JP4840929B2

JP4840929B2 - 磁気ヘッド

Info

Publication number: JP4840929B2
Application number: JP2007004969A
Authority: JP
Inventors: 伸二川上; 敏夫川北; 定久世
Original assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Current assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2027-01-12
Also published as: US8310783B2; US20080170328A1; JP2008171511A

Description

本発明は、磁気テープ用の磁気ヘッドに関し、さらに詳しくはテープヘッドコンタクトの安定性に優れたコンピュータテープ用の磁気ヘッドに関する。

近年、情報量の飛躍的な増加に伴い、データストレージメディアとしての磁気テープは、一層の高密度化、大容量化が望まれている。磁気テープを大容量化するには、例えば、テープの全体厚さを薄くして１巻あたりのテープ長さを長くすること、記録波長を短くしてテープ長手方向の記録密度を高くすること、記録トラック幅を狭くしてテープ幅方向の記録密度を高くすること（磁気テープの高記録密度化）などが考えられる。

また、磁気テープの高記録密度化を実現するために、磁気ヘッドとしては、感度の良い磁気抵抗効果型素子（ＭＲ素子）を利用した磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッド）が使われている。これらの技術を駆使して、さらなる大容量化を達成するには、走行する磁気テープとヘッドとの接触におけるスペーシングを小さくして、安定した高い再生出力を保つヘッドコンタクト安定化技術が重要である。データストレージ分野においては、リニア記録磁気テープ装置が多く用いられ、前記のようなＭＲ素子を搭載したＭＲヘッドが採用されている。

図３に、従来の磁気ヘッド（ＭＲヘッド）の一例の断面形状を示している。図３（ａ）の磁気ヘッド１１と図３（ｂ）の磁気ヘッド１１とでは、摺動面が曲面であるか平面であるかの差異を除き、同様の構成である。磁気ヘッド１１は、走行する磁気テープ１２と当接する摺動面１３を備えている。摺動面１３には、電磁変換素子１４を備えている。摺動面１３の両端にはエッジ１５が形成されている。磁気テープ１２は、摺動面１３の接線に対してθの角度をなすように、磁気ヘッド１１に巻き付けられて走行する。

図４は、図３に示した構成の磁気ヘッド１１におけるヘッドコンタクトを説明する図である。図４（ａ）は、磁気ヘッド１１近傍のエアの流動状態を示す図であり、図４（ｂ）は磁気テープ１２の走行方向におけるエア圧Ｐを示す図である。

磁気テープ１２は摺動面１３に、テープ張力により強く押し付けられている。このため、上流側（左側）のエッジ１５において、同伴エア１６の摺動面１３への流動がカットされる。また、下流側（右側）のエッジ１５においても、同伴エア１７の摺動面１３への流動がカットされる。このため、磁気テープ１２と摺動面１３との間の空間は、図４（ｂ）に示したように、負圧状態になる。

したがって、磁気テープ１２は摺動面１３に吸いつけられて走行する。このことにより、電磁変換素子１４と磁性層とのスペーシングが小さくなり、ヘッドコンタクトが確保される仕組みになっている。

安定したヘッドコンタクトを確保するためには、磁気テープの弾性率、厚さ、走行時の張力に応じて、巻き付け角θを好ましい範囲に制御することが重要である。このため、磁気ヘッドの上流側及び下流側にアウトリガーと称するガイドを設けて巻き付け角を一定にすること（特許文献１）や、アウトリガーと摺動面との間の溝の寸法を制御すること（特許文献２）、摺動面の周囲に溝を設けること（特許文献３）、摺動面中央部にキャビティを設けること（特許文献４）などが提案されている。

図５に、磁気ヘッドに固定ガイド（アウトリガー）を備えた構成の一例の断面図を示している。この構成では、磁気ヘッド１１の両側に、それぞれ固定ガイド１８を追加している。このことにより、磁気テープ１２の走行中の巻き付け角θを安定して一定に保つようにしている。
米国特許第５９０５６１３号公報特開２００２−１８３９０６号公報特開２００４−３４２３０３号公報特開２０００−２０７８００号公報

一般に、コンピュータ用のデータストレージドライブでは、過去２世代までの磁気テープのデータが読めることを標準としている。このような状況では、同じドライブを用いて、世代が異なり厚さの異なるテープ（通常、世代が進むと厚さは薄くなる）のデータが正確に読めなければならない。

しかしながら、前記のような従来の磁気ヘッドでは、磁気テープの特定の曲げ剛性に合わせてヘッドが設計されている。このため、磁気テープの世代が異なるとヘッドコンタクトが変わってしまい、使用するすべての厚さの磁気テープにおいて良好なヘッドコンタクトを持続するのが困難であった。

通常、磁気ヘッドは磁気テープとの接触で摩耗するため、ヘッド形状が徐々に変化する。厚さが同じ磁気テープを使い続けるときは、最初は磁気テープがヘッドに馴染んでヘッドコンタクトの安定性が向上するようにヘッド形状が変化するが、その後は徐々に出力が低下することになる。

特に、薄手テープで摩耗したヘッド形状に、厚手テープを走行させたときは、薄手テープで摩耗した形状に厚手テープが追随しにくくなるために、ヘッドコンタクトが悪くなるという問題があった。

本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、厚さの異なる磁気テープを使用しても良好なヘッドコンタクトを持続できる磁気ヘッドを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の磁気ヘッドは、走行する磁気テープに当接する摺動面を１つ備え、前記摺動面に電磁変換素子が配置された磁気ヘッドであって、前記摺動面の前記磁気テープの走行方向の両端に形成され、前記磁気テープに当接する第１のエッジと、前記第１のエッジから前記磁気テープの走行方向に等距離に延出した位置に形成され、前記磁気テープに当接する第２のエッジとを備え、前記第１のエッジを含む前記摺動面及び前記第２のエッジの３カ所のみが前記磁気テープに当接し、前記第１のエッジと前記第２のエッジとの間の前記磁気テープの走行方向における距離は、３０μｍ以上３００μｍ以下であり、前記第１のエッジと前記第２のエッジとを結ぶ直線と、前記第１のエッジにおける前記摺動面の接線とがなす角度は、０．１°以上０．４°以下であることを特徴とする。

本発明によれば、厚さの異なる磁気テープを使用しても良好なヘッドコンタクトを持続することができる。

本発明は、第１のエッジに加え、第２のエッジを備えたことにより、厚さの異なる磁気テープを使用しても良好なヘッドコンタクトを持続することができる。

前記本発明の磁気ヘッドにおいては、前記第１のエッジと前記第２のエッジとの間の前記磁気テープの走行方向における距離は、２０μｍ以上であることが好ましい。この構成は、磁気テープの出力低下の防止に有利である。

また、前記第１のエッジと前記第２のエッジとの間の前記磁気テープの走行方向における距離は、３０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。この構成によれば、重量増を抑えつつ、磁気テープの出力低下防止の持続性を確保することができる。

また、前記第１のエッジと前記第２のエッジとを結ぶ直線と、前記第１のエッジにおける前記摺動面の接線とがなす角度は、０．４°以下であることが好ましい。この構成は、磁気テープの出力低下の防止に有利である。

また、前記第１のエッジと前記第２のエッジとを結ぶ直線と、前記第１のエッジにおける前記摺動面の接線とがなす角度は、０．１°以上０．４°以下であることが好ましい。この構成によれば、ヘッドコンタクトがより安定し、磁気テープの出力低下の防止により有利になる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る磁気ヘッド（ＭＲヘッド）の断面図を示している。磁気ヘッド１には、走行する磁気テープ２が当接する摺動面３が形成されている。図１の例では、摺動面３は曲率半径Ｒの曲面の例であるが、摺動面３は平面でもよい。

摺動面３には電磁変換素子４を備えている。磁気テープ２の走行方向において、摺動面３の両端に、第１のエッジ５を備えている。Ｗは、磁気テープ２の走行方向における摺動面３の両端間の距離である。本実施の形態において、エッジとは、面と面との交差部であり、稜線を形成した部分のことをいう。

磁気ヘッド１は延出部７を備えている。延出部７は、摺動面３の両端から磁気テープ２の走行方向に延出した部分である。図１の例では延出部７は磁気ヘッド１と一体になっているが、別個の部材を接合したものでもよい。この各延出部７に、第２のエッジ６が形成されている。Ｌは延出部７の延出距離である。

図１に示したように、磁気ヘッド１は、磁気テープ２の走行方向について見ると、摺動面３の形成された部分と、延出部７が形成された部分とで構成され、距離Ｗと距離２Ｌとの合計が磁気ヘッド１全体の幅になる。すなわち、延出部７も含めて磁気ヘッド１を構成していることになる。

延出部７は、摺動面３とは別個に形成したものである。このため、延出部７には面状の摺動面は形成していない。すなわち、第２のエッジ６に磁気テープ２は線接触しており、第２のエッジ６に対し、磁気テープ２の上流側、下流側のいずれにも空間がある。

前記の通り、図１に示した磁気ヘッド１は、摺動面３の両端に、第１のエッジ５が形成されている。第１のエッジ５を備えたことにより、磁気テープ２の走行による同伴エア１６、１７（図４参照）をカットし、磁気テープ２と摺動面３との間の空間の負圧状態を確保し、良好なヘッドコンタクトを確保するようにしている。

本実施の形態に係る磁気ヘッド１は、第１のエッジ５に加え、第２のエッジ６を備えている。第２のエッジ６に磁気テープ２を当接させて、第１のエッジ５と同様に、磁気テープ２の走行による同伴エアをカットすることができる。したがって、第２のエッジ６についても、磁気テープ２のヘッドコンタクトの安定性の向上に寄与することになる。

第２のエッジ６は、摺動面３とは別個の延出部７に設けたものである。したがって、磁気テープ２を、第１のエッジ５と第２のエッジ６の２つのエッジに当接させることができる。すなわち、磁気テープ２とエッジとの接触力を２つのエッジに分散させることができるので、各エッジの磨耗量を低減させることができる。このことにより、ヘッドコンタクトを長時間良好に持続することができる。

さらに、磁気テープ２のテープ張力、両エッジ形状を適当に設定することにより、磁気テープ２のテープ剛性に応じて、両エッジに接触する接触力の強さを制御することができる。例えば、薄手テープは第２のエッジ６と強く接触させ、厚手テープは第１のエッジ５に強く接触させる設定とすることができる。この設定によれば、薄手テープを走行させて磨耗したヘッド形状に、厚手テープを走行させたときであっても、良好なヘッドコンタクトを得ることができる。

また、第２のエッジ６は、第１のエッジ５における磁気テープ２の巻き付け角を一定に保つ機能も発揮できるので、ヘッドコンタクトの安定性向上にも寄与する。

図２は、図１のエッジ部分の拡大図を示している。図２においてθ１は、第１のエッジ５と第２のエッジ６とを結ぶ直線と、第１のエッジ５における摺動面３の接線とがなす角度である。角度θ１に設定した場合、図１に示したように、磁気テープ２は、第１のエッジ５と第２のエッジ６との間において、摺動面３の第１のエッジ５における接線に対してθ１の角度をなすように、磁気ヘッド１に巻き付けられて走行することになる。

また、磁気テープ２は、磁気ヘッド１とは別個のガイドにより、第２のエッジ６を基準にさらに傾けることができる。図１の例では、第１のエッジ５と第２のエッジ６との間において、角度θ１だけ傾いた磁気テープ２に、さらに角度θ２の傾きを加算している。

角度θ１、及び延出部７の延出距離Ｌは、磁気テープの弾性率、厚さ、走行時の張力に応じて適宜設定される。好ましい数値例は後に、実施例を参照しながら説明する。また、エッジはヘッドの中心軸に対して対称となるように形成することが好ましい。

以下、実施例を参照しながら本実施の形態についてさらに具体的に説明する。

以下の表１に、実施例１−６を、表２に実施例７−１１及び比較例１を示す。

実施例１−１１は、図１に示した構成のＭＲヘッドにおいて、Ｌ、θ１、Ｒ、Ｗを設定した実施例である。比較例１は、図３に示した構成の磁気ヘッド１１について、θ、Ｒ、Ｗを設定したものである。

出力評価用の磁気テープは、長手方向のヤング率が８.２ＧＰａのコンピュータ用磁気テープを用い、厚さは７μｍと９μｍの２種類とした。各厚さの磁気テープを各１２巻（実施例１−１１、比較例１用の計１２巻）用意し、それぞれの磁気テープを４.５ｍ／ｓ、張力０.７Ｎで走行させて１５ＭＨの信号を書込み、再生した。このときの出力を初期出力とした。

厚さ７μｍの磁気テープの初期出力は、比較例１のヘッドで測定した厚さ７μｍの磁気テープの出力を基準（０ｄＢ）にして換算したものである。同様に、厚さ９μｍの磁気テープの初期出力は、比較例１のヘッドで測定した厚さ９μｍの磁気テープの出力を基準（０ｄＢ）にして換算したものである。

次に、走行後出力を求めた。具体的には、まず各実施例、比較例１のヘッドで厚さ７μｍの各磁気テープを４.５ｍ／ｓ、張力０.７Ｎで１５００時間走行させて、ヘッドを摩耗させて形状を変化させた。この後、再度、厚さ７μｍと厚さ９μｍの磁気テープを各実施例、比較例１のヘッドで再生して出力を求めた。このときの出力が走行後出力である。

前記のように、厚さ７μｍの磁気テープで１５００時間に亘り走行させると、磁気ヘッドは厚さ７μｍの磁気テープに馴染んだ摩耗形状になる。この状態で厚さ９μｍの磁気テープを再生したときの出力低下の度合いの初期状態からの変化を、ヘッドのテープ厚さ互換性の持続性の尺度とした。より具体的には、（（９μｍテープの初期出力−７μｍテープの初期出力）−（９μｍテープの走行後出力−７μｍテープの走行後出力））を、Δテープ厚互換性値とし、これをヘッドのテープ厚さ互換性の持続性の尺度とした。この値を、表１、２の最下欄に示している。

表１、２から明らかなように、比較例１（表２）の磁気ヘッドではΔテープ厚互換性値が３．４ｄＢであるのに対して、実施例１−１１はいずれもΔテープ厚互換性値は３．０ｄＢ以下であり、テープ厚さ変化による再生出力の低下が小さく安定している。

これは、実施例１−１１に係る磁気ヘッドは、第２のエッジを備えているので、比較例１に係る磁気ヘッドに比べて、テープ厚さ変化によるスペーシングの変化が小さいためと考えられる。

より詳細に見ると、実施例１、２、４、８−１１はこの順に、Ｌが大きくなっており、他の条件は同じである。これらの実施例では、各表最下欄のΔテープ厚互換性値はＬが大きくなるにつれて、小さくなるか、又は同じ値である。特にＬの増大の程度が大きいと、Δテープ厚互換性値の低下の程度も大きい。これらのことから、Ｌの値は大きい程、出力低下を抑える観点からは好ましいといえる。したがって、表１、２の結果からは、Ｌは２０μｍ以上が好ましいといえる。

一方、Ｌが３０μｍより小さいと、ヘッド摩耗により第２のエッジがなくなり易くなる。この場合は、効果の持続性の観点からは不利になる。また、Ｌが３００μｍよりも大きいと、ヘッド全体の形状が大きくなって重量が重くなる。この場合は、ヘッドアクチュエータのサーボトラッキング特性の観点からは不利になる。したがって、出力低下の防止のみならず、効果の持続性、重量増も考慮すると、Ｌは３０μｍ以上３００μｍ以下がより好ましいといえる。

次に、実施例３、４、６、７はこの順に、角度θ１が大きくなっており、他の条件は同じである。これらの実施例では、Δテープ厚互換性値は角度θ１が大きくなるほど、大きくなっている。表１、２の結果からは、角度θ１が０．５°以下であれば、Δテープ厚互換性値は比較例に比べ小さくなっている。

一方、θ１が０．４よりも大きいと、第１のエッジにおけるテープの変形が大きくなるので、テープ厚さの違いによる接触力の変化が大きくなる。この場合は、スペーシング変動が大きくなって、ヘッドコンタクトが不安定になり易くなる。したがって、θ１は０．４以下が好ましい。

一方、θ１が０．１°よりも小さいと、第１のエッジにおける接触力が小さくなり過ぎてテープ同伴エアを排除する効果が不十分になってスペーシングが増大する場合がある。したがって、ヘッドコンタクトの安定性も考慮すると、θ１は０．１°以上０．４°以下がより好ましいといえる。

なお、前記各実施例は、幅Ｗは２１０μｍとしているが、例えば１００μｍ以上６００μｍ以下の範囲で適宜決定すればよい。また、前記各実施例は、角度θ２は、０．９°としているが、例えば０．５°以上２．０°以下の範囲で適宜決定すればよい。

また、以上説明した磁気ヘッド１は、エッジの数が片側において、第１のエッジ５と第２のエッジ６との２個であるが、片側のエッジを３個以上としたものでもよい。３個以上のエッジを設ける場合についても、前記のＬ、θ１の値に準じて複数のエッジを設けることが好ましい。より具体的には、３個以上のエッジを設けた場合には、前記の角度θ１の好ましい範囲は、片側について見ると、第１のエッジと、他のすべての第２のエッジとの間で成り立つようにすればよい。また、距離Ｌは第１のエッジと最も外側の第２のエッジとの間で成り立つようにすればよい。

以上のように、本発明によれば、厚さの異なる磁気テープを使用しても良好なヘッドコンタクトが持続できるので、本発明は、例えばコンピュータテープ用の磁気ヘッドに有用である。

本発明の一実施の形態に係る磁気ヘッドの断面図。図１の磁気ヘッドの要部拡大図。（ａ）従来の磁気ヘッドの一例に係る断面図、（ｂ）は従来の磁気ヘッドの別の一例に係る断面図。ＭＲヘッドのヘッドコンタクトを説明する図。磁気ヘッドに固定ガイドを備えた従来の構成の一例の断面図。

符号の説明

１磁気ヘッド
２磁気テープ
３摺動面
４電磁変換素子
５第１のエッジ
６第２のエッジ
７延出部

Claims

走行する磁気テープに当接する摺動面を１つ備え、前記摺動面に電磁変換素子が配置された磁気ヘッドであって、
前記摺動面の前記磁気テープの走行方向の両端に形成され、前記磁気テープに当接する第１のエッジと、
前記第１のエッジから前記磁気テープの走行方向に等距離に延出した位置に形成され、前記磁気テープに当接する第２のエッジとを備え、
前記第１のエッジを含む前記摺動面及び前記第２のエッジの３カ所のみが前記磁気テープに当接し、
前記第１のエッジと前記第２のエッジとの間の前記磁気テープの走行方向における距離は、３０μｍ以上３００μｍ以下であり、
前記第１のエッジと前記第２のエッジとを結ぶ直線と、前記第１のエッジにおける前記摺動面の接線とがなす角度は、０．１°以上０．４°以下であることを特徴とする磁気ヘッド。