使用自旋阀磁头的存储装置

本发明涉及存储装置，例如使用自旋阀(spin valve)磁头作为与写磁头 集成在一起读磁头的磁盘装置，特别是涉及使用自旋阀磁头的存储装置， 读出电流以干扰方向流过自旋阀磁头，产生与钉扎层(pin layer)中的磁场 方向相反的磁场。

随着磁盘装置容量的增加，已进一步改善了磁盘介质上的记录密度。 由于再生信号电平降低和SN比劣化，使这种超过3G比特/平方英寸的高 记录密度很难用作一种装置。因此，为了达到超过3G比特/平方英寸的高 记录密度，已将自旋阀磁头投入实用。自旋阀磁头基本上有四层结构，包 括一层反铁磁层、一层钉扎层、一层非磁性层和一层自由层。该结构使得 与反铁磁层接触的钉扎层中的磁化方向固定，并防止由非磁性层分开的自 由层具有固定的磁化方向。当以介质的记录磁场的形式向其施加外部磁场 时，由外部磁场确定自由层的磁场方向，电阻值依据与钉扎层的磁场方向 有关的差值改变。该电阻值在自由层和钉扎层中的磁场方向彼此相对为 180℃时最大，而在其方向彼此相同时最小。此外，允许读出电流流经自 旋阀磁头，以便消除由钉扎层的磁耦合结果施加到自由层的多余垂直偏置 磁场，该磁耦合结果从其效力方面来看可称之为永久磁铁。读出电流流动 的方向包括两个方向，即在与钉扎层相同的方向产生磁场的辅助方向，和 与钉扎层相反的方向产生磁场的干扰方向。通常，干扰方向导致较大的输 出和较小的垂直不对称。

然而，在读出电流以干扰方向流过自旋阀磁头的情况下，读出电流在 与钉扎层中的磁场相反的方向产生磁场，因此如果因外部温度、元件发 热、静电等原因造成反铁磁层的温度超过阻挡温度，会出现钉扎层中的磁 场方向可能偏移的问题。特别是在反铁磁层是由FeMn制成的情况下，阻 挡温度低到150℃，可能引起严重问题。另一方面，在辅助方向，钉扎层 中的磁场方向与读出电流产生的磁场方向相同，以致钉扎层中很难出现任 何磁场偏移。

因此，本发明的目的是一种即使读出电流以干扰方向流过的自旋阀磁 头的钉扎层中已出现磁场方向偏移也能确保正常操作的存储装置。

本发明涉及装配有多个磁头的存储装置，每个磁头有已集成在该磁头 中的一个读磁头和一个写磁头。读磁头包括一个具有多层结构的自旋阀磁 头，该多层结构包括一层反铁磁层、一层钉扎层、一层非磁性层和一层自 由层，  自旋阀磁头响应由读出电流以外部磁场形式施加的介质的记录磁 场，从磁阻中的变化电读取记录信息，其中使读出电流以干扰方向流经自 旋阀磁头以引起与钉扎层中的磁场方向相反的磁场。该存储装置采用读出 电流以干扰方向流过的自旋阀磁头作为读磁头，其特征在于：本发明包括一 个钉扎层磁场偏移判断单元，当断定存在由自旋阀磁头的钉扎层中的磁场 偏移引起的预定异常时，钉扎层磁场偏移判断单元使读出电流方向反向， 如果由此消除了预定异常，则断定钉扎层中已出现磁场偏移；一个恢复处 理单元，当钉扎层磁场偏移判断单元已断定钉扎层中已出现磁场偏移时， 恢复处理单元从由磁场中的偏移产生的异常恢复。就是说，本发明注意到 这样一个事实，即当读出电流以干扰方向流过自旋阀磁头时，钉扎层中任 何可能的磁场方向偏移可能造成磁头读取信号的极性反向，磁头输出幅度 降低以及增大垂直不对称性，从而判断钉扎层中的磁场方向是否正常。如 果已断定存在异常，则使读出电流反向，如果由此消除了异常，则断定钉 扎层中的磁场偏移，进行恢复处理以改变钉扎层中的磁场方向。通过具有 检测可能由某些原因造成的钉扎层中的磁场偏移并照此改变钉扎层中磁场 方向的功能，可通过读出电流以干扰方向流过自旋阀磁头来确保稳定操 作，以便有助于改善该装置的可靠性。

例如，当不再能检测到所述记录介质上记录的伺服标记时，钉扎层磁 场偏移判断单元可判断因钉扎层中的磁场偏移而出现异常，并可使读出电 流的方向反向，如果因此而能够检测到伺服标记，则断定钉扎层中已出现 磁场偏移。当由于将读出电流的方向从干扰方向切换到辅助方向的结果而 能够检测到伺服标记时，恢复处理单元使读出电流在读操作时以辅助方向 流经自旋阀磁头。为此，当由于钉扎层中出现磁场偏移的结果而已将读出 电流的方向切换到辅助方向时，恢复处理单元以与磁头编号对应的方式向 非易失性存储器中存储读出电流方向为辅助方向，恢复处理单元根据非易 失性存储器的记录内容确定读操作时的读出电流方向。当读出电流的方向 已切换到辅助方向时，恢复处理单元在读操作时使读出电流以比切换前在 干扰方向的电流值大的电流值流动。这是由于需要补偿同相电流值下在辅 助方向比在干扰方向低的读取信号电平。钉扎层磁场偏移判断单元可将自 旋阀磁头的输出电平与其初始值比较，如果差值在预定范围内，可判断钉 扎层中已因磁场偏移而出现异常。钉扎层磁场偏移判断单元可测量自旋阀 磁头读取信号的垂直不对称性，如果垂直不对称性和其初始值之间的差值 已超过某一范围，可判断钉扎层中已因磁场偏移而出现异常。此外，当从 自旋阀磁头的读取信号解调的读取数据的误差率已超过预定限制值时，钉 扎层磁场偏移判断单元可断定钉扎层中已出现磁场偏移。钉扎层磁场偏移 判断单元判断的定时是例如供电后何时已进行第一次在轨(on-track)或何时 已进行定时器校准。在这些定时，钉扎层磁场偏移判断单元针对该多个自 旋阀磁头中的全部磁头判断钉扎层中是否已出现磁场偏移。

当判断钉扎层中已出现磁场偏移时，恢复处理单元向仍未存储介质数 据的区域移动自旋阀磁头，以使读出电流的方向从干扰方向切换到辅助方 向，恢复处理单元同时允许比正常读取时大的读出电流流过，以使反铁磁 层的温度超过阻挡温度，以便通过由读出电流产生的磁场作用将钉扎层中 的磁场改变到正常方向。改变后，恢复处理单元使读出电流的值返回其在 干扰方向的正常值。当中断切换到辅助方向的读出电流以改变钉扎层中的 磁场时，恢复处理单元逐渐减弱读出电流的值，以确保继续在正确方向施 加磁场，即使温度下降到反铁磁层的阻挡温度以下。恢复处理单元将自旋 阀磁头移到介质最内层的接触起止区，以使钉扎层中的磁场方向返回到正 常方向。作为替换，可将自旋阀磁头移动到倾斜加载结构，以使钉扎层中 的磁场方向返回到正常方向。

此外，除介质上的位置外，恢复处理单元在位于磁头可移动到的位置 装配有磁铁，该磁铁在钉扎层中的正常磁场方向产生磁场，当其断定钉扎 层中已出现磁场偏移时，恢复处理单元可向磁铁的位置移动自旋阀磁头并 使电流流过自旋阀来升高反铁磁层的温度，以便将钉扎层中的磁场方向改 变到正常方向。改变后，恢复处理单元使读出电流值返回其在干扰方向的 正常值。

当其断定自旋阀磁头的钉扎层中已出现磁场偏移时，钉扎层磁场偏移 判断单元向规定与自旋阀集成在一起的写磁头的写命令提供误差响应，以 禁止写操作。这是由这样一个事实造成的，即钉扎层中磁场方向的偏移导 致自旋阀磁头的灵敏度变化，灵敏度变化又造成从介质读取的伺服信息变 化，导致了引起轨迹中心位置偏移的可能性增加。如果在轨迹中心位置偏 移的情况下执行写操作，则会对包括与目标轨迹有关的明显偏移的轨迹在 内进行写操作，可能擦除相邻轨迹的信息。因此，当其断定钉扎层中已出 现磁场偏移时，禁止写操作。钉扎层磁场偏移判断单元对从钉扎层中的磁 场偏移产生的异常恢复后，钉扎层磁场偏移判断单元读取介质的系统空间 上记录的读取边缘测量结果的数据码型，如果至少外侧上的偏移边缘基本 等于内侧上的偏移边缘，并且如果诸如维特比限制边缘和偏移边缘之类的 读取边缘满足规定值，则解除写禁止。

根据本发明的另一方面，提供一种装配有多个磁头的存储装置，每个 磁头有已集成在该磁头中的一个读磁头和一个写磁头。读磁头包括一个具 有多层结构的自旋阀磁头，该多层结构包括一层反铁磁层、一层钉扎层、 一层非磁性层和一层自由层，  自旋阀磁头响应用读出电流以外部磁场形式 施加的介质的记录磁场，从磁阻中的变化电读取记录信息，其中使读出电 流以干扰方向流经自旋阀磁头以产生与钉扎层中的固定磁场相反的磁场。 该存储装置包括一个重试处理单元，用于响应指定磁头的读取误差执行重 试处理；和一个恢复处理单元，当重试处理单元不能从该误差恢复正常 时，恢复处理单元进行恢复处理，以使钉扎层中磁场的方向返回其正常方 向。这种情况下，恢复处理单元把自旋阀磁头移到未存储介质数据的区 域，以使读出电流的方向切换到辅助方向，恢复处里单元同时允许比其正 常读取时更大的读出电流从其流过，以使反铁磁层的温度超过阻挡温度， 以便由读出电流产生的磁场作用将钉扎层中的磁场改变到正常方向。改变 后，恢复处理单元使读出电流的值返回其在干扰方向的正常值。在本发明 的另一个方面，不对钉扎层中出现的磁场方向偏移进行判断，但进行恢复 处理，以便在出现读取误差时使钉扎层中的磁场方向返回到正常方向来作 为误差恢复的一部分，从而在使用读出电流以干扰方向流过的自旋阀磁头 的情况下改善其可靠性。

从下面参考附图所做的详细描述将使本发明的上述和其它目的、方 面、特性和优点变得更加显而易见。

图1是应用本发明的硬盘驱动器的方框图；

图2是图1的磁头IC电路的方框图；

图3是插入图2的读磁头控制器的读出电流切换电路实施例的电路 图；

图4是插入图2的读磁头控制器的读出电流切换电路另一个实施例的 电路图；

图5是自旋阀磁头的说明示意图；

图6是图5的自旋阀元件结构的说明示意图；

图7是自旋阀磁头的再生输出和不对称性相对于读出电流方向的特性 示意图；

图8A和8B是具有读出电流在干扰方向和辅助方向的不同不对称性 的再生波形的说明示意图；

图9是根据本发明的钉扎层磁场偏移判断的恢复处理的功能方框图；

图10是图9的读出电流方向登记表的说明示意图；

图11A至11D是钉扎层磁场方向正常时伺服标记检测的定时图；

图12A至12D是由于钉扎层中的磁场方向偏移造成再现输出的极性 已反向时伺服标记的检测定时图；

图13A和13B是图9的钉扎层磁场偏移判断的恢复处理的流程图； 和

图14是根据本发明另一个实施例的功能方框图，其中进行用于改变 钉扎层磁场偏移的恢复处理作为误差恢复的一部分。

图1是应用本发明的磁盘装置的方框图。被称为硬盘驱动器(HDD)的 磁盘装置由磁盘外壳10和控制板12构成。磁盘外壳10包括一个磁头IC 电路14，一个由磁头致动器在其顶端支撑并位于磁盘介质上横跨轨迹方向 的磁头组件16，一个用于驱动磁头致动器的音圈电机24(下文称之为 VCM)，和一个用于转动磁盘介质的主轴电机26。在该实施例中，磁头组 件16包括8个组合磁头18-1至18-8。组合磁头18-1至18-8分别装配有 作为读磁头的自旋阀磁头20-1至20-8和使用感应磁头的写磁头22-1至 22-8。控制板12包括一个用于提供硬盘驱动器的全部控制的MCU28，一 个硬盘控制器(HDC)30，一个读取通道电路32，一个装备有伺服解调电路 36的控制逻辑电路34，一个使用DSP用来借助功率放大器40驱动 VCM24和主轴电机26的伺服控制器38，一个作为非易失性存储器的闪 速P-ROM42，一个使用DRAM的缓冲RAM44，和一个用来与作为上层 装置的主机交换数据和信号的主机接口46。控制板12的MCU28装配有 一个钉扎层磁场偏移判断单元110，用于根据其程序控制判断本发明的自 旋阀磁头中的钉扎层磁场已偏移正常方向；和一个恢复处理单元112，用 于在钉扎层磁场偏移判断单元110判断钉扎层磁场偏移时，通过改变磁场 偏移对由磁场偏移引起的异常实现恢复。下面进行的描述将使钉扎层磁场 偏移判断单元110和恢复处理单元112的细节变得显而易见。读通道电路 32包括一个允许对已由磁头IC电路14选择的组合磁头18-1至18-8之一 进行写存取或读存取的电路。就是说，在写操作时，当硬盘控制器30接 通到读通道电路32的读取选通信号时，写入解调系统起作用。就是说， 例如，一个8/9编码器对已由硬盘控制器30格式化和ECC编码的NRZ 写数据编码，此后，预编码器对部分响应等级4的最大似然性检测进行 1/(1+D)预编码，此后，进行写补偿以便向磁头IC电路14提供输出。最 后，写FF对写信号进行转换，写放大器利用此时选择的组合磁头的写磁 头向磁盘介质上记录。在读操作时，当接通来自硬盘控制器30的读取选 通信号时，磁头IC电路14放大来自此时作为读磁头选择的自旋阀磁头的 读信号，以将其作为输入提供给读通道电路32的读取解调系统。由AGC 放大得到的信号，然后穿过低通滤波器。此后，自动均衡器对例如部分响 应等级4进行波形均衡，维特比解码器根据最大似然性恢复读数据。然 后，执行与预编码对应的(1-D)解码，8/9解码器解调NRZ读数据并将其 作为其输出提供给硬盘控制器30。硬盘控制器30进行ECC解码处理， 如果存在可校正的误差，则进行误差校正，此后，经缓冲RAM44将读数 据通过主机接口46传送到主机。伺服控制器38根据已由控制逻辑电路34 中设置的伺服解调电路36解调的伺服信号接收磁头位置信息，并通过 VCM24的驱动提供一个搜索控制，以便将磁头移到目标轨迹，并在完成 搜索后提供一个在轨控制。在向硬盘驱动器供电启动时还提供对主轴电机 26的启动控制，以及在完成启动之后提供一恒定速度控制，以便保持某一 预定转速。控制逻辑电路34还设置有节电功能，以便在例如等待从主机 存取的状态切换到电源关闭模式，但当存取返回到正常模式时解除电源关 闭模式，从而达到降低能耗。控制逻辑电路34进一步设置有定时器功 能，用于由伺服控制器38执行各种校准，包括根据从供电开始的时间表 判断本发明的自旋阀磁头中钉扎层的磁场方向的偏移。

图2是图1的磁盘外壳10中设置的磁头IC电路14的方框图。磁头 IC电路14包括一个模式选择器48，以便根据来自专用逻辑电路34的芯 片选择信号(CS信号)E1选择写操作或读操作。在选择读操作时，使写电 源54有效，允许由此时提供的写电流设定信号(WIS信号)E3确定写电 流。在选择写操作时，由图1的读通道电路32向写FF50输送写数据信号 (WD信号)E2，随后，通过来自写FF50的输出，写放大器52的操作使写 电流流入已由写磁头切换电路56在此时切换的写磁头22-1至22-8中的任 何一个，以便在磁盘介质上进行记录。由磁头选择器58执行写磁头切换 电路的切换。磁头选择信号(HS信号)E3送到磁头选择器58。该磁头选择 信号E3是使用三条信号线的3比特信号，在该实施例中，通过规定磁头 编号HH＝00至08中的任何一个来选择一个磁头。

另一方面，在模式选择器48选择读操作时，使读电路系统中设置的 升压器64起作用，允许将读信号(RD信号)E7作为输出提供给图1的读通 道电路32。带有固定增益的读放大器62在升压器64前面，升压器通过读 放大器62经读磁头切换电路60连接到作为读磁头的八个自旋阀磁头20-1 至20-8。由磁头选择信号E4控制读磁头切换电路60，以便可将其中的任 何一个可切换地连接到读放大器62侧。经多条信号线从控制逻辑电路34 向读磁头控制器66提供用于接收的磁头控制信号E5。由读磁头，即自旋 阀磁头20-1至20-8的读磁头控制器66进行的控制包括流到自旋阀磁头的 读出电流的电流值设定控制、睡眠模式、空闲模式、轨迹跟踪空闲模式等 的模式控制，和升压器64的截止频率的切换控制。由读出电流切换信号 E6操作的读出电流切换电路70插入读磁头控制器66。读控制器66发出 连接到读磁头切换电路60的读出电流信号68和69，以使读出电流流入已 由磁头选择器58选择的自旋阀磁头20-1至20-8中的任何一个并能够切换 读出电流的方向。

图3是读磁头控制器66中设置的读出电流切换电路70的电路图。首 先，它包括使辅助读出电流Is1流入自旋阀磁头20-1至20-8的辅助方向 电流源72，和使读出电流Is2流入与辅助方向相反的干扰方向的干扰方向 电流源74。辅助方向电流源72经模拟开关76连接到自旋阀磁头20-1至 20-8，而干扰方向电流源74经模拟开关78连接到自旋阀磁头20-1至20- 8。由通过反向器反向读出电流切换信号E6获得的信号切换模拟开关 76。由读出电流切换信号E6直接切换模拟开关78。另外，用于控制电流 值的读出电流控制电路82与辅助方向电流源72和干扰方向电流源74关 联，读出电流控制电路82根据读出电流值设定信号E51设定电流值。在 本发明中，读出电流切换信号E6在硬盘驱动器使用的开始状态为高电 平，以使模拟开关78接通，作为反向器80反向的结果而为低电平的模拟 开关76断开，从而使干扰方向读出电流Is2流入自旋阀磁头20-1至20- 8。于是使初始化的干扰方向的读出电流Is2进入切换状态。当断定自旋 阀磁头20-1至20-8的钉扎层中的磁场方向偏移时，读出电流切换信号E6 为低电平。这种情况下，模拟开关78断开，而模拟开关76接通，使辅助 方向电流源72产生的辅助方向读出电流Is1流入自旋阀磁头20-1至20- 8。

图4是读出电流切换电路70的另一个实施例的电路图。该读出电流 切换电路70包括一个单独的电流源72，以便可通过一对模拟开关76-1、 76-2和78-1、78-2切换电流源72到自旋阀磁头20-1至20-8的连接极 性。可由读出电流控制电路82根据读出电流值设定信号E51确定电流源 72的电流值。由读出电流切换信号E6直接控制模拟开关76-1至76-2， 而由通过反向器80反向读出电流切换信号E6获得的信号控制模拟开关 78-1至78-2。在其初始状态，读出电流切换信号E4为低电平，以使反向 器80的反向使模拟开关78-1至78-2接通，其结果是电流源72的正极侧 连接到读出电流信号线69，而电流源72的负极侧连接到读出电流信号线 68，从而使干扰方向读出电流Is2流入自旋阀磁头20-1-至20-8。当在该 状态断定自旋阀磁头20-1至20-8的钉扎层中的磁场方向偏移时，读出电 流切换信号E6为高电平，以便模拟开关76-1和76-2接通，允许恒定电 流源72使辅助方向读出电流Is1流入自旋阀磁头20-1至20-8。可提供的 装配有如图3或4的读出电流切换功能的磁头IC电路14是例如由VTC 公司制造的VM61214。

图5是本发明使用的自旋阀磁头20的说明示意图，磁盘介质的反向 侧靠近观看者。自旋阀磁头20有一对引导端84和86，其间设置有一个自 旋阀元件88。干扰方向的读出电流Is2如箭头所示流经引导端。为此，干 扰方向读出电流在自旋阀元件88中产生方向与钉扎层磁场相对的磁场 Ms。

图6说明图5的自旋阀元件88，以一种专门方式表明其结构。自旋阀 磁头20具有多层结构，基本上包括四层，即一层反铁磁层90、一层钉扎 层92、一层非磁性层94和一层自由层96，按上面提到的顺序排列。反铁 磁层由例  Fe-Mn，CoO或Ni-Fe-Tb制成。两个都作为磁性层的钉扎层 92和自由层94由例如Ni-Fe或Co-Fe制成。非磁性层94由Cu制成。此 外，保护层98形成在反铁磁层90上面，铁磁底层100形成在自由层96 下侧。在这种多层结构的自旋阀元件88中，与反铁磁层90接触的钉扎层 92的磁化方向固定到箭头指示的钉扎层磁场Mp。相反，由非磁性层94 分开的自由层96未处于固定磁化方向的状态。当其受到由磁盘介质的记 录磁场产生的外部磁场时104，由外部磁场104的方向确定自由层96的磁 场Mf的方向。薄膜电阻值依据自由层磁场Mf和固定的钉扎层磁场Mp 之间的差值改变。当自由层96和钉扎层92的磁化方向彼此相反为180℃ 时该阻值最大，而当其磁场方向相同时阻值最小。

如图5所示，在读出电流Is2以干扰方向流经自旋阀磁头20的情况 下，以与图6的钉扎层92的磁场Mp方向相反的方向在自旋阀元件88中 产生磁场Ms。为此，当由于外部温度或碰撞热量发热或由于自旋阀磁头 20与磁盘介质表面接触的结果出现静电而造成反铁磁层90的温度超过阻 挡温度时，出现钉扎层92的磁化方向可能偏移的问题。特别是，在使用 Fe-Mn作为反铁磁层90，阻挡温度低到150℃的情况下，钉扎层92的磁 场Mp方向出现偏移。因此，在本发明中，在因读出电流以干扰方向流过 自旋阀磁头20的事实造成磁头温度增加而使钉扎层的磁场方向中已出现 偏移的情况下，断定出现该偏移，以进行从异常实现恢复的处理，包括改 变磁化方向的偏移。

图7是再生波形相对于本发明中使用的自旋阀磁头中读出电流方向的 再生输出和不对称性的特性曲线。首先，由特性曲线107给出自旋阀磁头 的再生输出，可以理解，相同读出电流值在干扰方向比在辅助方向提供更 高的再生输出。正如特性曲线108所显现的，不对称的电平在干扰方向比 在辅助方向低。

图8A和8B说明了干扰方向和辅助方向中的电流值相同时图7的不 对称特性曲线108的再生波形。图8A说明了读出电流在干扰方向流动时 获得的再生波形，该再生波形具有负幅度值Vn侧大于正幅度值Vp侧的 不对称性。这种情况下，不对称性定义为

(Vp-Vn)/Vp

图8b说明了同一读出电流在辅助方向流动时获得的再生波形，与图 8A的再生波形相比，其中负幅度值Vn侧比正幅度值Vp侧更大，并表明 不对称性在辅助方向比在干扰方向强。

图9是根据图1的MCU28中设置的本发明的钉扎层磁场偏移判断单 元110和恢复处理单元112的功能方框图。首先，钉扎层磁场偏移判断单 元110判断因发热使图7的自旋阀磁头20中的反铁磁层90的温度超过阻 挡温度而可能造成的钉扎层92的磁场方向的偏移。判断该钉扎层中是否 已出现磁场偏移包括下面四种判断模式。

<判断模式1>

根据信号极性利用伺服标记码型进行判断，以便在不能检测到伺服标 记时断定钉扎层中已出现磁场偏移。当不能检测到伺服标记时，如果通过 把读出电流的方向从干扰方向切换到相反的辅助方向可检测到任何伺服标 记，可进一步断定钉扎层磁场被偏移。

<判断模式2>

把磁头输出电平与事先存储的初始值比较，以便在其结果小于特定范 围时断定钉扎层中已出现磁场偏移。

<判断模式3>

测量再生输出波形的垂直不对称性，以便将所测量的垂直不对称性与 最初测量和保持的初始值比较，以便当超过特定范围时断定钉扎层中已出 现磁场偏移。

<判断模式4>

测量解调的读数据的误差率，以便在误差率已超过特定限制值时断定 钉扎层中已出现磁场偏移。

在与这种判断模式1至4对应的方式中，钉扎层磁场偏移判断单元 110装配有伺服标记判断单元114，输出电平判断单元116，垂直不对称判 断单元118和误差率判断单元120。模式选择器122选择四个模式1至4 中的任何一种模式，以提供钉扎层位置偏移判断信号，作为到恢复处理单 元112的输出。很显然，可通过多种模式的组合，而不是采用具体的单一 模式判断钉扎层中磁场的偏移。在从钉扎层磁场偏移判断单元110收到钉 扎层磁场偏移的判断结果时，恢复处理单元112进行恢复处理，以便从钉 扎层磁场偏移伴随的异常实现恢复。该恢复处理基本上是根据下列过程进 行的。

I.把读出电流的方向从干扰方向切换到辅助方向。

II.如果把读出电流的方向切换到辅助方向的结果是实现了正常读操 作，该恢复处理终止。

III.如果把读出电流切换到辅助方向的结果是未实现正常的读操作， 则使温度升高到反铁磁层90的阻挡温度以上，读出电流值大于正常值， 以便用由辅助方向的读出电流产生的磁场改变钉扎层中的磁场方向。

IV.钉扎层中磁场方向的改变完成后，读出电流的方向回到干扰方 向，以便如果用正常电流值实现了正常读操作则终止恢复处理。

V.在III和IV的改变钉扎层中磁场方向的情况下，禁止响应来自主机 的写要求的写操作，直到正常检验读操作。

在与恢复处理单元112针对钉扎层磁场偏移执行的恢复处理对应的方 式中，恢复处理单元112与读出电流切换控制电路124、读出电流值设定 单元126、边缘测量单元128、写操作禁止单元130和写操作禁止解除单 元132相关联。读出电流切换控制单元124提供读出电流切换信号E6作 为其到例如设置在磁头IC电路14中的图2的读磁头控制器66，以便可 控制地切换流入此时选择的自旋阀磁头的读出电流的方向。读出电流值设 定单元126用来把通过自旋阀磁头的读出电流的方向切换到辅助方向，用 于加热上面的阻挡温度，以便在改变钉扎层的磁场偏移时将读出电流的电 流值设定成比正常值大的值，并在改变后将其恢复。具体地说，由输送到 设置在图3或图4的读出电流切换电路70中的读出电流控制电路82的读 出电流值设定信号E51设定电流值。边缘测量单元128进行处理，以便测 量对自旋阀磁头中的钉扎层磁场偏移执行恢复处理后是否可实现正常的读 操作。具体地说，在判断钉扎层磁场偏移后已将读出电流方向切换到辅助 方向时，或是如果仅通过切换到辅助方向不能实现正常的读操作，而在通 过增加辅助方向的电流值改变钉扎层磁场偏移后读出电流的方向已返回干 扰方向时，边缘测量单元128用来检验读操作。为了由边缘测量单元128 执行该边缘测量，事先将读边缘测量的数据码型写入磁盘介质上用户区外 侧的系统区，读出读边缘测量的数据码型以测量：

I.与外侧上的轨迹中心有关的偏移边缘；

II与内侧上的轨迹中心有关的偏移边缘；和

III.最大似然检测器的维特比限制边缘(误差率)。

一旦钉扎层磁场偏移判断单元110把有关钉扎层磁场偏移的判断结果 告知恢复处理单元112，写操作禁止单元130禁止集成到已出现钉扎层磁 场偏移的自旋阀磁头中的写磁头的写操作。在恢复处理单元112将读出电 流切换到辅助方向后满足边缘测量单元128测量的结果，或仅切换到辅助 方向后不满足边缘测量结果，但当通过增加辅助方向的电流改变钉扎层磁 场的方向后读出电流已在干扰方向流动时满足边缘测量结果的情况下，写 操作禁止解除单元132在恢复处理开始时解除由写操作禁止单元130已做 出的写操作禁止。由写操作禁止解除单元132解除禁止的条件是至少边缘 测量单元128的测量结果中的偏移边缘在外侧和内侧基本相等，和维特比 限制边缘或定义为读边缘的偏移边缘的宽度满足规定值。恢复处理单元 112进一步与使用非易失性存储器的读出电流方向登记表134相关联。如 图10所示，读出电流方向表134登记例如此时与磁头编号HH对应的读 出电流的方向。    

图10中，提供8个磁头编号HH 01至08并将所有读出电流的方向 设定到初始状态中的干扰方向。在该表中，由于已断定使用中的磁头编号 HH＝05的钉扎层中已出现磁场偏移，以致读出电流方向已从干扰方向切 换到辅助方向，并由于已确认切换到辅助方向就可正常地实现读操作，磁 头编号HH＝05具有辅助方向登记内容。为此，在图1的MCU28中，使 用由来自主机的读命令告知的磁头编号HH参考图10的读出电流方向登 记表134，以便根据登记的读出电流方向经专用逻辑电路34向磁头IC电 路14提供读出电流切换信号，依照表的内容使读出电流在干扰方向或辅 助方向流动。读出电流方向登记表可以具有这样一种结构：其中当某个磁头 的读出电流已从干扰方向切换到辅助方向时在其中登记磁头编号和切换到 辅助方向，而不是从图10所示的初始登记重写的结构。

图11A至11D是由设置在钉扎层磁场偏移判断单元110中的伺服标 记判断单元114将要判断的伺服标记检测信号的检测处理的定时图。图 11A说明了在干扰电流流入具有钉扎层中正常磁场方向的自旋阀磁头的状 态中获得的磁头输出信号E11，磁头输出信号E11在来自伺服标记检测单 元136的记录码型的6T、6T、3T、3T具有+-+-+的峰值波形。图11B 示出通过检测该磁头输出信号E11的峰值获得的峰值信号E13，图11C示 出其极性信号E14。如果用在与极性信号E14变为高电平处的峰值信号 E13的位置分开6T的位置为低电平的极性信号E14获得峰值信号E13， 和如果用在已经历后面6T的位置为高电平的极性信号E14获得峰值信号 E13，和如果用在已经历后面3T的位置为低电平的极性信号E14获得峰 值信号E13，和如果用在已经历后面3T的位置为高电平的极性信号E14 获得峰值信号E13，图11D的伺服标记检测信号E10表示存在一个伺服标 记。

图12A至12D是在已反向钉扎层中磁场方向的情况下伺服标记检测 处理的定时图，其结果是磁头输出信号E11的极性已被反向。伴随着钉扎 层中磁场方向的反向，图12A的磁头输出信号E11具有相对于图11A的 正常情况下的磁头输出信号E11的极性已反向的极性。为此，虽然图12B 的峰值信号E13与图11B的相同，图12C的极性信号E14产生由在正常 情况下通过反向图11C的极性信号E12获得的信号，该信号不能满足伺 服标记136的检测条件，导致不能捕获如图12D所示的伺服标记检测信号 E10。

图13A和13B是根据图9的本发明的钉扎层磁场偏移判断和其恢复 处理的流程图。首先，在步骤S1，进行检验以查看是否可正常地检测如图 11A至11D的伺服标记。如果可检测伺服标记，程序进入步骤S2，断定 钉扎层中的磁场方向正常。如果已反向钉扎层中的磁场方向，而其结果是 按例如图12A至12D的定时图未能检测到伺服标记，程序进展到步骤S3 以禁止目前所选磁头的写操作。然后，在步骤S4，把已对其钉扎层中磁场 方向进行反向的自旋阀磁头的磁头编号HH登记到读出电流方向登记表 134中，在步骤S5，以与表中登记的磁头编号对应的方式登记辅助方向作 为读出电流的方向。可以理解，对于在表中登记的步骤S4和S5，最初， 以与图10所示的磁头编号对应的方式登记干扰方向作为读出电流的方 向，在判断钉扎层中的磁场反向时，可以将上述磁头编号HH的读出电流 方向从最初登记的干扰方向改变成辅助方向。照此完成读出电流方向登记 表的登记处理后，在步骤S6将读出电流切换信号通知磁头IC电路14， 以便将读出电流的方向反向到辅助方向。这种情况下，电流值是正常电流 值。然后，在步骤S7，磁头移到数据区，并在步骤S8再次判断是否能够 检测伺服标记。

这种情况下，作为图12A至12D所示的反向钉扎层中磁场的结果， 由于磁头输出信号E11极性的反向使得不能检测伺服标记，因此在步骤 S6通过把读出电流的方向反向到辅助方向，磁头输出信号的极性变成如图 11A至11D所示的正常情况，允许检测伺服标记。在步骤S8中不能检测 伺服标记的情况下，在步骤S9断定已出现诸如元件损坏之类的磁头异 常。如果能够检测到伺服标记，则在步骤S10将磁头移到系统区，以便在 步骤S11进行边缘测量。对于该边缘测量，读出预先写入系统区的读边缘 测量的数据码型，以测量相对于轨迹中心的偏移边缘。在外侧系统区上和 内侧系统区上都进行该偏移边缘测量。此外，通过在最大似然检测器中测 量误差率等来测量维特比限制边缘。然后，在步骤S12，判断事先保持的 偏移边缘与维特比限制边缘的初始值之间的差值是否小于预定的参考值。 如果该差值小于参考值，由于正常地实现读操作，在步骤S13，解除对作 为当前处理目标的磁头写操作的禁止来允许写操作，以终止一系列恢复处 理，返回到正常操作状态。反之，在步骤S12中与初始值的差值超过参考 值而造成不能进行正常读操作结果的情况下，程序进展到图13B的步骤 S14，开始钉扎层中的磁场改变处理。首先，在步骤S14，将磁头移到未 写入数据的区域。未写入数据的区域可以是用户区的空白区，或者可以是 用户区外侧的系统区的空白区。然后，在步骤S15，将目前切换到辅助方 向的读出电流的电流值改变成用于改变钉扎层磁场的电流值，该电流值大 于正常电流值，并将所得到的电流施加到MR元件。由于图7所示的自旋 阀元件88的电阻产生热量，辅助方向中读出电流值的增加使得反铁磁层 90的温度上升到阻挡温度以上，其结果是借助读出电流辅助方向中的磁场 将钉扎层92中的磁场方向改变到正确方向。然后，在步骤S16，中断读出 电流以冷却磁头。对于读出电流的中断，读出电流逐渐降低，以便即使是 磁头温度下降到阻挡温度以下，继续在正确方向施加磁场。然后，在步骤 S17，将读出电流登记表134中作为当前处理目标的磁头的磁头编号的登 记内容从″辅助方向″返回到″正常干扰方向″。然后，在步骤S18，切换磁 头IC电路14的读出电流切换信号E6，以便将读出电流的方向改变成干 扰方向，此时的电流值是正常电流值。然后，在步骤S19，把磁头移到数 据区，并在步骤S20进行检验以查看是否能检测到伺服标记。如果能够检 测到伺服标记，则在步骤S21将磁头移到系统区，以便在步骤S22进行边 缘测量。如果从边缘测量的结果获得的边缘与初始值之间的差值小于参考 值，则在步骤S24解除对当前处理的磁头写操作的禁止，换句话说，允许 写操作返回到正常处理。如果在步骤S23所测量的边缘与初始值之间的差 值超过参考值，则终止该处理而不允许进行写操作。这种情况下，不能用 已受到钉扎层中磁场方向偏移的磁头进行写操作。相反，如果虽然在步骤 S20改变了钉扎层中的磁场方向，但不能检测到伺服标记，程序进展到步 骤S25，进行检验以查看是否重试了预定次数。如果仍未达到预定次数， 程序返回步骤S14，再次进行磁场改变处理。如果虽然重试了预定次数， 但不能检测到伺服标记，则在步骤S26终止对磁头异常的处理。

这种情况下，虽然通过流动比平时大的电流以切换到辅助方向的读出 电流方向在图9的恢复处理单元112中进行钉扎层中磁场方向的改变，以 便将反铁磁层90加热到阻挡温度以上，为了在此时通过读出电流的磁场 作用将钉扎层中的磁场方向改变到正确方向，可将磁铁用于钉扎层中磁场 方向的交替改变处理。具体地说，用于在钉扎层中以正常磁场方向产生磁 场的电磁铁或永磁铁位于允许磁头移动到磁盘介质长度范围外的位置。如 果其判断已反向钉扎层中的磁场，磁头移动到磁铁所在的位置，这种状态 下，在辅助方向流动比平时的电流大的电流，使反铁磁层的温度升高到阻 挡温度以上，以便由来自磁铁的磁场将钉扎层中的磁场方向改变到正常方 向。在图13B的步骤S14中改变钉扎层中的磁场时，将磁头移到仍未写入 数据的区域，即使移动的区域可以是例如磁盘介质最内侧中设置的接触起 止区(CCS)。另外，在磁盘装置采用倾斜加载机构(ramped loading mechanism)的情况下，用移到磁头倾斜位置的磁头在辅助方向施加比平时 大的电流以改变钉扎层中的磁场。此外，在虽然由于未检测到伺服标记的 结果通过把读出电流的方向切换到辅助方向而使图13A的步骤S1、S3至 S8、和S10至S13的处理能够检测到伺服标记，和由于边缘测量而能够正 常进行读操作的情况下，在切换到辅助方向的情况下进行读操作时流动的 读出电流的电流值大于干扰方向流动的电流的电流值。这是由于，正如图 7的再生输出特性所呈现的，当已把读出电流从干扰方向切换到辅助方向 时，再生输出减小约20％至50％，因此，使切换到辅助方向情况下的电 流值大于在干扰方向流动的电流值，从而防止再生输出的任何降低。向磁 盘装置供电后，立即在已正常实现在轨的状态中对该多个自旋阀磁头中的 所有自旋阀磁头进行本发明的钉扎层中磁场方向的偏移判断和恢复处理。 另外，当磁盘装置处在电源关闭模式或定时器校准模式时，根据本发明对 该多个自旋阀磁头中的所有自旋阀磁头进行钉扎层磁场偏移判断和恢复处 理。

图14说明了本发明的另一个实施例。该实施例的特征在于，如果重 试处理单元140通过对磁头的误差重试处理不能对该误差进行恢复，不是 由图9的钉扎层磁场偏移判断单元110进行判断处理，而是启动恢复处理 单元112以便对从由钉扎层中的磁场方向偏移产生的异常实现恢复。当出 现读误差时，重试处理单元140进行规定次数的重试处理。在虽然进行了 规定次数的重试处理而未消除读误差的情况下，启动恢复处理单元112， 以便把读出电流的方向从干扰方向切换到辅助方向。在虽然切换到辅助方 向而不能正常实现读操作的情况下，增加辅助方向的电流以升高温度，从 而改变钉扎层磁场方向。为此，恢复处理单元112与读出电流切换控制单 元124、读出电流值设定单元126、边缘测量单元128、写操作禁止单元 130和写操作禁止解除单元132相关联。当重试处理单元140可接受的处 理失败时，由恢复处理单元112执行的钉扎层磁场方向的恢复处理基本上 与图9实施例中的相同。

根据如上所述的本发明，在读出电流以干扰方向流入自旋阀磁头时因 某一原因造成钉扎层中已出现磁场方向偏移的情况下，检测该偏移以便将 读出电流的方向切换到辅助方向，或是在虽然切换到辅助方向而未实现正 常操作的情况下，增加读出电流以便加热到阻挡温度以上，从而实现到正 确磁场方向的改变，以使其返回到原始方向，确保读出电流以干扰方向流 入的自旋阀磁头的读操作，使其能明显地改善可靠性。

应该理解，本发明不限于上述实施例，在不削弱本发明目的和优点的 情况下可对其进行适当改进。此外，本发明不受实施例中给出的数值的限 定。