DE2425641B2

DE2425641B2 - Vorrichtung zum aufzeichnen von information auf thermomagnetischem wege

Info

Publication number: DE2425641B2
Application number: DE19742425641
Authority: DE
Priority date: 1973-06-01
Filing date: 1974-05-28
Publication date: 1977-09-08
Also published as: DE2425641A1; FR2232164B1; NL7307626A; JPS5023213A; DE2425641C3; FR2232164A1; IT1012919B; JPS5716401B2; GB1452816A; US3969765A; CA1030257A

Description

65 Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufzeichnen von in Form eines elektrischen Signals angebotener Information auf ein auf einem langgestreckten Träger angebrachtes magnetisierbares Aufzeichnungsmedium mit einer temperaturabhängigen Koerzitivkraft, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zum Fortbewegen des Trägers, mindestens einen mil dem Aufzeichnungsmedium zusammenarbeitenden elektromagnetischen Umwandler zum Erzeugen eines Magnetfeldes mit einer Feldstärke an der Stelle des Aufzeichnungsmediums unterhalb der Koerzitivkraft bei Zimmertemperatur desselben und eine Erhitzungsquelle zur örtlichen Erhitzung des Aufzeichnungsmediums auf eine Temperatur oberhalb Zimmertemperatur enthält.

Eine derartige »thermomagnetische« Aufzeichnungsvorrichtung ist in der US-Patentschrift 33 64 496 beschrieben. In der Vorrichtung wird als elektromagnetischer Wandler ein üblicher Magnetkopf verwendet, der mit einem Magnetband zusammenarbeitet, das aus einem Träger besteht, der mit einem in einer Lackschicht dispergierten magnetischen Material mit einer (niedrigen) Curietemperatur zwischen 60 und 130° C (z. B. Chromdioxid) versehen ist. Ein Polschuh des Magnetkopfes wird auf nicht näher beschriebene Weise auf eine die Curietemperatur des Magnetbandes überschreitende Temperatur erhitzt Indem nun das Mangnetband über den Kopf bewegt wird, wird das magnetische Material an der Stelle des genannten Polschuhs auf eine die Curietemperatur überschreitende Temperatur erhitzt, wodurch es in den paramagnetischen Zustand gelangt Während es sich auf dieser Temperatur befindet, wird das magnetische Material dem Magnetfeld des Kopfes unterworfen; während der anschließenden Abkühlung gelangt es wieder in den ferromagnetischen Zustand und wird von dem Feld des Kopfes magnetisiert. Die Stärke des dazu benötigten Magnetfeldes kann dadurch niedriger als die Koerzitivkraft bei Zimmertemperatur des magnetischen Materials sein. In der genannten Patentschrift ist weiter beschrieben, daß es auch möglich ist, für die Erhitzung der magnetischen Schicht Licht oder infrarotstrahlung anzuwenden.

Ein Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, daß die Anheizgeschwindigkeit der magnetischen Schicht durch die — verhältnismäßig geringe — Fortbewegungsgeschwindigkeit des Bandes und die — verhältnismäßig großen — Abmessungen der erhitzten Oberfläche bestimmt wird. Dadurch ist die Anheizzeit der magnetischen Schicht verhältnismäßig lang und namentlich länger als die Wärmerelaxationszeit durch das magnetische Material, so daß der Träger miterhitzt wird und nahezu die gleiche Temperatur wie die magnetische Schicht erreicht. Dies bedeutet, daß für die Erhitzung der magnetischen Schicht mehr Wärme verwendet wird als tatsächlich notwendig ist. Außerdem kann der Träger infolge der stattfindenden Temperaturerhöhung und der anschließenden Abkühlung eine störende Schrumpfung aufweisen, die nicht ausgeglichen werden kann.

Insbesondere an Bildbänder werden strenge Anforderungen in bezug auf die dimensionale Stabilität gestellt. Infolge der zeitabhängigen viskosen Nachwirkung des Trägermaterials — das in der Praxis immer vorgedehnt wird — wird eine Wärmeaussetzung über Stunden bei z. 3.80° C oder über Millisekunden bei z. B. 150° C von katastrophalem Einfluß auf die Abspielbarkeit eines Bildbandes sein. Dies bedeutet einerseits, daß das

thermomagnetische Aufzeichnen in der beschriebenen Vorrichtung auf Bänder mit einem magnetischen Material mit einer Curietemperati:;· in der Nähe von 130° C, wie CrO₂, in der Praxis große Schwierigkeiten bereiten wird. Andererseits wiid an sich das Aufzeichnen in der beschriebenen Vorrichtung auf Bänder mit einem magnetischen Material mit einer Curietemperatur in der Nähe von 60⁰C, wenn diese aucn erhältlich sind, 7'XiT weniger Schwierigkeiten bereiten, aber ein unpraktischer Aspekt derartiger Bänder ist der, daß, ι ο wenn die Umgebungstemperatur etwas ansteigt, die aufgezeichnete Information gelöscht wird.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung zur thermomagnetischen Aufzeichnung zu schaffen, der die obengenannten Nachteile nicht anhaften. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Fortbewegen des bzw. der Wandler in einer mh der Fortbewegungsrichtung des Trägers einen Winkel einschließenden Richtung vorgesehen ist; daß die Erhitzungsquelle eine Strahlungsquelle ist, die ein konzentriertes Energiebündel erzeugt, und daß eine weitere Einrichtung vorhanden ist, mit deren Hilfe das konzentrierte Energiebündel örtlich auf eine Stelle des Aufzeichnungsmediums gerichtet wird, die vor dem in diesem Zeitpunkt mit dem Aufzeichnungsmedium zusammenarbeitenden magnetischen Wandler, in der Fortbewegungsrichtung desselben gesehen, li-igt

Die Vorrichtung nach der Erfindung weist den wesentlichen Vorteil auf, daß die Anheizzeit des zu beschreibenden Teiles der magnetischen Schicht des Magnetbandes viele Male kürzer als in der bekannten Vorrichtung ist. Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, daß die relative Geschwindigkeit des Kopfes in bezug auf das Band viel größer als in der bekannten Vorrichtung ist, z. B. 8 m/sec gegenüber 19 cm/sec, d. h. um einen Faktor 40 schneller, und daß die Erhitzungsenergie auf einen kleinen Fleck fokussiert ist, der der Bewegung des Kopfes in einem geringen Abstand vor dem Kopf folgt. Dadurch kann die Anheizzeit kürzer als die Wärmerelaxationszeit durch die magnetische Schicht sein, so daß der Träger kalt bleibt und sich somit nicht verformen kann und außerdem als »Heat sink« für die magnetische Schicht dienen kann, so daß diese nach der Erhitzung sich in kürzester Zeit abkühlt Weiter wird, um die magnetische Schicht auf Temperatur zu bringen, weniger Wärme als in der bekannten Vorrichtung benötigt, während gerade die für die kurzen Wellenlängen wichtige obere Schicht am heißesten wird.

Die in der Vorrichtung nach der Erfindung zu beschreibenden Bänder können Bänder sein, deren magnetisches Material bei Zimmertemperatur eine sehr hohe Koerzitivkraft aufweist, die bei Zunahme der Temperatur abnimmt, bedingt durch die Tatsache, daß der Beitrag der Kristallanisotropie zu der Koerzitivkraft abnimmt. Dieses Material kann z. B. mit Co dotiertes Fe2Ch sein. Auch kann CrCh, gegebenenfalls modifiziert zur weiteren Erhöhung der Koerzitivkraft bei Zimmertemperatur verwendet werden; in diesem Falle wird der zu beschreibende Teil auf eine Temperatur bis zu einigen Grad unter der Curietemperatur (± 127° C) erhitzt

Ein zusätzlicher Aspekt der Vorrichtung nach der Erfindung ist der, daß derartige bei Zimmertemperatur hochkoerzitive Bänder sich besonders gut zur Anwendung als Mutterband bei Kopiervorgängen eignen, bei denen ein magnetisches Hilfsfeld verwendet wird. Bei dem sogenannten anhysteretischen Kopiervorgang wird die magnetische Information bei Zimmertemperatur von einem Mutterbard in einem Wechselfeld auf ein Tochterband mit niedrigerer Koerzitivkraft übertragen. Bisher wurde es als unmöglich betrachtet, auf hochkoerzitiven Tochterbändern, die im Zusammenhang mit ihrer höheren Ausbeute besonders attraktiv sind, mit Hilfe des anhysteretischen Kopiervorgangs Duplikate herzustellen, weil keine Vorrichtung vorhanden war, in der die dazu benötigten Mutterbänder, die eine noch höhere Koerzitivkraft aufweisen müssen, beschrieben werden konnten. (Siehe Journal of the SMPTE, Heft 80, März 1971, S. 177-178.) Um dieses Problem zu umgehen, wurde der sogenannte thermoremanente Kopiervorgang entwickelt Dabei wird jedes Tochterband bei einer Kopiergeschwindigkeit von ±3 m/sec über die ganze Breite des Bandes auf eine die Curietemperatur überschreitende Temperatur erhitzt und im erhitzten Zustand mit dem Mutterband in Kontakt gebracht, damit die Information übertragen werden kann. In der dazu benötigten Zeit tritt eine störende, nicht umkehrbare Schrumpfung des Trägers des Tochterbandes auf, während diese Zeit derart lang ist, daß Träger und magnetische Schicht des Tochterbandes auf nahezu die gleiche Temperatur gelangen. Der Erhitzungsschritt und der Kopierschritt finden in diesem Falle nahezu gleichzeitig statt Mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung ist es nun möglich, diese beiden Schritte völlig zu trennen. Die Aufzeichnungen auf das Mutterband erfolgen in der Vorrichtung nach der Erfindung; hier ist somit nur ein Erhitzungsschritt erforderlich. Der Kopiervorgang kann nun in jeder auf dem anhysteretischen Prinzip basierenden Kopiervorrichtung durchgeführt werden, ohne daß, wie bei dem thermoremanenten Kopiervorgang, jeweils wieder ein Tochterband erhitzt werden muß.

Ein interessanter Aspekt der Vorrichtung nach der Erfindung ist noch der, daß diese auf einfache Weise durch Umbau des bekannten »Helical scan«- oder »Transversal scan«-Bildbandgerätes erzielt werden kann. Bei den bekannten Bildbandgeräten sind ein oder mehrere Magnetköpfe am Umfang eines rotierbaren zylindrischen Trägergliedes montiert Das Magnetband wird um das Trägerglied herum gelegt Beim Betrieb rotiert das Trägerglied, wodurch die Magnetköpfe die Bandoberfläche in einer Richtung abtasten, die mit der Fortbewegungsrichtung des Bandes einen Winkel einschließt

Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Trägerglied mit Mitteln (z. B. einem Spiegel und einem Linsensystem) versehen, mit deren Hilfe ein von einer frei von dem Trägerglied angeordneten Quelle erzeugtes Energiebündel auf den Aufzeichnungsträger gerichtet und an einer Stelle vor dem im selben Zeitpunkt mit dem Aufzeichnungsträger zusammenwirkenden Wandler, in der Drehrichtung des Trägergliedes gesehen, fokussiert wird.

Ein sehr gedrängtes Ganzes wird erhalten, wenn nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Trägerglied mit Mitteln versehen ist, mit deren Hilfe ein von einer fest auf dem Trägerglied montierten Strahlungsquelle erzeugtes F.nergieböndel auf den Aufzeichnungsträger gerichtet und an einer Stelle vor jedem Wandler, in der Drehrichtung des Trägerfcliedes gesehen, fokussiert wird

In beiden Fällen kann es zweckmäßig sein, einen

Laser als Strahlungsquelle anzuwenden. Insbesondere kann, wenn das Träggerglied zwei einander diametral gegenüber angeordnete Köpfe enthält, auf dem Trägerglied ein Laser montiert werden, von dem das auf der Vorderseite und das auf der Hinterseite austretende Bündel mit den beiden Magnetköpfen zusammenwirken.

Im Rahmen der Erfindung kann weiter der vom Magnetband reflektierte Teil des Energiebündels einer Detektionsvorrichtung zugeführt werden. Wenn die von ,₀ diesem Detektor gemessene Temperatur von der eingestellten Temperatur abweicht, kann ein Signal erzeugt werden, mit dem die Energieausbeute der Strahlungsquelle nachgeregelt wird.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise ,₅ anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schemalisch ein Bildbandgerät nach der Erfindung,

F i g. 2 ein Magnetband, auf das mit Hilfe des Gerätes nach Fig. 1 Spuren mit Information geschrieben worden sind,

F i g. 3 schematisch eine anhysteretische Kopiervorrichtung,

F i g. 4 ein Magnetband, auf das die Information des Bandes nach Fig. 2 mit Hilfe der Vorrichtung nach F i g. 3 kopiert worden ist und

F i g. 5 schematisch eine Ausführungsform des Bildbandgerätes nach der Erfindung, mit deren Hilfe Spuren eingeschrieben werden können, die zu den mit dem Gerät nach Fig. 1 zu schreibenden Spuren spiegelbildlieh sind.

Die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung dient zum Aufzeichnen von Information, wie Signalen, die ein Videoprogramm darstellen, auf einem Magnetband 1 mit einer sehr hohen Koerzitivkraft. Zu diesem Zweck ist eine Trommel 2 vorgesehen, die aus zwei Hälften 3 und 4 besteht. Die Trommel 2 kann von dem Typ sein, wie er zur Zeit in bestimmten Bildbandgeräten verwendet wird, wobei die untere Hälfte 3 fest montiert ist. während die obere Hälfte 4 drehbar ausgeführt ist und über eine Welle 5 von einem Motor 6 angetrieben wird. Der Unterrand 7 der Trommelhälfte 4 ist teilweise sichtbar, in welchem Unterrand 7 eine Aussparung 8 angebracht ist, durch die der Magnetkopf 9 geführt ist, der mit einem Spalt 10 versehen ist. Der Kopf 9 ist fest auf der Trommelhälfte 4 montiert und wird zusammen mit dieser Hälfte in Richtung des Pfeiles 11 gedreht.

Das Magnetband 1 wird von einer (nicht dargestellten) Vorratsspule abgewickelt und läuft über eine (nicht dargestellte) Antriebsachse auf einer Seite zu der Trommel 2 hin und auf der anderen Seite von dieser Trommel ab, wie mit den Pfeilen 12 und 13 angegeben ist, und gelangt dann auf eine (nicht dargestellte) Aufwickelspule. Andruckrollen 14 und 15 sorgen dafür, daß das Band 1 gegen die Trommel 2 gedrückt wird. Falls nur ein einziger Kopf vorhanden ist, liegt das Band 1 über einen Winkel von 360° um die Trommel 2. Wenn zwei einander diametral gegenüber angeordnete Köpfe vorhanden sind, liegt das Band 1 über einen Winkel von gut 180° um die Trommel 2.

Es sei bemerkt, daß der Transport des Bandes 1 über den Umfang der Trommel 2 unter einem Winkel « zu der Ebene stattfindet, in der der Kopf 9 rotiert.

Mit den obengenannten Drehrichtungen beschreibt der Magnetkopf 9 parallele Spuren 16 auf dem Band 1 (Fig.2). Wie in Fig.2 dargestellt ist, erstrecken sich diese Spuren 16 auf dem Band 1 von einem Rand zu dem anderen unter einem Winkel β zu der Längsrichtung des Bandes 1. Der Pfeil 17 gibt die Richtung an, in der die Spuren verlaufen.

Um die Koerzitivkraft des Bandes; 1 örtlich herabzusetzen, damit Information eingeschrieben werden kann, ist eine Strahlungsquelle 18 vorgesehen, die ein Energiebündel 19 erzeugt, das über den fest auf der Trommelhälfte 4 montierten Spiegel 20 an einer Stelle des Bandes 1 fokussiert wird, die gerade vor dem Kopf 9, z. B. in einem Abstand von 0,5 mm vor dem Schreibspalt 10, liegt. Infolge der hohen relativen Geschwindigkeit des Kopfes in bezug auf das Band (z. B 8 m/sec) und infolge der Fokussierung der Erhitzungsenergie auf einen Fleck 21 von z.B. 100 · 300μπι auf der Spur beträgt die Erhitzungszeit nur einige Zehntel einer Millisekunde. Im Zusammenhang mit der möglichen Abkühlung in der Zeit, die die erhitzte Stelle auf dem Band benötigt, um unter die Einwirkung des Schreibfeldes des Kopfes zu gelangen, wird die Abmessung des Fleckes in Richtung der Spurbreite vorzugsweise etwas größer als die Spurbreite gewählt. Die Abmessung des Flecks in einer Richtung quer zu der Spurbreite soll derart gewählt werden, daß diese etwa gleich, aber vorzugsweise kleiner als der Abstand zwischen der Stelle der Erhitzung des Bandes und der Stelle ist, an der das Band beschrieben wird. Zur Verdeutlichung sind in F i g. 2 außerdem die augenblickliche Lage des Magnetkopfes 9 und der erhitzte Fleck 21 dargestellt.

Wie oben bereits auseinander gesetzt wurde, ist es möglich, auf diese Weise sehr hochkoerzitive Bänder mit Information zu versehen. Derartige Bänder können besonders gut als Mutterbänder bei einem anhysteretischen Kopiervorgang verwendet werden. F i g. 3 zeigt schematisch, wie ein solcher Kopiervorgang durchgeführt wird. Ein mit Information beschriebenes hochkoerzitives Mutterband 22 wird über eine (nicht dargestellte) Antriebsachse von einer (nicht dargestellten) Vorratsspule zu einer (nicht dargestellten) Aufwik-Ikelspule befördert. Zu gleicher Zeit wird ein Tochterband 23 von einer (nicht dargestellten) Vorratsspule zu einer (nicht dargestellten) Aufwickelspule befördert. Unterwegs werden die beiden Bänder miteinander in Kontakt gebracht, wobei die Rollen 24, 25, 26 und 27 einen guten Kontakt zwischen den Bändern 22 und 23, deren magnetische Schichten einander zugewandt sind, sicherstellen. Während die Bänder miteinander in Kontakt sind, werden sie einem Hilfsfeld unterworfen, das z. B. mit Hilfe der von einer Spannungsquelle 29 erregten Spule 28 erzeugt werden kann.

Wenn die Information auf diese Weise kopiert wird, werden die Spuren 16 des Bandes 1 in Fig.2 spiegelbildlich auf dem Band 30 in F i g. 4 erscheinen, auf dem Spuren 31 vorgesehen sind. Dies hat zur Folge, daß ein derartiges Tochterband nicht auf richtige Weise abgespiegelt werden kann. Um dies zu vermeiden, werden vorzugsweise die Spuren auf dem Mutterband bereits spiegelbildlich angebracht, wodurch das Tochterband die Information endgültig nicht in spiegelbildlicher Form enthält.

Fig.5 zeigt schematisch eine für diesen Zweck geeignete Ausführungsform des Bildbandgerätes nach der Erfindung. Diese weicht von der Ausführungsform nach Fig. 1 darin ab, daß das Band 32 auf andere Weise um die Trommel 33 gelegt ist Das Band bewegt sich in Richtung der Pfeile 34,35, während sich der Kopf 36 in Richtung des Pfeiles 37 dreht Die Rollen 38, 39 bewirken die Winkelumlegung. Eine Strahlungsquelle 40 und ein Spiegelsystem (von dem nur der Spiegel 41 dargestellt ist) sind vorhanden, um einen dem Kopf 36

vorangehenden Energiefleck zu erzeugen.

Es sei noch bemerkt, daß, obgleich die Erfindung anhand eines Bildbandgerätes vom »Helical scan«-Typ beschrieben ist, die Erfindung selbstverständlich auch bei einem Bildbandgerät vom »Transversal scan«-Typ angewendet werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Aufzeichnen von in Form eines elektrischen Signals angebotener Information auf ein auf einem langgestreckten Träger angebrachtes magnetisierbares Aufzeichnungsmedium mit einer temperaturabhängigen Koerzitivkraft, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zum Fortbewegen des Trägers, mindestens einen mit dem ■ ο Aufzeichnungsmedium zusammenarbeitenden elektromagnetischen Wandler zum Erzeugen eines Magnetfeldes mit einer Feldstärke an der Stelle des Aufzeichnungsmediums unterhalb der Koerzitivkraft bei Zimmertemperatur desselben und eine <s Erhitzungsquelle zur örtlichen Erhitzung des Aufzeichnungsmediums auf eine Zimmertemperatur überschreitende Temperatur enthält, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Fortbewegen des Wandlers bz\.. der Wandler in » einer mit der Bewegungsrichtung des Trägers einen Winkel einschließenden Richtung vorgesehen ist; daß die Erhitzungsquelle eine Strahlungsquelle ist, die ein konzentriertes Energiebündel erzeugt, und daß eine weitere Einrichtung vorgesehen ist, mit deren Hilfe das konzentrierte Energiebündel örtlich auf eine Stelle des Aufzeichnungsmediums gerichtet wird, die vor dem zu diesem Zeitpunkt mit dem Aufzeichnungsmedium zusammenarbeitenden magnetischen Wandler, in der Bewegungsrichtung desselben gesehen, liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Wandler am Umfang eines rotierbaren, zylindrischen Trägergliedes montiert ist (sind), um das der Aufzeichnungsträger herum gelegt werden kann, und daß das Trägerglied weiter mit Mitteln versehen ist, mit deren Hilfe ein von einer frei von dem Trägerglied angeordneten Strahlungsquelle erzeugtes Energiebiindel auf den Aufzeichnungsträger gerichtet und an einer Stelle vor dem im selben Zeitpunkt mit dem Aufzeichnungsträger zusammenarbeitenden Wandler, in der Drehrichtung des Trägergliedes gesehen, fokussiert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Wandler am Umfang eines rotierbaren zylindrischen Trägergliedes montiert ist (sind), um das der Aufzeichnungsträger in Form einer Schleife herum gelegt werden kann, und daß das Trägerglied weiter mit Mitteln versehen ist, mit deren Hilfe ein von einer fest auf dem Trägerglied montierten Strahlungsquelle erzeugtes Energiebündel auf den Aufzeichnungsträger gerichtet und an einer Stelle vor jedem V/andler in der Bewegungsrichtung des Trägergliedes gesehen, fokussiert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle ein Laser ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, mit deren Hilfe der von dem Aufzeichnungsträger reflektierte Teil eines Energiebündels einer Detektionsvorrichtung zugeführt wird, mit welcher Detektionsvorrichtung ein Signal erzeugt werden kann, das die Energieausbeute der Strahlungsquelle regelt