DE4113251C2 - Magnetkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetkopf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der Druckschrift JP-2-98 803 A ist ein Magnetkopf dieser Gattung bekannt. Bei diesem Magnetkopf sind zur Erhöhung seines Wiedergabewirkungsgrades magnetische Filme aus einem Metall mit hoher Sättigungsflußdichte auf die einen Kopfspalt bildenden Flächen des Ferritkernes angebracht.

Aus der Druckschrift US-PS 3 810 245 ist desweiteren ein Magnetkopf bekannt, bei dem in einigen seiner Ausführungsformen die Gleitfläche des Ferritkernes durch die Kristallebenenfamilie bzw. -gruppe (110) definiert ist. In einigen Ausführungsbeispielen ist es vorgesehen, daß die in den Ebenen (110) liegende Richtung- bzw. Achsengruppe (110) parallel bzw. senkrecht zu der Ebene verläuft, in der ein durch eine Spule gebildeter magnetischer Kreis liegt.

In der letzten Zeit wurden für Videobandgeräte und Digital- Bandgeräte die Verfahren zum Erreichen von Aufzeichnungen kurzer Wellenlängen und zum Erhöhen der Spurdichte beträcht­ lich weiterentwickelt, um Bandformate zu verkleinern und Bild- oder Tonaufzeichnungen hoher Qualität zu erzielen. Infolgedessen wurden hauptsächlich die sog. Metallbänder gebräuchlich, die hohe Koerzitivkraft haben.

Zum Aufzeichnen auf bzw. Wiedergeben von solchen Metallbän­ dern sind Kernmaterialien mit einer hohen Sättigungsfluß­ dichte erforderlich. Die herkömmlichen Köpfe aus massivem Sendust bzw. Metall hoher Sättigungsflußdichte sind jedoch nicht zufriedenstellend, da infolge ihrer Wirbelstromverlu­ ste kein ausreichender Wiedergabewirkungsgrad erreicht werden kann. Die kürzlichen technischen Fortschritte auf dem Gebiet von Magnetköpfen ermöglichen jedoch das Herstellen von sog. "Metall im Spalt"-Köpfen bzw. Metallspalt-Köpfen, bei denen auf die den Kopfspalt bildenden Flächen von Fer­ ritkernen der Magnetköpfe magnetische Filme aus einem Metall mit hoher Sättigungsflußdichte wie Sendust aufgebracht sind. Dies ermöglicht das Erreichen einer hohen Aufzeichnungslei­ stung und eines hohen Wiedergabewirkungsgrads.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für einen herkömmlichen Metallspalt-Kopf zeigt, der Ferrit­ kerne 1a und 1b aus einem Einkristallferrit Mn-Zn, Sendust- Filme 2a und 2b aus einem Metall mit hoher Sättigungsfluß­ dichte, die die den Kopfspalt bildende Flächen bedecken, und nichtmagnetisches Glas 3 aufweist, das zur Bestimmung der Spurbreite, nämlich der Spaltlänge, zwischen die Ferritkerne 1a und 1b eingebracht ist. Hierbei wird das Einkristallfer­ rit folgendermaßen verwendet: Als Bandgleitfläche 4, nämlich als Gleitflächen 4a und 4b sowie als Seitenfläche 5, nämlich Seitenflächen 5a und 5b werden (110)-Ebenen benutzt, während Richtungen leichter Magnetisierbarkeit bzw. Leichtmagneti­ sierbarkeitsrichtungen ⟨100⟩ in der Gleitfläche 4, nämlich in der Ebene (110) gemäß Fig. 1 parallel zu der Seitenfläche 5, nämlich in Längsrichtung einer Spur ausgerichtet sind.

Bei dem herkömmlichen Metallspalt-Kopf besteht jedoch ein Problem darin, daß bei der Wiedergabe von Signalen mit niederfrequenten Komponenten in den Wiedergabesignalen Verzerrungen auftreten und daher Störsignale im Frequenz­ spektrum erhöht sind. Dies ist deshalb der Fall, weil in dem Metallspalt-Kopf die Ferritkerne Spannungsbelastungen ausge­ setzt sind, die durch Unterschiede zwischen den Ferritkernen und den Magnetmetallfilmen hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften entstehen.

Ein Beispiel hierfür wird anhand von Fig. 2A und 2B be­ schrieben. Die Fig. 2A zeigt eine Kurvenform 11 eines normal aufgezeichneten und wiedergegebenen sinusförmigen Signals mit 750 kHz. Der gleiche Kopf erzeugt jedoch mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit eine Kurvenform 12, die gemäß Fig. 2B an ihrer Schulter eine Störwellenkomponente 13 enthält. Die Frequenzspektra der in Fig. 2A und 2B gezeigten Signale sind in Fig. 3 dargestellt. In der Fig. 3 ist auf der x-Achse die Frequenz der Wiedergabesignale und auf der y-Achse die Amplitude der Signale aufgetragen. Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Störsignale der abnormalen Kur­ venform 12 im ganzen Frequenzbereich erhöht sind. Diese Erscheinung wird "Schlangenlinienerscheinung" genannt. Bei einem Signal ohne niederfrequente Komponente ist keine Schlangenlinienerscheinung zu beobachten.

Die Schlangenlinienerscheinung ergibt die folgenden Proble­ me: An Wiedergabesignalen wie beispielsweise Videosignalen mit Farbsignalen werden die Störkomponenten erhöht, wodurch der Störabstand der Bilder verringert wird, oder es wird der Fehleranteil von digitalen Signalen erhöht, welche nieder­ frequente Komponenten enthalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Magnetkopf zu schaffen, mit dem auf einen Magnetaufzeichnungsträger zufriedenstellend aufgezeichnet bzw. wiedergegeben werden kann und bei dem die Störsignale im Frequenzspektrum weitgehend beseitigt sind.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination der im Patentanspruch 1 definierten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Magnet­ kopfs sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für einen herkömmlichen Metallspalt-Magnetkopf zeigt,

Fig. 2A und 2B sind Darstellungen von Kurven­ formen für die Erläuterung der Schlangenlinienerscheinung,

Fig. 3 zeigt Frequenzspektren von Signalen mit in Fig. 2A und 2B gezeigten Kurvenformen 11 und 12,

Fig. 4 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen einem Winkel Θ, den eine Seitenfläche 5 mit Leicht­ magnetisierbarkeitsrichtungen ⟨100⟩ bildet, und mittleren Abweichungen von Störpegeln veranschaulicht,

Fig. 5 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen dem Winkel Θ und der Ausgangsamplitude von aufge­ zeichneten und wiedergegebenen 750 kHz-Signalen zeigt,

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Magnetkopfs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 7 ist eine Draufsicht auf eine Aufzeich­ nungsträger-Gleitfläche des Magnetkopfs nach Fig. 6,

Fig. 8 ist eine Draufsicht auf eine Aufzeich­ nungsträger-Gleitfläche eines Magnetkopfs gemäß einem zwei­ ten Ausführungsbeispiel.

Durch eingehende Untersuchungen wurde ermittelt, daß die vorangehende genannte Aufgabe durch Ändern der Kristall­ orientierung des Einkristallferrits gelöst werden kann.

Gemäß Fig. 1 sind die Richtungen leichter Magnetisierbarkeit in der Gleitfläche 4, nämlich in der Ebene (110) der Ferrit­ kerne 1a und 1b des herkömmlichen Kopfs die Richtungen ⟨100⟩. Es wurde festgestellt, daß die Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Schlangenlinien-Verformung durch das Vergrö­ ßern des Winkels zwischen den Leichtmagnetisierbarkeitsrich­ tungen ⟨100⟩ und einer Seitenfläche 5 des Magnetkopfs, nämlich der Längsrichtung einer Spur verringert werden kann.

Die Fig. 4 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen einem Winkel Θ, den die Seitenfläche 5 gemäß Fig. 6 mit den Leichtmagnetisierbarkeitsrichtungen ⟨100⟩ bildet, und dem Mittelwert von Abweichungen von Störsignalpegeln veranschau­ licht. Eines der von der Schlangenlinienerscheinung verur­ sachten Charakteristika bei dem Aufzeichnen und Wiedergeben eines Signals mit beispielsweise 750 kHz besteht darin, daß die Störsignale bzw. Rauschsignale über den ganzen Bereich des Frequenzspektrums ansteigen. Aus diesem Grund wird der Mittelwert der Abweichungen der Störsignalpegel dadurch bestimmt, daß die Abweichungsgrößen der Störpegel mehrmalig bei 5 MHz als Harmonische gemessen werden und der Mittelwert der Meßergebnisse berechnet wird. In Fig. 4 ist auf der x- Achse der Winkel Θ zwischen den Leichtmagnetisierbarkeits­ richtungen ⟨100⟩ auf der Gleitfläche 4 bzw. der Ebene 110 des Kopfes und der Kernseitenfläche aufgetragen, während die y-Achse den Mittelwert der Abweichungen der Störpegel dar­ stellt. Die Mittelwerte der Störpegelabweichungen wurden bei Winkeln Θ = 0°, 10°, 20°, 30° und 45° berechnet. Aus der Fig. 4 ist ersichtlich, daß das Ausmaß der Störpegelschwan­ kungen mit einer Vergrößerung des Winkels Θ geringer wird. Wenn der Winkel 20° übersteigt fallen die Mittelwerte der Störpegelschwankungen auf ungefähr 1 dB ab. Daher soll in der Praxis der Winkel Θ auf 20° oder darüber festgelegt werden.

Hierfür ist folgender Grund anzunehmen: In Ferritkernen beruht die Wiedergabe von niederfrequenten Signalen haupt­ sächlich auf der Domänenwandbewegung; durch die Wirkung der Spannungsbelastungen aus der Umgebung wie aus den Magnetme­ tallfilmen 2a und 2b oder aus dem Glas 3 wird die Bewegung der Domänenwände verringert, was schädliche Schwingungen der Domänenwandbewegung hervorruft. Um dies zu verhindern, müssen die Leichtmagnetisierbarkeitsrichtungen ⟨100⟩ in bezug auf die Seitenfläche 5 des Kerns schräg verlaufen, die zu einer Ebene parallel liegt, in der ein magnetischer Kreis gebildet ist; dadurch kann die Domänenwandbewegung verring­ ert werden und es können die magnetischen Rotationen wir­ kungsvoll genutzt werden. Der Magnetkopf gemäß den nachfol­ gend beschriebenen Ausführungsbeispielen hat Seitenflächen, die zu der Längsrichtung einer Spur parallel liegen, längs der aufgezeichnet wird.

Die Fig. 5 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen dem Winkel Θ und der Ausgangsamplitude von aufgezeichneten und wiedergegebenen Signalen mit 750 kHz zeigt. Die Aus­ gangsamplituden sind in dB in bezug auf die Ausgangsamplitu­ de für den Winkel Θ = 0 aufgetragen. Es ist anzunehmen, daß durch die Schrägstellung der Leichtmagnetisierbarkeitsrich­ tungen ⟨100⟩ in bezug auf die Seitenfläche des Kerns wegen der Einschränkung der Domänenwandbewegung die Permeabilität des Ferrits im Niederfrequenzbereich verringert wird. In der Praxis ist jedoch die durch die Winkeländerung verursachte Verringerung der Ausgangsamplitude gering, so daß daher keine Probleme entstehen, solange sich der Winkel nicht 90° nähert. Im allgemeinen ist bei dem Winkel Θ von weniger als 80° die Verringerung der Ausgangsamplitude kleiner als 1,2 dB, was ein nur geringes Problem darstellt.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsge­ mäßen Magnetkopfs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, während Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Aufzeichnungsträger- Gleitfläche des Magnetkopfs nach Fig. 6 ist. Eine Gleitflä­ che 4, nämlich Gleitflächen 4a und 4b von Ferritkernen 1a und 1b, sind als (110)-Kristallebene gewählt, Seitenflächen 5a und 5b der Ferritkerne ja und ib sind als (111)-Ebene festgelegt und Stoßflächen 6a und 6b der Ferritkerne 1a und 1b sind als (211)-Ebene bestimmt. Die Stoßflächen 6a und 6b der Ferritkerne 1a und 1b sind mit Sendust-Filmen 2a und 2b, d. h., mit einem Metall mit hoher Sättigungsflußdichte)be­ deckt. Die Leichtmagnetisierbarkeitsrichtungen ⟨100⟩ in der Gleitfläche 4 bzw. der Kristallebene (110) bilden mit der Seitenfläche 5 bzw. (111)-Ebene einen Winkel von 35,3°.

In der Tabelle 1 sind zum Vergleich die Eigenschaften des Magnetkopfs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und dieje­ nigen des in Fig. 1 gezeigten herkömmlichen Magnetkopfs aufgeführt: Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich ist, sind die mittleren Abweichungen der Störpegel bei 5 MHz bei der Aufzeichnung und Wiedergabe von 750 kHz-Signalen deutlich verbessert, wie es vorangehend anhand in Fig. 4 dargestell­ ter Meßergebnisse beschrieben ist. Der erfindungsgemäße Magnetkopf hat somit bessere Störabstände als der herkömmli­ che Kopf. Außerdem ist gemäß Tabelle 1 der Ausgangspegel des Magnetkopfs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel annähernd gleich demjenigen des herkömmlichen Kopfs und der Abriebwi­ derstand des erfindungsgemäßen Kopfs ist der gleiche wie derjenige des herkömmlichen Kopfs.

Tabelle 1

In der Tabelle 1 sind die Ausgangsamplituden in dB in bezug auf den als 0 dB definierten herkömmlichen Wert angeführt. D.h., das Ausgangssignal des erfindungsgemäßen Magnetkopfs ist durch die Änderung der Kristallorientierung des Einkri­ stallferrits wenig verringert, da der Winkel Θ kleiner als 80° ist; außerdem ist der Abriebwiderstand der Gleitfläche nicht vermindert, da die Kristallorientierung der Gleitflä­ che nicht verändert ist.

Ausführungsbeispiel 2

Die Fig. 8 ist eine Draufsicht auf die Aufzeichnungsträger- Gleitfläche eines erfindungsgemäßen Magnetkopfs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiels. Dieser Magnetkopf unterschei­ det sich von demjenigen gemäß Fig. 6 und 7 darin, daß gemäß Fig. 8 die Leichtmagnetisierbarkeitsrichtungen ⟨100⟩ der Gleitflächen 4a und 4b der Ferritkerne 1a und 1b bei diesem Ausführungsbeispiel in bezug auf einen Kopfspalt 7 symme­ trisch ausgerichtet sind und jeweils mit der Kernseitenflä­ che einen Winkel ϕ von 20 bis 50° bilden, wogegen die Leichtmagnetisierbarkeitsrichtungen ⟨100⟩ der Gleitfläche 4 des in Fig. 6 und 7 gezeigten Magnetkopfs in gleicher Rich­ tung ausgerichtet sind.

An dem in Fig. 8 gezeigten Magnetkopf wurde festgestellt, daß wie bei dem in Fig. 6 und 7 gezeigten Magnetkopf die Schlangenlinienerscheinung verbessert war, ohne daß die Ausgangssignaleigenschaften und der Abriebwiderstand ver­ schlechtert waren.

Es wurden zwar bestimmte Ausführungsbeispiele des erfin­ dungsgemaßen Magnetkopfs beschrieben, jedoch soll damit die Erfindung weder auf die beschriebenen bestimmten Gestaltun­ gen noch auf die beschriebenen Verwendungen eingeschränkt sein. Vielmehr können offensichtlich Abänderungen vorgenom­ men werden. Beispielsweise ist bei den beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispielen der Winkel Θ zwischen der Seitenfläche der Ferritkerne und den Leichtmagnetisierbarkeitsrichtungen ⟨100⟩ als Winkel zwischen 20 und 80° angegeben, um der Forderung zu genügen, die Ausgangspegeländerung in einem kleinsten Bereich von weniger als -1 dB zu halten, jedoch kann der Winkel Θ auf einen Winkel oberhalb von 80° festge­ legt werden, falls eine Ausgangssignalverringerung innerhalb von -2 dB zulässig ist.

Wie der obigen Beschreibung zu entnehmen ist, hat der erfindungsgemäße Magnetkopf einen Einkristallfer­ ritkern, einen im Ferritkern gebildeten Kopfspalt, einen unmittelbar an dem Kopfspalt angeordneten Film aus einem Metall mit hoher Sättigungsflußdichte und eine Gleitfläche. Diese Gleitfläche ist an einer Fläche des Ferritkerns ausgebildet, an der ein Aufzeichnungsträger eine relative Gleitbewegung in einer Gleitrichtung ausführt. Die Gleitflä­ che ist die (110)-Kristallebene, während die Richtungen ⟨100⟩ leichter Magnetisierbarkeit in der (110)-Ebene mit der Gleitrichtung einen Winkel bilden, der gleich oder größer als 20° ist. Durch diese Gestaltung wird wirkungsvoll die Schlangenlinienerscheinung verhindert.

Claims (7)

1. Magnetkopf mit einem Einkristallferritkern, einem in dem Ferritkern ausgebildeten Kopfspalt und einem unmittelbar am Kopfspalt angebrachten Film aus einem Metall mit hoher Sättigungsflußdichte, wobei der Ferritkern eine Gleitfläche hat, an der ein Aufzeichnungsträger eine relative Gleitbewe­ gung in einer Gleitrichtung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche (4) des Ferritkerns die (110)-Kristall­ ebene ist und daß die Richtungen ⟨100⟩ leichter Magnetisier­ barkeit der (110)-Kristallebene mit einer Ebene, in der ein magnetischer Kreis gebildet ist, einen Winkel (Θ) bilden, der gleich oder größer als 20 ist.

2. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ferritkern eine Seitenfläche (5) hat, die im wesent­ lichen zu der Gleitfläche (4) senkrecht ist und die Richtun­ gen ⟨100⟩ leichter Magnetisierbarkeit der (110)-Kristallebene mit der Seitenfläche (5) einen Winkel (Θ) bilden, der gleich oder größer als 20° ist.

3. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungen ⟨100⟩ leichter Magnetisierbarkeit der (110)-Kristallebene mit der Gleitrichtung einen Winkel (Θ) bilden, der gleich oder größer als 20° ist.

4. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ferritkern aus einem ersten und einem zweiten Teilkern (1a, 1b) besteht, die über den Kopfspalt (7) hinweg aneinander liegen.

5. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungen ⟨100⟩ leichter Magnetisierbarkeit an der Gleitfläche (4a) des ersten Teilkerns (1a) und die Richtungen ⟨100⟩ leichter Magnetisierbarkeit an der Gleitfläche (4b) des zweiten Teilkerns (1b) des Ferritkerns in gleicher Richtung ausgerichtet sind.

6. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungen ⟨100⟩ leichter Magneti­ sierbarkeit an der Gleitfläche (4a) des ersten Teilkerns (1a) und die Richtungen ⟨100⟩ leichter Magnetisierbarkeit an der Gleitfläche (4b) des zweiten Teilkerns (1b) des Ferritkerns in bezug auf den Kopfspalt (7) symmetrisch ausgerichtet sind.

7. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (Θ) zwischen den Richtungen ⟨100⟩ leichter Magnetisierbarkeit und der Gleitrichtung gleich oder kleiner als 80° ist.