FR2803943A1

FR2803943A1 - HIGH DENSITY MAGNETIC MULTIPURPOSE WRITE HEAD

Info

Publication number: FR2803943A1
Application number: FR0000474A
Authority: FR
Inventors: Michel Surugue
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2001-07-20
Anticipated expiration: 2020-01-14
Also published as: FR2803943B1; WO2001052245A1; AU3188001A

Abstract

The inventive magnetic head comprises several simple heads whose magnetic circuit has a reduction in area (6A) on its internal surface in the area surrounding the air gap (7). Said magnetic circuit is in a shape of a rectangular loop. This reduction in area causes the magnetic field to be more concentrated in the area of the air gap.

Description

TETE MAGNETIQUE D'ECRITURE MULTIPISTES A HAUTE DENSITE La présente invention se rapporte à une tête magnétique d'écriture multipistes à haute densité. The present invention relates to a high-density multitrack magnetic writing head. HEAD MAGNETIC WRITING MULTIPIST A DENSITY.

Les appareils actuels d'enregistrement sur bande magnétique, en particulier d'enregistrement numérique, permettent d'enregistrer simultanément plusieurs pistes. Ces appareils comportent une tête magnétique d'enregistrement multipistes comprenant plusieurs têtes élémentaires formées sur un substrat commun. Chacune de ces têtes élémentaires se compose essentiellement d'un circuit magnétique et d'un circuit électrique de commande du circuit magnétique. Ce dernier se présente généralement comme une simple boucle de matériau magnétique (en Sendust par exemple) dans laquelle est formée une étroite ouverture représentant l'entrefer du circuit magnétique. Cet entrefer, formé sur la partie du circuit magnétique destinée à être en contact avec la bande magnétique, produit lorsqu'un courant parcourt le circuit électrique associé au circuit magnétique, un champ de fuite modifiant localement l'aimantation de la bande magnétique et permettant donc d'écrire des informations sur la bande magnétique. Cette écriture n'est possible que si l'intensité du courant est suffisamment élevée pour saturer le matériau constituant le circuit magnétique. Ce courant est généralement très élevé. Le circuit magnétique doit générer un champ de fuite, au niveau de l'entrefer, supérieur au champ coercitif de la bande magnétique. Les caractéristiques géométriques d'un tel entrefer sont telles que la largeur de la piste qu'il enregistre est d'une dizaine de microns et que la diaphonie entre pistes voisines peut être importante. Les caractéristiques des pistes enregistrées sont directement liées au champ magnétique sortant de l'entrefer. Les contraintes de bande passante du signal à enregistrer et les contraintes technologiques de fabrication des têtes magnétiques imposent une largeur d'entrefer qui ne permet pas d'obtenir une répartition spatiale optimale de l'intensité du champ de fuite magnétique avec un entrefer de géométrie connue. Ce champ de fuite est trop étalé dans la direction parallèle à la direction de défilement de la bande magnétique, ce qui ne permet pas d'obtenir une bonne résolution du signal enregistré. Il est difficile d'enregistrer des signaux de largeur inférieure à 0,3 Nm. Dans de telles conditions, les signaux enregistrés présentent un rapport signallbruit juste suffisant pour pouvoir être utilisé par la chaîne de traitement de signal reliée à la tête de lecture de la bande ainsi enregistrée, ce qui ne permet aucun réglage et ne laisse aucune marge de sécurité. D'autre part, l'efficacité d'un tel entrefer ne permet pas une écriture profitant de toute l'épaisseur utile de la bande magnétique et génère ainsi une perte de signal en lecture. Current magnetic tape recording devices, in particular digital recording, can record multiple tracks simultaneously. These devices comprise a multitrack recording magnetic head comprising a plurality of elementary heads formed on a common substrate. Each of these elementary heads consists essentially of a magnetic circuit and an electrical circuit for controlling the magnetic circuit. The latter is generally a simple loop of magnetic material (Sendust for example) in which is formed a narrow opening representing the air gap of the magnetic circuit. This gap, formed on the part of the magnetic circuit intended to be in contact with the magnetic strip, produces when a current flows through the electrical circuit associated with the magnetic circuit, a leakage field locally modifying the magnetization of the magnetic strip and thus allowing to write information on the magnetic tape. This writing is possible only if the intensity of the current is sufficiently high to saturate the material constituting the magnetic circuit. This current is usually very high. The magnetic circuit must generate a leakage field, at the gap, greater than the coercive field of the magnetic tape. The geometric characteristics of such an air gap are such that the width of the track that it records is about ten microns and the crosstalk between neighboring tracks can be important. The characteristics of the recorded tracks are directly related to the magnetic field leaving the gap. The constraints of the bandwidth of the signal to be recorded and the technological constraints of manufacture of the magnetic heads impose a gap width which does not make it possible to obtain an optimal spatial distribution of the magnetic field of leakage intensity with a gap of known geometry. . This leakage field is too spread in the direction parallel to the direction of travel of the magnetic tape, which does not allow to obtain a good resolution of the recorded signal. It is difficult to record signals with a width of less than 0.3 Nm. Under such conditions, the recorded signals have a signal-to-noise ratio just sufficient to be able to be used by the signal processing chain connected to the read head of the signal. recorded tape, which allows no adjustment and leaves no margin of safety. On the other hand, the efficiency of such an air gap does not allow a writing taking advantage of the entire useful thickness of the magnetic tape and thus generates a loss of signal in reading.

La présente invention a pour objet une tête magnétique d'écriture multipistes ne nécessitant, pour l'écriture, qu'un courant le plus faible possible pour saturer son circuit magnétique, la largeur des pistes écrites étant la plus faible possible, la densité de ces pistes (c'est-à-dire leur nombre maximum possible pour une largeur de bande donnée) étant la plus élevée possible, avec une diaphonie la plus faible possible, le rapport signal/bruit des signaux enregistrés par cette tête étant le plus fort possible et la profondeur d'écriture étant la plus élevée possible. The subject of the present invention is a multitrack writing magnetic head requiring, for writing, only the smallest possible current to saturate its magnetic circuit, the width of the written tracks being as small as possible, the density of these tracks (ie their maximum possible number for a given bandwidth) being as high as possible, with the lowest possible crosstalk, the signal-to-noise ratio of the signals recorded by that head being as strong as possible and the writing depth being the highest possible.

La tête magnétique conforme à l'invention, comportant plusieurs têtes élémentaires est caractérisée en ce que le circuit magnétique de chaque tête élémentaire présente, dans la zone de l'entrefer, une modification de section par rapport à celle des parties de circuit adjacentes. The magnetic head according to the invention, comprising a plurality of elementary heads is characterized in that the magnetic circuit of each elementary head has, in the region of the air gap, a sectional change with respect to that of the adjacent circuit parts.

Selon un premier mode de réalisation, la section dans la zone de l'entrefer est plus faible que celle des parties de circuit adjacentes, la diminution de section portant sur la face opposée à celle en contact avec le support magnétique à enregistrer. According to a first embodiment, the section in the zone of the gap is lower than that of the adjacent circuit parts, the section reduction on the opposite side to that in contact with the magnetic medium to be recorded.

Selon un deuxième mode de réalisation, le circuit magnétique comporte, sur sa face en vis-à-vis du support magnétique, une protubérance de chaque côté de l'entrefer. According to a second embodiment, the magnetic circuit comprises, on its face opposite the magnetic medium, a protuberance on each side of the air gap.

Selon un troisième mode de réalisation, le circuit magnétique comporte, sur sa face en vis-à-vis du support magnétique une protubérance de chaque côté de l'entrefer, et une diminution de section portant sur la face opposée, dans la même zone. According to a third embodiment, the magnetic circuit comprises, on its face vis-à-vis the magnetic support a protuberance on each side of the air gap, and a sectional decrease on the opposite side in the same area.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation, pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé, sur lequel # les figures 1 et 2 sont respectivement une vue de côté simplifiée d'un circuit magnétique d'une tête élémentaire faisant partie d'une tête multipistes de l'art antérieur, et un diagramme d'évolution de l'intensité du champ magnétique de son entrefer, et # les figures 3 et 4, 5 et 6, 7 et 8, sont à chaque fois des vues de côté simplifiées de trois modes de réalisation d'un circuit magnétique d'une tête élémentaire faisant partie d'une tête magnétique d'enregistrement conforme à l'invention, et le diagramme correspondant de l'évolution de l'intensité du champ magnétique de son entrefer. The present invention will be better understood on reading the detailed description of several embodiments, taken as non-limitative examples and illustrated by the appended drawing, in which # FIGS. 1 and 2 are respectively a simplified side view of FIG. a magnetic circuit of an elementary head forming part of a multitrack head of the prior art, and an evolution diagram of the intensity of the magnetic field of its air gap, and FIGS. 3 and 4, 5 and 6 , 7 and 8, are in each case simplified side views of three embodiments of a magnetic circuit of an elementary head forming part of a recording magnetic head according to the invention, and the corresponding diagram of FIG. the evolution of the intensity of the magnetic field of its gap.

On n'a représenté, en figure 1, de façon simplifiée, que le circuit magnétique 1, réalisé par exemple en Sendust, d'une tête magnétique élémentaire faisant partie d'une tête magnétique multipistes connue. Sur cette figure, comme sur les figures 3, 5 et 7, les proportions réelles n'ont pas été respectées, pour la clarté du dessin. Ce circuit magnétique 1 a une section rectangulaire sensiblement constante tout le long du circuit. Ce circuit 1 forme une boucle rectangulaire interrompue en un seul endroit par une ouverture 2 de faible largeur constituant l'entrefer du circuit magnétique 1. La partie 3 de circuit magnétique comportant l'ouverture 2 a une face externe plane sur laquelle défile le support magnétique à enregistrer, qui est généralement, mais non exclusivement, une bande magnétique 4 écrite par la tête magnétique multipistes. It is shown in Figure 1, in a simplified manner, that the magnetic circuit 1, for example made of Sendust, an elementary magnetic head forming part of a known multitrack magnetic head. In this figure, as in Figures 3, 5 and 7, the actual proportions have not been respected for clarity of the drawing. This magnetic circuit 1 has a substantially constant rectangular section all along the circuit. This circuit 1 forms a rectangular loop interrupted in one place by an opening 2 of small width constituting the gap of the magnetic circuit 1. The magnetic circuit portion 3 having the opening 2 has a flat outer surface on which the magnetic medium scrolls. to record, which is generally, but not exclusively, a magnetic stripe 4 written by the multitrack magnetic head.

On a représenté sur le diagramme de la figure 2 l'allure typique de l'évolution de l'intensité du champ magnétique le long de l'entrefer 2 (dans la direction de défilement de la bande 4). On constate qu'à proximité de l'entrefer, le champ magnétique ne décroît que très lentement en fonction de l'éloignement par rapport à l'entrefer, ce qui entraîne les inconvénients cités ci-dessus. FIG. 2 shows the typical shape of the evolution of the intensity of the magnetic field along gap 2 (in the direction of travel of strip 4). It is noted that near the gap, the magnetic field decreases only very slowly depending on the distance to the air gap, which leads to the disadvantages mentioned above.

Le circuit magnétique 5 représenté en figure 3 diffère du circuit 1 par la conformation de la zone 6 de longueur L1 entourant son entrefer 7. Dans cette zone 6, l'épaisseur E1 du circuit magnétique est inférieure à l'épaisseur E2 des parties environnantes 8 de la branche 9 du circuit 5 comportant l'entrefer 7, ceci grâce à un lamage 6A formé sur la face interne de la branche 9, dans la zone 6. The magnetic circuit 5 shown in FIG. 3 differs from the circuit 1 by the conformation of the zone 6 of length L1 surrounding its gap 7. In this zone 6, the thickness E1 of the magnetic circuit is less than the thickness E2 of the surrounding parts 8 of the branch 9 of the circuit 5 comprising the gap 7, this thanks to a counterbore 6A formed on the inner face of the branch 9, in the zone 6.

Le reste du circuit magnétique 5 peut être le même que celui du circuit 1. Les branches perpendiculaires à la branche 9 sont référencées 10 et 11, et la branche refermant le circuit et perpendiculaire aux branches 10 et 11 est référencée 12. Selon un exemple de réalisation, la largeur de l'entrefer 7 est de quelques dixièmes de microns (0,3 Nm par exemple), la longueur L1 de la zone 6 est de quelques microns à quelques dizaines de microns (10 Nm par exemple), les épaisseurs E1 et E2 sont de quelques microns, l'épaisseur E1 étant inférieure à celle de E2 d'environ 1 ou 2 microns (par exemple E1 et E2 ont pour valeurs respectivement de 2,5 Nm et 3,5 Nm). La longueur L2 des branches 10 et 11 est de quelques microns (par exemple 4 Nm), l'épaisseur E3 de la branche 12 est de quelques microns (par exemple 1 Nm) et sa longueur hors tout L3 est de quelques dizaines de microns (par exemple 50 Nm). The rest of the magnetic circuit 5 may be the same as that of the circuit 1. The branches perpendicular to the branch 9 are referenced 10 and 11, and the branch closing the circuit and perpendicular to the branches 10 and 11 is referenced 12. According to an example of realization, the width of the air gap 7 is a few tenths of microns (0.3 Nm for example), the length L1 of the zone 6 is from a few microns to a few tens of microns (10 Nm for example), the thicknesses E1 and E2 are of a few microns, the thickness E1 being less than that of E2 by about 1 or 2 microns (for example E1 and E2 are respectively 2.5 Nm and 3.5 Nm). The length L2 of the branches 10 and 11 is a few microns (for example 4 Nm), the thickness E3 of the branch 12 is a few microns (for example 1 Nm) and its overall length L3 is a few tens of microns ( for example 50 Nm).

La structure de la tête de la figure 3 améliore nettement l'efficacité de l'entrefer de la tête, comme on le voit, d'après le diagramme de la figure 4. Elle permet d'écrire sur une bande magnétique avec un courant d'intensité plus faible que celui qui serait appliqué à la structure de la figure 1. Cette réduction d'énergie, appliquée à l'ensemble des têtes élémentaires d'une tête multipistes comportant un grand nombre de telles têtes élémentaires (par exemple plusieurs centaines), permet de dimensionner les circuits de commande ( drivers ) de la tête pour de plus faibles puissances. De tels circuits de commande plus faibles permettent de réduire la puissance nominale de l'alimentation stabilisée alimentant la tête et tous les circuits correspondants. La réduction de la puissance consommée entraîne une réduction de la dissipation thermique de l'ensemble de ces circuits. Toutes ces répercussions ont des conséquences favorables sur le coût de fonctionnement du système d'écriture (coût de la consommation en énergie électrique). The structure of the head of FIG. 3 clearly improves the efficiency of the air gap of the head, as can be seen from the diagram of FIG. 4. It makes it possible to write on a magnetic tape with a current of intensity lower than that which would be applied to the structure of FIG. 1. This reduction of energy, applied to all the elementary heads of a multitrack head comprising a large number of such elementary heads (for example several hundred) , allows to size the control circuits (drivers) of the head for lower power. Such weaker control circuits make it possible to reduce the nominal power of the stabilized power supply supplying the head and all the corresponding circuits. Reducing the power consumed causes a reduction in the heat dissipation of all these circuits. All these repercussions have a favorable effect on the cost of operation of the writing system (cost of electricity consumption).

La tête magnétique élémentaire 13 de la figure 5 est semblable à la tête 1 de la figure 1, à la différence que l'on forme sur la face extérieure (celle en vis-à-vis de la bande magnétique) de chaque extrémité de la branche 17 du circuit magnétique aboutissant à l'entrefer 14 une protubérance, 15, 16 respectivement. Ces protubérances sont formées dans le même matériau que le circuit magnétique. Pour obtenir une surface plane en contact avec la bande magnétique, on dépose, sur les parties desdites faces extérieures de la bande 17 ne comportant pas les protubérances 15, 16 un revêtement diélectrique ou pour le moins non magnétique 18, 19 respectivement, ayant la même épaisseur que ces protubérances. The elementary magnetic head 13 of FIG. 5 is similar to the head 1 of FIG. 1, with the difference that one forms on the outer face (the face opposite the magnetic strip) of each end of the branch 17 of the magnetic circuit leading to the air gap 14 a protuberance, 15, 16 respectively. These protuberances are formed in the same material as the magnetic circuit. In order to obtain a flat surface in contact with the magnetic strip, the portions of said outer faces of the strip 17 not comprising the protuberances 15, 16 are deposited with a dielectric or at least non-magnetic coating 18, 19 respectively, having the same thickness as these protuberances.

Selon un exemple de réalisation, l'épaisseur des protubérances 15 et 16 est de 0,5 Nm et leur longueur L4 est de 5 Nm. Les autres dimensions principales du circuit magnétique E2, E3, L2, L3 sont les mêmes que pour le circuit 5 de la figure 3. L'entrefer 14 a également une largeur de 0,3 Nm. According to an exemplary embodiment, the thickness of the protuberances 15 and 16 is 0.5 Nm and their length L4 is 5 Nm. The other main dimensions of the magnetic circuit E2, E3, L2, L3 are the same as for the circuit 5 of Figure 3. The gap 14 also has a width of 0.3 Nm.

Comme on le voit d'après le diagramme de la figure 6 (tracé à I même échelle que les diagrammes des figures 2, 4 et 8), l'amplitude maximale du champ magnétique est sensiblement la même que dans le cas de la figure 2, mais ce champ reste constant pour toute la largeur de l'entrefer, et détroit très fortement tout de suite après les limites de cet entrefer. Le mode de réalisation de la figure 7 combine les caractéristiques des modes de réalisation des figures 3 et 5, à savoir la diminution d'épaisseur du circuit magnétique autour de l'entrefer 21 et la formation de protubérances 22, 23 sur la face extérieure de chaque extrémité du circuit magnétique bordant l'entrefer 21 et faisant partie de la branche 24 (celle en vis-à-vis de la bande magnétique à écrire et comportant l'entrefer). La diminution d'épaisseur du circuit magnétique est réalisée de la même façon que dans le cas de la figure 3 (lamage 24A), et les protubérances 22, 23 sont formées de la même façon que dans le cas de la figure 5. Pour obtenir une surface plane sur la face extérieure de la branche 24, on dépose de part et d'autre des protubérances 22, 23 une couche de matériau non magnétique, diélectrique par exemple, respectivement 25, 26, de même épaisseur que ces protubérances, et ce, de la même façon que dans le cas de la figure 5. As can be seen from the diagram of FIG. 6 (plotted on the same scale as the diagrams of FIGS. 2, 4 and 8), the maximum amplitude of the magnetic field is substantially the same as in the case of FIG. but this field remains constant for the whole width of the gap, and stretches very strongly immediately after the limits of this gap. The embodiment of FIG. 7 combines the characteristics of the embodiments of FIGS. 3 and 5, namely the reduction in the thickness of the magnetic circuit around the gap 21 and the formation of protuberances 22, 23 on the outer face of FIG. each end of the magnetic circuit bordering the gap 21 and forming part of the branch 24 (that vis-à-vis the magnetic tape to be written and having the gap). The thickness reduction of the magnetic circuit is carried out in the same way as in the case of FIG. 3 (counterbore 24A), and the protuberances 22, 23 are formed in the same way as in the case of FIG. a flat surface on the outer face of the branch 24 is deposited on either side of the protuberances 22, 23 a layer of non-magnetic material, dielectric for example, respectively 25, 26, of the same thickness as these protuberances, and this , in the same way as in the case of Figure 5.

Selon un exemple de réalisation, les dimensions L1 à L4 et E2, E3, qui sont définies de la même façon qu'en figures 3 et 5 ont par exemple les valeurs suivantes: L1 = 10 Nm, L2 = 4 Nm, L3 = 50 Nm, L4 = 5 Nm, E2 = 3,5 Nm, E3 = 1 pm. L'épaisseur des protubérances 22, 23 et des couches 25, 26 est de quelques dizaines de microns (par exemple 0,5 Nm et la largeur de l'entrefer est également de quelques dizaines de microns (par exemple 0,3 Nm). According to an exemplary embodiment, the dimensions L1 to L4 and E2, E3, which are defined in the same way as in Figures 3 and 5 have for example the following values: L1 = 10 Nm, L2 = 4 Nm, L3 = 50 Nm, L4 = 5 Nm, E2 = 3.5 Nm, E3 = 1 pm. The thickness of the protuberances 22, 23 and layers 25, 26 is a few tens of microns (for example 0.5 Nm and the gap width is also a few tens of microns (for example 0.3 Nm).

Grâce à cette combinaison de caractéristiques, on obtient (voir figure 8) au droit de l'entrefer, un champ magnétique d'amplitude maximale sensiblement égale à celle du circuit de la figure 3, mais contrairement à ce dernier, l'amplitude est presque constante sur toute la largeur de l'entrefer, et, de plus, elle décroït très fortement en dehors des limites de l'entrefer comme dans le cas du circuit de la figure 5. On combine ainsi les avantages respectifs des circuits des figures 3 et 5. En particulier, on améliore le rapport signallbruit (de l'ordre de 22 dB), on réduit la diaphonie, et on obtient, pour l'enregistrement numérique, des bits de largeur inférieure à 0,3 Nm. By virtue of this combination of characteristics, a magnetic field of maximum amplitude substantially equal to that of the circuit of FIG. 3 is obtained (see FIG. 8) at the air gap, but unlike the latter, the amplitude is almost constant over the entire width of the air gap, and, moreover, it decroït very strongly outside the limits of the air gap as in the case of the circuit of Figure 5. The advantages of the circuits of FIGS. 5. In particular, the signal-noise ratio (of the order of 22 dB) is improved, crosstalk is reduced, and bits of width less than 0.3 Nm are obtained for the digital recording.

Bien entendu, on dépose avantageusement du matériau diélectrique entre les têtes élémentaires d'une même tête multipistes, afin que cette dernière présente une surface bien plane en contact avec la bande à enregistrer, de manière à augmenter leur surface de contact pour limiter l'usure des pôles magnétiques.Of course, it is advantageous to deposit dielectric material between the elementary heads of the same multitrack head, so that the latter has a flat surface in contact with the tape to be recorded, so as to increase their contact surface to limit wear magnetic poles.

Claims

CLAIMS

A high-density multitrack magnetic writing head, comprising a plurality of elementary heads (5, 13, 20), characterized in that the magnetic circuit of each elementary head has, in the region of the gap (7, 14, 21) a section change (7, 15-16, 22-23, 24A) with respect to that of the adjacent circuit portions.

2. Magnetic head according to claim 1, characterized in that the section change is a decrease in thickness of the magnetic circuit (E21E1) in the region of the gap (7, 24A).

3. Magnetic head according to claim 1 or 2, characterized in that the section modification is constituted by protuberances (15-16, 22, 23) formed on the outer face of the ends of the magnetic circuit, on the edge of the air gap (14, 21), the external face being that vis-à-vis the media to be recorded.

4. Magnetic head according to claim 3, characterized in that the portion of the outer face of the magnetic circuit not comprising the protuberances is covered with a non-magnetic layer (18, 19 - 25, 26) of the same thickness as that protuberances.

5. Magnetic head according to one of the preceding claims, characterized in that the spaces between the elementary heads of the same multitrack head are covered with a non-magnetic layer, so as to have a flat surface in contact with the media to save.