JPS5815845B2 - 浮上形ヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁気記録媒体としての磁気テープ面に磁気ヘ
ッドを回転走査させて信号の書込みおよび読出しを行な
う回転走査ヘッドに関し、特にヘッドとテープとの摺動
による摩耗を防ぐために、動圧空気膜によりヘッドとテ
ープとの間を一定の微小すきまに保ちながら走査する浮
上形ヘッドに関するものである。

磁気ヘッドをテープ面に回転走査させて、ディジタル信
号を記録する回転ヘッド記録機構においては、テープと
ヘッドとの摩耗による記録再生のエラーを除去するため
、ヘッド面とテープとの間のくさび状すきまに生ずる空
気膜圧力によって、テープを微小且つ一定のすきまで浮
上させながら走査させる溝付球面ヘッドが用いられてい
る第１図はこの浮上形ヘッドの一例を示す正面図、第２
図はその側面図、第３図はヘッド部分の拡大正面図であ
る。

ヘッド１は長さ５〜６ ｍｍ、幅４〜５ｉｍの矩形をな
し、直径約９０ｍｍ、幅１３朋のへラドロータ２の中央
に約８０μｍ突出して設置されている。

ヘッド軸受面中央ランド部１ａおよびヘッド軸受面１ｂ
は、曲率半径約２０間前後の球面あるいは擬似球面形状
をなしている。

またこの軸受面にはヘッド走査方向にそって幅１５０μ
ｍ前後の２本の細溝１ｃが形成されている。

２本の細溝１ｃではさまれた中央ランド部１ａの軸受頂
点１ｄの近傍は磁気ヘッド３となっており、したがって
中央ランド部１ａの幅は磁気へラドギャップ幅に応じて
２００μｍおよび３８０μｍとなっている。

この溝付球面ヘッドをテープに５０μｍ前後押し込んで
、例えば２５ｍ／ｓの速度で走査方向４の方向に走査す
ると、軸受面とテープとのくさび状すきまに空気膜圧力
が発生し、軸受面上のテープは第３図のように、等すき
ま線Ａ１． Ａ２． Ａ３等で表される浮上すきま分布
を呈する。

即ちテープ浮上すきまは、従来から円筒面フォイル軸受
としてよく知られているように、軸受頂点１ｄに関して
対称にはならず、軸受頂点１ｄから１ｍｍ以上後方に最
小すきま領域が形成され、且つこの最小すきま領域から
軸受頂点１ｄを越える１、２〜１．５１Ｅ１１Ｌの範囲
にわたって、最小すきまの１．５〜２倍の均一すきま領
域が形成される。

そしてこの最小すきま位置および均一すきま領域は、テ
ープへのヘッド押込量、テープ張力等によって多少変動
するが、曲率半径２０ｕ前後、走査速度２５ ｍ ／
ｓの場合、それらの変動量は０．３〜０．４顛であり、
したがって使用条件の変動を見込んでも、ヘッドギャッ
プ部３ａはほぼ所望の一定のすきまに保つことができる
。

このように従来の溝付球面ヘッドは、中央ランド部１ａ
に設置した磁気ヘッドギャップ部のすきまを０．３〜０
．５μｍのほぼ一定のすきまに保つすぐれた機能を有し
ている。

しかしながら、さらに微小すきまでしかも数１０μｍの
狭い記録トラック幅を持つ高密度記録可能なヘッドを構
成するという課題に対しては、この種の従来形溝付球面
ヘッドは以下のような問題点を有している。

その第１は、磁気ヘッドギャップ部のすきま低減とヘッ
ドの摩耗信頼性とを両立させることに対する困難性であ
る。

第１図に示すような従来のヘッド構造において、ヘッド
ギャップ部のテープ浮上すきまを小さく、例えば０．２
μｍ程度にするには、中央ランド部１ａの幅を２００μ
ｍ程度にすればよい。

しかしこれとともに、最小すきまも相似的に小さくなり
、最小すきまにおけるヘッドとテープはテープの面あら
さのために接触してしまう。

いい代えれば、従来の溝付球面ヘッドにおいては、最小
すきま位置においてテープとヘッドとが摩耗しないよう
にするために、ヘッドギャップ部のテープ浮上すきまを
あまり小さくすることができない。

この問題はヘッドギャップ部３ａを軸受頂点１ｄより後
方にずらし、最小すきま位置近傍に設けることによって
従来のヘッド構造の枠内でもある程度解決することがで
きる。

しかし前述のように溝付球面ヘッドの最小すきま位置は
テープへのヘッド押込量、テープ張力およびヘッド設定
誤差等によって０．３〜０．４ｕ程度変化し、かつ第３
図に示したように、最小すきま位置後方のすきまは急激
に増大するため、この使用条件のばらつきを見込んでヘ
ッドギャップ部を最小すきま位置から０．２〜０．３
ｔｎｍ前側に設定しなければならない。

このためヘッドギャップ部のすきまは最小すき茨より少
くとも０．１μｍ以上大きくならざるを得ない。

従来の溝付球面ヘッドの第２の問題点は磁気ヘッドの記
録トラック幅の微小化に対する困難性である。

従来の磁気ヘッドは加工の簡単化のため中央ランド中央
部を構成しており、このため磁気ヘッドのギャップ幅は
中央ランド幅に等しくなっていた。

一方テープ浮上すき才は主として中央ランド幅により決
定されるので、記録トラック幅に応じて浮上すきまも一
義的に決まってしまう。

この浮上すきまとトラック幅の２つの条件を満足させる
ため、従来のヘッドにおいては、ヘッド軸受面を単一曲
率半径の球面でなく、ヘッド頂点附近を楕円体面に修正
加工し、適当な浮上すきまとなるよう制御していた。

しかしこの修正加工によるすきまの変化はわずかであり
、例えば５０μｍのトラック幅を有するヘッドを作る場
合、中央ランド幅を５０μｍにするといかなる修正加工
によってもテープとヘッドは接触して摩耗する。

このため従来のヘッド軸受の設計思想に基づくならば、
５０μｍ幅の磁気ヘッドを２００〜３００μｍ幅のラン
ド部に埋設することになる。

しかしこのような構造を持つヘッドの加工にはかなりの
工数を必要とし、また磁気ヘッドと中央ランド部との接
着層部に段差が生じやすく、これがテープ浮上すきまに
悪影響を及ぼすことが多かった。

本発明は以上の点に鑑み、このような問題を解決すると
共にかかる欠点を除去すべくなされた浮上形ヘッドを提
供するもので、磁気記録媒体との対向面が球面ないし擬
似球面状をなした面内にヘッド走査方向に沿った２本の
細溝ではさまれた中央ランド部浮上面の流出側の後端縁
部に上記中央ランド部よりも狭い記録トラック幅を有す
る磁気ヘッドギャップを設け、かつそのヘッドギャップ
より後方には浮上機能を持つ面を設けないようになし、
上記中央ランド部の軸受頂点から上記磁気ヘッドギャッ
プに至る軸受流出側長さを使用するヘッド軸受曲率半径
、磁気記録媒体へのヘッド押込量、磁気記録媒体の張力
の条件下においてヘッド走査速度を零としたときに磁気
ヘッドギャップ部が磁気記録媒体面と接触する程度に小
さくするようにしたものである。

以下図面を用いて本発明による浮上形ヘッドを詳細に説
明する。

−第４図は本発明による浮上形へラードの一実施例
を示す正面図、第５図は第４図に示す浮上形ヘッドの側
面図である。

５は浮上形ヘッド軸受で２本の細溝５ａではさまれた中
央ランド部５ａと細溝５ａの外側にある軸受面５ｃは同
一球面あるいは擬似球面内にある。

６はＣ形磁気コアであって、６ａはヘッドギャップ磁気
ヘッドギャップ、７は巻線である。

Ｃ形磁気コア６はフェライト等の高透磁率材で作られて
おり、また中央ランド後端部も高透磁率材で作られる。

この場合、ヘッド軸受全体あるいは中央ランド部全体が
高透磁率材であってもよい。

そして、このヘッド軸受の形状は、。もっばらヘッドギ
ャップ６ａに必要な微小すきまを形成させるために以下
のような特徴を持つ。

まず軸受頂点５ｄからヘッド軸受５の前縁端までの流入
側軸受長さ１１は、回転走査中におｉるテープと軸受面
とのくさび状すきまに十分な空気；潤滑膜が形成される
に必要な長さを有する。

このためには、軸受前縁端部とテープとのすきまδ１を
５０μｍ以上にすることが必要であり、したがって例え
ば曲率半径ｒ＝２０ｉｍの球面軸受で、テーフヘのヘッ
ド押込量δ２が５０μｍの場合には、１１＝ＪΣ７７で
７「「６］−２言ｌ以゛上が必要となる。

一方これに対して軸受頂点５ｄと軸受後縁端までの流出
側軸受長さ１２は、上記１１よりかなり小さく、これが
本発明の特徴のひとつとなっている。

本発明のヘッド軸受５における１２の上限値は、使用さ
れるヘッド曲率半径、走査速度の条件下で、かつ使用さ
れるテープへのヘッド押込量、テープ張力のばらつきの
範囲内で、中央ランド部５ｂの後縁端が常に最小すきま
となるような最大値とし。

て決定される。

走査速度２５ ｍ／ ｓ前後で使用する溝付球面ヘッド
に対するこの値は、実験によれば、使用されるテープ張
力、テープへのヘッド押込量の条件下でヘッド走査速度
零としたとき、ヘッド軸受面とテープとの楕円形の接触
領域の長径の１／２にほぼ等しい関係にある。

いいかえれば本発明のヘッド軸受の後縁端部は第６図に
示すように、非走査時においてテープとヘッド軸受５と
が接触する楕円形領域８の後部接線９ａに等しいかこれ
より軸受頂点５ｄ側にあることが必要である。

一方１２の下限値は、使用条件の下で、軸受面のテープ
浮上すきまがヘッド軸受面後縁端から前方に向って単調
に増大する範囲の最小値として決定される。

この最小距離における軸受後縁部を第６図に９ｂで示す
。

この軸受後縁部９ｂの位置は、実験によれば、使用され
るテープへのヘッド押込量、テープ張力の条件下で、走
査速度を零としたとき、軸受とテープとの接触領域が第
６図のように単調な楕円形の部分を維持できる限界の位
置にほぼ等しい。

即ちヘッド軸受の後縁端は第６図の楕円形領域８の後部
接線９ａおよび軸受後縁部９ｂ 、９ｂにはさまれた間
に設計することが必要で、実験によれば、曲率半径２０
間、走査速度２５ ｍ ／ ｓのヘッド軸受の場合、ヘ
ッド押込量４０〜６０μｍ１テープ張力０．００５〜０
．０１１ｋｇ／ｍｔの範囲内で、１２ｍａｘ＝１・ＩＷ
１１９１２ｍｉｎ＝０・７１１Ｅであった０この場合例
えば１２＝０．６ａｍに設計すると、ヘッド押込量が６
０μｍ程度に大きい場合、非走査時のテープとヘッドと
の接触領域は第７図に等すきま線Ａ１．Ａ２．Ａ３で示
すように単調な楕円の一部ではなく、テープはヘッド軸
受後縁端の手前で軸受面から離れ、テープは軸受後縁端
に強く接触し不自然な変形をうけるようになる。

またヘッド走査中のテープ浮上すきまも第７図にＡ１．
Ａ２゜Ａ３で示すように、中央ランド後縁端の手前で局
部的に大きくなる。

次に中央ランド部５ｂの幅はその後縁端のすきまが所望
の値になるように決定される。

例えば上述の使用条件において中央ランド後縁端のすき
まを０．２μｍとするには、その幅を２５０〜３００μ
ｍにするのが適当である。

一方２本の細溝５ａの幅と深さは、テープ浮上すきま特
性にあまり影響せず１００μｍ前後が適当である。

前述のように、従来の溝付球面ヘッドにおいては、中央
ランド幅はテープ浮上すきま特性よりも記録トラック幅
によって規定されていたため、適当な浮上すきまを得る
ためにひとたび球面加工されたヘッド軸受面を再び楕円
体面に修正加工する必要があった。

しかし本発明のヘッド軸受は完全な球面でよく、浮上す
きまは中央ランド幅のみによって決定できることに注目
されたい。

次にヘッド軸受後端に設置された磁気ヘッドの形状は、
ヘッドギャップが記録トラック幅と等しく、かつＣ形磁
気コア６がテープ浮上すきま特性に影響を与えないよう
に決定される。

即ち第４図のように中央ランド部に接続するＣ形磁気コ
ア６の面６ｂの長さは、テープの浮上すきまに影響しな
いよう０．１ ｍｍ以下となっており、それより後部は
テープに接触することのないようなにげ角で面取りされ
ている。

また、中央ランド後端面とＣ形磁気コア６とのギャップ
つき合せ部分ヘッドギャップ６ａの幅は所望のトラック
幅に等しくなるよう加工されている。

この場合ヘッド効率を向上させるためヘッドギャップを
形成する中央ランド後縁端部も第９図ａおよびｂに示す
ように２０〜３０μｍの長さでトラック幅に等しく加工
されていることが望ましい。

第９図に示す実施例では中央ランド後端面へ幅３００〜
４００μｍのＣ形磁気コア６を接着した後、ヘッドギャ
ップ付き合せ部近傍をトラック幅に等しくなるよう局部
的に切り欠いている。

このようなヘッドギャップ部の加工法には様々な方法が
あり本発明はヘッドギャップ部をトラック幅に等しく成
形する加工法のいかんを問わないことはいうまでもない
。

このように、２本の細線５ａではさまれた中央ランド部
５ｂ浮上面の流出側の後端縁部に中央う。

ンド部５ｂよりも狭い記録トラック幅を有する磁気ヘッ
ドギャップ６ａを設け、かつその磁気ヘッドギャップ６
ａより後方には浮上機能を持つ面を設けないように構成
されている。

最後に、ヘッド軸受面およびこれと接続するＣ形磁気コ
ア面６ｂは同一の球面に仕上げ加工される。

本発明の溝付球面ヘッドはこのような構造寸法を有して
いるから、これを回転走査ヘッドとして用いると、第１
０図のような等すきま線で表されるテープ浮上すきま分
布を呈する。

即ち前述のように、ヘッド軸受はその頂点から後端まで
の流出側軸受長１２は適当な小さい値に設定されている
ので使用中テープ張力、テープへのヘッド押込量が多少
変化しても、常に中央ランド後縁端のヘッドギャップ部
に最小すきまが形成される。

またこの１２は極端に小さくはないので、中央ランド面
のテープ浮上すきまは軸受流人端側に向って単調に増加
し、テープは軸受後端部で不自然な局部変形をうけるこ
とはなく、テープの摩耗、疲労信頼性は保障される。

そして、本発明は浮上面の中央ランド部５ｂの流出側の
後端縁部に磁気ヘッドギャップ６ａを設け、しかもその
磁気ヘッドギャップ６ａより流出側後方には浮上機能を
持つ面を設けないようにしたので、従来のこの種のヘッ
ドに比してヘッド形状誤差や設定誤差をかなり許容でき
るという利点があり、また、ヘッドの設定マージンを大
きく改善するという利点がある。

なお、本発明の浮上形ヘッドは回転ヘッド記録装置ばか
りでなく、可撓性媒体を用いる例えばディスク装置のヘ
ッドとして利用することもできる。

以上説明したように、本発明による浮上形ヘッドによれ
ば、浮上面の中央ランド部の流出側の後端縁部に磁気ヘ
ッドギャップを設け、しかもその磁気ヘッドギャップよ
り流出側後方には浮上機能を持つ面を設けないようにし
たのであるから、従来のこの種のヘッドに比してヘッド
形状誤差や設定誤差をかなり許容でき、また、ヘッドの
設定マージンを大きく改善することができるので、実用
上の効果は極めて犬である。

また、磁気記録媒体とヘッドとのすきまを摺動による摩
耗が問題とならない許容最小すきままで小さくすること
ができ、またテープ浮上すきまを一定とするための中央
ランド幅と記録トラック幅を決定する磁気ヘッドギャッ
プ幅とを独立に、異なる値に設計できるので、微小なテ
ープ浮上すきま条件、狭トラツク幅条件を満足する高密
度記録用回転走査ヘッドを容易に実現できるという点に
おいても極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の浮上形回転走査ヘッドの正面図、第２図
は第１図の側面図、第３図は従来のヘッド軸受面のテー
プ浮上すきま分布である。 第４図は本発明による浮上形ヘッドの一実施例を示す正
面図、第５図は第４図の側面図である。 第６図は本発明のヘッド軸受面の後端位置を決めるのに
用いられる平面図、第７図は流出側軸受長が短かすぎる
場合、走査速度零のとき生ずるテープと軸受面との等す
きま線の代表例を示す平面図、第８図は流出側軸受長が
短かすぎる場合、走査中におけるテープと軸受面との等
すきま線を示す平面図、第９図は中央ランド後縁端部の
へラドギャップ部の拡大図、第１０図は本発明のヘッド
のテープ浮上すきま分布の代表例を示す平面図である。 ５・・・ヘッド軸受、５ａ・・・細溝、５ｂ・・・中央
ランド部、５ｃ・・・軸受面、５ｄ・・・軸受頂点、６
・・・Ｃ形磁気コア、６ａ・・・ヘッドギャップ、７・
・・巻線、８・・・テープとヘッド軸受面との接触領域
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 磁気記録媒体との対向面が球面ないし擬似球面状を
   なしこの面内にヘッド走査方向に沿った２本の細溝を有
   する浮上形ヘッドにおいて、前記２本の細溝ではさまれ
   た中央ランド部浮上面の流出側の後端縁部に前記中央ラ
   ンド部よりも狭い記録トラック幅を有する磁気へラドギ
   ャップを設け、かつ該ヘッドギャップより後方には浮上
   機能を持つ面を設けないようになし、前記中央ランド部
   の軸受頂点から前記磁気へラドギャップに至る軸受流出
   側長さを使用するヘッド軸受曲率半径、磁気記録媒体へ
   のヘッド押込量、磁気記録媒体の張力の条件下において
   ヘッド走査速度を零としたときに磁気ヘッドギャップ部
   が磁気記録媒体面と接触する程度に小さくするようにし
   たことを特徴とする浮上形ヘッド。