Brevet FR2542486A1 — publié le 19840914

L'invention concerne une tête magnétique d'écri- ture à couches minces, et plus particulièrement une tête d'écriture comportant une entretoise diamagnétique d'entre- fer arrière. Un flux magnétique circulant dans le circuit magnétique d'une tête d'écriture excitée à couches minces parcourt des matières très minces En raison de la nature de la réalisation de la tête à couches minces, l'épaisseur uniforme de toutes les parties des diverses couches en cours de réalisation est parfois difficile à obtenir Dans de tels cas, des têtes d'écriture combinées pour former une imprimante peuvent présenter des caractéristiques de fonctionnement différentes. La description qui suit a trait à des têtes magnétiques d'écriture des types décrits dans les demandes de brevets des Etats-Unis d'Amérique No 170 788, intitulée "Magnetic Imaging Method and Apparatus", déposée le 21 Juil- let 1980, et N O 381 922 intitulée "Diffential-Permeability FieldConcentrating Magnetic Read/Write Head", déposée le 26 Mai 1982 Bien que l'on fasse référence à certaines têtes particulières, il convient de noter que l'invention peut aussi bien être appliquée à d'autres types de têtes magnétiques d'écriture à couches minces Des têtes d'écri- ture analogues à celle décrite dans les demandes précitées peuvent être excitées suffisamment par un courant variant de 100 milliampères à 300 milliampères Des parties d'une tête d'écriture inefficace peuvent présenter un resserre- ment qui se sature magnétiquement avant la circulation, à travers l'entrefer d'écriture de la tête, d'un flux suffisant pour former une image magnétique souhaitée dans un support magnétique d'enregistrement d'images. L'invention a donc pour objet général une tête magnétique qui élimine l'inconvénient indiqué ci-dessus. L'invention a plus particulièrement comme objec- tif souhaité une tête d'écriture qui peut être commandée assez fermement pour produire un flux suffisant dans le cas des têtes les moins efficaces, sans saturation d'aucune tête. Les têtes magnétiques à couches minces réalisées comme décrit dans les demandes précitées sont caractérisées par des couches analogues à des feuilles, qui sont placées les unes par rapport aux autres afin de former un circuit -magnétice Généralement, une première couche magnétique forme une base sur laquelle d'autres couches sont appliquées. La couche de base est espacée magnétiquement d'une couche supérieure de matière magnétique, ces deux couches présen- tant chacune une surface formant l'entrefer d'écriture. En un point espacé de cet entrefer, les deux matières magné- tiques sont en contact afin de fermer le circuit magnétique. Des bobines parcourues par un courant électrique sont dis- posées par rapport à ces deux matières magnétiques afin d'induire la circulation d'un flux dans ces dernières. Selon l'invention, une couche de matière diamagné- tique est placée dans la zone de l'entrefer arrière afin d'accroître la réluctance du trajet magnétique passant par cette partie Ceci tend à donner à la réluctance de ce nouvel entrefer arrière une valeur égale à celle du flux de fuite ou de dérivation circulant entre les deux couches magnétiques, entre les entrefers avant et arrière Cette réalisation réduit l'amplitude du flux traversant réelle- mentl'entrefer arrière par rapport à une tête ne présen- tant pas un tel entrefer arrière Elle peut donc être com- mandée plus fermement pour obtenir le niveau de flux sou- haité, sans saturation de la partie de la tête associée au trajet du flux de l'entrefer arrière. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure 1 est une coupe axiale d'une tête magnétique d'écriture selon l'invention; la figure 2 est une vue partielle de dessous à échelle réduite de la tête de la-figure 1; et la figure 3 est un schéma d'un circuit électrique analogue au circuit magnétique de la tête de la figure 1. On se référera initialement aux figures 1 et 2 qui représentent, indiquée globalement en 10, une tête -2542486 magnétique d'écriture analogue à certaines des têtes d'écri- ture décrites précédemment dans les demandes précitées. Chaque tête présente ce qui peut être considéré comme une réalisation stratifiée en galette et, lorsqu'elle est con- sidérée par le côté supérieur de la figure 1, elle présente un contour sensiblement circulaire Une bande flexible 12, également appelée ci-après premier élément magnétique, pou- vant être considérée comme constituant le support de base de la tête 10, est constituée d'une matière magnétique convenable, à haute perméabilité, qui est également con- ductrice du courant électrique, par exemple " 2826 14 B g " (Fe 4 O Ni 38 Mo 4 B 18) et " 2605 SE Metglas" (Fe 81 B 13,5 Si 3,5 C 2) produits par Allied Chemical Company. Une ouverture annulaire conique 14, ménagée dans la bande 12, débouche aux deux faces de cette dernière. Une mince couche de matière diamagnétique, par exemple du cyanure de cuivre, du nickel ou de l'étain, est formée à l'intérieur de l'ouverture 14 et répartie à peu près symétriquement sur le pourtour de l'ouverture, sur ce qui constitue la surface supérieure de la bande 12 (figure 1). Cette matière diamagnétique est également appelée élément d'entretoisement pour des raisons qui ressortiront de la description qui suit. Une douille 18 en or est formée à l'intérieur de l'ouverture 14 et répartie sur le pourtour de sa paroi, sur le dessus de l'entretoise 16 La douille 18 assume également la fonction d'une matière diamagnétique ainsi que celle d'un conducteur électrique L'entretoise 16 et la bande 12 sont également conductrices du courant élec- trique afin de permettre le passage d'un courant lorsque la tête est excitée, comme décrit dans les demandes pré- citées. Une cuvette 20 a de cuivre, faisant partie d'un conducteur électrique 20 permettant le passage d'un cou- rant électrique dans la tête 10, entoure l'extrémité supé- rieure de la douille 18 avec laquelle elle est en contact électrique Une bobine en spirale 20 b, qui est disposée à peu près symétriquement autour de l'ouverture 14 comme montré en particulier sur la figure 2, est également incluse dans le conducteur 20 et est réalisée d'une seule pièce avec la cuvette 20 a Ainsi qu'on peut le voir, la bobine 20 b est sensiblement plane et s'3 tend dans un plan quelque peu espacé au-dessus de la surface supérieure de-la bande 12, comme montré sur la figure 1 Le conducteur 20 est égale- ment appelé élément de transport du courant électrique et la bobine 20 b est également appelée bobine en spirale. La bobine 20 b est noyée et supportée dans une couche 22 de matière diélectrique convenable, par exemple du type "Pyralinu ou polyimide, comme décrit dans les demandes précitées. Pour compléter la description de la tête 10, on peut mentionner une couche 24 de recouvrement formée au- dessus des pièces déjà décrites et constituée d'une matière magnétique à haute perméabilité, mais non conductrice du courant électrique, pouvant prendre la forme d'un alliage de nickel et de fer, par exemple du type "Permalloy" Une partie de cette couche de recouvrement, appelée seconde partie 24 b, descend en formant une couche très uniforme dans la partie centrale de la tête, à l'intérieur de la cuvette 20 a et à l'intérieur de la douille 18 La partie 24 b de la couche de recouvrement est concentrique à l'ou- verture 14 et est appelée second Pôle magnétique Une face ou surface inférieure 24 c, également appelée face du second pôle, et une première surface, respectivement, affleurent la face ou surface inférieure de la bande 12 La couche 24 de recouvrement est également répartie sur toute la tête et comprend une partie substantielle dépassant de la bobine 20 b par rapport à l'ouverture 14 Dans cette zone étendue, la bande 12 et la couche 24 de recouvrement ne sont séparées que par l'entretoise 16 Des ouvertures convenables de dégagement sont réalisées dans la couche 24 de recouvrement afin de permettre l'accès d'une connexion électrique externe au conducteur 20. La tête 10 peut être fabriquée par la mise en oeuvre de techniques classiques de fabrication de circuits intégrés et de couches minces L'épaisseur verticale des diverses couches montrées sur la figure 1 est d'environ micromètres pour la bande 12, 150 nanomètres ou 0,15 micro- mètre pour l'entretoise 16, 16 micromètres pour les bobines et la couche isolante environnante 22, et 18 micromètres pour la couche 24 de recouvrement L'épaisseur de l'entre- fer avant, indiquée en "B" sur la figure 1, est d'environ 18 micromètres On peut voir sur cette figure que l'épais- seur "A" de l'entrefer arrière est égale à environ 1/100 de l'épaisseur de l'entrefer avant. Lorsque la bobine 20 b est excitée par la circula- tion d'un courant pénétrant dans les bobines situées sur la partie de gauche de la figure 1 et sortant par les bobines correspondantes situées sur le côté droit, un flux est induit et circule le long de trajets indiqués par des flèches en trait plein telles que la flèche 26 Les trajets de parcours de la bobine 20 b passent à travers la bande 12, comme montré, à travers une partie de la bande espacée de l'ouverture et comprenant une structure étendue 12 a, ou structure analogue à une bride, faisant face à une partie 16 a de l'entretoise 16 et en contact avec cette partie. Une première partie 24 a de la couche 24 de recouvrement, qui s'étend également à partir de l'ouverture 14 en formant une structure analogue à une bride, est en contact avec l'autre face de la partie 16 a de l'entretoise Comme indi- qué par les flèches 26, le flux parcourt la couche 24 de recouvrement et pénètre dans une seconde partie 24 b jus- qu'à une première surface 24 c qui affleure la surface inférieure de la bande 12 et forme ce qui est appelé une seconde face polaire. Le flux traverse ensuite l'espace d'air ou entre- fer avant 28 d'écriture et autour de la douille 18 pour arriver au bord de la surface inférieure de la bande qui forme une première face polaire 12 b. En l'absence de l'entretoise 16 disposée à l'inté- rieur de la tête 10, le flux tendrait à suivre les flèches 26 lors de l'excitation de la tête Cependant, en ajoutant l'entretoise 16 pour former un entrefer arrière dans le circuit magnétique, on augmente la réluctance établie dans ce trajet magnétique Les flèches incurvées 30 montrent d'autres trajets de passage du flux entre les enroulements de la bobine. Le courant électrique est égal à la tension divisée par la résistance De façon analogue, le flux magnétique est égal au nombre d'ampère-tours divisé par la réluctance magnétique du circuit La figure 2, à laquelle on se réfère à présent, représente un circuit électrique constituant une analogie avec le circuit magnétique de la tête de la figure 1 La force magnétomotrice des quatre spires de la bobine est représentée par des piles 32, 34, 36 et 38 Les résistances 40, 42, 44, 46 et 48 et les résistances 52, 54, 56 et 58 représentent, respectivement, les réluctances des trajets suivis par le flux dans la couche 24 de recouvrement et dans la bande 12 Des résis- tances 60, 62 et 64 de dérivation représentent les réluc- tances de dérivation associées à la tête 10 et correspon- dent aux trajets suivis par le flux et indiqués par les flèches 30 sur la figure 1 Une résistance 66 située à l'extrémité de droite du circuit de la figure 2 représente la réluctance associée à l'entrefer avant 28 De façon correspondante, une résistance 68 située à l'extrémité de gauche du circuit représente la réluctance de l'entretoise 16. L'addition de l'entretoise 16 a pour effet d'ajouter la résistance 68 au circuit de la figure 2 Ceci donne à la réluctance totale associée à ce qui serait autrement le trajet normal suivi par le flux à travers la bande 12 et la couche 24 de recouvrement des valeurs plus proches des réluctances de dérivation 60, 62 et 64 Par conséquent, le flux passant dans ces trajets de dériva- tion augmente Il en résulte une diminution du flux par- courant la réluctance 68 de l'entretoise par rapport à l'amplitude que le flux aurait en l'absence de cette réluc- tance. Les épaulements extérieurs de la tête 10, tels que représentés dans la zone 70 de la figure 1,tendent à être plus minces que les autres parties de la couche 24 de recouvrement Par conséquent, cette zone tend à se saturer avant les autres parties de la tête Lorsqu'elle se sature, elle s'oppose essentiellement à toute élévation supplémen- taire du flux Par conséquent, une commande plus forte des bobines ne produit pas nécessairement un accroissement proportionnel de l'amplitude du flux pouvant être obtenu à travers une tête Etant donné que toutes les têtes sont commandées par un courant normalisé, il est souhaitable de pouvoir compenser les différences physiques des têtes d'une manière uniforme. Par l'addition de la partie 16 a d'entretoisement, on utilise les trajets de flux de dérivation comme un trajet de flux souhaité Etant donné que la totalité du flux pro- duit par les bobines traverse l'entrefer avant 28, mais ne traverse pas l'entrefer arrière 16 a, l'épaulement 70 ne se sature pas Par conséquent, la tête 10 peut être commandée avec une force plus grande pour accroître l'ampli- tude du flux induit dans cette tête sans que le trajet suivi par le flux soit bloqué par une zone saturée Cet accrois- sement du courant de commande provoque un accroissement proportionnel du flux pour chacune des spires de la bobine. Une autre caractéristique particulière de l'inven- tion réside dans la structure de l'entrefer arrière ayant été décrit en regard de la figure 1 On peut voir que le flux parcourt la partie 16 a de l'entretoise à peu près perpendiculairement à ses faces, comme montré La partie- 16 a s'étend de l'ouverture 14 sensiblement au-delà de ce qui peut être considéré comme le trajet normal du flux associé à l'entrefer arrière Une commande plus forte de la tête fait circuler un flux supplémentaire dans cette dernière, comme décrit précédemment et comme indiqué par les flèches pointillées 72 Etant donné que le flux supplé- mentaire traverse l'entrefer arrière, en raison de la per- méabilité sensiblement supérieure de la bande et de la couche de recouvrement associées, par rapport à celle de l'entretoise 16, les lignes de flux s'étalent le long de l'entrefer arrière, comme montré La réluctance magnétique d'une partie d'un circuit magnétique est définie comme étant la longueur utile du trajet suivi par le flux, divisée par le produit de la perméabilité de la matière par l'aire de la section perpendiculaire à la direction d'écoulement du flux Etant donné que l'aire perpendiculaire à l'écoule- ment du flux le long de la partie 16 a de l'entretoise augmente sensiblement avec la distance de l'ouverture 14, un accrois- sement de la force de commande de la tête 10 provoque la pénétration par le flux d'une aire proportionnellement plus grande de la partie 16 a de l'entretoise Par consé- quent, bien que la longueur utile du trajet du-flux augmente jusqu'à un certain degré, l'aire utile associée au trajet du flux le long de la partie 16 a de l'entretoise augmente sensiblement Le résultat est que le flux augmente à la suite d'un accroissement du courant de commande de la tête. Cependant, l'accroissement du flux est accompagné d'un accroissement de l'aire utile du trajet suivi par le flux et associée à la partie 16 a de l'entretoise, ce qui réduit la réluctance utile du trajet L'effet résultant est un accroissement proportionnellement plus grand du flux pour un accroissement donné du courant de commande de la tête. Par conséquent, bien que la présence d'un entrefer arrière dans la tête 10 exige l'utilisation d'un courant plus important pour commander suffisamment la tête 10, l'effi- cacité de la tête augmente avec les accroissements progres- sifs du courant de commande. Il va de soi que de nombreuses modifications- peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Appareil pour produire une image magnétique dans un support magnétique d'enregistrement d'images, caractérisé en ce qu'il comporte un premier pôle magnéti- que constituant une bande magnétique ( 12) en forme de feuille, à couches minces, présentant une première surface qui définit une face polaire et une première partie espacée de ladite première surface, un second pôle magnétique ( 24) disposé sur un premier côté de la bande et présentant une première surface adjacente à, et magnétiquement espacée de, ladite première surface et définissant une seconde face polaire ( 24 c), ce second pôle magnétique comprenant une partie adjacente à ladite première partie de la bande, une entretoise non magnétique ( 16) en couche mince étant dis- posée entre ladite première partie du premier pôle magné- tique et ladite première partie du second pôle magnétique, et des moyens ( 20, 20 b) de transport du courant électri- que étant répartis par rapport aux deux pôles magnétiques de manière à permettre l'induction d'un flux magnétique le long d'un trajet connu passant à travers les deux pôles magnétiques et à travers l'entretoise. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entretoise est d'épaisseur sensiblement uni- forme et en ce que les premier et second pôles magnétiques définissent chacun fonctionnellement un trajet de passage du flux ayant des aires connues, en section perpendiculaire à l'écoulement longitudinal du flux, l'entretoise et les premières parties respectives des premier et second pôles magnétiques présentant, en section perpendiculaire à l'écoulement du flux, des aires supérieures à l'aire de toute section de l'un quelconque des trajets de flux dans d'autres parties des deux pôles magnétiques. 3 Appareil pour produire une image magnétique dans un support magnétique d'enregistrement d'images, caractérisé-en ce qu'il comporte un premier pôle magnéti- que constituant une bande magnétique ( 12) globalement en forme de feuille, à couches minces, -qui présente une ouver- ture ( 14) débouchant aux surfaces opposées de ladite bande et une première partie espacée de l'ouverture, un second pôle magnétique ( 24) disposé sur un premier côté de la bande et comprenant une première partie adjacente à ladite première partie de la bande et une seconde partie pénétrant dans l'ouverture, sans la toucher et en formant avec elle un entrefer, une face de cette seconde partie affleurant sensiblement au côté opposé de la bande, une entretoise non magnétique ( 16) à couche mince étant interposée entre ladite première partie du premier pôle magnétique et ladite première partie du second pôle magnétique, et des moyens ( 20, 20 b) de transport du courant électrique étant répartis par rapport aux deux pôles magnétiques de manière à pouvoir induire un flux magnétique dans ces derniers, lequel flux parcourt également l'entretoise. 4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les premières parties respectives des premier et second pôles magnétiques forment des structures ( 12 a, 24 a) analogues à des brides, portant contre des côtés opposés de l'entretoise, chacune de ces structures analogues à des brides et l'entretoise étant structurées de façon à présenter, en section perpendiculaire au trajet du flux, une aire qui dépasse la plus grande aire utile de la sec- tion du trajet du flux existant autrement dans les deux pôles magnétiques. 5 Appareil pour produire une image magnétique dans un support magnétique d'enregistrement d'images, caractérisé en ce qu'il comporte un premier élément magné- tique constituant une bande magnétique ( 12) sensiblement analogue à une feuille, en couche mince, présentant une ouverture ( 14) qui débouche à ses surfaces opposées, une première surface de la bande, adjacente à ladite ouverture, définissant une première face polaire annulaire, une entre- toise annulaire non magnétique ( 16) en couche mince disposée sur un premier côté de la bande opposé à la surface définis- sant la face polaire et entourant à peu près symétriquement ladite ouverture, cette entretoise annulaire comportant une partie espacée de l'ouverture, des moyens de transport du courant électrique comprenant une bobine sensiblement plane ( 20 b) en spirale disposée sur ledit premier côté de la bande et entourant également à peu près symétriquement ladite ouverture de manière que la première partie de l'entretoise s'étende audelà de la bobine par rapport à l'ouverture, et un second élément magnétique ( 24) pénétrant dans ladite ouverture et recouvrant, sur ledit premier côté de la bande, ladite bobine et l'entretoise, en formant un entrefer avec le premier élément magnétique, sans le toucher, le second élément magnétique présentant une première surface qui affleure sensiblement à ladite première surface du premier élément magnétique et qui définit une face polaire sensible- ment concentrique à la première face polaire. 6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les premier et second éléments magnétiques ont des épaisseurs connues sensiblement uniformes, et en ce que l'entretoise s'étend au-delà de la bobine, en contact avec les deux éléments magnétiques, sur une distance dépassant l'épaisseur du plus épais des deux éléments magnétiques.