JPH0442412A - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、磁気記録媒体装！に用いられる磁気ヘッド
において、特にビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）の映像
信号等の記録・再生に用いられる磁気ヘッドに関するも
のである。

〔従来の技術〕

ビデオテープレコーダ（以下ｒｖｔＲ，という、）の映
像信号等の記録・再生に用いられる従来の磁気ヘッド、
例えば９！Ｊ、Ｍｉ磁性材料りなる磁気コア間に磁気ギ
ャップを形成した磁気ヘッドを第３図（ａ）。

（ｂ）に基づいて説明する。

第３図（ａｌは従来の磁気ヘッドの構造を示す概念図、
第３図（ｂｌは第３図（ａ）のＡ−Ａ’線における断面
図である。

第３図（ａ）および第３図（ト））において、１．　２
は各々フェライト等の磁性材料よりなる１％コアの半体
であり、磁気コアの半体１と磁気コアの半体２とを突き
合わすことにより単一の磁気コアが構成される。またど
ちらか一方の磁気コアの半休（第３図（ａｌ、［有］）
における磁気コアの半休りの突き合わせ面には、巻線溝
３が形成される。

磁気コアの半体ｌおよび磁気コアの半体２は、非磁性材
料からなるギャップ材（図示せず）を挟んで突き合わさ
れ、このギャップ材により、磁気テープ（図示せず）と
の摺動面９に、ギャップ１５（例えばギャップ長が約０
．２〔μｍ〕〜０．５〔μｍ））が形成される。

１６はトラック幅規制溝であり、摺動面９上のギャップ
１５の両端部から巻線溝３にかけて、トラック暢１７（
幅約２０〔μｍ〕〜３０〔μｍ））を規制する溝である
。

４はトランク幅規制溝１６と巻線溝３との一部に充填さ
れるガラスであり、このガラス４は例えば５００°Ｃ以
上の軟化点を有するガラスが使用される。

５は巻線ガイドであり、このＩｌｌガイド５と巻線溝３
とを利用してコイル（図示せず）が巻かれる。

またｄはギャップ１５の深さを示し、例えば、家庭用１
／２インチＶＴＲ等において、このギャップ１５の深さ
ｄは約３０　（、ｕｍ）　〜４０　（μｍ）である。

近年、上述のように構成した磁気へラドＹを用いたＶＴ
Ｒに対して、益々、高画質化が要求されている。したが
って、高画質化を実現するため、水平解像度の向上およ
びＳ／Ｎ比の向上等を実現することが求められており、
それに伴い、磁気ヘッドの再生出力特性の向上および磁
気ヘッドのＱ値を高めることによりアンプ系システムの
ノイズ低減を図る必要が生じている。このような要求に
応える一つの方法として、磁気ヘッドＹのギャップ１５
の深さｄを小さくする方法が考えられる。

例えばギャップの深さが４０（μｍ）の磁気ヘッドと、
ギャップの深さが５〔μｍ〕の磁気ヘッドとの再生出力
特性を比較するため、これら各々の磁気ヘッドを用いて
、磁気ヘッドに対する磁気テープの走行速度を５．８（
ｍ／Ｓ）とし、磁気テープを再生した結果を（表１）に
示す、なお磁気テープは、保磁力９００　（Ｏｅ）、残
留磁束密度１５００［Ｇ）のフェライト系のものである
。また磁気ギャップの深さｄが４０（、ｕｍ）の磁気ヘ
ッドにおいて、周波数９　（Ｍｌ（ｚｌの再生出力を０
（ｄＢ）に定めるとする。

（表１） （表１）から明らかなように、３〜９　（ＭＨｚ）の周
波数帯において、ギャップの深さ５〔μｍ〕の磁気ヘッ
ドの再生出力は、ギャップの深さ４０（Ｉｌｍ）の磁気
ヘッドの再生出力と比較して、６（ｄＢ）向上している
ことがわかる。

また同様のギャップの深さ５　（ｔＩｍ）の磁気ヘッド
と、ギャップの深さ４０（ｐｍ）の磁気ヘッドとのＱ値
を測定した結果を（表２）に示す、但し、測定に使用し
た周波数は５　（ＭＨｚ）であり、周波数（ＭＨｚ）に
おけるギャップの深さ４０〔μｍ〕の磁気ヘッドのイン
ダクタンスの値を２〔μＨ〕となるようにした。

（表２） （表２）から明らかなように、周波数５　（ＭＨｚ）に
おける磁気ギャップの深さ５〔μｍ〕の磁気ヘッドのＱ
値は、磁気ギャップの深さ４０〔μｍ］のＱ値より、大
きい値である。

以上（表１）および（表２）の結果より、磁気ヘッドの
特性を向上させる有効な方法は、磁気へラドＹのギヤシ
ブ１５の深さｄを小さくすれば良いことがわかる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、磁気ヘッドＹのギャップ１５の深さｄは
、磁気ヘッドＹの磁気記録媒体との摺動面９の摩耗と大
きく関与しているため、あまりギャップ１５の深さｄを
小さくすると、磁気ヘッドＹの寿命が短縮化されるとい
う問題があった。すなわちＶＴＲ等に用いられる磁気へ
ラドＹは、磁気記録媒体（Ｍ１気テープ）を摺動させて
、使用するため、使用中、磁気へラドＹの磁気記録媒体
との摺動面９が摩耗することにより、磁気へラドＹの寿
命が決定されることは避けられないのである。

具体的には、磁気ヘッドＹのギャップ１５の深さｄを大
きくする程、磁気ヘッドの寿命は長くなり、例えば、ピ
ンカース硬度６５０（ｋｇ／−一８）のフェライト系材
料を磁気コアに用いた磁気ヘッドにおいて、１０００時
間程度の寿命を保証するために必要な磁気ヘッドのギャ
ップの深さは、２０〔μｍ］〜２５〔μｍ〕である。

現在、実際に用いられている磁気ヘッドは、磁気テープ
の種類等を考慮し、かつ使用者に長時間の寿命を保証す
るために、ギャップの深さを３０〔μｍ〕〜４０〔μｍ
〕としているのが実情である。

このように、磁気ヘッドの特性の向上と、磁気ヘッドの
寿命とは、相反する傾向にあり、従来の磁気ヘッドの特
性は、充分に向上されていないのが現状である。

この発明の目的は、上記問題点に鑑み、再生出力特性等
を向上させ、かつ摩擦による寿命の短縮化を防いだ磁気
ヘッドを従供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の磁気ヘッドの製造方法は、ギャップの深さを
２０μｍ以下とした磁気ヘッドの磁気記録媒体との摺動
面に、チタン元素を含有する物質の真空蒸着と、窒素元
素を含有するイオンまたは不活性ガス元素を含有するイ
オンの照射とを併用して、窒化チタンを含有する薄膜を
形成することを特徴とする。

第１図はこの発明の磁気ヘッドの一実施例を示す概念図
である。

第１図において、１．２は磁気コアの半休、３は巻線溝
、４はガラス、５ば巻線ガイドであり、第３図と同一の
符号のものは、説明を省略する。

第１図において、６は磁気記録媒体（図示せず）との摺
動面９に形成した窒化チタンを含有する薄膜（以下［窒
化チタン含有ｉ１６」という、）である。

この磁気ヘッドＸは、ラフピングテープ等で研磨するこ
とにより、ギャップの深さを２０（ａｒｎ）以下とした
ものであり、従来の磁気ヘッド（ギャップ１５の深さｄ
は、−船釣に３０Ｃμｍ）〜４０〔μｍ〕である。）に
比較して、磁気ヘッドの特性を向上させたものである。

第２図は第１図の磁気ヘッドの製造に用いられるｙｌ膜
形成装置の一例を示す概念図である。

第２図に示すように、窒化チタン含有薄膜６を形成すべ
き磁気へノド７は、水冷されたホルダ８に保持される。

この磁気ヘッド７は、ギャップの深さが２０〔μｍ〕以
下となるように、ラッピングテープ等で研磨したもので
ある。また磁気へノド７の磁気記録媒体（図示せず）と
の摺動面９に対向した位置には、イオン源１０および蒸
発源１１を配置する。磁気ヘッド７の両側には、摺動面
９に形成する１着膜の膜厚を測定するための膜厚計１２
およびイオンｓ１０により照射するイオン１０’の電流
を測定するためのイオン電流測定器】３を配置する。ま
た１４はガスを導入するためのガス導入ノズルである。

なお磁気へフド７．ホルダ８．イオン源１０蒸発１１Ｅ
ｔ＋　１．膜厚計１２．イオン電流測定器１３およびガ
ス導入ノズル１４は、図示しない真空容器内に収められ
る。

イオン源１０は、イオン１０″を摺動面９に照射するも
のであり、例えばカウフマン形またはプラズマを閉じ込
めるためにカプス磁場を用いたパケット形であり、その
形式は、特に限定されない。

蒸発源１１は、蒸発物質１１’　を蒸発させ、磁気ヘッ
ド７の摺動面９に蒸着させるものであり、例えば電子ビ
ーム、レーザ線または高周波等を用い、その方式は特に
限定されない。

膜厚計１２は摺動面９に蒸着する痕発物質１０の膜厚お
よびチタンの粒子数を計測するものであり、例えば水晶
振動子を用いた振動型膜厚計等である。

イオン電流計測器１３は、摺動面９に照射するイオン】
０°の個数を計測するものであり、例えば、ファラデー
カップのような２次電子抑制電極を有するカップ型構造
等を用いる。

このような薄膜形成装置を用いた第１図に示す磁気へノ
ドの製造方法を説明する。

第２図に示す薄膜形成装置を用いて、真空容器内をＩ　
Ｘ　１０−’　（Ｔｏｒｒ〕以下の高真空状態に維持し
、水冷されたホルダ８に保持した磁気へノド７の磁気記
録媒体との摺動面９に、蒸発＋１９１１によりチタンを
含有する物質である蒸発物質１１’の蒸着と同時または
交互に、イオンＳｔＯにより窒素元素を含有するイオン
または不活性ガス元素を含有するイオンであるイオンｌ
Ｏ°を照射して、窒化チタン含有薄膜６を形成する。

この際、イオン源１０により照射するイオン１０゛と、
蒸発ａｔｔによる蒸発物質１１゛との衝突および反跳に
より、磁気ヘッドＸの摺動面９と、窒化チタン含有薄膜
６との界面に、両者を構成する原子の混合層が形成され
ることにより、摺動面９に優れた密着性を有する窒化チ
タン含有薄膜６を得ることができる。

蒸発源１１による蒸発物質１１°は、チタン金属、チタ
ン酸化物またはチタン窒化物等のチタン元素を含有する
物質である。

イオン源１０により照射するイオン１０　　は、窒素元
素を含有するイオン、不活性ガス元素を含有するイオン
または窒素イオンと不活性ガスイオンとの混合イオンで
ある。またイオン１０　　は不活性ガスイオンのみでも
良い、但し、この場合ガス導入ノズル１４より、磁気へ
ノド７付近に窒素元素を含有するガスを導入する。

また照射するイオン１０゛の加速エネルギーは、イオン
−個当たり、４０　（ｋｅＶ３以下とすることが好まし
い、この範囲を逸脱して、イオン１０′の加速エネルギ
ーを４０（ｋｅＶ）より大きくすると、形成した窒化チ
タン含有薄膜６内に生しる欠陥の数が多くなり、膜の特
性劣化を及ぼす、またイオン１０゛の加速エネルギーの
下限は、特に限定されないが、実際のイオン１ｌｌｉｌ
ｌＯの構造を考慮した場合、１００　（ｅＶ）位になる
と考えられる。

また窒化チタン含有薄膜６中に含まれるチタン元素と、
窒素元素との粒子数の割合（以下ｒＴｉ／Ｎ＆［ｌ酸比
」という、）は、１〜１０の範囲であることが好ましい
、この範囲を逸脱すると、窒化チタン含有ｆＩＩ＃６内
における窒化チタン（ＴｉＮ）の含有量が少なくなり、
窒化チタン含有薄膜６の硬度が低下する。

またＴｉ／Ｎ＆ｌｌ成比は、窒化酸比ン含有薄膜６全体
で同一であっても、摺動面９と、窒化チタン含有薄膜６
との界面から、窒化チタン含有ＩＭ６の表面方向に、段
階的または連続的に減少させても良い、この際、チタン
は活性な金属であるため、窒化チタン含有薄膜６と磁気
ヘッド７の摺動面９との密着性を向上させるのに有効で
ある。

またこの窒化チタン含有薄膜６は、磁気ヘッド７を構成
するガラス７の軟化点以下で形成することができるため
、磁気へラド７に熱的損傷による特性劣化を及ぼすこと
がなく、さらに窒化チタン含有薄膜６を形成すべき磁気
へラド７を水冷したホルダ８に保持することにより、常
温下で窒化チタン含有薄膜６を慴動面９に形成すること
ができる。

このように、磁気ヘッド７の磁気記録媒体との摺動面９
に、磁気ヘッド７に特性劣化を与えることなく、密着性
に優れ、かつ硬質な窒化チタン含有薄膜６を形成するこ
とにより、摺動面９の耐摩耗性を向上させる。

なお窒化チタン含有量Ｍ６は、磁気へノド７付近に、ガ
ス導入ノズル１４より窒素元素を含有するガスを導入し
、磁気記録媒体との摺動面９に、蒸発源１１によるチタ
ン元素を含有する蒸発物質！１″の真空蒸着と同時また
は交互に、イオン源１０により不活性ガスイオンのみ、
または窒素元素および不活性ガス元素を含有するイオン
を照射して形成しても良い。

但し、この際、照射するイオンの加速エネルギ（４０ｋ
ｅＶ以下の範囲）およびＴｉ／Ｎｌｌ成比（１〜酸比の
範囲）は、上述と同様の範囲内とすることが好ましく、
さらにガス導入ノズル１４に導入する窒素元素を含有す
るガスの流入量は、５　Ｘ　１０−’　（Ｔｏｒｒ）以
上〜Ｉ　Ｘ　１０−’　（Ｔｏｒｒ）以下の範囲とする
ことが好ましい、この範囲を逸脱して、ガスの流入量が
５　Ｘ　１０−’　（Ｔｏｒｒ）より少ないと、蒸発！
ＩＩＦｌｔｌｌ’であるチタン（Ｔｉ）が充分に窒化し
ないことにより、Ｔｉ／Ｎ＆ｎ成比が１−酸比の範囲を
逸脱してしまう、また流入量がＩ　Ｘ　ｌ　Ｏ−’　（
Ｔｏｒｒ）より多くなると、真空排気システムに悪影響
を及ぼす。

〔作用〕

この発明の構成によれば、磁気記録媒体との摺動面に、
チタン元素を含有する物質の真空蒸着と、窒素元素を含
有するイオンまたは不活性ガス元素を含有するイオンの
照射とを併用して形成した硬質な窒化チタンを含有する
ｆ！膜により、摺動面の耐摩耗性を向上させたため、摺
動面の耐摩耗性を劣化させることなく、ギャップの深さ
を２０μｍ以下の小さなものとすることができる。

〔実施例〕 ２１拠１ 第２図に示す薄膜形成装置を用いて、真空容器（図示せ
ず）内を２　Ｘ　１０−”　（Ｔｏｒｒ）に排気した後
、ギャップの深さを５（μｍ〕とした磁気へラド７の磁
気記録媒体との摺動面９に、蒸発１１１１１によるチタ
ン（純度９９％）の蒸着と同時に、イオン源１０に窒素
ガス（純度９９゜９９９％）を導入し、窒素イオンを照
射して、窒化チタン薄膜を形成した。

この際、窒素イオンの加速エネルギーは、２（ｋ　ｅ　
Ｖ）とし、形成した窒化チタンＴｌ　１１ｍ内に含まれ
るチタンと窒素との粒子数比（Ｔｉ／Ｎ組成比）は１と
した。また窒化チタン薄膜の膜厚は３００人とした。

なお蒸発源１１は電子ビームによるもの、イオン源９は
パケット形イオン源を用いた。

また磁気へラド７は、ダイヤモンドラッピングテープで
研磨することにより、第３図（ａ）、　（ｂｌに示すギ
ャップ１５の深さｄを５〔μｍ〕としたものである。ま
た磁気へラド７のコア材はＭｎ−Ｚｎフェライトからな
り、トラック幅１７は約２７〔μｍ〕、ギャップ長は約
０．２５〔μｍ〕のものである。

また磁気ヘッド７は水冷されたホルダ８に保持されてお
り、したがって磁気ヘッド７に熱的損傷が加えられるこ
とがなかった。

災旅■業 実施例１と同様の磁気ヘッド７の磁気記録媒体との摺動
面９に、実施例１と同様のプロセスで膜厚３００人の窒
化チタン薄膜を形成した。

但し、窒化チタン薄膜を形成する際に、照射する窒素イ
オンの加速エネルギーをｔｏ　（ｋｅＶ）とし、またＴ
　ｉ　／　Ｎ組成比は１とした。

比較■ 比較例として、従来の磁気ヘッドを用いた。この磁気ヘ
ッドは、ギャップ１５の深さｄが４０〔μｍ〕のもので
あり、磁気記録媒体との摺動面９には、窒化チタン薄膜
が形成されていないものである。

以下に実施例１．実施例２および比較例の各磁気ヘッド
を用いて、磁気記録媒体となる磁気テープを再生するこ
とにより、各磁気ヘッドの再生出力特性の測定を行った
。この測定結果を（表３）に示す。

なお各磁気ヘッドの再生出力特性を測定するために用い
た磁気テープは、保持力９００　［Ｏｅ］および残留磁
束密度１５００（Ｇ）のフェライト系のものであり、ま
た各磁気ヘッドと磁気テープとの相対速度は５．８（ｍ
／Ｓ）とした。

但し、（表３）に示す各磁気ヘッドの再生出力の測定値
は、比較例としたギャップの深さ４０〔μｍ］の磁気ヘ
ッドにおいて、周波数９　［ＭＨｚ）のおける再生出力
を０（ｄＢ）に定めた値である。

（表３） （表３）から明らかなように、各実施例１．　２の磁気
ヘンｔ′は、比較例の磁気ヘッドと比較して、各周波数
帯において、再生出力が優れていることがわかる。

次に実施例１．実施例２お、ｈび比較例の各磁気ヘッド
のＱ（１１！を表４に示す。

但し、使用周波数は５（Ｍｔ（ｚ）とし、また比較例の
磁気ヘッド（ギャップの深さ４０μｍ）において、周波
数５　（ＭＨｚ）におけるインダクタンスの値を２〔μ
Ｈ）となるようにした。

（以下余白） （表４） （表４）から明らかなように、各実施例１．２の磁気ヘ
ッドは、比較例の磁気ヘッドに比較して、Ｑ値が優れて
いることがわかる。

以上に示すように、各実施例１．２の磁気ヘッドは、比
較例の磁気ヘッドに比べて、再生出力およびＱ値が向上
していることが明らかとなった。

次に各実施例１．２および比較例の磁気ヘッドの耐ＦＩ
ｌ耗性試験を行った。

耐摩耗性試験は、一定の環境下（室温下、湿度６０〔％
〕）で、上述再生出力特性を測定する際に用いた磁気テ
ープを用い、磁気ヘッドと磁気テープとの相対速度を５
．８（ｍ／Ｓ）とし、１０００時間走行させ、その後、
各実施例１．２の磁気ヘッドの磁気テープとの摺動面に
おける摩耗量を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観測
したところ、実施例１の摩耗量は約１２０人であり、実
施例２は摩耗量の約１１０人であった。

このように実施例１および実施例２の磁気ヘッドは、ギ
ャップの深さを小さくする（２０　（８ｍ）以下）こと
により、磁気ヘッドの特性を向上させることでき、かつ
磁気記録媒体との摺動面に、窒化チタン薄膜を形成する
ことにより、耐摩耗性も得ることができ、比較例とした
従来のギャップの深さの大きい磁気ヘッドが保証してい
るのと同等の長時間使用をユーザに保証することができ
た。

〔発明の効果〕

この発明の磁気ヘッドによれば、磁気ヘッドの磁気記録
媒体との摺動面に、チタン元素を含有する物質の真空蒸
着と、窒素元素を含有するイオンまたは不活性ガス元素
を含有するイオンの照射とを併用して、形成した硬質の
窒化チタンを含有する薄膜により、摺動面の耐摩耗性を
向上させたため、摺動面の耐摩耗性を劣化させることな
く、ギャップの深さを２０μｍ以下の小さなものとする
ことができる。その結果、再往出力特性等を向上させ、
かつ摺動面の摩耗による寿命の短縮化を防いだ磁気ヘッ
ドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の磁気ヘッドの一実施例を示す概念図
、第２図は第１図の磁気ヘッドの製造に用いられる薄膜
形成装置の一例を示す概念図、第３図（ａ）は従来の磁
気ヘットの構造を示す概念図、第３図ら）は第３図（ａ
）のＡ−Ａ’線における断面図である。 Ｘ・・・磁気ヘッド、６・・・窒化チタン含有菌＃（窒
化チタンを含有する薄膜）、９・・・摺動面、１０’・
・・イオン、ｌビ・・・蒸発物質 ＼ （ｂ） ９・・・摺動面 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ギャップの深さを２０μｍ以下とした磁気ヘッドの磁
   気記録媒体との摺動面に、チタン元素を含有する物質の
   真空蒸着と、窒素元素を含有するイオンまたは不活性ガ
   ス元素を含有するイオンの照射とを併用して、窒化チタ
   ンを含有する薄膜を形成したことを特徴とする磁気ヘッ
   ド。