JP3639407B2 - 磁気ヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体に記録された磁気記録情報の再生を行う磁気ヘッドに関し、特に磁気インピーダンス効果を利用し、ディジタル磁気記録情報の再生を行う磁気ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近のディジタル磁気記録装置は高密度化が進み、たとえば、コンピュータの外部記憶装置であるハードディスク装置やディジタルコンパクトカセットテープレコーダに於いて、従来の誘導型磁気ヘッドではトラック幅の減少や速度低下に伴うＳ／Ｎの低下が生じるため、再生ヘッドには磁気抵抗素子（以下、ＭＲ素子と略す）が使われている。
【０００３】
しかしＭＲ素子は、磁気記録媒体の速度依存性が無く、低速での出力取り出しに向いているが、抵抗変化率が数％しかないため、将来の高密度化のためにはさらに感度の高い素子の開発が望まれている。
【０００４】
そこで、最近注目されているのが特開平７−１８１２３９号に開示されているアモルファスワイヤー等による磁気インピーダンス効果を利用した磁気検出素子（以下、ＭＩ素子と略す）である。磁気インピーダンス効果とは、磁性体にＭＨｚ帯域の高周波電流を流すと外部磁界により磁性体のインピーダンスが変化し、それにより磁性体の両端の電圧の振幅が数ガウスの微小磁界で数１０％変化する現象である。このＭＩ素子を磁気ヘッドに応用すれば、従来に無い感度を持った性能が期待される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このＭＩ素子を単純に磁気ヘッドに応用した場合は、以下の問題が生ずる。
【０００６】
すなわち通常ＭＩ素子は、素子の長手方向に感度を持つ特性より、素子の一端を磁気記録媒体に近接または接触させ、磁束を素子内に引き込む必要がある。そのため、図１１に示すように、磁気記録媒体１００に対しＭＩ素子１０２を垂直に配置すると、媒体１００の磁化からの磁束はＭＩ素子１０２の先端部に集中し、媒体１００から遠ざかるとともに急激に減衰するため、インピーダンス変化の大きい部分はＭＩ素子１０２の先端部に集中し、ＭＩ素子１０２全体としては感度が得られない。ＭＩ素子１０２の長さを短くすれば、インピーダンス変化の効率は上がるが、検出方向である長手方向の反磁界の増加や素子のインピーダンスの低下等により、感度向上は得られない。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、ＭＩ素子を用いて構成されディジタル磁気記録情報の再生を行う磁気ヘッドであって、磁気インピーダンス効果を充分に発揮して高感度で良好に再生を行え、記録の高密度化に対応できる磁気ヘッドを提供することにある。
【０００８】
【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によれば、磁気ヘッドに対する相対的移動方向に沿ってディジタル信号に対応して間欠的に一方向、または連続的に交互に逆方向に着磁され、該着磁の磁化の境界が前記相対的移動方向に交わる所定方向に沿った直線とされた磁気記録媒体から前記ディジタル信号を再生するための磁気ヘッドであって、
磁性体から全体として直線状に形成されたＭＩ素子を有し、
該ＭＩ素子は前記磁気記録媒体の表面と平行に対向し、該磁気記録媒体の表面と平行な面内でＭＩ素子の長手方向が磁気記録媒体の磁化の境界の方向に対し所定角度傾斜するように配置されており、
該ＭＩ素子により前記磁気記録媒体からの外部磁界を検出して再生信号を得るようにした構成を採用した。
【０００９】
このような構成によれば、ＭＩ素子の長さを後述する磁気記録媒体の最短記録ビット長より長くでき、またＭＩ素子のほぼ全体に磁気記録媒体からの磁束を流入させることができるためインピーダンス変化の効率に優れ、高感度で磁気ヘッドとして優れた性能を発揮できる。
【００１０】
また、本発明によれば、前記ＭＩ素子が前記磁気記録媒体の相対的移動方向に所定距離隔てて２つ並設され、該２つのＭＩ素子の出力を差動増幅して再生信号を得られるようにした構成を採用した。
【００１１】
このような構成によれば、差動増幅によって再生信号を得るため、耐ノイズ性に優れ、忠実な再生信号を得ることができ、実用性が高い。
【００１２】
さらに本発明によれば、前記ＭＩ素子を構成する磁性体は、磁気インピーダンス効果により磁界検出を行う長さＳより全長Ｌが延長され、該磁性体の延長部に、磁気インピーダンス効果を抑制するための導電膜が積層して設けられた構成を採用した。
【００１３】
このような構成によれば、前記の長さＳが小さくても、磁性体自身の反磁界の影響を排除し、磁界検出特性を維持することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、各実施形態を説明する図において共通ないし対応する部分には、共通の符号を付してあり、第２の実施形態以下で第１の実施形態と共通な部分の説明は省略する。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１〜図５は本発明による磁気ヘッドの第１の実施形態を説明するものである。
【００１６】
先ず図１は、第１の実施形態の基本構成を説明するものであり、図１（ａ）は磁気記録媒体の表面（記録面）に向かう方向、図１（ｂ）は磁気記録媒体の縦断面に沿う方向でのＭＩ素子と磁気記録媒体の位置関係と構成を示す。
【００１７】
１０は磁気記録媒体であり、例えば磁気テープ等として構成され、磁気ヘッドを構成するＭＩ素子１２に対して媒体１０の長手方向である図中左右方向に相対的に移動する。すなわち、媒体１０または磁気ヘッドが図中左右方向に移動する。媒体１０は、その相対的移動方向に沿ってディジタル信号に対応して所定の最短記録ビット長ｂ単位で交互に逆方向に連続的に着磁、または後述の図２のように間欠的に一方向に着磁されており、その着磁の磁化の境界１１は媒体１０の長手方向に対し垂直な方向に沿った直線とされている。境界１１の方向は前記垂直な方向に対し傾斜した方向としても良い。
【００１８】
なお、ここで最短記録ビット長とは、媒体１０の相対的移動方向において、ディジタル情報の各ビットを表現するための単位となる記録部分（ディジタル信号の変調方式により１種類または複数種類の長さがある）の最短の長さとする。
【００１９】
一方、ＭＩ素子１２は、アモルファスワイヤーまたは高透磁率磁性膜により直線状に形成されており、その長手方向において磁気インピーダンス効果による外部磁界Ｈｅｘの検出感度を持つように、磁化容易軸方向が長手方向に対し垂直な方向になるように磁気異方性が付けられている。
【００２０】
ＭＩ素子１２は、不図示のガラス等の非磁性材からなる平坦な基板の上面に設けられ、媒体１０の表面（記録面）に対し所定の間隔（スペーシング）ｄで平行に対向し、媒体１０の表面と平行な面内において、ＭＩ素子１２の長手方向が媒体１０の磁化の境界１１の方向に対し所定角度θ傾斜するように配置される。
【００２１】
このようにＭＩ素子１２を傾斜させる目的は、ＭＩ素子１２自身の反磁界を減らすために最短記録ビット長ｂの着磁幅よりＭＩ素子１２の長さＳを大きく取ること、及びＭＩ素子１２の両端部が最短記録ビット長ｂの着磁の両側の境界に掛かるようにし、ＭＩ素子１２のほぼ全体に媒体１０からの磁束を引き込めるようにすることにある。
【００２２】
なお、ＭＩ素子１２の両端に接続された端子１３Ａ，１３Ｂが設けられている。端子１３Ａ，１３ＢはＭＩ素子１２と同じ材料でＭＩ素子１２に連続して、あるいはＭＩ素子１２の材料と別の導電体の薄膜等として形成される。
【００２３】
再生時には端子１３Ａ，１３ＢからＭＩ素子１２に高周波電流が印加される。磁気インピーダンス効果により媒体１０の磁化からの外部磁界に応じてＭＩ素子１２の両端間のインピーダンスが変化し、両端間の振幅電圧が変化し、それを取り出して処理して再生信号を得る。具体的には、例えばＭＩ素子をコルピッツ発振器などに発振回路構成素子として組み込み、外部磁界の変化を発振器の出力の振幅電圧変化として取り出し、それを検波すること等により再生信号を得る。
【００２４】
以上のような実施形態の構成により、ＭＩ素子１２の長手方向を媒体１０の磁化の境界１１の方向に対し傾けることで、ＭＩ素子１２の長さを最短記録ビット長ｂより長くして稼ぎ、ＭＩ素子１２自身の反磁界を減らすことができる。また、ＭＩ素子１２全体で媒体１０からの磁界を受けるため、インピーダンス変化の効率にも優れており、高感度で再生を行える。
【００２５】
次に、上述した実施形態の構成において、磁気記録媒体１０の磁化の境界１１の方向に対するＭＩ素子１２の長手方向の傾斜角度θの最適値を設定するためのデータを求めた試験の結果を図２，図３により説明する。
【００２６】
まず、図２は上記試験に用いた構成を示している。図２において、磁気記録媒体１０は、紙上に磁性トナー（保磁力Ｈｃ＝１００Ｏｅ程度）の間欠的な印刷により記録トラック幅Ｔ＝６ｍｍ、１００ｂｐｉ（最短記録ビット長：０．２５４ｍｍ）の密度で記録トラックを形成し、前記間欠的な印刷部１４のそれぞれを相対的移動方向に沿った一方向に着磁したものを用意した。
【００２７】
ＭＩ素子１２は、平坦な長方形のガラス基板１６の上面にＦｅ−Ｔａ−Ｃ系の高透磁率磁性膜を２μｍの厚さで形成し、長さＳ＝３ｍｍのパターン１本ではインピーダンスが小さいため、パターン幅１６μｍで４本のパターンがつづら折り状に平行に折り返すように連結され全体として直線状にされた構成とした。媒体１０とＭＩ素子１２との間隔ｄは、５０μｍと１２０μｍに設定した。
【００２８】
出力の測定では、ＭＩ素子１２の感度を得るためのバイアス磁界をＭＩ素子１２の長手方向に１ガウス程度印加し、端子１３Ａ，１３ＢよりＭＩ素子１２に２０ＭＨｚの電流を流し、検波回路を通した後の両端電圧の変化を７５０倍増幅し調べた。その結果を図３に示す。
【００２９】
ｓｉｎθ＝ｂ／Ｓ＝０．２５４ｍｍ／３ｍｍより、計算上の最適角度θcalは４．８゜となるが、実際は図３中に黒の三角マークで示すように最適角度がスペーシングｄの増加とともに角度のプラス側にずれていることが判る。
【００３０】
この理由を、図４の断面図により説明する。すなわち、記録媒体１０とＭＩ素子１２の間隔ｄがほとんど０に近い場合は、図４（ａ）のように素子１２の長さＳ×ｓｉｎθが記録幅の最短記録ビット長ｂと等しい場合に最適になることが判る。
【００３１】
しかし、図４（ｂ）のように間隔ｄが大きくなると媒体１０の磁化からの磁束はＭＩ素子１２の両端より内側から流入しやすくなり、実効的な素子１２の長さＳ′はＳより短くなる。そのため、図４（ｃ）のようにＳ′ｓｉｎθをｂと一致させるためにはθを計算値より大きくしなければならないことが判る（θ→θ′）。
【００３２】
したがって、実用的な角度を設定する場合は、計算上の最適角度θcalを下限とし、上限は素子の実効長Ｓ′がＳより６０％程度でほぼ飽和することより、
ｂ＝Ｓ′×ｓｉｎθ，０．６Ｓ≦Ｓ′≦Ｓ
を満足する角度範囲がＭＩ素子の傾斜角の選択範囲となる。
【００３３】
つまり、ＭＩ素子の傾斜角θの下限θL，上限θHは
Ｔ≧Ｓｃｏｓθでは、
θL＝ｓｉｎ-1（ｂ／Ｓ），θH＝ｓｉｎ-1（ｂ／０．６Ｓ）
となる。
【００３４】
図３の条件では、下限θL＝４．８゜、上限θH＝８．１゜の範囲で、傾斜角θを設定するのが適当であり、実測データの最適範囲もその範囲にある。
【００３５】
図２のケースは、媒体１０が相対的移動方向に沿って間欠的に一方向のみに着磁されている場合であるが、図１のように媒体１０が相対的移動方向に沿って交互に逆方向に連続的に着磁されている場合も同様の結果となる。
【００３６】
また、図５の様にＭＩ素子１２の長さＳが記録媒体１０のトラック幅Ｔより長い場合は、トラックより外側のＭＩ素子の部分は機能しないため、ＭＩ素子１２の機能する部分の長さＳｔはトラック幅Ｔとの関係でＴ＝Ｓｔｃｏｓθの条件が付き、そのため前述の式でＳをＴ／ｃｏｓθと置き換えればよい。したがって、
Ｔ＜Ｓｃｏｓθの場合は、
θL＝ｔａｎ-1（ｂ／Ｔ），θH＝ｔａｎ-1（ｂ／０．６Ｔ）
から、求まるθLからθHの角度の範囲でＭＩ素子１２の傾斜角度θを設定する。
【００３７】
［第２の実施形態］
上述した第１の実施形態では、ＭＩ素子を１個だけ使用して磁気ヘッドを構成しているが、Ｓ／Ｎをさらに上げ外部ノイズに対し強くするためには、ＭＩ素子を２個使用し、それぞれの出力を差動増幅して再生信号を得る方が良い。
【００３８】
その場合の構成を図６に示す。ここに示すように、２つのＭＩ素子１２，２２が磁気記録媒体１０の相対的移動方向に所定距離ｇ（素子の中心軸間の距離）隔てて２つ並設されている。
【００３９】
ＭＩ素子１２，２２は、第１の実施形態のＭＩ素子１２と同様に、磁気記録媒体１０の表面に対し間隔ｄで平行に対向し、媒体１０の表面と平行な面内でＭＩ素子１２，２２の長手方向が媒体１０の磁化の境界１１の方向に対し所定角度θ傾斜するように配置されている。
【００４０】
角度θは、第１の実施形態と同様に、
Ｔ≧Ｓｃｏｓθの場合は、
θL＝ｓｉｎ-1（ｂ／Ｓ），θH＝ｓｉｎ-1（ｂ／０．６Ｓ）
Ｔ＜Ｓｃｏｓθの場合は、
θL＝ｔａｎ-1（ｂ／Ｔ），θH＝ｔａｎ-1（ｂ／０．６Ｔ）
として、θL≦θ≦θHの範囲を選択する。
【００４１】
そしてＭＩ素子１２，２２は差動検出するためにできるだけ等しい性能を持たせるために構造を同じにする。また間隔ｇは記録媒体１０の最短記録ビット長ｂと等しくするのが望ましい。それより狭くても広くても符号間干渉によりピークシフト、レベル低下が生ずる。
【００４２】
ＭＩ素子１２，２２の検出出力から再生信号を得るための回路構成は図７に示す通りであり、バイアス回路の外部発振源３０より高周波電流をバッファー３２及びインピーダンス調整用の抵抗３４，３６を通して端子１３Ａ，２３Ａ側からＭＩ素子１２，２２に印加する。ＭＩ素子１２，２２の端子１３Ｂ，２３Ｂ側はアースに接続されている。
【００４３】
この回路は基本的にはブリッジ構成であり、ＭＩ素子１２，２２の検出出力を端子１３Ａ，２３Ａから取り出し、それぞれコンデンサとダイオードと抵抗からなる２系統の検波回路を通した後に差動増幅器に入力し、差動増幅により再生出力を得る。
【００４４】
このような構成によれば、差動増幅により外来ノイズなどの同相ノイズを除去してＳ／Ｎ比を改善することができる。
【００４５】
図９に、図７の構成による再生出力波形の一例を示す。
【００４６】
この例の場合、感度の高さを証明するために、記録媒体１０は、Ｈｃ＝１００Ｏｅ程度の磁気パワーの小さい磁性トナーの印刷により図８のように作成し、トラック幅Ｔが６ｍｍ、印刷部１４のライン幅（最短記録ビット長）ｂが０．２５ｍｍ、印刷部１４のピッチが１．５ｍｍの記録パターンを形成した。着磁方向は媒体１０の相対的移動方向である記録パターン長手方向に沿った一方向に永久磁石により着磁しておいた。
【００４７】
ＭＩ素子１２，２２は、それぞれガラス基板上にＦｅ−Ｔａ−Ｃ系の高透磁率磁性膜を２μｍの厚さで形成し、長さＳ＝３ｍｍパターン１本ではインピーダンスが小さいため、パターン幅１６μｍで４本つづら折り状に平行に折り返すように連結され全体として直線状にされた構成とした。２つのＭＩ素子の間隔は０．２５ｍｍとした。なお、ＭＩ素子１２，２２には感度を得るためのバイアス磁界を素子長手方向に１ガウス程度印加した。
【００４８】
測定回路は、図７の回路でＭＩ素子１２，２２に高周波電流を印加する外部発振源３０の発振周波数を２０ＭＨｚとし、差動増幅器のゲインを７５０倍とした。
【００４９】
図９に示す通り再生出力波形は、印刷部（着磁部）１４のライン幅の境界で交互に＋または−のピークとなる波形となっている。ピークの状態の時には、片方のＭＩ素子の両端がほぼそれぞれライン幅の両側の境界に掛かってインピーダンス変化が最大になっているのに対し、もう一方のＭＩ素子はライン幅に掛からずにインピーダンス変化が発生しておらず、この時に差動出力が最大となる。出力は、磁化の微弱な媒体にかかわらず、１Ｖｐｐ以上出ており、Ｓ／Ｎも良く感度の良いことが判る。
【００５０】
このように、本実施形態によれば、Ｓ／Ｎ比が良く、高感度で再生を行うことができる。
【００５１】
［第３の実施形態］
上述した第１と第２の実施形態では、高密度の記録媒体への対応に限界があるが、図１０のような構成を採用すれば極めて高密度の媒体に対応可能である。
【００５２】
図１０の構成では、磁気ヘッドの基板は、２枚のガラス基板２６Ａ，２６Ｂを接合して全体として平坦な長方形に形成されている。基板２６Ａ，２６Ｂの互いに接合される接合面は、記録媒体１０の表面に対し直交する方向の平面として形成されている。その接合面の一方に、ＭＩ素子２８が高透磁率磁性膜として形成されており、その直線状の端縁が基板２６Ａ，２６Ｂの上面に露出し、媒体１０の表面に平行に対向するように配置される。ＭＩ素子２８を形成する上記接合面は、媒体１０の表面に対して直交する方向から若干傾斜した方向の平面としても良い。
【００５３】
なお、２９Ａ，２９ＢはＭＩ素子２８の両端に接続された端子であり、それぞれＭＩ素子２８の薄膜が形成された基板２６Ａまたは２６Ｂの接合面の両側に隣接する外側面に導電体の薄膜として形成される。
【００５４】
このような構成によれば、ＭＩ素子２８の高透磁率磁性膜の膜厚が磁界検知幅となり極めて高密度の記録媒体の再生にも対応できる。例えば、ＭＩ素子２８の磁性膜としてパーマロイのような数百オングストロームの厚さでも磁気特性の出せるものを用いれば、最短記録ビット長ｂが１μｍ以下でも読み取りが可能となる。
【００５５】
また、高密度記録の再生ではＭＩ素子と媒体間のスペーシングがほとんど無く、ＭＩ素子と媒体が接触するケースが考えられるが、本実施形態では、深さ方向に数μｍ〜数十μｍ程度のＭＩ素子の幅を持たせることができ、多少の摩耗による性能の変化を抑える事も可能である。
【００５６】
［第４の実施形態］
ところで、ここまでの実施形態では、磁気記録媒体の卜ラック幅Ｔが狭くてＭＩ素子の長さを例えば１ｍｍ程度のように短くする場合は著しく出力が低下し、そのままでは動作が難しくなる。例えば、図１２に、図２で示したような構成で、ガラス基板１６上に厚さ２μｍ，幅２４μｍのつづら析り形状のＦｅ−Ｔａ−Ｃ系磁性薄膜によりＭＩ素子１２を構成し、その長さＳを変えた場合のインピーダンス変化率の特性を示す。この場合、長さＳが１ｍｍに近づくにつれ、急に特性が低下し、１ｍｍではほとんど磁気インピーダンス効果を発揮していない。
【００５７】
これは、ＭＩ素子の磁性体の磁界検出方向の長さが短くなると、磁性体内部において磁性体両端に発生する磁極により逆方向の磁界が強くなり、磁性体内部での磁界が減少するためである。
【００５８】
これに対し、ＭＩ素子の磁性体の長さＳを大きくする以外で反磁界を減らすためには、磁性体の膜厚を薄くする方法があるが、膜厚を薄くした場合の弊害として、磁気インピーダンス効果を得るための表皮効果の厚みをより薄くする必要から、素子の駆動電流として周波数が１００ＭＨｚ以上のようなより高い周波数の電流を印加する必要が生じ、浮遊容量の影響によりセンサー出力が不安定になりやすい。また、磁性体を薄くし１μｍ以下にすると、その磁壁構造が不安定になり、磁気インピーダンス特性も安定しない等の問題が生ずる。
【００５９】
そこで、第４の実施形態では図１３〜１５に示すような構成を採用した。すなわち図１３，１４に示すように、第１の実施形態の図１，２で示したＭＩ素子１２を構成する磁性体（磁性膜）の全長Ｌを、磁気インピーダンス効果により磁界検出を行う長さ（以下、動作部の長さという）Ｓより延長し、図１５に示すように、その磁性体の端部の延長部４１Ａ（４１Ｂについても同様）の上面に銅やアルミ、金等からなる導電膜４２を積層して設けている。導電膜４２は延長部４１Ａ，４１Ｂの下面に積層してもよく、上下両面に積層してもよい。導電膜４２の厚さは、ＭＩ素子１２の磁性体の比抵抗との兼ね合いがあるが、０．５〜２μｍ程度が適当である。
【００６０】
延長部４１Ａ，４１Ｂに導電膜４２を積層するのは、その部分の磁気インピーダンス効果を抑制する為である。本来、磁性体に高周波電流を流すことで磁気インピーダンス効果が機能するが、図１５の矢印の通り、その高周波電流ＩをＭＩ素子１２の磁性体の長さＳの動作部の境界付近より導電膜４２に集中させて流すことで、延長部４１Ａ，４１Ｂでの磁気インピーダンス効果を抑制することが可能となる。
【００６１】
そして、ＭＩ素子１２の磁性体において外部磁界に対する両端の磁極の間隔がＳよりＬに大きくなることで、反磁界の影響が明らかに改善される。その様子を図１２，１６に示す。
【００６２】
図１２において、図１４，１５の構成で、ＭＩ素子の磁性体の動作部の長さＳを０．５ｍｍ，１ｍｍに設定し、全長Ｌを２ｍｍに固定した場合の磁気インピーダンス特性を破線で示し、先述の導電膜４２を積層した延長部４１Ａ，４１Ｂを設けていない場合の実線のデータと重ねてある。この図１２から判るように、延長部の無いＳ＝１ｍｍ長のものに対し明らかに改善が見られ、長さＳが０．５ｍｍでもインピーダンス変化率は小さくなるものの使用できる範囲にある。
【００６３】
一方、図１６は、図１２中に示されたＭＩ素子の最大インピーダンス変化量Ｖと動作部の長さＳの関係を示している。図１６のグラフを見ると、長さＳが２ｍｍ以下になる場合は、素子の全長Ｌを２ｍｍ以上確保し、ＬとＳの差である延長部４１Ａ，４１Ｂに導電膜４２を積層する構造にすれば、反磁界に対する影響をかなり改善できることが良く分かる。
【００６４】
なお、延長部４１Ａ，４１Ｂは反磁界を抑制する為のものであり、ＭＩ素子１２の磁性体の長さＳの動作部の延長線に沿って延びていなくても良く、図１７の変形例に示すように、延長部４１Ａ，４１Ｂが長さＳの動作部との境界から動作部に対して屈曲されていてもかまわない。
【００６５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、磁気ヘッドに対する相対的移動方向に沿ってディジタル信号に対応して間欠的に一方向、または連続的に交互に逆方向に着磁され、該着磁の磁化の境界が前記相対的移動方向に交わる所定方向に沿った直線とされた磁気記録媒体から前記ディジタル信号を再生するための磁気ヘッドであって、磁性体から全体として直線状に形成されたＭＩ素子を有し、該ＭＩ素子は前記磁気記録媒体の表面と平行に対向し、該磁気記録媒体の表面と平行な面内でＭＩ素子の長手方向が磁気記録媒体の磁化の境界の方向に対し所定角度傾斜するように配置されており、該ＭＩ素子により前記磁気記録媒体からの外部磁界を検出して再生信号を得るようにした構成を採用したので、ＭＩ素子の長さを磁気記録媒体の最短記録ビット長より長くして素子自身の反磁界を減らすとともに、ＭＩ素子全体で磁気記録媒体からの磁束を受けてインピーダンスの変化効率も高くすることが可能であり、磁気インピーダンス効果を充分に発揮して高感度で良好に再生を行え、記録の高密度化及びローパワーの磁気記録媒体に対応することができる。
【００６６】
さらに本発明によれば、前記ＭＩ素子が前記磁気記録媒体の相対的移動方向に所定距離隔てて２つ並設され、該２つのＭＩ素子の出力を差動増幅して再生信号を得られるようにした構成を採用することにより、差動増幅によって外来ノイズ等の同相ノイズを除去してＳ／Ｎ比を改善することができる。
【００６７】
また、本発明によれば、前記ＭＩ素子を構成する磁性体は、磁気インピーダンス効果により磁界検出を行う長さＳより全長Ｌが延長され、該磁性体の延長部に、磁気インピーダンス効果を抑制するための導電膜が積層して設けられた構成を採用することにより、磁気記録媒体のトラック幅が狭くて前記磁性体の長さＳが小さくても、磁性体自身の反磁界の影響を抑え、十分な出力特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による磁気ヘッドの第１の実施形態における磁気記録媒体の表面に向かう方向と磁気記録媒体の縦断面に沿う方向でのＭＩ素子と磁気記録媒体の位置関係と構成を示す説明図である。
【図２】同実施形態の具体例の構成を示す斜視図である。
【図３】図２の構成におけるＭＩ素子の傾斜角θと両端電圧の関係を示すグラフ図である。
【図４】ＭＩ素子の傾斜角θの設定の理由を説明する説明図である。
【図５】ＭＩ素子の長さが磁気記録媒体のトラック幅より長い場合の様子を示す説明図である。
【図６】第２の実施形態の構成を示す説明図である。
【図７】同実施形態での再生信号を得るための回路の構成を示す回路図である。
【図８】同実施形態の具体例の構成を示す斜視図である。
【図９】同具体例の再生出力波形を示すグラフ図である。
【図１０】第３の実施形態の構成を示す斜視図である。
【図１１】従来のＭＩ素子の配置による磁気記録媒体からの磁束の流入の様子を示す説明図である。
【図１２】 図２，１４のＭＩ素子の動作部の長さＳによるインピーダンス変化率の特性を示すグラフ図である。
【図１３】 本発明の第４の実施形態の基本的な構成を示す説明図である。
【図１４】 同実施形態の具体例の構成を示す斜視図である。
【図１５】 図１４中のＡ部の拡大断面図である。
【図１６】 図１２中に示されるＭＩ素子の最大インピーダンス変化率ＶとＭＩ素子の動作部の長さＳとの関係を示すグラフ図である。
【図１７】 同実施形態の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ 磁気記録媒体
１１ 磁化の境界
１２ ＭＩ素子
１３Ａ，１３Ｂ 端子
１４ 印刷部（着磁部）
１６ ガラス基板
２２ ＭＩ素子
２３Ａ，２３Ｂ 端子
２６Ａ，２６Ｂ ガラス基板
２８ ＭＩ素子
２９Ａ，２９Ｂ 端子
４１Ａ，４１Ｂ 延長部
４２ 導電膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体に記録された磁気記録情報の再生を行う磁気ヘッドに関し、特に磁気インピーダンス効果を利用し、ディジタル磁気記録情報の再生を行う磁気ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近のディジタル磁気記録装置は高密度化が進み、たとえば、コンピュータの外部記憶装置であるハードディスク装置やディジタルコンパクトカセットテープレコーダに於いて、従来の誘導型磁気ヘッドではトラック幅の減少や速度低下に伴うＳ／Ｎの低下が生じるため、再生ヘッドには磁気抵抗素子（以下、ＭＲ素子と略す）が使われている。
【０００３】
しかしＭＲ素子は、磁気記録媒体の速度依存性が無く、低速での出力取り出しに向いているが、抵抗変化率が数％しかないため、将来の高密度化のためにはさらに感度の高い素子の開発が望まれている。
【０００４】
そこで、最近注目されているのが特開平７−１８１２３９号に開示されているアモルファスワイヤー等による磁気インピーダンス効果を利用した磁気検出素子（以下、ＭＩ素子と略す）である。磁気インピーダンス効果とは、磁性体にＭＨｚ帯域の高周波電流を流すと外部磁界により磁性体のインピーダンスが変化し、それにより磁性体の両端の電圧の振幅が数ガウスの微小磁界で数１０％変化する現象である。このＭＩ素子を磁気ヘッドに応用すれば、従来に無い感度を持った性能が期待される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このＭＩ素子を単純に磁気ヘッドに応用した場合は、以下の問題が生ずる。
【０００６】
すなわち通常ＭＩ素子は、素子の長手方向に感度を持つ特性より、素子の一端を磁気記録媒体に近接または接触させ、磁束を素子内に引き込む必要がある。そのため、図１１に示すように、磁気記録媒体１００に対しＭＩ素子１０２を垂直に配置すると、媒体１００の磁化からの磁束はＭＩ素子１０２の先端部に集中し、媒体１００から遠ざかるとともに急激に減衰するため、インピーダンス変化の大きい部分はＭＩ素子１０２の先端部に集中し、ＭＩ素子１０２全体としては感度が得られない。ＭＩ素子１０２の長さを短くすれば、インピーダンス変化の効率は上がるが、検出方向である長手方向の反磁界の増加や素子のインピーダンスの低下等により、感度向上は得られない。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、ＭＩ素子を用いて構成されディジタル磁気記録情報の再生を行う磁気ヘッドであって、磁気インピーダンス効果を充分に発揮して高感度で良好に再生を行え、記録の高密度化に対応できる磁気ヘッドを提供することにある。
【０００８】
【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によれば、磁気ヘッドに対する相対的移動方向に沿ってディジタル信号に対応して間欠的に一方向、または連続的に交互に逆方向に着磁され、該着磁の磁化の境界が前記相対的移動方向に交わる所定方向に沿った直線とされた磁気記録媒体から前記ディジタル信号を再生するための磁気ヘッドであって、
磁性体から全体として直線状に形成されたＭＩ素子を有し、
該ＭＩ素子は前記磁気記録媒体の表面と平行に対向し、該磁気記録媒体の表面と平行な面内でＭＩ素子の長手方向が磁気記録媒体の磁化の境界の方向に対し所定角度傾斜するように配置されており、
該ＭＩ素子により前記磁気記録媒体からの外部磁界を検出して再生信号を得るようにした構成を採用した。
【０００９】
このような構成によれば、ＭＩ素子の長さを後述する磁気記録媒体の最短記録ビット長より長くでき、またＭＩ素子のほぼ全体に磁気記録媒体からの磁束を流入させることができるためインピーダンス変化の効率に優れ、高感度で磁気ヘッドとして優れた性能を発揮できる。
【００１０】
また、本発明によれば、前記ＭＩ素子が前記磁気記録媒体の相対的移動方向に所定距離隔てて２つ並設され、該２つのＭＩ素子の出力を差動増幅して再生信号を得られるようにした構成を採用した。
【００１１】
このような構成によれば、差動増幅によって再生信号を得るため、耐ノイズ性に優れ、忠実な再生信号を得ることができ、実用性が高い。
【００１２】
さらに本発明によれば、前記ＭＩ素子を構成する磁性体は、磁気インピーダンス効果により磁界検出を行う長さＳより全長Ｌが延長され、該磁性体の延長部に、磁気インピーダンス効果を抑制するための導電膜が積層して設けられた構成を採用した。
【００１３】
このような構成によれば、前記の長さＳが小さくても、磁性体自身の反磁界の影響を排除し、磁界検出特性を維持することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、各実施形態を説明する図において共通ないし対応する部分には、共通の符号を付してあり、第２の実施形態以下で第１の実施形態と共通な部分の説明は省略する。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１〜図５は本発明による磁気ヘッドの第１の実施形態を説明するものである。
【００１６】
先ず図１は、第１の実施形態の基本構成を説明するものであり、図１（ａ）は磁気記録媒体の表面（記録面）に向かう方向、図１（ｂ）は磁気記録媒体の縦断面に沿う方向でのＭＩ素子と磁気記録媒体の位置関係と構成を示す。
【００１７】
１０は磁気記録媒体であり、例えば磁気テープ等として構成され、磁気ヘッドを構成するＭＩ素子１２に対して媒体１０の長手方向である図中左右方向に相対的に移動する。すなわち、媒体１０または磁気ヘッドが図中左右方向に移動する。媒体１０は、その相対的移動方向に沿ってディジタル信号に対応して所定の最短記録ビット長ｂ単位で交互に逆方向に連続的に着磁、または後述の図２のように間欠的に一方向に着磁されており、その着磁の磁化の境界１１は媒体１０の長手方向に対し垂直な方向に沿った直線とされている。境界１１の方向は前記垂直な方向に対し傾斜した方向としても良い。
【００１８】
なお、ここで最短記録ビット長とは、媒体１０の相対的移動方向において、ディジタル情報の各ビットを表現するための単位となる記録部分（ディジタル信号の変調方式により１種類または複数種類の長さがある）の最短の長さとする。
【００１９】
一方、ＭＩ素子１２は、アモルファスワイヤーまたは高透磁率磁性膜により直線状に形成されており、その長手方向において磁気インピーダンス効果による外部磁界Ｈｅｘの検出感度を持つように、磁化容易軸方向が長手方向に対し垂直な方向になるように磁気異方性が付けられている。
【００２０】
ＭＩ素子１２は、不図示のガラス等の非磁性材からなる平坦な基板の上面に設けられ、媒体１０の表面（記録面）に対し所定の間隔（スペーシング）ｄで平行に対向し、媒体１０の表面と平行な面内において、ＭＩ素子１２の長手方向が媒体１０の磁化の境界１１の方向に対し所定角度θ傾斜するように配置される。
【００２１】
このようにＭＩ素子１２を傾斜させる目的は、ＭＩ素子１２自身の反磁界を減らすために最短記録ビット長ｂの着磁幅よりＭＩ素子１２の長さＳを大きく取ること、及びＭＩ素子１２の両端部が最短記録ビット長ｂの着磁の両側の境界に掛かるようにし、ＭＩ素子１２のほぼ全体に媒体１０からの磁束を引き込めるようにすることにある。
【００２２】
なお、ＭＩ素子１２の両端に接続された端子１３Ａ，１３Ｂが設けられている。端子１３Ａ，１３ＢはＭＩ素子１２と同じ材料でＭＩ素子１２に連続して、あるいはＭＩ素子１２の材料と別の導電体の薄膜等として形成される。
【００２３】
再生時には端子１３Ａ，１３ＢからＭＩ素子１２に高周波電流が印加される。磁気インピーダンス効果により媒体１０の磁化からの外部磁界に応じてＭＩ素子１２の両端間のインピーダンスが変化し、両端間の振幅電圧が変化し、それを取り出して処理して再生信号を得る。具体的には、例えばＭＩ素子をコルピッツ発振器などに発振回路構成素子として組み込み、外部磁界の変化を発振器の出力の振幅電圧変化として取り出し、それを検波すること等により再生信号を得る。
【００２４】
以上のような実施形態の構成により、ＭＩ素子１２の長手方向を媒体１０の磁化の境界１１の方向に対し傾けることで、ＭＩ素子１２の長さを最短記録ビット長ｂより長くして稼ぎ、ＭＩ素子１２自身の反磁界を減らすことができる。また、ＭＩ素子１２全体で媒体１０からの磁界を受けるため、インピーダンス変化の効率にも優れており、高感度で再生を行える。
【００２５】
次に、上述した実施形態の構成において、磁気記録媒体１０の磁化の境界１１の方向に対するＭＩ素子１２の長手方向の傾斜角度θの最適値を設定するためのデータを求めた試験の結果を図２，図３により説明する。
【００２６】
まず、図２は上記試験に用いた構成を示している。図２において、磁気記録媒体１０は、紙上に磁性トナー（保磁力Ｈｃ＝１００Ｏｅ程度）の間欠的な印刷により記録トラック幅Ｔ＝６ｍｍ、１００ｂｐｉ（最短記録ビット長：０．２５４ｍｍ）の密度で記録トラックを形成し、前記間欠的な印刷部１４のそれぞれを相対的移動方向に沿った一方向に着磁したものを用意した。
【００２７】
ＭＩ素子１２は、平坦な長方形のガラス基板１６の上面にＦｅ−Ｔａ−Ｃ系の高透磁率磁性膜を２μｍの厚さで形成し、長さＳ＝３ｍｍのパターン１本ではインピーダンスが小さいため、パターン幅１６μｍで４本のパターンがつづら折り状に平行に折り返すように連結され全体として直線状にされた構成とした。媒体１０とＭＩ素子１２との間隔ｄは、５０μｍと１２０μｍに設定した。
【００２８】
出力の測定では、ＭＩ素子１２の感度を得るためのバイアス磁界をＭＩ素子１２の長手方向に１ガウス程度印加し、端子１３Ａ，１３ＢよりＭＩ素子１２に２０ＭＨｚの電流を流し、検波回路を通した後の両端電圧の変化を７５０倍増幅し調べた。その結果を図３に示す。
【００２９】
ｓｉｎθ＝ｂ／Ｓ＝０．２５４ｍｍ／３ｍｍより、計算上の最適角度θcalは４．８゜となるが、実際は図３中に黒の三角マークで示すように最適角度がスペーシングｄの増加とともに角度のプラス側にずれていることが判る。
【００３０】
この理由を、図４の断面図により説明する。すなわち、記録媒体１０とＭＩ素子１２の間隔ｄがほとんど０に近い場合は、図４（ａ）のように素子１２の長さＳ×ｓｉｎθが記録幅の最短記録ビット長ｂと等しい場合に最適になることが判る。
【００３１】
しかし、図４（ｂ）のように間隔ｄが大きくなると媒体１０の磁化からの磁束はＭＩ素子１２の両端より内側から流入しやすくなり、実効的な素子１２の長さＳ′はＳより短くなる。そのため、図４（ｃ）のようにＳ′ｓｉｎθをｂと一致させるためにはθを計算値より大きくしなければならないことが判る（θ→θ′）。
【００３２】
したがって、実用的な角度を設定する場合は、計算上の最適角度θcalを下限とし、上限は素子の実効長Ｓ′がＳより６０％程度でほぼ飽和することより、
ｂ＝Ｓ′×ｓｉｎθ，０．６Ｓ≦Ｓ′≦Ｓ
を満足する角度範囲がＭＩ素子の傾斜角の選択範囲となる。
【００３３】
つまり、ＭＩ素子の傾斜角θの下限θL，上限θHは
Ｔ≧Ｓｃｏｓθでは、
θL＝ｓｉｎ-1（ｂ／Ｓ），θH＝ｓｉｎ-1（ｂ／０．６Ｓ）
となる。
【００３４】
図３の条件では、下限θL＝４．８゜、上限θH＝８．１゜の範囲で、傾斜角θを設定するのが適当であり、実測データの最適範囲もその範囲にある。
【００３５】
図２のケースは、媒体１０が相対的移動方向に沿って間欠的に一方向のみに着磁されている場合であるが、図１のように媒体１０が相対的移動方向に沿って交互に逆方向に連続的に着磁されている場合も同様の結果となる。
【００３６】
また、図５の様にＭＩ素子１２の長さＳが記録媒体１０のトラック幅Ｔより長い場合は、トラックより外側のＭＩ素子の部分は機能しないため、ＭＩ素子１２の機能する部分の長さＳｔはトラック幅Ｔとの関係でＴ＝Ｓｔｃｏｓθの条件が付き、そのため前述の式でＳをＴ／ｃｏｓθと置き換えればよい。したがって、
Ｔ＜Ｓｃｏｓθの場合は、
θL＝ｔａｎ-1（ｂ／Ｔ），θH＝ｔａｎ-1（ｂ／０．６Ｔ）
から、求まるθLからθHの角度の範囲でＭＩ素子１２の傾斜角度θを設定する。
【００３７】
［第２の実施形態］
上述した第１の実施形態では、ＭＩ素子を１個だけ使用して磁気ヘッドを構成しているが、Ｓ／Ｎをさらに上げ外部ノイズに対し強くするためには、ＭＩ素子を２個使用し、それぞれの出力を差動増幅して再生信号を得る方が良い。
【００３８】
その場合の構成を図６に示す。ここに示すように、２つのＭＩ素子１２，２２が磁気記録媒体１０の相対的移動方向に所定距離ｇ（素子の中心軸間の距離）隔てて２つ並設されている。
【００３９】
ＭＩ素子１２，２２は、第１の実施形態のＭＩ素子１２と同様に、磁気記録媒体１０の表面に対し間隔ｄで平行に対向し、媒体１０の表面と平行な面内でＭＩ素子１２，２２の長手方向が媒体１０の磁化の境界１１の方向に対し所定角度θ傾斜するように配置されている。
【００４０】
角度θは、第１の実施形態と同様に、
Ｔ≧Ｓｃｏｓθの場合は、
θL＝ｓｉｎ-1（ｂ／Ｓ），θH＝ｓｉｎ-1（ｂ／０．６Ｓ）
Ｔ＜Ｓｃｏｓθの場合は、
θL＝ｔａｎ-1（ｂ／Ｔ），θH＝ｔａｎ-1（ｂ／０．６Ｔ）
として、θL≦θ≦θHの範囲を選択する。
【００４１】
そしてＭＩ素子１２，２２は差動検出するためにできるだけ等しい性能を持たせるために構造を同じにする。また間隔ｇは記録媒体１０の最短記録ビット長ｂと等しくするのが望ましい。それより狭くても広くても符号間干渉によりピークシフト、レベル低下が生ずる。
【００４２】
ＭＩ素子１２，２２の検出出力から再生信号を得るための回路構成は図７に示す通りであり、バイアス回路の外部発振源３０より高周波電流をバッファー３２及びインピーダンス調整用の抵抗３４，３６を通して端子１３Ａ，２３Ａ側からＭＩ素子１２，２２に印加する。ＭＩ素子１２，２２の端子１３Ｂ，２３Ｂ側はアースに接続されている。
【００４３】
この回路は基本的にはブリッジ構成であり、ＭＩ素子１２，２２の検出出力を端子１３Ａ，２３Ａから取り出し、それぞれコンデンサとダイオードと抵抗からなる２系統の検波回路を通した後に差動増幅器に入力し、差動増幅により再生出力を得る。
【００４４】
このような構成によれば、差動増幅により外来ノイズなどの同相ノイズを除去してＳ／Ｎ比を改善することができる。
【００４５】
図９に、図７の構成による再生出力波形の一例を示す。
【００４６】
この例の場合、感度の高さを証明するために、記録媒体１０は、Ｈｃ＝１００Ｏｅ程度の磁気パワーの小さい磁性トナーの印刷により図８のように作成し、トラック幅Ｔが６ｍｍ、印刷部１４のライン幅（最短記録ビット長）ｂが０．２５ｍｍ、印刷部１４のピッチが１．５ｍｍの記録パターンを形成した。着磁方向は媒体１０の相対的移動方向である記録パターン長手方向に沿った一方向に永久磁石により着磁しておいた。
【００４７】
ＭＩ素子１２，２２は、それぞれガラス基板上にＦｅ−Ｔａ−Ｃ系の高透磁率磁性膜を２μｍの厚さで形成し、長さＳ＝３ｍｍパターン１本ではインピーダンスが小さいため、パターン幅１６μｍで４本つづら折り状に平行に折り返すように連結され全体として直線状にされた構成とした。２つのＭＩ素子の間隔は０．２５ｍｍとした。なお、ＭＩ素子１２，２２には感度を得るためのバイアス磁界を素子長手方向に１ガウス程度印加した。
【００４８】
測定回路は、図７の回路でＭＩ素子１２，２２に高周波電流を印加する外部発振源３０の発振周波数を２０ＭＨｚとし、差動増幅器のゲインを７５０倍とした。
【００４９】
図９に示す通り再生出力波形は、印刷部（着磁部）１４のライン幅の境界で交互に＋または−のピークとなる波形となっている。ピークの状態の時には、片方のＭＩ素子の両端がほぼそれぞれライン幅の両側の境界に掛かってインピーダンス変化が最大になっているのに対し、もう一方のＭＩ素子はライン幅に掛からずにインピーダンス変化が発生しておらず、この時に差動出力が最大となる。出力は、磁化の微弱な媒体にかかわらず、１Ｖｐｐ以上出ており、Ｓ／Ｎも良く感度の良いことが判る。
【００５０】
このように、本実施形態によれば、Ｓ／Ｎ比が良く、高感度で再生を行うことができる。
【００５１】
［第３の実施形態］
上述した第１と第２の実施形態では、高密度の記録媒体への対応に限界があるが、図１０のような構成を採用すれば極めて高密度の媒体に対応可能である。
【００５２】
図１０の構成では、磁気ヘッドの基板は、２枚のガラス基板２６Ａ，２６Ｂを接合して全体として平坦な長方形に形成されている。基板２６Ａ，２６Ｂの互いに接合される接合面は、記録媒体１０の表面に対し直交する方向の平面として形成されている。その接合面の一方に、ＭＩ素子２８が高透磁率磁性膜として形成されており、その直線状の端縁が基板２６Ａ，２６Ｂの上面に露出し、媒体１０の表面に平行に対向するように配置される。ＭＩ素子２８を形成する上記接合面は、媒体１０の表面に対して直交する方向から若干傾斜した方向の平面としても良い。
【００５３】
なお、２９Ａ，２９ＢはＭＩ素子２８の両端に接続された端子であり、それぞれＭＩ素子２８の薄膜が形成された基板２６Ａまたは２６Ｂの接合面の両側に隣接する外側面に導電体の薄膜として形成される。
【００５４】
このような構成によれば、ＭＩ素子２８の高透磁率磁性膜の膜厚が磁界検知幅となり極めて高密度の記録媒体の再生にも対応できる。例えば、ＭＩ素子２８の磁性膜としてパーマロイのような数百オングストロームの厚さでも磁気特性の出せるものを用いれば、最短記録ビット長ｂが１μｍ以下でも読み取りが可能となる。
【００５５】
また、高密度記録の再生ではＭＩ素子と媒体間のスペーシングがほとんど無く、ＭＩ素子と媒体が接触するケースが考えられるが、本実施形態では、深さ方向に数μｍ〜数十μｍ程度のＭＩ素子の幅を持たせることができ、多少の摩耗による性能の変化を抑える事も可能である。
【００５６】
［第４の実施形態］
ところで、ここまでの実施形態では、磁気記録媒体の卜ラック幅Ｔが狭くてＭＩ素子の長さを例えば１ｍｍ程度のように短くする場合は著しく出力が低下し、そのままでは動作が難しくなる。例えば、図１２に、図２で示したような構成で、ガラス基板１６上に厚さ２μｍ，幅２４μｍのつづら析り形状のＦｅ−Ｔａ−Ｃ系磁性薄膜によりＭＩ素子１２を構成し、その長さＳを変えた場合のインピーダンス変化率の特性を示す。この場合、長さＳが１ｍｍに近づくにつれ、急に特性が低下し、１ｍｍではほとんど磁気インピーダンス効果を発揮していない。
【００５７】
これは、ＭＩ素子の磁性体の磁界検出方向の長さが短くなると、磁性体内部において磁性体両端に発生する磁極により逆方向の磁界が強くなり、磁性体内部での磁界が減少するためである。
【００５８】
これに対し、ＭＩ素子の磁性体の長さＳを大きくする以外で反磁界を減らすためには、磁性体の膜厚を薄くする方法があるが、膜厚を薄くした場合の弊害として、磁気インピーダンス効果を得るための表皮効果の厚みをより薄くする必要から、素子の駆動電流として周波数が１００ＭＨｚ以上のようなより高い周波数の電流を印加する必要が生じ、浮遊容量の影響によりセンサー出力が不安定になりやすい。また、磁性体を薄くし１μｍ以下にすると、その磁壁構造が不安定になり、磁気インピーダンス特性も安定しない等の問題が生ずる。
【００５９】
そこで、第４の実施形態では図１３〜１５に示すような構成を採用した。すなわち図１３，１４に示すように、第１の実施形態の図１，２で示したＭＩ素子１２を構成する磁性体（磁性膜）の全長Ｌを、磁気インピーダンス効果により磁界検出を行う長さ（以下、動作部の長さという）Ｓより延長し、図１５に示すように、その磁性体の端部の延長部４１Ａ（４１Ｂについても同様）の上面に銅やアルミ、金等からなる導電膜４２を積層して設けている。導電膜４２は延長部４１Ａ，４１Ｂの下面に積層してもよく、上下両面に積層してもよい。導電膜４２の厚さは、ＭＩ素子１２の磁性体の比抵抗との兼ね合いがあるが、０．５〜２μｍ程度が適当である。
【００６０】
延長部４１Ａ，４１Ｂに導電膜４２を積層するのは、その部分の磁気インピーダンス効果を抑制する為である。本来、磁性体に高周波電流を流すことで磁気インピーダンス効果が機能するが、図１５の矢印の通り、その高周波電流ＩをＭＩ素子１２の磁性体の長さＳの動作部の境界付近より導電膜４２に集中させて流すことで、延長部４１Ａ，４１Ｂでの磁気インピーダンス効果を抑制することが可能となる。
【００６１】
そして、ＭＩ素子１２の磁性体において外部磁界に対する両端の磁極の間隔がＳよりＬに大きくなることで、反磁界の影響が明らかに改善される。その様子を図１２，１６に示す。
【００６２】
図１２において、図１４，１５の構成で、ＭＩ素子の磁性体の動作部の長さＳを０．５ｍｍ，１ｍｍに設定し、全長Ｌを２ｍｍに固定した場合の磁気インピーダンス特性を破線で示し、先述の導電膜４２を積層した延長部４１Ａ，４１Ｂを設けていない場合の実線のデータと重ねてある。この図１２から判るように、延長部の無いＳ＝１ｍｍ長のものに対し明らかに改善が見られ、長さＳが０．５ｍｍでもインピーダンス変化率は小さくなるものの使用できる範囲にある。
【００６３】
一方、図１６は、図１２中に示されたＭＩ素子の最大インピーダンス変化量Ｖと動作部の長さＳの関係を示している。図１６のグラフを見ると、長さＳが２ｍｍ以下になる場合は、素子の全長Ｌを２ｍｍ以上確保し、ＬとＳの差である延長部４１Ａ，４１Ｂに導電膜４２を積層する構造にすれば、反磁界に対する影響をかなり改善できることが良く分かる。
【００６４】
なお、延長部４１Ａ，４１Ｂは反磁界を抑制する為のものであり、ＭＩ素子１２の磁性体の長さＳの動作部の延長線に沿って延びていなくても良く、図１７の変形例に示すように、延長部４１Ａ，４１Ｂが長さＳの動作部との境界から動作部に対して屈曲されていてもかまわない。
【００６５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、磁気ヘッドに対する相対的移動方向に沿ってディジタル信号に対応して間欠的に一方向、または連続的に交互に逆方向に着磁され、該着磁の磁化の境界が前記相対的移動方向に交わる所定方向に沿った直線とされた磁気記録媒体から前記ディジタル信号を再生するための磁気ヘッドであって、磁性体から全体として直線状に形成されたＭＩ素子を有し、該ＭＩ素子は前記磁気記録媒体の表面と平行に対向し、該磁気記録媒体の表面と平行な面内でＭＩ素子の長手方向が磁気記録媒体の磁化の境界の方向に対し所定角度傾斜するように配置されており、該ＭＩ素子により前記磁気記録媒体からの外部磁界を検出して再生信号を得るようにした構成を採用したので、ＭＩ素子の長さを磁気記録媒体の最短記録ビット長より長くして素子自身の反磁界を減らすとともに、ＭＩ素子全体で磁気記録媒体からの磁束を受けてインピーダンスの変化効率も高くすることが可能であり、磁気インピーダンス効果を充分に発揮して高感度で良好に再生を行え、記録の高密度化及びローパワーの磁気記録媒体に対応することができる。
【００６６】
さらに本発明によれば、前記ＭＩ素子が前記磁気記録媒体の相対的移動方向に所定距離隔てて２つ並設され、該２つのＭＩ素子の出力を差動増幅して再生信号を得られるようにした構成を採用することにより、差動増幅によって外来ノイズ等の同相ノイズを除去してＳ／Ｎ比を改善することができる。
【００６７】
また、本発明によれば、前記ＭＩ素子を構成する磁性体は、磁気インピーダンス効果により磁界検出を行う長さＳより全長Ｌが延長され、該磁性体の延長部に、磁気インピーダンス効果を抑制するための導電膜が積層して設けられた構成を採用することにより、磁気記録媒体のトラック幅が狭くて前記磁性体の長さＳが小さくても、磁性体自身の反磁界の影響を抑え、十分な出力特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による磁気ヘッドの第１の実施形態における磁気記録媒体の表面に向かう方向と磁気記録媒体の縦断面に沿う方向でのＭＩ素子と磁気記録媒体の位置関係と構成を示す説明図である。
【図２】同実施形態の具体例の構成を示す斜視図である。
【図３】図２の構成におけるＭＩ素子の傾斜角θと両端電圧の関係を示すグラフ図である。
【図４】ＭＩ素子の傾斜角θの設定の理由を説明する説明図である。
【図５】ＭＩ素子の長さが磁気記録媒体のトラック幅より長い場合の様子を示す説明図である。
【図６】第２の実施形態の構成を示す説明図である。
【図７】同実施形態での再生信号を得るための回路の構成を示す回路図である。
【図８】同実施形態の具体例の構成を示す斜視図である。
【図９】同具体例の再生出力波形を示すグラフ図である。
【図１０】第３の実施形態の構成を示す斜視図である。
【図１１】従来のＭＩ素子の配置による磁気記録媒体からの磁束の流入の様子を示す説明図である。
【図１２】 図２，１４のＭＩ素子の動作部の長さＳによるインピーダンス変化率の特性を示すグラフ図である。
【図１３】 本発明の第４の実施形態の基本的な構成を示す説明図である。
【図１４】 同実施形態の具体例の構成を示す斜視図である。
【図１５】 図１４中のＡ部の拡大断面図である。
【図１６】 図１２中に示されるＭＩ素子の最大インピーダンス変化率ＶとＭＩ素子の動作部の長さＳとの関係を示すグラフ図である。
【図１７】 同実施形態の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ 磁気記録媒体
１１ 磁化の境界
１２ ＭＩ素子
１３Ａ，１３Ｂ 端子
１４ 印刷部（着磁部）
１６ ガラス基板
２２ ＭＩ素子
２３Ａ，２３Ｂ 端子
２６Ａ，２６Ｂ ガラス基板
２８ ＭＩ素子
２９Ａ，２９Ｂ 端子
４１Ａ，４１Ｂ 延長部
４２ 導電膜
Claims (8)
- 磁気ヘッドに対する相対的移動方向に沿ってディジタル信号に対応して間欠的に一方向、または連続的に交互に逆方向に着磁され、該着磁の磁化の境界が前記相対的移動方向に交わる所定方向に沿った直線とされた磁気記録媒体から前記ディジタル信号を再生するための磁気ヘッドであって、
磁性体から全体として直線状に形成され磁気インピーダンス効果により外部磁界を検出する磁気検出素子を有し、
該磁気検出素子は前記磁気記録媒体の表面と平行に対向し、該磁気記録媒体の表面と平行な面内で磁気検出素子の長手方向が磁気記録媒体の磁化の境界の方向に対し所定角度傾斜するように配置されており、
該磁気検出素子により前記磁気記録媒体からの外部磁界を検出して再生信号を得るようにしたことを特徴とする磁気ヘッド。 - 前記磁気記録媒体の磁化の境界の方向と前記磁気検出素子の長手方向のなす角度θが、磁気記録媒体の記録トラック幅Ｔと磁気検出素子の長さＳと最短記録ビット長ｂとの関係において、
Ｔ≧Ｓｃｏｓθの場合は、
θL＝ｓｉｎ-1（ｂ／Ｓ），θH＝ｓｉｎ-1（ｂ／０．６Ｓ）
Ｔ＜Ｓｃｏｓθの場合は、
θL＝ｔａｎ-1（ｂ／Ｔ），θH＝ｔａｎ-1（ｂ／０．６Ｔ）
で示す、θLからθHの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。 - 前記磁気検出素子が前記磁気記録媒体の相対的移動方向に所定距離隔てて２つ並設され、該２つの磁気検出素子の出力を差動増幅して再生信号を得られるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気ヘッド。
- 前記相対的移動方向における２つの磁気検出素子間の距離は磁気記録媒体の最短記録ビット長に等しいことを特徴とする請求項３に記載の磁気ヘッド。
- 前記磁気検出素子は高透磁率磁性膜からなり、前記磁気記録媒体の表面に対し交わる方向の平面に形成されて直線状の端縁が磁気記録媒体の表面に平行に対向するように配置されることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
- 前記磁気検出素子を構成する磁性体は、磁気インピーダンス効果により磁界検出を行う長さＳより全長Ｌが延長され、該磁性体の延長部に、磁気インピーダンス効果を抑制するための導電膜が積層して設けられたことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
- 前記長さＳが２ｍｍ以下で、全長Ｌが２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項６に記載の磁気ヘッド。
- 前記磁性体の延長部が前記長さＳの部分との境界から前記長さＳの部分に対して屈曲されていることを特徴とする請求項６または７に記載の磁気ヘッド。
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