JP2551582B2 - 薄膜磁気ヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高密度記録VTR用のダブルアジマス磁気ヘ
ツド等に好適な薄膜磁気ヘツドに係り、特に、磁気テー
プ等の記録媒体との当接が安定な薄膜磁気ヘツドに関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来、高密度記録VTRの回転ヘツドとしては特開昭61
−150113号公報に記載のような、ダブルアジマスヘツド
が知られている。これは、回転ドラムに180゜離れて互
いにアジマス角の異なるヘツドA,Bを設けてノーマル再
生を行うと共に、ヘツドＢの近傍にヘツドＡと同一アジ
マス角の補助のヘツドＢ′を設け、スチル再生やスロー
再生時にはヘツドＡとＢ′を用いることにより、S/Nの
向上を図つたものであつて、上記ヘツドＢとＢ′は、フ
エライト又は磁性合金体のブロツクをギヤツプボンデイ
ングしていわゆるバルク式で作られ、手巻きによりコイ
ルが巻回され、テープの相対方向に沿つて空隙を挟んで
向き合うように支持プレート上に貼着されている。此の
種のダブルアジマス磁気ヘツドは、ブロツク状の磁気コ
ア体よりなり磁性コア体積が大きいバルク形で、コイル
の巻回半径が大きくならざるを得ないことから、２個の
ヘツド間の磁束洩れが増大し、クロストークが大きいと
いう問題があつた。

一方、VTRなどに用いる磁気ヘツドとして、特開昭57
−176524号公報及び特開昭60−138714号公報には、薄膜
磁気ヘツドが示されており、これらの公報に記載のもの
は、記録媒体との当接の安定化を図るために、基板上に
形成した薄膜磁気ヘツド素子上に、ガラスボンド技術を
用いて保護板（ガラス層）を一体的に接着した構成とな
つている。またコイルも薄膜技術で比較的薄く小形に作
られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記特開昭57−176524号又は特開昭60−138714号公報
記載の薄膜磁気ヘツドでは、磁性コア及び導体コイルが
薄膜技術で薄く小さく作られるものであるが、これを上
記特開昭61−150113号公報記載のようなVTR用のダブル
アジマス磁気ヘツドに適用して、つき合せた２個の磁気
ヘツド間のクロストークを除去しようというものは知ら
れていない。

そこで、本発明者等は、さきに、ダブルアジマスの２
個のつき合せ磁気ヘツドを薄膜技術で作り両ヘツド間の
クロストークを除去するものを提案したが、その場合に
記録媒体との間の安定した当接や磁気ヘツドの寿命の問
題については、特に考慮がなされなかつた。勿論、上記
各公報記載のヘツドにおいても、単に摩耗寿命の問題だ
けでなく安定した当接の問題を含めた考慮は、何れもな
されていない。また、保護板をガラスボンド手法で設け
るものは、ヘツド摩設を軽減する上で若干有利であると
はいえ、上記の安定した当接の点で不利であり、また、
製造プロセスが煩雑になる他、ガラス融点まで温度を上
げる必要から、用いられる磁性体材料，導電材料，絶縁
材料も耐熱性の高いものを要する等の制限が加わる問題
がある。

従つて、本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、
２個のヘツドをつき合せる薄膜磁気ヘツドにおいて、両
ヘツドの記録媒体との安定な当接を確保し、摩耗寿命を
改善し、併せて製造工程の簡素化された薄膜ヘツドを提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の薄膜磁性ヘツド
は、記録媒体の相対走行方向に所定の空隙を隔てて取付
台に取付けられた第１および第２のヘツドを有し、特徴
として、第１及び第２のヘツドの記録媒体摺動面の幅が
上記相対走行方向に沿つて記録媒体の入り側及び出側か
ら中央部に至るに従い徐々に狭くなるように構成され
る。上記第１及び第２のヘツドの少くとも一方は実質的
な記録再生のできる薄膜磁気ヘツドを構成するが、他方
の磁気ヘツドは、記録再生の行われない材質からできて
いるいわばダミーヘツドとしてもよい。上記ダブルアジ
マス磁気ヘツドの場合には、勿論、第1,第２ヘツド共に
実質的に記録再生の可能な磁気ヘツドである。磁気記録
再生ヘツドの作動磁気ギヤツプは、いずれも中央寄りす
なわち両ヘツドの向い合う面に近い所にある。第１及び
第２ヘツドを合せた摺動面の正面形状（後記第２図）は
記録媒体の入り側と出側で低く中央で高い弧状をなす。
なお、両ヘツド間の上記所定の空隙には記録媒体を支え
るような部材は存在せず凹所となつている。上記の出入
側で広く中央で狭い、いわば糸巻き状の摺動面を形成す
るには、薄膜技術で磁気ヘツドを作製した後、両側面に
中央がくびれた弧状のテーパをつけるように研摩すれば
よい。

好適な実施例では、摺動面の横断形状（後記第３図）
に曲率をもたせることができる。

〔作用〕

第１及び第２のヘツドの摺動面の幅を入出側で広く中
央へ行く程狭くすることにより、記録媒体との当接が良
好になると共に、摩耗に対する寿命も長くすることがで
きる。即ち、磁気ヘツドが使い始めのときに、記録媒体
が所定の強さの力で磁気ヘツドを押圧すると、比較的幅
広の記録媒体出入側よりも、比較的幅狭で作動磁気ギヤ
ツプのある中央付近の法が記録媒体による摺動面への作
用圧力は大きくなるから、一定の幅（その寸法は幅広部
と幅狭部の中間の値〜幅広部の値）のものに比べて、作
動磁気空隙のある中央付近での当接関係は極めて良好な
ものとなる。

また、使用しているうちに、上記のような作用圧力の
関係から、磁気ヘツドの出側及び入り側近傍よりも中央
近傍の摩耗量が大きいので、摩耗は中央から始まつてだ
んだん出側と入り側に向つて進行して行く。これと共
に、実効的な記録媒体との当接面の面積は中央から始ま
つてだんだん出側と入り側に向つて広がつて行く。この
場合、テープとコンタクトしながら削られて行くので、
特性が劣化することは殆んどない。なお、上記のよう
に、両側面にテーパが付されている場合には、この広が
りは更に幅方向にも助長される。このようにして、ヘツ
ド摺接面積（摺動面積）が実効的に大きくなるので、記
録媒体との当接が安定に行われるのを確保しつつ、同時
に、摺接面積が広がるにつれてその摩耗量は徐々に減少
して行くので、結果としてヘツド摩耗速度が低下し、摩
耗寿命が増大する。

なお、両ヘツドをダブルアジマス薄膜磁気ヘツドとし
た場合に、磁気コア及びコイルの小型化薄型化が達成さ
れ、両ヘツド間の磁束洩れが低減されるのは、上記提案
した磁気ヘツドと同様である。また、薄膜形成面を互い
に向い合せてこの間に空隙をもたせヘツド取付台に一体
に取付けた構成であるから、従来技術のように薄膜磁気
ヘツド素子も保護板でガラスボンデイングする必要もな
く、製造工程が簡素化される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図，第２図，第３図および第４図は、それぞれ本
発明の実施例である薄膜磁気ヘツドのヘツド摺動面方向
より見た平面図，側面図，第２図のＡ−Ａ′断面図およ
びＢ−Ｂ′断面（薄膜形成面）である。1aはアジマス角
度＋θでトラツク幅Tw₁,1bはアジマス角度−θでトラツ
ク幅Tw₂の薄膜磁気ヘツドで、ヘツドベース３上に両ヘ
ツドギヤツプ間隔がLgとなる様に貼り付けられたダブル
アジマス磁気ヘツドを構成する。丸く囲んだ斜線部分5
a,5bは薄膜磁気ヘツド素子、6a,6bは薄膜磁気ヘツド素
子を保護するための保護膜、11a,11bは非磁性基板、2a,
2bは記録媒体（テープ）と当接するヘツド摺動面、4a,4
bは上記ヘツド摺動面2a,2bを得るために必要なテーパ角
αで加工されたヘツドテーパ面、７はテープの走行方向
である。８は上部コア、９は薄膜コイル、10はコイル引
出し部、14a,14bは作動磁気空隙である。

本実施例は以下の様にして製造される。第４図の薄薄
形成面の断面図が、第５図である。まず、薄膜磁気ヘツ
ド1aの製造方法は、ガラス，セラミツク，フエライト等
のテープとの当接が良好な非磁性基板（本実施例では、
MnO−NiO系のセラミツクを用いた。）11上に、下部コア
12としてCo−Nb−Zr等の非晶質合金12をスパツタリング
等の手法により約20μｍ形成することより始まる。次
に、S_iO₂,Al₂O₃等よりなる絶縁層13をスパツタリング等
で形成した後、Cuよりなる薄膜コイル９を形成し、更に
絶縁層13を形成して、薄膜コイル９と磁気コア8,12間の
電気絶縁を確保する。次に、ギヤツプ長を規制するギヤ
ツプ材14として、S_iO₂,Al₂O₃等を0.3μｍ形成し、更に
上部コア８として下部コア12と同一材料を所定の形状に
形成する。この時、第４図に示す様に、電極引き出し部
10として上記上部コア８と同一材料である非晶質合金を
用いると、上部コア８のパターニング工程で同時に形成
が可能となるので製造工程が簡素化される。次に、保護
膜６として、テープとの当接が良好な材料としてMgO−S
_TO₂系セラミツク層をスパツタリングあるいは蒸着等の
手法で約10〜60μｍ形成する。保護膜６の膜厚として
は、10μｍ以下だと、テープの走行による摩耗による急
激に保護膜６が削れること、また欠け等の発生によりテ
ープとの安定した当接が得られなくなる。一方、60μｍ
以上の膜厚の保護膜６を形成すると、保護膜６の内部応
力により基板11が反ること、また保護膜の形成時間が増
大し製造プロセスが煩雑になる等の問題が生じ、上部10
〜60μｍの膜厚範囲が適切である。

上記により得られた薄膜磁気ヘツド基板は、各ヘツド
毎に切断された後、機械加工により、まず第４図に示す
様に薄薄コイル９を切らない様にヘツドテーパ面4aを角
度αで形成する。角度αとしては、30〜60度が選ばれ
る。角度αが大きい方が、薄膜コイル９の配設面積が大
きくなり、薄膜コイル９の電気抵抗が小さくでき、ヘツ
ドのインピーダンスノイズが低減できるという効果があ
る。しかし、角度αが60度を越えて大きくなり過ぎる
と、ヘツドの摩耗に従い急激にヘツド摺動面幅Ｗが大き
くなり、安定なテープ当接がとれなくなるという問題が
発生する。次に、薄膜磁気ヘツド1a,1bをヘツドベース
３に所定の位置（ギヤツプ間隔Lgが本実施例では0.3〜
0.75mm）となる様に貼り付ける。更に、円筒研削あるい
はテープによる円筒研摩等の機械加工により、ヘツド摺
動面2a,2bをテープ走行７の方向へ半径R₁,テープ走行の
幅方向に半径R₂となる様に整形すると本発明の第１の実
施例である薄膜磁気ヘツドが得られる。本実施例ではR₁
が８〜13mm、R₂が２〜4mmが最もテープとの当接が安定
していた。

この様に構成した薄薄磁気ヘツドでは、ダブルアジマ
スヘツドを薄膜で構成した薄膜磁気ヘツドとしたことに
より、両ヘツド間のクロストークが低減され、従来のバ
ルク型ヘツドに比較して約10dB以上は改善する。また、
ヘツド摺動面形状2a,2bでは、ヘツド摺動面幅Ｗがテー
プの入り側および出側より空隙に至るに従い徐々に狭く
なる様に構成されているために、従来の薄膜磁気ヘツド
の様に保護板を用いる必要がなくガラスボンド等の製造
工程が省略できるとともに、テープとの当接の安定化お
よびヘツド磨耗寿命の増大が図られる。第10図および第
11図に、本発明の実施例である薄膜磁気ヘツドのテープ
との当接の初期状態におけるレベル劣化量とヘツド摺動
幅Ｗの関係および従来ヘツド（ヘツド摺動幅Ｗが一定値
で、本発明のヘツドの摺動面の中央部での幅Ｗと等しく
したもの）と本実施例の摩耗特性を示した。ヘツド摺動
幅Ｗが250μｍを超えるあたりから、レベル劣化が始ま
りテープとの安定な当接が得られなくなる。一方、摺動
幅Ｗが小さくなるとテープとの安定な当接が可能となる
がヘツド摩耗寿命が短くなることから、本実施例では摺
動幅Ｗとしては、100〜200μｍを選んだ。上記ヘツド形
状の本実施例の薄膜磁気ヘツドと従来例のヘツド摩耗特
性を比較すると、第11図に示す様に、テープ走行時間の
経過に伴い従来例と比較しヘツド摩耗量が少なくなり、
テープとの良好な当接を確保しつつヘツド摩耗寿命が増
大することがわかる。

第７図は、本発明の第２の実施例である薄膜磁気ヘツ
ドのヘツド摺動面である。薄膜磁気ヘツド1aは先の第１
の実施例と同じ構成であるが、1cは、薄膜磁気ヘツド1b
と同一形状をした非磁性基板であり、磁気ヘツドとして
の機能を持つておらず、いわばダミーヘツドと称すべき
ものである。この様に構成することにより、ダブルアジ
マス磁気ヘツド以外の通常のシングル磁気ヘツドとして
も、第１の実施例と同様の、テープとの良好な当接、ヘ
ツド摩耗寿命の増大、保護板のガラスボンデイング工程
の省略等の効果が得られる。また、第６図は、第５図に
示した薄膜磁気ヘツドの保護膜６をラツプ等の手法によ
り平坦化した場合の断面図を示したものだが、保護膜６
を平坦化した場合と平坦化しない場合では、第１図の薄
膜磁気ヘツド素子5a,5b近傍の保護膜6a,6bの摺動面から
みた形状が異なる（図では省略）が、上記した摩耗につ
いての本発明の効果は変わらない。また、第８図には、
上記ヘツドテーパ面4aの底部に平坦部を持たせた形状に
した他の実施例、第９図には、テーパ面4aを半径R₃の曲
率を持たせた形状とした他の実施例の側断面図を示した
が、この様に構成した場合でも、第１および第２の実施
例で示したヘツド摺動面形状2a,2bが実現でき、本発明
の効果に変わりがないことは明らかである。

一方、第12図には、他の実施例として薄膜磁気ヘツド
のヘツド摺動面を示す。なお同図では、一対のヘツドの
うち、一方を省略して示してある。図示のように、保護
膜6aのヘツド摺動面2aの先端部15に丸みを設けることに
より、テープ走行方向（図では右から左へ走行するもの
とする）の出側に位置する磁気ヘツド1aの先端部15がテ
ープとより安定した当接をし、先端部が鋭角であるとき
に発生し易いテープの損傷を未然に防止することができ
る。第12図には、テープの出側に位置する薄膜磁気ヘツ
ド1aについてのみ示したが、テープの入り側に位置する
薄膜磁気ヘツド1bおよびダミーヘツドの非磁性基板1cに
おいても同様に適用すれば同様の効果が得られるのはい
うまでもない。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の薄膜磁気ヘツドは、少
くとも１つは実質的な記録再生機能をもつ２個のヘツド
を、薄膜形成面が互いに向い合せになるようにして両ヘ
ツド間に所定の空隙を持たせてヘツド取付台（ヘツドベ
ース）に一体に取付け、両ヘツドを合せた摺動面の形状
が、記録媒体の入り側および出側より中央部の上記空隙
に至るに従い徐々にヘツド摺動面幅が狭くなるように構
成したので、クロストークの減少のみならず、記録媒体
との安定した当接及び磁気ヘッドの摩耗寿命の増大をも
たらすことができる。ヘッドが記録媒体に接触走行する
場合、ヘッドの進行方向の前と後はその中央部分に比べ
て記録媒体との触媒圧力が大きく、その結果摩耗も中心
部分に比べて早くなる。従って、ヘッドの中央部分に位
置する２つの磁気ギャップ部分に安定なテープ当接を与
えるには記録媒体との摺動面全体に均一な圧力を与え、
且つ不必要な接触部分を取り去ることが必要である。更
に、ヘッド走行の前側に強い接触圧力が集中すると従来
考えられていたのであるが、記録媒体とヘッドとの摺動
速度や記録媒体の特性等の条件によっては、後側にも前
側と同様に強い接触圧力が加わるのである。このため、
ヘッドの摺動面全体に均一圧力を与えるため、ヘッドの
中央部の前と後との両側に狭くなる摺動面を形成してい
るのである。

また、上記ギャップ間隔は凹所空間となっているの
で、ガラスボンディング等が不要で、製造工程の簡素化
を図ることもできる等、優れた効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例である薄膜磁気ヘツドの
平面図、第２図は同薄膜磁気ヘツドの正面図、第３図は
第２図のＡ−Ａ′線断面図、第４図は第２図のＢ−Ｂ′
線断面図、第５図と第６図は薄膜磁気ヘツド素子の断面
図、第７図は本発明の第２の実施例の平面図、第８図と
第９図は本発明の第３と第４の実施例の第２図Ａ−Ａ′
線に相当する断面図、第10図と第11図は本発明の第１の
実施例の特性の説明図、第12図は本発明の第５の実施例
のヘツド摺動面の平面図である。 1a,1b……薄膜磁気ヘツド、2a,2b……ヘツド摺動面、３
……ヘツドベース（ヘツド取付台）、5a,5b……薄膜磁
気ヘツド素子、6a,6b……保護膜、8,12……薄膜磁気コ
ア（上部コアと下部コア、第２の磁性体と第１の磁性
体）、９……薄薄コイル、11,1c……非磁性基板、13…
…絶縁層、14,14a,14b……作動磁気ギヤツプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 捷雄 横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社 日立製作所家電研究所内 (72)発明者 内村 明史 勝田市大字稲田1410番地 株式会社日立 製作所東海工場内 (56)参考文献 特開 昭62−47813（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−189325（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一輪郭形状の第１及び第２のヘッドが記
   録媒体の相対走行方向に沿って対称となるよう互いに薄
   膜形成面を向い合せて両ヘッド間に所定のギャップ間隔
   をもたせてヘッド取付台に一体に取付られ、第１及び第
   ２のヘッドの少なくとも一方は基板上に第１の磁性体と
   絶縁体と薄膜コイル層と第２の磁性体と保護膜の積層さ
   れた層を含む実質的な薄膜磁気記録再生ヘッドを構成し
   ている薄膜磁気ヘッドであって、 両ヘッド間に所定の上記ギャップ間隔は、上記保護膜
   と、記録媒体との摺接部材の存在しない凹所空間とから
   構成され、 上記第１及び第２のヘッドの記録媒体摺動面の幅が、上
   記相対走行方向に沿って、記録媒体の入り側から中央部
   の凹所空間に及び記録媒体の出側から中央部の凹所空間
   に至るに従い徐々に狭くなるように構成された 薄膜磁気ヘッド。
2. 【請求項２】上記第１及び第２のヘッドの他方が上記一
   方のヘッドと同一構造の実質的な薄膜磁気記録再生ヘッ
   ドを構成してなる特許請求の範囲第１項記載の薄膜磁気
   ヘッド。
3. 【請求項３】上記第１及び第２のヘッドの他方が実質的
   に磁気ヘッドを構成しない基板材からなる特許請求の範
   囲第１項記載の薄膜磁気ヘッド。
4. 【請求項４】上記実質的な薄膜磁気記録再生ヘッドを構
   成する第１及び第２のヘッドの磁気ギャップ面が上記相
   対走行方向に対して所要のアジマス角度を有している特
   許請求の範囲第２項記載の薄膜磁気ヘッド。