JP3325403B2

JP3325403B2 - 磁気ディスク装置

Info

Publication number: JP3325403B2
Application number: JP24889394A
Authority: JP
Inventors: 健仁山田; 徹夫井上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-09-17
Filing date: 1994-09-17
Publication date: 2002-09-17
Anticipated expiration: 2017-09-17
Also published as: JPH0887708A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドを用いて磁気ディスク上に記録されているデータの
再生を行う磁気ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気ディスク装置における記録密
度の向上に伴い、誘導型磁気ヘッドにより記録および再
生を行う構成に代わって、より再生感度の高い磁気抵抗
効果型磁気ヘッド（以下、ＭＲヘッドという）を使用し
て再生を行う装置が実用化されている。ＭＲヘッドは、
磁気ディスク上の記録トラックの記録磁化に応じて電気
抵抗が変化する磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子とい
う）の電気抵抗の変化を例えば電圧変化として検出する
ことにより、記録されているデータを再生するものであ
る。このＭＲヘッドは、一般に誘導型ヘッドからなる記
録ヘッドと組み合わせて複合型ヘッドの形で多く使用さ
れる。

【０００３】ＭＲヘッドの原理を図６を用いて説明す
る。ＭＲヘッドの具体的な構成法としては、シールドの
有無や動作点バイアスのかけ方等により図６に示すよう
な種々の方式がある。

【０００４】図６（ａ）は、ＭＲ素子１１の上に非磁性
導電膜１２を積層し、ＭＲ素子１１に流すセンス電流の
一部をバイアス電流として使用するシャントバイアスと
呼ばれる方式である。図６（ｂ）は、ＭＲ素子１１の上
に絶縁膜または導電性膜１３を介して軟磁性膜（ソフト
膜）１４を積層し、軟磁性膜１４によりバイアスをかけ
るＳＡＬバイアスと呼ばれる方式である。この場合、バ
イアスはセンス電流により変化することになる。図６
（ｃ）は、ＭＲ素子１１とは別にバイアス用コイル１５
を設け、センス電流とバイアス電流を個別に設定するコ
イルバイアスと呼ばれる方式ある。さらに図６（ｄ）
は、ＭＲ素子１１へのバイアスを強磁性膜（ハード膜）
１６で実現するハード膜バイアスと呼ばれる方式であ
る。

【０００５】ＭＲ素子１１は、磁気ディスク１０上の記
録トラックの記録磁化に応じてその電気抵抗が変化す
る。この場合、ＭＲ素子１１に印加されるバイアスによ
って、ＭＲヘッドの再生感度分布、つまり記録磁化に基
づく磁界に対するＭＲ素子の電気抵抗の変化範囲が設定
される。

【０００６】一般に、ＭＲヘッドの再生出力はセンス電
流に比例するため、センス電流を出来るだけ大きく設定
したいという要求がある。しかし、センス電流を大きく
すると、エレクトロマイグレーションと呼ばれる現象に
よるＭＲ素子の劣化や、センス電流により発生する熱で
素子がダメージを受けるなど、ＭＲヘッドの信頼性を確
保する上で大きな問題が発生する。また、バイアスを最
適に設定しない場合、再生信号の波形が歪むという問題
点がある。このような問題に対して、従来では主として
材料・デバイスの面から改良がなされてきた。

【０００７】一方、最近では装置サイドからの対策も考
えられる様になってきた。例えば、特開昭４−２７１０
０１号ではＭＲヘッドに流すセンス電流の極性を所定の
タイミングで反転させることにより、素子の劣化を防止
する方式が提案されている。しかし、このように単純に
センス電流の極性を反転させる方法では、センス電流を
常時流す点では従来と変わりはないため、センス電流の
通電によるＭＲヘッドの発熱や消費電力の問題は解決さ
れない。また、単純にセンス電流の極性を反転させる
と、ポップコーンノイズと呼ばれるノイズが発生して再
生動作に悪影響を与え、エラー率の増大などの問題を引
き起こす可能性がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ＭＲ
ヘッドのエレクトロマイグレーションを防止するために
ＭＲヘッドに流すセンス電流の極性を所定のタイミング
で反転させる従来の方式では、センス電流によるＭＲヘ
ッドの発熱や消費電力の問題は解決されず、またポップ
コーンノイズが発生してエラー率の増大を引き起こすな
ど、再生動作に悪影響を及ぼすという問題があった。

【０００９】本発明は、エレクトロマイグレーションを
緩和させつつ、センス電流による発熱や消費電力を抑
え、かつ不要なポップコーンノイズの発生を抑制できる
磁気ディスク装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明はＭＲヘッドに流すセンス電流の波形および
電流値を可変とし、これを磁気ディスク上の記録データ
フォーマットに応じて制御するようにしたことを骨子と
する。

【００１１】すなわち、本発明に係る磁気ディスク装置
は、磁気ディスク上に配置され、該磁気ディスク上の記
録磁化に応じて電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子を
含む磁気抵抗効果型磁気ヘッドと、前記磁気抵抗効果素
子にセンス電流を通電する通電手段と、前記通電手段に
より通電されるセンス電流に基づく再生出力を前記磁気
抵抗効果素子から検出する検出手段と、この検出手段に
より検出された再生出力に基づき、前記通電手段により
通電されるセンス電流の波形および電流値を前記磁気デ
ィスク上の記録データフォーマットに応じて制御する制
御手段とを有することを特徴とする。

【００１２】また、前記制御手段は、前記検出手段によ
り検出された再生出力に基づいて前記記録データフォー
マットにおける無信号区間を認識し、該無信号区間で前
記センス電流の電流値を減少させることを特徴とする。

【００１３】また、前記制御手段は、前記検出手段によ
り検出された再生出力に基づいて前記記録データフォー
マットにおける無信号区間を認識し、該無信号区間の始
期では前記センス電流の電流値を徐々に減少させ、該無
信号区間の終期では前記センス電流の電流値を徐々に増
加させることを特徴とする。

【００１４】さらに、前記制御手段は、前記検出手段に
より検出された再生出力に基づいて前記記録データフォ
ーマットにおける無信号区間を認識し、該無信号区間の
うち所定の長さ以上の区間では前記センス電流の電流値
を減少させ、所定の長さに満たない区間では前記センス
電流の電流値を変化させないことを特徴とする。

【００１５】

【作用】このように本発明では、磁気ディスク上の記録
データフォーマットに応じてセンス電流の波形および電
流値を制御するため、例えば記録データフォーマットに
おける無信号区間ではセンス電流の電流値を減少させる
ことにより、一定のセンス電流を常時流す従来の場合に
比較して、エレクトロマイグレーションが緩和されると
同時に、不要なセンス電流を流さないことでセンス電流
の発熱の問題や、消費電力の問題も緩和される。

【００１６】また、この場合センス電流の電流値を無信
号区間の始期では徐々に減少させ、無信号区間の終期で
は徐々に増加させるようにして電流値を急激に変化させ
ないようにすることにより、ポップコーンノイズの発生
も抑制される。

【００１７】さらに、センス電流による発熱や消費電力
が問題とならないような時間的に短い無信号区間では、
センス電流の電流値を変化させないようにすることによ
り、同様にポップコーンノイズの発生が抑制される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１に本発明の一実施例による磁気ディスク装置
の発明に関連した部分の構成を示す。

【００１９】図１において、磁気ディスク１０１は例え
ばハードディスクであり、スピンドルモータ１０２によ
り回転駆動される。ＭＲヘッド１０３はＭＲ素子を有
し、このＭＲ素子は前述のように磁気ディスク１０１上
の記録磁化に基づく磁界に感応して電気抵抗が変化す
る。このＭＲヘッド１０３は磁気ディスク１０１上に記
録されているデータを再生するための再生ヘッドとして
用いられ、一般には薄膜ヘッドとして構成される。この
ＭＲヘッド１０３は、例えば図示しない記録用の誘導型
ヘッドと一体的に設けられ、複合型ヘッドを構成する。

【００２０】ＭＲヘッド１０３には、ＭＲ素子にセンス
電流を流すためのセンス電流通電回路１０４とセンス回
路１０５が接続されており、このセンス電流の一部はバ
イアス膜にも流れるか、もしくは影響するようになって
いる。すなわち、この実施例ではＭＲヘッド１０３とし
て図６（ａ）に示したシャントバイアス方式、図６
（ｂ）に示したＳＡＬバイアス方式を想定している。

【００２１】センス電流通電回路１０４は例えばプッシ
ュプル回路からなっており、入力される制御信号電圧の
極性に対応した極性で、かつ制御信号電圧に比例した電
流をセンス電流としてＭＲヘッド１０３に供給するよう
に構成されている。従って、制御信号電圧を変えること
により、ＭＲヘッド１０３のＭＲ素子に流れるセンス電
流の通電方向および電流量が可変となる。そして、この
場合はバイアスもセンス電流と同様に変化することにな
る。

【００２２】センス回路１０５は、センス電流通電回路
１０４からのセンス電流の通電によるＭＲヘッド１０３
のＭＲ素子両端の電圧降下を検出して、磁気ディスク１
０１上に記録されているデータに対応した再生出力１０
６を得るものである。この再生出力１０６は、図示しな
いデコーダに入力され、磁気ディスク１０１に記録され
ているデータが復元される。

【００２３】ここで、本実施例では以下に示すように磁
気ディスク１０１上の記録データフォーマットに応じ
て、センス電流通電回路１０４からＭＲヘッド１０３に
通電されるセンス電流の波形および電流値（大きさ）を
制御することを特徴とする。

【００２４】すなわち、図１においてセンス回路１０５
からの再生出力１０６は２値化回路１０７にも入力さ
れ、ここで再生出力１０６であるアナログ信号波形が２
値化される。この２値化回路１０７の出力はタイミング
抽出回路１０８に入力され、磁気ディスク１０１上の記
録データフォーマットに応じてセンス電流を流すべきタ
イミングを示すタイミング信号が生成される。このタイ
ミング抽出回路１０８からのタイミング信号は、波形メ
モリ１０９に入力され、所望のセンス電流波形に対応し
たディジタル信号系列が生成される。なお、このセンス
電流波形に応じたディジタル信号系列は、センス電流の
波形そのものと電流値を表現しているのとする。そし
て、波形メモリ１０９で生成されたセンス電流波形に対
応したディジタル信号系列は、Ｄ／Ａコンバータ１１０
によりアナログ値に変換され、センス電流通電回路１０
４に制御信号電圧として供給される。

【００２５】次に、本実施例の具体的な動作例とその効
果を説明する。

【００２６】ＭＲヘッド１０３にセンス電流を供給する
タイミングは、図２に示すように磁気ディスク装置の動
作モードによって異なる。例えば図２（ａ）のシーク時
及び待機時（トラック追従していても記録／再生は行わ
ない状態）では、サーボデータを読む時だけ所定のセン
ス電流を流すか、またはセンス電流の電流値を増加させ
る。また、図２（ｂ）の書き込み時（記録時）はサーボ
データおよびＩＤ情報を読む時だけ所定のセンス電流を
流すか、またはセンス電流の電流値を増加させる。さら
に、図２（ｃ）の読み出し時（再生時）には、無信号区
間であるＧＡＰ（ギャップ）部を除く期間のみ所定のセ
ンス電流を流すか、またはセンス電流の電流値を増加さ
せる。

【００２７】図２（ａ）（ｂ）（ｃ）のいずれにおいて
も、磁気ディスク１０１上の記録データフォーマットの
ＧＡＰ部ではセンス電流値を減少させることが特徴であ
る。ここで、センス電流の電流値を減少させるとは、電
流値を零にすることも含む。このようにすることによ
り、ＭＲ素子に一定のセンス電流を常時流す一般的な方
式とし比較して、エレクトロマイグレーションが緩和さ
れると共に、本来不要なときでもセンス電流を流すこと
による発熱の問題や、消費電力の問題を緩和することが
できる。

【００２８】図３は、図２（ｂ）の書き込み時（記録
時）のデータフォーマットとセンス電流の動作波形の例
を示したものである。図３（ａ）はデータフォーマット
を示している。図３（ｂ）は、基本的にセンス電流をＧ
ＡＰ部以外の期間でのみ流す点は図２（ｃ）と同様であ
るが、ＧＡＰ部の始期、つまりサーボ領域、ＩＤ領域、
ＤＡＴＡ部のいずれかからＧＡＰ部に移行する際にセン
ス電流を徐々に減少させ、またＧＡＰ部の終期、つまり
ＧＡＰ部からサーボ領域、ＩＤ領域、ＤＡＴＡ部のいず
れかに移行する際にセンス電流を徐々に増加させるよう
にしたものである。また図３（ｃ）は、ＧＡＰ部からサ
ーボ領域、ＩＤ領域、ＤＡＴＡ部のいずれかに移行する
際にセンス電流を正負に振動させながら徐々に増加さ
せ、またサーボ領域、ＩＤ領域、ＤＡＴＡ部のいずれか
からＧＡＰ部に移行する際にセンス電流を正負に振動さ
せながら徐々に減少させるようにしたものである。

【００２９】このように、センス電流をＧＡＰ部の前後
で急激に変化しないようにＧＡＰ部で電流値を抑制する
ことによって、エレクトロマイグレーションを緩和させ
るとともに、センス電流の急激な変化によるＭＲ素子内
の磁壁の変動に伴うポップコーンノイズを低減すること
ができ、同時にＭＲ素子の劣化を減少させることができ
る。

【００３０】図４は、図２（ｃ）の読み出し時（再生
時）のデータフォーマットとセンス電流の動作波形の例
を示したものであり、特にＣＤＲ方式を使用する場合の
例である。図４（ａ）はデータフォーマットを示してい
る。図４（ｂ）は、図２（ｃ）と同様にセンス電流をＧ
ＡＰ部以外の期間でのみ流すようにした例である。これ
に対し、図４（ｃ）はＧＡＰ部が狭い場合、つまりＧＡ
Ｐ部の長さが所定値にも満たない場合（例えばサーボ領
域の直前のＧＡＰ部の場合）は、センス電流の増減を行
わず、ＧＡＰ部の期間が所定値以上の場合のみセンス電
流の電流値を増減させることにより、ポップコーンノイ
ズの発生を抑制したものである。すなわち、狭いＧＡＰ
部のような短い期間内でセンス電流を減少させても、発
熱や消費電力の低減にはほとんど効果がなく、むしろポ
ップコーンノイズの発生の方が問題となるので、センス
電流を増減させないようにしている。

【００３１】また、本実施例においてはＭＲヘッド１０
３はセンス電流によって同時にバイアス電流も変化する
方式であるため、センス電流の電流値はＭＲヘッド１０
３の感度分布が最適となるように設定することが望まし
い。すなわち、一般にＭＲヘッドにおいてＭＲ素子に流
すセンス電流の値はバイアス電流の値と比較して比較的
自由度が高いが、バイアス電流の値は感度分布を大きく
左右するので、最適な感度分布が得られるようにセンス
電流（バイアス電流）の値を設定する。

【００３２】さらに詳しくは、バイアス電流の最適値は
ヘッド毎に異なるため、ヘッド製造時に最適バイアス電
流値を求め、これを波形メモリ１０９にセンス電流波形
として反映させて記憶させておくようにする。なお、最
適バイアス電流値は、対象とするＭＲヘッドを用いて再
生を行ったときに得られる再生信号波形の歪を観測し、
その歪が最小となるようにバイアス電流値を変化させる
ことにより容易に求めることができる。また、別の方法
として磁気ディスク装置の始動時に再生を行い、得られ
た再生信号波形の形状や歪み具合から最適なバイアス電
流値を求めることも可能である。これらの場合、最適バ
イアス電流値を求める際に使用するデータとしては、既
知の特定のデータを用いることが望ましい。

【００３３】このように、本実施例によればエレクトロ
マイグレーションの問題を緩和させながら、センス電流
の通電による発熱や消費電力の問題を改善でき、さらに
センス電流の電流値の設定により同時にＭＲヘッドのバ
イアスを最適化して、ＭＲヘッドの感度分布を良好に
し、再生信号波形の歪を最小化することができるという
利点がある。

【００３４】次に、図５を参照して本発明の他の実施例
を説明する。図１と相対応する要素に同一符号を付し
て、相違点を中心に説明する。本実施例はＭＲヘッド１
０３として、図６（ｃ）に示したコイルバイアス方式を
想定している。すなわち、本実施例においてはＭＲヘッ
ド１０３にＭＲ素子とは別にバイアス膜２０１が設けら
れている。このバイアス膜２０１には、センス電流通電
回路１０４とは別に設けられた定電流回路２０２によっ
て一定のバイアス電流が通電される。定電流回路２０２
は、制御回路２０３によって最適な電流値となるように
制御される。

【００３５】本実施例の具体的な動作例は先の実施例と
同様であり、センス電流とバイアス電流を独立に制御す
ることを除いて同一である。また、本実施例による効果
も先の実施例と基本的に同様である。また、本実施例に
おいて定電流回路２０２によるバイアス電流について
も、センス電流通電回路１０４によるセンス電流と同様
に記録データフォーマットに応じて例えば無信号区間で
電流値を減少させるように制御回路２０３を構成するこ
とによって、発熱や消費電力をさらに低減させることも
可能である。

【００３６】なお、本発明はＭＲヘッドとして図６
（ｄ）に示したハード膜バイアス方式のものを用いた場
合にも同様に適用できることはいうまでもない。

【００３７】また、前記実施例ではセンス電流波形を波
形メモリ１０９にディジタル値系列として記憶してお
き、これを磁気ディスク１０１上の記録データフォーマ
ットに対応したタイミング信号に従って読み出し、Ｄ／
Ａ変換してセンス電流通電回路１０４に制御信号電圧と
して供給したが、この構成はあくまで一例であり、例え
ばタイミング信号をＰＷＭ（パルス幅変調）回路に入力
して所望のセンス電流波形の元となるパルス幅変調波を
生成し、これを積分して制御信号電圧とすることも可能
である。さらに、センス電流通電回路１０４としてプッ
シュプル回路を例示したが、センス電流の方向および電
流値を外部からの制御により可変できるものであれば、
どのような回路構成のものを使用しても構わない。

【００３８】また、前記実施例ではＭＲヘッドを１個の
み使用した場合を説明したが、複数のＭＲヘッドを備え
た磁気ディスク装置の場合、各々ＭＲヘッド毎に個別に
センス電流波形とその電流値やバイアス電流を制御でき
るように構成することも可能である。その場合、センス
電流波形とその電流値やバイアス電流を最適値を求めて
おき、これを記憶しておくようにすることも有効であ
る。

【００３９】その他、本発明は種々変形して実施するこ
とが可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば磁
気ディスク上の記録データフォーマットに応じてセンス
電流の波形および電流値を制御できるようにしたため、
例えば磁気ディスク上の記録データフォーマットの無信
号区間でセンス電流の電流値を減少させるなどにより、
エレクトロマイグレーションを緩和する同時に、不要な
センス電流を流さないことでセンス電流の発熱の問題
や、消費電力の問題を低減でき、さらに無信号区間での
センス電流の増減を徐々に行うことによって、センス電
流の急激な変化によるポップコーンノイズの発生を抑制
できる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る磁気ディスク装置の構
成図

【図２】同実施例におけるセンス電流とバイアス電流の
動作波形図

【図３】同実施例における記録時のデータフォーマット
とセンス電流の動作波形図

【図４】同実施例における再生時のデータフォーマット
とセンス電流の動作波形図

【図５】本発明の他の実施例に係る磁気ディスク装置の
構成図

【図６】ＭＲヘッドの種々の形式を示す図

【符号の説明】

１０１…磁気ディスク１０２…スピンドルモータ１０３…ＭＲヘッド１０３…通電回路１０４…センス回路２０１…バイアス膜２０２…定電流回路２０３…制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 5/09 G11B 5/00 - 5/024

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気ディスク上に配置され、該磁気ディス
ク上の記録磁化に応じて電気抵抗が変化する磁気抵抗効
果素子を含む磁気抵抗効果型磁気ヘッドと、前記磁気抵抗効果素子にセンス電流を通電する通電手段
と、前記通電手段により通電されるセンス電流に基づく再生
出力を前記磁気抵抗効果素子から検出する検出手段と、この検出手段により検出された再生出力に基づき、前記
通電手段により通電されるセンス電流の波形および電流
値を前記磁気ディスク上の記録データフォーマットに応
じて制御する制御手段とを有することを特徴とする磁気
ディスク装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記検出手段により検出
された再生出力に基づいて前記記録データフォーマット
における無信号区間を認識し、該無信号区間で前記セン
ス電流の電流値を減少させることを特徴とする請求項１
記載の磁気ディスク装置。
【請求項３】前記制御手段は、前記検出手段により検出
された再生出力に基づいて前記記録データフォーマット
における無信号区間を認識し、該無信号区間の始期では
前記センス電流の電流値を徐々に減少させ、該無信号区
間の終期では前記センス電流の電流値を徐々に増加させ
ることを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装
置。
【請求項４】前記制御手段は、前記検出手段により検出
された再生出力に基づいて前記記録データフォーマット
における無信号区間を認識し、該無信号区間のうち所定
の長さ以上の区間では前記センス電流の電流値を減少さ
せ、所定の長さに満たない区間では前記センス電流の電
流値を変化させないことを特徴とする請求項１記載の磁
気ディスク装置。