DE2446488B2 - Anordnung zur zerstoerungsfreien messung der remanenten magnetflussdichte von magnetaufzeichnungstraegern, insbesondere von magnetplatten - Google Patents

Description

4. Anordnung nach einem oder mehreren tier Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Kopferregerstromes des Aufsprechkopfpaares vorzugsweise zwischen etwa 25 und 300 Hz beträgt.

5. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers vorzugsweise zwischen etwa 2,0 und 8,0 m/sec beträgt.

6. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Aufsprech- und Wiedergabeköpfe aus einem magnetischen Kreis mit Luftspalt und Spule bestehen, wobei die Breite des Spaltes in der gleichen Größenordnung wie der Abstand der Köpfe von dem Aufzeichnungsträger liegt.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Aufsprechköpfe aus einem magnetischen Kreis mit Luftspalt und Spule und jeder der Wiedergabeköpfe aus einer Induktionsspule ohne Magnetkern besteht.

8. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung zum Bestimmen der Abtastspannungen beider Wiedergabeköpfe zumindest einen Summierverstärker und vorzugsweise ein Integrierglied enthält

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur zerstörungsfreien Messung der remanenten Magnetflußdichte von Magnetaufzeichnungsträgern, insbesondere von Magnetplatten durch Aufzeichnung definierte! Signale mittels zumindest eines Aufsprechkopfes und nachfolgendes Abtasten mittels zumindest eines Wiedergabekopfes sowie Bestimmen der Abtastspannung.

Datenplatten aus magnetisierbarem Material können in der Weise hergestellt werden, daß eine dünne Schichi einer Dispersion tines feinteiligen magnetisierbarer] Materials in der Lösung eines organischen Bindemittels auf eine kreisförmige unmagnetische Metall- oder Glasscheibe aufgebracht und anschließend getrocknet wird. Ein anderes Verfahren zur Herstellung von Speicherplatten ist die chemische oder elektrolytische Abscheidung dünner metallischer Filme aus magnetisierbarem Material auf kreisförmige Metall- oder Glasscheiben. Ebenfalls können magnetisierbare metallische oder oxidische Filme aus der Gasphase auf dem Träger abgeschieden werden. In allen Fällen ist es für eine gleichbleibende Qualität der Datenplatten wesentlich, daß die aufgebrachte magnetisierbare Schicht die gleiche magnetische Wirksamkeit, d.h. die gleiche remanente magnetische Flußdichte hat

Es ist bekannt Magnetometer üblicher Bauart zur direkten Messung der magnetischen Fiußdichte zu benutzen. Nachteilig ist daß für die Messung mittels dieser Meßgeräte ein Probestück aus der Datenplatte herausgeschnitten werden muß, d. h. daß die Messung die Zerstörung der Datenplatte voraussetzt und daher die bekannte Meßmethode nicht für eine laufende Produktionskontrolle eingesetzt werden kann.

Ferner ist es für eine zerstörungsfreie Messung der remanenten magnetischen Flußdichte von Aufzeichnungsträgern bekannt, die Speicherschicht in anwendungsnaher Weise an Schreib- und Leseköpfen vorbeizuführen, wie es üblicherweise in Band- oder Plattenspeichergeräten erfolgt. Die vom Lesekopf abgetastete Signalspannung wird dabei als Maß für die remanente magnetische Flußdichte der Speicherschicht bestimmt. Der Nachteil dieses Verfahrens und der dazugehörigen Anordnung ist, daß frisch hergestellte Speicherschichten durch die Köpfe leicht zerkratzt werden, die üblicherweise im Kontakt oder in geringem Abstand von wenigen μΐη über der Schicht angeordnet sind. Dabei wird insbesondere bei der Messung von Datenplatten ein hohes Maß an mechanischer Präzision von der Meßanordnung gefordert und die Speicherplatte muß zur Messung völlig fertiggestellt sein. Das bedeutet als weiteren Nachteil, daß die magnetisierbare Schicht vor der Messung einem Härteprozeß mit anschließendem Schleifen und Polieren unterzogen werden muß. Daher ist eine effektive Messung zum i'wecke einer laufenden Regelung des Beschichtungsvorganges, um ständig eine genaue Einstellung der remanenten Magnetflußdichte sicherzustellen, mit den bekannten Maßnahmen und Anordnungen nicht möglich.

Es ist auch bekannt, die Messung unter Anwendung zweier Magnetköpfe, die zur Aufzeichnung und Wiedergabe einer bestimmten Frequenz dienen, im

unmittelbaren Anschluß an die Beschichtungsstelle einer Magnetbandbeschichtungsanlage vorzunehmen. Dort ist aber die Schicht noch nicht getrocknet, und es ist infolgedessen notwendig, die Aufzeichnungs- und Abtastköpfe auf der unbeschichteten Seite der Trägerfolie aufzulegen. In diesem Fall wirkt die Trägerfolie als Distanzschicht, und die magnetischen Felder müssen über einen Abstand hinweg in die noch feuchte Schicht übergreifen. Vm einen Einfluß der Dicke der Trägerfolie auf das Meßergebnis zu vermeiden, ist es in diesem Fall notwendig, die Spalte mindestens des Aufzeichnungskopfes besonders groß zu wählen. Außerdem werden die auf der Folienunterseite schleifenden Tonköpfe in Kürze verschmutzt, und das Meßergebnis wird so verfälscht

Es* ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung bereitzustellen, die für eine kontinuierliche, zerstörungsfreie serienmäßige Messung der remanenten Magnetflußdichte von Magnetaufzeichnungsträgern, insbesondere von magnetischen Datenplatten geeignet ist und die keine der Nachteile der bekannten Maßnahmen und Anordnungen aufweist

Durch eine Anordnung zur zerstörungsfreien Messung der remanenten Magnetflußdichte von Magnetaufzeichnungsträgern, insbesondere von Magnetplatten durch Aufzeichnung definierter Signale mittels zumindest eines Aufsprechkopfes und nachfolgendes Abtasten mittels zumindest eines Wiedergabekopfes sowie Bestimmen der Abtastspannung wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst daß beidseitig des zu messenden, bewegten Aufzeichnungsträgers in im wesentlichen gleichen Abstand von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers je ein Paar von jeweils senkrecht zur Oberfläche einander gegenüber angeordneten Aufsprech- und Wiedergabeköpfen vorgesehen sind, wobei die Frequenz der Erregerströme der Aufsprechköpfe und die Bewegungsgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers derartig aufeinander abgestimmt sind, daß der Abstand der Aufsprech- und der Wiedergabeköpfe von der jeweiligen Oberfläche des Aufzeichnungsträgers zwischen '/s und '/40 der Wellenlänge der auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichneten definierten Signale beträgt und daß eine gemeinsame Meßeinrichtung vorgesehen ist mittels der die Summe der Abtastspannungen gemessen Aird.

Die Verwendung einer solchen erfindungsgemäßen Anordnung erbringt folgende Vorteile:

1. Einfache und wirtschaftlich herstellbare Aufsprech- und Wiedergabeköpfe sind verwendbar.

2. Abstandsschwankungen der Köpfe zum Aufzeichnungsträger bis zu etwa 30% des Sollabstandes sind ohne nachteiligen Einfluß auf die Messungen.

3. Der Abstand der Kopf paare gestattet ein problemloses Einführen von Magnetaufzeichnungsträgern.

4. Niederfrequente und damit langwellige Aufzeichnungssignale erzeugende Kopferregerströme können benutzt werden.

5. Als gemeinsame Meßeinrichtung können handelsübliche elektronische Bauteile und Meßinstrumente verwendet werden.

6. Die Anordnung kann in der Serienherstellung von Magnetaufzeichnungsträgern zu Kontroll- und Regelzwecken eingesetzt werden, wodurch fehlerhafte, mit vom Sollwert abweichenden Magnetschichten versehene Aufzeichnungsträger frühzeitig ausgeschieden oder nachgearbeitet werden können.

In zweckmäßiger Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung sind die Köpfe des Aufsprechpaares derartig ausgebildet und relativ zueinander und zum Aufzeichnungsträger ausgerichtet, daß die durch das jeweilige Magnetfeld in der Magnetschicht erzeugte Magnetisierung parallel zur Ebene des Aufzeichnungsträgers verläuft und daß beide vom Aufsprechkopfpaar erzeugte Magnetisierungen gleichgerichtet sind.
Dadurch können die Aufzeichnungs- und Abtastvorgänge wesentlich vereinfacht werden, wobei ein hohes Maß an Genauigkeit beim Erfasssen der Abtastspannungen erzieh wird.

In weiterer praktischer Ausgestaltung der erfindungsgernäßen Anordnung ist jeder der Köpfe der Kopfpaare in einem Abstandsbereich von etwa 1 bis 15 mm, vorzugsweise im Bereich von etwa 2 bis 9 mm, von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers angeordnet Die Frequenz des Kopferregerstromes liegt vorzugsweise zwischen 300 und 25 Hz. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers beträgt vorzugsweise zwischen 2,0 und 8,0 m/sec. Damit wird eine unkritische Anordnung der Köpfe erhalten. Ferner wird eine Relativbewegung des Aufzeichnungsträgers zu den Köpfen ohne Beschädigung auch einer frisch hergestellten Magnetschicht ermöglicht.

In weiteren erfindungsgemäß einfachen Ausgestaltungen der Anordnung bestehen die Aufsprech- und Wiedergabekcpfe aus je einem magnetischen Kreis mit Luftspalt und Spule, wobei die Breite der Kopfspalte in der gleichen Größenordnung wie der Abstand der Köpfe vom Aufzeichnungsträger, bevorzugt im Bereich von 2 bis 9 mm liegt Zweckmäßig kann jeder der Aufsprechköpfe aus einem magnetischen Kreis mit Luftspalt und Spule und jeder der Wiedergabeköpfe aus einer Induktionsspule ohne Magnetkern bestehen.

Erfindungsgemäß enthält die Meßeinrichtung zum Bestimmen der Abtastspannungen beider Wiedergabeköpfe zumindest einen Summierverstärker und vorzugsweise ein Integrierglied. Dadurch ist die Summe der Abtastspannungen einfach und weitgehend unabhängig von einer Übereinstimmung der Abstände der Einzelköpfe des Wiedergabekopfpaares zur jeweiligen Oberfläche des Aufzeichnungsträgers sowie unabhängig von zeitlichen Störungen bestimmbar.

Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Anordnung sind anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen nachfolgend beschrieben und erläutert.
In der Zeichnung ist dargestellt in

F i g. 1 eine schematische Magnetplaitenantriebseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Anordnung,
F i g. 2a ein Aufsprechkopfpaar gemäß der Erfindung, F i g. 2b ein Wiedergabekopfpaar gemäß der Erfindung,

F i g. 3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung,

Fig.4 ein Magnetflußdichte/Abtastspannungsdiagramm zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Anordnung.

li. F i g. 1 ist eine Meßanordnung für den remanenten magnetischen Fluß einer handelsüblichen Datenplatte 1 dargestellt. Die Datenplatte 1 ist auf einem Plattenteller 2 aufgelegt, der von einem Elektromotor 3 angetrieben wird. Die Drehzahl des Plattentellers 2 und damit die Umdrehungsgeschwindigkeit der Datenplatte 1 ist geeignet wählbar, vorzugsweise kann der Bereich zwischen ca. 120 und 500 U/min benutzt werden, der einem Geschwindigkeitsbereich von ca. 2 bis 8 m/sec bei

einer Oatenplatte üblicher Abmessungen entspricht. Jeweils ober- und unterhalb der Datenplatte 1 ist etwa symmetrisch zur Ebene der Platte 1 sowohl ein Schreibkopfpaar 4, bestehend aus den Schreibköpfen 4a und 46 als auch ein Lesekopfpaar 5 mit den einzelnen S Leseköpfen 5a und 56 über bzw. unter demselben Durchmesser der Platte angeordnet. Die Schreibköpfe 4a und 46 bestehen beispielsweise aus einem magnetischen Kreis 6a, 66 mit Luftspalten la bzw. 76, siehe F i g. 2a. Die Breite d der Luftspalte 7a und Tb liegt bevorzugt in der gleichen Größenordnung wie der Abstand e jedes der Schreibköpfe 4a und 4b von der Platte 1, wobei der Abstand e zweckmäßig zwischen 1 und 15 mm und vorzugsweise zwischen 2 und 9 mm betragen kann.

Die Schreibköpfe 4a und 4b werden mit einem aus einer Wechselspannungsquelle 10, z. B. aus dem Wechselstromnetz, stammendem Wechselstrom, der den Spulen 8a und 86 zugeführt wird, elektromagnetisch erregt. Dabei ist nicht wesentlich, welchen zeitlichen ao Verlauf der benutzte Wechselstrom hat; es hat sich aber als sehr zweckmäßig erwiesen, eine Wechselstromfrequenz von ca. 25 bis 300 Hz, vorzugsweise von 50 Hz oder 60 Hz, je nach der regional üblichen Wechselstromfrequenz zu verwenden.

Es ist für die beschriebene Anordnung jedoch wichtig, daß die Spulen 8a und Sb der Schreibköpfe 4a und 4b derart in Serie oder parallel an die Stromquelle 10 angeschlossen werden, daß die mittels der magnetischen Felder beider Köpfe 4a und 4b in derselben Ebene der Magnetschicht der Datenplatte 1 erzeugten Magnetisierungen zu jeder Zeit parallel und gleichsinnig ausgerichtet sind.

Zur Abtastung der durch die Schreibköpfe 4a und 4b auf der Datenplatte 1 aufgebrachten, im Vorzeichen und ;m Betrag wechselnden magnetischen Flußdichte ist in der Drehrichtung (Pfeil a) der Datenplatte 1 nach dem Schreibkopfpaar 4 das Lesekopfpaar 5 angeordnet. Die Einzelköpfe 5a und 5b können wie die Schreibköpfe 4a und 4b in Fig. 1 oder in Fig.2a, aber auch als Induktionsspulen 9a und 9b in Fi g. 2b ausgebildet sein. Nach dem Induktionsgesetz wird durch den sich ändernden remanenten magnetischen Fluß auf der Datenplatte 1 in den Leseköpfen 4a und 4b eine Wechselspannung Ua bzw. Ub erzeugt Die Summe dieser Wechselspannungen wird der Meßeinrichtung 11 zugeführt und direkt oder nach geeigneter Verstärkung und Gleichrichtung von einem handelsüblichen Millivoltmeter angezeigt

F i g. 3 zeigt eine zweckmäßige Schaltungsanordnung einer solchen Meßeinrichtung 11, im wesentlichen bestehend aus einer Summierstufe 12, einer Integrierstufe 13 und einem Millivoltmeter 14, das gegebenenfalls auch Ober einen nicht dargestellten Gleichrichter an die Ausgangsklemmen 15a und 156 der Stufe 13 angeschaltet ist An den Eingangsldemmen 16a und 166 der Stufe 12 sind die Induktionsspulen 9a und 96. das Lesekopfpaar angeschlossen. Die Stufe 12 besteht im wesentlichen aus einem Analog-Operationsverstärker 17, der symmetrisch aufgebaut und durch die Widerstände R\ te symmetrisch beschaltet ist Stufe 13 enthält als Integrierglied den Eingangswiderstand & und die Kapazität C wobei letztere parallel zu einem geeigneten Verstärker 18 liegt Durch die Summierstufe 12 wird die Summe der Spannungen Ua und Ub gebildet und geeignet verstärkt Die Integrierstufe 13 dient zur Elimination von zeitlich auftretenden Störungen, z. B. in der Drehgeschwindigkeit.

Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur berührungs- und zerstörungsfreien Messung des remanenten Flusses von Aufzeichnungsträgern isl es unwesentlich, ob beide Seiten oder nur eine Seite des Aufzeichnungsträgers eine magnetisierbare Schicht trägt. Es ist nur darauf zu achten, daß im Fall einei beidseitigen Beschichtung jeweils die Summe der remanenten magnetischen Flußdichte beider Schichten gemessen wird.

In diesem Fall können Abstandsschwankungen der Kopfpaare bis zu 30% vom Sollabstand keine nichl vernachlässigbaren Meßfehler hervorrufen.

Obwohl die erfindungsgemäße Einrichtung zur berührungs- und zerstörungsfreien Messung der remanenten Flußdichte von Aufzeichnungsträgern vorwiegend anhand der Messung an Datenplatten beschrieber wurde, kann sie leicht auf linear bewegte Aufzeichnungsträger in der Form von Bändern oder Karten usw angewandt werden.

Der lineare Zusammenhang zwischen der mit einem Magnetometer herkömmlicher Bauart unter Zerstörung des Aufzeichnungsträgers gemessenen remanenten Flußdichte und der in der erfindungsgemäßen Einrichtung zur berührungs- und zerstörungsfreien Messung der remanenten Flußdichte gemessenen Spannung am Lesekopfpaar 5 in Fig. 1 ist in Fig.4 gezeigt Hier isl die gemessene Spannung U=f(0Jb) in n/Wb/ir, aufgetragen.

Φ/b ist dabei der absolute Fluß des Aufzeichnungsträgers in IO-⁹ Weber pro Meter
b ist die Breite des Flusses

Die Ergebnisse stammen von Datenplatten mit einseitiger Beschichtung (Kreuze) und von Datenplatten mit zweiseitiger Beschichtung (Punkte).

Zur einfachen Bestimmung des remanenten Flusses braucht am Meßgerät 14 nur der angezeigte Wert abgelesen und aus der Kurve in Fig.4 der Flußwert n/Wb/m abgelesen zu werden.

Beispiel

Eine Datenplatte normaler Abmessungen wurde mit 180 U/min (3 m/sec bei etwa 1 m Umfang) angetrieben. Die Frequenz des Magnetisierungsstroms am Kopfpaar 4 betrug 50 Hz. Die Köpfe 4a und 46 standen sich in einem Abstand von c=8,5 mm gegenüber, was bei einer Plattendicke von rd. 2 mm einem Einzelabstand von e= 3.25 mm jedes Kopfes von der Plattenoberfläche entspricht Jeder der Köpfe 4a und 46 besaß einen Spalt mit einer Spaltbreite von t/=3 mm. Köpfe mit solche großen Spaltbreiten sind leicht und preiswert herstellbar und daher sehr wirtschaftlich. Bei den vorgenannten Daten wurde ein definiertes Signal nrit einer Wellenlänge von λ=60 mm aufgezeichnet Damit betrug der Abstand des Einzelkopfes von der Plattenoberfläche ¹Zm der Wellenlänge A, und die Breite d des Kopfspalts entsprach etwa dem Einzelabstand e

Es sind andere Meßbedingungen einstellbar, die dem Fachmann geläufig sind und deshalb nicht noch beschrieben werden sollen. Die beschriebene Meßanordnung hat sich in der Datenplattenfertigung als auch in der Magnetbandfertigung hervorragend bewährt Steuereinrichtungen können in Verbindung nrit der Meßanordnung for eine automatische Beschichtungskontrolle eingesetzt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   I. Anordnung zur zerstörungsfreien Messung der remanenten Magnetflußdichte von Magnetaufzeich- S nungsträgern, insbesondere von Magnetplatten durch Aufzeichnung definierter Signale mittels zumindest eines Aufsprechkopfes und nachfolgendes Abtasten mittels zumindest eines Wiedergabekopfes sowie Bestimmen der Abtastspannung, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig des zu messenden, bewegten Aufzeichnungsträgers in im wesentlichen gleichen Abstand von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers je ein Paar von jeweils senkrecht zur Oberfläche einander gegenüber angeordneten Aufsprech- und Wiedergabeköpfen vorgesehen sind, wobei die Frequenz der Erregerströme der Aufsprechköpfe und die Bewegungsgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers derartig aufeinander abgestimmt sind, daß der Abstand der Aufsprech- und der Wiedergabeköpfe von der jeweiligen Oberfläche des Aufzeichnungsträgers zwischen Vs und '/« der Wellenlänge der auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichneten definierten Signale beträgt und daß eine gemeinsame Meßeinrichtung vorgesehen ist mittels der die Summe der Abtastspannungen gemessen wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Köpfe des Aufsprechkopfpaares derartig ausgebildet und relativ zueinander und zum Aufzeichnungsträger ausgerichtet sind, daß die durch das jeweilige Magnetfeld in der Magnetschicht erzeugte Magnetisierung parallel zur Ebene des Aufzeichnungsträgers verläuft und daß beide vom Aufsprechkopfpaar erzeugte Magnetisierungen gleichgerichtet sind.
3. 3. Anordnung nach Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Abstand jedes der Köpfe der Kopf paare von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers im Bereich von etwa 1 bis 15 mm, vorzugsweise im Bereich von etwa 2 bis