DE3633590A1 - Magnetscheibe und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnetscheibe, ins­ besondere auf das Gefüge der Magnetschicht einer Magnet­ scheibe zur Verbesserung der elektrischen Eigenschaften der Magnetscheibe und der Festigkeit der Magnetschicht.

Um die Festigkeit der in einer Magnetscheibe enthaltenen Magnetschicht zu erhöhen, wurde bisher eine große Menge von Verstärkungsmaterial in die Magnetschicht eingemischt. Weiter wurde bisher eine große Menge flüssigen Schmiermittels auf die Magnetschicht aufgebracht, um deren Schädigung zu vermeiden.

Fig. 1 zeigt das Gefüge der in einer herkömmlichen Magnet­ scheibe enthaltenen Magnetschicht. Gemäß Fig. 1 werden Magnetpulver (und zwar magnetische Teilchen) 2 und ein Verstärkungsmaterial 4 in ein Bindemittel 3 eingemischt, und das Verstärkungsmaterial 4 wird gleichmäßig im Binde­ mittel 3 verteilt. Jedoch werden aufgrund der am Verstärkungs­ material 4 angesammelten elektrischen Ladung die magneti­ schen Teilchen 2 durch das Verstärkungsmaterial 4 angezogen, und so ist die Verteilung der magnetischen Teilchen unge­ ordnet. Als Ergebnis wird ein Rauschen in einem von der Magnetscheibe wiedergegebenen Signal erzeugt, und daher verschlechtern sich die elektrischen Eigenschaften der Scheibe. Infolgedessen wurde ernsthaft untersucht, die Menge des in der Magnetschicht enthaltenen Verstärkungs­ materials zu verringern, ohne deren Festigkeit zu senken. Solche Techniken sind beispielsweise in der (am 9. 12. 1982 offengelegten) JP-A-57-200935 beschrieben.

Indessen wird im Fall, wo eine große Menge flüssigen Schmier­ mittels auf die Magnetschicht aufgebracht wird, ein Magnet­ kopf mit der Magnetschicht verklebt und kann beschädigt werden. Um den Abrieb oder die Schädigung des Magnetkopfes infolge der Gleitbewegung des Magnetkopfes auf der Magnet­ schicht zu vermeiden, ist es erforderlich, ein flüssiges Schmiermittel zu verwenden. Demgemäß ist es erforderlich, daß die Magnetschicht einen derartigen Aufbau bzw. ein derartiges Gefüge aufweist, daß der Magnetkopf, auch wenn eine große Menge flüssigen Schmiermittels auf die Magnet­ schicht aufgetragen wird, niemals mit der Magnetschicht verklebt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnetscheibe zu entwickeln, die ausgezeichnete elektrische Eigenschaften hat und von hoher Festigkeit der in der Scheibe enthaltenen Magnetschicht ist.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine Magnetscheibe mit einem Substrat und einer durch Aufbringen eines durch Einmischen von Magnetpulver und eines Verstärkungsmaterials in ein Bindemittel hergestellten Magnetanstrichs darauf gebildeten Magnetschicht, mit dem Kennzeichen, daß die Magnetschicht mit Rillen versehen ist und daß das Verstärkungsmaterial in den Rillen erhalten ist. Dank dieses Aufbaus und der Konzentration des Ver­ stärkungsmaterials in den Rillen läßt sich eine große Menge des Verstärkungsmaterials in die Magnetschicht unter Erhöhung deren Festigkeit einmischen, ohne die elektrischen Eigenschaften der Magnetscheibe zu verschlechtern.

Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Magnetscheibe sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 gekennzeichnet.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem das im Patentanspruch 5 gekennzeichnete Verfahren zur Herstellung der Magnet­ scheibe.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind in den Unteransprüchen 6 und 7 gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 das schon erläuterte schematische Diagramm zur Veranschaulichung des Aufbaus der in einer herkömmlichen Magnetscheibe enthaltenen Magnetschicht;

Fig. 2a ein schematisches Diagramm zur Veranschauli­ chung des Zustands der in einem Ausführungs­ beispiel einer Magnetscheibe gemäß der Erfindung enthaltenen Magnetschicht zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach dem Aufbringen eines Magnetanstrichs auf ein Substrat;

Fig. 2b ein schematisches Diagramm zur Veranschau­ lichung des Zustands der Magnetschicht der Fig. 2a zu einem Zeitpunkt, nachdem die Magnetschicht einer magnetischen Aus­ richtungsbehandlung unterworfen wurde;

Fig. 3a einen Grundriß zur Veranschaulichung einer magnetischen Ausrichtungsvorrichtung;

Fig. 3b eine Seitenansicht der magnetischen Aus­ richtungsvorrichtung nach Fig. 3a;

Fig. 3c die Anordnung von Magneten längs der Umfangs­ richtung der Magnetscheibe nach den Fig. 3a und 3b;

Fig. 4 ein schematisches Diagramm zur Erklärung des Verhaltens der magnetischen Teilchen zu einer Zeit, wenn die Magnetschicht nach Fig. 2b der magnetischen Ausrichtungsbehandlung unterworfen wird;

Fig. 5a ein Mikrophoto, das das Gefüge der Magnet­ schicht nach Fig. 2b zeigt;

Fig. 5b eine vergrößerte Darstellung zur Veranschau­ lichung eines Teils des Mikrophotos nach Fig. 5a;

Fig. 5c einen Schnitt nach der Linie Vc-Vc in Fig. 5a; und

Fig. 6 eine graphische Darstellung zur Veranschau­ lichung der Lebensdauer von Magnetscheiben gemäß der Erfindung und des Rauschabstands der von den Magnetscheiben wiedergegebenen Signale sowie zur Veranschaulichung der Lebensdauer herkömmlicher Magnetscheiben und des Rauschabstands der von den herkömm­ lichen Magnetscheiben wiedergegebenen Signale.

Ein Ausführungsbeispiel einer Magnetscheibe gemäß der Erfindung wird nun anhand der Fig. 2a bis 5c erläutert. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Hauptober­ fläche eines Substrats 11 mit dem in der (am 28. 8. 1982 veröffentlichten) JP-B-57-40556 offenbarten Magnetanstrich beschichtet. Dieser Magnetanstrich wird in der folgenden Weise hergestellt. 45 Gewichtsteile Epoxyharz werden in 230 Gewichtsteilen Cyclohexanon zum Erhalten einer gewünsch­ ten Lösung aufgelöst. Dann werden 100 Gewichtsteile Magnet­ pulver (und zwar γ-Fe₂-O₃) und 10 Gewichtsteile α-Al₂O₃ in die obige Lösung eingemischt, und die so erhaltene Mischung wird in einer Kugelmühle sieben Tage geknetet, um das magnetische Pulver zu verteilen. Danach werden der obigen Mischung 45 Gewichtsteile Phenolharz und 350 Gewichtsteile 2,5% Vinylharz enthaltendes Cyclohexanon zugesetzt, um den Magnetanstrich zu erhalten. Im stabilen Zustand dieses Magnetanstrichs ist das magnetische Pulver so verteilt, daß es eine Vielzahl gleichartiger Haufen bildet, deren jeder einige Zehner von magnetischen Teilchen enthält.

Wenn der Magnetanstrich auf ein Aluminiumsubstrat 11 durch Rotationsüberzugstechniken aufgebracht wird, werden die jeweils Zehner von magnetischen Teilchen 12 enthaltenden Haufen voneinander durch die Zentrifugalkraft getrennt, ohne zerstört zu werden, wie in Fig. 2a gezeigt ist. So bildet sich eine Lücke zwischen benachbarten Haufen, und ein Verstärkungsmaterial 14 gelangt in die Lücke.

Eine Magnetscheibe, die in der vorstehend erwähnten Weise gebildet wurde, wird einer magnetischen Ausrichtungsbe­ handlung unterworfen. Fig. 3a und 3b sind Auf- bzw. Seiten­ ansichten einer magnetischen Ausrichtungsvorrichtung, und Fig. 3c zeigt die Anordnung von Magneten 15 längs der Umfangsrichtung der Magnetscheibe nach den Fig. 3a und 3b. Gemäß Fig. 3a bis 3c wird eine Magnetscheibe 17 auf einer Spindel 16 montiert, und vier Paare von Dauer­ magneten 15 werden zu beiden Seiten der Magnetscheibe 17 so angeordnet, daß ein rechter Winkel zwischen benach­ barten Paaren gebildet wird und jeder Magnet 15 von der Magnetscheibe 17 einen Abstand von 1,5 mm aufweist. Im einzelnen werden die Magnete 15 so angeordnet, daß N- und S-Pole der Magnetscheibe 17 abwechselnd in deren Umfangs­ richtung zugewandt sind, d. h. daß die der Magnetscheibe 17 zugewandten Magnetpole in der Reihenfolge NS/NS-NS/NS in der Umfangsrichtung der Magnetscheibe angebracht werden. Dann läßt man die Spindel 16 mit 10 bis 40 U/min rotieren, so daß die Magnetscheibe 17 in einer durch den Pfeil 18 angedeuteten Richtung rotiert, um die magnetische Ausrichtungs­ behandlung der Magnetscheibe 17 durchzuführen.

Fig. 4 zeigt den Zustand der magnetischen Teilchen 12, nachdem die Magnetscheibe 17 der magnetischen Ausrichtungs­ behandlung unterworfen wurde. Wie oben erwähnt, sind die Magnete 15 so angeordnet, daß die der Magnetscheibe 17 zugewandten Magnetpole in der Reihenfolge NS/NS-NS/NS in der Umfangsrichtung der Magnetscheibe 17 angebracht sind. Demgemäß sind Magnete an beiden Seiten jeweils der Punkte oder Lagen A und B von untereinander entgegenge­ setzter Polarität, und daher werden magnetische Teilchen 12 an jedem der Punkte A und B keiner abstoßenden Kraft unterworfen, sondern durch die Magnete angezogen. Das heißt, daß an jedem der Punkte A und B ein aus magnetischen Teilchen 12 und einem Bindemittel 13 bestehender Haufen gestreckt wird. Gestreckte Haufen von magnetischen Teilchen 12 werden miteinander verkettet, so daß sie ein Band bilden, und die durch die Rotationsüberzugstechniken gebildete Lücke wird zu einer Rille 19. Fig. 2b zeigt den Zustand der Magnetschicht, die der magnetischen Ausrichtungsbe­ handlung unterworfen wurde.

Fig. 5a ist ein Mikrophoto der Magnetschicht des vorliegenden Ausführungsbeispiels, die in der vorstehend erläuterten Weise gebildet wurde. Das Mikrophoto der Fig. 5a wurde mit einem Abtastelektronenmikroskop mit 2000facher Vergröße­ rung erhalten. Weiter ist Fig. 5b eine vergrößerte Dar­ stellung eines Teils des Mikrophotos nach Fig. 5a, und Fig. 5c ist eine Schnittdarstellung nach der Linie Vc-Vc der Fig. 5a. In den Fig. 5a bis 5c entspricht eine Richtung von oben nach unten des Papiers einer Radialrichtung der Magnetscheibe. Man ersieht aus den Fig. 5a bis 5c, daß sich das Verstärkungsmaterial 14 in den Rillen 19 konzen­ triert, d. h. in der Ansammlung der magnetischen Teilchen (also des Magnetpulvers) 12 kaum existieren kann, und daher wird die Ansammlung des Magnetpulvers durch das Ver­ stärkungsmaterial 14 nicht ungeordnet. Dies gilt, da keine Rührwirkung zum Mischen des Verstärkungsmaterials mit dem Magnetpulver auftritt, und daher gelangt das Ver­ stärkungsmaterial 14 in jede Rille 19 in einem Zustand, in dem das Verstärkungsmaterial 14 zwischen benachbarten Magnetpulverbändern laminiert ist.

Um das Auftreten von Bit-Fehlern zu verhindern, ist es erforderlich, die Breite der Rille 19 nicht größer als 10% einer Spurbreite von 30 bis 40 µm zu machen, d. h. die Breite der Nut 19 in einem Bereich von 1 bis 2 µm zu machen. Weiter sollte, um eine verläßliche Magnetschicht zu bilden, die Tiefe der Rille 19 in einem Bereich von 50 bis 100% der Dicke der Magnetschicht sein. Beim vorliegen­ den Ausführungsbeispiel wird der Al₂O₃-Gehalt des Magnet­ anstrichs gleich 10% des Fe₂O₃-Gehalts gemacht. Jedoch ist der Al₂O₃-Gehalt auf einen solchen Wert nicht beschränkt, sondern kann gleich oder weniger als 20% des Fe₂O₃-Gehalts gemacht werden.

Fig. 6 zeigt Eigenschaften von Magnetscheiben gemäß Ausfüh­ rungsbeispielen der Erfindung und solche herkömmlicher Magnetscheiben. In Fig. 6 ist die Lebensdauer von Magnet­ schichten für die Magnetscheibe in einem Hochgeschwindig­ keits-Gleitbewegungstest (welche Lebensdauer eine Zeit­ dauer vom Beginn des Tests bis zu der Zeit, wenn die Schicht bricht, bedeutet) auf der Ordinate aufgetragen, und der Rauschabstand eines Signals, das von der Magnetscheibe wiedergegeben wird, ist auf der Abszisse aufgetragen. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, ist die Nutzlebensdauer von Magnetscheiben gemäß der Erfindung etwa 3mal länger als die herkömmlicher Magnetscheiben, und der Rauschab­ stand von Signalen, die von den Magnetscheiben gemäß der Erfindung wiedergegeben werden, ist etwa um 1,5 dB größer als der von Signalen, die von den herkömmlichen Magnet­ scheiben wiedergegeben werden.

Wie oben erwähnt, existiert gemäß diesem Ausführungsbeispiel das Verstärkungsmaterial nicht in der Ansammlung von magneti­ schem Pulver, sondern befindet sich in den Rillen. Daher kann dem Magnetanstrich eine große Menge von Verstärkungs­ material zugesetzt werden, so daß die Festigkeit der Magnet­ schicht erheblich gesteigert wird, ohne die elektrischen Eigenschaften der Magnetscheibe zu beeinträchtigen. Weiter fließt das auf die Magnetschicht aufgetragene flüssige Schmiermittel in die Rillen. Daher tritt, auch wenn eine große Schmiermittelmenge auf die Magnetschicht aufgebracht wird, kein Kleben eines Magnetkopfes an der Magnetschicht auf. In einem Fall, wo der Magnetkopf in Berührung mit der Magnetschicht kommt, verringert das Vorhandensein der Rillen die Kontaktfläche zwischen dem Magnetkopf und der Magnetschicht, so daß die Wärmeentwicklung aufgrund des Reibungswiderstands verringert wird. Außerdem dienen die Rillen zur Aufnahme etwa abgeriebener Splitter, wenn der Magnetkopf in Berührung mit der Magnetschicht kommt.

Wie im Vorstehenden beschrieben wurde, wird erfindungs­ gemäß eine Magnetscheibe zur Verfügung gestellt, die ausge­ zeichnete elektrische Eigenschaften hat und von hoher Festigkeit der Magnetschicht ist.

Claims (7)

1. Magnetscheibe (17) mit einem Substrat (11) und einer durch Aufbringen eines durch Einmischen von Magnetpulver (12) und eines Verstärkungsmaterials (14) in ein Binde­ mittel (13) hergestellten Magnetanstrichs darauf gebilde­ ten Magnetschicht,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Magnetschicht mit Rillen (19) versehen ist und
daß das Verstärkungsmaterial (14) in den Rillen (19) gehalten ist.

2. Magnetscheibe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Breite jeder Rille (19) nicht mehr als 10% der Breite einer Informationsspur ist.

3. Magnetscheibe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Tiefe jeder Rille (19) im Bereich von 50 bis 100% der Dicke der Magnetschicht ist.

4. Magnetscheibe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Menge des im Magnetanstrich enthaltenen Ver­ stärkungsmaterials (14) nicht mehr als 20 Gew.% der Menge des im Magnetanstrich enthaltenen Magnetpulvers (12) ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Magnetscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem man auf ein Sub­ strat (11) einen Magnetanstrich aufbringt, der durch Einmischen von Magnetpulver (12) und eines Verstärkungs­ materials (14) in ein Bindemittel (13) hergestellt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß man eine magnetische Ausrichtungsbehandlung für den Magnetanstrich durchführt, bei der eine Mehrzahl von Magneten (15) in nur geringem Abstand vom Substrat (11) und unter abwechselnder Anordnung der S- und N-Pole in der Umfangsrichtung des Substrats (11) angebracht wird und man dann das Substrat (11) rotieren läßt.

6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Magnetanstrich hergestellt wird, indem man ein Epoxyharz in Cyclohexanon zum Erhalten einer gewünsch­ ten Lösung löst, γ-Fe₂-O₃-Pulver und α-Al₂-O₃-Pulver in die Lösung einmischt, diese Mischung knetet und dieser Mischung danach ein Phenolharz und eine Lösung eines Vinylharzes in Cyclohexanon zusetzt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die magnetische Ausrichtungsbehandlung mittels einer magnetischen Ausrichtungsvorrichtung durchführt, in der vier Paare von Dauermagneten (15) radial derart angeordnet werden, daß zwischen benachbarten Paaren ein Winkel von 90° gebildet wird und S- und N-Pole der an der magnetischen Ausrichtungsvorrichtung mon­ tierten Magnetscheibe (17) abwechselnd in der Umfangs­ richtung der Magnetscheibe (17) zugewandt sind.