DE1948215B2

DE1948215B2 - Lesemagnetkopf mit einer im Magnetweichmagnetischen Dünnschicht

Info

Publication number: DE1948215B2
Application number: DE1948215A
Authority: DE
Inventors: Dean Eric Putnam Valley N.Y. Eastman; George Jee Yuan Santa Clara Calif. Fan
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1968-10-03
Filing date: 1969-09-24
Publication date: 1978-07-27
Also published as: DE1948215C3; US3626396A; DE1948215A1; FR2019769A1; GB1251577A

Description

Die Erfindung betrifft einen Lesemagnetkopf mit einer im Magnetkreis des Kopfkerns mit einem Arbeitsspalt auf einem Substrat angeordneten weichmagnetischen Dünnschicht, deren remanente Magnetisierung durch die Abfühlung von weichmagnetischen Markierungen entgegengesetzter Polarität umkehrbar ist.

Es ist bekannt (IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 9, Juli 1966, Seite 124), einen Lesemagnetkopf für die Abfühlung von magnetischen Markierungen einer hohen Aufzeichnungsdichte so auszubilden, daß die Kernteile des Lesemagnetkopfes durch eine auf einem Substrat angeordnete, weichmagnetische Dünnschicht gebildet werden, die im Bereich der Polfläche einen durch ein nichtmagnetisches Material gefüllten Zwischenraum begrenzen, der den Arbeitsspalt des Magnetkopfes bildet.

Durch die bekannte Einrichtung ist es möglich, einen Magnetkopf herzustellen, dessen Magnetisierungszustand durch Magnetfelder umschaltbar ist, die an magnetischen Markierungen eines Aufzeichnungsträgers abgefühlt werden, die hohe Aufzeichnungsdichte bei kleinen magnetischen Energieunterschieden aufweisen. Die bekannte Einrichtung hat jedoch den Mangel, daß die an den magnetischen Markierungen des Aufzeichnungsträgers austretenden magnetischen Streuflüsse durch die Polteile des Dünnschicht-Magnetkopfes nicht genügend begrenzt werden, so daß zwischen dem Aufzeichnungsträger und dem Lesemagnetkopf eine in der Zeitlage ungenaue Signalübertragung stattfindet.

Es ist ferner bekannt (DE-AS 10 92 702, GB-PS 8 44 081), Magnetköpfe für die Abfühlung von Markierungen eines ruhenden Aufzeichnungsträgers so auszubilden, daß der magnetische Widerstand des Kopfkerns durch ein Wechselmagnetfeld, das zum Lesemagnetfeld senkrecht angeordnet ist, periodisch verändert wird. In dieser Weise wird der durch den Arbeitsspalt des Magnetkopfes in den Kopfkern übertragene Fluß einer abzufühlenden magnetischen Markierung periodisch verändert, so daß durch die Lesewicklung des Magnetkopfes ein Lesesignal übertragen wird. Der Kopfkern der bekannten Magnetkopfanordnungen dieser Art besteht aus einem Joch, dessen beide Enden mit Kernschenkeln verbunden sind, die in Richtung des Arbeitsspaltes des Magnetkopfes keilförmig verjüngt sind. In dieser Weise ist es möglich, die Steuerwicklungen und die Lesewicklung des Magnetkopfes an verschiedenen Bereichen des Kopfkerns so anzuordnen, daß eine störende Mitkopplung zwischen Steuer- und Lesewicklungen vermieden wird. Die bekannte Anordnung ist jedoch nicht dazu geeignet, eine im magnetischen Kreis eines Magnetkopfes angeordnete weichmagnetische Dünnschicht so zu erregen, daß deren remanente Magnetisierung durch kleine Magnetfeldänderungen im Bereich des Arbeitsspaltes des Magnetkopfes umkehrbar ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lesemagnetkopf mit einer im Magnetkreis des Kopfkerns auf einem Substra·. angeordneten weichmagnetischen Dünnschicht so auszubilden, daß die Lesesignale des Magnetkopfes in Amplitudenform und Zeitabhängigkeit dem Aufzeichnungsmuster möglichst genau entsprechen, das durch den Magnetkopf am Aufzeichnungsträger abgefühlt wird.

Die genannte Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die weichmagnetische Dünnschicht das Joch des Kopfkerns bildet, dessen beide Enden mit Kernschenkeln verbunden sind, die einen größeren Querschnitt aufweisen als das Joch des Kopfkerns und die in Richtung des Arbeitsspaltes einen jo keilförmigen Körper begrenzen, der durch ein Material hoher elektrischer und geringer magnetischer Leitfähigkeit gefüllt ist, und daß auf der Grundseite des Körpers ein Leseleiter angeordnet ist, der durch ein elektrisch isolierendes Material von der weichmagnetischen '^r> Dünnschicht getrennt ist.

Ein Lesemagnetkopf der genannten Art hat den

Vorteil, daß ^r als raumsparendes Bauelement eines Mehrspurmagnetkopfes verwendet werden kann, durch den eine hohe Wiedergabequalität des abgefühlten Magnetisierungsmusters erreicht wird.

Eine eingehende Erläuterung des Lesemagnetkopfes erfolgt an Hand der Zeichnungen. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einei Mehrspuranordnung von Lesemagnetköpfen,
F i g. 2 eine vergrößerte Darstellung des Lesemagnetkopfes,

F i g. 3 die Unteransicht des Lesemagnetkopfes mit Darstellung des Leseleiters der durch ein elektrisch isolierendes Material von der weichmagnetischen Dünnschicht getrennt ist,

F i g. 4 die schematische Darstellung von magnetisch in einem Magnetbandabschnitt gespeicherten, binären Informationen,

Fig.5 das Diagramm der BH-Charakteristik des umschaltbaren Kopfkerns des Lesemagnetkopfes nach der Erfindung,

Fig.6 und 7 die Spannungsimpulsdiagramme der vom Magnetkopf abgefühlten Informationssignale,

F i g. 8 eine perspektivische Darstellung des an einem fco Magnetband angeordneten Lesemagnetkopfes.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung von drei Lesemagnetköpfen die sich auf eine größere Anzahl von Lesemagnetköpfen z. B. für Mehrspurmagnetköpfe erweitern läßt. Jeder Lesemagnetkopf 2 enthält zwei b5 Kernschenkel 6 und 8, die einen keilförmigen Körper 4 aus Kupfer begrenzen. Die Kernschenkel 6 und 8 bestehen aus Schichten eines hochpermeablen Materials niedrigen magnetischen Widerstandes. Dieses

Material kann ζ. B. ein Cu-Zn-Ferrit mit einem Wismut-Zusatz sein. Durch Legierung dieses Materials mit Ni-ZN-Ferrit erhält man eine ganze Familie von Materialien, welche sowohl eine hohe magnetische Permeabilität als auch eine Frequenzemofindlichkeit großer Bandbreite besitzen. Auf der Grundfläche des keilförmigen Körpers 4 aus Kupfer ist ein dünner Leseleiter 10 aus Kupfer oder einem anderen elektrisch leitenden Material angeordnet, in dem ein Spannungsimpuls induziert wird, wenn eine Magnetisierungsumkehr im Bereich dieses Leseleiters erfolgt.

Um diesen Leseleiter 10 herum und zwischen den unteren Polen der Kernschenkel 6 und 8 kann ein elektrisch isolierendes Material 12 angebracht sein, das den keilförmigen K örper 4 gegen die weichmagnetische 1 ^r, Dünnschicht 14 aus einem Material niedriger Koerzitivkraft wie z.B. einer Ni-Se-Legierung, Permalloy u.a. isoliert. Das elektrisch isolierende Material 12 ist zusätzlich und nur dann erforderlich, wenn ein bestimmtes Herstellungsverfahren des erfin<iungsgemä-Ben Lesemagnetkopfes seine Verwendung notwendig macht. Die Kopfspiegelflächen der Kernschenkel 6 und 8 sowie des keilförmigen Körpers 4 sind geschliffen und poliert, um einen nichtmagnetischen Arbeitsspalt 16 mit genau definierten Abmessungen zu ergeben.

Die effektive Länge des magnetischen Pfades in den Kernschenkeln 6 und 8 ist sehr kurz. Da die weichmagnetische Dünnschicht 14 eine hohe Magnetisierung in der Größenordnung von 10 000 Oersted und eine niedrige Koerzitivkraft H_c von ungefähr 0,5 jn Oersted oder weniger besitzt, genügt schon ein kleines magnetisches Feld an der Aufzeichnungsstelle des Magnetbandes 18, um eine große Flußumkehr in der weichmagnetischen Dünnschicht 14 und damit einen großen Spannungsstoß im Leseleiter 10 zu bewirken. 3 >

Nach F i g. 4 ist angenommen, daß die Pfeile 20 die magnetisch gespeicherten Bits darstellen, wobei die binäre 1 durch einen nach rechts gerichteten Pfeil und die binäre 0 durch einen nach links gerichteten Pfeil ausgedrückt ist. Die weichmagnetische Dünnschicht 14 .w ist zu Beginn des Abtastvorgangs zuerst in ihren in F i g. 5 gezeigten negativen Remanenzzustand N versetzt. Die mit Bit a gespeicherte magnetische Energie ist positiv, so daß dieses Bit a die weichmagnetische Dünnschicht 14 über das Knie K seiner BH-Charakteristik hinweg in das positive Sättigungsgebiet S magnetisiert, wobei zum Zeitpunkt ii wie in F i g. 6 gezeigt, im Leseleiter 10 der Ausgangsspanniingsimpuls

1 entsteht. Nach dieser Umschaltung kehrt die weichmagnetische Dünnschicht 14 in ihren positiven >o Remanenzzustand Pzurück.

Zum Zeitpunkt ti wird das Bit b vom Lesemagnetkopf

2 abgetastet, und da die Magnetisierungseinrichtung des Bits b positiv ist, wird die weichmagnetisch^ Dünnschicht 14 in positiver Sättigungsrichtung nach 5 j> getrieben, und folglich erfolgt kein Umschalten der Magnetisierung. Dadurch wird kein Spannungsimpuls im Leseleiter 10 induziert, und es erscheint zum Zeitpunkt f2 kein Spannungsimpuls, wobei angezeigt wird, daß das Bit b dieselbe binäre Information wie das 6(1 Bit a enthält. Zum Zeitpunkt i3 wird vom Lesemagnetkopf 2 das Bit c abgetastet, und dessen gespeicherte magnetische Energie schaltet die weichmagnetische Dünnschicht 14 in negativer Magnetisierungsrichtung über das Knie K' der BH-Charakteristik in den ti negativen Sättigungszustand 5' um. Bei diesem Umschalten wird im Leseleiter 10 ein negativer Spannungsimpuls 3 induziert. Zum Zeitpunkt £4 wird im Leseleiter 10 keine Spannung induzier!, da das Bit d die gleiche binäre Information enthält wie das Bit £.

Die Fig. 5, 7 und 8 sollen die Anwendung der Erfindung für den Fall zeigen, daß die binäre Speicherung mit einem durch Pfeile an den Stellen A und Cauf dem Magnetband 18 in F i g. 8 ausgedrückten positiven Magnetismus für die binäre 1 und mit einem durch das Fehlen von Pfeilen an den Stellen B und C ausgedrückten Fehlen von Magnetisierung für die binäre 0 verwirklicht ist. Das Magnetband 18 wird am Arbeitsspalt des Lesemagnetkopfes 2 vorbeibewegt, der mit Hilfe einer Batterie 22 an dem in F i g. 5 gezeigten Punkt X der BH-Charakteristik nahe dem Knie K vorgespannt ist. Beim Vorbeibewegen der an der Stelle A des Magnetbandes 18 gespeicherten binären 1 am Nutzspalt wird die weichmagnetische Dünnschicht 14 in den Sättigungszustand 5 geschaltet, wobei zum Zeitpunkt /1 im Leseleiter 10 ein Ausgangsspannungsimpuls 7 erzeugt wird. Nach dem Auslesen der Stelle A würde nun die weichmagnetische Dünnschicht 14 normalerweise in den in Fig.5 dargestellten Magnetisierungszustand Y der BH-Charakteristik zurückkehren. Jedoch wird nun während jedes Lesezyklus dem Lesemagnetkopf ein negativer Impuls sofort nach dem Auslesen oder ein Abfrageimpuls zugeführt, so daß die weichmagnetische Dünnschicht 14 in den gespannten Zustand Λ'zurückkehrt. Zum Zeitpunkt ti existiert keine Magnetisierung an der Stelle B, und es wird deshalb keine Spannung im Lesemagnetkopf 2 erzeugt. Aus F i g. 7 geht hervor, daß eine binäre 0 an der Stelle B durch das Fehlen eines Spannungsimpulses im Leseleiter 10 angezeigt wird. Kommt nun zum Zeitpunkt h die Speicherstelle C zur Abtastung, so erzeugt die gespeicherte binäre 1 einen Ausgangsspannungsimpuls 9. Die Vorspannung mittels der Batterie 22 ist allgemein zum Betrieb des Lesemagnetkopfes nicht notwendig, aber sie erlaubt eine Umschaltung der weichmagnetischen Dünnschicht 14 durch einen kleineren Betrag der Magnetisierung in den Bitstellen des Magnetbandes 18.

Der erfindungsgemäße Magnetkopf kann, wenn es erwünscht ist, auch zum Schreiben von Daten verwendet werden. Durch die Anordnung eines Leiters 24 im keilförmigen Körper 4 und durch Anschluß dieses Leiters 24 über einen Schalter 28 an eine Batterie 26 kann beim Schließen des Schalters 28 genügend Strom durch den Leiter 24 geschickt werden, um eine positive Magnetisierung z. B. für binäre Einsen im Magnetband 18 zu erzeugen. Nach diesem Schreibvorgang kann durch einen kleinen Impuls über den Leseleiter 10 die weichmagnetische Schicht 14 zum Lesen in einen Zustand niedriger Koerzitivkraft gebracht werden, ohne daß das Magnetband 18, das eine große Koerzitivkraft besitzt, beeinflußt wird. Bei der Erläuterung der Erfindung wurde in dem angeführten Ausführungsbeispiel der keilförmige Körper 4 in Dreiecksform angenommen. Es soll aber an dieser Stelle betont werden, daß dieser zentrale, tragende Teil des Magnetkopfes auch eine rechteckförmige, sphärische oder andere Form aufweisen kann, solange nur ein Material niedriger Koerzitivkraft und hoher magnetischer Permeabilität innerhalb des geschlossenen magnetischen Kreises niedrigen magnetischen Widerstandes eingelagert ist. Der keilförmige Körper 4 hat außer der mechanisch festen Lagerung der Kernschenkel 6 und 8 noch die Funktion, hochfrequente Flußverluste im Bereich des Arbeitsspaltes des Magnetkopfes zu verhindern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Lesemagnetkopf mit einer im Magnetkreis des Kopfkerns mit einem Arbeitsspalt auf einem Substrat angeordneten weichmagnetischen Dünnschicht, deren remanente Magnetisierung durch die Abfühlung von magnetischen Markierungen entgegengesetzter Polarität umkehrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die weichmagnetische Dünnschicht (14) das Joch des Kopfkerns bildet, dessen beide Enden mit Kernschenkeln (6, 8) verbunden sind, die einen größeren Querschnitt aufweisen als das Joch des Kopfkerns und die in Richtung des Arbeitsspaltes (16) einen keilförmigen Körper (4) begrenzen, der durch ein Material hoher elektrischer und geringer magnetischer Leitfähigkeit gefüllt ist, und daß auf der Grundseite des Körpers (4) ein Leseleiter (10) angeordnet ist, der durch ein elektrisch isolierendes Material (12) von der weichmagnetischen Dünnschicht (14) getrennt ist.