DE7432695U - Anordnung zur zerstörungsfreien Messung der remanenten MagnetfluBdichte von Magnetaufzeichnungsträgern, insbesondere von Magnetplatten - Google Patents

Description

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BASF Aktiengesellschaft

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O.Z. 30 860 67OO Ludwigshafen, 21. 2. 1975

Anordnung zur zerstörungsfreien Messung der remanenten Magnetflußdichte von Magnetaufzeichnungsträgern, insbesondere von Magnetplatten

Die Erfindung betrifft 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.

Datenplatten aus magnetisierbarem Material können in der Weise hergestellt werden, daß eine dünne Schicht einer Dispersion eines feinteiligen magnetisierbaren 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 Flußdichte 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.

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Ferner ist es für eine zerstörungsfreie Messung der remanenten magnetischen Plußdichte 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 /um über der Schicht angeordent 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 Zwecke 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. Um 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.

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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 zwei Paare von einander gegenüber angeordneten Magnetköpfen vorgesehen sind, worin das erste Kopfpaar aus Aufsprechköpfen und das zweite Kopfpaar aus Wiedergabeköpfen gebildet ist und wobei die Köpfe jedes Kopfpaares denselben Abstand zwischeneinander besitzen und jeweils ein Aufsprechkopf mit einem Wiedergabekopf in einer Ebene derartig angeordnet ist, dai> die magnetischen Feldlinien der Aufsprechköpfe symmetrisch zur Mittelebene zwischen den einander gegenüberstehenden Köpfen der Kopfpaare verlaufen und denselben Richtungssinn besitzen.

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 Kopfpaare gestattet ein problemloses Einführen von Magnetaufzeichnungsträgern.

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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.

Vorzugsweise sind die Köpfe jedes der Kopfpaare identisch ausgebildet, wodurch die Herstellung vereinfacht und die Kosten der Anordnung gesenkt werden können.

In zweckmäßiger Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung haben die Köpfe jedes Kopfpaares einen Abstand voneinander im Bereich von 4 bis 32 mm, vorzugsweise im Bereich von 6 bis 20 mm. Die Abstandswerte entsprechen einem Einzelabstand jedes Kopfes von der Oberfläche eines zu messenden Aufzeichnungsträgers von 1 bis 15 nun bzw. von 2 bis 9 mm, wenn der Aufzeichnungsträger eine Magnetplatte von 2 mm Dicke ist und die Köpfe symmetrisch über und unter der Magnetplatte angeordnet sind.

Durch Benutzung der erfindungsgemäßen Anrodnung können die zur Messung erforderlichen Aufzeichnungs- und Abtastvorgänge wesentlich vereinfacht werden, wobei weiterhin ein hohes Maß an Genauigkeit beim Erfassen der Abtastspannungen erzielt wird. Außerdem wird erfindungsgemäß eine unkritische Anordnung der Köpfe bereitgestellt, so daß Beschädigungen des zu messenden Aufzeichnungsträgers grundsätzlich vermieden werden.

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Auch ist eine Relativbewegung des Aufzeichnungsträgers zu den Köpfen möglich, ohne daß eine Beschädigung auch einer frisch hergestellten Magnetschicht zu befürchten wäre.

In weiteren erfindungsgemäß einfachen Ausgestaltungen der Anordnung bestehen die Aufsprech- und Wiedergabeköpfe je aus einem magnetischen Kreis mit Luftspalt und Spule, wobei die Breite der Kopfspalte in der gleichen Größenordnung wie der Abstand der Köpfe eines Kopfpaares. Zweckmäßig kann jeder der Aufsprechköpfe aus einem magnetischen Kreis mit Luftspalt und Spule und jeder der Wiedergabeköpfe aus einer Induktionsspule ohne Magnetkern bestehen.

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

In der Zeichung ist dargestellt in:

Figur 1 eine schematische Magnetplattenantriebseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Anordnung

Figur 2a ein Aufsprechkopfpaar gemäß der Erfindung Figur 2b ein Wiedergabekopfpaar gemäß der Erfindung

Figur 3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung

Figur ¹I ein Magnetflußdichte/Abtastspannungsdiagramm zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Anordnung

In Figur 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

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der Bereich zwischen ca. 120 und 500 U/πΊη benutzt werden, der einen Geschwindigkeitsbereich von ca. 2 bis 8 m/sec bei einer Da^enplatte 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 4b als auch ein Lesekopf paai- 5 mit den einzelnen Leseköpfen 5a und 5b über bzw. unter demselben Durchmesser der Platte angeordnet. Die Schreibköpfe 4a und 4b bestehen beispielsweise aus einem magnetischen Kreis 6a, 6b mit Luftspalten 7a bzw. 7b, siehe Figur 2a„ Die Breite d der Luftspalte 7a und 7b 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 Wechsels pannungs quelle 10, z. B. aus dem Wechselstromnetz, stammenden Wechselstrom, der den Spulen 8a und 8b zugeführt wird, elektromagnetisch erregt. Dabei ist nicht wesentlich, welchen zeitlichen Verlauf der benutzte Wechselstrom hatj es hat sich aber als sehr zweckmäßig erwiesen, eine Wechselstromfrequenz von ca, 25 bis 500 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 8b 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 im Betrag wechselnden magnetischen Flußdichte ist in der Drehrichtung

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(Pfeil a) der Datenplatte 1 nach dem Schreibkopfpaar 4 das Lesekopfpaar 5 angeordnet* Die Einzelkörfe 5a und 5b können wie die Schreibköpfe 4a und 4b in Figur 1 oder in Figur 2a, aber auch als Induktionsspulen 9a und 9b in Figur 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 Wechselspannung wird der Meßeinrichtung 11 zugeführt und direkt oder nach geeigneter Verstärkung und Gleichrichtung von einem handelsüblichen Millivoltmeter angezeigt.

Figur 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 über einen nicht dargestellten Gleichrichter an die Ausgangsklemmen 15a und 15b der Stufe 13 angeschaltet ist. An den Eingangsklemmen 16a und 16b der Stufe 12 sind die Induktionsspulen 9a und 9b, das Lesekopfpaar angeschlossen. Die Stufe 12 besteht im wesentlichen aus einem Analog-Operationsverstärker 17, der symmetrisch aufgebaut und durch die Widerstände R- symmetrisch beschaltet ist. Stufe 13 enthält als Integrierglied den Eingangswiderstand R₂ 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. Wie zuvor an einem Beispiel beschrieben, 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.

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Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur berührungs- und zerstörungsfreien Messung des remanenten Flusses von Aufzeichnungsträgern ist e3 unwesentlich, ob beide Seiten oder nur eine Seite des Aufzeichnungsträgers eine magnetislerbare Schicht trägt;. Es ist nur darauf zu achten, daß im Fall einer beidseitigen Beschichtung jeweils die Summe der remanenten magnetischen Flußdichte beider Schichten gemessen wird.

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In diesem Fall können Abstandsschwankungen der Kopfpaare bis zu 30 f> vom Sollabstand keine nicht vernachlässigbaren Meßfehler hervorrufen.

Obwohl die erfindungsgemäße Einrichtung zur berührungs- und zerstörungsfreien Messung der remanenten Flußdichte von Aufzeichnungsträgern vorwiegend anhand der Messung an Datenplatten beschrieben 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 ( herkömmlichen 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 Figur 1 ist in Figur 4 gezeigt. Hier ist die gemessene Spannung U = f (fb /b) in n/Wb/m aufgetragen. j6 /b ist dabei der absolute Fluß des Aufzeichnungsträgers in

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10 ^? 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 Figur 4 der Flußwert n/Wb/m abgelesen zu werden.

Beispiel

Eine Datenplatte normaler Abmessungen wurde mit I80 U/min (3 m/sec bei etwa 1 m Umfang) angetrieben. Die Frequenz des Magnetisierungsstroms am Kopfpaar £ betrug 50 Hz. Die Köpfe 4a und 4b 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 4b besaß einen Spalt mit

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einer Spaltbreite von d = J> mm. Köpfe mit solch groi3en Spaltbreiten sind leicht und preiswert herstellbar und daher sehr wirtschaftlich. Bei den vorgenannten Daten wurde ein definier tes Signal mit einer Wellenlänge von λ.= 60 mm aufgezeichnet. Damit betrug der Abstand des Einzelkopfes von der Plattenoberfläche 1/20 der Wellenlänge λ 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 mit der Meßanordnung für eine automatische Beschichtungskontrolle eingesetzt werden.

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Claims (4)

Schutzansprüche

1. 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, dadurch gekenn» zeichnet, daß zwei Paare (4, 5) von einander gegenüber angeordneten Magnetköpfen (4a, 4b und 5a, 5b) vorgesehen sind, worin das erste Kopfpaar (4) aus Aufsprechköpfen (4a, 4b bzw. 6a, 6b) und das zweite Kopf paar (5) aus Wiedergabe-* köpfen (5a, 5b bzw. 9a, 9b) gebildet ist, und wobei die Köpfe jedes Kopfpaares (4 bzw. 5) denselben Abstand (c) zwischeneinander besitzen und jeweils ein Aufsprechkopf (4a bzw. 4b) mit einem Wiedergabekopf (5a bzw. 5b) in einer Ebene angeordnet ist, so daß die magnetischen Feldlinien der Aufsprechköpfe (4a, 5a) symmetrisch zur Mittelebene zwischen den einander gegenüberstehenden Köpfen (4a und 4b bzw. 5a und 5b) der Kopfpaare (4 bzw. 5) verlaufen und denselben Riehtungssinn besitzen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch identische Ausbildung der Köpfe jedes der Kopfpaare (4 und 5).

3. Anordnung nach Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Abstand (c) zwischen den Köpfen jedes Kopfpaares im Bereich von 4 - 32 mm vorzugsweise im Bereich von 6-20 mm.

4. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufsprech- und Wiedergabeköpfe je aus einem magnetischen Kreis mit Luftspalt und Spule bestehen, wobei die Breite des Spaltes in der gleichen Größenordnung wie der Abstand (c) zwischen den Köpfen eines Kopfpaares liegt.

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Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Aufspreehköpfe aus einem magnetischen Kreis mit Luftspalt und Spule und jeder der Wiedergabeköpfe aus einer Induktionsspule ohne Magnetkern besteht.

Zeichn.

BASF Aktiengesellschaft

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