JPS5942370B2 - 磁気記録方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディジタル磁気記録方式に係り、更に具体的に
云えば記録されるディジタル信号の波形を制御すること
によつて記録された信号の品質を９改善する装置に係る
。

飽和した２進磁化パターンとして記録媒体例えば磁気テ
ープ若しくはディスク上に記録された入力電圧信号がデ
ィジタル出力信号として検出され再生されるとき、望ま
しくない歪が生じうる。

理想的には、入力電圧信号及び出力電圧信号は本質的に
同じであるのがよい。しかしながら、実際問題としては
、記録過程は上述の理想的な関係に支障を与える複数の
非線形化を信号に与え、又時には、極端な状態の下では
あるが、精確な出力信号を取出すことが不可能になる。
１つの型式の歪はピーク・シフトとして知られるもので
あり、これは記録された磁化パターンから検出される信
号のピークが信号の適正な位置から時間に関して偏位さ
せられることを意味している。

この偏位は検出される信号の持続期間の関数として現わ
れる。或るディジタル記録技法、特に検出される信号が
可変の持続期間を有するパルスを含む位相変調において
は、大きくシフトされる長いパルス・ピークがより小さ
いシフトを受ける短いパルス・ピークを乗り越えて該ピ
ークを押しのけるときパルス間遷移が失われることがあ
る。同様の悪影響が他のディジタル記録技法例えばノン
−リターン・ツー・ゼロ（ＮＲＺ及びＮＲＺＩ）、周波
数変調等で生じる。ディジタル記録におけるピーク・シ
フトはアナログ（オーディオ及びビデオ）記録における
位相推移（記録された信号の夫々の周波数成分が夫々対
応する異なつた位相推移を与えられた状態で検出される
。）として知られる現象の他の形式であるということが
可能である。しかしながら、アナログ記録における諸問
題に対する解決法は記録される帯域幅の相違、記録密度
、利用しうる記録電流振幅、記録体に記録されり飽和の
レベル、ヘツド一記録体間の相対的な速度、支障を来た
さない程度のエラー率等のために、デイジタル記録にそ
のま＼適用し得ない。米国特許第３５０３０５９号は記
録信号を波形整形することによつて望ましくない位相推
移を減少させている。

概略的に云つて、この米国特許は記録信号の前縁例えば
ステツプを強化することを開示している。米国特許第３
６１８１１９号においては、信号の強化が前縁から後縁
まで対数的に減衰させることによつて得られている。Ｉ
ＢＭＴＥＣＨＮＩＣＡＬＤＩＳＣＬＯＳＵＲＥＢＵＬＬ
ＥＴＩＮの第２２３９頁に記述されているように、記録
信号の強化の目的は前縁において小さな立上り時間を得
ることにある。

検出される信号に与える立上り時間の影響は幾つかの技
術雑誌で記述される。ＡＵＴＯＭＡＴＩＣＣＯＮＴＲＯ
ＬＳ（１９６２年９月）の第３６頁乃至第４１頁に記述
される論文は書込ヘツドのパーフオーマンスが記録電流
の立上り時間をスピード・アツプする（ダナミツクな過
駆動）によつて改善されうるということを示している。
ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣ−ＴＩＯＮＳＯＮＭＡＧＮＥＴ
ＩＣＳの１９７０年３月号の第９５乃至１００頁に記述
される論文は立上り時間がより小さくなるに従つてより
小さなピーク・シフト（遷移の遅延時間）を生じさせ、
又或る程度までは望ましく狭い遷移長を生じさせるとい
うことを示している。ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣ−ＴＩＯ
ＮＳＯＮＭＡＧＮＥＴＩＣＳの１９７１年３月号の第４
乃至１６頁に記述される論文は記録電流の変化速度（立
上り時間）を減少させることは望ましくないということ
を述べている。又、米国特許第３１８８６１６号は回路
のスイツチング速度に悪影響を及ぼすことなしにヘツド
駆動回路の電力消費を減少させる補償回路を開示してい
る。上述の先行技法の開示するところに反して、本出願
人は記録信号の遷移の立上り時間がスピード・アツプさ
れても最近作られている種類のディジタル磁気ヘツドの
パーフオマンスを十分に改善し得ないことに気付いた。
例えば、既に提案されているヘツドはテープからほゾ５
１乃至１２７Ｘ１０−６糎（２０乃至５０マイクロイン
チ）の範囲内の距離を隔てられる状態において２５．４
米／秒（１０００インチ／秒）で然かも２７６０ビツト
／糎（７０００ビツト／インチ）で単一のトラツク上に
符号化されたＮＲＺＩ記録信号を書くことを企画してい
る。ヘツドは非常に小さい（断面で約０．２０３糎×０
．３５６糎（８０ミル×１４０ミル）から、ヘツド巻線
の記録電流容量はやむを得ずかなり小さい値である（ピ
ークで２５ミリアンペアよりも小さい値である）。読取
ヘツド例えば参照したヘツドと類似若しくは同じである
ヘツドに関連した検出回路が最短波長の２０％と同程度
だけ信号の正規の位置からシフトしている検出された信
号を互いに分離し得るとしても、上記の諸パラメータの
場合は、ピーク・シフトの歪は特に有害になる。２００
！）を超える個々のピーク・シフトは受入れ難いもので
あろう。

というのは、実験的であつて統計的な観察によれば、与
えられた諸パラメータに対して、２０％を超える夫々の
ピーク・シフトはしばしば受入れ難いエラーを生じさせ
るということが判明した。米国特許第３５７３７７０号
は再生システム中にある固有の位相歪を補償するために
位相関係を予じめ歪ませた後不飽和のアナログ型式で位
相変調デイジタル・データを記録している。

予じめ与えられる歪は連続した位相変調波に歪を与える
フイルタ回路によつて達成され、歪を与えられた位相変
調波は対応する連続的に変動する磁束パターンとして記
録される。本明細書に開示される発明で利用される型式
の、２進を表わす飽和磁束反転を達成する試みはなされ
ていないということがはつきりと記述されている。オー
デイオ及びビデオの磁気ヘツドの分野における先行技術
は記録された信号を成形して接続された回路へ供給する
ことによつて検出された信号を改善する種々の技法を示
している。

オーデイオ及びビデオ分野における諸問題のいづれも高
密度デイジタル記録で生ずる信号のピーク・シフトの問
題には直接的に類推し得ない。例えば、米国特許第２８
６８８９０号は記録体の磁気伝達特性における非線形に
対し逆な方法で信号を歪ませることによつて信号振幅の
変動の範囲に亘つての線形記録を開示している。磁気伝
達特性の非線形は変化する記録信号の強度の関数として
表わされる、従つてデイジタル記録には関係のない問題
であるのでピーク・シフトについては何も云われていな
い。デイジタル磁気ヘツドに関係する従来技術において
皆同様に教えている記録信号遷移の立上り時間をスピー
ド・アツプするよりも、或る程度立上り時間を遅くする
ことによつてピーク・シフトの補償及び読出出力信号に
予期されていない改善が得られうるということが本出願
人によつて見出された。

立下り時間については従来通りの早さにするので、本発
明では立上り時間が相対的に立下り時間よりも遅くなる
と言う結果を生じる。システム・パーフオーマンスが或
る技術のパーフオーマンスの限界にある場合に、パーセ
ンテージで表わされるとピーク・シフトの僅かな改善が
エラーに関する割合に意味のある減少を与える。例えば
、技術的な限界が２０％である場合に、１８％の平均ピ
ーク・シフトは統計上多くのエラーを生じさせるが、１
５％の平均ピーク・シフトはエラーに関する割合を有意
義に減少させる。本発明によればピーク・シフトを５乃
至７％程度に減少する効果が得られた。記録信号がその
最小値からその最大値に達する時間内に磁化パターンの
ほぼ半分が一定基準点を通過するように記録体・ヘッド
間の相対的運動及び立上り時間が選ばれる。

この関係が後述の第５Ｂ図に示される。記録体の材質の
相異は同一の大きさの記録信号によつて磁化パターンの
大きさの相異として表われるので、上記の関係は材質の
相異をも含めて与えられることは第５Ｂ図により明らか
である。種々の能動信号発生器若しくは受動回路で記録
信号を大体タイミング付け形成するのがよい。例えば、
差動的に駆動される増幅器は入力データによつて示され
る時刻に開始するタイミング・キヤパシタを変えること
によつて制御されるのがよい。代替として、別個に発生
される記録電流パルスの前縁の立上り時間及び後縁の降
下時間は並列抵抗若しくは類似手段によつて得られても
よい。さて、第１図を参照すると、磁気ヘツドへ供給さ
れるデイジタル磁気記録信号の立上り時間を制御する回
路が示されている。

ヘツド１は支持体２上に設置されており、変換間隙４を
有する磁極３及び引出線６を接続している巻線５を含む
。ヘツド１は磁気テープ、磁気デイスク、磁気ドラム磁
気ループ等であつてもよい磁気記録体へ接近した関係で
置かれている。ヘツドは単一のトラツクを走査するもの
として示されているが、複数のトラツクを走査するよう
に構成されてもよく、又は、読取り及び書込みを行いう
るように他の磁極３を設けてもよい。この実施例におい
ては、ヘツド１は線６を経て流入する電流に応答して記
録体７上に単一のトラツクを書くものとする。２進形式
であつて多数の公知の符号化方式の内の任意の１つの方
式に従つて符号化されている入力情報信号が入力８及び
９へ相補信号ＶＡ及びＶＡとして供給される。

入力電圧ＶＡ及びＶＡは第２Ａ及び第２Ｃ図に示されて
いる。入力電圧ＶＡが負になるとき、トランジスタＴ１
は導通し、抵抗Ｒ１及びキヤパシタＣ１から成る充電回
路を閉路する。キヤパシタＣ１の電圧は時間と共に線形
に増大し、電圧の勾配は抵抗値及び静電容量の積ＲｌＣ
ｌ（抵抗Ｒ１の抵抗値を変えることによつて調節可能で
ある）に逆比例する。トランジスタＴ１が導電性にある
間キヤパシタＣ１は抵抗Ｒ１を通して充電し、接続点１
０での電圧を第２Ｂ図に示されるように増大させる。終
局的には、接続点１０での電圧は電圧信号の値ＶＡに等
しくなり電圧信号ＶＡの負の部分の接続期間の間その電
圧に留まつている。入力電圧ＶＡが正になるとき、トラ
ンジスタＴ１は非導通になり、キヤパシタＣ１を充電路
から切離し、同時にトランジスタＴ２が導通し、大地へ
の放電路を作る。このことが接続点１０での電圧Ｖｃを
急速に零にする。接続点１０での電圧はトランジスタＴ
４へ接続されているトランジスタＴ３を動作させ、トラ
ンジスタＴ４は転じて巻線５を通して図示の方向に流れ
るヘツド電流１Ｈ０ａｄ１２の流れを制御する。説明し
た回路と同一の回路が入力９へ供給される相補入力ＶＡ
によつて同時に動作されてヘツド電流ＩＨｅａｄのため
の完全な回路を形成する。従つて、入力信号ＶＡの正の
部分の間、負入力ＶＡが電流１２とは反対方向に巻線５
を通して電流１２′を流させる。第２Ｅ図を参照すると
、ヘツドを通じて流れる実際の電流１２及び１２′が点
線によつて示されている。

実線で示される制御された電流は巻線５のインダクタン
ス、線６の静電容量、及びその他の因子のために実際に
は流れない。比較のための第２Ｆ図には説明した回路が
ない場合に流れるヘツド電流を示している。第３図を参
照すると、記録体７、並に該記録体７の下に示される電
流１Ｈｅａｄによつて磁化されている記録体７上の不連
続な領域が示されている。

記録体７と電流１Ｈ０ａｄを供給されるヘツドとは相対
速度ｖを有する。記録体７の断面上の矢印は記録体７の
可磁化表面上の不連続な粒子の磁気分極を象徴的に表わ
している。記録信号は磁界を生じさせ、該磁界によつて
通常向きが一様でない磁区の分極が、第３図に示される
ように、電流の方向に従つて１つの方向又は他の方向に
配向される。この動作はよく知られているので、詳細な
説明は必要でないと考えられる。記録信号の極性が変化
する度毎に、配向された磁気分極のバブル若しくはドメ
ンが生ずる。正のヘツド電流１２に続いて負のヘツド電
流１２′が流れるならば、反対向きに配向された２つの
バブルが図示されるように生ずる。各々のバプルの幅は
ｄであり、又記録体（即ち、記録体の可磁化部分）は可
磁化部分の厚さｔの大部分に亘つて飽和されるものとす
る。信号１２がその零値から最大値まで変化するのに要
する時間を立上り時間Ｔと呼ぶ。この立上り時間はその
時間内に形成される磁化パターン（即ち瞬時電流値で生
じる→の半円形で形成されるバブルの全幅）のほぼ半分
がその時間内に一定基準点を通過するように、（例えば
第５Ｂ図に於て、地点５９に発生する立上り開始地点の
半円形磁化部分から半円形５８で示す立上り完了時点で
発生する半円形磁化部分の右端までの全幅のほぼ半分の
長さが立上り時間の長さと一致するように）、記録体・
ヘツド間の相対的速度を加味して選ぶのが最適である。
この最適立上り時間をＴＯｐｔで表わす。第４Ａ及び第
４Ｂ図に関して説明されるように、相対的な速度は立上
り時間Ｔに最適に関係付けられている。第４Ａ図を参照
すると、立上り時間Ｔ１速度Ｖ１及び正規化された読出
出力電圧の関係が実験に基づいて示されている。

立上り時間Ｔに対して読取出力電圧が示されている。読
取出力電圧はピーク・シフト及びその他の歪の程度に対
する或る指示量を与える。この関係は厚い記録体（約１
２７×１０−６糎よりも厚いｔ）、約１２７×１０−６
糎（５０マイクロインチ）を超えるヘツドの書込変換間
隙、及び約１３米／秒（５００インチ，ろｃ）を超える
ヘツド一記録体間の相対速度を使用する記録システムに
も有効である。実験上から、立上り時間Ｔ１正負２つの
連続バブルの全幅即ちフイールド・サイズ２ｄ１及び相
対速度ｖは次式によつて関係付けられる（一般的に単一
のバブルの幅をフイールド・サイズｄで表わすなら、立
上ｄり時間はほぼ一で示すことができる）。

２ｖ フイールド・サイズ２ｄ及び書込電流１Ｈｅａｄは比例
関係にあり、適当な変換定数を用いて相互に入れ替えて
用いうる。

図から、所与の速度及びフイールド・サイズに対しての
読取出力電圧は所与の立上り時間（これらの条件に対し
ては最適の立上り時間ＴＯｐｔ）に対し（所望の）最大
の読みを与える。立上り時間がＴＯｐｔのいづれかの側
へ変わると出力電圧は減少する。第４Ａ図に示されるよ
うに、１００ナノ秒の最適の立上り時間が２５．４米／
秒の速度の場合に適用するものとすれば、速度が増せば
、最適の立上り時間は５０ナノ秒の方へ移リスピードア
ツプさ札逆に速度が減少すると、最適の立上り時間は１
５０ナノ秒の方へ移り遅くなる。第４Ｂ図においては、
異なる立上り時間毎の書込電流（若しくはフイールド・
サイズ２ｄ）と読取出力電圧との関係が単一の速度（２
５．４米／秒（１０００インチ／秒）に対して示されて
いる。

書込電流（例えば、２０）毎に最大の読取出力電圧を与
える最適の立上り時間（点線２０に対しては１５０ナノ
秒）があるということに注意されたい。従つて、１００
ナノ秒の立上り時間に対しては、より小さな書込電流（
点線２１）がより大きな出力電圧を生じさせる。一般的
に、小さな書込電流は小さな立上り時間を必要とする。
それ故、１つのアプローチはデータ率の条件毎に記録体
速度と記録密度とを独立に選び、然る後に最大出力電圧
を与える書込電流を選ぶことにある。

一定の書込電流によつて生じるバブル又は磁化パターン
の大きさ、即ちフイールド・サイズは記録体の材質によ
つて若干相異する。従つて一定の書込電流を使つてフイ
ールド・サイズを実験的に決める。然る後に、フイール
ド・サイズ及び記録体の速度が一定の関係の下に使用さ
れて適正な立上り時間を決める。或る場合には、最適の
立上り時間が１５０ナノ秒とさへその場合に記録密度及
び速度の条件が１００ナノ秒毎に磁束の反転を必要とす
るならば、その組合わせが両立し得なくなることがあり
、その場合には妥協する必要がある。第５Ａ乃至第５Ｃ
図を参照して本発明を他の観点から説明する。

第５Ａ図において、大きな立上り時間を有する書込電流
１Ｈ０ａｄが瞬時電流ＩＨｅａｄの値によつて決まる直
径を有する一連の半円形部分によつて形成されるバブル
若しくはドメインの型で記録体７上の磁気粒子を配向さ
せる磁界遷移を生じさせる。例えば、時刻ｔ１において
半円形部分５１が形成されるが、記録体７の移動と共に
瞬時電流値が増加するので一連の半円形部分５２，５４
等が形成される。一番右側の半円形部分は立上り完了時
の最大瞬時電流によつて形成されたものである。従つて
この例では立上り時間内に記録体７上に記録されたバブ
ル即ち磁化パターンは出発点がぼやけており且つ持続時
間が長いので、読取りに際して大きなピーク・シフトを
生じる。しかしながら第５Ｂ図に示される最適の立上り
電流に対しては、前述のように立上り完了時までに形成
される一連の半円形部分の全幅の半分の位置が立上り完
了時刻と一致するので、一連の半円形部分５５，５６，
５７，５８の左端がすべて共通点５９を持つ。

このため磁化パターンの出発点が最大の磁化遷移で始ま
りしかも持続時間が最少となるので、ピーク・シフトが
最少に抑えられる。第５Ｃ図のように、立上りを極めて
早くして書込電流が瞬時的に最大値に達するようにする
と、すべての瞬時半円形部分が一度に現われる。このた
め立上り完了時の最大の半円形の左端が記録体上の記録
開始点より左側に出るので、読取電圧のピークが早目に
発生することになり進みのピーク・シフトを生じる。従
つて、第５Ｂ図の書込電流と記録体速度との関係で達成
される結果が最適であり、第５Ｃ図に示されるように立
上り時間をスピード・アツプすることは得られる結果を
改善しないばかりでなく、パーフオーマンスを悪化させ
る傾向にあるということが実験によつて実証されている
。

第５Ｂ図で代表される本発明によればピーク・シフトが
５乃至７％程度に減少することが実験的に確かめられた
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する回路へ接続された磁気ヘツド
を示す図、第２Ａ乃至第２Ｆ図はヘツド及び本発明の回
路に生ずる信号波形を示す図、第３図は磁性体部分にお
ける磁化パターンの寸法を示す図、第４Ａ及び第４Ｂ図
は本発明の動作を例示するグラフ、第５Ａ乃至第５Ｃ図
は異なるヘツド電流遷移によつて生じさせられる磁性体
部分における磁化パターンを示す図である。 １・・・・・・ヘツド、Ｔ４，Ｔ５，Ｔ９，ＴｌＯ、及
びＴｌｌ・・・・・・電流源、Ｔｌ，Ｒｌ，Ｃｌ，Ｔ２
及びＴ３並びにＴ８，Ｒ２，Ｃ２，Ｔ６及びＴ７・・・
・・・制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ２進の電気的記録電流で表わされるディジタル信号
   を磁気変換器に印加して磁気記録媒体上に飽和型２進磁
   化パターンを記録するための磁界を発生する磁気記録方
   式において、上記記録電流として第１の半サイクルで第
   １極性の比較的遅い立上り前縁及びそれよりも早い立下
   り後縁を有し、上記第１半サイクルの直ぐ後に続く第２
   半サイクルで上記第１極性と反対極性の比較的遅い立上
   り前縁及びそれよりも早い立下り後縁を有する電流波形
   を用いることと、上記比較的遅い立上り前縁は、磁気変
   換器と磁気記録媒体との間の相対的速度をｖ（糎／秒）
   、磁化パターンの寸法をｄ（糎）としたとき、ｄ／２ｖ
   （秒）で与えられる最適立上り時間を持つこととを特徴
   とする磁気記録方式。