抵抗はＣｕとの比率で表した。
【００９５】
図１５に示すように非磁性層４４をＣｕＲｕにより形成した場合には、腐食試験前後の電気抵抗変化の測定結果及び表面観察結果から、Ｒｕを３原子％以上添加することにより、腐食が発生せず、優れた耐食性が得られることが分かった。
【００９６】
なお、図１５中◆に示すように、ＣｕＲｕの電気抵抗は、Ｒｕの添加量の増加に伴い高くなる。
Ｒｕの添加量が１５原子％よりも多くなると、非磁性層４４の電気抵抗がスピンバルブ膜の実用上の支障を来たす程度に高くなり磁気抵抗効果が低下する。このことから、電気抵抗値を実用上良好な値となるように低減化させるためには、Ｒｕの添加量は１５原子％以下、更には１０原子％以下程度とすることが望ましい。
上述したように、非磁性層４４をＣｕＲｕよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ｒｕの組成比を、それぞれ（１００−ａ４）、ａ４（ａ４は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、３≦ａ４≦１５とすることが好適である。
【００９７】
〔非磁性層をＣｕＮｉにより形成した場合〕
Ｃｕに対するＮｉの添加量を変化させた際の非磁性層４４の標準水素電極に対する腐食電位〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕の測定結果を図１６に示す。
図１６に示すように、Ｃｕに対するＮｉの添加量と腐食電位とは略比例関係にあり、Ｎｉの添加量を２５原子％以上とすることによって、上述した標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上となった。
【００９８】
次に、非磁性層４４をＣｕＮｉにより構成した場合において、上述した腐食試験前後における非磁性層４４の電気抵抗変化率と表面観察結果、及び非磁性層の電気抵抗を図１７に示す。
なお、図１７においては、○は表面に変化が生じなかった場合を示し、■は、表面に腐食が発生した場合を示す。なお電気抵抗は非磁性層４４をＣｕにより構成した場合と比較して数値化した。
【００９９】
図１７に示すように非磁性層４４をＣｕＮｉにより形成した場合には、腐食試験前後の電気抵抗変化の測定結果及び表面観察結果から、Ｎｉを２５原子％以上添加することにより、腐食が発生せず、優れた耐食性が得られることが分かった。
【０１００】
また、図１７中◆に示すように、ＣｕＮｉの電気抵抗は、Ｎｉの添加量の増加に伴い高くなることがわかる。
Ｎｉの添加量が５０原子％よりも多いと、非磁性層４４の電気抵抗が、スピンバルブ膜の実用上の支障を来たす程度に高くなり磁気抵抗効果が低下する。このことから、更に電気抵抗値を実用上良好な値となるように低減化するためには、Ｎｉの添加量は５０重量％以下、更には４５原子％以下程度とすることが望ましい。
上述したように、非磁性層４４をＣｕＮｉにより形成する場合には、Ｃｕ、Ｎｉの組成比を、それぞれ（１００−ａ５）、ａ５（ａ５は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は２５≦ａ５≦５０とすることが好適である。
【０１０１】
〔非磁性層をＣｕＲｈにより形成した場合〕
Ｃｕに対するＲｈの添加量を変化させた際の非磁性層４４の標準水素電極に対する腐食電位〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕の測定結果を図１８に示す。
図１８に示すように、Ｒｈの添加量を７原子％以上とすることによって、上述した標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上となる。
【０１０２】
次に、非磁性層４４をＣｕＲｈにより形成した場合において、上述した腐食試験前後における非磁性層４４の電気抵抗変化と表面観察結果を図１９に示し、Ｒｈの添加量と腐食試験前後の電気抵抗を図２０に示した。
なお、図１９においては、○は表面に変化が生じなかった場合を示し、■は、表面に腐食が発生した場合を示す。図２０における電気抵抗はＣｕとの比率で表した。
【０１０３】
図１９に示すように非磁性層４４をＣｕＲｈにより構成した場合には、腐食試験前後の電気抵抗変化の測定結果及び表面観察結果から、Ｒｈを７原子％以上添加することにより、腐食が発生せず、優れた耐食性が得られることが分かった。
【０１０４】
なお、図２０中◆に示すように、ＣｕＲｈの電気抵抗は、Ｒｈの添加量の増加に伴い高くなる。Ｒｈの添加量が２０原子％を超えると、非磁性層４４の電気抵抗が、非磁性層４４をＣｕのみで構成させた場合に比較して極めて大きくなり、スピンバルブ膜の実用上の支障を来たす程度となって磁気抵抗効果が低下する。このことから、更に電気抵抗値を実用上良好な値となるように低減化するためには、Ｒｈの添加量は２０原子％以下程度とすることが望ましい。
上述したように、非磁性層４４をＣｕＲｈにより形成する場合には、ＣｕとＲｈとの組成比を、それぞれ（１００−ａ６）、ａ６（ａ６は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲が、７≦ａ６≦２０とすることが好適である。
【０１０５】
なお非磁性層４４には、Ａｌ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｂ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｉｒ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｒｕから選ばれる少なくとも一種または二種以上の元素が添加されていてもよい。
【０１０６】
次に、スピンバルブ膜４０を構成する磁化固定層４３及び磁化自由層４５について説明する。
磁化固定層４３及び磁化自由層４５は、優れた耐食性を示し、かつ良好な軟磁気特性を示すＮｉＦｅ又はＣｏＮｉＦｅを適用する。これらはどちらか一方でもよく、組合せて適用してもよい。
また、磁化固定層４３及び磁化自由層４５は、これらの合金を積層した積層構造、もしくはこれらの合金と、例えばＲｕ等からなる非磁性膜とを交互に積層した積層フェリ構造としてもよい。
【０１０７】
磁化固定層４３及び磁化自由層４５に関して、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成比を変化させたＮｉＦｅ、又はＣｏＮｉＦｅのサンプルを作製し、各サンプルについて、上述した方法と同様にＮａＣｌ水溶液による腐食試験を行い、腐食試験後に表面観察を行い、腐食の発生の有無について調べた。
【０１０８】
図２１に、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成比を変化させた際の腐食試験の評価結果を示す。なお図２１中、○は表面に腐食の発生がなく、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸したときに測定される標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上となった場合を示し、●は表面に腐食が発生した場合を示す。
【０１０９】
また、■は保磁力Ｈｃが１０Ｏｅ（７９６Ａ／ｍ）よりも高くなる場合を示し、▲は、ｂｃｃ相（体心立方構造）となる場合を示す。なお、Ｈｃ＞１０Ｏｅとなる場合は保磁力の増加によって磁気抵抗効果が劣化する。
また、ＮｉＦｅ又はＣｏＮｉＦｅは、共にｆｃｃ相（面心立方構造）である方が磁気抵抗効果は高くなる。一方、他の結晶構造となる場合には、界面での格子の不整合が生じ、磁気抵抗効果が劣化する。また、ｆｃｃ相とｂｃｃ相とが混在する場合も、界面での格子の不整合が生じ、磁気抵抗効果が劣化する。
【０１１０】
図２１に示すように、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅに対して、Ｃｏの含有量が７５原子％よりも大きく、Ｎｉの含有量が１５原子％よりも小さいと、磁化固定層４３及び磁化自由層４５に腐食が発生しやすくなることがわかった。また、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅに対して、Ｎｉの含有量が９５原子％よりも大きくなり、Ｆｅの含有量が５原子％よりも小さくなると、磁化固定層４３及び磁化自由層４５の保磁力Ｈｃが大きくなり、磁気抵抗効果が劣化することがわかった。
また、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅに対して、Ｆｅの含有量が４０原子％よりも大きくなると、磁化固定層４３及び磁化自由層４５に腐食が発生しやすくなることがわかった。
【０１１１】
上述したことから非磁性層をＡｕ、ＣｕＡｕ、ＣｕＰｄ、ＣｕＰｔ、ＣｕＮｉ、ＣｕＲｕ、ＣｕＲｈのいずれかより形成することとし、磁化固定層４３及び磁化自由層４５をＦｅＮｉ又はＣｏＮｉＦｅにより形成する場合には、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成比を、それぞれｂ、ｃ、ｄ（ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ原子％を表す。）としたときに、その組成範囲が、０≦ｂ≦７５、１５≦ｃ≦９５、５≦ｄ≦４０（ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００原子％）とすることが好適である。
【０１１２】
すなわち、磁化固定層４３及び磁化自由層４５においては、図２２に示すように、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成比が、点Ａ（Ｃｏ＝０原子％、Ｎｉ＝９５原子％、Ｆｅ＝５原子％）、点Ｂ（Ｃｏ＝０原子％、Ｎｉ＝６０原子％、Ｆｅ＝４０原子％）、点Ｃ（Ｃｏ＝４５原子％、Ｎｉ＝１５原子％、Ｆｅ＝４０原子％）、点Ｄ（Ｃｏ＝７５原子％、Ｎｉ＝１５原子％、Ｆｅ＝１０原子％）、点Ｅ（Ｃｏ＝７５原子％、Ｎｉ＝２０原子％、Ｆｅ＝５原子％）の５点で囲まれた実線の範囲内にあることが好ましい。
【０１１３】
上述したように、磁気抵抗効果型磁気ヘッドのスピンバルブ膜を構成する磁化固定層４３及び磁化自由層４５に関して、具体的に材料の組成比を特定することによって、優れた磁気抵抗効果を確保しつつ、耐食性の向上が図られる。
【０１１４】
さらには、磁化固定層４３及び磁化自由層４５において、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成範囲が、２０≦ｂ≦７５、２０≦ｃ≦７５、５≦ｄ≦４０となる、すなわちＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成比が、図２２中の点Ｆ（Ｃｏ＝２０原子％、Ｎｉ＝７５原子％、Ｆｅ＝５原子％）、点Ｇ（Ｃｏ＝２０原子％、Ｎｉ＝４０原子％、Ｆｅ＝４０原子％）、点Ｈ（Ｃｏ＝４０原子％、Ｎｉ＝２０原子％、Ｆｅ＝４０原子％）、点Ｅ（Ｃｏ＝７５原子％、Ｎｉ＝２０原子％、Ｆｅ＝５原子％）の４点で囲まれた破線の範囲内にあることが望ましい。
これにより、磁化固定層４３及び磁化自由層４５が優れた耐食性を示し、かつ高い磁気抵抗効果率を維持することが可能であると共に、特にＣｏの割合が増すことによって磁気抵抗変化率を高めることが可能となる。
【０１１５】
さらにまた、磁化固定層４３及び磁化自由層４５は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成範囲が、４０≦ｂ≦７５、２０≦ｃ≦６５、５≦ｄ≦３０となる、すなわちＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成比が、図２２中、点Ｉ（Ｃｏ＝３０原子％、Ｎｉ＝６５原子％、Ｆｅ＝５原子％）、点Ｊ（Ｃｏ＝３０原子％、Ｎｉ＝４０原子％、Ｆｅ＝３０原子％）、点Ｋ（Ｃｏ＝５０原子％、Ｎｉ＝２０原子％、Ｆｅ＝３０原子％）、点Ｅ（Ｃｏ＝７５原子％、Ｎｉ＝２０原子％、Ｆｅ＝５原子％）の４点で囲まれた範囲内にあることが好ましい。
これにより、磁気抵抗効果型磁気ヘッド２０において、磁化固定層４３及び磁化自由層４５が一層優れた耐食性を示し、かつ高い磁気抵抗効果率を維持することが可能であると共に、優れた耐食性と高い磁気抵抗効果率とを高次元でバランスさせることが可能となる。
【０１１６】
なお、上述したスピンバルブ膜４０においては、磁化固定層４３及び磁化自由層４５は、上述した組成比を有するＮｉＦｅまたはＣｏＮｉＦｅに、Ａｕ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｐｄから選ばれる少なくとも一種または二種以上の元素が添加されていてもよい。
【０１１７】
また、上述した組成比を有するＮｉＦｅ、又はＣｏＮｉＦｅである磁化固定層４３及び磁化自由層４５は、スピンバブル４０においてそれぞれ異なっていてもよく、複数の組合せによって構成されていてもよい。
【０１１８】
上述したような条件を満足するスピンバルブ膜４０として、具体的には、例えば下地層４１となるＴａと、磁化自由層４５となるＮｉ８０Ｆｅ２０及びＣｏ５０Ｎｉ３０Ｆｅ２０と、非磁性層４４となるＣｕ７０Ａｕ３０と、磁化固定層４３となるＣｏ５０Ｎｉ３０Ｆｅ２０と、反強磁性層４２となるＰｔＭｎと、保護層４６となるＴａとが順次積層されてなる構成としたところ、優れた耐食性を示し、磁気テープと摺動される媒体摺動面２０ａに保護膜を形成しない場合であっても、高温高湿下や海水雰囲気中等の厳しい使用条件下においても腐食の発生を効果的に防止することができ、磁気テープ２に対する適切な再生動作を行うことが可能であることが確認できた。
特に、ヘリカルスキャン方式を用いた磁気記録再生装置において、上述したようなＧＭＲヘッドを再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂとして適用したところ、優れた耐食性を得ることができた。
【０１１９】
なお、本発明においては、上述したような構成のＧＭＲヘッドに限定されず、例えばＧＭＲヘッド上に、電磁誘導を利用したインダクティブ型磁気ヘッドが積層されてなる複合型磁気ヘッドにも適用可能である。
また、本発明は、絶縁層を介して一対の磁性層を積層し、一方の磁性層から他方の磁性層に流れるトンネル電流のコンダクタンスが一対の磁性層の磁化の相対角度に依存して変化する磁気トンネル接合素子を備える磁気トンネル効果型磁気ヘッドにも適用可能である。
【０１２０】
次に、本発明の磁気記録再生装置１を構成する磁気抵抗効果型磁気ヘッドに適用する磁気記録媒体（磁気テープ）について説明する。
磁気記録媒体（磁気テープ）２は、図２３に示すように、長尺状の非磁性支持体６１上に金属磁性薄膜６２及び保護層６３が順次積層形成されて成り、金属磁性薄膜形成面側とは反対側の主面にバックコート層６４が形成された構成を有している。
【０１２１】
非磁性支持体６１としては、磁気テープ用のベースフィルムに従来使用されている材料をいずれも適用できる。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート等のポリエステル類、ポリプロピレン等のポリオレフイン類、セルローストリアセテート、セルロースダイアセテート等のセルロース誘導体、ポリアミド、アラミド樹脂、ポリカーボネート等のプラスチック等が挙げられる。
非磁性支持体６１は、単層構造であっても多層構造であってもよい。また、非磁性支持体の表面には、コロナ放電処理等の表面処理が施されていてもよいし、易接着層等の有機物層が形成されていてもよい。
【０１２２】
金属磁性薄膜６２は、例えばＣｏ系合金等の金属磁性材料を用いて、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、イオンプレーティング法等、従来公知の手法により形成することができ、特に、真空蒸着法により成膜することが好適である。
金属磁性薄膜６２の膜厚は、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。
【０１２３】
また、非磁性支持体６１と金属磁性薄膜６２との間には、例えば、所定の材料により下地層や下塗層を介在させてもよい。下地層としては、例えばＣｒ膜の他、ＣｒＴｉ、ＣｒＭｏ、ＣｒＶ等が挙げられ、下塗層としては、例えばアクリルエステルを主成分とする水溶性ラテックスの塗布膜が挙げられる。
【０１２４】
次に、磁気記録媒体２の特性について説明する。
本発明のうち第１の発明においては、磁気記録媒体２は、残留磁化量Ｍｒと膜厚ｔとの積Ｍｒ・ｔが、４ｍＡ〜２０ｍＡの範囲であるものとする。
磁気記録媒体２のＭｒ・ｔが２０ｍＡよりも大きいと、ＧＭＲヘッドが飽和して、ＭＲ抵抗変化が線形な領域を外れ、再生波形が歪んでしまうためである。
また、Ｍｒ・ｔが４ｍＡよりも小さいと、再生出力が小さくなり良好なＣ／Ｎ（信号／ノイズ比）を得ることが出来なくなってしまうためである。
従って、Ｍｒ・ｔを、４ｍＡ〜２０ｍＡの範囲に規定することで、再生波形の歪みがなく、再生出力が大きく良好なＣ／Ｎを有するものとなる。さらには、積Ｍｒ・ｔが、６ｍＡ〜２０ｍＡであることが望ましく、さらにはＭｒ・ｔは、６ｍＡ〜１７ｍＡであることが望ましい。
【０１２５】
Ｍｒとｔについては、蒸着時の酸素導入量と非磁性支持体６２の送りスピードなどの条件によって制御することが可能である。すなわち、蒸着時の酸素導入量を少なくすれば、Ｍｒは大きくなり、酸素導入量を多くすれば、Ｍｒは小さくなる。
また、蒸着時の非磁性支持体６２の送りスピードを遅くすればｔは厚くなり、送りスピードを遅くすればｔは薄くなる。また、磁性層６２形成後の表面酸化処理によってもＭｒを調整することができる。
【０１２６】
そして、残留磁化量Ｍｒは、１６０ｋＡ／ｍ〜４００ｋＡ／ｍの範囲であることが好ましい。Ｍｒが４００ｋＡ／ｍよりも大きいと、磁性粒子の分離ができず、磁気的相互作用によりノイズが増大してしまい、一方、Ｍｒが１６０ｋＡ／ｍよりも小さいと、Ｃｏ粒子の酸化が進行し、充分な再生出力を得ることができないためである。
従って、Ｍｒを１６０ｋＡ／ｍ〜４００ｋＡ／ｍの範囲に規定することで、ノイズを減少させ、充分な再生出力を付与することができる。そして、Ｍｒは２００ｋＡ／ｍ〜３６０ｋＡ／ｍの範囲であることがより好ましい。
【０１２７】
金属磁性薄膜６２の膜厚ｔは、残留磁化量Ｍｒと膜厚ｔの積Ｍｒ・ｔが、上記数値範囲になるように制御する。
金属磁性薄膜６２の膜厚ｔは１５ｎｍ〜１００ｎｍが好適であり、さらには２０ｎｍ〜７５ｎｍであることが望ましく、更には２０ｎｍ〜５０ｎｍとすることが好ましい。
【０１２８】
本発明のうち第２の発明においては、磁気記録媒体２の金属磁性薄膜６２は、表面電気抵抗が１×１０３Ω／ｓｑ．〜１×１０９Ω／ｓｑ．より好ましくは、１×１０４Ω／ｓｑ．〜１×１０９Ω／ｓｑであるものとする。
ここで、表面電気抵抗を測定する方法について説明する。表面電気抵抗を測定するサンプルとしては、幅８ｍｍにスリットされた磁気テープを用いる。この磁気テープを１インチ（２５．４ｍｍ）の間隔を有する電極間に掛け、磁気テープの両端には、それぞれ約４０ｇの重りを付ける。この状態で、電極間の抵抗値Ｒを測定する。このとき、磁気テープの表面電気抵抗は、Ｒ×８／２５．４〔Ω／ｓｑ．〕の式によって得られる。なお、ここでいう表面電気抵抗とは、単位面積当たりの電気抵抗をいう。
金属磁性薄膜の表面電気抵抗が１×１０３Ω／ｓｑ．より小さい場合は磁気記録媒体２に帯電した電荷が急激にＧＭＲヘッドに流れ、静電破壊（ＥＳＤ）を生じてしまい、また、表面電気抵抗が１×１０９Ω／ｓｑ．より大きい場合は、磁気記録媒体上に電荷が帯電しやすくなり、ＧＭＲヘッドの静電破壊（ＥＳＤ）を生じることが確かめられた。
よって、金属磁性薄膜６２の表面電気抵抗は、１×１０３Ω／ｓｑ．〜１×１０９Ω／ｓｑ．とすることが好適であり、更には、１×１０４Ω／ｓｑ．〜１×１０９Ω／ｓｑ．とすることにより、ＧＭＲヘッドの静電破壊を確実に回避することができる。
【０１２９】
磁気記録媒体２の表面電気抵抗については、蒸着時の酸素導入量、非磁性支持体６２の送りスピードを調節することによって制御することが可能であり、必要に応じて表面酸化の工程を加えることによっても制御可能である。
また、磁気記録媒体の表面電気抵抗は、例えば、金属磁性薄膜６２上のダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）保護層の膜厚等を制御することによって調整することができる。さらには、非磁性支持体６１と金属磁性薄膜６２の間に下地層や下塗層を介在させることで制御可能である。
【０１３０】
本発明のうち第３の発明においては、磁気記録媒体２は、金属磁性薄膜形成面側の算術平均粗さＲａが１ｎｍ〜５ｎｍであり、十点平均粗さＲｚが２０ｎｍ〜２００ｎｍであるものとする。
なお、上記各表面粗さについては、ＪＩＳの粗さ形状パラメータ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）で規格されているように、Ｒａは、平均線から絶対値偏差の平均値であり、Ｒｚは、基準長さ毎の山頂の高い方から５点、谷底の低い方から５点を選び、その平均高さであるものとする。
ここでの表面粗さＲａ及びＲｚは、ＡＦＭを用いて５０μｍ×５０μｍの面積で測定した。
【０１３１】
Ｒａが１ｎｍ未満、あるいはＲｚが２０ｎｍ未満であると、磁気記録媒体２はテープ走行時において回転ドラム９やガイドローラ５に貼り付いてしまい、磁気テープの走行性が悪化する。また、Ｒａが５ｎｍよりも大、あるいはＲｚが２００ｎｍよりも大であると、磁気抵抗効果型磁気ヘッド１２が摺動により摩耗してしまい、また、磁気記録媒体２と磁気抵抗効果型磁気ヘッド１２とのスペーシングが大きくなるため出力の劣化を招来する。
【０１３２】
また、磁気記録媒体（磁気テープ）は、面内方向での保磁力Ｈｃが、１００ｋＡ／ｍ〜１６０ｋＡ／ｍであることが好ましい。
保磁力Ｈｃが１００ｋＡ／ｍよりも小さいと、低ノイズ化、高ＳＮ比を実現することができないためである。一方、保磁力Ｈｃが１６０ｋＡ／ｍを超えると、充分な記録が出来なくなり、再生出力が低下してしまうためである。
従って、面内方向での保磁力を１００ｋＡ／ｍ〜１６０ｋＡ／ｍの範囲に規定することにより、低ノイズ化及び高ＳＮ比が実現でき、高い再生出力が得られる。
【０１３３】
なお、保護層６３は、従来の磁気テープ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。例えば、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、ＣｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢＮ、Ｃｏ酸化物、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｏ４、ＳｉＮｘ、ＳｉＣ、ＳｉＮｘ−ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＣ等が挙げられる。保護層６３は、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。
【０１３４】
磁気記録媒体の構成は、図２３に示すものに限定されるものではなく、必要に応じて各種材料層を介在させたり、金属磁性薄膜６２又は保護層６３上に潤滑剤や防錆剤等よりなるトップコート層を形成してもよい。
また、金属磁性薄膜を複数積層したものであってもよい。さらに、垂直異方性或いは面内ランダム配向性を有してもよい。
【０１３５】
上述したように本発明の磁気記録再生装置によれば、磁気抵抗効果型磁気ヘッドを構成するスピンバルブ膜の腐食電位を数値的に規定したことにより、磁気記録媒体との摺動面に保護層を形成しない場合であっても、優れた耐食性及び耐久性が実現できた。
【０１３６】
また、本発明装置に適用する磁気記録媒体について、金属磁性薄膜の残留磁化量と膜厚との積、ならびに残留磁化量を数値的に最適な範囲に特定したことにより、ノイズの低減化が図られ、ヘッド飽和を効果的に回避でき、再生波形の歪みがなく、高ＳＮ化が実現できた。
【０１３７】
また、本発明装置に適用する磁気記録媒体について、金属磁性薄膜の表面電気抵抗を数値的に最適な範囲に特定したことにより、ノイズの低減化が図られ、再生波形の歪みがなく、高ＳＮ化が実現できた。
【０１３８】
また、本発明装置に適用する磁気記録媒体について、金属磁性薄膜形成面側のＲａとＲｚを数値的に最適な範囲に特定したことにより、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの摩耗が抑制され、ノイズの低減化が図られた。
【０１３９】
【実施例】
次に、本発明の磁気記録再生装置について、具体的な実施例を挙げて説明する。なお、以下に示す例においては、具体的な材料名、数値等を挙げて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではないことは言うまでもない。
【０１４０】
〔実験Ａ〕
（実施例Ａ１）
適用する磁気テープを下記のようにして作製した。
非磁性支持体として、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塗布し、微細凹凸の密度が１０００万個／ｍｍ２となるようにして下塗層を形成した。
【０１４１】
次に、下塗層上にＣｏ−Ｏ系の金属磁性薄膜を、真空蒸着法により膜厚４０ｎｍとなるように形成した。
成膜条件を以下に示す。
（成膜条件）
蒸着時真空度：７×１０−２Ｐａ
インゴット：Ｃｏ
入射角度：４５°〜９０°
導入ガス：酸素ガス
【０１４２】
金属磁性薄膜形成後、スパッタ法あるいはＣＶＤ法によりカーボン膜よりなる保護層を膜厚約１０ｎｍに形成した。その後、金属磁性薄膜形成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膜厚０．６μｍに形成した。また、上記保護層上にパーフルオロポリエーテルよりなる潤滑剤を塗布した。
その後、８ｍｍ幅に裁断して、大気中、常温にて所定期間保持する工程を経て金属磁性薄膜表面の酸化を行い、サンプルとなる磁気テープを作製した。
【０１４３】
上述のようにして作製された磁気テープの残留磁化量Ｍｒは、３２５ｋＡ／ｍであり、金属磁性薄膜の膜厚ｔは４０ｎｍであり、それらの積Ｍｒ・ｔは、１３ｍＡであった。
【０１４４】
〔実施例Ａ２〜Ａ６〕、〔比較例Ａ１、Ａ２〕
金属磁性薄膜の蒸着時における酸素導入量、及び金属磁性薄膜形成後の、大気中での保持工程時間を調整することにより、残留磁化量Ｍｒを制御し、膜厚ｔとの積Ｍｒ・ｔを、下記表１に示すようにした。
その他の製造条件は上記実施例Ａ１と同様にしてサンプル磁気テープを作製した。
【０１４５】
上述のようにして作製した〔実施例Ａ１〜Ａ６〕及び〔比較例Ａ１、Ａ２〕の磁気テープに対して、それぞれ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、各サンプル磁気テープに記録波長０．４μｍにて情報信号を記録した後、シールド型ＧＭＲヘッド２０により再生出力、ノイズレベル、及びＣ／Ｎの測定を行った。
【０１４６】
上述のようにして作製した〔実施例Ａ１〜Ａ６〕及び〔比較例Ａ１、Ａ２〕の磁気テープの作製条件、及び再生出力、ノイズレベル、Ｃ／Ｎの測定結果を、それぞれ下記表１に示す。
【０１４７】
【表１】
【０１４８】
上記表１に示すように、金属磁性薄膜の残留磁化量Ｍｒと膜厚ｔとの積Ｍｒ・ｔを４ｍＡ〜２０ｍＡとした実施例Ａ１〜Ａ６においては、歪みがなく高い再生出力が得られ、良好なＣ／Ｎが得られた。
【０１４９】
一方、残留磁化量Ｍｒと金属磁性薄膜の膜厚ｔとの積Ｍｒ・ｔが、４ｍＡ未満である比較例Ａ１においては、再生出力が小さくなり良好なＣ／Ｎが得られなかった。
また、Ｍｒ・ｔが２０ｍＡよりも大きい比較例Ａ２においては、ＧＭＲヘッドが飽和してしまい、再生出力に歪みが生じた。
【０１５０】
〔実施例Ａ７〜Ａ１０〕、〔比較例Ａ３、Ａ４〕
次に、金属磁性薄膜の残留磁化量Ｍｒを変化させ、磁気テープサンプルを作製し、これらの再生出力、ノイズレベル、及びＣ／Ｎを測定評価した。
なお、これらにおいては、金属磁性薄膜形成後の大気中での保持工程時間を調整することにより、残留磁化量Ｍｒと金属磁性薄膜の膜厚ｔとの積Ｍｒ・ｔを１３ｍＡと一定になるようにして、残留磁化量Ｍｒを下記表２に示すように制御した。その他の作製条件は、上記実施例Ａ１と同様とした。
【０１５１】
上述のようにして作製した〔実施例Ａ７〜Ａ１０〕及び〔比較例Ａ３、Ａ４〕の磁気テープの残留磁化量Ｍｒ、再生出力、ノイズレベル、Ｃ／Ｎの測定結果を下記表２に示す。
【０１５２】
【表２】
【０１５３】
上記表２に示すように、金属磁性薄膜の残留磁化量Ｍｒが１６０〜４００ｋＡ／ｍである実施例Ａ７〜Ａ１０においては、ノイズの低減化が図られ、高い再生出力が得られ、良好なＣ／Ｎが得られた。特にＭｒが２００〜３６０ｋＡ／ｍとしたとき、良好な磁気特性が得られた。
【０１５４】
一方、残留磁化量Ｍｒが１６０ｋＡ／ｍ未満である比較例Ａ３においては、充分な再生出力が得られなかった。
また、残留磁化量Ｍｒが４００ｋＡ／ｍよりも大きい比較例Ａ４においては、ノイズが増大し、良好なＣ／Ｎが得られなかった。
【０１５５】
〔実験Ｂ〕
〔実施例Ｂ１〕
適用する磁気テープを下記のようにして作製した。
非磁性支持体として、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塗布し、微細凹凸の密度が１０００万個／ｍｍ２となるようにして下塗層を形成した。
【０１５６】
次に、下塗層上にＣｏ−Ｏ系の金属磁性薄膜を、真空蒸着法により膜厚４０ｎｍとなるように形成した。
成膜条件を以下に示す。
（成膜条件）
蒸着時真空度：７×１０−２Ｐａ
インゴット：Ｃｏ
入射角度：４５°〜９０°
導入ガス：酸素ガス
【０１５７】
金属磁性薄膜形成後、スパッタ法あるいはＣＶＤ法によりカーボン膜よりなる保護層を膜厚約１０ｎｍに形成した。その後、金属磁性薄膜形成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膜厚０．６μｍに形成した。また、上記保護層上にパーフルオロポリエーテルよりなる潤滑剤を塗布した。
その後、８ｍｍ幅に裁断して、大気中、常温にて所定期間保持する工程を経て金属磁性薄膜表面の酸化を行い、サンプルとなる磁気テープを作製した。
【０１５８】
上述のようにして作製された磁気テープの表面電気抵抗は、５×１０５Ω／ｓｑ．であった。
【０１５９】
〔実施例Ｂ２〜Ｂ５〕、〔比較例Ｂ１、Ｂ２〕
金属磁性薄膜の蒸着時における酸素導入量、及び金属磁性薄膜形成後の、大気中での保持工程時間を調整することにより、表面電気抵抗を、下記表３に示すようにした。
その他の製造条件は上記実施例Ｂ１と同様にしてサンプル磁気テープを作製した。
【０１６０】
上述のようにして作製した〔実施例Ｂ１〜Ｂ５〕及び〔比較例Ｂ１、Ｂ２〕の磁気テープに対して、それぞれ表面電気抵抗の測定と、ＧＭＲヘッドを用いた場合の静電破壊の評価を行った。
静電破壊の評価については、８ｍｍＶＴＲを改造したものを用い、各サンプル磁気テープを走行させ、ＧＭＲヘッド２０の磁気抵抗効果特性が全く変化せず、静電破壊しなかった場合を◎とし、ＧＭＲヘッド２０の磁気抵抗効果特性が僅かに変化したが、静電破壊しなかった場合を○とし、静電破壊が起こった場合を×とした。
〔実施例Ｂ１〜Ｂ５〕及び〔比較例Ｂ１、Ｂ２〕の磁気テープの表面電気抵抗値とＧＭＲヘッドの静電破壊の評価結果について、それぞれ下記表３に示す。
【０１６１】
【表３】
【０１６２】
上記表３に示すように、磁気テープの金属磁性薄膜の表面電気抵抗が１×１０３Ω／ｓｑ．〜１×１０９Ω／ｓｑ．の範囲であるものとした実施例Ｂ１〜Ｂ５においては、ＧＭＲヘッドにおいて静電破壊が発生せず、信頼性の高い磁気記録再生装置を実現することができた。
実施例Ｂ２と実施例Ｂ５とを比較すると、金属磁性薄膜の表面電気抵抗を、特に１×１０４Ω／ｓｑ．〜１×１０９Ω／ｓｑ．の範囲に選定することによって、より効果的に磁気抵抗効果特性の変化を抑制し、静電破壊の発生を回避でき、信頼性の高い磁気記録再生装置を実現することができることがわかった。
【０１６３】
一方、磁気テープの金属磁性薄膜の表面電気抵抗が１×１０３Ω／ｓｑ．よりも小さいものとした比較例Ｂ１においては、ＧＭＲヘッドにおいて静電破壊が生じた。また、金属磁性薄膜の表面電気抵抗が〜１×１０９Ω／ｓｑ．より大きいものとした比較例Ｂ２においても、ＧＭＲヘッドにおいて静電破壊が生じた。
【０１６４】
〔実験Ｃ〕
〔実施例Ｃ１〕
適用する磁気テープを下記のようにして作製した。
非磁性支持体として、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塗布し、微細凹凸の密度が１０００万個／ｍｍ２となるようにして下塗層を形成した。
【０１６５】
次に、下塗層上にＣｏ−Ｏ系の金属磁性薄膜を、真空蒸着法により膜厚４０ｎｍとなるように形成した。
成膜条件を以下に示す。
（成膜条件）
蒸着時真空度：７×１０−２Ｐａ
インゴット：Ｃｏ
入射角度：４５°〜９０°
導入ガス：酸素ガス
【０１６６】
金属磁性薄膜形成後、スパッタ法あるいはＣＶＤ法によりカーボン膜よりなる保護層を膜厚約１０ｎｍに形成した。その後、金属磁性薄膜形成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膜厚０．６μｍに形成した。また、上記保護層上にパーフルオロポリエーテルよりなる潤滑剤を塗布した。
その後、８ｍｍ幅に裁断して、大気中、常温にて所定期間保持する工程を経て金属磁性薄膜表面の酸化を行い、サンプルとなる磁気テープを作製した。
【０１６７】
上述のようにして作製された磁気テープのＲａは３．０ｎｍ、Ｒｚは５０ｎｍであった。
なお，残留磁化量Ｍｒは、３２５ｋＡ／ｍであり、金属磁性薄膜の膜厚ｔは４０ｎｍであり、それらの積Ｍｒ・ｔは、１３ｍＡであった。
【０１６８】
〔実施例Ｃ２〜Ｃ６〕、〔比較例Ｃ１〜Ｃ４〕
磁気記録媒体２の作製時において非磁性支持体６１の突起高や表面粗さを制御し、非磁性支持体６１と金属磁性膜６２の間に下地層や下塗層を設けることにより、下記表４に示す表面粗さＲａ、Ｒｚを有する磁気テープを作製した。
【０１６９】
上述のようにして作製した〔実施例Ｃ１〜Ｃ６〕及び〔比較例Ｃ１〜Ｃ４〕の磁気テープに対して、それぞれ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、各サンプル磁気テープを走行した後のシールド型ＧＭＲヘッド２０の抵抗変化によりヘッド摩耗測定を行った。ヘッド磨耗の評価及び磁気テープの走行性の評価の結果を下記表４に示す。
なお、ヘッド磨耗については、◎を磨耗が殆ど確認されなかったもの、○をヘッド磨耗量が３％以下であったもの、×をヘッド磨耗が１０％以上であったもの、−を磁気テープ走行不可により測定できなかったものとして評価した。
また、磁気テープの走行性については、実用上良好な走行性が得られたものを○、貼り付きが生じ、走行不良であったものを×として評価した。
【０１７０】
【表４】
【０１７１】
上記表４に示すように、金属磁性薄膜のＲａが１〜５ｎｍ、Ｒｚが２０〜２００ｎｍであるとした実施例Ｃ１〜Ｃ６においては、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの摩耗がなく、極めて耐久性に優れており、さらに走行性についても良好であった。
【０１７２】
一方、金属磁性薄膜のＲａが１ｎｍ未満とした比較例Ｃ１、及びＲｚが２０ｎｍ未満とした比較例Ｃ２においては走行時に貼り付きが生じ、走行性が悪化した。
また、金属磁性薄膜のＲａが５ｎｍよりも大きい比較例Ｃ３、及びＲｚが２００ｎｍよりも大きい比較例Ｃ４においては、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの摩耗が増加し、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの抵抗が高くなり、出力が不安定となった。
【０１７３】
【発明の効果】
本発明の磁気記録再生装置によれば、磁気抵抗効果型磁気ヘッドを構成するスピンバルブ膜の腐食電位を数値的に規定したことにより、磁気記録媒体との摺動面に保護層を形成しない場合であっても、優れた耐食性と耐久性が実現できた。
また、本発明装置の磁気抵抗効果型磁気ヘッドに適用する磁気記録媒体に関し、残留磁化量と金属磁性薄膜の膜厚との積と残留磁化量を数値的に最適な範囲に特定したことにより、ノイズの低減化が図られ、磁気ヘッド飽和を効果的に回避でき、再生波形の歪みがなく、高ＳＮ化を実現することができた。
【０１７４】
また、本発明の磁気記録再生装置によれば、適用する磁気記録媒体の金属磁性薄膜の表面電気抵抗を数値的に最適な範囲に特定したことにより、磁気ヘッドの静電破壊を効果的に防止でき、ノイズの低減化が図られ、再生波形の歪みがなく高ＳＮ化が実現できた。
【０１７５】
また、本発明の磁気記録再生装置によれば、適用する磁気記録媒体の金属磁性薄膜表面の算術平均粗さＲａと十点平均粗さＲｚを数値的に最適な範囲に特定したことにより、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの摩耗を効果的に抑制でき、高感度磁気ヘッドの耐久性の向上、及び走行性の向上が図られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気テープ用の記録再生装置の概略平面図を示す。
【図２】記録再生装置を構成するヘッドドラムの概略斜視図を示す。
【図３】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの概略斜視図を示す。
【図４】ＧＭＲヘッドを媒体摺接面側から見た端面図を示す。
【図５】（ａ） ボトム型のスピンバルブ膜の概略断面図を示す。
（ｂ） トップ型のスピンバルブ膜の概略断面図を示す。
（ｃ） デュアル型のスピンバルブ膜の概略断面図を示す。
【図６】腐食電位の定義についての説明図を示す。
【図７】腐食電位と腐食試験前後の抵抗変化との関係、及び表面観察結果を示す。
【図８】非磁性層の組成比と標準水素電極に対する腐食電位との関係を示す。
【図９】非磁性層をＣｕ−Ａｕとしたときの組成比と、腐食試験前後の抵抗変化率、表面観察結果を示す。
【図１０】非磁性層の組成比と標準水素電極に対する腐食電位との関係を示す。
【図１１】非磁性層をＣｕ−Ｐｄとしたときの組成比と、腐食試験前後の抵抗変化率と表面観察結果、電気抵抗測定結果の特性図を示す。
【図１２】非磁性層の組成比と標準水素電極に対する腐食電位との関係を示す。
【図１３】非磁性層をＣｕ−Ｐｔとしたときの組成比と、腐食試験前後の抵抗変化率と表面観察結果、電気抵抗測定結果の特性図を示す。
【図１４】非磁性層の組成比と腐食電位との関係を示す。
【図１５】非磁性層をＣｕ−Ｒｕとしたときの組成比と、腐食試験前後の抵抗変化率と表面観察結果、電気抵抗測定結果の特性図を示す。
【図１６】非磁性層の組成比と腐食電位との関係を示す。
【図１７】非磁性層をＣｕ−Ｎｉとしたときの組成比と、腐食試験前後の抵抗変化率、表面観察結果、電気抵抗測定結果との関係図を示す。
【図１８】非磁性層の組成比と腐食電位との関係を示す。
【図１９】非磁性層をＣｕ−Ｒｈとしたときの組成比と、腐食試験前後の抵抗変化と表面観察結果の特性図を示す。
【図２０】非磁性層をＣｕ−Ｒｈとしたときの組成比と電気抵抗の特性図を示す。
【図２１】磁化固定層及び磁化自由層に関して、組成比を変化させた場合の腐食試験結果を示す。
【図２２】磁化固定層及び磁化自由層に関して、腐食を効果的に防止する好適な組成比の範囲を示す。
【図２３】磁気記録媒体の概略断面図を示す。
【符号の説明】
１……磁気記録再生装置、２……磁気記録媒体、３……供給リール、４……巻取リール、５ａ〜５ｆ……ガイドローラ、５ｇ……ピンチローラ、６……キャップスタン、６ａ……キャップスタンモータ、７……ヘッドドラム、８……駆動モータ、９……回転ドラム、１０……固定ドラム、１１……記録用磁気ヘッド、１２…… 再生用磁気ヘッド、２０……ＧＭＲヘッド、２１……第１のコア部材、２２……保護膜、２３……第２のコア部材、２４，２５……磁気シールド層、２６……ギャップ層、２７……ＧＭＲ素子、２８ａ，２８ｂ……永久磁石膜、２９ａ，２９ｂ……低抵抗化膜、３０ａ，３０ｂ……導体部、３１ａ，３１ｂ……外部接続用端子、４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ……スピンバルブ膜、４１……下地層、４２……反強磁性層、４３……磁化固定層、４４……非磁性層、４５……磁化自由層、４６……保護層、６１……非磁性支持体、６２……金属磁性薄膜、６３……保護層、６４……バックコート層
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体と摺接しながら磁気信号の検出を行う感磁素子としてスピンバルブ膜を用いた磁気抵抗効果型磁気ヘッドを具備する磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記録媒体から信号磁界を検出する感磁素子として、外部磁界の大きさや向きによって抵抗値が変化する、いわゆる磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子という。）が利用されている。そして、このようなＭＲ素子を備える磁気ヘッドは、一般に磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＭＲヘッドという。）と呼ばれている。
【０００３】
このようなＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗効果を利用したものが従来から使用されているが、磁気抵抗変化率（ＭＲ比）が小さいために、より大きなＭＲ比を示すものが望まれており、近年においてはスピンバルブ膜を利用した巨大磁気抵抗効果素子（以下、ＧＭＲ素子という。）が提案されている（例えば、下記非特許文献１、特許文献１参照。）。
【０００４】
ＧＭＲ素子は、一対の磁性層で非磁性層を挟持してなるスピンバルブ膜を有し、このスピンバルブ膜に対して面内方向に流れる、いわゆるセンス電流のコンダクタンスが一対の磁性層の磁化の相対角度に依存して変化する、いわゆる巨大磁気抵抗効果を利用したものである。
具体的には、スピンバルブ膜は、反強磁性層と、反強磁性層との間で働く交換結合磁界により所定の方向に磁化が固定された磁化固定層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層と、磁化固定層と磁化自由層との間を磁気的に隔離する非磁性層とが積層された構造を有している。
【０００５】
スピンバルブ膜を利用したＧＭＲ素子においては、外部磁界が印加されると外部磁界の大きさや向きに応じて磁化自由層の磁化方向が変化する。そして、磁化自由層の磁化方向が磁化固定層の磁化方向に対して逆方向（反平行）となるとき、このスピンバルブ膜に流れるセンス電流の抵抗値が最大となる。一方、磁化自由層の磁化方向が磁化固定層の磁化方向に対して同一方向（平行）となるとき、このスピンバルブ膜に流れるセンス電流の抵抗値が最小となる。
【０００６】
従って、上述したようなＧＭＲ素子を備える磁気ヘッド（以下、ＧＭＲヘッドという。）においては、ＧＭＲ素子に対して一定のセンス電流を供給すると、磁気記録媒体からの信号磁界に応じて、このＧＭＲ素子を流れるセンス電流の電圧値が変化することになり、このセンス電流の電圧値の変化を検出することによって、磁気記録媒体からの磁気信号を読み取ることが可能となる。
【０００７】
ところで下記特許文献１には、ＧＭＲヘッドをハードディスクドライブに利用する例が開示されている。
ハードディスクドライブは、例えばサスペンションの先端部に取り付けられたヘッドスライダにＧＭＲヘッドが搭載された構造を有し、磁気ディスクの回転により生じる空気流を受けて、ヘッドスライダが磁気ディスクの信号記録面上を浮上しながら、このヘッドスライダに搭載されたＧＭＲヘッドが磁気ディスクに記録された磁気信号を読み取ることによって、磁気ディスクに対する再生動作が行われる。
【０００８】
上記ＧＭＲヘッドは、磁気ディスク装置に限らず、近年においてはテープストリーマ等の磁気テープ装置についての利用も検討されている。
例えばヘリカルスキャン方式を採用するテープストリーマは、回転ドラムの外周面部にＧＭＲヘッドが磁気テープの走行方向と略直交する方向に対してアジマス角に応じて斜めとなるように配置された構造を有している。
そして、テープストリーマでは、磁気テープが回転ドラムに対して斜めに走行しながら、回転ドラムが回転駆動し、この回転ドラムに搭載されたＧＭＲヘッドが磁気テープと摺動しながら、磁気テープに記録された磁気信号を読み取ることによって、磁気テープに対する再生動作が行われる。
【０００９】
このようなテープストリーマにおいては、ＧＭＲヘッドと磁気テープとの間の距離、いわゆるスペーシングを小さくすることが好ましいため、この観点からは磁気テープの表面は、平滑化することが望ましいと考えられている。
【００１０】
しかしながら、磁気テープの表面が鏡面化するに従って、磁気テープと回転ドラムの外周面部との接触面積が増加し、走行時において磁気テープと回転ドラムとの間に働く摩擦力が大きくなり、磁気テープと回転ドラムとの貼り付きが生じて、磁気テープのスムーズな走行が困難となる。
そこで、通常磁気テープの表面には、ＳｉＯ２フィラーや有機フィラー等により微小突起を設けることにより、回転ドラムの外周面部との接触面積を小さくし、磁気テープと回転ドラムとの間に働く摩擦力を小さくする等の工夫がなされている。
また、磁気テープの表面には、傷や腐食等の発生を防止するためのＤＬＣ膜等の保護膜が形成されている。
【００１１】
ところで、従来のハードディスクドライブにおいては、ＧＭＲヘッドが磁気ディスクの信号記録面に対して非接触な状態で再生動作が行われる。また、スピンバルブ膜を構成する非磁性層には通常Ｃｕが用いられており、磁気ディスクと対向するＧＭＲヘッドの媒体対向面には、このＣｕの腐食を防止するためのＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）膜等の保護膜が形成されている。
【００１２】
一方、磁気テープ媒体に関しては、従来より、非磁性支持体上に酸化物磁性粉末あるいは合金磁性粉末等の粉末磁性材料を、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等の有機結合剤中に分散せしめた磁性塗料を、塗布し乾燥することにより得られる、いわゆる塗布型の磁気記録媒体が広く使用されていた。
【００１３】
これに対して、高密度記録への要求の高まりとともに、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ等の金属磁性材料をメッキや真空薄膜形成手段（真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等）によって非磁性支持体上に直接被着した、いわゆる金属磁性薄膜型の磁気記録媒体が提案され、注目を集めている。
【００１４】
このような金属磁性薄膜型の磁気記録媒体は、保磁力、残留磁化、角形比等に優れ、短波長での電磁変換特性に優れるばかりでなく、磁性層の膜厚をきわめて薄くできるため、記録減磁や再生時の厚み損失が小さく、また磁性層中に非磁性材である結合剤を混入する必要がないため、磁性材料の充填密度を高め、大きな磁化を得ることができる等、数々の利点を有している。
【００１５】
さらに、このような磁気記録媒体の電磁変換特性を向上させ、より大きな出力を得ることができるようにするため、磁気記録媒体の磁性層を形成するに際し、磁性層を斜方に蒸着する、いわゆる斜方蒸着が提案され、高画質ＶＴＲ用、デジタルＶＴＲ用の磁気テープとして実用化されている。
【００１６】
【非特許文献１】
フィジカル・レビュー・ビー（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ）、第４３巻、第１号ｐ１２９７〜ｐ１３００「軟磁性多層膜における巨大磁気抵抗効果」（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｎ Ｓｏｆｔ Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｓ）
【特許文献１】
特開平８−１１１０１０号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現在ＧＭＲヘッドの適用が検討されているテープストリーマにおいては、ＧＭＲヘッドが磁気テープに対して接触した状態で再生動作を行うことから、磁気テープと摺動されるＧＭＲヘッドの媒体摺動面に上述した腐食等の発生を防止するための保護膜が形成されていると、再生動作時に磁気テープの表面に形成された微小突起や保護膜との接触によって保護膜が摩耗する。
さらに、ＧＭＲヘッドの媒体摺動面に形成された保護膜は、磁気テープとのスペーシングとなることから、ＧＭＲヘッドの短波長記録再生特性を劣化させる原因になる。
【００１８】
従って、磁気テープ装置おいて適用するＧＭＲヘッドの媒体摺動面に保護膜を形成することは不適当であると考えられる。
このため、磁気テープ装置においては、ＧＭＲヘッドの媒体摺動面が直接大気と触れることになり、例えば高温高湿下や海水雰囲気中等の厳しい使用条件下においては腐食等が発生しやすいという問題があった。
【００１９】
また、ＧＭＲヘッドの感度は、スピンバルブ膜に流れるセンス電流により決定され、このスピンバルブ膜を構成する各層の膜厚はｎｍオーダで形成されており、各層に僅かな腐食が発生しただけでも、各層の電気抵抗が変化してしまう。従って、ＧＭＲヘッドの媒体摺動面における腐食の発生は、このＧＭＲヘッドのヘッド特性を大幅に劣化させてしまう。
【００２０】
上記特許文献１においては、ハードディスクに適用する磁気抵抗効果型磁気ヘッドについての耐腐食性を改善させる検討がなされてはいるが、ハードディスク装置においては、磁気ヘッドが媒体上を直接摺動することがないため、磁気ヘッドの摩擦によるダメージ量は、テープシステムの方が大きいことが明らかである。
また、ハードディスク装置においては、媒体が外気にさらされることなく、パッケージングによって密閉状態となっていることから、微細な粉塵等による磁気ヘッドの破損の影響に関してもテープシステムの方が、より深刻であると考えられる。よって、磁気テープ装置に適用するＧＭＲヘッドの耐腐食性に関する向上を図ることは、ハードディスクドライブ以上に重要であると言える。
【００２１】
上述した問題点に鑑みて、特に磁気記録媒体と摺接しながら磁気信号の検出を行う感磁素子としてＧＭＲ素子を利用する場合には、耐食性の改善するとともに、高い磁気抵抗変化率を維持することが必要である。
【００２２】
また、このような高感度の磁気抵抗効果型の磁気ヘッドを適用する磁気記録媒体においては、従来公知のインダクティブ型の磁気ヘッドに対応して設計されていた磁気記録媒体を高感度型の磁気ヘッドにそのまま適用すると、媒体ノイズが大きくなり、残留磁化量が大きいため、磁気ヘッドの飽和が生じてしまうという問題があった。
【００２３】
また、従来公知のインダクティブ型の磁気ヘッドに対応して設計されていた磁気記録媒体を高感度型の磁気ヘッドにそのまま適用すると、磁気記録媒体の表面に設けられたＳｉＯ２フィラーや有機フィラー等によって磁気抵抗効果型磁気ヘッド表面が摩耗するおそれがある。
インダクティブヘッド型の磁気ヘッドを利用する場合は磁気記録媒体からの磁束の変化量で信号を検知するため多少のヘッド摩耗は許容されるが、磁気抵抗効果型磁気ヘッドは素子の抵抗変化を検知するためナノオーダーのヘッド摩耗ですら磁気抵抗効果型磁気ヘッドの動作点が変化してしまい、検出される信号が変化してしまう問題があった。
【００２４】
そこで本発明においては、優れた耐食性を示し、かつ極めて高感度の磁気抵抗効果型磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することとした。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明（第一の発明）の磁気記録再生装置は、磁気信号の検出を行う感磁素子として、反強磁性層と、この反強磁性層との間で働く交換結合磁界により所定の方向に磁化が固定された磁化固定層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層と、磁化固定層と磁化自由層との間を磁気的に隔離する非磁性層とが積層された構成を有するスピンバルブ膜を備える磁気抵抗効果型磁気ヘッドを具備し、テープ状の非磁性支持体上に金属磁性薄膜が形成された磁気記録媒体と摺接しながら磁気信号の検出を行うものであり、スピンバルブ膜においては、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上であり、適用する磁気記録媒体の金属磁性薄膜の残留磁化量Ｍｒと膜厚ｔとの積Ｍｒ・ｔは、４ｍＡ〜２０ｍＡであり、残留磁化量Ｍｒは、１６０ｋＡ／ｍ〜４００ｋＡ／ｍであるものとする。
【００２６】
また、本発明（第二の発明）の磁気記録再生装置は、磁気信号の検出を行う感磁素子として、反強磁性層と、この反強磁性層との間で働く交換結合磁界により所定の方向に磁化が固定された磁化固定層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層と、磁化固定層と磁化自由層との間を磁気的に隔離する非磁性層とが積層された構成を有するスピンバルブ膜を備える磁気抵抗効果型磁気ヘッドを具備し、テープ状の非磁性支持体上に金属磁性薄膜が形成された磁気記録媒体と摺接しながら磁気信号の検出を行うものであり、スピンバルブ膜においては、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上であり、適用する金属磁性薄膜の表面電気抵抗は、１×１０３Ω／ｓｑ．〜１×１０９Ω／ｓｑ．であるものとする。
【００２７】
また、本発明（第三の発明）の磁気記録再生装置は、磁気信号の検出を行う感磁素子として、反強磁性層と、この反強磁性層との間で働く交換結合磁界により所定の方向に磁化が固定された磁化固定層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層と、磁化固定層と磁化自由層との間を磁気的に隔離する非磁性層とが積層された構成を有するスピンバルブ膜を備える磁気抵抗効果型磁気ヘッドを具備し、テープ状の非磁性支持体上に金属磁性薄膜が形成されてなる磁気記録媒体と摺接しながら磁気信号の検出を行うものであり、スピンバルブ膜においては、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上であり、金属磁性薄膜表面の算術平均粗さＲａは、１ｎｍ〜５ｎｍであり、十点平均粗さＲｚは２０ｎｍ〜２００ｎｍであるものとする。
【００２８】
上記本発明の磁気記録再生装置によれば、磁気抵抗効果型磁気ヘッドを構成するスピンバルブ膜の腐食電位を数値的に規定したことにより、媒体摺動面に保護層を形成しない場合であっても、優れた耐食性と耐久性が実現できる。また、磁気記録媒体の残留磁化量と磁性層の膜厚との積、ならびに残留磁化量を数値的に最適な範囲に特定したことにより、ノイズの低減化が図られ、磁気ヘッド飽和を効果的に回避でき、再生波形の歪みがなく、高ＳＮ化が実現できる。
【００２９】
また、磁気記録媒体の金属磁性薄膜の表面電気抵抗を数値的に最適な範囲に特定したことにより、磁気ヘッドの静電破壊を効果的に防止でき、ノイズの低減化が図られ、再生波形の歪みがなく高ＳＮ化が実現できる。
【００３０】
また、磁気記録媒体の金属磁性薄膜表面の算術平均粗さＲａと十点平均粗さＲｚを数値的に最適な範囲に特定したことにより、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの摩耗を抑制でき、高感度磁気ヘッドの耐久性の向上が図られる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の磁気記録再生装置について、図を参照して詳細に説明する。
図１に示す磁気記録再生装置１は、ヘリカルスキャン方式によって磁気テープ２に対して信号の記録及び／又は再生を行うものである。
この磁気記録再生装置１においては、磁気テープ２を供給する供給リール３と、供給リール３から供給された磁気テープを巻き取る巻取リール４と、供給リール３と巻取リール４との間で磁気テープ２の引き回しを行う複数のガイドローラ５ａ〜５ｆとを具備し、磁気テープ２が図中矢印Ａ方向に走行するようになされている。
【００３２】
また、ガイドローラ５ｅとガイドローラ５ｆとの間には、テープ走行手段として、磁気テープ２が掛け合わされるピンチローラ５ｇと、このピンチローラ５ｇと共に磁気テープ２を挟み込むキャップスタン６と、このキャップスタン６を回転駆動するキャップスタンモータ６ａとが設けられている。
磁気テープ２は、ピンチローラ５ｇとキャップスタン６との間に挟みこまれ、キャップスタンモータ６ａによりキャップスタン６が、図１中矢印Ｂ方向に回転駆動することにより、矢印Ａ方向に一定の速度及び張力で走行するようになされている。
【００３３】
磁気記録再生装置１においては、ガイドローラ５ｃと５ｄとの間に、磁気テープ２に対して信号の記録動作、再生動作を行うヘッドドラム７が設けられている。
このヘッドドラム７は、図２に示すように、駆動モータ８により図２中矢印Ａ方向に回転駆動する回転ドラム９と、回転ドラム９の外周面部９ａと連続した外周面部１０ａと、ベース（図示せず）に固定された固定ドラム１０とを有している。
【００３４】
磁気テープ２は、図１に示したガイドローラによって導かれ、回転ドラム９及び固定ドラム１０の外周面部９ａ、１０ａに、略１８０゜の角度範囲でヘリカル状に巻きつけられた状態で走行するようになされている。
また、固定ドラム１０の外周面部１０ａには、磁気テープ２を案内するリードガイド１０ｂが設けられており、このリードガイド１０ｂに沿って磁気テープ２が回転ドラム９の回転方向に対して斜めに走行するようになっている。
【００３５】
回転ドラム９の外周面部９ａには、磁気テープ２に対して信号の記録動作を行う一対の記録用磁気ヘッド１１ａ、１１ｂと、磁気テープ２に対して信号の再生動作を行う一対の再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂとが取り付けられている。
これら記録用磁気ヘッド１１ａ及び再生用磁気ヘッド１２ａと、記録用磁気ヘッド１１ｂ及び再生用磁気ヘッド１２ｂとは、互いに１８０゜の位相差をもって回転ドラム９の外周面部９ａに対向配置されている。
また、記録用磁気ヘッド１１ａ、１１ｂ及び再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂは、その記録ギャップ及び再生ギャップが、磁気テープ２の走行方向と略直交する方向に対してアジマス角に応じて斜めとなるように配置されている。
【００３６】
従って、ヘッドドラム７においては、回転ドラム９及び固定ドラム１０の外周面部９ａ、１０ａに掛け合わされた磁気テープが図２中矢印Ａ方向に走行しながら、駆動モータ８により回転ドラム９が図２中矢印Ｃ方向に回転駆動することによって、回転ドラム９に搭載された一対の記録用磁気ヘッド１１ａ、１１ｂ及び一対の再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂが磁気テープ２と摺動しながら、信号の記録動作又は再生動作を行うことになる。
【００３７】
具体的に、記録時には磁気テープ２に対して一方の記録用磁気ヘッド１１ａが、記録信号に応じた磁界を印加しながら所定のトラック幅で記録トラックを形成し、他方の記録用磁気ヘッド１１ｂが、この記録トラックに隣接して記録信号に応じた磁界を印加しながら所定のトラック幅で記録トラックを形成する。
そして、これら記録用磁気ヘッド１１ａ、１１ｂが磁気テープ２に対して繰り返し記録トラックを形成することによって、磁気テープ２に対して連続的に信号を記録することになる。
【００３８】
一方、再生時には、磁気テープ２に対して、一方の再生用磁気ヘッド１２ａが、記録用磁気ヘッド１１ａにより記録された記録トラックから信号磁界を検出し、他方の再生用磁気ヘッド１２ｂが、記録用磁気ヘッド１１ｂにより記録された記録トラックから信号磁界を検出する。
そして、これら再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂが記録トラックから繰り返し信号磁界を検出することによって、磁気テープ２に記録された信号を連続的に再生することになる。
【００３９】
次に、図３に本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの一部を切り欠いた状態の概略斜視図を示し、図４に磁気抵抗効果型磁気ヘッドの磁気テープと摺接する面の概略構成図を示し、これらを参照して、本発明装置に適用する磁気抵抗効果型磁気ヘッドについて詳細に説明する。
【００４０】
磁気抵抗効果型磁気ヘッド２０は、磁気記録媒体からの磁気信号の検出を行う感磁素子として、スピンバルブ膜を利用した巨大磁気抵抗効果素子（以下、ＧＭＲ素子という。）を備える、いわゆる巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＧＭＲヘッドという。）である。
【００４１】
ＧＭＲヘッド２０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や異方性磁気抵抗効果型磁気ヘッドよりも感度が高く、再生出力が大きく高密度記録に適している。従って、上述した磁気記録再生装置１においては、ＧＭＲヘッド２０を一対の再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂに用いることにより、さらなる高密度記録化が図られる。
【００４２】
再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂは、図４に示すように、第１のコア部材２１上に、各種薄膜形成技術により磁気シールド層２４、ＧＭＲ素子２７、ギャップ層２６、及びシールド層２５が順次形成されてなり、保護膜２２を介して第２のコア部材２３が貼り付けられた構造を有している。
また、再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂは、磁気テープ２が摺接する媒体摺動面２０ａが、図３中矢印Ａに示す磁気テープ２の走行方向に沿って略円弧状に湾曲した曲面となっている。
そして、この媒体摺動面２０ａから外部に臨む再生ギャップが磁気テープ２の走行方向と略直交する方向に対してアジマス角θに応じて斜めとなるように配置される。
【００４３】
なお、一対の再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂは、互いのアジマス角θが逆位相となる以外は同一の構成を有している。従って、以下の説明においては、これら一対の再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂをまとめてＧＭＲヘッド２０として説明する。
【００４４】
ＧＭＲヘッド２０は、上下一対の磁気シールド層２４、２５の間にギャップ層２６を介してＧＭＲ素子２７が挟み込まれた構造を有している。
【００４５】
一対の磁気シールド層２４、２５は、ＧＭＲ素子２７を磁気的にシールドするのに充分な幅を有する軟磁性膜からなり、ギャップ層２６を介してＧＭＲ素子２７を挟み込むことにより、磁気テープ２からの信号磁界のうち、再生対象外の磁界がＧＭＲ素子２７に引き込まれないように機能する。すなわち、ＧＭＲヘッド２０においては、ＧＭＲ素子２７に対して再生対象外の信号磁界が一対の磁気シールド層２４、２５に導かれ、再生対象の信号磁界だけがＧＭＲ素子２７へと導かれる。これにより、ＧＭＲ素子２７の周波数特性及び読み取り分解能の向上が図られている。
【００４６】
ギャップ層２６は、ＧＭＲ素子２７と一対の磁気シールド層２４、２５との間を磁気的に隔離する非磁性非導電性膜からなり、一対の磁気シールド層２４、２５とＧＭＲ素子２７との間隔がギャップ長となる。
【００４７】
ＧＭＲ素子２７は、スピンバルブ膜４０に対して面内方向に流れるセンス電流のコンダクタンスが、一対の磁性層の磁化の相対角度に依存して変化する、いわゆる巨大磁気抵抗効果を利用したものである。
【００４８】
スピンバルブ膜４０としては、例えば、図５（ａ）に示すように、下地層４１、反強磁性層４２、磁化固定層４３、非磁性層４４、磁化自由層４５、及び保護層４６が、順次積層された構造を有するボトム型のスピンバルブ膜４０ａや、図５（ｂ）に示すように、下地層４１、磁化自由層４５、非磁性層４４、磁化固定層４３、反強磁性層４２、及び保護層４６が、順次積層された構造を有するトップ型のスピンバルブ膜４０ｂや、図５（ｃ）に示すように、下地層４１、反強磁性層４２、磁化固定層４３、非磁性層４４、磁化自由層４５、非磁性層４４、磁化固定層４３、反強磁性層４２、及び保護層４６が、順次積層された構造を有するデュアル型のスピンバルブ膜４０ｃ等が挙げられる。
【００４９】
スピンバルブ膜を構成する磁化固定層４３は、反強磁性層４２に隣接して配置されることによって、反強磁性層４２との間で働く交換結合磁界により、所定の方向に磁化が固定された状態となっている。
一方、磁化自由層４５は、非磁性層４４を介して磁化固定層４３と磁気的に隔離されることによって、微弱な外部磁界に対して磁化方向が容易に変化することが可能となっている。
【００５０】
従って、スピンバルブ膜４０では、外部磁界が印加されると、外部磁界の大きさや向きに応じて磁化自由層４５の磁化方向が変化する。そして、磁化自由層４５の磁化方向が磁化固定層４３の磁化方向に対して逆方向（反平行）となるとき、このスピンバルブ膜４０に流れる電流の抵抗値が最大となる。
一方、磁化自由層４５の磁化方向が磁化固定層４３の磁化方向に対して同一方向（平行）となるときに、このスピンバルブ膜４０に流れる電流の抵抗値が最小となる。
【００５１】
このように、スピンバルブ膜４０は、印加される外部磁界に応じて電気抵抗が変化することから、この抵抗変化を読み取ることによって磁気テープ２からの磁気信号を検出する感磁素子として機能している。
【００５２】
なお、下地層４１及び保護層４６は、このスピンバルブ膜４０の比抵抗の増加を抑制するためのものであり、例えばＴａ等からなる。
【００５３】
また、このＧＭＲ素子２７の動作の安定化を図るため、スピンバルブ膜４０の長手方向の両端部には、図３及び図４に示すように、このＧＭＲ素子２７にバイアス磁界を印加するための一対の永久磁石膜２８ａ、２８ｂが設けられている。
そして、これら一対の永久磁石膜２８ａ、２８ｂに挟み込まれた部分の幅が、ＧＭＲ素子２７の再生トラック幅Ｔｗとなっている。
さらに、一対の永久磁石膜２８ａ、２８ｂ上には、このＧＭＲ素子２７の抵抗値を減少させるための一対の低抵抗化膜２９ａ、２９ｂが設けられている。
【００５４】
また、ＧＭＲ素子２７には、スピンバルブ膜にセンス電流を供給するための一対の導体部３０ａ、３０ｂが、その一端部側をそれぞれ一対の永久磁石膜２８ａ、２８ｂ、及び低抵抗化膜２９ａ、２９ｂに接続するように設けられている。
また、導体部３０ａ、３０ｂの他端部側には、外部回路と接続される一対の外部接続用端子３１ａ、３１ｂが設けられている。
【００５５】
保護膜２２は、ＧＭＲヘッド２０が形成された第１のコア部材２１の主面を外部接続用端子３１ａ、３１ｂが外部に臨む部分を除いて被覆すると共に、このＧＭＲヘッド２０が形成された第１のコア部材２１と第２のコア部材２３とを接合する。
【００５６】
なお、図３及び図４に示すＧＭＲヘッド２０は、特徴をわかりやすくするために、ＧＭＲ素子２７の周辺を拡大して図示されているが、実際には、第１のコア部材２１及び第２のコア部材２３に比較してＧＭＲ素子２７の部分は非常に微細であり、媒体摺動面２０ａにおいて、ＧＭＲヘッド２０が外部に臨むのは、ほとんど第１のコア部材２１と第２のコア部材２３とが突き合わされた上部端面だけである。
【００５７】
上述したように構成されるＧＭＲヘッド２０は、チップベース（図示せず）に貼り付けると共に、一対の外部接続用端子３１ａ、３１ｂがチップベースに設けられた接続端子と電気的に接続される。
そして、チップベースに設けられたＧＭＲヘッド２０は、一対の再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂとして、図２に示す回転ドラム９に取り付けられる。
【００５８】
ところで、磁気記録再生装置１においては、ＧＭＲヘッド２０が磁気テープ２に対して接触した状態で再生動作を行うことから、磁気テープ２と摺接するＧＭＲヘッドの媒体摺動面２０ａに、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）膜等の保護膜を形成することができない。このため、従来の磁気テープ装置では、ＧＭＲヘッドの媒体摺動面が直接大気に触れることになり、例えば高温高湿下や海水雰囲気中等の厳しい使用条件下においては、腐食等が発生しやすくなるといった問題があった。
【００５９】
かかる点に鑑みて、本発明の磁気記録再生装置におけるＧＭＲヘッド２０は、媒体摺動面２０ａに保護膜を形成しない場合においても、優れた耐食性を示し、かつ高い磁気抵抗変化率を維持可能なスピンバルブ膜を適用することによって、磁気テープ２に対する適切な再生動作を行うことを可能としている。
【００６０】
具体的には、先ず、スピンバルブ膜４０を構成する反強磁性層４２を、優れた耐食性を示す材料により形成する。例えば、ＰｔＭｎ、ＮｉＯ、ＩｒＭｎ、ＣｒＭｎＰｔ、α−Ｆｅ２Ｏ３、ＲｈＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ等を適用することができる。
【００６１】
スピンバルブ膜４０を構成する非磁性層４４は、優れた耐食性を示し、かつ高導電性を示す、Ａｕ、又はＣｕ合金により形成されているものとする。
Ｃｕ合金としては、ＣｕＡｕ、ＣｕＰｄ、ＣｕＰｔ、ＣｕＮｉ、ＣｕＲｕ、ＣｕＲｈが挙げられる。
【００６２】
非磁性層４４が、ＣｕＡｕよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ａｕの組成比を、それぞれ（１００−ａ１）、ａ１（ａ１は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、２５≦ａ１＜１００とすることが好適であり、さらには２５≦ａ１≦７５であり、さらには２５≦ａ１≦４５であることが望ましい。
【００６３】
非磁性層４４を、ＣｕＰｄよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ｐｄの組成比を、それぞれ（１００−ａ２）、ａ２（ａ２は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、５≦ａ２≦２５とすることが好適である。
【００６４】
非磁性層４４を、ＣｕＰｔよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ｐｔの組成比を、それぞれ（１００−ａ３）、ａ３（ａ３は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、５≦ａ３≦２０とすることが好適である。
【００６５】
非磁性層４４を、ＣｕＲｕよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ｒｕの組成比を、それぞれ（１００−ａ４）、ａ４（ａ４は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、３≦ａ４≦１５とすることが好適である。
【００６６】
非磁性層４４を、ＣｕＮｉよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ｎｉの組成比を、それぞれ（１００−ａ５）、ａ５（ａ５は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、２５≦ａ５≦５０とすることが好適である。
【００６７】
非磁性層４４を、ＣｕＲｈよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ｒｈの組成比を、それぞれ（１００−ａ６）、ａ６（ａ６は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲が、７≦ａ６≦２０とすることが好適である。
【００６８】
スピンバルブ膜４０について、電気化学的手法を用いた腐食試験を行い、腐食試験前後における磁気抵抗の変化について測定すると共に、腐食試験後に表面観察を行い、腐食の発生の有無について調べた。
なお、本腐食試験においては、標準水素電極（ＳＨＥ：Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を照合電極として、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸させたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位を測定するものとした。
【００６９】
ところで腐食電位は、溶液の種類や濃度によって変化する。特に、金属や合金の腐食電位は、Ｃｌとの反応の有無によって大きく変化する。したがって、本腐食試験においては、高温高湿下、海水雰囲気中等の厳しい環境下における腐食の発生に関して着目し、これを回避するべく、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液を用いた場合の分極曲線を測定した。
所定のサンプルを用いて測定した分極曲線を図６に示す。この分極曲線において、サンプル側電極における電流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ２以上流れたときの分極曲線から外挿した値の電位を腐食電位と定義した（参考文献：スピンバルブ材料の物性、及川 悟ら、電子情報通信学会 ＭＲ９６−９１（１９９７−０１）ｐｐ２１〜２８）。
【００７０】
また、本腐食試験においては、参照電極としてＡｇ・ＡｇＣｌを用い、測定電極としてＰｔを用い、室温（約２０℃）での腐食電位の測定を行った。そして、測定された腐食電位から標準水素電極（ＳＨＥ）への補正を行い、これを本腐食試験における腐食電位とした。なお、測定時の電位上昇速度は、約０．５ｍＶ／ｓｅｃである。サンプルの膜厚は約１００ｎｍであり、ＮａＣｌ溶液のｐＨは７であった。
【００７１】
また、腐食電位及び腐食試験前後の抵抗変化については、膜特性を調べるため、スピンバルブ膜４０を構成する各層の単層膜での測定、あるいは局部電池効果等を考慮した膜の相性を調べるため、スピンバルブ膜４０の要部となる磁化固定層４３及び磁化自由層４５を非磁性層４４を介して積層した積層膜での測定、あるいはスピンバルブ膜４０の各層を積層した積層膜での測定のうち、いずれの方法により測定されたものであってもよい。なお、ここでは、スピンバルブ膜４０を構成する各層の単層膜での測定により腐食電位及び腐食試験前後の抵抗変化を求めた。
【００７２】
また、表面観察においては、上述した単層膜での試験、並びに局部電池効果を考慮して、腐食電位の高い金属、例えばＡｕからなる下地膜上に各層を積層した積層膜での試験を行った。これは、局部電池効果によってＡｕと接する積層膜の方が単層膜よりも腐食が発生しやすい傾向にあるためである。
【００７３】
図５（ａ）〜（ｃ）に示した構成を有するスピンバルブ膜について、材料組成や膜厚を変化させて種々のサンプルを作製し、これらについてそれぞれ測定した腐食電位と腐食試験前後の抵抗変化との関係、並びに腐食試験前後の表面観察結果を図７に示す。なお、図７において、○は表面に腐食による変化が生じなかった場合を示し、△は表面に僅かに変色が発生した場合を示し、×は表面に腐食が発生した場合を示す。
【００７４】
図７に示すように、腐食試験前後の抵抗変化及び表面観察結果は、腐食電位＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕を境にして、大きく変化することがわかる。すなわち、腐食電位が＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上となるときは、スピンバルブ膜４０の表面に腐食の発生が確認されず、腐食試験前後の抵抗変化も殆ど無いことが分かった。
一方、腐食電位が＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕よりも低くなると、スピンバルブ膜４０の表面に腐食が発生し、腐食試験前後の抵抗変化が急激に増加した。さらに腐食電位が低くなると、抵抗測定が不可能な状態まで腐食が進行した。
【００７５】
上述したことから、スピンバルブ膜４０においては、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位は、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上となることが好ましい。これにより、ＧＭＲヘッドではスピンバルブ膜の腐食の発生が回避され、高い磁気抵抗変化率が維持される。
【００７６】
次に、スピンバルブ膜を構成する非磁性層４４を、Ａｕ、ＣｕＡｕ、ＣｕＰｄ、ＣｕＰｔ、ＣｕＲｕ、ＣｕＮｉ、ＣｕＲｈのいずれかにより形成した場合の、材料組成比と腐食電位との関係について調べた。
【００７７】
〔非磁性層をＡｕ、又はＣｕＡｕにより形成した場合〕
Ｃｕに対するＡｕの添加量を変化させた際の非磁性層４４の標準水素電極に対する腐食電位〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕の測定結果を図８に示す。
【００７８】
図８に示すように、Ｃｕに対するＡｕの割合と腐食電位とは略比例関係にあり、Ｃｕに対するＡｕの添加量が増加すると、腐食電位が高くなるという関係があり、Ａｕの添加量を２５原子％以上とすることによって、上述した標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上となることがわかった。
【００７９】
次に、非磁性層４４をＣｕＡｕにより構成した場合について、上述した腐食試験前後における非磁性層４４の電気抵抗変化率と表面観察結果を図９に示した。
なお、図９において○は表面に腐食が確認されなかった場合を示し、■は表面に腐食の発生が確認された場合を示す。
【００８０】
図９に示すように非磁性層４４をＣｕＡｕにより形成する場合には、腐食試験前後の抵抗変化率の測定結果及び表面観察結果から、Ａｕを２５原子％以上添加することにより、腐食試験前後における抵抗変化率が抑制され、かつ表面観察においても腐食の発生が確認されず、優れた耐食性が得られることがわかった。
【００８１】
なお、非磁性層４４をＣｕＡｕにより構成した場合には、Ａｕの添加量を低減化した方が磁気抵抗効果率が高い。
上述したことから、Ｃｕ、Ａｕの組成比を、それぞれ（１００−ａ１）、ａ１（但しａ１は、原子％を表す。）としたとき、その組成範囲は、２５≦ａ１≦１００とすることが好ましく、さらには２５≦ａ１≦７５、さらには２５≦ａ１≦４５であることが望ましい。これによりＧＭＲヘッド２０の媒体摺動面２０ａに保護膜を形成しない場合においても、非磁性層４４の腐食の発生を防ぎ、優れた耐食性と優れた磁気抵抗効果を得ることが可能となる。
【００８２】
〔非磁性層をＣｕＰｄにより形成した場合〕
Ｃｕに対するＰｄの添加量を変化させた際の非磁性層４４の標準水素電極に対する腐食電位〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕の測定結果を図１０に示す。
【００８３】
図１０に示すように、Ｃｕに対するＰｄの添加量と腐食電位とは略比例関係にあり、Ｐｄの添加量を５原子％以上とすることによって、上述した標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上となった。
【００８４】
次に、非磁性層４４をＣｕＰｄにより構成した場合において、上述した腐食試験前後における非磁性層４４の電気抵抗変化率と表面観察結果、及び非磁性層の電気抵抗を図１１に示した。
なお、図１１においては、○は表面に変化が生じなかった場合を示し、■は、表面に腐食が発生した場合を示す。電気抵抗はＣｕとの比率で表した。
【００８５】
図１１に示すように、非磁性層４４をＣｕＰｄにより形成した場合には、腐食試験の前後の抵抗変化の測定結果及び表面観察結果から、Ｐｄを５原子％以上添加することにより、腐食が発生せず優れた耐食性が得られることが分かった。
【００８６】
なお、図１１中◆に示すように、ＣｕＰｄの電気抵抗は、Ｐｄの添加量の増加に伴い高くなることがわかる。Ｐｄの添加量が２５原子％を超えると、非磁性層４４の電気抵抗がスピンバルブ膜の実用上の支障を来たす程度に大きくなり磁気抵抗効果が低下する。このことから、更に電気抵抗値を実用上良好な値となるように低減化するためには、Ｐｄの添加量は２５原子％以下、さらに好ましくは２０原子％以下程度に選定することが望ましい。
上述したことから、非磁性層４４をＣｕＰｄにより形成したものとする場合には、Ｃｕ、Ｐｄの組成比を、それぞれ（１００−ａ２）、ａ２（ａ２は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、５≦ａ２≦２５とすることが好適である。
【００８７】
〔非磁性層をＣｕＰｔにより形成した場合〕
Ｃｕに対するＰｔの添加量を変化させた際の非磁性層４４の標準水素電極に対する腐食電位〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕の測定結果を図１２に示す。
【００８８】
図１２に示すように、Ｃｕに対するＰｔの添加量を５原子％以上とすることにより、上述した標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上となった。
【００８９】
次に、非磁性層４４をＣｕＰｔにより構成した場合において、上述した腐食試験前後における非磁性層４４の電気抵抗変化率と表面観察結果、及び非磁性層の電気抵抗を図１３に示した。
なお、図１３において、○は表面に変化が生じなかった場合を示し、■は表面に腐食が発生した場合を示す。電気抵抗はＣｕとの比率で表した。
【００９０】
図１３に示すように、非磁性層４４をＣｕＰｔにより構成した場合においては、上述した腐食試験前後の抵抗変化の測定結果及び表面観察結果から、Ｐｔを５原子％以上添加することにより、腐食が発生せず、優れた耐食性が得られることがわかった。
【００９１】
スピンバルブ膜４０においては、反強磁性層４２は磁化固定層４３と交換結合しなければならず、そのために反強磁性層４２にＰｔＭｎを用いる場合は規則化アニールが必要となる。
非磁性層４４をＣｕＰｔにより構成した場合には、Ｐｔを２０原子％よりも多くすると、ＣｕＰｔは上記規則化アニールによって正方晶へ転移する。
また、図１３中◆に示すように、ＣｕＰｔの電気抵抗は、Ｐｔの添加量の増加に伴い大きくなる。Ｐｔの添加量が２０原子％を超えると、非磁性層４４の電気抵抗がスピンバルブ膜の実用上の支障を来たす程度に大きくなり、磁気抵抗効果が低下する。このことから、電気抵抗値を実用上良好な値となるように低減化するためには、Ｐｄの添加量は２０原子％以下、さらに好ましくは１５原子％以下程度に選定することが望ましい。
上述したように、非磁性層４４をＣｕＰｔにより形成する場合には、Ｃｕ、Ｐｔの組成比を、それぞれ（１００−ａ３）、ａ３（ａ３は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、５≦ａ３≦２０とすることが好適である。
【００９２】
〔非磁性層をＣｕＲｕにより形成した場合〕
Ｃｕに対するＲｕの添加量を変化させた際の非磁性層４４の標準水素電極に対する腐食電位〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕の測定結果を図１４に示す。
【００９３】
図１４に示すように、Ｃｕに対するＲｕの添加量が増加すると、腐食電位が高くなるという関係にあり、Ｒｕの添加量を３原子％以上とすることによって、上述した標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上となることがわかった。
【００９４】
次に、非磁性層４４をＣｕＲｕにより構成した場合において、上述した腐食試験前後における非磁性層４４の電気抵抗変化と表面観察結果、及び非磁性層の電気抵抗を、図１５に示した。
なお、図１５においては、○は表面に変化が生じなかった場合を示し、■は、表面に腐食が発生した場合を示す。電気抵抗はＣｕとの比率で表した。
【００９５】
図１５に示すように非磁性層４４をＣｕＲｕにより形成した場合には、腐食試験前後の電気抵抗変化の測定結果及び表面観察結果から、Ｒｕを３原子％以上添加することにより、腐食が発生せず、優れた耐食性が得られることが分かった。
【００９６】
なお、図１５中◆に示すように、ＣｕＲｕの電気抵抗は、Ｒｕの添加量の増加に伴い高くなる。
Ｒｕの添加量が１５原子％よりも多くなると、非磁性層４４の電気抵抗がスピンバルブ膜の実用上の支障を来たす程度に高くなり磁気抵抗効果が低下する。このことから、電気抵抗値を実用上良好な値となるように低減化させるためには、Ｒｕの添加量は１５原子％以下、更には１０原子％以下程度とすることが望ましい。
上述したように、非磁性層４４をＣｕＲｕよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ｒｕの組成比を、それぞれ（１００−ａ４）、ａ４（ａ４は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、３≦ａ４≦１５とすることが好適である。
【００９７】
〔非磁性層をＣｕＮｉにより形成した場合〕
Ｃｕに対するＮｉの添加量を変化させた際の非磁性層４４の標準水素電極に対する腐食電位〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕の測定結果を図１６に示す。
図１６に示すように、Ｃｕに対するＮｉの添加量と腐食電位とは略比例関係にあり、Ｎｉの添加量を２５原子％以上とすることによって、上述した標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上となった。
【００９８】
次に、非磁性層４４をＣｕＮｉにより構成した場合において、上述した腐食試験前後における非磁性層４４の電気抵抗変化率と表面観察結果、及び非磁性層の電気抵抗を図１７に示す。
なお、図１７においては、○は表面に変化が生じなかった場合を示し、■は、表面に腐食が発生した場合を示す。なお電気抵抗は非磁性層４４をＣｕにより構成した場合と比較して数値化した。
【００９９】
図１７に示すように非磁性層４４をＣｕＮｉにより形成した場合には、腐食試験前後の電気抵抗変化の測定結果及び表面観察結果から、Ｎｉを２５原子％以上添加することにより、腐食が発生せず、優れた耐食性が得られることが分かった。
【０１００】
また、図１７中◆に示すように、ＣｕＮｉの電気抵抗は、Ｎｉの添加量の増加に伴い高くなることがわかる。
Ｎｉの添加量が５０原子％よりも多いと、非磁性層４４の電気抵抗が、スピンバルブ膜の実用上の支障を来たす程度に高くなり磁気抵抗効果が低下する。このことから、更に電気抵抗値を実用上良好な値となるように低減化するためには、Ｎｉの添加量は５０重量％以下、更には４５原子％以下程度とすることが望ましい。
上述したように、非磁性層４４をＣｕＮｉにより形成する場合には、Ｃｕ、Ｎｉの組成比を、それぞれ（１００−ａ５）、ａ５（ａ５は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は２５≦ａ５≦５０とすることが好適である。
【０１０１】
〔非磁性層をＣｕＲｈにより形成した場合〕
Ｃｕに対するＲｈの添加量を変化させた際の非磁性層４４の標準水素電極に対する腐食電位〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕の測定結果を図１８に示す。
図１８に示すように、Ｒｈの添加量を７原子％以上とすることによって、上述した標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上となる。
【０１０２】
次に、非磁性層４４をＣｕＲｈにより形成した場合において、上述した腐食試験前後における非磁性層４４の電気抵抗変化と表面観察結果を図１９に示し、Ｒｈの添加量と腐食試験前後の電気抵抗を図２０に示した。
なお、図１９においては、○は表面に変化が生じなかった場合を示し、■は、表面に腐食が発生した場合を示す。図２０における電気抵抗はＣｕとの比率で表した。
【０１０３】
図１９に示すように非磁性層４４をＣｕＲｈにより構成した場合には、腐食試験前後の電気抵抗変化の測定結果及び表面観察結果から、Ｒｈを７原子％以上添加することにより、腐食が発生せず、優れた耐食性が得られることが分かった。
【０１０４】
なお、図２０中◆に示すように、ＣｕＲｈの電気抵抗は、Ｒｈの添加量の増加に伴い高くなる。Ｒｈの添加量が２０原子％を超えると、非磁性層４４の電気抵抗が、非磁性層４４をＣｕのみで構成させた場合に比較して極めて大きくなり、スピンバルブ膜の実用上の支障を来たす程度となって磁気抵抗効果が低下する。このことから、更に電気抵抗値を実用上良好な値となるように低減化するためには、Ｒｈの添加量は２０原子％以下程度とすることが望ましい。
上述したように、非磁性層４４をＣｕＲｈにより形成する場合には、ＣｕとＲｈとの組成比を、それぞれ（１００−ａ６）、ａ６（ａ６は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲が、７≦ａ６≦２０とすることが好適である。
【０１０５】
なお非磁性層４４には、Ａｌ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｂ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｉｒ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｒｕから選ばれる少なくとも一種または二種以上の元素が添加されていてもよい。
【０１０６】
次に、スピンバルブ膜４０を構成する磁化固定層４３及び磁化自由層４５について説明する。
磁化固定層４３及び磁化自由層４５は、優れた耐食性を示し、かつ良好な軟磁気特性を示すＮｉＦｅ又はＣｏＮｉＦｅを適用する。これらはどちらか一方でもよく、組合せて適用してもよい。
また、磁化固定層４３及び磁化自由層４５は、これらの合金を積層した積層構造、もしくはこれらの合金と、例えばＲｕ等からなる非磁性膜とを交互に積層した積層フェリ構造としてもよい。
【０１０７】
磁化固定層４３及び磁化自由層４５に関して、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成比を変化させたＮｉＦｅ、又はＣｏＮｉＦｅのサンプルを作製し、各サンプルについて、上述した方法と同様にＮａＣｌ水溶液による腐食試験を行い、腐食試験後に表面観察を行い、腐食の発生の有無について調べた。
【０１０８】
図２１に、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成比を変化させた際の腐食試験の評価結果を示す。なお図２１中、○は表面に腐食の発生がなく、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸したときに測定される標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上となった場合を示し、●は表面に腐食が発生した場合を示す。
【０１０９】
また、■は保磁力Ｈｃが１０Ｏｅ（７９６Ａ／ｍ）よりも高くなる場合を示し、▲は、ｂｃｃ相（体心立方構造）となる場合を示す。なお、Ｈｃ＞１０Ｏｅとなる場合は保磁力の増加によって磁気抵抗効果が劣化する。
また、ＮｉＦｅ又はＣｏＮｉＦｅは、共にｆｃｃ相（面心立方構造）である方が磁気抵抗効果は高くなる。一方、他の結晶構造となる場合には、界面での格子の不整合が生じ、磁気抵抗効果が劣化する。また、ｆｃｃ相とｂｃｃ相とが混在する場合も、界面での格子の不整合が生じ、磁気抵抗効果が劣化する。
【０１１０】
図２１に示すように、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅに対して、Ｃｏの含有量が７５原子％よりも大きく、Ｎｉの含有量が１５原子％よりも小さいと、磁化固定層４３及び磁化自由層４５に腐食が発生しやすくなることがわかった。また、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅに対して、Ｎｉの含有量が９５原子％よりも大きくなり、Ｆｅの含有量が５原子％よりも小さくなると、磁化固定層４３及び磁化自由層４５の保磁力Ｈｃが大きくなり、磁気抵抗効果が劣化することがわかった。
また、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅに対して、Ｆｅの含有量が４０原子％よりも大きくなると、磁化固定層４３及び磁化自由層４５に腐食が発生しやすくなることがわかった。
【０１１１】
上述したことから非磁性層をＡｕ、ＣｕＡｕ、ＣｕＰｄ、ＣｕＰｔ、ＣｕＮｉ、ＣｕＲｕ、ＣｕＲｈのいずれかより形成することとし、磁化固定層４３及び磁化自由層４５をＦｅＮｉ又はＣｏＮｉＦｅにより形成する場合には、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成比を、それぞれｂ、ｃ、ｄ（ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ原子％を表す。）としたときに、その組成範囲が、０≦ｂ≦７５、１５≦ｃ≦９５、５≦ｄ≦４０（ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００原子％）とすることが好適である。
【０１１２】
すなわち、磁化固定層４３及び磁化自由層４５においては、図２２に示すように、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成比が、点Ａ（Ｃｏ＝０原子％、Ｎｉ＝９５原子％、Ｆｅ＝５原子％）、点Ｂ（Ｃｏ＝０原子％、Ｎｉ＝６０原子％、Ｆｅ＝４０原子％）、点Ｃ（Ｃｏ＝４５原子％、Ｎｉ＝１５原子％、Ｆｅ＝４０原子％）、点Ｄ（Ｃｏ＝７５原子％、Ｎｉ＝１５原子％、Ｆｅ＝１０原子％）、点Ｅ（Ｃｏ＝７５原子％、Ｎｉ＝２０原子％、Ｆｅ＝５原子％）の５点で囲まれた実線の範囲内にあることが好ましい。
【０１１３】
上述したように、磁気抵抗効果型磁気ヘッドのスピンバルブ膜を構成する磁化固定層４３及び磁化自由層４５に関して、具体的に材料の組成比を特定することによって、優れた磁気抵抗効果を確保しつつ、耐食性の向上が図られる。
【０１１４】
さらには、磁化固定層４３及び磁化自由層４５において、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成範囲が、２０≦ｂ≦７５、２０≦ｃ≦７５、５≦ｄ≦４０となる、すなわちＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成比が、図２２中の点Ｆ（Ｃｏ＝２０原子％、Ｎｉ＝７５原子％、Ｆｅ＝５原子％）、点Ｇ（Ｃｏ＝２０原子％、Ｎｉ＝４０原子％、Ｆｅ＝４０原子％）、点Ｈ（Ｃｏ＝４０原子％、Ｎｉ＝２０原子％、Ｆｅ＝４０原子％）、点Ｅ（Ｃｏ＝７５原子％、Ｎｉ＝２０原子％、Ｆｅ＝５原子％）の４点で囲まれた破線の範囲内にあることが望ましい。
これにより、磁化固定層４３及び磁化自由層４５が優れた耐食性を示し、かつ高い磁気抵抗効果率を維持することが可能であると共に、特にＣｏの割合が増すことによって磁気抵抗変化率を高めることが可能となる。
【０１１５】
さらにまた、磁化固定層４３及び磁化自由層４５は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成範囲が、４０≦ｂ≦７５、２０≦ｃ≦６５、５≦ｄ≦３０となる、すなわちＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成比が、図２２中、点Ｉ（Ｃｏ＝３０原子％、Ｎｉ＝６５原子％、Ｆｅ＝５原子％）、点Ｊ（Ｃｏ＝３０原子％、Ｎｉ＝４０原子％、Ｆｅ＝３０原子％）、点Ｋ（Ｃｏ＝５０原子％、Ｎｉ＝２０原子％、Ｆｅ＝３０原子％）、点Ｅ（Ｃｏ＝７５原子％、Ｎｉ＝２０原子％、Ｆｅ＝５原子％）の４点で囲まれた範囲内にあることが好ましい。
これにより、磁気抵抗効果型磁気ヘッド２０において、磁化固定層４３及び磁化自由層４５が一層優れた耐食性を示し、かつ高い磁気抵抗効果率を維持することが可能であると共に、優れた耐食性と高い磁気抵抗効果率とを高次元でバランスさせることが可能となる。
【０１１６】
なお、上述したスピンバルブ膜４０においては、磁化固定層４３及び磁化自由層４５は、上述した組成比を有するＮｉＦｅまたはＣｏＮｉＦｅに、Ａｕ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｐｄから選ばれる少なくとも一種または二種以上の元素が添加されていてもよい。
【０１１７】
また、上述した組成比を有するＮｉＦｅ、又はＣｏＮｉＦｅである磁化固定層４３及び磁化自由層４５は、スピンバブル４０においてそれぞれ異なっていてもよく、複数の組合せによって構成されていてもよい。
【０１１８】
上述したような条件を満足するスピンバルブ膜４０として、具体的には、例えば下地層４１となるＴａと、磁化自由層４５となるＮｉ８０Ｆｅ２０及びＣｏ５０Ｎｉ３０Ｆｅ２０と、非磁性層４４となるＣｕ７０Ａｕ３０と、磁化固定層４３となるＣｏ５０Ｎｉ３０Ｆｅ２０と、反強磁性層４２となるＰｔＭｎと、保護層４６となるＴａとが順次積層されてなる構成としたところ、優れた耐食性を示し、磁気テープと摺動される媒体摺動面２０ａに保護膜を形成しない場合であっても、高温高湿下や海水雰囲気中等の厳しい使用条件下においても腐食の発生を効果的に防止することができ、磁気テープ２に対する適切な再生動作を行うことが可能であることが確認できた。
特に、ヘリカルスキャン方式を用いた磁気記録再生装置において、上述したようなＧＭＲヘッドを再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂとして適用したところ、優れた耐食性を得ることができた。
【０１１９】
なお、本発明においては、上述したような構成のＧＭＲヘッドに限定されず、例えばＧＭＲヘッド上に、電磁誘導を利用したインダクティブ型磁気ヘッドが積層されてなる複合型磁気ヘッドにも適用可能である。
また、本発明は、絶縁層を介して一対の磁性層を積層し、一方の磁性層から他方の磁性層に流れるトンネル電流のコンダクタンスが一対の磁性層の磁化の相対角度に依存して変化する磁気トンネル接合素子を備える磁気トンネル効果型磁気ヘッドにも適用可能である。
【０１２０】
次に、本発明の磁気記録再生装置１を構成する磁気抵抗効果型磁気ヘッドに適用する磁気記録媒体（磁気テープ）について説明する。
磁気記録媒体（磁気テープ）２は、図２３に示すように、長尺状の非磁性支持体６１上に金属磁性薄膜６２及び保護層６３が順次積層形成されて成り、金属磁性薄膜形成面側とは反対側の主面にバックコート層６４が形成された構成を有している。
【０１２１】
非磁性支持体６１としては、磁気テープ用のベースフィルムに従来使用されている材料をいずれも適用できる。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート等のポリエステル類、ポリプロピレン等のポリオレフイン類、セルローストリアセテート、セルロースダイアセテート等のセルロース誘導体、ポリアミド、アラミド樹脂、ポリカーボネート等のプラスチック等が挙げられる。
非磁性支持体６１は、単層構造であっても多層構造であってもよい。また、非磁性支持体の表面には、コロナ放電処理等の表面処理が施されていてもよいし、易接着層等の有機物層が形成されていてもよい。
【０１２２】
金属磁性薄膜６２は、例えばＣｏ系合金等の金属磁性材料を用いて、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、イオンプレーティング法等、従来公知の手法により形成することができ、特に、真空蒸着法により成膜することが好適である。
金属磁性薄膜６２の膜厚は、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。
【０１２３】
また、非磁性支持体６１と金属磁性薄膜６２との間には、例えば、所定の材料により下地層や下塗層を介在させてもよい。下地層としては、例えばＣｒ膜の他、ＣｒＴｉ、ＣｒＭｏ、ＣｒＶ等が挙げられ、下塗層としては、例えばアクリルエステルを主成分とする水溶性ラテックスの塗布膜が挙げられる。
【０１２４】
次に、磁気記録媒体２の特性について説明する。
本発明のうち第１の発明においては、磁気記録媒体２は、残留磁化量Ｍｒと膜厚ｔとの積Ｍｒ・ｔが、４ｍＡ〜２０ｍＡの範囲であるものとする。
磁気記録媒体２のＭｒ・ｔが２０ｍＡよりも大きいと、ＧＭＲヘッドが飽和して、ＭＲ抵抗変化が線形な領域を外れ、再生波形が歪んでしまうためである。
また、Ｍｒ・ｔが４ｍＡよりも小さいと、再生出力が小さくなり良好なＣ／Ｎ（信号／ノイズ比）を得ることが出来なくなってしまうためである。
従って、Ｍｒ・ｔを、４ｍＡ〜２０ｍＡの範囲に規定することで、再生波形の歪みがなく、再生出力が大きく良好なＣ／Ｎを有するものとなる。さらには、積Ｍｒ・ｔが、６ｍＡ〜２０ｍＡであることが望ましく、さらにはＭｒ・ｔは、６ｍＡ〜１７ｍＡであることが望ましい。
【０１２５】
Ｍｒとｔについては、蒸着時の酸素導入量と非磁性支持体６２の送りスピードなどの条件によって制御することが可能である。すなわち、蒸着時の酸素導入量を少なくすれば、Ｍｒは大きくなり、酸素導入量を多くすれば、Ｍｒは小さくなる。
また、蒸着時の非磁性支持体６２の送りスピードを遅くすればｔは厚くなり、送りスピードを遅くすればｔは薄くなる。また、磁性層６２形成後の表面酸化処理によってもＭｒを調整することができる。
【０１２６】
そして、残留磁化量Ｍｒは、１６０ｋＡ／ｍ〜４００ｋＡ／ｍの範囲であることが好ましい。Ｍｒが４００ｋＡ／ｍよりも大きいと、磁性粒子の分離ができず、磁気的相互作用によりノイズが増大してしまい、一方、Ｍｒが１６０ｋＡ／ｍよりも小さいと、Ｃｏ粒子の酸化が進行し、充分な再生出力を得ることができないためである。
従って、Ｍｒを１６０ｋＡ／ｍ〜４００ｋＡ／ｍの範囲に規定することで、ノイズを減少させ、充分な再生出力を付与することができる。そして、Ｍｒは２００ｋＡ／ｍ〜３６０ｋＡ／ｍの範囲であることがより好ましい。
【０１２７】
金属磁性薄膜６２の膜厚ｔは、残留磁化量Ｍｒと膜厚ｔの積Ｍｒ・ｔが、上記数値範囲になるように制御する。
金属磁性薄膜６２の膜厚ｔは１５ｎｍ〜１００ｎｍが好適であり、さらには２０ｎｍ〜７５ｎｍであることが望ましく、更には２０ｎｍ〜５０ｎｍとすることが好ましい。
【０１２８】
本発明のうち第２の発明においては、磁気記録媒体２の金属磁性薄膜６２は、表面電気抵抗が１×１０３Ω／ｓｑ．〜１×１０９Ω／ｓｑ．より好ましくは、１×１０４Ω／ｓｑ．〜１×１０９Ω／ｓｑであるものとする。
ここで、表面電気抵抗を測定する方法について説明する。表面電気抵抗を測定するサンプルとしては、幅８ｍｍにスリットされた磁気テープを用いる。この磁気テープを１インチ（２５．４ｍｍ）の間隔を有する電極間に掛け、磁気テープの両端には、それぞれ約４０ｇの重りを付ける。この状態で、電極間の抵抗値Ｒを測定する。このとき、磁気テープの表面電気抵抗は、Ｒ×８／２５．４〔Ω／ｓｑ．〕の式によって得られる。なお、ここでいう表面電気抵抗とは、単位面積当たりの電気抵抗をいう。
金属磁性薄膜の表面電気抵抗が１×１０３Ω／ｓｑ．より小さい場合は磁気記録媒体２に帯電した電荷が急激にＧＭＲヘッドに流れ、静電破壊（ＥＳＤ）を生じてしまい、また、表面電気抵抗が１×１０９Ω／ｓｑ．より大きい場合は、磁気記録媒体上に電荷が帯電しやすくなり、ＧＭＲヘッドの静電破壊（ＥＳＤ）を生じることが確かめられた。
よって、金属磁性薄膜６２の表面電気抵抗は、１×１０３Ω／ｓｑ．〜１×１０９Ω／ｓｑ．とすることが好適であり、更には、１×１０４Ω／ｓｑ．〜１×１０９Ω／ｓｑ．とすることにより、ＧＭＲヘッドの静電破壊を確実に回避することができる。
【０１２９】
磁気記録媒体２の表面電気抵抗については、蒸着時の酸素導入量、非磁性支持体６２の送りスピードを調節することによって制御することが可能であり、必要に応じて表面酸化の工程を加えることによっても制御可能である。
また、磁気記録媒体の表面電気抵抗は、例えば、金属磁性薄膜６２上のダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）保護層の膜厚等を制御することによって調整することができる。さらには、非磁性支持体６１と金属磁性薄膜６２の間に下地層や下塗層を介在させることで制御可能である。
【０１３０】
本発明のうち第３の発明においては、磁気記録媒体２は、金属磁性薄膜形成面側の算術平均粗さＲａが１ｎｍ〜５ｎｍであり、十点平均粗さＲｚが２０ｎｍ〜２００ｎｍであるものとする。
なお、上記各表面粗さについては、ＪＩＳの粗さ形状パラメータ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）で規格されているように、Ｒａは、平均線から絶対値偏差の平均値であり、Ｒｚは、基準長さ毎の山頂の高い方から５点、谷底の低い方から５点を選び、その平均高さであるものとする。
ここでの表面粗さＲａ及びＲｚは、ＡＦＭを用いて５０μｍ×５０μｍの面積で測定した。
【０１３１】
Ｒａが１ｎｍ未満、あるいはＲｚが２０ｎｍ未満であると、磁気記録媒体２はテープ走行時において回転ドラム９やガイドローラ５に貼り付いてしまい、磁気テープの走行性が悪化する。また、Ｒａが５ｎｍよりも大、あるいはＲｚが２００ｎｍよりも大であると、磁気抵抗効果型磁気ヘッド１２が摺動により摩耗してしまい、また、磁気記録媒体２と磁気抵抗効果型磁気ヘッド１２とのスペーシングが大きくなるため出力の劣化を招来する。
【０１３２】
また、磁気記録媒体（磁気テープ）は、面内方向での保磁力Ｈｃが、１００ｋＡ／ｍ〜１６０ｋＡ／ｍであることが好ましい。
保磁力Ｈｃが１００ｋＡ／ｍよりも小さいと、低ノイズ化、高ＳＮ比を実現することができないためである。一方、保磁力Ｈｃが１６０ｋＡ／ｍを超えると、充分な記録が出来なくなり、再生出力が低下してしまうためである。
従って、面内方向での保磁力を１００ｋＡ／ｍ〜１６０ｋＡ／ｍの範囲に規定することにより、低ノイズ化及び高ＳＮ比が実現でき、高い再生出力が得られる。
【０１３３】
なお、保護層６３は、従来の磁気テープ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。例えば、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、ＣｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢＮ、Ｃｏ酸化物、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｏ４、ＳｉＮｘ、ＳｉＣ、ＳｉＮｘ−ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＣ等が挙げられる。保護層６３は、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。
【０１３４】
磁気記録媒体の構成は、図２３に示すものに限定されるものではなく、必要に応じて各種材料層を介在させたり、金属磁性薄膜６２又は保護層６３上に潤滑剤や防錆剤等よりなるトップコート層を形成してもよい。
また、金属磁性薄膜を複数積層したものであってもよい。さらに、垂直異方性或いは面内ランダム配向性を有してもよい。
【０１３５】
上述したように本発明の磁気記録再生装置によれば、磁気抵抗効果型磁気ヘッドを構成するスピンバルブ膜の腐食電位を数値的に規定したことにより、磁気記録媒体との摺動面に保護層を形成しない場合であっても、優れた耐食性及び耐久性が実現できた。
【０１３６】
また、本発明装置に適用する磁気記録媒体について、金属磁性薄膜の残留磁化量と膜厚との積、ならびに残留磁化量を数値的に最適な範囲に特定したことにより、ノイズの低減化が図られ、ヘッド飽和を効果的に回避でき、再生波形の歪みがなく、高ＳＮ化が実現できた。
【０１３７】
また、本発明装置に適用する磁気記録媒体について、金属磁性薄膜の表面電気抵抗を数値的に最適な範囲に特定したことにより、ノイズの低減化が図られ、再生波形の歪みがなく、高ＳＮ化が実現できた。
【０１３８】
また、本発明装置に適用する磁気記録媒体について、金属磁性薄膜形成面側のＲａとＲｚを数値的に最適な範囲に特定したことにより、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの摩耗が抑制され、ノイズの低減化が図られた。
【０１３９】
【実施例】
次に、本発明の磁気記録再生装置について、具体的な実施例を挙げて説明する。なお、以下に示す例においては、具体的な材料名、数値等を挙げて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではないことは言うまでもない。
【０１４０】
〔実験Ａ〕
（実施例Ａ１）
適用する磁気テープを下記のようにして作製した。
非磁性支持体として、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塗布し、微細凹凸の密度が１０００万個／ｍｍ２となるようにして下塗層を形成した。
【０１４１】
次に、下塗層上にＣｏ−Ｏ系の金属磁性薄膜を、真空蒸着法により膜厚４０ｎｍとなるように形成した。
成膜条件を以下に示す。
（成膜条件）
蒸着時真空度：７×１０−２Ｐａ
インゴット：Ｃｏ
入射角度：４５°〜９０°
導入ガス：酸素ガス
【０１４２】
金属磁性薄膜形成後、スパッタ法あるいはＣＶＤ法によりカーボン膜よりなる保護層を膜厚約１０ｎｍに形成した。その後、金属磁性薄膜形成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膜厚０．６μｍに形成した。また、上記保護層上にパーフルオロポリエーテルよりなる潤滑剤を塗布した。
その後、８ｍｍ幅に裁断して、大気中、常温にて所定期間保持する工程を経て金属磁性薄膜表面の酸化を行い、サンプルとなる磁気テープを作製した。
【０１４３】
上述のようにして作製された磁気テープの残留磁化量Ｍｒは、３２５ｋＡ／ｍであり、金属磁性薄膜の膜厚ｔは４０ｎｍであり、それらの積Ｍｒ・ｔは、１３ｍＡであった。
【０１４４】
〔実施例Ａ２〜Ａ６〕、〔比較例Ａ１、Ａ２〕
金属磁性薄膜の蒸着時における酸素導入量、及び金属磁性薄膜形成後の、大気中での保持工程時間を調整することにより、残留磁化量Ｍｒを制御し、膜厚ｔとの積Ｍｒ・ｔを、下記表１に示すようにした。
その他の製造条件は上記実施例Ａ１と同様にしてサンプル磁気テープを作製した。
【０１４５】
上述のようにして作製した〔実施例Ａ１〜Ａ６〕及び〔比較例Ａ１、Ａ２〕の磁気テープに対して、それぞれ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、各サンプル磁気テープに記録波長０．４μｍにて情報信号を記録した後、シールド型ＧＭＲヘッド２０により再生出力、ノイズレベル、及びＣ／Ｎの測定を行った。
【０１４６】
上述のようにして作製した〔実施例Ａ１〜Ａ６〕及び〔比較例Ａ１、Ａ２〕の磁気テープの作製条件、及び再生出力、ノイズレベル、Ｃ／Ｎの測定結果を、それぞれ下記表１に示す。
【０１４７】
【表１】
上記表１に示すように、金属磁性薄膜の残留磁化量Ｍｒと膜厚ｔとの積Ｍｒ・ｔを４ｍＡ〜２０ｍＡとした実施例Ａ１〜Ａ６においては、歪みがなく高い再生出力が得られ、良好なＣ／Ｎが得られた。
【０１４９】
一方、残留磁化量Ｍｒと金属磁性薄膜の膜厚ｔとの積Ｍｒ・ｔが、４ｍＡ未満である比較例Ａ１においては、再生出力が小さくなり良好なＣ／Ｎが得られなかった。
また、Ｍｒ・ｔが２０ｍＡよりも大きい比較例Ａ２においては、ＧＭＲヘッドが飽和してしまい、再生出力に歪みが生じた。
【０１５０】
〔実施例Ａ７〜Ａ１０〕、〔比較例Ａ３、Ａ４〕
次に、金属磁性薄膜の残留磁化量Ｍｒを変化させ、磁気テープサンプルを作製し、これらの再生出力、ノイズレベル、及びＣ／Ｎを測定評価した。
なお、これらにおいては、金属磁性薄膜形成後の大気中での保持工程時間を調整することにより、残留磁化量Ｍｒと金属磁性薄膜の膜厚ｔとの積Ｍｒ・ｔを１３ｍＡと一定になるようにして、残留磁化量Ｍｒを下記表２に示すように制御した。その他の作製条件は、上記実施例Ａ１と同様とした。
【０１５１】
上述のようにして作製した〔実施例Ａ７〜Ａ１０〕及び〔比較例Ａ３、Ａ４〕の磁気テープの残留磁化量Ｍｒ、再生出力、ノイズレベル、Ｃ／Ｎの測定結果を下記表２に示す。
【０１５２】
【表２】
上記表２に示すように、金属磁性薄膜の残留磁化量Ｍｒが１６０〜４００ｋＡ／ｍである実施例Ａ７〜Ａ１０においては、ノイズの低減化が図られ、高い再生出力が得られ、良好なＣ／Ｎが得られた。特にＭｒが２００〜３６０ｋＡ／ｍとしたとき、良好な磁気特性が得られた。
【０１５４】
一方、残留磁化量Ｍｒが１６０ｋＡ／ｍ未満である比較例Ａ３においては、充分な再生出力が得られなかった。
また、残留磁化量Ｍｒが４００ｋＡ／ｍよりも大きい比較例Ａ４においては、ノイズが増大し、良好なＣ／Ｎが得られなかった。
【０１５５】
〔実験Ｂ〕
〔実施例Ｂ１〕
適用する磁気テープを下記のようにして作製した。
非磁性支持体として、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塗布し、微細凹凸の密度が１０００万個／ｍｍ２となるようにして下塗層を形成した。
【０１５６】
次に、下塗層上にＣｏ−Ｏ系の金属磁性薄膜を、真空蒸着法により膜厚４０ｎｍとなるように形成した。
成膜条件を以下に示す。
（成膜条件）
蒸着時真空度：７×１０−２Ｐａ
インゴット：Ｃｏ
入射角度：４５°〜９０°
導入ガス：酸素ガス
【０１５７】
金属磁性薄膜形成後、スパッタ法あるいはＣＶＤ法によりカーボン膜よりなる保護層を膜厚約１０ｎｍに形成した。その後、金属磁性薄膜形成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膜厚０．６μｍに形成した。また、上記保護層上にパーフルオロポリエーテルよりなる潤滑剤を塗布した。
その後、８ｍｍ幅に裁断して、大気中、常温にて所定期間保持する工程を経て金属磁性薄膜表面の酸化を行い、サンプルとなる磁気テープを作製した。
【０１５８】
上述のようにして作製された磁気テープの表面電気抵抗は、５×１０５Ω／ｓｑ．であった。
【０１５９】
〔実施例Ｂ２〜Ｂ５〕、〔比較例Ｂ１、Ｂ２〕
金属磁性薄膜の蒸着時における酸素導入量、及び金属磁性薄膜形成後の、大気中での保持工程時間を調整することにより、表面電気抵抗を、下記表３に示すようにした。
その他の製造条件は上記実施例Ｂ１と同様にしてサンプル磁気テープを作製した。
【０１６０】
上述のようにして作製した〔実施例Ｂ１〜Ｂ５〕及び〔比較例Ｂ１、Ｂ２〕の磁気テープに対して、それぞれ表面電気抵抗の測定と、ＧＭＲヘッドを用いた場合の静電破壊の評価を行った。
静電破壊の評価については、８ｍｍＶＴＲを改造したものを用い、各サンプル磁気テープを走行させ、ＧＭＲヘッド２０の磁気抵抗効果特性が全く変化せず、静電破壊しなかった場合を◎とし、ＧＭＲヘッド２０の磁気抵抗効果特性が僅かに変化したが、静電破壊しなかった場合を○とし、静電破壊が起こった場合を×とした。
〔実施例Ｂ１〜Ｂ５〕及び〔比較例Ｂ１、Ｂ２〕の磁気テープの表面電気抵抗値とＧＭＲヘッドの静電破壊の評価結果について、それぞれ下記表３に示す。
【０１６１】
【表３】
上記表３に示すように、磁気テープの金属磁性薄膜の表面電気抵抗が１×１０３Ω／ｓｑ．〜１×１０９Ω／ｓｑ．の範囲であるものとした実施例Ｂ１〜Ｂ５においては、ＧＭＲヘッドにおいて静電破壊が発生せず、信頼性の高い磁気記録再生装置を実現することができた。
実施例Ｂ２と実施例Ｂ５とを比較すると、金属磁性薄膜の表面電気抵抗を、特に１×１０４Ω／ｓｑ．〜１×１０９Ω／ｓｑ．の範囲に選定することによって、より効果的に磁気抵抗効果特性の変化を抑制し、静電破壊の発生を回避でき、信頼性の高い磁気記録再生装置を実現することができることがわかった。
【０１６３】
一方、磁気テープの金属磁性薄膜の表面電気抵抗が１×１０３Ω／ｓｑ．よりも小さいものとした比較例Ｂ１においては、ＧＭＲヘッドにおいて静電破壊が生じた。また、金属磁性薄膜の表面電気抵抗が〜１×１０９Ω／ｓｑ．より大きいものとした比較例Ｂ２においても、ＧＭＲヘッドにおいて静電破壊が生じた。
【０１６４】
〔実験Ｃ〕
〔実施例Ｃ１〕
適用する磁気テープを下記のようにして作製した。
非磁性支持体として、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塗布し、微細凹凸の密度が１０００万個／ｍｍ２となるようにして下塗層を形成した。
【０１６５】
次に、下塗層上にＣｏ−Ｏ系の金属磁性薄膜を、真空蒸着法により膜厚４０ｎｍとなるように形成した。
成膜条件を以下に示す。
（成膜条件）
蒸着時真空度：７×１０−２Ｐａ
インゴット：Ｃｏ
入射角度：４５°〜９０°
導入ガス：酸素ガス
【０１６６】
金属磁性薄膜形成後、スパッタ法あるいはＣＶＤ法によりカーボン膜よりなる保護層を膜厚約１０ｎｍに形成した。その後、金属磁性薄膜形成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膜厚０．６μｍに形成した。また、上記保護層上にパーフルオロポリエーテルよりなる潤滑剤を塗布した。
その後、８ｍｍ幅に裁断して、大気中、常温にて所定期間保持する工程を経て金属磁性薄膜表面の酸化を行い、サンプルとなる磁気テープを作製した。
【０１６７】
上述のようにして作製された磁気テープのＲａは３．０ｎｍ、Ｒｚは５０ｎｍであった。
なお，残留磁化量Ｍｒは、３２５ｋＡ／ｍであり、金属磁性薄膜の膜厚ｔは４０ｎｍであり、それらの積Ｍｒ・ｔは、１３ｍＡであった。
【０１６８】
〔実施例Ｃ２〜Ｃ６〕、〔比較例Ｃ１〜Ｃ４〕
磁気記録媒体２の作製時において非磁性支持体６１の突起高や表面粗さを制御し、非磁性支持体６１と金属磁性膜６２の間に下地層や下塗層を設けることにより、下記表４に示す表面粗さＲａ、Ｒｚを有する磁気テープを作製した。
【０１６９】
上述のようにして作製した〔実施例Ｃ１〜Ｃ６〕及び〔比較例Ｃ１〜Ｃ４〕の磁気テープに対して、それぞれ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、各サンプル磁気テープを走行した後のシールド型ＧＭＲヘッド２０の抵抗変化によりヘッド摩耗測定を行った。ヘッド磨耗の評価及び磁気テープの走行性の評価の結果を下記表４に示す。
なお、ヘッド磨耗については、◎を磨耗が殆ど確認されなかったもの、○をヘッド磨耗量が３％以下であったもの、×をヘッド磨耗が１０％以上であったもの、−を磁気テープ走行不可により測定できなかったものとして評価した。
また、磁気テープの走行性については、実用上良好な走行性が得られたものを○、貼り付きが生じ、走行不良であったものを×として評価した。
【０１７０】
【表４】
上記表４に示すように、金属磁性薄膜のＲａが１〜５ｎｍ、Ｒｚが２０〜２００ｎｍであるとした実施例Ｃ１〜Ｃ６においては、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの摩耗がなく、極めて耐久性に優れており、さらに走行性についても良好であった。
【０１７２】
一方、金属磁性薄膜のＲａが１ｎｍ未満とした比較例Ｃ１、及びＲｚが２０ｎｍ未満とした比較例Ｃ２においては走行時に貼り付きが生じ、走行性が悪化した。
また、金属磁性薄膜のＲａが５ｎｍよりも大きい比較例Ｃ３、及びＲｚが２００ｎｍよりも大きい比較例Ｃ４においては、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの摩耗が増加し、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの抵抗が高くなり、出力が不安定となった。
【０１７３】
【発明の効果】
本発明の磁気記録再生装置によれば、磁気抵抗効果型磁気ヘッドを構成するスピンバルブ膜の腐食電位を数値的に規定したことにより、磁気記録媒体との摺動面に保護層を形成しない場合であっても、優れた耐食性と耐久性が実現できた。
また、本発明装置の磁気抵抗効果型磁気ヘッドに適用する磁気記録媒体に関し、残留磁化量と金属磁性薄膜の膜厚との積と残留磁化量を数値的に最適な範囲に特定したことにより、ノイズの低減化が図られ、磁気ヘッド飽和を効果的に回避でき、再生波形の歪みがなく、高ＳＮ化を実現することができた。
【０１７４】
また、本発明の磁気記録再生装置によれば、適用する磁気記録媒体の金属磁性薄膜の表面電気抵抗を数値的に最適な範囲に特定したことにより、磁気ヘッドの静電破壊を効果的に防止でき、ノイズの低減化が図られ、再生波形の歪みがなく高ＳＮ化が実現できた。
【０１７５】
また、本発明の磁気記録再生装置によれば、適用する磁気記録媒体の金属磁性薄膜表面の算術平均粗さＲａと十点平均粗さＲｚを数値的に最適な範囲に特定したことにより、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの摩耗を効果的に抑制でき、高感度磁気ヘッドの耐久性の向上、及び走行性の向上が図られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気テープ用の記録再生装置の概略平面図を示す。
【図２】記録再生装置を構成するヘッドドラムの概略斜視図を示す。
【図３】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの概略斜視図を示す。
【図４】ＧＭＲヘッドを媒体摺接面側から見た端面図を示す。
【図５】（ａ） ボトム型のスピンバルブ膜の概略断面図を示す。
（ｂ） トップ型のスピンバルブ膜の概略断面図を示す。
（ｃ） デュアル型のスピンバルブ膜の概略断面図を示す。
【図６】腐食電位の定義についての説明図を示す。
【図７】腐食電位と腐食試験前後の抵抗変化との関係、及び表面観察結果を示す。
【図８】非磁性層の組成比と標準水素電極に対する腐食電位との関係を示す。
【図９】非磁性層をＣｕ−Ａｕとしたときの組成比と、腐食試験前後の抵抗変化率、表面観察結果を示す。
【図１０】非磁性層の組成比と標準水素電極に対する腐食電位との関係を示す。
【図１１】非磁性層をＣｕ−Ｐｄとしたときの組成比と、腐食試験前後の抵抗変化率と表面観察結果、電気抵抗測定結果の特性図を示す。
【図１２】非磁性層の組成比と標準水素電極に対する腐食電位との関係を示す。
【図１３】非磁性層をＣｕ−Ｐｔとしたときの組成比と、腐食試験前後の抵抗変化率と表面観察結果、電気抵抗測定結果の特性図を示す。
【図１４】非磁性層の組成比と腐食電位との関係を示す。
【図１５】非磁性層をＣｕ−Ｒｕとしたときの組成比と、腐食試験前後の抵抗変化率と表面観察結果、電気抵抗測定結果の特性図を示す。
【図１６】非磁性層の組成比と腐食電位との関係を示す。
【図１７】非磁性層をＣｕ−Ｎｉとしたときの組成比と、腐食試験前後の抵抗変化率、表面観察結果、電気抵抗測定結果との関係図を示す。
【図１８】非磁性層の組成比と腐食電位との関係を示す。
【図１９】非磁性層をＣｕ−Ｒｈとしたときの組成比と、腐食試験前後の抵抗変化と表面観察結果の特性図を示す。
【図２０】非磁性層をＣｕ−Ｒｈとしたときの組成比と電気抵抗の特性図を示す。
【図２１】磁化固定層及び磁化自由層に関して、組成比を変化させた場合の腐食試験結果を示す。
【図２２】磁化固定層及び磁化自由層に関して、腐食を効果的に防止する好適な組成比の範囲を示す。
【図２３】磁気記録媒体の概略断面図を示す。
【符号の説明】
１……磁気記録再生装置、２……磁気記録媒体、３……供給リール、４……巻取リール、５ａ〜５ｆ……ガイドローラ、５ｇ……ピンチローラ、６……キャップスタン、６ａ……キャップスタンモータ、７……ヘッドドラム、８……駆動モータ、９……回転ドラム、１０……固定ドラム、１１……記録用磁気ヘッド、１２…… 再生用磁気ヘッド、２０……ＧＭＲヘッド、２１……第１のコア部材、２２……保護膜、２３……第２のコア部材、２４，２５……磁気シールド層、２６……ギャップ層、２７……ＧＭＲ素子、２８ａ，２８ｂ……永久磁石膜、２９ａ，２９ｂ……低抵抗化膜、３０ａ，３０ｂ……導体部、３１ａ，３１ｂ……外部接続用端子、４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ……スピンバルブ膜、４１……下地層、４２……反強磁性層、４３……磁化固定層、４４……非磁性層、４５……磁化自由層、４６……保護層、６１……非磁性支持体、６２……金属磁性薄膜、６３……保護層、６４……バックコート層
Claims (7)
- 磁気信号の検出を行う感磁素子として、反強磁性層と、当該反強磁性層との間で働く交換結合磁界により所定の方向に磁化が固定された磁化固定層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層と、上記磁化固定層と上記磁化自由層との間を磁気的に隔離する非磁性層とが積層された構成を有するスピンバルブ膜を備える磁気抵抗効果型磁気ヘッドを具備し、
テープ状の非磁性支持体上に金属磁性薄膜が形成されてなる磁気記録媒体と摺接しながら磁気信号の検出を行う磁気記録再生装置であって、
上記スピンバルブ膜において、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上であり、
上記金属磁性薄膜の残留磁化量Ｍｒと膜厚ｔとの積Ｍｒ・ｔが、４ｍＡ〜２０ｍＡであり、残留磁化量Ｍｒが、１６０ｋＡ／ｍ〜４００ｋＡ／ｍであるものとしたことを特徴とする磁気記録再生装置。 - 磁気信号の検出を行う感磁素子として、反強磁性層と、当該反強磁性層との間で働く交換結合磁界により所定の方向に磁化が固定された磁化固定層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層と、上記磁化固定層と上記磁化自由層との間を磁気的に隔離する非磁性層とが積層された構成を有するスピンバルブ膜を備える磁気抵抗効果型磁気ヘッドを具備し、
テープ状の非磁性支持体上に金属磁性薄膜が形成されてなる磁気記録媒体と摺接しながら磁気信号の検出を行う磁気記録再生装置であって、
上記スピンバルブ膜において、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上であり、
上記金属磁性薄膜の表面電気抵抗が、１×１０３Ω／ｓｑ．〜１×１０９Ω／ｓｑ．であることを特徴とする磁気記録再生装置。 - 上記金属磁性薄膜の表面電気抵抗が、１×１０４Ω／ｓｑ．〜１×１０９Ω／ｓｑ．であることを特徴とする請求項２に記載の磁気記録再生装置。
- 磁気信号の検出を行う感磁素子として、反強磁性層と、当該反強磁性層との間で働く交換結合磁界により所定の方向に磁化が固定された磁化固定層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層と、上記磁化固定層と上記磁化自由層との間を磁気的に隔離する非磁性層とが積層された構成を有するスピンバルブ膜を備える磁気抵抗効果型磁気ヘッドを具備し、
テープ状の非磁性支持体上に金属磁性薄膜が形成されてなる磁気記録媒体と摺接しながら磁気信号の検出を行う磁気記録再生装置であって、
上記スピンバルブ膜において、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上であり、
上記金属磁性薄膜表面の算術平均粗さＲａが１ｎｍ〜５ｎｍであり、十点平均粗さＲｚが２０ｎｍ〜２００ｎｍであるものとしたことを特徴とする磁気記録再生装置。 - 上記スピンバルブ膜を構成する上記非磁性層において、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ ｖｓ ＳＨＥ〕以上となる磁気抵抗効果型磁気ヘッドを具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の磁気記録再生装置。
- 上記非磁性層はＡｕ又はＣｕ合金からなり、
上記磁化固定層及び上記磁化自由層は、ＮｉＦｅまたはＣｏＮｉＦｅからなり、Ｃｏ、Ｎｉ、及びＦｅの組成比を、それぞれｂ、ｃ、ｄ（ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ原子％を表す。）としたとき、
その組成範囲が、０≦ｂ≦７５、１５≦ｃ≦９５、５≦ｄ≦４０（ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００原子％）であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の磁気記録再生装置。 - 上記感磁素子は、回転ドラムに搭載されてヘリカルスキャン方式によりテープ状の磁気記録媒体と摺動しながら磁気信号の検出を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の磁気記録再生装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003111614A JP2004288345A (ja) | 2002-12-20 | 2003-04-16 | 磁気記録再生装置 |
| US10/735,090 US6989974B2 (en) | 2002-12-20 | 2003-12-12 | Magnetic recording/reproducing apparatus using a GMR head |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002370518 | 2002-12-20 | ||
| JP2003023701 | 2003-01-31 | ||
| JP2003111614A JP2004288345A (ja) | 2002-12-20 | 2003-04-16 | 磁気記録再生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004288345A true JP2004288345A (ja) | 2004-10-14 |
Family
ID=33303664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003111614A Pending JP2004288345A (ja) | 2002-12-20 | 2003-04-16 | 磁気記録再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004288345A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7609489B2 (en) | 2005-03-03 | 2009-10-27 | Tdk Corporation | Magnetic sensor using NiFe alloy for pinned layer |
| JP2014032990A (ja) * | 2012-08-01 | 2014-02-20 | Univ Of Tokyo | 反強磁性体、磁気抵抗素子、磁気ランダムアクセスメモリ |
-
2003
- 2003-04-16 JP JP2003111614A patent/JP2004288345A/ja active Pending
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