KR950000948B1 - 디스크리이트(discrete) 자기 기억층 및 가포화층을 지니는 자기 기록 매체와, 그 매체를 이용하는 자기 신호 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Description

디스크리이트(discrete) 자기 기억층 및 가포화층을 지니는 자기 기록 매체와, 그 매체를 이용하는 자기 신호 처리 장치 및 방법

통상의 광대역, 고밀도 자기 신호 처리에서, 자기 기억 매체로 또는 그로부터 전달되는 자속은 자기 변환기(헤드)의 자기 코어를 투자한다. 재생 작동 모우드중에, 이러한 자속은 관련 코일 권선에 유도 출력 전압을 발생시키고, 그 전압은 적당한 증폭후 자속의 재생된 표현이고, 그 자속은 이용 장치에 의해 사용되기에 적당한 코어를 투자한다. 기록 작동 모우드 중에, 투자 자속은 코일 권선에 인가된 전류에서 비롯되고, 대표 신호를 자기 기억 매체에 기록하는 코어에 제공된 물리적 갭으로부터 프린지(fringe)된다. 최종 신호 성질에 악영향을 주는 여러가지의 손실들이 그러한 전달들 중에 통상적으로 발생한다. 더욱 유의미한 손실들 중의 하나는 "간격 손실(spacing loss)"이라 하는 것이고, 자기 기억 매체와 변화기 사이의 물리적 간격에서 비롯된다. 간격손실은 재생 작동들에 특히 해로우며, 그 재생 작동들에서 그러한 손실 영향이 더욱 중대하다. 간격 손실을 줄이기 위한 종래의 노력들은 일차적으로는 작동 조건들이 허용되는 한 자기 기억 매체 표면에 가깝게 변환기를 위치시키므로써 물리적 간격을 줄이는 것을 포함했다. 그러나, 이것은, 변환기가 매체 표면과의 접촉에서 떨어져 그 매체 표면위에 지지되는, 즉, 변환기가 매체에 대해 "떠있는"장치들에서 변환기와 매체 사이의 훼손 충돌 가능성이나, 변환기가 신호 전달 작동중에 매체와 접촉되어 있는 장치들에서 매체 및/또는 변환기의 과동한 마모의 가능성의 증대를 수반한다.

간격 손실외에, 변환기에 의한 신호 전달의 낮은 효율이 신호 성질에 악영향을 미친다. 재생 갭 손실은 낮은 효율의 원인들 중의 한예이다. 이는 변환기와 매체사이에서 신호 전달을 실행할 책임을 지닌 변환기내의 물리적 갭의 한정된 길이에 의해 야기되며, 더 짧은 파장들에서 출력 신호의 손실에 의해 명백해진다. 재생 갭 손실은 변환기 형상의 고유한 결과인 것으로 생각된다.

이 발명은 변환기를 매체에 더 가깝게 물리적으로 이동시킬 필요없이 간격 손실을 감소시킨다. 따라서, 자기 기억 매체에 대해 전달되는 신호들의 성질의 변환기 및/또는 매체에 대한 손상이나 마모 가능성을 증가시키지 않고 개선될 수 있다. 또한, 이 발명의 방법 및 장치는 변환기들이 짧은 파장들에서 개선된 신호 재생을 달성할 수 있게 하는 재생 갭 손실을 감소시킴으로써 신호 전달 효율을 향상시킨다.

전술한 미합중국 특허 출원들은 자기 변환기들 및 자성 물질로 된 관련 몸체들의 배열에 관한 것이며, 그들은 협동하여 자기 기억 매체에 대한 신호 전달을 실행하기 위해 물리적 갭이 없는 변환 구역을 형성한다. 더 구체적으로는, 이들 출원의 도면들에 도시되고 설명된 실시예들에서, 자성 물질로 된 관련 몸체는 자기 기억 매체 및 변환기와 자기적으로 가깝게 위치되고, 이때 변환 구역은 몸체, 변환기 및 자기 기억 매체 사이의 자속 결합을 위해 위치된다. (여기에 사용된 "자기적으로 가까운"이라는 문구는 포화나 약간의 유사한 자기 효과가 결합을 방해하지 않는 다는 가정하에, 변환기 및 자기 기억 매체 사이에 자속 결합이 일어나도록, 자성 물질의 몸체가 인접한 대상물이나 장(field)에 대해 위치되는 것을 의미한다). 관련 몸체를 이루는 바람직한 물질은 높은 절대 투자율을 가지며, 자기 기억 매체와 비교하여 낮은 포화 보자력과 낮은 자기 포화밀도를 가진다. 통상적으로, 그러한, 물질은 연질의 자성 물질이라고 불리며, "경질"의 자성 물질들, 즉, 정보를 자기적으로 기억하는 것과 같은 높은 포화 보자력과 자기 포화 밀도를 지닌 물질들과는 대조적이다. 보자체(keeper)가 그러한 특성을 가지는 자성 물질의 몸체이다. 통상적으로, 보자체들은 영구 자석들의 단부위에 위치되어 자석들의 자극들 사이의 자속을 위한 경로들을 포획하고 제공하여 자석들을 탈자화되지 않게 보호한다. 자기 변환기들의 코어들을 만드는데 전형적으로 사용되는 자성물질은 보자체의 특성들과 유사한 특성들을 지틴다.

변환구역은 동일한 하나 또는 그 이상의 유의미한 자기 불연속들, 즉, 상당히 다른 자기 투자율의 지역들에 발생하므로써 관련 몸체나 보자체에 형성되며, 전형적으로, 그러한, 지역들은 물리적 변환갭을 포함하여 자기 변환기들에 제공된다. 투자율 기울기는 그러한 불연속을 제공하며, 전술한 미합중국 특허 출원들의 실시예들에서는, 가파른 투자율 기울기가 변환구역을 형성하는 인접한 자기 포화 및 자기 불포화 지역들 사이에 확립되는 것이 바람직하다. 또한, 가파른 투자율 기울기는 이 발명의 바람직한 실시예들에서도 바람직하다. 그러한 기울기 특징과 이를 달성하는 바람직한 방법은 이후에 상세히 설명될 것이다. 이 발명의 장치에서, 그러한 불연속은 인접한 자기 포화 구역 및 자기 불포화 지역들을 가지므로써 변환구역을 형성하는 지역에 가장 간단히 제공된다. 더욱이, 변화 구역은 통상의 자기 변환기의 물리적 갭과 바이어스 자속원의 협도에 의해 그 지역에 쉽게 발생되어 형성될 수 있다. 상기 미합중국 특허 출원들의 실시예들에서, 이러한 바이어스 자속원은 전적으로 변환기와 만 관련되거나 전적으로 보자체 몸체와만 관련될 수 있고, 어떤 경우에는 그들 모두와 관련될 수 있지만, 이 발명에 따르면 바이어스 자속원은 변환기와 관련된다. 더욱이, 기록 작동중에는, 바이어스 자속원은 변환 구역을 형성하는 지역을 통과하는 기록 신호 자속에 의해 간단히 제공될 수 있다.

여기에 참조되는 전술한 미합중국 특허 출원들에 설명된 바와 같이, 보자체의 두께는 그의 성능을 결정하는데 있어서 중요하다. 보자체 두께의 선택은 그의 목적과 위치에 좌우된다. 예를 들어 재생 작동을 위하여는, 명확하게 형성된 변환 구역이 바람직하고, 짧은 파장 신호들을 위하여는 변환 구역은 짧은 길이를 가진다. 비교적 얇은 보자체들이 그러한 작동들에 가장 좋다. 접촉기록 및/또는 재생 장치들에서와 같이 헤드와 기록 매체의 마모 방지가 중요한 경우들에는, 보다 두꺼운 보자체가 바람직하다. 더욱이, 변환기-보자체-자기 기억 매체 배열 역시 보자체 두께에 영향을 미칠 수 있다. 어떤 경우에서는, 보자체 두께는 원하는 위치에 변환 구역을 발생시키도록 그 보자체내 포텐실 자속에 대해 선택된다. 예를 들면, 물리적 갭을 물리적으로 메우도록 보자체가 갭을 형성하는 자기코어면과 결합하고 다량의 바이어스 자속이 보자체 뿐 아니라 헤드에서도 흐르는 구조들에서, 보자체는 갭과 인접한 코어에 대해 얇게 선택되고, 갭과 인접한 바이어스 자속 경로에 수직한 보자체-코어 단면적은 크게 선택되며, 따라서, 물리적 갭을 메우는 보자체의 일부는 높은 자족 밀도, 바람직하게는 보자체를 가진 지역을 포화시키는 높은 자속 밀도를 가진다. 포화된 지역의 투자율은 비자성 물질들과 비슷하게 낮으며, 반면 주변 지역들의 투자율은 높게 유지된다. 이들 지역은 협동하여 변환 구역을 몸체내에 형성한다.

전술한 미합중국 특허 출원 제 808,924호의 부분 연속 출원에 설명된 바람직한 실시예들에서, 변환기 코어에 근접하여 있고 변환기의 물리적 갭을 메우는 보자체를 가진 변환기가 설명되는데, 거기서 코어는 기계적으로 이동가능하고, 보자체는 고정된다. 수단들은 변환기 코어와 관련되고, 코어의 물리적 갭에 의해 보내진 자속을 제공하여 물리적 갭을 메우는 지역의 보자체를 포화시키도록 결합된다. 이 포화 지역은 자기적으로 형성된 변환 갭을 나타낸다. 상기 출원에 설명된 바람직한 실시예들에서, 보자체는 변환기 코어와 매체 사이에 배치된다. 이러한 보자체 배치는 물리적 변환기 갭의 마모를 배제하며, 매체가 신호 전달중에 보자체와 접촉한때 간격 손실들을 감소시킨다. 전술한 미합중국 특허 출원 제 808,588호에 설명한 바람직한 실시예들에서, 보자체와 변환기 코어는 서로 직접 접촉되어 고정된다. 이러한 배열 역시 변환기 코어의 물리적 갭과 매체사이의 직접적인 물리적 접촉을 배제하며, 보자체가 또한 자기 기억 매체와 직접 접촉되는 구조에서도 간격 손실들을 감소시킨다. 따라서, 상기 미합중국 특허 출원들에 설명된 그러한 변환기-보자체 조합실시예들은 마모와 간격손실이 감소되는 특성들을 특징으로 하고 있지만, 자기 기록 매체와, 필적할만한 특징들을 지닌 자기 기록 매체에 대해 신호들을 자기적으로 전달하는 방법을 제공하므로써 상당한 잇점이 실현될 것이다. 그러한 매체와 방법으로 인해 현재의 자기 기록 및/또는 재생 장치들이 그들의 구조를 상당히 변경할 필요없이 감소된 마모와 간격 손실 특징의 이점을 가질 수 있게 된다.

이 발명에 따르면, 자기 신호들을 기억하기 위한 높은 포화 보자력 자기층외에, 다른 투자율들의 인접 지역들이 선택적으로 확립되는 자기 투자성 물질을 가지는 자기 기록 매체가 제공된다. 이 발명의 바람직한 실시예에서, 미분 투자성 물질과 높은 포화 보자력 자기 기억층은 기판(substrate)상에 지지된 별개의 불연속적인 인접 층들이다. 자속원은, 바이어스 자속을 미분 투자성층으로 보내고 그안에 자기 변환기의 물리적 갭과 반대편이고 그 물리적 갭을 메우는 구역에 다른 투자율들의 인접지역들을 국부적으로 확립하여, 갭이 없는 변환 구역으로 작용하는 그 구역에 가장 갭을 형성하도록 배치된다. 바이어스 자속을 작용시킬때, 다른 투자율들의 인접 지역들을 최종 확립하므로써 그 구역에 인접한 높은 투자성 지역을 통해 자기 변환기와 자기 기억 층 사이의 신호 자속 전달이 가능해진다. 이 발명의 실시예들에 대한 하기 설명에서 더 분명해지는 바와 같이, 자기 기억층과 인접한 미분 투자성 층에 변환 갭을 형성하므로써 자기 변환기와 자기 기억 매체 사이의 물리적 간격이 함수적으로 제어되고, 신호전달을 위해 변환기의 자기 코어와 기억층사이에 자기 결합이 허용된다. 또한, 신호 전달들이 이 발명의 자기 기록 매체를 이용함으로써 더 짧은 파장들에서 개선된다는 것이 우연히 발견되었다. 데이터의 재생 신호 전달들을 위한 실험적 도표들(신호 강도 대파장)은, 이 발명의 자기 기록 매체내 미분 투자성 층의 존재가 더 짧은 파장쪽으로의 바람직한 이동을 야기하며, 그 파장에서 제 1 순서의 파장 의존 응답 공백[통상 "갭 공백(gap null)"이라함]이 발생함을 나타낸다. 이것은 미분 투자성층의 자기적으로 형성된 가상 갭이나 변환 구역의 길이가 자기 변환기의 물리적 갭보다 더 작게 제어될 수 있음을 나타낸다.

이 발명의 바람직한 실시예들에서, 갭이 없는 변환 구역이 형성된 미분투자성층은 적층된 복합 자기 기록 매체의 일체 부분은 높은 투자율, 낮은 포화 보자력 자성 물질로 된 연속적인 자기 가포화 층이다. 다른 투자율의 인접 지역들은 인접한 자기 포화 및 불포화 지역들을 확립하므로써 이 발명의 바람직한 실시예들에 편리하게 제공된다. 또한, 이 층은 바이어스자속이 없을 경우에 자기 기억 매체에 기록된 신호들의 자속을 보유하는 역할을 유익하게 하며, 그 바이어스 자속은 가포화 층에 변환 구역을 자기적으로 형성한다.

높은 투자율의 불포화 아래층들은, 자기 자속을 명확한 경로를 따라 보내어 재생을 위한 자속 경로를 제공하도록 수직형 자기 기억 매체에 이미 사용되어 왔다. 이 발명의 자기 기록 매체의 미분 투자성 또는 가포화 층과는 대조적으로, 이들 종래 매체의 아래 층들은 매체에의 기록 신호 전달중에 아래층들을 기대된 자속 밀도에 대해 두껍게 하므로써 포화되지 않도록 설계되었다. 이들 아래층들은 이 발명의 자기 기록 매체의 미분투자성 또는 가포화 층의 역할을 하지 않으며, 변환기들과 매체 사이의 신호 전달을 달성하기 위한 명확한 변환 구역을 형성하지도 않으며, 간격과 재생 갭 손실들에 영향을 주지 않고 자기 변환기들과 기억 매체의 마모에도 영향을 주지 않는다.

또한, 이 발명에 따라, 상기한 자기 기록 매체를 사용하는 자기 신호 처리장치가 제공된다. 이 장치는 변환기와 관련된 영구 자석과 같은 자속 발생 수단, 변환기와 인접한 외부 바이어스 코일, 또는 변환기의 자기 코어와 관련된 신호 권선에 결합되어 변환기의 물리적 갭과 인접한 미분 투자성 층에 다른 투자율의 인접 지역들의 구역을 형성하는 바이어스 장(bias field)을 발생시키는 보조 전원을 포함한다. 현재의 자기 기록 및/또는 재생 장치들은 그러한 수단을 포함하도록 쉽게 개조될 수 있다. 따라서, 이 발명의 방법 및 장치의 잇점들을 현재의 자기 기록 및/또는 재생 장치들에 구비시키기 위해 통상의 변환기들이나 기록 및/또는 재생 회로를 근본적으로 다시 설계할 필요가 없다. 더욱이, 이 발명의 장치에서, 변환기와 자기 기록 매체 표면은 변환기 및/또는 매체 손상이나 마모 가능성을 줄이도록 이격될 수도 있어서, 변환기와 매체를 간격 손실을 줄이기 위해 가능하면 가깝게 이격시킬 필요가 없다.

다음의 상세한 설명에서, 이 발명의 방법 및 장치는 이 발명의 특정 실시예들을 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 이 발명의 자기 기록 매체는 일반적으로 신호 이용 장치들과 조합되어 이용될 수 있음이 이해될 것이다. 따라서 이 발명은 설명된 실시예들에 국한되지 않는다.

도면들과 하기 설명에서, 동일 요소들은 도시된 실시예들 사이의 비교가 용이하도록 동일참조 번호로 표시된다. 도면들중 한 도면 이상에 도시된 유사한 요소들의 설명은 각 도면들을 참조하여 반복되지 않을 수 있다.

이제, 이 발명에 따른 자기 기록 매체의 실시예들을 설명한다. 이 자기 기록 매체는 자기 신호들을 수신하고 기억하는 높은 포화 보자력(경질)자기 층과, 자기 변환기와 높은 포화 보자력 자기층사이의 자기 신호 자속의 전달을 실행하는 포화가능하고, 높은 자기 투자율 및 낮은 포화 보자력 자기 층사이의 자기 신호 자속의 전달을 실행하는 포화가능하고, 높은 자기 투자율 및 낮은 포화 보자력(연질)의 층을 지니는 적층된 복합 구조물이다. 제 1b 및 1c 도에는, 알루미늄이나 플라스틱과 같은 비자성 물질로 만들어진 기판(12)과, 높은 포화 보자력 자성 물질로 만들어진 경질 자기층(13)과, 니켈-철 합금[예를 들어, 퍼어말로이(permalloy)]이나 철-알루미늄 합금[예를 들어, 알페실(Alfesil)]과 같은 높은 자기 투자율, 낮은 포화 보자력 물질로 만들어진 상부의 자기 가포화(포화가능)층(14)으로 이루어진 자기 기록 매체(11)가 도시되어 있다. 높은 포화 보자력 자성 물질의 경질 자기층(13)은 높은 포화 보자력 자기금속이나 금속 합금의 연속 필름 또는 결합제에 분산된 자기 입자 형태일 수 있다. 자기변환기(15)가 자기 기록 매체(11)와 마주하여 이격되어 있고, 그 변환기는 대향하는 자극들(17, 18)을 지닌 자기 코어(16)을 가지고 있고, 그 자극들 사이에 물리적 갭(19)을 형성한다. 자기 코어(16)는 통상의 자기 변환기들에 적당한 페라이트와 같은 자성 물질로 만들어지며, 예를 들어, 유리나 이산화규소와 같은 비자성 물질이 코어의 자극들(17, 18)사이에 제공되어서 명확한 물리적 갭(19)이 얻어지게 한다. 자기 코어(16)는 자기 기록 매체(11)와 코어 주변에 배치된 코일권선(20)과 같은 수단 사이에 정보 신호들을 전달하기 위한 자속 경로를 형성하며, 자속 경로와 자기 결합하여 위치되어 자속 경로를 기록 작동 모우드 중에는 정보 신호 공급원(38)(제 6 도)와 결합시키고, 재생 작동 모우드 중에는 정보 신호 이용 장치(45)(제 6 도)와 결합시킨다. 자기 코어(16), 자극들(17, 18), 물리적 갭(19) 및 코일 권선(20)은 알려진 방식으로 만들어질 수 있고, 따라서 그들의 상세한 설명은 생략한다.

이 발명에 따른 자기 기록 매체(11)는 자기 기록 매체 기술 분야에 잘 알려진 제조 기술들을 이용하여 만들어질 수 있으며, 따라서 그의 상세한 설명은 생략된다. 예를 들면, 경질 자기 층(13)이 자기 입자들을 결합제에 분산시켜 만들어지는 매체에서, 그 경질 자기층은 통상의 자기 테이프를 만드는데에 보통 사용되는 주조 절차들을 이용하여 적당한 기판(12)상에 부착될 수 있다. 경질 자기층(13)이 연속적인 금속 또는 금속 합금 필름인 실시예들에서, 그 자기층은 도금(전해 또는 무전해)이나 스퍼터링(sputtering)에 의해 부착될 수 있다. 자기 가포화 층(14)역시 도금이나 스퍼터링에 의해 부착될 수 있다.

매체 형태와 그에 대한 의도된 적용에 따라, 이중 보호막들 또는 전도피막들과 같은 다른 층들이 적층 복합물에 포함될 수 있다.

비교를 위하여 단지 기판(12)와 경질 자기층(13)으로만 이루어진 통상의 자기 기록 매체(11')가 제 1a 도에 도시된다.

디지탈 또는 아날로그 신호들은 이 분야에 알려진 통상의 방식으로 자기 기록 매체(11)상에 기록될 수 있다. 제 1a - 1c 도는 디지탈 신호들을 길이 방향으로 경질 자기층(13)에 기록하는 것을 도시한다. 이 경우에, 기록된 경질 자기층(13)은 자기 신호들 또는 비트들(실전 화살표로 도시됨)이 기억되는 다수의 개별 지역들(21)을 가지는 것으로 도시된다. 그 지역들(21)의 자화 축선들은 경질 자기층(13)의 평면에 대해 수평으로 배향된다.

통상의 자기기록 매체(11')(제 1a 도)에서, 예를 들어 재생 작동 모우드 중에, 소정의 자기 전환부(22)로부터의 신호 자속(점선(24)으로 표시됨)의 일부는 자기 변환기(15)의 자기 코어(16)에 의해 확립된 자속경로와 연결된다. 반면, 그 자속의 나머지는 자속 누출 경로(26)를 따라 인접 자기 전환부들(22)로 분로(分路)된다. 자기 변환기(15)내의 자속 경로에 연결되는 자속은 그 변환기와 관련된 코일 권선(제 1a 도에는 도시 안됨)에 출력 전압을 유도한다.

이 발명의 자기 기록 매체(11)의 경우에서, 바이어스 자속이 없으면(제 1b 도, Ⅰ 바이어스=0), 소정의 자기 전환부(22)로부터의 전체 자속은, 근본적으로 층의 낮은 자기 저항, 높은 투자율 경로 때문에 자기 가포화층(14)에 의해 제한되어 인접 자기 전환부들로 분로되는 경향이 있다. 따라서, 바이어스가 적용되지 않을 때, 자속이 만일 조금이라도 자기 변환기(15)에 이르면, 그로 인해 재생이나 다른 신호 전달이 일어날 수 없다.

제 1c 도는, 적당한 바이어스장(Ⅰ 바이어스≠0)이 예를 들어 바이어스 전류를 변환기의 코일 권선(20)을 통과시키므로써 자기 코어(16)에 의해 확립된 자속 경로에 결합될 때 무엇이 발생하는가를 도시한다. 이 경우에, 자기 변환기(15)의 물리적 갭(19)에서 발산되는 바이어스 자속은 높은 투자율이 자기 가포화층(14)을 투자하여 물리적 갭과 인접한 그러한 가포화층에 포화구역(23)을 형성시킨다. 그러한 포화는 포화구역(23)의 투자율을 저하시킨다. 이와 같이, 그 포화구역은 자기적으로 형성된 가상 갭을 가포화층에 형성한다. 포화구역(23)이 바이어스 자속에 의해 포화되기 때문에, 자기 기록층인 경질 자기층(13)으로 부터의 신호 자속은 포화구역을 통하여 분로되지 않는다. 그 대신, 경질 자기층(13)으로부터의 신호 자속은 포화구역(23)과 인접한 자기 가포화층(14)의 불포화 지역들을 통하여 자기 변환기(15)의 자기 코어(16)로 보내진다. 그 다음에, 사실상 자기 변환기(15)의 물리적 갭(19)의 반대편에 위치된 경질 자기층(13) 부위는 자기 변환기(15)와 경질 자기층(13) 사이의 신호와 결합하는 기능을 하며, 따라서, 자기 변환기와 간격 손실의 원인이 되는 경질 자기층사이의 물리적 간격을 제거한다. 포화구역(23)을 포화시키는데 필요한 바이어스 자속의 크기는 자기 가포화층(14)을 형성하는 물질의 특유한 자기 특성들과, 자기 기록 매체(11)의 표면에 수직인 방향으로의 그 가포화 층의 단면적, 즉, 가포화층의 두께에 의존할 것이다.

자기 가포화층(14)의 물질 특성 및 면적은 높은 포화 보자력의 경질 자기층(13)의 자기 특성들 및 두께에 따라 선택되어, 경질 자기층(13)을 포화시켜 포화구역(23)을 형성하는데 필요한 바이어스 자속이 높은 포화 보자력의 경질 자기층(13)에 기록된 신호들을 지우거나, 그렇지 않으면 원하지 않게 변경시키거나 영향을 미치는데 필요한 자속보다 더 적도록 한다. 또한, 자기 가포화층(14)의 포화값(포화에서의 자속 밀도)은, 이 가포화층이 자기 기록 매체(11)에서 발산되는 신호 자속에 의해서만 포화되지 않도록 하는 값이어야 한다. 자기 가포화층(14)의 포화 값은 또한, 그 가포화층을 만드는 물질의 자기 특성들과 층두께의 함수이다. 또한, 효율을 높이기 위해, (포화구역(23)을 메우고, 따라서 자기 변환기(15)와 경질 자기층(13)사이의 신호 전달에 기여하지 않는 신호 자속의 부분을 감소시키거나 최소화하기 위해), 가포화층은 포화구역(23)과 인접 불포화 지역들 사이의 경계들에서 B-H(자속밀도대 자계 강도) 선도에 가파른 포화 전환부를 가지는 것이 바람직하다.

상기된 바와 같이, 자기 가포화층(14)은 영구 자석용 보자체(keeper)를 만드는데 보통 사용되는 퍼어말로이(permalloy) 또는 알페실(Alfesil)과 같은 물질들로 형성될 수 있다. 보자체층인 자기 가포화층은 자기 변환기(15)의 자기 코어(16)를 통하여 뻗는 경로(제 1c 도의 점선(24))에 따른 자기 저항에 대해 보자 체내의 경로에 따른 자속에 자기 저항을 제공하여 정보 신호들의 원하는 전달이 경질 자기층(13)과 자기 변환기의 경로에 따른 자속에 자기 저항을 제공하여 정보 신호들의 원하는 전달이 경질 자기층(13)과 자기 변환기의 자기 코어(16) 사이에서 일어나는 것을 보장하도록 제조된다. 상대적인 자기 저항들은 재질, 물질의 두께, 자기 기록 매체(11)와 마주하는 변환기 자극들의 면적 크기, 자기 기록 매체(11)의 표면에 수직인 평면에서 자기 가포화층(14)의 포화구역(23)의 면적 크기, 자기 가포화층(14)으 두께, 자기 변환기(15)와 자기 가포화층(14)을 분리시키는 거리(조금이라도 있다면), 물리적 갭(19)의 길이, 너비, 깊이와 같은 여러 특성들의 적당한 조합들의 선택따라 얻어진다. 바람직하게, 자기 가포화층(14)의 두께(t)는 물리적 갭(19)의 깊이 방향으로는 아주 작아서 후술되는 바와 같이 바이어스 자속에 의한 포화를 위해 그러한 갭에서 작은 단면적을 갖도록 한다.

제 4 도는 보자체층인 자기 가포화층(14) 제조를 위한 적당한 자성 물질의 투자율(m)대 자속 밀도(B)의 특성 곡선을 도시한다. 특성 곡선에서 보여지듯이, 자성 물질의 투자율은 자속 밀도의 좁은 범위에 걸쳐 차이가 크다. 제 5 도는 포화 구역(23)에서의 자기 가포화층(14)의 포화 효과를 도시한다. 제 4 및 제 5 도에서, 포화구역(23)과, 신호 자속이 자기 변환기(15)와 경질 자기층(13) 사이에서 결합될 때 통과하는 인접 불포화 지역들 사이에 명확한 경계들을 얻기 위하여는, 전체적인 투자율대 자속 밀도 기울기가 가능하면 가파르게 되는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.

이 발명에 따라 구성된 실시예들에서, 약 300-1000옹스트롬(Angstrom) 범위의 두께를 지닌 퍼어말로이로 된 자기 가포화층(14)이 약 700-1500옹스트롬 범위의 두께를 지닌 코발트-인 무전해 도금 경질 자기층(13)상에 부착되었다. 그렇게 부착된 보자체층(자기 가포화층)은 1보다 작은 포화 보자력을 가지는 반면, 경질 자기층은 약 1000의 포화 보자력을 가졌다. 가포화층의 자기 투자율은 불포화 지역들에서는 1000-2000범위이었다. 변환 구역인 포화구역(23)에서의 투자율은 대략 1-약 1000범위이었다. 최적 효율을 위해서, 변환구역의 인접한 포화 지역 및 불포화 지역 사이의 투자율 차이는 실행할 수 있는 한 커야된다. 그러나, 불포화 대 포화 투자율의 10 : 1비율은 자기 변환기(15)와 경질 자기층(13)사이에 신호 정보의 전달을 가능하게 할 것이다.

자기 가포화층(14)의 두께는 포화구역(23)의 길이, 즉, 자기 변환기의 자극들(17, 18) 사이 간격의 치수들에 영향을 준다. 더욱이, 더 두꺼운 보자체는 원하는 변환구역을 확립하기 위해 더 많은 바이어스 자속을 필요로 한다. 기록 작동을 위해서는, 작은 길이의 명확한 변환 구역은 재생 작동을 위한 것만큼 중요하지 않다. 왜냐하면, 자기 기록 매체에는 기록은, 포화 구역(23)의 후연부, 즉, 자기 변환기(15)와 자기 기록 매체(11)사이의 상대 운동중 자기 기록 매체(11)상의 기록에 최후로 영향을 줄 수 있는 포화구역(23)의 연부에서의 자기 상태 발생들에 의해 주로 결정되기 때문이다. 그러나, 재생 작동을 위하여는 작은 길이의 명확한 포화구역(23)이 바람직하다. 어떠한 경우에서도, 감소된 간격 손실의 잇점들을 얻기 위하여는 자기 가포화층(14) 두께와 포화구역(23)을 확립하기 위한 자장 바이어스 강도는, 변환 구역의 길이가 자기 변환기(15)의 물리적 갭(19)으로부터 경질 자기층(13)까지의 불필요한 프린징(fringing) 자속 파장 의존 결합을 허용할 만큼 크지 않도록 선택되어야 한다. 그러한 불필요한 결합은 적어도 그것이 제 1a 도에 도시된 바대로, 변환 구역이 자기 가포화층(14)이 없는 구조에 존재하는 공기 간격과 대등하게 자기 변환기(15)와 경질 자기층(13)에 나타나도록 할 만큼 포화구역(23)의 길이가 클때, 일어난다. 원하는 재생 손실 감소를 달성하는데 필요한 두께와 바이어스 바속은 실험적으로 결정될 수 있다.

제 2 도는 이 발명의 자기 기록 매체(11)의 제 2 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 보자체층인 자기 가포화층(14)은 자기 변환기(15)에 대해 경질 자기층(13)밑에 높인다. 제 1b 에서와 같이, 바이어스 자속이 적용되지 않을때, 경질 자기층(13)에 기록된 신호들로부터의 자속은 그 밑에 놓인 자기 가포화층(14)에 의해 포획되어, 자기 변환기(15)의 자기 코어(16)에 연결되기 보다는 그 가포화층을 통하여 분로된다. 그러나, 바이어스 자속이 적용될때, 자속은 밑에 놓인 자기 가포화층에 자기적으로 형성된 높은 자기 저항의 포화구역(23)을 형성한다. 높은 자기 저항의 포화구역(23)을 형성한 결과, 경질 자기층(13)에 대해 절단된 신호 자속은 자기 가포화층(14)을 통하여 인접 자기 전환부들로 분로되기 보다는 경질자기층(13)과 높은 투자율의 자기 코어(16)사이에 점선(24)으로 표시된 경로를 따라 보내진다.

제 3 도는 이 발명의 자기 기록 매체(11)의 또 다른 실시예를 도시하는데, 이 실시예는 신호들이 경질 자기층(13)에 수직 방식으로 기록된다는 점을 제외하고는 제 1b 및 1c 도의 실시예와 유사하다. 이 실시예에서, 지역들(21)의 자화 축선들은 경질 자기층(13)의 평면에 대해 사실상 수직이다. 제 1b 및 1c 도의 실시예들에서와 같이, 경질 자기층(13)에 기록된 신호 자속은 자기적으로 형성된 높은 자기 저항 포화 구역(23)에 인접한 상부 자기 가포화층(14)의 불포화 지경들에 의해 유인된다. 포화 구역(23)은 자기 변환기(15)로 부터의 바이어스 자속에 의해 확립된다. 한편, 유인된 신호 자속은 높은 자기 저항의 포화 구역(23)을 통하여 분로되지 않기 때문에, 그 신호 자속은 자기 변환기(15)의 자기 코어(16)와 경질 자기층(13) 사이에서 점선(24)으로 도시된 경로를 따라 흐른다.

제 6 도는 제 1b, 1c, 2 및 3 도를 참조하여 설명된 자기 기록 매체에 상응하는 자기 기록 매체(11)를 사용하는 신호 처리 시스템(28)의 블럭 다이어그램을 도시한다. 제 6 도에서, 자기 기록 매체(11)는 단단한 디스크 형태인 것으로 도시된다. 이 발명의 방법과 장치는 테이프 및 가요성 디스크들과 같은 다른 형태의 자기 기록 매체에도 적합할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 자기 기록 매체, 즉, 디스크(11)는 자기 변환기(15)아래에서 회전하도록 모우터 스핀들(32)상에 장착되고, 그 자기 변환기(15)에는 기록 및 재생 작동들 중에 전류를 이송시키는 코일 권선(20)이 있다. 단일 코일 권선(20)은 기록 작동 모우드 중에는 입력 신호 전류와 바이어스 전류를 이송시키며, 재생 작동 모우드 중에는 바이어스 전류와 재생 신호 전류들을 이송시키는데 이용된다. 상기된 바와 같이, 기록 작동 모우드 중에 충분한 강도의 기록 전류가 공급되면, 별도의 바이어스 전류는 제공될 필요가 없다.

기록 작동 모우드에서, 스위치(36)는 개방되고, 스위치(37)는 그의 제 1 위치(실선으로 표시됨)에 있다. 정보신호 공급원(38)으로 부터의 신호 전류는 기록 증폭기(39)에 의해 증폭되어 스위치(37)와 라인(42)(40)을 통하여 코일 권선(20)에 전달된다. 이 신호 전류는 자기 변환기(15)에 신호 자속을 발생시키고, 그 신호 자속은 자기 변환기(15)의 물리적 갭을 떠나는 자속이 자기 변환기(15)로부터 디스크(11)로의 원하는 신호 전달을 실행하는 보자체층에 포화 구역을 형성하게에 충분하도록, 신호 전류의 크기가 조정된다.

재생 작동 모우드에서, 스위치(36)는 폐쇄되고, 스위치(37)는 그의 제 2 위치에 있다. 스위치(36)의 폐쇄는 조정 가능한 D.C. 전원(48)을 라인(40)에 결합시킨다. 그 전원(48)은 라인(40)을 통하여 코일 권선(20)에 전달되는 바이어스 전류(I바이어스)를 제공한다. 그 바이어스 전류는 바이어스 자속을 발생시키고, 그 바이어스 자속은 자기 변환기의 물리적 갭을 떠나 디스크(11)의 보자체층을 투자하며, 따라서 디스크(11)로부터 자기 변환기(15)의 자기 코어로의 기록된 자속의 결합을 실행하는 보자체층에 포화 구역을 형성한다. 재생 신호 자속은 코일 권선(20)을 인터셉트하여 그 코일 권선(20)에 유도 전압 신호를 발생시킨다. 이 신호는 라인(42)과 스위치(37)를 통하여 재생 증폭기(43)에 전달된다. 증폭된 재생신호는 재생 증폭기(43)로부터 정보 신호 이용 장치(45)로 전달된다. 커패시터(44)가 바이어스에 의해 발생될 수 있는 재생 신호의 어떠한 D.C. 성분도 차단하도록 재생 증폭(43)에 직렬로 연결된다. 바이어스 공급원이 기록 작동 모우드에 필요하다면, 유사한 커패시터가 그와 같은 목적을 위해 기록 증폭기(39)와 스위치(37)사이에 제공된다. 제 6 도의 실시예는 디스크(11)의 보자체층에 포화 구역을 확립하기 위해 D.C. 바이어스를 이용하지만, 그 바이어스는 여러 방법으로 확립될 수 있다. 예를 들면, 자기 기록 매체의 보자체층과 인접한 영구 자석이 자기 변환기(15)의 자기 코어와 상호 작용하여 변환 구역을 형성하는데 필요한 보자체층의 국부 포화를 실행하도록 채용될 수 있다. A.C. 전원도 마찬가지로 채용될 수 있다. A.C. 바이어스를 이용할 때, A.C. 전원이 자기 기록 매체에 대해 전달되는 정보 신호들의 바이어스 신호 상태들에 비해 아주 빠른 바이어스 신호 상태들 사이에 전환부들을 제공하는데 사용되는 것이 바람직하다. A.C. 바이어스가 사용되면, 원하지 않는 바이어스 발생 신호들이 재생 회로안으로 결합되지 않게 하기 위해 커패시터(44)를 A.C. 필터로 교체할 필요가 있을 수 있다.

디스크가 장착되는 모우터 스핀들(32)을 구동하는 모우터(46)의 동기는 서어보(47)에 의해 달성되는데, 그 서어보는 모우터 스핀들(32)에 작동적으로 연결된 회전계 기구에 의해 제공되는 회전계 신호, 또는 제공된 서어보 트랙을 따라 디스크(11)상에 기록된 신호를 이용한다. 제 6 도의 실시예에서 서어보(47)는 회전계, 서어보 또는 대등한 신호를 수신하여 그 신호를 시스템 기준 신호와 비교하며, 시스템 기준 신호에 대해 디스크(11)의 회전을 동기시키기 위해 모우터 구동을 조정한다.

이 발명은 자기 기억 매체에 대한 신호 기억 및 전달을 포함하는 자기 신호 처리 분야에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 높은 포화 보자력 자기 기억층외에, 개량된 자기 신호 처리를 할 수 있는 다른 투자율의 인접 지역들이 선택적으로 확립되는 자기 투자성 물질을 지닌 자기 기억 매체에 관한 것이다.

본 출원과 동시에 출원되고 본 출원인에 모두 양도된 "자기변환을 위한 방법 및 장치"라는 명칭의 미합중국특허 출원 제 808,588호와 "자기 기억매체에 대한 신호들을 전달하기 위해 고정 가포화 부재를 이용하는 방법 및 장치"라는 명칭의 미합중국 특허 출원 제 808,924호의 부분 연속출원이 본 출원 명세서의 설명에 참조된다.

제 1a 도는 재생 작동 모우드의 통상(종래 기술)의 자기 매체와 변환기의 부분 개략도.

제 1b 도는 바이어스되지 않은 재생 작동 상태하에서 자기 변환기와 작동상 관련된 이 발명의 자기 기록 매체의 일실시예의 부분 개략도.

제 1c 도는 바이어스된 재생 작동 상태하에 있는, 제 1b 도에 도시된 바와 같은 배열의 도면.

제 2 도는 바이어스된 재생 작동 상태하에서 자기 변환기와 작동상 관련된 이 발명의 자기 기록 매체의 제 2 실시예의 부분 개략도.

제 3 도는 바이어스된 재생 작동 상태하에서 자기 변환기와 작동상 관련된 이 발명의 자기 기록 매체의 제 3 실시예의 부분 개략도.

제 4 도는 잘 알려진 자성 물질의 자속 밀도대 투자율 특성 곡선을 나타내는 그래프.

제 5 도는 이 발명의 자기 기록 매체의 일 실시예의 미분 투자성 층에 확립된 변환 지역의 길이를 가로질러서의 자속 밀도대 투자율 특성 곡선을 나타내는 도면 ;

제 6 도는 이 발명에 따른 자기 기록 매체와 관련된 기록 및 재생 신호들을 위한 시스템의 블럭도이다.

Claims (23)

1. 변환기(15)와 비자성 기판(12)상에 배치되는 자기 보자물질(13) 사이에서 자기정보가 전달되는 자기 기록매체로서, 자기 보자 물질내의 자기 상태를 변경하지 않고 신호 전달 중에 자기 투과성 물질내의 신호 전달 구역을 형성하는 다른 투자율의 인접 지역들을 선택적으로 확립할 수 있으며, 비자성 기판성에 배치된 자기 투과성 물질(14)을 포함하는 자기 기록 매체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 자기 투과성 물질이 자기적으로 포화 가능한 자기 기록 매체.
3. 제 1 항에 있어서, 자기 신호들이 매체 표면에 사실상 평행한 자기 신호들의 자화 촉선들을 가지고 기억되거나 기억될 수 있는 자기 기록 매체.
4. 제 1 항에 있어서, 자기 투과성 물질이 불연속 층내에 배치되고 이 불연속 층은 상기 자기 보자물질의 불연속층 및 상기 층들 중의 한 층 위에 위치한 다른 한 층과 접하는 자기 기록 매체.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 자기 보자 물질층의 두께에 대한 상기 자기 투과성 물질층의 두께가 상기 신호 절단 구역에 상응하는 상기 자기 투과성 물질층의 일부분이 자기 보자 물질층이 자화를 변경시키는데 요구되는 강도보다 작은 강도를 가지는 자계에 의해 포화되도록 정해지는 자기 기록 매체.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 자기 보자 물질이 상기 기판과 자기 투과성 물질층 사이에 위치되는 불연속층 내에 배치되는 자기 기록 매체.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 변환기가 자기 기록 매체 표면에 사실상 수직인 바람직한 자화축선을 가지는 자기 기록 형태로 상기 자기 보자 물질내에 정보를 기록 및/또는 재생하는 자기 기록 매체.
8. 제 4 항에 있어서, 상기 자기 투과성 물질이 상기 기판과 자기 기판과 자기 보자 물질층 사이에 위치되는 불연속층 내에 배치되는 자기 기록 매체.
9. 제 1 항에 있어서, 변환기와 자기 보자 물질 사이에 신호 전달 중에 상기 신호 전달 구역을 형성하는 다른 투자율의 인접지역을 내부에 확립하도록 자속을 상기 자기 투과성 물질내로 결합시키는 수단을 포함하는 자기 기록 매체.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 자속이 상기 자기 보자 물질의 자화를 변경하지 않고 상기 신호 전달 구역을 한정하도록 신호 전달중에 상기 변환기에 근접한 상기 자기 투과성 물질의 일부가 포화되도록 하는 바이어스 자속인 자기 기록 매체.
11. 제 9 항에 있어서, 바이어스 자속 발생 수단이 변환기 상의 권선을 포함하는 자기 기록 매체.
12. 제 11 항에 있어서, 바이어스 자속 발생 수단이 상기 변환기 상의 권선에 결합된 직류 공급원을 포함하는 자기 기록 매체.
13. 제 11 항에 있어서, 바이어스 자속 발생 수단이 상기 변환기 상의 권선에 결합된 교류 공급원을 포함하는 자기 기록 매체.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 변환기에 근접한 자기 투과성 물질이 변환기와 상기 자기 보자 물질 사이의 자기 신호 전달 중에 포화될 수 있어 그에 따라 상기 자기 보자 물질내의 자기 상태를 변경하지 않고 상기 신호 전달 구역을 형성하는 자기 기록 매체.
15. 비자성 기판과 자기 기록으로서 내부에 정보를 저장하는 자기 보자물질 및 자기 투과성 물질로 구성되며, 자기 투과성 물질은 상기 두번째 층이 다른 투자율의 인접 지역들로 형성된 신호 전달 구역을 확립하도록 하는데 요구되는 자속의 양이 상기 첫번째 층내의 자기 상태를 변경하는데 요구되는 자속의 양보다 작은 양이 되도록 정해지는 상기 보자 물질의 두께에 대한 두께 및 자기 투과성을 가지는 자기 기록 매체.
16. 제 15 항에 있어서, 다른 투자율의 상기 인접 지역을 확립하고 따라서 상기 자기 보자 물질과 변화기 사이에 자기 신호를 전달하기 위한 신호 전달 구역을 확립하도록 바이어스 자속을 자기 투과성 물질내로 결합시키는 수단을 포함하는 자기 기록 매체.
17. 제 15 항에 있어서, 상기 자기 보자 물질의 두께에 대한 상기 자기 투과성 물질의 두께가 신호 전달 중의 신호 전달 구역을 한정하는 다른 투자율의 상기 지역들이 상기 보자 물질의 자화를 변경시키는데 요구되는 강도보다 작은 강도를 가지는 자계에 의해 형성되도록 정해지는 자기 기록 매체.
18. 제 15 항에 있어서, 정보가 자기 기록 매체 표면에 사실상 수직으로 배향된 바람직한 자화축선을 가지는 자기 기록으로 상기 자기 보자 물질내에 저장되는 자기 기록 매체.
19. 물리적 변환 갭이 있는 자기 변환기(15)와 신호들이 전달되는 자기 보자 물질(13)이 있는 가까이 이격된 자기 기억 매체(11)를 사용하여 자기 신호들을 처리하는 방법에 있어서, 다른 투자율의 인접 지역들을 선택적으로 확립할 수 있는 자기 투과성 물질을 자기 기억 매체에 제공하고, 상기 변화기의 인접한 자기 투과성 물질의 일부분에 다른 투자율의 인접 지역들을 확립하는 자속을 상기 변환기와 자기 저장 매체 사이에서의 신호전달 중에 자기 투과성 물질내에 발생시키는 것을 특징으로 하는 자기 신호 처리 방법.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 자속이 자기 보자 물질내의 자기 상태에 영향을 주는데 충분한 레벨 이하인 자기 신호 처리 방법.
21. 제 19 항에 있어서, 자속이 직류를 변환기에 인가함으로써 발생되는 바이어스 자속인 자기 신호 처리 방법.
22. 제 19 항에 있어서, 자속이 교류를 변환기에 인가함으로써 발생되는 바이어스 자속인 자기 신호 처리 방법.
23. 제 20 항에 있어서, 상기 자속이 변환기에 인접한 자기 투과성 물질의 일부를 포화시키는 자기 신호.

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