JP2002208121A

JP2002208121A - Ｍｒヘッド及びそれを備えた磁気記録再生装置

Info

Publication number: JP2002208121A
Application number: JP2001000608A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hasegawa; 博幸長谷川; Hiromi Takeda; 裕美武田; Shogo Nasu; 昌吾那須; Takeshi Takahashi; 高橋　　健
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-01-05
Filing date: 2001-01-05
Publication date: 2002-07-26

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】高密度記録された磁気記録媒体からの信号を
再生でき、かつ低密度記録された磁気記録媒体からの信
号も歪の少ない良好なＳＮ比で再生できるＭＲヘッド、
及びこのようなＭＲヘッドが搭載された磁気記録再生装
置を提供する。【解決手段】磁路の少なくとも一部にスピンバルブ型
トンネル磁気抵抗効果素子からなるＭＲ素子２１が配さ
れている。ＭＲ素子２１を構成している自由層２２は異
方性磁気抵抗効果材料からなり、異方性磁気抵抗効果素
子としての機能を兼ね備えている。ＭＲ素子２１および
自由層２２の両方に、信号検出用の出力端子５，２３が
設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果（Ｍ
Ｒ：MagnetoResistive）素子を具備したＭＲヘッド、及
びそれを備えた磁気記録再生装置に関し、特に、高密度
に記録された磁気記録媒体からの情報を再生でき、且つ
低密度記録された磁気記録媒体の情報の読み出しも可能
にするＭＲヘッド、及びそれを備えた磁気記録再生装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気記録が高密度化されるととも
に、薄膜技術を用いて製造されるＭＲヘッド等の磁気ヘ
ッドが注目されている。周知のように、ＶＴＲやテープ
ストリーマといった回転シリンダ方式の磁気記録再生装
置に用いられる磁気ヘッドにも、ＭＲヘッドを用いると
いう試みがなされつつある。

【０００３】ヨーク型のＭＲヘッドの典型的な構造を示
す斜視図を図１５に、断面図を図１６に示す。図１５に
示されているＭＲヘッドは、向かって左側の側面におい
て磁気テープ、磁気ディスク等の磁気記録媒体と接触す
る。記録媒体からの磁束は、下部磁性ヨーク１０１から
上部後部磁性ヨーク１０２、ＭＲ素子１０３、上部前部
磁性ヨーク１０４へと導かれ、ＭＲ素子１０３の磁化回
転による抵抗変化を、センス電流を通電した出力端子１
０５により取り出す構成となっている。現在のところ、
このような磁気ヘッドには、異方性磁気抵抗効果材料を
用いたＭＲ素子、あるいは巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：
Giant MagnetoResistive）材料を用いたＧＭＲ素子を用
いるのが一般的である。なお、図１５において、１０６
は磁気ギャップ、１０７はバイアス導体である。また、
図１６において、１０８は下部基板、１０９は接着層、
１１０は上部基板である。

【０００４】このようなヨーク型のＭＲヘッドにおいて
磁気記録媒体からの微弱な磁気信号を優れたＳＮ比で再
生するためには、ヨークの磁気効率を高めるとともにＭ
Ｒ素子の磁界感度を改善することが効果的である。この
ように改善することで、磁気記録媒体からの微弱な磁界
に対してもＭＲ素子内で大きな磁化回転角が得られるた
め、高い感度で再生信号を得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに感度が高められたＭＲヘッドで、過去に低密度記録
された磁気記録媒体を再生した場合、特に長波長にて記
録された領域でＭＲヘッド内にあまりにも多量の磁束が
流れ込んでしまうため、ＭＲ素子が磁気飽和して線形性
のよい出力が得られないという問題が生じる。この傾向
は、特に磁性層の厚い磁気記録媒体を再生したときに顕
著であり、場合によっては信号が極度にひずみ、記録さ
れた情報が正確に検出できないことすら起こり得る。

【０００６】本発明は、これらの問題を解決するため
に、高密度記録された磁気記録媒体からの信号を再生で
き、かつ低密度記録された磁気記録媒体からの信号もひ
ずみの少ない良好なＳＮ比で再生できるＭＲヘッドを提
供し、さらにこのようなＭＲヘッドが搭載された磁気記
録再生装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のＭＲヘッドは、磁路の少なくとも一部に
配置されたスピンバルブ型トンネル磁気抵抗効果素子
と、該スピンバルブ型トンネル磁気抵抗効果素子に設け
られた信号検出用端子とを備えたヨーク型のＭＲヘッド
において、前記スピンバルブ型トンネル磁気抵抗効果素
子を構成する自由層が、低密度記録された磁気記録媒体
の再生時に磁気飽和しない程度の厚さに設定されている
ことを特徴としている。

【０００８】さらに、前記ＭＲヘッドにおいて、前記自
由層の厚さを３０ｎｍ以上とすることが好ましい。

【０００９】この構成によれば、検出素子としてトンネ
ル磁気抵抗効果素子を用いているので、低密度記録され
た磁気記録媒体の再生時に磁気飽和しない程度に自由層
を厚く形成してもＭＲ比が低下せず、自由層の厚みによ
るヘッド設計上の制約も生じない。従って、低密度記録
された磁気記録媒体を再生する場合に検出素子が飽和す
ることなく、一方、高密度記録された磁気記録媒体を再
生する場合には十分なＳＮ比を持つ再生信号を得ること
ができる。これにより、低密度記録された磁気記録媒体
の再生互換性を容易に実現することが可能となる。

【００１０】また、本発明のＭＲヘッドは、磁路の少な
くとも一部に配置されたスピンバルブ型トンネル磁気抵
抗効果素子と、該スピンバルブ型トンネル磁気抵抗効果
素子に設けられた信号検出用端子とを備えたＭＲヘッド
において、前記スピンバルブ型トンネル磁気抵抗効果素
子を構成する自由層の少なくとも一部が異方性磁気抵抗
効果材料にて形成され、且つ前記自由層の異方性磁気抵
抗効果材料にて形成された部分に信号検出用端子が設け
られて、前記自由層の異方性磁気抵抗効果材料にて形成
された部分が異方性磁気抵抗効果素子として機能するこ
とを特徴とする構成とすることも可能である。

【００１１】この構成によれば、スピンバルブ型トンネ
ル磁気抵抗効果素子及び異方性磁気抵抗効果素子の両方
を検出素子として使用することができる。従って、低密
度に記録された磁気記録媒体からの信号磁束量に合わ
せ、磁気飽和せず適切な出力が得られるように、自由層
の異方性磁気抵抗効果素子部分の膜厚を設計することに
より、低密度記録された磁気記録媒体の場合は異方性磁
気抵抗効果素子を用いて再生することができる。また、
高密度記録された信号磁束の少ない磁気記録媒体の場合
は、よりＭＲ比の高いスピンバルブ型トンネル磁気抵抗
効果素子を用いて再生することにより、十分なＳＮ比で
信号を再生することができる。これにより、低密度記録
された磁気記録媒体の再生互換性を容易に実現すること
ができる。

【００１２】また、本発明のＭＲヘッドを、磁気記録媒
体からの磁束が磁性ヨークにて前記スピンバルブ型トン
ネル磁気抵抗効果素子へと導かれるヨーク型ＭＲヘッド
とすることが好ましい。

【００１３】また、本発明のＭＲヘッドを、磁気記録媒
体からの磁束が開磁路構造の磁束ガイドにより前記スピ
ンバルブ型トンネル磁気抵抗効果素子へと導かれるフラ
ックスガイド型ＭＲヘッドとすることも可能である。

【００１４】さらに、本発明のＭＲヘッドは、前記異方
性磁気抵抗効果材料として、高いＭＲ比と良好な軟磁性
特性とを両立できるニッケル鉄合金を使用することが好
ましい。

【００１５】さらに、本発明のＭＲヘッドは、前記自由
層に磁気バイアスを印加するためのバイアス導体が設け
られていることが好ましい。

【００１６】この構成によれば、例えばセンス電流の磁
界や周辺に配置された磁性体の影響により理想的な状態
からはずれてしまった自由層の磁化方向を修正すること
ができる。これにより、感度が高く、線形性の良い再生
信号を得ることができる。

【００１７】本発明の磁気記録再生装置は、本発明のＭ
Ｒヘッドを備えたことを特徴としている。この構成によ
り、上述したような本発明のＭＲヘッドの効果を実現
し、様々な種類の磁気記録媒体における再生互換性を実
現できる磁気記録再生装置の提供が可能となる。

【００１８】また、本発明の磁気記録再生装置は、本発
明のＭＲ素子を備え、さらに、スピンバルブ型トンネル
磁気抵抗効果素子と異方性磁気抵抗効果素子との間で、
検出に使用する素子を切り替える切り替え手段を備えた
構成とすることもできる。

【００１９】この構成によれば、例えばヘッド出力のひ
ずみやビットエラーレートなどを参照して使用する検出
素子を切り替えることができるので、より最適な検出素
子を選択することができる。これにより、様々な種類の
磁気記録媒体における再生互換性の実現が可能な磁気記
録再生装置を提供することができる。

【００２０】また、本発明の磁気記録再生装置は、本発
明のＭＲヘッドを備え、バイアス導体に通電されるバイ
アス電流を可変とすることが好ましく、また、前記バイ
アス導体に通電するバイアス電流の電流値を調整するバ
イアス電流調整手段を設けてもよい。

【００２１】この構成によれば、例えば使用している検
出素子に応じて、また、ヘッド出力のひずみやビットエ
ラーレートなどを参照して、バイアス電流を調整するこ
とができる。従って、最も良い状態で磁気記録媒体から
信号を再生することが可能となる。これにより、様々な
種類の磁気記録媒体における再生互換性の実現が可能な
磁気記録再生装置を提供することができる。

【００２２】また、本発明の磁気記録再生装置は、磁気
記録媒体の種類を検出する媒体検出手段と、該媒体検出
手段からの検出結果に応じて前記切り替え手段を制御す
る制御手段とをさらに備えた構成とすることもできる。

【００２３】この構成によれば、媒体検出手段による検
出結果により磁気記録媒体の種類を特定し、それに最も
適した検出素子を制御手段を用いて設定できる。従っ
て、どのような種類の磁気記録媒体が挿入された場合で
あっても、自動的に最適な状態で磁気記録媒体の信号を
検出することができる。これにより、様々な種類の磁気
記録媒体における再生互換性の実現が可能な磁気記録再
生装置を提供することができる。

【００２４】また、本発明の磁気記録再生装置は、磁気
記録媒体の種類を検出する媒体検出手段と、該媒体検出
手段からの検出結果に応じて前記バイアス電流調整手段
を制御する制御手段とをさらに備えた構成とすることも
できる。

【００２５】この構成によれば、媒体検出手段による検
出結果により磁気記録媒体の種類を特定し、それに最も
適したバイアス電流を、制御手段を用いて設定すること
ができる。このため、どのような種類の磁気記録媒体が
挿入された場合であっても、自動的に最適な状態で磁気
記録媒体の信号を検出することが可能となる。これによ
り、様々な種類の磁気記録媒体における再生互換性の実
現が可能な磁気記録再生装置を提供することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下に、本発明
の第１の実施の形態について、図１〜図５を参照しなが
ら説明する。

【００２７】図１〜図３には本実施の形態に係るヨーク
型のＭＲヘッドの構成が示されている。図１は前記ＭＲ
ヘッドの斜視図、図２は前記ＭＲヘッドの上面図、図３
は図２のＡ−Ａ矢視断面図である。

【００２８】図１〜図３において、本構成のＭＲヘッド
は、向かって左側の側面で磁気テープや磁気ディスク等
の磁気記録媒体と接触する。磁気記録媒体上からの磁束
は、前記側面からＭＲヘッド内に流入する。流入した磁
気記録媒体からの磁束は、下部磁性ヨーク（磁性ヨー
ク）１から上部後部磁性ヨーク（磁性ヨーク）２、ＭＲ
素子３、上部前部磁性ヨーク（磁性ヨーク）４へと導か
れる。ＭＲ素子３部分において流入した信号磁束に応じ
た磁化回転が生じ、この磁化回転による抵抗変化を、セ
ンス電流を通電した出力端子（信号検出用端子）５から
取り出す構成となっている。なお、図１〜図３におい
て、６は二酸化珪素からなる磁気ギャップ、７はＭＲ素
子３の自由層１５（後述する）に磁気バイアスを印加す
るためのクロム／金／クロムの３層からなるバイアス導
体である。

【００２９】また、ここでは、下部磁性ヨーク１、上部
後部磁性ヨーク２、及び上部前部磁性ヨーク４のそれぞ
れに厚さ１μｍのニッケル鉄合金が用いられているが、
透磁率の高い良好な軟磁気特性を持つ材料であればよ
く、コバルト系アモルファス膜や、鉄アルミシリコン
（通称センダスト）のような鉄系結晶膜や、あるいは鉄
タンタル窒素のような微結晶膜を用いることも可能であ
る。

【００３０】また、図３に示すように、磁気テープ等の
磁気記録媒体との接触を良好に保つために、下部基板８
及び上部基板１０が設けられている。上部基板１０は、
上部磁性ヨーク２，４の上方にアルミナからなる保護膜
１７を介して、接着層９によりＭＲヘッドに接着されて
いる。下部基板８及び上部基板１０には、磁気記録媒体
との接触記録再生時に十分な耐摩耗性を有し、且つヨー
クやギャップ材を偏摩耗しないように考慮して、マンガ
ン亜鉛単結晶フェライトが用いられている。しかしなが
ら、下部基板８及び上部基板１０の材料はこれに限ら
ず、Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ（当該技術分野ではアルチックと
称されている。以下、アルチックと略称）のような硬質
基板や、チタン酸カルシウムのような酸化物セラミック
基板を用いることも可能である。

【００３１】次に、ＭＲ素子３の構造について説明す
る。ＭＲ素子３はスピンバルブ型トンネル磁気抵抗効果
素子からなっている。図４に、ＭＲ素子３の断面図が示
されている。ＭＲ素子３は、下層から順に、下部電極１
１、反強磁性膜１２、固定層１３、絶縁膜１４、自由層
１５、及び上部電極１６が積層された多層構造からな
る。このＭＲ素子３においては、下部電極１１と上部電
極１６との間に電圧を印加することにより、絶縁膜１４
からなるトンネル接合部にトンネル電流が流れる。この
トンネル電流は自由層１５の磁化方向に依存するので、
自由層１５の磁化回転角に応じた出力信号を取り出すこ
とができる。

【００３２】下部電極１１及び上部電極１６には、タン
タルやアルミなどの単層膜、クロム／金／クロム、クロ
ム／銅／クロム、あるいはタンタル／白金／タンタルな
どの多層膜を用いることができる。

【００３３】固定層１３および自由層１５は強磁性材料
からなる。自由層１５にはニッケル鉄合金やコバルト鉄
合金などの単層軟磁性膜やこれらの積層膜を用いること
ができる。固定層１３にはニッケル鉄合金やコバルト鉄
合金などの単層軟磁性膜や、コバルト／ルテニウム／コ
バルトといった積層フェリ磁性膜などを用いることがで
きる。固定層１３の磁化は、下層の反強磁性膜１２の存
在によって、自由層１５の容易軸方向と直交する方向に
固定されている。本実施の形態では、反強磁性膜１２は
白金マンガン合金にて形成されているが、これ以外に、
イリジウムマンガン合金や鉄マンガン合金などを用いて
形成することもできる。

【００３４】現在、広く提案されているヨーク型のＧＭ
Ｒヘッドには、検出素子としてＧＭＲ素子が用いられて
いる。ＧＭＲ素子では、ＭＲ素子内を流れる電子のうち
界面を通過する電子が巨大磁気抵抗効果に寄与すると考
えられている。従って、素子内の自由層の膜厚を厚くす
ると巨大磁気抵抗効果に寄与しない電子が増えてしまう
ため、ＭＲ比が低下する。そこで、高いＭＲ比を得るた
めには、ヨークの磁気効率を犠牲にし、自由層に厚さ５
ｎｍ程度の非常に薄いニッケル鉄合金を用いる必要があ
る。この場合、ＭＲ比は高くなるが、磁路の一部のパー
ミアンスが小さくなりヨークの磁気効率が低下するとい
うトレードオフの関係にあって、自ずと電磁変換特性に
最大値を与えるためのヘッド設計上の制約が存在してし
まう。

【００３５】これに対して、トンネル磁気抵抗効果（Ｔ
ＭＲ:Tunnel MagnetoResistive）素子を用いた本構成の
ＭＲヘッドの場合、電流が膜面に垂直方向に流れるた
め、自由層１５を厚くしてもＭＲ比が低下せず、自由層
１５の厚みによるヘッド設計上の制約が生じない。特
に、過去に低密度記録された磁気記録媒体を再生する場
合、自由層１５に多量の磁束が流入することでＭＲ素子
３が飽和しやすいが、自由層１５の厚みを厚くすること
でＭＲ素子３の飽和を回避できる。また、一方で、本構
成のＭＲヘッドにおいて高密度記録された磁気記録媒体
を再生する場合、自由層１５を厚くしているため磁化回
転角は小さくなるが、ＴＭＲ素子であるためＭＲ比が高
くとれ、十分なＳＮ比を持つ再生信号を得ることができ
る。

【００３６】図５は、本構成のＭＲヘッドで、ＤＤＳ１
フォーマットの磁気記録媒体を用い、最短記録波長の８
倍の波長であるである８Ｆ信号を再生した際に得られる
信号出力から見積もったマクロ的な自由層１５の磁化回
転角と、自由層１５の厚みとの関係を示した関係図であ
る。この関係から、自由層１５の厚みを３０ｎｍ以上と
することで磁化回転角度を３０度以内に抑えることがで
き、ＭＲ素子の飽和の影響を回避して信号を検出できる
ことがわかる。従って、本構成のＭＲヘッドを用いるこ
とにより、低密度記録された過去の磁気記録媒体の再生
互換性を容易に確保することができる。

【００３７】また、本構成のＭＲヘッドには、自由層１
５に磁気バイアスを印加するためのバイアス導体７が設
けられている。一般的に、スピンバルブ型ＴＭＲ素子で
は自由層の磁化が固定層の磁化と直交しているときに感
度がもっとも高く、線形性の良い再生信号が得られる。
しかしながら、実際のヘッドではセンス電流の磁界や周
辺に配置した磁性体の影響で、自由層の磁化が理想的な
状態からはずれる可能性がある。従って、スピンバルブ
型ＴＭＲ素子近傍に磁気バイアスを印加するためのバイ
アス導体を設置し、バイアス導体にバイアス電流を流す
ことことで自由層の磁化の方向を修正することが望まし
い。このような理由により、本構成のＭＲヘッドは、バ
イアス導体７を備えることで感度が高く、線形性の良い
再生信号を得ることができる。

【００３８】（実施の形態２）本発明の第２の実施の形
態について、図６〜図８を参照しながら説明する。な
お、説明の便宜上、実施の形態１で説明した部材と同様
の機能を有する部材については、同じ参照番号を付記
し、その説明を省略する。

【００３９】図６〜図８は、本実施の形態に係るヨーク
型のＭＲヘッドの構成を示している。図６は前記ＭＲヘ
ッドの斜視図、図７は前記ＭＲヘッドの上面図、図８は
図７のＢ−Ｂ矢視断面図である。

【００４０】本構成のＭＲヘッドに設けられているＭＲ
素子２１は、前述の実施の形態1で説明したＭＲ素子３
と同様、スピンバルブ型ＴＭＲ素子である。しかしなが
ら、本構成のＭＲ素子２１の場合、自由層１５及び上部
電極１６の代わりに、異方性磁気抵抗効果材料にて形成
された自由層２２が設けられている。すなわち、本構成
において、自由層２２は、スピンバルブ型ＴＭＲ素子の
自由層、異方性磁気抵抗効果素子、および上部電極とし
て設けられている。自由層２２の材料は、透磁率が高い
異方性磁気抵抗効果材料であればよく、鉄コバルト合金
などにより形成することもできるが、高いＭＲ比と良好
な軟磁気特性を両立できるニッケル鉄合金を用いること
がより好ましい。

【００４１】さらに、本構成のＭＲヘッドには、異方性
磁気抵抗効果素子用の出力端子（信号検出用端子）２３
が設けられている。この異方性磁気抵抗効果素子用の出
力端子２３を介して、自由層２２に、流れる磁束と直交
する方向にセンス電流を流すことにより、自由層２２の
異方性磁気抵抗効果による出力が検出できる。また、図
中に示す５は、実施の形態１で説明したＭＲヘッドと同
様、スピンバルブ型ＴＭＲ素子用の出力端子である。

【００４２】このように、本構成のＭＲヘッドは、スピ
ンバルブ型ＴＭＲ素子であるＭＲ素子２１と、ＭＲ素子
２１を構成している自由層２２からなる異方性磁気抵抗
効果素子との両方を、検出素子として備えている。従っ
て、低密度記録された磁気記録媒体からの信号磁束量に
合わせ、磁気飽和せず適切な出力が得られるように自由
層２２の膜厚を設計することにより、低密度記録された
磁気記録媒体は異方性磁気抵抗効果素子（自由層２２）
を用いて再生することができる。また、高密度記録され
た信号磁束の少ない磁気記録媒体を再生する場合は、よ
りＭＲ比の高いスピンバルブ型ＴＭＲ素子（ＭＲ素子２
１）を用いることにより、十分なＳＮ比で信号を再生で
きる。これにより、低密度記録された過去の磁気記録媒
体の再生互換性を、検出素子の切り替えによって容易に
実現することが可能となる。

【００４３】また、本構成のＭＲヘッドはバイアス導体
７を備えている。バイアス導体７を設けた理由は、実施
の形態１で説明したとおりである。ただし、本構成のＭ
Ｒヘッドは、低密度記録された磁気記録媒体から信号を
再生する際に、自由層２２からなる異方性磁気抵抗効果
素子を用いる構造である。一般的に、異方性磁気抵抗効
果素子では、マクロに見たＭＲ素子内の磁化が４５度方
向を向いているときに感度がもっとも高く、線形性の良
い再生信号が得られる。従って、理想的な状態で異方性
磁気抵抗効果素子を動作させるためには、スピンバルブ
型ＴＭＲ素子を使って高密度記録された媒体を再生する
ときとは異なる磁気バイアスレベルを用いることが好ま
しい。

【００４４】表１に、本構成のヨーク型ＭＲヘッドを用
い、低密度記録及び高密度記録された磁気記録媒体を、
異方性磁気抵抗効果素子（表中ではＡＭＲ）及びスピン
バルブ型ＴＭＲ素子（表中ではＴＭＲ）で再生した場合
の結果を示す。評価にはＤＤＳフォーマットのテープを
用い、フォーマットの最短記録波長の８倍の波長である
８Ｆ信号を再生したときの１次高調波と２次高調波との
比を２次ひずみとして表した。

【００４５】

【表１】

【００４６】異方性磁気抵抗効果素子で低密度記録され
たＤＤＳ１フォーマットの磁気記録媒体を再生する場
合、センス電流と同方向にバイアス電流を流すと最も２
次ひずみが減少する。一方、スピンバルブ型ＴＭＲ素子
で高密度記録されたＤＤＳ４フォーマットの磁気記録媒
体を再生する場合、センス電流と逆方向にセンス電流と
同レベルのバイアス電流を流すと最も２次ひずみが減少
することがわかる。

【００４７】このように、異方性磁気抵抗効果素子を用
いる場合とスピンバルブ型ＴＭＲ素子を用いる場合とで
は、理想的な状態で動作させるための磁気バイアスレベ
ルが異なることが明らかである。本構成のＭＲヘッドは
ＭＲ素子２１の自由層２２に磁気バイアスを印加するた
めのバイアス導体７を備えている。そこで、使用する検
出素子に応じてバイアス導体７に印加する磁気バイアス
レベルを変化させることにより、低密度記録された過去
の磁気記録媒体の互換再生と高密度記録された新しい磁
気記録媒体の再生とを、理想的な状態で行うことができ
る。

【００４８】なお、本実施の形態においては、自由層２
２の全体を異方性磁気抵抗効果素子としたが、自由層２
２の一部を異方性磁気抵抗効果材料にて形成して異方性
磁気抵抗効果素子として用いることも可能である。

【００４９】（実施の形態３）以下に、本発明の第３の
実施の形態について、図９を参照しながら説明する。な
お、説明の便宜上、実施の形態１または２で説明した部
材と同様の機能を有する部材については、同じ参照番号
を付記し、その説明を省略する。

【００５０】図９は、本実施の形態に係るフラックスガ
イド型のＭＲヘッドの構成を示す斜視図である。同図に
示された本構成のＭＲヘッドは、向かって左側の側面に
おいて磁気テープや磁気ディスク等の磁気記録媒体と接
触する。このＭＲヘッドは、磁気記録媒体からの磁束を
前部フラックスガイド（磁束ガイド）３１、ＭＲ素子３
３、後部フラックスガイド（磁束ガイド）３２へと導
き、ＭＲ素子３３の磁化回転による抵抗変化をセンス電
流を通電した出力端子（信号検出用端子）３５により取
り出す構成となっている。

【００５１】前部フラックスガイド３１及び後部フラッ
クスガイド３２は、磁気記録媒体から流入した磁束をＭ
Ｒ素子３３に効率よく導く働きがあり、さらに、ＭＲ素
子３３の反磁界を軽減して磁化を効率よく回転させる働
きをする。本実施の形態においては、前部及び後部フラ
ックスガイド３１，３２にコバルト−ニオブ−ジルコニ
ウム−タンタル合金を用いているが、良好な軟磁気特性
を持つ材料であればよいため、ニッケル鉄やセンダスト
のような鉄系結晶膜、あるいは鉄タンタル窒素膜のよう
な微結晶膜を用いることも可能である。

【００５２】また、図示しない上部基板および下部基板
には、磁気記録媒体との接触記録再生時に十分な耐磨耗
性を有することを考慮して、多結晶亜鉛フェライト基板
を用いている。しかしながら、これ以外にもアルチック
のような硬質基板や、チタン酸バリウムのような酸化物
セラミック基板を用いることも可能である。

【００５３】本構成のフラックスガイド型ＭＲヘッドが
従来のフラックスガイド型ＭＲヘッドと異なるのは、検
出素子としてスピンバルブ型ＴＭＲ素子と異方性磁気抵
抗効果素子との両方を備えている点である。本構成のフ
ラックスガイド型ＭＲヘッドにおいて、ＭＲ素子３３
は、前述の実施の形態２で説明したＭＲ素子２１と同様
にスピンバルブ型ＴＭＲ素子として機能する。また、Ｍ
Ｒ素子３３を構成している自由層３４は異方性磁気抵抗
効果材料により形成され、さらに、自由層３４に流れる
磁束と直交する方向にセンス電流を流し、且つ異方性磁
気抵抗効果による出力を検出するための異方性磁気抵抗
効果素子用の出力端子（信号検出用端子）３６が設けら
れているため、自由層３４は異方性磁気抵抗効果素子と
して機能する。自由層３４の材料は、透磁率が高い異方
性磁気抵抗効果材料であればよく、鉄コバルト合金など
を用いることもできるが、高いＭＲ比と良好な軟磁気特
性を両立できるニッケル鉄合金がより好ましい。また、
自由層３４は上部電極としても機能している。

【００５４】このように、本構成のＭＲヘッドは、低密
度記録された磁気記録媒体からの信号磁束量に合わせ
て、磁気飽和せずに適切な出力が得られるように自由層
３４の膜厚を設計することで、低密度記録された磁気記
録媒体の場合は異方性磁気抵抗効果素子（自由層３４）
を用いて再生することができる。また、高密度記録され
た信号磁束の少ない磁気記録媒体の場合は、よりＭＲ比
の高いスピンバルブ型ＴＭＲ素子（ＭＲ素子３３）を最
適設計して用いることにより、十分なＳＮ比で信号を再
生することができる。このように、本構成のＭＲヘッド
によれば、低密度記録された磁気記録媒体の互換再生を
検出素子の切り替えによって実現することが可能とな
る。

【００５５】なお、図中に示す３７はバイアス導体であ
り、実施の形態２説明したバイアス導体７と同様の機能
を有している。

【００５６】また、本実施の形態においては、自由層３
４の全体を異方性磁気抵抗効果素子としたが、自由層３
４の一部を異方性磁気抵抗効果材料にて形成して異方性
磁気抵抗効果素子として用いることも可能である。

【００５７】（実施の形態４）本発明の第４の実施の形
態について、図１０及び図１１を参照しながら説明す
る。

【００５８】図１０は、本実施の形態に係る磁気記録再
生装置に設けられる回転ドラム装置の斜視図であり、図
１１は、磁気記録再生装置の走行系概略図である。図６
に示す磁気記録再生装置の回転ドラム装置４１は、下ド
ラム４２及び上回転ドラム４３を有し、その外周面に磁
気ヘッド４４が備えられている。磁気テープ（図示せ
ず）は、リード４５に沿って上回転ドラム４３の回転軸
に対して傾斜して走行する。磁気ヘッド４４は、磁気テ
ープの走行方向に対して傾斜して摺動する。また、上回
転ドラム４３と磁気テープとが密着しながら安定して摺
動走行するように、上回転ドラム４３の外周面には複数
の溝４６が設けられている。磁気テープと上回転ドラム
４３との間に巻き込まれた空気はこの溝４６から排出さ
れる。

【００５９】本構成の磁気記録再生装置の走行系は図１
１に示されている。図示されているように、本構成の磁
気記録再生装置は、上述した回転ドラム装置４１、供給
リール４７、巻き取りリール４８、回転ポスト４９、傾
斜ポスト５０、キャプスタン５１、ピンチローラ５２、
テンションアーム５３を備えている。回転ドラム装置４
１の外周面に設けられる磁気ヘッド４４としては、再生
用磁気ヘッド４４ａおよび記録用磁気ヘッド４４ｂが配
置されている。ここでは、再生用磁気ヘッド４４ａとし
て、本発明のＭＲヘッドの一例として実施の形態１で説
明したＭＲヘッドが配置されている。

【００６０】供給リール４７に巻かれた磁気テープ５４
は、回転ドラム装置４１の外周を摺動走行した後、キャ
プスタン５１とピンチローラ５２との間を通って巻き取
りリール４８に巻き取られていく。回転ドラム装置４１
は上回転ドラム方式であって、再生用磁気ヘッド４４ａ
は、回転ドラム装置４１の外周面から２０μｍ程度突き
出すように２個取り付けられている。

【００６１】本構成の磁気記録再生装置は、再生用磁気
ヘッド４４ａとして、実施の形態１で説明したような、
自由層の膜厚を３０ｎｍ以上としたスピンバルブ型ＴＭ
Ｒ素子を磁路の一部に配置したヨーク型ＭＲヘッドを搭
載している。このため、ヘリカルスキャン方式で問題と
なる、摩耗によるＭＲ素子の形状変化が起こらない。ま
た、接触摺動によるＭＲ素子の静電破壊や、磁気テープ
や大気中からの化学物質によるＭＲ素子の腐食のおそれ
が少なく、高い信頼性を確保できる。さらには、過去に
低密度記録された磁気記録媒体を再生する場合において
も、ＭＲ素子が飽和しない程度の厚い自由層を有するの
で、磁気記録媒体の下位互換性を容易に維持することが
可能であり、システムを構築する上で望ましい。

【００６２】（実施の形態５）本発明の第５の実施の形
態について、図１２を参照しながら説明する。

【００６３】本実施の形態に係る磁気記録再生装置の回
転ドラム装置及び走行系の概略は、実施の形態４で説明
した磁気記録再生装置と同様、図１０、図１１に示され
ているとおりである。ただし、本実施の形態において
は、再生用磁気ヘッド４４ａとして、実施の形態２又は
３で説明したような、２種類の検出素子を備えたＭＲヘ
ッドが配置されている。つまり、本構成の磁気記録再生
装置においては、単一の再生用磁気ヘッド４４ａ内に２
系列の検出素子（異方性磁気抵抗効果素子、スピンバル
ブ型ＴＭＲ素子）が存在しているため、これらの２系列
の出力端子から再生信号を取り出すことができる。

【００６４】図１２は、本実施の形態に係る磁気記録再
生装置の再生信号検出部分を示すブロック図である。こ
こでは、単一の再生用磁気ヘッド４４ａに設けられてい
るそれぞれの検出素子が７１ａ、７１ｂで示されてい
る。検出素子７１ａ、７１ｂには、センス電流を印加す
る回路７２ａ、７２ｂと、検出素子７１ａ、７１ｂの両
端に発生する電圧変化を増幅するための初段のプリアン
プ７３ａ、７３ｂとが接続されている。それぞれのプリ
アンプ７３ａ、７３ｂの出力は、検出素子７１ａ、７１
ｂを選択する切り替えスイッチ（切り替え手段）７４を
介して、単一の後段のアンプ７５に接続されている。本
構成の磁気記録再生装置の場合、例えば、検出素子７１
ａ、７１ｂの出力のひずみやビットエラーレートなどを
参照し、使用する検出素子を切り替えることにより、よ
り最適な検出素子を選択することができ、下位互換性を
容易に実現することができる。

【００６５】（実施の形態６）本発明の第６の実施の形
態について、図１３を参照しながら説明する。

【００６６】本実施の形態に係る磁気記録再生装置の回
転ドラム装置及び走行系の概略は、実施の形態４で説明
した磁気記録再生装置と同様、図１０、図１１に示され
ているとおりである。本実施の形態においては、再生用
磁気ヘッド４４ａとして、実施の形態１で説明したＭＲ
ヘッドが配置されている。

【００６７】図１３には、本実施の形態に係る磁気記録
再生装置の再生信号検出部分のブロック図が示されてい
る。再生用磁気ヘッド４４ａに設けられた検出素子（こ
こではＭＲ素子３に相当）８１には、センス電流を印加
する回路８２と、検出素子８１の両端に発生する電圧変
化を増幅するためのプリアンプ８３とが接続されてい
る。再生用磁気ヘッド４４ａ内には、検出素子８１にバ
イアス電流を印加するバイアス導体８４（ここではバイ
アス導体７に相当）が設けられている。さらに、バイア
ス導体８４に流すバイアス電流を外部から調整するバイ
アス電流調整機構（バイアス電流調整手段）８５が設け
られている。バイアス電流調整機構８５により、使用さ
れている検出素子８１に応じて、また、出力のひずみや
ビットエラーなどを参照して、バイアス電流を調整する
ことができる。これにより、磁気記録媒体からの信号を
最適な状態で再生することが可能となり、様々な種類の
磁気記録媒体における再生互換性の実現が可能なシステ
ムを提供することができる。

【００６８】（実施の形態７）本発明の第７の実施の形
態について、図１４を参照しながら説明する。なお、説
明の便宜上、実施の形態５又は６で説明した部材と同様
の機能を有する部材については、同じ参照番号を付記
し、その説明を省略する。

【００６９】本実施の形態に係る磁気記録再生装置の回
転ドラム装置及び走行系の概略は、実施の形態４で説明
した磁気記録再生装置と同様、図１０、図１１に示され
ているとおりである。ただし、本実施の形態において
は、再生用磁気ヘッド４４ａとして、実施の形態２又は
３で説明したような、２種類の検出素子を備えたＭＲヘ
ッドが配置されている。つまり、本構成の磁気記録再生
装置においては、単一の再生用磁気ヘッド４４ａ内に２
系列の検出素子（異方性磁気抵抗効果素子、スピンバル
ブ型ＴＭＲ素子）が存在しているため、これらの２系列
の出力端子からそれぞれ再生信号を取り出すことができ
る。

【００７０】図１４は、本実施の形態に係る磁気記録再
生装置の再生信号検出部分を示すブロック図である。本
構成の磁気記録再生装置には、磁気記録媒体の種類を検
出する媒体検出機構（媒体検出手段）８６、単一の再生
用磁気ヘッド４４ａ内に配置された２つの検出素子の間
で、使用する検出素子を切り替えるための切り替えスイ
ッチ７４、再生用磁気ヘッド４４ａ内に配置されている
単一のバイアス導体８４に流すバイアス電流を外部から
調整するバイアス電流調整機構８５、及び媒体検出機構
８６によって特定された磁気記録媒体の種類に応じて、
切り替えスイッチ７４及びバイアス電流調整機構８５を
制御する制御機構（制御手段）８７が設けられている。

【００７１】本実施の形態に係る磁気記録再生装置にお
いては、磁気記録媒体から読み出された情報により媒体
検出機構８６が磁気記録媒体の種類を特定し、制御機構
８７が特定された磁気記録媒体に最も適した検出素子、
及びバイアス電流を設定するため、どのような磁気記録
媒体が挿入されたときでも自動的に最適な状態で磁気記
録媒体からの信号を検出して、高い再生互換性を有する
システムを構築することができる。

【００７２】なお、本実施の形態においては、媒体検出
機構８６として、磁気記録媒体のカートリッジに敷設さ
れているＩＣメモリーから磁気記録媒体の種類、記録フ
ォーマットなどの情報を電気的に読み出す機構を採用し
ているが、例えば、カートリッジに形成された検出穴な
どを参照する機構などを用いることも可能である。

【００７３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のＭＲヘ
ッドによれば、高密度記録された磁気記録媒体からの信
号を高いＳＮ比で再生でき、且つ低密度記録された過去
の磁気記録媒体からの信号も良好なＳＮ比で再生できる
ＭＲヘッドを提供できる。また、このようなＭＲヘッド
を搭載した本発明の磁気記録再生装置により、高い再生
互換性を有するシステムを構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るヨーク型のＭ
Ｒヘッドの構成を示す斜視図である。

【図２】上記ＭＲヘッドの上面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図４】上記ＭＲヘッドに設けられているＭＲ素子の構
成を示す断面図である。

【図５】上記ＭＲヘッドにおける自由層の厚みと磁化回
転角との関係を示す関係図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係るヨーク型のＭ
Ｒヘッドの構成を示す斜視図である。

【図７】上記ＭＲヘッドの上面図である。

【図８】図７のＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態に係るフラックスガ
イド型のＭＲヘッドの構成を示す斜視図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る磁気記録再
生装置に設けられる回転ドラム装置の斜視図である。

【図１１】上記磁気記録再生装置の走行系の概略を示す
説明図である。

【図１２】本発明の第５の実施の形態に係る磁気記録再
生装置の再生信号検出部分を示すブロック図である。

【図１３】本発明の第６の実施の形態に係る磁気記録再
生装置の再生信号検出部分を示すブロック図である。

【図１４】本発明の第７の実施の形態に係る磁気記録再
生装置の再生信号検出部分を示すブロック図である。

【図１５】従来のＭＲヘッドの構成を示す斜視図であ
る。

【図１６】上記従来のＭＲヘッドの断面図である。

【符号の説明】

１下部磁性ヨーク（磁性ヨーク）２上部後部磁性ヨーク（磁性ヨーク）３ＭＲ素子（スピンバルブ型トンネル磁気抵抗効果
素子）４上部前部磁性ヨーク（磁性ヨーク）５出力端子（信号検出用端子）７バイアス導体１５自由層１７保護膜２１ＭＲ素子（スピンバルブ型トンネル磁気抵抗効
果素子）２２自由層２３出力端子（信号検出用端子）３１前部フラックスガイド（磁束ガイド）３２後部フラックスガイド（磁束ガイド）３３ＭＲ素子（スピンバルブ型トンネル磁気抵抗効
果素子）３４自由層３５出力端子（信号検出用端子）３６出力端子（信号検出用端子）３７バイアス導体７１ａ検出素子（スピンバルブ型トンネル磁気抵抗効
果素子、異方性磁気抵抗効果素子）７１ｂ検出素子（スピンバルブ型トンネル磁気抵抗効
果素子、異方性磁気抵抗効果素子）７４切り替えスイッチ（切り替え手段）８１検出素子（スピンバルブ型トンネル磁気抵抗効
果素子）８４バイアス導体８５バイアス電流調整機構（バイアス電流調整手
段）８６媒体検出機構（媒体検出手段）８７制御機構（制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者那須昌吾大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者高橋健大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2G017 AA04 AB07 AC09 AD55 AD59 AD63 AD65 5D034 AA02 BA02 BA03 BA08 BA13 BB14 CA08 5D091 AA01 DD03 DD07 HH20 5E049 AA07 BA12 BA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁路の少なくとも一部に配置されたスピ
ンバルブ型トンネル磁気抵抗効果素子と、該スピンバル
ブ型トンネル磁気抵抗効果素子に設けられた信号検出用
端子とを備えたヨーク型のＭＲヘッドにおいて、前記スピンバルブ型トンネル磁気抵抗効果素子を構成す
る自由層が、低密度記録された磁気記録媒体の再生時に
磁気飽和しない程度の厚さに設定されていることを特徴
とするＭＲヘッド。
【請求項２】前記自由層の厚みが３０ｎｍ以上である
ことを特徴とする請求項１に記載のＭＲヘッド。
【請求項３】磁路の少なくとも一部に配置されたスピ
ンバルブ型トンネル磁気抵抗効果素子と、該スピンバル
ブ型トンネル磁気抵抗効果素子に設けられた信号検出用
端子とを備えたＭＲヘッドにおいて、前記スピンバルブ型トンネル磁気抵抗効果素子を構成す
る自由層の少なくとも一部が異方性磁気抵抗効果材料に
て形成され、且つ前記自由層の異方性磁気抵抗効果材料
にて形成された部分に信号検出用端子が設けられて、前
記自由層の異方性磁気抵抗効果材料にて形成された部分
が異方性磁気抵抗効果素子として機能することを特徴と
するＭＲヘッド。
【請求項４】磁気記録媒体からの磁束を、磁性ヨーク
にて前記スピンバルブ型トンネル磁気抵抗効果素子へと
導くヨーク型ＭＲヘッドであることを特徴とする請求項
３に記載のＭＲヘッド。
【請求項５】磁気記録媒体からの磁束を開磁路構造の
磁束ガイドにより前記スピンバルブ型トンネル磁気抵抗
効果素子へと導くフラックスガイド型ＭＲヘッドである
ことを特徴とする請求項３に記載のＭＲヘッド。
【請求項６】前記異方性磁気抵抗効果材料がニッケル
鉄合金であることを特徴とする請求項３〜５の何れかに
記載のＭＲヘッド。
【請求項７】前記自由層に磁気バイアスを印加するた
めのバイアス導体が設けられていることを特徴とする請
求項１又は２に記載のＭＲヘッド。
【請求項８】前記自由層に磁気バイアスを印加するた
めのバイアス導体が設けられていることを特徴とする請
求項３〜６の何れか一つに記載のＭＲヘッド。
【請求項９】請求項１〜８の何れか一つに記載のＭＲ
ヘッドを備えたことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１０】請求項７又は８に記載のＭＲヘッドを
備えた磁気記録再生装置であって、前記バイアス導体に通電されるバイアス電流が可変であ
ることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１１】請求項３〜６，及び８の何れか一つに
記載のＭＲヘッドを備え、さらに、前記スピンバルブ型トンネル磁気抵抗効果素子
と前記異方性磁気抵抗効果素子との間で、検出に使用す
る素子を切り替える切り替え手段を備えたことを特徴と
する磁気記録再生装置。
【請求項１２】前記バイアス導体に通電するバイアス
電流の電流値を調整するバイアス電流調整手段を備えた
ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の磁気記
録再生装置。
【請求項１３】磁気記録媒体の種類を検出する媒体検
出手段と、前記媒体検出手段からの検出結果に応じて前
記切り替え手段を制御する制御手段とをさらに備えたこ
とを特徴とする請求項１１に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１４】磁気記録媒体の種類を検出する媒体検
出手段と、前記媒体検出手段からの検出結果に応じて前
記バイアス電流調整手段を制御する制御手段とをさらに
備えたことを特徴とする請求項１２に記載の磁気記録再
生装置。