[发明专利]用于无接触式带记录的主动间距控制

说明书

本发明涉及带驱动器、带传输器、带头和带头悬架领域。更具体地，本发明涉及磁带数据存储和带记录器，其包括设计为最小化或消除磁头与带接触以减少或消除带驱动器磁头的磨损和污染的部件。本发明的方法和装置可以通过移动磁头相对于带的位置来动态地控制磁头到介质的间距。这样的装置可以包括被设计为最小化磁间距的部件。这可以使用移动磁头、移动带或同时移动磁头和带的致动器来实现。这可以包括支撑带的后表面。替代地或附加地，可以使用接触并驱动带后表面的机构来执行带经过磁头的移动。

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年7月7日提交的美国临时专利申请63/049,085的优先权的权益，其公开内容通过引用并入本文。

发明的背景

技术领域

本公开总体上涉及在带上记录计算机数据。更具体地，本公开涉及控制带驱动器中的记录头与磁带之间的间距。

背景技术

几十年来，磁带一直被用来存储信息。早期，磁带主要被开发并用于存储音频信息，例如人声和音乐。后来，磁带被改装为记录计算机数据。多年来，带记录技术不断改进以便每单位面积的带可以存储越来越多的信息。经过几十年的发展，已经开发出许多不同形式的记录磁头和记录介质。时至今日，带仍是为未来存档计算机数据的最具成本效益的方式。公司还必须依法为未来存储数据。正因为如此，在可预见的未来，对磁带的需求将持续存在，以将数据存储在档案中。

带驱动器制造商不断面临生产具有更大存储容量的带驱动器以满足市场需求的挑战。实现这一目标的一种方法是通过改进带的磁性层来增加存储密度。通过增加存储密度，对于给定的宽度，带可以有更多的磁道，并且每个磁道的每单位长度可以有更多的位。被称为记录换能器、磁头或磁性元件的设备的改进也有助于增加每单位长度可记录的数据位数和带每单位宽度的数据磁道数量。

影响读/写过程准确性的一个重要因素是磁间距。带上记录信息的磁性层与写入数据和读取数据的换能器之间的距离称为磁间距或磁头到介质间距(head-to-mediaspacing，HMS)。磁间距是一个关键参数，因为回放信号的幅度随着磁间距的增加呈指数下降。由增加的磁间距引起的振幅减小可称为华莱士(Wallace)间距损耗。增加磁间距会增加读回脉冲的宽度，从而导致数据密度降低。记录或写入信息的质量也随间距而变化，减小的磁间距提高了写入操作的质量。减小的磁间距要求磁头在操作期间更靠近带的主要表面区域。

带驱动器的磁间距当前在工厂中设置并且在长期操作期间不断变化。经过足够长的时间后，会形成稳态磁间距。如今，磁间距通常被设计在20～50纳米(nm)之间的范围内，这取决于产品要求和材料。通常，对于给定的读/写精度，更小的磁间距能够支持更高的数据密度，而对于给定的读/写精度，更大的磁间距能够支持更低的数据密度。如果系统设计为以高数据密度运行，但磁间距太大，读/写精度将出现不可接受的下降。增加的磁间距也会导致错误率增加和信噪比降低。

现今，读写磁头具有称为“极尖(pole tip)”的特征，并且当带介质与它们磨擦时，这些极尖通常会发生损耗。这些极尖的磨损是由带介质与读或写磁头极尖的摩擦或磨擦引起的。这通常称为极尖衰退(pole tip recession，PTR)。PTR会随着时间的推移而发生，这种磨损会导致极尖损耗并逐渐远离带。随着时间的推移，这个过程也会导致磁头损耗。因此，PTR增加了带磁性层中的磁场与磁头中的换能器之间的磁间距。带驱动器中的每个换能器都有一个唯一的磁间距。此外，不同的换能器以不同的速率磨损。此外，换能器的位置可能导致不同的极尖衰退率。

自从60多年前磁记录带的发明以来，带头与包括磁性材料的带的顶部完全接触地进行操作。事实上，在大多数带传输系统中，至少部分磁头会对带施加一些压力，以使其保持在精确的张力下。正因为如此，磁头磨损和极尖衰退成为了现代带记录系统设计的一部分。