JPH0642309B2 - 磁気ディスク用カ−トリッジ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （利用分野） 本発明は、内部に回転自在に収納された可撓性磁気シー
ト円板のごとき磁気ディスクの面に螺旋状あるいは同心
円状に情報を記録し、または、それを再生するためのヘ
ッドが挿入される開口部をもつケースからなる磁気ディ
スク用カートリッジに関し、特に、磁気記録密度の優れ
たＣｏ系合金薄膜等からなる金属薄膜型磁気ディスクの
高速アクセス，高耐久性，高信頼性を実現する磁気ディ
スク用カートリッジに関するものである。

（従来技術） 一般に情報密度が高い上記磁気ディスクにおいては、塵
埃，指紋等の付着、あるいは機械的損傷が非常に問題に
なる。このため、磁気ディスクをフレキシブル又はリジ
ッドなカートリッジ内に収めて保存・携帯し、必要時に
はカートリッジ内より取り出すか、あるいはカートリッ
ジに設けられた開口部より情報の記録・再生を行う方法
がとられている。さらに塵埃等の付着の機会をできるだ
け少なくするべきであり、そのために、カートリッジが
磁気ディスク回転駆動のためのドライブ装置内に装填さ
れている時のみ前記開口部が開口され、一方、保存・携
帯時のようにカートリッジがドライブ装置の外にある場
合には上記開口部が閉じられるように開口部の遮蔽機構
を設ける提案がなされている（特開昭57-212669号公報
等）。このような改善によって磁気ディスクの保存・ド
ライブへの挿着時の信頼性は高まり、γ−Fe₂O₃に代表
されるコーティング法により塗布型媒体を用いるフレキ
シブル磁気ディスク用のカートリッジは技術的に問題な
いレベルにあるといえる。

一方、情報の高密度化の要求から、塗布型媒体では実現
が極めて難しい高記録密度及び高速アクセス、高精密機
構が期待される技術として今日磁性薄膜を用いた薄膜型
媒体、更には垂直磁気記録技術が提案されている（特開
昭52-134706号公報，特開昭53-3209号公報等）。

ところが、上記の記録層として強磁性の金属又は金属系
酸化物薄膜を表面に有する薄膜型のフレキシブル磁気デ
ィスクでは、表面が薄膜であるため従来技術の塗布型媒
体の表面状態の信頼性を保持するために、カートリッジ
内に設けられている不織布等で形成されているライナー
の機能を発揮することが出来ない。すなわち、上述のラ
イナーは、塗布型のフレキシブルディスク媒体と摺動
し、潤滑層をディスク表面と共有し、かつ塵埃を表面に
吸着させる機能を有していた。これに対して金属系酸化
物層又はカーボン薄層などの保護層を設けた薄膜型フレ
キシブルディスクにおいても、上述の塗布型ディスク用
のカートリッジを適用するとディスクの表面硬度が大き
く摺動するライナーの表面層を摩耗させ、摩耗した微小
な凝集物がヘッド・ディスク間にかみこんで、傷をつけ
たり、スペーシングを生じさせてしまうため、媒体の信
頼性を低下させる問題があった。また、ディスクとライ
ナーとの接触状態を微妙に調整しても、回転時のトルク
がカートリッジ毎に大きくバラツキ、信頼性の高いドラ
イブシステムの実現が難しい問題もあった。

これに対して本発明者らは先に特開昭62-33385号公報に
おいて、現在多用されている不織布等のソフトライナー
に替えて摺動材等からなるハードな突起をディスクの周
辺部に配したカートリッジを提案した。この提案のカー
トリッジは耐久性に優れ上記問題を解決するものである
が、その後の検討において再生信号の波形に時に乱れが
発生し、これがエラーとなることがある問題が見出され
た。

（発明の目的） 本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、金属磁性薄
膜を記録・再生層に有する薄膜型のフレキシブル磁気デ
ィスク用の耐久性及び信頼性に優れたカートリッジ、及
び300rpm〜4000rpmと回転速度の広い使用範囲でも、デ
ィスク回転トルクの小さいフレキシブル磁気ディスク用
のカートリッジを提供することを目的とするものであ
る。

（発明の構成及び作用） 上述の目的は以下の本発明により達成される。すなわ
ち、本発明は、内部に可撓性の磁気ディスクを回転自在
に収納するリジットなケースからなる磁気ディスク用カ
ートリッジにおいて、前記磁気ディスクの外周辺部（以
下“周辺部”と略称する）に対面するケースの両内面に
摺動材からなる一対の規制リングを対向するように設
け、前記磁気ディスクをケース中間位置に規制しつつ回
転させるようになしたことを特徴とする磁気ディスク用
カートリッジである。

上記本発明は前記問題を種々検討の結果、前記問題は安
定な記録再生のためには回転時の磁気ディスクの面に垂
直方向の振動すなわち面振れを所定範囲以下にする必要
があり、そのためハードな突起はその先端距離を小さく
してあることに基因することを見出すと共に、その対策
を検討の結果上記構成により規制リングと磁気ディスク
の間に空気ベアリング的作用が生じ、規制リングの対向
間隔が比較的広くても面振れが記録再生に問題のない範
囲に抑制でき、磁気ディスクの耐久性も前述のハードな
突起のものと同等以上となることを見出し、なされたも
のである。

上述の通り、本発明は、従来のライナー方式の如く磁気
ディスクをほぼその全面で支持するものとは全く異な
り、その周辺部に対応するケース内面に配した規制リン
グによりその空気ベアリング的作用に基いてケースの中
間位置に規制するものであり、よって面振れは規制リン
グの対向間隔で決められる範囲内となり、その上塵埃等
による磁気ディスク表面の損傷もなく、且つ駆動トルク
も小さい。

上述の本発明において規制リングは、磁気ディスクをリ
ング部以外のケース内面に接触しないようにケースの中
間位置に規制できるものであれば良く、通常磁気ディス
クの全周に沿った連続リングが用いられるが、その作用
から実質的にリングとなっておれば良く、空気抜き溝等
支障のない範囲の切れ目を有していても良い。

形状としては、その規制面すなわち前面の摺動面を球面
加工したものが好ましく用いられる。特に球面の曲率半
径が50mm以上の全体として板状のリングが耐久性から好
ましい。

配置は、磁気ディスクの周辺部特に外周縁部に沿って配
置するのが安定支持面から好ましく、更に磁気ディスク
の記録領域外を支持するように配置することが好まし
い。又、ケース両内面の規制リングは磁気ディスクを挾
んでその規制面が対面する対向配置が安定支持面から好
ましい。なお、両規制リングの規制面間の間隔（対向間
隔）は、そのシステムで許容される面振れ量から設計さ
れるが、磁気ディスクを収納した時、両規制面と磁気デ
ィスク面とが若干の隙間を有するのが一般である。

規制リングの材質としては、本発明の規制リングと磁気
ディスクとの摺動状況がフライング磁気ヘッドと磁気デ
ィスクとの摺動状況とほぼ同じであるところから、磁気
ヘッドの要求特性と同様磁気ディスクとの摺動特性が良
く、耐摩耗性に優れたものであれば良く、通常ヘッド材
料として使用できるものあるいは摺動材として市販のも
の等が適用できる。薄膜型磁気ディスク特に金属酸化物
薄膜を保護層としたものは高硬度であり、従って高硬度
セラミックス若しくは高硬度セラミックスをスパッタリ
ング法，イオンプレーディング法，ＣＶＤ法でハードコ
ートしたものが好ましく用いられる。かかる高硬度セラ
ミックスとしては、Ａ_２Ｏ_３，Ａ_２Ｏ_３−ＴｉＣ，
Ａ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２，Ａ_２Ｏ_３−ＴｉＢ_２，Ａ_２
Ｏ_３−ＺｒＯ_２，Ａ_２Ｏ_３−ＴａＮ，Ａ_２Ｏ_３−Ｆ
ｅ_２Ｏ_３−ＴｉＣ等のアルミナ系，ＴｉＣ，ＴｉＮ，Ｔ
ｉＣ−ＴｉＮ等のチタン系，ＳｉＣ，ＳｉＣ−Ｓｉ，Ｓ
ｉ_３Ｎ_４，サイアロン（商品名）等のシリコン系，Ｚｒ
Ｏ_２，ＺｒＯ_２−ＳｉＯ_２等のジルコン系，その他Ａ
Ｎ，ＷＣ，グラッシカーボンがある。その他、磁気ディ
スクを摩耗させない点から実施例に示したようにカーボ
ン系複合材，フッ素系複合材などの摺動材が好ましく使
用できる。

なお規制リングはケースと別体としケースに接着等で設
けたもので良いし、後述のケースに一体成型で形成し、
少なくともその摺動面すなわち規制面に摺動材をコート
したものでも良い。

ところで、本発明は、その趣旨から3.5インチのマイク
ロフロッピー用のカートリッジ等同様な全体として容易
には折り曲げられない剛性のリジッドなケースからなる
カートリッジに適用される。なお、かかるケースは周知
の通り通常合成樹脂等の成型加工により製造される。

なお、この成型加工時に規制リングを精密にケース本体
と共に同時成型し、合成樹脂等からなるこのケースの内
面に例えば、スパッタリング法等で、アモルファス，グ
ラッシあるいはダイヤモンドライクのカーボン層，Ｓｉ
Ｃ，ＴｉＮ等の摺動材の薄膜を0.01〜0.1μｍ程度の膜
厚まで形成することにより、両規制リングの規制面間の
間隔を生産性良く、精密に規制できる。磁気ディスク面
と両規制リングの規制面間との間には摺動時に空気流体
が作用することにより、磁気ディスク面と規制リングの
規制面とは接触が生じないことが予測される。このた
め、本発明によれば、ディスクの周速が高ければ高いほ
ど、ディスク及びジャケットともに耐久性が向上する。

以下、本発明の詳細を図面により具体的に説明する。

第１図は、本発明の実施例のカートリッジの分解斜視図
であり、第２図は、その組立体の第１図のＡ−Ａ線断面
図である。図において、20a,20bは合成樹脂の成型品で
ある下部，上部ケースでそれぞれ縁部にカートリッジ収
納用の側壁21a,21bを有し、その内面形状は互いに対向
するように同一に形成されている。磁気ディスク10は上
部ケース20bと下部ケース20aによって形成される空間部
22において回転自在なように内蔵される。ハブ11は、こ
の図に表示していないドライブ装置の駆動軸が挿入され
るスピンドル穴12をもち、磁気ディスク10の中央部に取
り付けられており、磁気ディスク10と一体的に回転す
る。また、ハブ11はその外周部に段部11aを有し、これ
が上部ケース20bと下部ケース20aとによってはさみこま
れ、駆動軸スラスト方向および半径方向への移動が所要
範囲内に規制されるため、磁気ディスク10に無理な力が
加わることなく、磁気ディスク10を保持しうる。上部ケ
ース20bおよび下部ケース20aには磁気ディスク10の面に
情報記録／再生用の磁気ヘッド（図示せず）を当接し、
また磁気ディスク10の半径方向に磁気ヘッドを移動させ
るための長穴開口部23a,23bが設けてある。ハブ11は、
ハブ穴24a,24bと同じ円状に設けられているボス25a,25b
と回転自在に嵌合している。磁気ディスク10に設けられ
ているインデックスホール13を検出するための検出穴26
a,26bが上部ケース20b，下部ケース20aに形成されてい
る。

磁気ディスク10の外周縁部に沿った上部ケース20b及び
下部ケース20aには、規制面が球面形状の磁気ディスク1
0の位置規制用の規制リング27a,27bが対向して設けられ
ている。

以上の構成において検討の結果の以下のことがわかっ
た。突起27a,27bの材質は、磁気ディスク10との摺動に
おいて耐久性の良い材料、例えば磁気ヘッドのスライダ
ー材料が使用できる。中でも磁気ディスク10の摩耗が起
らず、突起27a,27bの摩耗が生ずる材質であるとともに
摩耗した粒子の凝集が発生し難い特性を有するものが好
ましく、金属磁気薄膜を記録層とする薄膜型磁気ディス
ク10に対しては、規制リング27a,27bの規制面材質とし
て、上述の条件を満足するカーボン保護層がすぐれてい
ることがわかった。

また、規制リング27a,27bの形状は、磁気ディスク10と
の摺動特性と強い相関が見られる。磁気ディスク10と接
触する規制リング27a,27bの接触面を走行方向と直角な
方向において球面状特に50mmＲ以上の曲率半径の球面と
したときに、摩耗が極めて少ないこと、又、磁気ディス
ク10の周速を増す程、摩耗量が少なくなることがわかっ
た。

規制リング27a,27bの配置は、磁気ディスク10をはさん
で対面しているが、規制リング27a,27bの規制面先端の
間隔は磁気ディスク10の許容面振れ量に基いて設計され
るが、通常規制リング27a,27bは磁気ディスク10が規制
リング27a,27b以外の上部ケース20b，下部ケース20aの
表面と接触しない高さで、磁気ディスク10との間に許容
面振れ量に対応する空隙を有するように設計される。

この空隙は、規制リング27a,27bの規制面の断面と磁気
ディスク10及びディスク回転によって生じる空気流によ
って形成される。ディスクの面振れ規制の大きさから実
験的に決めることが望ましい。空気流の効果を増すため
に規制リング27a,27bの規制面には溝を形成するのも良
い。

以上の構成の作用効果を以下のようにして確認した。す
なわち比較のためケース20a,20bに市販の3.5インチフレ
キシブルディスク用ハードジャケットを利用し、その上
下ケース内面の外周部を平坦に加工するとともに、市販
の上下ケースに加工しているソフトライナー，リフター
等を除去し、第１図とほぼ同様のケースとした。次い
で、規制リング27a,27bとして、厚み0.48mmの銅の網に
テフロンとグラファイトを加工した摺動用プレート（商
品名メタロプラスト：ノートン社製）を用い、これを内
径72mm，外径86mmのリングに打抜いて板状の規制リング
を製作した。

この規制リング27a,27bを、前記の上下ケース20a,20b内
面接着剤エポキシ（商品名ハイスーパー：セメダイン社
製）を介して固着させて、第１図と同様のカートリッジ
を得た。

磁気ディスク10としては、対向ターゲット式スパッタ法
で50μｍ厚みのポリエステルフイルムの両面にパーマロ
イ及びＣｏＣｒの垂直磁化層をそれぞれ0.5μｍ，0.15
μｍ形成し、さらにＣｏＣｒの垂直磁化層を保護するた
めにＣｏ酸化物を200Å設けた垂直磁気記録媒体を3.5イ
ンチのディスクに打抜いてサンプルとし、このサンプル
に市販のセンターハブを両面接着テープにより固着させ
て第１図とほぼ同様の磁気ディスク10とした。

この磁気ディスク10を上記のカートリッジに挿着して市
販の3.5インチ用フレキシブルディスクドライバーで600
rpmの速度で回転させ、磁気ディスク10と規制リング27
a,27bの摺動状態を調べた。

上下ケース20a,20b内面にもうけた規制リング27a,27bの
間隔は約150μｍの場合、ヘッドウインドウ部中央での
磁気ディスク10の面振れは最大70μｍであった。規制リ
ング27a,27bの空気ベアリング的作用によりその対向間
隔に比し面振れは非常に小さいもの規制されることがわ
かる。この面振れの様子を第３図に示す。図の縦軸が面
振れ量（μｍ）で横軸は時間で、ほぼ磁気ディスク１回
転が図示してある。

記録・再生用ヘッドが移動する磁気ディスク10の面は、
ヘッド以外に接触するものが無い。ディスク周辺部及び
規制リング27a,27bともに１千万パルスの摺動テスト後
も、目視ではほとんど表面状態には変化が無く、良好な
摺動状態を確認した。

なお、ディスク面振れは、サンテクノ（株）製ホトニッ
クセンサー（商品名）ＫＤ−340型により光学的に計測
した。第３図に示す面振れ波形の周波数分析をスペクト
ルアナライザー（ＴＲ4171：アドバンテスト（株）製）
で行った結果を第４図に示す。図の縦軸がパワーの相対
値（％），横軸は周波数である。第４図から、ディスク
面振れの周波数帯域は500Hz以下（１周10Hz）であり、
その面振れの減衰は、周期的な面振れに対して−37dBと
大きい。

このことより、本発明によれば、ディスクの面振れを無
理なく制御しているといえる。

市販の3.5″ＦＤ用ジャケット（ソニー製）に前述と同
じ特性の磁気ディスクを挿着して摺動特性を調べたとこ
ろ、300万パス以下では磁気ディスクの全面が汚れてし
まい500万パス以上では無数のキズが生じた。なお、デ
ィスク面振れは300μｍ以上と大きかった。

又、記録・再生特性においても前述の実施例は再生波形
も良好で、エンベロープは安定し充分目的が達成できる
ことを確認した。比較例においては面振れが大きくかか
る評価に至らなかった。

（本発明の効果） 以上に説明した如く、本発明は金属薄膜からなる薄膜型
のフレキシブル磁気ディスクを、その回転時に面振れを
100μｍ以下に規制し、かつ記録ディスク面がヘッド・
パッド以外に接触しない構造で、耐久性に優れ、且つ記
録・再生特性の信頼性も高いシステムを実現するディス
クカートリッジを提供するもので、高密度記録の新しい
フレキシブルディスクシステムの実用化に大きな寄与を
なすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の分解斜視図，第２図は該実施
例の第１図Ａ−Ａ線での側断面図，第３図は実施例によ
る面振れの測定結果を示すグラフ，第４図は該面振れの
周波数分析の測定結果を示すグラフである。 10：磁気ディスク、11：ハブ 20a：下部ケース、20b：上部ケース 27a,27b：規制リング

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に可撓性の磁気ディスクを回転自在に
   収納するリジットなケースからなる磁気ディスク用カー
   トリッジにおいて、前記磁気ディスクの外周辺部のみに
   対面するケースの両内面に摺動材からなる一対の規制リ
   ングを対向するように設け、前記磁気ディスクをケース
   中間位置に規制しつつ回転させるようになしたことを特
   徴とする磁気ディスク用カートリッジ。
2. 【請求項２】前記規制リングが所定巾の板状リングであ
   る特許請求の範囲第１項記載の磁気ディスク用カートリ
   ッジ。
3. 【請求項３】前記規制リングがカーボン系の摺動材であ
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の磁気ディスク
   用カートリッジ。
4. 【請求項４】前記磁気ディスクが薄膜型の可撓性磁気デ
   ィスクである特許請求の範囲第１項〜第３項記載のいず
   れかの磁気ディスク用カートリッジ。
5. 【請求項５】前記磁気ディスクが薄膜型磁気記録層を両
   面に有する磁気ディスクである特許請求の範囲第４項記
   載の磁気ディスク用カートリッジ。
6. 【請求項６】前記磁気ディスクが表面に金属酸化物系の
   保護層を有する磁気ディスクである特許請求の範囲第１
   項〜第５項記載のいずれかの磁気ディスク用カートリッ
   ジ。