WO1990004846A1 - Scanning unit for a magnetic disk - Google Patents
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- WO1990004846A1 WO1990004846A1 PCT/DE1988/000653 DE8800653W WO9004846A1 WO 1990004846 A1 WO1990004846 A1 WO 1990004846A1 DE 8800653 W DE8800653 W DE 8800653W WO 9004846 A1 WO9004846 A1 WO 9004846A1
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Definitions
- the invention relates to a scanning unit for a magnetic disk memory according to the preamble of claim 1.
- a scanning unit carrying a magnetic head in particular, is positioned radially to the surface of at least one disk via preferably concentric information tracks for carrying out read / write operations.
- Dedicated servo positioning is the method in which track and other control information is recorded on a separate surface of a storage disk, the so-called servo surface.
- a servo magnetic head is assigned to this servo surface and is designed as a read head.
- the remaining surfaces of the storage disks are assigned read / write heads which are mechanically rigidly coupled to the servo head via the positioning device.
- the servo head scans the track information for read / write operations in the magnetic disk memory and thus generates an actual value for the current radial position with respect to the servo surface. This actual value is compared in a positioning control loop with a target value and a control value for driving the positioning device is derived therefrom, which sets the servo head radially over the center of the selected servo track.
- the read / write heads assigned to the data surfaces of the magnetic disk memory inevitably follow the movements of the servo head, so that information tracks are thus indirectly defined on the data surfaces.
- This positioning method has the advantage of being complete Decoupling of position control and data information. Furthermore, the servo information can be written in by the manufacturer with great accuracy and cannot be erased, which, with high operational reliability and appropriate technology, enables a high track density in magnetic disk memories.
- a disadvantage of this positioning principle is the indirect positioning of the actual read / write heads, which set limits on the track density that can actually be achieved because of the possible mechanical and thermal tolerances when operating the magnetic disk memory.
- the read / write heads of a magnetic disk memory are positioned directly in the "embedded servo" positioning.
- the track information in connection with other control information is embedded directly along the information tracks on a data surface of a magnetic disk between the actual data information.
- the storage disk is preferably formatted, ie data and servo sectors which successively follow one another in the circumferential direction and in which data information or control information is stored.
- This positioning method offers the possibility of individually positioning each of the scanning units assigned to the surfaces of the storage disks radially and thus absorbing mechanical and thermal tolerances.
- This positioning method has the disadvantage of possible interference between lane control and data signals, and it must also be prevented in any case that the lane control information can be accidentally overwritten.
- the carrier of a magnetic storage disk is an aluminum substrate, the surface of which is anodically oxidized. By coloring this surface in places in the form of concentric circular rings, the width and spacing of which corresponds to a track width, an optical pattern representing the track information is formed. A magnetically effective storage layer is placed over this layer.
- the magnetic storage layer has a layer thickness in the range of micrometers and is transparent, so that the optical track pattern underneath can be scanned through it.
- the present invention is therefore based on the object to provide a scanning unit of the type mentioned, the optical sensor is designed such that it can be arranged together with the magnetic read / write head on the missile of the scanning unit, without thereby disadvantages for the operating parameters of the Magnetic disk storage in relation to conventional magnetic disk storage must be accepted.
- This solution takes advantage of advances in the field of integrated optics, which allow such a sensor to be made compact and low-mass.
- This optical sensor which is designed as an optical waveguide, has a high optical resolution and can be built up with an accuracy that corresponds to that of magnetic heads in thin-film technology.
- Such a scanning unit can therefore be used for magnetic disk memories with a high, previously unattained track density for both longitudinal and vertical recording.
- the particular advantage of this development of the invention is that it creates an adjustment-free scanning unit, since the geometrical position assignment of the magnetically active part and the optically active part of the scanning unit is clearly defined from the outset and thus Assembly errors are eliminated.
- a scanning unit designed according to the invention in accordance with another development of the invention in connection with a structured magnetic storage disk in which magnetic areas forming a track of information on a substrate with low reflectance are arranged in a radial direction separated from one another by non-magnetic areas .
- a structuring of the magnetic storage layer reduces such undesired couplings between adjacent magnetic areas which can lead to demagnetization.
- the useful / interference ratio in writing or reading processes is improved.
- this systematic error can be eliminated by using a scanning unit designed according to the invention in a rotary positioner in connection with a structured magnetic storage disk, the track density of which is inversely proportional to the variation of the skew angle that occurs when the rotary positioner is swiveled into the magnetic disk.
- FIG. 1 shows a schematic illustration of a section of a structured magnetic storage disk with an optical sensor arranged above the surface thereof and designed according to the invention as part of a scanning unit for a magnetic disk storage
- FIG. 2 and FIG. 3 each show a basic illustration for a linear or a rotary positioner
- FIG. 4 shows a side view of an embodiment for such a scanning unit, in which an optical sensor according to FIG. 1 is constructed together with a thin-film magnetic head on a common substrate,
- FIG. 5 shows a schematic view of the arrangement of FIG. 4 along the section line V-V
- FIG. 6 shows the variation of the geometric position of the scanning stone on the basis of a section of a storage disk in two positions unit when used in a radial positioner to explain the systematic skews.
- a partial cross section through a magnetic storage disk 1 is shown schematically in FIG. Basically, in this case it makes no difference whether the storage medium is intended for longitudinal or vertical recording, since in the present case the recording method as such does not play an essential role.
- the storage medium is intended to be suitable for vertical recording, and the magnetic storage disk 1 therefore has, for example, a substrate 101 made of transparent glass.
- the surface of the substrate 101 is structured, i. H. Magnetic areas are applied to it in the form of concentric circular rings, which are separated from one another by non-magnetic intermediate areas.
- the magnetic regions consist of a carrier layer 102 deposited on the substrate 101 and a cover layer which forms the magnetic storage layer 103.
- the magnetic storage layer can consist, for example, of a cobalt-chromium alloy.
- the technology for the production of the magnetic disk 1 is not important in the present case. It is only important here that the magnetic areas 102, 103 are separated from each other by a track width w by an intermediate area and thus have a predetermined distance g from one another. The magnetic regions 102, 103 have a different reflectivity than the intermediate regions in which the transparent substrate 101 is exposed.
- the magnetic areas 102, 103 of the magnetic disk 1 represent their information tracks, which are designated by the reference symbol 103 '. Because of this different reflectivity, the tracks can be recognized for optical scanning.
- an optical sensor 2 is shown schematically as a means for detecting the tracks, which in the technology of integrated optics as light waves conductor arrangement is constructed. It has a DFB (Distributed Feedback) laser 21 as the radiation source. This type of laser is known, for example, from the book M. Young “Optics and Lasers-Including Fibers and Optical Wavtguides", 3rd edition 1986, page 234. It consists of an active material that has the shape of a waveguide on the surface of a substrate.
- DFB Distributed Feedback
- a reflection grating with a reflection grating adapted to the wavelength of the laser and the refractive index of the active material Grid constant provided in the surface of the short waveguide.
- the grating leads to a reflection in the opposite direction distributed over the length of the waveguide and thus replaces the reflection mirrors in conventional lasers.
- Such a type of laser is therefore particularly suitable for arrangements in integrated optics, since it can be built up epitaxially on a substrate.
- the DFB laser 21 emits radiation in this application, which is fed directly into a waveguide channel 22.
- a beam splitter 23 is connected to this and splits the emitted laser radiation into two equivalent partial waves. These partial waves are guided in partial wave channels 24 and leave the optical sensor at anti-reflective exit windows 25.
- this optical sensor 2 forms part of the scanning unit of a magnetic disk memory, for example if it is mounted on the missile of a movable magnetic head arrangement of a magnetic disk memory, the distance a of the exit surface of the optical sensor 2 from the surface of the magnetic disk disk 1 is usually less than 1 in the operating state of the magnetic disk memory ⁇ m, preferably about 0.5 ⁇ m.
- the feedback partial waves re-enter the optical sensor 2 via the exit windows 25 and are each supplied to one of two detector elements 27 via reflection wave channels 26.
- the detector elements 27 can be manufactured as discrete photodetectors and glued onto the optical sensor 2 or can be integrated directly into the optical sensor 2 with a somewhat higher manufacturing effort.
- An essential, function-determining variable of the optical sensor 2 is the mutual center distance D of the anti-reflective exit window 25. As shown schematically in FIG. 1, this center distance D should satisfy the relationship:
- the operating point of the optical sensor 2 is set at a relative position with respect to the magnetic storage disk 1 when both beams emerging from the exit windows 25 are each reflected half by the magnetic storage layer 103 of the magnetic storage disk 1. With the same sensitivity of the photodetector elements 27, the difference between the photodiode currents is 0 in this case. If the optical sensor 2 is shifted radially to the left or right from the target position shown in FIG. 1, ie radially with respect to the magnetic disk 1, the two partial waves are different strongly reflected. This then results in a non-zero difference signal from the detector elements 27, the sign of which denotes the direction of the radial displacement.
- the scanning unit that is movable radially to magnetic disk 1 is usually a magnetic read / write head, which is preferably mounted on an end face of a missile.
- the missile is resiliently attached to a support arm of a positioning device, which can be designed as a linear or as a rotary positioner.
- a positioning device which can be designed as a linear or as a rotary positioner.
- the linear positioner shown in FIG. 2 has a fixed permanent magnet 3, to which a moving coil 4 is assigned. This is fixed on a carriage 5 which is radially movable with respect to rotating magnetic storage disks 1.
- the carriage has support arms 6 which are arranged parallel to the magnetic storage disks 1 and which support spring-articulated magnetic heads 7.
- the plunger 4 When the plunger 4 is excited, it is moved relative to the permanent magnet - as indicated by arrows - together with the carriage 5, and the magnetic heads 7 are thus positioned radially with respect to the magnetic storage disks 1.
- 3 shows the principle of a rotary positioner.
- a rotating body 9 is pivoted in or out with respect to the magnetic storage disk 1, depending on the sign of this excitation, as is schematically indicated by corresponding arrows.
- a missile 11 is resiliently articulated on the rotating body 9 via a support arm 10, which is designed to be resilient.
- a magnetic head 7 is arranged on an end face of this missile 11.
- the scanning unit in conventional magnetic disk memories usually consists of a magnetic head 7 fixed to an end wall of a missile 11, which is designed as a read / write head. Since, in the present case, however, storage information is magnetically written or read, track control information, on the other hand, is determined with the aid of the optical sensor 2 described by FIG. 1, in this case the scanning unit consists of a combination of a magnetic read / write head and an optical sensor.
- FIG. 4 shows an integrated embodiment for such a combined scanning unit in a front view and in FIG. 5 in a view from below.
- the optical sensor 2 which has already been described in detail above with reference to FIG. 1, is built up epitaxially on a common substrate 28, for example consisting of gallium arsenide.
- the detector elements 27 are not designed as discrete elements, but are integrated in the optical sensor.
- 5 shows a view of the scanning unit in the direction of the arrows V / V of FIG. 4. In this view, only those of the optical sensor 2 are shown Exit window 25 of the partial wave channels 24 can be seen.
- a passivation layer 29 is placed over the optical sensor, on which a thin-film magnetic head 7 ', which is only shown schematically in FIG.
- 4 is then built, for example using conventional sputtering technology.
- 4 schematically shows the outline of a magnetic coil 71, vertically lying an outer core half 72 with a through-hole 73 to the lower core half and a pole tongue 74.
- an air gap 75 of the thin-film magnetic head 7 ' is schematically indicated in the region of the pole tongue 74.
- a distance d is unavoidable in the plane perpendicular to the surface of the substrate 28 of the scanning unit between the position of the air gap 75 and the center of the exit windows 25 of the partial wave channels 24.
- a center distance R between the optical sensor 2 and the thin-film magnetic head 7 ′ is defined parallel to the surface of the substrate 28.
- FIG. 4 shows both the optical sensor 2 and the thin-film magnetic head 7 'in their desired position with respect to the recording tracks 103' of the magnetic disk 1. It follows from this that the relationship (3) is given for the center distance R of the optical sensor 2 from the thin-film magnetic head 7 ':
- w is the track width
- g is the mutual distance between the recording tracks 103 'of the magnetic disk 1
- n is a positive, integer number.
- the scanning unit described with reference to FIGS. 4 and 5 can be used directly in linear positioners with a basic structure according to FIG. In this application, the combined scanning unit is only to be fixed on an end face of the associated missile instead of a conventional single read / write head.
- FIG. 6 schematically attempts to clarify these geometrical relationships.
- a broken line shows a locus 12 of the scanning unit consisting of an optical sensor 2 and a thin-film magnetic head 7.
- the scanning unit 2, 7' is selected such that it is essentially parallel to a radial beam of the magnetic storage disk 1 is aligned.
- the distance between the track tangents of these outer information tracks 103 ' corresponds to the center distance R between the optical sensor 2 and the thin-film magnetic head 7'.
- the position of the scanning unit 2, 7 'with respect to the track tangents of the inner information tracks 103' is shown in dashed lines in dashed lines poses.
- the scanning unit 2, 7 ' is rotated by the skew angle ⁇ , so that the effective distance S between the optical sensor 2 and the thin-film magnetic head 7', seen parallel to this radial beam, is then also shortened.
- the relationship for this effective distance S results from the geometric view:
- the illustration in FIG. 6 is intended to clarify the variation of the effective distance S between the optical sensor 2 and the thin-film magnetic head 7 '.
- the variation of the effective distance S is, in relative terms, only a few percent, which, however, can no longer be neglected.
- the distance d between the optical sensor 2 and the thin-film magnetic head 7 ' also contributes to such an offset. It leads to an additional shift T according to the relationship:
Landscapes
- Magnetic Record Carriers (AREA)
Abstract
Description
Abtasteinheit für einen Magnetplattenspeicher Scanning unit for a magnetic disk memory
Die Erfindung bezieht sich auf eine Abtasteinheit für einen Magnetplattenspeicher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to a scanning unit for a magnetic disk memory according to the preamble of claim 1.
Bei Magnetplattenspeichern wird bekanntlich zum Durchführen von Schreib/Lesevorgängen eine insbesondere einen Magnetkopf tragende Abtasteinheit mit Hilfe einer Positioniereinrichtung radial zur Oberfläche mindestens einer Speicherplatte über vorzugsweise konzentrisch verlaufenden Informationsspuren positioniert. Für die Lageeinstellung der Abtasteinheit sind dabei grundsätzlich zwei verschiedene Positionierverfahren zu unterscheiden. In the case of magnetic disk memories, it is known that a scanning unit carrying a magnetic head, in particular, is positioned radially to the surface of at least one disk via preferably concentric information tracks for carrying out read / write operations. There are basically two different positioning methods for setting the position of the scanning unit.
Als "Dedicated Servo"-Positionierung wird das Verfahren bezeichnet, bei dem auf einer separaten Oberfläche einer Speicherplatte, der sogenannten Servooberflache Spur- und andere Steuerinformation aufgezeichnet ist. Dieser Servooberflache ist ein Servomagnetkαpf zugeordnet, der als Lesekopf ausgebildet ist. In einem Plattenstapel mit mehreren Speicherplatten sind den übrigen Oberflächen der Speicherplatten Schreib/Leseköpfe zugeordnet, die mit dem Servokopf über die Positioniereinrichtung mechanisch starr gekoppelt sind. Zum Durchführen von "Dedicated servo" positioning is the method in which track and other control information is recorded on a separate surface of a storage disk, the so-called servo surface. A servo magnetic head is assigned to this servo surface and is designed as a read head. In a disk stack with several storage disks, the remaining surfaces of the storage disks are assigned read / write heads which are mechanically rigidly coupled to the servo head via the positioning device. To perform
Schreib/Lesevorgängen im Magnetplattenspeicher tastet der Servokopf die Spurinformation ab und generiert damit einen Istwert für die momentane Radialposition bezüglich der Servooberflache. Dieser Istwert wird in einem Positionierregelkreis mit einem Sollwert verglichen und daraus ein Stellwert für den Antrieb der Positioniereinrichtung abgeleitet, der den Servokopf über die Mitte der ausgewählten Servospur radial einstellt. Zwangsläufig folgen die den Datenoberflachen des Magnetplattenspeichers zugeordneten Schreib/Leseköpfe den Bewegungen des Servokopfes, so daß damit indirekt auf den Datenoberflächen Informationsspuren definiert sind. The servo head scans the track information for read / write operations in the magnetic disk memory and thus generates an actual value for the current radial position with respect to the servo surface. This actual value is compared in a positioning control loop with a target value and a control value for driving the positioning device is derived therefrom, which sets the servo head radially over the center of the selected servo track. The read / write heads assigned to the data surfaces of the magnetic disk memory inevitably follow the movements of the servo head, so that information tracks are thus indirectly defined on the data surfaces.
Dieses Positionierverfahren hat den Vorteil einer vollständigen Entkopplung von Positionssteuer- und Dateninformation. Weiterhin kann die Servoinformation beim Hersteller mit großer Genauigkeit und nicht löschbar eingeschrieben werden, was bei hoher Betriebssicherheit und bei entsprechender Technologie eine hohe Spurdichte bei Magnetplattenspeichern ermöglicht. Nachteilig bei diesem Positionierprinzip ist die indirekte Positionierung der eigentlichen Schreib/ Leseköpfe, die der tatsächlich erzielbaren Spurdichte wegen der möglichen mechanischen und thermischen Toleranzen beim Betrieb des Magnetplattenspeichers Grenzen setzen. This positioning method has the advantage of being complete Decoupling of position control and data information. Furthermore, the servo information can be written in by the manufacturer with great accuracy and cannot be erased, which, with high operational reliability and appropriate technology, enables a high track density in magnetic disk memories. A disadvantage of this positioning principle is the indirect positioning of the actual read / write heads, which set limits on the track density that can actually be achieved because of the possible mechanical and thermal tolerances when operating the magnetic disk memory.
Direkt positioniert werden dagegen die Schreib/Leseköpfe eines Magnetplattenspeichers bei der "Embedded Servo"-Positionierung. Bei diesem Positionierverfahren ist die Spurinformation in Verbindung mit anderer Steuerinformation unmittelbar längs der Informationsspuren auf einer Datenoberfläche einer Magnetspeicherplatte zwischen die eigentliche Dateninformation eingebettet. Vorzugsweise wird dabei die Speicherplatte formatiert, d. h. es werden in Umfangsrichtung regelmäßig aufeinanderfolgende Daten-und Servosektoren vorgesehen, in denen Daten.information bzw. Steuerinformation gespeichert ist. Dieses Positionierverfahren bietet die Möglichkeit, individuell jede der den Oberflächen der Speicherplatten zugeordneten Abtasteinheiten radial zu positionieren und damit mechanische und thermische Toleranzen aufzufangen. Nachteilig bei diesem Positionierverfahren sind mögliche Interferenzen zwischen Spursteuer- und Datensignalen, auch muß auf jeden Fall verhindert werden, daß die Spursteuerinformation versehentlich überschrieben werden kann. Beim gegenwärtigen Stand der Entwicklung auf dem Gebiet der Magnetplattenspeicher wird davon ausgegangen, daß die inhärenten Möglichkeiten dieses Speichertyps noch nicht völlig ausgeschöpft und damit eine weitere Erhöhung der Speicherdichte sowohl in Umfangs- als auch in Radialrichtung möglich ist. Eine der Möglichkeiten zur Verbesserung der Spurverfolgung bei Magnetplattenspeichern wird u. a. darin gesehen, die Oberfläche der Speicherplatte in radialer Richtung optisch in der Art zu gliedern, daß sich ein optisch abtastbares ringförmiges Raster ergibt, das im wesentlichen die Spurinformation darstellt. In contrast, the read / write heads of a magnetic disk memory are positioned directly in the "embedded servo" positioning. In this positioning method, the track information in connection with other control information is embedded directly along the information tracks on a data surface of a magnetic disk between the actual data information. In this case, the storage disk is preferably formatted, ie data and servo sectors which successively follow one another in the circumferential direction and in which data information or control information is stored. This positioning method offers the possibility of individually positioning each of the scanning units assigned to the surfaces of the storage disks radially and thus absorbing mechanical and thermal tolerances. This positioning method has the disadvantage of possible interference between lane control and data signals, and it must also be prevented in any case that the lane control information can be accidentally overwritten. At the current state of development in the field of magnetic disk storage, it is assumed that the inherent possibilities of this type of storage have not yet been fully exhausted and that a further increase in storage density in both the circumferential and radial directions is possible. One of the possibilities for improving the tracking of magnetic disk memories is seen, among other things, in optically closing the surface of the disk in the radial direction structure that there is an optically scannable ring-shaped grid, which essentially represents the track information.
In diesem Zusammenhang ist beispielsweise aus US-A-A ,663,451 bekannt, auf den Träger einer Magnetspeicherplatte zunächst in konventioneller Technologie eine Magnetschicht aufzubringen, die das eigentliche Speichermedium für zu speichernde Dateninfαrmation darstellt. Eine darüber angeordnete Deckschicht dient zunächst dem Schutz der magnetischen Speicherschicht und ist als optische Speicherschicht ausgebildet. Ähnlich wie bei optischen Speichern wird in diese Deckschicht mit Hilfe eines Lasers bitweise Information in Form von lokalen Brennflecken eingebrannt, d. h. nicht löschbar eingeschrieben. Diese Information dient hier als Steuerinformation für die Spurpositionierung einer Abtasteinheit, in der auf einem Flugkörper neben einem magnetischen Schreib/Lesekopf ein optischer Sensor angeordnet ist. Dieser optische Sensor enthält eine Laserdiode, wobei die optische Deckschicht der Speicherplatte als Reflektor wirkt, der die Laserfunktion beeinflußt bzw. die Betriebscharakteristik. der Laserdiode moduliert. In this context, it is known, for example from US-A-A, 663,451, to apply a magnetic layer to the carrier of a magnetic storage disc first in conventional technology, which magnetic layer represents the actual storage medium for data information to be stored. A cover layer arranged above serves first to protect the magnetic storage layer and is designed as an optical storage layer. Similar to optical memories, bit-wise information in the form of local focal spots is burned into this cover layer with the help of a laser. H. not registered for deletion. This information is used here as control information for the track positioning of a scanning unit in which an optical sensor is arranged on a missile next to a magnetic read / write head. This optical sensor contains a laser diode, the optical cover layer of the storage plate acting as a reflector, which influences the laser function or the operating characteristic. the laser diode modulated.
Aus "IEEE Transactions on Magnetics, Vol. MAG-16, No. 5, Sept. 1980, S. 631 ff." ist eine ähnliche Lösung bekannt. Hier ist der Träger einer magnetischen Speicherplatte ein Aluminiumsubstrat, dessen Oberfläche anodisch oxidiert ist. Durch stellenweises Einfärben dieser Oberfläche in Form von konzentrischen Kreisringen, deren Breite und gegenseitiger Abstand jeweils einer Spurbreite entspricht, wird ein optisches, die Spurinformation darstellendes Muster gebildet. Über diese Schicht ist eine magnetisch wirksame Speicherschicht gelegt. Die magnetische Speicherschicht hat eine Schichtdicke im Bereich von Mikrometern und ist transparent, so daß durch sie hindurch das darunter liegende optische Spurmuster abgetastet werden kann. Bei dieser bekannten Lösung sind die wesentlichen optischen Elemente eines optischen Sensors wegen ihres Gewichtes und Volumens in den massiven Tragarm einer Positioniereinrichtung verlagert und in den Flugkörper eingelassene Glasfaserbündel zum Transportieren eines Abtastlichtstrahles bzw. eines reflektierten Lichtstrahles vorgesehen. Demnach ist also bekannt, eine Abtasteinheit für einen Magnetplattenspeicher in Form einer Kombination eines magnetischen Abtastkopfes und eines optischen Sensors aufzubauen. Die Fortschritte in der Magnetkopftechnologie erlauben wohl, den magnetischen Schreib/Lesekopf als Dünnfilm-Magnetkopf massearm und für hohe Speicherdichten geeignet, aufzubauen. Schwieriger ist dies im Hinblick auf den optischen Sensor, da konventionelle diskrete optische Elemente vielfach wegen ihrer Masse und ihres Volumens nicht geeignet erscheinen. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abtasteinheit der eingangs genannten Art zu schaffen, deren optischer Sensor derart ausgebildet ist, daß er gemeinsam mit dem magnetischen Schreib/Lesekopf auf dem Flugkörper der Abtasteinheit anzuordnen ist, ohne daß dadurch Nachteile für die Betriebsparameter des Magnetplattenspeichers im Verhältnis zu konventionellen Magnetplattenspeichern in Kauf genommen werden müssen. From "IEEE Transactions on Magnetics, Vol. MAG-16, No. 5, Sept. 1980, p. 631 ff." a similar solution is known. Here the carrier of a magnetic storage disk is an aluminum substrate, the surface of which is anodically oxidized. By coloring this surface in places in the form of concentric circular rings, the width and spacing of which corresponds to a track width, an optical pattern representing the track information is formed. A magnetically effective storage layer is placed over this layer. The magnetic storage layer has a layer thickness in the range of micrometers and is transparent, so that the optical track pattern underneath can be scanned through it. In this known solution, because of their weight and volume, the essential optical elements of an optical sensor are in the massive support arm of a positioning device shifted and provided in the missile glass fiber bundle for transporting a scanning light beam or a reflected light beam. Accordingly, it is known to construct a scanning unit for a magnetic disk memory in the form of a combination of a magnetic scanning head and an optical sensor. The advances in magnetic head technology probably make it possible to construct the magnetic read / write head as a thin-film magnetic head with low mass and suitable for high storage densities. This is more difficult with regard to the optical sensor, since conventional discrete optical elements often do not appear to be suitable because of their mass and their volume. The present invention is therefore based on the object to provide a scanning unit of the type mentioned, the optical sensor is designed such that it can be arranged together with the magnetic read / write head on the missile of the scanning unit, without thereby disadvantages for the operating parameters of the Magnetic disk storage in relation to conventional magnetic disk storage must be accepted.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Abtasteinheit der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 beschriebenen Merkmale gelöst. This object is achieved in a scanning unit of the type mentioned by the features described in the characterizing part of claim 1.
Diese Lösung macht sich Fortschritte auf dem Gebiet der integrierten Optik zunutze, die es erlauben einen derartigen Sensor kompakt und massearm auszubilden. Dieser als Lichtwellenleiter ausgebildete optische Sensor besitzt eine hohe optische Auflösung und kann mit einer Genauigkeit aufgebaut werden, die der von Magnetköpfen in Dünnfilm-Technologie entspricht. Eine derartige Abtasteinheit ist daher für Magnetplattenspeicher mit hoher, bisher noch nicht erreichter Spurdichte sowohl für Longitudinal- als auch für Vertikalaufzeichnung einsetzbar. Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist damit die Möglichkeit gegeben, den als Dünnfilmkopf ausgebildeten Magnetkopf und einen epitaxial aufgebauten optischen Sensor gemeinsam auf einem Substrat in einem vorgegebenen definierten Abstand voneinander anzuordnen. Neben der Kompaktheit im Aufbau aller wesentlichen Elemente der Abtasteinheit liegt der besondere Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung darin, daß damit eine abgleichfreie Abtasteinheit geschaffen ist, da von vornherein die geometrische Lagezuordnung des magnetisch wirksamen Teiles und des optisch wirksamen Teiles der Abtasteinheit eindeutig festgelegt ist und somit Montagefehler eliminiert sind. This solution takes advantage of advances in the field of integrated optics, which allow such a sensor to be made compact and low-mass. This optical sensor, which is designed as an optical waveguide, has a high optical resolution and can be built up with an accuracy that corresponds to that of magnetic heads in thin-film technology. Such a scanning unit can therefore be used for magnetic disk memories with a high, previously unattained track density for both longitudinal and vertical recording. According to a particularly advantageous development of the invention, there is the possibility of arranging the magnetic head designed as a thin film head and an epitaxial optical sensor together on a substrate at a predetermined, defined distance from one another. In addition to the compactness in the construction of all the essential elements of the scanning unit, the particular advantage of this development of the invention is that it creates an adjustment-free scanning unit, since the geometrical position assignment of the magnetically active part and the optically active part of the scanning unit is clearly defined from the outset and thus Assembly errors are eliminated.
Damit ist eine wesentliche Voraussetzung dafür geschaffen, die erfindungsgemäß ausgebildete Abtasteinheit gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung in Verbindung mit einer strukturierten Magnetspeicherplatte zu verwenden, bei der auf einem Substrat niedrigen Reflexionsgrades je eine Informationsspur bildende magnetische Bereiche durch nichtmagnetische Bereiche voneinander in radialer Richtung abgesetzt angeordnet sind. Im Gegensatz zu herkömmlichen, abgesehen von magnetischen Vorzugsrichtungen völlig gleichmäßig aufgebauten magnetischen Speicherschichten steht zu erwarten, daß eine derartige Strukturierung der magnetischen Speicherschicht solche unerwünschten Kopplungen zwischen benachbarten magnetischen Bereichen verringert, die zur Demagnetisierung führen können. Darüber hinaus wird auch das Nutz/Störverhältnis bei Schreib- bzw. Lesevorgängen verbessert. Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß sich eine erfindungsgemäße Abtasteinheit sowohl für eine Verwendung bei Linearpositionierern als auch bei Drehpositionierern eignet. Bei Drehpositionierern ist allerdings zu berücksichtigen, daß sich aufgrund des Einschwenkvorganges der Abtasteinheit ütrer die Oberfläche der zugeordneten Speicherplatte die geometrische Lage der Verbindungslinie zwischen Magnetkopf und optischem Sensor bezüglich der Radialstrahlen der Speicherplatte ändert. Bei äquidistanter Anordnung der Informationsspuren- auf der Speicherplatte ist damit systematisch ein bestimmter Spurteilungsfehler gegeben, der aber in einem Bereich von wenigen Prozent liegt. This creates an essential prerequisite for using the scanning unit designed according to the invention in accordance with another development of the invention in connection with a structured magnetic storage disk in which magnetic areas forming a track of information on a substrate with low reflectance are arranged in a radial direction separated from one another by non-magnetic areas . In contrast to conventional magnetic storage layers which are constructed completely uniformly apart from magnetic preferred directions, it is to be expected that such a structuring of the magnetic storage layer reduces such undesired couplings between adjacent magnetic areas which can lead to demagnetization. In addition, the useful / interference ratio in writing or reading processes is improved. Finally, it should be pointed out that a scanning unit according to the invention is suitable both for use in linear positioners and in rotary positioners. In the case of rotary positioners, however, it must be taken into account that the geometrical position of the connecting line between the magnetic head and the optical sensor with respect to the radial rays of the storage plate changes due to the pivoting-in process of the scanning unit over the surface of the associated storage plate. at An equidistant arrangement of the information tracks on the storage disk systematically results in a certain track division error, which is, however, in a range of a few percent.
Erscheint selbst dieser Fehler als nicht mehr vernachlässigbar, dann kann man gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung diesen systematischen Fehler dadurch eliminieren, daß man eine erfindungsgemäß ausgebildete Äbtasteinheit in einem Drehpositionierer in Verbindung mit einer strukturierten Magnetspeicherplatte verwendet, deren Spurdichte umgekehrt proportional zur Variation des Skewwinkels ausgeführt ist, der beim Einschwenken des Drehpositionierers in die Magnetspeicherplatte auftritt. If even this error appears to be no longer negligible, then according to a further development of the invention, this systematic error can be eliminated by using a scanning unit designed according to the invention in a rotary positioner in connection with a structured magnetic storage disk, the track density of which is inversely proportional to the variation of the skew angle that occurs when the rotary positioner is swiveled into the magnetic disk.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, dabei zeigt: An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which:
FIG 1 in schematischer Darstellung einen Ausschnitt aus einer strukturierten magnetischen Speicherplatte mit einem über deren Oberfläche angeordneten, erfindungsgemäß ausgebildeten optischen Sensor als Teil einer Abtasteinheit für einen Magnetplattenspeicher, FIG 2 und FIG 3 jeweils eine Prinzipdarstellung für einen Linear- bzw. einen Drehpositionierer, 1 shows a schematic illustration of a section of a structured magnetic storage disk with an optical sensor arranged above the surface thereof and designed according to the invention as part of a scanning unit for a magnetic disk storage, FIG. 2 and FIG. 3 each show a basic illustration for a linear or a rotary positioner,
FIG 4 in einer Seitenansicht eine Ausführungsform für eine derartige Abtasteinheit, bei der ein optischer Sensor gemäß FIG 1 zusammen mit einem Dünnfilm-Magnetkopf auf einem gemeinsamen Substrat aufgebaut ist, 4 shows a side view of an embodiment for such a scanning unit, in which an optical sensor according to FIG. 1 is constructed together with a thin-film magnetic head on a common substrate,
FIG 5 in schematischer Form eine Ansicht der Anordnung von FIG 4 längs der Schnittlinie V-V, 5 shows a schematic view of the arrangement of FIG. 4 along the section line V-V,
FIG 6 anhand eines Ausschnittes einer Speicherplatte in zwei Positionen die Variation der geometrischen Lage der Abtastein heit bei ihrer Verwendung in einem Radialpositionierer zur Erläuterung des systematisch bedingten Skews. 6 shows the variation of the geometric position of the scanning stone on the basis of a section of a storage disk in two positions unit when used in a radial positioner to explain the systematic skews.
In FIG 1 ist schematisch ein teilweiser Querschnitt durch eine Magnetspeicherplatte 1 dargestellt. Grundsätzlich bedeutet es in diesem Fall keinen Unterschied, ob das Speichermedium für eine Longitudinal- oder eine Vertikalaufzeichnung bestimmt sein soll, da im vorliegenden Fall das Aufzeichnungsverfahren als solches keine wesentliche Rolle spielt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel soll das Speichermedium für Vertikalaufzeichnung geeignet sein, die Magnetspeicherplatte 1 weist daher beispielhaft ein Substrat 101 aus transparentem Glas auf. Die Oberfläche des Substrates 101 ist strukturiert, d. h. auf ihr sind in Form von konzentrischen Kreisringen magnetische Bereiche aufgebracht, die durch nichtmagnetische Zwischenbereiche voneinander getrennt sind. Die magnetischen Bereiche bestehen aus einer auf dem Substrat 101 abgeschiedenen Trägerschicht 102 sowie einer Deckschicht, die die magnetische Speicherschicht 103 bildet. Die magnetische Speicherschicht kann beispielsweise aus einer Cobalt-Chrom-Legierung bestehen. A partial cross section through a magnetic storage disk 1 is shown schematically in FIG. Basically, in this case it makes no difference whether the storage medium is intended for longitudinal or vertical recording, since in the present case the recording method as such does not play an essential role. In the present exemplary embodiment, the storage medium is intended to be suitable for vertical recording, and the magnetic storage disk 1 therefore has, for example, a substrate 101 made of transparent glass. The surface of the substrate 101 is structured, i. H. Magnetic areas are applied to it in the form of concentric circular rings, which are separated from one another by non-magnetic intermediate areas. The magnetic regions consist of a carrier layer 102 deposited on the substrate 101 and a cover layer which forms the magnetic storage layer 103. The magnetic storage layer can consist, for example, of a cobalt-chromium alloy.
Die Technologie für die Herstellung der Magnetspeicherplatte 1 ist im vorliegenden Fall nicht von Bedeutung. Wesentlich ist hier nur, daß die magnetischen Bereiche 102, 103 mit einer Spurbreite w durch jeweils einen Zwischenbereich voneinander getrennt sind und damit einen vorbestimmten Abstand g voneinander aufweisen. Dabei weisen die magnetischen Bereiche 102, 103 ein anderes Reflexionsvermögen auf als die Zwischenbereiche, in denen das transparente Substrat 101 freiliegt. The technology for the production of the magnetic disk 1 is not important in the present case. It is only important here that the magnetic areas 102, 103 are separated from each other by a track width w by an intermediate area and thus have a predetermined distance g from one another. The magnetic regions 102, 103 have a different reflectivity than the intermediate regions in which the transparent substrate 101 is exposed.
Die magnetischen Bereiche 102, 103 der Magnetspeicherplatte 1 stellen deren Informationsspuren dar, die mit dem Bezugszeichen 103' bezeichnet sind. Damit ist aufgrund dieses unterschiedlichen Reflexionsvermögens ein Erkennen der Spuren der für eine optische Abtastung gegeben. In FIG 1 ist als Mittel zum Erkennen der Spuren schematisch ein optischer Sensor 2 dargestellt, der in der Technologie der integrierten Optik als Lichtwellen leiteranordnung aufgebaut ist. Er besitzt als Strahlungsquelle einen DFB (Distributed-Feedback)-Laser 21. Dieser Lasertyp ist beispielsweise aus dem Buch M. Young "Optics and Lasers-Including Fibers and Optical Wavtguides", 3. Auflage 1986, Seite 234 bekannt. Er besteht aus einem aktiven Material, das die Form eines Wellenleiters auf der Oberfläche eines Substrates aufweist. Im Gegensatz zu konventionellen Lasern mit reflektierenden Spiegeln an den entgegengesetzten Enden des aktiven Materials ist bei diesem Lasertyp in die Oberfläche des kurzen Wellenleiters, wie auch in FIG 1 schematisch angedeutet, ein Reflexionsgitter mit einer an die Wellenlänge des Lasers und den Brechungsindex des aktiven Materials angepaßten Gitterkonstante vorgesehen. Unter dieser Nebenbedingung führt das Gitter zu einer über die Länge des Wellenleiters verteilte Rückstrahlung in jeweils entgegengesetzter Richtung und ersetzt so die Refle- xionsspiegel bei konventionellen Lasern. Damit eignet sich ein derartiger Lasertyp insbesondere für Anordnungen in der integrierten Optik, da er sich epitaxial auf einem Substrat aufbauen läßt. The magnetic areas 102, 103 of the magnetic disk 1 represent their information tracks, which are designated by the reference symbol 103 '. Because of this different reflectivity, the tracks can be recognized for optical scanning. In FIG 1, an optical sensor 2 is shown schematically as a means for detecting the tracks, which in the technology of integrated optics as light waves conductor arrangement is constructed. It has a DFB (Distributed Feedback) laser 21 as the radiation source. This type of laser is known, for example, from the book M. Young "Optics and Lasers-Including Fibers and Optical Wavtguides", 3rd edition 1986, page 234. It consists of an active material that has the shape of a waveguide on the surface of a substrate. In contrast to conventional lasers with reflecting mirrors at the opposite ends of the active material, in this type of laser, as is also indicated schematically in FIG. 1, in the surface of the short waveguide, a reflection grating with a reflection grating adapted to the wavelength of the laser and the refractive index of the active material Grid constant provided. Under this secondary condition, the grating leads to a reflection in the opposite direction distributed over the length of the waveguide and thus replaces the reflection mirrors in conventional lasers. Such a type of laser is therefore particularly suitable for arrangements in integrated optics, since it can be built up epitaxially on a substrate.
Der DFB-Laser 21 emitti ert in diesem Anwendungsfall Strahlung, die direkt in einen Wellenleiterkanal 22 eingespeist wird. An diesen ist ein Strahlteiler 23 angeschlossen, der die emittierte Laserstrahlung in zwei gleichwertige Teilwellen aufspaltet. Diese Teilwellen werden in Teilwellenkanälen 24 geführt und verlassen den optischen Sensor an entspiegelten Austrittsfenstern 25. The DFB laser 21 emits radiation in this application, which is fed directly into a waveguide channel 22. A beam splitter 23 is connected to this and splits the emitted laser radiation into two equivalent partial waves. These partial waves are guided in partial wave channels 24 and leave the optical sensor at anti-reflective exit windows 25.
Bildet dieser optische Sensor 2 einen Teil der Abtasteinheit eines Magnetplattenspeichers, ist er also beispielsweise am Flugkörper einer beweglichen Magnetkopfanordnung eines Magnetplattenspeichers montiert, so ist der Abstand a der Austrittsfläche des optischen Sensors 2 von der Oberfläche der Magnetspeicherplatte 1 im Betriebszustand des Magnetplattenspeichers üblicherweise kleiner als 1 μm, vorzugsweise etwa 0,5 μm. If this optical sensor 2 forms part of the scanning unit of a magnetic disk memory, for example if it is mounted on the missile of a movable magnetic head arrangement of a magnetic disk memory, the distance a of the exit surface of the optical sensor 2 from the surface of the magnetic disk disk 1 is usually less than 1 in the operating state of the magnetic disk memory μm, preferably about 0.5 μm.
Trifft eine aus einem der Teilwellenkanäle 24 austretende Teilwelle unter diesen Voraussetzungen auf die magnetische Spei cherschicht 103 auf, so wird sie dort reflektiert und wieder in den entsprechenden Teilwellenkanal 24 eingekoppelt. Denn für die Ausdehnung w(a) der Teilwelle in der Nähe der Austrittsfläche an den entspiegelten Kanalenden 25 gilt angenähert die Beziehung: If a partial wave emerging from one of the partial wave channels 24 strikes the magnetic medium under these conditions layer 103, it is reflected there and coupled back into the corresponding partial wave channel 24. For the extension w (a) of the partial wave in the vicinity of the exit surface at the anti-reflective channel ends 25 approximately applies to the relationship:
Dabei ist λ die Wellenlänge der Laserstrahlen und wo der Durchmesser eines Teilwellenkanales 24 am Austrittsfenster 25. Setzt man beispielsweise, λ = 830 nm, wo = 1,5 μm und a = 1 μm, so errechnet sich aus der Beziehung (1) w(a) = wo . 1,11. Die Teilwelle hat sich beim Auftreffen auf die magnetische Speicherschicht 103 lediglich um 11 % aufgeweitet, so daß ein wesentlieher Anteil der emittierten Teilwelle wieder in den optischen Sensor 2 zurückgekoppelt wird. Here λ is the wavelength of the laser beams and w o the diameter of a partial wave channel 24 at the exit window 25. If, for example, λ = 830 nm, w o = 1.5 μm and a = 1 μm, the relationship (1) w (a) = w o . 1.11. The partial wave only widened by 11% when it struck the magnetic storage layer 103, so that a substantial proportion of the emitted partial wave is fed back into the optical sensor 2.
Nach FIG 1 treten die rückgekoppelten Teilwellen über die Austrittsfenster 25 wieder in den optischen Sensor 2 ein und werden über Reflexionswellenkanäle 26 jeweils einem von zwei Detektorelementen 27 zugeführt. Die Detektorelemente 27 können, wie in FIG 1 dargestellt, als diskrete Fotodetektoren gefertigt und auf den optischen Sensor 2 aufgeklebt werden oder mit etwas höherem Fertigungsaufwand unmittelbar in den optischen Sensor 2 integriert werden. According to FIG. 1, the feedback partial waves re-enter the optical sensor 2 via the exit windows 25 and are each supplied to one of two detector elements 27 via reflection wave channels 26. As shown in FIG. 1, the detector elements 27 can be manufactured as discrete photodetectors and glued onto the optical sensor 2 or can be integrated directly into the optical sensor 2 with a somewhat higher manufacturing effort.
Eine wesentliche, funktionsbestimmende Größe des optischen Sensors 2 ist der gegenseitige Mittenabstand D der entspiegelten Austrittsfenster 25. Wie in FIG 1 schematisch dargestellt, sollte dieser Mittenabstand D der Beziehung: An essential, function-determining variable of the optical sensor 2 is the mutual center distance D of the anti-reflective exit window 25. As shown schematically in FIG. 1, this center distance D should satisfy the relationship:
(2) D = g + n . (w + g) genügen. Dabei bedeutet w die Spurbreite der Informationsspuren 103', g den gegenseitigen Abstand dieser Spuren und n eine ganze, positive Zahl. Wie in FIG 1 dargestellt, ist der Arbeitspunkt des optischen Sensors 2 bei einer relativen Position bezüglich der Magnetspeicherplatte 1 dann eingestellt, wenn beide aus den Austrittsfenstern 25 austretenden Strahlenbündel je zur Hälfte von der magnetischen Speicherschicht 103 der Magnetspeicherplatte 1 reflektiert werden. Bei gleicher Empfindlichkeit der Fotodetektorelemente 27 ist in diesem Fall die Differenz der Fotodiodenströme 0. Wird der optische Sensor 2 aus der in FIG 1 dargestellten Sollposition nach links bzw. rechts, d. h. in bezug auf die Magnetspeicherplatte 1 radial verschoben, so werden die beiden Teilwellen unterschiedlich stark reflektiert. Daraus resultiert dann ein von Null verschiedenes Differenzsignal der Detektorelemente 27, dessen Vorzeichen die Richtung der Radialverschiebung kennzeichnet. (2) D = g + n. (w + g) are sufficient. Here w denotes the track width of the information tracks 103 ', g the mutual spacing of these tracks and n an integer, positive number. As shown in FIG. 1, the operating point of the optical sensor 2 is set at a relative position with respect to the magnetic storage disk 1 when both beams emerging from the exit windows 25 are each reflected half by the magnetic storage layer 103 of the magnetic storage disk 1. With the same sensitivity of the photodetector elements 27, the difference between the photodiode currents is 0 in this case. If the optical sensor 2 is shifted radially to the left or right from the target position shown in FIG. 1, ie radially with respect to the magnetic disk 1, the two partial waves are different strongly reflected. This then results in a non-zero difference signal from the detector elements 27, the sign of which denotes the direction of the radial displacement.
Bei üblichen Magnetplattenspeichern ist die radial zur Magnetspeicherplatte 1 bewegliche Abtasteinheit üblicherweise ein magnetischer Schreib/Lesekopf, der vorzugsweise an einer Stirnfläche eines Flugkörpers montiert ist. Der Flugkörper ist federnd an einem Tragarm einer Positionier-einrichtung festgelegt, die als Linear- oder als Drehpositionierer ausgebildet sein kann. Derartige Positioniereinrichtungen für Magnetplattenspeicher sind an sich hinlänglich bekannt. Zur Vermeidung der In conventional magnetic disk memories, the scanning unit that is movable radially to magnetic disk 1 is usually a magnetic read / write head, which is preferably mounted on an end face of a missile. The missile is resiliently attached to a support arm of a positioning device, which can be designed as a linear or as a rotary positioner. Such positioning devices for magnetic disk storage are known per se well. To avoid the
Schilderung im gegebenen Zusammenhang an sich unwesentlicher Details ist deshalb in FIG 2 und in FIG 3 lediglich schematisch der Aufbau eines Linear- bzw. eines Drehpositionierers dargestellt. Description in the given context of details which are in themselves insignificant is therefore shown only schematically in FIG. 2 and in FIG. 3 the structure of a linear or a rotary positioner.
Der in FIG 2 dargestellte Linearpositionierer weist einen feststehenden Permanentmagneten 3 auf, dem eine Tauchspule 4 zugeordnet ist. Diese ist auf einem bezüglich umlaufender Magnetspeicherplatten 1 radial beweglichen Schlitten 5 festgelegt. Der Schlitten weist parallel zu den Magnetspeicherplatten 1 angeordnete Tragarme 6 auf, die federnd angelenkt Magnetköpfe 7 tragen. Bei Erregung der Tauchspule 4 wird diese relativ zum Permanentmagneten - wie durch Pfeile angegeben - gemeinsam mit dem Schlitten 5 bewegt und damit werden die Magnetköpfe 7 radial bezüglich der Magnetspeicherplatten 1 positioniert. In FIG 3 ist das Prinzip eines Drehpositionierers dargestellt. Bei diesem wird bei Erregung einer Magnetspule 8 je nach dem Vorzeichen dieser Erregung ein Rotationskörper 9 bezüglich der Magnetspeicherplatte 1 ein- bzw. ausgeschwenkt, wie durch entsprechende Pfeile schematisch angedeutet ist. Über einen Tragarm 10, der federnd ausgebildet ist, ist ein Flugkörper 11 an dem Rotationskörper 9 federnd angelenkt. Wie schematisch angedeutet, ist ein Magnetkopf 7 an einer Stirnseite dieses Flugkörpers 11 angeordnet. Bei Schwenkbewegungen des Rotationskörpers 9 wird der Flugkörper 11 zusammen mit dem Magnetkopf 7 im wesentlichen radial bezüglich der schematisch angedeuteten Aufzeichnungsspuren 103' der Magnetspeicherplatte 1 bewegt und damit der Magnetkopf 7 bezüglich dieser Aufzeichnungsspuren positioniert. The linear positioner shown in FIG. 2 has a fixed permanent magnet 3, to which a moving coil 4 is assigned. This is fixed on a carriage 5 which is radially movable with respect to rotating magnetic storage disks 1. The carriage has support arms 6 which are arranged parallel to the magnetic storage disks 1 and which support spring-articulated magnetic heads 7. When the plunger 4 is excited, it is moved relative to the permanent magnet - as indicated by arrows - together with the carriage 5, and the magnetic heads 7 are thus positioned radially with respect to the magnetic storage disks 1. 3 shows the principle of a rotary positioner. In this case, when a magnet coil 8 is excited, a rotating body 9 is pivoted in or out with respect to the magnetic storage disk 1, depending on the sign of this excitation, as is schematically indicated by corresponding arrows. A missile 11 is resiliently articulated on the rotating body 9 via a support arm 10, which is designed to be resilient. As indicated schematically, a magnetic head 7 is arranged on an end face of this missile 11. When the rotary body 9 pivots, the missile 11 is moved together with the magnetic head 7 essentially radially with respect to the schematically indicated recording tracks 103 'of the magnetic disk 1 and thus the magnetic head 7 is positioned with respect to these recording tracks.
Wie vorstehend zusammenfassend anhand der FIG 2 und 3 erläutert, besteht also die Abtasteinheit bei konventionellen Magnetplattenspeichern üblicherweise aus einem an einer Stirnwand eines Flugkörpers 11 festgelegten Magnetkopf 7, der als Schreib/Lesekopf ausgebildet ist. Da im vorliegenden Fall aber Speicherinformation magnetisch eingeschrieben bzw. ausgelesen wird, Spursteuerinformation dagegen mit Hilfe des von FIG 1 beschriebenen optischen Sensors 2 ermittelt wird, besteht in diesem Fall die Abtasteinheit aus einer Kombination von magnetischem Schreib/Lesekopf und optischem Sensor. As explained in summary above with reference to FIGS. 2 and 3, the scanning unit in conventional magnetic disk memories usually consists of a magnetic head 7 fixed to an end wall of a missile 11, which is designed as a read / write head. Since, in the present case, however, storage information is magnetically written or read, track control information, on the other hand, is determined with the aid of the optical sensor 2 described by FIG. 1, in this case the scanning unit consists of a combination of a magnetic read / write head and an optical sensor.
In FIG 4 ist eine integrierte Ausführungsform für eine derart kombinierte Abtasteinheit in einer Frontansicht und in FIG 5 in einer Ansicht von unten dargestellt. Auf einem gemeinsamen Substrat 28, beispielsweise aus Galliumarsenid bestehend, ist epitaxial der optische Sensor 2 aufgebaut, der bereits anhand von FIG 1 vorstehend detailliert beschrieben wurde. Im Gegensatz zu der Ausführungsform von FIG 1 sind hier allerdings die Detektorelemente 27 nicht als diskrete Elemente ausgeführt, sondern in den optischen Sensor integriert. FIG 5 zeigt eine Ansicht der Abtasteinheit in Richtung der Pfeile V/V von FIG 4. In dieser Ansicht sind von dem optischen Sensor 2 lediglich die Austrittsfenster 25 der Teilwellenkanäle 24 erkennbar. Über den optischen Sensor ist eine Passivierungsschicht 29 gelegt, auf der dann ein in FIG 4 lediglich schematisch dargestellter Dünnfilm-Magnetkopf 7', beispielsweise in konventioneller Sputtertechnik aufgebaut ist. FIG 4 zeigt schematisch die Umrißlinie einer Magnetspule 71, vertikal darüber liegend eine äußere Kernhälfte 72 mit einer Durchkontaktierung 73 zur unteren Kernhälfte und einer Polzunge 74. In FIG 5 ist im Bereich der Polzunge 74 ein Luftspalt 75 des Dünnfilm-Magnetkopfes 7' schematisch angedeutet. FIG. 4 shows an integrated embodiment for such a combined scanning unit in a front view and in FIG. 5 in a view from below. The optical sensor 2, which has already been described in detail above with reference to FIG. 1, is built up epitaxially on a common substrate 28, for example consisting of gallium arsenide. In contrast to the embodiment of FIG. 1, however, the detector elements 27 are not designed as discrete elements, but are integrated in the optical sensor. 5 shows a view of the scanning unit in the direction of the arrows V / V of FIG. 4. In this view, only those of the optical sensor 2 are shown Exit window 25 of the partial wave channels 24 can be seen. A passivation layer 29 is placed over the optical sensor, on which a thin-film magnetic head 7 ', which is only shown schematically in FIG. 4, is then built, for example using conventional sputtering technology. 4 schematically shows the outline of a magnetic coil 71, vertically lying an outer core half 72 with a through-hole 73 to the lower core half and a pole tongue 74. In FIG. 5, an air gap 75 of the thin-film magnetic head 7 'is schematically indicated in the region of the pole tongue 74.
Wie FIG 5 verdeutlicht, ist aufgrund dieser Aufbautechnik in der zur Oberfläche des Substrates 28 der Abtasteinheit senkrechten Ebene zwischen der Lage des Luftspaltes 75 und der Mitte der Austrittsfenster 25 der Teilwellenkanäle 24 ein Abstand d unvermeidbar. In der dazu senkrechten Ebene, d. h. parallel zur Oberfläche des Substrates 28 ist ein Mittenabstand R zwischen dem optischen Sensor 2 und dem Dünnfilm-Magnetkopf 7' festgelegt. In FIG 4 sind sowohl der optische Sensor 2 als auch der Dünnfilm-Magnetkopf 7' jeweils in ihrer Sollposition bezüglich der Aufzeichnungsspuren 103' der Magnetspeicherplatte 1 dargestellt. Daraus ergibt sich, daß für den Mittenabstand R des optischen Sensors 2 zum Dünnfilm-Magnetkopf 7' die Beziehung (3) gegeben ist: As illustrated in FIG. 5, due to this construction technique, a distance d is unavoidable in the plane perpendicular to the surface of the substrate 28 of the scanning unit between the position of the air gap 75 and the center of the exit windows 25 of the partial wave channels 24. In the plane perpendicular to it, i.e. H. A center distance R between the optical sensor 2 and the thin-film magnetic head 7 ′ is defined parallel to the surface of the substrate 28. FIG. 4 shows both the optical sensor 2 and the thin-film magnetic head 7 'in their desired position with respect to the recording tracks 103' of the magnetic disk 1. It follows from this that the relationship (3) is given for the center distance R of the optical sensor 2 from the thin-film magnetic head 7 ':
(3) R = nw + g (n + 1/2) (3) R = nw + g (n + 1/2)
Dabei ist w die Spurbreite, g der gegenseitige Abstand der Aufzeichnungsspuren 103' der Magnetspeicherplatte 1 und n eine positive, ganze Zahl. Mit der heute erzielbaren Präzision der Maskentechnik kann sichergestellt werden, daß dieser Mittenabstand R mit einer Genauigkeit eingehalten werden kann, die unter 1 μm liegt. Diese Toleranz ist im Vergleich zu der Spurbreite w vernachlässigbar, so daß die kombinierte Abtasteinheit als solche abgleichfrei ist. Here w is the track width, g is the mutual distance between the recording tracks 103 'of the magnetic disk 1 and n is a positive, integer number. With the precision of mask technology that can be achieved today, it can be ensured that this center distance R can be maintained with an accuracy that is below 1 μm. This tolerance is negligible compared to the track width w, so that the combined scanning unit as such is free of adjustment.
Bei entsprechend strukturierten Magnetspeicherplatten 1 ist die anhand der FIG 4 und 5 beschriebene Abtasteinheit bei Linearpositionierern mit einem Prinzipaufbau gemäß FIG 2 unmittelbar einsetzbar. In diesem Anwendungsfall ist die kombinierte Abtasteinheit lediglich anstelle eines konventionellen einzelnen Schreib/Lesekopfes an einer Stirnfläche des zugehörigen Flugkörpers festzulegen. With appropriately structured magnetic storage disks 1 The scanning unit described with reference to FIGS. 4 and 5 can be used directly in linear positioners with a basic structure according to FIG. In this application, the combined scanning unit is only to be fixed on an end face of the associated missile instead of a conventional single read / write head.
Bei Drehpositionierern dagegen besteht die Schwierigkeit, daß die Ortskurve, die die Abtastpunkte der Magnetköpfe beim Einbzw. Ausschwenken des Drehpositionierers beschreiben, ein With rotary positioners, on the other hand, there is the difficulty that the locus, which the scanning points of the magnetic heads during insertion or. Describe pivoting of the rotary positioner
Kreisringabschnitt um den Schwenkpunkt des Drehpositionierers ist. Dieser Kreisringabschnitt ist immer nur mit Einschränkungen an einen Radialstrahl zur Magnetspeicherplatte 1 annäherbar. Aufgrund dieser Art von Schwenkbewegung ändert sich über den abzutastenden Bereich auch die Stellung der Abtasteinheit bezüglich der jeweiligen Spurtangente, d. h. es tritt ein Skew auf. In FIG 6 ist schematisch versucht, diese geometrischen Zusammenhänge zu verdeutlichen. In einer unterbrochenen Linie ist eine Ortskurve 12 der Abtasteinheit bestehend aus einem optisehen Sensor 2 und einem Dünnfilm-Magnetkopf 7 dargestellt. Circular ring section around the pivot point of the rotary positioner. This circular ring section is only ever approachable with restrictions to a radial beam to the magnetic storage disk 1. Due to this type of pivoting movement, the position of the scanning unit with respect to the respective track tangent also changes over the area to be scanned, ie. H. a skew occurs. FIG. 6 schematically attempts to clarify these geometrical relationships. A broken line shows a locus 12 of the scanning unit consisting of an optical sensor 2 and a thin-film magnetic head 7.
Einzelheiten des Drehpositionierers sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in FIG 6 nicht gezeigt. Die Lage dieser Ortskurve 12 ist - nicht in voller Übereinstimmung mit der Praxis - zeichnerisch so gewählt, daß die gewünschten Zusammenhänge deutlich werden. Details of the rotary positioner are not shown in FIG. 6 for reasons of clarity. The position of this locus 12 is - not in full agreement with practice - chosen so that the desired relationships are clear.
FIG 6 zeigt zwei Paare von Informationsspuren 103' näherungsweise in einem äußeren bzw. einem inneren Randbereich der Magnetspeicherplatte 1. Für den äußeren Randbereich ist die Ortskurve 12 der Abtasteinheit 2, 7' derart gewählt, daß diese hier im wesentlichen parallel zu einem Radialstrahl der Magnetspeicherplatte 1 ausgerichtet ist. In diesem Fall stimmt der Abstand der Spurtangenten dieser äußeren Informationsspuren 103' mit dem Mittenabstand R zwischen dem optischen Sensor 2 und dem Dünnfilm-Magnetkopf 7' überein. In gestrichelten Linien ist die Lage der Abtasteinheit 2, 7' bezüglich der Spurtangenten der inneren Informationsspuren 103' in gestrichelten Linien darge stellt. Bezüglich dεs entsprechenden Radialstrahles 104 ist die Abtasteinheit 2, 7' um den Skewwinkel α verdreht, so daß sich dann auch der wirksame Abstand S zwischen dem optischen Sensor 2 und dem Dünnfilm-Magnetkopf 7', parallel zu diesem Radialstrahl gesehen, verkürzt. Aus der geomεtrischen Betrachtung ergibt sich für diesen wirksamen Abstand S die Beziehung: 6 shows two pairs of information tracks 103 'approximately in an outer or an inner edge area of the magnetic storage disk 1. For the outer edge area, the locus 12 of the scanning unit 2, 7' is selected such that it is essentially parallel to a radial beam of the magnetic storage disk 1 is aligned. In this case, the distance between the track tangents of these outer information tracks 103 'corresponds to the center distance R between the optical sensor 2 and the thin-film magnetic head 7'. The position of the scanning unit 2, 7 'with respect to the track tangents of the inner information tracks 103' is shown in dashed lines in dashed lines poses. With respect to the corresponding radial beam 104, the scanning unit 2, 7 'is rotated by the skew angle α, so that the effective distance S between the optical sensor 2 and the thin-film magnetic head 7', seen parallel to this radial beam, is then also shortened. The relationship for this effective distance S results from the geometric view:
Wie erwähnt, soll die Darstellung in FIG 6 die Variation des wirksamen Abstandes S zwischen optischem Sensor 2 und DünnfilmMagnetkopf 7' verdeutlichen, in der Praxis ist dεr systematisch bedingte Skewwinkεl nicht so dεutlich ausgeprägt. Wird beispielsweise α = 17º und R = 100 μm angenommen, so errechnet sich nach Beziehung (4) R - S = 4,4 μm. Die Variation des wirksamen Abstandes S beträgt also, relativ gesehen, nur wenige Prozent, die allerdings nicht mehr vernachlässigbar sind. In der Praxis trägt weiterhin der Abstand d des optischen Sensors 2 zum Dünnfilm-Magnetkopf 7', senkrecht zur Substratoberfläche betrachtet, zu einem solchen Versatz bei. Er führt zu einer zusätzlichen Verschiebung T gεmäß der Beziehung: As mentioned, the illustration in FIG. 6 is intended to clarify the variation of the effective distance S between the optical sensor 2 and the thin-film magnetic head 7 '. In practice, the systematically determined skew angle is not so pronounced. If, for example, α = 17º and R = 100 μm is assumed, then R - S = 4.4 μm is calculated according to relationship (4). The variation of the effective distance S is, in relative terms, only a few percent, which, however, can no longer be neglected. In practice, the distance d between the optical sensor 2 and the thin-film magnetic head 7 ', viewed perpendicular to the substrate surface, also contributes to such an offset. It leads to an additional shift T according to the relationship:
(5) T = d sinα Die Variation des effektiv wirksamen Abstandes S und die Verschiebung T läßt sich kompensieren, wenn die Spurdichte 9 über die Plattenoberfläche entsprechend variiert wird. Als Bestimmungsgleichung für eine lokale Spurdichte läßt sich ansetzen: (6) (S - T) . = const.(5) T = d sinα The variation of the effective distance S and the shift T can be compensated for if the track density 9 is varied accordingly over the surface of the disk. The following equation can be used for a local track density: (6) (S - T). = const.
Auch bei sehr hohen Spurdichten läßt sich dann εine derartige aus einem optischen Sensor 2 und einem Dünnfilm-Magnetkopf 7' kombinierte Abtasteinheit bei Drehpositionierern einsetzen, ohne daß der systematisch vorgegebene Skew hier gεgebenenf all s zu fehlerhaften Auswertungen führen könnte . Bezugszeichenliste Even with very high track densities, such a scanning unit combined from an optical sensor 2 and a thin-film magnetic head 7 'can then be used in rotary positioners, without the systematically predetermined skew here possibly leading to erroneous evaluations. Reference list
1 Magnetspeicherplatte 1 magnetic disk
101 Substrat von 1 101 substrate from 1
102 Trägerschicht 102 carrier layer
103 magnetische Speicherschicht 103 magnetic storage layer
w Spurbreite w track width
g gegenseitiger Abstand der magnetischen Bereiche 102, 103g mutual distance between the magnetic regions 102, 103
2 optischer Sensor 2 optical sensor
21 DFB-Laser 21 DFB lasers
22 Wellenleiterkanal 22 waveguide channel
23 Strahlteiler 23 beam splitters
24 Teilwellenkanäle 24 partial wave channels
25 entspiegelte Austrittsfenster 25 anti-reflective exit windows
a Abstand von Sensor zur Speicherplatte a Distance from sensor to disk
26 Reflexionswellenkanäle 26 reflection wave channels
27 Detektorelemente 27 detector elements
D Mittenabstand der Austrittsfenster D Center distance of the exit windows
3 Permanentmagnet 3 permanent magnet
4 Tauchspule 4 plunger
5 Schlitten 5 sledges
6 Tragarme 6 support arms
7 Magnetköpfe 7 magnetic heads
8 Magnetspule 8 solenoid
9 Rotationskörper 9 rotating body
10 Tragarm 10 support arm
11 Flugkörper 11 missiles
28 Substrat der Abtasteinheit 28 Substrate of the scanning unit
29 Passivierungsschicht 29 passivation layer
7' Dünnfilm-Magnetkopf 7 'thin film magnetic head
71 Magnetspule 71 solenoid
72 Kernhälfte 72 core half
73 Durchkontaktierung 73 plated-through hole
74 Polzunge 74 pole tongue
75 Luftspalt von 7' 75 air gap of 7 '
d Abstand optischer Sensor zu Dünnfilm-Magnetkopf in d Distance between optical sensor and thin-film magnetic head in
Vertikalrichtung R entsprechender Mittenabstand in HorizontalrichtungVertical direction R corresponding center distance in the horizontal direction
12 Ortskurve der Abtasteinheit 12 locus of the scanning unit
104 Radialstrahl zur Magnetspeicherplatte 104 Radial beam to the magnetic disk
α Skewwinkel α Skew angle
S effektiv wirksamer Abstand R S effective effective distance R
T Verschiebung T shift
Spurdichte Track density
Claims
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/DE1988/000653 WO1990004846A1 (en) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | Scanning unit for a magnetic disk |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/DE1988/000653 WO1990004846A1 (en) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | Scanning unit for a magnetic disk |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO1990004846A1 true WO1990004846A1 (en) | 1990-05-03 |
Family
ID=6819778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/DE1988/000653 Ceased WO1990004846A1 (en) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | Scanning unit for a magnetic disk |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO1990004846A1 (en) |
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