JPH01320614A - 垂直記録用薄膜磁気ヘッド及び垂直記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は垂直記録用磁気ヘッドに係り、特に磁気テープ
の記録再生に好適なリング形垂直記録用薄膜磁気ヘッド
及びこれを用いた垂直記録装置に関する。

〔従来の技術〕

垂直記録用磁気ヘッドとして単磁極ヘッドとリング形ヘ
ッドが知られている。単磁極ヘッドは媒体に対し垂直な
記録磁界を発し記録効率に優れているものの、開磁路構
造でろるため再生効率が低い。一方、リング形ヘッドは
閉磁路構造であるため再生効率は高いが、記録磁界は面
内成分を含み記録効率が低い。記録再生兼用で、磁気テ
ープを記録媒体とした装置（例えばＶＴＲ等）に適用す
る場合、片側アクセスが容易で高出力の得られるリング
形磁気ヘッドが実用的でぶつり、その際、リング形磁気
ヘッドの欠点である、記録磁界分布を改善し、より単磁
極ヘッドに近づける必要がある。

その手法の１つとして、特開昭７１．１−２７５７０８
号公報に示された磁気ヘッドがあり、その構造はギャッ
プ面方向を摺動面の法線方向に対し記録媒体の走行方向
に向けて傾斜させ尤ものでおる。以下、この構造を傾斜
ギャップ構造と呼ぶことにする。

傾斜ギヤツブ構途に。すると１、ギャップ後端部（トレ
ーリング側）の磁界方向がより垂直方向を向き、かつ磁
界分布が急峻になって、ヘッドの記録特性、すなわち記
録効率や記ｌ＆密度を向上することができる。

〔発明が解決しようとす゛る［！！：１上記傾斜ギャッ
プ構造に於て、その改善効果を最大にする傾斜角ｑは、
ｌ］；ｎ−８／　Ｓ’　（ｎ”””’ＬＳはスペーシン
グ量、？はギャップ長）で与えられる。高密度記録ｆｒ
ψ現するには、ギヤツブ長？？小さくし、上式Ｊり傾斜
角θは大きくとらなければならない、また、ｔの縮小に
伴い磁界強度も低下するから、これを補強しなければな
ら々い。

傾斜角θの増加釦伴う訴題は一次のものがあげられる。

（１）ギャップ部の磁気抵抗が００８２θに比例１−で
減少し、記録・再生時ヘッド内磁束効率が低下するや （２）ギャップデプスの変化Δｄに対しギャップ位置が
Δｄ　ｓｉｎθだけシフトし、記録・再生のタイミンク
ずれを生じる。

（３）非対称摺動面加工の際、特にフェライト等のバッ
クヘッドに於てその磁気コアの削減が著しく、性能を損
うおそれがある。オな、傾斜角θだけヘッドの外形も傾
斜するので、ヘッド取付時の支障になる。

本発明の目的は、上記した従来の磁気ヘッドの課＠（１
）〜（３）を解決し２、高密度記録に対して実用的で高
性能のリング形薄膜磁気ヘッド及びそれを用いた垂直記
録装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、ギャップデプス方向を摺動面に対し記録媒
体の走行方向に傾斜させ（以上、傾斜ギャップ構造）、
磁気コア材として少なくともトレーリング側コアに飽和
磁束密度の大きい磁性薄膜を用いてリング形薄膜磁気−
・ラドを構成することにより達成される。

さらに、上記ヘッドに於て次の手段を構じた。

（１）トレーリング側磁気コアの磁極厚さｔ、ｔ−ｔ、
（１０ダ（ｔはギャップ厚さ）Ｋ限定し九。

（２）薄膜素子を保持する基板に高硬度材音用い、該基
板をトレーリング側に配置した。

（３）ギャップ面方向と基板面方向を、ギャップ傾斜角
θだけ非平行とした。

（４）同一基板の片面夕は両面に多数個の薄膜磁気ヘッ
ド素子を形成し１．各ヘッドのギヤツブ傾斜角とその方
向を一致略せた。

（５）多数個のへ・ラドで構成した記録再生兼用に於て
、各ヘッドのギャップ傾斜角θを摺動時の摩耗速度ｋＫ
対し１、ｋ−ｓｉｎθ＝一定となる関係で構成した。

〔作用〕

上記のよう姉、＠スコアのトレーリング側に高飽和磁束
密度の磁性薄膜を採用したので、ギャップ長の小さい場
合でも記録磁界が強い。同時に傾斜ギャップ構造なので
その垂直成分が強い。

また、各手段に対する作用は次の通りでおる。

（１）磁極の厚さを薄くしであるので、記録時の表面磁
荷はよりギャップ近傍に集中し７、発生函界方向はより
垂直方向を向く。従って、最適傾斜角θを小さく設定で
きる。

（２）トレーリング側に配置した高硬度基板は磁性薄膜
より摺動摩耗が少ない。その結果、摺動面形状はギャッ
プ位置からみて非対称形状となり、しかもそれが安定に
維持される。これは摺動面から見たギャップ傾斜角θを
より増大させる効果を生み、その分初期傾斜角θを小さ
く設定できる。

（３）摺動面に対し、ギヤ、プ面方向は所定角θだけ傾
斜しているにもかかわらず、基板面方向は直角方向とな
る。従って、ヘッド外形は従来通りで変更がないので摺
動面加工やヘッド取付は時に何ら支障にならない。

（４）各ヘッドを同一基板の片面又は両面に形成するの
で、各ギャップの傾斜角θは基板の面精度に従い良く揃
う、・一方、摺動摩耗も各ヘッドとも同様に進行するの
で、各ヘッドのギャップ位置の相対関係は常に一定であ
、る。

り５）各ヘッドの摺動摩耗に対するギャップ位置のシフ
ト量はｋ　ａ　ｓｉｎθに孔列する。各ヘッドのこの値
を一定にしであるので、ギャップ位置の相対関係は常に
一定である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は、本発明による垂直記録用薄膜磁気ヘッドの一
実施例を示す断面図であって、１は基板で非磁性材１３
からなり、この一方の面２６に薄膜素子１０を形成した
。薄膜素子１０は一対の磁気コア２．３とギャップ４及
びコイル５からなり、コイル５は絶縁層６で磁気コア２
，３と絶縁されている。５０は垂直記録テープで矢印５
１の方向に走行し、２０はヘッドの摺動面でおる。

テープ走行に対し、磁気コア２は先行（リーディング）
側、磁気コア５は後行（トレーリング）側で１、これら
は磁性薄膜１１からな９、飽和磁束密度の大きいＣ０系
アモルファス合金やセンダスト合金を用いた。これらは
基板１の一方の面２６に、磁気コア３、ギャップ４、コ
イル５、磁気コア２の順にスパッタリング法で積層形成
した。同図では省略したが、磁気コア２の上には保護膜
を被覆した。摺動面２０の法線方向２１に対し、ギャッ
プ形成面方向２”２７ｆｃ角度θだけテープ走行方向３
１に傾斜させた。ギャップ形成面方向２２は基板１の一
方の面２６、及び他方の面２７にほぼ平行であるが、他
方の面２７は破線２７のように変更してもよい。各部の
寸法例として、ギャップ長？＝α３μｍ、ギャップ傾斜
角θ；３０°と４５°、摺動面２０に於る磁気コア２．
３の厚さはｊ、２＋＋＋ｘｔ、＝５０μｍ、及び５μｍ
とした。

また第２図は、本発明の第二実施例を示す断面図であっ
て、基板１の他方の面２７側に薄膜素子１０を形成した
庵のである。この場合もギャップ形成面方向２２はテー
プ走行方向３１に角度θだけ傾斜させた。

そして第３図は、本発明の第三実施例を示す断面図でお
って、基板１に磁性材１２を用いてＩＪ−ディング側磁
気コア２′ｔ−兼用したものである。

上記した第１図〜第３図の実施例の動作と効果を、第４
図と第５図を用いて説明する。

第４図は本発明の垂直記録用薄膜磁気ヘッドの実施例に
おけるギャップ近傍磁界分布を計算で求、めたもので、
破線３２はその磁力線を示す、３はトレーリング側磁気
コアでそのギヤツブエツジ部属上（Ｐ点）での磁界方向
３３が重要で、これが最終的なヘッド記録性能を決定す
る０点Ｐに施る磁界方向３３の角度φを、トレーリング
側磁気コア３の磁極厚さｔとギャップ傾斜角θに対して
求めたのが第５図である。このギャップ傾斜角θが大き
いほどφが大きく、垂直成分が強いことは当然でおるが
、一方磁気コア３の厚さ（ｇｉ磁極厚）ｔを小さくして
もφを大きくできることがわかる。

これはトレーリング側磁気コア３の磁極厚さｔが小さい
と、磁力線３２はギャップ４の近傍に集中し、その強度
を増すとともに角度φは立上る。特に磁極厚さがｔ／７
１０の場合その作用は顕著でおる。ａｉ磁極厚ｔを小さ
くすると、フェライト材等では記録時に磁極先端部の飽
和が懸念されるが、本発明ではコア材料として高飽和磁
束密度の金属磁性薄膜を採用したのでその心配はなく、
製造も容易でおる。

また第５図かられかるように、磁極厚さｔを小さくする
ことによυ、所定の磁界方向φを得るためのギャップ傾
斜角θを小さく設計できる０例えば図中Ａ点とＢ点はど
ちらもφ＝７０’ｉ得ているが、θに関しては４５°と
３０’であり、Ｂ点の方がθ全１５°小さく設計できる
。このことは、ヘッド磁気回路の中でギャップ部の磁気
抵抗をｃｏｓ２３０’／ｃｏｓ４５°＝１．５倍増大で
き、記録再生効率をその分向上できる。Ｂ点よりさらに
左方（ｔ、／７（１ｏ　）に動作点を選べば、その効果
はよシ高まることは明白である。ギャップ傾斜角θを小
さく設計できることは、摺動摩耗によりギャップ位置の
シフト量（摩耗深さＸ　８ｉｎθ）も小さくできるわけ
で好都合でおる。

第６図は本発明による垂直記録用薄膜磁気ヘッドの第四
実施例を示す断面図である。同図においては、同図にお
いては、第１図の基板１として、高硬度非磁性材１３を
採用し、薄膜素子１０に比較し十分耐摩耗性を向上させ
た。その結果、テープ走行後の摺動面は、２０．２０’
に示すように薄膜素子１０の部分が偏摩耗するような非
対称形状となり、その形状は平衡状態として安定に維持
される。この場合、ギャップ位置に於るギャップ傾斜角
は、初期設定値θに加え偏摩耗による傾斜角θ′が増加
する。−例として、基板１にジルコニア材を用いると、
傾斜角θ′＝５が得られた。これより、ヘッド初期寸法
、姿勢が同一であっても、よシ急峻な記録磁界分布を得
ることができる。なお、この効果が成立するのは、高硬
度材をヘッドのトレーリング側に配置した場合である。

第７図と第８図は本発明による垂直記録用薄膜磁気ヘッ
ドの第五と第六実施例を示す断面図である。第５図にお
いては、第１図に於る磁気コア５の厚みを、ギャップ４
に面し摺動面２０から深さＤの範囲で角度θのテーパ面
２５を付し、残りは平坦面２４とし、これを矩形断面の
基板１に形成した。この場合も、ギャップ面方向２２は
摺動面２０の法線方向２１に対し、角度θだけ傾斜して
いるのでヘッド性能は前記実施例のものと同様である。

テーバを付する深さＤは少なくともギヤツブデプス値を
超え、かつ摺動面２０に於る磁極厚さｔ６所定値にすれ
ば良い。この場合、ヘッドの外形は基板１の形状に従い
ほぼ矩形となるので、機械加工や取付が容易である。テ
ーパ面２５ｆｔ付ける方法としては、イオンミリング法
が有効である。

一方、第８図は第２図における磁気コア２に対し角度θ
のテーパ面２５を付けたもので、その効果は上記と同様
である。

次に、第９図以下は、本発明の垂直記録用薄膜磁気ヘッ
ドを複数個配置する場合の各種実施例を示したものでお
る。

第９図は本発明の第七実施例を示す斜視図であって、共
通の同一基板１の一方の面２３上九所定間隔Ｔで複数の
薄膜素子１０′に形成配置したものである。基板１の断
面形状は、頂角９０°十〇を含む平行四辺形であり、各
薄膜素子１０の形状精度は、特に基板が共通であるため
ギャップ傾斜角θのバラツキが少ない。このため、マル
チトラック記録再生に適しており、摺動摩耗によるギャ
ップ位置の相対ずれを生じない。

第１０図は本発明の第八実施例を示す断面図であって、
断面が平行四辺形の基板１の両面に一対の薄膜素子１０
．１０を形成配置したものであり、各薄膜素子１０．１
０のギャップ傾斜角θのバラツキは少ない。この構成の
場合、ヘッド摩耗に対して各素子のギャップ間隔りは常
に一定に保つことができる。

第１１図はＶＴＲ等の回転シリンダに本発明の垂直記録
用薄膜磁気ヘッドを複数個（４１〜４４）搭載した垂直
記録装置の一実施例を示す説明図であって、５０は回転
シリンダ、５１は回転方向、５２はテープガイドである
。

同図において、各ヘッドのギャップ傾斜角をθ。

〜θ４とし、各ヘッドの摩耗速度をに、〜に４とする時
、関係式ｋｎＸ　ｓｉｎθ。＝一定（ｎ＝１〜４）とな
るように各θ。の値を設定した。ＶＴＲシステムの要求
する各ヘッドの仕様（トラック幅、アジマス等）は異な
るので、各ヘッドの摩耗速度ｋｎは一定とは限らないが
、ギャップ位置の変化率はｋｎＸ　ｓｉｎθ。

で与えられ、これを各ヘッドとも一定に設定したので、
ギャップ位置の間隔（又は角度割出し）は常に一定に保
たれる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、垂直記録用範膜
磁気ヘッドのトレーリング側磁気コアを磁極厚さの小さ
い磁性薄膜で構成したので、よシ小さなギャップ傾斜角
の条件下で、垂直記録に好適な急峻な垂直磁界成分を得
ることができる。

これにより、ヘッド記録再生効率を損うことなく、また
ヘッド摩耗に伴うギャップ位置のシフト量を低減するこ
とができる。また、本発明では、多数個のヘッドのギャ
ップ傾斜角を同一とし、あるいは摩耗速度を含む所定の
関係をもたせたことで、各ギャップ位置の相対位置はヘ
ッド摩耗時にも常に一定に保つ効果がある１等、前記従
来技術の欠点を除いて優れた機能の垂直記録用薄膜磁気
ヘッド及び垂直記録装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は本発明による垂直記録用薄膜
磁気ヘッドの第一、第二、第三実施例全示す断面図、第
４図と第５図は本発明の垂直記録用薄膜磁気ヘッドの動
作と効果の説明図、第６図。 第７図、萬８図は本発明による垂直記録用薄膜磁気ヘッ
ドの第四、第五、第六実施例を示す断面図、第９図と第
１０図はそれぞれ本発明による多素子垂直記録用薄膜磁
気ヘッドの第七と第八実施例を示す斜視図と断面図、第
１１図は本発明による複数個の垂直記録用薄膜磁気ヘッ
ドで構成した垂直記録装置の説明図である。 １・・・基板、２・・・磁気コア（リーディング側）、
３・・・磁気コア（トレーリング側）、４・・・ギャッ
プ、５・・・コイル、１０・・・薄膜素子、１１・・・
磁性薄膜、１２・・・磁性材、１５・・・非磁性材、３
０・・・磁気テープ、４１〜４４・・・垂直記録用薄膜
磁気ヘッド、５０・・・回転シリンダ。 第１図 第４図 Ｈ（ｏ　　　　　ｌ００ Ａ幻り４さｔ／Ｖ 第９図 第１１７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁気ヘッド摺動面の法線方向に対し、ギャップ面方
   向が記録媒体の走行方向に所定の角度θだけ傾斜してい
   る垂直記録用リング形の垂直記録用磁気ヘッドに於て、
   少なくともトレーリング側磁気コアとして基板で保持さ
   れた磁性薄膜を用いたことを特徴とする垂直記録用薄膜
   磁気ヘッド。 ２、トレーリング側磁気コアの摺動面上の磁極厚さを、
   ギャップ厚さの１０倍以下としたことを特徴とする請求
   項１記載の垂直記録用薄膜磁気ヘッド。 ３、基板として高硬度材を用い、この基板をトレーリン
   グ側に配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２
   記載の垂直記録用薄膜磁気ヘッド。 ４、少なくとも磁気ヘッド摺動側部分のギャップ面方向
   を、磁性薄膜を保持する基板面方向と所定の角度θだけ
   非平行にしたことを特徴とする請求項１、請求項２又は
   請求項３のいずれかに記載の垂直記録用薄膜磁気ヘッド
   。 ５、同一基板の片面又は両面上に、請求項１ないし請求
   項４のいずれかに記載の垂直記録用薄膜磁気ヘッドの素
   子を多数個配設し、これら各素子のギャップ面傾斜角θ
   を同一にしたことを特徴とする垂直記録用多素子薄膜磁
   気ヘッド。 ６、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の垂直記
   録用（多素子）薄膜磁気ヘッド又は垂直記録用多素子薄
   膜磁気ヘッドのいずれか一方を所定間隔で多数個配設し
   、これら各ヘッドのギャップ面傾斜角θを、媒体摺動時
   の各ヘッドの摩耗速度ｋに対し、ｋ・ｓｉｎθが一定と
   なるように設定したことを特徴とする垂直記録装置。