(57)【要約】リムーバブルタイプの記録担体（４０）は、ビットロケーション（１１）のアレイにより構成される電磁気材料のパターンが設けられた情報面を有する。情報面における電磁気材料の有無が、ビットロケーションの値を表す。記憶装置は、情報面と協働するインタフェース面（３２）を有する。インタフェース面には、ニアフィールド作動距離における電磁気材料の存在に反応する電磁気センサ素子（５４、５６）のアレイが設けられる。記録担体及び記憶装置を有するシステムは、記録担体が記憶装置内に取付けられた際、ビットロケーションと対応するセンサ素子との間のニアフィールド作動領域において、ビットロケーションをセンサ素子の付近に位置付ける位置合わせ手段（３８、４１）を有する。
2006501596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録担体と記憶装置とを有する記憶システムであって、
前記記録担体は、ビットロケーションのアレイを構成する電磁気材料のパターンが設けられた情報面を有し、
前記情報面における前記電磁気材料の有無が、ビットロケーションの値を表し、
前記記憶装置は、前記情報面と協働するインタフェース面を有し、
前記インタフェース面には、ニアフィールド作動距離における前記電磁気材料の存在に反応する電磁気センサ素子のアレイが設けられ、
前記記録担体は、前記記憶装置に結合可能であり、また、前記記憶装置から取外し可能であり、
前記記憶システムは、前記結合の際に、ビットロケーションと対応するセンサ素子との間の前記ニアフィールド作動距離において、前記ビットロケーションを前記センサ素子の付近に位置付ける位置合わせ手段を有する、システム。
【請求項２】
請求項１に記載の記憶システムに使用するための記録担体において、基板上に、ビットロケーションのアレイを構成する電磁気材料のパターンが設けられた情報面を有する記録担体であって、
前記情報面における前記電磁気材料の有無が、ビットロケーションの値を表し、
前記記録担体は、前記結合の際に、ビットロケーションと対応するセンサ素子との間のニアフィールド作動距離において、前記ビットロケーションを前記センサ素子の付近に位置付ける位置合わせ手段を有することを特徴とする記録担体。
【請求項３】
前記情報面における前記パターンは、前記基板上の凸部又は凹部を有する前記電磁気材料の層から構成され、
前記凸部又は前記凹部は、前記層の前記電磁気材料を、前記ニアフィールド作動距離内にするか、又は、前記ニアフィールド作動距離外にする請求項２記載の記録担体。
【請求項４】
前記情報面における前記パターンは、前記電磁気材料の領域のパターンにより覆われた前記基板か、又は、基板に埋込みされた前記電磁気材料の粒子の有無により構成される請求項２記載の記録担体。
【請求項５】
前記電磁気材料は、前記センサ素子により検出可能となるよう軟磁気特性を有するか、又は、
前記電磁気材料は、前記センサ素子により検出可能となるよう導電特性を有する請求項２乃至４のうちいずれか一項記載の記録担体。
【請求項６】
前記基板は、ビットロケーションと対応センサ素子との間の前記ニアフィールド作動距離において、前記ビットロケーションを前記センサ素子の付近に位置付けることを可能にするよう弾性材料である請求項２乃至４のうちいずれか一項記載の記録担体。
【請求項７】
前記記録担体は、前記記憶装置に結合されるときに前記情報面を露出する開口と、前記記憶装置から取外されるときに前記開口を閉じるカバーとを有するカートリッジを有する請求項２記載の記録担体。
【請求項８】
前記カートリッジは、前記情報面及び／又は前記インタフェース面を洗浄する洗浄手段を有する請求項７記載の記録担体。
【請求項９】
前記位置合わせ手段は、前記記憶装置の相補的な機械的受け素子と協働する機械的案内素子を有する請求項２記載の記録担体。
【請求項１０】
請求項１に記載の記憶システムに使用するための記憶装置であって、
前記記憶装置は、
前記情報面と協働し、前記電磁気材料の存在に反応する電磁気センサ素子のアレイが設けられたインタフェース面と、
前記結合の際に、センサ素子と対応するビットロケーションとの間のニアフィールド作動距離において、前記センサ素子を前記ビットロケーションの付近に位置付ける位置合わせ手段と、
を有することを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記センサ素子は、電磁場を発生し、また、以下の方法：
磁場を発生し、軟磁気特性を介して前記電磁気材料の有無による影響を受けた該磁場を検出する方法と、
電場を発生し、静電結合を介して前記電磁気材料の有無による影響を受けた該電場を検出する方法と、
変動磁場を発生し、エディ電流を介して前記電磁気材料の有無による影響を受けた該変動磁場を検出する方法と、
のうち少なくとも１つの方法で、前記電磁気材料の存在を検出するよう構成される請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記位置合わせ手段は、前記センサ素子及び／又は前記記録担体を位置付けるアクチュエータを有する請求項１０記載の装置。
【請求項１３】
前記センサ素子及び／又は前記記録担体を位置付ける前記アクチュエータは、前記電磁気素子からの読出し信号に依存して制御される請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記センサ素子のアレイは、前記記録担体の前記ビットロケーションの総数よりも実質的に少ないセンサ素子を有し、
前記位置合わせ手段は、組合わされると前記ビットロケーションの総数をカバーするよう様々な位置合わせ位置において前記センサ素子のアレイ又は前記記録担体を位置付けるよう構成される請求項１０記載の装置。
【請求項１５】
前記位置合わせ手段は、前記記録担体の相補的な機械的案内素子と協働する機械的な受け素子を有する請求項１０記載の装置。
【請求項１６】
前記位置合わせ手段は、特に、静電場といった前記インタフェース面に前記記録担体を引き寄せる引き寄せ場を発生する手段を有する請求項１０記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビットロケーションのアレイを構成する電磁気材料のパターンが設けられた情報面を有する記録担体と、記憶装置とを有する記憶システムに係る。
【０００２】
本発明は更に、ビットロケーションのアレイを構成する電磁気材料のパターンが設けられた情報面を有する記録担体と、上述したシステムに用いるための記憶装置に係る。
【背景技術】
【０００３】
記憶システム、記録担体、及び情報を格納するための装置は、米国特許第５，９５６，２１６号から公知である。ディスク型記録担体上に磁気材料を用いたデータ記憶システムは周知であり、例えば、フロッピー（登録商標）ディスクといったリムーバブルタイプの磁気記録担体がある。上述の文書は、パターンが付けられたタイプの磁気記憶担体を記載する。その記録担体は、書込みヘッドからの好適な磁場により磁化可能な磁気層が設けられた情報面を有する。特に、情報面には、非磁性基板と、２つの磁化値を有することのできる磁区素子が設けられる。磁区素子は、データの１ビットを格納するためのビットロケーションを構成する。情報を格納するための装置は、記録担体上のビットロケーションにより構成されるトラックに情報を記録するためのヘッド及び書込みユニットを有する。ビットロケーションの値は、例えば、トラックを走査することによりビットロケーションの反対側に読出し／書込みヘッドを位置付けることにより設定又は取出しされなければならない。公知の磁気記憶システムの問題は、走査は、任意のビットロケーションへのランダムなアクセスを可能にしない点である。トラックの要求箇所へのジャンプにより、ビットロケーションへのデータの格納、及び、ヘッドの位置決めの処理は、時間がかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明は、記録担体と、ビットロケーションにおいて能率的に情報を格納し、ビットロケーションへの高速アクセスを可能にする装置を有するシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の面では、上述の目的は、情報面における電磁気材料の有無が、ビットロケーションの値を表し、記憶装置は、情報面と協働するインタフェース面を有し、このインタフェース面には、ニアフィールド作動距離における電磁気材料の存在に反応する電磁気センサ素子のアレイが設けられ、記録担体は、記憶装置に結合可能であり、また、記憶装置から取外し可能であり、記憶システムは、結合の際に、ビットロケーションと対応するセンサ素子との間のニアフィールド作動距離において、ビットロケーションをセンサ素子の付近に位置付ける位置合わせ手段を有する、冒頭段落に記載したような記憶システムにより達成される。
【０００６】
本発明の第２の面では、上述の目的は、情報面における電磁気材料の有無が、ビットロケーションの値を表し、記録担体は、結合の際に、ビットロケーションと対応するセンサ素子との間のニアフィールド作動距離において、ビットロケーションをセンサ素子の付近に位置付ける位置合わせ手段を有することを特徴とする、冒頭段落に記載したような記録担体により達成される。
【０００７】
本発明の第３の面では、上述の目的は、記憶装置は、情報面と協働し、電磁気材料の存在に反応する電磁気センサ素子のアレイが設けられたインタフェース面と、結合の際に、センサ素子と対応するビットロケーションとの間のニアフィールド作動距離において、センサ素子をビットロケーションの付近に位置付ける位置合わせ手段とを有することを特徴とする、冒頭段落に記載したような記憶装置により達成される。
【０００８】
情報面における電磁気材料の有無がビットロケーションの値を表すことの効果は、材料の固定パターンを、例えば、機械的にパターンをエンボス加工するといった低費用製造処理で、記録担体に付けることが可能であるという点である。情報面と協働する、電磁気センサ素子により構成されるセンサの効果は、多数のビットロケーションからのデータが、同時に取出し可能になるという点である。これは、データは低費用で分配可能であり、また、データは高速でアクセス可能であるという利点を有する。
【０００９】
本発明は、以下の認識にも基づいている。既知の磁気記憶システムは、ユーザの記録装置において層又はパターン内の材料を磁化することにより記録可能である記録担体を提供する。更に、安価なデータ分配を与える周知の光ディスクは、比較的遅く又は大きく、機械的な衝撃に弱い走査機構を必要とする。ＥＰＲＯＭ及びＭＲＡＭといった半導体メモリ素子は、１ビット当たりが高価である。発明者は、基板上に電磁気材料のパターンを有する記録担体により、従来のシステムの幾つかの有利な特性を組合わせた新しいクラスの記憶装置を提供することが可能であることを発見した。このような記録担体は、既知の製造技術を用いて安価に製造することが可能である。この材料は、電磁気材料と称する。なぜなら、その有無は、電場及び／又は磁場（バイアス磁場とも称する）を介して検出可能だからである。尚、ビットロケーションの値の検出は、材料の磁性状態ではなく、その材料自体の有無に依存する。電磁気素子は、実際には、ビットロケーションの最小寸法と同じ大きさのオーダである所定のニアフィールド作動距離におけるバイアス磁場の外乱を検出する。電磁気素子を、ニアフィールド作動距離においてビットロケーションの反対側に及びビットロケーションの近くにするための位置合わせが必要とされる。特に、この位置合わせは、センサ素子のアレイは、情報面に平行に位置合わせされ、また、更に、情報面に対し或る高さにされる点で、走査システムとは異なる。好適な電磁気素子は、例えば、ＭＲＡＭ磁気記憶装置の製造から周知である半導体製造方法を用いて製造可能である。
【００１０】
記録担体の１つの実施例では、情報面におけるパターンは、基板上に、凸部又は凹部を有する電磁気材料の層から構成され、凸部又は凹部は、電磁気材料の層を、ニアフィールド作動距離内にするか、又は、ニアフィールド作動距離外にする。これは、記録担体が、スタンピングといった機械的複製技術を用いて容易に製造可能であるという利点を有する。
【００１１】
更に、本発明の記録担体及び記憶装置の好適な実施例を、従属項に記載する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のこれらの及び他の面は、以下の説明において例示的に記載する実施例と添付図面を参照しながら、明らかにし且つ更に説明する。
【００１３】
図面中、既に記載した素子に対応する素子は、同一の参照番号を有する。
【００１４】
図１は、情報担体の一部を示す（平面図）。情報担体部１０は、ビットロケーション１１のアレイを構成する電磁気材料１２のパターンが設けられた情報面を有する。情報面における材料１２の有無は、ビットロケーションの値を表す物理的パラメータを与える。尚、情報面は、情報担体部１０の上面１３に位置する。情報担体部の上面１３は、読出し部のインタフェース面と結合することを意図する。情報面は、例えば、情報担体部の外層を構成し得る、情報面を保護する薄いカバー層といった機械的な上層から有効距離にあると考えられる。更に、上面１３から離れ、また、意図する読出し部のニアフィールド作動距離から外れる材料は、情報面の一部として考えられない。読出し部におけるセンサ素子は、情報面の近くに置かれるが、汚れといった何らかの中間材料が間にあり得る。従って、有効距離は、任意の中間材料と、インタフェース面から情報面に延在するニアフィールド作動距離を有する意図する読出しセンサ素子とにより決定される。情報読出しのための情報面における材料の有無の物理的な効果は、以下に、図５を参照して説明する。
【００１５】
図２Ａは、パターンが付けられた情報担体部を断面図に示す。情報担体は、基板２１を有する。情報面は、ビットロケーションのアレイを構成する電磁気材料のパターンにより基板２１の上面上に構成される。第１のビットロケーション２２において、材料が存在し、例えば、論理値１を示し、第２のビットロケーション２３において、材料は存在せず、例えば、論理値０を示す。材料は、上述のセンサ素子により検出可能となるための軟磁気特性を有する。材料のパターンは、パターンが付けられる磁気媒体用の周知の製造方法により付けることが可能であるが、永久磁化は必要ないことを明記する。好適な方法は、スパッタリング及びローカルエッチング、イオンビームパターニング、又はマスクを用いたプレスである。
【００１６】
図２Ｂは、エンボス加工された情報担体部を断面図に示す。情報担体は、基板２５を有する。情報面は、凸部及び凹部を有する電磁気材料の連続層により基板２５の上面上に構成される。この層の形状が、ビットロケーションのアレイを構成する。第１のビットロケーション２６において、材料は、意図する読出しユニットのニアフィールド作動距離における凸部により存在し、例えば、論理値１を示す。第２のビットロケーション２７において、材料は、材料をニアフィールド作動距離の外にする凹部により情報面には存在せず、例えば、論理値０を示す。エンボス加工パターンは、ＣＤタイプの光ディスクの製造に類似するスタンプを用いたプレス加工のような周知の製造方法により、基板（又は層自体）に適用可能である。例えば、生産のためにはまず、何も施していないＳｉウェーハ上に電子ビームリソグラフィによりレジストマスクを作り、そして、これをマスタとして用いる。所望される場合には、２Ｄ孔パターンとなるようＳｉに情報を格納するための孔がエッチングされる。次に、マスタを用いながら、又は、射出成形、又は、エンボス加工、又は、２Ｐを介して、フォイル上にパターンを複製する。次に、その複製物上に薄い磁気層を（例えば、スパッタリングを介して）蒸着し、そして、任意選択的に、均一な外部磁場において材料を磁化する。尚、全く同じ動作原理のために様々な可能性があることを明記しておく。情報面は、単に、磁束ガイド（軟磁気材料を用い、従って、磁化段階は必要ではない）として機能するか、情報面は、形状異方性を使用して、例えば、反転された孔の垂直磁化を結果としてもたらすか、又は、情報面は、均一に磁化され、孔の縁において漂遊磁界を結果としてもたらす。図５と共に更に説明するが、第１の原理は、実現するのが最も簡単であり、超常磁性の制限により課されるビットサイズへの制限を回避するという利点を有する。
【００１７】
図２Ｃは、埋込みされた粒子を有する情報担体部を断面図に示す。情報担体は、基板２８を有する。情報面は、粒子２９を埋込みすることにより基板２８の上面側に構成される。ビットロケーションには、材料の粒子が埋め込まれているか又は埋め込まれておらず、それにより、論理値が示される。粒子は、意図する読出しユニットのニアフィールド作動距離における材料を表す。当然ながら、１つのビットロケーションにおいて、１つの粒子を埋込みするのではなく、幾つかのより小さい粒子を用いてもよい。情報担体は、基板中にビーズのパターンを組み込むか、又は、グルーマスクを用いて基板にビーズを付着することにより製造される。或いは、ビーズは、空間変調された磁場をかけることにより位置付けられることも可能である。
【００１８】
図３は、読出し部を示す。読出し部３０は、上述した情報担体部と協働することを意図する。更に、読出し部は、インタフェース面３２を有する。インタフェース面３２には、センサ素子のアレイ３１が設けられる。このアレイは、ニアフィールド作動距離にある電磁気材料の存在に反応する電磁気センサユニットの２次元配置である。
【００１９】
尚、電磁気材料とセンサ素子の幾つかの組合わせを選択することができる。１つの実施例では、センサ素子は、磁場を発生し、また、軟磁気特性を有する材料の有無により影響を受けたその磁場を検出する回路が設けられる。別の実施例では、センサ素子には、電場を発生し、また、例えば、静電結合を介して、電磁気材料の有無により影響を受けたその電場を検出する回路が設けられる。別の実施例では、センサ素子には、変動磁場を発生し、また、エディ電流を介して導電性材料の有無による影響を受けたその変動磁場を検出する回路が設けられる。別の実施例では、センサ素子は、電磁場として光を放射し、また、光源からのニアフィールド作動距離への材料の影響を検出するよう構成される。以下に記載する更なる実施例は、磁性材料の使用に基づいている。好適な材料は、軟磁性材料であり、好適なセンサ素子は、磁気抵抗効果に基づいている。１つの例を、図６を参照しながら以下に説明する。
【００２０】
図４Ａは、記憶装置（平面図）及び記録担体を示す。記憶装置は、筐体３５と、記録担体４０を受容する開口３６を有する。記録担体４０は、図１及び２を参照して上に説明したようなビットロケーション１１のアレイを有する情報面を有する情報担体部１０を有する。更に、記録担体は、位置合わせ素子４１を有し、この位置合わせ素子４１は、結合時に、ビットロケーションと対応センサ素子との間のニアフィールド作動距離において、ビットロケーションをセンサ素子の付近に位置付けるための記憶装置の相補的な位置合わせ素子３８と協働する。記録担体の読出しは、以下に説明するように、リーダ装置内に媒体を挿入する間に適切な位置合わせを与えることにより実現される。１つの実施例では、位置合わせ素子は、情報担体部の外壁の予め決定され正確に形作られた部分である。尚、記録担体は、上述したように実質的に情報担体部しかなくてもよく、又は、情報担体部を有する組立体であってもよい。例えば、情報面を担持する１つの基板は、以下に説明するように幾つかのタイプの位置合わせ素子に対応するよう更に形作られる。
【００２１】
記録担体４０を記憶装置３５に結合する時には、記録担体は、開口３６上に置かれる。開口３６には、図３を参照して説明したように読出しユニット３０上のインタフェース面３２と、例えば、突出ピンである位置合わせ素子３８が設けられる。位置合わせ素子３８、４１は、インタフェース面と平行な平面方向において、読出しユニット３０のインタフェース面の位置に対する記録担体のビットロケーションの位置を決定するよう配置される。
【００２２】
１つの実施例では、開口３６は、筐体の表面にある凹部であり、この凹部は、情報担体部と位置合わせするために記録担体４０の外周と協働する位置合わせ素子として、正確に成形された壁を有する。
【００２３】
１つの実施例では、記憶装置には、隣接ビットロケーションの影響を排除するためにセンサ素子の読出し信号を解析する処理回路が設けられる。どのセンサ素子も、特に、幾らか残る位置ずれによって、隣接ビットロケーションにより幾らか影響を受けている。しかし、隣接センサ素子の読出し信号を解析し、また、これらのうちの一部を現在の読出し信号から減算することにより、現在のビットロケーションの検出値が改善される。従って、符号間干渉の電子的な訂正が与えられる。解析は、例えば、どの隣接読出し信号が減算される必要があり、また、どれくらい減算する必要があるのかを示す、残っている位置ずれについての大域的な情報により制御され得る。
【００２４】
インタフェース面に対し垂直な方向において、読出し部におけるセンサ素子に対するビットロケーションの距離が、ニアフィールド作動距離内であることを確実にするよう幾らかの圧力が必要となる。この圧力は、単にユーザが記録担体を記憶装置に対して押すことによって与えられるか、又は、記録担体の上の弾性蓋又はカバー（図示せず）によって与えられる。緊密な物理的接触を達成するための他の選択肢は、当業者には周知である。
【００２５】
記録担体の１つの実施例では、情報面は、弾性基板上に設けられる。記憶装置には、例えば、弾性基板とインタフェース面との間に低圧又は真空を形成することにより、弾性基板をインタフェース面と緊密接触させるようにする加圧システムが設けられる。１つの実施例では、記憶装置には、インタフェース面に情報担体を引き寄せる引き寄せ電磁場（attracting  field）を発生する発生器が設けられる。引き寄せ電磁場のタイプは、センサ素子により用いられる電磁場とは異なる。例えば、磁気タイプの記録担体を引き寄せるために静電場が発生される。或いは、磁場が、静電読出し（capacitive  reading）に基づいた記録担体のために発生される。
【００２６】
１つの実施例では、記憶装置上の位置合わせ素子３８は、インタフェース面３２に対し記録担体を動かすアクチュエータに接続される。１つのビットロケーションの寸法である大きさのオーダ（即ち、数μｍ以下）である僅かな動きのみが、センサ素子をビットロケーションと位置合わせするのに十分である。アクチュエータについては、幾つかのタイプを用いてもよく、例えば、ボイスコイルタイプ、圧電タイプ、又は静電タイプがある。１つの実施例では、アクチュエータは、ビットロケーションの位置ずれを検出することにより制御される。位置ずれは、センサ素子の読出し信号から得ることができる。例えば、実質的な位置ずれがある場合、センサ素子は、隣接ビットロケーションを覆ってしまう。同じ値を有する隣接ロケーションの読出し信号は、異なる値を有する隣接ロケーションの読出し信号とは異なることになる。従って、そのような差がある場合、即ち、一部のビットロケーションの読出し信号が、他のビットロケーションの最大レベルと最小レベルの間の中間レベルにおける値を有する場合、位置ずれが検出される。尚、非相関データでは、中間レベルは、各隣接ロケーションは同一の又は異なる論理値を有するという事実により、実質的に５０％のビットロケーションにおいて起きる。１つの実施例では、既知の隣接ビットを有する所定の制御パターンが、位置ずれ検出のために含まれる。制御信号が、アクチュエータを作動させるよう生成され、制御信号を適用した後、読出し信号が再び解析される。１つの実施例では、記録担体には、位置合わせのための光学マークが設けられ、また、記憶装置には、位置ずれ信号を生成する、光学マークを検出する別個の光センサが設けられる。
【００２７】
記憶システムの１つの実施例では、センサ素子のアレイのピッチは、ビットロケーションのアレイのピッチより、例えば、１つの又は両方の平面方向において積分因子ｎ＝２分大きい。読出し部に対する情報担体部の幾らか段階的な動作が、ピッチが異なる各方向における位置を読出しし、各ビットロケーションにアクセスするよう与えられる。この動作は、例えば、アクチュエータよって、上述したように与えられ得る。このようなマイクロメカニック手段による小さい距離の走査によって、読出し部の密度より高いビット密度を有する媒体を使用することが可能となる。
【００２８】
記録担体の１つの実施例では、情報面には、情報担体の所定領域内の情報面における一意のパターンである位置マークパターンが設けられる。記憶装置には、センサ素子から検出された信号を解析することによりセンサ素子アレイに対する位置マークパターンの絶対位置を検出するためのパターン認識技術を適用するためのプロセッサが設けられる。例えば、位置マークパターンは、任意の最初の機械的位置ずれより大きい材料の領域を有し得る。この大きい領域は、所定のパターンを有する材料のない輪郭により囲まれる。従って、一部のセンサ素子は、常に、最初は、その大きい領域により覆われる。周りのセンサ素子を解析することにより、位置ずれを容易に検出することが可能である。
【００２９】
１つの実施例では、センサ素子のアレイは、情報面より実質的に小さい。例えば、４倍小さい。記憶装置には、記録担体、又は、センサ素子のアレイを、情報面の領域を読出しするために幾つかの、例えば、４つの読出し位置に位置付けられるよう構成されるアクチュエータが設けられる。
【００３０】
１つの実施例では、記録担体の位置合わせ素子は、細長い突出案内バーにより構成され、また、記憶装置上の相補的な案内素子は、スロット又は溝である。これらの素子による位置合わせは、１つの平面寸法において有効である。もう１つの平面寸法における位置合わせは、記憶装置の壁又は記憶装置上の突出停止ピンにより与えられ得る。或いは、第２の平面寸法においては、特定の停止位置がない場合もある。しかし、情報は、記録担体が第２の方向に沿って、例えば、ユーザが案内スロットを介して記録担体を押すことによって前進する間に、ビットロケーションから取出しされる。このような配置は、例えば、空港におけるアクセスコントロールのために生物医学的又はＤＮＡ情報を有する個人の旅券といった適用において、記録担体からのデータの一回の読出しに有利である。
【００３１】
図４Ｂは、記録装置（側面図）と記録担体を示す。記憶装置は、筐体４５と、記録担体４０を受容する開口４３を有する。記録担体４０を記憶装置４５に結合する時には、記録担体は、開口４３に置かれる。２つの構成要素間の緊密な接触は、リーダ装置のスロットが閉じられた時に読出しアレイを情報担体に対し押す（可能ならば接触液体を用いて）ことにより得られる。開口４３には、図３を参照して説明したように、読出しユニット３０上のインタフェース面３２と、開口の内側端における位置合わせ素子４２と、開口４３の入口側の外側位置合わせ素子４４が設けられる。外側位置合わせ素子４４は、記録担体をクランプするよう構成される。記録担体は、結合時に、ビットロケーションと対応するセンサ素子との間のニアフィールド作動距離において、ビットロケーションをセンサ素子の付近に位置付けるために、記憶装置のクランプ外側位置合わせ素子４４と協働する突出位置合わせ素子４１を有する。クランプ動作は、記録担体を開口に入れる際にユーザが加える力か、又は、アクチュエータによって行われ得る。
【００３２】
図４Ｃは、カートリッジ内の記録担体を示す。記録担体は、情報担持部１０を囲むカートリッジ４７を有する。カートリッジ４７は、記録担体が記憶装置に結合されていないときに、汚れ（埃及び指紋）から情報面を効果的に密閉する可動カバー４８を有する。記憶装置は、結合時に、カバーを横に動かす開機構（図示せず）を有する。光学又は磁気記録ディスクカートリッジ及び協働装置から幾つかのスライド式カバーの選択肢が周知である。
【００３３】
１つの実施例では、カートリッジは、洗浄パッド４６を有する。洗浄パッド４６は、カバー４８上に置かれるか及び／又はカバー４８により動かされて、カバーが動かされたときに情報面及び／又はインタフェース面を拭く。或いは、パッド、又は、ブラシといった他の洗浄ユニットが、カートリッジ自体に置かれてもよい。１つの実施例では、カートリッジには、カバー４８があるにも関わらず閉じたカートリッジ内に入ってきた埃の粒子を吸引する埃吸引内層が設けられる。
【００３４】
図５は、情報面のニアフィールド作動距離におけるセンサ素子を示す。センサ素子アレイのうちの２つのセンサ素子５４、５６を示す。センサ素子５４、５６の上方には、基板５１及び磁性材料の層５２を有する情報担体部を示す。ビットロケーション５３において、突出部は、磁性材料を、センサ素子５６の付近に、且つ、そのニアフィールド作動距離内に持ってくる。隣接ビットロケーションでは、磁性材料は、次のセンサ素子５４のニアフィールド作動距離の外側である。センサ素子は、例えば、電流をセンサ素子５６の下のリード線５８を介して案内することにより、磁場５５、５７を発生するよう構成される。磁場は、結果として得られる磁場５５、５７に示すように磁性材料の有無により影響を受け、これは、センサ素子の上層において異なる磁気方向をもたらす。その方向は、例えば、ＧＭＲ、ＡＭＲ、又はＴＭＲである磁気抵抗効果を用いた複数層又は単層スタックを有するセンサ素子において検出される。ＴＭＲタイプのセンサが、本発明の読出し専用センサ素子に対する抵抗整合理由から、好適である。
【００３５】
図５に更に示すように、情報担体上の磁気層の一部の付近は、バイアス磁場の磁力線を、ＴＭＲ素子から離れるようにする。材料は、磁束ガイドとして機能し、磁力線は、スピントンネル接合の自由層ではなく材料の中を通る。スピントンネル接合のスタックが、外部磁場がかけられない場合に、中間層の静磁気結合が逆平行の磁化構成をもたらすよう設計される場合、磁気層の突起の付近は、高い抵抗を示し、一方で、そうでなければ、バイアス磁場は、低抵抗状態を引き起こす。１つの実施例において、電流を運ぶ導体が、バイアス磁場の磁場発生ストラップとして用いられる。或いは、これは、永久磁石であってもよい。当業者には明らかであるように、多くの変形が、バイアス磁場に対して可能であり、また、漂遊磁場を用いてもよい。媒体におけるバイアス磁場は、（図５に示すように）基板の平面にあることが可能であるが、或いは、スピントンネル接合の層の平面に成分を有する磁気層からの漂遊磁場を結果としてもたらす基板に対し垂直なバイアス磁場を考えることも可能である。与えた例は、面内感度（in-plane  sensitivity）を有する磁気抵抗素子を用いるが、垂直磁場にも反応する素子を使用することも可能である。磁気抵抗効果を用いたセンサの更なる説明については、「Frontiers  of  Multifunctional  Nanosystems」に発表されたＫ．−Ｍ．Ｈ．レンセン（Lenssen）による「Magnetoresistive  sensors  and  memory」（ＩＳＢＮ１−４０２０−０５６０−１（ＨＢ）又は１−４０２０−０５６１−Ｘ（ＰＢ）の頁４３１乃至４５２）を参照されたい。
【００３６】
記憶システムでは、データは、情報面上のセンサに対向するビットロケーションによるセンサ素子において発生する磁化方向により表される。読出しは、多層スタックにおいて検出される磁気抵抗（ＭＲ）現象に依存する抵抗測定により行われる。センサは、薄膜における異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果に基づくことが可能である。薄膜におけるＡＭＲ効果の振幅は、一般的に３％以下であるので、ＡＭＲの使用は、感度のよい電子機器を必要とする。より大きい巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果は、より大きいＭＲ効果（５乃至１５％）、従って、より高い出力信号を有する。磁気トンネル接合は、大きいトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果を使用し、約５０％までの抵抗変化が示された。ＴＭＲ効果のバイアス電圧への強い依存によって、実際の適用において使用可能な抵抗変化は、現在のところ、約３５％である。一般的に、ＧＭＲ及びＴＭＲは共に、多層スタックにおける磁化方向が平行である場合に、低抵抗をもたらし、磁化が逆平行に向けられる場合は、高抵抗をもたらす。ＴＭＲ多層では、電子がバリア層を通り抜けなければならないので、センス電流は層面に対し垂直に印加されなければならない（ＣＰＰ）。ＧＭＲ装置では、センス電流は、通常、層の面内を流れる（ＣＩＰ）。ＣＰＰ構成は、より大きいＭＲ効果を与え得るが、これらの全て金属である多層の平面に垂直な抵抗は、非常に小さい。
【００３７】
図６は、センサ素子を詳細に示す。センサは、読出し電流６７を、自由磁気層６２、トンネルバリア６３、及び固定磁気層６４の層からなる多層スタックに案内するための導電性材料からなるビット線６１を有する。スタックは、選択線６８を介して選択トランジスタ６６に接続される更なる導体６５を基に形成される。選択トランジスタ６６は、そのゲートにおいて制御電圧により作動されると、各ビットセルを読出しするよう読出し電流６７を地上電位に結合する。ＭＲＡＭメモリにおけるビットセル素子と同様に、固定磁気層６４（更に、固着層とも呼ばれる）及び自由磁気層６２に存在する磁化方向６９が、トンネルバリア６３における抵抗を決定する。自由磁気層における磁化は、図５と共に説明したセンサに対向するビットロケーションにおける材料が、矢印６０により示すニアフィールド作動距離内である場合に、その材料により決定される。
【００３８】
１つの実施例では、バイアス磁場を発生するために追加の手段を必要としないが、バイアス磁場は、スピントンネル接合内に効果的に組み込まれる。これは、例えば、以下の方法により達成され得る。組み込み式永久磁石が、スピントンネル接合の下方又は上方の追加の硬質磁気層か、又は、例えば、交換バイアス層か或いは「擬スピンバルブ」状のＭＲ素子の場合は、硬質磁気層といった「大きすぎる（over-dimensioned）」固着層により達成される。結果として得られる静磁気結合が、固着層と自由層との間の任意の直接交換結合を決定づけることが重要であり、これは、概して、スピントンネル接合について言えることである。静磁気結合の自由層への影響は、情報担体の軟磁性層が素子に近い場合、即ち、ニアフィールド作動距離内にある場合、はっきりと減少すべきである。このことは、ニアフィールド作動距離を十分に小さくし、また、層の厚さを十分に大きくすることによって達成されることが可能である。１つの実施例では、情報面における材料は、センサ素子における自由層の磁化方向と平行な方向に永久的に磁化される。磁束閉鎖（flux  closure）のため、情報担体における突起は、情報担体への結合が、ＭＲ素子内の他の層との結合より強い場合は、自由層の磁化の反転をもたらす。
【００３９】
センサ素子について、ＭＲＡＭに対する要件と比べて異なる要件によって、スピントンネル接合の構成及び特性は、ＭＲＡＭに使用される構成及び特性と比較して適応される。ＭＲＡＭについては、２つの安定磁化構成（即ち、平行及び逆平行）が、記憶装置のためには必要不可欠であるが、提案するセンサ素子においては、必ずしも必要不可欠ではない。ここでは、読出し感度が重要であり、一方で２つの安定磁化構成は、一般的に関連しない。当然ながら、例えば、固着層又は交換バイアス層における基準磁化方向は、不変であるべきである。従って、検出層として機能する自由層に対し、低保磁力を有する材料を選択することが可能である。
【００４０】
１つの実施例では、幾つかのセンサ素子が同時に読出しされる。ビットセルのアドレス指定は、交差線のアレイによって行われる。読出し方法は、センサのタイプに依存する。擬スピンバルブの場合、幾つかのセル（Ｎ）が、ワード線において直列接続されることが可能であり、というのは、これらの完全に金属であるセルの抵抗は、比較的低いからである。これは、Ｎ個のセルあたりに１つの切替素子（通常はトランジスタ）のみが必要であるという興味深い利点を提供する。関連付けられる不利点は、相対抵抗変化は、Ｎにより分割されることである。読出しは、ワード線（一連のセルを有する）の抵抗を測定することにより行われ、同時に、続けて、小さい正プラス負（positive  plus  negative）の電流パルスが所望のビット線に印加される。付随する磁場パルスは、２つの強磁性層の切替磁場の間にあり、従って、より高い切替磁場（検出層）を有する層は変わらず、一方、もう１つの層における磁化が所定の方向に設定され次に反転される。ワード線における結果として得られる抵抗変化の符号から、「０」か「１」が、ワード線とビット線との交差点におけるそのセルの中に格納されているのかを判断することができる。１つの実施例では、固定磁化方向を有するスピンバルブが用いられ、データは、もう一方の自由磁気層において検出される。この場合、セルの絶対抵抗が測定される。１つの実施例では、抵抗は、基準セルに対して区別をつけて測定される。基準セルは、切替素子（通常はトランジスタ）により選択され、これは、この場合は、１つのセル当たりに１つのトランジスタが必要であることを示唆する。１つのセル当たりに１つのトランジスタを有するセンサ以外に、或いは、セル内にトランジスタを有さないセンサも考慮される。交差点幾何学における、１つのセル当たりにゼロのトランジスタを有するセンサ素子は、高密度を提供するが、読出し時間が幾らか長い。
【００４１】
本発明のメモリ装置は、以下の用途において特に好適である。第１の用途は、例えば、ラップトップコンピュータ、又は、携帯可能音楽プレイヤといったリムーバブルメモリを必要とする携帯可能な装置である。記憶装置は、低電力消費量と、データへの瞬間アクセスを有する。記録担体は、コンテンツ分配のための記憶媒体として用いることも可能である。更なる用途は、非常に良好にコピープロテクトされたメモリである。この保護は、記録担体の記録可能／書換え可能なバージョンは存在せず、消費者は合理的に読出し専用情報担体をコピーすることができないという事実と、（正しい）バイアス磁場がない限り、情報担体の読出しは不可能であるという事実から実現するものである。例えば、このタイプのメモリは、ゲーム分配に好適である。現行の解決策とは対照的に、このタイプのメモリは、以下の特性を有する。即ち、容易に複製可能であり、コピープロテクトされ、インスタントオンであり、高速アクセス時間を有し、ロバストであり、動く部分がなく、低電力消費等である。
【００４２】
本発明は、軟磁性材料及び磁束ガイドを用いた実施例により主に説明したが、例えば、静電結合といった任意のタイプのニアフィールドインタラクションを用いることが可能である。尚、この文書において、「有する」という動詞及びその活用形は、列挙した素子又は段階以外の素子又は段階の存在を排除するものではなく、また、単数形で示される素子も、その素子が複数存在することを排除するものではない。また、任意の参照符号は、請求項の範囲を制限するものではない。本発明は、ハードウェア及びソフトウェアの両方により実施され得、また、幾つかの「手段」又は「ユニット」は、同じ１つのハードウェア又はソフトウェアアイテムによって表され得る。更に、本発明の範囲は、実施例に制限されるものではなく、本発明は、上述した各新規の特徴又は特徴の組合わせにあるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】情報担体部を示す平面図である。
【図２Ａ】パターン付き情報担体部を示す図である。
【図２Ｂ】エンボス加工された情報担体部を示す図である。
【図２Ｃ】埋込み粒子を有する情報担体部を示す図である。
【図３】読出し部を示す図である。
【図４Ａ】平面図として示す記憶装置と記録担体を示す図である。
【図４Ｂ】側面図として示す記憶装置と記録担体を示す図である。
【図４Ｃ】カートリッジ内の記録担体を示す図である。
【図５】情報面のニアフィールド作動距離におけるセンサ素子を示す図である。
【図６】センサ素子を詳細に示す図である。
【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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