(57)【要約】【課題】小型リムーバブル・カートリッジドライブ用のカートリッジに搭載される媒体に、射出成型で作成したプラスチックディスクを用いることによりコストを低減し、さらに所定の関係を満たすディスクおよびクランプ形状とすることにより、強度特性に優れる外径１．８９”のガラス基板を上回る特性を有するプラスチック基板を提供する。【解決手段】プラスチック材料により成形され、中央部にクランプ用孔部を有するリムーバブル・カートリッジ・ハードディスク用の記憶媒体用プラスチック基板において、前記プラスチック材料の弾性率が２〜３Ｇｐａであって、前記プラスチック基板の厚さが１．０ｍｍ〜１．５ｍｍ、かつ外径が５０ｍｍ以下であることを特徴とする。【選択図】        図３
2004171632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック材料により成形され、中央部にクランプ用孔部を有するリムーバブル・カートリッジ・ハードディスク用の記憶媒体用プラスチック基板において、
前記プラスチック材料の弾性率が２〜３Ｇｐａであって、前記プラスチック基板の厚さが１．０ｍｍ〜１．５ｍｍ、かつ外径が５０ｍｍ以下であることを特徴とする記憶媒体用プラスチック基板。
【請求項２】
前記プラスチック基板の厚さと、前記クランプ用孔部の外径とが、
１２．５Ｔｐ−（Ｄ−Ｋｐ）＋１４．１＞０
（但し、Ｄ：プラスチック基板の外形寸法（ｍｍ）、Ｋｐ：クランプ用孔部の外径寸法（ｍｍ）、Ｔｐ：プラスチック基板の厚さ（ｍｍ））
の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の記憶媒体用プラスチック基板。
【請求項３】
前記プラスチック材料は、ポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の記憶媒体用プラスチック基板。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の記憶媒体用プラスチック基板を有することを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスクなどの記憶媒体に最適なプラスチック基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁気ディスク用の基板には平滑かつ欠陥の無い表面と機械的強度が必要なため、素材には主にアルミニウム合金とガラスが使われてきた。従来磁気ディスクドライブはコンピュータに組み込まれ屋内で使われることが多かったが、近年はモバイルパソコンに搭載されて屋外での使用されることも多くなり、さらにはパソコンだけでなくオーディオ、ビデオ、カーナビ等、映像や音楽を記録する媒体としても活用されつつある。
【０００３】
このように、近年、磁気ディスクの用途が拡大するに伴い、従来以上に磁気ディスクの高密度化およびコストダウンおよび耐衝撃・振動性が要求されて来ている。
【０００４】
さらにデジタルカメラやＰＤＡ等のモバイル電子製品への搭載を考えると、小型化や軽量化も重大な課題となる。最近では、機械強度、特に耐衝撃性に優れるガラスが、磁気ディスク用の基板として選ばれることが多くなっている。
【０００５】
しかしながら、ガラス基板はコストの面では満足のゆくものではない。したがって、近年、磁気ディスクの高密度化およびコストダウンに関しては、基板としてプラスチックを射出成形したものを用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
これは、従来のＡｌ合金あるいはガラスに比較して素材費が低減するとともに、射出成形でスタンパの鏡面を転写するので、研磨工程を大幅に減らすことができコストダウンが図れるという理由によるものである。
【０００７】
特に、ディスク媒体をドライブ本体から取り外しできるリムーバブル・カートリッジ・ハードディスクドライブ装置では、目的別やジャンル別に複数のカートリッジディスクを使うこととなるため、１枚あたりのコストは従来以上の低減が望まれている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−３４４７４２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
小型リムーバブル・カートリッジ・ハードディスクドライブは、ノートパソコンやＰＤＡ等の携帯端末や、デジタルカメラやビデオ、ビデオカメラ、カーナビなどに搭載することにより、ギガバイトクラスの大量のデータを複数のＡＶ機器間で共有することができる。
【００１０】
しかしながら、使用中に持ち歩いたり、机に置く等ユーザーにとっては当たり前の行為によって発生する数百Ｇの衝撃が、ハードディスクにとってはデータ領域を破壊しかねない厳しい条件になる。
【００１１】
したがって、多くのモバイルタイプの小型ＨＤＤに搭載されるディスクには、塑性変形しにくいアルミニウムや、弾性係数の小さいプラスチックは使われずガラスが用いられている。例えば、プラスチック基板を搭載したＨＤＤを動作中に５００Ｇの衝撃を加えると、図４のようにヘッドが筐体とディスクに挟まれる形態で衝突し、ディスク接触部分やヘッドが破損してしまうことがあった。このような厳しい環境において、弾性率７０〜９０ＧＰａのガラスに対して２〜３ＧＰａのプラスチックを使うことは難しいとされてきた。
【００１２】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みて、小型リムーバブル・カートリッジドライブ用のカートリッジに搭載される媒体に、射出成型で作成したプラスチックディスクを用いることによりコストを低減し、さらに所定の関係を満たすディスクおよびクランプ形状とすることにより、強度特性に優れる外径１．８９”のガラス基板を上回る特性を有するプラスチック基板を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の記憶媒体用プラスチック基板は、プラスチック材料により成形され、中央部にクランプ用孔部を有するリムーバブル・カートリッジ・ハードディスク用の記憶媒体用プラスチック基板において、前記プラスチック材料の弾性率が２〜３Ｇｐａであって、前記プラスチック基板の厚さが１．０ｍｍ〜１．５ｍｍ、かつ外径が５０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記プラスチック基板の厚さと、前記クランプ用孔部の外径とが、
１２．５Ｔｐ一（Ｄ−Ｋｐ）＋１４．１＞０（但し、Ｄ：プラスチック基板の外形寸法（ｍｍ）、Ｋｐ：クランプ用孔部の外径寸法（ｍｍ）、Ｔｐ：プラスチック基板の厚さ（ｍｍ））の関係を満たすことができる。
【００１５】
また、前記プラスチック材料は、ポリオレフィン系樹脂であってもよい。
【００１６】
さらに、本発明の記憶媒体は、上述のプラスチック基板を有することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
本発明のプラスチックディスクは、例えば図１に示すような金型を用い、例えばポリオレフィン等に代表されるプラスチックを射出成形した基板を用いて低コスト化を図る。
【００１９】
ディスクに軸方向の加速度が加えられた場合、ディスクの撓みは材質の弾性率に反比例、板の厚みの−２乗に比例、支持すなわちクランプ位置から外周端までの距離の−４乗に比例することが知られている。
【００２０】
したがって、プラスチックディスクの強度を高める手段としては、
▲１▼肉厚化、▲２▼外径の小径化、▲３▼クランプ径の拡大等が有る。
【００２１】
一般にディスクの外形寸法はドライブのコンセプトで決まるため、肉厚化とクランプ径拡大の２次元のパラメータとなり、式（１）のように表すことができる。ここで、Ｃは比例定数であり、設計パラメータはＫｐとＴｐとなる。
｛（Ｄ−Ｋｐ）／（Ｄ−Ｋｇ）｝４＜Ｃ（Ｅｐ／Ｅｇ）・（Ｔｐ／Ｔｇ）２………（１）
但し、Ｃ：比例定数、Ｄ：プラスチック基板の外形、Ｅｐ：プラスチック材料の弾性率、Ｅｇ：ガラス材料の弾性率、Ｋｇ：ガラス基板のクランプ径、Ｋｐ：プラスチック基板のクランプ径、Ｔｇ：ガラス基板の厚さ、Ｔｐ：プラスチック基板の厚さである。
【００２２】
式（１）においてＣは目標とするガラスディスクとプラスチックの強度差により決定する。
【００２３】
目標とするガラスディスクは、モバイル用途として多く使われている１．８９”、板厚０．５０８ｍｍ、弾性率８０ＧＰａ、比重２．４、クランプ径１５ｍｍとし、対応するプラスチック材としてポリオレフィン系樹脂等のエンジニアリングプラスチック、弾性率２．５ＧＰａ、比重１．０を用いる。
【００２４】
ここで、比例定数Ｃは実験、または有限要素法などのシミュレーションによって得ることができる。
【００２５】
ここでは有限要素法で強度解析を実施し、数１００Ｈｚの非共振領域でのプラスチック基板が目標を上回るパラメータ解析を実施した結果、式（２）を得た。
１２．５Ｔｐ−（Ｄ−Ｋｐ）＋１４．１＞０………（２）
但し、Ｄ：プラスチック基板の外形寸法（ｍｍ）、Ｋｐ：クランプ用孔部の外径寸法（ｍｍ）、Ｔｐ：プラスチック基板の厚さ（ｍｍ）である。
【００２６】
したがって、式（２）を満たす基板およびクランプ形状にすることにより、ガラス基板以上の機械特性を有し、かつ低価格の基板を得ることができる。
（実施例）
以下、本発明に係るプラスチック基板の製造方法と、ガラスディスクと同等の機械特性を有するプラスチックディスクの基板構成について、図面を参照して説明する。
【００２７】
図１は本発明の一実施形態に係る射出成形金型の断面図である。
【００２８】
射出成形機は、加熱シリンダ内において溶融させた樹脂を、射出成形金型のキャビティ空間に充填することによって基板を成形することができるようになっている。
【００２９】
図１において、１０１は図示されない成形機ベース（固定側）に取り付けられた固定側金型であり、固定側金型１０１は、固定側ベースプレート１１０、固定側ベースプレート１１０に固定された、中心孔を有する円盤状の固定側スタンパ１１３、固定側スタンパ１１３の外周に接するように取り付けられ、固定側べースプレート１１０に固定された円筒状の固定側ガイドリング１１１、固定側スタンパ１１３の中心孔部分にスリーブ状の固定側ブッシュ１２１を介し、下端面が可動側スタンパ１２０に対向するように取り付けられ、固定側ベースプレート１１０に固定された固定側スプルーブッシュ１１２等から構成される。なお、固定側スプルーブッシュ１１２の中心部には、図示されない射出装置のノズルから射出された樹脂を通すためのスプルー１１４が設けられ、また、固定側ブッシュ１２１は、図示されない固定側エアブローブッシュ等から構成される。
【００３０】
一方、１０２は図示されない成形機ベース（可動側）に取り付けられた可動側金型であり、可動側金型１０２は、可動側べースプレート１１５、可動側べースプレート１１５の上に固定された中間プレート１１６、中間プレート１１６にボルトで固定された、中心孔を有する円盤状の可動側スタンパ１２０、可動側スタンパ１２０の外周に接するように取り付けられ、中間プレート１１６に固定された環状の可動側ガイドリング１１７、可動側ベースプレート１１５および中間プレート１１６の中心部分の内部に設けられ、ピストン１２３を配したシリンダ１１８、可動側スタンパ１２０の中心孔部分にスリーブ状の可動側ブッシュ１２２を介し、上端面が固定側スタンパ１１３に対向するように取り付けられ、ピストン１２３によって進退（図における上下方向に移動）可能なゲートカット１１９等から構成される。
【００３１】
また、前記可動側スタンパ１２０における固定側スタンパ１１９と対向する面には凹部１２０ａが形成される。そして、図示されない型締装置を作動させて可動側金型１０２を固定側金型側１０１に移動させ、可動側スタンパ１２０と固定側スタンパ１１９とを突き当てることによって型閉じ及び型締めを行うと、前記凹部３６ａは基板形状に相当するキャビティ空間Ａになる。ここで、基板の板厚を決定するために突き当てる場所は、スタンパに限ったものでなく、例えばガイドリングや金型周辺に突き当て箇所を設けても良い。
【００３２】
射出された樹脂材料は、スプルー１１４を通って、固定側スタンパ１１３と可動側スタンパ１２０との間に形成された成形キャビティＡ内に射出される。なお、固定側スタンパ１１３と可動側スタンパ１２０との距離は、形成される樹脂成形基板の厚さになるように調整される。
【００３３】
成形キャビティＡ内への樹脂材料の充填が完了し、所定の冷却・固化期間が経過した後、ゲートカット１１９を突き出すことによって、成形キャビティＡ内で成形された樹脂成形基板１のクランプ用孔部である中央穴を打ち抜くことにより、成形品の内径抜きができる。
【００３４】
そして、この中央穴の打ち抜き後、型締装置の可動盤（図示せず）を後退させることによって、固定側金型１０１から可動側金型１０２を離脱させる。すなわち、型開き操作を行う。
【００３５】
なお、上記型開き操作を開始すると同時、または型開き操作の直前に、固定側ブッシュ１２１および可動側ブッシュ１２２から所定の圧縮空気を成形キャビティＡ側に供給する。成形キャビティＡ内で成形された樹脂成形基板１は、空気通路から吹き出される圧縮空気によって固定側スタンパ１１３および可動側スタンパ１２０から離脱させられる。その後、スタンパから離脱した樹脂成形基板１を、所定の取出装置で取り出す。
【００３６】
ところで、前記固定側スタンパ１１３と固定側ベースプレート１１２と対向する面には、溝１２４によって冷却媒体流路が形成され、該冷却媒体流路は図示されない冷却媒体源に接続される。同様に、スプルーブッシュ１１２内には、図示されない冷却媒体流路が形成され、図示されない冷却媒体源に接続される。そして、冷却媒体源、固定側スタンパ１１３内の冷却媒体流路、及び前記スプルーブッシュ１１２内の冷却媒体流路によって固定側の冷却媒体系が形成され、固定側の冷却媒体系において冷却媒体を循環させることによって固定側スタンパ１１３及びスプルーブッシュ１１２を冷却することができる。
【００３７】
一方、前記可動側スタンパ１２０と可動側中間プレート１１６と対向する面には、溝１２５によって冷却媒体流路が形成され、該冷却媒体流路は図示されない冷却媒体源に接続される。同様に、ゲートカット１１９内には、図示されない冷却媒体流路が形成され、冷却媒体源に接続される。そして、冷却媒体源、可動側スタンパ１２０の冷却媒体流路、及びゲートカット１１９内の冷却媒体流路によって可動側の冷却媒体系が形成され、該可動側の冷却媒体系において前記冷却媒体を循環させることによって可動側スタンパ１２０及びゲートカット１１９を冷却することができる。
【００３８】
また、前記固定側の冷却媒体系と可動側の冷却媒体系とで、冷却媒体の温度を、それぞれ独立させて制御することによって、成形品の特性を調整することができる。したがって、成形品が、例えば磁気ディスク用基板であるときに、反り角、面振れ等の機械的な特性を調整することができる。そのために、前記固定側の冷却媒体系及び可動側の冷却媒体系には、それぞれ温度調整手段が配設され、図示されない制御装置によって各温度調整手段が作動させられる。
【００３９】
図２は、本発明の数値解析モデルを示す。ここでは、有限要素法を用いてディスク最外周の撓みを解析した。具体的には、軸方向（図中上下方向）に４００Ｈｚ以下の正弦波加速度Ｇｚを受けたときに、基板の撓みがガラスディスクと等しくなるプラスチックディスクの寸法（パラメータ：Ｋｐ，Ｔｐ）について検討した。
【００４０】
基板厚さＴｐを、１．０，１．２，１．３，１．４，１．５ｍｍと変化させ、プラスチック基板の撓みと、それぞれの基板厚さに対応するガラス基板の撓みとが等しくなる、プラスチック基板のディスク外径Ｄとクランプ径Ｋｐとの差（Ｄ−Ｋｐ）についての計算結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
2004171632.tif 000003
【００４２】
この結果から板厚Ｔｐと、外径とクランプ径との差（Ｄ−Ｋｐ）には図３のような比例関係が成り立つ。
【００４３】
ただし、本検討においては、予め既存のガラス基板（１．８９”，ｔ０．５０８ｍｍ）とポリオレフィン基板（１．８９”，ｔ１．０ｍｍ）を用いて、各材質ごとの補正係数を求めることにより、計算結果を補正して定量的な検討を行っている。
【００４４】
図３の比例関係は式（３）の直線で表すことができる。
１２．５Ｔｐ−（Ｄ−Ｋｐ）＋１４．１＝０………（３）
したがって、ポリオレフィン系のプラスチック材料で磁気ディスク用基板を作成する場合、前述の式（２）を満たすよう、板厚Ｔｐとクランプ径Ｋｐを決めることにより、ＡＶ関連機器に搭載でき、従来のガラス基板を使用したディスクカートリッジに比し、より安価なディスクを提供できる。
【００４５】
次に、プラスチックディスクのリムーバブル・カートリッジディスクでの使用例を図５に示す。
【００４６】
リムーバブル・カートリッジ・ハードディスクドライブ装置２０は、図示されていないスピンドルモータ、読み書き用ヘッドとその駆動機構、カートリッジ着脱機構他で構成されており、カートリッジ進入口１９からカートリッジを着脱できる。非使用時は開口部２８をシャッター２７が閉鎖しており、ドライブに装填されるとシャッター２７は開放する機構を有している。
【００４７】
図６に示すカートリッジ２１は、データ読み書き用のヘッドが進入する開口部２８と、スピンドルモータ２５とディスククランプ２３をチャックするためのセンター孔３２とで構成される。非使用時は、開口部２８はバネ等を用いたシャッター２７で塞がれているが、ドライブ本体２０にカートリッジ２１を装着すると、シャッター２７が開きデータ読み書き用のヘッドが進入口２８から出入りできるようになる。
【００４８】
図７はマグネットチャックによるカートリッジ装着状態を示す。本発明に係るプラスチック基板を用いた媒体は、ディスククランパ２３によって前述のスピンドルモータに固定され回転される。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定の関係を満たすプラスチック材料を用いることにより、ガラス基板と同等の機械特性を有し、かつ安価な磁気ディスク用基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラスチック基板の成形に用いることができる射出成形用金型の断面図である。
【図２】数値解析モデルを示す図である。
【図３】プラスチックディスクの板厚とクランプ径との関係を示す図である。
【図４】衝撃が加わり、ディスクとヘッドが接触した時の状況を示す図である。
【図５】リムーバブル式カートリッジを使用したディスクドライブを示す図である。
【図６】（ａ）はカートリッジ外観構造を示す図であり、（ｂ）はカートリッジの内部構造を示す図である。
【図７】リムーバブル式カートリッジ装着例を示す図である。
【符号の説明】
１１      筐体
１２      ディスク媒体
１３      アクチュエータ
１４      支持バネ
１５      ヘッドスライダ
２０      リムーバブル・カートリッジ・ハードディスクドライブ
２０ａ    ドライブ筐体
２１      ディスクカートリッジ
２２      カートリッジ筐体
２３      ディスククランパ
２４      ディスク
２５      スピンドルモータ
２７      シャッター
２８      筐体開口部（データ読書用ヘッド進入口）
１０１    固定側金型
１０２    可動側金型
１１０    固定側ベースプレート
１１１    固定側ガイドリング
１１２    固定側スプルーブッシュ
１１３    固定側スタンパ
１１４    スプルー
１１５    可動側ベースプレート
１１６    可動側中間プレート
１１７    可動側ガイドリング
１１８    シリンダ
１１９    ゲートカット
１２０    可動側スタンパ
１２１    固定側ブッシュ
１２２    固定側ブッシュ
１２３    ピストン
１２４    固定側冷却媒体
１２５    可動側冷却媒体
【図１】
2004171632.tif 000004
【図２】
2004171632.tif 000005
【図３】
2004171632.tif 000006
【図４】
2004171632.tif 000007
【図５】
2004171632.tif 000008
【図６】
2004171632.tif 000009
【図７】
2004171632.tif 000010