DE1774525A1 - Schreibkopf zur magnetischen seriellen Queraufzeichnung - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Heinz Ciaessen

Patentanwalt _177/COr

Stuttgart - Feuerbach I/ /40.25

Kurze Straße 8

ISE-Reg. 392 5
CA. Watson 4

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Schreibkopf zur magnetischen seriellen Queraufzeichnung

Die Priorität der Anmeldung Nr. 32 459/67 vom 14.7.1967 in Großbritannien wird in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft einen Schreibkopf zur magnetischen seriellen Queraufzeichnung auf während der Aufzeichnung stillstehende oder bewegte offenendige oder endlose bandförmige magnetische Aufzeichnungsträger. .

Bei magnetischen Aufzeichnungsträgern, in denen Signale mit hoher Geschwindigkeit oder hoher Aufzeichnungsdichte nacheinander aiigezeichnet werden sollen, erfolgt die Aufzeichnung häufig quer zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß die Aufzeichnungsträgergeschwindigkeit verkleinert werden kann, aber der Nachteil, daß man eine große Anzahl Aufzeichnungskopf e mit den dazugehörigen Schaltkreisen oder eine Querbewegung des Kopfes vorsehen muß.

An sich ist die zweite Möglichkeit einfacher, jedoch sind bei hoher Geschwindigkeit mechanisch bewegte Teile bekanntermaßen ungünstig.

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4. Juli 1968 - 2 -

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Mit der Erfindung wird eine nichtmechanische Lösung für die oben formulierte Aufgabe angegeben, bei welcher nur ein einziger Schreibkopf erforderlich ist.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein sich über die gesamte Breite des Aufzeichnungsträgers erstreckender
Arbeitsspalt vorgesehen ist, dessen Pole von einem zum anderen
Ende hin im spitzen Winkel zueinander verlaufen, daß die über die ganze Breite des Kopfes gleichmäßig aufgebrachte Schreibwicklung
im Verlauf eines Aufzeichnungszyklus mit einer Folge von Impulsen gleicher Polarität und abnehmender Amplitude gespeist wird, denen jeweils mindestens ein Schreibimpuls von entgegengesetzer Polarität und geringerer Amplitude nachgeordnet werden kann und daß die im Verlauf eines Lösch/Schreibzyklus durch die erste Impulsfolge
hervorgerufene maximale Feldstärke <ier größten Arbeitsspaltbreite entspricht und stufenweise bis auf einen der kleinsten Arbeitsspaltbreite entsprechenden Wert gleichmäßig abnimmt.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen nachfolgend näher erläutert.

Figur IA zeigt einen magnetischen Schreibkopf gemäß der Erfindung in schematischer Perspektivdarstellung.

Figur IB zeigt den Schreibkopf der Figur IA in einer Schnittdarstellung. .·..'.

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Figur 2 veranschaulicht die Abtastweise des in den Figuren IA und IB dargestellten magnetischen Schreibkopfes.

Figur 3 zeigt die Hystereseschleife eines Magnetmaterials, aus welchem der magnetische Schreibkopf gemäß Figur IA und IB hergestellt ist.

Figur 4 veranschaulicht das Arbeitsprinzip des in den Figuren IA und IB dargestellten magnetischen Schreibkopfes.

Figur 5 stellt ein Diagramm der in den Schreibkopf der Figuren IA und IB während des Betriebes induzierten magnetischen Spannung dar.

Figur IA zeigt einen magnetischen Sehreibkopf in schematischer Perspektivdarstellung, der im wesentlichen aus dem Magnetkörper 1 mit schräg zulaufendem Arbeitsspalt 2 besteht, welcher bestimmten Gesetzen folgend, zum Beispiel einen linearen, exponentiellen, sinusförmigen oder logarithmischen Verlauf hat.

Der Magnet 1 weist eine Längsausnehmung 10 auf, wobei die eine Seitenlänge als Wickelkern 11 für die Schreibwicklung 3 dient, deren Enden an Anschlußklemmen 4· und 5 liegen.

Wie aus der Figur IB, welche den Gegenstand der Figur IA im Querschnitt darstellt, zu ersehen ist, ist der Magnetkörper 1 als vierkantiges, rohrartiges Gebilde gestaltet. Er besteht aus weichmagnetischem Material, dessen Arbeitsspaltpole 6 und 7 durch zwei

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benachbarte Seiten gebildet werden, welche mit über Eck verlaufenden Schlifflachen 12 versehen sind. Eine der gegenüberliegenden Längsseiten dient als Wickelkern 11 für die Schreibwicklung. Es sei erwähnt, daß der Magnetkörper 1 jede beliebige Form aufweisen

kann, jedoch sollte er mindestens drei Seitenflächen besitzen, von denen zwei die Arbeitsspaltpole bilden, während die dritte Seite als Träger für die Schreibwicklung dient.

Figur 2 veranschaulicht die Abtastweise des in den Figuren IA und IB dargestellten magnetischen Schreibkopfes, wobei in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung angenommen werden soll, daß der schräg zulaufende Arbeitsspalt 2 einen linearen Verlauf hat und daß der Aufzeichnungsträger 9·, zum Beispiel ein Magnetband oder ein anderes magnetisches Speichermedium, welches eine rechteckige Hystereseschleife 13, wie in Figur 3 dargestellt, aufweist, relativ zum Arbeitsspalt 2 in der Richtung des Pfeiles X bewegt wird, so daß der Arbeitsspaltpol 6 der Führungspol ist.

Es ist: H = ίψ. (1)

Hierin bedeutet: ,

Je i

H = die magnetische Feldstärke im Bereich des Arbeitsspaltes zwischen den Polen 6 und 7.

MMF = die magnetomotorische Kraft, die im Arbeitsspalt 2 zwischen den Polen G und 7 auftritt.

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I//4525

L = die Breite des durch die Pole 6 und 7 gebildeten Arbeitsspaltes 2 .

Weiterhin gilt:

MMF = Gilberts (2)
10

uobei

i! = die Windungszahl der Schreiiü/Leklung 3 und
J = der Stromfluß durch die Dchreibwicklung Ir; t,

I3ei einem gegebenen, kritischen-Magnetfeld der It'irke Hc, welches ausreicht den Auf zeichnungstr/iger 9 in den Sr-'tfc igung 0:5 u stand der rechteckigen Hystereseschleife 13 (Figur 3) zu versetzen, und
bei einer gegebenen magnetomotorischen Kraft MMF, ergibt sich aus den beiden Gleichungen (1) und (2) eine kritische Arbeitsspaltbreite Lc.

Ist L > Lc dann ist II < Hc und
i^;:;t L < Lc dann Lr'- ^;i > lic

Durch 'Jiii-'lndfii'u der υ-χ'-ηβ t Λοϋοϊ-Γ-ΐ'Κ^η iji,'t ί r Iv , 1-u.
r- lex An^,- -: (

BAD ORiQfNAL

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sich somit die kritische Breite Lc des sich über die Lunge des Schreibkopfes erstreckenden Arbeitsspaltes variieren.

Die prinzipielle Arbeitsweise des in den Figuren IA und IB dargestellten Schreibkopfes ist in Figur ^ll· veranschaulicht, bei welcher die Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers 0 relativ zum Arbeitsspalt 2 in der zuvor festgelegten '-/eise durch den Pfeil X gekennzeichnet ist, und in der der Pfeil Y die Richtung angibt, in welcher die magnetische Aufzeichnung fortschreitet. Es sei angenommen, daß der Aufzeichnungsträger 9 zuvor in den bei der Hystereseschleife 13 der Figur 3 mit "0" DezeLchneten S£ttigungszustand versetzt worden ist und danach den Magnetisierungszustand-B eingenommen hat. Der schraffierte Bereich 8 stellt die Zone des Aufzeichnungsträgers 9 dar, welche durch den Pol 7 während der relativen Bewegung zwischen Aufzeichnungsträger und Schreibkopf beeinflußt wird.

Wird die Schreibwicklung 3 zun Zeitpunkt ti von einem Strom von zehn Einheiten (units) durchflossen, so erzeugt dieser eine magnetische Spannung von der in der Figur 5 angegebenen Größe + MIlF 1, welche die kritische Feldstärke »· Hc zwischen den Polen B und 7 an der breitasten SteLle L ir;ax den Arb-üitsspaLtes hervorruft, Die Folge ist, daß der schraffierte Bc-reich ·' -/,wischen den Positionen b und L max in d--n Γ-it I i^ui--'"?: i^ tand "I" (Fi_;;ur 3) versetzt wird, Hit dem <'..bricht-H₁ Λνί> Fpr-:'-v;rr,trorssa nir,n«t der schraffLorte E'ertti-nh Π aber div ^an^ l'-iro \^Ύΐι I ri ^ri,Tur 3 nut * Bl be-

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zeichneten magnetischen Zustand ein. Wird die Schreibwicklung nun zu einem Zeitpunkt t 2, welcher später liegt als t 1, von einem in Regenrichtung verlaufenden Strom von neun Einheiten durchflossen, so entsteht eine magnetische Spannung von der Größe

- Ι1ΙΙΓ 2 (Figur 5) , welche ein kritisches Magnetfeld der Stärke

- Hc für die Position L 1 (Figur 4) darstellt und welches bewirkt, daß der schraffierte Bereich 8 zv:ischen den Positionen Lo bis L 1 wieder in den Sättigungszustand ¹¹O" überführt wird, und bei verengertem Stromfluß den in Figur 3 mit - Bl bezeichneten magnetischen Zustand einnimmt, während der Teilbereich zwischen L 1 und L max in "!"-Zustand verbleibt, das heißt, den Magnetisierungszustand + Bl beibehält.

Dieser Vorgang läßt sich wiederholen, inden eine magnetische Spannung + HiT 3 erzeugt wird, welche ein für di^ Position L kritisches Magnetfeld + Hc hervorruft, worauf eine entgegengerichtete Spannung - MMF 4 ein für die Position L 3 kritisches Magnetfeld - Hc aufbaut, so daß nunmehr der Teilbereich zwischen L 2 und L 3 des schraffierten Bereichs 8 in dem magnetischen Zustand + Bl verbleibt.

Durch die weitere Beaufschlagung der Schreibwicklung 3 mit Wechselstromimpulsen abnehmender Amplitude läßt sich dieser Vorgang weiterhin fortsetzen, wobei entsprechend der gewünschten magnetischen Darstellung bestimmte Teilabschnitte des Bereichs in der bereits beschriebenen Weise im "!"-Zustand belassen werden.

10 98427 U 2 3 ■

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Wird der Aufzeichnungsträger 9 nun in Richtung des Pfeiles X am Arbeitsspalt 2 vorbeibewegt, so ist es möglich, die ganze Oberfläche in einer den darzustellenden Zeichen entsprechenden Weise zu magnetisieren.

Dieses geschieht in der Weise, daß nachdem die vorgesehenen diskreten Teilbereiche des Aufzeichnungsträgers 9 entlang des Arbeitsspaltes 2 zwischen den Positionen L max und Lo magnetisch markiert, das heißt im Zustand + Bl belassen worden sind, erfolgt durch geeignete, nicht dargestellte Mittel eine schrittweise Fortschaltung des Aufzeichnungsträgers 9 in Richtung des Pfeiles X um die Breite des schraffierten Bereichs 8, Nach erfolgtem Vorschub des Aufzeichnungsträgers 9 wird der Wicklung 3 die nächste Viechseistromimpulsfolge zugeführt. Wie bereits erwähnt, kann der Aufzeichnungsträger 9 gegenüber dem Schreibkopf auch kontinuierlich statt intermittierend fortbewegt werden. In diesem Fall würden die Wechselstromimpulszyklen ohne Unterbrechung aufeinander folgen.

Aus dem Vorherbeschriebenen ergibt sich, daß eine sehr genaue Steuerung der magnetischen Spannung MMF erforderlich ist, um

eine hohe Auflösung zu erreichen. So sind zum Beispiel zur Aufteilung eines Zolls in einhundertsechzig Schreibzonen, in der Gesamtheit dreihundertzwanzig sich voneinander unterscheidende magnetische Spannungen HMF erforderlich. Da derartige magnetische Schreibköpfe im allgemeinen eine Länge von mehreren Zoll aufweisen und das Verhältnis zwischen L max und Lo bei ungefähr

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10 : 1 liegt (und damit auch das Verhältnis von FMFmnx zu FlIFnIn 10 : 1 ist), ist es erforderlich, statt der tn Figur IA darqestellten Einfachwicklung eine aus einer Vielzahl von "inzelwicklungen bestehende Erregerwicklung zu verwenden.

Diese Wicklung kann verschieden ausgelegt sein. Zum Beispiel kann sie in eine Vielzahl von Einzelwicklungen mit exponentiell zunehmender Windungszahl, zum Beispiel 1, 2, ty, 8, 16, 32, usw. unterteilt sein» so daß sich durch Anschließen der passenden Wicklung zur geeigneten Zeit jeweils die erforderliche magnetische Spannung MMF ergibt.

Es kann jedoch bei einer derartigen Anordnung passieren, daß die zwei magnetischen Spannungsimpulse, durch welche eine der magnetischen Markierungen bestimmt wird, relativ zu denen der vorhergehenden Markierung um ein gewisses Zeitintervall aus dem Takt versetzt auftreten. Die Schwierigkeit liegt in der Aufgabe begründet, zur rechten Zeit diejenige Wicklung 3 zu erregen, welche die entsprechende magnetische Spannung erzeugt» Dieses läßt sich dadurch etwas vereinfachen, daß die Erregerschaltung so ausgebildet ist, daß sie eine Folge von magnetischen Spannungsimpulsen gleicher Polarität und abnehmender Intensität hervorruft, wobei immer zwischen den zwei Impulsen, welche mit einer Markierungsstelle übereinstimmen, im Bedarfsfalle ein Sehreibimpuls eingefügt wird.

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Um sicher zu stellen, daP. die Ln ''.on ¹¹I"-Zustand vernetzten Teilabschnitte des schraffierten Bereichs B an jedem Punkt län^s den schräg zulauFenden Arbeitsspaltes 2 die gleiche IJreite haben, ist es notwendig, daß entweder der führende ⁿol 6 von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 9 abgehoben ist, oder die Arbeitskanten eines oder beider Pole 6 und 7 gezahnt sind, oder daf- eine oder beide Arbeitsspaltpole 6 und 7 aus hochkoerzitiverr Fagnetmaterial bestehen» welches eine rechteckige Hystereseschleife genfP. Figur besitzt.

Eine geeignete Verwendung des magnetischen Schreibkopfes gemäP der Erfindung ist bei Schreibwerken mit niehtsehlagendem Druck gegeben, bei denen der Aufzeichnungsträger zum Beispiel aus einer um die Hittelachse rotierenden Trommel besteht, deren Oberfläche am Schreibkopf gemäß der Erfindung vorbeiläuft und duröh welchen die erforderlichen Informationen in der besehriebenen V/eise aufgebracht werden. Das so entstandene latente magnetische Bild wird anschließend entwickelt, indem die Drucktröfnmel durch eine Be« stäubungseinrichtung läuft, die ein Pulver enthält, das von den magnetischen Bildelementen angezogen beziehungsweise festgehalten wird. Die Trommeloberfläche wird dann mit einem Papierstreifen, der sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Troinine^oberfläche bewegt, in Kontakt gebracht. Hierbei preßt eine Andrückrolle das Papier gegen die Trommel und das Pulvermuster wird unter Druck von der Trommel auf das Papier übertragen* Üblicher* weise enthält das Pulver noch ein bei Wärme wirkendes* -fixier»

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ISL-Keg. 392 5 - 11 -

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mittel, durch das das Bild nach der Übertragung, der eine Erwärmung fol.qt, fixiert wird.

Bei herkömmlichen Ausführungen besitzt die Drucktrommel gewöhnlich eine Breite von etwa 20 cm. Auf dieser sollen 800 Elemente in einer Zeile aufgezeichnet werden. Die Pole 6 und 7 und der Arbeitsspalt des Schreibkopfes nüssen daher ebenso breit wie die Trommel sein.

Eine andere Möglichkeit besteht, mehrere kürzere Schreibköpfe gemäP Figur IA und IB in Längsrichtung bei gegenseitiger Beabstandung durch nichtmagnetische Zwischenlagen aneinanderzufügen, so daß sie eine Gesamtbreite von ungefähr 20 cm bilden. Besitzen die Schreibköpfe zum Beispiel eine Länge von annähernd 5 cm, so würden vier Einheiten aneinandergefügt die erforderliche Breite ergeben. Die genannten Zwischenlagen brauchen dabei nicht dicker zu sein, als der Abstand zwischen zwei benachbarten Harkierungselementen beträgt. Sollte es jedoch passieren, daß eine vorzunehmende Markierung in den von einer Zwischenlage eingenommenen hereich fällt, so wird eine entsprechende Aufzeichnung unterbleiben. Doch aufgrund der enptni Begrenzung derartiger Fehlaufzeichnungen wird das auf dem Aufzeichnungsträger 9 gespeicherte Magnet bild in seiner Gesamtheit dadurch nicht übermäßig gestört. Die einzelnen Sclireibköpf e werden in der vorbeschriebenen VJeis-ed<^:r Feihe nach individuell anpest </Ucrt, wobei durch eine geeignete Synchronisation sichergnstollt ist, daß der jeweils nächste Schrei bkopf in Al· ti on tritt, sobald der vorherige .leinen fzejchnunpszyJ lus beendet- hat,

BAD 1 0 9 Bi 2 ι 1 /, ? 3

Der magnetische Schreibkopf gemäß der Erfindung kann auch in all den Fällen Anwendung finden, wo eine in Form von elektrischen Signalen anstehende Information in Magnetschrift auf einem entsprechenden Aufzeichnungsträger gespeichert werden soll, wie zum Beispiel bei Videoaufzeichnungen auf Magnetband etc. In diesen Fällen erfolgt die Auswertung mittels herkömmlicher Leseköpfe.

5 Patentansprüche

2 Blatt Zeichnungen mit

5 Figuren

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10964 2/ H23

E-Nr. 7911 ISE- Reg. Nr. 3925

Case: C.A, Watson 4

Titeis 43

Schreibkopf zur magnetischen seriellen Queraufzeichnung

	Verzeichnis der verwendeten	Bezeichnungen
Bezugs zeichen	UrsprungsspracheXßXE	Übersetzung X#D
1	main body	Magnetkörper
2	gap	Arbeitsspalt
3	signal winding	Schreibwicklung
4	terminal	Anschlußklemme
5	terminal	Anschlußklemme
6	pole piece	Arbeitsspaltpol
7	pole piece	Arbeitsspaltpol
8	shadet area	schraffierter Bereich
9	recording medium	Aufze#ichnungsträger
Io	aperture	Längs ausnehmung
11	former	Wickelkern
12	chamfered edges	Schlifflächen .
13	hysteresis loop	Hystereseschleife
L	length	Breite
H	magnetic field intensity	Feldstärke
Hc	critical magnetic field intensity	kritische Feldstärke
It0Il	saturated state	Sättigungszustand
Il jJI	saturated state	S ät ti gungs zu stand
B / Bl	magnetized condition	Magnetisierungszustand
MMF	magnetomotive force	magnetomotorische Kraft, magnetische Spannung
L max bis Lo	position	Position
X	arrow	Pfeil
Y	arrow 109842/ H2	Pfeil

Claims (4)

1. ISE-Reg. 3925 -

   Pat entansprüehe

   1, Schreibkopf zur magnetischen seriellen Oueraufzeichnung auf während der Aufzeichnung stillstehende oder bewegte, offenendige oder endlose bandförmige magnetische Aufzeiehnungsträger, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens ein sich über die gesamte Breite des Aufzeichnungsträgers (9) erstreckender Arbeitsspalt (2) vorgesehen ist, dessen Pole (6_? 7) von einem zum anderen Ende hin im spitzen VJinkel zueinander verlaufen, daß die über die ganze Breite des Kopfes gleichmäßig aufgebrachte Sßtoeibwieklung (3) im Verlauf eines Aufzeichnungszyklus mit einer Folge von Impulsen gleicher Polarität und abnehmender Amplitude gespeist wird, denen jeweils mindestens ein Schreibimpuls von entgegengesetzter Polarität und geringerer Amplitude nachgeordnet werden kann und daß die im Verlauf eines Lösch/Schreibzyklus durch die erste Impulsfolge her-!- vorgerufene maximale Feldstärke der größten Arbeitsspaltbreite (L max) entspricht und stufenweise bis auf einen der kleinsten Arbeitsspaltbreite (Lo) entsprechenden Wert gleichmäßig abnimmt,
2. 2. Schreibkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn^ zeichnet , daß der Arbeitsspalt £2) einep linearen, exponentiellen, logarithmischen oder sinusförmigen Verlauf hat,
3. 3, Schreibkopf nach Anspruch i, dadurch g ε k e η η w zeichnet , daß die SchreAbwicklung (3) aus einer Vielzahl von in ihren VJindungszahlen exponentiell aunehmeriden Einzelv/ick^ lungen besteht.

   BAD ORIGINAL

   ISE-Reg. 392 5 - 4<Γ- ₁₇₇,r_or

   ^. f / /*fOZO
4. 4. Schreibkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß bei Verwendung von wexchmagnetischem Material die vorderen Kanten des einen oder beider Arbeitsspaltpole (6, 7) gezahnt sind.

   5, Schreibkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß bei Verwendung von v/eichmagnetischem Material der eine Arbeitsspaltpol (6) gegenüber dem anderen einen größeren Abstand zur Oberfläche des Aufzeichnungsträgers (9) aufweist.

   ZT/P/GRPF (II) vhy-be.
   4. Juli 196 8

   109842/U23