DE2027082A1

DE2027082A1 - Magnetischer Abtastkopf mit Ferriteinkristall

Info

Publication number: DE2027082A1
Application number: DE19702027082
Authority: DE
Inventors: Toshio Kyoto; Doi Masaru suita; Shimizu Yoshiaki Mino; Iemura (Japan). P Gilb 5-28
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1969-06-12
Filing date: 1970-06-02
Publication date: 1970-12-23
Also published as: DE2027082C3; US3674944A; GB1307748A; JPS498088B1; DE2027082B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Abtastkopf für magnetische Aufzeichnungsträger in Fora eines Transduktors mit einem Magnetkern, der PerrlteinkrIstalle enthält. Ein ' magnetischer Abtastkopf dieser Art ist beispielsweise in der US-Patentsohrift 3 079 470 bekannt. Er weist einen Ferriteinkristall auf, der sich insbesondere duroh seinen hohen spezifischen Widerstand und sein Leistungsvermögen bei hohen Frequenzen auszeichnet.

Ein Ferriteinkristall besitzt eine außerordentlich große magnetische Kristallanisotropie. Wenn ein magnetostatisohes Feld in einer bestimmten Richtung angelegt wird, ist die Energie der magnetischen Kristallanisotro-

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pie B_a pro Volumeneinheit gegeben durch die folgende Näherungsformel:

B_a - K₁ (o^o| + e|e| + ο§<χ2) (1)

Ια weloher K₁ eine Anisotropiekonstante ist und OC₁, Ot₂ und of, die Kos laus der Winkel zwisohen dem Magnetfeldvektor und den Kristallachsen bedeuten.

Aas der Formel (1) ergibt eioh, dad bei einem Perrlt mit K.j>0 die Reihenfolge der Richtungen leiohter Magnetisierungen bzw. der bevorzugten,(leicht magnetlslerbaren) Richtungen jeder der Kristallacheen wie folgt lets

(2)

Betrachtet man dies auf der den magnetischen Pfad bildenden Oberfläche, 00 ergibt sich folgende Reihenfolge der leloht magnetlalerbaren Ebenen2

(100)>(110)>(111) (3)

In einem ferrit mit K.j<O_y haben die bevorzugten Richtungen jeder der Krlstallaohsen die folgende Reihenfolge:

[Hl] > [HO] >[1OO] (4)

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Bezüglich der den Abtastweg bildenden Oberfläche ergibt sich als Reihenfolge der leicht magnetisierbaren Ebenen:

(5)

Mit anderen Worten, in einem Ferriteinkristall mit K₁>O tat die 100-Aohse (wobei 100-Aohse als allgemeiner Ausdruck stellvertretend für eine der Achsen 100, 010, 001, TOO, OTO, OOT stehen soll) eine bevorzugte Richtung, während die 111-Achse (als allgemeiner Ausdruck für die acht Achsen 111, T11, 1T1, 11.T, ....) eine schwer magnetisierbare Richtung ist. In einem Ferriteinkristall mit K₁^O 1st die 111-Achse eine bevorzugte Richtung und die 100-Aohse eine schwer magnetisierbare Richtung. Die meisten Manganferrite und Nicke !ferrite haben K^O, während Kobaltferrit und Manganferrite mit geringen Hangananteilen K₁ >0 haben.

Infolgedessen soll in allen den Fällen, In denen die magnetischen Eigenschaften wichtiger sind als die mechanische Festigkeit, die Orientierung eines Ferriteinkristalle mit K.j>0 so gewählt werden, daß die den magnetischen Pfad bildende Oberfläche eine 100-Ebene 1st und somit die 100-Aohse enthält, während la einem Ferrit alt K-f\O die Orientierung so gewählt werden sollte, daß die den magnetischen Pfad bildende Oberfläche eine 110-Ebene tat und infolgedessen

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die 111-Aehse enthält. Es bestand bisher allgemeine Übereinstimmung darüber» daß die Auswahl einer 111-Ebene für die magnetische Abtastflache vermieden werden sollte, da diese weder die 100-Richtung noch die 111-Richtung enthält.

Wenn man jedoch, wie dies bei allen bekannten Abtastköpfen der EaIl ist» die Wahl einer 111-Ebene als magnetische Abtastflache vermeldet, so ist es außerordentlich schwierig, Abtastkopfe herzustellen, die eine Spurbreite von 120 bis 200 u und eine obere Grenze der Arbeitsfrequenz von 5 Mz haben. Insbesondere 1st es praktisch unmöglich, Magnetkopfe mit einer Spurbreite von 80 bis 120 ρ und einer oberen Grenze der Arbeitsfrequenz von 8HHz oder eine Spurbreite von 300 bis 500 u und eine obere Grenze der Arbeltsfrequenz von 2 MSz herzustellen·

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen magnetischen Abtastkopf mit Ferrltelnkrietallen herzustellen, der ausgezeichnete magnetische Betriebseigenschaften aufweist und der insbesondere bei sehr hohen Frequenzen verwendbar 1st und mit einer außerordentlich kleinen Spurbreite arbeiten kann« Außerdem soll die mechanische Festigkeit eines solchen Abtaetkopfes verbessert werden.

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Die erfindungsgeraäße Lösung dieser Aufgabe beruht auf der Erkenntnis, daß sich bei abnehmender Dioke eines Ferriteinkristallblookes die Reihenfolge der bevorzugten Magnetisierungsriohtungen überraschenderweise ändert, Trägt man bei einer bestimmten Frequenz als Parameter die in jeder der drei Ebenen gemessene effektive Permeabilität über der Sicke des Kristalle auf, so sieht man, daß innerhalb eines bestimmten Bereiches, dessen obere Grenze der sogenannte Konversionepunkt ist, die Permeabilität entgegen der Erwartung dann am höchsten ist, wenn die magnetische Abtastfläohe die 111-Ebene ist. Es wurde ferner gefunden, daß sich der genannte Konversionspunkt nach höheren Frequenzen hin verschiebt, wenn die Dicke des !Ferritblocks abnimmt. Dies bedeutet, daß die Magnetisierungseigenschaften des Abtastkopfes sich bei abnehmender Dioke des Ferritblockes verbessern, wenn die Abtastfläche von einer 111-Ebene anstatt von einer 110-Ebene oder einer 111-Ebene gebildet wird.

Gemäß der Erfindung ist deshalb ein magnetischer Abtastkopf zum Abtasten von Aufzeichnungsträgern vorgesehen, der einen mit Ferriteinkristallen versehenen Magnetkern aufweist und daduroh gekennzeichnet ist, daß ein Paar von JOrriteinkristallen vorgesehen ist, daß deren den magnetischen Pfad enthaltende Oberflächen in der 111-Ebene liegen oder eife dieoar sinen so kleinen Winkel einschließen, daß keine

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der Eigenschaften der 111-Ebene verloren geht, und daß die den ρ Umwandlungapunkt bestimmende Dioke der Ferriteinkristalle nicht kleiner ist als die Breite der Aufzeiohnungsspur auf dem abzutastenden Aufzeichnungsträger. Sie beiden Ferriteinkristalle können auoh Teile eines einzigen Ferriteinkristalles sein, und die beiden den Abtastweg enthaltenden Oberflächen liegen zu beiden Seiten eines ebenen Spaltes des gesamten Magnetkerns, durch den der bandförmige Aufzeichnungsträger läuft· Der μ Umwandlungspunkt ergibt sioh aus der Dicke-Permeabilitätskurve, wobei die obere Arbeitsgrenzfrequenz f als Parameter genommen ist, und bedeutet diejenige kritische Dick® des Kristallblooks, unterhalb der dia 111-Ebana inner ©ine höhere effektive Permeabilität aufweist als die 110- oder 111-Ebenθ. Als Material für den Ferriteinkristall kommt insbesondere ein Hangan-Zink-Ferrit, XTio'keI-Zink-Feerit, Granat, Hanganferrit und Nicke!ferrit in Frage.

Ein Abtastmagnetkern «alt einer Sparbreite von 500 u zeigt ausgezeichnete magnetische Eigenschaften bei einer Arbeitsfrequenz von 1 MHz oder darunter, wenn fii@ ä@n magnetischen Pfad bildenden Oberflächen durch dl® 111-Ebene gebildet werden. Bei einer Spurteeit© v©a 3OO ρ tosante die Ofcergreaze der Arbeits£s?®qtt©n2 auf 200 MHs gesteigert werden» Bei einer Spurbreite von 200 ρ «Ε¹ ®ia© Steigerung der oberen Frequenzgreng© auf 9 MHz ani bei elaiE Spurbreit®

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von 120 u eine Steigerung auf 15 HHz möglich. In allen diesen Fällen ergaben eich einwandfreie Betriebseigenschaften des Abtastkopfes.

Bei einem Abtastkopf mit einer Spurbreite von 80 p. kann man mit Sicherheit eine obere Grenze der Arbeitefrequenz von mehr als 8 MHz erhalten, was ein besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung 1st.

Man erhält somit einen voll einsatzfähigen Magnetkern mit wertvollen Eigenschaften, der für einen Abtastkopf für ein Aufzeichnungsgerät (Video-Rekorder) zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Farbfernsehslgnalen verwendbar ist.

Ausfuhruagsformen der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen naher erläutert.

Fig. 1, 2 und 3 zeigen den Verlauf der Permeabilität in Abhängigkeit von der Dioke für die verschiedenen Kristallebenen und alt verschiedenen Frequenzen als Parameter.

Fig. 4, 5 und 6 «eigen frequenzabhängige Feraeabi-Utätskurven der einzelnen Kristallebenen alt verschiedenen Dicken des Kristallblocks als Parameter.

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Hg. 8, 9» 10 und 11 zeiget* veraohieäeü© Stufen der Herstellung eines Abtastkopfes aus Ferriteinkristall gemäß der Erfladung*

In den Figuren 1 ₉ 2 und 3 ist als Abszisse die Dicke des Kristallblooks aod als Qrdinat® die effektive Permeabi lität aufgetragen« Mr j§ä®n fies zu n©sa@ni©ß Blocks wurd© eine Ringprobe aus Bfeagaa-Ziok-FeErit verwendet₉ die einen Außendurotoesser von 4 n und βίαβα laneßäurohmeeger toe 1,5 QiIQ aufweist^ wobei öle äen magaetischeo Pfad biläen·» den Oberfläohen als die M®ßfläoh©Q g©a©®raoa w@'fä©ß₀ Bio Zusammensetzung des Mangaa-Ziak-Egg'^its betrug in diesem Fall 25 möl»$ MnO, 25 mol«-^ Zq und 50 mol-^ f®₂0j«

Fig_e 3 gibt die Bickenabhänglgkeit ätr ©ffektiv@n Permeabilität einer Prob® bei einer frequenz f « 3 wieder« Bei einer Probe tnit einer Diok© von etwa 1„ oder mehr wechselt die bevorzugten Magnetislerungarichtung von der 11O-Eben@ zur 111Άθώ@₉ und bei weiterer Yerrlngerung der Dicke nimmt äi@eer Unterschied deutlich, wenn auch nicht linear, zu. Man erkennt somit,daß bei einer unter einem Grenzwert liegenden Dicke die 111-Ebene immer eine höhere effektiv© Permeabilität aufweist als sowohl die 110- als auch die lOO-Ebene« Dies© kritische Dicke ßoll hier versuchsweise als Xonversionspunkt der ρ Kennlinie bezeichnet werden.

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Die Ursache dieses Phänomens ist theoretisch noch nioht geklärt. Der genannte Eonversionspunkt der ρ-Kenn-Xinie neigt dazu, sioh in den Bereich größerer Sicke der Probe zu verschieben, wenn die als Parameter gewähle Frequenz f größer wird. Pig. 2 zeigt das Ergebnis von 7ersuohen für f = 100 EHz. Pig. 3 zeigt die Versuohsergebnisse für f « 4 MHz₁ und man erkennt aus dieser Figur, daß sioh die Kurven für die einzelnen Kristallebenen insgesamt viermal paarweise söhne!den, so daß viermal ein Wechsel in der Reihenfolge der bevorzugten Ebenen, in Abhängigkeit von der Dicke der Probe, auftritt· Ss ergibt sioh also in Abhängigkeit von der Dicke der Probe die folgende Reihenfolget

Dicke der Probe Reihenfolge der Ebenen

d>0.56 (1QO)>(111);> (110)

0.56>d>0.31 (100) > (110) > (111)

0.31 > d > 0.30 (110) > (100) > (111)

0.30 >d> 0.28 (110) > (111) > (100)

0.28>d (111) > (110) > (100)

Hierbei 1st d » 0,28 mm der Konversionspunkt der

p-ilü iß linie, so daß bei einer Probe mit eines geringeren Dl·^ ;_; die Reihenfolge der bevorzugten Richtungen 111 ^> : ■'· 1Oi- rfird. Ferner nimmt äer Unterschied bei abneh-. .= η der Probe auoh q.uanfcitat;i.v zu. Wenn man

Ot 9 8'- //■ ■ )\

BAD ORIGfMAL

somit die den magnetischen Pfad bildenden Oberflächen 11, die an die das Band führenden Oberflächen 12 (vgl. Pig. 10) und die den ebenen Spalt begrenzenden Flächen eines Video-Abtastkopfes mit einer Spurbreite von 120 u angrenzen, als 111-Ebenen ausbildet, erhält man eine magnetische Charakteristik, die eine außerordentliche Überlegenheit aufweist gegenüber einem üblichen magnetischen Abtastkopf, In welchem entsprechend dem allgemeinen Vorurteil über die bevorzugte Richtung die den magnetischen !fad bildende Oberfläche von einer 110-Sbene gebildet wird. Um diese Tatsache zu erhärten und um die Bemessung eines Abtastkopfes bei gegebener Arbeitsfraquenz und Spurbreite zu erleichtern, wird eine Kennlinie der Frequeasabhängigkeit der Permeabilität mit der Blöke der Proben als Parameter aufgetragen.

Die Figuren 4 bis 7 zeigen
kennlinien für Probendlokeii d* 0*12 + Q₉ d » 0,20 + 0,005 mm₉ d ■ 0,50 + Q_SOÖ5 mn als Parameter.

Betrachtet man beispielsweise fig« 4 so

man, daß a.B« ein sogenannter Drehkopfafetasteffhead) eines Yideo-Rekoudere nit aiaeE Spurbreite voa 0,12 + 0,005 mm bis su θΙϊιθε¹ oberen Gr-eQzfr©qu©Ksg. von etwa 15 MHa ganz' erheblich, bessere »aga©tiiich,e Eigenschaften aufvreisan wird,- wean die ä©a aaga®tlsc!i©a Pfad bildenden Oberflächen (dia aa dia-

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und an die Begrenzungsflächen dee ebenen Spaltes angrenzen) von der 111-Ebene gebildet werden, alt» wenn wie bei einem bisher übliohen Magnetkopf die an diese Flächen angrenzenden Oberflächen von der 110- oder 100-Ebene gebildet werden.

Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Abtastkopf es aue Fer.riteinkristall beschrieben, und zwar anhand der Figuren 8 bis 11, die verschiedene Stufen des Herstellungsverfahrens darstellen,

Sine Ferrltelnkrietalletange wird auf einem Goniometer montiert und ihre Orientierung durch das alt Röntgenstrahlphotographl« aufgenommene Laue Diagramm ermittelt· Sie wird dann mit einem Dlamnteohntider oder einer Sohelbensäge in der Weise sersohnltten, daß die in Fig. 8 sichtbare ebene Schmalseite 1 genau eine 111-Ebene ist· Das so zugeschnittene Rohmaterial wird dann an den Oberflächen 2 spiegelpoliert, und danach werden Hüten 5 für die Wicklungen beispielsweise durch Ultrasohallfräeen od.dgl« ausgebildet. Bann werden die beiden Blöcke 4 und an den splegelpollerten Oberflächen mit Emaille, Glas od,dgl. als Bindemittel zusammengeklebt.

Die miteinander verbundenen Blöcke werden in Längsrichtung zu beiden Seiten der Nuten für die Wicklungen

BADOR.GINAL

zersohnitten und dann welter zu Magnetkernblöoken für die Abtastkopfe geformt· Sie Sicke des Magnetkerns entspricht der Spurbrelte_t wenn sich hlerduroh keine Festigkeiteprobleme ergeben (Flg. 10). Wenn Festigkeitsprobleme auftreten, wird der Kern Im ganzen dicker ausgebildet, als es der Spurbreite entspricht, und die erforderliche Spurbreite wird daduroh berücksichtigt, daß sowohl die BandfÜhrungsfläohe 12 als auch die den ebenen Spalt begrenzende Fläohe 13 entsprechend der Spurbreite verjüngt zugeschnitten werden, wie dies bei 14 in Fig. 11 gezeigt ist. Fig· H 1st eine perspektivische Ansicht eines fertiggeformten Abtastkopfmagnetkerns. Man erkennt aus Fig.11, daß diejenige Dloke des gesamten Blocks oder Hagnetkerns, die geväfi der Erfindung kleiner sein soll als die dem Konverelonspunkt entsprechende Dloke, nloht die Gesamtdioke des Magnetkerns 1st, sondern die bei der magnetischen Abtastung tateäohlloh wirksam werdende Dloke, nämlich die Spurbreite auf dem Aufzeichnungsträger, der über dlt Bftndführungefläohen 12 der beiden Magnetkernhälften läuft.

die Oberflächen 11 von 111-Bbenen gebildet werden, sind dl« «agnetlechen Eigenschaften des magnetischen Abta»tkopf«e ausgezeichnet.

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Es ist für den Eaohmann offensiohtlioh, daß zahlreiohe Änderungen und Ausgestaltungen des beschriebenen Ausführungsbeispiels im Rahmen der Erfindung möglich sind.

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Claims

Patentansprüche

iy Magnetischer Abtastkopf zum Abtasten von Aufzeichnungsträgern, mit einen aas :?errlteinkr istall bestehenden Magnetkern, dadurch g θ k e η η ζ e 1 ohne t, daß ein Paar von ferritelnkristallen vorgesehen 1st, dass deren den magnetischen Pfad bildenden Oberfläohen In der 111-Ebene liegen oder mit dieser einen so kleinen Winkel elnsohlieSen, daß keine der Sigensohaften der 111-Ebene verloren geht, und dad die bei der Abtastung wirkflame, senkrecht sur Yorsohubrlohtung des Aufzeichnungsträgers gemessene Blöke (d) der Ferrlteinkriatalle so gewählt ist, daß sich ein u-Unwandlungspunkt in dem für die obere Grenzfrequenz des Arbeitsbereiches als Parameter gezeichneten Bloke-Permeabllltäts-Diagramm ergibt, der nioht kleiner 1st als die Spurbreite.
2. Abtastkopf nach Anspruoh 1„ dadurch g e -

kennzeichnet, daß der Ferrit©iatelstall aus Mangan-Zink~?errlt, ITlokel-Zink-Pergriti, Granat, Hangan-Perrit oder Nickel-Ferrit besteht«

. 1 «. ■ ^BAD ORIGINAL

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3. Abtastkopf aaoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spurbreite zwisohen 80 und 500 u liegt.

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