JPH083521B2

JPH083521B2 - 磁性薄膜の磁化特性測定装置

Info

Publication number: JPH083521B2
Application number: JP4881988A
Authority: JP
Inventors: 透中島; 修司田辺
Original assignee: グローリー工業株式会社
Priority date: 1988-03-02
Filing date: 1988-03-02
Publication date: 1996-01-17
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPH01223369A

Description

【発明の詳細な説明】発明の目的；（産業上の利用分野）この発明は、磁気テープや磁気カードの磁気ストライ
プ、或いは磁気ディスク等の磁性薄膜の磁化特性を正確
に測定するための磁化特性測定装置に関する。

（従来の技術）情報化社会の進展に伴ない、磁気カードあるいはデー
タ記録媒体としての磁気テープ，磁気ディスク等は既に
大きな市場になっているが、今後もさらに大きく発展す
ることは容易に予測できる。これらの媒体が大量，安
定，低価格に生産されるためには、更に研究開発の進
展，品質レベルの向上などが求められており、これらの
ことを支援するための手段の一つとして、媒体の磁化特
性を測定する装置が使用されている。例えば、磁気テー
プ等の磁性薄膜の磁化特性を記録する装置としては、現
在横河電機（株）製3257型直流磁化特性自動記録装置，
理研電子（株）製BHS−40,BHH−50,BHU−60型直流磁化
Ｂ−Ｈ特性自動記録装置等が商品化されている。

ここにおいて、上記装置での検出方法の一例として、
先ず環状資料における磁化特性の一般的な検出方法を説
明する。測定しようとする磁性体に磁界Ｈを印加する
と、この大きさによって磁性体に発生する磁束量Φが変
化する。そして、磁界Ｈを横軸に、磁束Φを縦軸にし
て、この様子をグラフにしたものを磁化曲線（ヒステリ
シスループ）というが、この磁化曲線は一般的に第29図
に示す構成で得られる。すなわち、円環状の磁性体100
の１次側に磁化コイル101が巻回されると共に（巻数
N₁）、２次側に検出コイル102が巻回されている（巻数N
₂）。そして、磁化コイル101に低周波発振器103から低
周波の正弦波が印加されると共に、抵抗R₁が直列に介挿
されている。

ここで、磁性体100内の磁界Ｈは磁化コイル101に流れ
る電流I₁に比例するとみなせるので、磁性体100の磁路
長をｌとするととなる。一方、発生する磁束Φは検出コイル102の出力
電圧V₂を積分することによって得られる。つまり、出力
電圧V_Cはであるからとなる。このような電圧V₁,V_Cを測定することによって
磁化曲線（Φ−Ｈ曲線）が得られる。また、電圧V₂を縦
軸にとると、透磁率に比例した出力が得られる。

このような原理に基づく磁性体測定装置の動作は、19
73年発行の“横河技報Vol.17 No.2"の49頁〜72頁に述べ
られている。

（発明が解決しようとする課題）上記測定装置は高透磁率材料，永久磁石などの板、ブ
ロック材，磁性粉，磁性薄膜などを測定対象にして汎用
性をもたせているが、機能，操作性，価格などに難点が
ある。また、上記測定装置では、例えば紙製カードに熱
転写または塗布により作成された磁気ストライプ、磁性
テープが貼着されたカードや通帳、表面にコーティング
の施された磁気カード等の磁化特性の測定は、カード等
から磁性薄膜を切取って装置の構成上ある大きさに備え
て、第30図に示す如く10枚程度の厚さにした試料110を
用いなければならず、非常に面倒であった。また、磁気
カード等の磁気ストライプの磁化特性の測定を、磁気カ
ードに層設した状態のままで行なうことは不可能であっ
た。更に、磁化特性の良否を判断するのに、装置の設け
られたＸ−Ｙレコーダ等で紙面上に一度描画したヒステ
リシスカーブから使用者が飽和磁束，残留磁気，保持力
等の磁化特性値を目視で読取って計算等をして判断しな
ければならず、非常に手間がかかっていた。しかも、磁
化特性値の工程能力が分析可能な測定器は未だ存在しな
いという問題点がある。又、現在商品化されている装置
では、例えば励磁増幅部，信号処理用積分器,X−Ｙレコ
ーダ等を個別の装置として組合せて構成されており、装
置自体が極めて大型化してしまうという欠点がある。

また、広い面積を有する磁性シートの磁気特性を、シ
ートを切断したりせずシートの小部分の磁気特性を測定
する装置として、特公昭46−3143号公報に示されるもの
がある。この装置では２個の磁気ヘッドの差動出力を利
用しているが、この２個の磁気ヘッド、即ち検出ヘッド
とキャンセルヘッドの特性を完全に一致させることは実
際上不可能であるので、試料信号の他にアンバランス成
分が乗ってしまう欠点がある。また、ギャプ部周辺から
の漏れ磁束を含んだデータとなってしまい、見掛上試料
のヒステリシスループが飽和しないデータとなる欠点が
ある。

この発明は上記各問題点に鑑みなされたもので、この
発明の目的は、磁気テープ，磁気ストライプ，磁気ディ
スク等の磁性薄膜の磁化特性を、試料の磁気テープ等を
切取るといった物理的に破壊したり変形することなく測
定することができるようにした磁化特性測定装置を提供
することにある。しかも、ギャップ部の漏れ磁束を補正
して正確に磁化特性値を測定できる測定装置を提供する
ことを目的としている。

発明の構成；（課題を解決するための手段）この発明は高精度な磁化特性測定装置に関するもの
で、この発明の上記目的は、差動型磁気ヘッドと、この
差動型磁気ヘッドを三角波信号で励磁する三角波信号発
生手段と、前記差動型磁気ヘッドの差動出力電圧をサン
プリングしてデジタル値に変換する測定データ変換手段
と、前記差動型磁気ヘッドのギャップ部の外側のヘッド
側面からの漏れ磁束による影響を補正するための補正係
数αを記憶する記憶手段と、測定すべき磁性薄膜に対す
る前記デジタル値を順次入力すると共に、前記記憶手段
に記憶された補正係数αに基づいて前記測定すべき磁性
薄膜の磁化特性値を補正算出する測定データ解析手段と
を具備したことにより達成される。又、予め記憶手段に
記憶させておく補正係数αは次のようにして求める。前
記磁性薄膜の通常試料及び帯状試料で前記磁界Ｈ対磁化
率μ特性の差Δμ（ｉ）を求め、前記Δμ（ｉ）の全サ
ンプリング点の積分平均値をμＬとしたとき、μL/μｍ
を前記補正係数αとしている。更に、測定すべき磁性薄
膜の磁化特性を、磁界Ｈ対磁化率μ特性の正負ピーク値
を▲μ^＋ _ｍ▼，▲μ⁻ _ｍ▼としたとき、μ_ｍ＝（▲μ^＋
_ｍ▼−μ_ｍ）/2として、μ≧０のときはμ′＝μ−α・
μ_ｍ、μ＜０のときはμ′＝μ＋α・μ_ｍで補正してお
り、前記補正係数αを、前記通常試料に対する前記磁界
Ｈ対磁化率μ特性の尖鋭度Ｑに対して、係数をγ，δと
して、α＝γＱ−δで補正したり、ピーク位置H_mを境に
してα_１・μ_m,α_２・μ_ｍのように修正している。

（作用）この発明では、磁性測定部の差動型磁気ヘッドを磁性
薄膜上又は近傍位置に移動させた後に三角波信号を印加
し、前記差動型磁気ヘッドの差動出力電圧をデータ変換
部でデジタル信号のデータに変換し、このデータに基づ
いて測定データ解析部でソフトウエア積分によって磁化
特性値を演算するようにし、更にこの磁化特性演算結果
に基ずいて前記磁性薄膜の磁化特性の良否を判定するよ
うにしている。また、実際の磁化特性測定時に漏れ磁束
分を補正して測定しているため、特に精度の高い磁化特
性の測定を行なうことができる。

（実施例）第１図は、この発明の一実施例である磁化特性測定装
置80の外観構成を示している。この磁化特性測定装置
（以下、単に測定装置と称す）80には、磁性薄膜が層設
された磁気カード等、或いは後述する帯状試料を挿入し
て載置するテーブル82が正面パネルの左方に設けられて
おり、このテーブル82の上方には磁気カード等の磁性薄
膜の測定部の位置決めを行なうためのマーカ83が進退可
能に設けられている。更にマーカ83の上方には、テーブ
ル82に載置された磁気カード等を固定する昇降可能な押
えアーム81と磁気特性を読取るための磁気ヘッド１とが
設けられている。磁気カード等の位置決めが終了した時
点で別途操作ボタンを押すと、押えアーム81が矢印Ｎ方
向に下降して磁気カード等を固定する。測定部位置をマ
ーカ83により再確認した後、別途操作ボタンを押すとマ
ーカ83が矢印Ｍ方向に取込まれて収納されると共に、磁
気ヘッド１が所定方向に移動して、マーカ83の縦線で示
されていた磁性薄膜の測定部に位置され、磁性薄膜の磁
化特性の測定を行なうようになっている。また、パネル
右方には操作手順や必要データを入力するためのテンキ
ー等を有したキーボード29が設けられており、パネル面
の左方上部には磁性薄膜の磁化特性の測定項目等を表示
するディスプレイ68が設けられている。更に、測定装置
80の右側面パネル下方には電源スイッチ84が設けられて
いる。

第２図は測定装置80の回路系をブロック構成で示して
おり、この回路系は磁気テープ等の磁性薄膜の磁化特性
を測定する磁性測定部20と、この磁性測定部20で測定さ
れた電圧信号V_Dをデジタル信号に変換したり、磁性測定
部20を駆動する三角波信号SD2を発生する測定データ変
換部21と、この測定データ変換部21で変換されたデジタ
ル信号をコンピュータ処理として磁化特性値の表示をし
たり、磁化特性の良否の判定や自己診断等の機能を有し
た測定データ解析部60とから構成されている。

磁性測定部20には、上下及び左右に対称のＨ字状の磁
気ヘッド１が設けられており、磁気ヘッド１の磁気コア
には、巻数N₁の直列に接続された１次コイル２及び３が
巻回されると共に、巻数N₂の２次コイル４及び５がそれ
ぞれ分離して巻回されている。１次コイル２及び３に
は、測定データ変換部21より１〜10Hz程度の低周波の三
角波信号SD2が増幅器19を介して入力されている。な
お、三角波信号SD2の周波数は数MHzまで可能である。磁
気コア１の下部には検出側のギャップ部1Aが、上部には
非検出側のギャップ部1Bがそれぞれ設けられている。２
次コイル４の出力電圧V_Sは増幅器10を介して得られ、２
次コイル５の出力電圧V_SCは増幅器11を介して得られ、
出力電圧V_S及びV_SCは差動増幅器12へ入力されている。
ここでは増幅器10〜12の各ゲインを便宜上“1"と設定す
る。

ここにおいて、磁気ヘッドの測定原理について説明す
る。まず、コイル部の磁気コア１の断面積をS,ギャップ
部1Aの磁気コア断面積をS_g,コア磁路長をl,ギャップ長
をl_g,磁気コアの透磁率をμ，空気の透磁率をμ_ｏとす
る。

ギャップ部1Aに何も媒体を接触させない状態の磁束Φ
は、磁気コア１の磁気抵抗をＲ（＝l/μＳ）、ギャップ
部1Aの磁気抵抗をR_g（＝l_g/μ_oS_g）とすると、であり、ギャップ部1Aの磁界Hgはである。ここで、とすると、磁界Hgと電流Ｉの関係は、となる。

次に、磁気抵抗Ｒ＜＜R_gの関係により第３図に示すよ
うにギャップ部1Aにおいては磁束Φは広がりを有し、磁
性薄膜200の内部にも一部の磁束が見かけ上ギャップ長l
_gの方向に平行に近い状態になる。磁性薄膜200をギャッ
プ部1Aに接続させた時の磁束をΦ_１とすると、２次コイ
ル４の起電圧V_Sはであり、非検出側の２次コイル５の起電圧V_SCは磁束を
Φ_Ｃとすると、となる。従って、差動増幅器12の出力電圧V_Dは（７）〜
（９）式より、磁性薄膜200が無いときはであり、磁性薄膜200が有るときはとなる。磁束Φは、測定データ変換部21より低周波の三
角波SD2が１次コイル２及び３に印加されていることか
ら単調増加又は単調減少する。このような差動増幅器12
の出力電圧V_D,V_D1を測定データ変換部21で変換し、測定
データ解析部60に取込んでメモリ部61のRAM62,63に記憶
させておくと共に、印加磁界Ｈで同期をとり、RAM62,63
よりデータを読出して前記（10）及び（11）式の差をと
ることによって、磁性薄膜200を設定したことによる磁
束Φの増分に基づく出力電圧V_D′を算出することができ
る。

そして、磁性薄膜200の断面積をS₁（＝厚さｄ×幅
Ｗ）とすると、この部分の磁束密度B₁は、 Φ_１−Φ＝Φ′＝B₁・S₁ ………（13）とおくことができ、（12）式よりである。

磁性薄膜200の透磁率μ_１（正確には磁化率ｘとな
り、μ_１＝ｘ＝μ_１′−1,μ_１′は真の透磁率）はとなる。（12）式において各磁界強度におけるデータを
加算することによって、ソフトウェア積分を行なう。す
なわち、であるからとなる。ここに、Δｔはサンプリング周期であり、加算
は印加磁界Ｈの１周期分とする。

ここで、上記ソフトウエア積分を説明すると、第４図
の特性Ｉは磁界Ｈに対する前記（12）式による電圧V_D′
の変化ｖ（Ｈ）を示すものであり、この特性Ｉにおいて
任意の点をv_iとする。次に、この初期値v_iからデータサ
ンプリング周期ΔＨを使って以下のような積分値Ψを得
る。

従って、磁束Φ_i+1に対応した値Ψ_i+nが横軸Ｈ（磁
界）に対しての積分値となる。この特性は第４図におい
てIIで示される。つまり、第４図の特性Ｉをv_iから積分
して行くと、特性IIの曲線が得られるのである。磁束
Φ′は以下のような補正を施せば求めることができる。

ここで、Ψ_ｉとΨ_i+aは磁化曲線の重心に対して対称
な値とする。尚、Ψ_ｉは必ずしも積分初期値を選ぶ必要
はなく、重心対称値であればよい。ここに、ｎは初期値
ｉからサンプリング周期ΔＨごとに数えられた整数を表
わす。

以上のようにして得られた磁界Ｈと磁束Φ′で磁化曲
線を描くと、第５図のように特性IIを縦軸方向にシフト
した曲線となる。

ここに、第３図に示すような磁性薄膜、つまり磁気ヘ
ッド１の先端部のギャップ長l_gよりも広い検出領域を有
する磁性薄膜（通常試料とする）のＨ−Φ′特性では、
磁界Ｈに対して磁束Φ′が第５図の如く飽和しない傾向
がある。これに対し、第６図に示すようにギャップ長lg
とほぼ同一の幅ｗを有する磁性薄膜200A（以下、帯状試
料とする）の場合には、第５図の特性Ａの如く飽和し易
い。これは通常試料の場合には、第３図の如くギャップ
部側面から漏れ磁束LFが生じていると考えられるためで
ある。すなわち、第７図のモデル図で磁性薄膜200内の
位置ｘの磁界Ｈは、ギャップ中心部の磁界H_oで正規化す
ると第８図のような分布となる。ここに、前述した１次
側電流Ｉから換算した磁界Ｈは、ギャップ中心部の磁界
H_oを示すようにしているが、通常試料の場合には第８図
の如くギャップ部以外の場所では磁界H_oよりはるかに小
さい磁界HL,HL₂が印加されることになる。これを磁界Ｈ
−磁化率μで表わすと第９図の特性〜のようになる
（式（17）でΦを求めるための積分前の値V_D′は、式
（15）より明らかなように磁化率μ_１に比例いているの
で以下便宜上V_D′のかわりに磁化率μを用いて説明す
る）。特性は磁界H_oに対する応答を、特性は磁界HL
₁に対する応答を、特性は磁界HL₂に対する応答をそれ
ぞれ示している。つまり、正規の磁界H_oによる磁化率μ
がほぼ零になった領域（電流値）においても磁界HL₁,HL
₂等によって磁性薄膜200が磁化され続け、その分の応答
（磁束増加分）を磁気ヘッド１の２次コイル４から検出
してしまう。そして、帯状試料200Aの場合には第９図の
特性のみのデータを得るが、通常試料の場合にはそれ
に加えて特性，等が重ね合せられたデータを得るこ
とになる。

なお、第９図では説明を分り易くするために，の
ピークを示したが、実質的にはHL₁,HL₂はH_oに比べはる
かに小さく、，のピークはμ＞０のとき図のはるか
右側、μ＜０のときははるか左側になり、通常の測定範
囲内ではこのようなピークは現われてこない。さらに、
言及すれば、，等のもれ磁束を重ね合せた量は、図
でＨ≒０付近の（図中○印）特性を横方向にフルレン
ジまで拡大し、かつ縦軸方向に縮小した形となり、であるから式（15）よりHL₁,HL₂に対応するV_D′は、H_o
によるものよりはるかに小さいため、これらもれ磁束に
よる応答分は、実質的に磁界Ｈに無関係にわずかな右上
りの傾きをもったほぼ一定量になると考察される。

この発明はかかる漏れ磁束の影響を除去して、通常試
料の磁化特性を正確に測定するようにしている。この発
明では予め、通常試料200Aと帯状試料200Aとについて第
10図で示すようなμ−Ｈ特性を得る。第10図において、
通常試料200の特性は曲線Ｂであり、帯状試料200Aの特
性は曲線Ｃであり、両者の差Δμ（ｉ）＝Ｂ−Ｃをとる
と第11図の特性Ｄの如く、磁界Ｈにほぼ無関係に一定の
値μＬとなる。つまり、通常試料200の磁化率μは、帯
状試料200Aに対してμＬがオフセットされたものであ
り、μＬはギャップ部以外からの漏れ磁束LFに相当して
いる。そして、測定データのピーク値μｍに対して材
質，厚みの異なる種々の試料のμL/μｍ値を求めると、
次の表１の如く材質，厚みに関係なくほぼ一定の値、つ
まり磁性材γ−Fe₂O₃に対して約0.04、磁性材CrO₂に対
しては約0.06となっている。

ただし、μｍ＝（▲μ^＋ _ｍ▼−▲μ⁻ _ｍ▼）/2 μＬはΔμ（ｉ）の全サンプリング点の積分平均値であ
る。

以上の結果より漏れ磁束LFの補正として、補正前の生
データμに対して補正後のデータをμ′とすると、オフ
セット分μＬを加減算すれば良いので、μL/μｍ＝αを
補正係数として μ≧０のときは μ′＝μ−α・μｍ ……（20）（ただし、μ′＜０ならばμ′＝０とする） μ＜０のときは μ′＝μ＋α・μｍ ……（21）（ただし、μ′＞０ならばμ′＝０とする）となる。ここでは、ピーク値μｍの精度を上げるために
▲μ^＋ _ｍ▼と▲μ⁻ _ｍ▼の平均値をとっているが、どち
らか一方のピーク値を用いてもよいし、（20）式でμｍ
のかわりに▲μ^＋ _ｍ▼とし、（21）式でμｍのかわりに
−▲μ⁻ _ｍ▼とするなど、ピーク値μｍとして種々の値
を用いることができる。なお、上記考察からすれば補正
用はμ_ｏ（磁界Ｈ＝０のときの磁化率μの値）に比例し
た値とする方が望ましいのであるが、実際にはこの領域
はデータのS/N比が劣り、正しい値を定めにくいためピ
ーク値μｍを用いている。勿論、後述するように移動平
均法等の手段によりμ_ｏを精度良く求めることができれ
ば、μｍのかわりにμ_ｏを用いて補正量を決定すること
が可能である。

上述のようにして求めた補正係数αをROM69に格納し
ておき、通常試料の測定毎に補正係数αを読出して測定
データを補正すれば、漏れ磁束を補償した正確な磁化特
性値を得ることができる。

このようにして固定の補正係数αを用いて通常試料の
測定データを補正すると、通常試料の材質等によって多
少の誤差を生じることになる。さらに、誤差を少なくす
る為には、たとえば第12図に示すように測定データのピ
ークの尖鋭度Ｑに応じて補正係数αを、 α＝γＱ−δ ………（22）で修正する。これによって、表１に示される材質間のバ
ラツキが補正される。ただし、γ及びδは実験的に求め
た補正用定数であり、ピーク位置をH_m、半値幅をＨ（1/
2）としたとき、尖鋭度ＱはＱ＝Ｈ（1/2）/H_mである。
また、第13図に示すようにピーク位置H_mを境にして、補
正係数αをα_１・μ_m,α_２・μ_ｍ（α₁,α_２は定数）の
ように変化させても良い。更には、Ｈ＝０のときの補正
係数をα_o,βを傾き係数として、第14図に示す如く α＝α_ｏ＋β・Ｈ ………（23）補正係数αに傾きを持たせても良い。いずれの場合も
補正精度が向上する。一方、第15図に示すように、Ｈ＝
０のときの値μ_ｏの定数倍α・μ_ｏにより補正量を求め
ても良い。

μ≧０のときは μ′＝μ−α・μ_ｏ（ただしμ′＜０ならばμ′＝０と
する） μ＜０のときは μ′＝μ＋α・μ_ｏ（ただしμ′＞０ならばμ′＝０と
する）ただし、μ_ｏ＝（▲μ^＋ _ｏ▼−▲μ⁻ _ｏ▼）/2 ▲μ^＋ _ｏ▼；μ＞０側のＨ＝０のときのμの値 ▲μ⁻ _ｏ▼；μ＜０側のＨ＝０のときのμの値また、上記μ_ｏのかわりに、μ_ｏ≧０のときには▲μ
^＋ _ｏ▼を用い、μ＜０のちきには−▲μ⁻ _ｏ▼を用いて
も良い。ただし、この場合、精度良くμ_o,▲μ^＋ _ｏ▼，
▲μ⁻ _ｏ▼を求めるために、移動平行法等の平均化手段
（南茂夫編「科学計測のための波形データ処理」P.86
〜P90昭和61年４月QC出版）を用いるのが望ましい。

なお、第12図〜第15図はμの正側についてのみ示して
いるが、負側についても同様である。

測定データ変換部21には、測定データ解析部60との間
でデータの交信を行なうためのパラレル入出力インタフ
ェース17が設けられており、パラレル入出力インタフェ
ース17からの制御信号SD1が三角波発生回路18に入力さ
れ、三角波信号SD2が発生されて増幅器19を介して磁性
測定部20へ入力される。又、サンプルホールド回路14が
設けられており、このサンプホールド回路14には磁性測
定部20から増幅器13で増幅された電圧V_D1（磁性薄膜が
あるとき）又は電圧V_D（磁性薄膜ないとき）が入力され
ている。サンプルホールド回路14は、三角波発生回路18
からのタイミング信号SHにより、上記電圧V_D1又は電圧V
_Dをサンプリングし、サンプリングデータSD3をA/Dコン
バータ15に入力する。A/Dコンバータ15は三角波発生回
路18からのタイミング信号STCにより上記サンプリング
データSD3をデジタル信号DS1に変換し、パラレル入出力
インタフェース17を介して測定データ解析部60へ伝送す
る。

ここで、測定データ変換部21での三角波信号SD2の発
生方法について説明する。第16図は三角波発生回路18及
び増幅器19の詳細を示す図であり、三角波発生回路18内
にはクロック信号PS1を発生するクロック発振器120と、
磁化力設定信号GS1の設定値Ｎに基づきクロック信号PS1
を計数してパルス信号PS2を出力するＮ進カウンタ99
と、パルス信号PS2をカウントしてカウント値PS3を出力
するカウンタ98と、カウント値PS3に基づいて三角波の
波形を形成するための電圧値（振幅値）PS4,PS5が予め
格納されているROM96（上位ビット）,ROM97（下位ビッ
ト）とが設けられている。また、出力された電圧値PS4,
PS5をアナログ信号の三角波PS6に変換するD/Aコンバー
タ95と、三角波PS6の極性を変えて三角波PS7を発生する
変換器94と、三角波PS6,PS7をカウンタ98からのタイミ
ング信号PS7に基づいて切換えて三角波信号SD2を出力す
るスイッチ回路121とが設けられている。更に、カウン
タ98からのタイミング信号PS8の波形を変換して、タイ
ミング信号STC,SHを発生するワンショット回路122〜125
が設けられている。

一方、増幅器19内には、磁化力設定信号GS2により三
角波信号SD2の振幅を可変して三角波信号SD3を出力する
抵抗Ｒ〜8Rで成る振幅制御回路93と、三角波信号SD3を
増幅して磁性測定部20へ供給する増幅器91,92とが設け
られている。尚、磁化力の大きさと発生する三角波の周
期とは比例するようにしているが10000［Oe］のとき三
角波の周期が1.024［Ｓ］とすると、磁化力を1000［O
e］に設定したときには、三角波の周期は0.1024［Ｓ］
となるようにしている。これは、ｄΦ/dtを一定にする
為である。

このような構成において、上記三角波発生回路18は第
17図（Ａ）に示すように時間Ｔ内に発生する三角波TRの
１周期分の波形を、サンプリング数8192として、各サン
プリング値毎に予め電圧値PS4,PS5（PS4とPS5とを合せ
て１つの電圧値としている）がROM96,97に記憶されてい
る。ここで、パルスt₁はt₁＝T/8192であり、t₁の幅はパ
ルス信号PS2の周期に等しい。パルス信号PS2の計数値に
対応してROM96,97から電圧値が読出され、図示の如く階
段状の波形が発生され、D/Aコンバータ95及び変換器94
によりアナログの三角波信号SD2に変換され増幅器19を
介して出力される。また、第17図（Ｂ）は上記パルス幅
t1とタイミング信号SH,STCの関係を示しており、例えば
カウンタ98がパルス信号PS2を８個計数する毎に得られ
るパルス信号PS8により、１個のタイミング信号SHと１
個のタイミング信号STCを得るようにしている。タイミ
ング信号SHとタイミング信号STCとの間は、時間差t3を
生じるようになっている。即ち、第17図（Ｃ）に示すよ
うにt8毎にタイミング信号SH,STCを得て、磁性測定部20
からの電圧V_D1又は電圧V_Dをデジタル変換する。尚、増
幅器19は定電流となるようフィードバック制御されてお
り、その出力三角波電流Ｉの振幅は増幅器19のゲイン振
幅制御回路93の設定抵抗値から知ることができる。ま
た、A/Dコンバータ15によるサンプリング個数は例えば
（8192/8）＝1024に固定されており、CPUでは励磁三角
波の振幅とA/Dコンバータ15により変換され取込まれた
データの順番から、その時の励磁電流Ｉの値と電圧V_D1,
V_Dとは対応づけられるようになっている。

測定データ解析部60には、各部の制御，メモリ部61の
RAM62,63よりデータを読出して演算を行なうCPU73と、
制御プログラム等が記憶されているROM69とが設けられ
ると共に、磁性薄膜200が磁気ヘッド１上にある場合の
磁気ヘッド１の差動出力電圧データを記憶するRAM62
と、磁性薄膜200が無い場合の磁気ヘッド１の差動出力
電圧データを記憶するRAM63とを有し、その他各種入力
データを記憶するメモリ部61が設けられている。更に、
日付，時刻をディスプレイ68に表示するためのクロック
64が設けられ、インタフェースとして、GP−IBインタフ
ェース22と、パラレル入出力インタフェース24,70とが
設けられており、GP−IBインタフェース22にはGP−IB用
出力コネクタ23が接続され、パラレル入出力インタフェ
ース24にはマーカ83を移動するためのマーカ移動モータ
26と、押えアーム81を移動するための押えアーム移動モ
ータ27と、磁気ヘッド１を移動するための磁気ヘッド移
動手段としての磁気ヘッド移動モータ25とが接続されて
いる。また、パラレル入出力インタフェース70には磁化
特性の良否を音で報知するブザー72と、磁化特性値をプ
リンタで出力するためのプリンタ用出力コネクタ71とが
接続されている。更にコントローラとして、ディスプレ
イ68を駆動するための表示コントローラ67と、キーボー
ド29からの入力データを制御するキーコントローラ28と
が設けられており、表示コントローラ67には２画面分の
画像を記憶するビデオRAM65,66が接続されている。

このような構成において、測定装置80の動作を第18図
のフローチャートを参照して説明する。

先ず測定装置80の電源スイッチ84をオンにし、キーボ
ード29のテンキーで磁性薄膜200の磁化特性値の合格範
囲および磁化力のレンジ設定値（1000［Oe］〜10000［O
e］までの10段階）を入力すると（ステップS1）、合格
範囲のデータが測定データ解析部60のメモリ部61に記憶
される。この合格範囲のデータは、飽和磁束Φｍ（飽和
磁束密度Bm），残留磁束Φｒ（残留磁束密度Br），保持
力HC,角形比Ｄ（＝Φr/Φｍ＝Br/Bm）等の下限値，上限
値を適宜入力する。次に、キーボード29でモードの選択
を行なうが（ステップS2）、測定モードを選択した場
合、テーブル82に測定すべき磁気カード等の通常試料を
挿入して載置すると共に、磁性薄膜200の測定部分をマ
ーカ83に合せて位置決めする（ステップS3）。通常試料
の測定データはデジタル化されてメモリ部61に記憶さ
れ、（20）式又は（21）式の補正演算式が実行される。
この場合、帯状試料200Aの特性を予め別途求めて前記補
正係数αをROM69に格納しておき、通常試料の測定時に
前記格納されている補正係数αを読出して補正演算を行
なう。補正係数αの修正を第12図〜第15図のようにして
実行してもよい。そして、キー操作を行なうと押えアー
ムモータ27が駆動されて押えアーム81がＮ方向に下降さ
れ、載置された磁気カード等の試料が押圧されて固定さ
れる。その後、磁性薄膜200の測定部分がずれていない
か再確認してキー操作を行なうと、マーカ移動用モータ
26が駆動され、マーカ83が第１図でＭ方向に後退して装
置内に収納されると共に、磁気ヘッド移動モータ25が駆
動されて磁気ヘッド１がセットされた磁気カード等の磁
性薄膜200上に位置され、測定データ解析部60より測定
データ変換部21に制御信号が伝送されて磁化特性の測定
が開始される（ステップS4）。測定データ変換部21の三
角波発生回路18から出力された三角波信号SD2は、増幅
器19を経て磁性測定部20の磁気ヘッド１の１次コイル2,
3に印加され、磁気ヘッド１のギャップ1A,1B間に磁界Ｈ
を発生させる。２次コイル4,5からは磁気コア１内を流
れる磁束の時間変化に比例した電圧が発生され、前述の
如く増幅器10,11及び差動増幅器12を介して電圧信号V_D1
が得られ、このV_D1が測定データ変換部21内のサンプル
ホールド回路14に入力される。そして、サンプリングさ
れたサンプリングデータSD3がA/Dコンバータ15でデジタ
ル信号DS1に変換され、パラレル入出力インタフェース1
7を介して測定データ解析部60に入力される。三角波１
周期分について時間t8毎に電圧信号VD1が全てRAM62に記
憶されると、磁気ヘッド移動モータ25が駆動され磁気ヘ
ッド１が磁性薄膜200上から離れ、同様にして三角波１
周期分について時間t8毎に電圧信号VDが全てRAM63に記
憶され、その後RAM62,63の各々に対応する信号が差引き
される。上述のようにしてCPU73で演算されヒステリシ
スカーブ及び磁化特性値Φr,Φm,Hc,D等が、それぞれ測
定値としてメモリ部61に記憶される（ステップS5）。こ
の場合、この発明では測定をＮ回繰り返して平行を求め
るようにしているので、第19図に示す如く１回のサンプ
リングではノイズが有っても、平均値（破線）を求める
ことによってノイズが除去される。尚、磁気ヘッド１が
磁性薄膜200上にあるときに、三角波Ｎ周期分のデータ
を加算してRAM62に記憶し、その後磁気ヘッド１を磁性
薄膜200上から離し、三角波Ｎ周期分のデータを加算し
てRAM63に記憶させても良い。また、この発明では補正
量α・μ_ｍが元のデータμより大きくなった場合は補正
後の値μ′＝０となるようにしているが、第20図に示す
ようにデータμの中にノイズが含まれていると、Φ−Ｈ
特性の計算中の積分時に補正によって残された残ノイズ
分が積分され（同図のRN）、磁束Φの値が実際より大き
めになり角形比Ｄ＝Φ_r/Φ_ｍが小さくなってしまう。し
かし、この発明ではデータを平均化してノイズを除去し
ているので、かかる不都合も解決される。

CPU73は予め設定されている合格範囲と上記測定値と
を比較し、その合否を「OK」，「NG」という文字で第21
図に示す如くヒステリシスカーブ，測定値等をディスプ
レイ68に表示すると共に、表示コントローラ67を介して
画像メモリとしてビデオRAM65,66に記憶する。又パラレ
ル入出力インタフェース70を介してブザー72を駆動さ
せ、上記「OK」の場合にはブザー72でたとえば“ピー”
と連続音を発生させ（ステップS6,S7）、上記「NG」の
場合にはたとえば“ピッピッ…”と断続音を発生させる
（ステップS6,S8）。これらの磁化特性値は、いずれも
メモリ部61に記憶される（ステップS9）。なお、メモリ
部61のメモリエリアはRAM内に100データ分確保されてお
り、順次時系列的にデータがクロック64からの測定時刻
データと共にロギングされる。また、マーカ83の初期位
置への復帰は磁気ヘッド１が磁性薄膜200から離れると
きに同時に行なわれ、押えアーム81の上方への退避は電
圧信号V_Dが全てサンプリングされた後に行われる。

一方、キー入力によりモード変換が指定されない場合
は、次の磁気カード等の測定待ち状態となり、キー入力
でデータ処理モードＩが選択された場合は（ステップS1
0,S2）、CPU73はメモリ部61のロギングデータを演算
し、第22図（Ａ），（Ｂ）に示すような選択された特定
の磁化特性値（例えばΦｒ）のＸ−Ｒ管理図をディスプ
レイ68に表示する。

ここにおいて、Ｘ−Ｒ管理図の作成要領を説明する
と、先ず前提条件としてN:データ総数,n:群の大きさ,k:
群の数を設定する。そして、Ｎはメモリ内のデータを自
動計数し、ｎはユーザ入力とする（ｎ＝3,4,5より選
択）。又、ｋはｋ＝N/nで求められた商とし、余りとな
るデータは使用しない。例えばＮ＝98,n＝３のときｋ＝
32とし、97番目以降のデータは使用しない。群ごとの平
均値はであり、群ごとの平均値の総平均値は（＝CL）であり、また、上下管理限界線UCL,LCLはである。ただし、A₂,D₄は次の表２により求める。

以上のデータをグラフに表示すると、第22図（Ａ）に
示すようなグラフとなる。ただし、横軸は群番号を表示
し、ｎ＝３のとき“33"まで“5"ずつの目盛であり、ｎ
＝4,n＝５のとき“25"まで“5"ずつの目盛である。ま
た、縦軸はｘを表示し、LCL〜UCL間をドット数固定して
数値はLCL,CL,UCLを表示している。そして、群ごとのバ
ラツキＲは R_j＝x_max−x_min ………（28）であり、バラツキＲの群ごとの総平均値はであり、上下管理限界線UCLは UCL＝D₄ ………（30）である。ただし、D₄は上記表２より求める。以上のデー
タをグラフに表示すると、第22図（Ｂ）に示すようなグ
ラフとなる。ただし、０〜UCL間をドット数固定（CLの
線は自動計算表示）し、数値はCL,UCLを表示し、各線は
実線，破線を図示のように使い分ける。

又、キー入力によりデータ処理モードIIが選択された
場合（ステップS2）、CPU73ではメモリ部61のロギング
データを演算し（ステップS13）、選択された特定の磁
化特性値（例えばΦｒ）のヒストグラムをディスプレイ
68に表示する（ステップS14）。この場合、先ず前提条
件として横軸の最大クラス数を“10"とし、縦軸のレン
ジを80,40,20の３通りに自動設定する。更に、横軸の目
盛りはx_max,x_minの値を表示する。そして、クラス分け
として級の数ｋをとして、きざみ幅H_M,平均値，標準偏差σをで求める。上記（31）〜（34）式にデータを代入してグ
ラフに表示すると、第23図に示すようなグラフとなる。
ただし、データ数Ｎはメモリ部61に記憶されているデー
タを自動的に計数し、最大データ数は“100"とする。

又、測定データ解析部60は、ディスプレイチェック，
ブザーチェック，モータチェック,ROM・RAMチェック，
プリンタチェックなどの自己診断機能を有しているの
で、キー入力でメンテナンスを行なうことができる。

（変形例）この発明に用いる磁気ヘッドの磁気コア及び１次コイ
ル,2次コイルの巻回は第２図のものに限定されるもので
なく、第２図の磁気コア１を縦軸中央部又は横軸中央部
で折曲した構造でも良く、第24図に示すように磁気コア
１の接続アーム1Cに１次コイル30を巻回しても良い。ま
た、第25図に示すように磁気コア１の各アームに１次コ
イル31〜34を直列に巻回すると共に、たとえば１次コイ
ル31及び34に重ねて２次コイルを巻回しても良く、第26
図に示す如く磁気コア40,41に分離してシールド材42で
磁気シールドすると共に、磁気コア40に１次コイル43及
び２次コイル44を巻回し、磁気コア41に１次コイル45及
び２次コイル46を巻回しても良い。第27図に示す如く磁
気コア50及び51を完全分離し、各磁気コア50及び51にそ
れぞれ１次コイル及び２次コイルを巻回するようにして
も良い。さらに、第28図に示すように板状の磁気コア60
に１次コイル61を巻回すると共に、磁気コア60の両端部
に結合されたコの次状の磁気コア62及び63にそれぞれ２
次コイル64及び65を巻回しても良い。さらに又、上述で
は定周波の三角波を１次コイルに印加するようにしてい
るが、正弦波等であっても良い。また、ソフトウエアに
よる積分方式を採用せずに、CRの積分回路によって差動
出力電圧V_D1を積分してもよい。なお、この場合磁性薄
膜200がないときの差動出力電圧V_Dを無視することがで
きないときには、磁性薄膜200があるときの差動出力電
圧V_D1の積分値と、ないときの差動出力電圧V_Dの積分値
とをコンピュータ内に取込み、印加磁界で同期をとり、
差をとることによって精度を高めることも可能である。

発明の効果；以上のようにこの発明の磁化特性測定装置によれば、
装置に磁気印刷，磁気テープ，磁気ディスク，磁気カー
ド等の磁性薄膜部分をセットするだけで磁性薄膜の磁化
特性の測定をもれ磁束を補正して正確に行なうことがで
き、更に磁化特性の合否判定をデイスプレイの画面やブ
ザー音で表示するため、検査工程が省力化されるという
利点がある。又、予め設定した基準に従って品質が表示
されるので、品質基準の共通化が容易であるという利点
がある。さらにクロック機能を内蔵しているため、時刻
データに対応した測定データの保持と演算，分析及びプ
リントアウトが可能であり、データ処理も容易な利点が
ある。又、従来の装置のように大型でなく、しかも一体
型なので運搬が容易であり、ディスプレイ画面から案内
が行なわれるので操作性が良い。又、自己診断機能を有
しているためメンテナンス性に優れているという利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である磁化特性測定装置の
外観構成を示す図、第２図はその回路ブロック構成図、
第３図は磁気ヘッドのギャップ部における磁束の様子を
示す図、第４図及び第５図は磁界の特性図、第６図は帯
状試料に対する磁束を説明するための図、第７図〜第９
図は通常試料の磁界変化を説明するための図、第10図及
び第11図は通常試料と帯状試料の特性相違及びオフセッ
トを説明するための図、第12図〜第15図はそれぞれ補正
係数の修正例を示す図、第16図は三角波発生回路の詳細
図、第17図（Ａ）〜（Ｃ）は三角波の発生方法を説明す
る図、第18図は磁化特性測定装置の動作フローチャー
ト、第19図及び第20図はこの発明によるノイズ除去の効
果を説明するための図、第21図〜第23図はディスプレイ
に表示されるグラフの様子を示す図、第24図〜第28図は
それぞれ磁気ヘッドの他の構造例を示す図、第29図は一
般的な磁化特性の検出方法を説明する図、第30図は磁気
テープの様子を示す図である。１……磁気ヘッド、2,3……１次コイル、4,5……２次コ
イル、10,11,13,19……増幅器、12……差動増幅器、14
……サンプルホールド回路、15……A/Dコンバータ、17
……パラレル入出力インタフェース、18……三角波発生
回路、20……磁性測定部、21……測定データ変換部、29
……キーボード、60……測定データ解析部、68……ディ
スプレイ、80……磁化特性測定装置、81……押えアー
ム、82……テーブル、83……マーカ、84……電源スイッ
チ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】差動型磁気ヘッドと、この差動型磁気ヘッ
ドを三角波信号で励磁する三角波信号発生手段と、前記
差動型磁気ヘッドの差動出力電圧をサンプリングしてデ
ジタル値に変換する測定データ変換手段と、前記差動型
磁気ヘッドのギャップ部の外側のヘッド側面からの漏れ
磁束による影響を補正するための補正係数αを記憶する
記憶手段と、測定すべき磁性薄膜に対する前記デジタル
値を順次入力すると共に、前記記憶手段に記憶された補
正係数αに基づいて前記測定すべき磁性薄膜の磁化特性
値を補正算出する測定データ解析手段とを具備したこと
を特徴とする磁性薄膜の磁化特性測定装置。
【請求項２】前記測定すべき磁性薄膜の磁化特性値を、
磁界Ｈ対磁化率μ特性のピーク値をμｍとしたとき、μ
≧０のときはμ′＝μ−α・μm,μ＜０のときはμ′＝
μ＋α・μｍで補正するようにし、この補正結果を積分
して磁界Ｈ対磁束Φ特性又は磁界Ｈ対磁束密度Ｂ特性を
求めるようにした請求項１に記載の磁性薄膜の磁化特性
測定装置。
【請求項３】前記測定すべき磁性薄膜の磁化特性値を、
磁界Ｈ対磁化率μ特性の正負ピーク値を▲μ^＋ _ｍ▼，▲
μ⁻ _ｍ▼としたとき、μｍ＝（▲μ^＋ _ｍ▼−▲μ
⁻ _ｍ▼）/2として、μ≧０のときはμ′＝μ−α・μ
ｍ、μ＜０のときはμ′＝μ＋α・μｍで補正するよう
にし、この補正結果を積分して磁界Ｈ対磁束Φ特性又は
磁界Ｈ対磁束密度Ｂ特性を求めるようにした請求項１に
記載の磁性薄膜の磁化特性測定装置。
【請求項４】前記測定すべき磁性薄膜の磁化特性値を、
磁界Ｈ対磁化率μ特性の正負ピーク値を▲μ^＋ _ｍ▼，▲
μ⁻ _ｍ▼としたとき、μ≧０のときはμ′＝μ−α・▲
μ^＋ _ｍ▼、μ＜０のときはμ′＝μ−α・▲μ⁻ _ｍ▼で
補正するようにし、この補正結果を積分して磁界Ｈ対磁
束Φ特性又は磁界Ｈ対磁束密度Ｂ特性を求めるようにし
た請求項１に記載の磁性薄膜の磁化特性測定装置。
【請求項５】前記測定すべき磁性薄膜の磁化特性値を、
磁界Ｈ対磁化率μ特性の正負Ｈ＝０のときの値を▲μ^＋
_ｏ▼，▲μ⁻ _ｏ▼としたとき、μ_ｏ＝（▲μ^＋ _ｏ▼−▲
μ⁻ _ｏ▼）/2としてμ≧０のときはμ′＝μ−α・μ
ｏ、μ＜０のときはμ′＝μ＋α・μｏで補正するよう
にし、この補正結果を積分して磁界Ｈ対磁束Φ特性又は
磁界Ｈ対磁束密度Ｂ特性を求めるようにした請求項１に
記載の磁性薄膜の磁化特性測定装置。
【請求項６】前記測定すべき磁性薄膜の磁化特性値を、
磁界Ｈ対磁化率μ特性の正負Ｈ＝０のときの値を▲μ^＋
_ｏ▼，▲μ⁻ _ｏ▼としたとき、μ≧０のときはμ′＝μ
−α・▲μ^＋ _ｏ▼、μ＜０のときはμ′＝μ−α・▲μ
⁻ _ｏ▼で補正するようにし、この補正結果を積分して磁
界Ｈ対磁束Φ特性又は磁界Ｈ対磁束密度Ｂ特性を求める
ようにした請求項１に記載の磁性薄膜の磁化特性測定装
置。
【請求項７】前記補正係数αを、前記測定すべき磁性薄
膜の前記磁界Ｈ対磁化率μ特性の尖鋭度Ｑに対して、係
数をγ，δとして、α＝γＱ−δで補正するようにした
請求項１ないし請求項６に記載の磁性薄膜の磁化特性測
定装置。
【請求項８】前記補正係数αを、前記測定すべき磁性薄
膜の前記磁界Ｈ対磁化率μ特性のピーク位置を境にし
て、α₁,α_２を定数としてα_１・μm,α_２・μｍとする
請求項７に記載の磁性薄膜の磁化特性測定装置。