JPH04251405A - 磁気記録再生装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２値化されたディジタル
信号を記録再生する磁気記録再生装置に関し、特に磁気
ヘッド部分を改良した磁気記録再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の磁気記録再生装置はコンパクトカ
セットデコーダ、ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）、デ
ィジタルオーディオテープレコーダ（ＤＡＴ）等の磁気
記録再生に用いられ、この磁気ヘッドのギャップ長が磁
気記録の最短記録波長の１／２以下に設定されている。 この磁気ヘッドのギャップは記録・再生時においてギャ
ップ損失を生じる。このギャップ損失は次式で表わすこ
とができる。

【０００３】 　　ギャップ損失＝ｓｉｎ（π×１．１２×ｇ／λ）／
（π×１．１２×ｇ／λ）　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　…（１）ここで、ｇはギャップ長、λは記録波長、１
．１２は補正項である。前記（１）式において、記録波
長λとギャップ長ｇがほぼ等しい値となった点で、ギャ
ップ損失は約ｓｉｎπとなり出力電圧が零となる（伝送
零点）。通常は伝送信号帯域内に前記伝送零点が存在す
ると出力電圧が零となるため、ギャップ長ｇを磁気記録
の最短記録波長λに対して１／２以下に設定している。

【０００４】記録特性としてみた場合、ギャップ長が狭
いほど、そして記録媒体の保磁力Ｈｃ　が大きいほどヘ
ッドのコア材料としては高い飽和磁束密度が要求される
。 一方、記録媒体としてはその保磁力Ｈｃ　が大きいほど
短波長特性が良好となり高密度記録が可能となる。多く
の磁気記録システムの場合、記録用のヘッドと再生用の
ヘッドを共用しているので、ギャップ長としては記録と
再生の妥協点に設定される。

【０００５】また、前記高密度記録の例としてはＲ−Ｄ
ＡＴ（ＲｏｒｔａｒｙＨｅａｄ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｕ
ｄｉｏＴａｐｅｒｅｃｏｒｄｅｒ　）があり、このＲ−
ＤＡＴでは最短記録波長が０．６７μｍであるので、再
生ギャップ長ｇを０．３μｍ以下に設定することとなる
。またＲ−ＤＡＴの記録媒体はいわゆるメタルテープで
あり、保磁力Ｈｃ　としては１５００エルステッド程度
となっている。前記ギャップ長ｇの値（０．３μｍ）で
記録媒体に十分な記録を行なうためにはコア材料の飽和
磁束密度Ｂｓ　として７５００Ｇ（ガウス）以上必要と
される。

【０００６】従来の磁気記録再生装置の概略構成を図９
に示し、同図において従来装置は、磁気テープ１に記録
電流に基づいて情報を記録すると共に、磁気テープ１の
記録磁気により磁束を誘導出力する磁気ヘッド２と、こ
の磁気ヘッド２のヘッド出力信号を増幅するアンプ３と
、このアンプ３の出力信号を波形等化の波形整形を行な
う二階微分等化回路４と、この波形整形された波形等化
信号のノイズを除去するローパスフィルタ５と、ノイズ
が除去された波形等化信号を積分して積分信号を出力す
る積分回路６と、この積分信号を所定のスレッジュホー
ルドレベルに基づいてデータ列信号を出力する判定回路
８とを備える構成である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の磁気記録再生装
置は以上のように構成されていたことから、記録ヘッド
を単結晶フェライトで形成した場合には飽和磁束密度Ｂ
ｓ　が５０００Ｇ（ガウス）程度と低いためにそのまま
使用することができずギャップ長を記録波長の１／２以
下にしなければならないという課題を有していた。前記
飽和磁束密度Ｂｓ　を高くするためには、磁気ヘッドの
コア材料としてセンダスト等の高飽和磁束密度材料を用
いることも考えられるが、渦電流損失が大きいために周
波数特性が悪化するという課題を有することとなる。ま
た、磁気ヘッドのギャップ近傍にのみ高飽和磁束密度（
８０００〜１００００Ｇ程度）の金属磁性材を薄膜で被
着させたいわゆるＭＩＧヘッドが開発されているが、薄
膜形成のためのスパッタリング工程を必要とすることか
ら、製作工程が複雑化すると共にコスト高になるという
課題を有していた。

【０００８】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、再生ギャップの制約条件を緩和すると共に製
作工程を簡略化できる磁気記録再生装置を提案すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気記録再
生装置は磁気テープにディジタル信号として記録し、当
該記録されたディジタル信号を磁気ヘッドから読出して
再生する磁気記録再生装置において、前記磁気ヘッドの
ギャップ長を、前記記録されたディジタル信号のうち最
も短いビット間隔より大きく形成する構成である。

【００１０】

【作用】本発明においては、磁気ヘッドのギャップ長を
記録ディジタル信号の最短ビット間隔と一定の関係をも
って形成したことから、再生時における磁気ヘッドのギ
ャップ長の制約条件を緩和できると共に、製作工程を簡
略化する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図８に
基づいて説明する。 （ａ）本発明の一般的な説明 まず、一般的な磁気記録再生装置は図１に示すように構
成され、この構成に基づいて図２のように動作する。こ
の図１、２及び図３を参照し、この一般的な磁気記録再
生装置は入力される音響信号に基づいて符号化され、然
るべきインターリーブがかけられると共に冗長符号（ビ
ット）が付加された後、変調されて図１中に示す変換信
号列を作成する。この変換信号をＮＲＺＩ（Ｎｏｎ　Ｒ
ｅｔｕｒｎ　ｔｏ　ＺｅｒｏＩｎｖｅｒｓｅ）変換に基
づいて変調することによりＮＲＺＩ信号を生成する。こ
のＮＲＺＩ信号に基づいて記録電流を磁気ヘッド２に流
すことにより情報を磁気テープ１に記録する。

【００１２】この磁気ヘッド２は通常誘導型ヘッドが用
いられこの誘導型ヘッドのヘッド出力が磁束の時間微分
波形になり、理想的にはヘッド出力波形は正負方向への
インパルス波形となる。しかし、磁気テープ１及び磁気
ヘッド２には各種の損失が存在するために実際に出力さ
れる波形は、図１中にヘッド出力信号として示すように
所定幅を持った（鈍った）波形となり隣合うパルスとの
間で干渉を起こすこととなる。このためＲ−ＤＡＴの場
合にはヘッド出力信号をアンプ３で増幅した後、二階微
分等化回路４により波形等化の波形整形を行ない図１中
に示すような波形等化信号を形成する。

【００１３】前記波形等化信号はローパスフィルタ（Ｌ
ＰＦ）５でノイズを低減した後、積分回路６により積分
され積分信号が出力される。この積分信号は検波回路７
で検波された後、判定回路８により所定のスレッシュホ
ールドレベルに基づいて「０」、「１」の二値化判定が
行なわれてデータ列信号として出力される。このデータ
列信号をＮＯＴ回路９で反転して判定信号として出力す
る。この判定信号は図示を省略する論理演算部によりク
ロック信号に基づいて「０」、「１」のシリアル信号に
変換された後に、このシリアル信号を１クロック前にお
けるシリアル値との間で排他的論理和条件を求め最終的
な出力信号となる論理シリアル信号を出力する。

【００１４】次に、前記図２中における波形等化信号の
ａ部分に相当する１個の微分パルスについて波形再現を
考察する。このａ部分の微分パルスは実際の磁気テープ
１上では１個の磁化遷移に相当する。この磁気テープ１
の磁化遷移を磁気ヘッド２により再生される信号は理想
的には幅の無いパルスであり、この理想的な場合には相
隣合うパルス間隔がいかに狭くとも互いに干渉しない。 しかし、実際には所定の幅を持ったパルスとして再生さ
れるため互いに干渉して弱め合うこととなる。

【００１５】このことを図３及び図４に基づいて説明す
る。この図３（Ａ）は１個の独立パルスを示し、図３（
Ｂ）、（Ｃ）はこの独立パルスを所定間隔において連続
パルス列とした状態の場合を示す。また、図４（Ａ）は
ギャップ長ｇ＝０．２〔μｍ〕とした場合におけるヘッ
ド出力信号・波形等化信号のスペクトラム特性図、図４
（Ｂ）は同図（Ａ）記載スペクトラムの時間波形図を示
す。前記図４（Ａ）中のスポクトラムａにおいて、幅の
無い理想的な微分パルスであるヘッド出力信号であれば
全くフラットなスペクトラムであることから、実際のヘ
ッド出力信号の周波数特性は極めて悪い劣化したもので
ある。このスペクトラムａに対応するパルスそのものの
時間波形が図４（Ｂ）中の波形ｃである。前記２階微分
等化回路４による波形等化は前記の劣化している周波数
特性を補正するものである。この２階微分等化回路４の
伝達関数Ｔ（ｊω）は次式で表わすことができる。

【００１６】 　　Ｔ（ｊω）＝｛１＋（ω／ωｏ　）２　｝　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…
（２）ここで、ωは角周波数、ω１　は高域増強を角周
波数である。前記ヘッド出力信号を上式で表わされる特
性の２階微分等化回路４で補正した場合は図３（Ａ）中
のスペクトラムｂのようになる。このスペクトラムｂは
前記スペクトラムａに対して高周波成分が増加される。 これに対応してパルスの波形は図４（Ｂ）中の波形ｄに
示すように幅が狭く「等化」（波形整形）されることと
なる。前記のようにヘッド出力信号は微分波形であるこ
とから、図４（Ｂ）中の波形ｄのパルスを積分すること
により当初の波形を再現できることとなる。

【００１７】この状態でランダム信号が入った場合を重
ね合せて形成されるアイパターンを図５（Ａ）に示す。 同図において波形は磁気テープ上の磁化方向が正・負の
いずれかに対応することとなるため、２値（「＋」又は
「−」、「１」又は「０」に相当）のアイパターンとな
る。このアイパターンは図５（Ａ）中のｅ部分を「アイ
」と呼び、この部分が開いていることを「アイが開いて
いる」という。比較例として図４（Ａ）中のスペクトラ
ムａを２階微分等化回路４により波形整形をしない場合
におけるアイパターンを図５（Ｄ）に示す。同図におい
てアイパターンの「アイ」が開かず、データの判別が全
くできないことが分かる。

【００１８】前記図４（Ａ）、（Ｂ）に示したヘッド出
力信号の場合は、磁気ヘッド２のギャップ長ｇは０．２
〔μｍ〕であった。Ｒ−ＤＡＴについては、磁気記録の
最短記録波長はこの２倍以上の０．６７〔μｍ〕である
ことから十分狭いギャップ長ｇであり、この例の場合に
はギャップ損失の影響は殆ど無いといってよい。 （ｂ）本発明の一実施例の説明 次に、再生用の磁気ヘッド２におけるギャップ長ｇを０
．６〔μｍ〕とした場合の実施例を図１、図６及び図７
に基づいて説明する。

【００１９】前記各図において本実施例に係る磁気記録
再生装置は、前記一般的装置と同様に図１に示すブロッ
ク構成で形成され磁気ヘッド２のギャップ長ｇの幅を異
なる構成とされる。まず、磁気テープ１に対して磁気ヘ
ッド２により情報を記録する場合は、インターリーブが
かけられ、冗長符号（ビット）が付加され、８−１０変
換された変換信号列が８−１０変換信号となる（図６を
参照）。この８−１０変換信号をＮＲＺＩ変換に基づい
て変調することによりＮＲＺＩ信号を生成する。このＮ
ＲＺＩ信号に基づいて記録電流を磁気ヘッド２に流すこ
とにより磁気テープ１に情報を記録する。

【００２０】前記記録された磁気テープ１から情報を再
生する場合は次の通りである。この情報の再生は記録情
報が各種の損失を受け、さらに大きなギャップ損失を受
けて磁気ヘッド２からヘッド出力信号を微分波形として
出力される（図６を参照）。このヘッド出力信号はアン
プ３で増幅した後、２階微分等化回路４により波形等化
の波形成形を行ない図６中に示す波形等化信号を形成す
る。

【００２１】前記波形等化信号は、例えば波形に影響を
与えない５次のベッセルフィルターで形成されるＬＰＦ
５でノイズを低減し、積分回路により積分されて積分信
号が出力される。なお、この積分信号は正負が反転して
いるが、本質的でなく、磁気ヘッド２の巻線極性は決ま
っていない。前記積分信号は検波回路７で検波された後
、この検波信号を所定のスレッシュホールドレベルに基
づいて「０」、「１」の二値化判定がなされてデータ列
信号が出力される（図６中を参照）。このデータ列信号
をＮＯＴ回路９で反転させることにより判定信号として
出力する。

【００２２】次に、上記実施例により出力される波形等
化信号についてデータ読取りが可能か否かについて図７
（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。同図において再生
用の磁気ヘッド２のギャップ長ｇが０．６〔μｍ〕とし
た場合には、前記（１）式により波長０．６７〔μｍ〕
（周波数としては４．７〔ＭＨｚ　〕）で出力が零とな
る。この場合の独立パルスにおける再生スペクトラムは
図７（Ａ）中のｆのようになる。同図においてスペクト
ラムｆはグラフのスケールの関係（縦軸がリニアである
）から、４．７〔ＭＨｚ　〕に現われるはずのディップ
が明確に現われていない。このスペクトラムｆに対応し
て時間波形図７（Ｂ）中の波形ｈのように極めて幅の広
い波形となる。

【００２３】前記パルスを２階微分等化回路４により波
形成形を行なった後の再生スペクトラムを図７（Ａ）中
のスペクトラムＧとして示す。なお、このスペクトラム
ｇは前記図４（Ａ）、（Ｂ）で示した一般的装置の場合
とは若干特性を異にする。前記スペクトラムｇは周波数
４．７〔ＭＨｚ　〕のディップが明確に現われることと
なる。このときのスペクトラムｇに対応する時間波形を
図７（Ｂ）の波形ｉに示し、この波形ｉは所定の幅を持
った角型に近い波形となっている。

【００２４】前記波形ｉは積分回路６により積分信号と
して出力され、この積分信号についてアイパターンをと
ったものを図５（Ｂ）に示す。前述したようにこの判別
点に於ては図５（Ａ）の様なアイパターンが観測される
べきものであるからその意味では「アイが開いていない
」と言えるが、図５（Ｄ）に示したものと異なる「アイ
」そのものは存在する。この場合図中で破線で示した時
刻で見ると３値のアイ開口が得られているのである。 したがって、なんらかの適切なデコーダを用いることに
よってデータの読取りが可能であることを示している。

【００２５】さらに、前記データ読取り動作を詳細に説
明する。前記図６中におけるＮＲＺＩ信号は最短記録波
長の４．７ＭＨｚ　の信号成分である波形ｊ（図６を参
照）を含むものであるが、２階微分等化回路４・ローパ
フィルタ５及び積分回路６を介して出力される積分信号
には前記４．７ＭＨｚ　の信号成分である波形ｊに相当
する波形が図６中の積分信号におけるｋ部分のように全
く失われている。即ちヘッド出力信号であるＲＦ信号が
無い場合には、これが無信号であるのかそれとも４．７
ＭＨｚ　に相当する信号が出力され続けているかの判断
はできない。よって磁気ヘッド２の目詰り等の状況下に
おいて、判定回路８からの判定信号としては「１」の連
続するデータ列が出力されることとなる。しかし、Ｒ−
ＤＡＴにおいては最短記録波長の最短繰返しが連続し続
ける状態（即ち、４．７ＭＨｚ　の信号成分が単独で出
力され続ける状態）はなく、また仮に全ての二値データ
「１」が出力され続けた場合でも有意のデータでは無く
なるため、誤り検出が機能して最悪な場合であってもミ
ューティングがかかることとなる。このため実用上の問
題とはならず、また別途に一定数以上連続した「１」の
出力を抑制する回路を付加しておく必要もない。

【００２６】このようにして、Ｒ−ＤＡＴを例にとれば
０．６μｍ程度のギャップ長の磁気ヘッドによって再生
を行なうことが可能となる。この値は通常用いられてい
るＤＡＴ用の磁気ヘッドの２．５倍以上のものであり、
この程度になると飽和磁束密度の低い（５０００Ｇ程度
）の単結晶Ｍｎ−Ｚｎフェライトでもメタルテープに記
録を行なうことが出来るようになって来る。また、一般
的にＤＡＴ用の磁気ヘッド（ＶＴＲも同様であるが）に
おいてはヘッドインダクタンスが所定の値であることが
要求されるが、ギャップ長を大きくするとインダクタン
スが下がるためより多くの巻数を倦けるようになる。 またヘッド再生時のコア効率は下記の式により表わされ
る。

【００２７】 　　コア効率＝Ｒｇ　／（Ｒｇ　＋Ｒｃ　）　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　…（３）ここで、Ｒｇ　はギャップの磁気抵抗、Ｒ
ｃ　はコアの磁気抵抗である。ただ、ギャップ長ｇが大
きくなることによりギャップの磁気抵抗Ｒｇ　が増大す
ると、磁気ヘッド２の効率そのものも向上することとな
る。よって、磁気ヘッド２のヘッド出力信号は増大する
こととなる。このヘッド出力信号の増大は０．６μｍの
場合に４．７ＭＨｚ　近傍が除外されることとなる。

【００２８】なお、磁気ヘッド２のギャップ長ｇを０．
９μｍとした場合の例を図８（Ａ）、（Ｂ）に示す。こ
れらは各々前述の０．６μｍの場合に対応する。この場
合の積分後のアイパターンが図５（Ｃ）である。この場
合は４値のアイ開口となっている（図中破線部）。ちな
みに１．２μｍにすると５値のアイ開口となる。この場
合においても前記図７（Ａ）、（Ｂ）及び図５（Ｂ）と
同様にデータの読取りが可能となる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
磁気ヘッドのギャップ長を記録ディジタル信号の最短ビ
ット間隔と一定の関係をもって形成したことから、再生
時における磁気ヘッドのギャップ長の制約条件を緩和で
きると共に、制作工程を簡略化する効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明磁気記録再生装置の一般的概略構成図で
ある。

【図２】本発明装置の一般的動作を説明するための、動
作タイミングチャートである。

【図３】本発明装置の一般的動作を説明するための、独
立パルスの出力特性説明図である。

【図４】本発明装置の一般的動作を説明するための、ヘ
ッド出力信号のスペクトラム特性図及びこれに対応する
波形等化信号の時間波形図である。

【図５】本発明装置の一般的動作を説明するための、各
アイパターンである。

【図６】本発明磁気記録再生装置の一実施例を説明する
ための、動作タイミングチャートである。

【図７】図６記載実施例を説明するための、ヘッド出力
信号のスペクトラム特性図及びこれに対応する波形等化
信号の時間波形図である。

【図８】本発明装置の他の実施例を説明するための、ヘ
ッド出力信号のスペクトラム特性図及びこれに対応する
波形等化信号の時間波形図である。

【図９】従来の磁気記録再生装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１…磁気テープ ２…磁気ヘッド ３…アンプ ４…２階微分等化回路 ５…ローパスフィルタ ６…積分回路 ７…検波回路 ８…判別回路 ９…ＮＯＴ回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　磁気テープにディジタル信号として記
   録し、当該記録されたディジタル信号を磁気ヘッドから
   読出して再生する磁気記録再生装置において、前記磁気
   ヘッドのギャップ長を、前記記録されたディジタル信号
   のうち最も短いビット間隔より大きく形成することを特
   徴とする磁気記録再生装置。
2. 【請求項２】　　前記請求項１記載の磁気記録再生装置
   において、前記磁気ヘッドのギャップ長を、前記記録さ
   れたディジタル信号のうち最も短いビット間隔の整数倍
   に形成することを特徴とする磁気記録再生装置。