JP2005018936A - 磁気抵抗型ヘッド、磁気テープおよび磁気テープ式記録再生システム - Google Patents

磁気抵抗型ヘッド、磁気テープおよび磁気テープ式記録再生システム Download PDF

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Abstract

【課題】磁気抵抗素子近傍での突起形成を抑制して、スペーシング損失やテープダメージ等の不具合の発生を防止し、磁気テープの耐久性向上を図り信頼性を高めることが可能な磁気抵抗型ヘッド、磁気テープおよび磁気テープ式記録再生システムを提供する。
【解決手段】磁気抵抗素子に接続して配される熱伝導部材を、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋよりも高い材質で形成して、磁気抵抗素子を使用したときに発生する熱を効率よく放熱して磁気抵抗素子周辺の温度を抑制する。また、磁気テープ表面に形成される潤滑剤層の材質を、磁気抵抗素子の使用時温度よりも低い融点の材質とすることで、磁気抵抗素子を使用したときに磁気ヘッドの温度が上昇しても潤滑剤層が溶融しないようにする。
【選択図】図９

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗型ヘッド、磁気テープおよび磁気テープ式記録再生システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気テープを記録媒体として用いる磁気記録再生装置としては、ビデオテープレコーダ、オーディオテープレコーダ及びコンピュータ用データストレージシステム等が知られており、これらの磁気記録媒体では記録密度を上げて大容量化と高データ転送レート化を図ることが望まれている。しかし、磁気記録システムにおいて磁気記録媒体を高記録密度化すると、磁気記録媒体からの磁化情報が微弱になり、電磁誘導を利用した従来のインダクティブ型磁気ヘッドでは、再生信号を十分に検出することが難しかった。
【０００３】
そこで、インダクティブ型磁気ヘッドよりも再生感度の高い、軟磁性膜からなる磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と称する。）を用いた磁気抵抗効果型ヘッド（以下、磁気抵抗型ヘッドと称する。）が信号の再生に用いられるようになってきている。そして、磁気抵抗型ヘッドのなかでも、ＭＲ素子を軟磁性体からなる磁気シールドではさみ、ＭＲ素子の端部を磁気記録媒体との対向面に露出させた、いわゆるシールド型の磁気抵抗型ヘッドが、再生効率が最も高く、高記録密度化には最適である。
【０００４】
図１０は、従来の磁気抵抗型ヘッドを用いた回転ヘッド型の磁気記録再生装置の構造を示す図であり、回転ヘッド周辺を部分的に拡大した斜視図である。磁気テープ２を磁気ヘッド１に当接させるために磁気テープ２を回転ドラム３、リード４と回転ガイド５に沿わせて摺動させる構成を備えている。磁気テープ２は、磁気ヘッド１が正しいトラックをなぞることができるように、テープの下エッジが回転ドラム３のリード４に沿って走行するように設計される。ＭＲ素子を用いた磁気抵抗効果型の磁気ヘッド１が回転ドラム３に搭載されて磁気テープ２の磁性表面を摺動することによって、磁気テープ２に記録されている磁気データの読み込みを行う。
【０００５】
図１１は、従来の磁気抵抗型ヘッドの摺動面を示すものであり、図１１（ａ）は磁気ヘッド１の正面図であり、図１１（ｂ）は磁気ヘッド１のＭＲ素子周辺を拡大した正面図である。磁気ヘッド１は回転ドラム３の所定の位置に形成されたヘッド露出部に配置されており、ガード材１０と保護膜９とでＭＲ素子８を固定している。また、磁気ヘッド１は、軟磁性体からなるシールド６，７でＭＲ素子８を挟み込み、シールド６，７とＭＲ素子８の周囲を保護膜９覆った構造を有している。
【０００６】
ＭＲ素子８の一方の端面は回転ドラム３の磁気テープ２が接触する面に露出しており、回転ドラム３のリード４に沿って摺動して走行する磁気テープ２とＭＲ素子８とが微小な距離を隔てて対向している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
再生ヘッドとして磁気抵抗型素子を用いた磁気ヘッド１を使用した場合、磁気抵抗効果を持つＭＲ素子に微弱な電流を流して抵抗の変化を測定することによって、磁化された磁気テープ２からの信号を読み出しを行う。その際、ＭＲ素子８には電流が流れるため、電気抵抗によりＭＲ素子８は発熱する。
【０００８】
磁気記録媒体と磁気記録再生装置には、小型化や大容量化の要請が大きいため、磁気ヘッド１の小型化および高性能化が求められている。磁気ヘッド１に用いられるＭＲ素子８が小型化・高性能化されていくと、磁気測定の際にＭＲ素子８で発生する熱量が大きくなり、ＭＲ素子８の近傍の温度が上昇し易くなると予想される。
【０００９】
磁気テープ２の表面には、回転ドラム３との摺動摩擦を低減するために潤滑剤層が形成されているが、ＭＲ素子８の小型化・高性能化が進んで発熱量が大きくなった場合には、ＭＲ素子８近傍の温度が潤滑剤層の融点よりも高くなるおそれがある。
【００１０】
図１０および図１１に示した磁気ヘッド１のＭＲ素子８による発熱の影響を確認するため、潤滑剤層を形成している潤滑材を粉末状に加工して磁気ヘッド１の表面に付着させて、ＭＲ素子８に電流を流して表面状態を観察した。ＭＲ素子８に電流を流すと、発熱により潤滑剤層の融点よりも高くなり、磁気ヘッド１の表面で潤滑剤が溶けてメニスカスが形成されることが確認できた。このときのＭＲ素子８の温度を測定したところ６２度であった、また、潤滑剤層の融点を調べたところ６０度であった。表１に、メニスカス形成を確認した際のＭＲ素子８の発熱温度と潤滑材の融点とを示す。
【００１１】
【表１】
Figure 2005018936
【００１２】
図１２は、ＭＲ素子８の磁気ヘッド１に溶融した潤滑剤層が付着した様子を示す模式図であり、図１２（ａ）は磁気ヘッド１周辺を示す正面図であり、図１２（ｂ）はＭＲ素子８の周辺を示す拡大図であり、図１２（ｃ）はＭＲ素子８の周辺を上から見た断面図である。潤滑剤層が溶けたメニスカスに摩耗粉や粉塵が集まって突起１１が形成されると、スペーシング損失による不具合の発生や、磁気テープ２にダメージを与えてしまう不具合が発生するという問題がある。
【００１３】
したがって本願発明は、ＭＲ素子近傍での突起形成を抑制して、スペーシング損失やテープダメージ等の不具合の発生を防止し、磁気テープの耐久性向上を図り信頼性を高めることが可能な磁気抵抗型ヘッド、磁気テープおよび磁気テープ式記録再生システムを提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本願発明の磁気抵抗型ヘッドは、磁気抵抗効果によって磁界の測定を行う磁気抵抗素子を用いた磁気抵抗型ヘッドであって、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋよりも高い熱伝導部材を有し、前記磁気抵抗素子を前記熱伝導部材に接続して配したことを特徴とする。
【００１５】
熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋよりも高い熱伝導部材を磁気抵抗素子に接続して配することにより、磁気抵抗素子に電流を流して磁気抵抗効果によって磁界の変化を測定したときに磁気抵抗素子が発する熱を効率的に放熱することができる。磁気抵抗素子の放熱を行うことで、磁気抵抗素子周辺の温度が上昇することを防止できるため、磁気テープの表面に形成されている潤滑剤層の融点よりも磁気抵抗素子周辺の温度を低く維持することができる。潤滑剤層の融点よりも磁気抵抗素子周辺の温度を低くすることで、潤滑剤層が溶融して磁気抵抗型ヘッドの表面にメニスカスが形成される不具合を防止することが可能となる。磁気抵抗素子での突起形成を抑制することができるため、スペーシング損失やテープダメージ等の不具合の発生を防止し、磁気テープの耐久性向上を図り信頼性を高めることが可能となる。
【００１６】
このとき、熱伝導部材を形成する材料に、窒化珪素セラミックス、窒化アルミニウム、炭化珪素のいずれかを含むとしてもよい。また、熱伝導部材は、磁気抵抗素子を挟持する絶縁保護膜を形成するとすることで、磁気抵抗素子の保護と放熱とを効果的に行うことができる。
【００１７】
また、上記課題を解決するために本願発明の磁気テープは、ベースフィルム上に磁性層が形成された層状構造を有する磁気テープであって、摺動摩擦を低減する潤滑剤層が層状構造の最上層に形成され、前記磁性層の磁界を測定する磁気ヘッドの動作時温度よりも前記潤滑剤層の融点が高いことを特徴とする。
【００１８】
磁気ヘッドの動作時温度よりも磁気テープ表面の潤滑剤層の融点を高くすることで、磁気ヘッドの温度が上昇しても潤滑剤層が溶融せず、磁気ヘッド表面に潤滑剤層が付着するメニスカスの形成を防止することができる。潤滑剤層によるメニスカス形成を防止することで、磁気ヘッド表面の不良突起形成を抑制することができるため、スペーシング損失やテープダメージ等の不具合の発生を防止し、磁気テープの耐久性向上を図り信頼性を高めることが可能となる。
【００１９】
また、磁気ヘッドは、磁気抵抗効果によって磁界の測定を行う磁気抵抗素子を用いており、動作時温度は磁気抵抗素子に電流を流した際の温度であるとする。磁気抵抗素子に電流を流して磁気抵抗効果によって磁界の変化を測定したときに磁気抵抗素子が発熱して、磁気抵抗素子周辺の温度が上昇した場合にも、潤滑剤層が溶融して磁気抵抗型ヘッドの表面にメニスカスが形成される不具合を防止することが可能となる。
【００２０】
潤滑剤層は、パーフルオロポリエーテルを含むとしてもよく。磁性層は、磁性体を蒸着によってベースフィルム上に付着させたものであるとしてもよい。
【００２１】
また、上記課題を解決するために本願発明の磁気テープ式記録再生システムは、ベースフィルム上に磁性層が形成され、摺動摩擦を低減する潤滑剤層が最上層に形成された層状構造を有する磁気テープと、磁気抵抗効果によって前記磁性層の磁界を測定する磁気抵抗素子を用いた磁気抵抗型ヘッドとを備え、前記磁気抵抗型ヘッドの動作時温度よりも前記潤滑剤層の融点が高いことを特徴とする。
【００２２】
潤滑剤層の融点よりも磁気抵抗素子周辺の温度を低くすることで、潤滑剤層が溶融して磁気抵抗型ヘッドの表面にメニスカスが形成される不具合を防止することが可能となる。磁気抵抗素子での突起形成を抑制することができるため、スペーシング損失やテープダメージ等の不具合の発生を防止し、磁気テープの耐久性向上を図り信頼性を高めることが可能となる。
【００２３】
熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋよりも高い熱伝導部材を磁気抵抗素子に接続して配することにより、磁気抵抗素子に電流を流して磁気抵抗効果によって磁界の変化を測定したときに磁気抵抗素子が発する熱を効率的に放熱することができる。磁気抵抗素子の放熱を行うことで、磁気抵抗素子周辺の温度が上昇することを防止できるため、磁気テープの表面に形成されている潤滑剤層の融点よりも磁気抵抗素子周辺の温度を低く維持することができる。磁気テープは、磁性体を蒸着によってベースフィルム上に付着させて磁性層を形成したものであるとしてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明を適用した磁気抵抗型ヘッド、磁気テープおよび磁気テープ式記録再生システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお本願発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００２５】
図１は本発明の磁気テープ式記録再生システムの回転ドラム周辺の拡大斜視図であり、本発明の磁気抵抗型ヘッドにより、本発明の磁気テープから磁気データの読み取りを行うものである。本発明の磁気テープ式記録再生システムも、従来と同様に、磁気テープ２２を磁気ヘッド２１に当接させるために磁気テープ２２を回転ドラム２３、リード２４と回転ガイド２５に沿わせて摺動させる構成を備えている。磁気テープ２２は、磁気ヘッド２１が正しいトラックをなぞることができるように、テープの下エッジが回転ドラム２３のリード２４に沿って走行するように設計される。ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子を用いた磁気抵抗効果型の磁気ヘッド２１が回転ドラム２３に搭載されて磁気テープ２２の磁性表面を摺動することによって、磁気テープ２２に記録されている磁気データの読み込みを行う。
【００２６】
磁気ヘッド２１は、磁気抵抗効果を利用してＭＲ素子に微弱な電流を流し、ＭＲ素子の電気抵抗の変化を測定することで磁界の変化を測定し、磁気テープ２２の磁性層に記録されたデータの読み取りを行う部分である。
【００２７】
磁気テープ２２は図２に示すように、ポリエステルフィルムやポリアミド、ポリイミドフィルム等の非磁性支持体であるベースフィルム３１上に、Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｏ等の金属磁性材料を、真空蒸着法やスパッタリング法、イオンプレーティング法等によって直接被着して磁性層３２を形成し、磁性層上に保護膜層３３および潤滑剤層３４を形成した構造を有している。
【００２８】
潤滑剤層３４は回転ドラム２３と直接接触する層であり、磁気テープ２２の走行や回転ドラム２３の回転によって生じる摩擦を低減するための層である。潤滑剤層３４は、磁気ヘッド２１のＭＲ素子２８に電流が流れて熱が発生した場合にも、ＭＲ素子２８を使用した状態でのＭＲ素子２８近傍の温度でも溶融してしまわないように、融点がＭＲ素子２８の使用時温度よりも高い材質を用いる。潤滑剤層３４として用いられる材質に関しては後述して説明する。
【００２９】
回転ドラム２３は、磁気テープ２２の磁性層３２に対しての磁気データの書き込みを行う書き込み用ヘッドや磁気データの読み込みを行う読み込み用ヘッドを複数搭載した円筒形状の部品である。また、回転ドラム２３は円筒形状の中心軸を回転中心として回転を行い、円筒側面の同一円周上に書き込み用ヘッドと読み込み用ヘッドが配置され、回転ドラム２３の回転に伴って各ヘッドが順番に繰り返し磁気テープに当接される。また、回転ドラム２３の回転軸方向は、磁気テープ２２の摺動方向とは非垂直であり、磁気テープ２２の走行と回転ドラム２３の回転によって、磁気テープ２２の表面を斜め方向に記録パターンが形成されるヘリカルスキャン型の構造を成している。
【００３０】
回転ガイド２５は、円盤状の上側フランジおよび下側フランジによって円柱形状のローラー部を挟み込んだ構造を成しており、上側フランジおよび下側フランジは磁気テープ式記録再生装置に固定されており、ローラー部は円筒の中心軸を回転の中心として回転可能となっている。ローラー部は断面の半径が均一であり、引き抜き加工で作られた後に研削仕上げを行う場合と、旋盤による切削加工だけで作る場合、及び旋盤で切削された後に研削で仕上げを行う場合がある。回転ガイド２５の材料はステンレス鋼、アルミ合金、セラミック材、及びプラスチックなどが用いられる。なお、これらは、セラミックや金属の薄膜が表面にコーティングされている場合もある。
【００３１】
図３は、本発明の磁気抵抗型ヘッドの摺動面を示すものであり、図３（ａ）は磁気ヘッド２１の正面図であり、図３（ｂ）は磁気ヘッド２１のＭＲ素子周辺を拡大した正面図である。磁気ヘッド２１は回転ドラム２３の所定の位置に形成されたヘッド露出部に配置されており、ガード材３０と保護膜２９とでＭＲ素子２８を固定している。また、磁気ヘッド２１は、軟磁性体からなるシールド２６，２７でＭＲ素子２８を挟み込み、シールド２６，２７とＭＲ素子８の周囲を保護膜２９覆った構造を有している。ＭＲ素子２８の一方の端面は回転ドラム２３の磁気テープ２２が接触する面に露出しており、回転ドラム２３のリード２４に沿って走行する磁気テープ２２とＭＲ素子８とが微小な距離を隔てて対向する。
【００３２】
シールド２６，２７は、ＭＲ素子２８を挟み込むように配置される部材であり、軟磁性体によって形成されて、シールド２６，２７側からＭＲ素子２８に到達する磁束を遮蔽して、ＭＲ素子２８が測定する磁界の方向を制限する。
【００３３】
ＭＲ素子２８は、磁気抵抗効果を有する素子であり、ここではＭＲ：Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ、ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ、ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ等の効果を利用する素子を総称してＭＲ素子と呼ぶことにする。ＭＲ素子２８の一端は回転ドラム２３の側面方向に対向しており、回転ドラム２３に接触して摺動する磁気テープ２２の磁気記録パターンに記録されている磁気の読み込みを行う。
【００３４】
保護膜２９は、シールド２６，２７およびＭＲ素子２８の周囲に充填されており、シールド２６，２７とＭＲ素子２８を固定すると共に保護する。保護膜２９を構成する材質としては、ＭＲ素子２８に電流を流したときに発生する熱を効率よく放熱するために、熱伝導率が大きい材質が好ましい。保護膜２９の一例としては、窒化ケイ素セラミックス、窒化アルミ、炭化ケイ素等が挙げられる。保護膜２９の材質に関しても後述して説明する。保護膜２９は、ＭＲ素子２８に接続されてＭＲ素子２８の熱を放熱する熱伝導部材として機能する。ここでは保護膜２９が熱伝導部材としてＭＲ素子２８に直接接続された例を示しているが、熱伝導率が比較的大きくＭＲ素子２８の放熱を行うことが可能であれば保護膜２９である必要はなく、また、他の部材を介してＭＲ素子２８と熱伝導部材が間接接続あるいは近接配置されているとしても良い。
【００３５】
ガード材３０は、磁気ヘッド２１の筐体を構成し、回転ドラム２３にＭＲ素子２８等を固定するための部材であり、例えば非磁性セラミックスが用いられる。
【００３６】
図４は、本発明のＭＲ素子２８周辺の構造例を示す模式図である。上述した様に、シールド２６，２７でＭＲ素子２８を挟み込んだ構造を有しているが、シールド２６，２７の間にはＭＲ素子２８に電流を流すための電極層３５，３６が形成されている。電極層３５はＭＲ素子２８の二辺と接触するように形成された金属層であり、電極層３５ａと電極層３５ｂに電圧を加えることでＭＲ素子２８に電流が流れて、ＭＲ素子２８の磁気抵抗効果によってＭＲ素子２８の電気抵抗が変化する。電極層３６は電極層３５上に形成された金属層であり、ＭＲ素子２８とは直接接触しないが、電極層３５と電極層３６とが重ねあわされていることにより、電気抵抗を低減する効果を持つ。
【００３７】
また、強磁性の材質によって形成される磁束導入層３７がＭＲ素子２８の磁束を測定する面に接続して配されており、ＭＲ素子２８はシールド２６，２７の周縁部から磁束導入層３７の長さだけ後退して配置されている。磁束導入層３７は、シールド２６，２７の一辺は周縁部に露出するとともに他辺がＭＲ素子２８に接続されているため、シールド２６，２７の周縁部に露出した側の磁束をＭＲ素子２８まで導入する機能を果たす。磁束導入層３７が配置されていることにより、ＭＲ素子２８をシールド２６，２７の周縁部から後退した位置に配置することができ、磁気テープ２２の摺動によるＭＲ素子２８の磨耗を防止することが可能である。
【００３８】
図５は、本発明の磁気ヘッド２１の構成例を示す透過斜視図である。図３および図４に示したＭＲ素子２８周辺の構造が保護膜２９で固定され、平板状のガード材３０の中でシールド２６，２７およびＭＲ素子２８が所定のアジマス角θをもって配置されている。ガード材３０のうち、ＭＲ素子２８が露出する側の側面は一定の曲率をもつテープ摺動面３９を形成している。また、保護膜２９内にはＭＲ素子２８に接続された電極層３５ａ，３５ｂが延長して形成されており、一部がガード材３０の表面に引き出されてそれぞれ電極端子３８ａ，３８ｂが形成されている。
【００３９】
次に、図６に本発明の磁気ヘッド２１を回転ドラム２３上に複数配置した状態を示す。図６（ａ）は回転ドラム２３上に書き込み用ヘッドと読み込み用ヘッドを配置した状態を示す斜視図である。回転ドラム２３の一部であるリング形状のヘッドマウンタ４０にヘッドベース４１を複数取り付け、ヘッドベース４１上に図５に示した磁気ヘッド２１や記録用のインダクティブ型ヘッド４２を搭載する。
【００４０】
ヘッドマウンタ４０は、回転ドラム２３の円筒形状の一部を成す板状の部材であり、回転ドラム２３の直径とヘッドマウンタ４０の外周直径は同径となっている。ヘッドベース４１はヘッドマウンタ４０上に中心角９０度毎に取り付けられ、磁気ヘッド２１およびインダクティブ型ヘッド４２を搭載して、磁気ヘッド２１およびインダクティブ型ヘッド４２への電気的接続を行う。ここではヘッドベース４１をヘッドマウンタ４０上に四個取り付けた例を示しているが、ヘッド数に応じて必要な数だけ取り付けるとしてよい。ヘッドベース４１に搭載された磁気ヘッド２１およびインダクティブ型ヘッド４２は、ヘッドマウンタ４０の外周に露出して配置されて、回転ドラム２３の側面で磁気テープ２２に当接可能となっている。
【００４１】
インダクティブ型ヘッド４２は、電磁誘導を利用して磁気テープ２２の磁性層３２に磁気データの書き込みを行う書き込み用ヘッドとして機能する。また、磁気ヘッド２１は、上述した様に磁気抵抗効果を利用して磁気テープ２２の磁性層３２に記録された磁気データの読み込みを行う読み込み用ヘッドとして機能する。磁気ヘッド２１とインダクティブ型ヘッド４２は、図５で説明したアジマス角θの向きがヘッドマウンタ４０に対してプラス方向とマイナス方向の２種類準備されている。
【００４２】
図６（ｂ）は回転ドラム２３と磁気テープ２２との関係を示す正面図であり、回転ドラム２３の中間位置にヘッドマウンタ４０が配置され、磁気ヘッド２１およびインダクティブ型ヘッド４２が回転ドラム２３の側面に露出している。磁気テープ２２は回転ドラム２３の回転中心軸に対して斜め方向に走行し、磁気ヘッド２１やインダクティブ型ヘッド４２は磁気テープ２２表面を斜め方向に摺動して接触する。
【００４３】
図６（ｃ）は磁気テープ２２に記録される磁気記録パターンを示す図である。図６（ｂ）に示したように、磁気テープ２２表面を斜め方向に磁気ヘッド２１およびインダクティブ型ヘッド４２が摺動するため、磁性層３２に記録される磁気記録パターン４３は、磁気テープ２２の斜め方向にストライプ状に形成されることになる。このとき、アジマス角がプラスのインダクティブ型ヘッド４２で記録された磁気記録パターン４３ａと、アジマス角がマイナスのインダクティブ型ヘッド４２で記録された磁気記録パターン４３ｂとが交互に形成される。データの読み込み時は、アジマス角がプラスの磁気ヘッド２１で磁気記録パターン４３ａを読み取り、アジマス角がマイナスの磁気ヘッド２１で磁気記録パターン４３ｂを読み取ることになる。
【００４４】
上述して説明したように、本発明の磁気テープ式記録再生システムでは、本発明の磁気抵抗型ヘッドを用いて、本発明の磁気テープに記録された磁気データの読み込みを行う。その際、ＭＲ素子２８を使用した磁気ヘッド２１では、磁気抵抗効果を持つＭＲ素子２８に１０ｍＡ程度の微弱な電流を流し、ＭＲ素子２８での電気抵抗の変化を測定することによって、磁気テープ２２の磁性層３２からの信号を読み出す。図１２を用いて説明したように、ＭＲ素子２８に電流を流すことによってＭＲ素子２８は発熱するため、ＭＲ素子２８の使用時温度が磁気テープ２２の表面に形成されている潤滑剤層３４の融点よりも高くなる場合があり、潤滑剤層３４が溶融してメニスカスを形成する不具合が発生する。
【００４５】
本発明の磁気テープ式記録再生システムについて、磁気テープ２２表面の潤滑剤層３４が溶融してメニスカスを形成する不具合を抑制するためには、ＭＲ素子２８の使用時温度を潤滑剤層３４の融点よりも低くする必要がある。使用時温度と融点の関係とを調節するためには、ＭＲ素子２８の使用時温度を下げる方向の解決策と、潤滑剤層３４の融点を上げる方向の解決策が考えられる。ここでは、両方の方向性での磁気テープ２２の耐久性を確認し、磁気ヘッド２１の保護膜２９として用いる材質と、磁気テープ２２の潤滑剤層３４として用いる材質について説明する。
【００４６】
潤滑剤層３４が溶融して磁気ヘッド２１表面にメニスカスが形成されないようにするためには、潤滑剤層３４に用いる材質としては、ＭＲ素子２８に電流を流した状態でのＭＲ素子２８近傍の温度よりも融点が高いという特性が必要である。しかし、潤滑剤層３４の目的の一つとして磁気ヘッド２１と磁気テープ２２との摺動摩擦を小さくする必要があるため、摩擦の小さい材質であることも重要である。
【００４７】
潤滑剤層３４として用いられる材質の一例としてはパーフルオロポリエーテルがある。図７は潤滑剤層３４として用いる材質の化学式を示した図であり、図７（ａ）は潤滑剤層３４の基本骨格を示す化学式であり、図７（ｂ）は図７（ａ）におけるＲ１とＲ２の具体例を示した化学式である。図７（ａ）で示す潤滑剤層３４の化学式のＲ１は脂肪族アルキル基または脂肪族アルケニル基であり、Ｒ２はフロロアルキル基、フロロアルケニル基、脂肪族アルキル基、脂肪族アルケニル基の何れかである。図７（ｂ）に示した潤滑剤層３４では、図７（ａ）でのｎが１、Ｒ２がＣＨ２ＣＯＯＣ２Ｈ４Ｃ１０Ｆ２１のものを用い、Ｒ１をＣｍＨ２ｍ＋１とした。図７（ｂ）に示す化学式のうち、ＣｍＨ２ｍ＋１のｍを変化させることで融点が変化させることができる。
【００４８】
他にも、潤滑剤層３４の融点を変えるには、図７（ａ）に示した化学式で二重結合の数を変えたり、分子長を変えるなどの方法がある。また、構造の異なる潤滑剤層３４の例として、Ｃ５Ｆ１１（ＣＨ２）１０ＣＯＯＣ８Ｈ１７とＣ６Ｆ５ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）１４ＣＯＯＨとＣ５Ｆ１１（ＣＨ２）１０ＣＯＯＨの融点を表２に示す。Ｃ５Ｆ１１（ＣＨ２）１０ＣＯＯＣ８Ｈ１７の融点は２０℃程度であり、Ｃ６Ｆ５ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）１４ＣＯＯＨの融点は５０℃程度であり、Ｃ５Ｆ１１（ＣＨ２）１０ＣＯＯＨの融点は８０℃程度であった。
【００４９】
【表２】
Figure 2005018936
【００５０】
図８は、図７（ｂ）に示した潤滑剤層３４のＣｍＨ２ｍ＋１のｍを変化させた場合の潤滑剤層３４の融点の変化を示したグラフである。ｍ＝８の潤滑剤層３４の融点は５０℃程度であり、ｍ＝１２の潤滑剤層３４の融点は６０℃程度であり、ｍ＝１８の潤滑剤層３４は６５℃程度であった。
【００５１】
磁気ヘッド２１の使用時温度を測定しておき、磁気テープ２２表面に形成する潤滑剤層３４の材質を選択するに際して、ＭＲ素子２８近傍の使用時温度よりも潤滑剤層３４の融点を高く設定することで、磁気ヘッド２１の温度が上昇しても潤滑剤層３４が溶融せず、磁気ヘッド２１表面に潤滑剤層３４が付着するメニスカスの形成を防止することができるはずである。
【００５２】
また、潤滑剤層３４が溶融して磁気ヘッド２１表面にメニスカスが形成されないようにするためには、ＭＲ素子２８に接続して形成される保護膜２９に用いる材質としては、ＭＲ素子２８での発熱を効率よく放熱するために熱伝導率が高いという特性が必要である。
【００５３】
磁気抵抗型再生ヘッドの保護膜としては、従来から例えばアルミナが用いられているが、アルミナは熱伝導率が２０〜３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であり、特に放熱特性が優れているとはいえない。そこで、ＭＲ素子２８の使用時温度を小さくする為に、ＭＲ素子２８の周囲に配する保護膜２９の材料に、例えばアルミナよりも熱伝導率の高い窒化ケイ素セラミックス、窒化アルミ、炭化ケイ素等を用いることにする。
【００５４】
表３に上述して例示した保護膜２９材料の熱伝導率を示す。従来から保護膜２９として用いられるアルミナの熱伝導率は２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であり、窒化ケイ素セラミックスの熱伝導率は１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であり、窒化アルミの熱伝導率は１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であり、炭化ケイ素の熱伝導率は２６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であった。
【００５５】
【表３】
Figure 2005018936
【００５６】
他にも、磁気ヘッド２１の使用時温度を下げるには、ＭＲ素子２８の材料そのものを変える方法や、ドラムの回転によって発生する空気の流れをヘッド摺動面に当てるなど冷却機構により積極的に冷却を行う方法が考えられる。
【００５７】
以上に説明したように、本発明の磁気抵抗型ヘッド、磁気テープおよび磁気テープ式記録再生システムでは、ＭＲ素子２８の使用時温度が磁気テープ２２に使用している潤滑剤層３４の融点よりも低くなるように、潤滑剤層３４の材質を選択し、ＭＲ素子２８に接続している保護膜２９を選択する。
【００５８】
図７および図８、表２および表３に例として挙げた潤滑剤層３４および保護膜２９を用いて磁気抵抗型ヘッド、磁気テープおよび磁気テープ式記録再生システムを作成し、磁気テープ２２の耐久性試験を行った。なお耐久性試験は、磁気テープ２２の走行を止めて、磁気テープ２２の潤滑剤層３４表面の同一箇所を回転ドラム２３で繰り返し摺動して、再生出力が３ｄＢ低下するまでの時間が６０分を越える場合を耐久性良好とし、再生出力が３ｄＢ低下するまでの時間が６０分を以下の場合を耐久性不良とした。
【００５９】
図９に、潤滑剤層３４の材質と保護膜２９の材質を変化させて耐久性試験を行った結果を示す。図中縦軸はＭＲ素子２８の使用時温度を示し、図中横軸は潤滑剤層３４の融点を示している。また、図７および図８に示した潤滑剤層３４の結果を図中丸印で示し、表３に示した潤滑剤層３４の結果を図中三角印で示している。耐久性試験の結果が良好であったものを白抜きの丸印または三角印で示し、不良であったものを黒塗りの丸印または三角印で示す。
【００６０】
また、ＭＲ素子２８に接続する保護膜２９の材料を表３で示した材質で形成した場合についても図中に示している。図中縦軸が６２℃の位置にプロットした結果は保護膜２９としてアルミナを用いた場合であり、５６℃の位置にプロットした結果は窒化ケイ素セラミックスを用いた場合であり、５２℃の位置にプロットした結果は窒化アルミを用いた場合であり、４９℃の位置にプロットした結果は炭化ケイ素を用いた場合である。熱伝導率の高い材料に変えることによって、ＭＲ素子の発熱温度が低くなるのがわかる。
【００６１】
図中に示した斜線領域は、ＭＲ素子２８の使用時温度が潤滑剤層３４の融点よりも低い領域であり、ＭＲ素子２８の使用時温度が潤滑剤層３４の融点よりも低い場合には耐久性試験が良好であることがわかる。したがって、潤滑剤層３４の化学式に関わらず、また、保護膜２９の材質に関わらず、ＭＲ素子２８の使用時温度が潤滑剤層３４の融点よりも低い領域で耐久性が良くなるのがわかる。
【００６２】
また、ＭＲ素子２８の使用時温度が潤滑剤層３４の融点よりも低いことで、潤滑剤層３４の溶融によるメニスカス形成を防止することで、磁気ヘッド２１表面の不良突起形成を抑制することができるため、スペーシング損失やテープダメージ等の不具合の発生を防止し、磁気テープの耐久性向上を図り信頼性を高めることが可能となる。
【００６３】
【発明の効果】
熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋよりも高い熱伝導部材を磁気抵抗素子に接続して配することにより、磁気抵抗素子に電流を流して磁気抵抗効果によって磁界の変化を測定したときに磁気抵抗素子が発する熱を効率的に放熱することができる。磁気抵抗素子の放熱を行うことで、磁気抵抗素子周辺の温度が上昇することを防止できるため、磁気テープの表面に形成されている潤滑剤層の融点よりも磁気抵抗素子周辺の温度を低く維持することができる。潤滑剤層の融点よりも磁気抵抗素子周辺の温度を低くすることで、潤滑剤層が溶融して磁気抵抗型ヘッドの表面にメニスカスが形成される不具合を防止することが可能となる。磁気抵抗素子での突起形成を抑制することができるため、スペーシング損失やテープダメージ等の不具合の発生を防止し、磁気テープの耐久性向上を図り信頼性を高めることが可能となる。
【００６４】
このとき、熱伝導部材を形成する材料に、窒化珪素セラミックス、窒化アルミニウム、炭化珪素のいずれかを含むとしてもよい。また、熱伝導部材は、磁気抵抗素子を挟持する絶縁保護膜を形成するとすることで、磁気抵抗素子の保護と放熱とを効果的に行うことができる。
【００６５】
磁気ヘッドの動作時温度よりも磁気テープ表面の潤滑剤層の融点を高くすることで、磁気ヘッドの温度が上昇しても潤滑剤層が溶融せず、磁気ヘッド表面に潤滑剤層が付着するメニスカスの形成を防止することができる。潤滑剤層によるメニスカス形成を防止することで、磁気ヘッド表面の不良突起形成を抑制することができるため、スペーシング損失やテープダメージ等の不具合の発生を防止し、磁気テープの耐久性向上を図り信頼性を高めることが可能となる。
【００６６】
また、磁気ヘッドは、磁気抵抗効果によって磁界の測定を行う磁気抵抗素子を用いており、動作時温度は磁気抵抗素子に電流を流した際の温度であるとする。磁気抵抗素子に電流を流して磁気抵抗効果によって磁界の変化を測定したときに磁気抵抗素子が発熱して、磁気抵抗素子周辺の温度が上昇した場合にも、潤滑剤層が溶融して磁気抵抗型ヘッドの表面にメニスカスが形成される不具合を防止することが可能となる。
【００６７】
潤滑剤層は、パーフルオロポリエーテルを含むとしてもよく。磁性層は、磁性体を蒸着によってベースフィルム上に付着させたものであるとしてもよい。
【００６８】
潤滑剤層の融点よりも磁気抵抗素子周辺の温度を低くすることで、潤滑剤層が溶融して磁気抵抗型ヘッドの表面にメニスカスが形成される不具合を防止することが可能となる。磁気抵抗素子での突起形成を抑制することができるため、スペーシング損失やテープダメージ等の不具合の発生を防止し、磁気テープの耐久性向上を図り信頼性を高めることが可能となる。
【００６９】
また、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋよりも高い熱伝導部材を磁気抵抗素子に接続して配することや、磁気ヘッドの動作時温度よりも磁気テープ表面の潤滑剤層の融点を高くすることで、磁気テープの潤滑剤層が溶融してしまう不具合を抑制することができるため、磁気抵抗素子に流す電流を大きくして磁気抵抗素子の感度を向上させることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気テープ式記録再生システムの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の磁気テープの層状構造を示す断面図である。
【図３】本発明の磁気抵抗型ヘッドの構造を示す断面図であり、図３（ａ）は全体の構成を示し、図３（ｂ）はＭＲ素子近傍を拡大して示している。
【図４】本発明の磁気抵抗型ヘッドに用いられるＭＲ素子の構造例を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の磁気抵抗型ヘッドの構造を示す透過斜視図である。
【図６】本発明の磁気テープ式記録再生システムに用いられる回転ドラムの構造を示す図であり、図６（ａ）は回転ドラム上での磁気ヘッドの配置を示す分解斜視図であり、図６（ｂ）は回転ドラム上での磁気ヘッド位置と磁気テープの位置関係を示す正面図であり、図６（ｃ）は磁気テープの磁性層に記録される磁気記録パターンを示す説明図である。
【図７】潤滑剤層の例を示す化学式であり、図７（ａ）は潤滑剤層の基本構造を示す化学式であり、図７（ｂ）は（ａ）に示した潤滑剤層の具体的構造を示す化学式である。
【図８】図７（ｂ）に示した潤滑剤層の化学式におけるｍの数と潤滑剤層の融点の関係を示すグラフである。
【図９】本発明の実施例における、潤滑剤層の融点とＭＲ素子の使用時温度の関係を示すグラフであり、磁気テープの耐久性試験を行った結果を示している。
【図１０】従来の磁気テープ式記録再生装置のヘッド及びテープの構成を示す概観図である。
【図１１】従来の磁気テープ式記録再生装置の磁気抵抗型再生ヘッド周辺の構造を示す拡大図である。
【図１２】従来の磁気テープ式記録再生装置の磁気抵抗型再生ヘッド表面に、磁気テープの潤滑剤層が溶融してメニスカスを形成した状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１，２１ 磁気ヘッド
２，２２ 磁気テープ
３，２３ 回転ドラム
４，２４ リード
５，２５ 回転ガイド
６，７，２６，２７ シールド
８，２８ ＭＲ素子
９，２９ 保護膜
１０，３０ ガード材
１１ 突起
３１ ベースフィルム
３２ 磁性層
３３ 保護膜層
３４ 潤滑剤層
３５，３６ 電極層
３７ 磁束導入層
３８ａ，３８ｂ 電極端子
３９ テープ摺動面
４０ ヘッドマウンタ
４１ ヘッドベース
４２ インダクティブ型ヘッド
４３ 磁気記録パターン

Claims (10)

  1. 磁気抵抗効果によって磁界の測定を行う磁気抵抗素子を用いた磁気抵抗型ヘッドであって、
    熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋよりも高い熱伝導部材を有し、
    前記磁気抵抗素子を前記熱伝導部材に接続して配した
    ことを特徴とする磁気抵抗型ヘッド。
  2. 前記熱伝導部材を形成する材料に、窒化珪素セラミックス、窒化アルミニウム、炭化珪素のいずれかを含むことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗型ヘッド。
  3. 前記熱伝導部材は、前記磁気抵抗素子を挟持する絶縁保護膜を形成することを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗型ヘッド。
  4. ベースフィルム上に磁性層が形成された層状構造を有する磁気テープであって、
    摺動摩擦を低減する潤滑剤層が層状構造の最上層に形成され、
    前記磁性層の磁界を測定する磁気ヘッドの動作時温度よりも前記潤滑剤層の融点が高い
    ことを特徴とする磁気テープ。
  5. 前記磁気ヘッドが、磁気抵抗効果によって磁界の測定を行う磁気抵抗素子を用いており、
    前記動作時温度は、前記磁気抵抗素子に電流を流した際の温度であることを特徴とする請求項４記載の磁気テープ。
  6. 前記潤滑剤層は、パーフルオロポリエーテルを含むことを特徴とする請求項４記載の磁気テープ。
  7. 前記磁性層は、磁性体を蒸着によって前記ベースフィルム上に付着させたものであることを特徴とする請求項４記載の磁気テープ。
  8. ベースフィルム上に磁性層が形成され、摺動摩擦を低減する潤滑剤層が最上層に形成された層状構造を有する磁気テープと、
    磁気抵抗効果によって前記磁性層の磁界を測定する磁気抵抗素子を用いた磁気抵抗型ヘッドとを備え、
    前記磁気抵抗型ヘッドの動作時温度よりも前記潤滑剤層の融点が高い
    ことを特徴とする磁気テープ式記録再生システム。
  9. 前記磁気抵抗型ヘッドは、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋよりも高い熱伝導部材を有し、前記磁気抵抗素子を前記熱伝導部材に接続して配することを特徴とする請求項８記載の磁気テープ式記録再生システム。
  10. 前記磁気テープは、磁性体を蒸着によって前記ベースフィルム上に付着させて前記磁性層を形成したものであることを特徴とする請求項８記載の磁気テープ式記録再生システム。
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