JPH0554313A - 磁気カード用磁気ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気特性にすぐれ、耐摩耗性の高い磁気カー
ド用磁気ヘッドを得る。 【構成】 コアとして厚さ方向の断面組織形態が、中央
は粒状組織その上下が柱状組織とされたセンダスト系合
金の急冷薄帯を、厚さ方向に所定枚数積層して形成した
ものを用い、磁性媒体と接触するコア面のコア以外の部
分には、前記センダスト系合金との比摩擦量の差の絶対
値が10^-7mm²／kg以内でアルミニウムとの動摩擦係数が
0.08以下であるポリアミドイミド樹脂を配してなる磁気
カード用磁気ヘッド。 【効果】 偏磨耗を起こさず、再生・記録特性に優れ、
軽量化が出来たことによりセンサ取り付け部の構造を簡
単化することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動改札機、プリペイ
ドカードシステム等、高度な磁気特性、耐摩耗性が要求
される磁気記録再生システムに用いられる磁気ヘッドに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、磁気カードの磁性面に対し記
録・再生を行うために磁気ヘッドが用いられている。こ
の磁気ヘッドのコア面は、通常、ギャップ，コア材，コ
アホルダ，ヘッドケースおよび間隔板などの部材によっ
て構成され、コア材料としては、Fe-Si-Al系合金（一般
にセンダストと称されている）が磁気特性に優れ且つ耐
摩耗性、耐食性に優れていることから汎用されている。

【０００３】このセンダスト系合金を用いた磁気ヘッド
コアの製造方法は、センダスト系合金の鋳塊を製造し、
この鋳塊を熱間加工等により平板に加工した後、切断お
よび研削などの機械加工により所定形状に加工するとと
もに、加工時のひずみを除去し、且つ適正な磁気特性を
発現させる目的で、焼鈍して製造する方法、所謂バルク
材を用いた磁気ヘッドコアの製造方法が一般的である。

【０００４】一方、磁気テープの記録・再生用の磁気ヘ
ッドコアには、前記センダスト系合金の鋳塊より加工し
て得た平板を切断および研削などの機械加工により所定
形状に加工する際、その厚さを薄く取り、 0.2mm程度ま
で薄く研磨したバルクコア材に加工しその多数枚を厚さ
方向に接着剤によって接合積層して製造されたコアや、
センダスト系合金の溶湯をロール法を用いて超急冷して
薄帯とし、必要により焼鈍した後、この薄帯よりコア取
りをしたコア材の多数枚を厚さ方向に接着剤によって接
合積層し、さらに研磨して製造されたコアなどがある。
（特開昭59− 18607号公報、特開昭59−218242号公報
等、あるいは「最近の磁気ヘッド」ミマツデータシステ
ム発行、昭和59年10月15日発行参照）

【０００５】一方、近年使用されているプリペイドカー
ドにおいては、磁性面の磁性媒体の保磁力（Hc）が、従
来約 800Oeであったものが2750Oe以上に向上してきてい
る。

【０００６】ところで上記磁気ヘッドが用いられるプリ
ペイドカードシステムの場合、カード上の磁性媒体が上
記コア面を約2m／秒の速さで通過し記録・再生を行うも
のであり、この記録・再生時に、コア面とカード媒体と
の間が離れていると正確な記録・再生ができなくなるの
で、コア面とカード媒体は接触するように構成されてい
る。またカード媒体をコア面側の反対側からコア面にゴ
ムローラ等で押しつけて密着させる方法もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のセンダ
スト製磁気ヘッド用コア材の製造方法は次の如き問題点
を有する。平板バルク材の場合は、センダストの鋳塊
を、熱間加工さらには切断および研削などの機械加工に
より所定形状の薄板に加工し、この薄板を積層してコア
材に形成するので工程が多く、生産性が悪いためコスト
高になる問題がある。

【０００８】一方、ロール法は、前者に比較して工程的
には生産性に優れるものの、１枚１枚の薄帯の幅が狭
く、量産性に劣り、積層等の加工に手間を要するなどの
問題がある。その上、得られる薄帯の横断面形状は、一
つまたは二つの凸部を有するものであるため、その積層
は凸部同士が重なるように積層された場合、凸部同士の
積層部ではセンダストの占める割合が高くなるが、凹部
同士の積層部ではその割合が低く、一つの積層体中でセ
ンダストの占める割合が大きく異なる箇所が生じるとと
もに、占積率が比較的低いものとなり、得られた磁気ヘ
ッドコアの磁気特性にバラツキが生じることになる。

【０００９】ところで、前記のように磁性面の磁性媒体
の保磁力が高いプリペイドカードに、上述したバクル材
を用いた磁気ヘッドコアまたは積層磁気ヘッドコアで記
録・再生を行った場合、カードを飽和させる前に磁気ヘ
ッドコアの方が入力電流で飽和してしまい、オーバライ
ト（磁性媒体に一度書き込んだ信号の上に、違う信号を
重ね書きすること）時に先の信号を残すことが起きる。
その結果、書き込み、読み取りのミスが発生することに
なる。また一方、近年のプリペイドカードの表面には種
々の印刷が行われ、しかも印刷層の厚みが厚くなってい
る。このため、磁性面の磁性媒体と磁気ヘッドコアとの
間隔が必然的に広がってしまい、より強い磁束を発生し
且つ透磁率の高い磁気ヘッドコアが必要となる。

【００１０】さらにこれからは、多目的な商品に使える
ようなプリペイドカードの要望も考えられ、これに対応
するためにはカードに記録される情報のセキュリティー
を向上させる必要があり、そのため、カードの記録媒体
の保磁力をより一層大きくしたり、あるいは入出力信号
を複雑な波形にする必要がある。またカードの記録密度
の向上や、記録・再生速度の向上も要求される。

【００１１】これらの要望に磁気ヘッドが対応するため
には、磁束密度が大きく且つ透磁率が高く、低周波から
高周波まで安定した記録・再生を行い得る磁気ヘッドコ
アが必要とされる。すなわち、プリペイドカードシステ
ムにおける記録時の使用周波数帯は１kHz 〜１０kHz の
範囲であり、記録特性としてはこの範囲の周波数帯で磁
束密度が大きい方が強い磁力で書き込めるため、高保磁
力媒体には好都合である。また再生特性としては１kHz
〜１０kHz での周波数帯で最大透磁率が大きい方が高速
で読み取りができるため好都合である。

【００１２】さらに前記磁気ヘッドが利用されているプ
リペイドカードシステム、紙幣判別機、自動改札機等で
は、コア面がカードや紙幣等により通過する際にホコ
リ、ゴミ、砂等を巻き込む場合があり、予想される以上
の早さで摩耗が進行する。この様に磁気ヘッドのコア面
はカードや紙幣等の記録・検出媒体との摩擦が不可避で
あり、コア面の消耗は避けられない。

【００１３】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、一つの積層体中でのセンダ
ストの占める割合がほぼ一様で且つ占積率に優れたセン
ダスト製磁気ヘッド用コア材を用い、且つコア面の耐摩
耗性を高めるとともに、コア面の硬度および耐摩耗性を
できる限り高レベルで均一化することにより、長期間に
亘って優れた記録・再生特性を発揮する磁気カード用磁
気ヘッドを提供しようとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上記の要望等に応えるべく高磁束密度、高透磁率を有す
る磁気ヘッドコアの開発を目的とし、耐摩耗性、耐食性
に優れているセンダスト系合金を使用し、特に磁気特性
の挙動に着目して研究を重ねてきた。

【００１５】その結果、厚さが 0.1mm以下の薄板コア材
を積層した磁気ヘッドコアは、バルク材による磁気ヘッ
ドコアに比較して磁気特性に優れていることを確認する
とともに、積層磁気ヘッドコアは、薄板コア材の積層枚
数に関係なく磁気特性が一定である事を見いだした。ま
た薄帯を積層した磁気ヘッドコアは、バルク材による磁
気ヘッドコアに比較して磁気特性に優れていることを確
認するとともに、積層磁気ヘッドコアであっても磁気特
性にかなりバラツキのあることを知見し、本発明を完成
するに至ったものである。

【００１６】上述の如き経緯によって開発された、本発
明に関わる磁気カード用磁気ヘッドコアは、厚さが 0.1
mm以下のセンダスト系合金の薄板を、厚さ方向に所定枚
数積層して形成されてなるものである。

【００１７】さらに、本発明に係わる磁気カード用磁気
ヘッドコアは、厚さ方向の断面組織形態が中央は粒状組
織その上下が柱状組織とされたセンダスト系合金の薄帯
を、厚さ方向に所定枚数積層して形成されてなるもので
ある。

【００１８】上記したようなセンダスト系合金製磁気ヘ
ッドコアを使用した本発明の磁気ヘッドにおいて、コア
部を除くコア面には、前記センダスト系合金との比摩耗
量の差の絶対値が10^-7mm² ／kg以内でアルミニウムとの
動摩擦係数が0.08以下である非磁性材料を配してなるこ
とを要旨とするものである。

【００１９】

【作用】本発明の構成と作用を説明する。本発明におい
ては、センダスト系合金薄帯の積層コア使用により、高
周波領域での磁束密度、透磁率が向上し高周波ロスが少
なく応答速度がアップする。

【００２０】本発明コア材の結晶組織、すなわち厚さ方
向の断面組織形態が中央は粒状組織その上下が柱状組織
とされたセンダスト系合金の薄帯は、単ロール法のよう
な、薄帯の片面よりの冷却ではいかなる冷却速度をもっ
てしても得られず、双ロール法のような薄帯の両面から
の冷却が必要である。このような結晶組織のセンダスト
系合金の薄帯であれば、バラツキのない安定した磁気特
性（高磁束密度、高透磁率など）を有するコアが得られ
る。

【００２１】本発明におけるセンダスト系合金の急冷薄
帯の厚みは 0.1mm以下であることが好ましい。厚みが
0.1mmを超えた場合、薄帯の製造時に急冷効果が得られ
なくなり、材料が脆化してしまう。

【００２２】本発明でコア材、ギャップ以外のコア面に
配する材料は、センダスト系合金との比摩耗量の差の絶
対値が10^-7mm² ／kg以内であればよく、材質を特定する
ものではないが、Cu-Al-Mn-Si 系合金、アルミニウム粉
末合金、アルミナウィスカー分散系ＦＲＰ及びポリアミ
ドイミド樹脂又はポリフェニレンサルファイドと炭素繊
維の複合樹脂系スーパーエンプラ等が例示できる。な
お、センダスト系合金の比摩耗量は 1〜 2×10^-7mm² ／
kg程度（常用のもので約1.42×10^-7mm² ／kg）である。

【００２３】

【実施例】本発明の実施例を説明するが、本発明はこれ
により限定されるものではない。 〔実施例１〕Si： 8.5wt％，Al： 5.5wt％，残りFeから
なるFe-Si-Al合金の溶湯から、双ロール法によって線速
度200m／分の条件で厚さ60μm の本発明に係わるコア用
薄帯を製造し、その３枚を積層した 0.2mm厚さのコア材
と、比較例には溶解鋳造法により作成した 0.2mm厚さの
コア材を使用して、交流磁気特性装置により、周波数を
変えた時の磁束密度、最大透磁率を測定した。この測定
結果を図１乃至図２に示す。

【００２４】図１乃至図２より明らかなように、 0.1mm
以下の厚さのコア材を積層した本発明に用いるコアで
は、磁束密度、最大透磁率共に、プリペイドカードシス
テムにおける記録時の使用周波数帯である 1kHz 〜10kH
z を含む低周波数から10kHz までほとんど低下がなく、
高磁束密度、高透磁率が得られる。また本発明に係わる
コアは、10kHz 〜100kHzにおける最大透磁率において
も、その絶対値が比較例のそれに比べて２倍近くもあ
り、そのように最大透磁率が大きいことから、プリペイ
ドカードシステムの再生時の高速読み取りができ、再生
特性に優れる。

【００２５】また、前記双ロール法によって得られた本
発明に係わる薄帯からなるコアと溶解鋳造法により得ら
れた比較例のコアを用いて、それぞれＲ／Ｗコンビネー
ション８トラックヘッド（トラック幅 3mm）に加工し
た。そしてこれらヘッドを用い、2750Oeカードによる記
録・再生特性を測定した。その結果を図３に示す。

【００２６】図３から明らかなように、従来のバルク材
コアよりなるヘッドの場合、書込周波数が〜 4kHz まで
の帯域でしか使用できないため、記録密度・記録速度に
は限界があった。しかるに、本発明に係わる積層コアよ
りなるヘッドは、書込周波数が〜12kHz まで出力は低下
せず、従来ヘッドに比べ２〜３倍の記録密度・記録速度
の達成が可能である。

【００２７】また本発明に係わるコアは、前述の如き磁
気特性を有するので記録効率が良く、従来コアに比べ図
４から明らかなように、約20％少ない電流で記録するこ
とができる。

【００２８】次に、前記双ロール法によって得られた本
発明に係わる薄帯からなるコアを、比摩耗量が1.25×10
^-7mm² ／kgで且つアルミニウムとの動摩擦係数が 0.038
である本発明に係わるポリイミドアミド樹脂を使用した
ホルダと、比較のため比摩耗量が62.0×10^-7mm² ／kgで
従来より使用されている真鍮製ホルダとに組入れ磁気ヘ
ッドに加工した。これら本発明磁気ヘッドと比較ヘッド
とを使用し、市販の磁気カードを 100万回通過させる耐
摩耗試験を行ない、50万回、 100万回通過後の磁性媒体
との接触面に形成された凹部の深さを測定した。その測
定結果を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】上記耐摩耗試験において凹部の深さが30μ
ｍ以内であれば、記録・再生特性に支障が無い限り合格
と判断できるので、本発明磁気ヘッドは100万回以上ま
だまだ使用に耐えうる。

【００３１】また、本発明に使用した樹脂は、耐摩耗性
には優れているが硬度はＨRE６５程度であり、従来より
磁気ヘッドの耐摩耗ガード材として使用されてきた高硬
度のセラミックス等に比較して偏摩耗を起こしにくく磁
気ヘッド通過時の磁気カードの表面（媒体）に傷をつけ
にくい。

【００３２】実際、前記の耐摩耗試験においてセラミッ
クスガード材を使用した磁気ヘッドを試験した場合、こ
の磁気ヘッドでは、約5000回の通過回数で磁気カードの
表面（媒体）に傷が認められるようになり正確な記録・
再生ができなくなるのに対して、本発明の磁気ヘッドで
は、 10000回の通過回数でも磁気カードの表面（媒体）
に傷の発生は認められず正常な記録・再生がまだ可能で
あった。

【００３３】また本発明に使用した樹脂は射出成形が可
能であり、従来の機械加工による金属製ホルダと比較し
て約1/3 のコストダウンが可能である。また特別な耐摩
耗対策を必要とせず、この点においてもコスト上有利で
ある。さらに樹脂系の材料は金属系材料に比べて比重が
小さいため、これをホルダあるいはケースに使用した場
合、センサの軽量化が可能である。ポリアミドイミド樹
脂（密度1.44g/cm² ）をホルダに使用した場合、真鍮製
ホルダに比べ1/3 の軽量化が出来る。またこのように磁
気ヘッドが軽量化されると、カードシステムの磁気ヘッ
ド取り付け部の構造を簡単にすることが可能となる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の磁気ヘッドは、以上説明したよ
うに構成されているから偏摩耗を起こしにくく磁気ヘッ
ド通過時の磁気カードの表面（媒体）に傷をつけず、 1
0000回通過でも正常な記録・再生を達成し、射出成形が
可能で従来の機械加工による金属製ホルダと比較して約
1/3 のコストダウンと軽量化が出来るとともにセンサを
軽量化することにより、カードシステムのセンサ取り付
け部の構造を簡単にすることが可能となり、産業上きわ
めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明例と比較例との周波数による磁束密度
の変化を示すグラフである。

【図２】 本発明例と比較例との周波数による最大透磁
率の変化を示すグラフである。

【図３】 本発明例と比較例との周波数による出力電圧
の変化を示すグラフである。

【図４】 本発明例と比較例との周波数による書込電流
の変化を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気カード用磁気ヘッドにおいて、該磁
   気ヘッドのコアに厚さ方向の断面組織形態が、中央は粒
   状組織その上下が柱状組織とされたセンダスト系合金の
   急冷薄帯を、厚さ方向に所定枚数積層して形成されてな
   るコアを用い、磁気カードと接触するコア面のコア以外
   の部分には、前記センダスト系合金との比摩耗量の差の
   絶対値が10^-7mm² ／kg以内でアルミニウムとの動摩擦係
   数が0.08以下である非磁性材料を配してなることを特徴
   とする磁気カード用磁気ヘッド。
2. 【請求項２】 非磁性材料がポリイミドアミド樹脂又は
   ポリフェニレンサルファイドと炭素繊維の複合樹脂であ
   る請求項１記載の磁気カード用磁気ヘッド。