JP2570305B2

JP2570305B2 - 磁気ヘッド

Info

Publication number: JP2570305B2
Application number: JP62178588A
Authority: JP
Inventors: 邦英酒井; 定野地
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1987-07-17
Filing date: 1987-07-17
Publication date: 1997-01-08
Anticipated expiration: 2012-01-08
Also published as: JPS6423410A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はビデオテープレコーダ（以下VTRと称す）等
の磁気記録再生装置に使用される磁気ヘッドに係り、特
に低域変換搬送色信号及び被周波数変調輝度信号を磁気
記録媒体に記録再生する磁気ヘッドに関する。

（従来技術とその問題点）近年、VTR等における磁気記録技術の進歩は著しく、
記録密度の高密度化と共に磁気録画機の高機能化が一段
と進められている。

例えば、スローモーション、スチル再生等の特殊再生
モードの付加、２時間記録、６時間記録再生機能の実現
のためにアジマス角を有する２個の磁気ヘッドを所定の
間隔をへだてて一枚のベース上に配設することにより構
成したダブルアジマス磁気ヘッドが使用される一方、磁
気記録媒体の高保磁力化、高磁束密度化及び低ノイズ化
等に伴い、このダブルアジマス磁気ヘッドの高周波領域
での出力Ｃに対するノイズＮとの比、すなわちC/N比の
大幅な改善が要求され解決すべき課題の一つとなってい
る。

また、磁気コアにフェライト単結晶を用いたシングル
アジマス磁気ヘッドの場合には、ノイズ低減の問題とし
て、フェライト単結晶ヘッド特有のテープ摺動ノイズが
常に取上げられ、種々の検討がなされている。

次にこれらダブルアジマス磁気ヘッドとシングル磁気
ヘッドについて更に詳細に説明する。

第５図（ａ）はダブルアジマス磁気ヘッド10を示す正
面図、同図（ｂ）は、同図（ａ）の上面図である。同図
（ａ），（ｂ）において11,12は磁気コア半体、13は磁
気コア半体11,12の突合せ面または磁気ギャップ形成面1
1a,12a間で形成した磁気ギャップ、14はトラック幅規制
溝15に溶融充填したモールドガラス、16は磁気コア半体
11の突合せ面11aに形成した巻線溝である。

磁気コア半体11,12からなる一対の磁気ヘッドは短い
コア幅S₁を有する磁気コア半体12が互に対向するように
図示しないベースの上に配設されダブルアジマス磁気ヘ
ッド10を形成するものである。

第６図（ａ）はシングルアジマス磁気ヘッド20の正面
図、同図（ｂ）は同図（ａ）の上面図であり、同図
（ａ），（ｂ）において、21,22は磁気コア半体、23は
磁気コア半体21,22を付合せることによって形成した磁
気ギャップ、24はトラック幅規制溝25に溶融充填したモ
ールドガラス、26は巻線溝である。

第５図及び第６図に示す様にシングルアジマス磁気ヘ
ッド20のコア幅W₂はW₂≒3.0mmであるのに対し、ダブル
アジマス磁気ヘッド20のコア幅W₁はW₁≒1.7mmと小さく
なっている。特に巻線溝16を有さない磁気コア半体12の
コア幅S₁はシングルアジマス磁気ヘッド20のコア幅S₂に
比べて約1/7〜1/0と狭くなっているため、磁気コア半体
12による磁気抵抗は大となると共にテープ摺動により生
じた振動による磁歪の影響を強く受けることになる。

従ってこれまでのシングルアジマス磁気ヘッド10に比
較してダブルアジマス磁気ヘッド10は、テープ摺動ノイ
ズに対して構造的に敏感なヘッドと言える。それ故に、
ヘッド材料の組成、磁歪、磁気特性等をこれまで以上に
限定し、最適組成、材料構造を見つけ出す必要があっ
た。

上述の様な単結晶フェライトを磁気コアとする磁気ヘ
ッドとテープ摺動ノイズに関する公知例には、例えば特
公昭52−24998号公報、特公昭52−24999号公報、特公昭
53−32691号公報などが知られている。

これらはMnZnフェライト単結晶に、例えばSnO₂等の非
磁性材を固溶し、熱処理過程によりSiO₂異相を析出分散
させた材料を特徴とし、これらの材料を磁気ヘッドコア
として使用することによりテープ摺動ノイズが低減する
ことを開示するものであるが、このSnO₂異相は非磁性で
あるため磁気的には空隙と同等であるので磁気特性の劣
化が見られる。

特に、飽和磁束密度B_Sが4000Gauss以下に低下するた
め、記録に際して高保磁力を有する磁気テープに適さず
また、テープ摺動ノイズそのものが低減したとしても、
初透磁率μ′も同時に劣化するから、再生に際して再生
出力レベルはそれ以上に低下し、結果的にC/N比は逆に
悪化する等の問題点があった。更に前三者の特許公報に
示された発明の欠点を無くする目的で、特開昭59−2239
20号公報があるが、これはSnO₂を析出させずに全て固溶
させたものであるため、SnO₂を析出させたものに比べて
前三者の欠点が除去されてはいるものの、従来のMnZnフ
ェライト単結晶に比べて初心透磁率が小さく（5MHz:30
0）、従ってヘッドコアの磁気特性の大きいダブルアジ
マス磁気ヘッド20ではテープ摺動ノイズの低減度合がSn
O₂相を析出させたものに比してやや小さくなると共に再
生出力の面でもMnZnフェライト単結晶ヘッドに比較して
少し劣り、結果的に高周波域（6MHz）のC/N比が充分で
なかった。第７図（ａ）は従来のVTRの周波数スペクト
ラムであり、第７図（ｂ）は高保磁力（Hc;800〜1000エ
ルステッド）を有する酸化鉄テープを用いた水平解像度
の高い高品位高画質化を図ったVTRの周波数スペクトラ
ムである。同図（Ａ），（Ｂ）を比較すると明らかな様
に、高品位VTRの周波数スペクトラムにおいては、カラ
ー信号を処理する低域変換搬送周波数は629kHzと変らな
いが周波数変調輝度信号（FM輝度信号）のキャリア周波
数は従来の4MHzから6MHzと高くなっている。

従って、低域変換搬送色信号の再生出力感度を低下さ
せることなく広帯域化されたキャリア周波数の高いFM輝
度信号のホワイトピーククリップレベル（例えば8.6MH
z）の再生出力感度の向上を実現させるには、映像信号
を記録再生する磁気ヘッドのギャップ長ｇを前記変換搬
送色信号の記録波長λ_Ｃとホワイトピーククリップレベ
ルにおける前記被周波数変調輝度信号の記録波長λ_Ｗと
に対して、 λ_C/g≦42 …（１） λ_W/g≦２ …（２）の両不等式を満足するような値に選定しなければならな
い。

その結果、磁気ギャップ長ｇは、従来の0.35μｍから
0.25μｍに短くする必要がある。

一般に磁気ギャップ長を狭くすると磁気ヘッドの記録
再生効率が悪化すること、また、例えば磁路の断面積が
小となり磁気抵抗が大きくなると磁気ヘッドコアの磁束
効率が低下し、同様に磁気ヘッドの記録再生効率が悪化
することもよく知られている。

従って、高品位VTRによる狭ギャップ及び高機能化に
よるダブルアジマス磁気ヘッドの採用は磁気ヘッドの記
録再生効率の悪化を２重にもたらすことになり、この悪
化分をヘッド材料の組成の改良、単結晶方位の選定、ヘ
ッド製法の改善等により補い、磁気ヘッドの総合的な特
性の向上を図る必要があった。

（問題点を解決するための手段）本発明は上記問題点を解決するためになされたもので
あり、SnO₂を２〜４モル％固溶せしめ、その一部をSnO₂
相として析出せしめたFe₂O₃:52〜55モル％、MnO:25〜28
モル％、ZnO:16〜19モル％の組成比を持つ単結晶フェラ
イトからなる磁気コアを有し、かつ、テープ摺動面に磁
気ギャップを形成してなる磁気ヘッドにおいて、前記磁
気コアの主磁路面を（110）面となし、この（110）面に
存在する＜110＞方向と前記磁気ギャップ形成面とのな
す角が55゜〜75゜となるように構成すると共に、前記磁
気ギャップ側面近傍に、前記単結晶フェライトが有する
熱膨脹係数αの75％〜90％の熱膨脹係数を有するガラス
体を溶融付着せしめたことを特徴とする磁気ヘッドを提
供しようとするものである。

（実施例）第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明になる磁気ヘッドの
一実施例であるダブルアジマス磁気ヘッドの正面図及び
上面図であり、主として磁路の結晶軸構成を説明するた
めのものであるが、構造的には第５図に示すダブルアジ
マス磁気ヘッド10と同じなため、図中、第５図のもの
と、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略し、本
発明の特徴的な点のみを説明する。

磁気コア半体11,12を構成するフェライト材の組成はF
e₂O₃;52〜55モル％、MnO;25〜28モル％、ZnO;16〜19モ
ル％、SnO₂;2〜４モル％からなり、SnO₂の一部をSnO₂相
として析出せしめたMnZnSnフェライト単結を使用してい
る。

また、同図（ａ）に示す様にダブルアジマス磁気ヘッ
ド30の主磁路面は前記MnZnSnフェライト単結の（110）
としてある。

この（110）面内に存在する＜110＞方向と突合せ面又
は磁気ギャップ形成面11a,11bとのなす角θは55゜〜75
゜となる様に構成し、従って、θ＝55゜の時、突合せ面
又は磁気ギャップ形成面11a,11bは＜211＞と平行とな
る。本発明のMnZnSnフェライト単結晶の熱膨脹係数αは
117×10^-7/℃（室温〜350℃）であるがトラック幅規制
用溝15に溶融付着させるモールドガラス14の熱膨脹係数
βは85〜98×10^-7/℃のものを選定しているため、前記
αの75〜90％と小さくなっている。

発明者等は上述の構成により、前記高品位VTRにおけ
る狭ギャップ長（実効ギャップ長0.25μ）を有し、か
つ、トラック幅30μｍ以下を有するダブルアジマス磁気
ヘッド30のテープ摺動ノイズを小さく出来ること、特に
6MHz以上の高周波領域でその効果が著しいことを実験及
び研究を積重ねることにより発見したものであり、以下
これらについて説明する。

第１表は従来のMnZnフェライト単結晶資料をNo.1と
し、No.2〜No.8からなる７種類の組成比の異なるMnZnSn
フェライト単結晶資料の実効初透磁率及び磁気ヘッドと
しての性能を前記資料No.1のものと比較したものであ
る。再生出力及びC/N比の周波数は、高品位VTRにおける
FM輝度信号の中心周波数である6MHzを選んである。

但し、他の構成要件及び測定条件は次の通りである。

他の構成要件：後記する理由から磁気ヘッドの主磁路
形成面は（110）とし、フェライト材料特性測定リング
（４φ−２φ0.5t）の磁路面も（110）としてある。ま
た、モールドガラスの熱膨脹係数βは90×10^-7/℃のも
のを使用した。磁気ギャップは、前記高品位VTRにおけ
る狭ギャップ長（実効ギャップ長0.25μｍ）を有し、か
つ、トラック幅を30μｍ以下としてある。

測定条件：磁気テープは800〜1000エルステッドの保
磁力を有するものを使用し、ヘッド・テープ相対速度5.
8m/secの前記高品位VTRを測定用に使用した。第１表か
ら明らかな様に、資料No.3,No.4,No.5,No.6,No.7による
磁気ヘッドは、6MHzの再生出力、C/N比共に従来のMnZn
フェライト単結晶、資料No.1のヘッドと比較すると6MHz
再生出力、C/N比率共に同等かあるいはそれ以上に改善
されている。

つまり、組成範囲としてFe₂O₃;52.0〜55モル％、MnO:
25.0〜28.0モル％、ZnO:16〜19モル％、SnO₂:2.3〜4.0
モル％からなるMnZnSnフェライト単結晶の磁気ヘッドは
前記構成要件及び測定条件に従うと従来のMnZnフェライ
ト単結晶のものに比較して6MHz再生出力、C/N比共に同
等かあるいはそれ以上に改善されているという事であ
る。

第２図（ａ）は従来のMnZnフェライト単結晶資料No.1
により磁気ヘッドのテープ摺動ノイズを示すグラフ、同
図（ｂ），（ｃ）はそれぞれ本発明になるMnZnSnフェラ
イト単結晶資料No.4,No.7による磁気ヘッドのテープ摺
動ノイズを示すグラフであり、本発明になる資料No.4,N
o.7の磁気ヘッドのテープ摺動ノイズは従来のMnZnフェ
ライト単結晶資料No.1の磁気ヘッドに比較して小さくな
っていることが判る。その他の資料No.2,No.3,No.5,No.
6,No.8の実験結果もNo.4,No.7の資料と略同一の結果と
なっている。

しかし、SnO₂を添加するとMnZnSnフェライト単結晶の
透磁率などの磁気特性は若干低下する傾向になる。これ
はSnO₂という非磁性体を混入したためある程度やむを得
ないが、この点を改善するために、Fe₂O₃,MnO,ZnOの組
成比を適当にかえると、第２図に示す様にテープ摺動ノ
イズも極めて小さくすることができ、かつ、磁気特性も
従来のMnZnフェライト単結晶と同程度に再生出力の劣化
のないMnZnSnフェライト単結晶を提供できるものであ
る。

上記の組成からなるMnZnSnフェライト単結晶は2.0×1
0³〜４×10³erg/ccの結晶磁気異方性定数K₁を有するも
のであり、本発明に使用される狭ギャップを有するダブ
ルアジマス磁気ヘッド30は、少なくとも磁気ギャップ13
近傍のフェライト面（テープ摺動面と磁気ギャップ形成
面となる突合せ面を除く）に熱膨脹係数がフェライト材
より低いモールドガラス14を溶融付着させたことにより
磁気ギャップ13近傍のフェライト材内に引張応力を発生
せしめこの引張応力の存在により磁気歪現象を通してSn
O₂の適量を含めたフェライト材の磁気異方性を制御し、
この制御された磁気異方性を利用して記録再生特性を高
めるものである。

本発明者等は、更に、上記組成範囲にあるMnZnSnフェ
ライト単結晶を第５図に示すダブルアジマス磁気ヘッド
10として構成するに際して磁路の結晶軸方向をどのよう
に決定すべきか、また、モールドガラス14として使用さ
れているガラス熱膨脹係数をどのようなものに選択すべ
きかについて鋭意研究を積重ねた結果、次のような重要
な知見と実験成果を得た。

すなわち、本発明の前記組成範囲にあるMnZnSnフェラ
イト単結晶から磁路面がそれぞれ（110），（211），
（111），（100）なる４種類のリング（４φ−２φ−0.
5t）資料を切出し、ヘッド製造時、特にフェライトにガ
ラスを溶融付着させる温度条件、例えば700℃〜800℃の
温度で10〜30分、N₂ガス雰囲気で加熱した後、各リング
資料の実効初透磁率を測定した。

第３図は本発明の組成範囲にあるMnZnSnフェライト単
結晶から製作した各種リング資料において、各種磁路面
をパラメータとし周波数（MHz）と実効初透磁率μ′と
の関係を示すグラフである。

同図から明らかな様に、磁路面を（110）に構成した
リング資料が最も実効初透磁率の高いことが判る。この
結果、ヘッドの主磁路形成面を（110）面に規定するこ
とは、本発明の組成範囲にあるMnZnSnフェライト単結晶
材の特徴を生かし、磁気ヘッドの記録再生特性を十分向
上させることが出来るものである。

一般的に結晶磁気異方性K₁の正負にかかわらずフェラ
イト面に張力を加えることによってその面内に一軸異相
性を誘起するにはその面を（110）面にすればよいが、
ガラス溶融付着するフェライト面は主に磁路形成面であ
るから、実際の磁気ヘッドの磁路形成面を（110）面と
し、この面を研磨して所定の、例えば、0.2mm〜0.5mmも
の厚みに加工した場合、たとえ、この面にランダムに引
っかき応力が加わったとしても、MnZnフェライト劈開面
は（100）面であるため、（100）面に沿ってマイクロク
ラックが入る可能性がある。そうなれば、マイクロクラ
ックの近傍は形状異方性が生じ＜100＞軸に直角な方
向、つまり、＜100＞方向に磁化容易軸が出来ると考え
られる。

従来MnZnフェライト単結晶においては磁化容易磁気と
磁気ギャップ形成面又は磁気コア半体の突合せ面とのな
す角θが55゜〜75゜の範囲にあると、それ以外の０≦θ
＜５、75゜＜θ≦90゜の磁気ヘッドのものに比較して記
録再生特性及びC/N比がすぐれたものになることが知ら
れており、本発明のダブルアジマス磁気ヘッド30の場合
も、第１図に示す様に磁気コア半体11,12の突合せ面11
a,11bと磁化容易軸＜110＞とのなす角θは55゜〜75゜の
範囲としてある。

第４図は本発明の前記組成範囲にあるMnZnSnフェライ
ト単結晶の（110）面を磁路面とするリングにおいて、
このリングの磁路面に各々熱膨脹係数の異なるガラスを
溶融付着させた時の実効初透磁率μ′とガラスの熱膨脹
係数との関係を周波数MHzをパラメータとして示したグ
ラフである。

ガラスを溶融付着するフェライト面を（110）面に選
んだ理由は、第５図に示すダブルアジマス磁気ヘッド10
に溶融付着させるモールドガラス14が主として主磁路形
成面であり、前述の如く主磁路面は（110）面とするの
が最適なためである。

第４図から明らかな様に、ガラスの熱膨脹係数βが85
〜98×10の範囲にあれば、ヘッドの主磁路面（110）と
同じ磁路面を持つフェライトリングの実効初透磁率は5M
Hz,7MHzで高い値を示す。

これは、前記高品位VTRのFM輝度信号帯域に相当する
から、磁気ヘッドのこの帯域での特性を向上させる意味
で都合がよい。

本発明材料組成のMnZnSnフェライト単結晶の熱膨脹係
数αは室温〜350℃において117×10^-7/℃であるから、
ガラスの熱膨脹係数βはαの75〜90％の範囲にあれば良
い。

また、この様なガラスの組成比は、例えば、SiO₂;34w
t％、PbO;55wt％、Na₂O;4.5wt％、ZnO;5wt％、K₂O;1wt
％である。

（発明の効果）上述の様に本発明はこれを摺動ノイズが少なく、磁気
ギャップの狭い、しかも磁気コアの幅の狭いダブルアジ
マス磁気ヘッドに適用しても、テープ摺動ノイズが少な
く、磁気記録再生特性やC/N比の極めて優れた磁気ヘッ
ドを提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施例を示すダブ
ルアジマス磁気ヘッドの正面図及び上面図である。第２図（ａ）は従来のMnZnフェライト単結晶による磁気
ヘッドのテープ摺動ノイズを示すグラフ、同図（ｂ），
（ｃ）はそれぞれ本発明になるMnZnSnフェライト単結晶
を用いた磁気ヘッドのテープ摺動ノイズを示すグラフ、
第３図は本発明磁気ヘッドの組成範囲にあるMnZnSnフェ
ライト単結晶から製作した各種リング資料において、各
種磁路面をパラメータとし、周波数MHzと実効初透磁率
μ′との関係を示すグラフである。第４図は本発明磁気ヘッドの組成範囲にあるMnZnSnフェ
ライト単結晶の（110）面を磁路面とするリング資料に
おいて、このリングの磁路面に各々熱膨脹係数の異なる
ガラスを溶融付着させた時の実効初透磁率とガラスの熱
膨脹係数との関係を周波数をパラメータとして示したグ
ラフである。第５図（ａ）はダブルアジマス磁気ヘッドを示す正面
図、同図（ｂ）は同図（ａ）の上面図、第６図（ａ）は
シングルアジマス磁気ヘッドの正面図、同図（ｂ）は同
図（ａ）の上面図、第７図（ａ）は従来のVTRの周波数
スペクトラムであり、第７図（ｂ）は高保磁力を有する
磁気テープを用いた高品位VTRの周波数スペクトラムで
ある。 11,12……磁気コア半体、13……磁気ギャップ、11a,12a
……突合せ面（磁気ギャップ形成面）、14……モールド
ガラス、15……トラック幅規制溝、10,30……ダブルア
ジマス磁気ヘッド。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】SnO₂を２〜４モル％固溶せしめ、その一部
をSnO₂相として析出せしめたFe₂O₃:52〜55モル％、MnO:
25〜28モル％、ZnO:16〜19モル％の組成比を持つ単結晶
フェライトからなる磁気コアを有し、かつ、テープ摺動
面に磁気ギャップを形成してなる磁気ヘッドにおいて、
前記磁気コアの主磁路面を（110）面となし、この（11
0）面に存在する＜110＞方向と前記磁気ギャップ形成面
とのなす角が55゜〜75゜となるように構成すると共に、
前記磁気ギャップ側面近傍に、前記単結晶フェライトが
有する熱膨脹係数αの75％〜90％の熱膨脹係数を有する
ガラス体を溶融付着せしめたことを特徴とする磁気ヘッ
ド。