JPH0827881B2 - ディジタル磁気記録用の装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はデイジタル磁気記録再生用の方法と装置とに
関するものである。特に、本発明は媒体上の磁化分布が
再生装置のフリンジング磁界と良い相関を持つて、磁気
媒体上にデイジタル情報を高密度に等方／垂直記録を行
う方法と装置とに関するものである。

（従来の技術） 磁化可能な媒体にデイジタル情報を記憶させる技術は
周知である。これらの技術は一般に磁気記録媒体と磁気
ヘツド（変換器）との相対運動中の相互作用に基づいて
いる。典型的な磁気ヘツドは磁気コアにコイルが巻いて
あり、コアはギヤツプを有する。書き込みモード時に
は、ギヤツプ磁界は周囲の漏洩磁界（「フリンジング磁
界」）を伴つて磁気記録面に到達して記憶媒体上に残留
磁化を残す。

再生モード時には、ヘツドには磁気「トラツク」に記
録された磁化の変化率を反映した誘導電圧が生ずる。し
たがつて、磁気記録の再生出力の質は、再生ヘツドのフ
リンジング磁界と媒体の残留磁化の誘導および両者の相
関に直接関連がある。

既知のデイジタル磁気記録システムでは、データ記憶
容量を最大にしようとすると、再生性能の劣化に悩まさ
れるのが普通である。データの記憶容量を最大にする因
子は記憶媒体表面の単位面積当りの情報密度である。単
位表面積当りの記憶密度は単位トラツク長当りの記憶密
度と相対的な移動方向に垂直な単位長さ当りのトラツク
密度との積である。これら２個の記憶密度の因子は相互
に関連がある。すなわちトラツク密度をあげれば利用で
きる再生磁束が減る。このことは再生性能に悪い影響を
及ぼす。特に、媒体上の磁化分布が再生装置のフリンジ
ング磁界と良い相関性がない場合にそうである。

通常のデイジタル磁気記録システムでは３種類の基本
的な記録モードのうち１種またはそれ以上を用いてい
る。これらは媒体磁化の方向とトラツク移動方向との関
係で定義することができる。これらのモードとは（１）
長手記録、または水平記録、（２）垂直記録、（３）横
形記録である。

長手記録では、基本的は磁化の向きは媒体表面の面内
にあり、表面の移動方向に平行である。垂直記録では、
基本的な磁化の向きは媒体の表面に垂直である。横形記
録では、記憶媒体は面内で磁化されるが、磁化の向きは
ヘツドと媒体表面の移動方向に対して垂直である。これ
らの記録モードは従来技術で周知である。

また、通常のシステムでは２種類の残留磁化形成方法
のうち１種類を用いている。第１の方法では、書き込み
ヘツドの巻線に連続的に電流を流しておいて、極性を切
替える。第２の方法では、ヘツドの巻線に短いパルス電
流を流す。

第１の方法が最も多く使われているが、符号化ビツト
の「０」の値は媒体の一定磁化状態により表わされ、符
号化ビツトの「１」の値は媒体の磁化状態の変化により
表わされる。ヘツド巻線に流す連続書き込み電流の極性
を変えることにより、磁化状態を変化させる。媒体が移
動してヘツドを通過するときに、巻線内に一定の電流を
流すことによりつくられる磁界によつて媒体は一定の状
態に磁化される。電流の極性が変化した瞬間にヘツドの
後縁のところで、媒体の残留磁化の極性の変化が起こ
る。これらの変化はヘツドの発生する磁界の強さが媒体
の抗磁力以上の領域で起こる。この方法では「記録領
域」はギヤツプ磁界の最も強い領域の外側になる。すな
わち、ギヤツプ磁界は媒体の抗磁力よりはるかに強い。

第２の通常の記録方法では、媒体は記録の前に消磁し
ておくと良い。ヘツド巻線に異なる極性の短いパルス電
流を流すことにより、あらかじめ消磁された媒体上に異
なる極性の飽和磁化を対応した間隔で形成する。一方の
極性は符号化ビツトの「１」を表わし、他方の極性は符
号化ビツトの「０」を表わす。この場合には、媒体の磁
化の変化はヘツドの後縁と前縁で、すなわちギヤツプの
外側で起こる。したがつて、この場合もまた「記録領
域」はギヤツプ磁界の最も強い領域の外側になる。実際
には各パルス電流によりつくられる磁化の「跡」はギヤ
ツプの大きさよりもはるかに広い。

第２の方法の変形法によれば、あらかじめ媒体を飽和
記録しておいて、パルス電流は常に同じ極性で流す。パ
ルスが加えられた媒体の部分は前もつて記録された状態
に対して磁化が反転する。このようにして改訂された部
分が符号化ビツトの「１」を表わす。「０」は媒体磁化
に変化がないことで表わされる。他の点ではこの方法は
前述の第２の通常の記録方法と同様である。

これ迄に述べた両方法の共通の欠点は、記録中にヘツ
ドの発生する書き込み磁界のすべてを利用してないこと
である。ギヤツプの外側の磁界はきわめて非対称的であ
つて歪んでいるから、媒体の異なる層に「ヘツドの縁に
より」書き込まれた媒体磁化の変化は相互の正しい位相
関係が保たれない。また、ギヤツプの外側ではヘツド磁
界の傾きが適当でないから、書き込まれた磁化の変化が
ぼやける。

その結果、従来の方法によつて記録されたビツトの書
込みパターンがぼやけて、再生ヘツドの全フリンジング
磁界と良い相関を示さない。したがつて、再生信号の分
解能と信号対雑音比が悪くなる。

1968年８月26日、トルマン（Tolman）らに付与された
米国特許第3,564,558号「高密度磁気記録方法」には、
横断記録と長手記録とを組合わせて極めて薄い磁気媒体
に面内記録することが開示されているが、これは従来技
術の特徴を表わしている。トルマンは記録するのに書き
込み磁界の後縁を利用している。すなわち、記録は媒体
の抗磁力以上の磁界の領域で行われる。したがつてこの
場合もまた媒体の磁化分布は再生ヘツドのフリンジング
磁界と良い相関を示さない。

（発明の要約） 本発明の好ましい実施例によると、リング型磁気ヘツ
ドの巻線の電流を切ることにより、２進符号の「１」の
値が等方性または垂直性（垂直異方性）の媒体上にしつ
かりと記録される。このようにして媒体に記録された
「１」はリング型ヘツドの全フリンジング磁界の媒体側
の跡の大部分を写したものとして表わされる。各々の記
録磁界の形はＵ字型の磁化パターンである。再生時には
これらの磁化パターンはリング型ヘツド／再生変換器の
感度関数（フリンジング磁界）と非常に良い相関を示
す。本発明はこの本質的に存在する相関を長手記録およ
び垂直記録技術と組合せて利用するものであつて、最初
に記録して、続いて雑音の中に埋まつた信号を検出し
て、高密度記録におる全体の再生性能を改良する（例え
ば分解能を上げる）のに好適な方法と装置とを提供する
ものである。

また、本発明の好ましい実施例では、磁化パターンが
移動するとき、Ｕ字磁化に引続いて反対極性の電流を流
す。こうすることにより先に形成されたＵ字パターンの
後縁に垂直磁化を続けて媒体上の磁化のすき間を埋め
る。

本発明の目的は高密度記憶のために等方性／垂直性媒
体を用いて磁気記録システムの再生性能を改良すること
である。本発明の目的は特に、信号対雑音比とシステム
の分解能を改良することである。本発明の他の目的は再
生変換器のフリンジング磁界と良い相関を示す磁化分布
を前記媒体上に形成することである。

本発明の更に他の目的は前記媒体の磁化のすき間を埋
めて、媒体の残留磁化の望ましくない（意図したビツト
書き込みと無関係の）変化を防止することである。

本発明のこれらの目的および他の目的と特徴は以下の
詳しい説明と付図とにより当業者に明らかにする。図中
同じ参照番号を付した物は同類の物を表わしている。

（実施例） 第１図、第２図、第３図は通常のデイジタル磁気記録
システムにおいて媒体に残留磁化を形成するための前述
した従来技術である。

第１図には、磁気ヘツドの巻線に連続的に流れる電流
の極性を切替えるという従来技術を用いて符号化すると
きの媒体の残留磁化を示す。符号化ビツト“0"の値は媒
体の一定磁化状態によつて表わされ、“1"の値は記録ト
ラツクに沿つた媒体の磁化状態の変化により表わされ
る。

第２図には、ヘツドの巻線に短いパルス電流を流し
て、前つて消磁された媒体に記録したときの媒体の残留
磁化を示す。第２図に示すように、ヘツドの巻線に異な
る極性の短いパルス電流を流すことにより、前以つて消
磁された媒体に異なる極性の飽和磁化が対応した間隔で
形成される。一方の極性が２進符号の「０」に対応し、
他方の極性が「１」に対応する。

第３図には、前述した短いパルス電流を加える方法の
変形を用いた媒体の残留磁化を示す。あらかじめ飽和磁
化した媒体が常に同じ極性を有するパルス電流と共に用
いられる。

前述したように、第１図に示した記録方法は、媒体の
残留磁化の変化がヘツドの後縁、すなわち、最も強いギ
ヤツプ磁界の領域から外れた地点で起こるという点で、
再生性能に悪影響を及ぼす。また前述したように、第２
図と第３図に示した記録方法は、ヘツドの後縁と前縁の
両方で媒体が磁化されるという点で、再生性能に関して
問題がある。この場合も「記録領域」はヘツドギヤツプ
の所にある最も強い磁界の領域と一致しない。第２図と
第３図は各電流パルスによる残留磁化の幅がギヤツプの
大きさよりもはるかに広いことを示している。

本発明では垂直磁化が可能な媒体（等方性または垂直
異方性媒体）の使用を前提としている。加えて、記録さ
れる実際の２進符号は１が隣接することはないというこ
とを前提とするのが好適である。このような符号は周知
であり、発明の範囲を制限せずに記録の目的に最適な例
は周知の（2,7）符号化方式である。

第４図は、ここに開示する記録技術を用いたとき、等
方性または垂直異方性媒体の表面に近い層に起こる垂直
優勢な残留磁化401を示す。これらは高密度記録のシス
テムの再生信号に寄与する媒体の重要な層である。

第４図に示すように、トラツク402を含む媒体は記録
の初期状態のとき、ヘツド405の巻線404に流れる電流に
よつてつくられた強いヘツツド磁界の領域403を通つて
移動する。電流は巻線404の隣りに図示した矢印により
示すように第１の極性を有する。移動する媒体はヘツド
を通過するにつれて一定の磁化状態になる。誘導性のヘ
ツドを用いて再生中（ヘツドは巻線内の磁束の誘導に感
応する）、一定の磁化からは出力が何も得られない。

異なる媒体層の残留磁化の方向は基本的にはヘツドの
後縁の磁界により決定される。これは前述したように従
来の記録技術の場合のように磁界の値が媒体の抗磁力に
等しい場所である。

本発明によれば、符号列（例えば2,7符号）の「１」
は各々巻線404の電流を切ることにより記録される。本
発明の好ましい実施例によれば、電流の切り替えは単調
に行われる。電流が切られた瞬間に、ヘツドの全書き込
み磁界のうちの媒体側の跡の大部分が媒体上に形成され
る。前述の如く、この跡は「Ｕ字」の形をした磁化パタ
ーンを有し、同じ再生ヘツドの感度関数と非常に良い相
関を示す。２進符号は走行距離（run length）の制限さ
れた2,7符号でよい。

符号列の中の「１」を検出して巻線電流を切つて、時
間を遅らせて反対極性の電流を流す手段は同業者に周知
である。これらの制御手段は、例えば電流源に接続され
たマイクロプロセツサに制御されるスイッツチにより実
現することができるが、第４図から第10図には示してな
い。しかし本発明にしたがつて、符号列中の「１」を検
出して媒体にヘツドの書き込み磁界のうちの媒体側の大
部分の跡を形成するために、これらの手段を等方性／垂
直異方性の媒体と組合せて反復して用いるやり方は新し
い。

第５図と第６図を参照して理解されるように、電流は
オフになつたまま媒体（トラツク402）が進み続けるの
で、跡が残つたままになつている。この跡は減磁のため
に幾分ゆるむことに注意すべきである。

この跡がキヤツプから書き込み磁界の強さが媒体の抗
磁力より小さい領域へ「安全な距離」（後で定義する）
に達すると、本発明の好ましい実施例によれば、巻線40
4の電流を反対極性に流す。この様子は第７図に示す
が、電流の極性を示す矢印は第４図の矢印と逆方向を示
している。こうして以前に形成された「Ｕ字」形の後縁
で垂直磁化が連続して磁化のすき間を埋める。

本発明の好ましい実施例では、ヘツドの後縁で新しく
つくられた磁化は前の跡の後縁でつくられた磁化とつな
がつていなければならない。こうすれば、意図的に記録
した跡の間には媒体磁化の変化が生じない。この結合は
第７図で「×」印をつけた地点で行われ、２個の「Ｕ
字」がお互いに接している。垂直磁化により両跡間のす
き間を埋めることと共にこの結合過程は、本発明を実施
する際望ましいことではあるが、必須要件として解すべ
きではない。前述の如く、結合してすき間を埋めるとい
うことがシステムの一部であろうとなかろうと、媒体に
残された「１」の跡の再生特性は従来の記録再生方式に
くらべてかなり改良されるであろう。

また、電流を再び流すことの基本的な目的は媒体磁化
に望ましくない（意図的に記録することとは無関係）変
化が起るのを防止することである。

前述した「安全な距離」は媒体とヘツドとの相対移動
速度と時間T_offとの積で定義される。T_offは巻線内に電
流を流さないでおく最適の時間として定義される。T_off
は前に記録されたビツトを損傷しないようにするのに必
要な時間と、記録システムの望まれる最大の記録密度と
の間の妥協点としてあらかじめ選ばれる任意の値であ
る。

符号化された「１」と「１」間の望ましい距離は使用
される符号パターンにより決まるのが通常である。この
距離次第で、電流は第８図に示したトラツク上の残留磁
化により示されるように再び流した直後に切るか、ある
いは第９図と第10図に示すように、電流を切る前に必要
な（または望まれる）時間そのまま流し続けるかのいず
れかが採られる。第１の場合には、使用される符号によ
り許容される最短距離で２個の「１」のビツトが書き込
まれるであろう（第８図）。第２の場合には、使用され
る符号により許容される最短ではない距離で２個の
「１」のビツトが書き込まれるのであろう（第10図）。
ここでいう距離とは媒体上に残された隣接するＵ字の跡
間の距離のことである。

最後に第11図を参照すると、第11図には書き込みヘツ
ドの巻線に流す電流の概略の形と、媒体の表面に形成さ
れる垂直磁化の分布とを対応して示されている。時間間
隔T_offは前述したように巻線に電流を流さない最適の時
間間隔である。

好ましい実施例を参照して説明した技術を反復して用
いることによつて、欲する符号化「１」の跡だけが媒体
上に残留磁化として残る。連続するＵ字の跡は反対極性
を有する。両跡間のすき間は一定の（垂直優勢の）磁化
によりつながる。

書き込みヘツドの全磁界により記録された跡は、再生
時には同じヘツドのフリンジング磁界と非常により相関
を示すことは当然である。このことは従来技術と比べて
信号再生の品質を劇的に改良するであろう。

本発明の目的を達成するための新規な方法と装置の好
ましい実施例を説明したが、これは例示の目的で行つた
ものである。本発明は開示した例で述べつくしたもので
もないし、それらに限定するつもりもない。上述の説明
に基づいて多くの修正や変形が可能なことは明らかであ
る。

ここに開示した実施例は本発明の原理と実用的な応用
とを最も良く説明するために提供したものである。当業
者は意図する特定の用途に合わせて、種々の実施例の中
で、また種々の修正を施したりしながら本発明を最適に
利用することができるであろう。

本発明の範囲は特許請求の範囲の欄に記載してある。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気ヘツドの巻線に流す連続電流の極性を切替
える従来の方法を用いて符号化を実行するときの媒体の
残留磁化を示す。第２図はヘツドの巻線に短いパルス電
流を流す従来の方法を用いて、あらかじめ消磁した媒体
に記録するときの媒体の残留磁化を示す。第３図はヘツ
ドの巻線に短いパルス電流を流す従来の方法を用いて、
あらかじめ飽和磁化した媒体に記録するときの媒体の残
留磁化を示す。第４図は本発明の記録方法を用いたと
き、等方性または垂直異方性媒体の表面に近い層に起こ
る垂直性優勢の残留磁化を示す。媒体はヘツド巻線の電
流により形成された強いヘツド磁界の領域を通過してい
る。第５図は本発明にしたがつて、ヘツド巻線の電流を
切つた瞬間に媒体上に形成される（磁気ヘツドの）全書
き込み磁界を示す。第６図と第７図は共に第５図に示し
た位置から媒体が移動し、第４図に示した電流の向きと
逆極性の電流をヘツド巻線に流すまでの様子を示す。第
８図は媒体上に符号化される「１」と「１」間の距離が
用いる符号により許容される最短距離の場合の実施例を
示す。第９図と第10図は共に媒体上に符号化される
「１」と「１」間の距離が最短距離でない場合の実施例
を示す。第11図は書き込みヘツドの巻線に流れる電流の
形と媒体表面に形成される垂直残留磁化との対応を示
す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】等方性／垂直性媒体を用いた２進符号列の
   高密度ディジタル磁気記録装置であって、 （ア）電流を発生する手段と、 （イ）前記電流発生手段に結合された巻線を有する磁気
   ヘッドを含み、前記巻線と結合した電流の極性と対応す
   る極性の磁界を発生する手段と、 （ウ）前記磁気ヘッドと媒体とが長手方向に相対的に移
   動するとき前記磁気ヘッドと媒体とを誘導結合させる手
   段と、 （エ）２進符号列の中に「１」を検出すると前記巻線の
   電流を切ることにより、前記磁気ヘッドが発生する書き
   込み磁界の漏えいの一部の跡を前記媒体にしるしてそこ
   にＵ字型の残留磁化を残し、遅延時間後に反対極性で、
   前記切られた電流を再び流す、制御手段と、 を含むことを特徴とする磁気記録装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第（１）項記載の装置にお
   いて、前記制御手段は、前記符号列の中に連続した“1"
   を検出した場合に、それによって前記媒体上に反対極性
   のＵ字型の残留磁化を残すように繰り返し働く、ディジ
   タル磁気記録装置。