JPS6174119A - 磁気ヘツド - 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】 本発明は磁気情報を可撓性を有する磁気情報担体のトラ
ックに記録したり、そこから再生したり、消去するため
に、接触面と、この接触面を中＋？−る非磁性体の遷移
間隙とを具備する磁石コアを具える磁気ヘッドであって
、この磁気へ７Ｆと接触しつつ予め定められた運動方向
に可撓性を有する磁気情報担体が接触面に沿って動くこ
とができ、この接触面が前記運動方向において遷移間隙
の両側で彎曲させられ、この彎曲の曲率半径の値が遷移
間隙からの距離に依存する磁気ヘッドに関するものであ
る。

このような磁気ヘッドは英国特許願第８２００６６７号
（特願昭５７−２９０３号、特開昭５７−１３８０２４
号）から既知である。而してこの既知の磁気ヘッドの接
触面は遷移間隙の区域で曲率半径が最大値をとり、この
間隙から離れる程曲率半径が小さくなっていく。接触面
をこのように彎曲させると、この接触面と接触しつつこ
の接触面に沿って動く情報担体の圧力が遷移間隙の区域
で小さくなる。このため、この区域での磁気ヘッドの摩
耗が少なく、磁気ヘッドの寿命が長（なる。

上記既知の磁気ヘッドのように接触面をこのように彎曲
させると情報担体の幅が接触面の幅（運動方向に対し横
方向）を越えない場合（オーディオ用の場合）摩耗の程
度を下げる上で非常に有効であることが判っている。

しかし、情報担体の幅が磁気ヘッドの接触面の幅を越え
、非常に曲がり易い場合（ビデオ用の場合）は、遷移間
隙の区域で磁気へ・ノドの摩耗の程度が比較的高いこと
が判明している。もつとも、接触面が運動方向で円形に
彎曲させられているものよりは摩耗の程度が相当に低い
。

本発明の目的は幅が磁気ヘッドの接触面の幅よりも広く
、このため横方向に曲がり易い可撓性を存する情報担体
と組合わせて使用しても遷移間隙の区域で摩耗を一層受
けにくい磁気へ・ノドを提供するにある。

この目的を達成するため、本発明によれば、冒頭に記載
した種類の磁気ヘッドにおいて、−接触面の、遷移間隙
が存在する領域では、接触面を運動方向に沿って彎曲さ
せる際の曲率半径が遷移間隙からの距離が増すほど増大
し、彎曲の中心が接触面の上方に位置するようにして凹
面を形成し； 一接触面の、遷移間隙が存在する上記領域に隣接する領
域では、上記曲率半径が遷移間隙からの距離が増す程減
少し、彎曲の中心が接触面の下方に位置するようにして
凸面を形成し； −接触面を前記運動方向に対し垂直な方向では凸状に彎
曲させたことを特徴とする。

信号の損失を最少にしつつ情報を記録したり、逆に再生
したりするためには、遷移間隙の近傍で磁気ヘッドと情
報担体との間の距離をできるだけ小さくすることが大切
である。本発明磁気へ・ノドの動作時にあっては、接触
面上でのこの距離が接触面及び情報担体の全体の粗さの
約３倍よりも小さい。それ故この磁気ヘッドは接触形の
磁気へ・ノドである。

このように情報担体と磁気へ・ノドの接触面が接触して
いるため、情報担体を動かすと接触面が摩耗する。注意
すべきことは、この接触と摩耗及び情報の転送にとって
重要なのは情報担体と磁気ヘッドとを互いに相対運動さ
せることだけであり、両者又はその一方だけを「外部」
に対して運動させることは重要でないことである。接触
圧力が高い程摩耗の程度も高い。

本発明は、幅が磁気ヘッドの接触面の幅よりも広い可撓
性を有する情報担体を用いると、冒頭に述べた種類の磁
気ヘッドにあっては情報担体が磁気ヘッドの接触面に付
加的圧力をかけることを認識したことに基づいてなされ
たものである。この付加的圧力は情報担体側の引張応力
によるものであり、情報担体を磁気ヘッドを中心として
横方向に曲げる。この付加的圧力が遷移間隙の区域でこ
の磁気ヘッドの摩耗の程度を高くする。本発明は更に遷
移間隙の区域で接触面と情報担体とを接触させつつこの
区域での上記付加的圧力を下げうろことを認識したこと
に基づいている。また、遷移間隙が位置する領域では接
触面を運動方向に沿って凹状に彎曲させ、隣接する領域
では凸状に彎曲させると上記付加的圧力を下げられるこ
とが認識された。但し、運動方向に対し横方向では接触
面を凸状に彎曲させる。

注意すべきことは、就中英国特許第１，００９，５９１
号から運動方向では一様に彎曲させられているビデオ記
録用の磁気ヘッドの接触面を上記方向に対し垂直な方向
で凸状に彎曲させることが知られていることである。こ
の横方向での彎曲は最初磁極面（ｐｏｌｅ　　５ｕｒｆ
ａｃｅ）の縁に沿ってだけではなく、磁極面の中心にお
いても情報担体を接触面と接触させる上で必要である。

本発明に係る磁気ヘッドの接触面の形状は、いろいろな
因子、例えば、相手側の情報担体内の引張応力とか、磁
気ヘッドを収容し、情報担体を案内するドラムの直径と
か、磁気ヘッドの接触面がドラムを越えて突出する高さ
等に依存して定性的に変わる。

本発明の好適な実施例は接触面の凸面に、遷移間隙の近
傍の磁性体材料よりは耐摩耗性が高い材料を設けたこと
を特徴とする。

この実施例の磁気ヘッドは種々の領域間で情報担体がか
ける圧力の差が非常に大きく且つ耐摩耗性も高いという
利点を有する。圧力は凸状領域では高く、遷移間隙の区
域では低い。最初円形輪郭を存しており、遷移間隙の区
域では摩耗速度が最初高く、摩耗速度が一様になる段階
では低くなる既知の諸々の磁気ヘッドと対照的に、この
磁気ヘッドの遷移間隙の区域での摩耗速度は最初非常に
低く、次いでゆっくりと上昇し、摩耗速度が均゛衡し、
輪郭が変わらなくなる段階に至る。それでも摩耗速度は
低い。このように当初から摩耗速度が低いため磁気ヘッ
ドの寿命が長くなる。

接触面の凸状領域で用いる耐摩耗性材料の例としては窒
化ハフニウム及び炭化タングステンがある。これらの材
料は、例えば、スパツタリング又は火炎溶射により塗布
し得る。耐摩耗性材料を設けるもう一つの方法は、これ
らの材料の本体、例えば棒を、例えばアクリル酸エステ
ル樹脂のような接触剤により、磁石コアを切り出す複合
本体に取付けるものである。

注意すべきことは、就中、米国特許第３６６３７６７号
（これを参考文献としてここに含める）から、磁気ヘッ
ドの接触面の、遷移間隙の両側の、この遷移間隙から離
れた部分に、窒化物層を設けて接触面の摩耗を少なくす
ることが既知なことである。

しかし、この既知の磁気ヘッドは本発明に係る彎曲を具
備する接触面を示しておらず、従って情報担体がかける
圧力に差を設けることをしていない。

それ故、前記窒化物層が磁気ヘッドの寿命を伸ばす効果
も比較的小さい。

図面につき本発明の詳細な説明する。これを読めば当業
者は特定の環境で最適な接触面を選択することができる
。

第１図及び第２図は、可撓性を有する磁性体の情報担体
のトラックに情報を記録したり、逆にそこに記録されて
いる情報を再生したり、消去したりするための磁気ヘッ
ドを示したものであり、これは磁性材料、例えば、マン
ガン−亜鉛フェライトから成る磁石コアｌを有する。こ
の磁石コア１は接触面２を有し、この接触面２に沿って
矢印■で示す予め定められた運動方向に可撓性を有する
磁性体の情報担体が動く。非磁性体の遷移間隙３が接触
面２を二つに分ける。この遷移間隙３を、例えば、アク
リル酸エステル樹脂で充たす。磁石コア１にコイル室４
をあけ、ここに何巻かの導線５を通す。

接触面２を運動方向■に沿って彎曲させるが、その曲率
半径の値は遷移間隙３からの距離に依存する。この接触
面の彎曲については後に第３図につき詳細に説明する。

第２図から明らかなように接触面２は運動方向Ｖに対し
垂直な方向にも曲げ、凸状にする。

このように運動方向■に垂直な方向に接触面２を彎曲さ
せる場合、その形状は種々にでき、例えば、球面状又は
放物面状にすることができる。球面状に彎曲させる場合
は、その曲率半径の値は１鶴から数１賞、例えば、１〜
３龍にすることができる。

接触面２は運動方向■でも種々の形状をとり得る。但し
ｙをＸ及びＷに直角な座標軸とし、ｙ＝一定とした場合
これらの形状は関係 Ｗ（ｘ）＝Ｗｏ　＋ＷｚＸ”　＋ｗ４ｘ’を満足しなけ
ればならない。ここでＷｚ及びＷ４は反対の符号を有す
る。

接触面２の輪郭を非常に拡大して第３図に示すが、この
接触面の彎曲は上記関係を満足し、ｙ＝０で係数は次の
ようになる。

Ｗｏ＝　　０　　　；　　Ｗｚ＝０．００８１４　　　
ｍｍ−’；　　　Ｗ４＝−０，０１６５７ｍｍ−’Ｘは
接触面上の点の運動方向Ｖにおける遷移間隙３からの距
離であり、Ｗはこのような点の遷移間隙に対する高さで
ある。遷移間隙３は点（Ｘ＝０゜Ｗ＝０）において接触
面に現れる。注意すべきことは、遷移間隙の長さ、即ち
、運動方向■の方向の元は、例えば、０．２又は０．３
μｍであることである。

第３図から明らかなように、接触面２の、遷移間隙３が
存在する領域６において、彎曲の中心が接触面２の上方
に位置し、凹面を形成する。また明らかに接触面２の、
凹面領域６に隣接する領域７及び８では、彎曲の中心が
接触面２の下方に位置し、凸面を形成する。この部分は
遷移間隙３の面の上方１μｍにある。

この関係で、第４図の曲線ａに、曲率半径の逆数値を遷
移間隙３からの距離Ｘにたいしてプロットした。ここか
ら明らかなように、接触面２の、遷移間隙３が位置する
領域６において、曲率半径Ｒが負の値を有しく即ち、彎
曲の中心が接触面の上方に位置する）、曲率半径Ｒの絶
対値が遷移間隙３から遠ざかる程大きくなる。

また明らかなように、凹面領域６に隣接する領域７及び
８では、曲率半径Ｒが正の値を有しく彎曲の中心が接触
面の下方に位置する）、遷移間隙３から遠ざかる程曲率
半径が小さくなる。この図は、遷移間隙３からの距離Ｘ
と共に曲率半径Ｒの絶対値が変化することを示している
。

比較のため、第４図には冒頭に述べた英国特許願に記載
されている磁気ヘッドの場合を曲線すとして示した。こ
の磁気ヘッドの接触面は関係Ｗ（ｘ）＝ＷｚＸ”　＋Ｗ
ａＸ’ に従って彎曲している。但し、ｗ２とｗ４は同じ符号を
有し、夫々、値０．０５２５０−’及び０．０２４４ｍ
ｍ−’を有する。曲率半径は全て正であり、彎曲の中心
は全て接触面の下方に位置し、接触面は凸状に彎。

曲しているだけである。

第５図の曲線ａは磁気情報担体が第１図〜第４図につき
述べた磁気ヘッドの接触面にかける圧力Ｐを示す。磁気
へ・ノド番よ直径６５１１のドラムに納められており、
最初ドラムの表面の上方５０μｍ迄突出している。接触
面の横幅方向の曲率半径は３鶴である。情報担体はこの
接触面と接触しつつＶの方向に動き、０．４　Ｎの引張
応力を受ける。その曲げの強さは１６．４　ｘ　　１１
０−７Ｎであり、幅は１２．５龍である。

この曲線ａを調べれば明らかなことであるが、遷移間隙
３の区域及びその近傍での接触圧力は非常に小さく、凸
状領域７及び８での接触圧力よりもずっと小さい。この
結果、遷移間隙３の区域及びその近傍における接触面の
摩耗の程度は非常に低く、磁気ヘッドの寿命が長い。

曲線すは、比較のため、第４図の曲線すにつき述べた既
知の磁気ヘッドの接触圧力を示したもので、横幅方向の
彎曲を本発明磁気ヘッドと同じにし、同じ条件下で用い
ている。

曲線Ｃは接触面が運動方向■で丸い普通の磁気ヘッドの
接触圧力を示したもので、横幅方向の曲げを上述した２
個の磁気ヘッドと同じにし、同じ条件下で用いている。

この図は、曲線すと曲線Ｃを比較すると、冒頭に述べた
英国特許願に係る運動方向Ｖで彎曲している磁気ヘッド
（曲ｂｉ　ｂ　＞は従来の球面状のヘッド（曲線Ｃ）よ
りも相当低い接触圧力しか遷移間隙３及びその近傍にか
けないことを示している。

また、この図は領域６での接触圧力が本発明に係る磁気
ヘッドが曲線すの磁気ヘッドの対応する領域での圧力よ
りも相当に低いことを示している。

このように遷移間隙３には非常に低い圧力しかかからな
いから、この区域では摩耗の程度が非常に低い。しかし
それにもかかわらず接触している。

この結果、磁気ヘッドは高品質の情報を移送し、磁気ヘ
ッドの寿命も長い。　゛ 第６図に示す可撓性を有する磁気情報担体のトラック内
に磁気情報を記録したり、そこにある情報を再生したり
、消去したりする磁気ヘッドは磁石コア１１を有する。

可撓性を有する磁気情報担体は磁気ヘッドと接触しつつ
、接触面１２に沿って予め定めされた運動方向■の方へ
動く。非磁性体の遷移間隙１３は接触面１２を断ち切る
が、接触面１２はこの遷移間隙の両側で彎曲している。

磁石コアｌの内部にコイル室１４をあけ、このコイル室
１４を用いて何巻きかの導線１５が巻回される。磁石コ
ア１１の一部（ｌｌａ、１ｌｂ）は局所的に他の区域よ
りも耐摩耗性が高い材料から成る。この耐摩耗性の高い
材料の部分１１ａ、　ｌｌｂは遷移間隙から成る距離離
れており、遷移間隙の両側にあり、遷移間隙１３のすぐ
近傍での磁石コア１１の材料よりも耐摩耗性の高い材料
により形成される。

本発明の基本を洞察するために、第７図につき説明する
。

第７図の曲線２２は、例えば、前記米国特許第３６６３
７６７号から既知の、普通の磁気ヘッドの接触面の輪郭
を示す。遷移間隙２３はＷ軸と一致する。

間隙の高さはＷｓで示す。接触面２２はＷ軸を中心に略
式図示されている。接触面の各点の遷移間隙２３からの
距離をＸ軸にプロットし、各点の遷移間隙に対する相対
高さをＷ軸にプロットする。■×１〈Ｌｌである遷移間
隙のすぐ近傍では、接触面が、例えば、容易に磁化可能
であるが、耐摩耗性が比較的低い（摩耗因子に＋が比較
的大きい）フェライト（１１）でできている、遷移間隙
２３の両側ではこの間隙２３から成る距離離れた（Ｌｌ
＜　Ｉ　Ｘ　１＜Ｌ）接触面２２ａ、２２ｂが夫々耐摩
耗性材料２１ａ、２１ｂでできている。本例では、材料
２１ａは材料２１ｂと同じである。この材料の摩耗因子
Ｋ　ｚ　ｌ＊は耐摩耗性の方が一層高いため、次式を成
立せしめる。

Ｋ２１ａ＜　Ｋ２゜ 磁気ヘッドの摩耗はＷの低下で明らかとなる。

摩耗の速さは次式になる。

ｔ 但し、Ｋ＝摩耗因子 Ｐ＝磁気ヘッドと情報坦体の間の接触圧力 ■＝磁気ヘッドと情報担体の間の相対速度 接触、摩耗及び情報転送にとっては、磁気ヘッド若しく
は情報担体又は両者が「地球」に対して動くか否かは重
要ではない。接触面の輪郭が円形で、情報担体が磁気ヘ
ッドの接触面より広くない場合は次式が成立する。

Ｐミ　□ Ｒ＝接触面の半径 この図において、Ｒは最初どこでも一定であるから、Ｐ
は最初全接触面で一定である。しかし、この接触面を構
成する材料（一方は２１、他方は２１ａ。

２１ｂ）は異なる耐摩耗性を有する。従って、最初から
摩耗の速さが異なる。（Ｋ２１１１＜Ｋ２１）。

ｔ ｔ 最初遷移間隙の近傍の領域２１は全接触面２２が同じ材
料からできているかのような摩耗を受ける。

しかし、この領域２１の摩耗速度はすぐに小さくなる。

蓋し、この領域の方が早く平坦になり、従って曲線半径
が大きくなり、それ故圧力が小さくなるからである。事
実 である。このように摩耗速度が落ちるため寿命が伸びる
。

領域２１、遷移間隙３の近傍及びこの遷移間隙から成る
距離離れている領域（２１ａ、２１ｂ）での摩耗速度の
間で平衡状態に達した時接触面の輪郭の変・形が終了す
る。この時次の諸式が成立する。

−’、Ｋｚ＋　・Ｐｚ＋　＝　Ｋ２１１　・Ｐｚ＋ａこ
の状態では、遷移間隙２３の近傍の圧力Ｐａｌは低く、
遷移間隙から成る距離部れている所の圧力Ｐ　Ｚｌｍは
高い。接触面の摩耗の速度はこの時以后一様となり、遷
移間隙の近傍及び遷移間隙から成る距離部れた点の両者
いずれでも低（なる。前者は耐摩耗性が低いにもかかわ
らず、圧力ＰＺＩが低いため、後者は圧力Ｐ２．１が高
いにもかかわらず、耐摩耗性が高いためである。

情報担体が接触面にかける力は次のようになる。

−Ｐ−・２Ｌ−ｂ＝Ｐｚ＋・２Ｌｚ＋’　ｂ＋Ｐｚ＋ａ
・２（Ｌ　　Ｌｚ＋）’　ｂ但し、 Ｌ及びＬｌは接触面に沿って測り、 ｂ＝接触面の幅 丁＝接触面にかかる平均圧力 上記関係は次のように書き直せる。

Ｌし く但し、０〈α＜１．　　ｏ＜βく１）とおくと次式が
成立する。　　　′ 丁＝Ｐ！＋〔α十−（１−α）〕 β （第２図のように）α＝−とし、β（１とすると次のよ
うになる。

接触面の摩耗速度が一様な段階では、それ故遷移間隙２
３の区域での情報担体の圧力ｐｚ＋が接触面全体が材料
２１でできており、円形の輪郭を有している周知の磁気
ヘッドの場合よりも因子２β低い。

従って、摩耗速度が一様になってからの磁気ヘッドの寿
命が、間隙の高さが同じである周知の磁気最初から磁気
ヘッドの輪郭を一様な摩耗段階のそれにしておけば、間
隙の高さが減る速度は非常に小さく、これ以上低くては
使用できないという高さにはなかなかならない。

第８図は第３図と類似しているが、スケールが異なり、
本発明磁気ヘッドの第２の実施例の輪郭を示したもので
ある。ｙ＝ｏでの輪郭は関係Ｗ（ｘ）”Ｗｏ　＋Ｗ２Ｘ
”　＋Ｗ４Ｘ’を満足する。ここで、ＷＯ＝　Ｏ、Ｗ２
＝０．００６８７鰭−１、’Ｗ４＝　−０，１６８６２
ｍ−３である。遷移間隙１３は接触面１２の凹状に彎曲
した領域１６内にある。この凹状領域１６の両側に凸状
に彎曲した領域１７及び１８かある。輪郭の頂点は遷移
間隙１３の表面の上方０．０７μｍに位置する。横幅方
向の彎曲の曲率半径は３顛である。この磁気ヘッドは接
触面１２の凸状領域１７及び１８内に耐摩耗性が一層高
い材料から成る前述した部分（１１ａ、１１ｂ）を既に
有しており、特に直径４０．０ｍｍのドラムに納めて用
いるのに適している。

この磁気ヘッドは最初ドラムの表面の上方３０μｍの高
さ迄突出しており、情報担体は曲げの強さが１２、ＯＸ
　１０−’Ｎｍであり、幅が１２．５ｍであり、０．１
５Ｎ　　　−の引張力の下で接触面に接触しつつ矢印Ｖ
の方向に動く。遷移間隙１３の区域では圧力は非常に低
く、凸状領域内では相当に高い。遷移間隙の区域１６で
の圧力が増大し、この区域で（非常に小さいが）成る世
の摩耗が生ずる前に先ず摩耗のため凸状領域１７及び１
８内の圧力が下がる。しかし、これらの凸状領域内の材
料（ｌｌａ、　１ｌｂ）の耐摩耗性が高いためこれらの
凸状領域の摩耗速度は低い。磁石コア（領域１６）の磁
化可能な材料は軟磁性のものを選ぶ。その耐摩耗性は、
全く重要でないとは云えないものの、重要性が低い。

以上特別な実施例につき本発明を開示し、説明してきた
が、本発明の新規性の範囲を逸脱せずに種々の修正例及
び変形例を考え得ることを認められたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明磁気ヘッドの略式側面図、第２図は第１
図の磁気ヘッドの略式正面図、第３図は第１図の磁気ヘ
ッドの接触面の運動方向での彎曲の拡大図、 第４図は第１図の磁気ヘッド（曲線ａ）及び比較のため
の既知の磁気ヘッド（曲線ｂ）の彎曲の曲率半径の変化
を示す説明図、 第５図は第１図の磁気ヘッド（曲線ａ）と既知の磁気ヘ
ッド（曲ｖＡｂ及びＣ）の接触面にかかる圧力の変化を
示す説明図、 第６図は本発明の磁気ヘッドの第２の実施例の略式側面
図、 第７図は普通の磁気ヘッドの接触面の輪郭を示す略式側
面図、 第８図は本発明磁気ヘッドの第２の実施例の接触面の運
動方向での彎曲を示す拡大図である。 １．１１・・・磁石コア　　　　２．１２．２２・・・
接触面３．１３．２３・・・遷移間隙　　４．１４・・
・コイル室５．１５・・・導線　　　　　　６，１６・
・・凹状領域７．８，１７．１８・・・凸状領域 時　許　出　願人　　エヌ・べ−・フイリ・ノプス・Ｆ
Ｉ６．８　　　　”ｍ”

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁気情報を可撓性を有する磁気情報担体のトラック
   に記録したり、そこから再生したり、消去するために、
   接触面と、この接触面を中断する非磁性体の遷移間隙と
   を具備する磁石コアを具える磁気ヘッドであって、この
   磁気ヘッドと接触しつつ予め定められた運動方向に可撓
   性を有する磁気情報担体が接触面に沿って動くことがで
   き、この接触面が前記運動方向において遷移間隙の両側
   で彎曲させられ、この彎曲の曲率半径の値が遷移間隙か
   らの距離に依存する磁気ヘッドにおいて、 ‐接触面の、遷移間隙が存在する領域では、接触面を運
   動方向に沿って彎曲させる際の曲率半径が遷移間隙から
   の距離が増すほど増大し、彎曲の中心が接触面の上方に
   位置するようにして凹面を形成し； ‐接触面の、遷移間隙が存在する上記領域に隣接する領
   域では、上記曲率半径が遷移間隙からの距離が増す程減
   少し、彎曲の中心が接触面の下方に位置するようにして
   凸面を形成し； ‐接触面を前記運動方向に対し垂直な方向では凸状に彎
   曲させた ことを特徴とする磁気ヘッド。 ２、接触面の凸面に、遷移間隙の近傍の磁性体材料より
   は耐摩耗性が高い材料を設けたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の磁気ヘッド。