(57)【要約】      （修正有）【課題】磁性材料と非磁性材料とから構成される磁気ヘッドの偏摩耗量を正確に定量的に測定することは従来の光学顕微鏡による干渉縞やレーザ干渉法では困難であった。磁気ヘッドの偏摩耗量を正確に定量的に測定する評価方法を提供する。【解決手段】少なくとも、磁性材料5と非磁性材料4とから構成される磁気ヘッド1の評価方法において、磁性層中の磁性膜と非磁性膜さらには絶縁膜に生じる複雑な偏磨耗形状を正確に且つ定量的に把握する為、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて該磁気ヘッドの偏摩耗量を定量評価する。【選択図】図１
2005285252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、磁性材料と非磁性材料とから構成される磁気ヘッドの評価方法において、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて該磁気ヘッドの偏摩耗量を定量評価することを特徴とする、磁気ヘッドの評価方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも、磁性材料と非磁性材料とから構成される磁気ヘッドの偏摩耗を評価する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ヘッドは、磁気記録再生装置に搭載されて、磁気記録媒体に対して情報信号の記録及び／又は再生（以下、記録再生という。）を行うものである。このような磁気記録再生装置としては、例えばビデオテープレコーダやＤＡＴ（Digital Audio Tape）レコーダ等のように、高速で回転するドラムに磁気ヘッドを備え、このドラムに対してテープ状の磁気記録媒体を摺動させて、いわゆるヘリカルスキャン方式によって記録再生を行うものがある。また、例えば磁気ディスクや光磁気ディスク等のようなディスク状の磁気記録媒体に対して磁気ヘッドによって記録再生を行う、ハードディスク装置やフレキシブル磁気デイスク装置などがある。
【０００３】
磁気ヘッドは、一般に、高透磁率である磁性材料によって形成された磁気コアとガード材としての非磁性材料によって形成された非磁性基板とからなり、前記磁気コアに対して、コイルが巻回されることによって構成されている。このような磁気ヘッドは、磁気コアとコイルとの電磁誘導を利用して磁気記録媒体に対する記録再生を行うことから、電磁誘導型（インダクティブ型）の磁気ヘッドと称される。
【０００４】
前記磁気コアは、磁気記録媒体と対向する部位に、微小な間隙、すなわち磁気ギャップが形成されている。磁気ヘッドは、磁気ギャップに生じる漏れ磁界を磁気記録媒体に印加することによって、磁気記録媒体に対して磁気信号の記録を行う。また、磁気ヘッドは、再生時に、磁気記録媒体に記録された磁気信号の磁界を、磁気ギャップを介して磁気コアに取り込み、コイルによって検出する。
【０００５】
磁気コアに用いられる磁性材料としては、高い透磁率と、高い飽和磁束密度を有する、Ｆｅ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金等が用いられる。また、磁気コアを挟み込むガード材としての非磁性基板には、Ｍｎ−Ｚｎフェライト単結晶やアルチック（Ａｌ−Ｔｉ−Ｃ）等の高硬度耐摩耗材料が用いられる。
【０００６】
磁気ヘッドは、磁気記録媒体と対向する磁気ギャップ面が、磁気記録媒体と適切に接触できるように、最適な形状に研削加工して仕上げられる。
【０００７】
例えば、特に短波長信号の再生に用いられる積層型磁気ヘッドは、一対の非磁性基板により磁性層を挟み込んでなる磁気コア半体同士が、磁性層の端面同士を対向させて突き合わされ、これら磁性層が突き合わされた界面に磁気ギャップが形成されてなる磁気ヘッドである。すなわち、積層型磁気ヘッドでは、磁性層によって磁気コアが形成され、非磁性基板が、磁気コアを保持するガード材としての機能を有している。
【０００８】
ところで、前述の積層型磁気ヘッドは、一般に、磁気記録媒体を摺動させながら記録再生を行う用途に用いられている。この場合に、前述したように、金属材料である磁性層は、セラミック材料である非磁性基板に比較して非常に軟らかいため、磁気記録媒体が摺動することによる磁性層の摩耗量が、ガード材としての非磁性基板の摩耗量と比較して大きい。これにより、一般に積層型磁気ヘッドでは、磁性層によって構成される磁気コアが、非磁性基板よりも速く摩耗してしまい、結果として、磁性層部分が非磁性基板よりも凹んでしまう。すなわち、偏摩耗が生じてしまうという問題があった。
【０００９】
偏摩耗が生じると、信号を記録再生する磁気ギャップと磁気記録媒体との間に間隙が生じ、記録再生能力が劣化する。この傾向は、短波長信号になればなるほど大きくなるため、近年の高容量磁気記録媒体の記録再生時に大きな問題となる。このため、磁気ヘッドや磁気テープの設計開発者にとっては、この偏摩耗量を小さくすることが重要であり、偏摩耗量をより正確に定量的に評価することが必要となっている。
【００１０】
従来、偏摩耗の評価は、光学顕微鏡による干渉縞（特許文献１）、レーザ干渉法（特許文献２）による定性的な評価がもっぱら行われているにすぎなかった。
【００１１】
【特許文献１】特開平６−２５４７７０号公報
【特許文献２】特開平８−２２２４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このように、上記従来技術では、上述した近年の磁気記録再生装置および磁気記録媒体の分野における記録信号の短波長化にともなう、より微小な偏摩耗量の測定には対応できていないのが実情である。
【００１３】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、少なくとも、磁性材料と非磁性材料とから構成される磁気ヘッドの偏摩耗量を正確に定量的に測定する評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、前記目的を達成するため、種々の評価方法を鋭意検討した結果、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いると、少なくとも、磁性材料と非磁性材料とから構成される磁気ヘッドの偏摩耗量が正確に定量的に評価できることを見いだし、本発明をなすに至った。
【発明の効果】
【００１５】
上述したように、本発明によれば、磁気ヘッドの偏摩耗量が正確に定量的に評価できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の詳細を図面を参照しながら、上述した積層ヘッドを例にとって、さらにヘッド構造を説明する。
【００１７】
以下、電磁誘導型（インダクティブ型）の磁気ヘッドを例にとって説明するが、高記録密度の薄層磁性層の再生に用いられる磁気抵抗効果型（マグネットレスジスティブ（ＭＲ）型）ヘッドも、同じくＭＲ素子（磁性材料）、磁極（磁性材料）と支持体（非磁性材料）とからなり、ＭＲ素子、磁極の部分の偏摩耗が問題となるので、本発明の評価方法が適用できることは言うまでもない。
【００１８】
磁気ヘッド１は、図１に示すように、第１の磁気コア半体２と第２の磁気コア半体３とが磁気ギャップＧｐを介して突き合わされ、接合一体化されて構成されている。また、これら第１の磁気コア半体２及び第２の磁気コア半体３は、それぞれ、一対の非磁性基板４の間に磁性層５が挟み込まれるように配設され、これら一対の非磁性基板４と磁性層５とが互いに接合一体化されてなる。そして、磁気ヘッド１は、これら第１の磁気コア半体２及び第２の磁気コア半体３が、それぞれの磁性層５の端面同士を磁気ギャップＧｐを介して突き合わされ、ガラス溶着によって接合一体化されている。
【００１９】
ところで、磁気ヘッド１において、磁性層５は、図２に示すように、磁性薄膜１０と非磁性薄膜１１とを交互に積層することにより構成される単位積層膜１２を、絶縁膜１３を介して複数積層して構成されている。すなわち、磁気ヘッド１は、いわゆる積層型磁気ヘッドとして構成されている。磁気ヘッド１は、磁気コアを構成する磁性層５が、上述したように積層構造を有していることによって、渦電流損失の低減を量り、ヘッド効率を向上することができる。なお、図２は、磁気ヘッド１の媒体摺動面１ａを拡大して示した図である。また、図２においては、磁性層５の積層構造を省略し、その一部だけを図示している。
【００２０】
前記磁性薄膜には、高い透磁率と、高い飽和磁束密度を有する、Ｆｅ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金等が用いられる。前記非磁性薄膜、および絶縁膜には、ＳｉＯ２が用いられる。先述したように、磁気ヘッドの磁性層５の部分は、非磁性基板の部分に比較して軟らかいので磁気記録媒体との摺接により速く摩耗し、凹みを生じる（偏摩耗）。特に、前記積層ヘッドにおいては、磁性層５が上述したように、磁性薄膜１０と非磁性薄膜１１さらには絶縁膜１３とから構成されており、磁性層の中でも磁性薄膜と非磁性薄膜、絶縁層との間でも偏摩耗が生じる場合がある。磁性層５の幅方向の厚さは、通常８〜２０μｍと比較的小さく、この部分で生じる複雑な偏摩耗形状を正確にかつ定量的に把握するのは、従来の光学顕微鏡による干渉縞（特許文献１）、レーザ干渉法（特許文献２）を用いた方法では、困難であった。
【００２１】
そこで、本発明者らは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を使用して積層ヘッドの磁気記録媒体との摺動面を観察することにより、磁性層５の部分の偏摩耗形状を正確にかつ定量的に把握することができることを見出した。
【００２２】
本発明者らの検討によると、光干渉やレーザ干渉を利用した測定では、比較的広範囲（数１０μｍ×数１０μｍ〜数１００μｍ×数１００μｍ）の視野の凹凸が測定できるが、レーザ干渉法では、Ｚ軸方向（高さ方向）の分解能が１００ｎｍ程度が限界で、前述した偏摩耗の測定には精度が不十分であり、光干渉法では、白色光による干渉を利用する装置（例えば、ＺＹＧＯ社製の汎用三次元表面構造解析装置ＮｅｗＶｉｅｗ５０００）を使用すれば、Ｚ軸方向の分解能は数ｎｍまで得られるものの、材質の輝度、屈折率、反射率の影響を大きく受けることが分った。
【００２３】
したがって、光干渉法で磁気ヘッドのような複合材料の摩耗部分を測定しても、正確なプロフイールが得られないことが分った。例えば、磁気ヘッドのＳｉＯ２からなる非磁性薄膜および絶縁膜は、実際以上に凹んだように観察され、正確な偏摩耗形状が得られない。
【００２４】
一方、探針試料表面を走査するＡＦＭ法では直接表面を走査するので、実形状に即した値が得られる。
【００２５】
ＡＦＭ法による測定では、タッピングモードで測定することが好ましい。タッピングモード以外のコンタクトモード、ノン−コンタクトモードでは、試料表面に探針が接触しつつ走査されるため、試料表面や探針に損傷が生じる場合があったり、分解能が低下する場合がある。
【００２６】
タッピングモードでは、振動するプローブを試料上方から接近させ、軽く試料に接触して、試料のAFM像を得る。測定にあたっては、接触する際のタッピングフォース（ドライブアンプリチュード、電圧値Ｖで表す）は、０．５〜２．０Ｖが好ましく、１．１〜１．６Ｖがより好ましい。また、走査速度は、０．２〜１．５Ｈｚが好ましい。この範囲のタッピングフォースが好ましいのは、０．５Ｖ未満では針先の摩耗が大きくなって使用寿命が短くなり、２．０Ｖを越えるとシャープな表面形状データが得られないからである。
【００２７】
探針の走査速度は、０．２〜１．５Ｈｚが好ましい。この範囲のスキャン速度が好ましいのは、０．２Ｈｚ未満では、測定に長時間を要し、１．５Ｈｚを越えると、走査方向の粗さの分解能が十分得られないからである。
【実施例１】
【００２８】
以下、実施例によって本発明のＡＦＭによる磁気ヘッドの評価方法を具体的に説明する。
【００２９】
ヘッドが初期状態のヒューレットパッカード社製ＤＡＴ７２ドライブを用い、日立マクセル社製ＤＡＴ７２テープ（リファレンステープ）の出力を測定した。そして、偏摩耗を生じさせることを目的に、５０℃、５％ＲＨの環境下で市販のＤＡＴ７２テープを長時間走行させ、ヘッドに偏摩耗が生じ、リファレンステープの出力が５０％以下になることを確認してから、ＡＦＭ測定装置（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製D３１００）を用いて、タッピングモードにて、測定視野を４０μｍ×４０μｍ、タッピングフォース１．５Ｖ、走査速度０．５Ｈｚで測定し、ヘッド表面の偏摩耗量を求めた。また、光干渉法形状測定装置（ＺＹＧＯ社製汎用三次元表面構造解析装置ＮｅｗＶｉｅｗ５０００）を用いて、走査型白色光干渉法にて、測定視野を３５０μｍ×２６０μｍ、Ｚ軸方向の走査長を５μｍで測定し、ヘッド表面の偏摩耗量を求めた。何れの測定法にても、得られた三次元形状データ（図３、４のｂ）からヘッドの走行方向に１０個所の断面曲線（図３、４のｃ）を得て、ヘッドの各部位の偏摩耗量を求めた。なお、レーザ干渉法にても、本実施例による偏摩耗を測定しようとしたが、偏摩耗は観察できなかった。得られた結果を表１に示した。
【００３０】
【表１】
2005285252.tif 000003
【００３１】
表１から明らかなように、レーザ干渉法では、精度不足のため、ヘッド各部位の摩耗差は認められず、また、光学干渉法では、材料の差の影響を受け、磁性薄膜部は実際以上に大きな値となった。それに対して、本発明によれば、探針による走査を行うため、材質の輝度、屈折率、反射率の影響を受けず、正確に定量的にヘッドの各部位の偏摩耗を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】磁気ヘッドの一構成例を示す概略斜視図である。
【図２】磁気ヘッドの媒体摺動面の一例を示す概略平面図である。
【図３】ＡＦＭ法によるヘッド表面形状測定データの一例である。〔（ａ）は平面データ、（ｂ）は斜視三次元データ、（ｃ）は断面データである。〕
【図４】光学干渉法によるヘッド表面形状測定データの一例である。〔（ａ）は平面データ、（ｂ）は斜視三次元データ、（ｃ）は断面データである。〕
【符号の説明】
【００３３】
１    磁気ヘッド
２    第１の磁気コア半体
３    第２の磁気コア半体
４    非磁性基板
５    磁性層
６    当たり幅規制溝
７    巻線窓
１０    磁性薄膜
１１    非磁性薄膜
１２    単位積層膜
１３    絶縁膜
【図１】
2005285252.tif 000004
【図２】
2005285252.tif 000005
【図３】
2005285252.tif 000006
【図４】
2005285252.tif 000007