JPH10233006A

JPH10233006A - 磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH10233006A
Application number: JP4090497A
Authority: JP
Inventors: Yukari Nihei; ゆかり二瓶; Takashi Tamura; 孝田村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-12-17
Filing date: 1997-02-25
Publication date: 1998-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】記録再生時における磁気ヘッドの摩耗量及び
偏摩耗量を低減することによって、ヘッド特性及びヘッ
ド寿命の向上を図った磁気ヘッドを提案する。【解決手段】本発明にかかる磁気ヘッド１は、一対の
ガード材により金属磁性膜を挟み込んでなる一対の磁気
コア半体の金属磁性膜の端面を対向させて突き合わせる
ことにより磁気ギャップを構成する磁気ヘッドにおい
て、媒体摺動面の当り幅方向の曲率半径が１．０ｍｍ以
上とすることによって、記録再生時の摩耗量及び偏摩耗
量を低減し、長寿命、高信頼性を実現し、良好なヘッド
特性を示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばビデオテー
プレコーダー（ＶＴＲ），デジタルオーディオテープレ
コーダー（ＤＡＴ）あるいはデジタルデータ記録装置等
に備えられる磁気ヘッドであって、音声信号，映像信
号，或いは情報信号等を磁気記録媒体の記録トラック上
に磁気信号として記録再生する磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気テープなどを磁気記録媒体と
して用いているビデオテープレコーダー（ＶＴＲ）ある
いはデジタルオーディオテープレコーダー（ＤＡＴ）等
の記録再生装置は、磁気テープに記録された情報信号の
読み取りを行ったり、あるいは磁気テープに記録を行う
ため、磁気テープの信号記録面からの情報信号の再生及
び磁気テープの信号記録面への情報信号の記録を行う磁
気へッドを備えている。そして、この磁気ヘッドは、一
対の磁気コア半体と、この磁気コアに巻回されたコイル
等の部材により構成されている。

【０００３】これら磁気コア半体は、微小間隙を形成す
るように突き合わされ、磁気ギャップを形成している。
コイルは、記録又は再生のための情報信号を磁気コアへ
磁束として伝達する働きをする。

【０００４】また、磁気コアは、記録時にはコイルから
磁気記録媒体へ、再生時には磁気記録媒体からコイル
ヘ、磁束を伝達するための通路としての働きをする。磁
気ギャップは、磁気記録媒体に情報信号を記録するため
に磁界の広がりの範囲を絞る働きと、再生時には磁気記
録媒体からの磁束取り入れ口としての働きをする。

【０００５】ところで、近年、映像信号等の記録又は再
生の高画質化等に伴う記憶容量の大容量化を目的とし
て、より波長の短い信号の記録又は再生を行う方法がと
られている。このため、磁気記録媒体としては、磁性層
に用いられる磁性粉として強磁性金属粉をベースフィル
ム上に塗布したメタルテープや、強磁性金属材科をベー
スフィルム上に直接蒸着させた蒸着テープ等の高抗磁力
磁気記録媒体が使用されている。

【０００６】また、磁気ヘッドとしては、これらの高抗
磁力磁気記録媒体に記録又は再生することを可能とする
ために、磁気コア材料として高透磁率かつ高飽和磁束密
度を持つ金属磁性膜、例えば鉄系合金、鉄−ニッケル系
合金、鉄−コバルト系合金等を用いた積層型磁気へッ
ド、あるいはメタル・イン・ギャップ（ＭＩＧ）型磁気
へッド等が提案されている。積層型磁気ヘッドは、金属
磁性膜を非磁性材料からなるガード材で挟み込んで磁気
コア半体を構成し、この磁気コア半体を互いに突き合わ
せてガラス融着等により接合一体化して構成した磁気ヘ
ッドである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この積
層型磁気へッドにおいては、磁気テープに対する金属磁
性層の摩耗量が非磁性材であるガード材の摩耗量よりも
大きいため、磁気コアの金属磁性層の部分がガード材部
分よりも速く摩耗してしまう。したがって、積層型磁気
ヘッドにおいては、金属磁性層が結果として磁気コア部
分の凹部となる、いわゆる偏摩耗が発生する。

【０００８】偏摩耗が生ずると、記録再生時において、
磁気ギャップと磁気記録媒体間に空隙が生じ、磁気ギャ
ップから発生する磁界の磁気記録媒体に対する磁界強度
が弱くなってしまい、特に高周波域での電磁変換特性が
低下してしまうという問題が生じる。この偏摩耗は、ガ
ード材の材料として、磁気テープに対する摩耗量が大き
いものを選定することにより小さくできる。しかし、こ
のガード材の材料を例えば金属磁性層と同等の耐摩耗性
を有する材料とした場合においては、磁気テープに対す
る摩耗量が大きくなってしまうため、磁気ヘッド自体の
寿命が短くなってしまう。

【０００９】本発明は、上述のような実情に鑑みて提案
されたものであり、記録再生時における磁気ヘッドの摩
耗量及び偏摩耗量を低減することによって、ヘッド特性
及びヘッド寿命の向上を図った磁気ヘッドを提案するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願発明者は、上述のよ
うな課題に対して研究を重ねた結果、特開平７−６５３
１６において、上述した積層型磁気へッドにおいて、磁
気コアを形成する金属磁性層を端部で相互に静磁的に結
合させることにより、ヘッド効率の向上、特に高周波領
域において大幅に向上させることができることを提案し
ている。また、本願発明者は、特開平８−１１５５０６
において、ガード材の組成を、ＣａＯを１５ｍｏｌ％〜
４５ｍｏｌ％、ＴｉＯ₂を３５ｍｏｌ％〜８０ｍｏｌ
％、ＮｉＯを５ｍｏｌ％〜３０ｍｏｌ％とすることによ
り、磁気テープに対するガード材の摩耗量と、磁気コア
である金属磁性層の摩耗量とのバランスを向上させ、偏
摩耗を少なくするとともに磁気ヘッドとしての寿命を向
上させることができることを提案している。そして、本
願発明者は、このような積層型磁気ヘッドについて、更
に研究を重ねた結果、上述した積層型磁気ヘッドでは、
ＭＩＧ型磁気ヘッド及びフェライトヘッドと比較して、
耐摩耗性がヘッド形状、特に媒体摺動面の当り幅方向の
曲率半径Ｒ_yに大きく依存することを見いだした。

【００１１】このような見地に基づく本発明にかかる磁
気ヘッドは、一対のガード材により金属磁性膜を挟み込
んでなる一対の磁気コア半体の金属磁性膜の端面を対向
させて突き合わせることにより磁気ギャップを構成する
磁気ヘッドにおいて、媒体摺動面の当り幅方向の曲率半
径が１．０ｍｍ以上となるように成形されていることを
特徴とするものである。

【００１２】なお、ガード材は、ＣａＯ、ＴｉＯ₂及び
ＮｉＯからなり、ＣａＯを１５ｍｏｌ％〜４５ｍｏｌ
％、ＴｉＯ₂を４０ｍｏｌ％〜８０ｍｏｌ％、ＮｉＯを
５ｍｏｌ％〜３０ｍｏｌ％とした組成の非磁性材料であ
ることが望ましい。

【００１３】また、ガード材は、少なくとも２種類の材
料を接合してなり、媒体摺動面の少なくとも一部分がＣ
ａＯ、ＴｉＯ₂及びＮｉＯからなるものとしても良い。

【００１４】また、金属磁性膜が、磁性膜と非磁性膜と
を交互に積層した単位積層磁性膜を絶縁膜を介して積層
された積層磁性膜からなり、上記磁性膜が端部で相互に
静磁的に結合させたものであっても良い。

【００１５】このように構成された磁気ヘッドは、媒体
摺動面の当たり幅方向の曲率半径が１．０ｍｍ以上とな
るように成形されているので、従来のように、金属磁性
膜のみが摩耗する、いわゆる偏摩耗を生じるようなこと
がない。したがって、この磁気ヘッドは、磁気記録媒体
に対して良好なヘッド特性を示す。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる磁気ヘッド
について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以
下に述べる磁気ヘッドは、本発明の好適な具体例である
から、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能であ
る。

【００１７】この磁気ヘッド１は、図１に示すように、
第１の磁気コア半体２と第２の磁気コア半体３とが突き
合わされて一体化されており、これら第１の磁気コア半
体２及び第２の磁気コア半体３が構成する突き合わせ面
において、磁気ギャップｇを形成するようになってい
る。

【００１８】これらの第１の磁気コア半体２は、一対の
ガード材４ａに磁性層５ａが挟み込まれるように配設さ
れて、一体化されてなる。また、第２の磁気コア半体３
は、第１の磁気コア半体２と同様に、一対のガード材４
ｂに磁性層５ａが挟み込まれるように配設されて、一体
化されてなる。そして、これら第１の磁気コア半体２と
第２の磁気コア半体３とは、磁性層５ａ，５ｂの端面同
士を対向させて突き合わされ、ガラス溶着により接合一
体化されて、内部に磁束が流れるように閉ループを構成
している。また、第１の磁気コア半体２及び第２の磁気
コア半体３は、媒体摺動面１ａに磁気ギャップｇを構成
して、一体化されている。

【００１９】第１の磁気コア半体２及び第２の磁気コア
半体３は、図１、図２及び図３に示すように、ガード材
４ａ，４ｂ（以下、総称するときは、ガード材４と称す
る。）及び磁性層５ａ，５ｂ（以下、総称するときは、
磁性層５と称する。）とからなる。そして、第１の磁気
コア半体２と第２の磁気コア半体３とが端面を突き合わ
せることによって、接合一体化されて、磁気ヘッド１を
構成している。

【００２０】ガード材４は、例えばＣａＯを約３９ｍｏ
ｌ％、ＴｉＯ₂を約４８ｍｏｌ％とし、残りをＮｉＯと
した組成の非磁性材料から形成されている。このガード
材４は、磁性層５を挟み込むように配設されて、媒体摺
動面１ａを構成する。

【００２１】磁性層５は、渦電流損の低減を図り、ヘッ
ド効率を向上させる目的で、図２に示すように、磁性膜
７と非磁性膜８を交互に積層することにより構成される
単位積層磁性膜９を絶縁膜１０を介して積層させた積層
磁性膜１１となっている。

【００２２】なお、この磁性膜７としては、膜厚が約２
４１ｎｍのＣｏＺｒＮｂＴａからなるアモルファス膜を
使用している。また、非磁性膜８としては、膜厚が約１
０ｎｍのＳｉＯ₂を使用している。また、絶縁膜１０と
しては、膜厚が約２００ｎｍのＳｉＯ₂を使用してい
る。単位積層膜９は、磁性膜７が非磁性層を介して８層
積層されてなり、全体としての膜厚が約２μｍとされて
いる。また、積層磁性膜１１は、単位積層膜９が絶縁層
１０を介して９層積層されてなり、全体としての膜厚が
約１９．６μｍとなるように積層されている。

【００２３】また、この磁性膜７は、ＤＣマグネトロン
スパッタ装置により、Ｃｏ₈₁Ｚｒ₄Ｎｂ₁₂Ｔａ₃の組成の
ターゲットを用い、電力密度を約５．０Ｗ／ｃｍ²、ア
ルゴンガス圧を約０．４Ｐａ、電極間距離を約１００ｍ
ｍとした条件下で成膜している。また、非磁性膜８及び
絶縁膜１０のＳｉＯ₂は、高周波スパッタ装置により成
膜している。また、このＳｉＯ₂は、電力密度を約１．
０Ｗ／ｃｍ²、アルゴンガス圧を約０．４Ｐａ、電極間
距離を約１００ｍｍとした条件下において成膜を行って
いる。

【００２４】また、磁気ギャップｇのトラック幅Ｔ
_wは、ガード材４が非磁性体であることから、磁性層５
の膜厚によって規制される。また、磁気記録媒体との当
り幅Ｃ_wは、トラック幅Ｔ_wとガード材４との当たり幅方
向Ｃの長さ寸法で規制されている。

【００２５】媒体摺動面１ａは、磁気記録媒体と十分な
当たりを確保するように、本実施の形態において、摺動
方向Ａの曲率半径Ｒ_xが約８ｍｍとなるように加工が施
されて成形されている。また、この媒体摺動面１ａは、
図３に示すように、当たり幅方向Ｃの曲率半径Ｒ_yが約
１．０ｍｍ以上となるように成形されている。

【００２６】また、第１の磁気コア半体２と第２の磁気
コア半体３の突き合わせ面には、磁気ギャップｇのデプ
ス方向Ｂの長さ寸法Ｄ_pを規制するとともに、コイルを
巻くための巻線窓６が形成されている。このコイルは、
磁気記録媒体への記録時において、電流が供給されるこ
とによって、磁気ギャップｇから漏れ磁束を発生させて
信号を記録し、再生時において、磁気記録媒体に記録さ
れている信号に対応した信号を検出する機能を有する。

【００２７】つぎに、このように構成された磁気ヘッド
１において、図３に示すような媒体摺動面１ａにおける
当り幅方向Ｃの曲率半径Ｒ_yと、磁気ヘッド１の摩耗量
及び磁気ヘッド１の偏摩耗量との関係について説明す
る。ここで、図４は、縦軸に摩耗量［μｍ］及び偏摩耗
量［ｎｍ］を示し、横軸に媒体摺動面１ａにおける当た
り幅方向Ｃの曲率半径Ｒ_y［ｍｍ］を示した図である。

【００２８】また、この磁気ヘッド１は、例えば摺動幅
方向Ａの長さ寸法ｔ₁が約２ｍｍ、高さ寸法ｔ₂が約２ｍ
ｍ、当たり幅方向Ｃの厚さ寸法ｔ₃が約０．２ｍｍ、磁
気ギャップｇにおけるトラック幅Ｔ_wが約１９．６μ
ｍ、走行中の磁気記録媒体との当り幅が約７０μｍ、摺
動方向Ａの曲率半径Ｒ_xが約８ｍｍの形状の磁気ヘッド
を使用して、当たり幅方向Ｃの曲率半径Ｒ_yと摩耗量及
び偏摩耗量との関係を測定した。

【００２９】また、磁気ヘッド１は、ソニー株式会社製
テープストリーマードライブ（商品名：ＳＤＸ−Ｓ３０
０Ｃ）にドラムからの突き出し量を約３０μｍとして搭
載している。また、磁気記録媒体としては、ソニー株式
会社製蒸着メタルテープ（商品名：ＳＤＸ−Ｔ３Ｎ）を
３０℃、５０％ＲＨの条件下で１０００時間走行させた
磁気記録媒体を使用した。

【００３０】ここで、摩耗量［μｍ］は、上記の走行の
後における磁気ヘッド１のデプス方向Ｂにおける変化量
を示し、偏摩耗量［ｎｍ］は、上記の走行の後における
磁気ヘッド１を構成するガード材４と磁性層５とのデプ
ス方向Ｂにおける摩耗量の差を示した値である。

【００３１】ここで、図４に示した摩耗特性Ａよれば、
媒体摺動面１ａの当り幅方向Ｃの曲率半径Ｒ_yを約１．
０ｍｍ以下とした磁気ヘッドにおいては、Ｒ_yが小さく
なるほど摩耗量が大きくなっている。しかし、摩耗量
は、媒体摺動面１ａの当り幅方向Ｃの曲率半径Ｒ_yを約
１．０ｍｍ以上とした磁気ヘッドにおいて、約０．２μ
ｍ程度となり小さくなっている。

【００３２】一方、図４に示した偏摩耗特性Ｂによれ
ば、媒体摺動面１ａの当り幅方向Ｃの曲率半径Ｒ_yを約
１．０ｍｍ以下とした磁気ヘッドにおいては、Ｒ_yが小
さくなるほど偏摩耗量が大きくなっている。しかし、媒
体摺動面１ａの当り幅方向Ｃの曲率半径Ｒ_yを約１．０
ｍｍ以上とした磁気ヘッドにおいては、偏摩耗量が約４
ｎｍ程度に小さくなっている。

【００３３】なお、磁気ヘッド１においては、媒体摺動
面１ａの当たり幅方向Ｃの曲率半径Ｒ_yがあまり大きく
なると、媒体摺動面１ａと磁気記録媒体との当たり量が
小さくなってしまい好ましくなく、約３ｍｍ程度が上限
である。

【００３４】ここで、上述のような磁気ヘッド１におい
ては、通常、偏摩耗が生じると、いわゆる分離損失が生
じ、記録再生時の出力が低下してしまう。この分離損失
は、５４．６ｄ／λ（ｄＢ）で表される。ここで、ｄ
は、磁気記録媒体と媒体摺動面１ａとの分離距離（偏摩
耗量に相当する。）を示し、λは、記録波長を示してい
る。したがって、偏摩耗量が、大きくなると短波長領
域、すなわち高周波領域で記録再生時の出力が特に低下
するため、偏摩耗量は、小さいことが望ましい。また、
摩耗量については、大きくなると、磁気ヘッドの寿命が
短くなるため、小さいことが望ましい。

【００３５】上述の磁気ヘッド１は、図４に示したよう
に、媒体摺動面１ａの当たり幅方向Ｃの曲率半径Ｒ_yを
約１．０ｍｍ以上とすることによって、磁気記録媒体と
摺接することによる摩耗及び偏摩耗を抑制することがで
きる。したがって、この磁気ヘッド１は、ヘッド寿命を
長くすることができるとともに、磁気記録媒体との間に
分離損失を生じるようなことなく、高周波帯域、すなわ
ち短波長帯域においても良好なヘッド特性を得ることが
できる。

【００３６】なお、本実施の形態においては、組成がＣ
ｏ₈₁Ｚｒ₄Ｎｂ₁₂Ｔａ₃のターゲットを用いて磁性層７を
形成した磁気ヘッド１について述べたが、成膜した膜が
Ｃｏ_aＺｒ_bＮｂ_cＴａ_dという組成式で表され、その組成
範囲を７９≦ａ≦８３，２≦ｂ≦６，１０≦ｃ≦１４，
１≦ｄ≦５としても上述同様の作用効果を得ることがで
きる。

【００３７】また、磁性膜７としては、上述のＣｏＺｒ
ＮｂＴａで構成されたアモルファス膜の他に、Ｆｅ，Ｎ
ｉ，Ｃｏのうちの少なくとも１つの元素と、Ｐ，Ｃ，
Ｂ，Ｓｉのうちの少なくとも１つの元素とからなるアモ
ルファス合金からなる磁性層７であっても良く、または
これらを主成分としてＡｌ，Ｇｅ，Ｂｅ，Ｓｎ，Ｉｎ，
Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ等を含
んだ合金等のメタル−メタロイド系アモルファス合金、
あるいはＣｏ，Ｈｆ，Ｚｒ等の遷移元素や希土類元素等
を主成分とするメタルーメタル系アモルファス合金等か
らなる磁性層７であっても良い。

【００３８】また、この磁気ヘッドでは、ＤＣマグネッ
トスパッタ装置及ぴ高周波スパッタ装置により磁性膜７
を成膜したが、膜厚制御性に優れる薄膜形成装置による
スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング
法、イオンビーム法等に代表される真空薄膜形成技術に
より磁性膜７を成膜しても上述同様の効果が得られる。

【００３９】また、この磁気ヘッドでは、ガード材４と
してＣａＯを約３９ｍｏｌ％、ＴｉＯ₂を約４８ｍｏｌ
％とし、残りをＮｉＯとした組成の非磁性材料について
述べたが、ＣａＯを１５ｍｏｌ％〜４５ｍｏｌ％，Ｔｉ
Ｏ₂を３５ｍｏｌ％〜８０ｍｏｌ％，ＮｉＯを５ｍｏｌ
％〜３０ｍｏｌ％とした非磁性材料であっても良い。更
に、ガード材４としては、磁性層５とほぼ同等の熱膨張
係数を有する非磁性材料であれば、上述した耐摩耗性等
の効果を得ることができる。

【００４０】また、上述の磁気ヘッド１は、図５に示す
ように、ガード材としてフロントギャップ側のガード材
４ａ₁，４ｂ₁と、バックギャップ側のガード材４ａ₂，
４ｂ₂との材料が異なるガード材を接合した複合材を用
いるように構成しても良い。この磁気ヘッド１は、磁気
記録媒体を摺動するフロントギャップ側に例えば磁性層
５とほぼ同等の熱膨張係数を有する非磁性基板を使用し
たガード材４ａ₁，４ｂ₁を配設し、バックギャップ側に
例えば磁性フェライト等の材料を使用したガード材４ａ
₂，４ｂ₂を配設するように構成する。このように、磁気
ヘッド１は、ガード材を２種類以上としても、上述のよ
うに、摩耗量及び偏摩耗量を少なくすることができる。

【００４１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる磁気ヘッドは、媒体摺動面の当り幅方向の曲率半径
を１．０ｍｍ以上とすることによって、磁気記録媒体に
対して長時間記録再生を行ったときの摩耗量及び偏摩耗
量を抑制することができる。したがって、この磁気ヘッ
ドは、磁気ヘッド自体の寿命を長くすることができると
ともに、磁気記録媒体との分離損失を生じるようなこと
なく、短波長帯域、すなわち高周波帯域において良好な
ヘッド特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる磁気ヘッドの一例を示す斜視図
である。

【図２】磁性層の層構成を示す概略図である。

【図３】図１に示した磁気へッドを示す断面図である。

【図４】媒体摺動面の当たり幅方向の曲率半径と、摩耗
量及び偏摩耗量との関係を示した図である。

【図５】本発明にかかる磁気ヘッドの他の一例を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１磁気ヘッド、２第１の磁気コア、３第２の磁気
コア、４ガード材、５磁性層、６巻線窓

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対のガード材により金属磁性膜を挟み
込んでなる一対の磁気コア半体の金属磁性膜の端面を対
向させて突き合わせることにより磁気ギャップを構成す
る磁気ヘッドにおいて、媒体摺動面の当り幅方向の曲率半径が１．０ｍｍ以上と
なるように成形されていることを特徴とする磁気へッ
ド。
【請求項２】上記ガード材が、ＣａＯ、ＴｉＯ₂及び
ＮｉＯからなり、組成がＣａＯを１５ｍｏｌ％〜４５ｍ
ｏｌ％、ＴｉＯ₂を４０ｍｏｌ％〜８０ｍｏｌ％、Ｎｉ
Ｏを５ｍｏｌ％〜３０ｍｏｌ％とした非磁性材料である
ことを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項３】上記ガード材は、少なくとも２種類の材
料を接合してなり、媒体摺動面の少なくとも一部分がＣ
ａＯ、ＴｉＯ₂及びＮｉＯからなることを特徴とする請
求項２記載の磁気へッド。
【請求項４】上記金属磁性膜が、磁性膜と非磁性膜と
を交互に積層した単位積層磁性膜を絶縁膜を介して積層
された積層磁性膜からなり、上記磁性膜が端部で相互に
静磁的に結合させていることを特徴とする請求項１記載
の磁気ヘッド。
【請求項５】上記磁性膜が、Ｃｏを主成分とし、Ｚ
ｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｐｄの中から選ばれた少
なくとも一種類の元素を含むことを特徴とする請求項４
記載の磁気ヘッド。