JPH0582646B2

JPH0582646B2 -

Info

Publication number: JPH0582646B2
Application number: JP85203234A
Authority: JP
Inventors: Maria Doomen Herarudasu; Heritsuto Fueinuandoraa Yakobu; Sasutora Budeiman
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1984-09-13
Filing date: 1985-09-13
Publication date: 1993-11-19
Also published as: EP0176131A1; US4706146A; JPS6174119A; EP0176131B1; DE3568507D1; ATE41072T1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は磁気情報を可撓性を有する磁気情報担
体のトラツクに記録したり、そこから再生した
り、消去するために、接触面と、この接触面を中
断する非磁性体の遷移間隙とを具備する磁石コア
を具える磁気ヘツドであつて、この磁気ヘツドと
接触しつつ予め定められた運動方向に可撓性を有
する磁気情報担体が接触面に沿つて動くことがで
き、この接触面が前記運動方向において遷移間隙
の両側で彎曲させられ、この彎曲の曲率半径の値
が遷移間隙からの距離に依存する磁気ヘツドに関
するものである。

このような磁気ヘツドは英国特許願第8200667
号（特願昭57−2903号、特開昭57−138024号）か
ら既知である。而してこの既知の磁気ヘツドの接
触面は遷移間隙の区域で曲率半径が最大値をと
り、この間隙から離れる程曲率半径が小さくなつ
ていく。接触面をこのように彎曲させると、この
接触面と接触しつつこの接触面に沿つて動く情報
担体の圧力が遷移間隙の区域で小さくなる。この
ため、この区域での磁気ヘツドの摩耗が少なく、
磁気ヘツドの寿命が長くなる。

上記既知の磁気ヘツドのように接触面をこのよ
うに彎曲させると情報担体の幅が接触面の幅（運
動方向に対し横方向）を越えない場合（オーデイ
オ用の場合）摩耗の程度を下げる上で非常に有効
であることが判つている。

しかし、情報担体の幅が磁気ヘツドの接触面の
幅を越え、非常に曲がり易い場合（ビデオ用の場
合）は、遷移間隙の区域で磁気ヘツドの摩耗の程
度が比較的高いことが判明している。もつとも、
接触面が運動方向で円形に彎曲させられているも
のよりは摩耗の程度が相当に低い。

本発明の目的は幅が磁気ヘツドの接触面の幅よ
りも広く、このため横方向に曲がり易い可撓性を
有する情報担体と組合わせて使用しても遷移間隙
の区域で摩耗を一層受けにくい磁気ヘツドを提供
するにある。

この目的を達成するために、本発明によれば、
冒頭に記載した種類の磁気ヘツドにおいて、 −接触面の、遷移間隙が存在する領域では、接触
面を運動方向に沿つて彎曲させる際の曲率半径
が遷移間隙からの距離が増すほど増大し、彎曲
の中心が接触面の上方に位置するようにして凹
面を形成し； −接触面の、遷移間隙が存在する上記領域に隣接
する領域では、上記曲率半径が遷移間隙からの
距離が増す程減少し、彎曲の中心が接触面の下
方に位置するようにして凸面を形成し； −接触面を前記運動方向に対し垂直な方向では凸
状に彎曲させたことを特徴とする。

信号の損失を最小にしつつ情報を記録したり、
逆に再生したりするためには、遷移間隙の近傍で
磁気ヘツドと情報担体との間の距離をできるだけ
小さくすることが大切である。本発明磁気ヘツド
の動作時にあつては、接触面上でのこの距離が接
触面及び情報担体の全体の粗さの約３倍よりも小
さい。それ故この磁気ヘツドは接触形の磁気ヘツ
ドである。

このように情報担体と磁気ヘツドの接触面が接
触しているため、情報担体を動かすと接触面が摩
耗する。注意すべきことは、この接触と摩耗及び
情報の転送にとつて重要なのは情報担体と磁気ヘ
ツドとを互いに相対運動させることだけあり、両
者又はその一方だけを「外部」に対して運動させ
ることは重要でないことである。接触圧力が高い
程摩耗の程度も高い。

本発明は、幅が磁気ヘツドの接触面の幅よりも
広い可撓性を有する情報担体を用いると、冒頭に
述べた種類の磁気ヘツドにあつては情報担体が磁
気ヘツドの接触面に付加的圧力をかけることを認
識したことに基づいてなされたものである。この
付加的圧力は情報担体側の引張応力によるもので
あり、情報担体を磁気ヘツドを中心として横方向
に曲げる。この付加的圧力が遷移間隙の区域でこ
の磁気ヘツドの摩耗の程度を高くする。本発明は
更に遷移間隙の区域で接触面と情報担体とを接触
させつつこの区域での上記付加的圧力を下げうる
ことを認識したことに基づいている。また、遷移
間隙が位置する領域では接触面を運動方向に沿つ
て凹状に彎曲させ、隣接する領域では凸状に彎曲
させると上記付加的圧力を下げられることが認識
された。但し、運動方向に対し横方向では接触面
を凸状に彎曲させる。

注意すべきことは、就中英国特許第1009591号
から運動方向では一様に彎曲させられているビデ
オ記録用の磁気ヘツドの接触面を上記方向に対し
垂直な方向で凸状に彎曲させることが知られてい
ることである。この横方向での彎曲は最初磁極面
（pole surface）の縁に沿つてだけではなく、磁
極面の中心においても情報担体を接触面と接触さ
せる上で必要である。

本発明に係る磁気ヘツドの接触面の形状は、い
ろいろな因子、例えば、相手側の情報担体内の引
張応力とか、磁気ヘツドを収容し、情報担体を案
内するドラムの直径とか、磁気ヘツドの接触面が
ドラムを越えて突出する高さ等に依存して定性的
に変わる。

本発明の好適な実施例は接触面の凸面に、遷移
間隙の近傍の磁性体材料よりは耐摩耗性が高い材
料を設けたことを特徴とする。

この実施例の磁気ヘツドは種々の領域間で情報
担体がかける圧力の差が非常に大きく且つ耐摩耗
性も高いという利点を有する。圧力は凸状領域で
は高く、遷移間隙の区域では低い。最初円形輪郭
を有しており、遷移間隙の区域では摩耗速度が最
初高く、摩耗速度が一様になる段階では低くなる
既知の諸々の磁気ヘツドと対照的に、この磁気ヘ
ツドの遷移間隙の区域では摩耗速度は最初非常に
低く、次いでゆつくりと上昇し、摩耗速度が均衡
し、輪郭が変わらなくなる段階に至る。それでも
摩耗速度は低い。このように当初から摩耗速度が
低いため磁気ヘツドの寿命が長くなる。

接触面の凸状領域で用いる耐摩耗性材料の例と
しては窒化ハフニウム及び炭化タングステンがあ
る。これらの材料は、例えば、スパツタリング又
は火災溶射により塗布し得る。耐摩耗性材料を設
けるもう一つの方法は、これらの材料の本体、例
えば棒を、例えばアクリル酸エステル樹脂のよう
な接触剤により、磁石コアを切り出す複合本体に
取付けるものである。

注意すべきことは、就中、米国特許第3663767
号（これを参考文献としてここに含める）から、
磁気ヘツドの接触面の、遷移間隙の両側の、この
遷移間隙から離れた部分に、窒化物層を設けて接
触面の摩耗を少なくすることが既知なことであ
る。しかし、この既知の磁気ヘツドは本発明に係
る彎曲を具備する接触面を示しておらず、従つて
情報担体がかける圧力に差を設けることをしてい
ない。それ故、前記窒変物層が磁気ヘツドの寿命
を伸ばす効果も比較的小さい。

図面につき本発明を詳細に説明する。これを読
めば当業者は特定の環境で最適な接触面を選択す
ることができる。

第１図及び第２図は、可撓性を有する磁性体の
情報担体のトラツクに情報を記録したり、逆にそ
こに記録されている情報を再生したり、消去した
りするための磁気ヘツドを示したものであり、こ
れは磁性材料、例えば、マンガン−亜鉛フエライ
トから成る磁石コア１を有する。この磁石コア１
は接触面２を有し、この接触面２に沿つて矢印Ｖ
で示す予め定められた運動方向に可撓性を有する
磁性体の情報担体が動く。非磁性体の遷移間隙３
が接触面２を二つに分ける。この遷移間隙３を、
例えば、アクリル酸エステル樹脂で充たす。磁石
コア１にコイル室４をあけ、ここに何巻かの導線
５を通す。

接触面２を運動方向Ｖに沿つて彎曲させるが、
その曲率半径の値は遷移間隙３からの距離に依存
する。この接触面の彎曲については後に第３図に
つき詳細に説明する。

第２図から明らかなように接触面２は運動方向
Ｖに対し垂直な方向にも曲げ、凸状にする。

このように運動方向Ｖに垂直な方向に接触面２
を彎曲させる場合、その形状は種々にでき、例え
ば、球面状又は放物面状にすることができる。球
面状に彎曲させる場合は、その曲率半径の値は１
mmから数mm、例えば、１〜３mmにすることができ
る。

接触面２は運動方向Ｖでも種々の形状をとり得
る。但しｙをｘ及びｗに直角な座標軸とし、ｙ＝
一定とした場合これらの形状は関係Ｗ(x)＝W₀＋W₂X²＋W₄X⁴ を満足しなければならない。ここでW₂及びW₄は
反対の符号を有する。

接触面２の輪郭を非常に拡大して第３図に示す
が、この接触面の彎曲は上記関係を満足し、ｙ＝
０で係数は次のようになる。

W₀＝０；W₂＝0.00814mm^-1；W₄＝−0.01657mm^-3 Ｘは接触面上の点の運動方向Ｖにおける遷移間
隙３からの距離であり、Ｗはこのような点の遷移
間隙に対する高さである。遷移間隙３は点（Ｘ＝
０、Ｗ＝０）において接触面に現れる。注意すべ
きことは、遷移間隙の長さ、即ち、運動方向Ｖの
方向の元は、例えば、0.2又は0.3μｍであること
である。

第３図から明らかなように、接触面２の、遷移
間隙３が存在する領域６において、彎曲の中心が
接触面２の上方に位置し、凹面を形成する。また
明らかに接触面２の、凹面領域６に隣接する領域
７及び８では、彎曲の中心が接触面２の下方に位
置し、凸面を形成する。この部分は遷移間隙３の
面の上方1μｍにある。

この関数では、第４図の曲線ａに、曲率半径の
逆数値を遷移間隙３からの距離Ｘにたいしてプロ
ツトした。ここから明らかなように、接触面２
の、遷移間隙３が位置する領域６において、曲率
半径Ｒが負の値を有し（即ち、彎曲の中心が接触
面の上方に位置する）、曲率半径Ｒの絶対値が遷
移間隙３から遠ざかる程大きくなる。

また明らかなように、凹面領域６に隣接する領
域７及び８では、曲率半径Ｒが正の値を有し（彎
曲の中心が接触面の下方に位置する）、遷移間隙
３から遠ざかる程曲率半径が小さくなる。この図
は、遷移間隙３からの距離Ｘと共に曲率半径Ｒの
絶対値が変化することを示している。

比較のため、第４図には冒頭に述べた英国特許
願に記載されている磁気ヘツドの場合を曲線ｂと
して示した。この磁気ヘツドの接触面は関係Ｗ(x)＝W₂X²＋W₄X⁴ に従つて彎曲している。但し、W₂とW₄は同じ符
号を有し、夫々、値0.0525mm^-1及び0.0244mm^-3を
有する。曲率半径は全て正であり、彎曲の中心は
全て接触面の下方に位置し、接触面は凸状に彎曲
しているだけである。

第５図の曲線ａは磁気情報担体が第１図〜第４
図につき述べた磁気ヘツドの接触面にかける圧力
Ｐを示す。磁気ヘツドは直径65mmのドラムに納め
られており、最初ドラムの表面の上方50μｍ迄突
出している。接触面の横幅方向の曲率半径は３mm
である。情報担体はこの接触面と接触しつつＶの
方向に動き、0.4Nの引張応力を受ける。その曲
げの強さは16.4×10^-7Nｍであり、幅は12.5mmで
ある。

この曲線ａを調べれば明らかなことであるが、
遷移間隙３の区域及びその近傍での接触圧力は非
常に小さく、凸状領域７及び８での接触圧力より
もずつと小さい。この結果、遷移間隙３の区域及
びその近傍における接触面の摩耗の程度は非常に
低く、磁気ヘツドの寿命が長い。

曲線ｂは、比較のため、第４図の曲線ｂにつき
述べた既知の磁気ヘツドの接触圧力を示したもの
で、横幅方向の彎曲を本発明磁気ヘツドと同じに
し、同じ条件下で用いている。

曲線ｃは接触面が運動方向Ｖで丸い普通の磁気
ヘツドの接触圧力を示したもので、横幅方向の曲
げを上述した２個の磁気ヘツドと同じにし、同じ
条件下で用いている。

この図は、曲線ｂと曲線ｃを比較すると、冒頭
に述べた英国特許願に係る運動方向Ｖで彎曲して
いる磁気ヘツド（曲線ｂ）は従来の球面状のヘツ
ド（曲線ｃ）よりも相当低い接触圧力しか遷移間
隙３及びその近傍にかけないことを示している。
また、この図は領域６での接触圧力が本発明に係
る磁気ヘツドが曲線ｂの磁気ヘツドの対応する領
域での圧力よりも相当に低いことを示している。
このように遷移間隙３には非常に低い圧力しかか
からないから、この区域では摩耗の程度が非常に
低い。しかしそれにもかかわらず接触している。
この結果、磁気ヘツドは高品質の情報を移送し、
磁気ヘツドの寿命も長い。

第６図に示す可撓性を有する磁気情報担体のト
ラツク内に磁気情報を記録したり、そこにある情
報を再生したり、消去したりする磁気ヘツドは磁
石コア１１を有する。可撓性を有する磁気情報担
体は磁気ヘツドと接触しつつ、接触面１２に沿つ
て予め定めされた運動方向Ｖの方へ動く。非磁性
体の遷移間隙１３は接触面１２を断ち切るが、接
触面１２はこの遷移間隙の両側で彎曲している。
磁石コア１の内部にコイル室１４をあけ、このコ
イル室１４を用いて何巻きかの導線１５が巻回さ
れる。磁石コイル１１の一部１１ａ，１１ｂは局
所的に他の区域よりも耐摩耗性が高い材料から成
る。この耐摩耗性の高い材料の部分１１ａ，１１
ｂは遷移間隙から或る距離離れており、遷移間隙
の両側にあり、遷移間隙１３のすぐ近傍での磁石
コア１１の材料よりも耐摩耗性の高い材料により
形成される。

本発明の基本を洞察するために、第７図につき
説明する。

第７図の曲線２２は、例えば、前記米国特許第
3663767号から既知の、普通の磁気ヘツドの接触
面の輪郭を示す。遷移間隙２３はＷ軸と一致す
る。間隙の高さはWsで示す。接触面２２はＷ軸
を中心に略式図示されている。接触面の各点の遷
移間隙２３からの距離をＸ軸にプロツトし、各点
の遷移間隙に対する相対高さをＷ軸にプロツトす
る。１×１＜L₁である遷移間隙のすぐ近傍では、
接触面が、例えば、容易に磁化可能であるが、耐
摩耗性が比較的低い（摩耗因子K₁が比較的大き
い）フエライト１１でできている。遷移間隙２３
の両側ではこの間隙２３から或いる距離離れた
（L₁＜１×１＜Ｌ）接触面２２ａ，２２ｂが夫々
耐摩耗性材料２１ａ，２１ｂでできている。本例
では、材料２１ａは材料２１ｂと同じである。こ
の材料の摩耗因子K_21aは耐摩耗性の方が一層高い
ため、次式を成立せしめる。

K_21a＜K₂₁ 磁気ヘツドの摩耗はＷの低下で明らかとなる。
摩耗の速さは次式になる。

dw／dt＝Ｋ・Ｐ・Ｖ但し、Ｋ＝摩耗因子Ｐ＝磁気ヘツドと情報担体の間の接触圧力Ｖ＝磁気ヘツドと情報担体の間の相対速度接触、摩耗及び情報転送にとつては、磁気ヘツ
ド若しくは情報担体又は両者が「地球」に対して
動くか否かは重要ではない。接触面の輪郭が円形
で、情報担体が磁気ヘツドの接触面より広くない
場合は次式が成立する。

Ｐ＝Ｔ／Ｒ但し、Ｔ＝〔情報担体内の引張力／情報担体の幅〕Ｒ＝接触面の半径この図において、Ｒは最初どこでも一定である
から、Ｐは最初全接触面で一定である。しかし、
この接触面を構成する材料（一方は２１、他方は
２１ａ，２１ｂ）は異なる耐摩耗性を有する。従
つて、最初から摩耗の速さが異なる。（K_21a＜
K₂₁）。

dw₂₁／dt＝K₂₁・Ｐ・Ｖ１×１＜L₁ dw_21a／dt＝K_21a・Ｐ・Ｖ L₁＜１×１＜Ｌ最初遷移間隙の近傍の領域２１は全接触面２２
が同じ材料からできているかのような摩耗を受け
る。しかし、この領域２１の摩耗速度はすぐに小
さくなる。蓋し、この領域の方が早く平坦にな
り、従つて曲線半径が大きくなり、それ故圧力が
小さくなるからである。事実 dw₂₁／dt＝K₂₁・Ｐ・Ｖ＝K₂₁（Ｔ／Ｒ）・Ｖである。このように摩耗速度が落ちるため寿命が
伸びる。

領域２１、遷移間隙３の近傍及びこの遷移間隙
から或る距離離れている領域２１ａ，２１ｂでの
摩耗速度の間で平衡状態に達した時接触面の輪郭
の変形が終了する。この時次の諸式が成立する。

dw₂₁／dt＝K₂₁・P₂₁・Ｖ＝dw_21
a／dt＝K_21a・P_21a・Ｖ ∴K₂₁・P₂₁＝K_21a・P_21a ∴K₂₁／K_21a＝P_21a／P₂₁＝〔１／β〕この状態では、遷移間隙２３の近傍の圧力P₂₁
は低く、遷移間隙から或る距離離れている所の圧
力P_21aは高い。接触面の摩耗の速度はこの時以后
一様となり、遷移間隙の近傍及び遷移間隙から或
る距離離れた点の両者いずれも低くなる。前者は
耐摩耗性が低いにもかかわらず、圧力P₂₁が低い
ため、後者は圧力P_21aが高いにもかかわらず、耐
摩耗が高いためである。

情報担体が接触面にかける力は次のようにな
る。

・2L・ｂ＝P₂₁・2L₂₁・ｂ＋P_21a・２（Ｌ−L₂₁）・ｂ但し、Ｌ及びL₁は接触面に沿つて測り、ｂ＝接触面の幅＝接触面にかかる平均圧力上記関数は次のように書き直せる。

＝P₂₁・L₂₁／Ｌ＋P_21a・〔Ｌ−L₂₁／Ｌ〕＝P₂₁・〔L₂₁／Ｌ＋P_21a／P₂₁・（１−L₂₁／Ｌ）〕 α＝L₂₁／Ｌ、βK_21a／K₂₁ （但し、０＜α＜１、０＜β＜１）とおくと次式
が成立する。

＝P₂₁〔α＋１／β（１−α）〕（第２図のように）α＝１／２とし、β≪１とすると次のようになる。

P₂₁／≒2β 接触面の摩耗速度が一様な段階では、それ故遷
移間隙２３の区域での情報担体の圧力P₂₁が接触
面全体が材料２１でできており、円形の輪郭を有
している周知の磁気ヘツドの場合よりも因子2β
低い。従つて、摩耗速度が一様になつてからの磁
気ヘツドの寿命が、間隙の高さが同じである周知
の磁気ヘツドの寿命よりも因子1/2β大きい。

最初から磁気ヘツドの輪郭を一様な摩耗段階の
それにしておけば、間隙の高さが減る速度は非常
に小さく、これ以上低くては使用できないという
高さにはなかなかならない。

第８図は第３図と類似しているが、スケールが
異なり、本発明磁気ヘツドの第２の実施例の輪郭
を示したものである。ｙ＝０での輪郭は関係Ｗ(x)＝W₀＋W₂X²＋W₄X⁴ を満足する。ここで、W₀＝０、W₂＝0.00687mm
^-1、W₄＝−0.16862mm^-3である。遷移間隙１３は
接触面１２の凹状に彎曲した領域１６内にある。
この凹状領域１６の両側に凸状に彎曲した領域１
７及び１８がある。輪郭の頂点は遷移間隙１３の
表面の上方0.07μｍに位置する。横幅方向の彎曲
の曲率半径は３mmである。この磁気ヘツドは接触
面１２の凸状領域１７及び１８内に耐摩耗性が一
層高い材料から成る前述した部分１１ａ，１１ｂ
を既に有しており、特に直径40.0mmのドラムに納
めて用いるのに適している。この磁気ヘツドは最
初ドラムの表面の上方30μｍの高さ迄突出してお
り、情報担体は曲げの強さが12.0×10^-7Nｍであ
り、幅が12.5mmであり、0.15Nの引張力の下で接
触面に接触しつつ矢印Ｖの方向に動く。遷移間隙
１３の区域では圧力は非常に低く、凸状領域内で
は相当に高い。遷移間隙の区域１６での圧力が増
大し、この区域で（非常に小さいが）或る量の摩
耗が生ずる前に先ず摩耗のため凸状領域１７及び
１８内の圧力が下がる。しかし、これらの凸状領
域内の材料１１ａ，１１ｂの耐摩耗性が高いため
これらの凸状領域の摩耗速度は低い。磁石コア
（領域16）の磁化可能な材料は軟磁性のものを選
ぶ。その耐摩耗性は、全く重要でないとは云えな
いものの、重要性が低い。

以上特別な実施例につき本発明を開示し、説明
してきたが、本発明の新規性の範囲を逸脱せずに
種々の修正例及び変形例を考え得ることを認めら
れたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明磁気ヘツドの略式側面図、第２
図は第１図の磁気ヘツドの略式正面図、第３図は
第１図の磁気ヘツドの接触面の運動方向での彎曲
の拡大図、第４図は第１図の磁気ヘツド（曲線
ａ）及び比較のための既知の磁気ヘツド（曲線
ｂ）の彎曲の曲率半径の変化を示す説明図、第５
図は第１図の磁気ヘツド（曲線ａ）と既知の磁気
ヘツド（曲線ｂ及びｃ）の接触面にかかる圧力の
変化を示す説明図、第６図は本発明の磁気ヘツド
の第２の実施例の略式側面図、第７図は普通の磁
気ヘツドの接触面の輪郭を示す略式側面図、第８
図は本発明磁気ヘツドの第２の実施例の接着面の
運動方向での彎曲を示す拡大図である。１，１１……磁石コア、２，１２，２２……接
触面、３，１３，２３……遷移間隙、４，１４…
…コイル室、５，１５……導線、６，１６……凹
状領域、７，８，１７，１８……凸状領域。

Claims

【特許請求の範囲】１磁気情報を可撓性を有する磁気情報担体のト
ラツクに記録したり、そこから再生したり、消去
するために、接触面と、この接触面を中断する非
磁性体の遷移間隙とを具備する磁石コアを具える
磁気ヘツドであつて、この磁気ヘツドと接触しつ
つ予め定められた運動方向に可撓性を有する磁気
情報担体が接触面に沿つて動くことができ、この
接触面が前記運動方向において遷移間隙の両側で
彎曲させられ、この彎曲の曲率半径の値が遷移間
隙からの距離に依存する磁気ヘツドにおいて、 −接触面の、遷移間隙が存在する領域では、接触
面を運動方向に沿つて彎曲させる際の曲率半径
が遷移間隙からの距離が増すほど増大し、彎曲
の中心が接触面の上方に位置するようにして凹
面を形成し； −接触面の、遷移間隙が存在する上記領域に隣接
する領域では、上記曲率半径が遷移間隙からの
距離が増す程減少し、彎曲の中心が接触面の下
方に位置するようにして凸面を形成し； −接触面を前記運動方向に対し垂直な方向では凸
状に彎曲させたことを特徴とする磁気ヘツド。２接触面の凸面は、遷移間隙の近傍の磁性体材
料よりは耐摩耗性が高い材料を設けたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の磁気ヘツド。