CN101051471A - 磁带驱动器装置和磁带记录装置 - Google Patents

Abstract

一种整体记录头，用于线性磁带驱动器系统中，包括环绕刻纹的滚柱导向部件和记录头传动机构部件。在滚柱导向部件的表面上加入环绕条纹特征，提供了充分的摩擦接触力，用作减少横向移动，并进一步衰减了磁带的高频横向扰动。减少的横向扰动的高频成分显著地改进了传动机构实现所期望的磁轨跟踪控制的能力。刻纹的滚柱导向部件由两个实心圆柱接触面整体地形成，它们被容纳记录头传动机构部件的环绕沟槽分开。

Description

磁带驱动器装置和磁带记录装置

技术领域

一般来说，本发明涉及数据存储系统，尤其是线性磁带驱动器系统。更确切地说，本发明提供了新的设计，显著改进了线性磁带驱动器系统中的磁轨密度。

背景技术

磁性介质代表了计算机系统数字数据存储的常见形式。在磁性存储系统中，线性磁带驱动器系统在许多企业应用中用于数据管理。磁性介质目前也使用在硬盘驱动器系统中。典型情况下，因为硬盘驱动器系统的面密度、线密度和磁轨密度更高，所以它们具有的存储容量大于线性磁带驱动器系统。面密度是存储系统的物理计量，它与磁性存储介质每单位表面面积的数据位数有关。同样，线密度是数据磁轨的每单位长度的数据位数的计量，磁轨密度是能够被装入给定形式磁性介质内数据磁轨数目的计量。一般来说，较大的密度值对应于磁性存储系统较高的存储容量。

在一种常规的磁带设计中，滚柱导向部件采用平滑的表面，在读写操作期间磁带与其接触。平滑的滚柱表面不允许在其上形成足够的摩擦接触力。在读写操作期间不足的摩擦接触力会导致磁带形成明显的横向移动。

线性磁带驱动器系统常规设计的再一个问题是滚柱之间的间隔大，它使得磁带在大跨度上得不到支持。滚柱间无约束的磁带在离开滚柱和供带盘时易于形成产生高频横向扰动的横向运动，这种横向扰动能够传播到记录头。

由于在滚柱末端布置了包含记录头的传动机构，进一步抑制了常规线性磁带驱动器系统的性能。结果，磁带中的任何横向扰动都将传播到记录头。典型情况下，包含记录头的传动机构被设计为通过闭环伺服控制进行磁轨跟踪。磁轨跟踪伺服控制命令传动机构横向移动，以便跟踪磁带上的目标数据磁轨。

由于磁带经历了高频横向扰动，磁轨跟踪伺服控制可能无法在其频率带宽内保持所期望的磁轨跟踪性能。因为传动机构不能跟踪目标数据磁轨而导致的误差，本文也称作磁轨跟踪误差，由此(在常规设计中)强加了对磁带磁轨宽度的性能限制，因为它不能小于该磁轨跟踪误差。这种限制从而规定了线性磁带驱动器系统常规设计的磁轨密度。

鉴于线性磁带驱动器常规设计中尚未解决的问题，需要一种改进的设计能够有效地解决以上问题。优选情况下，改进的设计应当能够充分地减少磁带的高频横向扰动。此外，改进的设计也应当能够显著地减少磁轨跟踪误差。通过成功地解决以上关注的问题，改进的设计应当使线性磁带驱动器系统能够实现更高的磁轨密度，从而实现更大的存储容量。

发明内容

本发明的特征是提供线性磁带驱动器系统中使用的一种新的整体记录头。该记录头包括环绕刻纹的滚柱导向部件和记录头传动机构部件。在滚柱导向部件的表面上加入了环绕条纹，所以提供了充分的摩擦接触力，由此产生的效果是减少磁带横向移动并衰减磁带的任何高频横向扰动。减少的横向扰动高频成分使传动机构实现所期望的磁轨跟踪控制的能力大为改进。

在优选实施例中，刻纹的滚柱导向部件由两个实心圆柱接触面整体地形成，它们被具有恒定宽度的环绕沟槽分开。记录头传动机构部件包括U形头。

在另一个优选实施例中，刻纹的滚柱导向部件由两个可拆卸的空心圆柱面形成，它们设计为在空心内部空间之间容纳不强制其装配在环绕沟槽之内的记录头传动机构部件。

附图说明

通过参考以下说明和附图，本发明的特征以及其实现方式将变得显而易见，并且本发明本身也将得到理解，其中：

图1是常规线性磁带驱动器系统的透视图；

图2是本发明的线性磁带驱动器系统的透视图，显示出包括刻纹滚柱导向部件和记录头传动机构部件；

图3是图2中刻纹滚柱导向部件优选实施例的透视图，显示出由两个实心圆柱面形成，其间带有环绕沟槽；

图4是U形记录头传动机构部件的放大透视图，它装配在图2中刻纹滚柱导向部件中的环绕沟槽之内；

图5是图4的剖析图，显示了形成图4中记录头传动机构部件的记录头、传动机构和U形磁铁；

图6是图3中刻纹滚柱导向部件的透视图，显示出具有图4中记录头传动机构部件和安装在顶部和底部支持基座上的粗导杆传动机构；

图7是透视图，展示了环绕图3中刻纹滚柱导向部件的磁带部分，该部分包含图4中的记录头传动机构部件；

图8是图2中刻纹滚柱导向部件替代实施例的透视图，提供了两个可拆卸的空心圆柱面，设计为在其间容纳记录头传动机构部件；

图9是记录头传动机构部件替代实施例的透视图，设计为装配在图8中刻纹滚柱导向部件的空心内部之内。

图中类似幅图标记是指类似元件。应当理解，图中不同部件的尺寸有可能未按照严格的比例，是为视觉清楚和解释目的而显示。

具体实施方式

图1展示了常规线性磁带驱动器系统100，它包括多个滚柱导向部件、记录头传动机构部件110、磁带115、供带盘120和收带盘125。常规的滚柱导向部件105、106、107、108一般彼此分开相当大距离，典型情况下大约1到2英寸的范围。此外，一般来说滚柱导向部件105、106、107、108中的每一个都具有相对平滑的表面，与磁带115接触。记录头传动机构部件110也与滚柱导向部件105、106、107、108分开显著距离。

在读写操作期间，在磁带115的移动由滚柱导向部件105、106、107、108和记录头传动机构部件110引导时，磁带115由收带盘125驱动。磁带115的运动引起滚柱导向部件105、106、107、108旋转。滚柱导向部件105、106、107、108的固定位置显著地约束磁带115的移动沿着磁带路径方向，滚柱导向部件105、106、107、108的平滑接触表面没有在沿着箭头130所指示的横向为磁带115提供足够的运动约束。

两个邻近的滚柱导向部件比如107、108之间无支架跨距上磁带115的无约束横向运动能够产生带有高频分量的横向扰动，在一定情况下，它能够超过由记录头传动机构部件110所采用的磁轨跟踪伺服控制的带宽限度。所以最终磁轨跟踪误差可能是显著的，结果对磁轨宽度强加了下限，从而直接影响了磁带115的磁轨密度。

图2展示了本发明的线性磁带驱动器系统200。一般来说，本线性磁带驱动器系统200包括平台202、刻纹滚柱导向部件205、记录头传动机构部件210、多个滚柱导向部件215和216、顶部支持基座220、底部支持基座222、导杆传动机构224、磁带225、供带盘230和收带盘235。

在优选实施例中，记录头传动机构部件210至少部分地被布置在刻纹滚柱导向部件205之内。滚柱导向部件215和216可以属于常规设计，类似于常规滚柱导向部件105-108，也可以属于与刻纹滚柱导向部件205相同的设计。

顶部支持基座220安装在平台202的上表面，并且支撑着刻纹滚柱导向部件205。底部支持基座222安装在平台202的下表面，与顶部支持基座220对齐。

导杆传动机构224为刻纹滚柱导向部件提供沿横向的粗调。磁带225能够具有的磁轨密度高于图1中常规磁带115的磁轨密度。供带盘230和收带盘235可以属于常规设计。

图3展示了刻纹滚柱导向部件205的优选实施例。一般来说，刻纹滚柱导向部件205由两个实心圆柱240、245组成，具有相同或类似的外直径。圆柱240、245由形成环绕沟槽255的间隙分隔开，并且通过刚性连接轴250互连。连接轴250轴向地穿过圆柱240、245，延伸在圆柱240、245的两个各自外表面248、249之间。

连接轴250具有空心末端252，它允许将刻纹滚柱导向部件205安装到支持基座220。圆柱240、245和连接轴250既能够整体地形成，也能够作为替代分别形成然后组装成单一整体单元。

本发明的一个特征是多道环绕条纹260，它们整体地形成在圆柱240和245的表面上。环绕条纹260具有凸起的轮廊，设计为通过允许空气在条纹260之间漏出而消除磁带225上的气垫效应。在如此设计中环绕条纹260取得与磁带225的直接接触，从而在其间产生摩擦接触力。这种摩擦接触力显著地减少了磁带225和刻纹滚柱导向部件205之间形成的任何相对运动，从而有效地降低了磁带225横向运动的幅度和频率。滚柱的凸起轮廊用作磁带225的流体动力气垫面，从而防止磁带225下垂到沟槽255内。气垫面被配置为控制记录头元件270上的包角(图4)。记录头元件270在沟槽255内可移动大约0.1mm到0.2mm。

参考圈4和图5，记录头传动机构部件210包括U型支撑体265、记录头元件270、短行程音圈传动机构275以及与记录头元件270电气连接的两条带状电缆280、285。U型支撑体265一般由导磁性铁磁材料制成，并且具有不变的厚度，实质上与环绕沟槽255的宽度相同，以便允许支撑体265的内侧U型面291接合沟槽255内的刚性连接轴250，正如图6中的进一步展示。在一个实施例中，记录头传动机构部件210包括高频、短行程跟踪系统。

另外，U型支撑体265具有弧形外部轮廓290，实质上其直径与圆柱240和245的直径相同。沿着圆柱面290的中心线在U型支撑体265中形成了矩形(或方形)的切口295(图5)。一般是圆柱形的空腔300在切口295的中心形成，并且连接到矩形的键槽305，该矩形的键槽通向在圆柱面290上形成的矩形槽口310。在圆形空腔300的底部形成薄垫板，以阻止磁通量读取磁头。

音圈传动机构275包括带有整体形成的矩形键320的圆柱线圈315、多个圆柱磁铁325和330、回路磁铁335以及两个弯曲元件340、345。圆柱线圈315装配在圆柱空腔300内，并在环绕方向由键槽305内键320的接合产生旋转约束。圆柱磁铁325、330一般由硬磁材料制成并布置在圆柱线圈315之内。回路335一般由导磁性铁磁材料制成并直接布置在圆柱线圈315内的圆柱磁铁330的顶部。

记录头元件270一般具有矩形轮廓，并且包括左微型组件272和右微型组件274，形成在记录头元件270中心线的每一侧。扁平带状电缆280、285分别通过到左微型组件310和右微型组件315的连接向记录头元件270传送电流。

弯曲元件340、345的形状和构造一般相似。每个弯曲元件如340都包括薄矩形剪切块，具有实质上弧形的内部特点，它允许弯曲元件340接合音圈传动机构275的线圈。弯曲元件340对着矩形切口295的底面布置，以将线圈连接到弯曲元件340。

在磁轨跟踪操作期间，音圈传动机构275激励弯曲元件340、345，使其承受弯曲变形。这种变形使记录头元件270能够沿着横向移动，以便跟踪在磁带225上的目标数据磁轨。

参考图6，刻纹滚柱导向部件205和记录头传动机构部件210被装配在环绕沟槽255(见图3)之内作为一个集成单元。刻纹滚柱导向部件205被直接安装在顶部支持基座220的顶部，顶部支持基座220又附着到底部支持基座222。

顶部支持基座220由L型托架形成，包括矩形基座350和矩形竖板355。矩形基座350为刻纹滚柱导向部件205提供安装表面。矩形竖板355出现在矩形基座350上方，高度恰好在U型支撑体265之下并支撑它。导杆传动机构224延伸穿过U型支撑体265之内的开口，与矩形竖板355邻接。

底部支持基座222一般具有实质上矩形形状。块体360从底部支持基座222开始延伸，并且通过销钉365将顶部支持基座220连接到底部支持基座222。顶部支持基座220和底部支持基座222由间隙369分开，该处布置了齿轮370。齿轮370进一步连接到导杆传动机构224，以便为粗略激励提供驱动机制。

一般来说，在读/写操作期间，粗略激励用于数据区带存取并跟踪磁带225大而慢的横向运动。磁带宽度一般再分成几个数据区带。为了存取磁带225上不同的数据区带或磁轨，向齿轮370发送电压命令信号使其旋转。齿轮370的旋转导致与其连接的导杆传动机构224的旋转。导杆传动机构224的旋转结果因此引起刻纹滚柱导向部件205经历沿横向的平移运动，以便将记录头传动机构部件210置于磁带225上所期望的数据区带或磁轨。

关于图7，以虚线显示的磁带225经过刻纹滚柱导向部件205，该处布置着记录头传动机构部件210。当磁带225沿着磁带路径平移时，在到达刻纹滚柱导向部件205以前，在它通过滚柱导向部件215时可能产生横向扰动。当磁带225进入与环绕条纹260的直接接触时，其间形成了显著的摩擦接触力。这种摩擦接触力使磁带225随着刻纹滚柱导向部件205移动，从而显著地减少了磁带225和刻纹滚柱导向部件205之间形成的任何相对运动。这就有效地降低了磁带225横向运动的幅度。此外，由于刻纹滚柱导向部件205的惯性远远大于磁带225的惯性，在刻纹滚柱导向部件205处，高频横向扰动一般被显著地反射和抑制。

因此，由刻纹滚柱导向部件所体现的本发明通过同时降低磁带225横向运动的幅度以及高频分量，显著地改进线性磁带驱动器系统200的性能。磁带225横向运动的幅度降低使得记录头传动机构部件210能够有效得多地进行磁轨跟踪操作。同样，高频分量的降低允许磁轨跟踪伺服控制在控制带宽之内捕获磁带225横向运动的频率。这就直接导致了线性磁带驱动器系统200中磁轨跟踪误差的降低。

图8展示了根据本发明的空心的两件式刻纹滚柱导向部件375的替代实施例。刻纹滚柱导向部件375一般由具有相同外直径的两个空心圆柱380、385组成。在两个空心圆柱380、385的外表面分别形成了多道外部环绕条纹390、391。

环绕条纹390、391具有凸起的轮廓。连接轴395经过圆形轴衬400连接两个圆柱380、385。空心圆柱380、385互连的方式为其空心内部空间彼此相对布置。连接轴395和两个空心圆柱380、385分别作为单个单元制作然后以允许它们被完全拆卸的方式进行装配。空心圆柱380包括底帽381，空心圆柱385包括顶帽386。将两个空心圆柱380、385进行装配时，在其间形成了内部腔室388。

进一步参考图9，刻纹滚柱导向部件375被设计为容纳记录头传动机构部件405，它并不受到与记录头传动机构部件210相同或类似设计的约束。记录头传动机构部件405布置在由两个空心圆柱380、385形成的空心内部空间之内。记录头传动机构部件405显示出被安排在空心圆柱380的底帽381顶上。

记录头传动机构部件405一般包括支撑体410、记录头元件415、短行程音圈传动机构420和带状电缆425。音圈传动机构420附着在连接轴395上并进一步连接到记录头元件415。弯曲元件430布置在邻近音圈传动机构420和记录头元件415。扁平带状电缆425将记录头元件415连接到记录由记录头元件415所产生的信号的电压源。

支撑体410被安排在空心圆柱380的顶上。宽度不变的圆柱形部分435形成为支撑体410的特征，一般具有矩形切口440以提供物理空间，以便记录头元件可以存取磁带225。小平面部分445连接到圆柱部分435，并与其相对布置。在支撑体410之内形成圆形空腔450，以允许记录头元件415和音圈传动机构420完全布置在空心圆柱380之内。为了完成空心的两件式刻纹滚柱导向部件375，将空心圆柱385经过圆形轴衬400插入连接轴395上。

由于记录头传动机构部件405用来容纳磁轨密度更高的磁带225的机械展开的有效跨度变小，所以，与刻纹滚柱导向部件205相比，空心两件式刻纹滚柱导向部件375可能呈现的优点在于，它允许更高性能的记录头传动机构部件可以设计为物理地容纳在空心的两件式滚柱导向部件375之内的空心内部空间中。不仅如此，它还为电线布线提供了附加的物理空间。

应当理解，已经介绍的本发明的特定实施例仅仅展示了本发明原理的某些应用。如本文所介绍，为了显著地改进线性磁带驱动器系统中的磁轨密度，可以对本系统进行众多修改而不脱离本发明的实质和范围。

Claims (28)

1.一种线性磁带驱动器装置，包括：

整体形成的滚柱导向部件，具有多道外部环绕条纹和一道环绕沟槽；

所述滚柱导向部件接合磁带并响应所述磁带的平移运动而旋转，其中空气在所述环绕条纹之间通过，以使得所述环绕条纹在所述滚柱导向部件与所述磁带之间产生摩擦接触力；以及

记录头传动机构部件，至少部分地布置在所述环绕沟槽之内，以接合所述滚柱导向部件。

2.根据权利要求1的线性磁带驱动器装置，其中所述滚柱导向部件包括被所述环绕沟槽分开的两个圆柱形的接触面；以及

其中，所述两个接触面接触所述磁带。

3.根据权利要求2的线性磁带驱动器装置，其中所述环绕沟槽相对于所述两个接触面位于中心。

4.根据权利要求3的线性磁带驱动器装置，其中所述两个接触面具有相同的直径。

5.根据权利要求4的线性磁带驱动器装置，其中所述滚柱导向部件进一步包括连接所述两个接触面的轴向布置的轴。

6.根据权利要求5的线性磁带驱动器装置，其中所述两个接触面具有相同的直径。

7.根据权利要求6的线性磁带驱动器装置，其中所述记录头传动机构部件包括接合所述轴的U型支撑体。

8.根据权利要求7的线性磁带驱动器装置，其中所述记录头传动机构部件进一步包括记录头元件、音圈传动机构和电气连接到所述记录头元件的两条带状电缆。

9.根据权利要求8的线性磁带驱动器装置，其中所述U型支撑体由导磁性铁磁材料制成。

10.根据权利要求9的线性磁带驱动器装置，进一步包括供带盘和收带盘；以及

其中所述磁带在所述供带盘和所述收带盘之间平移。

11.一种线性磁带驱动器装置，包括：

滚柱导向部件，包括定义内部腔室的两个空心、圆柱形的接触面；

所述接触面包括多道外部环绕条纹；

记录头传动机构部件，布置在所述滚柱导向部件的所述内部腔室之内；以及

其中所述滚柱导向部件的所述接触面接合磁带并且响应所述磁带的平移运动而旋转，空气在所述环绕条纹之间通过，以使得所述环绕条纹在所述滚柱导向部件和所述磁带之间产生摩擦接触力。

12.根据权利要求11的线性磁带驱动器装置，包括所述接触面之间的间隙。

13.根据权利要求12的线性磁带驱动器装置，其中所述两个接触面具有相同的直径。

14.根据权利要求13的线性磁带驱动器装置，其中所述滚柱导向部件进一步包括连接所述两个接触面的轴向布置的轴。

15.根据权利要求14的线性磁带驱动器装置，其中所述两个接触面具有相同的直径。

16.根据权利要求15的线性磁带驱动器装置，其中所述记录头传动机构部件包括记录头元件、音圈传动机构和电气连接到所述记录头元件的两条带状电缆。

17.根据权利要求16的线性磁带驱动器装置，进一步包括供带盘和收带盘；以及

其中所述磁带在所述供带盘和所述收带盘之间平移。

18.一种磁带记录装置，包括：

具有沟槽的可旋转滚柱；

记录头，布置在所述沟槽中，从而容许所述记录头接触正在相对于所述记录头移动的磁带，其中所述滚柱具有与所述磁带进行接触的表面，以使得当所述磁带跨越所述记录头移动时，所述磁带和所述表面一起移动；以及

传动机构，控制所述记录头向磁带运动方向横向运动，所述记录头在所述沟槽内可运动。

19.根据权利要求18的装置，其中所述记录头从所述沟槽伸出。

20.根据权利要求18的装置，其中所述传动机构位于所述滚柱之内。

21.根据权利要求18的装置，其中所述滚柱实质上是圆柱形的，并且具有若干条纹，以便于所述滚柱与所述磁带之间的接触。

22.根据权利要求21的装置，其中所述滚柱包括凸起的轮廓，用作所述磁带的流体动力气垫面，从而防止所述磁带下垂到所述沟槽内。

23.根据权利要求22的装置，其中所述气垫面被配置为控制所述记录头上的包角。

24.根据权利要求23的装置，其中在所述滚柱中的沟槽控制所述包角。

25.根据权利要求18的装置，其中所述传动机构是高频、短行程跟踪系统。

26.根据权利要求18的装置，其中所述记录头在所述沟槽内可移动大约0.1mm到0.2mm。

27.一种磁带记录装置，包括：

具有沟槽的可旋转滚柱；以及

记录头，布置在所述沟槽中，从而容许所述记录头接触正在相对于所述记录头移动的磁带，其中：

所述滚柱具有与所述磁带进行接触的表面，以使得当所述磁带跨越所述记录头移动时，所述磁带和所述表面一起移动；以及

所述磁带旋转所述滚柱。

28.根据权利要求27的装置，进一步包括用于所述磁带的供带盘和收带盘。

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