DE69614807T2 - Magnetisches aufnahmegerät - Google Patents

Magnetisches aufnahmegerät

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  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)
  • Recording Or Reproducing By Magnetic Means (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben von Information auf einem magnetischen Medium, wobei dieses Gerät die nachfolgenden Elemente aufweist:
  • - einen Magnetkopf mit einer Kopffläche mit einem magnetischen Spalt zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben von Information auf dem Medium,
  • - ein Führungselement in der Nähe des Magnetkopfes zum Positionieren des Magnetkopfes und einer Hauptfläche des Mediums gegenüber einander,
  • - ein Betätigungselement, das mit dem Magnetkopf und dem Führungselement verbunden ist, wobei dieses Betätigungselement derart konstruiert ist, dass es den Magnetkopf gegenüber dem Führungselement in einer Vorwärtsrichtung verlagern kann, zusammenfallend mit der Senkrechten auf der Kopffläche und dass es den Magnetkopf gegenüber dem Führungselement verlagern kann, und zwar in der entgegengesetzten Richtung zu der Senkrechten auf der Kopffläche, wobei diese Bewegungen als Vorwärtsbewegung bzw. Rückwärtsbewegung bezeichnet werden, und
  • - Steuermittel zum Steuern des Betätigungselementes.
  • Ein derartiges Gerät ist bekannt aus SP-A-3-292 610. Das bekannte Gerät umfasst einen Schieber mit einer Führungsfläche zum Positionieren einer Kopffläche eines Magnetkopfes gegenüber einer Oberfläche eines Magnetbandes. Der Magnetkopf ist gegenüber der Führungsfläche des Schiebers in einer Richtung parallel zu der Senkrechten auf der Kopffläche mittels eines piezoelektrischen Betätigungselementes verlagerbar. Es sind Steuermittel vorgesehen zum Steuern des Betätigungselementes. Das Betätigungselement wird dazu benutzt, den Magnetkopf in eine zurückgezogene Lage zubringen, worin der Kopf gegenüber der Führungsfläche des Schiebers zurückgezogen ist und wird auch dazu benutzt, den Kopf in eine vorspringende Lage zu bringen, worin der Magnetkopf von der Führungsfläche des Schiebers vorspringt. Die zurückgezogene Lage dient dazu, den Kontakt zwischen der Kopffläche und dem scheibenförmigen Informationsträger zu vermeiden, wenn dieser letztere zum Stehen gebracht wird. Die vorspringende Lage dient dazu, die Kopffläche näher an den scheibenförmigen Informationsträger zu bringen als die Führungsfläche, wenn der scheibenförmige Informationsträger sich dreht und der Schieber durch den durch Drehung des scheibenförmigen Informationsträgers verursachten Luftdruck schwebt. Ein Nachteil des bekannten Geräts ist, dass der Abstand zwischen der Kopffläche und der Oberfläche des scheibenförmigen Informationsträgers beim Aufzeichnen und/oder Wiedergeben von Information nicht gesteuert wird. Deswegen können andere Faktoren, wie Kriechen des piezoelektrischen Betätigungselementes und Abnutzung der Oberfläche des Schiebers verursachen, dass dieser Abstand zu gering wird, so dass zwischen der Kopffläche und dem scheibenförmigen Informationsträger Reibung auftritt, was Abnutzung des Magnetkopfes herbeiführt. Aus EP-A-0414 456 ist ein Magnetkopflagensteuersystem bekannt. Änderungen in dem Abstand zwischen dem Magnetkopf und der magnetisch-optischen scheibenförmigen Informationsträger werden detektiert als Änderungen in der Kapazität zwischen einer auf dem Magnetkopf angeordneten Kapazitätsdetektionselektrode und der Oberfläche des scheibenförmigen Informationsträgers. Durch Steuerung des Betätigungselementes des Kopfes mit Hilfe der genannten Änderungen in der Kapazität hat dieser Abstand ohne Kontakt zwischen dem Kopf und dem scheibenförmigen Informationsträgers einen konstanten Wert.
  • Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Lebensdauer des Magnetkopfes zu verlängern. Um dies zu erreichen weist das Gerät nach der vorliegenden Erfindung das Kennzeichen auf, dass das Gerät Detektionsmittel aufweist zum Erzeugen eines Signals in Reaktion auf einen Kontakt zwischen der Kopffläche und der Hauptfläche des Mediums und Mittel zum Zuführen des Signals zu den Steuermitteln, und dass die Steuermittel dazu vorgesehen sind, das Betätigungselement derart zu steuern, dass in Reaktion auf den Empfang des genannten Signals eine Rückwärtsbewegung des Magnetkopfes durchgeführt wird. Durch diese Maßnahmen wird ein Kontakt zwischen der Kopffläche und dem Medium zu einem Zurückziehen des Magnetkopfes weg von dem Medium führen. Nach gewisser Zeit kann Abnutzung des Führungselementes dazu führen, dass es zwischen der Kopffläche und dem Medium wieder einen Kontakt gibt. Bei Detektion dieses Kontaktes wird aber der Kopf wieder derart zurückgezogen, dass Kontakt nur während eines Teils der Zeitperiode, in der das Gerät wirksam ist, auftritt. Da Abnutzung des Magnetkopfes hauptsächlich verursacht wird durch Reibung durch den genannten Kontakt, wird die Abnutzung verringert und die gesamte Lebensdauer des Magnetkopfes verlängert.
  • Eine Ausführungsform des Geräts nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Steuermittel weiterhin dazu vorgesehen sind, das Betätigungsmittel zu steuern um dafür zu sorgen, dass nach der Rückwärtsbewegung des Magnetkopfes eine Vorwärtsbewegung des Magnetkopfes herbeigeführt wird. Die Vorwärtsbewegung des Magnetkopfes verursacht wiederholt, dass nach bestimmten Zeitintervallen zwischen dem Kopf und dem Medium ein Kontakt herbeigeführt wird, so dass der Abstand zwischen der Kopffläche und der genannten Hauptfläche des Mediums gesteuert werden kann, sogar wenn Betätigungsmittel angewandt werden, die dem Einfluss von Hysterese oder Kriechen ausgesetzt sind.
  • Eine Ausführungsform des Geräts nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Rückwärtsbewegung eine bestimmte Verlagerung umfasst. Durch diese Maßnahme kann der Abstand zwischen der Kopffläche und der Oberfläche des Mediums, die dem Magnetkopf zugewandt ist, innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden. Dies ist wichtig, weil die Qualität der Aufzeichnung und/oder der Wiedergabe von Signalen auf/von dem Medium weitgehend abhängig ist von dem genannten Abstand.
  • Eine Ausführungsform des Geräts nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Vorwärtsbewegung eine Verlagerung umfasst, die eine linear Funktion der Zeit ist. Diese Maßnahme lässt sich auf einfache Art und Weise verwirklichen und bietet dabei den Vorteil, dass der Mittelwert des genannten Abstandes in der Zeit auf einfache Art und Weise aus dem Zeitintervall zwischen dem Start der Vorwärtsbewegung und der Detektion des Kontaktes zwischen der Kopffläche und dem Medium berechnet werden kann.
  • Eine Ausführungsform des Geräts nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Detektionsmittel einen temperaturempfindlichen Sensor aufweisen, der mit der Kopffläche thermisch gekoppelt ist. Es wurde gefunden, dass durch Reibung, verursacht durch den Kontakt zwischen der Kopffläche und dem Medium die Temperatur der Kopffläche wesentlich zunimmt. In Anwendungsbereichen, wobei der Kopf sich mit einer relativ hohen Geschwindigkeit gegenüber dem Medium bewegt, wie bei der Festplatte oder bei schraubenlinienförmigen Abtastsystemen, diese Zunahme der Temperatur bis zu 60ºC betragen kann. Es wurde geschätzt, dass die Zunahme der Temperatur der Kopffläche verursachen wird, dass die Temperatur des in einem Abstand von 10-15 um von der Kopffläche innerhalb des Magnetkopfes angeordneten Abtastelementes innerhalb 1 ms um etwa 10ºC ansteigt. Ein derartiger plötzlicher Anstieg der Temperatur um 10ºC kann auf einfache Weise mit Hilfe eines Thermoelementes oder durch Messung der Änderung in dem Widerstandswert eines MRE-Sensors detektiert werden. Folglich kann Reibung zwischen der Kopffläche und dem Medium mit Hilfe eines temperaturempfindlichen Sensors detektiert werden.
  • In dem Fall, wo der Kopf innerlich erhitzt wird, beispielsweise durch einen elektrischen Strom durch das MRE-Element, und W, kann die Temperatur des Kopfes ebenfalls (vorübergehend) abnehmen, und zwar wegen des Kontaktes zwischen dem Kopf und dem Band. In diesem Fall ist die zusätzliche Erhitzung des Kopfes durch Reibung geringer als die Abkühlung durch den Kontakt zwischen dem Kopf und dem Band. Eine Temperaturänderung rührt aber von einem Kontakt zwischen dem Kopf und dem Band her, so dass ein Signal erzeugt werden kann. Es ist nun abhängig von der Ausführungsform, ob aus einem Kontakt zwischen dem Kopf und dem Band eine Temperaturzunahme oder eine Temperaturverringerung entsteht.
  • Eine Ausführungsform des Geräts nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Detektionsmittel einen Barkhausen-Rauschsensor aufweisen. Wenn der Magnetkopf einen Sensor aufweist, der auf dem Magnetwiderstandseffekt (MRE-Element) basiert ist, wird dieses MRE-Element beim Lesen von Information von einem magnetischen Medium ein sog. Barkhausen-Rauschsignal erzeugen. Der Barkhausen-Rauschanteil ist abhängig von der Temperatur des MRE- Elementes. Reibung zwischen dem Kopf und dem Medium lässt sich durch Überwachung dieses Anteils detektieren.
  • Eine Ausführungsform des Geräts nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass das Betätigungselement ein piezoelektrisches Betätigungselement aufweist. Ein piezoelektrisches Betätigungselement bietet den Vorteil, dass es sehr klein bemessen sein kann und dass seine Wirkung kaum durch äußere Kräfte herbeigeführt wird, wie Zentrifugalkräfte, verursacht durch Drehung der Kopftrommel in einem schraubenlinienförmigen Abtastsystem. Positionierungsprobleme, die normalerweise herrühren aus Eigenschaften eines piezoelektrischen Betätigungselementes, wie Kriechen und Hysterese, lassen sich mit den Maßnahmen gemäß den obengenannten Ausführungsbeispielen lösen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine Draufsicht einer Kopfeinheit einer Ausführungsform des Geräts nach der vorliegenden Erfindung,
  • Fig. 2 eine Vorderansicht des Kopfes nach Fig. 1,
  • Fig. 3 ein Blockschaltbild des Geräts nach der vorliegenden Erfindung,
  • Fig. 4 eine Darstellung des Abstandes zwischen einer Kopffläche und einer Hauptfläche eines Mediums als Funktion der Zeit,
  • Fig. 5 eine Draufsicht eines Trommel zur schraubenlinienförmigen Abtastung bei einem Gerät nach der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 1 zeigt eine Draufsicht einer Kopfeinheit 100 eines Geräts zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben eines magnetischen Mediums, in diesem Fall eines Magnetbandes 70. Die Kopfeinheit 100 umfasst einen Magnetkopf 10 mit einer Kopffläche 11, wobei diese Einheit in der Nähe eines Führungselementes 20 vorgesehen ist. Das Führungselement 20 positioniert eine Hauptfläche 71 des Magnetbandes 70 gegenüber dem Magnetkopf 10. Ein Betätigungselement 30, in diesem Fall ein piezoelektrisches Betätigungselement, ist mit dem Magnetkopf 10 und dem Führungselement 20 verbunden. Das Betätigungselement 30, das ebenfalls ein elektromechanisches oder ein elektrostriktives Betätigungselement sein kann, ist derart angeordnet, dass der Magnetkopf 10 gegenüber dem Führungselement 20 in einer Vorwärtsrichtung 17, zusammenfallend mit der Senkrechten auf der Kopffläche 11, sowie in einer Rückwärtsrichtung 19, entgegen der senkrechten auf der Kopffläche bewegt werden kann. Die genannten Bewegungen werden als Vorwärtsbewegung bzw. Rückwärtsbewegung bezeichnet.
  • Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht der Kopfeinheit 100 in Fig. 1. Der Magnetkopf 10 hat eine Kopffläche 11 mit einem magnetischen Spalt 12 zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben von Information auf dem Band 70. Das Führungselement 20 umgibt den Magnetkopf 10. Das Führungselement 20 kann durch den schleifenden Kontakt mit dem Band 70 (siehe Fig. 1), insbesondere in einem Bereich 21 in der Nähe des Magnetkopfes 10, abgenutzt werden.
  • Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild des Geräts nach der vorliegenden Erfindung. Nebst der Kopfeinheit 100 mit dem Magnetkopf 10, dem Führungselement 20 und dem Betätigungselement 30, umfasst das Gerät Steuermittel 40 zum Steuern des Betätigungselementes 30 sowie Detektionsmittel mit einem Sensor 51 und mit Messmitteln 50. Die Detektionsmittel sind derart konstruiert, dass sie in Reaktion auf einen Kontakt zwischen der Kopffläche 11 und der genannten Hauptfläche 71 des Bandes 70 ein Signal erzeugen. Der Sensor 51 kann ein temperaturempfindlicher Sensor sein, wie ein Barkhausen-Rauschsensor. In diesem Fall wird ein MRE-Element 51 als Barkhausen-Rauschsensor in dem Magnetkopf 10 benutzt. Beim Auslesen von Information von dem Medium erzeugt das MRE-Element 51 Barkhausen-Rauschanteile und dieser Rauschanteil ist abhängig von der Temperatur des MRE-Elementes. Die Messmittel 50 sind derart konstruiert, dass sie den Anteil an Barkhausen-Rauschen messen und in Reaktion auf eine vorbestimmte Zunahme des genannten Rauschanteils ein Signal erzeugen. Die genannte vorbestimmte Zunahme ist derart gewählt worden, dass sie der Zunahme der Temperatur des MRE-Elementes 51, verursacht durch reibung zwischen der Kopffläche 11 und dem Medium, entspricht. Weiterhin umfasst das Gerät Mittel 56, in diesem Fall eine Drahtverbindung, zum Übertragen des genannten Signals zu den Steuermitteln 40. Die Steuermittel 40 sind derart konstruiert, dass sie das Betätigungselement 30 ansteuern, wodurch dieses Element in Reaktion auf den Empfang des genannten Signals eine Rückwärtsbewegung 60 des Magnetkopfes 10 verursacht. Durch diese Maßnahmen kann Reibung zwischen der Kopffläche 11 und dem Band 70 zu einem Zurückziehen des Magnetkopfes 10 von dem Band 70 führen. Nach bestimmter Zeit wird Abnutzung des Führungselementes 20 wieder zu Reibung zwischen der Kopffläche 11 und dem Medium führen. Bei Detektion eines Kontaktes aber wird der Kopf 10 wieder zurückgezogen, so dass Reibung nur während eines Teils der Periode auftritt, in der das Gerät wirksam ist. Da Abnutzung des Magnetkopfes 10 hauptsächlich verursacht wird durch die genannte Reibung, wird diese Abnutzung reduziert und die gesamte Lebensdauer des Magnetkopfes 10 wird verlängert.
  • Fig. 4 zeigt den Abstand d zwischen einer Kopffläche und einer Hauptfläche eines Mediums als Funktion der Zeit bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Dieses Medium kann das Band 70 oder ein magnetischer scheibenförmiger Informationsträger sein. Bei dieser Ausführungsform sind die Steuermittel 40 weiterhin derart konstruiert, dass sie das Betätigungselement 30 derart steuern, dass dieses nach der genannten Rückwärtsbewegung 60 eine Vorwärtsbewegung 62 des Magnetkopfes 30 verursacht. Die Vorwärtsbewegung 62 des Magnetkopfes 10 verursacht einen Kontakt zwischen der Kopffläche 11 und dem Band 70 nach einem bestimmten Zeitintervall t1, so dass der abstand d gesteuert werden kann, sogar wenn Betätigungselemente benutzt werden, die dem Einfluss von Hysterese oder Kriechen ausgesetzt sind. Wegen der Detektion des Kontaktes und der dadurch verursachten Rückwärtsbewegung 60 wird es nur während eines kurzen Zeitintervalls 12 Reibung geben. Der Bruchteil der Betriebszeit, in dem wirklich Reibung auftritt, wird dadurch um t2/(t1 + t2) reduziert, so dass die Lebensdauer des Magnetkopfes um einen Faktor (t1 + t2)/t2 verlängert wird. Richtige Werte können sein t1 = 59 s und t2 = 1 s, so dass die Lebensdauer um einen Faktor 60 verlängert wird. Vorzugsweise umfasst die Rückwärtsbewegung 60 eine bestimmte Verlagerung 61. Auf diese Art und Weise kann der Abstand d zwischen der Kopffläche 11 und der Oberfläche 71 des Mediums, die dem Magnetkopf 10 zugewandt ist; innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden. Dies ist wichtig, weil die Qualität der Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Signalen auf/von dem Medium weitgehend abhängig ist von dem genannten Abstand d. Vorzugsweise umfasst die Vorwärtsbewegung 62 eine Verlagerung, die eine lineare Funktion der Zeit ist. Dies lässt sich auf einfache Art und Weise verwirklichen und bietet den Vorteil, dass der Mittelwert des genannten Abstandes d in der Zeit auf einfache Art und Weise aus dem Zeitintervall t1 zwischen dem Start der Vorwärtsbewegung 60 und der Detektion des Kontaktes zwischen der Kopffläche 11 und dem Medium berechnet werden kann.
  • Fig. 5 zeigt eine Draufsicht einer Trommel 80 für schraubenlinienförmige Abtastung bei einem Gerät nach der vorliegenden Erfindung. Die Trommel 80 trägt zwei Kopfeinheiten 100. Die Kopfeinheiten 100 ragen aus der Trommel hervor zwecks eines einwandfreien Kontaktes zwischen dem Magnetband 70 und den Kopfeinheiten 100. Bei einem derartigen schraubenlinienförmigen Abtastsystem ist die Geschwindigkeit des Magnetkopfes 10 gegenüber dem band 70 von der Größenordnung von 10 m/s. Bei einer derartigen Geschwindigkeit ist die mechanische Abnutzung des Kopfes scheibenförmigen Informationsträgers groß, dass ein Kopf auf Basis von MRE nicht benutzt werden kann, weil in einem MRE-Kopf die Jochhöhe so klein ist (von der Größenordnung von um), dass nach bestimmter Abnutzung das Joch vollkommen verschwunden ist. Durch die vorliegende Erfindung kann die Abnutzung des Magnetkopfes beschränkt werden, so dass ein MRE-Kopf benutzt werden kann. Weil ein MRE-Kopf eine größere Empfindlichkeit hat als herkömmliche Köpfe, kann die Aufzeichnungsdichte wesentlich gesteigert werden. Weiterhin wird das System ähnlich wie das von üblichen Festplattensystemen, so dass schraubenlinienförmige Abtastsysteme Vorteile ziehen können aus den Entwicklungen von Techniken und Aufzeichnungsmaterialien im Bereich der Festplatte.
  • Obenstehend ist die Erfindung für Ausführungsformen mit Magnetköpfen 10 mit einem einzigen Magnetspalt 12 beschrieben worden. Es sei aber bemerkt, dass auch Magnetköpfe mit Mehrfachspalten 12 benutzt werden können. Derartige Mehrfachspaltköpfe sind bekannt, beispielsweise aus dem DCC-System und können duchaus in Dünnfilmtechnologie hergestellt werden, die zum Herstellen von MRE- Köpfen angewandt wird. Ein derartiges Mehrfachspaltsystem ermöglicht Eigenschaften wie Spurfolge mit einem Spurfolgespalt oder parallele Aufzeichnung/Wiedergabe zum Erhalten höhere Datenraten. Die Erfindung kann bei allen Aufzeichnungssystemen benutzt werden, bei denen ein Kopf gegenüber einem Medium bewegt wird und der Abstand zwischen Kopf und Medium in dem "Nahezu-Kontakt-Bereich" liegt.

Claims (7)

1. Gerät zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben von Information auf einem magnetischen Medium (70), wobei dieses Gerät die nachfolgenden Elemente aufweist:
- einen Magnetkopf (10) mit einer Kopffläche (11) mit einem magnetischen Spalt (12) zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben von Information auf dem Medium,
- ein Führungselement (20) in der Nähe des Magnetkopfes zum Positionieren des Magnetkopfes und einer Hauptfläche (71) des Mediums gegenüber einander,
- ein Betätigungselement (30), das mit dem Magnetkopf und dem Führungselement verbunden ist, wobei dieses Betätigungselement derart konstruiert ist, dass es den Magnetkopf gegenüber dem Führungselement in einer Vorwärtsrichtung (17) verlagern kann, zusammenfallend mit der Senkrechten auf der Kopffläche und dass es den Magnetkopf gegenüber dem Führungselement verlagern kann, und zwar in der Rückwärtsrichtung (19) senkrecht zu der Senkrechten auf der Kopffläche, wobei diese Bewegungen als Vorwärtsbewegung (62) bzw. Rückwärtsbewegung (60) bezeichnet werden, und
- Steuermittel (40) zum Steuern des Betätigungselementes, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Gerät Detektionsmittel (50, 51) aufweist zum Erzeugen eines Signals in Reaktion auf einen Kontakt zwischen der Kopffläche (11) und der genannten Hauptfläche (71) des Mediums (70) und Mittel zum Zuführen des Signals zu den Steuermitteln (40), und dass
- die Steuermittel dazu vorgesehen sind, das Betätigungselement (30) derart zu steuern, dass in Reaktion auf den Empfang des genannten Signals eine Rückwärtsbewegung (60) des Magnetkopfes (10) durchgeführt wird.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (40) weiterhin dazu vorgesehen sind, das Betätigungselement (30) derart zu steuern, dass nach der Rückwärtsbewegung (60) des Magnetkopfes (10) eine Vorwärtsbewegung (62) des Magnetkopfes herbeigeführt wird.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwärtsbewegung (60) eine bestimmte Verlagerung (61) umfasst.
4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärtsbewegung (62) eine Verlagerung (62) umfasst, die eine lineare Funktion der Zeit ist.
5. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsmittel einen temperaturempfindlichen Sensor (50, 51) umfassen, der mit der Kopffläche (11) thermisch gekoppelt ist.
6. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsmittel einen Barkhausen-Rauschsensor (50, 51) aufweisen.
7. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement ein piezoelektrisches Betätigungselement (30) aufweist.
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