JPS6146891B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気デイスク用の繊維含有プラスチツ
ク基板に関するものである。

西ドイツ国特許第1299029号は磁気デイスクの
製造のために繊維含有プラスチツク基板を用いる
ことを示している。この様な基板を磁性ホイルと
共に型わくに入れてプレスすることによつて磁気
デイスクを形成することができる。ここに開示さ
れている基板は、等方性積層構造を持つていない
ことを別にしても、現在及び将来の磁気デイスク
にとつて必要な高い回転数で用いるのに適してい
るとはいえない。

記録密度を非常に高めるためには、回転数を増
すことが必要である。この場合、磁気デイスクの
回転軸方向における振動が重大な問題になる。回
転する磁気デイスクに関しては、２つの共振振動
数があり、Proceedings of I.M.E.Vol.171、No.22
（1957）の第669頁乃至第690頁に示されている様
に、そのうちの一方は、所定の回転数Ω_cにおい
て、軽い静荷重によつても共振が起こるという理
由により、特に重要である。軽い静荷重とは、磁
気デイスクに接触したり、その上で浮動する磁気
ヘツドによるものである。従つて、磁気デイスク
は臨界回転数Ω_c以下の回転数で動作しなければ
ならない。

高い回転数を得る様に磁気デイスクの固有振動
数を増し且つ回転軸に平行な振動を減衰させるた
めに、磁気デイスクを種々の態様で機械的に強化
することが西ドイツ国特許出願公開第1953079号
明細書に示されている。そのために、外側へ行く
につれて直径の減少する円板が磁気デイスクの一
方の側もしくは両側に配置されている。これらの
付加的な円板は中心部において磁気デイスクに結
合されている。従つて磁気デイスクが回転軸の方
向に曲がるとき、磁気デイスクと強化用円板との
間に摩擦が生じる。この様な摩擦は特に高速度
（ひいては高周波数）のとき生じるので、高周波
振動がこれによつて十分に減衰させられる。しか
しながら、前述の臨界回転数近くにおいて起こる
低周波振動は十分に減衰させられない。臨界回転
数は、複数の円板を幾つかの組に分けたり、外側
へ行くにつれて直径の減少する複数の円板を付加
することによつて減少すると考えられる。従つ
て、この周知の技法は、従来可能であつた回転数
よりも非常に高い回転数で回転することが望まれ
る磁気デイスク又は磁気デイスク基体の製造のた
めにも不適当である。

西ドイツ国特許出願公告第2016178号明細書に
は蜂の巣状のコアの外側を金属で覆つた磁気デイ
スク構造を示している。回転軸に平行な振動を減
衰させ且つ固有振動数を高くして高回転数での動
作を可能ならしめる様に、蜂の巣状のコアの複数
の孔は回転軸方向に延びており且つ例えば銅板に
よつて密封されている。この様な磁気デイスクの
本質的な欠点は、厚さが大になることである。実
験の結果、現在広く用いられているAlMg₅製で３
mmの厚さを有する磁気デイスク基体の場合と同等
の臨界回転数を蜂の巣状のコアを用いるデイスク
に関して得るには、銅板の厚さを0.3乃至0.5mmと
するとき、全体の厚さを１cmを越すほど大にする
必要のあることが分つた。デイスクの厚さが大で
あるということは、１つのパツクに含まれるデイ
スクの枚数が少なくなるということを意味してい
る。蜂の巣構造のもう１つの欠点は、一様に曲が
らないことであり、一様に曲がることが必要な場
合に問題となる。

本発明は現在可能な回転数よりも非常に高い回
転数での回転に適した磁気デイスク用基板を提供
すること、更に具体的にいえば、異方性材料を用
いながら十分に等方性を示す磁気デイスク用繊維
強化プラスチツク基板を提供することを目的とし
ている。

本発明による磁気デイスク用基板は、全体的に
曲げ剛性に関する異方性がほとんど残留していな
くて、デイスク面において等方性の機械的性質を
有し、通常の磁気デイスク用基板（AlMg₅）より
も軽く、且つ計算不可能で有害な振動なしに高回
転数での回転が可能であるという長所を有する。
更に、本発明による磁気デイスク用基板には、通
常の金属製基板と磁性層との間において起こる電
気的腐食の問題もない。従つて、本発明による磁
気デイスク基板は磁気デイスク層やそれと金属層
とを組合せたもののための良好なベースとなり得
る。本発明による磁気デイスク用基板は一種又は
幾つかの異なつた形状のプレプレツグ層を用いて
容易に製造可能である。

本発明に従つて、基板の内側の層にガラス繊維
が含まれている時に、外側の層に炭素繊維を含ま
せるか、又は内側の層に炭素繊維が含まれている
ときに、それよりも大きな縦弾性係数を有する炭
素繊維を外側の層に含ませることによつて、デイ
スク面において横弾性係数に比例するよりも高い
曲げ剛性を得ることができ、ひいては臨界回転数
を高めることができる。

これから図面を参照しながら、本発明の原理及
び実施例について詳しく説明する。

第１図は本発明に従つて磁気デイスク用基板１
を形成する複数の層Ｌ１，Ｌ１′，Ｌ２，Ｌ２′…
…Lk、Lk′の分解図である（各層をＬで総称す
る）。各層Ｌはそれぞれにおいて同一方向に延長
している複数の繊維２を含む。各層Ｌをそれぞれ
の繊維延長方向に関して順次異なる角度Θを成し
て積重ねて、加熱しながら圧力を加えることによ
つて基板１を造ることができる。

繊維２は層Ｌにおいて散在している。繊維２と
してガラス繊維又は炭素繊維が用いられている。
炭素繊維の太さは約５乃至10μｍであり、ガラス
繊維はそれより太い。市販されている層の厚さは
0.1乃至0.15mmである。ガラス繊維や炭素繊維は
非常に細いので、更に薄い層を得ることも可能で
ある。層Ｌの樹脂中の繊維２の割合は体積で約60
％である。繊維２は円形の層Ｌの弦を成す様に或
る周縁点から別の周縁点まで延びている。

層Ｌとして用いられる繊維強化樹脂層、即ちプ
レプレツグ層について考察すると、これは張力、
曲げ力、及びせん断力を受けるとき、その平面に
おいて機械的特性に関する異方性を示す。ところ
で、磁気デイスク用基板はデイスク面、即ちｘ−
ｚ面における機械的特性、及び回転軸Ｒに平行な
振動、即ちｙ方向における振動が生じるときの湾
曲特性に関して等方性を示すことが必要である。

ｘ−ｚ面における横弾性係数及び縦弾性係数
（ヤング係数）に関して良好な等方性を得るため
に考えられることは、順次積重ねる層Ｌの繊維延
長方向が成す角度を十分に小さくすることであ
る。例えば、その角度を０゜、22.5゜、45゜、
67.5゜、90゜、112.5゜、135゜、157.5゜に定める
ことが考えられる。しかしながら、その場合に
は、層Ｌがｘ−ｚ面内の軸を中心として曲がると
き、即ちｙ方向において振動するとき、全体的な
曲げ剛性に関する等方性が低下する。曲げ剛性自
体及びその等方性は中立面Ｍに近い内側の層より
も外側の層において大きな影響を受ける。360゜
を非常に小さい角度ステツプで区切る様に多くの
層を積重ねるときには、曲げ剛性の等方性は低下
する。

この様な対立的な要件があるにもかかわらず、
実験の結果、60゜以下の所定の角度Θをもつて層
Ｌを積重ねるときｘ−ｙ面における縦弾性係数及
び横弾性係数に関して十分な等方性が得られるこ
とが分かつた。その所定の角度Θは、ｎを３以上
の整数とするとき、180゜／ｎで示されるもので
ある。従つて、少なくともこのｎに対応する複数
の層Ｌがその繊維延長方向によつて360゜を等分
する様に積重ねられる。これによつて、曲げ剛性
についても等方性が得られる。図示の様に角度Θ
を最大の60゜とするときには、３つの層Ｌ１乃至
Ｌ３を用いるだけで360゜を等分でき、縦弾性係
数及び横弾性係数に関して等方性が得られる。
又、曲げ剛性についての異方性もほとんどない。

磁気デイスク用基板１の種々の特性に関して十
分な等方性を得ることを保証するために、第１図
に示す様に中立面Ｍの上側において積重ねる層Ｌ
１乃至Lkの数と中立面Ｍの下側において積重ね
る層Ｌ１′乃至Lk′の数とを等しくすることが望
ましい。この場合、対応する層、即ち、Ｌ１とＬ
１′、Ｌ２とＬ２′、Ｌ３とＬ３′、LkとLk′はそ
れぞれ同じ角度Θをもつて配置される。こうし
て、中立面Ｍの一方の側における各層は中立面Ｍ
の他方の側において同じ順位にあつて同じ角度を
もつて配置されている層と対をなしている。この
様な対を成す層の配置関係、即ち、繊維延長方向
が成す角度の関係は第２図に詳細に示されてい
る。

第１図及び第２図に示す様に中立面Ｍを基準と
して全ての層が対を成す積層構造の外に、中立面
Ｍを中心として１つの層を配置し、その上下に順
次対になつている層を配置する様な積層構造を用
いることも可能である。その場合、中立面Ｍにお
ける層を中心として、例えば60゜の角度関係を維
持しつつ３の整数倍の数の層が配置される。一例
として15枚の層から成る構造により良好な結果が
得られている。

縦弾性係数が約180乃至360キガパスカルである
純粋な炭素繊維含有層を用いるならば、臨界回転
数はAlMg₅基板よりも25乃至30％増し、重量は後
者よりも相重軽くなる。計算によれば、中立面の
上下に12枚ずつ合計24枚の層を設け、そのうちの
外側にある３対の層を炭素繊維含有量とし且つ内
側にある９対の層をガラス繊維含有層とすること
により、少なくともAlMg₅基板の場合と同等の臨
界回転数が得られることが分つた。

層の数が増せば増すほど、曲げ剛性に関する等
方性は向上する。計算によれば、48枚の層を用い
ると、曲げ剛性に関する残留異方性は10％程度で
ある。より薄い層を用いるならば、より多くの層
を積重ねて基板１を形成することができるので、
それだけ曲げ剛性に関する等方性が向上すること
になる。

本発明に従つて基板１に加える事のできる変更
の例としては、臨界回転数を更に増す様な態様で
横弾性係数及び曲げ剛性を互いに独立して変える
様に構造に異方性をもたせることが考えられる。
例えば引張／圧縮率を増すことによつて積層構造
の基板の表面に近い部分を強化すれば、デイスク
面ｘ−ｚにおける横弾性係数及び曲げ剛性は異な
つた程度の影響を受ける。即ち、横弾性係数は強
化部分の体積パーセントに比例して増加するが、
曲げ剛性は表面に近い層の特性によつて定められ
るので、体積パーセントに比例するよりも更に増
加する。その非直線的増加態様は中立面Ｍからの
距離の２乗に従つている。

基板１の構造上の異方性、即ち表面に近い層の
強化によつて臨界回転数を増すことは異なつた態
様で実現可能である。１つの技法として、外側の
層の縦弾性係数又はポアソン比を内側の層よりも
増すことが考えられる。又、別の技法としては、
外側の層の密度を内側の層より低くすることであ
る。これは例えば適当な樹脂を用いて実施でき
る。更に、例えばカーボン繊維強化プレプレツグ
を材料として用いる場合、縦弾性係数の大きなカ
ーボン繊維含有層を外側、即ち表面に近い層とし
て用いて層の強化を行なうことができる。

基板１に構造上の異方性を付与する技法であつ
て、特にコストの点で有利な技法は、安いガラス
繊維含有層を内側の層として用い、あまり安くな
い炭素繊維含有層を外側の層として用いるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従つて基板を構成する複数の
薄い異方性繊維強化プラスチツク層の分解図、第
２図はΘ＝60゜の角度をもつて48枚の層を積重ね
るときの配置関係を示す図である。 １……基板、２……繊維、Ｌ１，Ｌ１′乃至
Lk，Lk′……繊維強化プラスチツク層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の繊維強化プラスチツクス層を、それぞ
   れの繊維延長方向に関してｎを３以上の整数とし
   て180゜／ｎで示される等しい角度を以て順次積
   重ねて成る磁気デイスク用基板。 ２ 複数の繊維強化プラスチツク層を基板の中立
   面に関して対称的に配置した特許請求の範囲第１
   項記載の磁気デイスク用基板。 ３ 外側の層の性質と内側の層の性質とが異なつ
   ている特許請求の範囲第１項の磁気デイスク用基
   板。 ４ 外側の層の縦弾性係数又はポアソン比を内側
   の層のものよりも大きくした特許請求の範囲第３
   項記載の磁気デイスク用基板。 ５ 外側の層が炭素繊維を含み、内側の層がガラ
   ス繊維を含む特許請求の範囲第３項記載の磁気デ
   イスク用基板。