JPH06267001A - 磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＭＲヘッドを用いた磁気ディスク装置等の磁気
記録再生装置において、ＭＲヘッドのエレクトロマイグ
レーションをより確実に防止して信頼性の向上と長寿命
化を図る。 【構成】磁気ディスク１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用いたＭＲヘッド１と、
このＭＲヘッド１の磁気抵抗効果素子にセンス電流を通
電する通電方向の切換え可能な通電回路５と、磁気抵抗
効果素子の抵抗変化に伴う電圧変化を検出して記録情報
を再生するセンス回路４と、センス電流の所定時間内で
の時間積分値を求めるセンス電流積算回路１１と、この
時間積分値が所定値以下に保持されるようにセンス電流
の通電方向を制御するスイッチ制御回路１０とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気ディスク装置などの
磁気記録再生装置に係り、特に磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドを用いて再生を行う磁気記録再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気記録再生における記録密度の
向上に伴い、磁気ディスク装置においても、従来からの
誘導型磁気ヘッド代わって、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）を搭載
した装置が製品化されるに至っている。

【０００３】ＭＲヘッドの原理を図４を用いて説明す
る。ＭＲヘッドの具体的構成には、シールドの有無、動
作点バイアスの掛け方などにより種々のタイプがある。
いずれのタイプも、原理的には図４に示されるように、
ＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）１０１にセンス電流を流
し、磁気記録媒体の記録トラック１０２の上の磁化に応
じたＭＲ素子１０１の電気抵抗の変化を電圧変化として
検出することで記録情報を再生する、というものであ
る。

【０００４】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、ＭＲヘッドの信頼性を確保する上で、エレクト
ロマイグレーションと呼ばれる現象が問題となる。

【０００５】エレクトロマイグレーションは、金属中に
高密度の電流が流れる際に起こる現象であり、電子流と
熱的に活性化した金属イオンとが運動量の交換を行い、
金属イオンを流れの方向に押しやるために発生すると言
われている。エレクトロマイグレーションにより金属イ
オンが不足した部分では、ボイド（ｖｏｉｄ）が形成さ
れ、これが成長して不均一が増大し、最終的にはＭＲ素
子の抵抗値増加、さらには断線といった事態を引き起こ
す。

【０００６】ＭＲヘッドを使用した従来の磁気記録再生
装置においては、エレクトロマイグレーションによるＭ
Ｒヘッドの特性変化や断線を防止する目的で、主として
材料・デバイスの面からの改良がなされてきた。

【０００７】一方、最近では装置サイドからのエレクト
ロマイグレーション対策も考えられるようになってき
た。例えば、特開昭４−２７１００１号に開示されてい
るように、所定のタイミング毎にセンス電流を反転させ
る方式がその一つである。この公知例によれば、再生モ
ード（あるいは記録モード）であることを示す制御信号
の立ち上がり（あるいは立ち下がり）でセンス電流を反
転させている。この方法では再生モード（あるいは記録
モード）が終了した後は、センス電流の反転がないた
め、一方向に定常的にセンス電流が流れ続けることにな
り、エレクトロマイグレーション対策としては十分でな
い。

【０００８】また、この公知例にはエレクトロマイグレ
ーションの低減のため、再生モード時のみセンス電流を
流す方法も開示されているが、この方法でもエレクトロ
マイグレーションを効果的に防止することはできない。
この点について、図５に示す磁気ディスクフォーマット
を参照して説明する。まず、記録時について考えてみる
と、記録に先立って再生時と同様に磁気ディスク上のＩ
Ｄ情報を読む必要があるため、ＩＤ領域では再生用のＭ
Ｒヘッドにセンス電流を流して読出しを行う必要があ
る。さらに、最近の磁気ディスク装置はトラック密度が
高くなっているため、データ面にもサーボ情報を記録し
た、例えばセクタサーボ方式といった方式が主流になっ
ている。従って、再生時、記録時のみならず、シーク時
やトラックに追従している場合にも、再生ヘッドによる
サーボ情報の読み出しが必要になっている。

【０００９】図６に、セクタサーボ方式における磁気デ
ィスクフォーマットの一例を示す。また、図７に図６の
磁気ディスクフォーマットに対応した各モードにおける
センス電流の通電の様子を示す。図７に示すように、
（ａ）シーク時／トラック追従時のようにサーボ情報の
みを読出す場合と、（ｂ）書き込み時のようにＩＤ領域
を読出す場合、および（ｃ）読み出し時のようにデータ
領域を読出す場合で、それぞれＭＲ素子１０１のセンス
電流通電時間が異なる。すなわち、（ａ）（ｂ）および
（ｃ）の場合のセンス電流通電時間はそれぞれＡ、Ｂお
よびＣであり、Ｃが他の二つＡ、Ｂに比べて圧倒的に長
い。従って、例えば（ｂ）（ｃ）のモードが交互に現れ
る場合など、短い通電時間と長い通電時間が交互に現れ
るケースでは、ある一方向に通電される時間が一方的に
長くなるという問題が生じることになる。

【００１０】さらに、前記公知例には記録モードや再生
モードに関係なく、ある一定時間が経過する度にＭＲヘ
ッドのセンス電流を反転させる方法も記載されている
が、具体的にどの様なタイミングで反転させるかについ
ては示されておらず、エレクトロマイグレーションを防
止するには不十分であった。

【００１１】

【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ヘッドのセンス電流をあるタイミングで反転させる
従来の方式では、磁気ディスクフォーマットの関係など
から、センス電流が一方向に流れる時間が長くなる場合
があり、エレクトロマイグレーション対策として十分で
ないという問題があった。

【００１２】本発明は、ＭＲヘッドを用いて再生を行う
磁気ディスク装置等において、ＭＲヘッドのエレクトロ
マイグレーションをより確実に防止できる磁気記録再生
装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【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素子に通電されるセンス電流の所定時
間内での時間積分値が所定値以下に保持されるようにセ
ンス電流の通電方向を制御する制御手段を備えたことを
特徴とする。

【００１４】この制御手段は、より具体的には例えばＭ
Ｒヘッドのセンス電流の時間積分値を求め、現時点での
センス電流の通電方向が該時間積分値の極性と逆極性と
なるように通電方向を決定する。

【００１５】また、ＭＲヘッドのセンス電流の通電方向
の反転動作をほぼ等間隔の信号、すなわち周期的に発生
される何らかの信号に同期させ、磁気ディスクなどの記
録媒体上の記録フォーマットでのギャップ部を利用し
て、センス電流の通電方向を該ギャップ部毎に反転させ
るようにしてもよい。

【００１６】

【作用】本発明では、ＭＲヘッドのＭＲ素子に流される
センス電流の時間積分値、つまりＤＣ成分の値が所定値
以下、例えば略ゼロに保たれる。すなわち、センス電流
は互いに逆の二つの方向に平均的に流れることになるの
で、ＭＲ素子内の金属イオンが一方向に動かされること
がなくなり、エレクトロマイグレーションが効果的に防
止される。これによりエレクトロマイグレーションによ
るＭＲ素子の抵抗値増加、さらには断線といった事態を
回避することができる。

【００１７】

【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
置の要部の構成を示す。

【００１８】図１において、磁気ディスク１は例えばハ
ードディスクあるいはフロッピーディスクであり、スピ
ンドルモータ２により回転される。ＭＲヘッド３は磁気
ディスク１上の記録情報を再生するための再生ヘッドで
あり、一般には薄膜ヘッドにより構成され、図示しない
記録ヘッドと一体的に設けられることもある。

【００１９】ＭＲヘッド３には、センス回路４と通電回
路５が接続されている。通電回路５は正負両極性の定電
流源６，７と、これらの定電流源６，７と接地電位を選
択的にＭＲヘッド４に接続するための切換えスイッチ８
からなる。この通電回路５は通電の有無と通電方向が制
御可能に構成されており、通電方向は切換えスイッチ８
により定電流源６が選択されたときはプラス方向、定電
流源７が選択されたときはマイナス方向となり、また切
換えスイッチ８により接地電位が選択されたときは通電
無しの状態となる。センス回路４は通電回路５からの通
電によるＭＲヘッド３の電圧降下を検出して、磁気ディ
スク１上の記録情報に対応した再生出力を得る回路であ
る。

【００２０】通電回路５内の切換えスイッチ８は、スイ
ッチ制御回路９からの切換え信号により制御される。ス
イッチ制御回路９は、磁気ディスク装置全体の制御を司
るシステムコントローラ１０およびセンス電流積算回路
１１に接続されている。システムコントローラ１０は、
ＭＲヘッド３への通電タイミングを指定するための図２
（ａ）に示すゲート信号をスイッチ制御回路９へ供給す
る。

【００２１】センス電流積算回路１１は、通電回路５に
よってＭＲヘッド３に通電される図２（ｂ）に示すよう
なセンス電流をその極性を考慮して図２（ｃ）のように
積算することにより、センス電流の所定期間Ｔ内での時
間積分値（ＤＣ成分）を求めるものである。スイッチ制
御回路９から切換えスイッチ８に対して、該スイッチ８
が定電流源６を選択する状態のとき「＋１」、定電流源
７を選択する状態のとき「−１」、そして接地電位を選
択する状態のとき「０」という値を示す切換え信号が供
給されるものとすると、センス電流積算回路１１はスイ
ッチ制御回路９から出力される切り換え信号を積算する
カウンタにより構成される。

【００２２】スイッチ制御回路９は、センス電流積算回
路１１の積算結果（時間積分値）を受けて、この時間積
分値が所定値以下、具体的には略ゼロとなるように、ス
イッチ制御回路９への制御信号を切り換えることによ
り、図２（ｂ）に示すように通電回路５によるＭＲ素子
１への通電方向を例えば時間積分値の極性と逆の極性に
制御する。すなわち、例えば図２（ａ）の場合、期間Ｔ
でのセンス電流の時間積分値は図２（ｃ）のようにマイ
ナスであるため、次のセンス電流の通電はプラス方向と
する。

【００２３】次に、本実施例の具体的な動作例を説明す
る。まず、ＭＲヘッド３にセンス電流を流すタイミング
は図７に示した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、（ａ）のシーク時および待機時
（所定のトラックに追従しているが、記録／再生はして
いない状態）には、サーボデータを読むときだけセンス
電流を流す（通電時間Ａ）。また、（ｂ）の記録時はサ
ーボデータおよびＩＤ情報を読み込むときだけセンス電
流を流す（通電時間Ｂ）。さらに、（ｃ）の再生時はセ
クタ全般にわたってセンス電流を流す（通電時間Ｃ）。

【００２４】ここで、本実施例においてはＭＲヘッド３
に流すセンス電流の時間積分値がセンス電流積算回路１
１の保持している値（時間積分値）の極性と逆極性とな
るようにセンス電流の通電方向を決定する。例えば、図
７（ａ）においてはギャップ部からギャップ部までの期
間のセンス電流の時間積分値はマイナスであり、これが
センス電流積算回路１１に保持されるため、次の通電は
これと逆極性であるプラス方向に通電することになる。
この場合、通電時間の時間積分値の最大値は上記Ａ，
Ｂ，Ｃの最大値、すなわちＣに抑えられることが分か
る。

【００２５】なお、センス電流積分回路１１はＭＲヘッ
ド３へのセンス電流を極性を含めて積算できるものであ
ればどのような構成でもよく、例えばセンス電流そのも
のの値をその極性を考慮してアナログ的に積算するもの
であってもよいし、また例えば磁気ディスク１上のフォ
ーマットの各領域の等価的なバイト数をディジタル的に
積算するようなものであってもよい。

【００２６】主としてポータブルタイプのパーソナルコ
ンピュータに搭載される磁気ディスク装置では、省電力
化のために長時間ホストからのアクセスが無い場合、デ
ィスクの回転を止めたり、記録／再生回路の動作を休止
させるモード（アイドル、スリープなどと呼ばれること
が多い）が設けられている。このようなモードに入った
ときや、磁気ディスク装置の立ち上げ時に回転数が所定
範囲の回転数に達しないときは、ＭＲヘッド３にセンス
電流を流さないようにすることも有効である。また、電
流バイアス方式のＭＲヘッドを採用する場合にあって
は、パワーセーブのためにセンス電流と同期してバイア
ス電流を遮断することも有効である。

【００２７】次に、図１および図３を用いて本発明の他
の実施例を説明する。本実施例においては、磁気ディス
ク１を回転させるスピンドルモータ２から得られるイン
デックス信号を利用して、磁気ディスク１の一回転毎に
ＭＲヘッド１のセンス電流の極性反転を行うように構成
する。

【００２８】すなわち、磁気ディスク１の定常回転時は
インデックス信号は周期的であるので、インデックス信
号が発生される毎にセンス電流の極性を交互に反転させ
ることにより、特にセンス電流積算回路１１を設けるこ
となく、センス電流の時間積分値を磁気ディスク１の一
回転の周期に相当する時間間隔以内の積分値に納めるこ
とができる。本実施例では、インデックス信号が周期的
に発生される信号であることに着目し、センス電流積算
回路１１に代えて、前回センス電流を通電した時の通電
方向（極性）を保持するためのメモリとして、例えば図
１に示すようにフリップフロップ１２を設け、このフリ
ップフロップ１２の状態をインデックス信号毎に反転さ
せるようにしている。

【００２９】なお、図３ではセンス電流の反転タイミン
グについては示していないが、図７の場合と同様、磁気
ディスクフォーマット上の適当なギャップ部でセンス電
流を反転させることが好ましい。

【００３０】ところで、エレクトロマイグレーションの
発生原因から考えて、ＭＲヘッド３に対して一方向に連
続してセンス電流を通電する時間は短い方が望ましい。
このためＭＲヘッド３に流すセンス電流の通電方向を反
転させるのに使用する略周期的な信号として、セクタパ
ルスを用いることもできる。セクタパルスを用いてセク
タ毎にセンス電流の通電方向を反転させると、インデッ
クス信号を用いた場合より頻繁に反転を行うことができ
るので、より効果的にエレクトロマイグレーションを防
止することができる。

【００３１】セクタパルスはトラック全体のギャップ部
を除き周期的なので、通電はトラック全体のギャップ部
を除くこととし、前回通電した時の通電方向を保持する
メモリ（フリップフロップなど）を設けることにより、
有効にセンス電流のＤＣ成分をゼロにすることができ
る。この場合も、センス電流の通電方向の反転タイミン
グは図７と同様に、セクタ単位で適当なギャップ部で反
転させるようにすることが望ましい。

【００３２】また、センス電流の通電方向を反転させる
ため、ＭＲヘッド３はその再生特性がセンス電流の向き
に依存しないようなものであることが好ましい。このよ
うな観点からは、ＭＲ素子がデュアル構成となっている
など、ＭＲヘッド３がセンス電流の方向に対して対称な
構造となっていることが望ましい。

【００３３】さらに、本発明の他の実施例として、磁気
ディスクフォーマットのギャップ部などを利用して所定
のタイミング（例えば磁気ディスクの一回転）毎にセン
ス電流のＤＣ成分がゼロとなるように補償するセンス電
流をＭＲヘッドに流したり、振幅が徐々に減衰する交番
電流を流す、といった方法を上述した本発明によるセン
サ電流の通電方向反転動作に組み合わせて適用すること
も、エレクトロマイグレーションの防止に有効である。

【００３４】その他、本発明は磁気ディスク装置に限ら
れず、磁気テープを用いた磁気記録再生装置にも適用で
きるなど、その主旨に反しない範囲で種々変形して実施
することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればＭ
ＲヘッドのＭＲ素子に流すセンス電流の時間積分値を所
定値以下に保つようにセンス電流の通電方向を制御する
ことにより、エレクトロマイグレーションによるＭＲ素
子の抵抗値の増大、さらには断線といった事態を回避す
ることができ、ＭＲヘッドの信頼性向上と長寿命化を図
ることができる。

【００３６】さらに、本発明の一実施例によるとセンス
電流の通電時間を必要最小限に抑えられるので、ＭＲ素
子の発熱が最小限に抑えられ、延いては金属イオンが熱
的に活性化されることが抑制されるので、エレクトロマ
イグレーション防止に一層の効果が得られる。

【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】同実施例の動作を説明するためのタイムチャー
ト

【図３】本発明の他の実施例の動作を説明するためのタ
イムチャート

【図４】ＭＲヘッドの原理説明図

【図５】磁気ディスクフォーマットの一例を示す図

【図６】磁気ディスクフォーマットの他の例を示す図

【図７】磁気ディスク装置の各動作モードにおけるセン
ス電流の通電の様子を示す図

【符号の説明】

１…磁気ディスク ２…スピンドル
モータ ３…ＭＲヘッド ４…センス回路 ５…通電回路 ６…正極性定電
流源 ７…負極性定電流源 ８…切換スイッ
チ ９…スイッチ制御回路 １０…システムコ
ントローラ １１…センス電流積算回路 １２…フリップ
フロップ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気記録媒体上に配置され、該磁気記録媒
   体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、 該磁気抵抗効果素子にセンス電流を通電する通電手段
   と、 前記磁気抵抗効果素子の抵抗変化に伴う前記センス電流
   による電圧変化を検出して記録情報を再生する再生手段
   と、 前記センス電流の所定時間内での時間積分値が所定値以
   下に保持されるように前記センス電流の通電方向を制御
   する制御手段とを備えたことを特徴とする磁気記録再生
   装置。