DE2554692B1 - Vorrichtung zur herstellung der magnetschichten von magnetspeicherplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung der Magnetschichten von Magnetspeicherplatten durch Auftragen einer gießfähigen Magnetdispersion auf eine rotierende Trägerplatte und anschließendem Zentrifugieren der Trägerplatte, bestehend aus einer Antriebs- und Halteeinrichtung für die zu beschichtende Trägerplatte, aus Mitteln zur Reinigung der Trägerplatte sowie aus einer Einheit für das Auftragen der Magnetdispersion.

Es ist bekannt, Magnetspeicherplatten nach dem sogenannten spin-coating-Verfahren herzustellen, bei dem, wie in der US-Patentschrift 31 98 657 beschrieben, eine rotierende Trägerplatte, beispielsweise aus Aluminium, gereinigt und auf deren eine Seite die Magnetdispersion mittels einer Düse, die sich radial über die Trägerplatte bewegt, aufgebracht wird. Durch anschließende, schnelle Rotation der Trägerplatte wird die Magnetdispersion mittels der auftretenden Zentrifugalkräfte über die Plattenoberfläche gleichmäßig verteilt. Nach Umwenden der Platte wird die zweite Seite auf die gleiche Weise beschichtet. Mit der deutschen Auslegeschrift 21 57 650 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, nach denen beide Seiten der Trägerplatte gleichzeitig und gleichartig beschichtet werden.

Bekanntlich werden an die Magnetschichten von Magnetplatten, insbesondere an die Ebenheit der Schichtoberfläche und die Gleichmäßigkeit der Schichtstärke sehr hohe Anforderungen gestellt. Die Entwicklung zu immer höherer Speicherkapazität und höheren Speieherdichten bringt es mit sich, daß der Abstand zwischen der Magnetplatte und dem über ihr schwebenden Magnetkopf immer mehr verringert wird.

Außerdem erfordern hohe Speicherdichten sehr dünne Magnetschichten, bei denen bereits Schichtstärken um 1 μηι angestrebt werden. Je dünner jedoch die Magnetschicht ist, desto mehr machen sich Schwankungen der Schichtstärke, beispielsweise durch herstellungsbedingte Oberflächenstrukturen, in Form von Lesespannungsschwankungen bemerkbar, die durch ein unruhiges Flugverhalten der Magnetköpfe infolge mangelhafter Ebenheit der Schichtoberfläche verstärkt werden. Man ist daher bestrebt, die Stärke der Magnetschicht äußerst gleichmäßig und die Schichtoberfläche extrem plan herzustellen.

Nach den oben angeführten Verfahren hergestellte Magnetspeicherplatten weisen solche störende Oberflächenstrukturen auf, die sich auch durch eine intensive Oberflächenbehandlung nicht im erforderlichen Maße beseitigen lassen. Sie sind vorwiegend auf Luftströmungen zurückzuführen, die durch die unmittelbar auf das Auftragen der Magnetdispersion folgende schnelle Rotation der Trägerplatte entstehen und dabei auf die noch flüssige Magnetdispersion wirken.

Es ,bestand daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, durch die die Bildung von störenden Oberflächenstrukturen bei der Herstellung der Magnetschicht verhindert wird.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in geringem Abstand zu den zu beschichtenden Flächen der Trägerplatte während des Zentrifugierens gleichsinnig mit der Trägerplatte umlaufende, flächige Abdeckelemente angeordnet sind.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Abdeckelemente koaxial zur Welle der Antriebs- und Halteeinrichtung der Trägerplatte und zu dieser axial verschiebbar angeordnet.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die zu beschichtende Trägerplatte und die flächigen Abdeckelemente mittels einer kraftschlüssigen Kupplung verbunden. Diese besteht vorzugsweise darin, daß die Trägerplatte und die Abdeckelemente jeweils mit mindestens einem Magneten fest verbunden sind, die sich axial in geringem Abstand gegenüberstehen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sind die Abdeckelemente als Abdeckscheiben ausgebildet, deren Durchmesser mindestens gleich dem der Trägerplatte ist.

Die Abdeckscheibe kann auch als weitere, zu beschichtende Trägerplatte ausgebildet sein.

Es hat sich gezeigt, daß durch eine Abdeckscheibe, die in geringem Abstand über der zu beschichtenden Trägerplatte angeordnet ist und mit dieser rotiert, eine aerodynamische Grenzschicht über der Trägerplatte gebildet wird, in der die Luft mit der Trägerplatte rotiert und zu dieser weitgehend stationär ist Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine Dicke der Grenzschicht erreicht, die gewährleistet, daß keine Luftströmungen auftreten, die auf die über die Plattenoberfläche sich verteilende Magnetdispersion hinsichtlich einer gleichmäßigen Schichtstärke und Oberfläche störend wirken.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend

anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Ansicht eines axialen Schnitts der Vorrichtung in Ruhestellung der Abdeckscheiben,

F i g. 2 die Ansicht eines axialen Schnitts der Vorrichtung in Arbeitsstellung der Abdeckscheiben,

Fig.3 Stirnansicht eines dauermagnetischen Kupplungsringes.

Eine nach dem sogenannten »spin-coating«-Verfahren arbeitende Vorrichtung zum Beschichten von Trägerplatten mit Magnetdispersion besteht im wesentlichen aus einer von einem Motor antreibbaren Antriebsspindel, die an ihrem freien Ende die in einer Halteeinrichtung eingespannte und zu beschichtende Trägerplatte — üblicherweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung — trägt, sowie aus einer zur Ebene der Trägerplatte parallel und radial verschiebbaren Einheit mit Reinigungsorganen und Düsen zum Auftragen der Magnetdispersion. Es ist zweckmäßig, ein Spritzgehäuse vorzusehen, in dem die aufgespannte Trägerplatte sowie die Reinigungsorgane und die Düsen angeordnet sind und das zum Auffangen der überschüssigen Magnetdispersion, insbesondere während des Zentrifugierens der Trägerplatte nach dem Auftragen der Magnetdispersion dient.

In F i g. 1 und 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Ruhe- (Fig. 1) bzw. Arbeitsstellung (Fig. 2) bei Beschichtung der Trägerplatte 3 gleichzeitig beidseitig wiedergegeben. Sie sieht auf beiden Seiten der auf der Halteeinrichtung 2 aufgespannten Trägerplatte 3 je eine zu ihrer Ebene parallele, runde Abdeckscheibe 9,9' vor, deren Durchmesser mindestens so groß ist wie der der Trägerplatte 3, und von denen jede während des Zentrifugierens der Trägerplatte 3 zu dieser den gleichen, geringen Abstand hat, bei dem die Abdeckscheiben gleichsinnig und mit zumindest nahezu gleicher Drehzahl mit der Trägerplatte 3 rotieren (F i g. 2). Bei einem Abstand zwischen 2 mm und 20 mm wird die aerodynamisch günstigste Wirkung der Abdeckscheiben 9, 9' auf die während des Zentrifugierens sich verteilende Magnetdispersion erreicht, wobei dieser Abstand durch axiales Verschieben oder Ausschwenken der Abdeckscheiben vergrößert werden kann, um beispielsweise die Düsen zum Auftragen der Magnetdispersion über die zu beschichtenden Flächen der Trägerplatte 3 schieben zu können.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Welle 7 der Antriebsspindel 1 in einem an einer geeigneten Halterung 11 befestigten Rohr 8 drehbar gelagert. Auf diesem Rohr 8 ist eine Lagerbüchse 10 drehbar und axial verschiebbar angeordnet. An der der Trägerplatte 3 zugewandten Stirnseite der Lagerbuchse 10 ist die Abdeckscheibe 9 beispielsweise mittels Schrauben befestigt Zur axialen Verschiebung der Lagerbüchse 10 in den Richtungen des Doppelpfeils A ist diese über eine Kolbenstange 13 mit einem an der Halterung 11 angebrachten Arbeitszylinder 12 verbunden, der hydraulisch oder pneumatisch betätigbar ist. Zur besseren Führung der Lagerbüchse 10 ist zusätzlich eine Führungsstange 14 vorgesehen. Der gewünschte Abstand zwischen Trägerplatte 10 und Abdeckscheibe 9 in Arbeitsstellung ist mittels induktiv bzw. kapazitiv wirkender Initiatoren 15 einstellbar. Anstelle von Initiatoren können auch Anschläge verwendet werden.

In gleicher Weise ist die zweite Abdeckscheibe 9' für die andere Seite der Trägerplatte 3 verschiebbar und drehbar angeordnet Das Rohr 8' für diese Abdeckscheibe 9' trägt an seinem freien Ende das Spritzgehäuse 6. Dieses Rohr 8' sowie der zum Verschieben der Lagerbüchse 10' dienende Arbeitszylinder 12' sind an einem L-förmigen Stützrahmen 16 befestigt, der gegenüber einem feststehenden Führungsteil 17 mittels eines Arbeitszylinders in den Richtungen des Doppelpfeils B parallel zu den Mittelachsen 18, die für die Rohre 8 und 8' sowie für die Antriebsspindel 1 identisch sind, verschiebbar ist.

Wie bereits erwähnt, wird die auf die Gleichmäßigkeit der Verteilung der Magnetdispersion vorteilhafte Wirkung der Abdeckscheiben 9,9' erst erreicht, wenn diese während des Zentrifugiervorgangs mit der Trägerplatte 3 gleichsinnig laufen und zwar möglichst mit gleicher Drehzahl. Dazu können beispielsweise für jede Abdeckscheibe 9,9' separate Antriebsmotore vorgesehen werden, deren Drehzahl mittels einer geeigneten Steuerschaltung derartig in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebs für die Trägerplatte 3 geregelt wird, daß zwischen Trägerplatte 3 und den Abdeckscheiben 9,9' Gleichlauf besteht.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, die Abdeckscheiben 9,9' durch die Antriebsspindel 1 der Trägerplatte 3 anzutreiben, die zum Zeitpunkt des Heranfahrens der Abdeckscheiben 9,9' vom Auftragen der Magnetdispersion her bereits rotiert. Die Übertragung der Drehbewegung auf die Abdeckscheiben 9,9' erfolgt zur Vermeidung unzulässiger Staubbildung vorzugsweise mittels einer kraftschlüssigen Magnet-Kupplung, bei der sich die Kupplungsteile im Gegensatz zu einer Reibkupplung nicht berühren. Hierfür eignen sich besonders dauermagnetische Kupplungen, vorzugsweise handelsübliche Stirndrehkupplungen (Gernhardt, P. »Dauermagnetische Kupplungen«, DEW-Technische Berichte 2 [1962], Seiten 153 bis 159).

Wie in F i g. 1 und 2 gezeigt, ist antriebsseitig an den Stirnseiten der Halteeinrichtung 2 beiderseits der Trägerplatte 3 je ein ringförmiger Dauermagnet 19 koaxial zur Antriebsspindel 1 befestigt. Dabei sind diese Dauermagnete, ausgenommen an ihrer der Trägerplatte 3 abgewandten Stirnseite, nach allen Seiten durch ein weichmagnetisches Gehäuse 20 abgeschirmt. Die Dauermagnete 19 selbst bestehen aus Segmenten 21 in gerader Anzahl, wobei sich die Polaritäten der Segmente räumlich abwechseln (Fig.3). Auf der Abtriebsseite sind ebensolche Dauermagnete 19' an den beiden Lagerbüchsen 10,10' der Abdeckscheiben 9,9' hinter deren zentralen öffnung spiegelsymmetrisch zu den Dauermagneten 19 der Antriebsseite angeordnet. In Arbeitsstellung (F i g. 2) der beiden Abdeckscheiben 9,9' stehen sich die als Kupplungselemente dienenden Dauermagnete 19,19' der Antriebs- und Abtriebsseite in einem Abstand von 0,2 bis 3,0 mm, vorzugsweise 0,3 bis 0,8 mm, gegenüber. Dadurch ist zwischen den an der Übertragung des Drehmoments beteiligten Kupplungsteilen jede Reibung vermieden.

Die im Fachhandel erhältlichen Dauermagnete bestehen vorzugsweise aus dem Werkstoff Bariumferrit. Sie gestatten beispielsweise bei einem Außendurchmesser von 100 mm, einem Innendurchmesser von 50 mm und einer Höhe von 15 mm des einzelnen Dauermagneten 19,19' und bei einem Luftspalt von 1 mm zwischen den sich gegenüberstehenden Dauermagneten die Übertragung einer Drehbewegung bis zu einem Drehmoment von 28 500 cmp. Dieses Drehmoment gewährleistet ein einwandfreies Anlaufen der Abdeckscheiben 9, 9', von denen jede zusammen mit den drehbaren Teilen ein Gewicht von beispielsweise 400 ρ

aufweist, noch bei einer mit 400 U/min rotierenden Antriebsspindel 1 mit der Trägerplatte 3 bis zum Synchronlauf der Kupplungsteile, d. h. von Trägerplatten und Abdeckscheiben.

Es versteht sich, daß anstelle einer dauermagnetischen Kupplung auch andere Kupplungstechniken angewendet werden können, die eine kraftschlüssige Verbindung herstellen, wie z. B. Strömungskupplungen. Die Wahl der jeweils zweckmäßigsten Ausführungsform der Kupplung richtet sich nach den konstruktiven Gegebenheiten und Betriebsbedingungen der gesamten Beschichtungsanlage.

Als Werkstoffe kommen für die Abdeckscheiben Kunststoffe oder Aluminium, vorzugsweise Acrylglas in Frage. Die Oberflächen der Abdeckscheiben, deren Dicke zwischen 0,5 mm und 60 mm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 4 mm liegt, sind eben und glatt.

Die Arbeitsstellung (F i g. 2) der beiden Abdeckscheiben 9,9' wird durch Verschieben der Lagerbüchsen 10, 10' mittels der Arbeitszylinder 12, 12' hergestellt, nachdem die Düsen nach dem Auftragen der Magnetdispersion die Ruhestellung wieder eingenommen haben. Das Spritzgehäuse 6 wird durch Verschieben des Stützrahmens 16 mit Hilfe eines Arbeitszylinders bereits vor dem Reinigungsgang und dem Auftragen der Magnetdispersion über die Trägerplatte 3 geschoben, die bei der Ausführung des Beschichtungsverf ahrens mit einer Umdrehungszahl im Bereich von 400 bis 3500 U/min rotiert Dabei ist während des Auftragens der Magnetdispersion eine niedere Umdrehungszahl vorgesehen, die nach dem Instellungf ahren der Abdeckscheiben 9, 9' zur gleichmäßigen Verteilung der Magnetdispersion über die Plattenoberfläche in einem Zentrifugiergang erhöht wird. Somit beginnt die Übertragung der Drehbewegung der Trägerplattenanordnung auf die beiden Abdeckscheiben 9, 9' bei niederer Drehzahl. Nach dem Schleudergang werden die Abdeckscheiben 9, 9' und das Spritzgehäuse 6 wieder in ihre Ruhestellung zurückgefahren, damit eine Trocknungseinrichtung über die Magnetschichten der Trägerplatte 3 geschwenkt werden kann.

Die Abdeckscheiben 9, 9' können auch durch eine oder mehrere Trägerplatten 3 ersetzt werden. Dabei sind die beiden Antriebsspindeln und Halteeinrichtungen der Trägerplatten auf einer gemeinsamen Antriebswelle drehfest angeordnet, wovon eine über eine Kugelbüchse auf der Antriebswelle verschiebbar ist. Eine Kupplung entfällt in diesem Fall, da beide Trägerplatten durch eine gemeinsame Antriebswelle angetrieben werden. Zum Auftragen der Magnetdispersion ist den beiden sich gegenüberstehenden Seiten der Trägerplatten je eine Düse zugeordnet, die beide in Form einer radial bewegbaren Doppeldüse mit einem gemeinsamen Zuführungsrohr zusammengefaßt sind.

Die der Erfindung zugrunde liegende Vorrichtung ist geeignet, in einen automatisierten Ablauf des gesamten Beschichtungsvorgangs eingegliedert zu werden. Die Steuerung der diese Vorrichtung betreffenden Vorgänge ist nicht Gegenstand der Erfindung und daher nicht beschrieben.

Probeläufe an einem Versuchsaufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung haben gezeigt, daß gegenüber herkömmlich hergestellten Magnetschichten eine wesentliche Verbesserung der Oberflächenqualität hinsichtlich einer deutlichen Verringerung der Amplitudenschwankungen magnetischer Aufzeichnungen und einem wesentlich ruhigeren Flugverhalten der Magnetköpfe erreicht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung der Magnetschichten von Magnetspeicherplatten durch Auftragen einer gießfähigen Magnetdispersion auf eine rotierende Trägerplatte und anschließendem Zentrifugieren der Trägerplatte, bestehend aus einer Antriebsund Halteeinrichtung für die zu beschichtende Trägerplatte, aus Mitteln zur Reinigung der Trägerplatte sowie aus einer Einheit für das Auftragen der Magnetdispersion, dadurch gekennzeichnet, daß in geringem Abstand zu den zu beschichtenden Flächen der Trägerplatte (3) während des Zentrifugierens gleichsinnig mit der Trägerplatte (3) umlaufende, flächige Abdeckelemente (9,9') angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckelemente (9,9') koaxial zur Welle (7) der Antriebs- und Halteeinrichtung (1, 2) der Trägerplatte (3) und zu dieser axial verschiebbar angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtende Trägerplatte (3) und die flächigen Abdeckelemente (9, 9') mittels einer kraftschlüssigen Kupplung verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckelemente als Abdeckscheiben (9, 9') ausgebildet sind, deren Durchmesser mindestens gleich dem der Trägerplatte (3) ist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (3) und die Abdeckelemente (9,9') jeweils mit mindestens einem Magneten (19,19') fest verbunden sind, die sich axial in geringem Abstand gegenüberstehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckscheibe (9, 9') als weitere, zu beschichtende Trägerplatte (3) ausgebildet ist.