JP2006155739A - 記録媒体カートリッジの上下シェルハーフの溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上下シェルハーフが周壁の突合わせ部位の複数箇所においてレーザービームによりスポット溶接されて形成される扁平なハウジングを備えた記録媒体カートリッジにおいて、溶接時に加圧された不活性ガスを溶接箇所に吹付けて溶接部周囲部分の酸化を防止する場合に、ハウジング内部へのスパッタ等の侵入を阻止する。
【解決手段】加圧された不活性ガスを、上下シェルハーフ３，４の周壁３ｓ、４ｓに垂直な面内において斜め下方から溶接箇所に吹き付けた状態で溶接を行なう。
【選択図】 図１

Description

本発明は、上下シェルハーフが周壁の突合わせ部位の複数箇所においてレーザービームによりスポット溶接されて形成されたハウジング内に記録媒体か収容されてなる記録媒体カートリッジの製造方法に関し、特に、記録媒体カートリッジの上下シェルハーフの溶接方法に関するものである。

従来より、デジタルカメラ等のモバイル機器においては、記録媒体として、「ｃｌｉｋ！（登録商標）」と呼ばれる超小型の記録媒体カートリッジが使用されている（特許文献１参照）。

この記録媒体カートリッジ１は、図５（斜視図）および図６（ａ），（ｂ）（平面図および裏面図）に示すように、ドライブ装置に押込み装填するときに指を当てる押込み部２ａを含む、スタビライザと呼ばれる樹脂製のフレーム２と、このフレーム２に嵌合された金属薄板(厚さ０．３ｍｍのステンレス鋼板)からなる平坦な主面を備えた上シェルハーフ３および下シェルハーフ４とによって構成された、幅５０ｍｍ、奥行き５５ｍｍ、厚さ１．９５ｍｍの扁平なハウジング内に、４０ＭＢの記憶容量を有する直径１．８インチ（４５．７ｍｍ）のディスク状の磁気記録媒体５を回転自在に収容している。磁気記録媒体５の中央部には、中心孔１０ａを備えたセンタハブ（センタコア）１０が固着されている。

この記録媒体カートリッジ１は、幅５３ｍｍ、奥行き８５ｍｍ、厚さ５ｍｍの外寸を有するＴＹＰＥII ＰＣカード型のドライブ装置（図略）が備えているスロットに挿入形式でローディングされるように構成され、そのハウジングには、上記ドライブ装置が備えている記録再生用磁気ヘッドを磁気記録媒体５の表面にアクセスさせるためのＶ字状の開口６が形成され、さらに、ハウジングと磁気記録媒体５との間には、上記開口６を回転式に開閉するための、開口７ａを備えたロータリーシャッタ７が介装されている。このロータリーシャッタ７は、図示しないバネ部材によって閉方向に付勢され、かつ上シェルハーフ３に取り付けられている図示しないロック部材により閉位置にロックされるように構成されている。

なお、図５および図６（ａ），（ｂ）は、ロータリーシャッタ７の開口７ａがハウジング内に潜入して、ロータリーシャッタ７がハウジングの開口６を閉じている状態、すなわち閉位置にある状態を示している。

ロータリーシャッタ７は、図６（ａ）の７−７線に沿った要部拡大断面図である図７に示すように、周壁部において互いに嵌合されたアルミニウム薄板製の上下シャッターハーフ７Ｕ，７Ｄからなり、上シャッターハーフ７Ｕは、上シェルハーフ３の下面から内方へ突出する小径の円筒体３ａによって回転可能に軸支され、円筒体３ａの先端には、上シャッターハーフ７Ｕが円筒体３ａからの抜出すのを防止するためのセンタピンと呼ばれる抜止め部材１１が溶接されて、センタハブ１０の中心孔１０ａ内に介入している。上下シャッターハーフ７Ｕ，７Ｄの内面には、磁気記録媒体５の表面を清掃するための、表面が起毛された不織布からなるライナ１３がそれぞれ貼り付けられている。

下シェルハーフ４の中央部には、センタハブ１０を外部に臨ませる円形の開口４ａが形成され、下シャッターハーフ７Ｄの中心部には、下シェルハーフ４の開口４ａの周縁に遊嵌される大径の円筒体７Ｄａが下方へ向かって突設されて、この円筒体７Ｄａによって下シャッターハーフ７Ｄが下シェルハーフ４に回転可能に支持されているとともに、円筒体７Ｄａの先端部がカシメられて、下シャッターハーフ７Ｄが下シェルハーフ４からの抜け出すのを防止するフランジ１２が形成されている。

さらに下シェルハーフ４には、図６（ｂ）から明らかなように、ロータリーシャッタ７と同心的な円弧状開口４ｂが形成され、下シャッターハーフ７Ｄには、上記円弧状開口４ｂから突出しかつこの円弧状開口４ｂに沿って移動してロータリーシャッタ７を開閉するシャッターノブ７ｂが固設されている。そして、ドライブ装置に対する記録媒体カートリッジ１のローディング動作（押込み動作）に伴って、ロック部材によるロータリーシャッタ７の閉位置でのロックが解除されて、ロータリーシャッタ７が回動可能になるとともに、ドライブ装置が備えている係合壁面がシャッターノブ７ｂに係合して、ロータリーシャッタ７がその開口７ａを上下シェルハーフ３，４の開口６にほぼ一致させる開位置まで約６０度回転されることにより、図８（ａ），（ｂ）（平面図および裏面図）に示すように、磁気記録媒体５がハウジングの開口６から露出された状態でドライブ装置に装填される。

なお、図７においては、センタハブ１０の重みによって磁気記録媒体５が下シャッターハーフ７Ｄ４側のライナ１３上に接触しているが、この記録媒体カートリッジ１がドライブ装置に装填されると、ドライブ装置が備えているドライブスピンドルがハブ１０に磁気的、機械的にチャッキングしてセンタハブ１０を持上げるため、磁気記録媒体５は上下のライナ１３，１３の表面間の間隙のほぼ中間位置に回転可能に保持される。

また、ドライブ装置に装填された記録媒体カートリッジ１は、これをさらにドライブ装置側に押すことにより、ドライブ装置との係合が外れてドライブ装置からの排出が可能になり、記録媒体カートリッジ１の排出に伴って、図示しないバネ部材によってロータリーシャッタ７が図６（ａ），（ｂ）に示す閉位置に復帰するように構成されている。

上下シェルハーフ３，４は、図７の右端に示すように、双方の周壁３ｓ、４ｓのエッジ同士を互いに突き合わせて、この突合せ線に沿った図６（ａ）に示す１３箇所の溶接箇所Ｗ_１〜Ｗ_１３におけるレーザービームを用いたスポット溶接により組み立てられる。このスポット溶接部は、図７においては符号Ｗで示されている。

ところで、上下シェルハーフ３，４の周壁３ｓ、４ｓの突合わせ部は、その隙間がゼロになることが好ましいが、実際問題として隙間をゼロにすることは不可能であり、通常溶接箇所には僅かな隙間が存在する。

すなわち、図９（ａ）に示すように、上下シェルハーフ３，４の周壁３ｓ，４ｓの突合わせ部位における溶接箇所には、一方の周壁、例えば下シェルハーフ４の周壁４ｓの縁から突出する高さ約３０μｍ、左右方向の幅約１．３ｍｍ程度の溶接代（しろ）Ｔが形成され、これによって、周壁３ｓ，４ｓの突合わせ部位における隙間Ｇａが２０μｍ以下となって、他部の隙間Ｇの約５０μｍよりも狭くなっている。

そして、上記溶接代Ｔの左右方向の幅の中心位置に、光ファイバからのレーザービームを光学レンズにより溶接箇所に収斂させてスポット溶接を行なった結果、図９（ｂ）に示すように、直径約０．８ｍｍ程度の円形の変色域Ｖが形成される。
米国特許第６,１３３,５４４号明細書

上記のようなレーザービームによるスポット溶接の場合、溶接部が高温になるために、上下シェルハーフ３，４の周壁３ｓ、４ｓの溶接部周囲部分が酸化して、図９（ｂ）に示すような円形の変色域が形成されるが、周壁３ｓ、４ｓ同士の溶接に寄与するのは、周壁３ｓ、４ｓの突合せ面の溶接面積であって、変色域の上下端の部分は全く寄与していない。また、この変色域Ｖは記録媒体カートリッジ１の美観を損ねるものでもあるから、所望の溶接面積さえ確保できれば、変色域の面積はできるだけ小さい方が望ましい。

そこで、上記酸化を防止するために、溶接箇所に対し加圧された不活性ガスを吹き付けながら溶接を行なうことが考えられるが、不活性ガスを周壁面に対し垂直に吹き付けると、溶接時に発生するスパッタ等が、突合せ部の２０μｍ程度の隙間Ｇａから不活性ガスとともにハウジング内部に侵入する恐れがあり、万一このスパッタ等が磁気記録媒体５に付着すると、記録媒体の情報記録再生機能を損なうことになる。

上述の事情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、溶接箇所に対する加圧された不活性ガスの吹付けにより溶接部周囲部分の酸化を防止しながら上下シェルハーフ３，４をレーザービームによりスポット溶接をする場合における、ハウジング内部へのスパッタ等の侵入を阻止することにある。

本願第１の発明は、上下シェルハーフが周壁の突合わせ部位の複数箇所においてレーザービームによりスポット溶接されて形成されるハウジングを備えた記録媒体カートリッジの上下シェルハーフの溶接方法であって、
加圧された不活性ガス（例えば窒素ガス）を、上下シェルハーフの周壁に垂直な面内において斜め方向（３０°以上）から溶接箇所に吹き付けた状態で溶接を行なうことを特徴とするものである。

上記加圧された不活性ガスの吹付けは、斜め下方から行なうことが好ましい。また、溶接箇所に吹き付けられた不活性ガスの吸引手段を設けることが好ましい。さらに、溶接箇所に不活性ガスを吹き付けるノズルを移動可能に設けることが好ましい。

本願第２の発明は、上下シェルハーフがレーザービームによりスポット溶接されて形成されるハウジングを備えた記録媒体カートリッジの上下シェルハーフの溶接方法であって、
加圧された不活性ガスを上記ハウジング内に供給するとともに上記溶接箇所に対し加圧された不活性ガスを吹き付けた状態で溶接を行なうことを特徴とするものである。

記録媒体の中心部に固着されたセンタハブを外部に臨ませるために下シェルハーフに開口が形成されている場合には、この開口を通じて、加圧された不活性ガスをハウジング内に供給することができる。

その場合には、下シェルハーフを上側にした状態で溶接を行なうことが好ましい。そしてこの場合も、上記溶接箇所に対し、加圧された不活性ガスを斜め下方から吹き付けた状態で溶接を行なうことが好ましい。

本願第１の発明によれば、加圧された不活性ガスを、上下シェルハーフの周壁に垂直な面内において斜め方向外方から溶接箇所に吹き付けた状態で溶接を行なうことにより、溶接部周囲部分の酸化を防止することができることに加えて、突合せ部の隙間からスパッタ等が不活性ガスとともにハウジング内部に侵入するのを阻止することができる。また、不活性ガスを溶接箇所の壁面に垂直に吹き付けると、この壁面からのスパッタ等を含んだ不活性ガスの跳ね返りにより、レーザービームの集束レンズが汚染される恐れがあるが、斜めに吹き付けることにより、このような光学系の汚染を防止することもできる。

その場合に、不活性ガスを斜め下方から溶接箇所に吹きつけることにより、溶接時の溶融金属の垂れを防止することができる。また、溶接箇所に吹き付けられた不活性ガスの吸引手段を設けることにより、不活性ガスの流れを整えることができる。さらに、不活性ガスを溶接箇所に吹き付けるノズルを移動可能に設けることによって、効率の良い酸化防止が可能になる。

本願第２の発明によれば、加圧された不活性ガスをハウジング内に供給するとともに溶接箇所に対し加圧された不活性ガスを吹き付けた状態で溶接を行なうことにより、溶接部周囲部分の酸化を防止することができることに加えて、ハウジング内部に充満する加圧された不活性ガスによって、溶接時に突合せ部の隙間からスパッタ等が不活性ガスとともにハウジング内部に侵入するのを未然に防止することができる効果がある。

そして、記録媒体の中心部に固着されたセンタハブを外部に臨ませるために下シェルハーフに開口が形成されている場合には、この開口を通じて加圧された不活性ガスをハウジング内に供給することができ、特に下シェルハーフを上側にした状態、すなわち上記開口を上方に向けた状態にすれば、不活性ガスの供給が容易となるとともに、溶接時に必要となる場合があるシャッタの開閉やエアパージが簡単になる利点がある。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は本願第１の発明による記録媒体カートリッジの上下シェルハーフの溶接方法の説明に供する、内部構造を省略して示す概略的側面図である。

上下シェルハーフ３，４の周壁３ｓ，４ｓの突合せ部の溶接に際しては、図２に示すように、ロッド保持部材５０に取り付けられた１３本の押さえロッド４０を用いて、図示しない可動台上に固定されたハウジングの上シェルハーフ３の主面周縁部における各溶接箇所Ｗ_１〜Ｗ_１３の近傍を上方から押圧した状態で、光学系２０から出射されるレーザービーム２１を順次溶接箇所に当てるとともに、ノズル３０から噴出する例えば窒素ガスからなる不活性ガス３１を、上下シェルハーフ３，４の周壁３ｓ，４ｓにほぼ垂直な面内において斜め下方から溶接箇所に吹き付けながらスポット溶接を行なっている。不活性ガス３１の水平面に対する吹付け角度αは、３０〜６０度の範囲が好ましい。

このように、不活性ガス３１を斜め下方から溶接箇所に吹きつけることにより、溶接部周囲部分の酸化を防止することができることに加えて、突合せ部の隙間Ｇａからスパッタ等が不活性ガスとともにハウジング内部に侵入するのを阻止することができ，さらに溶接時の溶融金属の垂れを防止することができる。

なお、図示は省略するが、不活性ガスの流れを整えるために、溶接箇所の上方には、溶接箇所に吹き付けられた不活性ガス３１を吸引する手段を設けるのが好ましい。また、不活性ガス３１を溶接箇所に吹き付けるノズル３０は、これを移動可能に設けることによって、効率の良い酸化防止が可能になる。

図２に示す各押さえロッド４０は、上シェルハーフ３の主面周縁部における各溶接箇所Ｗ_１〜Ｗ_１３の近傍位置に接触させる球面状の下端面４１ａを備えたロッド本体４１と、このロッド本体４１を上下に摺動可能に貫通させ、かつ外周にねじ溝を備えたロッド保持部材５０に上下調整可能に取り付けられた外筒４２と、ロッド本体４１に形成された段部４１ｂと外筒４２の下端のフランジ４２ａとの間に縮装されたコイルバネ４３と、コイルバネ４３のバネ圧を調整するために、ロッド本体４１の上端部４１ｃに螺装された調整ナット４４とから構成されている。

このような構成を有する１３本の押さえロッド４０がロッド保持部材５０に取り付けられていることにより、上シェルハーフ３の主面周縁部に対するロッド本体４１の下端面４１ａの相対位置および接触圧をそれぞれ個別に調整することが可能となる。

次に、本願第２の発明について説明する。この発明は、加圧された不活性ガスをハウジング内に供給するとともに溶接箇所に対し加圧された不活性ガスを吹き付けた状態で溶接を行なうことによって、溶接時にスパッタ等が不活性ガスとともにハウジング内部に侵入するのを阻止することを特徴とするものである。

ハウジング内への加圧された不活性ガスの供給は、下シェルハーフ４の中央部に形成された、センタハブ１０を外部に臨ませる開口４ａを通じて行なえばよい。その場合に、ハウジングを裏返した状態で、すなわち、下シェルハーフ４を上側にした状態で溶接を行なうことが好ましい。

図３は、本願第２の発明による記録媒体カートリッジの上下シェルハーフの溶接方法の実施に使用される装置を概略的に示す一部を透視的に示す斜視図である。

上下シェルハーフ３，４は、下シェルハーフ４を上側にした状態で、可動台５５上に固定される。下シェルハーフ４の開口４ａには、底面に不活性ガス供給用ホース６０を連結した、開口４ａよりも大径のコップ状円筒体６１がその開口を下方に向けた状態で取り付けられ、さらにその外側に、不活性ガスの漏洩を防止するための、さらに大径のコップ状円筒体６２が被せられる。そして、不活性ガス供給用ホース６０はこの円筒体６２を貫通して外部に導出されている。

ところで、図７からも明らかなように、上下のライナ１３，１３は所定の間隔を保って配置されているために、図７の状態では、磁気記録媒体５がセンタハブ１０の重みで下シェルハーフ４側のライナ１３上に密接し、上シェルハーフ３側のライナ１３と磁気記録媒体５との間に間隙が存在する。したがって、図３に示す裏返し状態では、磁気記録媒体５が上シェルハーフ３側のライナ１３上に密接することになる。

そこで、図４の拡大断面図に示すように、ハウジングを裏返し状態で、センタハブ１０を図示しないマグネットに吸着させて上方へ若干移動させて、磁気記録媒体５と上方のライナ１３との間、および磁気記録媒体５と下方のライナ１３との間との双方に間隙が生じるようにする。

この状態で、図２に示した押さえロッド４０を用いて下シェルハーフ４の主面周縁部の溶接箇所近傍を押さえ、かつホース６０を通じて加圧された不活性ガスをハウジング内に供給すると、不活性ガスの一部が、図４に矢印で示すように、開口４ａの周縁とセンタハブ１０の外周との間の間隙を通り、磁気記録媒体５の上面に沿ってロータリーシャッタ７の内周縁に達するとともに、不活性ガスの他部が、センタハブ１０の中心孔１０ａを通り、磁気記録媒体５の下面に沿ってロータリーシャッタ７の内周縁に達し、次いで開口７ａから噴出し、開口６を通ってハウジング外へ流出するので、少なくともロータリーシャッタ７の内部は加圧された不活性ガスで満たされる。

したがって、上下シェルハーフ３，４の溶接時に、溶接箇所に対する加圧された不活性ガスの吹付けに伴う突合せ部の隙間から不活性ガスとともに内部へ侵入する恐れのあるスパッタ等は、少なくともロータリーシャッタ７の内部へは侵入することができず、磁気記録媒体５を汚染する恐れもなくなる。そしてこの場合も、溶接箇所に対する加圧された不活性ガスの吹付けを、図１に示すものと同様に斜め下方から行なうことがより好ましい。

なお、図６（ａ）に示す溶接箇所Ｗ_４〜Ｗ_１３は、図７の右端に示すように、シャッターハーフ７Ｕ，７Ｄの周壁が互いに重なり合うように嵌合しているので、溶接時にシャッターハーフ７Ｕ，７Ｄがシールドとなって、これによっても磁気記録媒体５がスパッタ等から保護されるであろうことが明らかである。一方、ロータリーシャッタ７が閉位置にあるときには、図６（ａ）から明らかなように、その開口７ａが溶接箇所Ｗ_１〜Ｗ_３と対向しているが、溶接時にハウジング内に供給されている加圧された不活性ガスが、上述のように、ロータリーシャッタ７の開口７ａから噴出しているため、磁気記録媒体５がスパッタ等により汚染される恐れはないと考えられる。しかしながら、もしその恐れがあるときには、ロータリーシャッタ７を図８（ａ）に示す開位置まで回動させた状態で、溶接箇所Ｗ_１〜Ｗ_３に対する溶接を行なえばよい。

そして、図３および図４に示すように、ハウジングを裏返し状態で溶接を行なうときには、シャッターノブ７ｂがハウジングの上面に露出しているので、ロータリーシャッタ７の開閉操作が容易であり、エアパージも簡単になる。

なお、本発明は、上下シェルハーフの周壁の溶接以外にも適用可能であり、また、上述した磁気ディスクカートリッジのみでなく、光ディスクカートリッジ、ＭＤ等の他、磁気テープカートリッジにも適用可能である。さらに金属以外にもプラスチックで形成されたシェルハーフの溶接、あるいは超音波溶着、熱着、接着等、異物や変質溶剤によるガス等が発生する可能性のある溶接にも適用することができる。

第１の発明による記録媒体カートリッジの上下シェルハーフの溶接方法の説明に供する、内部構造を省略して示す概略的側面図である。 第１および第２の発明の実施に使用される押さえロッドの正面図である。 第２の発明の実施に使用される装置を概略的に示す一部を透視的に示す斜視図である。 図３の要部を示す拡大断面図である。 本発明の溶接方法が適用される記録媒体カートリッジの斜視図である。 図６（ａ），（ｂ）は、本発明の溶接方法が適用される記録媒体カートリッジの、ロータリーシャッタが閉位置にある状態を示す平面図および底面図である。 図６（ａ）の７−７線に沿った要部の拡大断面図である。 図８（ａ），（ｂ）は、本発明の溶接方法が適用される記録媒体カートリッジの、ロータリーシャッタが開位置にある状態を示す平面図および底面図である。 図９（ａ）は、図５の記録媒体カートリッジにおける上下シェルハーフの溶接箇所の溶接前の拡大正面図、図９（ｂ）は溶接後の拡大正面図である。

符号の説明

１ 記録媒体カートリッジ
３ 上シェルハーフ
４ 下シェルハーフ
５ 磁気記録媒体
６ ハウジングの開口
７ ロータリーシャッタ
７ａ ロータリーシャッタの開口
７ｂ シャッターノブ
７Ｕ 上シャッターハーフ
７Ｄ 下シャッターハーフ
１０ センタハブ
２０ 光学系
２１ レーザービーム
３０ ノズル
３１ 不活性ガス
４０ 押さえロッド
６０ 不活性ガス供給用ホース
Ｗ_１〜Ｗ_１３ 溶接箇所

Claims (8)

1. 上下シェルハーフが周壁の突合わせ部位の複数箇所においてレーザービームによりスポット溶接されて形成されるハウジングを備えた記録媒体カートリッジの上下シェルハーフの溶接方法であって、
   加圧された不活性ガスを、前記上下シェルハーフの周壁に垂直な面内において斜め方向から前記溶接箇所に吹き付けた状態で溶接を行なうことを特徴とする記録媒体カートリッジの上下シェルハーフの溶接方法。
2. 前記溶接箇所に対し、前記加圧された不活性ガスを斜め下方から吹き付けた状態で溶接を行なうことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記溶接箇所に吹き付けられた前記不活性ガスを吸引する手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 前記不活性ガスを前記溶接箇所に吹き付けるノズルを移動可能に設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
5. 上下シェルハーフがレーザービームによりスポット溶接されて形成されるハウジングを備えた記録媒体カートリッジの上下シェルハーフの溶接方法であって、
   加圧された不活性ガスを前記ハウジング内に供給するとともに前記溶接箇所に対し加圧された不活性ガスを吹き付けた状態で溶接を行なうことを特徴とする記録媒体カートリッジの上下シェルハーフの溶接方法。
6. 記録媒体の中心部に固着されたセンタハブを外部に臨ませるために前記下シェルハーフに形成された開口を通じて、前記加圧された不活性ガスを前記ハウジング内に供給することを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 前記下シェルハーフを上側にした状態で溶接を行なうことを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 前記溶接箇所に対し、前記加圧された不活性ガスを斜め下方から吹き付けた状態で溶接を行なうことを特徴とする請求項５から７のいずれか１項記載の方法。

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