JPH0540902A - 高密度磁気記録再生ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡潔な構成によって高記録密度化が可能な記
録再生ヘッドを構成する。 【構成】 磁界により透磁率の変化する軟磁性細針３１
を設け、これにこれを磁化する励磁手段３２を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高密度磁気記録再生ヘ
ッドに係わる。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録における高密度記録化の要求か
ら高保磁力磁気記録媒体が開発され、更に垂直磁気異方
性を有する磁気記録媒体を用いる垂直磁気記録方式が提
案されている。

【０００３】一方、記録再生磁気ヘッドに関しては、狭
トラック化、短波長化に対応するため、薄膜ヘッドが開
発され、従来のいわゆるバルクヘッドから、薄膜ヘッド
へと移行している。

【０００４】そして、また、磁気記録のより高密度化に
伴う再生磁気ヘッドと記録媒体との相対速度の低下によ
って磁気記録媒体との相対速度に依存しない磁気抵抗
（ＭＲ）効果型薄膜再生専用の磁気ヘッドの開発が著し
い。このＭＲ効果型磁気ヘッドのＭＲ感磁部としては、
パーマロイ薄膜等が用いられるが、未だそのＭＲ効果の
著しい、即ち、例えば無磁界状態での抵抗値Ｒに対する
磁界印加時の抵抗変化分ΔＲの比ΔＲ／Ｒが充分大きい
材料の開発がなされておらず、パーマロイの場合２％程
度という小さい値であることに問題がある。

【０００５】また、最近では、アクテイブ型ヘッドとし
て、外部磁場によるコイルのインダクタンスの変化を利
用した磁気ヘッドの提案がなされている（例えば１９９
０年電子情報通信学会春季全国大会講演予稿集５−３５
頁）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これに対し、本出願人
は、先に特願平３−３３３６８７号出願によって更に磁
気記録媒体上の磁気記録による信号磁界を高感度に再生
することができるようにしたマイクロ波導波路型磁気検
出装置を提供した。

【０００７】この磁気検出装置による再生磁気ヘッド
は、図６にその一例の構成図を示すように、終端部に外
部磁界の印加によって透磁率が変化する軟磁性体１を含
むマイクロ波導波路２と、このマイクロ波導波路２を励
振する高周波発振器３とを設けて成る。

【０００８】そして、軟磁性体１に被検出磁界即ち、磁
気記録媒体からの記録信号磁界を印加して、軟磁性体１
の外部磁界によって透磁率が変化する現象を利用し、こ
の透磁率の変化が導波路のインピーダンス特性を変化さ
せ、導波路に供給した高周波電力の反射率の変化から、
マイクロ波導波路２の所定位置の電圧変化として外部磁
界を測定する。

【０００９】このマイクロ波導波路型再生磁気ヘッドの
動作原理を更に説明すると、負荷端部で整合がとれてい
ないマイクロ波導波路を、同軸ケーブルなどのマイクロ
波伝送線路を介して高周波電力で励振した場合、進行波
のほかに反射波が存在し、それらの重ね合せにより定在
波が立つ。特に負荷端を解放或いは短絡したマイクロ波
導波路において、定在波比が最大となる。

【００１０】図７は負荷端が解放の場合のマイクロ波導
波路２上における定在波振幅｜Ｖ｜を示すもので、図７
の実線曲線で示す例では、ｘ＝ｘ₀ で定在波振幅｜Ｖ｜
が極小となる定在波が立っている状態を示している。図
７において、定在波振幅の最小値と最大値の比を電圧定
在波比と呼び、λは定在波の山または谷が繰り返される
間隔を示す。

【００１１】定在波比およびλは導波路内の透磁率μに
依存し、透磁率μが外部磁界Ｈ_exにより変化する場合、
電圧定在波比およびλも変化し、これによって例えば図
７の破線図示のように定在波の立ち方が変化し、ｘ＝ｘ
₀での定在波振幅｜Ｖ｜が電圧Ｖ_exとなる。したがって
この電圧Ｖ_exによって外部磁界Ｈ_exを検出することがで
きる。

【００１２】マイクロ波導波路２はマイクロ波ストリッ
プライン型構成とすることができる。このマイクロ波ス
トリップラインは、接地導体５と、線路導体６とを有
し、両者間に例えば誘電体７と軟磁性体１とが介在され
た構成が採られる。

【００１３】この軟磁性体１は、その透磁率μが鋭敏な
磁界依存性を示すようになされる。そして所定方向の磁
界印加によってしだいにその透磁率が増加し、更に磁界
を増加させると、透磁率は減少してゆく。

【００１４】このようにして、例えば負荷端２ａが解放
のマイクロ波ストリップラインを構成する。

【００１５】そして、このマイクロ波ストリップライン
型のマイクロ波導波路２の負荷端２ａとは反対側におい
て導体６と、接地導体５との間に高周波発振器３を、例
えば同軸ケーブルによる伝送線路８によって接続する。

【００１６】この高周波発振器３の周波数を例えば１Ｇ
Ｈｚ程度に調整して、信号磁界を与えない状態でマイク
ロ波導波路２を励振させ、図７の実線曲線で示すよう
に、ｘ＝ｘ₀ に定在波の節が来るように励振周波数を調
整する。そしてこのｘ＝ｘ₀ での定在波電圧を検波回路
９によって検波してその電圧を電圧計１０で検出する。

【００１７】このような構成による磁気ヘッドは、図６
に示すように、そのマイクロ波導波路２の負荷端（開放
端）２ａを磁気記録媒体４に近接対向させ、磁気記録媒
体４上の記録に基く漏れ磁界即ち信号磁界を外部磁界Ｈ
_exとして軟磁性体１に与える。このようにすると、この
外部磁界Ｈ_exによって軟磁性体１の透磁率μが変化する
ことからこれに伴い図５中破線で示すように電圧定在波
比および定在波間隔λが変化することから、電圧変化と
して磁気信号を読み出すことができる。

【００１８】このとき、高周波電源の周波数、いわばキ
ャリア周波数ｆを例えば１ＧＨｚとすれば、記録信号磁
界Ｈ_exの周波数はそれより一桁低い１００ＭＨｚ程度と
いう充分高い周波数としても、検波回路９によってキャ
リア成分を除き、Ｈ_exの変化のみを電圧変化として取り
出すことが出来る。

【００１９】このマイクロ波導波路型磁気ヘッドにおい
ても、薄膜技術によって構成することもできる。

【００２０】しかしながら、何れの薄膜型磁気ヘッドに
おいても、加工上の問題、磁気的特性上の問題等の制約
から、トラック幅には自ずと限界があり、記録密度の向
上に対しては、短波長化でのみ対応する必要がある。

【００２１】更に、上述したようなＭＲ型磁気ヘッド、
マイクロ波導波路型磁気ヘッドは、再生専用ヘッドであ
るので、記録ヘッドと組合せる場合においてその位置関
係の設定、構造の複雑化などの製造上の問題も生じてく
る。

【００２２】本発明は、簡単な構成を採って上述した高
密度化においてもその読み出しを確実に行うことのでき
る新しい原理に基くマイクロ波導波路型の再生ヘッドを
構成し、しかもこれと一体に、高密度記録が可能な記録
ヘッドをも構成した高密度磁気記録再生ヘッドを提供す
る。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は図１に本発明に
よる高密度磁気記録再生ヘッドの一実施例の要部の斜視
図を示すように、外部磁界によって透磁率が変化する軟
磁性細針３１より成る感磁部と励磁手段３２とを有して
成り、垂直磁化膜より成る磁気記録媒体４に対し、記録
時には、励磁手段３２によって軟磁性細針３１を磁化
し、これによって磁気記録媒体４への記録をなし、再生
時には感磁部、即ち軟磁性細針３１に高周波電力を印加
し、これの反射波が外部磁界によって変化することによ
って磁気記録媒体の記録部からの漏れ磁界を検出して、
記録の読み出しを行う。

【００２４】

【作用】この構成によれば、図４及び図５で説明したよ
うにその再生をマイクロ波導波路型構成としたことによ
って高感度短波長再生が行われると共に、その感磁部を
軟磁性細針３１、つまり先細形状としたことによって、
より高解像読み出しを行うことができ、更にその記録も
同一の針状感磁部３０によって行うので、高密度記録を
行うことができる。

【００２５】

【実施例】本発明による高密度磁気記録再生ヘッドの実
施例を説明する。この場合、その磁気記録媒体４は、垂
直磁化膜による磁気記録媒体を用いる。そして、その再
生ヘッドとして、図４及び図５で説明したマイクロ波導
波路型再生ヘッド構成を基本構成とする。

【００２６】実施例１ 図１に示すように、例えばガラス棒を溶融引伸すことに
よって形成された先細の針状誘電体３３を形成し、これ
の上にその軸方向にスリット３４が形成されて２分割さ
れた軟磁性体層３５を、無電解メッキ及び電気メッキ、
或いは蒸着、スパッタ等によって被着形成して軟磁性細
針３１即ち磁界感磁部を構成する。

【００２７】この外部磁界によって透磁率が変化する軟
磁性体層３５は、例えばＣｏ₇₅Ｔａ ₁₁Ｚｒ₁₄のアモルフ
ァス軟磁性体によって構成し得る。

【００２８】このようにして、スリット３４によって２
分された対の軟磁性体層３５によってマイクロ波導波路
を構成する。即ち、対の軟磁性体層３５を、負荷端が短
絡型のマイクロ波導波路の導体５及び６とする。

【００２９】また、この磁界感磁部即ち軟磁性体細針３
１には、励磁コイルを巻装した励磁手段３２を設ける。

【００３０】そして、記録に当っては、図３に示すよう
に、感磁部即ち軟磁性細針３１の先端を磁気記録媒体４
に対接ないしは近接対向させ、細針３１と磁気記録媒体
４とを相対的に移行させる。そして、励磁手段３２、即
ち励磁コイルに、記録信号入力を増幅器４０によって増
幅し、通電する。このようにして、感磁部の軟磁性細針
３１の先端からの漏洩磁界によって、磁気記録媒体４を
記録信号に応じて磁化、即ち磁気記録を行う。

【００３１】この場合、必要に応じて、磁気記録媒体４
を挟んで感磁部即ち軟磁性細針３１に対向して図示しな
いが対向磁極を配置するとか磁気記録媒体４としてその
磁性膜の針状感磁部に対向する側とは反対側の裏面に高
透磁率膜が形成された磁気記録媒体を用いることによっ
てこの磁気記録媒体４に対し良好に垂直記録を行うよう
にする。

【００３２】そして、このようにして記録された磁気記
録媒体４からの記録の読み出しは、同様に感磁部即ち軟
磁性細針３１の先端を対接ないしは近接対向させる。こ
のようにすると、磁気記録媒体４上の記録磁化による漏
れ磁界が感磁部に、即ち軟磁性細針３１に与えられるこ
とによってこれの透磁率が変化する。一方、このとき、
同時に高周波発振器３より、例えば同軸ケーブル型の伝
送線路８によって図１の軟磁性体層３５に高周波電力を
供給する。

【００３３】このようにすると外部磁界即ち、磁気記録
媒体４からの信号磁界によって軟磁性細針３１、この例
では軟磁性体層３５の透磁率の変化による反射波の変
化、即ち図７で説明した定在波の変化を検波回路９によ
って検波し、復調器４１によって復調し、再生出力信号
を取り出す。尚、この再生出力の外部磁界に対する変化
は、図８に示すように、磁界の正、負に対しほぼ同じ特
性を示し、またその磁界に対する出力変化は、単調増加
ではないことから直線性及び磁界の極性に応じて正負極
性の反転する出力を得るために、外部磁界（信号磁界）
が零で図８中点Ｂ₁ またはＢ₂ に示す位置に動作点があ
るように、感磁部３１にバイアス磁界Ｈ_B1またはＨ_B2を
与えて置くことが望ましい。この再生時のバイアス磁界
も、励磁手段３２のコイルへの適当な通電によって与え
ることができる。

【００３４】実施例２ 感磁部として、図２に示すようにガラス棒を引延して先
細とした針状体３６に上述した軟磁性体層３５を被着し
て成る軟磁性細針３１を用意し、これ自体を一方の導体
６、いわゆる中心導体とし、誘電体層３３を介してその
外周に導電層３７を形成してこれを他方の導体となる外
部導体とする同軸型で負荷端が開放型のマイクロ波導波
路型構成を採ることもできる。そしてこの場合、中心導
体６に励磁手段３２、即ちコイルの巻装を行う。

【００３５】実施例３ 図４に一部を切欠いた斜視図を示すように、ＣｏＦｅＳ
ｉＢ系アモルファスによる軟磁性細針３１を構成する。
この軟磁性細針３１は、次の方法によって作製した。即
ち、先ず水流中超急冷法によって作製された、直径約１
００μｍのＣｏＦｅＳｉＢ系アモルファス磁性ワイヤ
（ユニチカ製）をリン酸中で電解研摩し、先端曲率半径
約５μｍの針状とする。次にこの先端を尖らせたワイヤ
を約５ｍｍに切取り、軟磁性細針３１を得た。

【００３６】そして、この軟磁性細針３１の先端部近傍
に励磁手段３２として、外径０．０３ｍｍのフォルマル
被覆銅線を３０回巻回した。

【００３７】この軟磁性細針３１を巻き線を施したチッ
プを内径０．５ｍｍの銅製のシールドケース３８に収
め、チップとシールドケースの空隙をエポキシ樹脂によ
る誘電体３３によって充填する。

【００３８】そして、軟磁性細針３１と、シールドケー
ス３８とに、同軸ケーブル３９の中心導体と外周導体と
を接続し、この同軸ケーブル３９によって高周波発振器
３からの１ＧＨｚ近傍ないしはこれ以上の高周波電力を
供給すると共に、磁気ヘッドと同軸ケーブル３９との接
続点に検波用の例えばショットキバリアダイオードＤを
接続し、オシロスコープＯｓｃに入力する。

【００３９】この実施例３による磁気ヘッドの特性判断
を次のようにして行った。

【００４０】即ち、この場合、図５に示すように、２０
ｍｍ角のスライドガラス５１上にＴｂＦｅ系アモルファ
ス合金膜による磁性層５２を厚さ約０．２μｍにスパッ
タリングし、この媒体４を、この媒体４の面に沿い互い
に直交するＸ及びＹ軸に微動運動する微動装置を有する
Ｘ−Ｙステージ上にセットした。このときの媒体４の磁
性層の保磁力は約８０ｋＡ／ｍ（１０００（Ｏｅ））で
あった。

【００４１】そして、磁気ヘッドの軟磁性細針３１を、
媒体４の磁性層表面に接触させ、励磁手段３２のコイル
に直流電流２００ｍＡを通電しながらＸ−Ｙステージを
Ｘ方向に移動し、線状の磁化パターン５３を媒体４上に
記録した。

【００４２】次に、励磁手段３２への通電を断ち、同軸
ケーブル３９に高周波発振器３から１ＧＨｚ近傍の高周
波電力約１ｍＷを供給し、媒体４上の上述の記録磁化パ
ターン上を横切るようにステージをＹ方向に移動させ
た。このとき記録パターンを磁気ヘッド即ち軟磁性細針
３１が横切るたびに約１ｍＶの信号電圧の変化がダイオ
ードＤによって検波され、オシロスコープＯｓｃで観察
された。このとき、磁気ヘッドの移動量から媒体４上に
記録されている磁化パターン５３の幅は約１０μｍであ
ることがわかった。

【００４３】尚、上述した記録・再生の確認は、媒体４
に対し、直流で一方向の磁化状態を記録したが供給電流
の向きを変えることで交流信号の記録が可能であり、ま
た、その再生は、記録磁化パターンの極性が反転すれ
ば、この磁化の方向に応じた信号出力を得ることができ
る。

【００４４】実施例４ 実施例３と同様の図４に示した磁気ヘッド構造及び磁気
記録媒体４を用いて、図５で説明したＸ−Ｙステージを
Ｘ方向に毎秒１ｍｍの速度で移動させながら、励磁手段
３２のコイルに交互に極性の反転する直流電流を通電し
た。通電の電流反転間隔は１秒とし、電流値は±２００
ｍＡとした。次に、磁気ヘッドをＸ，Ｙを原点位置に復
帰させ、同軸ケーブル３９より約１ＧＨｚの高周波電力
を供給しながらＸ−Ｙステージを記録時と同じ毎秒１ｍ
ｍの速度で移動させながら、ダイオードＤの検波出力を
オシロスコープＯｓｃによって観測した。なおこの際、
励磁手段３２には約２ｍＡの直流電流を通電し、感磁部
即ち軟磁性細針３１にバイアス磁界を与えた。この時、
記録電流の極性反転に対応して１秒毎に極性の反転する
約１ｍＶの信号出力を得た。

【００４５】実施例５ 実施例３と同様の図４に示した磁気ヘッド構造及び磁気
記録媒体４を用いて図５で説明したＸ−Ｙステージを毎
秒１ｍｍの速度で移動させながら励磁手段３２のコイル
に１０ｋＨｚの正弦波電流を通電して媒体上に記録パタ
ーンを書き込んだ。励磁電流の最大値は２００ｍＡとし
た。その後磁気ヘッドをＸ，Ｙの原点に復帰させ、実施
例４と同一の条件で記録トラック上をトレースしながら
ダイオードＤの検波出力をオシロスコープＯｓｃによっ
て測定した。この際、実施例４と同様に励磁手段３２、
即ち励磁コイルには約２ｍＡの直流電流を通電し、感磁
部即ち軟磁性細針３１にバイアス磁界を与えた。この時
１０ｋＨｚ、約１ｍＶの概ね正弦波の出力電圧が観測さ
れた。

【００４６】尚、上述の実施例で述べた諸パラメータ
は、本発明の原理を示すためのものであって、励磁コイ
ルの巻き線数、線径、励磁電流、再生時に供給する高周
波電力の周波数、磁気ヘッドと媒体との相対移動速度、
記録信号の周波数等は上述の数値に限定されるものでな
く、軟磁性細針３１等の磁気ヘッドの大きさ等に応じて
任意の値に調整し得る。

【００４７】また本発明磁気ヘッドの再生時における動
作原理は、磁束の時間変化に応答する所謂誘導型ヘッド
とは異なり、感磁部即ち軟磁性細針３１に流入する磁束
の大きさに応答する。従って、出力電圧は媒体との相対
速度に依存することなく、静止媒体の記録信号の再生も
可能にするものである。

【００４８】

【発明の効果】上述の本発明によれば、記録ヘッドとし
ては、マイクロ波導波路に磁性体を設けてこれの被検出
磁界による透磁率の変化による定在波の変化を利用して
マイクロ波導波路の所定位置での電圧変化として検出す
るようにしたので、磁気記録媒体からの記録情報に基く
信号磁界を、ＭＲ効果型磁気ヘッドと同様に磁気記録媒
体との相対速度に係りなく、高感度再生を行うことがで
きる。

【００４９】また、マイクロ波導波路型構成としたこと
によって、そのいわばキャリア周波数は、数１００ＭＨ
ｚ、或はＧＨｚオーダにも高めることができることか
ら、磁気記録媒体上の記録信号周波数も高周波数とする
ことができるので、磁気媒体との相対速度に依存しない
ことと相俟って、より高密度記録化をはかることができ
る。

【００５０】そして、本発明においては、この軟磁性体
を有する感磁部針状とし、これに励磁手段３２を設けて
記録ヘッドとして用いて再生のみならず、記録を行う記
録ヘッドとしても構成したので、その全体の構成は簡潔
となる。また、その感磁部は針状構成とするものであ
り、この針状先端は実際上サブミクロンオーダとするこ
とができるので記録時の高密度化、再生時の高解像度を
はかることができ、より高記録密度化をはかることがで
きる。

【００５１】また、その構成も感磁部即ち軟磁性細針３
１に励磁手段３２、具体的にはコイルの巻装のみを行う
ので、その製造も簡単となるなど実用上大きな利益をも
たらすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁気記録再生ヘッドの一実施例の
要部の斜視図である。

【図２】本発明による磁気記録再生ヘッドの他の実施例
の要部の一部を断面とした斜視図である。

【図３】本発明によるヘッドの記録再生系のブロックダ
イヤグラムである。

【図４】本発明による磁気記録再生ヘッドの他の実施例
の要部の一部を断面とした斜視図である。

【図５】記録再生動作の説明図である。

【図６】本発明の説明に供するマイクロ波導波路型磁気
検出装置の一例の構成図である。

【図７】マイクロ波導波路型ヘッドの動作の説明に供す
る定在波振幅電圧の説明図である。

【図８】マイクロ波導波路型ヘッドの磁界−出力電圧曲
線図である。

【符号の説明】

３１ 軟磁性細針 ３２ 励磁手段 ４ 磁気記録媒体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軟磁性細針より成る感磁部と励磁手段と
   を有して成り、 垂直磁化膜より成る磁気記録媒体に対し、 記録時には、上記励磁手段によって上記軟磁性細針を磁
   化し、これによって上記磁気記録媒体への記録をなし、 再生時には上記感磁部に高周波電力を印加し、これの反
   射波が外部磁界によって変化することによって上記磁気
   記録媒体の記録部からの漏れ磁界を検出して、記録の読
   み出しを行うようにしたことを特徴とする高密度磁気記
   録再生ヘッド。