JPS59165228A - 垂直磁気再生ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は垂直磁気記録媒体に用いられる垂直磁気再生
ヘッドに関し、特に高感度再生を図るためのヘッド構造
の具現化に関する。

垂直磁気記録方式は、これまでの磁気記録方式とは比較
にならないほどの高密度記録を可能にする磁気記録方式
として近年活発に研究開発が進められてい志。

ところで、この垂直磁気記録方式はテープやディスクと
いった記録媒体の「厚さ方向」に磁気ａピ録を行なおう
とする方式であることから、この記録媒体は勿論のこと
、この記録・再生用のヘッドすなわち垂直磁気ヘッドと
してもおのずと従来の磁気ヘッドとは異なった特性をも
つものが必要とされる。すなわち垂直磁気ヘッドにおい
ては、 ａ）記録媒体が磁気的に垂直異方性を有することから、
分布が鋭く、かつ大きな垂直方向磁界を発生してこれを
十分に磁化し得ること。

および ｂ）　小さな起磁力で記録媒体への記録を可能とし、こ
の記録した記録媒体から大きな再生出力を取り出し得る
こと。

が王に要求される。Ｃのような要求を満たすものとして
補助磁極励磁型磁気ヘッドが提案されていることは周知
の通りである。この補助磁極励磁型磁気ヘッドの構成を
第１図に示す、すなわちこの種の磁気ヘッドは、同第１
しｌに示すように、ニッケル（Ｎｉ）−鉄（、Ｆ、’ｅ
　）合金やパーマロイ等の高透磁率磁性体薄膜がらな９
その先婦がｇピ鐸媒体ＲＭの磁性層に摺接するよう配さ
れる主磁極１１この主磁極１を保持する非磁性体ホルダ
２ａおよζト２ｂ、上記主磁極１に比べて十分な厚さを
有するフェライト等の高透磁率磁性体材料からなり６己
録媒体ＲＭを介して上記主磁極１の先端部と対向するよ
う配される補助磁極３、この補助磁砂３の先端部近傍に
巻装された信号記録・再生用コイルとしての励磁コイル
４をそれぞれ有して構成され、上記励磁コイル４に適宜
な電流を流して補助磁極３を励磁することにより生じる
主磁極１の強い伸直磁界で記録媒体ＲＭの磁性層に信号
を記録し、捷た記録媒体ＲＭの磁性層からの磁界により
生じる主磁極１の磁束を補助磁極３に誘導して信号を再
生するよう動作する。

ただし、このような補助磁極励磁型の垂直磁気ヘッドに
おいては、本質的に磁束開放型であることから、特に高
密−で上記信号の記録を行なった場合には、この再生時
に磁界ループが大きくなって多大なエネルギー損失を生
じること、および記録砂体ＲＭ上の磁界の変化を電磁Ｍ
ｇ１を介して間接的に補助磁極３に誘導して再生信号と
することなど全原因として再生出力が低下したシ、ある
いは主磁極１の厚みが記録波長の偶数倍に一致したとき
その再生出力が急に降下するいわゆるティップ現像が生
じたりするものであり、い１だ再生糸に多々問題を残す
、このような背景から、近年では磁気抵抗効果を利用し
て上記記録信号の再生を行なういわゆる磁気抵抗効果素
子ヘッド（以下単にＭＲへラドという）を１口」垂直磁
気記録方式における再生ヘッドとして用いることが提案
され、具体化が進められている。

以下に、このＭＲヘッドによる信号再生原理を第２図を
参照して簡単に説明する。

第２図において、５が上記ＭＲヘッドの本体を構成する
磁気抵抗効果素子、６がこの磁気抵抗効果素子５の両端
電極を通じて定電流を供給する定電流源であり、このよ
うな状態におかれた磁気抵抗効果素子５は、伺らかの磁
界が作用することによってその電気抵抗値が変化する。

すなわち、この定電流■が印加されている磁気抵抗効果
素子５を同第２図に示すように垂直磁気記録がなされた
記録媒体ＲＭ上に配設することにより、該記録媒体ＲＭ
の磁性層（垂直磁化膜）からの磁界Ｈが作用してこの磁
気抵抗効果素子５内に磁化Ｍが発生し、これに伴なって
その電気抵抗値が変化する。したがって、この磁気抵抗
効果素子５の上記両端電極間における”電圧■の変化全
監視していれは、上記記録媒体ＲＭ上の磁界変化が検出
できることになシ、同起録媒体ＲＭへの電磁変換ｋ　＠
信号は上記電圧Ｖによって有効に再生される。しかもこ
のＭＲヘッドの場合、同再生出力が上記磁気抵抗効果素
子５と記録媒体ＲＭ・との相対速度に依存しないという
利点も併せ有する。

しかし、このようなＭＲヘッドを実用化して十分な再生
出力を和ようとした場合、 ０　上記磁気抵抗効果１子５の形状、寸法比等をＭ適化
しなければならない。

０　永久磁石を併設するなど上記磁気抵抗効果素子５に
外部バイアス磁界をヵえるための手段を構しなければな
らない。

等々、技術的にいまだ多くの困難かっ＠才とぅ。

この発明は上記笑悄に！みてなされたもので、実用性に
富む簡単な構造でＳ／；Ｎ比に優れた大きな再生出力を
取り出し得る、垂直、磁気再生へ水平磁化膜と垂直磁化
膜との２層膜からなる磁性層に生じる馬蹄形モードの残
留磁化の磁路を゛さらに閉磁路とし得るよう、上記垂直
磁気記録媒体の磁性面に対して垂直に配される磁気抵抗
効果素子の他に、該磁気抵抗効果素子と磁気的に結合さ
れて上記垂直磁気記録媒体内の残留磁化の磁路を閉成す
る適宜な磁路閉成手段を設けてヘッド構造をいわゆるＵ
字構造とし、上記磁気抵抗効果素子に上記閉成される磁
路と垂直力向の電流全印加してこの電極両端間に生じる
電圧変化に基づいて上記残留磁化に対応した記録信号を
再生するようにする。

したがってこの発明にかかる垂直磁気再生ヘッドによれ
ば、前述した再生効率がよくてかつこの再生出力が上記
磁気抵抗効果素子とり■！直磁気記録媒体との相対速度
に依存しないというＭＲヘッド本来の利点に加えて、閉
磁路による磁気再生が行えることから、特にＡく久磁石
幻による磁気抵抗効果素子・＼の外部バイアス磁界な与
えなくとも島レベルの再生信号を取り出すことができる
。また、上紀磁路閉成牛段を設けることによる再生効率
の向上に伴なって磁気抵抗効果素子自体の形状、寸法比
等の精度に緩″Ａ口されることとなり、その作製も非常
に容易なものとなる。

なお、上記磁路閉成手段は、上述した磁気抵抗効果素子
でＵ字状に一体的にｔｉｎ成したり、あるいはパーマロ
イ等の高透磁率磁性体材料で構成することが竹性的には
長も望寸しいが、基本的には磁性体材料であれはいかな
る材料で構成してもよい。特にこの磁路閉成手段全土Ｇ
Ｃのような高透磁率磁性体材料で拾成し、さらにこの高
透磁率磁性体材料が前述した補助磁極励磁型単磁極ヘッ
ドの主磁極全構成するようにすれば、簡単な構造でかつ
上述した非常に優れｆＣ特性を有する記釘・再生兼用の
垂直磁気ヘッドを実現することができる。

また、この発明の垂直磁気再生ヘッドによれば１上述し
たように特に外部バイアス磁界を与えなくとも十分な再
生出力が得られるものであるが、上記磁気抵抗効果素子
近隣に永久磁石を配設して該磁気抵抗効果素子にバイア
ス磁界を性力するようにすれば、さらにＳ／Ｎ比に伏れ
た大きな再生信号を取シ出すことができる。

以下、この発明にかかる垂直磁気再生ヘッド全添附図面
に示す実施例にしたがって詳細に説明する。

はじめに第３図１〜第５図を参照してこの発明の詳細な
説明する。

第３図１は・この発明のうＦ直磁気１ｈ住ヘッド７と記
録媒体ｌζΔ１との磁気的相互間係を示すものである。

ここで、記録媒体ＲＭは、非磁性ベースＲＭＯおよびこ
の土に形成された水平磁イヒ膜ＲＭＩ　と垂直磁化膜Ｒ
Ｍ２　との２層月・ざからなる磁性層によって構成され
ており、脣たこれら各磁イ゛ヒ膜Ｒ↑、１□およびＲＭ
ｚ　における残留磁化の方向はそれぞれ同第３図に示す
矢印の方向と一致している。すなわち、垂直磁什肛’、
　ＲＭ　？　における垂直磁化は、水平硫化膜１（Ｍ　
、によりその裏ｆｉ１１の磁路が閉じられて同図中破か
−で示すような馬蹄形モードとなることから、その減磁
作用が減って残留磁化が強められている。−）だ、上記
再生ヘッド７は、同第３図に示すような磁路閉成部ＭＣ
′ｆｒ具えたＵ字構造の′４ｆ！り、抵抗効果素子によ
って構成されるＭＲヘンドであり、上記記録媒体ＲＭの
磁性層上金図甲矢印Ｆ１力向に′走行する（または記録
妓一体ＲＭが同矢印Ｆｌ力向に移動する）、、シたがっ
て、記録媒体ＲＭの磁性層の上記再生ヘッド７が近接し
た部分の磁イ５ゆ、よ２１．７゜。アラゆえよ′、イ。

より７、完全に閉じられてざらに強められ、一方の再生
ヘッド７自体の磁化もこの磁路閉成に伴なって強められ
る。この結果、上記閉成される磁路に垂直方向の電流が
印加される（第２図参照）磁気抵抗効果素子の抵抗値変
化も大きなものとなり図示しない同素子の電極からＦｉ
Ｓ／Ｎの高い大きな再生出力が取り出される。

また、上述した構造の再生ヘッド７を使用した場合、そ
の再生出方波形も第２図に示したような通常のＭＲヘッ
ドによる再生出方波形とは違ったものとなる。この態様
を第４図に示す。

すなわち、第４図（ａ３に示すような記録媒体ＲＭの垂
直磁化膜ＲＭ２　における残留磁化を再生す゛るにあた
り、通常のＭＲヘッドでは、第４図（ｂ）に示すように
それぞれの磁化領域の磁化量がそのまま再生出力として
得られるが、上述した再生ヘッド７では、隣り合った磁
化領域毎に上記閉成される磁路の磁化力向が反転するた
め、第４図（ｃ）に示すように隣り合った磁化領域の磁
化の差が再生出力として得られる。このように、上記再
生ヘッド７を使用した場合には、前述した補助磁極励磁
型単磁極ヘッド等のいわゆる電磁変換型の磁気ヘッドに
よる再生出力波形と類似した出力波形が得られる。なお
、通常のＭＲヘッドおよび上記再生ヘッド７においてそ
の再生特性の決定に寄与する磁化（記録媒体ＲＭの残留
磁化あるいは磁気抵抗効果素子自体の磁化）と磁気抵抗
効果素子の抵抗値変化との関係は第５図に示す通りであ
る。

第６図に上述した原理に基づいて構成し’ｆにの発明に
かかる垂直磁気再生ヘッドの一実施例を示す。

すなわち第６図において、７１は例えばニンケ／Ｉｚ（
Ｎｉ）−鉄（Ｆｅ）合金からなシ、Ｆ！３図に示したよ
うなＵ字状の断面形状を持って図示しない記録媒体内の
残留磁化の磁路を閉成し得るよう加工された磁気抵抗効
果素子、７２けこの磁気抵抗効果素子７１のＵ字部の間
隙を埋めるよう形成された二酸化シリコンｌ５ｉＯｔ）
等からなる非磁性体、７３および７４は上記磁気抵抗効
果素子７１に上記閉成する磁路と垂直方向の定電流を供
給するための非磁性金属からなる電極であり、これら磁
気抵抗効果素子７１およびＭ極７３．７４は、実用に際
しては図示しない適宜な非磁性体ホルダによって保持さ
れる。

また第７図は、この実施ｆｅ＋ヘッドを第６図中一点鎖
線で示すＡ−ＡＩｖｉｌに沿って切断した場合の断面構
造を示すものであり、上述した磁気抵抗効果素子７１の
Ｕ字状の断面形状、および上記非磁性７２の形成態様は
この第７図によって明瞭に示される。

なお、この実施ｆ！ｌヘッドの磁気抵抗効果素子７１先
端部の幅Ｗが図示しない記録媒体のいわゆるトラックｉ
に対応した幅となるよう設計され、また上記Ｕ字部先端
の間隔りが第３図に示したように記録媒体内の隣シ合う
磁化領域にかかる間隔となる設計されるものであること
に勿論である。

また、この実箔例ヘッドによる信号再生動作は、先の第
２あの至第５図を参照して説明した原理に基づいて容易
に理解されるものであり、ここでの説明は省略する。

第８図はこの発明にかかる垂直磁気再生ヘッドの他の実
施例を示すものであり、特にこの実施例の場合は同ヘッ
ドを垂直磁気記針・再生並用ヘッドとして使用できる構
成としている。

さて第８図において、８１はニッケルー鉄合金等からな
る磁気抵抗効果素子、８２はフェライト等からなる磁気
結合部材、８３はパーマロイ等の高透磁率磁性体材料か
らなυ、この磁気結合部材８２を介して上記磁気抵抗効
果素子８１と磁気的に結合されて図示しない記録媒体内
の残留磁化の磁Ｎを閉成するよう作用する磁路閉成部材
、８４はこれら磁気抵抗効果素子８１および磁気結合部
材８２および磁路閉成ＫｆｌＳ４；Ｊ８３によって形成
呟れる“ＩＪＰ：ｊ一部の間隙を埋ｄ）るよう形成され
た二酸化シリコン等からなる非磁性体、８５および８６
は上記磁気抵抗効果素子８１に上記閉成する磁路と垂直
方向の定電流を供給するための非磁性金属からなる電極
、３０はフェライト等からなる補助車゛極、４０はリー
ド線４１および４２全介して加えられる信号に基づいて
この補助磁極３０を励磁する励磁コイルであり、竹に上
記補助磁４７ｊ３（ｌは、上記磁路閉成部材８３を主磁
極どＬ７て図示しない記録・媒体が挿入されるギャップ
ＧＰを介してこの磁路閉成部材８３に対向するよう配さ
れている。

また第９図は、この実施例ヘッドを第８図中一点鎖線で
示すＢ　−Ｂ　紐に沿って切断した場合の断面構造を示
すものであり、上述した磁気抵抗効果素子８１と磁気結
合部材８２と磁路閉成部材８３とにより形成されるＵ字
状構造、および上記磁路閉成部材８４と補助磁極３０と
の対向関係はこの第９図によって明瞭に示される。

すなわちこの実施例ヘッドは、上記磁気抵抗効果素子８
１と磁気結合部＠８２と磁路閉成部材８３と電極８５．
８６とによって前述した原理に基づくこの発明の垂直磁
気再生ヘッド金構成し、さらに上記磁路閉成部材８４と
、障助磁極３０と励磁コイル４０とによって第］１ネ１
に基本構成を示した補助磁極励磁型の単車４すヘッドを
構成している。したがって同実施ｆ１１ヘッドにおいて
は、実際の使用に際し、で、前Ｅ　’）−ド数４１およ
び４２が図示しｆｒい記鈴信号出力装働に接続され、ま
た前記Ｎ極８５および８６がし「示しない定電流のに接
続されるとともに、同ヘッドの再生信号出力端子として
図示しない信号再生装置に接続され、前δピリード紳４
１および４２に記録信号を印加し２て柿助磁竹＜　３０
を励磁することにより生じる主磁極すなわち磁路閉成部
材８３の強い垂直磁界で記録ｗ体への信号記＠を行ない
、また前述した原理に基づく記録媒体内残留磁化の磁路
閉成および磁気抵抗効果素子８】の磁気抵抗効果を利用
して上記磁気記録された信号の再生を行なう。

ナオ、この実施例ヘッドにおいてもトラック幅および記
録媒体内の隣り合う磁化領域間隔等に対する設計条件は
先の実施例ヘッドの場合と同様であり、また実用に際し
てはそれぞれのヘッドブロックが各別の非磁性体ホルダ
によって保持される。

第１Ｏ図および第１１図に、この発明にかかる垂直磁気
再生ヘッドのさらに他の実施例を示す。

すなわちこれら第１０図１および第１１図に示す実施例
は、先の第６図に示した実施例ヘッドの磁気抵抗効果素
子７１の近隣にさらに永久磁石９１あるいは９２′Ｊｋ
同第１０図あるいは第１１図に示す態様で配設して、上
記磁気抵抗効果素子７１にバイアス磁界（第１０図およ
び第１１図中の破線矢印参照）を与えるようにしたもの
である。これにより同〜ツドによる再生出力はさらに増
大し、Ｓ／Ｎ比もさらに向上する。

なお、この第１０図および第１１図に示す実施例が第８
図に示したような実施例ヘッドにも同様に適用できるこ
とは勿論である。

【図面の簡単な説明】

あ１シ１は神助磁極励磁壓垂ぽ磁気ヘッドの基本構成を
示す斜視時、第２１９はｋｉ　Ｒヘッドによる信号再生
装置を説明するだめの剰視図、罪、３図はこの発明にが
かる怜直磁気再生ヘッドの原理を示す１１１１面図、第
４し１は辿常のＭ、　Ｒヘッドとこの発明にかかる垂直
磁気再仏ヘッドとの再生出力波形の違いを示すクィノ・
チャート、第５しｉＦｉ磁気抵抗効果素子の磁什−狐抗
伯、特性を示す線図１１第６図はこの発明にががる垂直
磁気ｐ千生ヘッドの一実施例を示すｆＩ視図、第７し」
は第６図に示した実施例ヘッドのＨ；＋面構造を示す断
面ｍ！　、第８し１はこの発明にかがる垂直磁気ｐＪ生
ヘッドの他の実施例を示す斜視は１、第９図１は第８図
に示１〜た実施側：へ２ドの断面ｈｑ造を示す断面図、
第１Ｏ図および第】】し；けこの発明にががる垂直磁気
杓生ヘッドのさらに他の実施例を示す斜視図である。 ３０・・・・補助磁極、　　４０・・励磁コイル、　４
１４２・・・炭車コイルリード線、　　７１’、８１・
・・磁気抵抗効果素子’　　７２＋８４・・、非磁性体
、７　Ｊ　＋　７４　＋　ｖ　５　＊　８６・・’Ｌｊ
イジ、　　８２・・−θ唄＃ｉ’ｉ　’ｔＡ部拐、　８
３・・・る・′、２路際］成翔）を八　９］、、９２・
・７１（久磁石。 第１図 第２図 第３図 第４図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）垂直磁気記録媒体の磁性面に対して垂直に配され
   る磁気抵抗効果素子と、同じく垂直磁気記録媒体の磁性
   面に対して垂直に配され、かつ前記磁気抵抗効果素子に
   磁気的に結合されて前記垂直磁気記録媒体内の残留磁化
   の磁路を閉成する磁路閉成手段と、前記磁気抵抗効果素
   子に前記閉成される磁路と垂直方向の電流を印加するた
   めの！極とを具えた垂直８気再生へラド・（２前記出路
   閉成手段を磁気抵抗効果素子で構成する特許請求の範囲
   第（１）項記載の垂直８気再生ヘッドや （３）前記磁路閉成手段を高透磁率破性体材料で構成す
   る特許請求の範囲第（１）項記載の垂直磁気再生ヘッド
   、 （４）前記磁路閉成手段は、補助磁極励磁型単磁極ヘッ
   ドの主磁極を構成する特許請求の範囲第（３）項記載の
   垂直磁気再生ヘッド。 （５）垂直磁気記録媒体の磁性面に対して垂直に配され
   る磁気抵抗効果素子と、同じく垂直磁気記録媒体の磁性
   面に対して垂直に配され、かつ前記磁気抵抗効果素子に
   磁気的に結合されて前記垂直磁気記録媒体内の残留磁化
   の磁路全閉成する磁路閉成手段と、前記磁気抵抗効果素
   子に前記閉成される磁路と垂直方向の電流を印加するた
   めの電極と、前記磁気抵抗効果素子にバイアス磁界を付
   与するよう配される永久磁石とを具えた垂直磁気再生ヘ
   ッドや