JPH02223006A - 磁気ヘッド - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）、ディジタ
ルオーディオテープレコーダ（ＤＡＴ）などの磁気記録
再生装置に使用される磁気ヘッドに関するものである。

（ロ）従来の技術 近年、ＶＴＲ，ＤＡＴなどの磁気記録再生装置において
は、記録信号の高密度化が進められており、この高密度
記録に対応して、磁性粉としてＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの
強磁性金属粉末を用いた抗磁力の高いメタルテープが使
用されるようになっている。たとえば、８ミリビデオカ
メラと称する小型のＶＴＲではＨｃ＝１４００−１５０
０工ルステツド程度の高い抗磁力を有するメタルテープ
が用いられている。その理由は、磁気記録再生装置を小
型化するために記録密度を高める必要性から、信号の記
録波長を短くすることの可能な記録媒体が要求されてき
たためである。

一方、このメタルテープに記録するために従来のフェラ
イトのみからなる磁気ヘッドを用いると、フェライトの
飽和磁束密度が高々５５００ガウス程度であることから
磁気飽和現象が発生するため、メタルテープの性能を十
分に活用することができない。そこで、この高い抗磁力
を有するメタルテープに対応する磁気ヘッドとしては、
通常、磁気ヘッドとして要求される磁気コアの高周波特
性や耐摩耗性の他に、磁気コアのギャップ近傍部の飽和
磁束密度が大きいことがＩ！求される。

この要求を満たすメタルテープ対応型の磁気ヘッドとし
ては、磁気飽和現象の最も生じやすい作動ギャップ近傍
部分を、磁気コアとして使用されるフェライトよりも飽
和磁束密度の大きな金属磁性材料（たとえば、パーマロ
イ、センダスト、アモルファス磁性体）で構成した磁気
ヘッド（複合型磁気ヘッドと称する）が提案されている
。この複合型磁気ヘッドは信頼性、磁気特性、耐摩耗性
等の点で優れた特性を有する。

第７図は、従来の磁気ヘッドの外観を示す斜視図、第８
図はテープ摺接面を示す図である。この従来の磁気ヘッ
ドはＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライト等の強磁性酸化物から
なる一対の磁気コア半体（ｌａ）（ｌｂ）が非磁性材料
を介して突き合わせられて構成する作動ギャップ（２）
の近傍部に、飽和磁束密度の大きいセンダスト等の強磁
性金属薄膜（３ａ）（３ｂ）が形成されている。前記磁
気コア半体（ｌａ）（ｌｂ）はガラス（４）によって接
合され、巻線溝（５）が形成されている。尚、この磁気
ヘッドは前記磁気コア半体（ｌａ）（ｌｂ）と前記強磁
性金属薄膜（３ａ）（３ｂ）との境界面（６ａ）（６ｂ
）が前記作動ギャップ（２）のトラック幅方向と平行で
ある。

また、第９図及び第１０図に示すように、磁気コア半体
（ｌａ）（ｌｂ）と強磁性金属薄ＩＩＩ（３ａ）（３ｂ
）との境界面（６ａ）（６ｂ）を作動ギャップ（２）の
形成面に対して傾斜させ、非平行とすることによって、
たとえ、疑似ギャップが発生してもヘッドの性能には悪
影響を及ぼさないようにした複合型磁気ヘッドが提案さ
れている。

一般に、第９図及び第１０［に示す磁気ヘッドでは作動
ギャップ（２）のトラック幅が強磁性金属薄膜（３ａ）
（３ｂ）の膜厚に関係するため、前記強磁性金属薄膜（
３ａ）（３ｂ）の膜厚が２０〜３０μｍであるのに対し
て、第７図及び第８図に示す磁気ヘッドでは作動ギャッ
プ（２）のトラック幅が強磁性金属薄膜（３ａ）（３ｂ
）の膜厚には関係しないため、前記強磁性金属薄膜（３
ａ）（３ｂ）の膜厚が５μｍ前後と薄く形成される。よ
って第７図の磁気ヘッドの方が、経済性・量産性におい
て優れている。しかし逆に、第７図の磁気ヘッドでは、
膜厚の薄さゆえに、記録時に低周波領域での磁気飽和が
起こりゃすく、低周波領域での自己記録再生能力が低い
傾向にある。

また、特開昭６２−１７７７１４号公報（ＧｌＩＢ５／
２３５）には、一対の磁気コア半体のギャップ接合面に
飽和磁束密度が５００Ｇ以下の磁性薄膜を形成すること
により、記録時と再生時においてギャップ長が変化する
よう□に構成した磁気ヘッドが示されている。しかし乍
ら、この磁気ヘッドでは、上記磁性薄膜は飽和磁束密度
が５゜ＯＧ以下と非常に小さいため、小さい磁束でもす
ぐに飽和し、実質的なギャップ長が拡大して高周波信号
を効率良く再生することが困難である。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明は上記従来例の欠点に鑑みて成されたものであり
、高周波領域での自己記録再生能力を劣化させることな
く、低周波領域での自己記録再生能力を向上させた磁気
ヘッドを提供すること目的とするものである。

（ニ）ｎＭを解決するための手段 本発明の磁気ヘッドは、作動ギャップ近傍の強磁性金属
薄膜を第１の強磁性金属薄膜と、該第１の強磁性金属薄
膜よりも前記作動ギャップ近傍に位置するとともに磁束
密度Ｂ５２．が１０００ガウスより大きく且つ前記第】
の強磁性金属薄膜に対する飽和磁束密度の比率が０．６
以下である第２の強磁性金属薄膜とで構成したことを特
徴とする。

更に前記第１の強磁性金属薄膜と前記第２の強磁性金属
薄膜とは同一の元素で構成され、且つ該元素の組成比が
異なることを特徴とする。

また、前記第２の強磁性金属薄膜は、前記第１の強磁性
金属薄膜を構成する元素に該元素とは別の添加元素、例
えばＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｉ−１ｆ、Ｔ
ａ、Ｗ等の元素を添加してなることを特徴とする。

（ホ）作　用 上記構成によれば、低周波領域における記録時には、第
２の強磁性金属薄膜は磁気飽和を起こして実質的なギャ
ップ長が拡大し、作動ギヤ・７プから離れた部分の漏洩
磁束密度が増加し記録効率が向上する。また、再生時に
は、前記第２の強磁性金属薄膜が磁気飽和を起こす程の
磁束密度の磁束は発生しないので、前記第２の強磁性金
属薄膜は磁性体として作用し、磁気ギャップとなる部分
は本来の作動ギャップの部分のみでありギャップ長は拡
大せず、高周波領域においても再生効率は劣化しない。

また、再生時に例え前記第２の強磁性金属薄膜に磁気飽
和が発生して実質的なギャップ長が拡大したとしても、
低周波領域の再生であるのでギャップ損失は少なく、再
生効率が低下することはない。

一万、高周波領域では、記録時および再生時に磁束密度
Ｂ４．．が１０００ガウス以上の第２の強磁性金属薄膜
が磁気飽和を起こすことはなく、自己記録再生効率が低
下することはない。

（へ）実施例 以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を詳細に説明
する。

第１図は、本実施例の磁気ヘッドの外観を示す斜視図、
第２図は当該磁気ヘッドのテープ摺接面を示す図である
。

図中、（ｌｌａ）（ｌｌｂ）はＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフェラ
イトよりなる一対の磁気コア半体、（１２）はギャップ
長が０．２〜０．３μｍ前後の作動ギャップであり、前
記磁気コア半体（ｌｌａ）（ｌｌｂ）の作動ギャップ（
１２）近傍には高飽和磁束密度のＦｅ−５ｉ−ＡＩ系合
金よりなる第１の強磁性金属薄膜（１３ａ）’（１３ｂ
）がスパッタリング等により被着されており、該＠ｌの
強磁性金属薄膜（１３ａ）（１３ｂ）のさらに作動ギヤ
、ンプ（１２）側にはＳｉｎ、等よりなる膜厚５・σ人
程度の拡散防止膜（図示せず）を介してＦｅ−５ｉ−Ａ
Ｉ系合金、あるいはＦｅ−５ｉ−ＡＩ系合金にＴｉ、Ｖ
、Ｃｒ、Ｚ　ｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗのうち少
なくとも１種を添加して磁束密度Ｂ　ｌ、　ｔｋが所定
の値に調整されている第２の強磁性金属薄膜（１７ａ）
（１７ｂ）がスパッタリング等により被着されている。

前記磁気コア半体（ｌｌａ）（ｌｌｂ）は、磁束密度Ｂ
１．□が５３０θガウスであり、前記第１の強磁性金属
薄膜（１３ａ）（１３ｂ）は、磁束密度Ｂ１５．、、＝
　１００００ガウス（飽和磁束密度Ｂ、＝１００００ガ
ウス）、膜Ｊ￥ｔ、＝６μｍである。また、該第１の強
磁性金属薄膜の組成比は１．Ａ１：５．５重量％、Ｓｉ
：１０．０重量％、Ｆｅ：８４．５重量％である。

前記一対の磁気コア半体（ｌｌａ）（ｌｌｂ）同士は、
前記作動ギャップ（１２）のトラック幅を規定する溝（
１８）（１８）に充填されているガラス（１４）（１４
）により、前記第２の強磁性金属薄膜（１７ａ）（１７
ｂ）同士が作動ギャップ（１２）となる非磁性材料を介
して対向する状態で接合されている。また前記磁気コア
半体（ｌｌａ）（ｌｌｂ）と前記第１の強磁性金属薄膜
（１３ａ）（１３ｂ）との境界面（１６ａ）（１６ｂ）
は前記作動ギャップ（１２）のトラック幅方向と平行で
ある。

次に、第１図および第２図に示す構造の磁気ヘッドにお
いて、第２の強磁性金属薄膜（１７ａ）（１７ｂ）の飽
和磁束密度Ｂ６．が２０００．４０００．６０００．８
０００．１００００．１８０００ガウスのときの低周波
領域での自己記録再生出力を有限要素法によるコンピュ
ータ・シュミレーシヨンを用いた静磁界解析により求め
た。その結果を第３図に示す。第３図において、縦軸は
第２の強磁性金属薄膜（１７ａ）（１７ｂ）の飽和磁束
密度Ｂｓ１が１ｏｏｏｏガウスである磁気ヘッド（従来
の磁気ヘッドに相当する）の再生出力を基準にしたとき
の各磁気ヘッドの再生出力の値であり、横軸は第１の強
磁性金属薄膜（１３ａ）（１３ｂ）の飽和磁束密度Ｂ。

に対する第２の強磁性金属薄膜（１７ａ）（１７ｂ）の
飽和磁束密度Ｂｉｔの比率Ｂ　ｉｔ／　Ｂ　ｓ＋である
。図中（イ）は第２の強磁性金属薄膜（１７ａ）（１７
ｂ）の膜厚り、が０．０２ａｍの場合であり、（ロ）は
第２の強磁性金属薄膜（１７ａ）（１７ｂ）の膜厚ｔ、
が０．０４ａｍの場合である。また比較のために、第２
の強磁性金属薄膜（１７ａ　）　（１７ｂ）を非磁性材
（飽和磁束密度ＢｓがＯ）で形成した磁気ヘッド、すな
わち第２の強磁性金属薄膜（１７ａ）（１７ｂ）の膜厚
２ｔ、だけギャップ長の大きい磁気ヘッドについても同
様の解析を行なった。尚、第３図中の中黒の印は実測値
である。

第３図から判るように、飽和磁束密度Ｂｓ　＊　／　Ｂ
８．が０．６以上の磁気ヘッドの自己記録再生出力は、
飽和磁束密度の比率がＢ。／　Ｂ　ｓ＋　＝　１である
従来の磁気ヘッドとほとんど同じであるのに対して、飽
和磁束密度の比率Ｂｓｓ／Ｂｓ１が０．６以下の磁気ヘ
ッドの自己記録再生出力は従来の磁気ヘッドの自己記録
再生出力を大幅に上回っている。これは、飽和磁束密度
の比率Ｂｓ＝／Ｂｓ、が０．６以下の磁気ヘッドでは、
低周波信号の記録時に第２の強磁性金属薄膜で磁気飽和
が生じて実質的なギャップ長が拡大するために、低周波
領域での記録効率が増大することによる。なお再生時に
は、たとえ第２の強磁性金属ｉＷ膜で磁気飽和が生じて
実質的なギャップ長が拡大したとしても、低周波領域の
再生であるのでギャップ損失は少なく、自己記録再生効
率が低下することはない。

よって、低周波領域での自己記録再生出力を増大させる
ためには、第１、第２の強磁性金属薄膜（１３ａ）（１
３ｂ）（１７ａ）（１７ｂ）の飽和磁束密度の比率Ｂｓ
１／′Ｂｓ＋が０．６以下であればよい。

一方、高周波領域では実質的なギャップ長の拡大による
ギャップ損失の増加が自己記録再生出力（特に再生出力
）の低下をもたらすので、高周波領域での自己記録再生
出力を確保するためには、第２の強磁性金属薄膜の磁束
密度Ｂ　Ｉ、ｔｋの範囲には下限を設ける必要がある。

これを確認するために次のような実験を行なった。すな
わち、第１図および第２図に示す構造の磁気ヘッドにお
いて、第２の強磁性金属薄膜（１７ａ）（１７ｂ）の磁
束密度Ｂ■が５００，１０００．１６００．３４００．
６４００．１００００ガウス、膜厚１１がＯ，１２ａｍ
である磁気ヘッドを試作し自己記録再生出力を測定した
。その結果を第・を図に示す。また、使用した第２の強
磁性金属薄膜の＃Ｉｉｍ比を下表に示す。

自己記録再生出力の測定は、保磁力Ｈｃが約９００エル
ステツドのＳ　−Ｖ　ＨＳ用テープを用い、相対速度５
　、８　ｍ／ｓｅｃにて行なった。第４図において、縦
軸は第２の強磁性金属薄膜（１７ａ　）（１７ｂ）の磁
束ｌｆｆ＆Ｂ、。１がｔｏｏｏｏガウスである磁気ヘッ
ド（従来の磁気ヘッドに相当する）の自己記録再生出力
を基準にしたときの各磁気ヘッドの自己記録再生出力の
値であり、横軸は第２の強磁性金属薄膜（１７ａ）（１
７ｂ）の磁束密度Ｂ１□、の値である。

尚、磁束密度Ｂ、１．の測定条件は次のとおりである。

すなわち、５Ｘ５ａｏ”角の非磁性基板上に被着形成し
た厚さ１．２μｍの強磁性金属薄膜に対して該膜面に平
行に１．２キロエルステッドの外磁界を印加し、そのと
きに該膜面内に誘導される磁束密度Ｂ１１．とした。測
定機としては、試料振動型磁力計を用いた。

第４図から判るように、第２の強磁性金属薄膜の磁束密
度Ｂ２．、が１０００ガウスより小さくなると、高周波
領域（図中６ＭＨｚ）の自己記録再生出力が従来の磁気
ヘッドに比べて著しく低下する。これは、第２強磁性金
属薄膜の磁束密度Ｂ１゜Ｉｋが１０００ガウスより小さ
いような磁気ヘッドでは、再生時に第２の強磁性金属薄
膜で磁気飽和が生じて実質的なギャップ長が拡大するた
めにギャップ損失が増大し、高周波領域での再生効率が
低下することによる。よって、高周波領域での自己記録
再生出力の低下を１ｄＢ以内に押さえるためには、第２
の強磁性金属薄膜の磁束密度Ｂｉを１０００ガウスより
大きくしなければならない。

また、第２の強磁性金属薄膜の磁束密度Ｂ　１．　ｔｋ
が６４００ガウスより小さい範囲では、低周波領域（図
中０．５．１λＩＨｚ）の自己記録再生出力が従来の磁
気ヘッドに比べて高い。この結果は前述のコンピータ・
シュミレーションの結果とほぼ一致する。

よって、高周波領域での自己記録再生出力を確保しつつ
、低周波領域での自己記録再生出力を増大させるために
は、第２の強磁性金属薄膜は磁束密度Ｂ＋１ｋを１００
０ガウスより大きく且つ第１の強磁性金属薄膜の飽和磁
束密度Ｂ　Ｓ＋に対する比率ＢＳＩ／′ＢＳＩを０．６
以下にすればよいことが判った。

尚。上述の測定で用いた磁気ヘッドの光学ギャップ長を
測定したところ全ての磁気ヘッドで０．２８μｍであっ
た。しかし乍ら、ギャップ損失により生じる又ル・ポイ
ントにより測定した実効ギャップ長は、第２の強磁性金
属薄膜の磁束密度Ｂ、、ｋが１ｏｏｏ、１６００，３４
．００，６４００．１００００ガウスの磁気ヘッドでは
０．３３μｍであるのに対して、磁束密度Ｂ１．ｔｋが
５００ガウスの磁気ヘッドでは０．５４μｍｍと大きく
拡がった。これは、前記第２の強磁性金属薄膜の磁束密
度Ｂ、１ｋが小さ過るために生じたものと思われる。

また、５−ＶＨＳ用テープに代えて保磁力が１４００〜
１５００エルステツドのメタルテープを用い、相対速度
３．８ｍ／ｓｅｃ　（８ｍｍＶＴＲ仕様）にて上述の測
定を行っても、上述と同様の結果が得られた。

第５図は他の実施例の磁気ヘッドの外観を示す斜視図、
第６図は他の実施例の磁気ヘッドのテープ摺接面を示す
図である。

上記能の実施例の磁気ヘッドは、溝（１８）（１８）の
底面にまで第１、第２の強磁性金属薄膜（１３ａ）＜１
３ｂ）（１７ａ）（１７ｂ）が形成されている。

また、上記実施例に限らず、第９図に示すような磁気コ
ア半体と強磁性金属薄膜との境界面を作動ギャップの形
成面に対して傾斜させた磁気ヘッドにおいても、本発明
を適用することにより、高周波領域での自己記録再生出
力を低下させることなく、低周波領域での自己記録再生
出力を増大させることが可能である。

また、Ｆｅ−５ｉ−ＡＩ系合金以外にもＦｅ−Ｎｉ系合
金（パーマロイ）等の他の強磁性金属材料により強磁性
金属薄膜を形成した磁気ヘッドにおいても本発明を適用
することにより上述の実施例と同様の効果を得ることが
出来る。

以上、作動ギャップの両側の強磁性金属薄膜を第１およ
び第２の強磁性金属薄膜で構成する磁気ヘットニついて
述べたが、本発明の効果はこれに限定されるものではな
く、片側の前記強磁性金属薄膜のみを第１及び第２の強
磁性金属薄膜で構成する磁気ヘッドにおいても、本発明
の効果が得られるのは明らかである。

（ト）発明の効果 本発明によれば、高周波領域での自己記録再生能力が劣
化することなく低周波領域での自己記録再生能力が向上
した磁気ヘッドを提供し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明に係り、第１図は磁気ヘッド
の外観を示す斜視図、第２図は磁気ヘッドのテープ摺接
面を示す図、第３図は飽和磁束密度の比率と再生出力と
の関係を示す図、第４図は磁束密度Ｂ１．１にの値と再
生出力との関係を示す図、第５図は他の実施例の磁気ヘ
ッドの外観を示す斜視図、第６図は他の実施例の磁気ヘ
ッドのテープ摺接面を示す図である。第７図乃至第１０
図は従来例に係り、第７図及び第９図は夫々磁気ヘッド
の外観を示す斜視図、第８図及び第１０図は夫々磁気ヘ
ッドのテープ摺接面を示す図である。 （ｌｌａ）（ｌｌｂ）・・・磁気コア半体、（１２）・
・・作動ギャップ、＜１３ａ）（１３ｂ）−第１の強磁
性金属薄膜、（１７ａ）（１７ｂ）・・・第２の強磁性
金属薄膜。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）強磁性酸化物よりなる一対の磁気コア半体に強磁
   性金属薄膜を形成し、該強磁性金属薄膜同士を作動ギャ
   ップとなる非磁性材料を介して突き合わせてなる磁気ヘ
   ッドにおいて、前記強磁性金属薄膜の少なくとも一方を
   第１の強磁性金属薄膜と、該第１の強磁性金属薄膜より
   も前記作動ギャップ近傍に位置するとともに１．２キロ
   エルステッドの磁界を印加したときに誘導される磁束密
   度（以下、磁束密度Ｂ＿１＿．＿２＿ｋとする）が１０
   ００ガウスより大きく且つ前記第１の強磁性金属薄膜に
   対する飽和磁束密度の比率が０．６以下である第２の強
   磁性金属薄膜とで構成したことを特徴とする磁気ヘッド
   。
2. （２）前記第１の強磁性金属薄膜と前記第２の強磁性金
   属薄膜とは同一の元素で構成され、且つ該元素の組成比
   が異なることを特徴とする請求項（１）記載の磁気ヘッ
   ド。
3. （３）前記第２の強磁性金属薄膜は、前記第１の強磁性
   金属薄膜を構成する元素に該元素とは別の元素を添加し
   てなるものであることを特徴とする請求項（１）記載の
   磁気ヘッド。
4. （４）前記添加元素が、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、 Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗのうち少なくとも一
   種であることを特徴とする請求項（３）記載の磁気ヘッ
   ド。