(57)【要約】【課題】擬似的な信号を押さえ、ノイズの低減をした磁気ヘッドとこれを組み込んだ磁気記録再生装置を提供する。【解決手段】金属磁性膜(8)と非磁性膜(9)とを交互に積層した多層膜が配置され、磁気記録媒体と接する面で前記多層膜と前記多層膜の形成される磁性酸化物基板または非磁性基板とのなす境界が、ギャップ部(3)と平行である磁気ヘッドであって、前記多層膜を構成する金属磁性膜(8)の膜厚を２種類以上とするか、または前記多層膜を構成する金属磁性膜(8)の膜厚を一定としかつこのときの厚みｔが、ｔ＜ｖ×cosθ/fmax（但し、vはヘッドと記録媒体との相対速度、fmaxは使用周波数帯域の上限、θはアジマス角を表す。）を満たすようにする。【選択図】　図４
2004103218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　金属磁性膜と非磁性膜とを交互に積層した多層膜が配置され、磁気記録媒体と接する面で前記多層膜と前記多層膜の形成される磁性酸化物基板または非磁性基板とのなす境界が、ギャップ部と平行である磁気ヘッドであって、
　前記多層膜を構成する金属磁性膜の膜厚を２種類以上とするか、または前記多層膜を構成する金属磁性膜の膜厚を一定としかつこのときの厚みｔが、ｔ＜ｖ×cosθ/fmax（但し、vはヘッドと記録媒体との相対速度、fmaxは使用周波数帯域の上限、θはアジマス角を表す。）を満たすことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
　前記多層膜を構成する金属磁性膜の膜厚を１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲で異ならせる請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
　前記多層膜を構成する金属磁性膜の膜厚の差が５％以上である請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
　前記多層膜を構成する金属磁性膜の膜厚が、１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲で一定である請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
　前記磁性膜が、次式
ＴａＭｂＸｃＮｄ
（但し、ＴはＦｅ，Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも一種の元素、ＭはＮｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ及びＭｎから選ばれる少なくとも一つの元素、ＸはＢ，Ｓｉ及びＧｅから選ばれる少なくとも一つの元素、Ｎは窒素、ａ，ｂ，ｃ，ｄは原子％を示し、それぞれ６５≦ａ≦９３，４≦ｂ≦２０，０≦ｃ≦２０，２≦ｄ≦２０，ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である。）で示される組成の磁性合金膜である請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
　前記非磁性層がＳｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ又はＴａの酸化物である請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項７】
　前記基板が、磁性Mn-Znフェライト単結晶、非磁性フェライト単結晶、α−ヘマタイト、チタン酸カルシウム又はチタン酸マグネシウムである請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項８】
　金属磁性膜と非磁性膜とを交互に積層した多層膜が配置され、磁気記録媒体と接する面で前記多層膜と前記多層膜の形成される磁性酸化物基板または非磁性基板とのなす境界が、ギャップ部と平行である磁気ヘッドを搭載した磁気記録再生装置であって、
　前記多層膜を構成する金属磁性膜の膜厚を２種類以上とするか、または前記多層膜を構成する金属磁性膜の膜厚を一定としかつこのときの厚みｔが、ｔ＜ｖ×cosθ/fmax（但し、vはヘッドと記録媒体との相対速度、fmaxは使用周波数帯域の上限、θはアジマス角を表す。）を満たす磁気ヘッドを搭載したことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項９】
　前記多層膜を構成する金属磁性膜の膜厚を１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲で異ならせる請求項８に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１０】
　前記多層膜を構成する金属磁性膜の膜厚の差が５％以上である請求項８に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１１】
　前記多層膜を構成する金属磁性膜の膜厚が、１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲で一定である請求項８に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１２】
　前記磁性膜が、次式
ＴａＭｂＸｃＮｄ
（但し、ＴはＦｅ，Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも一種の元素、ＭはＮｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ及びＭｎから選ばれる少なくとも一つの元素、ＸはＢ，Ｓｉ及びＧｅから選ばれる少なくとも一つの元素、Ｎは窒素、ａ，ｂ，ｃ，ｄは原子％を示し、それぞれ６５≦ａ≦９３，４≦ｂ≦２０，０≦ｃ≦２０，２≦ｄ≦２０，ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である。）で示される組成の磁性合金膜である請求項８に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１３】
　前記非磁性層がＳｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ又はＴａの酸化物である請求項８に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１４】
　前記基板が、磁性Mn-Znフェライト単結晶、非磁性フェライト単結晶、α−ヘマタイト、チタン酸カルシウム又はチタン酸マグネシウムである請求項８に記載の磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、高周波で優れた特性を有する高密度記録用磁気ヘッドおよびその磁気ヘッドを搭載した磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　磁気記録が高密度化されるに従い、高い保磁力を有する磁性媒体への十分な記録と再生特性を可能とするため、ギャップ近傍に高飽和磁束密度および高透磁率を有する金属磁性膜を配した磁気ヘッドが実用化されている。高密度化と共に、信号の転送レートを上げるために、さらに高い周波数での特性が要求されつつある。こうした要求に対応すべく、従来、図１に示すような断面構造の磁気ヘッドが提案されている（下記特許文献１）。図９はこの磁気ヘッドのギャップ近傍の拡大図である。この磁気ヘッドは、巻き線窓１０を加工した磁性酸化物もしくは非磁性の基板１にスパッタリング法等により磁性金属膜８とSiO2、Al2O3等の非磁性層９とを交互に成膜して積層膜を形成した後、ギャップ３を形成するために所定の厚さのギャップ材を成膜した後、ギャップを介して磁気コアどうしをガラス等により接合して一体化している。５は溶着ガラスである。高周波特性を向上するために多層膜が用いられるのは、多層構造にすると、単層の金属磁性膜に比べて高周波での透磁率が高くなるためである。図２は磁気ヘッドが磁性媒体と摺動する面の構成の１例を示したものである。図１〜２および図９において、２は磁気ヘッドのコアを構成する磁性多層膜、４は磁気ヘッドの巻き線窓、６は溶着ガラス、７は基板１と磁性多層膜２の界面、１０は巻き線窓を形成する溝、１２はアジマス角である。
【０００３】
　図２において、ギャップ３と金属磁性多層膜と基板１との界面７が平行であり、また各非磁性層９とギャップ３もまた平行になっている。
【特許文献１】特許第２９５９９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　しかし、前記従来の磁気ヘッドで記録再生をすると、ギャップに平行な各非磁性層が擬似的なギャップとして作用し、疑似的な信号が重畳的に再生されて信号に歪みを生じ、ノイズが増大してしまうという課題があった。また、こうした疑似信号を有する磁気ヘッドを搭載した磁気記録再生装置は、S/Nが劣化するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
　前記課題を解決するために、本発明の磁気ヘッドは、金属磁性膜と非磁性膜とを交互に積層した多層膜が配置され、磁気記録媒体と接する面で前記多層膜と前記多層膜の形成される磁性酸化物基板または非磁性基板とのなす境界が、ギャップ部と平行である磁気ヘッドであって、
　前記多層膜を構成する金属磁性膜の膜厚を２種類以上とするか、または前記多層膜を構成する金属磁性膜の膜厚を一定としかつこのときの厚みｔが、ｔ＜ｖ×cosθ/fmax（但し、vはヘッドと記録媒体との相対速度、fmaxは使用周波数帯域の上限、θはアジマス角を表す。）を満たすことを特徴とする。
【０００６】
　本発明の磁気記録再生装置は、金属磁性膜と非磁性膜とを交互に積層した多層膜が配置され、磁気記録媒体と接する面で前記多層膜と前記多層膜の形成される磁性酸化物基板または非磁性基板とのなす境界が、ギャップ部と平行である磁気ヘッドであって、
　前記多層膜を構成する金属磁性膜の膜厚を２種類以上とするか、または前記多層膜を構成する金属磁性膜の膜厚を一定としかつこのときの厚みｔが、ｔ＜ｖ×cosθ/fmax（但し、vはヘッドと記録媒体との相対速度、fmaxは使用周波数帯域の上限、θはアジマス角を表す。）を満たす磁気ヘッドを搭載したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
　本発明によれば、擬似的な信号を押さえ、ノイズの低減を図ることが可能となる。また、本発明の磁気記録再生装置は、実質上磁気ヘッドの疑似信号の影響が問題にならないようにすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
　従来、一定の膜厚の金属磁性層を積層して多層膜を構成していたのに対し、本発明は膜厚が異なる金属磁性層を積層して多層膜とするか、または前記多層膜を構成する金属磁性膜の膜厚を一定としかつこのときの厚みｔが、ｔ＜ｖ×cosθ/fmax（但し、vはヘッドと記録媒体との相対速度、fmaxは使用周波数帯域の上限、θはアジマス角を表す。）を満たすことことにより、擬似的な信号を押さえ、ノイズの低減を図ることが可能となる。
【０００９】
　また、本発明の磁気記録再生装置は、多層膜を構成する金属磁性膜の膜厚を２種類以上とするか、または積層膜を構成する各金属磁性膜の膜厚tを、ｔ＜ｖ×cosθ/f　を満たすようにした構成の磁気ヘッドを搭載することにより、実質上疑似信号の影響が問題にならないようにすることが可能となる。
【００１０】
　金属磁性層は膜厚の差が５％未満の場合は擬似的な信号の顕著な低減効果は見られないので、膜厚の差を５％以上異ならせることが好ましい。膜厚に差を持たせる場合は、前記多層膜を構成する金属磁性膜の膜厚を１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲で異ならせる野が好ましい。
【００１１】
　また、膜厚に差を持たせない場合は、前記多層膜を構成する金属磁性膜の膜厚が、１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲で一定であることが好ましい。
【００１２】
　前記磁性膜は、次式
ＴａＭｂＸｃＮｄ
（但し、ＴはＦｅ，Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも一種の元素、ＭはＮｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ及びＭｎから選ばれる少なくとも一つの元素、ＸはＢ，Ｓｉ及びＧｅから選ばれる少なくとも一つの元素、Ｎは窒素、ａ，ｂ，ｃ，ｄは原子％を示し、それぞれ６５≦ａ≦９３，４≦ｂ≦２０，０≦ｃ≦２０，２≦ｄ≦２０，ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である。）で示される組成の磁性合金膜であることが好ましい。
【００１３】
　また、前記非磁性層がＳｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ又はＴａの酸化物であることが好ましい。
【００１４】
　また、前記基板が、磁性Mn-Znフェライト単結晶、非磁性フェライト単結晶、α−ヘマタイト、チタン酸カルシウム又はチタン酸マグネシウムであることが好ましい。
【実施例】
【００１５】
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
　（実施の形態１）
　図５において基板１としてMn-Znフェライト単結晶を用いた。まず、図５および図６に示したように巻き線窓４を形成するための溝１０を砥石を用いて形成した。次に、ギャップ近傍の拡大図である図４に示したように、前記Mn-Znフェライト単結晶にFe-Taターゲットを用いてArガスとN2(窒素)ガスとの混合ガス中でスパッタ法によりFeTaN膜８を、Arガス中で非磁性層としてSiO2膜９をそれぞれ交互に形成して積層膜２を作成した。磁性多層膜のFeTaN膜８の厚みは、0.5μmと1μmとの２種類を交互に積層した。SiO2膜９の膜厚は10nmとした。総膜厚は約6μmである。次に、ギャップ３を形成するため、ギャップ材を成膜してコア半体をギャップ３を挟んで接着した。図８Ａに示したように接着したコアに対して、トラックを形成するための溝１１を砥石で加工した後、図８Ｂに示したようにギャップに対してアジマス角１２の傾きを持たせてチップに切断して磁気ヘッドを作成した。磁気媒体と摺動する面の構成は図２に示したようなものである。
【００１７】
　一方、これと比較するために、磁性多層膜２を形成する際に、図１０に示したように磁性膜FeTaSiN膜８の厚みを0.5μm一定とし、非磁性層SiO2膜９の厚みを10nmとして総膜厚約６μmの積層膜を形成して同様に磁気ヘッドを作成した。図１０の磁性多層膜の構成以外は、上記実施例と同様の構成の磁気ヘッドである。
【００１８】
磁性多層膜の構成が図４に示した本実施例の磁気ヘッドと図１０に示した従来の構成の磁気ヘッドを用いて、実際に磁気テープに信号を記録再生してその特性を調べて比較した。従来例の磁気ヘッドの出力を測定すると、出力の周波数依存性に疑似信号による出力のうねりが見られ、そのうねりの大きさは、平均で3dBであった。一方、本実施例の磁気ヘッドの疑似信号による出力のうねりは平均で1dBと従来の磁気ヘッドに比べ低減されていることがわかった。
【００１９】
　なお、図１１は本発明の一実施形態における磁気ヘッドを搭載したドラムユニットを含む磁気記録再生装置の概略構成図である。図１１において、磁気テープ２４に記録・再生するためのドラムユニット２３には、互いに異なるアジスマ角を有する磁気ヘッド２１，２２が設けられている。前記テープ２４は、ガイドポスト２５〜３０によりカセット３３の供給リール３４からドラムユニット２３、巻き取りリール３５へ案内させながらキャプスタン３１及びピンチローラ３２により供給される。磁気テープ２４は、高速に回転するドラムユニット２３に巻き付く形で磁気ヘッド２１，２２により、記録・再生される。
【００２０】
　（実施の形態２）
　基板１として非磁性フェライト単結晶を用いた。まず、図５に示したように、巻き線窓４を形成するための溝１０を砥石を用いて形成した。次に、ギャップ近傍の拡大図である図３に示したように、前記非磁性フェライト単結晶にFe-Taターゲットを用いてArガスとN2(窒素)ガスとの混合ガス中でスパッタ法によりFeTaN膜８を、非磁性層としてArガス中でAl2O3膜９をそれぞれ交互に形成して積層膜２を作成した。磁性多層膜のFeTaN膜８の厚みは、第一層が0.5μm、第2層が0.55μm、第3層が0.6μm・・・と0.05μmずつ増大する厚みとなるように積層して成膜した。Al2O3膜９の膜厚は5nmとした。総膜厚は約20μmとした。次に、図７に示したようにギャップ３を形成する面を、磁性多層膜２が巻き線窓４の中にのみ残るようにラッピングで研磨した後、ギャップ材を成膜してコア半体をギャップ３を挟んで接着した。図８Ａに示したように接着したコアに対して、トラックを形成するための溝１１を砥石で加工した後、図８Ｂに示したようにギャップに対してアジマス角１２の傾き20°としてチップに切断して、磁気ヘッドを作成した。磁気媒体と摺動する面の構成は図２に示したようなものである。
【００２１】
　一方、これと比較するために、磁性多層膜２を形成する際に、図９に示したように磁性膜FeTaN膜８の厚みを0.5μm一定とし、非磁性層Al2O3膜９の厚みを5nmとして総膜厚約20μmの積層膜を形成して同様に磁気ヘッドを作成した。図９の磁性多層膜の構成以外は、上記実施例と同様の構成の磁気ヘッドである。
【００２２】
図３に示した本実施例の磁気ヘッドと図９に示す磁気ヘッドを用いて、実際に磁気テープに信号を記録再生してその特性を調べて比較した。従来例の磁気ヘッドの出力を測定すると、出力の周波数依存性に疑似信号による出力のうねりが見られ、そのうねりの大きさは、平均で4dBであった。一方、本実施例の磁気ヘッドの疑似信号による出力のうねりは平均で1dBであった。
【００２３】
　本実施例では基板１として非磁性フェライト単結晶基板を用いたが、代わりに磁性基板であるMn-Znフェライトを用いても非磁性単結晶基板を用いたものと同様に、膜厚の異なる構成にすることにより、疑似信号低減に関して同様の効果が得られる。
【００２４】
　（実施の形態３）
　基板１として非磁性フェライト単結晶を用いた。まず、図５に示したように巻き線窓４を形成するための溝１０を砥石を用いて形成した。次に、図６およびギャップ近傍の拡大図、図９、に示したように、前記非磁性フェライト単結晶にFe-Taターゲットを用いてArガスとN2(窒素)ガスとの混合ガス中でスパッタ法によりFeTaN膜８を、Arガス中で非磁性層としてSiO2膜９をそれぞれ交互に形成して積層膜２を作成した。磁性多層膜のFeTaN膜８は一定の厚みとして積層した。1層の厚みはそれぞれ、0.25μm、0.5μm、1μm、2μmとし、SiO2膜９の膜厚は5nmとした。総膜厚は約20μmで全て同じ膜厚である。次に、図７に示したようにギャップ３を形成する面を、磁性多層膜２が巻き線窓４の中にのみ残るようにラッピングで研磨した後、ギャップ材を成膜してコア半体をギャップ３を挟んで接着した。図８Ａに示したように接着したコアに対して、トラックを形成するための溝１１を砥石で加工した後、図８Ｂに示したように、ギャップに対してアジマス角１２の傾きをθ=0°としてチップに切断して磁気ヘッドを作成した。また磁性層の厚みが1μmのものについては、アジマス角１２の傾きをθ=0°以外に10°、20°、30°としてチップに切断して磁気ヘッドを作成した。磁気媒体と摺動する面の構成は図２に示したようなものである。
【００２５】
　実際に磁気テープに信号を記録再生してその特性を調べて比較した。まず、膜厚の異なるθ=0°の磁気ヘッドの出力を測定すると、出力の周波数依存性に疑似信号による出力のうねりが見られるが、そのうねりは多層膜２を構成する磁性膜８の膜厚tに依存して特定の周波数近傍に特に強く現れることを見いだした。磁気テープと磁気ヘッドの相対速度vを10.5m/s、21m/sとして80MHz以下で出力の周波数依存性を測定すると、各磁気ヘッドの出力のうねりが発生する特定の周波数の値は表１に示した値となった。
【００２６】
【表１】
2004103218.tif 000003
　これらの周波数の値を解析すると、磁気テープと磁気ヘッドの相対速度をv、磁性膜８の膜厚をｔ、nを整数(=1, 2, ・・・）とすると、f=n×ｖ/t　の近傍で特に出力のうねりが強く現れることがわかった。
【００２７】
　また、磁性層の膜厚が1μmでアジマス角がθ=0°、10°、20°、30°の磁気ヘッドについて、磁気テープと磁気ヘッドの相対速度を10.5m/sに固定して、周波数が50MHz以下で出力の周波数依存性を同様に測定した。疑似信号の特に強く現れる周波数の値をまとめたのが表２である。
【００２８】
【表２】
2004103218.tif 000004
　この結果を見ると、アジマス角が大きくなると疑似信号の現れる周波数が低周波側にシフトしていることがわかる。この値を解析した結果、アジマス角θ≠0°の場合の疑似信号の現れる周波数はθ=0°の場合の周波数を基準に、
f(θ)=f(θ=0°)×cosθ
となる事を見いだした。
【００２９】
　前記磁性層の膜厚依存性の結果とあわせると、磁気テープと磁気ヘッドの相対速度をv、磁気ヘッドの磁性膜８の膜厚をｔ、アジマス角をθ、nを整数(=1, 2, ・・・)とすると、疑似信号の強く現れる周波数fは、
f=n×ｖ×cosθ/t
と表されることがわかる。すなわち、疑似信号の強く現れる周波数は一般に複数現れるが、その周波数のうち最も低いものはn=1に相当するｖ×cosθ/tである。
【００３０】
　以上の結果から、磁気テープと磁気ヘッドの相対速度がv、使用する周波数の上限がfmaxである磁気記録再生装置において、fmax<v×cosθ/tを満たす磁気ヘッドを搭載することにより、磁気記録再生装置としては、磁気ヘッドの疑似信号の影響を実質上受けないようにすることが可能となる。
【００３１】
　なお、本実施例の磁気記録再生装置に搭載された磁気ヘッドは、基板１として非磁性フェライトを用いたものであるが、代わりに、MnZn単結晶フェライト等の磁性基板を用いた磁気ヘッドにおいても磁性多層膜として、磁性膜の厚みがfmax<v×cosθ/tを満たすような構成とすることにより、磁気記録再生装置における、磁気ヘッドの疑似信号の影響を実質上受けないようにすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来の一般的な磁気ヘッドの断面図。
【図２】同、磁気ヘッドの磁気記録媒体と摺動する面を示す図。
【図３】本発明の実施の形態２における磁気ヘッドのギャップ近傍の断面拡大図。
【図４】本発明の実施の形態１〜３における磁気ヘッドのギャップ近傍の断面拡大図。
【図５】同、磁気ヘッドのコアを構成する基板に巻き線窓を加工する工程の図。
【図６】同、磁性多層膜を成膜後のコアを示す断面図。
【図７】図６で示したコアをラップした後の図。
【図８】本発明の実施の形態１〜３における製造工程を示し、Ａはギャップで接着したコアにトラック形成するための溝を加工する工程図、Ｂはトラックを形成した後、チップに切断する工程を示す図。
【図９】従来の磁気ヘッドのギャップ近傍の断面拡大図。
【図１０】従来の磁気ヘッドのギャップ近傍の断面拡大図。
【図１１】本発明の一実施形態における磁気記録再生装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００３３】
１　磁気ヘッドのコアを構成する磁性または非磁性の基板
２　磁気ヘッドのコアを構成する磁性多層膜
３　磁気ヘッドのギャップ部
４　磁気ヘッドの巻き線窓
５　溶着ガラス
６　溶着ガラス
７　基板と磁性多層膜の界面
８　磁性多層膜を構成する磁性金属膜
９　磁性多層膜を構成する非磁性膜
１０　巻き線窓を形成する溝
１１　トラックを形成する溝
１２　アジマス角
２１，２２　磁気ヘッド
２３　ドラムユニット
２４　磁気テープ
２５〜３０　ガイドポスト
３１　キャプスタン
３２　ピンチローラ
３３　カセット
３４　供給リール
３５　巻き取りリール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004103218.tif 000012
【図９】
2004103218.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
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