KR100231083B1 - 멀티트랙 판독 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 판독헤드는 그 자기회로가 자기-저항소자를 포함하는 기본 헤드의 매트릭스 회로망을 포함한다. 다른 소자가 칼럼에 전기적으로 연결되고 전류에 의해 가로질려진다. 헤드 선택 라인은 헤드의 능동 라인이 선택되는 것을 용이하게 한다. 상기 판독 신호가 각각의 칼럼상에 모여진다.

Description

멀티트랙 판독 헤드

제1도 및 제2도는 본 발명에 따른 판독헤드의 단위 헤드(elementary head)들의 접속을 도시하는 개략도.

제3도는 자기 재료의 비저항(resistivity)의 변화를, 자기 재료를 가로지르는 전류의 방향과 그 자화방향 사이에 형성된 각도의 함수로서 도시한 도시도.

제4도 내지 제7도는 본 발명에 따른 판독헤드의 다양한 실시예의 단순화된 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1, 2, 7, 8, 9 : 단위 헤드 3, 7B, 8B, 9B : 자기-저항소자

4, 5 : 도선 1A, 2A : 제1폴

1B, 2B : 제2폴

본 발명은 멀티트랙 판독헤드에 관한 것이다.

자기 그래픽 프린터(magnetographic printers)에서는 다수의 트랙(약 1000개)를 기록하기 위해 다중화된 자기 기록 헤드가 사용된다. 기록헤드는 프랑스공화국 특허 출원 제 8805592 호에서도 공지되어 있다. 이들 헤드는 메트릭스 어드레싱에 의해 제어되는데 이것은 기록될 정보가 예컨대 단위 헤드(elementary head)들의 연속적인 칼럼으로 이송되도록 하고, 라인 선택 접속의 적절한 여자 (excitation)에 의해 주어진 라인에 포함된 모든 헤드를 활성화할 수 있도록 한다.

그러나, 이들 기록헤드를 사용하여 기록된 멀티트랙 자기 매체의 판독을 가능하게 하는 판독헤드는 작은 부피로 집적하기 어려운 광자기형이다.

본 발명의 목적은, 다수의 단위 헤드를 작은 부피로 집적할 수 있고, 다양한 사용 조건에서도 그 성능이 양호한 멀티트랙 판독헤드를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 상기 멀티트랙 판독헤드는, 자기-저항형의 단위 헤드들의 매트릭스 네트워크를 포함하는데, 이들 단위 헤드에 의해 판독된 신호들은 헤드 매트릭스의 다른 칼럼들 상에 수집되고, 헤드 라인 선택신호가 다른 라인들로 이송된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 명세서를 더욱 상세히 설명하기로 한다.

이하 본 발명은 자기 테이프용 멀티트랙 판독헤드와 관련하여 설명되지만, 명백히 본 발명은 멀티트랙 기록을 사용하는 다른 자기 매체와 협력 할 수 있다. 또한, 본 발명의 양호한 실시예는 (수 밀리미터 또는 수 센티미터 폭의 자기테이프 상의 수십 또는 수백개의 트랙을 판독하는) 콤팩트 헤드에 관한 것이지만, 명백히 본 발명은 폭넓은 자기 매체를 판독하는 훨씬 더 큰 판독헤드용으로도 또한 사용될 수 있다.

본 발명의 판독헤드는 매트릭스 구조를 갖는데, 매트릭스 구조란, 라인 및 칼럼으로 배열된 여러 개의 단위 헤드를 포함하는 것을 의미한다. 라인은 반드시 칼럼에 수직일 필요는 없다. 라인 및 컬럼의 명칭은 임의적이다.

본 발명의 헤드에서, 단위 헤드들은 자기-저항 효과를 사용하여 동작하다. 즉, 단위 헤드들은 자신이 영향을 받는 자계에 따라 비저항(resistivity)이 변하는 재료를 포함한다. 이들 단위 헤드의 비저항의 변화를 이용하여, 영향받는 자계의 함수인 진폭을 갖는 신호를 얻기 위해, 단위 헤드들은 전기적으로 라인 및 칼럼으로 접속되고, 단위 헤드들을 통해 전류가 흐르는데, 물론 라인과 칼럼은 전기적으로 절연되어 있다. 이 전류는 다른 칼럼의 단위 헤드들의 자기-저항소자로 이송되며, 대응하는 라인에 선택 전압 또는 전류를 인가함으로써 주어진 라인의 하나 이상의 헤드가 선택된다.

제1도 및 제2도는 본 발명에 따른 판독헤드의 단위 헤드 중 일부의 자기-저항소자를 도시하는데, 이들 도면에서는 첫 번째 2개 칼럼의 첫 번째 3개 헤드의 자기-저항 소자가 각각, 제1 칼럼의 T11, T12 및 T13와, 제2 칼럼의 T21, T22, T23으로 도시되어 있다.

제1도의 실시예에 따르면, 각각의 칼럼에서 소자 T11, T12, T13 . . . 및 T21, T22, T23 . . . 는 직렬로 접속되고, 각 칼럼은 전압 V_O을 수신한다.

제2도의 실시예에 따르면, 각각의 칼럼에서 소자 T11 등은 병렬이고, 각 칼럼은 전류 I_O를 수신한다.

상기 2가지 실시예에 있어서, 각각의 칼럼으로부터의 출력은 전치 증폭기 A1, A2, . . . 에 접속된다.

제1도의 실시예에서, R 이 소자 T11, . . . T23 각각의 정지 저항 (resistance at rest)이고, Re 가 전치 증폭기 A1, A2, . . .의 입력 임피던스이고, n이 각 칼럼의 소자수이면, 한 칼럼의 소자의 변화 △R 에 대해, 전치증폭기로의 입력에서의 전압의 변화 △V는 다음과 같다.

△V = I_O△R{Re/(nR+Re)}=(I_O/n)·(△R/R) ·Req

여기서 Req = (nR·Re)/(nR+Re)

따라서, 이 변화는 측정전류 I_O와 가변 비저항의 재료의 자기-저항효과 △R/R에 비례한다.

또한, 전치 증폭기의 입력 임피던스 Re가 n·R에 대해 충분히 크도록 선택된다면, 다음식이 획득된다.

△V = I_O/△R

즉, 전치증폭기로의 입력에서의 신호레벨은 칼럼내에 단지 하나의 단위 헤드만을 갖는 장치에 의해 공급되는 신호 레벨과 실제로 동일하다.

우세한 잡음 성분은 측정 전류의 함수인 쇼트키(Schottky) 잡음이라는 것이 증명될 수 있다. 신호/잡음 비(S/N)는 이하의 식으로 표현된다.

q는 전자의 전하량이고 B는 유효 통과대역이다.

이 비는 I_O의 제곱근에 따라 변하는 것을 알 수 있다. 따라서, I_O는 소자들의 열소실을 고려하여 가능한 크게 선택될 것이다. 그러나, 상기 비는 1/n 에 따라서도 변하고, 따라서 n은 합리적인 S/N 비를 보장하도록 합리적인 한도(예컨대 수십)내에서 유지되야 한다.

제3도는 자기 재료를 가로지르는 전류 I의 방향과 자기 재료의 자화 μ의 방향 사이의 각도 a의 함수로서 자기 재료의 비저항 ρ의 변화 곡선을 도시한다.

이 곡선의 등식은 다음과 같다.

ρ=ρ_O{1+(△ρ/ρ)cos²a}

여기서 ρ는 재료의 정치 비저항이다.

퍼멀로이(Rermalloy ; 90% 니켈, 10% 철)와 같은 재료에 대해, △ρ/ρ_O는 5% 에 도달할 수 있다.

멀티트랙 판독 헤드에서는, S/N 비 뿐만 아니라 혼선(crosstalk)도 중요하다. 단위 헤드 각각에 의해 수집된 정보에 연속으로 접근하기 위해서는 다중화 장치가 제공되야 한다. 이를 위해, 두 개의 다른 방법은 사용할 수 있는데, 하나는 자화의 각도의 함수로서 헤드의 비-선형상을 사용하는 방법이고, 다른 하나는 제어 전류를 사용하여 헤드를 인에이블하거나 디스에이블하는 방법이다.

먼저, 헤드의 자화의 각도의 제어에 의한 다중화를 사용하는 실시예에 대해 설명한다. 제4도 및 제5도에는, 그런 2가지 실시예가 도시된다. 제4도에는, 동일한 칼럼내의 2 개의 단위 헤드(1, 2)가 도시되어 있다. 각각의 헤드(1, 2)는 기본적으로 전형적인 제1폴(pole)(1A, 2A) 및, 자기-저항소자(1C, 2C)가 삽입된 제2폴(1B, 2B)을 포함한다. 이 경우에, 동일한 칼럼의 모든 자기-저항소자(1C, 2C, . . .)는 자기-저항 재료의 연속 도선(3)으로 이루어진다. 도시되지 않은 다른 실시예에 따르면, 다른 소자들(1C, 2C, . . . )이 분리된 부분으로 이루어지고, 도선(3)과 거의 동일한 크기의 고전도성의 재료 층에 의해 접속된다.

폴들은 예컨대 프랑스 특허출원 제 8805592호에서 설명된 바와 같이, 주로 플래너 기술(planner technology)에 의해 양호하게 제작된다. 자기-저항소자 또는 도선(3)은, 이들의 증착 동안이나 그 이후의 처리 단계에서, 또는 반강자성 결합층에 의해, 판독될 자기 테이프에 의해 발생된 자속선에 수직인 이방성을 자기-저항 소자 또는 도선(3)에 제공하는 식으로 제조된다. 따라서, 어떠한 외부 영향도 없을 경우, 테이프와 자기-저항재료간의 결합은 최소이다.

자기-저항소자들의 칼럼(3)에 대해 거의 수직이거나 약간 경사지고, 단위 헤드들의 공극(airgap)(1D,2D, . . .) 근처를 통과하는 도선(4, 5)은, 단위 헤드의 선택 라인을 구성한다.

전술된 헤드의 동작은 다음과 같다. 라인, 예컨대 도선(4)에 대응하는 라인의 자기-저항소자를 활성화하기 위해, 이 도선에 전류가 주입된다. 이렇게 하여 발생된 자계는 헤드와 접촉하는 자기 테이프를 소거하기에는 불충분하지만 도선에 의해 교차된 상기 자기-저항소자의 자화를 라인 선택 접속기의 방향으로부터 45°로 배향시킨다. 이러한 방향 변화 때문에, 자기-저항소자의 감도가 최대가 되고, 테이프의 자계에 의해 발생된 저항의 변화는, 대응하는 칼럼으로부터의 출력에서 측정될 수 있는 신호를 발생시킨다.

이렇게 모든 멀티트랙 헤드 선택라인의 연속적 여자(excitation)에 의해, 각 칼럼으로부터의 출력에서는, 칼럼의 단위 헤드 각각에 의해 판독된 테이프의 자화를 연속적으로 나타내는 신호가 생성된다.

선택 신호는 전류 펄스(I_se1) 또는 하나 이상의 주기동안 값 + I_se1과 -I_se1을 연속으로 취하는 교류 전류가 될 수 있다.

제5도에 도시된 실시예에 따르면, 단위 헤드의 각 라인, 예컨대 제5도에 부분적으로 도시된 라인(6)에서, 다른 단위 헤드들(7, 8, 9, . . .)의 폴은 직렬로 접속되며, 비-자기 전도성 재료가 이들 헤드의 공극(7A, 8A, 9A, . . . )을 채운다. 헤드들(7, 8, 9, . . .)의 상기 자기-저항소자(7B, 8B, 9B, . . .)는 각 헤드의 2개의 폴 부분중 한 부분에 삽입된다. 각각의 라인에서, 폴 부분들과 공극의 재료는 자기-저항소자들을 결합시키는 전기 도선으로서 기능한다.

도시되지 않은 변형예에 따르면, 자기-저항소자는 각 단위 헤드의 각각의 폴부분으로 삽입된다.

도시되지 않은 또 다른 변형예에 따르면, 단위 헤드의 폴들은 그 자체가 자기-저항 재료이다. 이 경우, 폴들은 공극의 근처에서만 판독되도록 자기 테이프와 접촉된다.

모든 실시예에서, 단위 헤드의 자기 회로의 특성(폴의 형태 및 치수, 자기-저항 소자의 투자도(permeance))등은, 선택 전류가, 헤드의 공극에 너무 높은 진폭의 자계를 발생치 않으면서, 자기-저항소자의 자화를 적절하게 배향할 수 있도록 한다.

상술된 바와 같이, 단위 헤드의 다중화는, 이들 헤드의 투자도를 제어함으로써 수행될 수 있다. 자기 헤드의 투자도의 제어(또는 변조)는, 특히 "플럭스 게이트(fluxgate)" 원리에 따라 동작하는 판독 헤드를 형성하는데 있어서 공지된 기술이다. 또한, 프랑스공화국 특허출원 제 89 08015호 및 제 89 09887호에 따르면, 멀티트랙 기록헤드의 제어의 문제점에 대한 해결책, 특히 폴 포화(pole saturation)에 의해 헤드를 제어하는 방법이 공지되어 있다.

제6도에는 단위 헤드의 자기 회로의 투자도의 변조에 의해 동작하는 판독 헤드의 실시예가 도시되어 있다. 판독 헤드는 로우 및 칼럼으로 배열된 거의 정방형의 표면을 가진 폴 칩들을 포함하는데, 로우는 칼럼에 수직 또는 거의 수직이 될 수 있다. 칩들은 제1칼럼에서의 P11, P12, P13, . . . 와 제2의 칼럼에서의 P21, P22, P23, . . . 등으로 각각 언급된다. 각각의 칼럼에서, 각 칩은 자기 재료의 2개의 "브릿지"에 의해 각각의 인접 칩에 접속되는데, 각 브릿지는 약간 평평해진 포인트를 가진 거의 V자형이며, 2개의 V자형은 두 개의 인접 칩을 칩의 포인트가 반대 방향으로 대향하도록 접속시킨다. V자형의 형태 및 크기는 2개의 인접 칼럼 사이에서 V자형의 대향 포인트가 매번 갭(단위 자기 헤드의 갭)을 규정하도록 선택된다. 칩의 각 칼럼에서, 자기-저항 소자는, 그 칼럼의 동일 측, 예컨대 6도에 도시된 바와 같이 좌측에 있는 칩의 V자형의 두 개의 브랜치에 삽입되는데, 이들 소자는 자기-저항재료의 밴드(10)의 일부를 형성하거나, 제4도에 도시된 바와 같이, 양호한 전기 전도성의 재료에 의해 칼럼에서 분리 및 접속된다. 자기-저항 소자의 각 칼럼에는, 제4 도에서와 같이, 전류 I_O가 흐른다. 칩의 칼럼에 거의 수직인 라인 도선 L1, L2, . . . 는 각 갭 E1, E2, . . .을 통과한다. 이들 라인 도선 각각으로 이송된 전류 I_se1는 대응하는 폴을 포화시켜 단위 헤드의 대응하는 라인을 억제시키기에 충분한 진폭을 갖는다. 대응하는 라인 도선 Ln 에 전류 I_se1가 흐르지 않는 헤드의 라인 n만이 대응하는 자기-저항 소자에 판독된 테이프의 자속을 전사 (transfer)하며, 그 후 대응하는 정보가 각 칼럼에 수집될 수 있다. 단순히 희망하는 칼럼만이 활성화된다.(또는 다른 모든 칼럼은 억제된다. )

제7도에는, 자기-저항 재료(12)을 통해 흐르는 전류의 통과 방향이 적절히 배향하도록 하는 자기 회로의 부분(11)이 도시되어 있다. 이 재료(12)는 좁은 사각형 밴드의 형태로서, 이 밴드에는 밴드의 두께와 동일한 두께를 갖는 매우 양호한 전기적 전도성 재료인 적어도 2 개의 코어(13)가 삽입된다. 이들 코어(13)는 거의 사각형이다. 이들의 길이는 밴드(12)의 폭과 거의 동일하고, 이들의 폭은 길이의 약 1/5 내지 1/10 이다. 이들 코어(13)는, 밴드(12)의 폭보다 더 적은 거리로 떨어져서 밴드(12)의 축(12')에 수직인 선에 대해 경사지게 배열된다. 코어(13)의 종축과 축(12')간에 형성된 각도는 예컨대 약 45°이다. 따라서, 밴드(12)를 통과하는 전류 I는, 축(12')에 대해 경사를 가지고 연속되는 코어(13)들 사이에서 밴드의 소자들을 가로지르는 경향이 있으며, 이것에 의해 밴드의 방향에서의 잔류 자화와 밴드내에서 비스듬히 순환하는 전류 사이에 각도가 형성되고, 따라서 도3에서처럼 최대 감도의 구성이 획득된다.

밴드(12)와 같은 밴드는 밴드(3; 제4도 ) 또는 밴드(7B, 8B, . . .; 제5도), 또는 밴드 (10; 제6도)로 대체될 수 있으며, 이때 코어(13)는 밴드(3 또는 10 또는 7B, 8B 등등)에 대한 폴의 방향을 고려하여 적절히 배향된다.

Claims (4)

1. 멀티트랙 판독 헤드에 있어서, 매트릭스 네트워크로 형성된 다수의 단위 자기-저항 헤드들(elementary magneto-resistive heads)로서, 각각의 자기-저항 헤드가 제1 및 제2폴을 갖는 자기 회로 및 상기 제2폴내에 삽입된 자기-저항 소자를 포함하고, 상기 단위 자기-저항 헤드의 상기 매트릭스 네트워크가 상기 단위 자기-저항 헤드들의 다수의 라인들 및 칼럼들을 상기 매트릭스 네트워크의 형태로 포함하는, 상기 다수의 단위 자기-저항 헤드들과; 상기 매트릭스 네트워크의 상기 라인들 중 적어도 한 라인에 대한 라인 선택 신호에 응답하여, 적어도 하나의 선택된 헤드의 자기-저항 소자를 활성화(sensitize)하는 수단 및; 활성화된 상기 적어도 하나의 선택된 헤드에 의해 발생된 판독 신호들을 수집하는 수단으로서, 상기 칼럼들 각각으로부터의 신호 전체를 수집하는 수단을 포함하는, 상기 판독 신호들을 수집하는 수단;을 구비하고, 상기 단위 자기-저항 헤드들의 각 칼럼에서, 상기 자기-저항 소자들은 자기-저항 재료의 단일 밴드의 일부를 형성하는, 멀티트랙 판독헤드.
2. 제1항에 있어서, 상기 선택 신호들은 상기 단위 자기-저항 헤드들의 자기 회로로부터 절연된 도선들로 이송되는 멀티트랙 판독헤드.
3. 제1항에 있어서, 상기 단위 자기-저항 헤드들의 각 라인에서, 상기 단위 자기-저항 헤드들의 자기 회로들이 전기적으로 직렬로 접속되는 멀티트랙 판독헤드.
4. 제1항에 있어서, 상기 자기-저항 재료의 밴드는 매우 양호한 전기적 전도성을 갖는 재료의 코어들을 포함하며, 상기 코어들의 축은 상기 밴드의 축의 수직선에 대해 경사져 있는 멀티트랙 판독헤드.