JP2008052819A - 低温でのノイズを抑制する磁気再生方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】低温においてノイズを発生させる読み出し用のヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、低温環境下においてもノイズが抑制された良好な読み出し特性を得ることができる磁気再生方法を提供する。
【解決手段】低温であるためにノイズが発生する読み出し用のヘッド素子を加熱して、このヘッド素子の温度を上昇させた状態で、このヘッド素子による読み出しを行う磁気再生方法が提供される。この際、読み出し用のヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッド内に設けられた発熱部を発熱させることによって、この読み出し用のヘッド素子を加熱する。
【選択図】図６
【解決手段】低温であるためにノイズが発生する読み出し用のヘッド素子を加熱して、このヘッド素子の温度を上昇させた状態で、このヘッド素子による読み出しを行う磁気再生方法が提供される。この際、読み出し用のヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッド内に設けられた発熱部を発熱させることによって、この読み出し用のヘッド素子を加熱する。
【選択図】図６
Description
本発明は、薄膜磁気ヘッドを用いて、磁気ディスク等の磁気記録媒体からの読み出しを行う磁気再生方法に関する。
磁気ディスク装置、磁気テープ装置等の磁気記録再生装置が備えている薄膜磁気ヘッドにおいては、現在その多くが、磁気記録媒体との相対速度に依存しない出力を有する高感度の磁気抵抗（ＭＲ）効果素子を用いて、磁気ディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体からデータ信号の読み出しを行っている。
このＭＲ効果素子においては、従来、その出力にバルクハウゼンノイズを発生させる不良品が生成されてしまう問題がある。このバルクハウゼンノイズは主に、ＭＲ効果素子を構成する磁性膜において磁壁が膜内の欠陥等に引っかかりながら移動するために発生するものであるが、特に、ＭＲ効果素子が受ける応力に大きく影響される。実際、外部からの又は内部の応力が所定量以上に存在すると、逆磁歪効果によりＭＲ効果素子内の磁化が分散し磁区構造が不安定化することによって、バルクハウゼンノイズが非常に発生し易くなる。このような応力の発生原因として、素子構造自体が有する歪みに加えて、素子の温度変化に起因する歪みの増大が挙げられる。
特に、最近の、非常に高感度で信号磁界を感受する面内通電型（ＣＩＰ（Current In Plain））巨大磁気抵抗（ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive））効果素子、垂直通電型（ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plain））ＧＭＲ効果素子、又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistive））効果素子においては、温度変化の影響が以前にも増して顕著となっている。
また、最近の磁気ディスク装置においては、非常に微小な値に設定された薄膜磁気ヘッドの浮上量を安定的に制御するために、薄膜磁気ヘッド内に発熱体を設け、この発熱体からの熱によってヘッド素子端を磁気ディスク方向に突出させて浮上量を調整する技術が採用されつつある（例えば、特許文献１を参照）。これにより、サーマルアスペリティやクラッシュを回避して良好な書き込み及び読み出し特性を維持する。このような発熱体を設けた場合、発熱体からの熱がＭＲ効果素子、さらにはその周囲をより一層加熱し、温度変化の影響がさらに大きな問題となり得る。
以上述べたように、温度変化の影響を強く受けるＭＲ効果素子におけるバルクハウゼンノイズ対策として、例えば、特許文献２には、ＭＲ効果素子に流すセンス電流の種々の値に対するノイズを測定することによって、ＭＲ効果素子の良否を判断する方法が開示されている。なお、この方法においてセンス電流値が大きい場合、ＭＲ効果素子の温度も当然に高くなっており、高温状態での評価となっている。また、特許文献３には、ＭＲ効果型ヘッドへのセンス電流を徐々に増加させて、急激な温度変化に起因する応力等によってノイズの発生しやすい磁区構造が形成されるのを防止する技術が開示されている。
しかしながら、以上に述べたような従来技術によっても、特に、低温時におけるノイズの発生の問題が未解決となっていた。
現在、磁気記録再生装置、特に磁気ディスク装置は、オーディオ・ビデオデータ等の大容量データ用のストレージメモリとして、ノートパソコン、携帯電話等の室外での使用も盛んに行われるモバイル機器に多く搭載されている。その結果、装置の使用環境の温度も相当に広範囲となり、特に、搭載する機器によっては、その低温において、例えば−３０℃での正常な使用を保証する必要が生じている。
ところが、実際に製造された薄膜磁気ヘッドの中には、このような低温時での出力中に許容数以上のバルクハウゼンノイズ等のノイズを発生させてしまうものが生じてしまう。ここで、このようなヘッドを判別するには、従来、ヘッドをサスペンションに取り付けてＨＧＡを完成させた後、磁気ディスク上で浮上させて低温での出力特性を調べるより方法がなく、低温においてノイズが発生するヘッドを事前に判別することは非常に困難であった。その結果、ヘッドが不良品と判定された場合、付加価値の高いＨＧＡごと破棄されることになり、ヘッドの不良品毎の損失が大きくなって製造コストの増大をもたらす問題が生じていた。
また、特許文献２のようにヘッドの判別のためにセンス電流を用いたとしても、本質的に高温時でのヘッド出力特性の評価しかできない。この事情は、特許文献３の技術においても同様であり、低温におけるノイズ発生の問題は解決されてこなかった。
従って、本発明の目的は、低温においてノイズを発生させる読み出し用のヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、低温環境下においてもノイズが抑制された良好な読み出し特性を得ることができる磁気再生方法を提供することにある。
本発明について説明する前に、明細書において用いられる用語の定義を行う。基板の素子形成面に形成された素子の積層構造において、基準となる層よりも基板側にある構成要素を、基準となる層の「下」又は「下方」にあるとし、基準となる層よりも積層される方向側にある構成要素を、基準となる層の「上」又は「上方」にあるとする。例えば、「絶縁層上に下部磁極層がある」とは、下部磁極層が、絶縁層よりも積層される方向側にあることを意味する。
本発明によれば、低温であるためにノイズが発生する読み出し用のヘッド素子を加熱して、このヘッド素子の温度を上昇させた状態で、このヘッド素子による読み出しを行う磁気再生方法が提供される。
このような本発明による磁気再生方法においては、低温においてノイズを発生させる読み出し用のヘッド素子の温度を、例えばヘッド内の発熱手段等を用いて適切に上昇させる。その結果、読み出し時において、読み出し用のヘッド素子の出力におけるノイズが抑制され、低温環境下においても良好な読み出し特性を得ることができる。これにより、使用環境の温度が低い状態での磁気記録再生装置のエラーレートが低減し、信頼性が向上する。
この本発明による磁気再生方法において、読み出し用のヘッド素子が、ＭＲ効果素子であることが好ましい。また、読み出し用のヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッド内に設けられた発熱部を発熱させることによって、読み出し用のヘッド素子を加熱することも好ましい。なお、このヘッド内に設けられた発熱部として、浮上量調整用として設けられた発熱体を兼用してもよい。
さらに、この発熱部は、薄膜磁気ヘッド内に設けられた書き込み用のヘッド素子及び読み出し用のヘッド素子の間に設けられていることが好ましい。この場合、発熱部への供給電力に対する読み出し用のヘッド素子の温度上昇効率が高くなり、より少ない供給電力で読み出し用のヘッド素子の温度を所定の温度に到達させることが可能となる。
また、この本発明による磁気再生方法において、薄膜磁気ヘッドを回転する磁気記録媒体上に浮上させた状態で、読み出し用のヘッド素子を加熱することが好ましい。この際、読み出し用のヘッド素子の出力を測定し、この出力におけるバイトエラーレートが所定の閾値以下となるまで、読み出し用のヘッド素子を加熱することも好ましい。この場合、読み出し時には確実に、所望の低減されたバイトエラーレートが実現することになる。
さらに、読み出し用のヘッド素子を加熱する前の温度が使用温度範囲の下限以上であって５℃以下であることが好ましく、さらに、読み出し用のヘッド素子を加熱した際の温度が１０℃以上であって３０℃以下であることが好ましい。
本発明によれば、低温においてノイズを発生させる読み出し用のヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、低温環境下においてもノイズが抑制された良好な読み出し特性を得ることができる。これにより、使用環境の温度が低い状態での磁気記録再生装置のエラーレートが低減し、信頼性が向上する。
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
図１は、本発明による磁気再生方法の実施に用いる磁気記録再生装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。ここで、ＨＧＡの斜視図においては、ＨＧＡの磁気記録媒体表面に対向する側が上になって表示されている。
図１において、磁気記録再生装置は、磁気ディスク装置であり、１０は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する複数の磁気記録媒体である磁気ディスク、１２は、薄膜磁気ヘッド２１をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置、１３は、この薄膜磁気ヘッド２１の書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに、薄膜磁気ヘッド２１を加熱するための発熱部の発熱動作を制御する記録再生及び発熱制御回路をそれぞれ示している。
アセンブリキャリッジ装置１２には、複数の駆動アーム１４が設けられている。これらの駆動アーム１４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってピボットベアリング軸１６を中心にして角揺動可能であり、この軸１６に沿った方向にスタックされている。各駆動アーム１４の先端部には、ＨＧＡ１７が取り付けられている。各ＨＧＡ１７には、スライダである薄膜磁気ヘッド２１が、各磁気ディスク１０の表面に対向するように設けられている。磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及び薄膜磁気ヘッド２１は、単数であってもよい。
ＨＧＡ１７は、サスペンション２０の先端部に、薄膜磁気ヘッド２１を固着し、さらにその薄膜磁気ヘッド２１の信号端子電極及び駆動端子電極に配線部材２０３の一端を電気的に接続して構成される。サスペンション２０は、ロードビーム２００と、このロードビーム２００上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ２０１と、ロードビーム２００の基部に設けられたベースプレート２０２と、フレクシャ２０１上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２０３とから主として構成されている。
なお、本発明のＨＧＡ１７におけるサスペンションの構造は、以上述べた構造に限定されるものではないことは明らかである。なお、図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。
図２は、本発明による磁気再生方法の実施に用いる薄膜磁気ヘッドの一実施形態を示す斜視図である。
図２によれば、薄膜磁気ヘッド２１は、適切な浮上量を得るように加工された浮上面（ＡＢＳ）２１００と、素子形成面２１０１に設けられた磁気ヘッド素子３２と、同じく素子形成面２１０１に設けられた、磁気ヘッド素子３２を加熱するための発熱部３５と、磁気ヘッド素子３２及び発熱部３５を覆うように素子形成面２１０１上に設けられた被覆層３９と、被覆層３９の層面から露出しているそれぞれ２つの信号端子電極３６及び３７、並びに２つの駆動端子電極３８とを備えている。ここで、磁気ヘッド素子３２は、データ信号の読み出し用の読み出しヘッド素子であるＭＲ効果素子３３と、データ信号の書き込み用の書き込みヘッド素子である電磁コイル素子３４とから構成されており、信号端子電極３６及び３７は、これらＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４にそれぞれ接続されている。また、駆動端子電極３８は、発熱部３５に接続されている。
ＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４においては、各素子の一端がスライダ端面２１１に達している。ここでスライダ端面２１１は、薄膜磁気ヘッド２１の磁気ディスクに対向する媒体対向面のうちＡＢＳ２１００以外の面であって主に被覆層３９の端面からなる面である。これらの素子の一端が磁気ディスクと対向することによって、信号磁界の感受によるデータ信号の読み出しと信号磁界の印加によるデータ信号の書き込みとが行われる。
発熱部３５は、同図においてＭＲ効果素子３３と電磁コイル素子３４との間に設けられているが、本発明による磁気再生方法の実施に用いられる素子であり、通電されることによって発熱する。この発熱部３５からの熱によって、低温において出力中にノイズを発生させるＭＲ効果素子３３の温度が上昇し、その結果、ＭＲ効果素子３３のノイズが抑制される。
ここで、発熱部３５は、薄膜磁気ヘッド２１の磁気ディスク１０に対する浮上量を調整するための浮上量調整素子を兼ねていてもよい。この場合、発熱部３５が通電によって加熱すると、磁気ヘッド素子３２は、この発熱部３５からの熱によって自身が熱膨張することにより、又は自らを取り囲む材料の熱膨張によって押し出されることにより、スライダ端面２１１を隆起させる形で磁気ディスク表面方向に突出する。この突出動作を発熱部３５への通電量により制御することによって、浮上量が調整可能となる。
また、発熱部３５に接続されている２つの駆動端子電極３８は、４つの信号端子電極３６及び３７の群の両側にそれぞれ配置されている。これは、特開２００４−２３４７９２号公報に記載されているように、ＭＲ効果素子３３の配線と電磁コイル素子３４の配線との間におけるクロストークを防止することができる配置である。ただし、所定のクロストークが許容される場合には、２つの駆動端子電極３８がそれぞれ４つの信号端子電極３６及び３７の何れかの間に配置されてもよい。なお、これらの端子電極の数は、図１の形態に限定されるものではない。図１において端子電極は合計６つであるが、例えば、駆動端子電極を１つにして電極を５つとした上でグランドをスライダ基板に接地した形態でもよい。
図３（Ａ）は、本発明による磁気再生方法の実施に用いる薄膜磁気ヘッドの要部の構成を示す、図２のＡ−Ａ線断面図である。また、図３（Ｂ）はそのＡ−Ａ線断面を含む斜視図である。
図３（Ａ）において、２１０はアルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等からなるスライダ基板であり、磁気ディスク表面に対向するＡＢＳ２１００を有している。このスライダ基板２１０のＡＢＳ２１００を底面とした際の一つの側面である素子形成面２１０１に、ＭＲ効果素子３３と、電磁コイル素子３４と、発熱部３５と、これらの素子を保護する被覆層３９とが主に形成されている。
ＭＲ効果素子３３は、ＭＲ積層体３３２と、この積層体を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４とを含む。下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ０.５〜３μｍ程度のＮｉＦｅ（パーマロイ等）、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等で構成することができる。
ＭＲ積層体３３２は、ＣＩＰ−ＧＭＲ多層膜、ＣＰＰ−ＧＭＲ多層膜、又はＴＭＲ多層膜を含み、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。上下部シールド層３３４及び３３０は、ＭＲ積層体３３２が雑音となる外部磁界の影響を受けることを防止する。
このＭＲ積層体３３２がＣＩＰ-ＧＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４及び３３０の各々とＭＲ積層体３３２との間に絶縁用の上下部シールドギャップ層がそれぞれ設けられる。さらに、ＭＲ積層体３３２にセンス電流を供給して再生出力を取り出すためのＭＲリード導体層が形成される。一方、ＭＲ積層体３３２がＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４及び３３０はそれぞれ上下部の電極層としても機能する。この場合、上下部シールドギャップ層とＭＲリード導体層とは不要であって省略される。なお、図示されていないが、ＭＲ積層体３３２のヘッド端面３００とは反対側のシールド層間には絶縁層が形成され、さらに、ＭＲ積層体３３２のトラック幅方向の両側には、絶縁層か、又は磁区の安定化用の縦バイアス磁界を印加するための、バイアス絶縁層及び強磁性材料からなるハードバイアス層が形成される。
ＭＲ積層体３３２は、例えば、後に詳述する実施例１及び２に用いたヘッドにおいてのようにＴＭＲ効果多層膜を含む場合、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ又はＲｕＲｈＭｎ等からなる厚さ５〜１５ｎｍ程度の反強磁性層と、例えば強磁性材料であるＣｏＦｅ等又はＲｕ等の非磁性金属層を挟んだ２層のＣｏＦｅ等から構成されており、反強磁性層によって磁化方向が固定されている磁化固定層と、例えばＡｌ、ＡｌＣｕ又はＭｇ等からなる厚さ０.５〜１ｎｍ程度の金属膜が真空装置内に導入された酸素によって又は自然酸化によって酸化された非磁性誘電材料からなるトンネルバリア層と、例えば強磁性材料である厚さ１ｎｍ程度のＣｏＦｅ等と厚さ３〜４ｎｍ程度のＮｉＦｅ等との２層膜から構成されておりトンネルバリア層を介して磁化固定層との間でトンネル交換結合をなす磁化自由層とが、順次積層された構造を有している。
電磁コイル素子３４は、長手磁気記録用であり、下部磁極層３４０、書き込みギャップ層３４１、書き込みコイル層３４３、書き込みコイル絶縁層３４４及び上部磁極層３４５を備えている。書き込みコイル層３４３は、下部書き込みコイル層３４３０及び上部書き込みコイル層３４３１の２層構造となっており、１ターンの間に少なくとも下部磁極層３４０及び上部磁極層３４５の間を通過するように形成されている。下部磁極層３４０及び上部磁極層３４５は、書き込みコイル層３４３への通電によって発生した磁束の導磁路となっている。
ここで、下部磁極層３４０は、下部ヨーク層３４００と、下部ヨーク層３４００のＡＢＳ２１００側（スライダ端面２１１側）の端部上であってスライダ端面２１１に達する位置に形成されており、上面が書き込みギャップ層３４１と接面している下部磁極部３４０１とを備えている。下部ヨーク層３４００は、例えば、スパッタリング法、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ０.５〜３.５μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等で構成されており、下部磁極部３４０１は、例えば、スパッタリング法等を用いて形成された厚さ０.２〜０.６μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等で構成されている。ここで、下部磁極部３４０１においては、飽和磁束密度が下部ヨーク層３４００よりも大きく設定されており、例えば少なくとも２.０テスラ（Ｔ）以上となっている。
また、上部磁極層３４５は、下面が書き込みギャップ層３４１と接面している上部磁極部３４５０と、ＡＢＳ２１００側の端部が上部磁極部３４５０と接面している上部ヨーク層３４５１とを備えている。上部磁極部３４５０は、例えば、スパッタリング法、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ１〜３μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等で構成されており、上部ヨーク層３４５１は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ０.５〜３.０μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等で構成されている。ここで、上部磁極部３４５０の飽和磁束密度は、上部ヨーク層３４５１よりも大きく、例えば少なくとも２.０Ｔ以上となっている。
下部磁極部３４０１及び上部磁極部３４５０が、書き込みギャップ層３４１のうちＡＢＳ２１００側（スライダ端面２１１）側の端部を挟持している。この書き込みギャップ層３４１の端部位置からの漏洩磁界によって磁気ディスクに書き込みが行なわれる。なお、スライダ端面２１１に達した下部磁極部３４０１及び上部磁極部３４５０の端には、保護のために極めて薄いダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等のコーティングが施されている。
書き込みコイル絶縁層３４４は、下部書き込みコイル層３４３０を取り囲む下部書き込みコイル絶縁層３４４０と、上部書き込みコイル層３４３１を取り囲む上部書き込みコイル絶縁層３４４１との２層構造となっている。この書き込みコイル絶縁層３４４は、書き込みコイル層３４３と上下部磁極層３４５及び３４０との間を電気的に絶縁するために設けられている。また、下部書き込みコイル層３４３０及び下部書き込みコイル絶縁層３４４０と、上部書き込みコイル層３４３１及び上部書き込みコイル絶縁層３４４１との間には、両者間の電気的絶縁のための上下部コイル絶縁層３４２が、さらに設けられている。なお、書き込みコイル層３４３は同図において２層構造を有しているが、単層、３層以上又はヘリカルコイルでもよい。
ここで、下部書き込みコイル層３４３０及び上部書き込みコイル層３４３１は、例えば、フレームめっき法等を用いて形成された厚さ０.３〜５μｍ程度のＣｕ等で構成されている。また、下部書き込みコイル絶縁層３４４０及び上部書き込みコイル絶縁層３４４１はそれぞれ樹脂層であり、例えばフォトリソグラフィ法等を用いて形成された厚さ０.５〜７μｍ程度の加熱キュアされたフォトレジスト等でそれぞれ構成されている。さらに、書き込みギャップ層３４１は絶縁層であり、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて形成された厚さ０.０１〜０.１μｍ程度のＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮ又はＤＬＣ等で構成されている。
発熱部３５は、図３（Ｂ）（及び図３（Ａ））に示すように、ＭＲ効果素子３３と電磁コイル素子３４との間であってスライダ端面２１１の近傍に設けられている。発熱部３５は、１本のラインを層内で矩形波状に蛇行させた発熱ライン層３５０と、発熱ライン層３５０の両端にそれぞれ接続された２つの引き出しライン層３５１とを有しており、所定の長さの通電路となっている。引き出しライン層３５１の一端は、それぞれ駆動端子電極３８（図２）に接続されており、発熱部３５は、この駆動端子電極３８を介して、後述する制御回路から発熱用の電力供給を受ける。なお、発熱ライン層３５０の形状は、このような矩形波状に限られるものではなく、例えば、１本のライン状、コ字状、又は螺旋状であってもよい。
ここで、発熱ライン層３５０は、例えば、０.１〜５μｍ程度の厚さを有しており、例えば、ＮｉＣｕ、ＮｉＣｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｕ又はＮｉＦｅ等を含む材料から形成されることができる。また、引き出しライン層３５１は、発熱ライン層３５０と同じ材料から形成されていてもよい。
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明による磁気再生方法の実施に用いる薄膜磁気ヘッドの他の実施形態における要部の構成を示す、図２のＡ−Ａ線断面図である。
図４（Ａ）によれば、電磁コイル素子４４は、垂直磁気記録用であり、バッキングコイル部４４０と、主磁極層４４１と、ギャップ層４４２と、書き込みコイル層４４３と、書き込みコイル絶縁層４４４と、補助磁極層４４５とを備えている。また、この電磁コイル素子４４とデータ信号の読み出し用のＭＲ効果素子４３との間に、磁気的シールドの役目を果たす素子間シールド層４６が設けられている。さらに、電磁コイル素子４４と素子間シールド層４６の間であってスライダ端面２１１の近傍に、ＭＲ効果素子４３を加熱するための発熱部４５が設けられている。
主磁極層４４１は、書き込みコイル層４４３への通電によって発生した磁束を、書き込みがなされる磁気ディスクの垂直磁気記録層まで収束させながら導くための導磁路であり、主磁極主要層４４１１及び主磁極補助層４４１０から構成されている。ここで、主磁極層４４１のスライダ端面２１１側の端部における層厚方向の長さ（厚さ）は、この主磁極主要層４４１１のみの層厚に相当しており小さくなっている。この結果、高記録密度化に対応した微細な書き込み磁界を発生させることができる。
補助磁極層４４５のスライダ端面２１１側の端部は、補助磁極層４４５の他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部４４５０となっている。トレーリングシールド部４４５０は、主磁極層４４１のスライダ端面２１１側の端部とギャップ層４４２を介して対向している。このようなトレーリングシールド部４４５０を設けることによって、トレーリングシールド部４４５０の端部と主磁極層４４１の端部との間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートを小さくすることができる。
書き込みコイル層４４３は、１ターンの間に少なくとも主磁極層４４１及び補助磁極層４４５の間を通過するように形成されている。書き込みコイル絶縁層４４４は、書き込みコイル層４４３を取り囲んでおり、書き込みコイル層４４３と主磁極層４４１及び補助磁極層４４５との間を電気的に絶縁するために設けられている。
また、電磁コイル素子４４においては、素子間シールド層４６（発熱部４５）と主磁極層４４１との間に、バッキングコイル部４４０が設けられている。バッキングコイル部４４０は、バッキングコイル層４４００及びバッキングコイル絶縁層４４０１から形成されており、主磁極層４４１及び補助磁極層４４５から発生してＭＲ効果素子４３内の上下部シールド層を経由する磁束ループを打ち消す磁束を発生させて、磁気ディスクへの不要な書き込み又は消去動作である広域隣接トラック消去（ＷＡＴＥ）現象の抑制を図っている。
次いで、図４（Ｂ）によれば、例えば、図３（Ａ）及び図４（Ａ）それぞれの実施形態の薄膜磁気ヘッドにおいて、構成要素の１つである発熱部は、位置Ｐ１〜Ｐ３のいずれの箇所に設置されていてもよい。すなわち、図３（Ａ）及び図４（Ａ）のように、ＭＲ効果素子と電磁コイル素子との間のスライダ端面２１１に近い位置（Ｐ１）であってもよいし、被覆層内であって磁気ヘッド素子のスライダ端面２１１とは反対側（Ｐ２）であってもよいし、被覆層内であって電磁コイル素子の直上のスライダ端面２１１に近い位置（Ｐ３）であってもよい。特に、発熱部が位置Ｐ１に設置されている場合、他の位置と比較して、供給電力に対するＭＲ効果素子の温度上昇の効率が高くなり、より少ない供給電力でＭＲ効果素子の温度を所定の温度に到達させることが可能となる。また、発熱部が浮上量調整素子としても機能する場合、磁気ヘッド素子端の突出効率が高くなり、突出レスポンスも良好となる。
図５は、図１の磁気ディスク装置が備えている記録再生及び発熱制御回路１３の回路構成を示すブロック図である。
図５において、６１はＲ／Ｗ（記録／再生）チャネル、６２は、発熱部に電力を供給してＭＲ効果素子に加えられる熱量を制御する発熱部制御手段としての発熱回路、６３は、ＭＲ効果素子の出力におけるエラーレート又はノイズを測定するためのエラー・ノイズ測定手段としての信号処理回路、６０は、発熱部によって加熱されたＭＲ効果素子の出力におけるエラーレート又はノイズを測定するために、Ｒ／Ｗチャネル６１と、発熱回路６２と、信号処理回路６３とを連動させて制御するための制御手段としての制御回路、６４はインターフェース、６５はＶＣＭ１５の駆動のためのＶＣＭドライバ、６６はスピンドルモータ１１の駆動のためのモータドライバ、６７は温度計測素子、６８は、デジタルコンピュータをそれぞれ示している。
このうち、記録再生及び発熱制御回路１３を構成するのは、制御回路６０、Ｒ／Ｗチャネル６１、発熱回路６２、信号処理回路６３、インターフェース６４である。
記録動作においては、制御回路６０の制御を受けたＲ／Ｗチャネル６１からの記録データ信号が、薄膜磁気ヘッド２１内の電磁コイル素子に送信される。次いで、薄膜磁気ヘッド２１が、モータドライバ６６によって駆動されたスピンドルモータ１１によって回転している磁気ディスク１０に、このデータ信号の書き込みを行う。
また、再生動作においては、まず、薄膜磁気ヘッド２１内のＭＲ効果素子が回転している磁気ディスク１０から読み出した再生データ信号が、制御回路６０の制御を受けたＲ／Ｗチャネル６１により受信され、さらに信号処理回路６３に送られる。ここで、ヘッドの書き込み／読み出し位置は、同じく制御回路６０の制御を受けたＶＣＭドライバ６５を介してＶＣＭ１５を駆動することによって適宜制御される。
次いで、信号処理回路６３が、受信した再生データ信号を処理して、バイトエラーレート（ＢＥＲ）を測定する。この際、他の実施形態として、信号処理回路６３が、再生データ信号からノイズのレベルを測定してもよい。なお、ノイズのレベルの測定には、後述するノイズカウントプロファイル（ＮＣＰ）を用いることができる。その後、信号処理回路６３によって測定されたＢＥＲが、インターフェース６４を介して、デジタルコンピュータ６８に送られる。デジタルコンピュータ６８は、このＢＥＲに基づいて発熱部を駆動させてＭＲ効果素子の温度を上昇させるかどうかを判断する。
ここで、デジタルコンピュータ６８が、発熱の開始を制御回路６０に指示した場合、制御回路６０の制御を受けた発熱回路６２からの発熱用電流が、薄膜磁気ヘッド２１内の発熱部に送られる。この際の発熱用電流の値は、温度計測素子６７によって計測された温度を参照してＭＲ効果素子の温度が所定値となるように制御されてもよい。なお、発熱用電流として、直流だけではなく、交流又はパルス電流等を用いることも可能である。
次いで、ＭＲ効果素子の温度が所定値に達した段階で、再度、上述した再生動作が行われ、測定されたＢＥＲに基づいて、デジタルコンピュータ６８が発熱部を駆動させてＭＲ効果素子の温度を上昇させるかどうかを判断する。最後に、ＢＥＲが所定の閾値以下である場合に一連の発熱動作を終了し、以後、所定の温度にまで上昇したＭＲ効果素子による良好な読み出し動作が行われる。
図６は、本発明による磁気再生方法の一実施形態を示すフローチャートである。
最初に、初期化動作として、デジタルコンピュータで実行されるプログラム上において、パラメータｉ及び発熱部への供給電力値ＰＨ（ｉ）をそれぞれ、ｉ＝０、ＰＨ（ｉ）＝ＰＨ（０）＝０とし、アラームフラグをＯＦＦとする（ステップＳＣ１）。次いで、薄膜磁気ヘッド内の電磁コイル素子を用いて、所定のトラックにレファレンスデータを書き込み、その後、ＭＲ効果素子を用いてこのデータの読み出しを行い、信号処理回路によって、電力値ＰＨ（ｉ）＝０、すなわち発熱部に電力を供給していない状態での出力におけるバイトエラーレートであるＢＥＲ（０）を測定する（ステップＳＣ２）。
次いで、測定されたＢＥＲ（ｉ）が所定の閾値ＲＴＨよりも大きいか否かを判断する（ステップＳＣ３）。ここで、閾値ＲＴＨは、使用している磁気記録再生装置において規格、性能等を勘案した上で要求されるＢＥＲの条件から、デジタルコンピュータのプログラム上で設定されてもよいが、例えば１×１０−６〜１×１０−５である。
このＢＥＲ（ｉ）が閾値ＲＴＨよりも大きいと判断された場合、ｉ＝ｉ＋１としてＰＨ（ｉ）の値を設定する（ステップＳＣ４）。ここで、各ＰＨ（ｉ）の値は、発熱部の発熱によるＭＲ効果素子の温度上昇幅を考慮して適切に、デジタルコンピュータのプログラム上で設定される。
次いで、ＰＨ（ｉ）が所定の閾値ＰＵＬよりも大きいか否かを判断する（ステップＳＣ５）。ここで、閾値ＰＵＬは、発熱部の発熱によるＭＲ効果素子の温度上昇の上限を考慮して適切に、デジタルコンピュータのプログラム上で設定されるが、例えば１０〜５０ｍＷである。ＰＨ（ｉ）が閾値ＰＵＬ以下である場合、発熱部に電力値ＰＨ（ｉ）の電力を供給する（ステップＳＣ６）。これにより、ＭＲ効果素子の温度が所定値まで上昇する。その後、ステップＳＣ２に戻って、ＭＲ効果素子を用いてこのデータの読み出しを行い、信号処理回路によって、電力値ＰＨ（ｉ）を供給した際の出力におけるＢＥＲ（ｉ）を測定する。
ここで、このＢＥＲ（ｉ）の測定の開始は、発熱部への電力ＰＨ（ｉ）の供給（ステップＳＣ６）を開始してから、ＭＲ効果素子が所定の温度に達すると見込まれる時間を経た後とすることが可能であるが、当然、このＢＥＲ（ｉ）の測定を開始するためには、ＭＲ効果素子が所定の温度に達するのに必要な時間に関わらず、実際にＭＲ効果素子が所定の温度に達していることが必要条件となる。
次いで、再度、測定されたＢＥＲ（ｉ）が所定の閾値ＲＴＨよりも大きいか否かを判断する（ステップＳＣ３）。以下、このＢＥＲ（ｉ）が閾値ＲＴＨ以下と判断されるまで、上述したステップＳＣ４以降のステップを繰り返す。このＢＥＲ（ｉ）が閾値ＲＴＨ以下と判断された場合、以上のステップを終了し、以後、電力値ＰＨ（ｉ）が供給された条件で、ＭＲ効果素子による読み出し動作が行われることになる。
また、ステップＳＣ５において、ＰＨ（ｉ）が閾値ＰＵＬを超えている場合、アラームフラグをＯＮとし（ステップＳＣ７）、同じく以上のステップを終了する。この場合、アラームフラグがＯＮとなったことを受けて、読み出しヘッド素子の状態が不良であることの通知が行われる。この通知は、例えばデジタルコンピュータの表示部に表示されることによって行われてもよい。
以上の磁気再生方法を用いることによって、低温においてノイズを発生させる読み出し用のヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、発熱部に制御しつつ電力を供給して、ＭＲ効果素子の温度を適切に上昇させることができる。その結果、低温環境下においても良好な読み出し特性を得ることができる。すなわち、使用環境の温度が低い状態での磁気記録再生装置のエラーレートが低減し、信頼性が向上する。
以下、本発明による磁気再生方法の実施例について、説明する。
本実施例においては、図１〜３及び図５に示した、長手磁気記録用の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気ディスク装置を、５℃の環境温度下で使用し、図６を用いて説明した再生動作を行った。ここで、ヘッド内のＭＲ効果素子は、図３（Ａ）を用いて説明したＴＭＲ効果素子であった。また、図６でのＢＥＲ（ｉ）の閾値ＲＴＨは、１×１０−６と設定された。
図７は、本実施例で使用した磁気ディスク装置における発熱部への電力供給とＭＲ効果素子の温度上昇との関係を示すグラフである。
図７によれば、本実施例に使用した、薄膜磁気ヘッドを回転する磁気ディスク上で浮上させて（通常の書き込み又は読み出しの状態において）、発熱部に電力を供給したところ、温度上昇効率（グラフの傾き）は０.３５℃／ｍＷであった。
一方、本実施例においては、磁気ディスク装置の使用温度が５℃であるところ、図６のフローチャートにおける最終的なＰＨ（ｉ）の値が、２０ｍＷとなった。すなわち、発熱体への供給電力は、最終的に２０ｍＷであった。従って、図７より、最終的なＭＲ効果素子の温度は、７℃上昇して１２℃となったことが分かる。なお、この最終的なＰＨ（ｉ）の値は、通常１０〜５０ｍＷ程度となり、発熱体を浮上量調整素子として用いた際の供給電流範囲内であって、浮上量の調整をも考慮して決定することができる。
図８は、ＭＲ効果素子の出力におけるノイズ抑制の実施例を示すグラフである。
ここで、図８（Ａ−１）及び（Ａ−２）の実施例１によれば、５℃という低温で非常に多数のノイズが発生しているＭＲ効果素子において、発熱部に２０ｍＷの電力を供給してＭＲ効果素子の温度を１２℃にまで上昇させると、低温故に発生していたノイズが抑制される。この実施例１の場合、出力波形のエンベロープの両方に多数発生していたノイズが抑制されているが、図８（Ｂ−１）及び（Ｂ−２）の実施例２では、５℃において一方に偏って発生していたノイズが、１２℃において抑制されている。いずれにしても、低温であることによって非常に多数のノイズが発生しているＭＲ効果素子の出力が、発熱部に電力を供給してＭＲ効果素子の温度を適切な温度にまで上昇させることによって、このようなノイズの抑制された良好な出力となることが理解される。
この際、ＢＥＲは、実施例１において１×１０−３から１×１０−７に、実施例２において１×１０−４から１×１０−８に低減し、それぞれ上述した閾値ＲＴＨ＝１×１０−６以下に改善されている。なお、これらの改善後のＢＥＲ値は、実施例１及び２において使用された磁気記録再生装置において規格、性能等を勘案して要求される条件を満たした値ではあるが、その絶対値は、使用された装置に依存することに留意すべきである。従って、本発明の効果においては、ＢＥＲの大幅な改善をその特徴の１つとしていることが理解される。
また、磁気ディスク装置の使用温度範囲の下限は、通常、０℃以下に設定されているが、この下限の温度から５℃までの間で、ＭＲ効果素子の出力において低温に起因するノイズが見られることが経験的に分かっている。この場合、温度計測素子によって計測された温度が、例えばこの下限の温度から５℃までの温度範囲内にあることを確認して上で、以上に述べた磁気再生方法を実施することも好ましい。さらに、発熱部に電力を供給してＭＲ効果素子を加熱する際の到達温度を、温度のばらつきを考慮して、１０℃以上であって３０℃以下とすることが好ましいことも経験的に分かっている。
ここで、以上に述べた実施例１及び２の出力におけるノイズのレベルを評価する。本実施形態では、このノイズのレベルを表す指標として、ノイズカウントプロファイル（Noise Count Profile（ＮＣＰ））を用いる。ＮＣＰは、ＭＲ効果素子の出力におけるノイズのレベルを強調して表現していて、具体的には、以下に述べるように横軸を（規格化された）閾値電圧とし縦軸を（規格化された）ノイズカウント数としたグラフ上に表され、ノイズのレベルを評価するのに非常に適した特性表示となっている。
図９は、実施例１及び２のＭＲ効果素子の出力におけるノイズのレベルを評価するためのＮＣＰを説明するためのグラフである。
このＮＣＰの測定においては、最初に、ＭＲ効果素子の出力を、広帯域アンプに通してＤＣ成分をキャンセルした上で、所定の帯域幅の信号を取り出す。図９（Ａ）は、この信号を、横軸を時間とし縦軸を電圧としたグラフに表したものである。同図によれば、所定の幅を持ったベースラインから飛び出したノイズが示されている。
この図９（Ａ）に示す信号に対して、ある閾値電圧ｖＴＨを決めて、所定時間ｔＭＥＡＳ（例えば５００ミリ秒）の間に、この閾値電圧ｖＴＨを信号が横切った回数ＣＮをカウントする。さらに、閾値電圧ｖＴＨを変えて各閾値電圧ｖＴＨでの横切った回数ＣＮをカウントする。図９（Ｂ）は、このようにして得られた、閾値電圧ｖＴＨと横切った回数ＣＮとの関係を表すグラフである。同図のプロファイル曲線の幅は、基本的に図９（Ａ）のベースライン幅に対応するものであるが、信号中にノイズが存在すると、プロファイル曲線が裾、又は肩（ショルダー）を持ってしまうことになる。
ここで、図９（Ｂ）においては、０Ｖ近傍の回数ＣＮが桁違いに大きくて突出してしまい、ノイズの存在が目立たなくなってしまう。そこで、これに対処した縦軸の取り方を行ったグラフを図９（Ｃ）に示す。図９（Ｃ）に示したグラフの縦軸は、規格化ノイズカウント数ｎＣＮ、すなわちｌｏｇ１０（ＣＮ／ＭＡＸ（ＣＮ））×１００（％）となっており、対数を取った上で０Ｖでの値を１００％として規格化している。これによって、ポッピングノイズの頻度及び大きさが明瞭にグラフに表されて、ノイズ特性の評価が容易になる。この図９（Ｃ）に示した特性がＮＣＰとなる。
図１０は、図８の実施例におけるＮＣＰを示すグラフである。
図１０（Ａ）に、図８（Ａ−１）及び（Ａ−２）の出力例におけるＮＣＰの測定例を、図１０（Ｂ）に、図８（Ｂ−１）及び（Ｂ−２）の出力例におけるＮＣＰの測定例を示す。ここで、図１０（Ａ）及び（Ｂ）のグラフの横軸は閾値電圧ｖＴＨ（Ｖ）、縦軸は規格化ノイズカウント数ｎＣＮ（％）となっている。
図１０（Ａ）によると、当初５℃においてノイズが出力波形のエンベロープの一方に偏って発生しているのに対応して、プロファイル曲線は、横軸の一方向（同図ではマイナス方向）だけにショルダーを持ち、全体として非対称となっている。次いで、１２℃となるまで加熱すると、プロファイル曲線は、ノイズが十分に抑制されたことを示す、急峻な脚を持つ台形状となる。さらに、図１０（Ｂ）によると、当初５℃においてノイズが出力波形のエンベロープの両方に多数発生しているのに対応して、プロファイル曲線は、横軸の両方向にショルダーを持ち、対称的に幅広となっている。次いで、１２℃となるまで加熱すると、プロファイル曲線は、同じく、ノイズが十分に抑制されたことを示す急峻な脚を持つ台形状となる。
このように、ＮＣＰには、問題となるノイズのレベルが的確に反映されており、低温においてノイズを発生させる読み出し用のヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、本発明の磁気再生方法を実施することによって、ノイズが抑制された良好な読み出し特性が実現可能となることが理解される。
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
１０ 磁気ディスク
１１ スピンドルモータ
１２ アセンブリキャリッジ装置
１３ 記録再生及び発熱制御回路
１４ 駆動アーム
１５ ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１６ ピボットベアリング軸
１７ ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）
２０ サスペンション
２１ 薄膜磁気ヘッド
２１０ スライダ基板
２１１ スライダ端面
２１００ 浮上面（ＡＢＳ）
２１０１ 素子形成面
２００ ロードビーム
２０１ フレクシャ
２０２ ベースプレート
２０３ 配線部材
３２ 磁気ヘッド素子
３３、４３ ＭＲ効果素子
３３０ 下部シールド層
３３２ ＭＲ積層体
３３４ 上部シールド層
３４、４４ 電磁コイル素子
３４０ 下部磁極層
３４００ 下部ヨーク層
３４０１ 下部磁極部
３４１ 書き込みギャップ層
３４２ 上下部コイル絶縁層
３４３、４４３ 書き込みコイル層
３４３０ 下部書き込みコイル層
３４３１ 上部書き込みコイル層
３４４、４４４ 書き込みコイル絶縁層
３４４０ 下部書き込みコイル絶縁層
３４４１ 上部書き込みコイル絶縁層
３４５ 上部磁極層
３４５０ 上部磁極部
３４５１ 上部ヨーク層
３５、４５ 発熱部
３５０ 発熱ライン層
３５１ 引き出しライン層
３６、３７ 信号端子電極
３８ 駆動端子電極
３９、４９ 被覆層
４４０ バッキングコイル部
４４００ バッキングコイル層
４４０１ バッキングコイル絶縁層
４４１ 主磁極層
４４１０ 主磁極補助層
４４１１ 主磁極主要層
４４２ ギャップ層
４４５ 補助磁極層
４４５０ トレーリングシールド部
４６ 素子間シールド層
６０ 制御回路
６１ Ｒ／Ｗチャネル
６２ 発熱回路
６３ 信号処理回路
６４ インターフェース
６５ ＶＣＭドライバ
６６ モータドライバ
６７ 温度計測素子
６８ デジタルコンピュータ
１１ スピンドルモータ
１２ アセンブリキャリッジ装置
１３ 記録再生及び発熱制御回路
１４ 駆動アーム
１５ ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１６ ピボットベアリング軸
１７ ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）
２０ サスペンション
２１ 薄膜磁気ヘッド
２１０ スライダ基板
２１１ スライダ端面
２１００ 浮上面（ＡＢＳ）
２１０１ 素子形成面
２００ ロードビーム
２０１ フレクシャ
２０２ ベースプレート
２０３ 配線部材
３２ 磁気ヘッド素子
３３、４３ ＭＲ効果素子
３３０ 下部シールド層
３３２ ＭＲ積層体
３３４ 上部シールド層
３４、４４ 電磁コイル素子
３４０ 下部磁極層
３４００ 下部ヨーク層
３４０１ 下部磁極部
３４１ 書き込みギャップ層
３４２ 上下部コイル絶縁層
３４３、４４３ 書き込みコイル層
３４３０ 下部書き込みコイル層
３４３１ 上部書き込みコイル層
３４４、４４４ 書き込みコイル絶縁層
３４４０ 下部書き込みコイル絶縁層
３４４１ 上部書き込みコイル絶縁層
３４５ 上部磁極層
３４５０ 上部磁極部
３４５１ 上部ヨーク層
３５、４５ 発熱部
３５０ 発熱ライン層
３５１ 引き出しライン層
３６、３７ 信号端子電極
３８ 駆動端子電極
３９、４９ 被覆層
４４０ バッキングコイル部
４４００ バッキングコイル層
４４０１ バッキングコイル絶縁層
４４１ 主磁極層
４４１０ 主磁極補助層
４４１１ 主磁極主要層
４４２ ギャップ層
４４５ 補助磁極層
４４５０ トレーリングシールド部
４６ 素子間シールド層
６０ 制御回路
６１ Ｒ／Ｗチャネル
６２ 発熱回路
６３ 信号処理回路
６４ インターフェース
６５ ＶＣＭドライバ
６６ モータドライバ
６７ 温度計測素子
６８ デジタルコンピュータ
Claims (8)
- 低温であるためにノイズが発生する読み出し用のヘッド素子を加熱して、該読み出し用のヘッド素子の温度を上昇させた状態で、該読み出し用のヘッド素子による読み出しを行うことを特徴とする磁気再生方法。
- 前記読み出し用のヘッド素子が、磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項１に記載の磁気再生方法。
- 前記読み出し用のヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッド内に設けられた発熱部を発熱させることによって、該読み出し用のヘッド素子を加熱することを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気再生方法。
- 前記発熱部が、前記薄膜磁気ヘッド内に設けられた書き込み用のヘッド素子及び前記読み出し用のヘッド素子の間に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の磁気再生方法。
- 前記薄膜磁気ヘッドを回転する磁気記録媒体上に浮上させた状態で、前記読み出し用のヘッド素子を加熱することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の磁気再生方法。
- 前記読み出し用のヘッド素子の出力を測定し、該出力におけるバイトエラーレートが所定の閾値以下となるまで、該読み出し用のヘッド素子を加熱することを特徴とする請求項５に記載の磁気再生方法。
- 前記読み出し用のヘッド素子を加熱する前の温度が使用温度範囲の下限以上であって５℃以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の磁気再生方法。
- 前記読み出し用のヘッド素子を加熱した際の温度が１０℃以上であって３０℃以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の磁気再生方法。
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