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Die
Erfindung bezieht sich auf das magnetische Aufzeichnen und insbesondere
auf einen mit einem sehr hohen Feld magnetisierten Mikrowalzenrecorder
für sich
wiederholendes oder codiertes Aufzeichnen sowie auf das Verfahren
zur Herstellung desselben.
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Die
Verwendung einer Magnetwalze zum Aufzeichnen sich wiederholender
oder codierter Information ist bekannt. Ein bekannter magnetischer Walzenrecorder
besteht aus einem nicht magnetischen Zylinder mit einem Durchmesser
von etwa 50 mm (2 Zoll) mit 204 NdFeB-Miniaturstabmagneten, die um den Umfang
des Zylinders herum angeordnet sind. Diese diskreten Stabmagnete,
die in radialer Richtung eine Dicke von 3,3 mm (0,130 Zoll) aufweisen,
vergrößern bei
Anordnung auf dem Umfang des Zylinders den Radius der Walze nur
um etwa 13%, wobei die Positionierung der Magnete um den Umfang
von 150 mm (6 Zoll) herum durchaus machbar ist. Bei Herstellung
eines Mikrocodierers mit kleinem Walzendurchmesser ist die vorstehend
beschriebene Technik jedoch nicht durchfühbar. Bei einer Mikrowalze
mit einem Durchmesser von 3,3 mm (0,130 Zoll) würde der Versuch einer Verwendung
von 3,3 mm (0,130 Zoll) dicken diskreten Magneten den Walzendurchmesser
in unakzeptabler Weise verdreifachen, und eine Verringerung der
Dicke der Magnete würde nicht
nur ihre magnetische Wirkung verringern, sondern auch ihre physische
Stabilität
einschränken. GB-A-1
436 711 (London Transport Executive) vom 26. Mai 1976 (26.5.1976)
beschreibt eine magnetische Codiervorrichtung mit einer Walze zum
magnetischen Codieren von Markierungen auf Aufzeichnungsmedien.
Dabei ist eine Vielzahl diskreter, entfernbarer Permanentmagnete
in axialen Schlitzen angeordnet, die entlang mindestens eines Umfangsrand
der Walze ausgebildet sind.
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Für die Magnetisierung
einer aus einem Zylinder aus magnetischem Material hergestellten
Walze wurden bisher Vorrichtungen verwendet, die in der Weise hergestellt
wurden, dass man dicken Draht durch Öffnungen in einem Block aus
Phenol- oder anderem geeigneten isolieren den Material einzog. Dieses
Einziehen von Draht durch die Öffnungen
erfolgt in einem schlangenlinienförmigen Muster, wodurch bei
Anlegen eines starken Stromimpulses durch die Vorrichtung die alternierenden
Pole der Magnetwalze erzeugt werden. Bisher wurden nur bescheidene
Anforderungen hinsichtlich der Anzahl der Pole und des Polabstandes
gestellt. Typische Magnetwalzen für Kopierer weisen zum Beispiel
6 bis 10 Pole auf, wobei die Pole einen Umfangsabstand in der Größenordnung
von 5 mm (0,2 Zoll) aufwiesen. Bei einer Walze mit 20 Polen und
einem Durchmesser von nur 3,3 mm (0,130 Zoll) müsste der Polabstand 0,5 mm
(0,02 Zoll) betragen, was die Packdichte der magnetisierten Pole
gegenüber
der Packdichte, die durch die bekannten Magnetisiervorrichtungen erreicht
wird, um den Faktor 10 erhöht.
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Die
Erfindung beschreibt einen Mikromagnetwalzenrecorder mit sehr hohem
Feld und mit 20 Polen, der einen Walzendurchmesser von nur 3,3 mm
(0,130 Zoll) aufweist, und ferner das Verfahren zur Herstellung
eines solchen Mikromagnetwalzenrecorders. Dabei wird der Ausdruck "sehr hohes Feld" im Sinne des erfindungsgemäßen Mikrowalzenrecorders
als Oberflächenfeldstärke von
mindestens 1000 Oe definiert.
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Statt
bei der Herstellung eines Mikromagnetwalzenrecorders diskrete Magnete
um den Umfang einer nicht magnetischen Walze herum anzuordnen, beschreibt
die Erfindung die Verwendung eines magnetisierbaren Zylinders aus
einem energiereichen magnetischen Material, etwa NdFeB, SmCo5 oder Ba Ferrit, der mit Hilfe einer Vorrichtung,
die gemäß nachfolgender
Beschreibung hergestellt wurde, in einem Muster auf dem Umfang angeordneter
Pole bis zur Sättigung
magnetisiert wird.
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Ein
massiver leitfähiger
Zylinder wird in axialer Richtung geschlitzt, um ein schlangenlinienförmiges leitfähiges Muster
zu erzeugen, an das leitfähige Drähte angelötet werden.
Der Zylinder wird mit Epoxymaterial ausgegossen und zur Aufnahme
der zu magnetisierenden energiereichen Magnetwalze kleinen Durchmessers
mittig durchbohrt. Zum Magnetisieren des Polmusters der Walze wird
eine geladene Kondensatorbank, die sorgfältig so bemessen ist, dass
sie einen Stromimpuls liefert, der das energiereiche magnetische
Material ohne Gefahr des Berstens der Vorrichtung vollständig sättigt, durch
die Windung der Vorrichtung hindurch entladen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Ansicht der erfindungsgemäßen Mikrowalze,
in der die Polpositionen am Walzenumfang zu erkennen sind;
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2 eine
Ansicht der Polpositionen einer Mikrowalze, bei der die Polpositionen
ein binäres Muster
aufweisen;
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3 eine
halbfertige erfindungsgemäße Vorrichtung;
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4 eine
Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
nach dem Ausgießen
und Kernbohren der Vorrichtung; und
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5 eine
Darstellung, die das Verständnis der
Erfindung erleichtern soll.
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In 1 ist
eine Mikromagnetwalze 10 zum Aufzeichnen eines sich wiederholenden
Musters mit 20 Polen alternierender Magnetisierungsrichtung, zum
Beispiel den Polen 12, 14, 16, die typische äußere Feldlinien
aufweisen, zum Beispiel Feldlinien 18, 20, 24,
magnetisiert. Die Walze 10 besteht aus dem energiereichem
Material NdFeB, das ein magnetisches Energieprodukt (BH)max von 4–20 MGOe aufweist. Zur Aufnahme
einer (nicht dargestellten) nicht magnetischen Welle für die Betätigung des
Walzenrecorders ist eine axiale Öffnung 26 vorgesehen. Die
dargestellte Mikrowalze 10 weist die folgenden typischen
Abmessungen auf Außendurchmesser
= 3,3 mm (0,130''), Innendurchmesser
= 1,4 mm (0,055'') und Länge = 1,5
mm (0,059''). Der Walzenrecorder
gemäß 1 weist
ein Oberflächenfeld
von bis zu 4000 Oe auf und ist in der Lage, durch direkten rollenden
Kontakt ein Arbeitsmedium mit einer Koerzitivität von 4000 Oe zumindest teilweise
zu magnetisieren.
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Gemäß 2 weist
ein zum Aufzeichnen von Information ausgebildeter Walzenrecorder 28 Vorkehrungen
für 20
Pole auf, aber anders als bei der periodischen Walze gemäß 1 sind
die 20 Pole nicht durchgehend alternierend angeordnet. Zum Beispiel
sind im Segment 30 fünf
benachbarte Polpositionen in derselben Richtung magnetisiert, und
im Segment 32 sind weitere drei Polpositionen ebenso magnetisiert.
Dadurch wird von der Walze ein spezieller Binärcode erzeugt. Durch Vorwahl
der Magnetisierungsrichtungen der 20 Polpositionen können bis zu
220 Sequenzen codiert werden.
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In 3 besteht
die erfindungsgemäße Magnetisiervorrichtung
aus einem massiven leitfähigen Zylinder 34,
vorzugsweise aus Kupfer, mit axial verlaufenden Schlitzen, die im
Abstand zueinander um den Umfang des Zylinders 34 herum
angeordnet sind. Jeweils alternierende Schlitze, zum Beispiel die Schlitze 36, 38,
durchbrechen die gegenüberliegenden
Enden des Zylinders 34, so dass um den Umfang des Zylinders 34 herum
ein schlangenlinienförmiges leitfähiges Muster
entsteht. Der Abstand der Schlitze ist so bemessen, dass die dazwischen
liegenden Stege, zum Beispiel die Stege 40, 42,
die gleiche Breite aufweisen wie die Schlitze, etwa die Schlitze 36, 38. Ein
Schlitz 44 durchbricht beide Enden des Zylinders 34 und
teilt dessen Umfang, wodurch Anschlussenden für den Magnetisierkreis geschaffen
werden, wobei zur Herstellung einer Strombahn in die Vorrichtung
hinein Leiter 46, 48 an den Anschlussenden befestigt
sind.
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Anschließend wird
der Zylinder 34 mit einem isolierenden Epoxymaterial ausgegossen,
und die Mitte des Zylinders 34 wird axial durchbohrt (4), um
einen Hohlraum 50 zu schaffen, in den der zu magnetisierende
Magnet mit geringem Spiel passt.
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Der
elektrische Aufbau der Vorrichtung nach dem Kernbohren des Zylinders 34 ergibt
sich aus 5, in der die aus Kupfer bestehende Vorrichtung der
Klarheit halber ohne Epoxybeschichtung dargestellt ist. Ausgehend
vom Schlitz 44, der den Umfang des Kerns teilt, ist der
Hohlraum 50 von einer schlangenlinienförmigen Windung umgeben, wobei
in dieser Windung fließende
Ströme
in aufeinanderfolgenden Stegen, zum Beispiel den Stegen 40, 42,
in entgegengesetzten Richtungen in dieser Windung fließen und
demzufolge durch den durch die aufeinanderfolgenden Stege fließenden Strom
entgegengesetzt gerichtete Magnetfelder erzeugt werden. Diese Felder
magnetisieren das im Hohlraum 50 befindliche magnetische
Material entsprechend, wobei jeder Steg um den Umfang herum jeweils
einen Pol der Walze magnetisiert.
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Wie
dies bereits vorstehend für
die Mikrowalze beschrieben wurde, kann die Vorrichtung so ausgebildet
sein, dass sie eine Walze mit codierten Daten magnetisiert, indem
der Zylinder selektiv entsprechend der binären Wiedergabe der zu codierenden Information
geschlitzt wird.
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Die
Erfindung richtet sich auf das Magnetisieren von Walzen hoher Koerzitivität. Um eine
Sättigung
des magnetischen Materials zu erreichen, muss das magnetisierende
Feld höher
sein als die Koerzitivität
des zu magnetisierenden Materials. Dies erfordert, dass ausreichend
Strom in der Magnetisiervorrichtung fließt, um das erforderliche Feld
zu erzeugen. Andererseits kann ein zu hoher Strom zu elektromagnetisch
induzierten Spannungen führen, die
so stark sein können,
dass die Vorrichtung gesprengt wird. Zum Magnetisieren der vorstehend
genannten Mikrowalze aus NdFeB mit einer Koerzitivität von etwa
4000 Oe, einem Außendurchmesser
von 3,5 mm (0,139 Zoll), einem Innendurchmesser von 1,4 mm (0,055
Zoll) und einer Länge
von 0,5 mm (0,02 Zoll) mit 20 Polen wurde die Kondensatorbank einer
Magnetisiervorrichtung Modell 8500 der Magnetic Instrumentation
Inc. auf die Größe der Vorrichtung
abgestimmt. Die auf 200–400
Mikrofarad eingestellte Kondensatorbank der Magnetisiervorrichtung wurde
auf 1000 V geladen und durch ein Ignitron durch die Vorrichtung
hindurch entladen. Stromimpulse in der Größenordnung von 50.000 A mit
einer Dauer von etwa 50–100
Mikrosekunden sättigen
die NdFeB-Walze,
ohne die Vorrichtung zu beschädigen.
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Bei
einem alternativen Verfahren zum Magnetisieren der Mikrowalze wird
eine Walze mit sehr hohem Feld mit einem Durchmesser von 50 mm (2 Zoll)
verwendet, die ein Oberflächenfeld
von etwa 10.000 Oe aufweist, und durch Abrollen auf dem Umfang der
Mikrowalze mit einer Koerzitivität
von 4.000 Oe wird das Magnetmuster der 50 mm-Walze (2 Zoll) direkt
auf der Mikrowalze aufgezeichnet.
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Die
Erfindung wurde vorstehend im einzelnen unter besonderer Bezugnahme
auf bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben, es versteht sich jedoch, dass Abwandlungen und Modifikationen
möglich
sind, ohne von dem in den beiliegenden Ansprüchen definierten Rahmen der
Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können entsprechend der Lehre der
Erfindung magnetische Materialien mit Energieprodukten von ungefähr 1 MGOe
in Mikrowalzenrecordern verwendet werden.