JP2605065B2 - 磁気ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は磁気記録媒体に相対的に摺動して情報の磁気
記録又は再生を行なう磁気ヘッドに関するものである。

［従来の技術］ 上記の種類の磁気ヘッドでは磁気記録媒体との摺動に
よる磁気記録媒体摺動面の摩耗が問題となる。例えば磁
気記録媒体に磁気コアを相対的に摺動させて磁気記録な
いし再生を行なう誘導型の磁気ヘッドでは、磁気記録媒
体との摺動による磁気コアの摩耗により特性が経時的に
劣化する。特に磁気記録媒体として磁気カードを用い該
磁気カードに磁気記録された情報の読み取りを行なう磁
気カードリーダに用いられる磁気ヘッドなどでは摺動面
の摩耗が激しく、しかも長時間の信頼性が必要とされて
いるので、摺動摩耗が問題となる。

そこで従来ではこのような磁気ヘッドの摺動摩耗の対
策として、まず磁気ヘッドの摺動面の耐摩耗性を高める
ために、磁気コアを例えばセンダスト等の耐摩耗性が優
れた材料から形成する構造が採用されている。また磁気
ヘッドの媒体摺動面に表面硬化処理を施す構造として、
特開昭52−90209号に記載されているように摺動面にボ
ロンイオンを拡散させるいわゆるボロナイジングを施す
構造や、特開昭52−49008号に記載されているように表
面にイオン窒化処理を施す構造などが提案されている。
またその他の構造として、磁気ヘッドの媒体摺動面にお
いて磁気コア、特に磁気ギャップ周辺を除く領域に耐摩
耗性に優れた薄膜を成膜した構造も提案されている。磁
気ギャップの領域に成膜しないのは磁気ヘッドの出力低
下を避けるためである。

一方磁気ヘッドの摺動摩耗に対する他の対策として、
摩耗量がある程度以上になりヘッドの特性の劣化が許容
限度を越える以前に磁気ヘッドを新しいものと交換する
ため、ヘッドの摩耗状態をヘッドの外観により判別でき
るようにした構造が提案されている。

第４図はこのような構造の従来例を示している。ここ
に図示したヘッドは上述した磁気カードリーダ用のヘッ
ドである。符号１は全体を収容するケースであり、その
図中手前側で開口部1aが設けられた面が不図示の磁気記
録媒体の磁気カードに摺動される磁気記録媒体摺動面
（以下摺動面と略す）２を構成する。また符号３は磁気
コアであり、一対のコア半体を磁気ギャップ４を介し突
き合わせ接合して構成されており、不図示の後部にはコ
イルが巻装される。

そしてこの磁気コア３をその他の不図示の磁気ヘッド
構成部材とともにケース１に嵌合し、磁気ギャップ４を
設けた磁気コア３の先端面をケース１の開口部1aに臨ま
せ、ケース１内に不図示の樹脂からなる固定材を注型し
て磁気ヘッドが構成される。摺動面２は不図示の磁気カ
ードの摺動が円滑に行なわれるように円研により鏡面に
研摩される。

そしてこのような構造に加えて上述のように摺動面２
の摩耗量、摩耗状態を判別するために、摺動面２の図中
上下の両側縁部において磁気コア３の磁気ギャップ４の
近傍のそれぞれに所定深さの凹部5,5を例えば研削など
により加工して設けている。

このような構造により凹部5,5の底面と摺動面２の高
低差により摺動面２の摩耗量、摩耗状態を判別すること
ができる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが上述の各構造によるとそれぞれ以下のような
問題点がある。

まず磁気コアをセンダストなどの耐摩耗性に優れた材
料から構成する構造によると、そうしても磁気カードリ
ーダ用のヘッドなどでは摩耗速度が早く、ヘッドの交換
が頻繁になりメンテナンスがやっかいなものとなる。ま
たセンダストなどのコア材料は高価でコストが高くつ
く。

またボロナイジングやイオン窒化により摺動面の硬化
処理を行なう方法ではそれらの表面硬化処理を行なえる
材料が限定され、磁気ヘッドの摺動面を構成する材料が
限定されてしまう。またこれらの処理は400℃以上の高
温で行なわれるため磁気コアを固定する固定材の樹脂が
変形するなどの問題がある。

また摺動面において磁気コア部、特に磁気ギャップ周
辺部を除く部分に高耐摩耗性の薄膜を成膜する構造によ
ると、特に耐摩耗性が必要な磁気コア部、特に磁気ギャ
ップ周辺部に成膜が成されないので、耐摩耗性向上の効
果が不充分である。

一方これらの耐摩耗性を向上するための構造とは別に
第４図の構造については、摺動面２の摩耗量、摩耗状態
を高精度に正確に判別するためには凹部5,5の深さを例
えば１ミクロンメートル単位の高精度で管理する必要が
あるが、そのような高精度の加工は極めて困難である。
例えば研削加工によると一般に100ミクロンメートル以
上の精度でしか高低差をつけられない。

そしてこのようなことから摩耗状態を正確に判別でき
ない場合には、磁気ヘッドの特性が許容限度を越えて劣
化し、磁気カードリーダが機能不良になって始めてユー
ザーが気づき、メーカーにメンテナンスを依頼すること
になるため、磁気ヘッドが交換され磁気カードリーダの
機能が回復されるまでユーザーはそれを使用できず、大
変不都合なことになる。

［問題点を解決するための手段］ このような問題点を解決するために、本発明によれ
ば、磁気記録媒体に相対的に摺動して情報の磁気記録ま
たは再生を行なう磁気ヘッドにおいて、 磁気記録媒体摺動面に磁気ギャップが設けられた磁気
コアの先端部が臨まされており、少なくともこの磁気コ
ア先端部の磁気ギャップとその周辺部を覆うように、前
記磁気コアより耐摩耗性が高く、厚さが0.5〜５μｍの
範囲にあってほぼ均一である、物理的真空薄膜形成法に
より成膜された窒化チタン薄膜を、前記摺動面の下地の
色とは顕著に異なる色の薄膜として前記摺動面上に成膜
し、 該摺動面と磁気記録媒体との摺動摩耗により前記薄膜
が除去された際には、該除去部分に前記摺動面の下地が
露出した領域と摺動面上に残存した前記薄膜の領域との
境界が変化することにより、前記摺動面の摩耗状態を判
別可能とした構成を採用した。

［作用］ このような構造によれば、窒化チタン薄膜と媒体摺動
面の下地の異なる色の領域の境界の変化により、磁気ヘ
ッドの媒体摺動面の摩耗状態として最も監視しなければ
ならない磁気ギャップとその周辺部の摩耗状態を直接的
に監視でき、その摩耗状態を極めて簡単に判別できる。
しかも窒化チタン薄膜は物理的真空薄膜形成法で成膜す
ることにより厚さを極めて高精度に管理できるので、摺
動面の摩耗状態の判別を正確に行なえる。

また、磁気コアより耐摩耗性が高い窒化チタン薄膜を
0.5〜５μｍの厚さで成膜することにより、耐摩耗性の
向上と出力低下の防止との双方を達成することができ
る。

さらに、窒化チタン薄膜を物理的真空薄膜形成法で形
成することにより成膜温度を低下させることができる。

［実施例］ 以下、第１図から第３図を参照して本発明の実施例の
詳細を説明する。

第１図は本発明の実施例として先述の従来例と同様に
磁気カードリーダ用の磁気ヘッドの構造を示している。
同図中において従来例の第４図と同一もしくは相当する
部分には同一符号が付してある。

この本実施例の磁気ヘッドの基本的な構造は先述の従
来例と同様であり、先端面に磁気ギャップ４を設けた磁
気コア３をその他の磁気ヘッド構成部材と共にケース１
に嵌合し、ケース１の摺動面２を構成する面に形成され
た開口部1aに磁気コア３の先端面を臨ませ、ケース１内
に不図示の樹脂からなる固定材を注型して磁気ヘッドが
構成される。摺動面２は鏡面に研摩される。

そしてこのような基本的な構造に加えて本実施例で
は、磁気ヘッドの外観により摺動面２の摩耗量、摩耗状
態を簡単に判別できるようにするために、従来のように
摺動面２に凹部を設けるかわりに、摺動面２の下地の色
と顕著に異なる色で耐摩耗性が磁気コア３より高い非磁
性材としてこの場合TiN（窒化チタン）からなる薄膜６
を摺動面２に成膜している。薄膜６は摺動面２において
少なくとも磁気コア３の磁気ギャップ４部を覆うように
成膜するものとし、この場合は磁気コア３の先端面全体
とその周囲の部分を覆うように成膜している。また薄膜
６の厚さは全体に渡って均一なものとし、例えば２ミク
ロンメートル程度とする。

なお薄膜６は磁気ヘッドの組み立てが完了し、摺動面
を研摩した後に成膜されるため、磁気コア３をケース１
に固定するための固定材の樹脂が変形しない温度で成膜
する必要がある。このため薄膜６の成膜方法としてはメ
ッキやCVD（化学蒸着）などでは処理温度が高温になる
ので適しておらず、物理的真空薄膜形成法が最も適して
いる。特にその中でもイオンプレーティングは大量生産
向きであり、薄膜の付着強度も強く、TiNなどのセラミ
ックスの薄膜を形成できるので最適である。

イオプレーティングによるTiN薄膜の成膜は第２図に
示すようなイオンプレーティング装置を用いて次のよう
に行なう。すなわちまずイオンプレーティングの蒸発源
７としては純チタンを用いる。そして装置内においてこ
の蒸発源７の対向して成膜を施す磁気ヘッド８を支持電
極９に支持させ、数10ボルト程度のプラスの直流電圧を
印加する。そして不図示の真空ポンプにより装置内を高
度の真空に排気したのちに、装置内に反応性ガスとして
窒素ガスを操作弁10を介して挿入する。さらにバイアス
電極11に100ボルト程度の直流のプラス電位を印加した
状態で電子ビームを270゜偏向させて照射する270゜EBガ
ン（電子銃）により蒸発源７に対して電子ビームの照射
を行なう。これにより蒸発源７からはじき出されたチタ
ン粒子がバイアス電極11の電界によりイオン化されて窒
素ガスと反応し窒化チタンとなって磁気ヘッド８の摺動
面２に付着し、TiN薄膜が成膜される。

なおこの場合磁気ヘッド８は加熱されるがその温度は
それほど高くなく100℃よりわずかに高いぐらいであ
る。そしてこの温度で磁気ヘッド８の磁気コア３の固定
材の樹脂が変形しないように、固定材の樹脂はガラス転
移点が高く、150℃程度の温度でも変化、変形しないも
のを選択する。

またこの場合に固定材の樹脂が摺動面２に露出してい
ると薄膜６が剥離しなすくなるため、ケース１の開口部
1aの寸法を磁気コア３の先端面の寸法とほぼ同じとして
できるだけ固定材の樹脂が摺動面２に露出しない構造と
する。

このようにして本実施例によればTiNからなる薄膜６
を摺動面２に成膜し、この薄膜６を利用して摺動面２の
摩耗状態の判別を行なう。即ち媒体の磁気カードとの摺
動摩耗により薄膜６が摩耗し除去された場合、その除去
部分には摺動面の下地即ち磁気コア３が露出し、上述の
ように薄膜６と磁気コア３の色は顕著に異なるので、摺
動面２における薄膜６と磁気コア３の異なる色の領域が
変化するので、この変化により摺動面２の摩耗状態を一
見して簡単に判別できる。

特にTiNの薄膜は黄金色であり、磁気コア３が一般的
に白ないし銀色であるのに対して顕著に異なり目だつの
で上記の判別に適している。他の耐摩耗性に優れたセラ
ミックスとして例えばSiCは黒色であり、Al₂O₃は白色で
あり、共にあまり目立たず、上記の機能には適していな
い。

ここで第３図（Ａ）〜（Ｃ）は本実施例のヘッドにお
いて上記のように摺動面２における薄膜６と下地（磁気
コア３）の異なる色の領域の変化により摺動面２の摩耗
状態が判別される様子を示したものであり、それぞれ順
に摩耗試験として磁気ヘッドに磁気カードカイド13,13
及び取り付け足14を付設して磁気カードリーダに組み込
み、磁気カードリーダを100万パス摺動走行させた状
態、300万パス摺動走行させた状態、及び600万パス摺動
走行させた状態を示している。

第３図（Ａ）に示すように100万パスでは薄膜６の摩
耗は少なく薄膜６の除去部分はない。

しかし300万パスくらいすると第３図（Ｂ）に示すよ
うに磁気カードが最も強く摺動する磁気ギャップ４の両
側部分において薄膜６がこすり取られ、符号15で示す除
去部分が生じ、除去部分15内に磁気コア３の先端面が露
出する。

そして600万パスくらいすると第３図（Ｃ）に示すよ
うに薄膜６の除去部分15が磁気ギャップ４に沿って広が
り、同部分に磁気コア３の磁気ギャップ周辺部が露出す
る。この状態で磁気ギャップ４の周辺部の摩耗が既に始
まっているのでそろそろ磁気ヘッドを交換した方がよ
い。磁気ギャップ４のほぼ全体が露出してからあとでも
さらに100万パスくらいはヘッドは使用可能であるが、
ヘッドを交換するにしても時間がかかるため、交換を依
頼してから交換が実際になされるまでの余裕時間として
100万パス分位の時間を見ていた方がよい。こうすれば
磁気カードリーダの機能不良が発生する前に磁気ヘッド
を交換することができ、不都合が生じることがない。

以上のようにして本実施例の磁気ヘッドによれば、摺
動面２における薄膜６と下地の磁気コア３との異なる色
の領域の変化により摺動面の摩耗状態を極めて簡単に一
見して判別できる。しかも薄膜６は上述のように例えば
イオンプレーティングなどにより成膜することによりそ
の厚さを例えば0.1ミクロンメートル程度の極めて高い
精度で均一に管理できるので、摺動面２の摩耗状態の判
別を正確に行なえる。そして摺動摩耗に対する磁気ヘッ
ドの適当な交換時期を正確に判断でき、磁気カードリー
ダのメンテナンスを良好に行なえる。

また本実施例によれば薄膜６の耐摩耗性が磁気コア３
より優れていることにより摺動面２の耐摩耗性を向上で
きる。しかも薄膜６は磁気ギャップ４部分を含む磁気コ
ア３の先端面全体に成膜されているので、摺動面におい
て特に耐摩耗性が問題になる磁気コア３そのものの耐摩
耗性を向上できる。

なお本実施例のように磁気コア３の磁気ギャップ４部
分上に薄膜６を成膜すると磁気ヘッドの電磁変換出力が
低下するが、磁気カードリーダ用のヘッドの場合には媒
体の磁気カードからの出力も大きく、記録波長も長く、
信号処理はデジタル処理であるので、上記の出力低下は
問題とならない。

また本実施例によればこのように効果的に磁気コア３
の耐摩耗性を向上できるのでコア材として高価なセンダ
ストなどを用いずに例えばパーマロイなどの安価な材料
を用いることができ、その分ヘッドのコストダウンが図
れる。

さらに本実施例によれば、前述したが薄膜６の成膜は
100℃程度の温度で行なえるので、固定材の樹脂の変形
による問題を避けることができる。

また薄膜６を成膜するについて摺動面２を構成する磁
気コア３などの材料について特に限定されず、設計の自
由度が増す。

なお薄膜６の厚さは前述のように２ミクロンメートル
程度にした場合が付着強度及びTiNの膜質について良好
であり、磁気ヘッドの出力低下も少ないので最適である
が、勿論この厚さに限るものではない。耐摩耗性を考え
ると薄膜６の厚さはTiNの場合0.5ミクロンメートル〜５
ミクロンメートル程度の範囲内が好ましく上述した効果
が適当に得られる。

またここで付言しておくが、薄膜６を形成する材料は
TiNに限らないのは勿論であり、要は磁気ヘッドの摺動
面の下地の色すなわち磁気コアの色と顕著に異なる目立
つ色であって、耐摩耗性に優れた非磁性材であればよ
い。

またこのように薄膜を形成する構造は磁気カードリー
ダ用の磁気ヘッドに限らず他の磁気ヘッドにも応用でき
ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、磁
気記録媒体に相対的に摺動して情報の磁気記録または再
生を行なう磁気ヘッドにおいて、磁気記録媒体摺動面に
磁気ギャップが設けられた磁気コアの先端部が臨まされ
ており、少なくともこの磁気コア先端部の磁気ギャップ
とその周辺部を覆うように、前記磁気コアより耐摩耗性
が高く、厚さが0.5〜５μｍの範囲にあってほぼ均一で
ある、物理的真空薄膜形成法により成膜された窒化チタ
ン薄膜を、前記摺動面の下地の色とは顕著に異なる色の
薄膜として前記摺動面上に成膜し、該摺動面と磁気記録
媒体との摺動摩耗により前記薄膜が除去された際には、
該除去部分に前記摺動面の下地が露出した領域と摺動面
上に残存した前記薄膜の領域との境界が変化することに
より、前記摺動面の摩耗状態を判別可能とした構成を採
用したので、磁気ヘッドの媒体摺動面の摩耗状態として
最も監視しなければならない磁気ギャップとその周辺部
の摩耗状態を直接的に監視でき、その摩耗状態を極めて
簡単に判別できる。

しかも、窒化チタン薄膜の厚さを高い精度で均一に管
理できるため、摩耗状態の判別を正確に行なうことがで
き、摩耗状態による磁気ヘッドの交換時期を正確に判断
でき、磁気ヘッドを組込んだ磁気記録再生装置のメンテ
ナンスを良好に行なうことができる。

また、磁気コアより耐摩耗性が高い窒化チタン薄膜を
0.5〜５μｍの厚さで成膜することにより、耐摩耗性の
向上と出力低下の防止との双方を達成することができ
る。

さらに、窒化チタン薄膜を物理的真空薄膜形成法で成
膜することにより、成膜温度を低下させることができ、
磁気コアをケースに樹脂で固定している磁気ヘッドにお
いて前記樹脂を変形させる等の熱的悪影響を与えること
がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による磁気ヘッドの構造を示す
斜視図、第２図は同ヘッドの媒体摺動面に成膜される薄
膜のイオンプレーティングによる成膜方法の説明図、第
３図（Ａ）〜（Ｃ）は同ヘッドについて行なった摩耗試
験における異なる媒体摺動回数による摺動面の摩耗状態
を示す説明図、第４図は従来の磁気ヘッドの構造を示す
斜視図である。 １……ケース、２……磁気記録媒体摺動面 ３……磁気コア、４……磁気ギャップ ６……薄膜、８……磁気ヘッド 15……薄膜の除去部分

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−263309（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−118123（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−106205（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気記録媒体に相対的に摺動して情報の磁
   気記録または再生を行なう磁気ヘッドにおいて、 磁気記録媒体摺動面に磁気ギャップが設けられた磁気コ
   アの先端部が臨まされており、少なくともこの磁気コア
   先端部の磁気ギャップとその周辺部を覆うように、前記
   磁気コアより耐摩耗性が高く、厚さが0.5〜５μｍの範
   囲にあってほぼ均一である、物理的真空薄膜形成法によ
   り成膜された窒化チタン薄膜を、前記摺動面の下地の色
   とは顕著に異なる色の薄膜として前記摺動面上に成膜
   し、 該摺動面と磁気記録媒体との摺動摩耗により前記薄膜が
   除去された際には、該除去部分に前記摺動面の下地が露
   出した領域と摺動面上に残存した前記薄膜の領域との境
   界が変化することにより、前記摺動面の摩耗状態を判別
   可能としたことを特徴とする磁気ヘッド。