DE68923299T2 - Zusammenbau eines magnetkopfes. - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft Magnetaufzeichnungssysteme. Insbesondere betrifft die Erfindung Magnetkopfanordnungen zur Verwendung bei derartigen Magnetaufzeichnungssystemen.
• Magnetaufzeichnungssysteme, bei denen starre Magnetaufzeichnungsmedien oder Magnetplatten benachbart zu Magnetlese/schreibköpfen vom sogenannten "Winchester"-Typ gedreht werden, die auf einem Luftlager in sehr dichter Nähe zur steifen Magnetplatte gedreht werden, sind wohlbekannt. Auf derartige Systeme wird im folgenden gelegentlich als "Festplattensysteme" Bezug genommen. Diese Festplattensysteme verwenden die berührungslose magnetische Wiedergewinnung und Aufzeichnung von Daten (d.h. Lese/Schreibvorgang) und arbeiten bei sehr hohen Drehzahlen, typischerweise bei etwa 3600 Umdrehungen pro Minute, was zu sehr hoher Leistung führt. Die bei Festplattensystemen verwendeten Magnetköpfe sind verhältnismäßig kostengünstig und haben eine verhältnismäßig niedrige Masse, typischerweise etwa 65 mg, im Vergleich zu Köpfen, die bei anderen Typen von Aufzeichnungssystemen verwendet werden. Derartige Köpfe mit geringer Masse führen zu einem hohen Wirkungsgrad in der Spur-zu-Spur-Zugriffszeit und Suchleistung.
• Es sei hier erläutert, daß die Gesamtkapazität oder Flächendichte magnetischer Datenspeichereinrichtungen in Bits pro Quadratinch, gleich einer Kombination von Spurdichte (Spuren/Inch) und linearen Bitdichte (Bits/Inch) ist. Während Festplattensysteme eine hohe Leistung aufweisen und eine verhältnismäßig hohe Spurdichte zeigen, zeigen sie eine geringere lineare Bitdichte, als mit Kontaktaufzeichnungsvorrichtungen möglich ist. Ein weiterer Nachteil von Festplattensystemen ist sogenanntes "Kopfaufsitzen", d.h. dabei bewegt sich der Kopf von seiner Flugposition über den Aufzeichnungsmedien in Kontakt mit den Aufzeichnungsmedien. Derartiges Kopfaufsitzen kann aufgrund einer Beschädigung der Aufzeichnungsmedien und kostspieliger Ausfallzeit einen Datenverlust bewirken, da viele Male, wenn ein Kopfaufsitzen auftritt, an der Kopf/Scheibenanordnung (HDA) im Scheibenantrieb selbst eine Beschädigung herbeigeführt wird, die repariert werden muß, bevor das Aufzeichnungssystem wieder richtig funktionieren kann.
• Magnetaufzeichnungssysteme, die Daten von flexiblen Aufzeichnungsmedien lesen und schreiben, sind ebenfalls entwickelt worden. Im allgemeinen sind flexible Aufzeichnungsmedien weniger kostspielig als starre Aufzeichnungsmedien. Grundsätzlich sird solche Magnetaufzeichnungsmedien, bei denen flexible Aufzeichnungsmedien verwendet werden, von zwei Typen. Bei einem ersten oder herkömmlichen Aufzeichnungssystemtyp, werden sogenannte "Floppy"-Disks und "Floppy-Disk-Antriebe" verwendet. Floppy-Disk-Antriebe sind umfassend für kleine sogenannte Mikrorechnersysteme, für Textverarbeitungsanwendungen und dergleichen verwendet worden. Bei diesen Floppy-Disk-Systemen klemmt der Floppy-Disk- Antrieb die flexible Scheibe auf eine Motorwelle, die die Scheibe dreht. Mit der sich drehenden Scheibe wiederum tritt ein Magnetlese/schreibkopf oder zwei gegenüberliegende Magnetlese/schreibköpfe in Kontakt, wobei sich die Scheibe zwischen den beiden Köpfen in Sandwichanordnung befindet. Um einen Kontakt zwischen dem Magnetkopf und der Floppy-Disk sicherzustellen und um weiter einen richtigen Lese/Schreibvorgang sicherzustellen, ist eine schwere Belastung (etwa 10 Gramm) des Kopfes oder der Köpfe gegen die Floppy-Disk oder die Verwendung von Druckkissen erforderlich. Eine solche schwere Beanspruchung und die Verwendung von Druckkissen erfordert einen Betrieb mit niedriger Drehzahl, üblicherweise etwa 1.000 Umdrehungen pro Minute oder weniger. Aufgrund der "Belastungskontakt"-Bedingungen der Floppy-Kopf-Disk-Grenzfläche ist die erwartete Medienlebensdauer während der verfügbaren Einzelspur-Verweilzeit nur etwa 168 Stunden.
• In der Theorie können Floppy-Disk-Systeme eine Aufzeichnung mit hoher linearer Dichte liefern, da sich der Kopf in Kontakt mit den Medien befindet. Dieser Vorteil wird in der Praxis selten ausgenutzt, da die niedrige Drehzahl des Floppy-Antriebs eine hohe Leistung, d.h. rasche Such- und Spur/Spur-Zugriffszeiten, ausschließt. Daher hat der Floppy- Antrieb als Antrieb mit niedriger Leistung, niedriger Kapazität und geringen Kosten einen Nischenmarkt gefunden. Es ist beachtenswert, daß der Floppy-Kopf gewöhnlich die kostspielige Komponente des Floppy-Antriebs ist. Der Floppy-Kopf ist kostspieliger als ein starrer Kopf aufgrund seiner vergrößerten Masse (etwa 150 mg), mehrfachen Lese/Schreib- und Löschzwischenräume und Mehrfachspulenwicklungen.
• Bei einem zweiten Aufzeichnungssystemtyp, bei dem flexible Magnetaufzeichnungsmedien verwendet werden, wird eine Floppy- oder flexible Scheibe in dichter Nähe zu einer flachen starren "Berrioulli"-Platte oder Oberfläche gedreht. Auf derartige Systeme wird nachfolgend gelegentlich als "Bernoulli-Systeme" Bezug genommen. Wie von den Fachleuten verstanden wird, hat die dünne Luftschicht zwischen der flexiblen Scheibe und der Bernoulli-Platte oder -Oberfläche die Tendenz, sich mit der flexiblen Platte zu drehen und durch Zentrifugalkraft nach außen geschleudert zu werden. Dies erzeugt einen Unterdruck zwischen der Bernoulli-Platte und der flexiblen Scheibe, der danach strebt, die Scheibe dicht an die Platte zu ziehen und zu bewirken, daß die Scheibe "fliegt" oder "stabilisiert" wird, wie diese Begriffe in der Technik verwendet werden, in einer voraussagbaren ebenen Beziehung in bezug auf die Bernoulli-Oberfläche. Im wesentlichen wird ein Luftlager zwischen der flexiblen Magnetscheibe und der starren Bernoulli-Oberfläche erzeugt, derart, daß ein konstanter und voraussagbarer Abstand zwischen der Bernoulli-Oberfläche und der flexiblen Magnetscheibe hergestellt wird. Sobald die flexible Magnetscheibe stabilisiert ist, kann die bei diesen Bernoulli-Systemen verwendete Magnetkopf/Kopplungsanordnung mit der flexiblen Magnetplatte "gekoppelt" werden, wie dieser Begriff in der Technik verwendet wird. Eine Magnetkopf/Kopplungsanordnung, die mit der flexiblen Platte gekoppelt wird, dringt dann in die flexible Platte ein oder drückt diese leicht ein, d.h. die flexiblen Aufzeichnungsmedien werden im wesentlichen übereinstimmen mit oder im wesentlichen geformt sein wie diejenigen der magnetischen Kopf/Kopplungsfläche im Bereich der Aufzeichnungsmedien, der sich direkt über dem Magnetkopf/Kopplung befindet. Dieses Eindrückphänomen tritt direkt über der Magnetkopf/Kopplungsanordnung auf, und wenn bewirkt, "fliegt" das flexible Medium in bezug auf die Kopplung und sämtliche Stellen der Magnetkopf/Kopplungsanordnung, ausgenommen dem Bereich auf dem Magnetkopf, der als "lager" bezeichnet wird. Das Lager ist über dem Lese/Schreibspalt des Wandlers oder Kerns und der Spulenanordnung des Magnetkopfes zentriert und es tritt ein Kontakt zwischen den flexiblen Medien und dem Magnetkopf im Lagerbereich auf.
• Bei Bernoulli-Systemen werden das flexiblen Magnetmedien mit einer verhältnismäßig hohen Drehzahl, typisch etwa 2000 Umdrehungen pro Minute, gedreht, und dies führt zu einer hohen Leistung für solche Systeme, d.h. einer höheren Leistung als bei Floppy-Systemen, aber niedriger als diejenige von Festplattensystemen. Die Kosten der bei Bernoulli-Systemen verwendeten Magnetkopf/Kopplungsanordnung sind verhältnismäßig hoch im Vergleich zu den Magnetköpfen, die bei den Fest- und den herkömmlichen Floppy-Disk-Systemen verwendet werden, d.h. sie sind kostspieliger als die Köpfe, die bei diesen Systemen verwendet werden. Die Magnetkopf/Kopplungsanordnung von Bernoulli-Systemen hat eine sehr hohe Masse, typischerweise etwa 1300 mg. Um eine beträchtliche Spur-zu-Spur-Zugriffszeit zu erzielen, wird daher eine signifikant größere Leistung und Antriebsmasse benötigt. Hinsichtlich der Luftdichte und -kapazität haben die Bernoulli-Systeme eine hohe lineare Bitdichte, da sie Aufzeichnungssysteme vom Kontakttyp sind, und sie verwenden auch Spurfolgeservoeinrichtungen, um eine hohe Spurdichte zu erzielen. Dies führt zu einer hohen Flächendichte. Daher können Bernoulli-Systeme eine äquivalente oder höhere Kapazität als diejenige von Festplattensystemen und höher als die Kapazität erzielen, die in der Praxis durch die herkömmlichen Floppy-Systeme erzielt wird, die ebenfalls Aufzeichnungssysteme vom Kontakttyp sind. Bei Bernoulli-Systemen besteht Schutz gegen Kopfaufsetzen, das zu Datenverlust und einer möglichen Beschädigung des Antriebssystems führt, da das Aufzeichnungsmedium allgemein unterhalb des Kopfes fliegt und ohne jegliches Zerbrechen vom Kopf wegzufallen pflegt. Demzufolge sind Bernoulli- Systeme unebener als Festplattensysteme. Ein Beispiel eines Bernoulli-Systems ist in der DE-A-1 178 740 offenbart, das die Oberbegriffsmerkmale des Anspruchs 1 aufweist.
• Mit dem Vorstehenden als Hintergrund ist ersichtlich, daß es erwünscht wäre, ein Magnetaufzeichnungssystem mit den Vorteilen der starren Systeme zu haben, d.h. hoher Leistung, hoher Spurdichte, Aufzeichnungsköpfen mit niedrigen Kosten und Aufzeichnungsköpfen mit niedriger Masse mit begleitender hoher Spur-zu-Spur-Zugriffszeit sowohl als auch mit den Vorteilen der flexiblen Systeme, d.h. verhältnismäßig kostengünstigen Aufzeichnungsmedien und Unebenheit sowie der verhältnismäßig hohen linearen Bitdichte zusammen mit der hohen Kapazität der Bernoulli-Systeme.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Magnetkopfanordnung vorgesehen, umfassend:
• (a) ein Gehäuseelement mit einer Oberfläche zur Anordnung benachbart einem Aufzeichnungsmedium, das sich in bezug auf die Oberfläche bewegt und aerodynamisch mit ihm gekoppelt ist;
• (b) wenigstens einem Wandler, der innerhalb eines Schlitzes oder von Schlitzen in der Oberfläche positioniert ist, wobei der oder jeder Wandler eine Oberfläche aufweist, die einen Magnetspalt enthält;
• dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Wandler fest im Gehäuseelement angebracht ist, so daß er dauernd über die Gehäuseelementoberfläche um eine Größe im Bereich von etwa 1 bis etwa 20 Mikroinch (etwa 0,000025 mm bis etwa 0,0005 mm) vorsteht.
• Vorzugsweise weist die Gehäuseelementoberfläche eine Fläche im Bereich von etwa 3 bis 4 Quadratmillimeter auf.
• Der Magnetkopf gemäß der Erfindung weist eine sehr niedrige Masse, etwa 12 mg, im Vergleich zu Magnetköpfen auf, die bei herkömmlichen Floppy-Systemen verwendet werden, die gewöhnlich etwa 160 mg sind; zu Magnetköpfen, die bei Festplatten- Systemen verwendet werden, die gewöhnlich etwa 65 mg sind; und zu Magnetkopf/Kopplungsanordnungen, die bei derzeit erhältlichen Bernoulli-Systemen verwendet werden, die typischerweise etwa 1300 mg sind. Die sehr niedrige Masse des Magnetkopfes gemäß der Erfindung gestattet eine leichte Belastung an der Kopf-Plattengrenzfläche, was zu einem geringeren Laufwiderstand als bei anderen derzeit erhältlichen Kontaktaufzeichnungssystemen führt. Aufgrund derartiger leichter Belastung mit ihrem begleitenden geringeren Laufwiderstand kann das Aufzeichnungsmedium mit höheren Drehzahlen, etwa 2.800 Umdrehungen pro Minute gedreht werden, was zu einer höheren Leistung als zuvor verfügbar sowohl in herkömmlichen Floppy-Aufzeichnungssystemen als auch in derzeit erhältlichen Bernoulli-Systemen führt. Die niedrige Masse der Magnetkopfanordnung gemäß der Erfindung führt auch zu einer hohen Spur-zu-Spur-Zugriffszeit, da die niedrige Masse der Magnetkopfanordnung rascher durch das Antriebsmittel des Plattenantriebs des Aufzeichnungssystems von Spur zu Spur bewegt werden kann. Da die Masse der Magnetkopfanordnung der Erfindung etwa ein Fünftel von bei Festplattensystemen verwendeten Köpfen vom Winchester-Typ ist, kann die Spur-zu- Spur-Zugriffszeit bei einem Aufzeichnungssystem, bei dem die Magnetkopfanordnung der Erfindung verwenden wird, diejenige solcher Festplattensysteme für eine gegebene Antriebsleistung überschreiten. Die Vorteile und Merkmale der Magnetkopfanordnung der Erfindung werden erzielt, während die Kosten der Magnetkopfanordnung auf einem Minimum gehalten werden. Beispielsweise sind die Kosten einer Magnetkopfanordnung der vorliegenden Erfindung etwa gleich oder weniger als von Köpfen vom Winchester-Typ, die derzeit der kostengünstigste Kopftyp sind; etwa 50 % geringer als die Kosten herkömmlicher Köpfe vom Floppy-Typ; und sind 3 bis 4 mal niedriger als herkömmliche Kopf/Kopplungsanordnungen vom Bernoulli-Typ.
• Die vorstehenden Vorteile der Erfindung zusammen mit einer Anzahl weiterer günstiger Eigenschaften von ihr werden bei Betrachtung der folgenden Beschreibung ersichtlicher, insbesondere bei Betrachtung angesichts der beigefügten Zeichnungen, die auf spezielle Ausführungsbeispiele der Erfindung gerichtet, aber auch die ihr zugrundeliegenden Konzepte veranschaulichend sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• In den Zeichnungen:
• Figur 1 ist eine schematische Veranschaulichung einer Magnetplatte, Bernoulli-Platte und Stellglied eines Plattenantriebs, auf den die Magnetkopfanordnung der Erfindung speziell anwendbar ist;
• Figur 2 ist eine vergrößerte schematische Draufsicht der Magnetkopfanordnung gemäß der Erfindung;
• Figur 2(a) ist eine vergrößerte schematische Draufsicht, die verschiedene Merkmale und Alternativen gemäß den Konzepten der Erfindung veranschaulicht;
• Figur 3 ist eine Seitenansicht von Figur 2;
• Figur 4 ist eine vergrößerte schematische Querschnittansicht der Kopfanordnung der Erfindung in Kontakt mit der Oberfläche einer flexiblen Platte, die nützlioh ist, die Funktion der Kopfanordnung zu erläutern;
• Figur 5 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Magnetkopfanordnung der vorliegenden Erfindung, die deren Gehäuse und Wandlerelement veranschaulicht; und
• Figur 6 ist eine Draufsicht der in Figur 5 veranschaulichten Magnetkopfanordnung, wobei die Kopfanordnung in Biegung angeordnet ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
• Wobei nun auf Figur 1 Bezug genommen wird, die Magnetkopfanordnung der vorliegenden Erfindung, während sie nicht darauf beschränkt ist, ist speziell auf Magnetplattenantriebe anwendbar, bei denen ein Aufzeichnungsmedium oder eine flexible kreisförmige Magnetplatte 10 gegen eine flache Bernoulli-Platte 12 gedreht wird. Die Magnetplatte 10 wird durch einen Antriebsmotor (nicht gezeigt), der sich durch das Loch 14 in der Bernoulli-Platte 12 erstreckt, in Eingriff gebracht, um mit der Platte 10 in Eingriff zu treten. Bei der schematischen Veranschaulichung von Figur 1 ist die Magnetkopf anordnung der Erfindung durch den Stellgliedarm 16 getragen, der sich in einer gebogenen Bahn über die Magnetplatte 10 hinweg bewegt. Die Magnetkopf anordnung der vorliegenden Erfindung erstreckt sich durch das gebogene Loch 18 in der Bernoulli-Platte 12 in Lese/Schreibeingriff mit der flexiblen Magnetplatte 10.
• Wobei nun auf Figuren 2 und 3 Bezug genommen wird, die Magnetkopfanordnung der vorliegenden Erfindung ist allgemein bei 20 gezeigt und enthält ein Wandlerelement 22 und ein Gehäuseelement 24. Das Gehäuseelement 24 umfaßt eine flache oder im wesentlichen flache Oberfläche 26 zur Anordnung benachbart einem Aufzeichnungsmedium, beispielsweise Magnetplatte 10, wie nachfolgend vollständiger erläutert wird. Die Oberfläche 26 wird als flach oder im wesentlichen flach beschrieben, da es erwünscht sein kann, einen leichten Krümmungsradius zur Oberfläche 26 aus hydrodynamischen Gründen vorzusehen, um die Luftströmung über der Oberfläche 26 unter verschiedenen Betriebsbedingungen einzustellen. Das Wandlerelement 22 wird durch das Gehäuseelement 24 getragen, und ein Abschnitt von ihm, der allgemein bei 27 gezeigt ist, steht von der Oberfläche 26 vor, wie am besten in Figur 3 zu sehen ist. Das Wandlerelement 22 weist einen Magnetspalt 28 auf.
• Es ist bestimmt worden, daß für flexible sogenannte 3 Mil- Standard-Aufzeichnungsmedien zur Bewirkung einer Kopplung zwischen der Magnetkopfanordnung der Erfindung und den Aufzeichnungsmedien die flache Oberfläche 26 eine Fläche im Bereich von etwa 3 bis 4 Quadratmillimetern aufweisen sollte, was der bevorzugte Bereich ist. Es ist eine optimale Leistung bei derartigen 3 Mil-Aufzeichnungsmedien mit flachen Flächen auf der Oberfläche in einem solchen Bereich erzielt worden. Magnetkopfanordnungen gemäß der Erfindung sind unter Verwendung von Oberflächen mit einem Durchmesser von 2 Millimeter oder einem Oberflächenbereich von 3,14 Quadratmillimetern hergestellt worden.
• Die veranschaulichte geometrische Form für die flache Oberfläche 26 ist kreisförmig, wie in Figuren 2 und 3 dargestellt, jedoch sind andere geometrische Formen wie beispielsweise rechteckförmig, quadratisch, elliptisch und oval bestimmt worden, um annehmbare Kopf/Plattenkopplungsergebnisse zu liefern. Es sei festgestellt, daß Flächen von flachen Oberflächen außerhalb des bevorzugten Bereichs (d.h. etwa 3 bis etwa 4 Quadratmillimeter) annehmbare Kopplungsergebnisse liefern können, wenn sie zweckmäßig mit anderen Kopf-, Medien- und Antriebsparametern wie Kopföffnung, Vorsprunghöhe, Länge, Breite, Mediensteifigkeit, Plattendrehzahl, Arbeitsradius, etc. abgeglichen werden, wie von den Fachleuten verstanden wird.
• Es kann in Figuren 2 und 3 gesehen werden, daß der vorstehende Abschnitt 27 des Wandlerelements 22 ein Teil eines größeren Vorsprungs von der Oberfläche 26 fort ist, bestehend aus einem rechteckförmigen Bereich 30, der den vorstehenden Abschnitt 27 des Wandlerelements 22 im wesentlichen umgibt und eine konstruktive Abstützung für dieses liefert. Diese Konfiguration oder Merkmal ist das bevorzugte für eine Magnetkopfanordnung mit einem einzelnen Wandlerelement als dessen Teil. Es können jedoch andere Vorsprungformen wie quadratisch, oval, rund, etc. konzipiert werden, um äquivalente erwünschte Ergebnisse zu erzielen. Wie in Figur 2 gezeigt ist, ist der Wandler 22 und der zugehörige Bereich 30 zur Vorderkante der flachen Oberfläche 26 zur leichten Herstellung zentriet und angeordnet, wie nachfolgend sichtbar wird. Es sollte jedoch festgestellt werden, daß unterschiedliche und andere Konfigurationen für den Wandler 22 und auch für seinen Ort auf der Oberfläche 26 möglich sind und tatsächlich durch Anwender getestet worden sind und es festgestellt wurde, daß sie annehmbare Leistung liefern. Der Bereich 30 ist ein integrierter Teil eines Glasierfensters 31, das das Wandlerelement 22 am Gehäuseelement 24 lokalisiert und sichert, wie nachfolgend weiter erläutert wird.
• Wobei nun auf Figur 2(a) Bezug genommen wird, es ist gezeigt, daß die flache Oberfläche 26 mehrfache Wandlerelemente 32 und 34 und mehrfache Rechteckbereiche 36 und 38 aufweist, die die vorstehenden Abschnitte der Wandlerelemente 32 und 34 im wesentlichen umgeben. Derartige mehrfache Merkmale gestatten einen Lese/Schreibbetrieb von beiden Wandlerelementen aus. Selbstverständlich sind andere Anordnungen und Unterbringung der Wandlerelemente an jeder beliebigen Stelle möglich. Alles was erforderlich ist, ist, daß ein Abschnitt des Wandlerelements oder der Wandlerelemente von der flachen Oberfläche 26 aus vorsteht. Auch ist in Figur 2(a) eine Urntangsöffnungsfläche 37 gezeigt, die auf der Magnetkopfanordnung vorgesehen sein kann, wenn es so erwünscht ist. Die Öffnungsfläche 37 ist von der Ebene der Oberfläche 26 fort abgeschrägt und bildet eine hydrodynamische Öffnung, die die Luftströmung über der flachen Oberfläche 26 auf den Fachleuten bekannte Weise steuert.
• Für den Betrieb der Magnetkopfanordnung kritisch ist gemäß der Erfindung die Höhe des Vorsprungs. Es ist bestimmt worden, daß Vorsprunghöhen im Bereich von etwa 1 bis etwa 20 Mikroinch (0,000025 mm bis 0,0005 mm) abhängig von der Betriebsumgebung und den Wandlerelementerfordernissen liegen können, beispielsweise flache Fläche der Kopfoberfläche und sämtliche oben erwähnten Parameter. Die bevorzugte Vorsprunghöhe liegt im Bereich von etwa 6 bis etwa 8 Mikroinch (0,00015 mm bis 0,0002 mm). Es ist bestimmt worden, daß bei Vorsprunghöhen vdn über etwa 20 Mikroinch (0,0005 mm) keine Kopplung zwischen dem Kopf und den Aufzeichnungsmedien auftritt und bei Vorsprunghöhen unter etwa 1 Mikroinch (0,000025 mm) der Spaltkontakt diskontinuierlich und beweglich ist.
• Um die Verhaltensmerkmale der Magnetkopfanordnung der Erfindung zu testen und zu bestimmen, haben die Anmelder Klarglasköpfe und mikroskopische Untersuchungstechniken zusammen mit Lese/Schreibsignalen von Originalköpfen und empfindliche elektromechanische Kraftmeßdosen verwendet.
• Ein solches Testen hat zu den folgenden theoretischen Schlußfolgerungen betreffend die Verhältnisse geführt, die die Funktion der Erfindung beherrschen.
• Die Bernoulli-Gleichungen zeigen, daß, wenn ein unbeweglicher und ein sich bewegender Gegenstand in dichter Nähe zueinander angeordnet werden, in dem Spalt zwischen den Gegenständen ein Unterdruck erzeugt wird, der die Wirkung des Ziehens der Gegenstände zueinander hin hat. Im Fall einer Kopf/Plattengrenzfläche ist der ruhende Gegenstand der Lese/Schreibkopf und der bewegliche Gegenstand ist die sich drehende Plattenoberfläche. Wenn kein Gleitkontakt erwünscht ist, wenn diese Gegenstände zusammenkommen, wird auf dem Lese/Schreibkopf eine Öffnung erzeugt, die "Hub" erzeugt, um die Bernoulli-Anziehungskräfte zu kompensieren. Dies ist das in der Festplattenumgebung erzielte Gleichgewicht.
• Wenn jedoch Kontakt erwünscht ist, kann die flache Kopfoberfläche auf solche Weise konzipiert werden, daß ein Zusammenpassen der Kopf/Plattenoberfläche gestattet wird, und das Ergebnis ist eine diskontinuierliche Kontaktbedingung zwischen den beiden Oberflächen. Um konstante Kontaktbedingungen zu erzielen, werden zur Sicherstellung stabiler Lese/Schreibbedingungen typische Floppy-Disk-Köpfe in die Medien bei etwa 10 Gramm Normalbelastung eingebracht. Dieses Erfordernis einer hohen Kopfbelastung zum Erzielen stabiler Kontaktbedingungen aufflexiblen Medien führt zu einem hohen Kopf/Plattenverschleiß und dem Unvermögen, die Platte bei hohen Drehzahlen zu drehen.
• Die Erfindung sieht einen Weg zur Umwandlung einer kleinen Zone auf der Kopfoberfläche zu einer konstanten Kontaktbedingung vor, worin der Lese/Schreibspalt angeordnet ist, wodurch die Vorteile konstanter Aufzeichnung ohne die Probleme von Verschleiß und Drehzahleinschränkungen erzielt werden, die der typischen Floppy-Kopf/Plattengrenzfläche zu eigen sind. Bei Verwendung außerordentlich empfindlicher Kraftmeßdosen wurde die für eine stabile Kontaktbedingung über den Lese/Schreibspalt der Magnetkopfanordnung der Erfindung benötigte Normalbelastung bei etwa 100 bis etwa 300 Milligramm (etwa 0,1 bis 0,3 Gramm) gemessen. Auch bei Verwendung von Weißlicht-Interferometrietechniken der Flughöhenmessung wurde verifiziert, daß die Vorsprungzone auf der Kopfoberfläche fest in Kontakt steht, während sich die umgebende flache Oberfläche des Kopfes in einem Abstand von 0 bis etwa 5 Mikroinch (0,000125 mm) in bezug auf die Medienoberfläche befindet (d.h. diskontinuierlicher Kontakt).
• Das Basiskonzept der Erfindung ist dann, zu gestatten, daß der Kopf mit den Medien unter Verwendung von aerodynamischen Bernoulli-Anziehungskräften koppelt und dann ein geringes Vorstehen auf dem Kopfoberfläche vorgesehen wird, um eine konstante Kontak-zone zu erzeugen, die den Lese/Schreibspalt umgibt, um stabile Kontaktaufzeichnungsbedingungen zu erzielen. Die Anmelder haben weiter herausgefunden, daß die Fläche der Kopfoberfläche eine kritische Rolle bei der anfänglichen Bernoulli-Kopplung des Kopfes und der Medien spielt. Diese Fläche der Oberfläche muß groß genug sein, um die Unterdruck-Anziehungskräfte zu erzeugen, aber klein genug sein, um eine Übergangsfläche mit lediglich einer kleinen Fläche der flexiblen Medien zu jedem gegebenen Zeitpunkt zu bilden. Wenn die flexible Medienzwischenfläche zunimmt, nehmen auch Instabilität und axiale Verstellung dieser Medienfläche zu. Bei annähernd etwa 4 Quadratmillimeter Fläche der Medienoberfläche nimmt die Medieninstabilität mit höherer Rate als die Bernoulli-Kopplungsstabilität der entsprechenden Kopfoberflächenfläche zu. Das Ergebnis ist eine Abnahme in der Kopf/Platten-Gesamtstabilität.
• Ein hinzugekommener Vorteil von Flächen der Kopfoberfläche von weniger als etwa 4 Quadratmillimetern ist die entsprechende geringe Masse des Kopfes. Vorteile der geringen Kopf masse sind: (1) geringe Stellgliedleistung, die zum Bewegen der Köpfe von Spur/Spur erforderlich sind, (2) kostengünstigere Stellglieder, (3) erhöhtes dynamisches Ansprechen des Kopf/Biegungssystems zum Folgen der axialen Verstellungen der Medien, und (4) geringere Herstellungskosten des Kopfes.
• Wobei nun auf Figur 4 Bezug genommen wird, es ist ersichtlich, daß die Platte 10 ein flexibles 3 Mil (3000 Mikroinch) Standardaufzeichnungsmedium umfaßt. Die kreisförmige Platte 10 umfaßt ein flexibles Substrat 39 aus Polyethylenterephthalat oder dergleichen mit einer dünnen Magnetmaterialbeschichtung 40 auf annähernd 100 Mikroinch auf ihren beiden Seiten. Auf jeder Seite der Platte 10 befindet sich eine Magnetkopfanordnung 20 gemäß der Erfindung. Es sei festgestellt, daß der Vorsprung 27 jeder Kopf anordnung 20 die Beschichtung 40 durchdringt. Eine solche Durchdringung ist möglich, da die Magnetbeschichtung 100 verhältnismäßig schwammartig oder flexibel ist, was ein solches Durchdringen gestattet. (Es sollte selbstverständlich festgestellt werden, daß in Fig. 4 die verhältnismäßigen Abmessungen der Platte 10, Kopfanordnungen 20 und der Eindringgrad des Vorsprungs 27 in die Beschichtung 40 nicht maßstäblich sind und stark übertrieben sind.) Wie oben herausgestellt wurde, liegt die Höhe des Vorsprungs 27 im Bereich von etwa 1 bis etwa 20 Mikroinch. Aufgrund seiner geringen Höhe liegt das Eindringen des Vorsprungs 27 in die Beschichtung 40 ebenso im Bereich von etwa 1 bis etwa 20 Mikroinch. Aufgrund der geringen Masse und leichten Belastung des Kopfes 20 gegen das Aufzeichnungsmedium und des geringen Eindringens des Vorsprungs 27 in das Aufzeichnungsmedium gibt es daher kein "Eindrücken" des flexiblen Mediums, wie dies im Fall der bei Bernoulli-Systemen verwendeten Magnetkopf/Kopplungsanordnungen der Fall war, wenn eine Kopplung zwischen der Kopf/Kopplungsanordnung und dem flexiblen Medium auftrat. Bei der Kopfanordnung 20 der vorliegenden Erfindung ist es nun demzufolge möglich, gleichzeitig auf beide Aufzeichnungsflächen des Aufzeichnungsmediums 10 mittels zweier Magnetwandlerelemente 22 zuzugreifen, die im wesentlichen einander gegenüberliegend sind, wie in Figur 4 gezeigt ist. Vor der vorliegenden Erfindung war es nicht möglich, bei Bernoulli-Systemen gleichzeitig auf beide Oberflächen des Magnetmediums zuzugreifen, wenn zwei Wandler im wesentlichen einander gegenüberliegend waren, aufgrund des "Eindrückens" des Magnetmediums, das auftrat, wenn zwischen dem Aufzeichnungsmedium und der Kopf/Kopplungsanordnung eine Kopplung bewirkt wurde.
• Es sei festgestellt, daß die kreisförmige Platte 10 gewöhnlich 5 1/4" im Durchmesser ist, jedoch erscheinen auch derartige Platten in anderen Abmessungen, beispielsweise 8", 3 1/2" und 2".
• Wie am besten in Figur 1 gesehen werden kann, weist die Platte 10 eine Aufzeichnungsspurzone 44 auf, die zwischen dem Außenspurrand 45 und dem Innenspurrand 46 abgegrenzt ist. Die Außenumfangsfläche 48 und die Innenumfangsfläche 50 sind aufzeichnungsfreie Zonen. Die äußere aufzeichnungsfreie Zone 48 ist bei bekannten Bernoulli-Systemen durch die Abmessungen der Kopf/Kopplungsanordnung, üblicherweise 9,4 mm, und die Instabilität des Aufzeichnungsmediums an diesem Außenrand der Platte bestimmt. Aufgrund des kleinen Durchmessers der Kopfanordnung der vorliegenden Erfindung, etwa 2 mm, kann ein Lese/Schreibvorgang ausgehend von dem innersten gewünschten Spurrand 46 bis zu innerhalb annähernd 1 mm vom Rand der flexiblen Medien ausgeführt werden, d.h. der Außenspurrand kann innerhalb 1 mm vom Umfangsrand der Platte 10 liegen. Dies gestattet eine Zunahme um etwa 13 % in der Fläche der Aufzeichnungsspurzone 44 einer Standardplatte von 5 1/4" Inch.
• Wobei nun Bezug auf Figur 5 genommen wird, es ist eine derzeit bevorzugte Magnetkopf anordnung 20 gemäß der Erfindung gezeigt. Die Kopfanordnung 20 umfaßt ein Zylindergehäuse 24 aus Massivmaterial wie Keramik, das einen ersten Schlitz 54 parallel zur Achse des Gehäuses 24 aufweist. Ein zweiter Schlitz 56 ist im Gehäuse 24 vorgesehen, der senkrecht zum ersten Schlitz ist. Das Wandlerelement 22 ist im Schlitz 54 positioniert und durch ein glasiertes Fenster 31 im Schlitz 54 in Position genalten. Das Glasierfenster 31 wird durch Schmelzen von Glas in den Schlitz 54 gebildet, nachdem das Wandlerelement 22 im Schlitz 54 positioniert ist. Das Wandlerelement 22 kann verschiedene Gestaltungen aufweisen, aber umfaßt hier zu Veranschaulichungszwecken ein Ferritelement oder einen abgeschrägten Kern 58, der aus einem C-Stab 60 und einem I-Stab 62 gebildet ist, die durch Verglasen miteinander verbunden sind, wie in der Technik bekannt ist. Der Schlitz 56 und die im Kern durch Verbinden des C-Stabs 60 und des I-Stabs 62 gebildete Öffnung 64 ergeben einen Pfad für eine Wicklungsspule 66 auf dem abgeschrägten Kern. Das Wiederlager des C-Stabes 60 und I-Stabes 62 bilden den Magnetspalt 28. Der oberste Abschnitt oder die obere Kante des Kerns 58 erstreckt sich oberhalb der Oberfläche 26, wie oben beschrieben, von etwa 1 bis etwa 20 Mikroinch.
• Die Anmelder haben herausgefunden, daß die Magnetkopf anordnung gemäß der Erfindung mit einem instabilen flexiblen Aufzeichnungsmedium koppelt, d.h. einem Aufzeichnungsmedium, das nicht erst stabilisiert ist, indem es benachbart einer Bernoulli-Platte gedreht wird, wenn die Magnetkopfanordnung 20 in einer Biegung angebracht ist.
• Wobei nun auf Figur 6 Bezug genommen wird, die in Figur 5 gezeigte Kopfanordnung 20 ist in einer Biegung 68 und einem ringförmigen Biegungshalterungselement 70 angebracht gezeigt. Die Kopfanordnung 20 ist gezeigt wie sie innerhalb einer kreisförmigen Öffnung 72 angebracht ist, die in der Biegung 68 vorgesehen ist. Die Kopfanordnung 20 kann mit der Biegung 68 durch fedes geeignete Mittel, beispielsweise einen Klebstoff, angebracht sein. Die Biegung 68 kann aus jedem geeigneten elastischen Material, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET)-Folie, rostfreiem Stahl, etc. gebildet sein, und ihr Zweck ist es, eine Vorspannkraft zur Kopfanordnung 20 zum flexiblen Aufzeichnungsmedium hin vorzusehen.
• Aus dem Vorstehenden ist es für die Fachleute verständlich, daß die Magnetkopfanordnung 20 zwei Anwendungsarten aufweist. Erstens kann der Magnetkopf 20 starr an einem Stellgliedarm angebracht werden, wobei sich eine zweckmäßige primäre Stabilisieranordnung am Platz befindet, wie eine flexible Platte, die sehr nahe einer ruhenden Bernoulli-Platte schnell dreht. Zweitens und derzeit die bevorzugte Weise, kann die Magnetkopfanordnung 20 an einer Biegung angebracht sein, um zu gestatten, daß die Kopfanordnung 20 dynamisch den instabilen flexiblen Aufzeichnungsmedien folgt. Das Reinergebnis dieser Bedingung liefert eine konstante dynamische Kopplung zwischen der Magnetkopfanordnung und den flexiblen Aufzeichnungsmedien, um einen stabilen Kontakt an der Grenzfläche Magnetkopf-flexible Platte zu ermöglichen.

Claims (9)

1. Magnetkopfanordnung, umfassend:

(a) ein Gehäuseelement (24) mit einer Oberfläche (26) zur Anordnung benachbart einem Aufzeichnungsmedium (10), das sich in bezug auf die Oberfläche bewegt und aerodynamisch mit ihm gekoppelt ist;

(b) wenigstens einen Wandler (22; 32, 34,) der innerhalb eines Schlitzes oder von Schlitzen in der Oberfläche (26) positioniert ist, wobei der oder jeder Wandler eine Oberfläche aufweist, die einen Magnetspalt (28) enthält;

dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Wandler (22; 32, 34) fest im Gehäuseelement (24) angebracht ist, so daß er dauernd über die Gehäuseelementoberfläche (26) um eine Größe im Bereich von etwa 0,000025 mm bis etwa 0,0005 mm vorsteht.

2. Magnetkopfanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Wandler (22; 32, 34) über die Oberfläche (26) um eine Größe im Bereich von etwa 0,000075 mm bis etwa 0,00025 mm vorsteht.

3. Magnetkopfanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Wandler (22; 32, 34) über die Oberfläche (26) um eine Größe im Bereich von etwa 0,00015 mm bis etwa 0,0002 mm vorsteht.

4. Magnetkopfanordnung nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseelementoberfläche (26) eine Fläche im Bereich von etwa 3 bis 4 mm² aufweist.

5. Magnetkopfanordnung nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseelement (24) ein Zylinderkörper mit einer flachen oberen Oberfläche (26) ist, wobei sich der Wandlerschlitz oder -schlitze parallel zur Längsachse des Gehäuseelementes erstrecken.

6. Magnetkopfanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die vorstehende Oberfläche des oder jedes Wandlers (22) im wesentlichen radial in bezug auf das Zylinderkörperelement (24) erstreckt.

7. Magnetkopfanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderkörperelement (24) einen zweiten Schlitz (56) senkrecht zum ersten Schlitz (54) aufweist und der oder jeder Wandler ein Ferritelement mit einer Öffnung (64) hindurch umfaßt, wobei der zweite Schlitz (56) und die Öffnung (64) einen Pfad für eine Wandlerspule (66) vorsehen, die auf das Ferritelement gewickelt ist.

8. Magnetaufzeichnungssystem, umfassend eine flache Bernoulli-Platte (12) mit fester Position, ein Aufzeichnungsmedium (10), das angeordnet ist, so daß es in einer stabilen Beziehung benachbart der Bernoulli-Platte positioniert ist, und eine Magnetkopfanordnung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7, die benachbart dem Aufzeichnungsmedium für einen Kontakt zwischen dem Aufzeichnungsmedium und dem Wandler oder Wandlern positioniert ist, wobei die Gehäuseelementoberfläche (26) und der vorstehende Wandler oder die Wandler wirksam sind, die Magnetkopfanordnung mit dem Aufzeichnungsmedium durch den Bernoulli-Effekt zu koppeln, der durch die Luftbewegung zwischen der Gehäuseelementoberfläche (26) und dem Aufzeichnungsmedium erzeugt wird, und einen Kontakt zwischen der Wandleroberfläche und dem Aufzeichnungsmedium bewirken.

9. Magnetaufzeichnungssystem, umfassend eine Magnetkopfanordnung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7, angebracht an einem Biegeelement (68) und ein flexibles Aufzeichnungsmedium, das auf instabile Weise benachbart der Kopfanordnung positioniert ist, wobei die Biegeanbringung der Kopfanordnung die Kopfanordnung in die Lage versetzt, dem Aufzeichnungsmedium mit Kontakt zwischen dem Wandler oder Wandlern und dem Aufzeichnungsmedium dynamisch zu folgen.