Brevet FR2344915A1 — publié le 19771014

L'invention est relative au traitement d'e'lémentsd'enre- gistrement flexibles, pour éliminer les défauts de la couche d'enregistrement. Les éléments d'enregistrement flexibles s'utilisent de plus en plus dans diverses branches de l'industrie. Le ruban d'enregistrement audio , par exemple, s'utilise de plus en plus dans l'industrie de l'enregistrement sonore comme moyen d'emmagasiner des compositions de paroles et de musique. De même le ruban d'enregistrement vidéo s'utilise de plus en plus dans l'industrie de la télévision comme moyen d'emmagasiner des programmes de télévision. Récemment on a mis en service des disques annulaires d'enregistrement flexibles destinés à servir de dispositifs de données digitales dans l'industrie du traitement des données. Les éléments d'enregistrement flexibles énumérés ci-dessus relèvent tous de techniques de fabrication communes. Dans un procédé de fabrication caractéristique, une feuille ou un rouleau d'un matériau flexible constamment, constituant un substrat, tel que du Mylar, est enduit d'une solution présentant les caractéristiques d'enregistrement magnétique désirées, par exemple un oxyde de fer contenu dans une résine, constituant un liant. Une fois cette enduction effectuée, la feuille est soumise à une opération de traitement thermique, au cours de laquelle la solution est cuite ou traitée d'une manière analogue. La feuille traitée est ensuite découpée à la forme appropriée, par fendage en long ou par tranchage d'un rouleau, ou dans le cas de disques d'enregistrement annulaires par estampage.Après ce découpage, un lubrifiant approprié est appliqué sur la surface d'enregistrement, après quoi l'élément d'enregistrement est contrôlé. Le débit de fabrication de tels éléments d'enregistrement flexibles souffrait jusqu'à présent du fait qu'au cours de la phase d'enduction, des agglomérats relativement grandes de particules ou de parcelles d'oxyde de fer se forment naturellement dans la couche d'enregistrement. Ces agglomérats font saillie en dehors de la surface de cette couche et, à moins qu'on ne les enlève,affectent les performances de l'élément d'enregistrement de la manière suivante. La fidélité d'enregistrement et de reproduction d'un élément d'enregistrement magnétique est directement fonction de la distance de séparation entre la surface d'enregistrement et l'organe convertisseur magnétique associé, Pour obtenir les meilleurs résultats, cette distance de séparation devrait être essentiellement invariable lorsque la surface d'enregistrement passe devant l'organe convertisseur-. Toutefois, lorsqu'une partie de la surface d'enregistrement présentant un agglomérat saillant passe sur la surface de l'organe convertisseur magnétique, la distance de séparation est momentanément augmentée, ce qui modifie l'intensité du champ magnétique pénétrant dans la couche d'enregistrement au cours de l'enregistrement ou l'intensité de champ issu de la couche d'enregistrement, qui est explorée par l'organe convertisseur au cours de la reproduction.Il en résulte une dégradation du signal et, dans le cas extrême, une perte complète d'information. A cette difficulté s'ajoute encore le fait que des agglo mérats peuvent se détacher de la couche d'enregistrement et se fixer à la surface de l'organe convertisseur, pour des pressions et des températures de fonctionnement données, de sorte qu'en suite, lorsque d'autres parties de la surface d'enregistrement passent devant la surface de lsorgane convertisseur, les agglomérats ainsi fixés à ce dernier coupent et enlèvent des parties de la couche d'enregistrement. Dans les cas les plus graves, par exemple dans les applications digitales dans lesquelles un organe convertisseur balaye la surface d'un élément de disque flexible tournant à vitesse élevée, la totalité de la couche d'enregbtrement peut être détruite en quelques secondes. Une difficulté supplémentaire, qui affecte le rendement de fabrication d'éléments d'enregistrement flexibles du genre décrit ci-dessus, est l'inégalité de surface de la couche d'enregistrement une fois le traitement de celle-ci achevé. Des ondulations irrégulières de la surface d'enregistrement produisent comme on le sait, une usure prématurée de la surface de l'organe convertisseur magnétique, ce qui réduit la longévité de celui-ci, Des techniques classiques, utilisées précédemment, pour améliorer les caractéristiques superficielles de la couche d'enregistrement d'éléments d'enregistrement flexibles, consistent à la presser, à chaud ou à froid, entre des rouleaux, durs ou mous, et à la sabler ou à la polir à grande vitesse à l'aide de matériaux abrasifs non liés comme dans les techniques de polissage de surfaces optiques.Jusqu'à présent de telles tentatives n'ont eu que des succès limités. L'invention porte sur un procédé et sur un appareillage pour traiter la couche d'enregistrement d'éléments d'enregistrement flexibles afin de produire une surface lisse, dénuée de tout agglomérat saillant, d'ondulations et autres irrégularités de surface. Ce traitement est effectué par polissage de la surface de la couche d'enregistrement à 11 aide d'un élément abrasif lisse et dur, présentant des caractéristiques d'état de surface comprises dans une gamme prédéterminée, l'élément d'enregistrement flexible reposant selon sa surface dorsale sur une surface support élastique, présentant des caractéristiques de dureté, d'élasticité et d'état de surface comprises dans des gammes prédéterminées.Le disque et l'élément abrasif sont mis en rotation à une première et à une seconde vitesse, ces vitesses étant comprises dans des gammes prédéterminées, et l'élément abrasif applique au disque une force normale, comprise dans une gamme prédéterminée. Selon un premier mode de réalisation, particulièrement destiné à des disques d'enregistrement annulaires flexibles, un disque est monté sur un plateau circulaire, comportant une couche support élastique montée sur une plaque rigide, et le plateau et le disque sont mis en rotation à une première vitesse. Un élément abrasif cylindrique est disposé en contact, avec pression, avec la surface d'enregistrement, cette pression ayant une valeur prédéterminée, et est mis en rotation à une seconde vitesse pendant une durée de polissage prédéterminée. L'élément abrasif peut comporter un cylindre circulaire droit utilisant comme surface de polissage, soit sa surface latérale, soit une surface d'extrémité, cette dernière pouvant être plane ou présenter un arrangement régulier de reliefs et de rainures,disposés alternativement, s'étendant radialement à partir du centre de la surface et espacés angulairement l'un de l'autre autour de l'axe de rotation du cylindre. L'élément abrasif peut également présenter une partie tronconique. Dans un second mode de réalisation, particulièrement destiné à traiter des éléments d'enregistrement flexibles susceptibles d'enroulement, par exemple un ruban magnétique, l'élément support dorsal comporte un élément cylindrique annulaire élastique, quientoure un noyau de matériau dur, et l'élément abrasif comporte un cylindre, le ruban passant à travers un interstice formé entre les rouleaux constitués par l'élément support dorsal et l'élément abrasif. Les deux éléments ont des caractéristiques de construction et de fonctions semblables à celles du mode de réalisation destiné aux disques. Des éléments d'enregistrement flexibles traités conformément à l'invention présentent un état de surface extrêmement definiti on c e fin ne dépassant pas 1,8 AA/et une surface de couche d'enregistrement qui est pratiquement dénuée de tout agglomérat saillant. L'application de l'invention à des disques d'enregistrement flexibles s'est révélée augmenter de 10 fois le rendement de production de tels disques. L'invention est expliquée plus en détail ci-après à l'aide de certains de ses modes de réalisation pris à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels: -la figure 1 est une vue en plan de dessus, partiellement arrachée, d'un disque d'enregistrement annulaire flexible, -la figure 2 est une vue en perspective et en coupe, à grande échelle, montrant la composition de l'élément d'enregistrement flexible; -la figure 3 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation de l'invention, pour polir un élément d'enregistrement du genre représenté sur la figure 1; -la figure 4 est une vue en coupe partielle, à grande échelle, suivant la ligne 4-4 de la figure 3; -la figure 5 représente une variante d'élément abrasif, destineeà être utilisée avec le mode de réalisation de la figure 3;; -la figure 6 est une vue schématique d'un second'mode de réalisation de l'invention, destiné à être utilisé avec l'élément d'enregistrement de la figure 1; -la figure 7 est une vue en élévation frontale de la surface de polissage d'une variante de réalisation de l'élément abrasif de la figure 6; -la figure 8 est une vue en élévation latérale de l'élément abrasif de la figure 7; -la figure 9 est une vue schématique d'une variante de réalisation de l'invention destinée à polir des éléments d'enregistrement flexibles enroulables et -la figure 10 est une vue en coupe à grande échelle montrant la mèche de nettoyage de la figure 3, avec son support. La figure 1 représente un disque d'enregistrement annulaire flexible 10. du type utilisé dans les ensembles de stockage de données digitales, inscrites sur disques tournants. L'élément d'enregistrement 10 est composé d'une couche de base 11, d'une manière caractéristique réalisée en Mylar ou en une matière flexible en permanence équivalente, et d'une couche d'enregistrement 12 constituée par un matériau magnétique tel que de l'oxyde de fer, contenu sous forme particulaire dans un liant, par exemple une résine. Comme on le voit mieux sur la figure 2, après que le disque a été enduit et traité selon le procédé de fabrication cité ci-dessus, la couche d'enregistrement 12, présente, d'une manière caractéristique, une surface irrégulière, munie d'ondulations 13 et d'agglomérats, saillants extérieurement, de particules d'oxyde de fer 14. La figure 3 représente un premier mode de réalisation de l'invention, destiné à traiter la couche d'enregistrement 12 du disque 10 pour enlever les agglomérats 14 et réduire l'amplitude des ondulations 13 jusqu'à un état de surface désiré.Comme on le voit sur la figure 3, le disque d'enregistrement 10 est placé sur la surface support d'un plateau circulaire 20 muni d'un arbre 21 accouplé à un moteur 22.Comme on le voit mieux sur la figure 4, le plateau 20 comporte une plaque support 23, de préférence réalisée en aluminium, ou en un autre matériau relativement rigide approprié, et une couche élastique 24, de préférence réalisée en uréthane ou en un autre matériau élastique approprié, par exemple en caoutchouc ou en une matière plastique élastique, Eventuellement on peut prévoir un dispositif de serrage , comportant une rondelle perforée 25 fixée à l'arbre 21 au moyen d'une vis 26, pour fixer le disque 10 sur le plateau 20. En pratique cependant, les frottements superficiels entre la surface inférieure du disque 10 et la surface supérieure de la couche élastique 24 se sont révélés suffisants pour maintenir sur la couche élastique 24, des disques 10 présentant une seule couche d'enregistrement 12. Essentiellement à angle droit par rapport à l'axe de rotation du plateau 20 est disposé un élément abrasif 30, constitué par un cyclindre circulaire droit dont l'arbre central 31 est accouplé à un second moteur 32 destiné à faire tourner l'élément abrasif 30. Cet élément abrasif 30 est réalisé de préférence en alumine, présentant l'état de surface précisé ci-dessous. D'autres matériaux appropriés sont constitués par du rubis, du diamant, du granite, d'autres pierres, du laiton, de l'acier ou par tout autre matériau approprié, connu de tout spécialiste. Un dispositif mécanique de translation connu approprié, indiqué schématiquement par la ligne en trait interrompu 33, est prévu pour permettre à l'élément 30 d'être mis en contact avec pression avec le disque 10 au cours du polissage et d'être écarté de la surface du disque 10 d'une distance suffisante pour permettre d'enlever le disque 10 après le polissage du disque et de monter un nouveau disque, destiné à être poli, sur le plateau 20. De tels mécanismes sont bien connus dans la technique et ne seront donc pas décrits plus en détail ici. Une mèche de nettoyage 36, fixée dans un dispositif de serrage 37, de configuration appropriée, représentéeen coupe sur la figure 10, est prévue pour enlever les débris de matériau provenant de la surface du cylindre 30 au cours de l'opération de polissage. Au cours du fonctionnement, le plateau 20 et l'élément abrasif 30 sont mis en rotation dans les sens indiqués par les flèches 34, 35 aux vitesses précisées ci-dessous, la surface abrasive du cylindre 30 étant en contact avec pression avec la surface d'enregistrement 12. Pour obtenir des résultats optimaux, l'opération de polissage est effectuée pendant les durées spécifiées ci-dessous. La figure 5 montre une variante de réalisation de l'élément abrasif, destinée à être utilisée avec le mode de réalisation de la figure 3 dans laquellel'élément abrasif comporte une partie tronconique 40 munie d'un arbre axial 41 agencé pour être accouplé au moteur d'entrainement 32. L'angle au sommet de la partie tronconique 40 est choisi de préférence de manière que la vitesse linéaire suivant sa surface varie de la même manière que la vitesse linéaire suivant la surface du disque 10, lorsque le rayon de celui-ci augmente. La figure6montre une variante de réalisation, dans laquelle l'élément abrasif comporte un disque cylindrique 50 muni d'un arbre 51 agencé pour être accouplé à un moteur, tel que le moteur 32 de la figure 3. Dans ce mode de réalisation, la face libre (non visible sur la figure 6) du disque 50 sert de surface abrasive. De plus, un dispositif mécanique de translation classique, indiqué schématiquement par la ligne en trait interrompu 53, est prévu avec les mêmes fonctions que le dispositif 33 de la figure 3, pour permettre le mouvement de translation du disque 50 et de l'arbre 51 dans les directions indiquées par la double flèche 54. Les figures 7 et 8 montrent une variante de réalisation du disque 50 de la figure 5 dans lequel la surface d'extrémité abrasive 60 est munie d'un certain nombre de reliefs et de rainures disposés alternativement 61,62, qui partent, selon des rayons du centre du disque. En se reportant à la figure 3, le disque d'enregistrement 10 est poli, ainsi qu'on l'a exposé, par la rotation du disque 10 et du cylindre 30, alors que la surface abrasive du cylindre 30 est pressée contre la surface d'enregistrement 12 du disque 10. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec un plateau 20 comportant une couche élastique 25 en uréthane d'un état de surface d'environ 63 AA, correspondant à un écart maximal de surface C 63 cro-i ches) de 1,6 micron mesure avec une coupure de 0, 762 mm, d'une dureté de 50 (duromètre) et d'une élasticité de 50 % et avec un cylindre de céramique d'un rayon de 19 mm, d'un état de surface de 35 AA, correspondant à un écart maximal de surface de 0,9 micron mesuré également avec une coupure de 0,762 ira, pressé contre le disque avec une force d'environ 4 kg. La vitesse optimale de rotation du cylindre est d'environ 890 t/min, correspondant à une vitesse linéaire d'environ 1,7278 m/sec, tandis que la vitesse optimale de rotation du plateau Xest d'environ 30 t/min, correspondant i une vitesse linéaire superficielle d'environ 0,305 m/sec pour le diamètre extérieur du disque et d'environ 0,152 m/sec pour le diamètre intérieur du disque OLa durée optimale de polissage, avec les paramètres ci-dessus est d'environ 17 secondes. On peut cependant obtenir des disques présentant un état de surface ac ceptable avec des paramètres caractéristiques compris dans les gammes suivantes. -Etat de surface du plateau : 50 à 80 AA, correspondant un écart maximal de surface de 1,27 à 2,03 microns. -Dureté du plateau: 40 à 70 (duromètre). -Elasticité du plateau: 40 à 70 % -Etat de surface du cylindre: 30 à 40 AA, correspondant à un écart maximal de surface de 0,76 à 1,02 micron. -Force de pression du cylindre sur le disque: 2,9 d 5,0 kg, -Vitesse de rotation du cylindre: 600 à 1.200 t/min. (vitesse linéaire périphérique: 0,8 à 2,4 m/sec). -Vitesse de rotation du disque: 20 à 60 t/min (vitesse linéaire périphérique: 0,2 à 0,7 m/sec pour le diamètre extérieur, 0,1 à 0,35 m/sec pour le diamètre intérieur. -Durée de polissage: 12 à 22 secondes. Il est évident qu'on peut utiliser des durées de polissage supérieures à 22 secondes, si on le désire, mais que toute amélioration de l'état de surface obtenu par prolongation de la durée de polissage entrain nécessairement une augmentation du cott de production. Des disques/polis avec les paramètres caractéristiques ci-dessus ont présenté des écarts maximaux de surface inférieure à 0,045 micron (meilleurs que 1,8 AA), avec un enlèvement de matière inférieur à 0,127 micron d'épaisseur de la surface d'enregistrement au cours du polissage. Le plus important, pour des raisons qui n'ont pas été absolument élucidées, est que tout agglomérat saillant enrobé dans la couche d'enregistrement se trouve enlevé par l'opération de polissage. La figure 9 représente un appareillage destiné à polir des éléments d'enregistrement 70, se présentant sous forme d'enroulements, comportant un substrat flexible 72 et une couche d'enregistrement 71 sur une surface de ce substrat. Comme on le voit sur cette figure, l'élément d'enregistrement 70 passe autour d'un cylindre support élastique 74 tournant et la surface de son substrat 72 est en contact avec pression, avec la surface de ce cylindre, Le cylindre support 74 comporte un arbre axial 75 accouplé à un moteur d'entraînement 76. Un cylindre abrasif 78 comportant un arbre axial 79 accouplé à un moteur 80 est disposé de manière que l'élément d'enregistrement 70 soit entraîné à travers l'interstice formé entre les surfaces des cylindres 74 et 78. Au cours du polissage, l'élément d'enregistrement 70 traverse cet interstice, d'un rouleau dévideur classique à une bobine enrouleuse (non représentés sur la figure) suivant la direction de la flèche 82. Si on le désire, d'autres mécanismes de transport connus peuvent être prévus pour faciliter le passage de l'élément d'enregistrement 70 entre les éléments de polissage. Les paramètres optimaux et acceptables de polissage pour 11 appareillage de la figure 9 sont essentiellement semblables à ceux indiqués ci-dessus. Comme on le voit immédiatement, l'invention fournit un procédé et un appareillage peu coûteux pour traiter la surface d'éléments d'enregistrement flexibles en vue d'en améliorer les caractéristiques d'enregistrement. En pratique on a pu obtenir des rendements de production de disques d'enregistrement flexibles dix fois plus grands qu'auparavant. Le polissage conforme à l'invention se prête facilement à une automatisation, pour le polissage aussi bien de disques que de rubans, et n'entraîne la mise en oeuvre que de matériels bon marché et d'un approvisionnement facile. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement a ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé pour traiter la surface d'enregistrement d'un élément dsenregistrement flexible, afin d'enlever tout agglomérat saillant et améliorer l'état de cette surface, caractérisé en ce qu'il consiste à a) supporter cet élément d'enregistrement flexible sur une surface support essentiellement élastique et compressible, b) déplacer la. surface d'enregistrement de l'élément d'enregistrement devant une région d'abrasion, à une première vitesse, et c) abraser la surface d'enregistrement, au cours du déplacement de celle-ci devant la région d'abrasion, pendant une période de temps prédéterminée, à l'aide d'un élément abrasif présentant une élasticité essentiellement inférieure à celle de la surface compressible en déplaçant la surface de l'élément abrasif devant la région d'abrasion à une seconde vitesse, différente de la première, tout en pressant la surface d'enregistrement contre la surface support, à l'aide de l'élément abrasif, avec une force suffisante pour comprimer la surface support dans la région d'abrasion. 2. Procédé selon la revendsca-tion 1, caractérisé en ce que la première vitesse est comprise environ entre 10 cm/sec et 71 cmlsec et que la -seconde vitesse est comprise environ entre 76 cm/sec et 24 cm/sec. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la force entre l'élément abrasif et la surface support est comprise environ entre 2,95 k#et 4,99 kgf. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la période de temps prédéterminée est comprise environ entre 12 et 22 secondes. 5. Appareillage pour traiter la surface d'un élément d'enregistrement, afin d'en enlever les agglomérats saillants et d'a améliorer l'état de cette surface, cet élément d'enregistrement comportant un substrat flexible présentant une surface antérieure et une surface dorsale, lequel appareillage est caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens dorsaux élastiques, compressibles pour fournir une surface support essentiellement élastique à l'une des surfaces précitées de l'élément d'enregistrement flexible, - un élément abrasif, agencé de manière à être placé en contact superficiel avec la surface d'enregistrement en une région d'abrasion de manière à presser l'élément d'enregistrement contre les moyens dorsaux élastiques avec une force suffisante pour comprimer ces moyens dorsaux dans la région d'abrasion, cet élément abrasif présentant une élasticité essentiellement inférieure à celle des moyens dorsaux - des moyens pour assurer un déplacement relatif entre élément abrasif et la surface d'enregistrement, et - des moyens pour fournir la force de compression des moyens dorsaux. 6. Appareillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens dorsaux élastiques présentent une dureté comprise entre 40 et 70 (duromètre) et une élasticité comprise entre 40 et 70 %. 7. Appareillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens dorsaux élastiques présentent un état de surface compris environ entre 50 et 80 AA. 8. Appareillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément abrasif est constitué par un cylindre en céramique présentant un état de surface compris environ entre 30 et 40 AA. 9. Appareillage selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de déplacement relatif comportent des moyens pour mettre en rotation l'élément abrasif à une première vitesse prédéterminée. 10. Appareillage selon la-revendication 9, caractérisé en ce que la première vitesse prédéterminée est comprise environ entre 600 et 1.200 tours par minute. 11. Appareillage selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de déplacement relatif comportent en outre des moyens pour mettre en rotation les moyens dorsaux élastiques à une seconde vitesse prédéterminée. 12. Appareillage selon la revendication 11, caractérisé en ce que la seconde vitesse prédéterminée est comprise environ entre 20 et 60 tours par minute. 13. Appareillage selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément d'enregistrement flexible est pressé contre les moyens dorsaux élastiques avec une force comprise environ entre 2,95 et 4,99 kgf.