JP2005092967A - 磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気ヘッドのテープ摺動面に対するクリアステイン（シリコン酸化膜）の付着を防止して、スペーシングロスによる出力レベルの低下を抑制する。
【解決手段】 磁気ヘッド１０のテープ摺動面１０ａに、アルコキシシラン類でなる保護膜１６を形成する。アルコキシシラン類でなる保護膜は、表面に水酸基を持たない無機膜である。これを磁気ヘッドのテープ摺動面に形成することにより、テープ摺動熱で分解生成され活性なシラノールとテープ摺動面との間の化学結合を阻止する。これにおり、環境に広く存在する低分子シロキサンに起因するテープ摺動面へのシリコン酸化物（クリアステイン）の付着を効果的に防止できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気テープに摺接して信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッドに関し、更に詳しくは、テープ摺動面へのシリコン酸化物の付着を防止してスペーシングロスの低減を図ることができる磁気ヘッドに関する。

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、これら磁気記録再生装置では、記録密度を上げて大容量化を図ることが望まれている。

磁気テープとしては、塗布型と薄膜型のものが知られている。塗布型の磁気テープは、磁性粉末、有機バインダおよび各種添加剤等を有機溶剤に分散、混練して調整される磁性塗料を、非磁性支持体上に塗布、乾燥、硬化することにより形成される磁気記録層を用いるものである。また、薄膜型の磁気テープは、Ｃｏ等の金属系磁性薄膜を蒸着、スパッタリングあるいはめっき等の手法により、非磁性支持体上に形成するものである。

これらの各種磁気記録再生装置においては、近年益々小型軽量化、高画質化、長時間化あるいはディジタル記録化等が進展し、磁気記録媒体に対しても高密度記録化が強く要望されるようになっている。この要望に応えるため、磁気特性の向上とともに、磁気記録層表面の平滑性を向上させ、記録再生時における磁気ヘッドとのスペーシングロスを極力低減する方法が採用されている。

磁気テープ表面の平滑性が向上し鏡面状態となると、磁気ヘッドとの実質的な接触面積が増大する結果、ブラウンステインと称される磁気ヘッドトラック面の焼き付き現象、あるいは磁気ヘッドトラック面における異物の付着等を原因とするヘッドクロギングが発生する場合がある。ヘッドクロギングは、磁気テープからの離脱物が磁気ヘッドのギャップ近傍周縁の磁性金属面部分に蓄積して厚みを増し、スペーシングとなって記録再生出力のレベルダウンに至る。これを回避するため、従来では、磁気テープの磁気記録層に潤滑剤を内添したりトップコートしたりして、磁気ヘッドと磁気テープとの間の摺動抵抗を低減することが行われている。

ここで、下記特許文献１には、磁気ヘッドの摺動面に発生するブラウンステインの付着等を抑制するために、末端に水酸基を持つパーフルオロポリエーテルと長鎖炭化水素カルボン酸とのエステル化合物を有機溶媒に溶解した保護被膜形成液を、ヘッドチップに塗布した磁気ヘッドの構成が開示されている。

また、下記特許文献２には、磁気ヘッドの摺動面に対するステインの付着等を抑制するために、磁気ヘッドを回転ドラムに搭載する際、下部磁気シールド層及び上部磁気シールド層のうち、磁気テープを摺動させたときに摺動面に対して付着物が付着しやすい磁気シールド層の方が、磁気テープが挿入する側となるように配置する構成が開示されている。

なお、下記特許文献３には、長時間のヘッドシークおよび回転停止後に、磁気ヘッド装置がハードディスクに吸着されるフライスティクションの現象発生を防止するために、アルコキシシラノ基を有するパーフルオロポリエーテル化合物を含む被膜を、磁気ヘッドおよびスライダの摺動面に形成する構成が開示されている。

特開平１０−１１６４０６号公報 特開２００１−１６０２０５号公報 特開平１１−１２６３１９号公報

ところが、これら各種磁気記録再生装置においては、上記ブラウンステインとは異なる他の種類の異物が磁気ヘッドのテープ摺動面に付着し、スペーシングの増大により記録再生出力レベルを低下させるという問題がある。この異物は、シリコン酸化物でなるほぼ透明な無機膜である。この付着物を上述のブラウンステインと区別するべく、以下、クリアステインと称することにする。

クリアステインは、磁気ヘッドのテープ摺動面を構成する金属面と環境中の低分子シロキサンとが脱水縮合反応して生成され、ヘッド表面に付着、堆積したものであり、磁気テープとの摺動作用によっては除去できないほどの強固な付着膜である。低分子シロキサンは揮発性が高く環境中に広く存在しており、磁気テープを構成する非磁性支持体の製造時に混入したり、磁気テープ製造時にその表面に付着したりする。

シロキサンとはシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を骨格とする樹脂の総称であり、図４に示すように、そのアルコキシル基（Ｓｉ−ＯＲ）が水と反応して活性なシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）を生成する（図４（ａ），（ｂ））。この反応は、磁気テープと磁気ヘッドとの間の摺動熱により促進される。そして、生成したシラノール基どうしが部分的に縮合して架橋構造を形成し（図４（ｃ））、表面に水酸基（ＯＨ基）を有する磁気ヘッドのテープ摺動面（金属面）に水素結合的に吸着する（図４（ｄ））。その結果、シラノール基とテープ摺動面の水酸基との間の脱水縮合反応を経て強固に化学結合し、テープ摺動面にシリコン酸化物系の付着膜が生成される（図４（ｅ））。

以上のようにして、クリアステイン（シリコン酸化膜）が磁気ヘッドのテープ摺動面に数ｎｍ〜数１０ｎｍの厚さに堆積する。これにより、スペーシングロスが大きくなり、記録再生出力レベルの低下が顕著となって、高記録密度化の進展に大きな障害をもたらしている。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、テープ摺動面に対するクリアステイン（シリコン酸化膜）の付着を防止して、スペーシングロスによる出力レベルの低下を抑制できる磁気ヘッドを提供することを課題とする。

以上の課題を解決するに当たり、本発明の磁気ヘッドは、アルコキシシラン類でなる保護膜がテープ摺動面に形成されていることを特徴とするものである。

アルコキシシラン類でなる保護膜は、表面に水酸基を持たない無機膜である。これを磁気ヘッドのテープ摺動面に形成することにより、テープ摺動熱で分解生成された活性なシラノールとテープ摺動面との間の化学結合を阻止する。これにより、環境に広く存在する低分子シロキサンに起因するテープ摺動面へのシリコン酸化物（クリアステイン）の付着を効果的に防止でき、スペーシングロスによる出力レベルの低下を抑制することができる。

このように水酸基を持たないアルコキシシラン（珪酸エステル）類としては、正珪酸エチル、Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄・テトラエトキシシラン、エチルシリケート縮合物、Ｓｉ_nＯ_n-1（ＯＣ₂Ｈ₅）_2n+2・ポリテトラエトキシシラン、メチルシリケート、Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₄・テトラメトキシシラン、Ｓｉ_nＯ_n-1（ＯＣＨ₃）_2n+2・ポリテトラメトキシシラン、その他シリケート、Ｓｉ（ＯＣ₃Ｈ₇）₄・テトラプロポキシシラン、Ｓｉ（ＯＣ₄Ｈ₉）₄・テトラブトキシシラン、アルキルアルコキシシラン、ＣＨ₃Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃・メチルトリメトキシシラン、ＣＨ₃Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃・メチルトリエトキシシラン、（ＣＨ₃）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₂・ジメチルジメトキシシラン、（ＣＨ₃）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₂・ジメチルジエトキシシランなどがある。

上述の構成の保護膜は、少なくとも、磁気ヘッドのテープ摺動面に露出する金属部分に形成されているのが好ましい。この金属部分は、磁気抵抗硬化型磁気ヘッドにおいては、磁気シールド層やフラックスガイド素子あるいは磁気抵抗効果素子等、感磁部を形成する金属層が該当し、インダクティブ型磁気ヘッドにおいては磁性コア等が該当する。

本発明の磁気ヘッドによれば、テープ摺動面におけるクリアステインの付着を防止することができるので、スペーシングロスによる出力レベルの低下を抑制することができると共に、高記録密度化に対応することができるようになる。

以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
本実施の形態では、本発明を磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下「ＭＲヘッド」という。）に適用した例を図１及び図２を参照して説明する。ここで、図１はＭＲヘッド１０の斜視図、図２はＭＲヘッド１０の要部断面図である。

ＭＲヘッド１０は、図１に示すように、硬質材料が板状に成形されてなる第１及び第２の基板１１，１２を備え、これら第１の基板１１と第２の基板１２とが、互いの側面部同士を突き合わせるように接合一体化され、これら第１の基板１１と第２の基板１２との接合面間に、磁気テープからの信号磁界を検出するための感磁部１３が配設された構造となっている。

このＭＲヘッド１０では、接合一体化された第１及び第２の基板１１，１２の上部端面が所定の曲率を有する円弧状に成形されて、磁気テープと摺接するテープ摺動面１０ａとされている。

感磁部１３は、図２に示すように、上下一対の磁気シールド層２１，２２と、これら上下一対の磁気シールド層２１，２２間に設けられたシールド間ギャップ２３と、このシールド間ギャップ２３中に設けられたフラックスガイド素子２４及び磁気抵抗効果素子（以下「ＭＲ素子」という。）２５とを有している。

下部磁気シールド層２１と上部磁気シールド層２２は、例えば、Ｎｉ−Ｆｅ系合金（パーマロイ）やＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金（センダスト）等の軟磁性金属材料で構成されている。これら下部磁気シールド層２１と上部磁気シールド層２２は、磁気テープからの信号磁界以外の外乱磁界を遮断する機能を有している。

シールド間ギャップ２３は、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃等の非磁性非導電性材料が下部磁気シールド層２１上に成膜されてなるものであり、下部磁気シールド層２１上に成膜された第１のギャップ膜２３ａと、この第１のギャップ膜２３ａ上に成膜された第２のギャップ膜２３ｂと、この第２のギャップ膜２３ｂ上に成膜された第３のギャップ膜２３ｃとから構成されている。そして、第１のギャップ膜２３ａ上に、第２のギャップ膜２３ｂに覆われるようにしてＭＲ素子２５が形成され、第２のギャップ膜２３ｂ上に、第３のギャップ膜２３ｃに覆われるようにしてフラックスガイド素子２４が形成されている。

フラックスガイド素子２４は、磁気テープからの信号磁界を吸収して、吸収した信号磁界をＭＲ素子２５へと効率良く誘導するためのものであり、例えば、Ｎｉ−Ｆｅ系合金等の軟磁性金属材料が、シールド間ギャップ２３を構成する第２のギャップ膜２３ｂ上に成膜され、その一端がＭＲヘッド１０のテープ摺動面１０ａから外部に露出するように所定の形状に形成されてなるものである。なお、フラックスガイド素子２４の幅方向の両端部には、このフラックスガイド素子２４にバイアス磁界を印加するための一対のバイアス層（図示略）がそれぞれ設けられている。

ＭＲ素子２５は、外部磁界の変化に応じて抵抗値が変化するものであり、フラックスガイド素子２４よりも下層側に、テープ摺動面１０ａから露出しないように設けられている。このようなＭＲ素子２５を有するＭＲヘッド１０は、外部端子１４ａ，１４ｂ（図１）を介してセンス電流が供給されることで、ＭＲ素子２５の信号磁界に応じた抵抗値変化が電圧変化として検出されることになる。

以上のように構成されるＭＲヘッド１０は、回転型磁気ヘッド装置の回転ドラムに取り付けられ、この回転ドラムの外周面に巻き付けられた磁気テープの記録面上を摺動することになる。このとき、磁気テープの記録面からの信号磁界が、ＭＲヘッド１０のテープ摺動面１０ａから露出するフラックスガイド素子２４に吸収され、ＭＲ素子２５へと誘導される。そして、フラックスガイド素子２４により誘導された信号磁界に応じてＭＲ素子２５の抵抗値が変化し、このＭＲ素子２５の抵抗値変化が電圧変化として検出されることで、磁気テープの信号記録面に書き込まれた磁気信号が読み取られることになる。

さて、磁気ヘッドが磁気テープの記録面上を摺動するときに発生する摺動熱によって、磁気テープに付着している或いは環境中に存在している低分子シロキサンと大気中の湿気（水分）との間の反応（加水分解）が促進され、活性なシラノールが生成される。このシラノールが、表面に水酸基を持つテープ摺動面の磁性金属面に主として付着、硬化し、強固なシリコン酸化物系の付着膜を構成する。これがクリアステインであり、当該付着膜の堆積によって磁気テープとテープ摺動面との間にスペーシングロスを発生させ、出力の低下をもたらしていた。

そこで本実施の形態では、ＭＲヘッド１０のテープ摺動面１０ａに、表面に水酸基を持たない無機膜、特にアルコキシシラン類でなる保護膜１６を形成している。これにより、テープ摺動面１０ａから水酸基を消失させ、活性なシラノールとの化学結合を阻止し、テープ摺動面１０ａへのクリアステインの付着を回避することができる。

保護膜１６は、例えば、アルコキシシラン化合物を有機溶媒に溶解した形成液をテープ摺動面１０ａ全体に塗布後、乾燥させることによって形成される。乾燥後の膜厚は、例えば０．１ｎｍ〜５ｎｍ程度が好ましい。

保護膜１６の形成領域はテープ摺動面１０ａ全域に限らず、少なくとも、下部磁気シールド層２１、上部磁気シールド層２２およびフラックスガイド素子２４を含む領域であればよい。これら磁性金属面が最もクリアステインの付着し易い部位だからである。

なお、表面に水酸基を持たないアルコキシシラン（珪酸エステル）類としては、正珪酸エチル、Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄・テトラエトキシシラン、エチルシリケート縮合物、Ｓｉ_nＯ_n-1（ＯＣ₂Ｈ₅）_2n+2・ポリテトラエトキシシラン、メチルシリケート、Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₄・テトラメトキシシラン、Ｓｉ_nＯ_n-1（ＯＣＨ₃）_2n+2・ポリテトラメトキシシラン、その他シリケート、Ｓｉ（ＯＣ₃Ｈ₇）₄・テトラプロポキシシラン、Ｓｉ（ＯＣ₄Ｈ₉）₄・テトラブトキシシラン、アルキルアルコキシシラン、ＣＨ₃Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃・メチルトリメトキシシラン、ＣＨ₃Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃・メチルトリエトキシシラン、（ＣＨ₃）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₂・ジメチルジメトキシシラン、（ＣＨ₃）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₂・ジメチルジエトキシシランなどがある。

（第２の実施の形態）
続いて、図３を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態では、本発明をインダクティブ型磁気ヘッドとして例えばＭＩＧ（Metal in gap）ヘッドに適用した例を説明する。ここで、図３はＭＩＧヘッド３０の斜視図である。

ＭＩＧヘッド３０において、高透磁率の単結晶フェライト等による一対の磁気コア半体３１，３２の接合面は斜めに切り欠かれ、その切欠き面には、フロントギャップ形成面からバックギャップ形成面に至るまで連続して強磁性金属薄膜３３が被着形成されている。この強磁性金属薄膜３３は、例えばセンダスト（Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金）等の高飽和磁束密度かつ高透磁率の強磁性金属をスパッタリング等により形成したものである。

このＭＩＧヘッド３０では、互いに一体化された一対の磁気コア半体３１，３２の上部端面が所定の曲率を有する円弧状に成形されて、磁気テープと摺接するテープ摺動面３０ａとされている。

一対の磁気コア半体３１，３２は、ＳｉＯ₂等のギャップ材を介して突き合わされ、強磁性金属薄膜３３の当接面が磁気ギャップを構成している。この強磁性金属薄膜３３が形成された溝、およびトラック幅を規制する切溝には、それぞれガラス等による非磁性材料３４，３５が充填されている。

更に、一対の磁気コア半体３１，３２の突き合わせ面には、磁気ギャップのデプスを規制する巻線溝３６，３７が形成され、一方の巻線溝３７が形成された磁気コア半体３２にはコイル３８が巻回されている。

以上の構成のＭＩＧヘッド３０においては、磁気テープに磁気信号を記録する際に、コイル３８に対して記録信号に応じた電流が供給される。そして、コイル３８によって発生する磁界により、一対の磁気コア半体３１，３２により構成される磁気回路部に磁束が流れる。これにより磁気ギャップに漏れ磁界が発生し、この漏れ磁界をテープ摺動面３０ａに摺接された磁気テープの記録面に対して印加することによって磁気信号を記録する。

そこで本実施の形態では、ＭＩＧヘッド３０のテープ摺動面３０ａに、上述の第１の実施の形態と同様、表面に水酸基を持たない無機膜、特にアルコキシシラン類でなる保護膜１６を形成している。これにより、テープ摺動面３０ａから水酸基を消失させ、活性なシラノールとの化学結合を阻止し、テープ摺動面３０ａへのクリアステインの付着を回避することができる。

保護膜１６の形成領域はテープ摺動面３０ａ全域に限らず、少なくとも、磁気コア半体３１，３２、強磁性金属薄膜３３を含む領域であればよい。これら磁性金属面が最もクリアステインの付着し易い部位だからである。

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

例えば以上の実施の形態では、磁気ヘッドとして、ＭＲヘッド１０およびＭＩＧヘッド３０を例に挙げて説明したが、勿論これに限られず、従来より公知のフェライトヘッドや積層型ヘッド等、その構造上の種別なく、いずれの型の磁気ヘッドにも本発明は適用可能であり、そのテープ摺動面に同様な保護膜１６を形成することによって、シリコン酸化膜の付着を有効に防止することができる。

また、以上の第１の実施の形態では、感磁部にフラックスガイド素子を備えたＭＲヘッドを例に挙げて説明したが、これに限らず、当該フラックスガイド素子を具備していないＭＲヘッドについても本発明は適用可能である。この場合、ＭＲ素子を構成する金属層の一端面はテープ摺動面に露出するように配置され、当該露出したＭＲ素子層に本発明の保護膜が形成されることになる。

本発明の第１の実施の形態を示すＭＲヘッド１０の斜視図である。 ＭＲヘッド１０の要部断面図である。 本発明の第２の実施の形態を示すＭＩＧヘッド３０の斜視図である。 低分子シロキサンからシリコン酸化膜（クリアステイン）が形成される原理を説明する模式図である。

符号の説明

１０…ＭＲヘッド、１０ａ…テープ摺動面、１３…感磁部、１６…保護膜、２１，２２…磁気シールド層、２４…フラックスガイド素子、２５…ＭＲ素子、３０…ＭＩＧヘッド、３０ａ…テープ摺動面、３１，３２…磁気コア半体、３３…強磁性金属薄膜。

Claims (4)

1. 磁気テープに摺接して信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッドにおいて、
   アルコキシシラン類でなる保護膜がテープ摺動面に形成されている
   ことを特徴とする磁気ヘッド。
2. 前記保護膜が、前記テープ摺動面に露出する金属部分に少なくとも形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
3. 前記金属部分は、磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおける感磁部を形成する金属層である
   ことを特徴とする請求項２に記載の磁気ヘッド。
4. 前記金属部分は、インダクティブ型磁気ヘッドにおける磁性コアである
   ことを特徴とする請求項２に記載の磁気ヘッド。
   
   
   

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