DE3619615C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine senkrecht aufzeichnende,
starre Magnetplatte mit hoher Aufzeichnungsdichte
gemäß dem Oberbegriff des vorstehenden Patentanspruchs 1.
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.
Aus der DE-OS 33 41 205 ist eine Magnetscheibe mit
einer starren Grundschicht aus Aluminium bekannt,
die mit einer Magnetwerkstoffschicht beschichtet ist.
Hierbei wird unter anderem zur Erzielung optimaler
Reibungseigenschaften die Oberfläche des Trägers
behandelt.
Die DE-OS 34 47 505 zeigt ein magnetisches Aufzeichnungsmedium
mit einer auf einem Substrat aufgebrachten
Co-Cr-Magnetschicht mit Senkrechtmagnetisierung, auf
dem unter anderem eine organische Siliciumverbindung
zur Erzielung einer optimaleren Glätte bezüglich des
Aufzeichnungskopfes aufgebracht ist.
Schließlich ist aus der DE-OS 28 42 609 noch ein
magnetisches Aufzeichnungsmedium bekannt, bei dem
zwischen Substrat und senkrechtem magnetischem Film
eine weitere Magnetschicht aufgebracht ist.
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 aufzeichnenden 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 Aufgabe der Erfindung 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 Aufgabe wird durch ein senkrecht aufzeichnendes System
gemäß dem kennzeichnenden Teil des
vorstehenden Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 7.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung im
einzelnen erläutert. In der Zeichnung ist:
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 gleiche 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, verwendet.
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.
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.
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