(57)【要約】【課題】 磁気記憶層上または層間に配置された比較的低い透磁率のソフトな磁気材料のキーパ層を含む磁気記憶媒体・システムの実現。【解決手段】 低透磁率のキーパ層は、磁気記憶層の上または下の何れかに配置することができる。飽和していない状態では、キーパは磁気記憶層上の記録された遷移から出る磁束のための分路として機能し、キーパ内に記録された遷移の像の磁場を作る。この分路は、記録された遷移から出る信号磁束がヘッドに到達するのを防ぐ。磁気記憶層上の記録された遷移からデータを読取るために、バイアス電流がヘッドの巻線に印加され、キーパ層の一部分を飽和するバイアス磁束を生成する。飽和すると、キーパの部分はヘッド再生トランスジューサによって表される領域である記録された遷移から生ずる磁束を分路できない。【選択図】      図１
2007234221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板により支持された磁気記録媒体であって、
電気信号を表す磁気フラックスを記録する保磁力のある材料の層と、そして
該保磁力のある材料の層と平行に配置され、飽和していないときに７乃至１００の透磁率を含む透磁性の材料の層とを含み、なお、該透磁性の材料の層は飽和していないときに電気信号を表す該磁気フラックスを分路する
磁気記録媒体。
【請求項２】
該透磁性の材料の層へのバイアスフラックスの適用が、該透磁性の材料の層の一部を飽和させ、飽和した部分に隣接する領域の磁気フラックスが該飽和した部分を通過することを可能にする請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項３】
該透磁性の材料の層は、透磁性の材料の層の該部分を飽和させるのに必要とされるバイアスフラックスの大きさが該保磁力のある材料の磁化を変更するために必要とされるよりも小さいような厚さを有する請求項２記載の磁気記録媒体。
【請求項４】
該保磁力のある材料の層は該基板と該透磁性の材料の層との間にある請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項５】
該透磁性の材料の層は該基板と該保磁力のある材料の層との間にある請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項６】
該透磁性の材料の層と該保磁力のある材料の層との間に配置された非磁性材料の層をさらに含み、該非磁性材料の層は該透磁性の材料の層と該保磁力のある材料の層との間の交換結合を減少させる請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項７】
信号処理装置であって、
磁気フラックスとして信号を記録する磁気記録層と、飽和していないときに７乃至１００の透磁率であり、該磁気記録層の磁気フラックスを分路するキーパ層とを含む磁気記録媒体と、そして
該キーパ層の一部を飽和させるバイアスフラックスを生成する磁気トランスジューサとを含み、該キーパ層は該キーパ層の飽和した部分に隣接する磁気記録媒体の磁気フラックスが該キーパ層の飽和した部分を通過することを可能にする
信号処理装置。
【請求項８】
該キーパ層は、該キーパ層の該部分を飽和させるのに必要とされるバイアスフラックスの大きさが、該磁気記録層の磁化を変更するために必要とされるものより小さいような厚さを有する請求項７記載の信号処理装置。
【請求項９】
該信号は該磁気記録媒体の面に対して水平な磁化の軸を有する該磁気記録媒体に記録される請求項７記載の信号処理装置。
【請求項１０】
該磁気記録層が該キーパ層の上に重ねられている請求項７記載の信号処理装置。
【請求項１１】
該磁気記録層が該キーパ層の下に重ねられている請求項７記載の信号処理装置。
【請求項１２】
該磁気フラックスは磁気トランスジューサ内で該磁気フラックスにより表される信号を示す出力電圧を誘導する請求項７記載の信号処理装置。
【請求項１３】
さらに該磁気記録層と該キーパ層との間に配置され、該磁気記録層と該キーパ層との間の交換結合を減少させる非磁性材料の層を含む請求項７記載の信号処理装置。
【請求項１４】
該磁気トランスジューサは磁気抵抗トランスジューサである請求項７記載の信号処理装置。
【請求項１５】
基板上に支持された磁気記録媒体の製造方法であって、
保持力のある材料の層を付着し、
該保持力のある材料の層と平行に、飽和していないときに７乃至１００の透磁率を含む透磁性の材料の層を付着することを含む
方法。
【請求項１６】
保磁力のある材料の層と透磁性の材料の層との間に非磁性材料の層を付着することをさらに含み、該非磁性材料の層は該透磁性の材料の層と該保磁力のある材料の層との間の交換結合を減少させる請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
磁気記録媒体に記録された信号を処理する方法であって、
飽和していないときに７乃至１００の透磁率の透磁性の材料の層と平行な保磁力のある材料の層を含む磁気記録媒体を提供し、
透磁性の材料の層の一部を飽和させる磁気バイアスフラックスを生成し、そして
透磁性の材料の層の飽和した部分に隣接する保磁力のある材料の層に記録された信号を表す磁気フラックスを検出する
ことを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録再生システム、とくに磁気記憶層および関連した比較的低い透磁率キーパ層とを含み、磁気抵抗（ＭＲ）再生ヘッドと協同して動作する磁気記憶媒体を有する磁気記録再生システムに関する。本明細書では比透磁率を慣用に従って単に透磁率と呼ぶこととする。
【背景技術】
【０００２】
通常の広帯域で高密度の磁気信号処理において、磁気記憶媒体との間を移動する磁気フラックスは、磁気トランスジューサ（すなわち、ヘッド）の磁気コアに浸透する。再生動作モード中に、このフラックスは誘導された出力電圧を生成し、それは適切に増幅した後に、磁気コアに浸透してゆく媒体から再生された磁気フラックスを表すものとなり、また利用装置によって使用するのに適したものとなる。記録動作モード中に、透磁性のあるフラックスは、トランスジューサのコイル巻線に印加される電流から生成され、このフラックスは磁気記憶媒体内で代表的信号を記録するためのコア内に作られた物理ギャップからの縁取りとなる。
【０００３】
従来の技術の磁気記憶システムの１つの問題は、種々の損失が、磁気記憶媒体とトランスジューサとの間の信号転送中に発生することである。大きな方の損失の１つは、“スペースロス（空間損失）”と呼ばれ、磁気記憶媒体とトランスジューサとの間の物理的空間から生じる。空間損失は、再生動作中にとくにひどく、このような損失の効果はなかでも顕著である。空間損失を減少させるこれまでの努力は、主として動作条件が許す限り磁気記憶媒体表面の近くにトランスジューサを配置することによって物理的間隔を減少することを伴っていた。しかしながら、そのような位置取りは、とくにトランスジューサが記憶媒体と接触せずにその上で支持されている、すなわちトランスジューサが記憶媒体に対して“飛ぶ（フライ）”状態の装置においては、トランスジューサと磁気記憶媒体との間の衝突の可能性を増加することを伴っている。他方で、トランスジューサが媒体と物理的接触をしているときには、接触によって損傷を与える摩耗が発生する。しかしながら、接触ヘッドが使用されるときは、このようなディスクにおいて標準的となっているカーボンのオーバーコートによってヘッドが記憶媒体から依然として分離されることに注意すべきである。
【０００４】
空間的損失に加えて、トランスジューサとの間の信号転送の効率の悪さによって信号品質は不利な影響を受ける。再生ギャップ損失は、効率の悪さの原因の１例である。再生ギャップ損失は、トランスジューサと媒体との間の信号転送に影響を与える原因となるトランスジューサ内の有限長の物理的ギャップによって発生し、短い方の波長での出力信号の損失によって明白となる。再生ギャップ損失は、トランスジューサの幾何学的形状の本質的な結果であると一般的に考えられている。
【０００５】
Ｗｏｏｄ、他の米国特許第 5,041,922号明細書は、本発明の出願人に譲渡され、磁気的に飽和可能な高透磁率材料の上または下に位置する“キーパ”層を有する磁気媒体を含む磁気記録システムを開示している。特許第 5,041,922号明細書に記載されているように、キーパ層の特性は、ヘッドの磁極の延在部として動作するように選択され、それによってヘッドを磁気媒体に効果的に一層近付け、空間損失を減少する。ヘッド磁極材料の特性の１つは透磁率が高いので、特許第 5,041,922号明細書のキーパ層材料も高い透磁率を有するように選択された。材料の透磁率は、一般的に薄膜装置の厚さの関数であるので、高い透磁率を得るときには、比較的に厚いキーパ層が要求される。
【０００６】
厚いキーパ層を使用すると、記録損失を増加する可能性がある。一般に、記録損失は、媒体の上に重なっている磁気的に飽和可能な層の厚さが増加するのにしたがって増加する。これは主として、データを記録する磁気記憶層に到達するためには書込みフラックスが重なり合っているキーパ層に浸透しなければならないので、トランスジューサからの書込みフラックスの減衰が原因となる。したがって、特許第 5,041,922号明細書で開示された高透磁率のキーパ層は、再生動作中にシステムの信号対雑音比を向上するが、高い透磁率を達成して全利得を減少するのに必要とされるキーパ層の厚さのために、記録損失を増加することになる。
【０００７】
従来の技術の磁気記憶システムに関する付加的な問題は、誘導ヘッド（フェライトまたは薄膜）の広範囲にわたる使用による。ディスクの密度が増加するのにしたがって、一層密度の高いディスクの遷移と関係するより弱い信号を検出するために、ヘッド内のコイル数（すなわち、ターン数）も増加しなければならない。しかしながら、これはヘッドのインダクタンスを許容できないレベルまで増加し、再生増幅器のキャパシタンスとシステムを共振させ、磁気記憶媒体に記録されるデータ再生と干渉することになり得る。
【０００８】
増加したヘッドのインダクタンスも、書込みサイクル中に問題を生ずる。ヘッドのインダクタンスが一層大きくなると、先端領域でディスクに書込むのに十分なフラックスを使用可能にする前に、電流が巻線を通って増加するのにかかる時間が一層長くなる。したがって、設計者は十分に緩慢な書込み速度を選択して、ディスクが許容可能な基準内で動作することを保証するか、またはより大きなドライブ回路を設けて高いインダクタンスを克服するのに十分なようにヘッドを駆動（印加する電圧を増加する）しなければならない。
【０００９】
誘導ヘッドに関する別の問題は、磁気記録媒体の密度が増加するのにしたがって、ヘッドによって生成される雑音も増加することである。これは、次には、誘導ヘッドを使用する磁気記憶システムによって達成することができるシステムの信号対雑音の機能を減少し、結果的に記録密度を制限する。
【００１０】
したがって、向上した記憶容量を有する磁気記憶媒体およびシステムが必要とされる。さらに、記録モードの動作中に向上したシステムの信号対雑音比を有し、さらに記録損失を減少する磁気記憶媒体およびシステムが必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、システムの信号対雑音比を向上させ、記号（シンボル）間の干渉を減少することによって、記憶密度の向上した磁気記憶再生システムを提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、空間損失の減少した磁気記憶再生システムを提供することである。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、記録損失を減少し、再生信号の利得を向上させた磁気記憶再生システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の磁気記憶システムは、比較的に低い透磁率のキーパ層、および磁気記憶層の上に配置されたソフトで磁気飽和可能な材料から成る磁気記憶媒体を含む。低透磁率の材料は、磁気記憶層の上または下に配置することができるが、それでも依然として意図された方法で機能する。さらに、非磁性、すなわち“遮断(break) ”層は、キーパと記憶層との間で使用して、これらの層の間の交換結合を減少することができる。
【００１５】
飽和していない状態で動作するとき、低透磁率のソフトな磁気材料は、磁気記憶層上の記録された遷移から放出するフラックスのための分路（シャント）として機能し、それによって消磁を減少する効果を有する比較的にソフトな磁気材料に記録された遷移のイメージフィールド（像磁場）を生成して、記録された遷移長を減少する。この分路は、記録された遷移から放出されて、システムのトランスジューサヘッドに到達するフラックスレベルを実質的に減少する。分路はさらに、熱消磁に対する記録された遷移の安定性を増加する。
【００１６】
その結果、磁気記憶層上の記録された遷移からデータを読取るために、飽和バイアス電流がヘッドの巻線に印加されて、十分な強度と方向をもつバイアスフラックスを生成して、その遷移に近接しているソフトな磁気材料の一部分を飽和する。ほぼ飽和状態に飽和されるかまたは駆動される一方で、このソフトな磁気材料の部分は記録された遷移から放出するフラックスをもはや分路することはできない。これによって、記録された遷移からのフラックスの実質的に全てをヘッドに結合することができる。
【００１７】
とくに、低透磁率のソフトな磁気材料は、磁気記憶層上の記録された遷移をまたぐフラックス勾配の傾斜を増加することによって、キーパのない媒体と比較してより狭いパルスを再生する。都合よく、誘導されたヘッドの出力電圧は記録された遷移からの残りの磁化の大きさ、および記録された遷移を横切るフラックス勾配の傾斜（すなわち、磁化変更率）の関数であるので、これは再生モード中にヘッド内で誘導された出力電圧を増加する。さらに、このより狭く再生されたパルスは、記号間の干渉を減少し、記録密度を一層大きくする。
【００１８】
そのバイアスされていない状態で、キーパは磁気記憶層上の記録された遷移からの全てのフラックスを実質的に分路し、記憶層からフリンジ（縁取り）しているフィールド（磁場）を減少するので、このソフトな磁気層は、特許第 5,041,922号明細書で使用されている用語と同じ意味で“キーパ層”と呼ばれる。バイアスフラックスが、キーパ層の関連部分を飽和して、分路を終端するために供給されるときには、記録された遷移を表すデータのみを再生することができる。キーパによってフラックス（磁束）を分路することによって側のフリンジしているフィールド、および効果的なトラックの幅にインパクトを与える。これは代って、記録システムで１０倍の一層高いトラック密度を獲得できる。
【００１９】
例示的実施形態では、キーパ層は比較的に高い保磁力および低い透磁率を有するソフトな磁気材料の比較的に薄い層から形成されており、それは比較的に低いバイアスフラックスレベルで飽和するが、磁気記憶層のみからのフラックスによって飽和することはできない。一般に、ソフトな磁気材料はどんな透磁性の合金であってもよく、適切な材料にはパーマロイ、センダスト、およびスーパーセンダストが含まれる。
【００２０】
好ましくは、キーパ層の透磁率は、ヘッドがバイアスフラックスを供給しないとき、記録された遷移の適切な分路（または像もしくは画像）を与えるのに十分である。例えば、７という程度の低い透磁率は、適切な分路効果（大気の透磁率は１である）を与えることができる。したがってキーパ層を比較的に薄くして、記録損失を減少することができる。
【００２１】
本発明の特徴は、それが向上したシステムの信号対雑音比と減少した記号間の干渉とにより記録密度を増加できることである。この減少した記号間の干渉は、記録された遷移長を減少して、キーパ層の飽和領域を通るフラックスを狭くすることによってもたらされる。
【００２２】
本発明の別の態様によると、キーパ層の飽和は、読取り動作中に１つだけの記録された遷移からのフラックスをヘッドに結合してもたらされる。したがって、隣接する記録された遷移からのほぼ全てのフラックスは、キーパ層の飽和されていない部分によって分路される。これによって、読取られるもの以外の記録された遷移からの記号間干渉を減少し、キーパのある媒体に対するキーパのない媒体のデータ容量を増加する。
【００２３】
本発明の別の長所は、それが磁気記憶システムで使用されるヘッドトランスジューサの形式とは無関係であることである。例えば、本発明はフェライト薄膜の誘導または磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドで動作することができる。磁気的な分路としてのキーパ層の作用は、キーパ層の透磁率とヘッド磁極の透磁率との整合と無関係である。
【００２４】
低い透磁率のキーパ層を使用する磁気記憶媒体と協同して動作するとき、ＭＲヘッドは記号間の干渉およびシステムの信号対雑音比を向上し、記憶媒体の密度をより高くする。とくに、トランスジューサヘッドは、通常のＭＲヘッド、または変形したＭＲヘッドであってもよい。
【００２５】
通常のＭＲヘッドは、別々の誘導書込み素子とＭＲ感知素子、および感知素子をバイアスして、ＭＲ素子を線形感知領域内で動作させる隣接するバイアス素子（例えば、外部磁気、ハードまたはソフト層、あるいは電流搬送導体）を含んでいる。バイアス素子は、キーパ層の一部分を飽和し、そこを介してフラックスは読取り動作中にヘッドを通る。ヘッドは高透磁率のシールド間に配置されて、ＭＲ素子に浸透する側のフリンジしているフィールドを減衰する。
【００２６】
本発明は、読取り動作のためにＭＲ素子を含み、書込み動作のために使用される誘導素子に磁気的に結合されるようにした変形ＭＲヘッドを使用することもできる。これらの実施形態では、誘導ヘッドの周りに配置された導体は、読取り動作中にバイアスフラックスをキーパ層へ供給するために使用することができる。
【００２７】
磁気記憶媒体は、磁気記憶システムで使用されるヘッドトランスジューサとは無関係である。例えば、本発明は、巨大なＭＲヘッドを含む、フェライトの薄膜または磁気抵抗ヘッドで動作することができる。
【００２８】
本発明のこれらの、またはその他の目的、長所、および特徴は、添付の図面で示されているように、好ましい実施形態の以下の詳細な説明を考慮して一層明らかにしていく。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
ここで図１を参照すると、磁気記憶媒体24へデータを書込み、そこからデータを読取る磁気トランスジューサ22を含む磁気記憶システム20が示されている。トランスジューサ22は、ギャップ28を形成している磁極26、27から成り、導電性の巻線30は磁極の一方に配置されている。トランスジューサ22は図を簡単にするためにフェライトヘッドのように示されているが、当業者は、薄膜、または磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドのような他のヘッド設計を使用できることを認識するであろう。ここで、ＭＲヘッドを使用する幾つかの磁気記憶システムの実施形態を詳細に記載する。
【００３０】
磁気記憶媒体24は、基板32、磁気記憶層34、および低透磁率のキーパ層36を含んでいる。磁気記憶媒体24は、剛性または可撓性のディスクドライブ、またはテープである。本発明は、剛体のディスクドライブに関係付けて記載されているが、可撓性のディスクドライブおよびテープにも応用可能であることを理解すべきである。基板32はアルミニウム、プラスチック、またはガラスのような非磁性材料である。非磁性材料の遮断層33が、記憶層34とキーパ層36との間に配置されている。このような構造は、キーパシステムの機能を向上することが分っている。
【００３１】
磁気記憶層34は、当接している境界で記憶遷移41を形成している複数の記録領域37乃至40に分割される。デジタルまたはアナログ信号の何れかを、当業者に知られている種々の通常方法で磁気記憶媒体に記録することができる。例示的実施形態では、デジタル信号を磁気記憶層に長手方向に記録することが好ましく、ここで各記録領域37乃至40は１ビットのデータを記憶するのに適している。記憶層34は、コバルト、クロミウム、タンタルのような、高保磁力のハードな磁気材料である。層は、バインダ内に分散した磁気材料を含むことができ、また高保磁力の磁気材料または金属合金の薄膜であってもよい。層は、図１のように図面において主として長手方向（すなわち、水平方向）に示される記録磁化を与える長手方向の異方性を有するように選択されることが好ましい。各記録領域37乃至40の磁化極性は水平方向に矢印によって示され、矢印方向は各領域内の磁化極性を示している。
【００３２】
本発明によると、磁気記憶媒体24は低透磁率キーパ層36も含む。キーパ層36は、比較的に低い透磁率のソフトな磁気材料であり、これは小さいバイアスフラックスによって飽和することができる。しかしながら、磁気記憶層34からのフラックスがキーパ層に作用する唯一のフラックスであるとき（すなわち、バイアスフラックスが供給されないとき）、材料は飽和しない。適切な材料には、パーマロイ、センダスト、スーパーセンダストが含まれる。
【００３３】
キーパ層36の特徴は、巻線30からのバイアスフラックスがないとき、層36が記録領域37乃至39からフラックスを分路して、記録領域に当接しているキーパの一部分の領域で磁気像の生成を確実にするように選択される。図１は、巻線30を通る磁気電流Ｉbiasがゼロでる場合を示している。この状況において、キーパは分路として作用し、記録領域の磁化のキーパ層内で像を確立する。例えば、記録領域38に隣接しているキーパ層36の一部分は、記録領域38へ浸透していくフラックスと較べて反転像を形成しているフラックス（破線で示されている）を導く。像の品質（したがって分路の効果）は、キーパ層の透磁率の関数として図２にグラフで示された像効率によって特徴付けることができる。像効率は、ほぼ７の透磁率に対して約７５％であり（大気の透磁率は１である）、１００より大きい透磁率に対してほぼ１００％に等しい。像効率は、分路としてのキーパ層の効率を示している。像効率がほぼ１００％になると、キーパ層は分路としてより効果的になり、したがって、もっと僅かのフリンジするフィールドが磁気記憶媒体24から出ていく。“低透磁率”というのは約１０００よりも少ない透磁率を含み、好ましくはキーパ層の透磁率はキーパ層の飽和していない部分で約１００よりも小さくなる。
【００３４】
図３を参照すると、再生動作中に、ＤＣバイアス電流が巻線30に印加されて、磁極26、27間に配置されたキーパ層36の一部分に浸透して飽和するバイアスフラックス58を生成し、飽和したアパーチャ（開口）領域60を確立する。アパーチャ領域60はバイアスフラックス58によって飽和されるので、キーパのこの部分を通る分路は実質的に終端する。ディスクが回転し、記録遷移41が飽和したアパーチャ領域60を“通り抜け”るときには、記録遷移部41からのフラックスがアパーチャ領域の外側をフリンジし、記録遷移によって表されるデータを示すヘッドの出力電圧を誘起することに注意すべきである。飽和したアパーチャ領域60はアパーチャとして機能し、フラックスは磁気記憶層34から、領域60が飽和しているのでそこを通ることができる。
【００３５】
図４は、信号処理システム90のブロック図であり、本発明にしたがって低透磁率層（図示されていない）を有する磁気記録媒体24を含んでいる。磁気記録媒体24は、剛体のディスクで、磁気トランスジューサ22の下で回転するためにモータスピンドル94上に装着されている。トランスジューサ22は、記録動作モード中には入力信号電流を、また再生動作モード中にはバイアス電流および出力信号を伝導する巻線30を含む。
【００３６】
記録モードでは、第１のスイッチ98は開放されていて、第２のスイッチ99は第１の位置（実線で示されている）にある。これらのスイッチの位置によって、記録増幅器104 から巻線30へ信号を供給し、磁気記憶媒体24へ書込むことができる。
【００３７】
再生モードでは、第１のスイッチ98は閉じられていて、スイッチ99は第２の位置に配置されている。スイッチ98を閉鎖することによって、調整可能なＤＣ電流源108 はライン110 上でＤＣバイアス電流を巻線30へ印加することができる。図３に関連して上記で説明されたように、このバイアス電流Ｉbiasはキーパ層36の一部分を飽和するバイアスフラックスを生成し（図３参照）、飽和したアパーチャ領域60を生成する（図３参照）。アパーチャ領域60（図３参照）によって、磁気記憶層からのフラックスをトランスジューサ22に結合することができ、巻線30に出力電圧を誘導する。出力信号は、ライン上をスイッチ99へ通って、直列キャパシタとして示されているＤＣフィルタ114 へ送られる。キャパシタは成分を減衰させるために直列バイアス信号によって生成された出力電圧信号の減衰ＤＣに接続される。ＤＣフィルタ処理信号は、ライン116 上で再生増幅器118 に供給され、増幅されたフィルタ処理信号をライン120 上で利用装置122 へ供給する。
【００３８】
図４の実施形態では電流を使用して、キーパ層内で飽和したアパーチャ領域60を確立するが、飽和は他の方法でも達成することができる。例えば、キーパ層に近接している永久磁石をトランスジューサ22の磁気コアと相互作用するように使用して、飽和したアパーチャ領域を形成するために必要とされるキーパ層の局部的な飽和に作用させることもできる。さらに、ＤＣ源ではなく、ＡＣ電流源を使用することもできる。ＡＣバイアスを使用するとき、ＡＣ電流源を使用して、磁気記憶媒体に転送される情報信号に対して非常に迅速なバイアスされた信号の状態間で遷移を行なうことが好ましい。さらに、ＡＣバイアスを使用するとき、キャパシタをＡＣフィルタと置き換えて、望ましくないバイアス生成信号が誘導された出力電圧信号を読取るシステムに結合されるのを防ぐことが必要な場合がある。
【００３９】
発明者による最近のテストによって、比較的に低い透磁率のキーパ層が、Ｗｏｏｄ、他による米国特許第 5,041,922号明細書で開示されたのと類似の長所を達成できることが思いがけなく判断された。なお前記特許は本発明の共同発明者の１人を含み、本発明の出願人に譲渡された。特許第 5,041,922号明細書で明白に開示されたように、キーパ層がヘッド磁極の透磁率に近い透磁率を有することを要求する前提条件に基いて、高透磁率のキーパ層が選択された。主として、この前提条件は、高透磁率のキーパがヘッド磁極の延在部（物理的延在部ではない）として効果的に動作して、空間損失を減少するという考えに基いている。
【００４０】
発明者は、磁気記憶層に与えられるキーパ層を有する剛体のディスクドライブシステムの最近のテスト中に、剛体のディスクの磁気記憶層上に与えられるキーパ層の透磁率を測定した。キーパ層は高透磁率のキーパを確立するために、磁気記憶層上に付着される。しかしながらキーパ層の透磁率は、この測定によって実際には発明者が効果的なキーパとして作用することが必要であると考えていた透磁率よりも著しく低いことが示された。予測しなかったことであるが、この低透磁率のキーパを使用しても、キーパのあるディスクドライブは、キーパのないディスクドライブよりも著しい機能的向上を達成した。
【００４１】
図５は、キーパ層のない通常のディスクドライバシステム、および図１および３に示されているような低透磁率のキーパ層を有するディスクドライブシステムに対する振幅利得を比較する、テストデータの周波数応答プロット140 を示している。デシベル（ｄＢｓ）値で示される相対出力は垂直軸に沿ってプロットされ、記録密度は水平軸に沿ってプロットされている。ｄＢの周波数応答値は通常のキーパのないディスクに対しては第１のライン142 に沿って複数の点でプロットされ、一方で低透磁率のキーパのある媒体のｄＢで示される出力値は第２のライン144 に沿ってプロットされる。図示されているように、キーパ層のあるディスクの出力レベルは、キーパのない媒体の出力値よりも常に数ｄＢ高い。これは、主としてキーパによって一層大きいフラックス勾配が生成されて、ヘッドフラックスの変更率が一層高くなるためである。
【００４２】
これらのテスト測定は、 Teletrack社から市販されている剛体のディスクドライブスピンスタンド、およびギャップトランスジューサヘッドの Sunward金属を使用して行われた。ヘッドに対するディスクの角速度は、毎秒５７５インチである。通常のディスクドライブは、磁気記憶層上に配置された約１５０乃至１７０オングストロームの厚さの保護カーボン層を含んでいる。低透磁率のディスクは、１０乃至５０オングストロームの厚さの第１の層のクロムを付着することによって構成された。その後第２の層のセンダストを付着して、７５乃至２５０オングストロームの厚さになる。１５０乃至１７５オングストロームの厚さの保護カーボン層をこのセンダストに接着して、この構造体を通常の方法でルーブ（ｌｕｂｅ）される。
【００４３】
向上したシステムの出力値が比較的に低い透磁率のキーパを使用するディスクドライブに関係付けられる理由は、主として飽和したアパーチャ領域60でフラックス勾配を効果的に増加するためであると考えられている（図３参照）。発明者がフラックス勾配によって達成されると考えた理由をここで簡単に説明する。
【００４４】
図６Ａは、残りの磁化が極性を変更する遷移領域で複数の記録遷移184,186 を含む磁気記憶層182 を有するような、従来の技術のキーパのない媒体180 の概略図を示している。記録された遷移からのフラックス181 は、媒体の周りの自由空間へフリンジする全体的なフィールドである。遷移領域からのこのフラックス181 の勾配は、ライン190 と媒体に対して垂直なライン191 との間の角度φによって表される。２０のヘッド電圧の振幅は、フラックス勾配の急峻さの関数である。すなわち、勾配が大きくなるほど、ヘッドの出力電圧は大きくなる。通常のキーパのない媒体では、存在している記録ビット間に強力な消磁効果がある。この消磁は記録された遷移を不鮮明にする（ぼかす、ｓｍｅａｒ）か拡散（ｄｅｆｕｓｅ）させ、これがフラックスの勾配を効果的に低減して、ヘッド出力電圧を減少する。記録されたビットの消磁効果は、パッキング密度が増加するのにしたがって一層大きくなる。
【００４５】
図６Ｂを参照すると、低透磁率のキーパ層202 および磁気記憶層204 を有する磁気記憶システム200 の概略図が示されており、ここで磁気記憶層204 は複数の記録された遷移206 および208 を含んでいる。再生モード中に、キーパの上を飛んでいるヘッドはキーパ層内に読取りアパーチャ210 を確立する。これによって記録された遷移208 からのフラックス212 はキーパ表面からフリンジすることができる。一度に１つの記録された遷移からのフラックスのみが、読取りアパーチャ210 からフリンジすることができる。媒体内の残りの遷移はキーパによって分路され、フリンジフラックスを生成しない。これによって、キーパのある媒体内の消磁フィールドおよび再生遷移長は減少する。さらに、フリンジするフラックスは、キーパのない媒体のまわりの全体的なフリンジするフィールドとは反対に、比較的に小さい読取りアパーチャ210 を通って強制的に出ていく。消磁を減少する効果とフリンジするフラックスを遷移から読取りアパーチャ210 へ移動する効果とを組合せることによって、フラックス勾配214 を急峻にまたは大きくし、これが代って角度φを小さくして、キーパのない媒体上でキーパのある側からのヘッドの出力電圧を一層高くする。
【００４６】
キーパ層は、スパッタリングを含む当業者に既知の適切な付着技術を使用して付着することができる。先のテスト結果は、約１００オングストロームの厚さを有するセンダストキーパ層が局部的なパッキング密度を向上している。一般的に、キーパ層は、記録損失を減少するために可能な限り薄く生成されるべきである。
【００４７】
低透磁率のキーパ層によって、磁気記憶媒体上で飛んでいるヘッドはキーパとは無関係に動作することができ、再生モード中に、ヘッドのみがキーパをバイアスして、フラックス検出器として動作する。
【００４８】
図７は、代りの実施形態の断面図であり、キーパのある磁気記憶媒体130 は２つのキーパ層132 および134 を含んでいる。この実施形態では、第１のキーパ層132 は磁気記憶層34上で記録された遷移41からフラックスを一部分のみ分路するように選択される。キーパフィールドは、磁気記憶層と反対の磁極を有するので、キーパ層の２層システムは各層でフラックスに集中する。これによって遷移極性による変動は減少し、その結果反対磁極のディスク上で記録された信号に対してヘッド内で誘起された出力電圧の非対称は減少する。
【００４９】
図８は、別の代りの実施形態を示しており、図中の磁気記憶再生システム320は、磁気記憶媒体24からデータを読取る磁気トランスジューサ322 を含んでいる。トランスジューサ322 は、非磁性材料のシールド326,327 、磁気抵抗（ＭＲ）フラックスを感知する素子328 、非導電層329 （例えば、セラミック材料またはガラス）、およびソフトな隣接層330 を含んでいる。ＭＲ素子は導体であり、ライン332 上でバイアス電流源334 からのバイアス電流信号Ｉbiasを受信して、その線形感知領域付近で動作するようにＭＲ素子をバイアスする。ＭＲ素子はライン336 上で電気信号を生成し、それは再生５回路338 へ入力され、利用装置（図示されていない）へ出力される。
【００５０】
バイアス素子328 に印加されるバイアス電流Ｉbiasがゼロであるとき、キーパ36は分路として機能し、記録領域37乃至40内の磁気のキーパ層の像を確立する。再生動作中に、バイアス電流源334 はＤＣバイス電流をＭＲ素子328 へ印加し、キーパ層の一部分を浸透して飽和するバイスフラックス360 を飽和したアパーチャ領域362 に対して確立するために生成する。飽和領域362 がバイアスフラックス360 によって飽和するとき、キーパの一部分を通る分路は実質的に終端する。ＭＲ素子に対する同じバイアス電流もキーパをバイアスするために使用されることに注意すべきである。とくに、ディスクが回転されて、記録遷移41が飽和したアパーチャ領域360 を“通る”とき、記録遷移41からのフラックスはアパーチャ領域の外へフリンジし、記録遷移によって表されるデータを示すヘッド出力電圧を誘導する。上述のように、飽和したアパーチャ領域362 はアパーチャとして動作し、領域362 が飽和しているために、磁気記憶層34からのフラックスはそこを通ることができる。バイアスフラックス360 もＭＲ素子328 をバイアスして、線形感知領域でこの素子を動作させる。
【００５１】
図８の実施形態は電流を使用して、キーパ層内で飽和したアパーチャ領域362を確立するが、他の方法で飽和を達成することもできる。例えば、ＭＲ素子328およびキーパ層近くで永久磁石が使用されて、飽和したアパーチャ領域362 を形成して、ＭＲ素子を適切にバイアスするために必要とされるキーパ層の局部的飽和に影響を与える。他の適切なＭＲヘッドバイアス技術は、別々のハードまたはソフト層のあめんぼう型導体（床屋の看板形導体、barber pole conductor ）で、または隣接する対のセンサを使用することによってバイアスフラックスを生成することを含む。一般的に、各バイアス技術はＭＲ素子を適切にバイアスし、キーパの一部分を飽和して、アパーチャの領域362 を確立できなければならない。
【００５２】
上述のように、向上したシステムの出力値が比較的低い透磁率のキーパを使用するディスクドライブと関係付けられる理由は、主として飽和したアパーチャ領域62でフラックス勾配を効果的に増加するからである（図１参照）。これによって、ＭＲ素子、ゆえにＭＲ素子の電気出力に結合するフラックスの大きさは増加する。
【００５３】
図９は、変形したＭＲヘッド452 を含む代りの実施形態の磁気記憶システム450 を示している。変形したＭＲヘッド452 はそれぞれ磁極454 、456 を含み、これらの磁極の間には支持ブリッジ458 が配置されて間隔を隔てられ、隙間460 を形成している。ヘッドコアのこれらの主要な部分はフェライトで形成されることが好ましい。示された実施形態では、ブリッジ458 はさらにＭＲ感知素子462 を含み、これは全体的に非磁性の絶縁スペーサ464,466 間に挟まれている。スペーサは、例えばガラスまたはアルミニウムであってもよい。さらに、ソフトな磁気の隣接層467 （ＳＡＬ）は、スペーサ内の感知素子462 の一方の側に与えられる。層467 は、非磁性の絶縁スペーサ469 によってＭＲ感知素子から分離される。これらの全ての層は、既知の通常の処理段階によって形成することができる。
【００５４】
ヘッドは、ギャップ型構造で金属を使用してフェライトから構成されるか、または薄膜技術を使用して構成することもできる。ヘッド効率を最大にするために、小さい巻線窓468 がヘッドに設けられ、短い磁路が使用される。
【００５５】
示された実施形態では、巻線窓を通るコイル470 が配置されている。薄膜技術を使用してヘッドを構成するとき、ヘッドと一緒に薄膜コイルを生成できることを認識すべきである。フェライトを使用するものでは、適切な寸法の分離した導電ワイヤが使用される。何れの場合でも、コイル470 は導体474 によって書込み記録回路472 に接続されるように構成される。システムが記録モードで動作するとき、コイルはスイッチ476 を介して記録増幅器478 に接続され、ヘッドは通常の誘導ヘッドのように機能する。
【００５６】
とくに、記録増幅器478 は記録信号をコイル470 に与えて、ヘッドギャップ460 の下の領域でキーパ層36の一部分を飽和するのに十分な記録フィールドを生成する。キーパが記録フィールドによって飽和されるとき、飽和領域の透磁率はドロップし、ヘッドからの記録フラックスは、飽和領域の何れかの側の飽和していない部分を通ってキーパ36の下の記憶層34を進む。
【００５７】
再生モードでは、コイル470 はスイッチ476 を介してバイアス源480 に接続される。その後小さいＤＣまたはＡＣバイアス信号がヘッドコイル470 に供給されて、ヘッドギャップの直ぐ下のキーパ層の領域462 を飽和するのに十分なバイアスフラックスをヘッドギャップ内に生成する。再びこれによってキーパの透磁率は減少し、飽和したアパーチャ領域462 の直ぐ下の記録遷移41からのフラックスはヘッド452 に到達することができる。その後この信号フラックスは磁極454,456 を介してＭＲセンサ462 へ導かれ、ここでセンサの抵抗率は既知の方法でフラックスの大きさの結果として変化する。
【００５８】
キーパバイアスに加えて、ＭＲ感知素子462 は再生モードで付加的なバイアスフラックスを要求して、その出力信号を線形にする。示された実施形態では、このバイアスは、ＭＲ素子に隣接するソフトな隣接層467 によって与えられる。ＭＲセンサ462 内の感知電流は、ソフトな隣接層467 内でフィールドを誘導し、それは戻ってＭＲセンサに結合される。誘導されたフィールドからのフラックスはＭＲセンサをバイアスして、ＭＲセンサは高感度でフラックスを検出するために線形感知領域で動作する。
【００５９】
図１０に詳細に示されているように、ＭＲセンサは抵抗器484 および感知電流源486 を含む再生回路482 に接続される。都合よく、ＭＲセンサ462 の抵抗率の小さな変化は記憶層34（図９参照）内の記録されたビットの存在を識別するのに十分な大きさをもっている抵抗器484 をまたぐ電圧変化を生じさせる。この電圧の変化は、ライン490 上の高感度のＭＲ検出信号を利用装置（図示されていない）に供給する再生前置増幅器によって増幅される。
【００６０】
図１１は、磁気記憶再生システム500 を示すさらに別の実施形態を示している。このシステムは、ＭＲセンサが誘導ヘッドのギャップ領域に配置されていることを除いて、図９に示されたシステムと実質的に同じである。
【００６１】
ここで説明されているように変形されたＭＲセンサのヘッドコア内に組込まれたＭＲ感知素子は、キーパのある媒体の記憶システムと共に数多くの長所を与える。ＭＲセンサの出力電圧は、記録されたフラックスの振幅（記録されたフラックスの変更速度ではない）の唯一の関数であるので、誘導ヘッドと比較してセンサから一層大きい出力電圧を得ることができる。この結果、記録密度をより高くするために必要な信号対雑音の特徴を向上するＭＲセンサの特徴は、著しく減少した空間損失を有するここで説明されたキーパのある媒体システムのようなシステムで使用するのにとくに適している。
【００６２】
ここに記載された変形されたＭＲの実施形態は、同じヘッド構造によって読取りおよび書込みの両方の機能を実行するように構成されていることが明らかである。しかしながら、ここに記載された感知構造が、感知または読取り動作のためのみに使用できることも認識すべきである。
【００６３】
本発明を実行する際に他のコーティングおよびオーバーコーティングを開示された層と一緒に使用できることも容易に理解できる。例えば、非磁性層（図示されていない）を磁気記憶層上に配置して、キーパ層と磁気記憶層との間の磁気交換結合の効果を妨げ、これらの層を磁気フラックスに対して別々に反応させて、キーパ層に記憶層からのフラックスを分岐するようにする。この非磁性材料は、クロム、カーボン、またはシリコンを含むことができる。このような非磁性層を取り囲む磁気記憶媒体構造の例としては、1993年 7月 8日出願の国際特許出願第WO93/12928号明細書（"Magnetic Recording Media Employing Soft Magnetic Material" ）があり、ここで引例として参照する。図７に示された２つのキーパを有する実施形態では、この薄い非磁性の層を第１と第２のキーパ層間に配置することもできる。
【００６４】
なお、本明細書の実施形態の記載は以下の発明を含む。
【００６５】
（１）基板と、磁気信号を記憶するために前記基板上に配置された保磁力のある材料と、前記保磁力のある材料上に配置された透磁性で、磁気的に飽和可能な材料とを含み、前記磁気的に飽和可能な材料が比較的に低い透磁率を有する磁気記録媒体。
【００６６】
（２）前記磁気的に飽和可能な材料が、前記材料が飽和していないときに１０００よりも低いＤＣ透磁率を有する上記（１）に記載の磁気記録媒体。
【００６７】
（３）前記磁気的に飽和可能な材料が、飽和していないときは５乃至１００のＤＣの透磁率を有する上記（１）に記載の磁気記録媒体。
【００６８】
（４）前記保磁力のある材料が、前記飽和材料と前記磁気的に飽和可能な材料との間に配置される上記（１）に記載の磁気記録媒体。
【００６９】
（５）前記磁気的に飽和可能な材料が、前記保磁力のある材料および前記基板に近接して配置される上記（１）に記載の磁気記録媒体。
【００７０】
（６）前記磁気的に飽和可能な材料が、前記保磁力のある材料と前記基板との間に配置される上記（１）に記載の磁気記録媒体。
【００７１】
（７）前記磁気的に飽和可能な材料が、前記保磁力のある材料および前記基板の上に配置される上記（１）に記載の磁気記録媒体。
【００７２】
（８）基板と、保磁力のある材料と、前記基板と前記保磁力のある材料との間に配置される透磁性で飽和可能な材料とを含み、前記飽和可能な材料が比較的に低い透磁率を有する磁気記録媒体。
【００７３】
（９）信号を受信して記憶するための保磁力のある材料、および比較的に低い透磁率で、磁気的に飽和可能な材料とを有する磁気記録媒体と、この媒体に信号を転送するために前記媒体表面に対して配置される磁気トランスジューサと、この媒体およびトランスジューサを相対的に移動する手段と、前記媒体および前記トランスジューサ間の信号転送中に前記飽和可能な材料の一部分を飽和する前記トランスジューサ内でバイアスフィールドを発生する手段とを含む磁気信号処理装置。
【００７４】
（１０）信号が、記録媒体平面と実質的に平行する磁化軸を有する前記保磁力のある材料に記憶される上記（９）に記載の装置。
【００７５】
（１１）前記保磁力のある材料および前記飽和可能な材料が、前記基板上の各層に配置される上記（９）に記載の装置。
【００７６】
（１２）前記飽和可能な層が、前記基板に対して前記保磁力のある材料の上に重ねられている上記（１１）に記載の装置。
【００７７】
（１３）前記基板に相関する前記飽和可能な層が、前記磁気的に保磁力のある磁気層の下に重ねられている上記（１１）に記載の装置。
【００７８】
（１４）前記飽和可能な層および前記保磁力のある層の材料および相対的な厚さは、前記飽和可能な層を飽和するために必要とされるフラックスが前記保磁力のある層から磁気信号を消去するために必要とされるフラックスよりも小さい上記（１１）に記載の装置。
【００７９】
（１５）トランスジューサ内でバイアスフィールドを生成する前記手段が、前記トランスジューサ上の巻線を通る電流である上記（９）に記載の装置。
【００８０】
（１６）  非磁性基板と、比較的に低い透磁率と磁気状態としてその中に情報を記憶する比較的に高い保磁力とを有する磁性材料の第１の層と、比較的に高い透磁率と比較的に低い保磁力とを有する磁性材料の第２の層であり、前記第１の層の厚さに対するその厚さは、前記第２の層を飽和するために必要とされる磁気フラックスの密度が前記第１の層の磁気状態を変更するために必要とされる磁気フラックスの密度よりも低くなるような磁気材料の第２の層とを含む磁気記録媒体。
【００８１】
（１７）  信号転送ゾーンを定めるためにバイアスフラックスが記録媒体に供給される記録／再生システムで使用するための磁気記録媒体であり、非磁性基板と、磁気信号を記憶するために磁化を制御する保磁力を有する層と、比較的に低い透磁率材料の層であり、その一部分が供給されたバイアスフラックスによって飽和され、バイアスフラックスの大きさは前記保磁力のある層の磁化を変更するために必要とされる大きさよりも小さい厚さを有するものとし、供給されたバイアスフラックスが信号転送ゾーンを確立するような厚さをもつ比較的に低い透磁率の磁気材料の層とを含む磁気記録媒体。
【００８２】
（１８）磁気情報がトランスジューサと記録媒体との間に転送される記録／再生システムで使用するための磁気記録媒体であり、非磁性基板と、磁気情報を記憶する保磁力を有する材料の層と、基板上に配置された比較的に低い透磁率の磁気材料であって、前記低い透磁率の材料が、トランスジューサと保磁力のある材料の前記層との間で情報転送中に選択的に飽和され、それによって１つの記録された遷移からのフラックスが読取り動作中にヘッドに結合されるようにされている材料とを含む磁気記録媒体。
【００８３】
（１９）前記比較的低い透磁率の磁気材料が、前記保磁力を有する層と接触しているディスクリートな層内に配置される上記（１８）に記載の磁気記録媒体。
【００８４】
（２０）比較的に低い透磁率の磁気材料の前記層の厚さが、前記層の一部分がフラックスによって飽和され、そのフラックスの大きさが前記保磁力を有する層の磁化を変更するために必要とされるよりも小さい上記（１８）に記載の磁気記録媒体。
【００８５】
（２１）  非磁性基板と、その中に磁気的に定められた情報を記憶する磁気材料の第１の層と、比較的低い透磁率を有する磁気材料の第２の層であり、その第１の層に対する厚さは前記第２の層を飽和するために必要とされる磁気フラックスの大きさが前記第１の層に記憶される情報を変更するために必要とされる大きさよりも小さいものであるような磁気材料の第２の層とを含む磁気記録媒体。
【００８６】
（２２）情報を記憶するために磁化を変更する保磁力のある層を有する磁気記憶媒体との間で信号を転送する物理的変換ギャップを有する磁気トランスジューサを使用する磁気信号処理方法において、透磁率の異なる隣接する領域を選択的に確立できる比較的に低い透磁率材料の層を備えた磁気記憶媒体を用意する段階と、トランスジューサと保磁力のある層との間の信号転送中に磁気バイアスフラックスを発生して、変換ギャップに隣接する透磁性の材料の一部分で透磁率の異なる隣接区域を確立する段階とを含む改良を加えた磁気信号処理方法。
【００８７】
（２３）  Ａ．  Ａ１．基板と、Ａ２．磁気信号を記憶するために前記基板上に配置された保磁力のある材料と、Ａ３．前記保磁力のある材料上に配置された透磁性で、磁気的に飽和可能な材料であり、前記磁気的に飽和可能な材料が比較的に低い透磁率を有する材料とを含む磁気記憶媒体、および、Ｂ．前記磁気記憶媒体から前記磁気信号を読取り、前記透磁性で磁気的に飽和可能な材料に対してバイアスフラックスを供給して、その中に飽和領域を確立するように配置され、そこ通る前記磁気信号に関係付けられたフラックスを感知する磁気抵抗トランスジューサから成る磁気記憶システム。
【００８８】
本発明は、本発明の好ましい実施形態に関連して示され記載されたが、本発明の技術的範囲から逸脱せずに、その形態および詳細に対する種々のその他の変更、削除、および付加をできることが当業者によって明白に理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】キーパのある磁気記憶媒体およびトランスジューサの一部分を含む磁気記憶再生システムの概略的な断面図。
【図２】画像効率対透磁率を示すグラフ。
【図３】キーパのある磁気記憶媒体と、キーパの一部分を飽和してキーパ内にアパーチャ領域を形成するトランスジューサの磁極巻線にゼロ以外のバイアス電流を印加するトランスジューサの一部分とを示す概略的な断面図。
【図４】磁気信号処理システムを示すブロック図。
【図５】キーパ層のない通常のディスクドライブシステムに対する利得と、低い透磁率のキーパ層を有するディスクドライブシステムとを比較するテストデータのグラフ。
【図６】従来の技術の磁気記憶媒体のフラックス勾配と、比較的に低い透磁率のキーパ層を含む磁気記憶媒体のフラックス勾配とを示す断面図。
【図７】２つのキーパ層132,134 を含む代りの実施形態のキーパのある磁気記憶媒体の断面図。
【図８】ＭＲセンサを含む磁気記憶再生システムの概略的な断面図。
【図９】図８のトランスジューサおよび再生回路を示す概略的な斜視図。
【図１０】誘導ヘッドのヨーク領域内のＭＲセンサを含む代りの実施形態の磁気記憶再生システムの概略的な断面図。
【図１１】誘導ヘッドのギャップ領域内に設けられたＭＲセンサを含む別の代りの実施形態のシステムの概略的な断面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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