DE69614727T2 - Magnetisches Aufzeichnungsmedium und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
• Auf dem Gebiet des magnetischen Aufzeichnens geht der Trend in Richtung einer höheren Flächen-Aufzeichnungsdichte mit fortschreitender Steigerung sowohl der Dichte der Aufzeichnungsspuren als auch der linearen Aufzeichnungsdichte. Begünstigt wird dieser anhaltende Prozess durch Verbesserungen sowohl der magnetischen Aufzeichnungs- /Wiedergabe-Wandler als auch der Aufzeichnungsmedien. Als Beispiel kann hier das in US-AA, 302,790 beschriebene verbesserte Aufzeichnungssystem mit hoher linearer Dichte genannt werden, das mit einem Mikrospalt-Aufzeichnungskopf mit einer Magnetspaltlänge von unter 15 u" arbeitet. Bei Einsatz in Verbindung mit einem herkömmlichen, in Längsrichtung magnetisierbaren Medium führt der Mikrospalt-Aufzeichnungskopf zu einer Verbesserung der hochdichten Aufzeichnung, und gemäß der Beschreibung des vorstehend genannten Patents wird darüber hinaus bei Einsatz in Verbindung mit einem Medium, das eine Magnetisierung sowohl in senkrechter als auch in Längsrichtung ermöglicht, eine noch weitere Leistungssteigerung erzielt.
• Die Magnetpartikel des im vorstehend genannten Patent beschriebenen Mediums bestehen aus (Fe&sub2;O&sub3;-dotiertem Kobalt, dessen räumliche Anisotropie die Magnetisierung sowohl in Längsrichtung als auch in senkrechter Richtung ermöglicht, dessen magnetische Eigenschaften aber temperaturabhängig sind und sich darüber hinaus belastungsabhängig verschlechtern. Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Medium, das eine Magnetisierung sowohl in senkrechter als auch in Längsrichtung ermöglicht und ein anisotropes Partikel verwendet, das die vorstehend beschriebenen Probleme nicht aufweist.
• Als Magnetpartikel werden im erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmedium nadelförmige Bariumferrit-Partikel (BaFe) mit sehr hoher kristalliner magnetischer Energie verwendet, deren magnetische Vorzugsachse oder Achse der geringsten Energie sich senkrecht zur Partikellänge erstreckt. Die in einem Bindemittel dispergierten BaFe-Partikel werden "nebeneinanderliegend" (wie gestapelte Holzstämme) auf das Substrat des Mediums aufgebracht, so dass die Länge der Partikel quer zur Bewegungsrichtung des Mediums während des Aufzeichnens zu liegen kommt. Bei optimaler Ausrichtung der Partikel für sowohl die senkrechten als auch die längsgerichteten Komponenten sind die Vorzugsachsen der Partikel beliebig in einer X-Y-Ebene ausgerichtet, wobei die X- Achse sich in Bewegungsrichtung erstreckt und die Y-Achse senkrecht zur Aufzeichnungsschicht verläuft. Um diese beliebige Ausrichtung zu erreichen, werden die soeben aufgebrachten Partikel in dem noch immer flüssigen Bindemittel einem rotierenden Magnetfeld ausgesetzt, dessen Drehvektor in der X-Y-Ebene liegt. Während des Transports der Magnetschicht durch das rotierende Magnetfeld richten sich die Vorzugsachsen der Partikel entsprechend dem wechselnden rotierenden Magnetfeld derart aus, dass sie beliebige Ausrichtungen in der X-Y-Ebene annehmen und sich gleichzeitig die Längsachsen der Partikel physisch in der Z-Achse ausrichten. Ein rotierendes Magnetfeld kann durch Überstreichen einer aus magnetischen Segmenten wechselnder Polarität bestehenden vormagnetisierten Magnetschicht erzeugt werden. Die vormagnetisierte Magnetschicht kann entweder in senkrechter oder in Längsrichtung oder in beliebiger Kombination dieser Richtungen aufgezeichnet werden; in jedem Fall besteht über der bestrichenen Schicht ein rotierendes Magnetfeld. Wenn das mit der immer noch flüssigen Dispersion mit den BaFe-Partikeln beschichtete Substrat des Mediums über eine solche vormagnetisierte Oberfläche geführt wird, wird jeder Punkt der Dispersion einem rotierenden Magnetfeld ausgesetzt, so dass man die gewünschte physische Ausrichtung der Vorzugsachsen erhält. Das rotierende Magnetfeld kann auch mittels eines rotierenden Magneten hergestellt werden.
• Das erfindungsgemäße Medium eignet sich außerdem besonders für das kurzwellige Aufzeichnen. Das magnetische Moment eines Aufzeichnungspartikels ist nur stabil, wenn es sich im Zustand eines Weissschen Bezirks befindet, d. h. bei einheitlicher Magnetisierung. Bei hoher linearer Dichte kann die Bit-Länge sich der Partikellänge nähern oder sogar kleiner als diese sein. Dies erfordert das Vorhandensein einer instabilen "frontalen" 180º-Blochwand im Partikel und stellt eine beträchtliche Quelle für Signalverluste bei hoher Dichte dar. Dies Problem tritt bei dem offenbarten Medium nicht auf, da die Partikellänge sich senkrecht zur Bewegungsrichtung des Mediums erstreckt und die kurzwellig aufgezeichnete Magnetisierung nicht in Längsrichtung des Partikels, sondern entlang der kurzen Abmessung senkrecht zur Partikellänge verläuft.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• Es zeigen:
• Fig. 1a eine Darstellung eines bekannten nadelförmigen Magnetpartikels;
• Fig. 1b eine Darstellung eines in jüngerer Zeit beschriebenen bekannten nadelförmigen Magnetpartikels;
• Fig. 2 eine Darstellung der physischen Ausrichtung nadelförmiger Partikel im erfindungsgemäßen Medium;
• Fig. 3 eine Darstellung der beliebigen Ausrichtung der Vorzugsachsen der Magnetpartikel gemäß der Erfindung;
• Fig. 4a eine Darstellung eines bekannten ersten Verfahrens zum Herstellen eines rotierenden Magnetfeldes;
• Fig. 4b eine Darstellung eines bekannten zweiten Verfahrens zum Herstellen eines rotierenden Magnetfeldes;
• Fig. 5 eine Darstellung einer Technik zum physischen Anordnen und beliebigen Ausrichten der Vorzugsachsen der Partikel des erfindungsgemäßen Mediums mittels einer vormagnetisierten Oberfläche; und
• Fig. 6 eine Darstellung eines rotierenden Magnets zum physischen Anordnen und beliebigen Ausrichten der Vorzugsachsen-Richtungen im erfindungsgemäßen Medium.
• In Fig. 1a weist ein Magnetpartikel 12, wie es herkömmlicherweise in bekannten Medien verwendet wird, eine sich entlang der Länge des Magnetpartikels 12 erstreckende Vorzugsachse 14 auf. Ein Partikel unterstützt stets die Magnetisierung in Richtung seiner Vorzugsachse, und da bei dem bekannten Verfahren die Partikellängen des Mediums während des Aufzeichnens grundsätzlich entlang der Bewegungsrichtung des Mediums ausgerichtet sind, ist mit einem Magnetpartikel 12 das Aufzeichnen nur in Längsrichtung möglich. In Fig. 1b verläuft die Vorzugsachse 18 des im erfindungsgemäßen Medium verwendeten Magnetpartikels 16 senkrecht zur Achse des Magnetpartikels 16 Bei dem Magnetpartikel 16 handelt es sich um ein nadelförmiges Bariumferrit- Partikel der bevorzugten Zusammensetzung BaFe&sub1;&sub2;O&sub1;&sub9;, das entsprechend den Angaben im Artikel "Magnetic Properties of Acicular BaFe&sub1;&sub2;O&sub1;&sub9; Particles Prepared by Microwave Plasma Sintering" (Magnetische Eigenschaften mittels Mikrowellen-Plasmasintern hergestellter nadelförmiger BaFe&sub1;&sub2;O&sub1;&sub9;-Partikel) von Fujita et al. erschienen in IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, Band 29, Nr. 3, Juli 1993, Seite 2129, hergestellt wurde.
• In dem in Fig. 2 als Magnetband 20 dargestellten erfindungsgemäßen Medium sind die magnetischen Eigenschaften des Partikels 16 aufweisende BaFe-Partikel 22, 24, 26 wie in Fig. 2 dargestellt ausgerichtet. Die Koordinatenachsen X, Y, Z sind wie in Fig. 2 dargestellt ausgerichtet, und das Magnetband 20 erstreckt sich in der X-Z-Ebene, wobei sich die Längsachse des Bandes 20 entlang der X-Achse erstreckt. Die nadelförmigen Magnetpartikel 22, 24, 26 sind im Band 20 derart gestapelt, dass sich ihre Längen in Richtung der Z-Achse erstrecken, so dass die auf das Band 20 aufgebrachten Stapel der Magnetpartikel 22, 24, 26 in parallel zur Z-Achse verlaufenden Ebenen liegen. Da die Vorzugsachsen 28, 30, 32 der Magnetpartikel 22, 24, 26 senkrecht zur Länge der Magnetpartikel liegen, erstrecken sich die Vorzugsachsen 28, 30, 32 infolgedessen in parallel zur X-Y-Ebene liegenden Ebenen.
• Die optimale magnetische Ausrichtung der Magnetpartikel 22, 24, 26, in der diese beim Aufzeichnen Magnetisierungskomponenten sowohl in Längsrichtung X als auch in senkrechter Richtung Y erzeugen, ist dann gegeben, wenn die Vorzugsachsen 28, 30, 32 in der X-Y-Ebene willkürlich verteilt sind. In Fig. 3 sind die Magnetpartikel 22', 24', 26' stirnseitig dargestellt, und die Vorzugsachsen 28', 30', 32' sind, wie zu erkennen ist, willkürlich in der X-Y-Ebene ausgerichtet (in den Zeichnungen sind unterschiedliche, aber verwandte Elemente mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet, wobei jedoch entsprechende Elemente in den verschiedenen Figuren durch Apostrophe unterschieden werden).
• Die Technik für das beliebige Ausrichten der Vorzugsachsen gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist in Fig. 4a und 4b zu erkennen. Es ist bekannt, dass ein rotierendes Magnetfeld 34, 36, 38, 40 (Fig. 4a) oder 34', 36', 38', 40' (Fig. 4b) durch Überstreichen einer Magnetschicht 42 (Fig. 4a) oder 42' (Fig. 4b) mit magnetischen Segmenten wechselnder Polarität erzeugt wird. Die Segmente können entweder in Längsrichtung (Fig. 4a) oder senkrecht (Fig. 4b) magnetisiert sein; beim Überstreichen der Schichten werden entsprechende, sich nur in der Phase unterscheidende Magnetfelder erzeugt.
• Um ein rotierendes Magnetfeld zu erhalten, das die Vorzugsachsen der Partikel in der X-Y-Ebene ausrichtet, wird das in Fig. 4a und 4b dargestellte Konzept in die in Fig. 5 dargestellte Struktur integriert. Eine vormagnetisierte Oberfläche 44 mit Magnetisierungselementen wechselnder Polarität 46, 48, 50 wird derart angeordnet, dass sich das Band in Richtung des Pfeils 51 über die vormagnetisierte Fläche 44 bewegt. Die über die vormagnetisierte Oberfläche 44 transportierten Magnetpartikel in der immer noch flüssigen Dispersion 52 werden einem rotierenden Feld ausgesetzt, das die Partikel physisch mit ihren Längsachsen parallel zur Z-Achse und die Vorzugsachsen in der X-Y- Ebene ausrichtet, wie dies weiter oben erläutert wurde. Die vormagnetisierte Oberfläche 44 verläuft an einem Ende 54 abwärts, so dass das Magnetfeld im Verlaufe vieler Feldzyklen mit der Entfernung des Bandes 20' von der magnetisierten Oberfläche 44 allmählich abfällt, wodurch das beschichtete Band 20' im entmagnetisierten Zustand zurückbleibt und eine beliebige Ausrichtung der Vorzugsachsen der Partikel erzielt wird. Es versteht sich, dass die vormagnetisierte Oberfläche entweder aus einer Reihe von Permanentmagneten wechselnder Polarität oder einer Schicht aus auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten magnetischen Segmenten wechselnder Polarität bestehen kann. Als alternative Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines rotierenden Magnetfeldes kann auch ein Permanent-Stabmagnet 56 von einem Motor 60 in Richtung des Pfeils 58 in der X-Y-Ebene über dem sich bewegenden Band 20' gedreht werden, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist.
• Die Erfindung wurde vorstehend im einzelnen unter besonderer Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben; es versteht sich jedoch, dass Abänderungen und Abwandlungen im Rahmen der beanspruchten Erfindung möglich sind.

Claims (11)

1. Magnetisches Aufzeichnungsmedium, dadurch gekennzeichnet, dass

a) das Aufzeichnungsmedium ein Substrat in Form eines sich in einer Längsrichtung erstreckenden planaren Bandes aufweist,

b) eine auf dem Substrat aufgebrachte Magnetschicht (20) nadelförmige Magnetpartikel (22, 24, 26) mit sich senkrecht zu ihrer Länge erstreckenden Magnetachsen (28, 30, 32) umfasst,

c) die nadelförmigen Magnetpartikel in einer ersten Multiplizität von Ebenen parallel zum Substrat liegen und derart ausgerichtet sind, dass ihre Länge parallel zur planaren Bandoberfläche und senkrecht zur Längsrichtung (X) des Bandes verläuft, und

d) die Magnetachsen in einer zweiten Multiplizität von Ebenen senkrecht zum Substrat beliebig ausgerichtet sind, wobei die zweite Multiplizität parallel zur Längsrichtung (X) des planaren Bandes verläuft.

2. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nadelförmigen Magnetpartikel (22, 24, 26) aus Bariumferrit bestehen.

3. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung der Bariumferrit-Partikel aus BaFe&sub1;&sub2;O&sub1;&sub9; besteht.

4. Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Aufzeichnungsbandes unter Verwendung eines sich in einer Längsrichtung (x) erstreckenden planaren Substrats, gekennzeichnet durch die Schritte:

a) Beschichten des planaren Substrats mit einer flüssigen Dispersion (52), die nadelförmige Magnetpartikel (22, 24, 26) mit sich senkrecht zu ihrer Länge erstreckenden Magnetachsen aufweist, wobei die Magnetpartikel durch Anlegen eines Magnetfeldes parallel zur Ebene des Substrats derart ausgerichtet sind, dass die Länge der Partikel senkrecht zur Längsrichtung (x) verläuft, und

b) Verbringen des Bandes nach der Beschichtung mit der immer noch flüssigen Dispersion (52) durch ein rotierendes Magnetfeld zum beliebigen Ausrichten der Magnetachsen der Partikel in Ebenen, die sich in der Längsrichtung (x) und senkrecht zum Substrat erstrecken.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Magnetfeld aus einer vormagnetisierten Fläche (44) mit magnetischen Segmenten (46. 48, 50) wechselnder Polarität erzeugt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vormagnetisierte Fläche (44) aus Permanentmagneten wechselnder Polarität besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vormagnetisierte Fläche (44) aus auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten magnetischen Segmenten wechselnder Polarität besteht.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Magnetfeld durch einen rotierenden Permanentmagneten (56) erzeugt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Magnetfeld, durch welches sich das Band bewegt, im Verlaufe vieler Feldzyklen allmählich auf Null abfällt.

10. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die nadelförmigen Magnetpartikel aus Bariumferrit bestehen.

11. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung der Bariumferrit-Partikel aus BaFe&sub1;&sub2;O&sub1;&sub9; besteht.