DE3228307A1 - Arrangement for magnetic signal recording and reproduction - Google Patents

Arrangement for magnetic signal recording and reproduction

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DE3228307A1 DE19823228307 DE3228307A DE3228307A1 DE 3228307 A1 DE3228307 A1 DE 3228307A1 DE 19823228307 DE19823228307 DE 19823228307 DE 3228307 A DE3228307 A DE 3228307A DE 3228307 A1 DE3228307 A1 DE 3228307A1
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    • G11B5/4907—Details for scanning

Abstract

In the magnetic recording and reproduction process, increasing requirements for the transmission quality are accompanied by correspondingly increasing requirements to be satisfied for the characteristics prevailing at the interface between magnetic head and magnetic layer, in particular for the relative speed between head gap (1) and layer (2). In order to reduce the requirements for speed and precision of the mechanical devices with the given transmission requirements in devices which are in particular compact and to be operated under mobile and robust conditions, the mechanical movement (3) between head gap and layer is supplemented, or in certain cases entirely replaced, by a non-mechanical displacement of a synthetic gap (6) formed inside the magnet head by means of magnetic fields (5). <IMAGE>

Description

Anordnung zur magnetischen Signal-Aufzeichnung undArrangement for magnetic signal recording and

-Wiedergabe Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur magnetischen Signal-Aufzeichnung und -Wiedergabe bei vergleichsweise geringer Relativ-Geschwindigkeit zwischen Magnet-Kopf und -Schicht.-Play description The invention relates to an arrangement for Magnetic signal recording and playback at a comparatively low relative speed between magnet head and layer.

Beim magnetischen Aufzeichnungs- und -Wiedergabe-Verfahren werden zeitabhängige elektrische Größen und ortsabhängige magnetische Größen miteinander verknüpft.In the magnetic recording and reproducing process, time-dependent electrical quantities and location-dependent magnetic quantities with one another connected.

Die Genauigkeit, mit der diese beiden Größen gegenseitig abbildbar sind, ist maßgeblich abhängig sowohl von der Beschaffenheit der Nahtstelle zwischen Magnet-Kopf und Magnet-Schicht (wie etwa Kopfspalt-Breite, Schicht-Dicke, Abstand zwischen Kopf und Schicht, Oberflächenrauhigkeit von Kopf und Schicht, u.a.), als auch von der Relativ-Geschwindigkeit der Bewegung zwischen Kopf und Schicht.The accuracy with which these two quantities can be mapped to one another is largely dependent on both the nature of the interface between Magnet head and magnet layer (such as head gap width, layer thickness, distance between head and layer, surface roughness of head and layer, etc.), as also on the relative speed of movement between the head and the layer.

Jenseits einer durch den Stand der Technik gesetzten Grenze für die Güte der o.g.Nahtstelle sind Verbesserungen der Abbildungs-, bzw. Obertragungs-Genauigkeit möglich entweder durch - Erhöhung der Relativ-Geschwindigkeit oder durch - Zerlegung, bzw. Zusammenfassung des aufzuzeichnenden, bzw. des wiederzugebenden Signals in mehrere Komponenten (Mehrspurverfahren) oder durch - Kombinationen dieser Möglichkeiten.Beyond a limit set by the state of the art for the The quality of the interface mentioned above are improvements in the imaging or transmission accuracy possible either by - increasing the relative speed or by - dismantling, or summary of the signal to be recorded or reproduced in several components (multi-lane method) or by - combinations of these possibilities.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Geschwindigkeits-und Präzisions-Anforderungen an die zur Realisierung der bekannten magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabe-Verfahren benötigten, mechanisch bewegten Einrichtungen zu vermindern und die von ihnen herrührenden, für zahlreiche Anwendungsfälle nachteiligen Begleiterscheinungen zu vermeiden. Insbesondere sind es (beim Mehrspur-Verfahren) die Schwierigkeiten der Justierung und die durch vielerlei Ursachen möglichen Dejustierungen und die daraus resultierende Veränderung der gegenseitigen Phasenlage der entsprechend vielen Signale oder es ist der bei schneller Relativ-Geschwindigkeit und engem Kopf-Schicht-Kontakt auftretende Verschleiß von Kopf und Schicht, welcher die Obertragungseigenschaften und die Lebensdauer beeinträchtigt und den Einsatz solcher Geräte unter robusten, etwa mobilen Bedingungen oder unter nur geringe Wartungsmöglichkeiten gestattenden Bedingungen erschwert.The invention is based on the object of the speed and Precision requirements for the implementation of the known magnetic recording and playback processes to reduce the need for mechanically moving devices and the side effects resulting from them, which are disadvantageous for numerous applications to avoid. In particular, there are difficulties (with the multi-lane method) the adjustment and the possible misalignments due to various causes and the resulting change in the mutual phase position of the corresponding number Signals or it is the one at high relative speed and close head-layer contact occurring Wear of the head and layer, which affects the transmission properties and the service life is impaired and the use of such devices under robust, such as mobile conditions or with little maintenance options Difficult conditions.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß (siehe Fig. 1.) die mechanische Bewegung, welche zwischen dem aus den Kernschenkeln (K) des Magnetkopfes gebildeten Spalt (im folgenden "realer Spalt" genannt (S)) und der Magnetschicht (C) auszuführen ist, ergänzt wird, bzw. in besonderen Anwendungsfällen sogar völlig ersetzt wird durch die Verschiebung eines synthetischen Spaltes (d) im Inneren des Magnetkopfes.The object is achieved according to the invention in that (see Fig. 1.) the mechanical movement that occurs between the core legs (K) of the magnetic head formed gap (hereinafter referred to as "real gap" (S)) and the magnetic layer (C) is to be carried out, supplemented, or even completely in special applications is replaced by the displacement of a synthetic gap (d) inside the Magnetic head.

Dieser (in Fig. 1. kreuzschraffiert gekennzeichnete) synthetische Spalt wird gebildet durch einen Zwischenraum bestehend aus magnetisch ungesättigtem Material ~der in einen den Magnetkopf ganz oder teilweise ausfüllenden Raum aus magnetisch gesättigtem Material eingebettet ist.This (marked cross-hatched in FIG. 1) is synthetic Gap is formed by a gap consisting of magnetically unsaturated Material ~ which in a space that completely or partially fills the magnetic head magnetically saturated material is embedded.

Eine Verschiebung dieses Spaltes kann dadurch erzielt werden, daß die an ihn angrenzenden Räume auf einer Seite vergrößert und auf der anderen Seite verkleinert werden. Bei einem ideal gestalteten synthetischen Spalt, d.h. unter Vernachlässigung von Streuflüssen wird bei Signal-Aufzeichnung durch die in bekannter Weise von einer (Schreib-) Wicklung (W) gelieferte Durchflutung nur auf dem Wege über den (kreuzschraffierten) magnetisch noch ungesättigten Raum des Magnetkopf-Materials und das mit ihm in Kontakt befindliche Schichtelement ein genügender Induktionsfluß ($#) ermöglicht, welcher auf dem Schichtelement eine remanente Magnetisierung zurückläßt. Umgekehrt wird bei Signal-Wiedergabe nur das mit dem noch ungesättigten Material des Kopfes in Kontakt stehende Schichtelement mit seiner ihm eingeprägten Magnetisierung in bekannter Weise zu einer Flußänderung (aus) im Kopf beitragen, welche zu einem Signal in einer (Lese-) Wicklung (W) führt.A shift in this gap can be achieved in that the rooms adjoining it enlarged on one side and on the other can be reduced in size. With an ideally designed synthetic gap, i.e. under Neglecting leakage fluxes is known when recording signals through the in Way of a (write) winding (W) supplied flux only on the way via the (cross-hatched) magnetically unsaturated space of the magnetic head material and the layer element in contact with it a sufficient induction flux ($ #) allows, which leaves a remanent magnetization on the layer element. Conversely, only the material with the still unsaturated material is reproduced when the signal is reproduced of the head in contact with the layer element with its magnetization impressed on it in a known way to a change in flow (off) in the head contribute, which leads to a signal in a (read) winding (W).

Hat ein (Abtast-) Spalt die Breite d und sollen Signale mit Frequenzanteilen bis zur Frequenz f abgetastet werden, so gilt bekanntlich für die Relativ-Geschwindigkeit v zwischen Spalt und Speichermedium: v > 2xdxf Kann nun der synthetische Spalt längs einer Spur mit der Länge A verschoben werden und ist diese Spur-Länge für die zu übertragende Informationmenge ausreichend so erübrigt sich eine mechanische Bewegung zwischen Kopf und Schicht überhaupt.Has a (scanning) gap the width d and should be signals with frequency components are sampled up to the frequency f, it is known that the relative speed applies v between gap and storage medium: v> 2xdxf Can the synthetic gap now be moved along a track with length A and this track length is for the amount of information to be transmitted is sufficient so a mechanical one is unnecessary Movement between head and shift in general.

Anwendungsfälle für eine solche Betriebsart finden sich bei der Bearbeitung von Belegen mit nur kurzen, integrierten Magnetstreifen (z.B.Park-Tickets, Fahrkarten,u.a.) Für die Obertragung beliebiger Informationsmengen ist dagegen der Verschiebevorgang entsprechend oft zu wiederholen und die Schicht mit einer (in Fig. 1. in Richtung X-Achse zu verstehenden) Geschwindigkeit c gegenüber dem Kopf zu transportieren, wobei gilt 5 Axsin# v mit s= Breite des realen Spalts und ß= der (in Fig.1.Applications for such an operating mode can be found during processing of receipts with only short, integrated magnetic strips (e.g. park tickets, train tickets, etc.) On the other hand, the shifting process is used for the transmission of any amount of information to repeat accordingly often and the layer with a (in Fig. 1 in the direction X-axis to be understood) to transport speed c in relation to the head, where 5 Axsin # v with s = width of the real gap and ß = the (in Fig. 1.

als rechtwinklig dargestellte) Winkel zwischen Verschieberichtung des synthetischen Spalts und Transportrichtung der Schicht.as shown at right angles) angle between the direction of displacement the synthetic gap and the direction of transport of the layer.

Bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Anordnung genügt demnach zur Obertragung eines gegebenen Informationsflusses eine bis zum Faktor d/A geringere Relativ-Geschwindigkeit zwischen Kopf und Schicht im Vergleich zu einer Anordnung mit lediglich realem Spalt.When using an arrangement according to the invention, it is therefore sufficient to Transmission of a given flow of information is down to a factor of d / A Relative speed between head and layer compared to an arrangement with only real gap.

Ein aus magnetisch ungesättigtem Material bestehender Bereich, welcher in einen magnetisch gesättigten Bereich eingebettet ist, läßt sich grundsätzlich dadurch realisieren, daß (siehe Fig. 2.) das sättigbare Material dem Einfluß der Magnetfelder (Steuerfelder(F)) zweier mit entgegengesetzter Polarität sich gegenüberstehender Magnete (Steuermagnete(M)) ausgesetzt wird. Dann ist im Inneren des Materials immer ein Bereich abgrenzbar, innerhalb dessen die dort herrschende Feldstärke H dem Betrage nach kleiner ist (also auch kleiner als die Sättigungsfeldstärke Hs) als in dem ihn umgebenden Bereich. Lage und Gestalt eines solchen (in Fig.2. durch Kreuzschraffur kenntlich gemachten) Bereichs sind abhängig von der Intensität der Steuerfelder, von der Art ihrer Einleitung und von der Form und den magnetischen Eigenschaften des sättigbaren Materials.An area made up of magnetically unsaturated material which is embedded in a magnetically saturated area, can in principle thereby realize that (see Fig. 2.) the saturable material to the Influence of the magnetic fields (control fields (F)) of two with opposite polarity is exposed to opposing magnets (control magnets (M)). Then im Inside the material there is always an area within which the dominant area can be defined Field strength H is smaller in magnitude (i.e. also smaller than the saturation field strength Hs) than in the area surrounding it. Position and shape of such (in Fig. 2. marked by cross hatching) depend on the intensity of the control fields, the type of their introduction and the shape and magnetic ones Properties of the saturable material.

Es ist offensichtlich, daß ein solcher so definierter Bereich umso besser als synthetischer Spalt geeignet ist, je schmaler und schärfer begrenzt er ist, je mehr zwar seine Lage, nicht jedoch seine Gestalt mit der Intensität der Steuerfelder veränderbar ist und je weniger störende Verkopplung zwischen den von den Steuerfeldern erzeugten Magnetflüssen und den für die Aufzeichnung erforderlichen, bzw. von der Wiedergabe herrührenden Flüssen (Signal-Flüsse ( (D# )) vorhanden ist.It is obvious that such a defined area is even more so better suited as a synthetic gap, the narrower and sharper it is is, the more its location, but not its shape with the intensity of Control fields is changeable and the less disruptive coupling between the the magnetic fluxes generated by the control fields and the necessary for the recording, or flows resulting from the playback (signal flows ((D #)) are present.

Die folgenden Maßnahmen sind geeignet, die Erfüllung dieser Forderungen zu begünstigen: - Die Steuermagnete werden symmetrisch gegenüber der Magnetkopf-Geometrie angeordnet, und zwar so, daß die zum Signalfluß parallelen Komponenten der Steuerflüsse sich kompensieren.The following measures are suitable for meeting these requirements to favor: - The control magnets are symmetrical in relation to the magnetic head geometry arranged in such a way that the components of the control flows that are parallel to the signal flow compensate.

- Die Anordnung der Steuermagneten gegenüber dem Magnetkopf und die Fonmung von Steuermagneten und Magnetkopf werden so gewählt, daß der Steuerfluß zwar überwiegend das Magnetkopf-Innere ausfüllt, jedoch außerhalb der Kopf-Schicht-Nahtstelle entlangläuft und der Kopf - aus Material mit magnetisch anisotropen Eigenschaften besteht, wobei die Vorzugsrichtung der Permeabilität in Richtung der kürzesten magnetischen Verbindung über den realen Spalt verläuft.- The arrangement of the control magnets opposite the magnetic head and the Fonmung of the control magnet and magnetic head are chosen so that the control flux mainly fills the inside of the magnetic head, but outside of the head-layer interface runs along and the head - made of material with magnetically anisotropic properties exists, the preferred direction of permeability in the direction the shortest magnetic connection runs over the real gap.

Eine zweckmäßige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist in Fig. 3. schematisch dargestellt.A useful embodiment of the arrangement according to the invention is in Fig. 3 shown schematically.

Die Kernschenkel (K) sind hier über einen symmetrisch gestalteten Hohlkörper (J) miteinander verbunden, in dessen Inneres die Steuerfelder eingeleitet werden, welche mittels der stromdurchflossenen Wicklungen WR und WL erzeugt werden.The core legs (K) are designed here via a symmetrical Hollow body (J) connected to one another, in the interior of which the control panels are initiated which are generated by means of the current-carrying windings WR and WL.

Jeder Pol der Steuermagneten ist sowohl mit seinem eigenen Gegenpol über das Material des Hohl körpers als auch mit dem Gegenpol des gegenüberstehenden Steuermagneten über leitfähiges Material magnetisch verbunden und zwar so, daß der Steuerfluß sich möglichst nach allen Richtungen im Hohl körper ausbreiten kann und dort zur Ausbildung eines synbetischen Spaltes führt, ohne daß dazu zwangsläufig resultierende Komponenten der Steuerflüsse in den realen Spalt und in die Schicht gelangen müssen. Die Vorzugsrichtung der Permeabilität des Magnetkopf-Materials ist in Fig. 3. durch die Schraffur angedeutet.Each pole of the control magnet is both with its own opposite pole on the material of the hollow body as well as with the opposite pole of the opposite Control magnets magnetically connected via conductive material in such a way that the Control flow can spread as possible in all directions in the hollow body and there leads to the formation of a synbetic gap, without this inevitably resulting components of the control flows in the real gap and in the layer have to arrive. The preferred direction of the permeability of the magnetic head material is indicated in Fig. 3 by the hatching.

Fig. 4. zeigt Schnitte durch die Fig. 3. und zwar Fig.4.1 in Y-Z-Ebene durch den realen Spalt und Fig.4.2 parallel zår X-Z-Ebene quer zum realen Spalt und Fig. 4.3 parallel zur X-Y-Ebene durch den oberen Teil des Hohl körpers J.FIG. 4 shows sections through FIG. 3, namely FIG. 4.1 in the Y-Z plane through the real gap and Fig.4.2 parallel to the X-Z plane across the real gap and Fig. 4.3 parallel to the X-Y plane through the upper part of the hollow body J.

Die schwarz ausgefüllten Pfeile im Inneren der Fig.4.The arrows filled in black in the interior of Fig. 4.

sollen den Verlauf der Steuerflüsse anzeigen, welche sich im Hohl körper ausbreiten und innerhalb der Steuermagneten sich zu den Flüssen L7 bzw. ER vereinigen.should show the course of the control flows, which are in the hollow body spread and within the control magnet to the fluxes L7 and ER unite.

Es sei angenommen, daß dem Betrage nach #R < #L und somit der synthetische Spalt rechts zur Mittellinie in Fig. 4.1, bzw. Fig. 4.3 angeordnet anzunehmen ist.It is assumed that the absolute value of #R <#L and thus the synthetic Gap to the right of the center line in Fig. 4.1 or Fig. 4.3 is to be assumed.

Nur dort kann sich Signalfluß s ausbilden, wie in Fig.4.1 und Fig. 4.3 zu sehen.Die in Fig. 4.2 beispielhaft dargestellte Ebene ist für Signalfluß gesperrt.Erregung, bzw.Signal flow s can only develop there, as in Fig. 4.1 and Fig. The level shown as an example in Fig. 4.2 is for signal flow blocked. excitation or

Messung des Signalflusses geschieht mittels Ws.The signal flow is measured using Ws.

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Claims (4)

Anordnung zur magnetischen Signal-Aufzeichnung und - Wiedergabe Patentansprüche @ Anordnung zur magnetischen Signal-Aufzeichnung und -Wiedergabe bei vergleichsweise geringer Relativ-Geschwindigkeit zwischen Magnet-Kopf und -Schicht dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Bewegung zwischen Kopf und Schicht ergänzt wird, bzw. in besonderen Anwendungsfällen ganz ersetzt wird durch die Verschiebung eines im Inneren des Magnetkopfes durch die Einwirkung von Steuermagnetfeldern erzeugten Zwischenraumes bestehend aus magnetisch ungesättigtem Material, der in einen den Magnetkopf ganz oder teilweise ausfüllenden Raum aus magnetisch gesättigtem Material eingebettet ist und dessen Lage über die Intensität der Steuermagnetfelder beeinflußbar ist. Arrangement for magnetic signal recording and reproduction Patent claims @ Arrangement for magnetic signal recording and playback with comparatively low relative speed between magnetic head and magnetic layer characterized that the mechanical movement between head and layer is supplemented, or in particular Use cases is completely replaced by moving one inside the magnetic head consisting of the space created by the action of control magnetic fields made of magnetically unsaturated material, which is wholly or partly in a magnetic head filling space made of magnetically saturated material is embedded and its Location can be influenced by the intensity of the control magnetic fields. 2.Anordnung gemäß Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkopf aus magnetisch anisotropen Material besteht mit einer Vorzugsrichtung der Permeabilität in Richtung des auf der Schicht angeordneten, bzw. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the magnetic head consists of magnetically anisotropic material with a preferred direction of permeability in the direction of the layer arranged or anzuordnenden Signalmagnetflusses und daß die Steuerfelder von mit entgegengesetzter Polarität sich gegenüberstehenden Magneten veränderbarer Intensität(Steuermagneten) ausgehen und so in den Magnetkopf eingeleitet werden, daß sie sich dort symmetrisch bezüglich der Kopf-Geometrie ausbreiten und daß keine resultierenden Komponenten der Steuerfelder in den Kopfspalt gelangen können. to be arranged signal magnetic flux and that the control fields of with opposing polarity opposing magnets of variable intensity (control magnets) and are introduced into the magnetic head in such a way that they are symmetrical there with respect to the head geometry and that no resulting components the control fields can get into the head gap. 3.Anordnung gemäß Anspruch 1. und 2., dadurch gekennzeichnet, daß der die Kernschenkel verbindende Teil des Magnetkopfes als Hohl körper ausgestaltet ist und daß die Steuerfelder in den Hohl körper aus je e#inem die Gegenpole der gegenüberstehenden Steuermagneten magnetisch miteinander verbindenden und mit dem Hohl körper in Kontakt gebrachten, vorzugsweise in dessen Material eingelassenen Materialstück eingeleitet werden. 3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the part of the magnetic head connecting the core legs is designed as a hollow body is and that the control fields in the hollow body from each one of the opposite poles opposing control magnets magnetically connecting with each other and with the Hollow body brought into contact, preferably embedded in its material Piece of material are introduced. 4.Anordnung gemäß Anspruch 1.,2. und 3., dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch anisotropen Eigenschaften des Magnetkopfmaterials dadurch hergestellt werden, daß es aus sich abwechselnden Schichten magnetisch gut leitendem und magnetisch schlecht leitendem Material zusammengesetzt ist.4. Arrangement according to claim 1, 2. and 3., characterized in that the magnetically anisotropic properties of the magnetic head material are thereby established be that it consists of alternating layers magnetically highly conductive and magnetic is composed of poorly conductive material.
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