DE3619615A1 - Senkrecht magnetisches aufzeichnungssystem mit einer starren magnetplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Aufzeichnungssystem mit einer starren Platte. Insbesondere bezieht sie sich auf ein senkrecht magnetisches Aufzeichnungssystem mit hoher Aufzeichnungsdichte.

Als magnetische Aufzeichnungsträger sind nicht nur Disketten bekannt, bei denen flexible Polyesterfolien zum Einsatz kommen, sondern auch starre Platten, bei denen starre (nicht flexible) Grundschichten aus Aluminium verwendet werden. Eine starre Platte ist beim Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Aufzeichnungstägers besser als eine flexible Platte und hat eine hohe Aufzeichnungsdichte.

Gewöhnlich wird in Verbindung mit einem schwebenden Kopf ein in Längsrichtung aufzeichnendes System angewendet, bei dem die Magnetisierung in Richtung der Filmebene verläuft. Ein Längsaufzeichnungssystem hat jedoch den Nachteil, daß die Auflösung oder die Aufzeichnungsdichte durch auftretende Entmagnetisierung nicht so hoch sind, selbst wenn die Spaltlänge des Kopfes ausreichend klein und die Schwebhöhe des Kopfes ausreichend gering ist.

Andererseits gibt es bei einem Senkrechtaufzeichnungssystem, bei dem die Magnetisierung in Richtung der Dicke verläuft, keine Entmagnetisierung, so daß das senkrecht aufzeichnende System vielversprechend für eine hohe Aufzeichnungsdichte ist. Bei einem senkrecht aufzeichnenden System wird ein magnetischer anisotroper Film mit einer Achse leichter Magnetisierung in der Dickenrichtung und einer Achse schwerer Magnetisierung in Richtung der Filmebene als Aufzeichnungsträger verwendet.

Fig. 1 der beigefügten Zeichnung zeigt anhand eines Diagramms die Beziehung zwischen der Schwebhöhe h ₁ des Magnetkopfes über der Trägeroberfläche und der Aufzeichnungsdichte D ₅₀ (KFRPI = kilo flux reverse per inch = 1000 Flußumkehrungen pro Zoll). Die Kurve L ₁ zeigt die Charakteristiken einer starren längs aufzeichnenden Platte, und die Kurve L ₂ zeigt die einer senkrecht aufzeichnenden Magnetplatte. Die Dichte D ₅₀ bedeutet die Aufzeichnungsdichte, bei der der reproduzierte Ausgangspegel 50% beträgt, verglichen mit dem Pegel bei ausreichend niedriger Aufzeichnungsdichte. Die Einheit FRPI (Flußumkehrungen pro Zoll) bedeutet die Anzahl der Magnetisierungen pro laufenden Zoll.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, erreicht die Aufzeichnungsdichte eines längs aufzeichenden Systems einen Sättigungsgrad, wenn die Schwebhöhe des Kopfes kleiner ist als 0,2 µm. Andererseits wird die Aufzeichnungsdichte D ₅₀ eines senkrecht aufzeichnenden Systems exponential in dem Maße vergrößert, wie die Schwebhöhe des Kopfes abnimmt. Insbesondere ist ein senkrecht aufzeichnendes System einem längs aufzeichnenden System überlegen, wenn die Schwebhöhe des Kopfes weniger als 0,2 µm beträgt. Der senkrecht aufzeichnende Datenträger hat eine maximale Aufzeichnungsdichte, wenn h ₁ = 0 ist, d. h. wenn der Kopf den Aufzeichnungsträger berührt.

Bekannte Aufzeichnungsträger haben jedoch den Nachteil, daß, wenn der Kopf in Berührung mit dem Aufzeichnungsträger kommt, die Reibung zwischen Kopf und Aufzeichnungsträger bei einer Relativbewegung von Kopf und Träger ein Aufsitzen des Kopfes hervorruft, und sowohl Kopf als auch Träger werden innerhalb kurzer Zeit zerstört. Das ist der Grund, weshalb bei einem konventionellen Längsaufzeichnungssystem ein schwebender Kopf verwendet wird. Um das Aufsitzen des Kopfes zu vermeiden, beträgt die Schwebhöhe beim Stand der Technik mehr als 300 nm.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, die Nachteile und Einschränkungen der bekannten Magnetaufzeichnungssysteme durch ein neues und verbessertes magnetisches Aufzeichnungssystem zu überwinden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines magnetischen Aufzeichnungssystems, das eine hohe Auflösung oder hohe Aufzeichnungsdichte besitzt und bei dem der Kopf nicht aufsitzt, selbst wenn er direkt mit dem Aufzeichnungsträger in Berührung kommt.

Diese Aufgaben werden durch ein senkrecht aufzeichnendes System gelöst, bei dem ein starrer, plattenförmiger Träger verwendet wird, der aus einer starren, aus keramischem Material hergestellten Grundschicht und einem auf der Grundschicht ausgebildeten senkrecht magnetisierten anisotropen Film besteht, wobei die maximale Oberflächenrauhigkeit R _max der Platte weniger als 5 nm beträgt und wobei der Kopf direkt mit dem Träger in Berührung ist.

Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und erfindungsgemäß erzielbare Vorzüge werden durch die nachfolgende Beschreibung sowie die beigefügte Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 die Beziehungen zwischen der Schwebhöhe eines schwebenden Kopfes und der Aufzeichnungsdichte,

Fig. 2 die Beziehungen zwischen der Oberflächenrauhigkeit des Aufzeichnungsträgers und der Dauerhaftigkeit einer starren senkrecht aufzeichnenden Magnetplatte,

Fig. 3 die Beziehungen zwischen der Oberflächenrauhigkeit und der Produktivität für zwei unterschiedliche Träger,

Fig. 4 und 5 die Querschnitte durch Bauformen von senkrecht aufzeichnenden starren Aufzeichnungsträgern gemäß der Erfindung,

Fig. 6 und 7 die Querschnitte von anderen Bauformen von senkrecht aufzeichnenden starren Aufzeichnungsträgern gemäß der Erfindung und

Fig. 8 und 9 den erfindungsgemäß verwendeten Kopf.

Die hauptsächlichen Elemente, die die Aufzeichnungsdichte bei einer starren Platte einschränken, sind die Spaltlänge des Kopfes, die Entmagnetisierung des Aufzeichnungsträgers, die im wesentlichen von der Dicke des Magnetfilms abhängt, und die Schwebhöhe des Kopfes. Bei einem konventionellen längs aufzeichnenden System haben diese drei Elemente eine etwa gleich Gewichtung. Von diesen kann die Spaltlänge des Kopfes kleiner sein, um eine ausreichend höhere Aufzeichnungsdichte zu bewirken. Bei einem senkrecht aufzeichnenden System schränkt die Entmagnetisierung die Aufzeichnungsdichte nicht ein. Deshalb ist das einzige Element, das die Aufzeichnungsdichte einschränkt, die Schwebhöhe des Kopfes. Deshalb wurde die Anstrengung erfindungsgemäß auf die Herabsetzung der Schwebhöhe gerichtet und darauf, daß der Kopf mit dem Träger bei einer starren Platte, die sich mit hoher Geschwindigkeit dreht, in Kontakt kommt.

Bei den zur Erfindung führenden Forschungen hat sich herausgestellt, daß die Dauerhaftigkeit oder Die Lebensdauer einer senkrecht aufzeichnenden starren Aufzeichnungsplatte, die sich relativ zu einem Aufzeichnungs-/Wiedergabe-Kopf bewegt, wobei der Kopf in Kontakt mit dem Träger ist, in hohem Maße von der Natur der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers abhängt. Insbesondere wurde gefunden, daß die Lebensdauer von der Oberflächenrauhigkeit des Trägers und somit der Grundschicht des Trägers abhängt.

Erfindungsgemäß wurde eine Untersuchung durchgeführt, bei der einige Aufzeichnungsträger mit unterschiedlichen Oberflächenrauhigkeiten hergestellt wurden. Die maximale Oberflächenrauhigkeit ist definiert durch den maximalen Unterschied R _max zwischen dem höchsten Punkt und dem niedrigsten Punkt einer vorbestimmten Fläche auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums. Zum Messen der Oberflächenrauhigkeit wurde ein Talystep-Gerät, hergestellt von Rank Taylor Hobson Co., Großbritannien, hergeverwendet. Das Talystep-Gerät mißt die Oberflächenrauhigkeit durch Abtasten der Oberfläche mit einer Nadel.

Fig. 2 zeigt die Versuchsergebnisse als Beziehung zwischen der Oberflächenrauhigkeit oder der Oberflächengrobheit eines Aufzeichnungsträgers und der Anzahl von CSS-Tests (CSS = Kontakt- Start-Stop) bis zum Aufsitzen des Kopfes. Jeder CSS-Test läuft so ab, daß der Träger in Bewegung gesetzt wird, wobei der Kopf den Träger berührt, bis die Betriebsgeschwindigkeit erreicht ist, und der Träger dann abgestoppt wird. Der Versuch wurde 100 000-mal mit dem Parameter einer Kopfhöhe von h ₁ = 0, h ₁ = 0,1 µm und h ₁ = 0,2 µm wiederholt.

Es zeigt sich bei dem Versuch, daß, wenn h ₁ = 0,2 µm beträgt, der Kopf nicht aufsitzt, wenn die Oberflächenrauhigkeit R _max 20 nm beträgt. Wenn jedoch die Höhe h ₁ weniger als 0,1 µm beträgt, sitzt der Kopf selbst dann auf, wenn die maximale Oberflächenrauhigkeit etwa 10 nm bei 20 000 CSS-Tests beträgt. Natürlich ist in diesem Fall die Dauerhaftigkeit nicht ausreichend.

Der erfindungsgemäße Versuch ergab weiterhin, daß, wenn die maximale Oberflächenrauhigkeit R _max weniger als 5 nm beträgt, kein Aufsitzen des Kopfes vorkommt, selbst wenn h ₁ = 0 ist, d. h. wenn der Kopf in direktem Kontakt mit dem Aufzeichnungsträger ist.

Der Kontaktdruck zwischen dem Kopf und dem Aufzeichnungsträger beträgt vorzugsweise weniger als 10 g, noch besser zwischen 8 und 10 g, wenn der Kopf in Kontakt mit dem Träger ist.

Aus den Fig. 1 und 2 wird deutlich, daß, wenn die Schwebhöhe h ₁ eines Kopfes gleich Null ist und die maximale Oberflächenrauhigkeit weniger als 5 nm beträgt, die Dauerhaftigkeit sowohl des Kopfes als auch des Aufzeichnungsträgers ausreichend ist (die Anzahl der CSS-Teste beträgt mehr als 100 000), und es wird eine senkrecht aufzeichnende starre Platte mit hoher Aufzeichnungsdichte erhalten.

Bei einem weiteren Versuch wurde die Grundschicht einer Magnetplatte für die Schaffung einer glatten Oberfläche untersucht. Fig. 3 zeigt gemäß diesem Versuch die Beziehung zwischen der Oberflächenrauhigkeit und der Produktivität beim Polieren eines Trägers. Der Prüfung wurden ein bekannter Aluminiumträger sowie ein aus Aluminiumsilikat-Harz-Glas bestehender Träger unterzogen. In Fig. 3 zeigt die horizontale Achse die Oberflächenrauhigkeit R _max , die vertikale Achse zeigt die Produktivität beim Polierprozeß, Kurve A zeigt den Fall des aus Aluminiumsilikat- Harz-Glas bestehenden keramischen Materials und Kurve B zeigt den Fall des bekannten Aluminiumträgers. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist, wenn die Oberflächenrauhigkeit R _max weniger als 5 nm beträgt, die Produktivität im Falle des Aluminiumträgers nur 20 bis 30%. Wenn dagegen ein Träger aus Aluminiumsilikat- Harz-Glas hergestellt ist, beträgt die Produktivität mehr als 80%, selbst wenn die Oberflächenrauhigkeit R _max weniger als 5 nm beträgt. Daraus wird klar, daß Aluminiumsilikat- Harz-Glas als Träger für eine senkrecht aufzeichnende starre Aufzeichnungsplatte zu bevorzugen ist. Im allgemeinen ist bei glatten Trägern für einen senkrecht aufzeichnenden Aufzeichnungsträger keramisches Material einem metallischen Träger vorzuziehen.

Die Fig. 4 und 5 zeigen Ausführungsformen des Querschnitts der vorliegenden starren Platte. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist mit 1 eine starre Grundschicht aus keramischem Material bezeichnet. Aluminiumsilikat-Harz-Glas ist ein Beispiel für ein solches keramisches Material. Mit 2 ist eine magnetische Schicht mit hoher Permeabilität bezeichnet, die entweder direkt oder über eine Zwischenschicht mit dem Träger 1 verbunden ist. Mit 3 ist eine senkrecht anisotrope Schicht bezeichnet, die entweder direkt oder über eine Zwischenschicht auf der magnetischen Schicht 2 befindlich ist. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist die magnetische Schicht 2 der Fig. 4 weggelassen, und die senkrecht anisotrope Schicht 3 befindet sich direkt oder über eine Zwischenschicht auf dem Träger 1. Bei jeder dieser Ausführungsformen kann auf der senkrecht anisotropen Schicht 3 eine Schutzschicht vorgesehen sein. Materialbeispiele für die magnetische Schicht 2 sind Ni-Fe-Mo-Supermalloy oder Ni-Fe- Permalloy, und ein Materialbeispiel für den senkrecht anisotropen Film 3 ist Co-Cr (Kobalt-Chrom)-Legierung, die durch Kathodenzerstäubung aufgebracht ist.

Der magnetische anisotrope Film ist durch Kathodenzerstäubung oder durch Aufdämpfen aufgetragen, so daß die erforderlichen anisotropen Eigenschaften erzielt werden, bei denen die Achse leichter Magnetisierung in Richtung der Dicke und die Achse schwerer Magnetisierung in Richtung der Filmebene verlaufen.

Die Fig. 6 und 7 zeigen Modifikationen der vorliegenden Erfindung. In Fig. 6 sind Supermalloyschichten 2 und 2 a auf beiden Oberflächen des Trägers 1 vorgesehen, und ein Paar von senkrecht anisotropen Filmen 3 und 3 a sind auf den beiden Oberflächen vorgesehen. In Fig. 7 befindet sich ein Paar von senkrecht anisotropen Filmen 3 und 3 a auf beiden Oberflächen des Trägers 1.

Fig. 8 zeigt den Aufbau eines Kopfes, wie er erfindungsgemäß verwendet wird, wobei der Kopf im Kontakt mit dem Aufzeichnungsträger betrieben wird. In Fig. 8 bezeichnet 4 einen aus keramischem Material hergestellten Gleiter, 5 ist ein Dünnfilmkopf, der auf einer Ebene des Gleiters vorgesehen ist, und 6 ist eine Anschlußleitung zum Verbinden des Kopfes mit einem äußeren Stromkreis. Andere Bauformen, zu denen auch ein monolithischer Kopf gehört, haben einen Gleiter als Teil des Kopfes und sind ebenfalls erfindungsgemäß einsetzbar.

Die Bauform des Kopfes kann auch eine konventionelle mit einem Spaltzwischenraum in einer C-Ring-Struktur sein.

Wie vorstehend im einzelnen erläutert ist, wurde erfindungsgemäß eine magnetische Aufzeichnungsplatte mit Aluminiumsilikat- Harz-Glas mit einem senkrecht magnetischen anisotropen Film mit einer Oberflächenrauhigkeit R _max von weniger als 5 nm entwickelt. Der Träger hat eine ausgezeichnete Dauerhaftigkeit oder Lebensdauer, selbst wenn beim Betrieb der Magnetkopf in Kontakt mit dem Träger ist, und es kommt kein Aufsitzen des Kopfes vor. Deshalb kann ein senkrecht aufzeichnendes System erhalten werden, das eine hohe Aufzeichnungsdichte und eine hohe Auflösung von mehr als 200 KFRPI aufweist.

Aus den vorstehenden Erläuterungen wird klar, daß ein neues und verbessertes magnetisches Aufzeichnungssystem gefunden wurde. Natürlich sind die beschriebenen und erläuterten Ausführungsformen nur Beispiele, die keinerlei Einschränkung des Erfindungsbereiches bedeuten.

Claims (7)

1. Senkrecht aufzeichnende, starre Magnetplatte, bestehend aus einer starren Grundschicht aus keramischem Material und einem mit der Grundschicht gekoppelten senkrecht magnetischen, anisotropen Film, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Oberflächenrauhigkeit R _max der Grundschicht weniger als 5 nm beträgt.

2. Magnetplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material Aluminiumsilikat-Harz-Glas ist.

3. Magnetplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer magnetischer Film zwischen dem Träger und dem senkrecht magnetischen anisotropen Film vorgesehen ist.

4. Magnetplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der senkrecht magnetische anisotrope Film aus Co-Cr besteht.

5. System zum Aufzeichnen und Wiedergeben von auf einem magnetischen Aufzeichnungsträger gespeicherten Informationen unter Verwendung eines Magnetkopfes bei einer Relativbewegung zwischen dem Kopf und dem Aufzeichnungsträger, bestehend aus einer senkrecht aufzeichnenden starren Magnetplatte, die sich aus einer starren Grundschicht aus Aluminiumsilikat-Harz-Glas und einem senkrecht magnetischen anisotropen, mit der Grundschicht verbundenen Film zusammensetzt, wobei die maximale Oberflächenrauhigkeit R _max der Platte weniger als 5 nm und der Abstand zwischen dem Kopf und der Platte beim Betrieb weniger als 0,1 µm beträgt.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand gleich Null ist.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktdruck zwischen dem Kopf und dem Träger weniger als 10 g beträgt.