JPH06105482B2 - 磁気記録信号再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、磁気記録媒体からの記録信号に基く信号磁
界による強磁性体の特性変化を利用して記録信号を再生
する磁気記録信号再生装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 磁気記録再生方式は現在、VTRや各種ディスクメモリ，
テープメモリ等に広く利用されているが、情報量の増
大，装置の小型化等から記録密度のより一層の向上が要
求されるようになっている。しかしながら、従来の装置
では再生にリング形ヘッドに代表される磁束感応型ヘッ
ドを用いているため、記録密度を上げるべくトラック幅
を狭くすると再生レベルが減少し、S/Nの良好な再生が
困難となる。

そこで、発明者らはより高感度の再生方式として、磁気
記録媒体からの記録信号に基く磁界（信号磁界）による
磁性体の高周波特性の変化を利用して磁気記録信号を再
生する方式を提案している。すなわち、磁気記録媒体表
面に対向してパーマロイ等の磁界変化に対し透磁率や高
周波損失が変化する磁性体のチップを高周波共振回路の
一要素として用い、この高周波共振回路に高周波エネル
ギーを注入する。この場合、信号磁界により磁性体の特
性が変化すると、高周波共振回路の共振周波数やＱが変
化するので、この共振回路の出力に現われる高周波電圧
もそれに応じて変化する。従ってこの高周波電圧の変化
を検波回路等によって検出することにより、信号再生出
力を得ることができる。

この方式は再生出力レベルが高周波発振器等から共振回
路に注入される高周波エネルギーのみに依存し、従来の
磁束感応型ヘッドのようにトラック幅には依存しないこ
とから、原理的に20μｍ以下というような極めて狭いト
ランク幅でも高レベル，高S/Nの再生出力を得ることが
可能である。

ところが、この再生方式は一般的に磁気記録媒体からの
信号磁界は高周波成分ほど媒体の表面近傍に集中的に存
在することから周波数特性の点でやや難点があり、その
改善が望まれていた。すなわち、記録周波数が高くなる
と磁気記録媒体上での記録波長が短くなるが、それに伴
い信号磁界の強さは媒体面からの距離の増加により指数
関数的に減少する。従って高周波信号の再生を感度よく
行なうためには、前記磁性体の寸法、特に磁気記録媒体
の厚み方向における寸法を５μｍ以下に短くする必要が
あるが、磁性体をこのような微細形状に加工することは
技術的に困難であるばかりでなく、その摩耗による寿命
の低下という問題が生じ、また再生上有害な磁性体の反
磁界が増加するという問題がある。

［発明の目的］ この発明の目的は、磁気記録媒体からの信号磁界による
磁性体の高周波特性の変化を利用して磁気記録信号を再
生するに当り、信号磁界を高い周波数成分に基く磁界も
含めて感度よく検出し超高密度の磁気記録信号を良好な
周波数特性で再生することを可能とする磁気記録信号再
生装置を提供することにある。

［発明の概要］ この発明は、磁気記録媒体からの信号磁界に基づく強磁
性体の高周波における磁気共鳴に基づくテンソル透磁率
の変化を利用して磁気記録媒体に記録されている信号を
再生する装置であって、磁気記録媒体からの信号磁界が
作用するように該磁気記録媒体に端部を対向させて設け
られた強磁性体と、この強磁性体を前記磁気記録媒体に
対向する側の端部を除いて取り囲むように設けられ、高
周波エネルギーが注入されるコイル状の１次側高周波回
路と、この１次側高周波回路に対し直交して設けられ、
前記信号磁界に基づく前記強磁性体の高周波における磁
気共鳴に基づくテンソル透磁率の変化により該１次側高
周波回路と結合するコイル状の２次側高周波回路と、こ
の２次側高周波回路の高周波出力の変化を検出して前記
磁気記録媒体に記録されている信号を再生する再生手段
とを有することを特徴とする。

［発明の効果］ この発明によれば、１次側高周波回路と２次側高周波回
路が直交しているため、１次側高周波回路から２次側高
周波回路への結合は、信号磁界に基づく強磁性体の高周
波における磁気共鳴に基づくテンソル透磁率の変化によ
り、強磁性体に信号磁界が加わった時のみ起こり、それ
によって高周波出力に重畳された形で再生信号が得られ
る。そして、強磁性体に信号磁界が加わらないときは、
１次側高周波回路に注入された高周波エネルギーは２次
側高周波回路へ伝達されず、高周波エネルギー源からの
ノイズが再生信号に混入することもない。従って、磁性
体に高周波電流を直接注入する構成や、１次側高周波回
路と２次側高周波回路が常時結合している構成に比較し
て、再生信号のS/Nを高くとることができる。

しかも、この発明ではコイル状の１次側高周波回路が強
磁性体を磁気記録媒体に対向する側の端部を除いて取り
囲むように設けられていることにより、この強磁性体の
磁気共鳴が生じる領域が磁気記録媒体に対向する側の端
部、すなわち高い周波数成分の信号磁界が集中する媒体
の表面近傍の制限されているため、記録周波数の高い信
号でも感度よく再生することができ、周波数特性が大き
く改善される。

［発明の実施例］ この発明の一実施例を具体的に説明する前に、まず強磁
性体の高周波における磁性共鳴に基くテンソル透磁率の
変化を利用して磁気記録信号を再生する原理について説
明する。

今、第１図に示すように１次側および２次側の２つのル
ープコイルL1,L2を直交する２軸にそれぞれのループ面
が直交するように配置して、その中心に強磁性体Ｍを置
く。この状態で両ループコイルL1,L2に平行な方向、つ
まりX,Yに直交するＺ方向の外部磁界Ｈを強磁性体Ｍに
加えるとともに、この外部磁界Ｈによって定まる磁気共
鳴周波数と同じ周波数のマイクロ波を１次側ループコイ
ルL1に注入して高周波磁界を発生させると、強磁性体Ｍ
の磁気モーメントはX,Y軸のまわりに才差運動を生じ
る。この結果、強磁性体Ｍのテンソル透磁率が大きくな
って、１次側ループコイルL1から２次側ループコイルL2
への結合が起り、注入されたマイクロ波はL1からL2へと
伝達される。すなわち、磁界Ｈの強弱によってループコ
イルL1,L2間の結合度が変化することになる。

ここで、強磁性体Ｍとして例えばパーマロイフィルムや
YIG等を用いて再生ヘッドを構成し、磁気記録媒体面に
この再生ヘッドを当接して再生を行なう。この場合、磁
気記録媒体からの信号磁界Ｈと２次側ループコイルL2の
出力電圧V2との関係は第２図のようになる。すなわち加
えられたマイクロ波に対する磁気共鳴はHRで起り、この
ときテンソル透磁率によるL1,L2の結合が生じるので、
図のごとくΔV2なる振幅の出力を得ることができる。こ
れはテンソル透磁率を利用しない場合の再生出力電圧V1
の振幅ΔV1に比べて十分大きい。信号磁界Ｈが磁気共鳴
磁界HRから離れてくると、出力電圧V2はループコイルL
1,L2が直交関係にあることから極めて小さい値となり、
信号磁界Ｈが磁気共鳴磁界HRに近づくにつれてV2は大き
くなる。換言すれば、直交しているループコイルL1,L2
間の結合は、信号磁界Ｈが加わった時にのみ強磁性体Ｍ
のテンソル透磁率の変化によって起こり、このとき１次
側のコイルL1に注入されたマイクロ波（高周波エネルギ
ー）が２次側のコイルL2に伝達され、再生出力電圧V1が
得られることになる。このようにして信号磁界Ｈを高感
度に検出してS/Nの良好な再生を行なうことができる。
そして、この場合磁性体Ｍの磁気記共鳴が生ずる領域を
磁気記録媒体面に対向する側の端部に制限すれば、信号
磁界Ｈが媒体表面近傍に集中する高周波の信号について
も感度よく再生することができる。

第３図はこの発明の一実施例を示すものである。図にお
いて、磁気記録媒体１はベース層２の上にバリウム・フ
ェライトやコバルト・クロム等の記録磁性膜３を形成し
たもので、この磁気記録媒体１の上に再生ヘッド４が配
置されている。再生ヘッド４は、この例では強磁性体５
と１次側高周波回路６および２次側高周波回路７を主体
として構成されている。

１次側高周波回路６は数ターンのコイルからなり、高周
波発振器８から高周波エネルギーが注入される。２次側
高周波回路７はこの例では比較的厚い銅のような高周波
的に磁気シールド効果のある導体によりＵ字型の１ター
ンコイルとして形成されたもので、この２次側高周波回
路７を構成するコイルは、１次側高周波回路６を構成す
るコイルとその軸心を直交させて設けられ、かつ両コイ
ルは静電シールド部材９によって静電的には非結合とな
っている。２次側高周波回路７にはピーク検波回路等か
らなる検出回路10が接続され、この検出回路10から再生
出力が取出されるようになっている。そして、強磁性体
５はこの２次側高周波回路７を構成するコイルの内側に
配置されている。強磁性体５は例えば400Å程度の膜厚
のパーマロイフィルムからなり、２次側高周波回路７を
構成するＵ字型コイルのギャップＧの中心部に位置する
よう図示しない支持体上に被着されている。

このように再生ヘッド４を構成すると、強磁性体５は高
周波発振器８からの高周波エネルギーが供給された１次
側高周波回路６から発生される高周波磁界に対し２次側
高周波回路７により大部分シールドされ、その先端部つ
まり磁気記録媒体１に対向する側の端部のみ上記高周波
磁界が作用して磁気共鳴を起こす。従って磁気記録媒体
１からの記録信号に基く信号磁界は、その表面近傍、つ
まり強磁性体５の先端部にのみ作用するような高周波成
分の信号磁界でも強磁性体５により十分に検出され、検
出回路９から十分なレベルの再生出力として取出される
ことになる。

すなわち、強磁性体５を図のように配置すると、１次側
高周波回路６から発生する高周波磁界による磁束は、強
磁性体５に対しては先端部から微小距離ｄ以内の領域に
のみ選択的に作用するので、強磁性体５の磁気記録媒体
１の厚み方向における寸法をｄにしたものと等価とな
り、高い周波数の記録信号に対する再生感度が向上する
訳である。この場合、磁気記録媒体１の走行による強磁
性体５の摩耗が生じても、強磁性体５の磁気記録媒体１
の厚み方向における実際の寸法は十分に長くてよいの
で、寿命の問題は解消する。また、同じ理由により反磁
界の影響の問題も解決される。このように１次側高周波
回路６の発生磁界による磁束が強磁性体５に作用する領
域の深さ、いわゆる等価デプスｄは２次側高周波回路７
を構成するコイルのギャップＧの大きさに比例して増加
する。これはギャップＧが小さいほどシールド効果が増
すためである。

なお、第３図（ｂ）に示すように１次側高周波回路６を
構成するコイルの軸心と、２次側高周波回路７を構成す
るコイル内の強磁性体５のフィルム面とのなす角度θは
45°前後が好ましい。この理由は、例えばθ＝90°の場
合には１次側高周波回路６から発生する高周波磁界によ
る磁束は強磁性体５のフィルム面に直角に作用するた
め、強磁性体５に反磁界により有効に作用しにくく、ま
たθ＝０°の場合は１次側高周波回路６から発生する高
周波磁界による磁束の方向と強磁性体５のフィルム面の
方向とが一致するため、磁束は作用しやすくなる反面、
磁束が２次側高周波回路７を構成するコイルのギャップ
Ｇと平行であることからコイル内の深部まで入り込み、
このコイルのシールド効果が損われるからである。この
点、θ＝45°前後に選べば等価的にギャップＧが1/cos
θだけ広くなって、１次側高周波回路６の発生磁界によ
る磁束が適度に２次側高周波回路７内に入り込み、強磁
性体５の先端部に有効に作用するようになる。また、こ
のことはギャップＧを一定に保ちながらθを変えること
で等価的にギャップＧを変えることができるということ
であり、これによって２次側高周波回路７内へ磁束が侵
入する深さが変化するため、再生周波数特性を変化させ
ることができる。

強磁性体５の上端部、つまり磁気記録媒体１に対向する
側と反対側の端部は図示のように２次側高周波回路７を
構成するコイルの上端より１次側高周波回路６の発生磁
界による磁束が作用しない程度の位置まで引込んでいる
か、またはこの位置より上の部分が銅メッキ等の手段に
より高周波磁界に対してシールドされていることが望ま
しい。このようにすれば強磁性体５を垂直磁気記録用ヘ
ッドにおける主磁極として兼用することができる。

次にこの発明の他の実施例をいくつか説明する。第５図
に示す実施例は、１次側高周波回路６を構成するコイル
を磁気記録媒体１の裏面側に配置したもので、その軸心
と強磁性体５のフィルム面とのなす角度θは前記実施例
の場合と同様に設定されており、前記実施例と全く同様
な効果が得られる。

以上の第３図および第５図の実施例では、いずれも強磁
性体５を１次側高周波回路６の発生磁界に対しシールド
する手段として２次側高周波回路７を利用したが、２次
側高周波回路７とは別個にシールド部材を設けてよく、
その実施例を第６図，第７図に示す。第６図および第７
図では、１次側高周波回路６は省略されている。第６図
の実施例は２次側高周波回路７を構成するコイルの内側
に、筒状の銅かならるシールド部材11を配置したもので
ある。第７図の実施例はパーマロイ等の高透磁率材料か
らなる筒状の低周波磁気シールド部材12の表面に高周波
磁気シールド部材としての銅フィルム13を被着したもの
で、磁気記録媒体１からの信号磁界のうちギャップＧよ
り外側に存在する磁界による磁束が強磁性体５に作用し
ないようにして、信号磁界が微弱な高密度磁気記録信号
の再生をより容易にしたものである。

第８図の実施例は強磁性体５のフィルム面のうち磁気記
録媒体１上の記録トラックに対向する部分、つまりトラ
ック幅Ｗに相当する部分以外をすべて高周波磁気シール
ド部材14にによりシールドを施すことにより、記録トラ
ックに対向する部分にのみ１次側高周波回路６からの高
周波磁界が加わるようにしたものである。この実施例に
よれば、高密度記録のためのトラック幅Ｗが極めて狭く
なり反磁界の影響が大きく問題となるような場合でも、
その反磁界の影響を最小に押えることができる。

以上説明したように、この発明によれば強磁性体を高周
波磁界に対してシールドする等の手段により強磁性体の
磁気記録媒体に対向する側の端部にのみ磁気共鳴を生じ
させることで、信号磁界が磁気記録媒体表面近傍に集中
するような高い周波数の記録信号についても十分な感度
で再生を行なうことが可能となり、再生周波数特性を大
きく改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係わるテンソル透磁率の変化を利用
した磁気記録信号の再生方式の原理を示す図、第２図は
その再生特性を示す図、第３図（ａ）（ｂ）はこの発明
の一実施例に係わる磁気記録信号再生装置の構成を示す
縦断面図および横断面図、第４図は同実施例における２
次側高周波回路のコイルのギャップと強磁性体の等価デ
プスとの関係を示す図、第５図〜第８図はこの発明の他
の実施例を示すもので、第５図（ａ）（ｂ）は縦断面図
および横断面図、第６図および第７図は縦断面図、第８
図は斜視図である。 １…磁気記録媒体、４…再生ヘッド、５…強磁性体、６
…１次側高周波回路、７…２次側高周波回路、８…高周
波発振器、９…静電シールド部材、10…検出回路、11,1
3,14…高周波磁気シールド部材、12…低周波磁気シール
ド部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気記録媒体からの信号磁界が作用するよ
   うに該磁気記録媒体に端部を対向させて設けられた強磁
   性体と、 この強磁性体を前記磁気記録媒体に対向する側の端部を
   除いて取り囲むように設けられ、高周波エネルギーが注
   入されるコイル状の１次側高周波回路と、 この１次側高周波回路に対し直交して設けられ、前記信
   号磁界に基づく前記強磁性体の高周波における磁気共鳴
   に基づくテンソル透磁率の変化により該１次側高周波回
   路と結合するコイル状の２次側高周波回路と、 この２次側高周波回路の高周波出力の変化を検出して前
   記磁気記録媒体に記録されている信号を再生する再生手
   段とを有することを特徴とする磁気記録信号再生装置。