JPH02198012A

JPH02198012A - 磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH02198012A
Application number: JP1610289A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Abe; 阿部　光雄
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-01-27
Filing date: 1989-01-27
Publication date: 1990-08-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ビデオテープレコーダの回転ヘッドなどに用
いて好適な磁気ヘッドに係り、特に、出力特性が良好で
耐摩耗性に優れた摺動面形状を有する磁気ヘッドに関す
る。

〔従来の技術〕

高速回転ヘッド型のビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）に
おいては、磁気ヘッドを搭載した回転シリンダとテープ
間に空気膜が生じるだけでなく、磁気ヘッドとテープ間
にも空気膜が生じ、テープが浮上する現象が起きる。本
発明者らの実験によれば、回転シリンダが周速１０ｍ／
ｓ以上でテープが浮上することが確認されている。一般
に、この浮上量りは次式で与えられる。

ｈ　＝０．６４３Ｒ（６ｕ　Ｖ　／　Ｔ　）　２／３こ
こで、Ｒは円筒体（回転シリンダ）半径、μは空気の粘
性係数、■は相対速度、Ｔはテープ張力である。

テープが浮上するとスペーシング損失によりヘッド出力
が低下し、特に短波長記録時の障害となる。そこで、こ
のテープ浮上量を減少させる手法として従来は、（１）テープ張力Ｔを大きくする。

（２）ヘッド全体の突出量を大きくする。

といった方法が一般的に採られていた。

また摺動面形状に工夫を凝らした技術思想をもつものに
、特開昭５３−２４８１５号公報に開示され第９図に示
したように、磁気ヘッド５０の作動ギャップ５１面側に
、硬質部分５２とこれより摩耗が大きい低硬質材料部分
５２とを設け１両者５２゜５３の摩耗量の差によって発
生する段差を利用して記録媒体との浮動間隔を減少させ
るようにした磁気ヘッドも知られている。さらにまた、
特開昭５４−４０６１７号公報に開示され第１０図に示
したように、磁気ヘッド６ｏにおける摺動面６１の作動
ギャップ６２の近傍を凸状部６３とし、ラッピングテー
プによる研磨加工時のラップ量を極力少くして、初期テ
ープタッチを速やかに得るようにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記（１）、　（２）の手法は過度にテ
ープと磁気ヘッドとの面圧を高めることになり、テープ
と磁気ヘッド双方にとって好ましくなく。

寿命が短かくなるなどの問題があった。

また、上述した前者の先願においては摺動摩耗による形
状変化、すなわち、ギャップデプスＧｄが減少するとい
う問題がある上、この磁気ヘッドは摺動面の溝による空
気の側洩れ効果によりて浮動量を減少させるようにした
もので、作動ギャップ部分を積極的に磁気記録媒体に接
触させようとするものではない。さらにまた、後者の先
願における凸状部６３はラップ代に相当するもので、テ
ープ浮上に対しての対策を目的としたものではない。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、高速相対走行時のテープ浮上によるスペー
シング損失を可及的に低減し、再生特性などが長期にわ
たって良好かつ安定した磁気ヘッドを提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による磁気ヘッドは、上記した目的を達成するた
め、ヘッド摺動面の作動ギャップ近傍部分が、磁気記録
媒体との相対運動に伴う媒体浮上世相当分だけ周辺部よ
りも突出した隆起部とされた、構成をとる。

また、本発明においては好ましくは、前記ヘッド衝動面
全体の面積をＳ。、前記隆起部の面積をＳ□としたとき
、Ｓ工／Ｓ、を１／１ｏ以下とするようにされる。

また、本発明においては・好ましくは、前記隆起部の形
状が、略円形もしくは摺動方向に長軸を有する略楕円形
とされる。

また、本発明においては好ましくは、前記ヘッド摺動面
が、前記作動ギャップを介して対向する金属磁性材と、
該金属磁性材よりも硬度の小さい基板材で構成され、前
記金属磁性材部分を前記隆起部とするようにされる。

〔作用〕

前記したヘッド摺動面の隆起部を除く、大半面積を占め
る周辺部は、テープ等の磁気記録媒体と磁気ヘッドとの
高速相対走行によって、テープとの間に空気膜が生じて
テープを所定量ｈ０だけ浮上させる。一方、作動ギャッ
プ近傍部は周辺部よりも上記浮上量ｈｕに等しい量だけ
突出した隆起部となっているので、隆起部の上面はテー
プに接触しスペーシング量は零となる。この接触状態は
接触−非接触の境界状態で、面圧も零となる。もし１面
圧が零でなければ零になるまで隆起部は摩耗し、そこで
バランスして安定する。面圧が零になるとヘッド摺動面
はどの部分も摩耗が進行せず、スペーシング零が安定に
持続する。

〔実施例〕

以下、本発明を図示した各実施例によって説明する。

第１図は本発明の１実施例に係る磁気ヘッドを示す図で
、同図（ａ）はその斜視図、同図（ｂ）は断面図である
。

同図において、１，２は例えばフェライトよりなるコア
半休で、そのフロント側接合部はトラック幅に見合う幅
狭突出部とされている。このコア半体１，２は、上記両
幅狭突呂部同士をギャップ規制膜を介して突合せると共
に、リア側接合部同士も突合わされ、接合用の充填ガラ
ス３により一体化されている。４は巻線窓、５は、該巻
線窓４に巻回されたコイルであり、第１図（ｂ）におい
てはコイル５は割愛されている。

６は磁気ヘッドの摺動面、７は作動ギャップであり、該
作動ギャップ７を含む作動ギャップ近傍部分に隆起部８
が形成されている。ここで、該実施例においては、摺動
面６の外形は、長さ２．３ｍ、幅０．１５ｎｎ＋、曲率
半径Ｒｘ　＝　１５＋ｍ＋　、　Ｒｙ　＝　１．５ｍｍ
とされ、トラック幅は３０μｍとされている。これに対
して、上記隆起部８の形状は、前記作動ギャップ７を中
央に含む直径５０μ−の略円形とされ、隆起高さｈを０
．２〜０．３μ履とされている。

この磁気ヘッドを、ビデオテープレコーダの回転シリン
ダに取付け、磁気テープを走行させて信号を記録再生し
た。回転シリンダの回転速度は、周速■を１０ｍ／ｓと
２０ｍ／ｓとして、周波数１０Ｍ　Ｈｚと２０ＭＨｚ（
波長は何れも１μｍ）について測定した。その結果、該
実施例による磁気ヘッドの出力は、隆起部８のない従来
型の磁気ヘッドに較べて、１０ｍ／ｓ時には１０ｄＢ、
２０ｍ／ｓ時には１５ｄＢの出力増加を得た。この状態
は５００時間時間後も安定に持続した。　ＳＯＯ時間走
行後に、隆起部８の前記隆起高さｈを触針計で測定した
ところ１周速１０ｍ／ｓにはｈ　＝０．２μｍであり、
周速２０ｍ／ｓ時にはｈ＝０．３μｍであり５走行前の
形状と殆んど変化は見られなかった。

第２図は第１図示の実施例における隆起部５の面積Ｓ１
を種々変化させて出力特性を比較したグラフ図で、摺動
面６全体の面積をＳ、とした時に、Ｓ工／ｓ０を横軸に
とり、縦軸に磁気ヘッドの出力をとっている。同図から
明らかなように、摺動面全体に対する隆起部の面積比Ｓ
□／Ｓ、が。

１／１０以下の領域で出力改善が顕著に現われ、望まし
くは、Ｓ、／Ｓ、が０．０８程度以下の場合に更に顕著
に現われる。

第３図（、）は、第４図に示す磁気ヘッドにおいて、隆
起部８の形状を円形もしくは楕円形として、その長軸ａ
と短軸すを第３図（ｂ）のように変化させ、面積比Ｓ工
／Ｓ０との関連で出力をプロットしたグラフ図である。

同図から明らかなように、隆起部の直径が０．０５＋ｏ
ｍと０．１ｎｍとでは顕著な差は見られず、楕円の短軸
を固定して長軸を長くして８４を大きくすると、対摺動
性のよい楕円にしてもさほど効果のないことが判る第５図は隆起部８の形状を示す図で、同図（ａ）は円形
のものを、同図（ｂ）は摺動方向に長軸をもつ楕円形（
軸比３）を、同図（Ｃ）はトラック幅方向に長軸をもつ
楕円形（長軸がヘッド端に達するもの）をそれぞれ示し
ており、隆起部８の面積は何れも等しくしである。これ
らのヘッド出力を比較すると、隆起部８のない従来の磁
気ヘッド比で、同図（ａ）は＋１０ｄＢ、同図（ｂ）は
＋１０ｄＢ、同図（Ｃ）は＋６ｄＢであり、隆起部８を
楕円形にする場合は摺動方向に長軸をもつ形状とする方
が好適であることが確認さ九た。

第６図は本発明による磁気ヘッドの動作を説明するため
の図である。磁気テープ１０と磁気ヘッドとの高速相対
走行により、摺動面６における隆起部８を除く大半の面
積を占める周辺部９と磁気テープ１０との間には、相対
速度、テープ張力、空気の粘性係数等で決まる厚さｈｏ
の空気膜１１が形成され、その分だけ磁気テープ１０は
浮上する。一方、隆起部８は周辺部９より上記空気膜厚
さｈｏに等しい量だけ盛上っているため、作動ギャップ
７を含むその上面が磁気テープ１０に接触し、スペーシ
ング零が実現している。但し、この場合の接触状態は、
接触−非接形の境界状態であり１面圧はほぼ零である。

従って、磁気テープ１０と磁気ヘッドの摺動面６との相
対走行による隆起部８の摩耗が生じないので、隆起部８
の形状は長期にわたって安定に維持できる。また、作動
ギャップ７位置でのスペーシングは零になるので、ヘッ
ド出力は、スペーシング損失を表わす次式５４゜６Ｘ　
（ｄ／λ）　　　（ｄｌｌ）に従って大幅に改善増加す
る。（但し、ｄはスペーシング量、λは波長である。）なお、隆起部８で磁気テープ１０が浮上しないのは、磁
気テープ１０の剛性のため隆起部８で磁気テープ１０が
局部変形できないためであり、これは、前記した隆起部
８の面積Ｓ□と摺動面６全体の面積Ｓ。どの面積比に依
存し、Ｓ□／Ｓ、を０．１以下とすればこの条件は概ね
満される。また、隆起部８の面積Ｓ工が同一であっても
、その形状はテープ走行方向（摺動方向）に沿う流線形
とする方が、隆起部８でのテープ浮上抑止効果が大きい
ことが確認された。

第７図（ａ）〜（ｄ）は、第１図に示した磁気ヘッドの
製造方法の１例を示す工程説明図である。同図（ａ）は
、トラック幅を規定するための溝２３を形成した２つの
コア半体母材２１，２２間士をギャップ規制膜を介して
突合わせ、前記した充填ガラス３を溝２３に充填してコ
ア半体母材２１，２２を一体化した状態を示しており、
こうして一体化されたコアブロック２０は、その摺動面
側２４側を研磨される。次に、上記コアブロック２０の
摺動面２４には、同図（ｂ）に示すように、例えばマス
クエツチングによって高さ数μｍ程度のＩｌ！起部８が
形成され、続いて同図（ｃ）に示すようにスライサー等
により単位磁気へラドチップとして分離される。然る後
、隆起部８の高さをテープ浮上世相当分の高さに追込む
ため、例えばラッピングテープによる高速研磨により隆
起部８を研磨し、同図（ｄ）に示すように、隆起部８の
高さｈをテープ浮上量ｈ０に等しく設定する。

なお、この研磨の際に、隆起部８の高さｈをテープ浮上
量り、に等しい初期形状として与える必要は必ずしもな
く、テープ浮上量ｈ０よりやや大きい段差の隆起部８を
もつ磁気ヘッドを回転シリンダに搭載し、一定時間磁気
テープ１０を走行させることにより、隆起部の高さをテ
ープ浮上量に等しい値に自己修正させるようにすること
もできる。

ところで、本発明の対象とする磁気ヘッドは。

その磁気コア材、摺動面側の材料を何ら限定するもので
はなく、種々の変形が可能である。第８図は本発明の他
の実施例に係る磁気ヘッド（薄膜磁気ヘッド）を示して
おり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）はその要部断面
図である。

第８図において、３０．３１は高飽和磁束密度の金属磁
性材料よりなる磁気コアで、フロント側とリア側で接合
されていると共に、フロント側はギャップ規制膜を介し
て接合されて、作動ギャップ３２を形成しており、また
、両磁気コウ３０゜３１間には、コイル絶Ｒ層３３に埋
設される形で薄膜コイル３４が形成されている。３５は
、上記した各構成要素が積層・形成される非磁性基板。

３６は必要に応じ形成される非磁性の保護材であり、磁
気ヘッドの摺動面３７上には、前記磁気コア３０．３１
よりなる隆起部３８が設けられてい机該実施例においては、前記磁気コア３０．３１は蒸着、
スパッタリング等の薄膜形成技術で製膜される非晶質磁
性合金やＦｅ−５ｉ−Ａｌ系磁性合金等の高硬度材（ビ
ッカース硬度８００程度）が用いられ、非磁性基板３５
並びに保護材３６には低硬度ガラス材（ビッカース５０
０程度）を用い、摺動面３７に露呈する磁気コア３０．
３１　（Ｉ４起部３８）の衝動面全体に対する前記した
面積比Ｓ工／ｓ０を１／１００程度とし、隆起部３８の
高さｈをｈ＝０．２〜０．３μｍとした。

該実施例による磁気ヘッドも前記した実施例と同等の動
作形態をとり、隆起部のない従来の磁気ヘッドに比して
大幅な出力特性の改善を得た。なお、該実施例において
は、面一な摺動面３７をラッピングテープで研磨するだ
けで、摺動面材料の硬度差に基づき自動的に段差ｈ　（
＝ｈｏ）が生じ、摺動面３７側の磁気コア３０．３１を
隆起部３８とすることができる。この段差は摺動面材料
の硬度差とラッピングテープの粗さにより、所望値に近
い値に容易に設定・形成可能である。

該実施例によれば、隆起部形成のためのエツチングが不
要で、かつ、一連の工程での摺動面の除表置が少いので
、ギャップ深さの小さい該種薄膜磁気ヘッドに用いて好
適である。

なお、第８図示の実施例においては、前記非磁性基板３
５に代替して低硬度磁性材を用いたり。

非磁性基板３５もしくは低硬度磁性基板と磁気コア３０
との境界、あるいは磁気コア３１と保護林３６との境界
に、ＳｉＯ２，Ａｌ□Ｏ１等の高硬度薄膜材を追加配設
することも可能である。

以上本発明を図示した各実施例によって説明したが、当
業者には本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が
可能で、ビデオテープレコーダの回転ヘッド以外にも、
本発明は磁気ディスク駆動装置等々に搭載される磁気ヘ
ッドにも適用可能であることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

叙上のように本発明によれば、磁気記録媒体と磁気ヘッ
ドとの高速相対走行時にも、作動ギャップを含む隆起部
が磁気記録媒体に面圧ほぼ常で接触するため、スペーシ
ング損失がなくなり、ヘッド出力を大幅に向上させるこ
とができ、しかも隆起部と磁気記録媒体とは長期にわた
って安定した面圧零の状態を維持され、ヘッド摩耗の虞
のない信頼性の高い磁気記録再生装置を実現でき、その
産業的価値は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明の実施例に係り、第１図（、）
は本発明の１実施例による磁気ヘッドを示す斜視図、同
図（ｂ）はその断面図、第２図は隆起部の面積とヘッド
出力との関係を示すグラフ図、第３図（ａ）は隆起部の
面積と形状を変化させたときのヘッド出力との関係を示
すグラフ図、同図（ｂ）は隆起部の形状条件を示す表図
、第４図は隆起部の長軸、短軸などを示す説明図、第５
図（ａ）〜（Ｃ）は隆起部の各形状を示す説明図、第６
図は動作説明図、第７図（、）〜（ｄ）は磁気ヘッドの
製造工程を示す製造工程図、第８図（、）は本発明の他
の実施例による磁気ヘッドを示す斜視図、同図（ｂ）は
その要部断面図、第９図並びに第１０図は従来の磁気ヘ
ッドをそれぞれ示す斜視図である。１．２・・・コア半体、３・・・充填ガラス、４・・・
巻線窓、訃・・コイル、６・・慴動面、７・・・作動ギ
ャップ、８・・・隆起部、９・・周辺部、１０・・・磁
気テープ。１１・・空気膜、２０・・コアブロック、２１．２２・
・コア半体母材、２３・・・溝、２４・・・摺動面、３
０゜３１・・・磁気コア、３２・・・作動ギャップ、３
３・・・コイル絶縁層、３４・・・薄膜コイル、３５・
・非磁性基板、３６・・・保護材。躬　１区躬　２図 θノ

Claims

【特許請求の範囲】１、ヘッド摺動面の作動ギャップ近傍部分が、磁気記録
媒体との相対運動に伴う媒体浮上量相当分だけ周辺部よ
りも突出した隆起部とされたことを特徴とする磁気ヘッ
ド。２、請求項１記載において、前記ヘッド摺動面全体の面
積をＳ＿０、前記隆起部の面積をＳ＿１としたとき、Ｓ
＿１／Ｓ＿０を１／１０以下としたことを特徴とする磁
気ヘッド。３、請求項１記載において、前記隆起部の形状を略円形
もしくは摺動方向に長軸を有する略楕円形としたことを
特徴とする磁気ヘッド。４、請求項１記載において、前記隆起部は磁気記録媒体
に対し面圧ほぼ零で接触し、前記ヘッド摺動面の他の部
分は空気膜を介し磁気記録媒体と対向することを特徴と
する磁気ヘッド。５、請求項１記載において、前記ヘッド摺動面が、前記
作動ギャップを介して対向する金属磁性材と、該金属磁
性材よりも硬度の小さい基板材で構成され、前記金属磁
性材部分を前記隆起部としたことを特徴とする磁気ヘッ
ド。