JPS6166203A - 磁気記録信号再生方法および装置 - Google Patents

磁気記録信号再生方法および装置

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JPS6166203A
JPS6166203A JP59187359A JP18735984A JPS6166203A JP S6166203 A JPS6166203 A JP S6166203A JP 59187359 A JP59187359 A JP 59187359A JP 18735984 A JP18735984 A JP 18735984A JP S6166203 A JPS6166203 A JP S6166203A
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JP
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head
magnetic
magnetic field
recording
coil
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JP59187359A
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Kanichi Naito
内藤 寛一
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Fujifilm Holdings Corp
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Fuji Photo Film Co Ltd
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    • G11B5/03Biasing
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    • G11INFORMATION STORAGE
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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】 (発明の分野) 本発明は磁気記録媒体に記録された信号を再生する方法
および装置、特に、長手磁化記録においてはセンダスト
、パーマロイ、アモルファス等の金属磁性体より成るリ
ング型ヘッドを、また垂直磁気記録においては、前記金
属磁性体より成るリング型ヘッドあるいは、前記金属磁
性体より成る補助磁極(補助磁極励磁型)または主磁極
(主磁極励磁型)を磁界応答型再生ヘッドとして使用で
きるようにした方法および装置に関するものである。
(従来技術) 磁気記録技術においては、近年、高密度化が大きな課題
となっており、各種の高密度磁気記録の技術が開発され
ている。高密度磁気記録においては、記録媒体とヘッド
との相対速度は少しでも小さくすることが望ましいが、
磁気誘導型の再生ヘッドによる信号再生の場合、特にデ
ィジタル記録においては、その再生信号出力の大きさは
媒体−ヘッド間相対速度に直接比例するため、磁気誘導
型のヘッドを再生ヘッドとして使用する限り、媒体−ヘ
ッド間相対速度をある程度以下には小さくできず、高密
度化への妨げとなる。このため、高密度磁気記録用再生
ヘッドとしては、磁気誘導型に酔って、磁界応答型ヘッ
ド(再生信号出力の大きさが記録媒体からの信号磁界の
大きさに直接比例するヘッド、従って媒体、−ヘッド間
相対速度、およびトラック幅には無関係となる)が使わ
れる傾向にある。
この磁界応答型ヘッドの代表的なものとして、従来、磁
気抵抗効果型ヘッド(以下、MRヘッドと称する)があ
る。このMRヘッドは、再生専用ヘッドであるため、記
録用のバルクヘッド、ill!*ll上等とは独立に作
製しな1プればならないものであり、その作製には、フ
ォトリソグラフィ、マイクロ加工技術等の7a雑なプロ
セス技術を必要とし、コスト高となる。またMRヘッド
による信号再生には、湯度変化に伴う再生信号電圧の変
動等の技術的問題がある。
(発明の目的) 本発明は、上記の問題に鑑み、磁気記録信号の磁界応答
型再生を、金属磁性体より成る巻線型ヘッドで実現し、
かつ同一のヘッドで記録をも行う方法および装置を提供
することを目的とするものである。
(発明の構成) 本発明による磁気記録信号再生方法は、従来の巻線型磁
気ヘッドの磁心の磁路に沿って、直流バイアス磁界を印
加し、これに重畳して小振幅高周波磁界を印加すること
により、記録媒体上の磁気記録信号を磁界応答型で再生
することを特徴とするものである。
本発明に使用する巻線型磁気ヘッドとしては、直流バイ
アス磁界印加用コイルを有していてもいなくてもよいが
、主として次のような型のヘッドを使用することができ
る。すなわち、金IFiGti性体(センダスト、パー
マロイ、アモルファス等)磁心より成り、その磁心が適
当な(充分大きな渦電流損失を生ずる程の)厚さを有す
るバルクヘッド、金am性膜の厚さが、充分大きな渦電
流損失を生ずる程厚く、導体コイルの直流抵抗を小さく
した薄膜ヘッド、主磁極金属磁性膜の膜厚を媒体接触面
より離れた所で(充分大きな渦電流損失を生ずる程)厚
くした主磁極励磁型垂直磁気記録ヘッド、または補助磁
極を(充分大きな渦電流損失を生ずる程の大きさの)金
属磁性体バルクで(b成した補助磁極励磁型垂直磁気記
録ヘッド。
第3図に示すようにヘッド磁心の磁路の方向に直流バイ
アス磁界(Hbias)を加えそれに小振幅高周波磁界
(Hcarr)  (以下、搬送波と称する)をff1
flさせた状態でのヘッドインピーダンスZheadは
次式で与えられる。
Zhead (ωc 、 Hbias) −Rhcad
 (ωc 、 l−1bias) +j ωc L (
ωc 、 Hbias)  −(1)ここでωC:搬送
波角周波数(以下、角周波数を周波数と称する) Hbias :直流バイアス磁界の大きさまたコイル浮
遊容量によるインピーダンスは無視できる程小さいとし
てと略した。
(1)式はヘッドインピーダンスの実抵抗分と虚数部分
、すなわちインダクタンスの大きさは、搬送波周波数ω
Cと直流バイアス磁界の大きさHbiaSに依存するこ
とを示している。ここで、(1)式の実数部分だけに注
目すると、Rhead (ωC2)1bias)は次式
で与えられる。
Rhead(ωc 、 Hbias) −μ”  (ω
c 、 Hbias)・ωC−N2 (S/fL)+R
dc    ・・・(2)ここでμ” (ωc 、 l
−1bias) :ヘッド磁心の交流Wi素透磁率の虚
数部で磁心の渦電流損失の増大とともに大きくなる。
ωC:搬送波角周波数 N :信号検出用兼記録用コイル7の巻数S :ヘッド
磁心の断面積 9J:ヘッド磁心の磁路長 Rdc :コイル7の直流抵抗 (2)式より、ヘッドインピーダンスの実抵抗分は、搬
送波周波数ωCが高くなるにつれて増加し、一方ωc 
=O[Hz ]すなわち直流の時はRhead((IJ
c 、 1−Ibias) = Rdeとなる。
すなわち、ヘッド磁心の高周波儂失分だけヘッドインピ
ーダンスの実抵抗分が増加することになる。金m磁性体
磁心の場合、この高周波損失は、大部分渦電流損失によ
るものである。
(2)式において、ある与えられた搬送波周波数ωCの
下で直流バイアス磁界Hbiasを増大してい(と第3
図の磁心のB−H曲線の傾きがゼロに近付いてくること
かられかるように、磁心の微分透磁率μdHf−dB/
dHは減少してゼロに近付く。渦電流損失はμdiff
の減少につれて減少するので、μ″(ωC)も、Hbi
as増大につれて減少し、結果的にヘッドインピーダン
スの実抵抗分Rhead ((IJc 、 Hbias
)は、ある与えられた搬送波周波数ωCの下で、直流バ
イアス磁界Hbiasの増大と共に減少し、コイル直流
抵抗Rdcに近付く。
この様子は第4図に示されている。
第4図に示されているヘッドインピーダンス実抵抗分R
head対直流バイアス磁界Hbiasの曲線から、次
のような磁界応答型信号再生法が考えられる。
先ず、バイアス直流磁界Hbiasを第4図の曲線の、
傾斜が大きく、かつ直線性のよい所に設定する。この最
適直流バイアスIN9をHbias−Hboとするこの
最適バイアス磁界Hbias= @ boにおいて第3
図のB−11曲線から、磁心磁束密度はB(Hbias
 −l−! bo) = B boとなる。この磁束密
度の大きさBbOは、使用している記録媒体への信号記
録可能最小磁界より小さい磁界を発生する程度の大きさ
でな【ノればならない。なぜならば、BbOがそれ以上
の大きさであると、バイアス直流磁界が媒体上に記録さ
れている信号をDC消去してしまうからである。(実際
の金屈限性体ヘッドにおいて、この最適直流バイアスi
1.*Hboを、ヘッドが、媒体上記録信号を消去しな
いように充分小さく、設定することは可能である。) 第4図において、直流バイアス磁界Hbiasが最適直
流バイアス磁界Hboに設定されている場合を考える。
また、このとき搬送波周波数がωC(このωCは、媒体
上記録信号の周波数より充分高く設定する)に固定され
ているとすると、この時のヘッドインピーダンスの実抵
抗分はRhead (Hbias −Hbo) −Rb
oで、媒体からの信号磁界が、すでに設定されている最
適直流バイアス磁界に重畳されると、その信号磁界に応
じて(理想的には比例して)、ヘッド実抵抗分Rhea
dはRboを原点として増減する。従って、周波数ωC
の搬送波のヘッドインピーダンスを流れる電流の大きさ
を、そのインピーダンス絶対値の大きさに無関係に一定
にする(定電流化する)ことにより、上記信号磁界によ
るヘッド実抵抗分Rheadの変化を、ヘッドコイル7
の端子に現われる搬送波電圧振幅の変化として検出する
ことができる。すなわら、周波数ωCの搬送波が、媒体
上記録信号により振幅変調されて、ヘッドコイル端に現
われ、その振幅変調波を検波することにより、媒体上記
録信号が再生される。以上の説明から明らかなように、
この再生信号出力電圧は、媒体上記録信号の磁化の大き
さに比例し、ヘッド−媒体量相対速度およびトラック幅
に依存しない。寸なりも磁界応答型の信号再生となって
いる。
実際は、(1)式より明らかなように、媒体上記録信号
磁化により、ヘッドインピーダンスの虚数部、すなわら
インダクタンスも変化し、それによって、搬送波も振幅
変調を受ける。しかし、これが検出されて前記、実抵抗
分のみによる検出再生信号(正常な再生信号)に混入し
てくると、これは正常再生信号に対するノイズとなるの
で、インダクタンス変化による振幅変調は検波されない
ようにしなければならな・い。これは、位相敏感検波器
(PSD)を使用することにより可能である。
すなわち、ヘッド実抵抗分による振幅変調波は、ヘッド
インダクタンス分による振幅変調波に対して搬送波の周
波数は等しいが、位相が90°だけ進んでいるため、P
SDの参照信号として、ヘッド実抵抗分による振幅変調
波の搬送波と等しい周波数、等しい位相を持ったものを
採用すれば、ヘッド実抵抗分による振幅変調波のみが検
波されて、PSDの出力となる。
コイル7には、信号再生中宮に高周波搬送波電流が流れ
ているが、これによってヘッドから発生する高周波磁界
が媒体上に、すでに記録されている信号磁化を消去して
しまってはならない。この消去は、次に述べる2つの理
由によって、実際には起こらない。
(1)  コイル7に流れている搬送波電流によって発
生するヘッドからの高周波磁界の振幅ll−1carr
lは、第3図に示すように、コイル3によって設定され
ている最適直流バイアス磁界1−1boに比べて充分小
さく設定される。上述したように、Hboは、媒体上信
号磁化をDC消去できないような弱い磁界になるlこめ
、l l」carrl (Hboより、搬送波による高
周波磁界薇幅は媒体上信号磁化を消去するに必要な最小
磁界よりはるかに小さく、消去の恐れはない。
(2)  搬送波周波数は媒体上記録信号周波数に比ベ
ト1z〜50MH2) 、このような高い周波数に対し
ては、金属磁性体ヘッド特有の渦電流損失により、ヘッ
ド磁心の交流透磁率μ′が著しく低下していて(換言す
ると、ヘッド効率が低下していて)、コイル7に流れて
いる搬送波電流によってヘッドから発生する高周波磁界
の強さは、充分、小さくなっていて、信号消去は起こら
ない。
なお、信号再生時、媒体上記録信号が通常の磁気誘導の
ブOセスにより再生されて、ヘッドコイル7の両端にそ
の信号再生電圧が現われる場合がある。このシステムは
磁界応答型であり、媒体−ヘッド間相対速度は非常に遅
クシて使うので、通常の磁気誘導による信号回生電圧は
、充分小さくなると考えられるが、この時、その再生電
圧は、正常再生信号(搬送波に乗っている)に対しては
ノイズとなるので、これを除去しなければならない。
この除去は、次のようにして行われる。すなわら、信号
再生時、コイル7の両端に現われるすべての信号電圧は
PSDの入力に送り込まれるが、その出力に出てくるの
はPSDの参照信号として使われている搬送波の周波数
ωCおよび位相と等しい周波数および位相を持った信号
のみである(この(Hj3はPSD出力ではすでに検波
されている)。従って、前述の、磁気誘導による再生信
号の周波数は、媒体上記録信号の周波数に等しく、搬送
波周波数(1なわち、参照信号周波数)より充分低いの
で、PSDの出力には磁気誘導による再生信号の情報は
出てこないことになる。
また、搬送波周波数ωCは、上述のように、次の2つの
理由により、できるだけ高い方がよい。
(1)式(2)および第4図より、本発明の信号再生法
における感度は、搬送波周波数ωCが高くなる程、大き
くなる。
(21PSD検波の精度は、媒体上記録信号周波数に比
べ、搬送波周波数ωCが高ければ高い程向上する。
ただし、搬送波周波数ωCが高くなる程、第1図の電子
回路の正常動作の実現が困難になるので、それによって
、可能な搬送波周波数が決められる。
次に、本発明の信号再生法における感度とダイナミック
レインジについて、それらと、本方法において使用する
ヘッドが満たすべき条件との関係を説明する。
感度: ヘッドの特性と感度との関係は式(2)により表わされ
ている。ヘッドの特性としては、幾何学的なもの(ヘッ
ド磁心断面積、磁路長)とコイルターン数、 J5よび
ヘッド磁心の磁気、電気特性の2つに大別される。前者
に関しては、感度はターン数の2乗に比例し、磁心断面
積(従って磁心厚み)に比例し、磁路長に反比例する。
後者に関しては、ヘッド磁心交流複素透磁率の虚数部μ
″が大きい程それに比例して感度が高くなる。μ″は、
金属磁性体磁心の場合はほとんど、渦電流損失に起因し
、この渦電流損失が大きい程μ″は大きくなる。すなわ
ち、感度はヘッド磁心の渦電流損失が増大するにつれて
、高くなる。よく知られているように、渦電流+p失は
、磁心磁性体の直流透磁率μdcが大ぎくなる程、それ
に比例して大きくなり、その比抵抗fが小さくへる程そ
れに反比例して大きくなる。また表皮効果により、磁心
磁性体の厚さが厚くなる程、その渦電流損失は大きくな
る。
また、本発明の方法にお1プる搬送波の周波数ωCが高
くなるにつれ、はぼそれに比例して、渦電流損失は大き
くなる。具体的には、ここでヘッドコアの渦電流損失係
数(e+ )としては、e、−Q。
1x10” 〜0.3x10−1i [Hz −t ]
程度の大きさが必要である。
ダイナミックレインジ: 第3図および第4図から明らかなように、ダイナミック
レインジは、最適直流バイアス磁界Hb。
が大きい程、広くなる。ただし、ヘッド磁心に最適直流
バイアス磁界を印加している時の磁心磁束密度3boは
、媒体上記録信号をDC消去してしまわないように、充
分小さくなければならないという条件を満足しなければ
ならない。これは、第3図から明らかなように磁心の静
磁気特性に依存する。
上述のように、感度とダイナミックレインジを実用的な
大きさにするには本方法で使用する磁気ヘッドの緒特性
(ターン数、磁心厚、磁心磁気特性、磁心電気特性等)
を適切に選ばなければならない。
第1図(後述)のように、本方法にお【プるヘッドを磁
界応答型再生用のみならずその同一ヘッドで記録をも行
おうとする場合は、記録信号周波数帯域にわたり、しか
るべき記録感度を有していなければならない。この感度
は渦電流損失が大きいほど、烏賊での低下が著しくなる
。このことは、本方法の再生感度は、渦電流損失が大き
いほど、nくなるということと相客れない。従って、こ
の場合は、記録・再生両方の感度が実用的な大きさにな
るように磁心の厚さ、磁心の磁気および電気特性等を選
択しなければならない。
以上要するに、本方法にとって望ましいヘッド磁心の交
流透磁率μの周波数特性とは、低周波数域では、μ′が
できるだ()高く、周波数の増加と共にμ′が、できる
だけ激しく低下するようなものである。
上述のような条件を満足し、再生時および記録時の感度
およびダイナミックレインジを実用的な大きさにするこ
とのできるヘッドとしては、例えば近年、実用化された
合成磁性体ヘッドであるセンダストやアモルファス等の
バルクビデオヘッドがある。本方法には、薄膜磁気ヘッ
ドや、ラミネーション構造ヘッド等のように磁心厚を―
くすることにより渦電流損失を極度に小さくしたヘッド
は適さない。
(実 施 例) 次に、本発明による記録再生法のための電子回路システ
ムの例を、第1図および第2A−2B図により説明する
先ず記録時には、互いに連動している録・再モード切換
スイッチ6および8を記録モードに設定する。これによ
り、記録媒体1上に配した巻線型磁気ヘッド2の直流バ
イアス用コイル3には電流が流れなくなり、コイル7に
は記録アンプ1.6の出力側が接続されて、通常の記録
システムとなる。
次に再生時には、録・再モード切換スイッチ6および8
を再生モードに設定する。これにより直流バイアス用コ
イル3は直流バイアス用電源5に接続され、可変抵抗4
を調節して、最適直流バイアス磁界ト1boが設定され
る。またコイル7は信号検出用搬送波発振器9に接続さ
れる。発成″!S9の出力をヘッドインピーダンス絶対
値の大きさよりも充分大きい抵抗10を介してコイル7
に接続すれば、コイル7を流れる搬送波電流はヘッドイ
ンピーダンスの変動に無関係に一定となる。従って、先
に設定された最適直流バイアス磁界に重畳される搬送波
磁界の振幅1l−1carrlも、ヘッドインピーダン
スの変動に無関係に一定となり、信号検出精度は低下し
ない。また、発振器9により、搬送波磁界のR過振幅お
よび最適周波数を設定する。
媒体上記録信号(第2A図)によって振幅変調された搬
送波信号電圧は、コイル7の端子から帯域増幅器11に
よって増幅された後(第2B図)、PSD13に入力さ
れる。
帯域増幅器11の帯域の中心周波数は搬送波周波数ωC
で、帯域幅は、媒体上記録信号の周波数帯域をカバーし
なければならない。またその帯域幅内で、帯域増幅器1
1の入出力信号位相差の周波数特性はフラットでなけれ
ばならない。PSD13の参照信号としては、発振器9
からの搬送波電圧が移相器12を通して、PSD13の
参照端子へ入力される。移相器12によって、帯域増幅
器11によって生じた位相ずれの分だけ、参照信号の位
相がずらされる。帯域増幅器11および移相器12は、
コイル7の端子に現われる振幅変調波の搬送波層幅がP
SD検波を可能にする程大きければ、不要である。
PSD13の出力端子には、PSD検波された再生信号
電圧(第2C図)が現われるが、この信号には直流分が
乗っているので、直流阻止用キャパシタ14によってそ
れを除去した磯、再生信号増幅器15によって増幅され
、再生信号(第2D図)として取り出す。
このようにして、磁気記録媒体1に記録されている信号
磁化(第2A図)は第2D図のような再生信号として再
生される。
(発明の効果) 本発明によれば、磁気記録信号の磁界応答型再生を、通
常の金属磁性体バルクヘッドで実現することができる。
従って、磁界応答型再生ヘッドとして、複雑な製造プロ
セスを必要とし、動作中の安定度にも問題のある磁気抵
抗効果ヘッド等を使う必要がなくなる。また、第1図に
示したように、上記磁界応答型再生用金属磁性体バルク
ヘッドを記録にも使用することにより、1個のヘッドで
、記録再生を行い、コストの低減を実現することもでき
る。
なお、本発明の方法は畠密度ディジタル記録再生には特
に効果が大きいが、アナログ記録・再生にも利用できる
と考えられる。
なお、第1図に示したシステムは一つの代表的な例であ
り、ヘッドは1個で記録・再生の機能を引き受けるよう
にしてもよいし、または、記録用ヘッド、再生用ヘッド
に分けてもよい。この時は、再生用ヘッド設計に当って
は、記録条件かCうの制約を受けないで、より再生に適
したヘッドを設計することができる。
バイアス直流磁界は、第1図のように信号検出用兼記録
用コイル7とは別に、巻いたバイアス直流磁界中−加用
コイル3に直流電流を流して、印加してもよいし、コイ
ル3を設↓すないで、コイル7に、搬送波電流に、直流
バイアスS*を、電気的に重畳して流してもよい。
以上、本方法に適したヘッドとして、金属磁性体磁心を
有するリング型バルクヘッドを取り上げて説明したが、
本方法に使用できるヘッドはそれに限られない。例えば
、金属磁性膜の膜厚を厚くし、かつ導体コイルの直流抵
抗を小さくした薄膜磁気ヘッド、主磁極金iim性膜の
膜厚を、媒体接触面より離れた所で厚くした主磁極励磁
型垂直磁気記録ヘッド、または、補助磁極を金属磁性体
バルクで構成した補助磁極励磁型垂直磁気記録ヘッド等
も本方法に使用できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法に使用される記録再生電子回路系
の一例を示す回路図、 第2A図は本発明の方法における磁気記録媒体上の記録
信号磁化を示す波形図、 第2B図は同じく媒体からの信号によって振幅変調され
た角周波数ωCの搬送波の波形図、第2C図は同じ<p
soの出力波形を示す波形図、 第2D図は同じく最終的に得られる再生信号出力の波形
図、 第3図は磁気へラドコアの8−)−1曲線と直流バイア
ス磁界印加による小振幅磁界搬送波を示す図、第4図は
磁気ヘッドの高周波損失による抵抗弁と、バイアス磁界
との関係を、搬送波周波数をパラメータとして示す図で
ある。 1、記録媒体 2、金属磁性体ヘッド 3、直流バイアス磁界印加用コイル 4、直流バイアスffi!調整用可変抵抗5、ri流バ
イアス印加用電源 6、直流バイアス電流0N−OFFスイッチ7、信号検
出用兼記録用コイル 8、記録チャンネル−再生チャンネル切換スイッチ 9、信号検出用搬送波発振器(正弦波)10、搬送波負
荷電流定電流化用高抵抗11、帯域増幅器 12.移相器 13、位相敏感検波器(PSD) 14、直流阻止用ギャバシタ 15、再生信号増幅器 16、記録増幅器 (自発)手続補正書 特許庁長官 殿          昭和59年10月
2382、発明の名称 磁気記録信号再生方法および装置 3、補正をする者 事件との関係     特許出願人 任 所   神奈川県南足柄市中沼210番地名 称 
   富士写真フィルム株式会社4、代理人 6、補正により増加する発明の数   な  し7、補
正の対象 明m占の「発明の詳細な説明」のIIIおよび図面8、
補正の内容

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)巻線型磁気ヘッドの磁心の磁路に沿って、直流バ
    イアス磁界と、このバイアス磁界に重畳した小振幅高周
    波磁界を印加し、これにより磁気記録媒体上の磁気記録
    信号を磁界応答型再生する磁気記録信号再生方法。
  2. (2)巻線型磁気ヘッド、このヘッドの磁路に沿って直
    流バイアス磁界を印加するコイル、ヘッドインピーダン
    ス絶対値の大きさよりも充分大きい出力抵抗を介して前
    記ヘッドの信号検出用コイルに接続された信号検出用搬
    送波発振器、および前記コイルの出力を検波する検波器
    からなる磁気記録信号再生装置。
JP59187359A 1984-09-07 1984-09-07 磁気記録信号再生方法および装置 Pending JPS6166203A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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