JP2578997B2 - 磁気記録再生装置 - Google Patents

磁気記録再生装置

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、記憶密度を大幅に向上させる記録再生装置
に関するものであり、特に磁性体のスタイラスと磁気媒
体とのトンネル電流を利用し、信号を効率よく記録再生
する新規な装置に関するものである。
従来の技術 従来磁気記録再生装置に用いられているほとんどの磁
気記録再生装置は、リング型磁気ヘッドと長手記録用磁
気記録媒体との組合せで、信号を記録再生している。従
来の磁気記録再生装置について、第4図及び第5図を用
いて説明する。まず、第4図に示すように記録時には、
フェライトなどの磁気コアから成る磁気ヘッド32の巻線
33に、信号源34からの信号が記録増幅器35によって増幅
され、端子37を介して印加される。これにより、磁気ヘ
ッドコアには磁束が発生し、ギャップ部には漏洩磁界が
生じる。したがって、磁気ヘッドと磁気テープ30とが相
対的に移動する間に、磁気テープが該漏洩磁界によって
磁化され、その軌跡31を作る。再生時には、同一軌跡上
を該ヘッドが走行するように制御することにより、記録
された磁化から発生する磁束を巻線で信号電圧として再
生する。次に該電圧を端子38で介し、再生増幅器36へ伝
え増幅して、後の信号処理回路に伝達される。
また第5図は、VTRのヘッドシリンダー部分を示した
ものである。磁気テープ42は、走行ポスト40と41との間
において固定シリンダ45と回転シリンダ39上に一定角度
巻き付き走行する。一方、上記回転シリンダ上に装着し
た磁気ヘッド44は、窓43から所定量の突出量を持った状
態で、約1800回転のスピードで該磁気テーブ上を走査す
る。この様に走査することによって、信号の軌跡が斜め
に形成される。
現在、この様にして小型VTRにおける最短記録波長
は、0.4ミクロン,信号の軌跡幅は、20ミクロンにも及
び、1ビット当り磁気テープの4μm2の面積を使用して
いる。
発明が解決しようとする課題 上記記録密度の向上は、磁気テープとヘッドの改良に
よって、極めて長期間を掛けて達成されてきた。即ち、
記録波長の短波長化とトラック幅方向の磁気記録媒体の
利用面積を狭くする追求が、ヘッド/テープ系のSN比を
改良しながら進められてきた。しかしさらに大幅な記録
密度を達成するには、新規の記録再生装置が必要であ
り、本装置はこれを達成しようとするものである。
課題を解決するための手段 本発明の磁気記録再生装置は、先端を除く表面に非磁
性の導電性物質を形成した導電性でかつ高磁歪特性を有
する磁性体からなるスタイラスと、磁性相の最外層の垂
直膜が導電性磁性体である磁気記録媒体と前記磁気記録
媒体の最外層の垂直膜表面に先端を近接対向させた前記
スタイラスとを前記磁気記録媒体の面に平行な方向に相
対的に駆動する面方向相対駆動手段と、前記スタイラス
と前記磁気記録媒体の磁性層の最外層の垂直膜との間に
トンネル電流を形成するためのバイアス電圧を印加する
バイアス電圧印加手段と、前記磁気記録媒体に記録され
た信号磁界による前記スタイラスの磁歪による変位に対
応して発生するトンネル電流値を一定にするように前記
スタイラスの垂直方向先端位置を制御する垂直方向スタ
イラス駆動手段と、前記垂直方向スタイラス駆動手段の
制御電圧の変化から前記磁気記録媒体に記録された信号
を再生する再生手段とを備えたことを特徴とするもので
ある。
作用 以上の構成により、上記スタイラスと磁気記録媒体の
トンネル電流を利用した磁気記録再生装置では、極めて
微細な磁化を検出でき記録密度を大幅に向上せしめるこ
とが出来る。例えば、“潤滑"Vol.33,No.8,pp.603−607
に記載されているように、原理的には、面内に1Å,垂
直方向に0.1Åの分解能を有することが述べられてい
る。本発明も同様な分解能を持つもので、導電性のスタ
イラスを導電性の磁気記録媒体の表面に10Å近傍まで近
ずけると、トンネル電流が流れはじめ、上記磁気記録媒
体上に磁化が存在すると、これによって高磁歪特性を有
する磁性体のスタイラスが伸縮し変位する。これに応じ
て、トンネル電流を一定に保つように制御する(磁気記
録媒体とスタイラスとの間隔を一定)ことによりこの制
御電圧が変化する。これを検出することが出来るもので
ある。
また本発明では、さらに該スタイラスとそれに密接に
配備した磁気コアと垂直記録のための磁気記録媒体とを
閉磁路になるように構成することによって、上記磁化か
ら受ける力が増大して、さらに感度が向上する。
また記録時には、該スタイラスによって上記磁気コア
上の巻線に信号電流を加えて、信号を書き込むとき、ス
タイラスの先端の除く表面に形成された非磁性の導電性
物質により先端に磁界を集中させて記録領域を狭くする
ことができ、再生時にはスタイラスの先端の微小部分か
ら磁気記録媒体の発生する磁束を吸い上げるように作用
する。
実施例 以下本発明の一実施例の磁気記録再生装置について、
図面を参照しながら説明する。
第1図,第2図及び第3図は、それぞれ本発明の全体
構成,スタイラス構造およびスタイラスと磁気記録媒体
の概要を示すものである。Co−Crなどから成る垂直記録
のための磁気記録媒体1上に、Niや68パーマロイなどの
金属磁性体から構成されるスタイラス2を配備し、前記
垂直記録のための磁気記録媒体1とスタイラス2との間
にバイアス電圧をホルダー19を介して、定電圧電源8よ
り印加する。次にスタイラスをCo−Crの表面に10Åまで
近ずけるとトンネル電流が流れ始める。
この時スタイラスを差し込むホルダー19は、真ちゅう
や銅など導電性の良好な材料を選択した。
該トンネル電流を一定になるように制御することによ
って、常に一定間隔を保ちながら、スタイラスを走査す
る。この様に走査しながら、信号源9からの信号を増幅
器7によって増幅し、フェライトなどの磁性体から成る
コア18上に配備した巻線17に印加することによって磁性
体のスタイラスの先端に磁界を発生せしめ、磁気記録媒
体1のCo−Cr膜を磁化する。再生時には、高磁歪磁性体
であるスタイラスが、記録した信号磁化より発生する磁
界によって、伸縮する。この時スタイラス2の材料とし
て、Niを用いた場合、Niスタイラスの長さをL,変化量を
ΔLとすれば、ΔL/Lは磁界を加えることにより、0〜
−30×10-6変化、つまり収縮する。一方、68パーマロイ
を使用した場合には、0〜+16×10-6伸びの方向に変位
する。
本発明では、この変位、すなわち磁気記録媒体とスタ
イラスの間隔を一定に保つよう(つまりトンネル電流を
一定)になるよう制御することによって、その制御電圧
が変化するのを利用する。つまり、この制御電圧を検出
することによって、磁化から発生する信号磁界を検出す
るものである。このため、スタイラスと磁気記録媒体と
のトンネル電流の変化をトンネル電流増幅器3によって
拡大し、さらにトンネル電流は、微少な間隔の変化の対
してきわめて敏感に変化するため、関数変換器4によっ
て、対数スケールに変換した。
その後、サーボ回路5によって磁気記録媒体とスタイ
ラスとの間隔の微調用圧電素子に加える制御量を決定す
る。この制御信号によって、ピエゾ駆動用電源10からピ
エゾ素子の両面に配備した一対の電極12と12′に加え
て、ピエゾを所定量駆動する。これにより矢印14に示す
ように垂直方向(z軸方向)に微調して、該磁気記録媒
体とスタイラスとの間隔を一定になるよう制御した。
またスタイラスのx,y方向の駆動には、所定間隔のパ
ルス信号をxおよびy方向可動微調用のピエゾ素子上の
それぞれ一対の電極11,11′および13,13′の端子21,20
に駆動電圧を印加することによって矢印16,15の方向に
変えて、微小量の可動制御を行う。
また図には示してないが粗動の制御は、x,y,zのピエ
ゾ素子の自由端をともに固定したキャリッジをリニアモ
ータやステップモータとの組合せでに移動させている。
一方前述した方法によって記録した信号は、制御信号
増幅器6によって増幅して読みだされる。
なお、上記スタイラスによって書き込まれた磁化領域
の寸法は、xおよびy方向可動微調用のピエゾ素子上の
それぞれ一対の電極11,11′および13,13′の端子21,20
の駆動電圧を印加することによって矢印16,15の方向に
変えて測定した。
その結果スタイラス先端の形状を変えることによっ
て、10〜100A径のスポット状に記録されていることがわ
かった。
この記録領域の大きさをコントロールするには、第2
図に示すように該スタイラス2の先端部分を除いた表面
にCu,Alなどの非磁性の導電性物質膜2′をスパッタリ
ングなどの手段によって形成する。この様に構成するこ
とによって記録時には、磁束が上記導電性物質膜2′を
通過しようとするこの部分に過電流が発生して、被膜し
ていない先端部分に磁束を絞ることができ、また再生時
には、先端部分の微小部分のみから、磁気記録媒体より
発生する磁束を吸い上げる効果があるものである。
従って、上記導電性物質膜2′で覆われていない先端
部分の面積を変えることによってコントロールできる。
また第3図は、スタイラスの近傍と磁気記録媒体の配
置を拡大して示したものである。磁気記録媒体1は、Al
などの非磁性基板24をポリッシングしてその表面を30A
以下に仕上げ、この上にパーマロイなどから成る軟磁性
膜23を、さらにCo−Crなどの垂直膜25をスパッタリング
あるいは蒸着によって形成したものである。このCo−Cr
膜の表面に接触させるスタイラス2は、非磁性でかつ導
電性の支持部27に固定する。この支持部を第1図のホル
ダー19に形成された穴に差し込み、スタイラスをセット
する。
以上の様に構成したスタイラス部は、信号磁界に応じ
z軸方向に可動しやすく微細な信号を検出できるもので
ある。
一方18は、フェライトなどから成る磁気コアであり、
磁気記録媒体と相対する面積を充分大きく構成した。
また該磁気コア上に施した巻線17に信号電流を流すこ
とにより、スタイラスの先端に強い磁界を発生せしめ、
Co−Cr層を磁化する。第3図では、該スタイラスは紙面
の左方に向かって走行するにつれ、磁化の軌跡28が形成
される。記録に際して、発生した磁束29は、パーマロイ
などの軟磁性層23と上記磁気コア18および磁性体である
スタイラスとで閉磁路を形成し能率よく、微小電流でも
記録できるように構成した。このとき磁気コアの磁気記
録媒体に対する面積が充分大きいためこの部分で磁化さ
れることはないものである。
以上の構成によって、従来の記録密度、1ビット当り
4μm2使用面積に対して、本発明によれば、10-6〜10-4
μm2となり、これは、従来の記録密度の4〜6桁に相当
する記録密度の向上が出来るものである。
発明の効果 以上のように本発明によれば、従来の電磁誘導を利用
した方式を用いることなく、極めて感度のよいトンネル
電流を利用して、磁気記録媒体上に記録された磁化によ
って高磁歪特性を有する磁性体のスタイラスの伸縮変位
に応じてトンネル電流が変化しようとするのを、このト
ンネル電流が一定になるように制御し、この制御電圧の
変化を検出することによって磁気記録媒体上の記録信号
を再生できるため、従来に比較して、4〜6桁の記録密
度の向上が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例における磁気記録再生装置
の構成図、第2図は、スタイラスの構造図、第3図は、
スタイラスと磁気記録媒体の構成図、第4図は、従来の
磁気ヘッドとテープによる記録再生の原理図、第5図
は、VTRのヘッドシリンダ部の構成図である。 1……磁気記録媒体、2……スタイラス、2′……導電
性物質、3……トンネル電流増幅器、4……関数変換
器、5……サーボ回路、6……制御信号増幅器、7……
増幅器、8……定電圧電源、9……信号源、10……ピエ
ゾ駆動用電源、11,11′,12,12′,13,13′……電極、17
……巻線、18……磁気コア、23……軟磁性膜、24……非
磁性基板、25……垂直膜、27……支持部、32……磁気ヘ
ッド、30……磁気テープ、39……回転シリンダ、45……
固定シリンダ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】先端を除く表面に非磁性の導電性物質を形
    成した導電性でかつ高磁歪特性を有する磁性体からなる
    スタイラスと、 磁性層の最外層の垂直膜が導電性磁性体である磁気記録
    媒体と前記磁気記録媒体の最外層の垂直膜表面に先端を
    近接対向させた前記スタイラスとを前記磁気記録媒体の
    面に平行な方向に相対的に駆動する面方向相対駆動手段
    と、 前記スタイラスと前記磁気記録媒体の磁性層の最外層の
    垂直膜との間にトンネル電流を形成するためのバイアス
    電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、 前記磁気記録媒体に記録された信号磁界による前記スタ
    イラスの磁歪による変位に対応して発生するトンネル電
    流値を一定にするように前記スタイラスの垂直方向先端
    位置を制御する垂直方向スタイラス駆動手段と、 前記垂直方向スタイラス駆動手段の制御電圧の変化から
    前記磁気記録媒体に記録された信号を再生する再生手段
    とを備えたことを特徴とする磁気記録再生装置。
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