JPH04502085A - 高解像度磁気―光学読取りヘッド - 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】 高解像度磁気−光学読取りヘッド 本発明は高解像度磁気−光学読取りヘッドに関するものである。

磁気媒体に接触しまたは近接配置された強磁性ガーネットの中のファラデー効果 を使用する磁気テープまたは磁気ディスクの磁気−光学読取り方法は例えばＴ、 ノムラ（ＮＨＫ）の著作から公知である。このような読取りモードは最小限検出 可能の信号レベルについて（その振幅がノイズの振幅に近い場合に）、特に狭い トラック上の記録について、すぐれた性能を示す。他方、この読取りモードは、 光学システムの解像度とガーネットのスペーシャルバンド（磁区の自然サイズ） とによって制限される比較的低い解像度を有する。従って１ミクロン以下の波長 の信号を読取る事が困難であるが、現今の磁気テープは０．５ミクロンまたはこ れ以下の波長の信号の記録が可能である。

Ｔ、ノムラは磁気−光学トランスデユーサとして使用されるガーネットに磁気テ ープと結合する磁気構造を組合わせる方法を説明している。この磁気構造はガー ネットに付着された顕微鏡的サイズ（厚さ０．６μ層、トラック幅１５μ層、高 さ２５μ膳）の極片である。

高密度マルチトラック磁気記録の読取りのために磁気−光学トランスデユーサを 使用する事も考えられるが、その場合に生じる大きな問題点はトラック間の漏話 である。Ｔ、ノムラのこのデバイスは、極片の示す高いトラック間パーミアンス の故に、このようなマルチトラックデバイスを製造できないと思われる。この極 片をさらに再分割する必要があろうが、これは生産上非常に大きな問題を生じる であろう。

本発明の目的は、マルチトラック読取りヘッドとして作動する事ができ、製造容 易であって、製造コストが最低であり、マルチトラックヘッドとして高い解像度 と最低度の漏話とを示す磁気−光学読取りヘッドを提供するにある。

本発明によるマルチトラック読取りヘッドは基板上に形成された少なくとも１つ のマイクロヘッドを含み、このマイクロヘッドは１つの磁気−光学トランスデユ ーサと、狭いエアギャップによって相互に分離された磁気材料の少なくとも２個 の極片とを含む。好ましくはこれらのトランスデユーサと極片は薄層技法を使用 して製造される。望ましくは、例えば極片のゼオメトリおよび／またはその組成 を変更する事によって極片の磁気特性を局所的に変更する事ができる。

また望ましくは、磁気−光学トランスデユーサに対して可変的磁界または電磁界 を加える事ができる。

本発明の望ましい実施態様によれば、磁気−光学トランスデユーサの材料は傾斜 異方性を示し、少なくとも一方の極片全体において単磁区を成す。

以下、本発明を図面に示す実施例について説明するが本発明はこれらの実施例に 限定されるものではない。

付図において、 一節１図は先行技術の磁気−光学読取りヘッドの簡単な斜視図、 一第２図および第２図ａは本発明による磁気−光学読取りヘッドの簡単な斜視図 および本発明による磁気ヘッドの他の実施態様の簡単な断面図、 −節３図は本発明による磁気−光学読取りヘッドのさらに他の実施態様の簡単な 部分斜視図、−第４図は本発明による読取りヘッドの部分断面図であって、その 発生する磁力線を示す図、−第５図ａ、ｂ、ｃはそれぞれ本発明による読取りヘ ッドの断面図であって、磁気双極子によって発生された磁界作用による磁気−光 学トランスデユーサの磁区境界の移動を示す図、 一第６図は本発明による読取りヘッドを含む磁気−光学読取りシステムの実施態 様の簡略図、−節７図ａ、ｂ、ｃはそれぞれ本発明による読取りヘッドによって 実施される種々の読取りモードを示す概略図、 −第８図ａ乃至ｆは本発明による読取りヘッドのトランスデユーサの磁区構成を 示す概略図、−第９図は本発明による読取りヘッドの薄層技法による製造法を示 す概略断面図、また 一第１０図はそれぞれ本発明によるマルチトラック読取りヘッドの極片の概略平 面図である。

第１図に図示の電磁−光学式読取りヘッド１は前記のＴ、ノムラ論文に記載され ている。この公知のヘッドは基板２上に強磁性ガーネット層３を含む。磁性材料 の直角平行六面体の極片４がガーネット３に固着されている。

極片４は、ガーネット３の長手方向の中央に、その短側面に対して平行に配置さ れている。極片４の長側面は磁気媒体、例えば磁気テープの運動方向に対して鉛 直である。テープ５は、極片４のガーネット３に固着された面と反対側面に接触 している。

本発明による磁気ヘッド６（第２図）はヘッド１と同様に基板２゛とガーネット 層３°とを含む。他方、磁気媒体５゛　とガーネット３°との界面は磁気ヘッド １のものとまったく相違している。この界面は２つの極片７．８を含み、これら の極片は相互に狭いエアギャップ９によって分離されている。図２に図示の実施 態様において、極片７．８は非常に薄い直角平行六面体（例えば厚さ数ミクロン ）から成り、この両方が層３°の同一面（磁気テープ５°に対向する面）上に形 成されている。これらの極片は、下記の第１０図について説明するように、他の 形状を有する事ができる。さらに、これらの極片の数は２以上とする事ができる 。第２Ａ図に図示の他の実施態様においては、一方の極片７゛が基板２”上に形 成されたガーネット層３°の大きな自由面上に形成されて、ガーネット層３”の ほとんど全面積を占め、これに対して他方の極片８゛は非磁気層９′上に形成さ れている。

この非磁気層９′は非常に薄く、層２°、３１および７′の共通側面（テープ５ ″の運動方向に対して鉛直な面）上に形成されている。層８゛と９°は層７°の 側面を実際上完全に被覆するように配置され、このようにして極片７°と８゛と の間に、層９′の材料で充填されたエアギャップ１０が得られる。

図示されていない他の実施態様によれば、同一ヘッド上に２個以上の、例えば４ 個の極片を形成し、そのエアギャップを例えば相互に鉛直とする事ができる。

本発明による磁気ヘッドの解像度は通常の磁気ヘッドと同様にエアギャップの幅 に関連し、その感度は特に、磁気テープから発生される磁束の磁気−光学層（３ °または３″）と干渉する部分に依存している。

第３図は本発明による磁気ヘッドのマルチトラック実施態様を示す。この実施態 様において、極片はガーネットの表面で例えば直線的に周期的に再現される。

第３図はガーネット層１１と、極片対１２Ａ、１２Ｂ。

；　１３Ａ、１３Ｂ　；　１４ｇ、１４ｂ、、、と、磁気テープ１５の運動方向 に対して鉛直方向に整列されたそのエアギャップ１２Ｃ，１３Ｃ，１４Ｃのみを 示す。

本発明による磁気ヘッドの機能を第４図乃至第８図について説明する。

第４図は磁気−光学読取りへラド１７の中に磁気テープ１６によって発生された 磁束分布を示す。この磁気ヘッド１７については、ガーネット層１８と極片１９ ．２０、およびそのエアギャップ２１のみを示す。

磁気テープ１６の双極子２２がエアギャップ２１の下方を通過する際に、前記双 極子はその２極間の電位差を加えて、エアギャップ２１の近くにほぼ円筒形の磁 界分布を生じる。磁気−光学ガーネット薄層１８を通る磁界の垂直成分がガーネ ットの磁区と干渉して、これらの磁区の配置および／またはそれぞれの磁区を変 更する。

第５図は、ガーネット１８の４磁区２２．２３．２４．２５が磁気テープ１６の 運動方向に配列された特定の場合の干渉を示す。磁区２２．２３は極片１９によ って覆われ、磁区２４．２５は極片２０によって覆われている。

この構造において、極片１９．２０の縁とエアギャップ２１は磁区の対応の境界 の位置を確定し、極片の中心レベルに配置された中間境界（磁区２２と２３の境 界および磁区２４と２５の境界）のみが磁気テープ１６の発生する磁界の作用で 運動する。磁気双極子がエアギャップ２１の下方を通過する結果、中間境界の運 動を生じ、この運動の方向は前記双極子の極性に依存する。第５図（ａ）は静止 状態での磁区を示す。第５図（ｂ）は、エアギャップ２１の下を通過する双極子 ２６の北極がが極片１９の側にあり、南極が極片２０の側にある場合に関するも のである。この場合、磁区２３と２４は磁区２２と２５の犠牲において拡大する 傾向を示す。

第５図（Ｃ）はその逆の場合に対応する。すなわち、エアギャップ２１の下方を 通過する双極子２７は第５図（ｂ）の双極子２６と反対の極性を有する。この場 合、磁区２２と２５が磁区２３と２４の犠牲において拡大する傾向を示す。

磁区２２．２３と２４．２５のそれぞれの境界の運動は第６図に略本された磁気 −光学ディスク読取りヘッドと類似の光学システムを使用して測定する事ができ る。

このシステムはそれ自体公知であるから、ここでは簡単に説明する。このシステ ムは本質的にレーザダイオード光源２８を含み、そのビームが偏光子２９とレン ズ３０とを通り、このレンズがビームを本発明による読取りヘッド３１（図示さ れず）の１つの可動境界に集束する。

ガーネットによって反射されたビームがレンズ３０を通り、レンズ３０と偏光子 ２９との間に配置されたビームセパレータ３２によって屈折されて、フィルタ３ ４を通って光ダイオード分析装置３３に同かう。

第１実施態様（第７図ａ）によれば、ガーネット３１上にレンズ３０によって集 束されるビームは一方の極片、例えば極片１９の方向に投射される。第２実施態 様（第７図ｂ）によれば、ビームは各極片１９°、２０°の方向に投射され、差 動測定システムが構成される。その詳細は当業者には明らかである。第３実施態 様（第７図Ｃ）によれば、ガーネット１８全体に単一ビームが投射され、このガ ーネットのすべての磁区によって生じた回折模様が使用される。このようなシス テムの詳細はまた当業者には明白である。

前記において本発明による読取りヘッドの機能を４磁区を有するガーネット構造 の場合について説明したが、このような構造は実際には必ずしも見られない。実 際上、ガーネットの磁区構成は種々の形状をとる事ができるが、これらの構成に ついても本発明の読取りヘッドを使用できる。第８図に図示のような迷路型配置 がしばしば見られる。これは、外部拘束力のない場合にガーネットの磁区によっ て自然に取られる構成である。この場合、読取りへラドビームのスポットは、一 般に相互に直交する２方向に配向された磁区の相対面積変動を測定する。磁気テ ープによってガーネット中に発生される磁束密度はエアギャップの近くで最高で あるから、スポット３５は好ましくは実質的に長方形としエアギャップに対して 平行とする（第８図ａ）。

ガーネットの磁区が第８図の（ｂ）〜（ｄ）に図示のようにエアギャップに対し て平行なストリップ状（３本またはこれ以上のストリップ）であれば、読取リス ポット３６は好ましくは細長い実質的長方形とし、エアギャップに対して平行と する。これは寄生的境界運動によるノイズを最小限になす。

第８図の（ｅ）と（ｆ）に図示のように、ガーネットの磁区がエアギャップに対 して垂直で少なくとも２つのストリップを含む場合には、スポットはエアギャッ プにできるだけ近く集束される。境界の移動が最大振幅を有するのはこの箇所だ からである。

第９図は本発明による読取りヘッドの実際的実施態様を示す。ヘッド３７は例え ばＧＧＧ　（ガドリニウム、ガリウム、ガーネット）から成る基板３８を含む。

この基板３８上に液相エピタキシャル成長によって薄い磁気−光学層３９、例え ば希土類元素およびビスマスまたはセリウムをドーピングされた鉄のガーネット が形成される。

つぎにこの層３９上に、例えばフランス特願第８６．１４９７４号に記載の薄層 中に磁気ヘッドを形成するプレーナ・プロセスによって極片４０．４１とエアギ ャップ４２とを形成する。極片４０．４１は望ましくはセンダストから成り、エ アギャップ４２はアルミナから成る。

このようなプロセスは特にマルチトラックヘッドの形成に適当である。このプロ セスは相互に完全に配置された多数のマイクロヘッドの量産に適し、そのゼオメ トリ精度は極片腐食マスクの精度となるからである。

ガーネットと極片の反対側の磁気テープとが直接結合して寄生信号の読取りを生 じる事を防止するため、極片の腐食と同一プロセス中にガーネット薄層３９を腐 食する事が好ましい。望ましくは、極片４０．４１はエアギャップ４２から離間 した部分において薄くなされ、読取られる磁気テープと接触させられる極片の面 を平坦に保持するため、腐食によりて失われた極片材料部分の代わりに非磁性材 料４３．４４を使用する。

第９図の磁気ヘッドの実施態様においては、その代表的サイズは下記であるニ ーガーネット層３９の厚さ：２μ■ −極片４０．４１　（例えばセンダスト）の厚さ＝１μｍエアギャップの幅：０ ．２５μｌ −マイクロヘッドのサイズ（ガーネット３９のレベル）＝２０μ−Ｘ２０μ園 極片４０．４１の形状は下記の一定数のファクタに依存する。

一磁気テープからガーネット３９までの磁束転送効率（磁気テープによって発生 された磁束の約２０％がガーネット磁区の境界の移動に使用される）、−磁区の 所望ゼオメトリ、 一方位角の存在または不存在、 一エアギャップ４２に対向する極片の縁における「偽エアギャップ効果」　（フ ァントム　エアギャップ）の最小限化、 −マルチトラック構造における漏話の最小限化。

これらのファクタを考慮して、例えば極片の形状を第１０図に図示のように長方 形以外の形状に変動させて極片の磁気特性を局所的に変動させる事が望ましい。

さらに、非固定境界が読取られる大きさによって変調される高振幅移動を生じる ように、ガーネットに対して可変的磁界または電磁界を加える事が望ましい。

ｍ１０図はマルチトラックヘッドに適した極片の形状の３例を示す。（ａ）にお いては、極片４５．４６は二等辺三角形を成す。各マイクロヘッドについて、こ れらの二等辺三角形の底辺が相互に対向し、これらの底辺の間にエアギャップ４ ７が形成される。それぞれのマイクロヘッドのエアギャップは相互に整列される 。

（ｂ）に図示の極片４８．４９は前記の極片４５．４６と類似の形状を有するが 、その底辺以外の縁は丸くなされて、実質的に正弦波の半分の形状を示す。エア ギャップ５０は、極片４８．４９の対向底辺の間に形成される。各マイクロヘッ ドのエアギャップが相互に整列される。

（ｃ）において、極片５１，５２．５１ａ、５２ａ、。

、は三角形であるが二等辺三角形ではない。それぞれのエアギャップ５３．５３ ａ、、、は相互に整列されず、ジグザグ線を成し、方位角変動を可能とする（磁 気テープのトラック５４．５４ａも整列されず、隣接トラック間の漏話を改良す る）。

磁気−光学トランスデユーサは前記と異なるモードで作動する事もできる。例え ばイツトリウムおよび非ドーピング鉄のガーネットから成り、磁化が法線から層 まで４５°の角・度に配向される傾斜異方性を有する薄層状磁気−光学物質を使 用すれば、磁気テープの発生する磁束の効果による前記角度の変動を観察する事 ができる。ガーネットのドーピングを変動させる事によって法線と層および層に 平行な線との間の異方性角度を変動させる事ができる。分析光ビームが受けるフ ァラデー回転は、ビームの伝播軸線に沿った磁化成分に比例する。従ってこのフ ァラデー回転は磁気テープ上に記録された情報速度で変調される。

この動作モードにおいては、２極片のそれぞれにおいて、またはデバイス全体に おいて材料を単磁区とする事が好ましい。これは、極片のサイズおよび層の厚さ または材料の性質を適当に選定する事により、あるいはデバイス全体に均一磁界 を加える事により実施できる。

トランスデユーサの読取りビームは第７図（ａ）〜（ｃ）に従って単磁区の延長 に対応して投射される。単磁区が２極片によって占められる面積のほぼ全体に延 在する場合には、読取りビームをこの単磁区の中央近くに、エアギャップのレベ ルに集束させる事が望ましい。

ＦＩＧ、５ （Ｃ） Ｆ旧、８ （α）　（ｂ）　（Ｃ） （（１）　（ｅ）　け） ＦＩＧ、９ ＦＩＧ、１０ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．基板（２′、３８）上に形成された少なくとも１つのマイクロヘッドを含み 、前記マイクロヘッドは磁気一光学ガーネット（３′、１１、３９）と、狭いエ アギャツプ（９、１２Ｃ，４２）によって相互に分離された磁性材料から成る２ 個の極片（７，８−１２Ａ，１２Ｂ−４０，４１）とを含む事を特徴とする高解 像度磁気一光学読取りヘッド。 ２．前記トランスデューサと極片は薄層技法によって形成される事を特徴とする 請求項１に記載の読取りヘッド（第９図）。 ３．極片の磁性特性が局所的に変動される事を特徴とする請求項１または２のい ずれかに記載の読取りヘッド。 ４．極片のゼオメトリが変動される事を特徴とする請求項３に記載の読取りヘッ ド（第１０図）。 ５．極片の組成が変動される事を特徴とする請求項３または４のいずれかに記載 の読取りヘッド。 ６．磁気−光学トランスデューサに対して可変磁界が加えられる事を特徴とする 請求項１乃至５のいずれかに記載の読取りヘッド。 ７．磁気−光学トランスデューサに対して可変電磁界が加えられる事を特徴とす る請求項１乃至５のいずれかに記載の読取りヘッド。 ８．極片は磁気−光学トランスデューサの大自由面上に形成される事を特徴とす る請求項１乃至７のいずれかに記載の読取りヘッド。（第２図、第３図および第 ９図）９．一方の極片（７′）が磁気−光学トランスデューサ（３′′）の大自 由面上に形成され、他方の極片（８′）がこのトランスデューサの側面に形成さ れる事を特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の読取りヘッド。 １０．極片（４０、４１）がそのエアギャツブ（４２）から離間した区域におい て薄く成されている事を特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の読取りヘ ッド。 １１．マイクロヘッドのエアギャップが相互に整列されている事を特徴とする請 求項１乃至１０のいずれかに記載の読取りヘッド。（第３図、第１０図ａ，ｂ） １２．マイクロヘッドのエアギャップがジグザグ線を形成する事を特徴とする請 求項１乃至１０のいずれかに記載の読取りヘッド。（第１０図ｃ） １３．光学読取りシステム（第６図）と共に作動し、この読取りシステムのビー ムが２極片の一方（第７図ａの１９）に集束するように投射される事を特徴とす る請求項１乃至１２のいずれかに記載の読取りヘッド。 １４．光学読取りシステム（第６図）と共に作動し、この読取りシステムのビー ムが２極片のそれぞれ（第７図ｂの１９′、２０′）に集束するように投射され る事を特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の読取りヘッド。 １５．光学読取りシステム（第６図）と共に作動し、この読取りシステムのビー ムが磁気−光学トランスデューサ全体（第７図ｃの１８）に集束するように投射 される事を特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の読取りヘッド。 １６．磁気−光学トランスデューサの材料が傾斜異方性を示し、２磁区の少なく とも一方の全体にわたる単磁区を成す事を特徴とする請求項１乃至１５のいずれ かに記載の読取りヘッド。