JPH10149507A

JPH10149507A - 磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH10149507A
Application number: JP30958496A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Hirafune; 保宏平船
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 1998-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気ヘッドのテープ摺動面が磨耗し易く、記
録再生特性が低下していた。【解決手段】磁気記録再生を行う磁気ヘッド１のテー
プ摺動面６に、耐磨耗性に優れた硬化膜１を形成し、こ
の硬化膜１にイオンを注入している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオテープレコ
ーダ（ＶＴＲ）やテープレコーダ等の磁気記録再生装置
に用いられる高密度磁気記録再生用の磁気ヘッドに係
り、特にＭＩＧヘッドや積層ヘッド等のメタルヘッドに
おいて、テープ摺動面の耐磨耗性を改善した磁気ヘッド
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＶＴＲやテープレコーダ等の
磁気記録再生装置では、記録再生用磁気ヘッドとしてフ
ェライトヘッドが採用されていた。ところが、高画質化
や高音質化の要請に伴い、磁気テープの高性能化（高抗
磁力化）が進んだため、磁気ヘッドも高性能化（高飽和
磁束密度化）が要求されるようになった。このような理
由から、近年、ＭＩＧヘッドや積層ヘッド等のメタルヘ
ッドが主流になりつつある。

【０００３】図７は、従来のＭＩＧヘッドを示したもの
であり、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその正面図であ
る。３２、３３はフェライト磁性材料等の磁気コア半体
であり、一方の磁気コア半体３３には巻線溝３７が形成
されている。

【０００４】また、磁気コア半体３２，３３の突き合わ
せ面側には、センダスト磁性薄膜３５，３６等の高飽和
磁束密度の磁性薄膜が被着されており、これらは非磁性
材からなるギャップ材を挟んで突き合わされ、テープ摺
動面３９上に磁気ギャップ４０が形成されている。

【０００５】さらに、４１はトラック幅規制溝であり、
テープ摺動面３９上の磁気ギャップ４０の両端部から巻
線溝３７にかけてトラック幅を規制するために、Ｖ形状
の溝に形成されている。そして、３４は摂氏５００度の
軟化点を持つ低融点ガラスであり、トラック幅規制溝４
１と巻線溝３７の一部に溶融充填されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】最近のデジタル記録
は、従来のアナログ記録に比べて、記録容量を大きくす
る必要があるため、磁気テープと磁気ヘッドのトラック
幅が狭く、相対速度が速くなっている。さらに、記録再
生の効率を上げるため、磁気ヘッドのデプス（ギャップ
部の深さ）を小さく設定している。例えば、ＶＨＳ方式
では４０マイクロメートル程度の深さに設定されている
が、ＤＶＣ６ｍｍ方式ではその半分程度に小さく設定さ
れている。

【０００７】したがって、従来の磁気ヘッド３１が繰り
返し使用された場合、磁気テープとの接触により摩擦熱
を生じ、磁気ヘッドのテープ摺動面３９の磨耗が著しく
促進されることになる。

【０００８】これに加え、例えばＭＩＧヘッドの場合
は、磁気コア半体がフェライトとセンダストにより形成
されており、また積層ヘッドの場合は、セラミック等の
非常に硬い材料からなる非磁性ガード材と磁性コア材に
より形成されているので、構成材料同士の硬さの相違か
ら偏磨耗を生じ易く、これによりスペーシング損失が発
生して、急激に記録再生特性が低下するという問題があ
った。

【０００９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、テープ摺動面の耐磨耗性を改善して、
記録再生特性の低下を防止することができる磁気ヘッド
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、磁気記録再生を行う磁気ヘッドのテープ摺動面
に、耐磨耗性に優れた硬化膜を形成し、この硬化膜にイ
オンを注入した磁気ヘッドにより、達成される。

【００１１】磁気記録再生に使用される磁気ヘッドのテ
ープ摺動面に対して、耐磨耗性の良好な硬化膜を成膜し
た後、この硬化膜に窒素イオン等をイオン注入して、こ
の硬化膜の密着性を改善することにより、テープ摺動面
の磨耗を極めて小さくすることができ、これにより、記
録再生特性の低下を防止することができるものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施形態は、本発明の好適な例であるから、技術的
に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲
は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載
がない限り、これらの態様に限られるものではない。

【００１３】本発明は、ＶＴＲやテープレコーダ等にお
いて、高密度記録再生を行う磁気ヘッド（メタルヘッ
ド）の改良に関するものであり、図１はＭＩＧ（Ｍｅｔ
ａｌＩｎＧａｐ）ヘッドを示す斜視図であり、図２は
積層ヘッドを示す斜視図である。

【００１４】ＭＩＧヘッド１は、図１に示すように、そ
の両側にフェライト磁性材料等によって形成された磁気
コア半体２，２を有しており、これら磁気コア半体２，
２の突き合わせ面側には、センダスト磁性薄膜４等の高
飽和磁束密度の磁性薄膜が被着されており、非磁性材か
らなるギャップ材を挟んで突き合わされ、そのテープ摺
動面６に磁気ギャップ４が形成されている。５は、トラ
ック幅規制溝であり、テープ摺動面６上の磁気ギャップ
４の両端部から巻線溝８に掛けてトラック幅を規制する
ため、Ｖ形状の溝に形成されている。３は、摂氏５００
度の軟化点を持つ低融点ガラスであり、トラック幅規制
溝５と巻線溝８の一部に掛けて溶融充填されている。

【００１５】また、積層ヘッド１１は、図２に示すよう
に、その両側に非磁性ガード材１３，１３を有してお
り、これら非磁性ガード材１３，１３の内には磁性コア
１２が積層されている。非磁性ガード材１３，１３は突
き合わされ、そのテープ摺動面１６に磁気ギャップ１５
が形成されている。１４は補強ガラスであり、巻線溝１
７に充填されている。

【００１６】図３は、本発明に係る磁気ヘッドの一実施
形態を示しており、（Ａ）はその平面図であり、（Ｂ）
はその正面図である。図示するように、本実施形態の磁
気ヘッドは、ＭＩＧヘッド１のテープ摺動面６上に超硬
化膜７を成膜したものであり、この超硬化膜７は非磁性
のダイヤモンドライクカーボン（以下、「ＤＬＣ」とい
う。）の薄膜として形成されている。

【００１７】前述したように、デジタル記録では記録容
量を大きくする必要があるため、磁気テープと磁気ヘッ
ドのトラック幅が狭くなり、相対速度も速くなってい
る。さらに、記録再生の効率を上げるため、磁気ヘッド
のデプス（ギャップ部の深さ）を小さく設定されてい
る。したがって、磁気ヘッドが繰り返し使用される場
合、テープとの接触により摩擦熱が生じ、テープ摺動面
６の磨耗が著しく促進される。これに加え、磁気ヘッド
の構成材料の硬さの相違から偏磨耗が生じ易く、これに
よりスペーシング損失が発生して、急激に記録再生特性
の低下が生じることになる。

【００１８】上記スペーシング損失は、例えば、ＬＳ＝
５４．６×ｄ／λ （ｄＢ）により表される。なお、こ
の式において、ｄはテープとヘッドの隙間であり、λは
記録波長である。図６は、このスペーシング損失の計算
例を図示したものであり、スペーシングの増加に伴い、
損失も増加している。

【００１９】このスペーシング損失を解消するために
は、磁気ヘッドのテープ摺動面に超硬薄膜を成膜する対
策や、磁気ヘッドのテープ摺動面の幅を拡げる対策が考
えられる。しかし、前者の場合は、真空処理（蒸着、ス
パッタ、イオンプレーティング）により、ＳｉＣ（炭化
珪素）、Ｓｉ₂Ｎ₄（窒化珪素）、ＴｉＣ（炭化チタ
ン）、ＴｉＮ（窒化チタン）あるいはＤＬＣ（ダイヤモ
ンドライクカーボン）膜などの超硬化膜をテープ摺動面
に１０〜２０ｎｍ程度付着させ、ＶＴＲに取り付けて繰
り返し走行させたところ、１〜１０時間程で超硬化膜が
磨耗してしまった。また後者の場合は、テープ摺動面の
面積が広がるため面圧が下がり磨耗が小さくなるもの
の、テープとの当たり方が不安定になり、記録再生特性
が劣化する。

【００２０】そこで、本実施形態の磁気ヘッドでは、図
４に示すようなイオンビームスパッタ装置等の物理的な
蒸着装置を用いて、磁気ヘッドのテープ摺動面６にＤＬ
Ｃ膜を摂氏５０度以下の条件で、厚さ２０ｎｍの薄膜１
に成膜している。この薄膜１の材質は、ＤＬＣに限るも
のではなく、その他に表１に示すＳｉＣ（炭化珪素）、
Ｓｉ₂Ｎ₄（窒化珪素）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等を
採用してもよい。表１に示すように、これらの薄膜物質
は、硬度が１８００Ｈｖ以上の超硬化膜であり、良好な
耐磨耗性、耐腐食性および耐焼付性を有している。

【００２１】

【表１】

【００２２】そして、ＤＬＣ膜の成膜後、成膜の密着性
を上げるため、アシストイオンガンを用いて、窒素
（Ｎ）イオンを注入した。そのときの条件は、イオン電
流を２０ｍＡに設定し、加速電圧を３ＫｅＶ、５Ｋｅ
Ｖ、１０ＫｅＶ、２０ＫｅＶと変化させ、いずれも注入
時間を１０分間に設定した。なお、本実施形態では、Ｄ
ＬＣ膜に窒素イオンを注入したが、これに限るものでは
なく、例えばアルゴン（Ａｒ）イオンを注入してもよ
い。

【００２３】図５は、このようにして作製した磁気ヘッ
ドをＶＴＲに取り付けて、繰り返し走行させたときのテ
ープ摺動面の磨耗特性を示すものである。図５中、
（ａ）は通常の未処理ヘッドの磨耗特性である。（ｂ）
は加速電圧を３ＫｅＶで製作した場合の磨耗特性、
（ｃ）は加速電圧を５ＫｅＶで製作した場合の磨耗特
性、（ｄ）は加速電圧を１０ＫｅＶで製作した場合の磨
耗特性、（ｅ）は加速電圧を２０ＫｅＶで製作した場合
の磨耗特性を示している。

【００２４】図示するように、磁気ヘッドのテープ摺動
面に成膜されたＤＬＣ膜の密着性は、加速電圧を上げて
いくと成膜の密着性が増すため磨耗が抑えられるもの
の、加速電圧が１０ＫｅＶを超えると効果が小さくなる
傾向が見られた。

【００２５】かくして本実施形態によれば、磁気記録再
生の高性能化に伴う磁気ヘッドのデプス部の減少および
偏磨耗に対し、テープ摺動面６に物理的蒸着法（ＰＶＤ
法）によりＤＬＣ膜等の超硬化膜１を５０ｎｍ以下の薄
膜に成膜し、窒素イオン等をイオン注入することにより
テープ摺動面６の磨耗を極めて小さく抑制することがで
きるものである。

【００２６】なお、本実施形態においては、ＭＩＧヘッ
ドを例に採って説明したが、これに限るものではなく、
その他、例えば積層ヘッドなどのメタルヘッドに適用す
る場合にも、処理条件の最適化を図ることにより同様の
効果を得ることができる。

【００２７】以上述べたように、本発明の実施の形態に
よれば、高密度磁気記録再生用のメタルヘッド（ＭＩＧ
ヘッド１、積層ヘッド１１）において、そのテープ摺動
面６，１６に耐磨耗性に優れた非磁性の超硬化膜７を形
成し、この超硬化膜７にイオン注入を施すことにより、
成膜の密着性を改善し、、テープ摺動面６，１６の磨耗
を極めて小さく抑制することができ、特にＶＴＲ等の短
波長記録再生に適した磁気ヘッド１，１１を提供するこ
とができる。

【００２８】

【発明の効果】かくして、本発明によれば、テープ摺動
面の耐磨耗性を改善して、記録再生特性の低下を防止す
ることができる磁気ヘッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＭＩＧヘッドを示す斜視図である。

【図２】積層ヘッドを示す斜視図である。

【図３】本発明の磁気ヘッドの一実施形態を示してお
り、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその正面図である。

【図４】本実施形態において、イオンビームスパッタ装
置を示す概略図である。

【図５】本実施形態において、テープ走行時間とテープ
摺動面の磨耗量との関係を示す説明図である。

【図６】本実施形態において、スペーシング損失の計算
例を示す説明図である。

【図７】従来のＭＩＧヘッドを示す図である。

【符号の説明】

１，１１・・・磁気ヘッド、６・・・テープ摺動面、７
・・・薄膜（超硬化膜）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気記録再生を行う磁気ヘッドのテープ
摺動面に、耐磨耗性に優れた硬化膜を形成し、この硬化
膜にイオンを注入したことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】前記硬化膜が、非磁性の超硬化膜であっ
て、且つ、この超硬化膜が、物理的蒸着法により成膜さ
れたダイヤモンド状膜（ＤＬＣ）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ
₃）、窒化チタン（ＴｉＮ）あるいは窒化珪素（Ｓｉ₃
Ｎ₄）であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘ
ッド。
【請求項３】前記硬化膜が、厚さ５０ｎｍ以下の薄膜
として成膜されることを特徴とする請求項１に記載の磁
気ヘッド。
【請求項４】前記超硬化膜が、厚さ５０ｎｍ以下の薄
膜として成膜されることを特徴とする請求項２に記載の
磁気ヘッド。
【請求項５】前記硬化膜へのイオン注入に、窒素イオ
ンが採用されることを特徴とする請求項１に記載の磁気
ヘッド。
【請求項６】前記超硬化膜へのイオン注入に、窒素イ
オンが採用されることを特徴とする請求項２に記載の磁
気ヘッド。
【請求項７】前記硬化膜へのイオン注入に、窒素イオ
ンが採用されることを特徴とする請求項３に記載の磁気
ヘッド。
【請求項８】前記超硬化膜へのイオン注入に、窒素イ
オンが採用されることを特徴とする請求項４に記載の磁
気ヘッド。