DE1280316B

DE1280316B - Magnetisierbarer Aufzeichnungstraeger

Info

Publication number: DE1280316B
Application number: DEJ24758A
Authority: DE
Inventors: Peter Isidore Prentky
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1962-11-30
Filing date: 1963-11-20
Publication date: 1968-10-17
Also published as: CH415752A; DE1449381B2; NL301046A; US3328195A; DE1449381A1; CH416746A; BE640044A; GB987357A; US3404392A

Description

Magnetisierbarer Aufzeichnungsträger Die Erfindung betrifft einen magnetisierbaren Aufzeichnungsträger für die Speicherung von Informationen.
In magnetischen Datenspeichern sind ein oder mehrere Magnetköpfe angebracht, an denen das Speichermittel vorbeigeführt wird. Die einem Schreib-Magnetkopf zugeführten elektrischen Signale werden in dem Speichermittel in winzigen Bereichen unter dem Einfluß eines konzentrierten Magnetflusses gespeichert. Jedes Speichermittel weist dabei bekanntlich einen feststehenden, verfügbaren Oberflächenbereich auf, in dem Daten aufgezeichnet werden können und dessen Kapazität für eine gegebene Aufzeichnungsdichte konstant bleibt. Der anhaltende Bedarf für größere Speicherkapazitäten in magnetischen Datenspeichern konnte bisher nur durch Vergrößerung des verfügbaren Oberflächenbereichs des magnetischen Mediums innerhalb der Vorrichtungen erfüllt werden. Hierdurch ist zwar die Speicherkapazität vergrößert worden, aber nur auf Kosten einer entsprechenden Vergrößerung der Gesamtvorrichtung.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen magnetischen Aufzeichnungsträger mit etwa der doppelten als bisher üblichen Speicherkapazität zu schaffen, ohne daß sein Oberflächenbereich oder die Magnetspeichervorrichtung entsprechend vergrößert werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Aufzeichnung von Signalen zwei magnetisierbare Schichten unterschiedlicher Koerzitivkraft vorgesehen sind, deren Verhältnis größer als 1 zu 5 ist, wobei die Schicht niedriger Koerzitivkraft unmittelbar zur Vorbeiführung an Magnetköpfen vorgesehen ist, so daß Signale hoher Impulsfolgefrequenz in der Schicht niedriger Koerzitivkraft und Signale mit demgegenüber niedriger Impulsfolgefrequenz in der Schicht hoher Koerzitivkraft aufgezeichnet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung sind beide magnetisierbaren Schichten durch eine nichtmagnetisierbare metallische Schicht voneinander getrennt.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung gegenüber bisher bekannten derartigen Anordnungen ergeben sich aus nachstehenden Ausführungen. In magnetischen Plattenspeichern z. B. ist jede Aufzeichnungsfläche in konzentrische, kreisförinige Spui#n eingeteilt. Ein beweglicher Magnetkopf wird auf einen vorher ausgewählten Platz auf der Spur durch einen Zugriffsarm unter der Steuerung eines Betätigungsgliedes oder eines Servosystems eingestellt. Ob- wohl die bekanten Betätigungsglieder und ihre zugeordneten Verbindungsgestänge an sich präzise arbeiten, ist es aber fast unmöglich, den Magnetkopf wiederholt genau über die Mittellinie einer gewünschten Spur einzustellen, weil sich mechanische Toleranzen in dem Betätigungsglied aufaddieren. Um die durch Toleranzen des Betätigungsgliedes bedingte Abweichung -auszugleichen, müssen die Aufzeichnungsspuren auf der Scheibe voneinander getrennt werden. Da die Toleranzen bis zu plus/minus einem Viertel der Spurbreite betragen können, müssen die Mittellinien benachbarter Spuren einen Abstand von anderthalb bis zwei Spurbreiten aufweisen. Ein Drittel bis zur Hälfte der verfügbaren Aufzeichnungsfläche der Scheibe muß also für Einstellfehler des Betätigungsgliedes vorgesehen werden, so daß also nur die Hälfte bis zwei Drittel der insgesamt verfügbaren magnetisierbaren Fläche für Aufzeichnungen benutzt werden kann. Bei Servosystemen wird der Magnetkopf auf die gewünschte Spurmittellinie mit Hilfe von Servospuren gebracht, die sich zwischen den Datenspuren auf der Scheibe befinden. Da die Stellung des Magnetkopfes ständig korrigiert werden muß, müssen die Servosignale ständig oder in sehr kurzen Abständen geliefert werden. Infolgedessen muß etwa ein Viertel bis zur Hälfte der Aufzeichnungsfläche den Servosignalen vorbehalten bleiben, so daß von dem für die Aufzeichnung verbleibenden Teil der Plattenfläche nur noch die Hälfte bis drei Viertel für die Datenaufzeichnung übrigbleiben.
Im Gegensatz hierzu können bei einer Platte, die gemäß dem magnetisierbaren Aufzeichnungsträger nach der Erfindung aufgebaut ist, Spureinstellungs-Servosignale in der unteren magnetischen Schicht und Datensignale in der oberen Schicht gespeichert werden. Ein Zugriffsmechanismus kann durch die Servosignale so geführt und gesteuert werden, daß er den Magnetkopf derart einstellt, daß annähernd die ganze Fläche der oberen Schicht für das Aufzeichnen von Daten zur Verfügung steht.
Die Erfindung soll nun an Hand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe der nachstehend aufgeführten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt F i g. 1 einen teilweisen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel für einen magnetischen Aufzeichnungsträger nach der Erfindung, F i g. 2 eine graphische Darstellung der magnetischen Eigenschaften -eines Aufzeichnungsträgers gemäß Fig. 1, Fig. 3 einen teilweisen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträger, F i g. 4 eine graphische Darstellung der magnetischen Eigenschaften eines Aufzeichnungsträgers gemäß F i g. 3.
Gemäß Fig. 1 besteht der erfindungsgemäße magnetische Aufzeichnungsträger aus einem Träger 11 und darauf aufgebrachten Schichten 12 und 13 aus magnetischem Material je verschiedener Koerzitivkraft. Der Träger 1 besteht aus nichtmagnetischem .Material, wie z. B. Aluminium, Messing usw., wäh-#end die obere Schicht 12 und die untere Schicht 13# aus geeignetem magnetisierbarem Material bestehen, wie z. B. Nickelkobalt, Eisenoxyd usw., Bei einer solchen Anordnung kann eine Gruppe von Signalen in der oberen Schicht 12 und eine andere Gruppe von Signalen direkt darunter in der unteren Schicht 13 aufgezeichnet werden. Um eine doppelschichtige Aufzeichnung wirksam zu machen, müssen die beiden Signalgruppen sowohl je für sich gelesen werden als auch unabhängig voneinander bestehen können. Um die einzelnen-Signalgruppen beim Lesen voneinander unterscheiden zu können, müssen die Frequenzen, mit denen die beiden Signalgruppen jeweils aufgezeichnet werden, genügend weit auseinanderliegen, damit die beiden Signalgrupepn durch Filteranordnungen wirksam getrennt werden können. Diese Bedingung wird erfüllt., wenn die Signalgruppe in der oberen Schicht mit relativ hoher Frequenz aufgezeichnet wird, und zwar mit etwa der drei- oder vierfachen Frequenz gegenüber der anderen, mit der die Signalgruppe in der unteren Schicht aufgezeichnet wird. Außerdem muß, damit die eine Signalgruppe unabhängig von der anderen bestehen kann, die Koerzitivkraft der unteren Schicht wesentlich größer als die der oberen Schicht sein. Damit wird wirksam verhindert, daß die auf der unteren Schicht aufgezeichneten Signale nicht durch nachträgliches Einschreiben und Umschreiben der Signalgruppe in der oberen Schicht gestört werden. Welches Verhältnis der Koerzitivkräfte beider Schichten gewählt wird, hängt bis zu einem gewissen Grade von den zu verwenden Aufzeichnungsverfahren ab, da die Aufzeichnungen in der unteren Schicht. um so schwerer zu löschen sind, je größer das Verhältnis der Koerzitivkräfte wird.
Die Sättigungscharakteristik eines typischen doppelschichtigen-Aufzeichnungsträgers ist praktisch ermittelt worden, indem zum Aufzeichnen Rechteckimpulse mit jeweils- anderer Amplitude und konstanter Frequenz verwendet worden sind und jeweils anschließend die Amplitude der Lesespannung gemessen worden ist. Das Ergebnis ist in F i g. 2 dargestellt. Der getestete Träger besteht aus einer etwa 0,8 gin starken oberen Schicht mit einer Koerzitivkraft von 130 Oersted und einer etwa 4,6 pm starken unteren Schicht mit einer Koerzitivkraft von 1000 Oersted. Wie aus F i g. 2 hervorgeht, ist die obere Schicht des Trägers bei etwa 1,2 Amperewindungen gesättig4 während die untere Schicht bei etwa 6,75 Amperewindungen Sättigungsverhalten zeigL Ein linearer Bereich der unteren Schicht ist zwischen 1,5 und 6,0 Amperewindungen gefunden worden. Bei geeigneter Gleichstromvormagnetisierung kann also ein niederfrequentes Signal linear in der unteren Schicht aufgezeichnet werden, während ein hochfrequentes Signal im Sättigungsgebiet der oberen Schicht aufgezeichnet wird. Das Einschreiben in die. untere Schicht muß bei einer Frequenz oder einem Frequenzband erfolgen, dessen obere Grenze weit unterhalb der niedrigsten Grenzfrequenz der in der oberen Schicht aufgezeichneten Signale liegt. Ausgehend von den Sättigungswerten der oberen und der unteren Schicht lassen sich die Schreib- und Löschströme bestimmen, die die geringstmögliche Auswirkung auf die Informationsaufzeichnung in. der unteren Schicht haben.
Eine in der unteren Schicht aufzuzeichnende niederfrequente Information kann im Laufe des Herstellungsverfahrens des Aufzeichnungsträgers vor Aufbringen der oberen Schicht eingeschrieben werden. Dies ist dann besonders vorteilhaft, wenn die niederfrequente Information dauerhaft aufzuzeichnen ist. Natürlich kann jedoch auch die niederfrequente Information durch die obere Schicht hindurch aufgezeichnet werden, nachdem der Aufzeichnungsträger hergestellt ist. In diesem Falle ist eine verhältnismäßig große magnetomotorische Kraft erforderlich, nämlich in der Größenordnung von etwa 5 Amperewindungen für den Magnetkopf und einer entsprechenden Koerzitivkraft der unteren Schicht, wie oben angegeben.
Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 besteht dermagnetisierbare Aufzeichnungsträger gemäß der Erfindung, z. B. eine Platte, aus einer Trägerschicht 11 aus nichtinagnetischem Material, wie z. B. Aluminium, Messing, usw., auf die ebenfalls die beiden magnetisierbaren Schichten unterschiedlicher Koerzitivkraft, nämlich die obere Schicht 12 und die untere Schicht 13, aufgebracht sind, die aber in diesem Falle durch eine Schicht 14 aus nichtmagnetischem Material, wie z. B. Kupfer, voneinander getrennt sind. Auch hier wird die Signalgruppe in der oberen Schicht bei relativ hoher Frequenz aufgezeichnet, die ebenfalls mindestens drei- oder viermal so groß istwie die Frequenz der anderen Signalgruppe, die in der unteren Schicht aufgezeichnet ist. Außerdem muß auch in diesem Falle aus den obenerwähnten Gründen die Koerzitivkraft der unteren Schicht wesentlich höher als die der oberen sein. Es hat sich ergeben, daß das kleinste wirksame Verhältnis der Koerzitivkräfte etwa bei 5 zu 1 liegt, während das Verhältnis 8 bis 10 zu 1 als Normalfall bezeichnet werden kann. Die nichtmagnetische Schicht 14 wirkt als Filter, indem sie den in die untere Schicht ein-. dringenden hochfrequenten Fluß sehr stark dämpfte und eine deutlichere Sättigungscharakteristik für dieobere Schicht bewirkt. Außerdem wird durch die Trennschicht 14 erreicht, daß die in der unteren Schicht aufgezeichneten Signale relativ schwer zu löschen sind, da der Abstand des Kopfes von der unteren Schicht gewissermaßen vergrößert wird.
Die Kurve nach F i g. 4 ist in gleicher Weise ermittelt worden, wie die nach F i g. 2. Bei dem hier untersuchten Aufzeichnungsträger hat die obere Schicht eine Stärke von etwa 0,39 1.tm und eine Koerzitivkraft von etwa 130 Oersted, die Mittelschicht etwa 0,05 itm und die untere Schicht etwa eine Stärke von 4,6 #tm und eine Koerzitivkraft von etwa 1000 Oersted. Die obere Schicht der Platte ist etwa bei 1,2 Amperewindungen gesättigt und die untere Schicht etwa bei 6,75 Amperewindungen. Der lineare Bereich der unteren Schicht ist im Bereich zwischen 1,5 und 6,0 Amperewindungen ermittelt worden. Auch in diesem Fall kann bei entsprechender Gleichstromvormagnetislerung ein niederfrequentes Signal linear in der unteren Schicht aufgezeichnet werden. Ein hochfrequentes Signal wird dann ebenfalls wieder im Sättigungsgebiet der oberen Schicht aufgezeichnet. Die Schreib- und Löschströme können dann, wie oben beschrieben, ermittelt werden.
Eine vorteilhafte Anwendungsart der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, Positionssignale für ein Spurfolge-Einstellservosystern einer magnetischen Platte zu erhalten. Für ein wirksames Spurfolge-Servosystem ist es erforderlnch, daß das Positionssignal ein Maß für den Spurabstand mit dem jeweiligen Vorzeichen angibt. Dieses Positionsmerkmal muß dann einen Nullpunkt dort haben, wo die Datensignale geschrieben werden sollen. Zu diesem Zweck können z. B. Servosignale auf jeder Seite der Datenspuren geschrieben werden, so daß die Datenspur genau zwischen den Servospuren liegt. Die Servosignale sind so aufgezeichnet, daß sie mit derselben Amplitude abgelesen werden, wenn der Kopf direkt auf der dazwischenliegenden Datenspur zentriert ist. Die Differenz dieser Amplituden wird dann für eine Servosteuerung wirksam, d. h., wenn sich der Lesekopf über einer Servospur befindet, ergibt sich ein maximaler positiver Wert, auf der halben Strecke zwischen den beiden Servospuren der Wert Null und über der anderen Servospur ein maximaler negativer Wert. Bei der doppelschichtigen Platte nach der Erfindung können niederfrequente Servosignale in der unteren Schicht und hochfrequente Datensignale in der oberen Schicht direkt über dem Nullpunkt zwischen beiden Servosignalen aufgezeiebnet werden. In der unteren Schicht erfolgt die Aufzeichnung dauerhaft mit einer Frequenz oder einem Frequenzband, dessen obere Grenze weit unterhalb der niedrigsten Grenzfrequenz der in der oberen Schicht enthaltenen Aufzeichnungen liegt. Das Aufzeichnen in der oberen Schicht kann in beliebiger Art und Weise erfolgen. Zum Beispiel kann Aufzeichnung durch Steuerung in die Sättigung mit selbstsynchronisierendem Code erfolgen, z. B. mit Doppelfrequenz- oder Phasenmodulationsverfahren, oder mit einem anderen Code, bei dem sowohl in jeder Bitperiode ein Bit auftritt als auch der Reziprokwert der Bitperiode mindestens viermal so groß ist wie die höchste Frequenz der in der unteren Schicht aufgezeichneten Signale.
Wenn die mit zwei magnetischen Schichten versehene Platte nach der Erfindung in einer Spurfolge-Servoanwendung benutzt wird, dann können die Servosignale dauerhaft in der unteren Schicht aufgezeichnet werden, und zwar können sie während der Herstellung der Platte vor Aufbringung der mittleren und der oberen Schicht aufgezeichnet werden. Falls erforderlich, können auch die Signale in der unteren Schicht durch die obere und die Mittelschicht hindurch mit einer großen magnetomotorischen Kraft aufgezeichnet werden, z. B. bei Verwendung eines Magnetkopfes und bei einer Koerzitivkraft der ' unteren Schicht, die in dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 angewendet werden, mit einer MMK von 5,Amperewindungen.
Die Ausführungsbeispiele der Anordnung nach der Erfindung sind an Hand eines plattenfönnigen Aufzeichnungsträgers beschrieben worden, aber die Erfindung selbst läßt sich auch auf andere Arten von magnetisierbaren Aufzeichnungsträgem anwenden, z. B. Magnettrommel oder Magnetband. Im letzteren Falle könnte der Träger nichtmetallisch sein, z. B. aus dem bei Magnetbändern üblichen Kunststoff bestehen. Die magnetischen Schichten können eine beliebige geeignete Zusammensetzung aufweisen, wie z. B. Nickelkobalt, magnetisches Eisenoxyd usw., und können durch ein beliebiges geeignetes Verfahren aufgebracht werden, wie z. B. durch Galvanisieren, Aufstreichen, Aufsprühen usw.

Claims

Patentansprüche: 1. Magnetisierbarer Aufzeichnungsträger mit mehreren übereinander angeordneten, magnetisierbaren Schichten unterschiedlicher Koerzitivkraft, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufzeichnung unterschiedlicher Informationsgruppen, bestehend aus einer Impulsfolge hoher Folgefrequenz und einer zweiten Impulsfolge niedriger Folgefrequenz, zwei magnetisierbare Schichten unterschiedlicher Koerzitivkraft, deren Verhältnis größer als 1 zu 5 ist, vorgesehen sind, wobei die Schicht niedriger Koerzitivkraft unmittelbar an den Magnetköpfen vorbeigeführt wird, und daß beim Aufzeichnen eine Gleichstromvormagnetisierung so gewählt ist, daß die Impulsfolge niedriger Folgefrequenz im linearen Magnetisierungsbereich hoher Koerzitivkraft und die Aufzeichnung der Impulsfolge hoher Folgefrequenz im Sättigungsgebiet der Schicht niedriger Koerzitivkraft erfolgt.
2. Magnetisierbarer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden magnetisierbaren Schichten auf einen) nichtmagnetisierbaren metallischen Träger aufgebracht werden, wobei die Schicht hoher Koerzitivkraft unmittelbar auf dem Träger aufgebracht ist. 3. Magnetisierbarer Aufzeichnungsträger nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden magnetisierbaren Schichten durch eine nichtmagnetisierbare metallische Schicht, z. B. Kupfer, voneinander getrennt sind. 4. Magnetisierbarer Aufzeichnungsträger nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferschicht eine Stärke von etwa 0,5 mm besitzt. 5. Magnetisierbarer Aufzeichnungsträger nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Schicht etwa 0,8 mm stark ist bei einer Koerzitivkraft von 130 Oersted und die untere Schicht etwa 4,6 mm stark ist bei einer Koerzitivkraft von 1000 Oersted, so daß ein Signal in der oberen Schicht bei 1,2 Amperewindungen im Sättigungsgebiet und ein Signal bei einer mindestens dreifach kleineren Impulsfolgefrequenz in der unteren Schicht bei 1,5 bis 6,0 Amperewindungen im linearen Gebiet eingeschrieben wird. 6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Schicht etwa 0,4 mm stark ist bei einer Koerzitivkraft von 130 Oersted und daß die untere magnetisierbare Schicht etwa 4,5 mm stark ist bei einer Koerzitivkraft von etwa 1000 Oersted, so daß ein Signal in der oberen Schicht bei 1,2 Amperewindungen im Sättigungsgebiet und ein Signal bei einer mindestens dreifach kleineren Impulsfolgefrequenz in der unteren Schicht bei etwa 1,5 bis 6,0 Amperewindungen im linearen Gebiet eingeschrieben wird. 7. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die untere Schicht zum Aufzeichnen von festen Signalen, wie Synchronisier- oder Steuersignalen zur Spurregelung vorgesehen ist. 8. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger der magnetisierbaren Schichten aus Kunststoff besteht. 9. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger eine Magnetplatte ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 671 269#