JPS63212883A - 磁性薄膜の磁化特性検出方法 - 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】 （発明の技術分野） この発明は、磁気テープや磁気カードの磁気ストライブ
等の磁性薄膜の磁化特性を検出するための方法に関する
。

（技術的背景と解決すべき問題点） 情報化社会の進展に伴ない、磁気カードあるいはデータ
記録媒体としての磁気テープ、磁気ディスク等は既に大
きな市場になっているが、今後もさらに大きく発展する
ことは容易に予測できる。これらの媒体が大量、安定、
低価格に生産されるためには、更に研究開発の進展１品
質レベルの向上などが求められており、これらのことを
支援するための手段の一つとして、媒体の磁化特性を計
測する装置が使用されている。

ここにおいて検出方法の一例として、先ず環状試料にお
ける磁化特性の一般的な検出方法を説明すると、測定し
ようとする磁性体に磁界Ｈを印加すると、この大きさに
よって磁性体に発生ずる磁束量Φが変化する。そして、
磁界Ｈを横軸に、磁束Φを縦軸にして、この様子をグラ
フにしたものを磁化曲線（ヒステリシスループ）という
が、この磁化曲線は一般的に第９図に示す構成で得られ
る。すなわち、円環状の磁性体１００の１次側に磁化コ
イル１０１が巻回されると共に（巻数Ｎ＋）、２次側に
検出コイル１０２が巻回されている（巻数Ｎ２）。そし
て、磁化コイル１０１に低周波発振器１０３から低周波
の三角波が印加されると共に、抵抗Ｒ１が直列に介挿さ
れている。

ここで、磁性体１００内の磁界Ｈは磁化コイル１０１に
流れる電流Ｉｔに比例するとみなせるので、磁性体１０
０の磁路長をｌとするととなる。一方、発生する磁束Φ
は検出コイル１０２の出力電圧Ｖ、を積分することによ
って得られる。つまり、出力電圧ＶＣは ・・・・・・・・・（２） であるから となる。このように電圧Ｖ、、ＶＣを測定することによ
フて磁化曲線（Φ−Ｈ曲線）が得られる。

また、電圧ｖ２を縦軸にとると、透磁率に比例した出力
が得られる。

このような原理に基ずく磁性体測定装置は、１９７３年
発行の０横河技報　Ｖｏｌ、１７　　Ｎｏ、２”の４９
頁〜７２頁に述べられている。しかしながら、この測定
装置は高透磁率材料、永久磁石などの板、ブロック材、
磁性粉、磁性薄膜などを測定対象にして汎用性をもたせ
ているが、機能、操作性９価格などに難点がある。特に
磁気テープの測定には、ある装置の構成上ある大きさに
揃えて、第１θ図に示す如く１０枚程度の厚さにした試
料１１０を用いなければならず、非常に面倒であった。

また、磁気カード等の磁気ストライブの測定を、磁気カ
ードに層設した状態のままで行なうことは不可能であっ
た。

（発明の目的） この発明は上記問題点に鑑みなされたもので、この発明
の目的は、磁気テープ、　Ｉｉｎ気ストストライブ磁性
薄膜の磁化特性を非常に簡便に、かつ試料を物理的に破
壊したり変形することなく検出できるようにした磁化特
性検出方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この発明は磁性薄膜の磁化特性検出方法に関するもので
、上記この発明の目的は、差動型磁気ヘッドの１次コイ
ルに低周波信号を印加し、磁性薄膜が前記差動型磁気ヘ
ッドのギャップ部に接触又は近接した状態で前記低周波
信号により磁界を変化させ、このときの前記差動型磁気
ヘッドの２次コイルの差動出力電圧に基づいて前記磁性
薄膜の磁化特性を求めることによって（発明の作用） この発明では差動型磁気ヘッドに１次コイル及び２次コ
イルを巻回し、前記１次コイルに低周波信号を印加する
と共に、前記差動型磁気ヘッドの検出側ヘッドに被検出
体が有る時と無い時の差動出力電圧の差に基づいて、磁
束Φ−磁界Ｈの磁化特性曲線を求めている。なお、磁束
Φが求まれば、測定断面積をＳとしたとき、磁束密度Ｂ
はΦ／Ｓとなるので、一般的なり−Ｈ曲線も求めること
ができる。

（発明の実施例） 第１図はこの発明方法の原理構成を示しており、上下及
び左右に対称のＨ字状の磁気コア１には、巻き数Ｎ１の
直列に接続された１次コイル２′ＨＬび３が巻回される
と共に、巻数Ｎ２Ｏ２次コイル４及び５がそれぞれ分離
して巻回されており、１次コイル２及び３はＩ　Ｎ１０
１（ｚ程度の低周波三角波を出力する発振器６に接続さ
れている。磁気コアｌの下部には検出側のギャップ部＋
Ａ％　−１−躯Ｌ７　乙＋　ＵＦ姶用ｆｆ１ｌｌｎ　ｉ
ｆ　Ａｓ　−Ｊ　）Ｗ　ＩＲ％　ソｈ。

ぞれ設けられている。また、発振器６及び１次コイル２
の間には電気抵抗ｒが介挿され、この抵抗ｒによる降下
電圧Ｖｌは増幅器７を介して得られる。２次コイル４の
出力電圧Ｖｓは増幅器１０を介して得られ、２次コイル
５の出力電圧ＶＳＣは増幅器１１を介して得られ、出力
電圧Ｖ、及びＶＳＣは差動増幅器１２へ入力されている
。増幅器１０、増幅器１１．差動増幅器１２のゲインは
便宜上１と設定する。そして、コイル部の磁気コア１の
断面積をＳ、ギャップ部１への磁気コア断面積をＳｌ、
コア磁路長をλ、ギャップ長をｊＺｇ、磁気コア１の透
磁率をμ、空気の透磁率なμ。とする。

先ず、検出側のギャップ部ＩＡの発生磁界について述べ
る。

ギャップ部ＩＡに何も媒体を接触させない状態の磁束Φ
は、磁気コア１の磁気抵抗をＲ（−１１７μｓ）、ギャ
ップ部ＩＡの磁気抵抗をＲ，（・β、／μ。ｓｒ）とす
ると、 であり、ギャップ部ＩＡの磁界Ｈｇは であり、更にＶｌ−１ｒであることから、磁界Ｈ５と電
圧■１との関係は となる。

次に、磁気抵抗Ｒ＜＜Ｒ，の関係により第２図に示すよ
うにギャップ部ＩＡにおいては磁束Φは広がりを有し、
磁性薄膜２０の内部にも一部の磁束が見かけ上ギャップ
長λ１の方向に平行に近い状態になる。いま磁気薄膜２
０をギャップ部ＩＡに接触させた時の磁束をΦ１とする
と、２次コイル４の起電圧ｖ５は ・・・・・・・・・（８） ・・・・・・・・・（９） であり、非検出側の２次コイル５の起電圧ＶＳＣは磁束
をΦ。とすると、 となる。従って、差動増幅器１２による差動後の出力Ｖ
Ｄは（８）〜（１０）式より、磁性薄膜２０が無いとき
は であり、磁性薄＋１！＠２０が有るときはｄ（Φ、−Φ
Ｃ） ・−Ｎ２　□　　　　　　・・・・・・（１２）ｔ となる。ここで磁束Φは、発振器６より低周波の三角波
が１次コイル２及び３に印加されていることから単調増
加又は減少する。このような差動増幅器１２の出力Ｖ、
、　Ｖｌをコンピュータ内に取込むと共に、印加磁界Ｈ
で同期をとり、（１１）及び（１２）式の差をとること
によフて、磁性薄膜２０を設定したことによる磁束Φの
増分に基づく電圧Ｖ。゛を算出することができる。尚、
磁性薄膜２０がないときの差動増幅器１２の出力ＶＤは
ほぼ零に近いので大まかな検出でよい場合、または磁気
コア１の製造精度を高めて出力Ｖ。が零となっている場
合（キャンセル側と検出側の特性を完全に一致させれば
、ＶＳ＝ＶＳＣとなる）には、差動出力ｖ０をコンピュ
ータ内に取込む必要はなく、ＶＤＩ　をＶ。゛　とする
ことができる。

そして、磁性薄膜２０の断面積をＳ＋（−厚さｔｘ幅Ｗ
）とすると、この部分の磁束密度Ｂ１は、Φ１−Φ−Φ
°−Ｂ１・Ｓ、　　　　・・・・・・・・・（１４）と
おくことができ、（１３）式より ・・・・・・・−（１５） である。

磁性薄膜２０の透磁率μｍは（正確には磁化率χとなり
、μ、−χ−μｍ°−１１μｍ°は真の透磁率）は となる。（１３）式において各磁界強度におけるデータ
を加算することによって、ソフトウェア積分を行なう。

すなわち、 ・・・・・・・・・（１７） であるから となる。ここに、Δｔはサンプリング周期であり、加算
は印加磁界Ｈの１周期分とする。

ここで、上記ソフトウェア積分を説明すると、第３図の
特性Ｉは磁界Ｈに対する前記（１３）式による電圧ｖＤ
°の変化ｖ　（Ｈ）を示すものであり、この特性Ｉにお
いて任意の点をＶｌとする。

次に、この初期値Ｖｌからデータサンプリング周期ΔＨ
を使って以下のような積分値ψを得る。

・・・・・・・・・（１９） 磁束Φ１０．．は以下のような補正を施せば求めること
ができる。

・・・・・・・・・（２０） ここでψ１とψｌｅｇは磁化曲線の重心に対して対称な
値とする。尚、ψ１は必ずしも積分初期値を選ぶ必要は
なく重心対称値であればよい。

従って、磁束Φ１や。が横軸Ｈ（磁界）に対しての積分
値となる。この特性は第３図においてＩＸで示される。

つまり、第３図の特性ＩをＶｌからｆ、ｌ−して行くと
、特性Ｉ！の曲線が得られるのである。ここに、ｎは初
期値ｉからサンプリング周期ΔＨごとに数えられた整数
を表わす。そして、（２０）式と前記（１８）式を対応
づけると一□（ψ１＋ψ、、、）） ・・・・・・・・・（２１） となる。

以上のようにして得られた磁界Ｈと磁束Φ゛で磁化曲線
を描くと、第４図のように、特性■を縦軸方向にシフト
した曲線となる。

ところで、この発明に用いる磁気コア及び１次コイル、
２次コイルの巻回は第１図のものに限定されるものでは
なく、第１図の磁気コア１を縦軸中央部又は横軸中央部
で折曲した構造でも良く、第５図に示すように磁気コア
１の接続アームＩＣに１次コイル３０を巻回しても良い
。また、第６図に示すように磁気コア１の各アームに１
次コイル３１〜３４を直列に巻回すると共に、たとえば
１次コイル３１及び３４に重ねて２次コイルを巻回して
も良く、第７図に示す如く磁気コア４０．４１に分離し
てシールド材４２で磁気シールドすると共に、磁気コア
４０に１次コイル４３及び２次コイル４４を巻回し、磁
気コア４１に１次コイル４５及び２次コイル４６を巻回
しても良い。さらに、第８図に示す如く磁気コア５０及
び５１を完全分離し、各磁気コア５０及び５１にそれぞ
れ１次コイル及び２次コイルを巻回するようにしても良
い。ざらに又、上述では低周波の三角波を１次コイルに
印加するようにしているが、正弦波等であっても良い。

また、ソフトウェアによる積分方式を採用せずに、ＣＲ
の積分回路によって差動出力電圧Ｖ。１を積分してもよ
い。なお、この場合磁性薄膜２０がないときの差動出力
電圧Ｖ。を無視することができないとぎには、磁性薄膜
２０があるときの差動出力電圧ＶＤＬの積分値と、ない
ときの差動出力電圧Ｖ。の積分値とをコンピュータ内に
取込み、印加６ｎ界で同期をとり、差をとることによっ
て精度を高めることも可能である。

さらに、磁気コアの形状及び１次コイル、２次コイルの
巻回方法は、第１１図に示すようにしても良い。すなわ
ち板状の磁気コア６０に１次コイル６１を巻回すると共
に、磁気コア６０の両端部に結合されたコの字状の磁気
コア６２及び６３に、それぞれ２次コイル６４及び６５
を巻回している。

（発明の効果） 以上のようにこの発明方法は、操作としては差動型磁気
ヘッドのギャップ部を磁性薄膜に接触または近接させる
たけで良いので、非常に簡便となる。また、Φ−Ｈ曲線
はソフトウェアによる積分方式を採用すればドリフト等
の影響による誤差がなくなり、精度の良い結果か得られ
る。さらに、磁性薄膜を予め定をサイズに加工する必要
もない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の詳細な説明するための図、第２図〜
第４図はこの発明の詳細な説明するだめの図、第５図〜
第８図及び第１１図はそれぞれ磁気コア及びコイルの他
の巻回の様子を示す図、第９図は磁性特性の一般的な検
出を説明するための図、第１０図は従来の磁性薄膜の検
出を説明するための図である。 １・・・磁気コア、２．３・・・１次コイル、４．５・
・・２次コイル、６・・・低周波発娠器、１０．１１・
・・増幅器、１２・・・差動増幅器。 出願人代理人　　　安　形　雄　三 某　ｔ　図 Ｕ 羊　２　氏 茶３　国 φ１ 茶４　屈 蔓７　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）差動型磁気ヘッドの１次コイルに低周波信号を印
   加し、磁性薄膜が前記差動型磁気ヘッドのギャップ部に
   接触または近接した状態で前記低周波信号により磁界を
   変化させ、このときの前記差動型磁気ヘッドの２次コイ
   ルの差動出力電圧に基づいて前記磁性薄膜の磁化特性を
   求めるようにしたことを特徴とする磁性薄膜の磁化特性
   検出方法。
2. （２）前記低周波信号の周波数が１〜１０Ｈｚ程度であ
   る特許請求の範囲第１項に記載の磁性薄膜の磁化特性検
   出方法。
3. （３）前記低周波信号として低周波三角波を用いた特許
   請求の範囲第１項に記載の磁性薄膜の磁化特性検出方法
   。