Обычно катушка с намотанной на неё лентой и приёмная катушка кассеты заключены в пластиковый корпус. Но TDK MA-R, известная как первая японская металлопорошковая кассета и вершина этого класса, как видно на фотографии, устроена иначе: литая рама зажата между двумя акриловыми пластинами. Это единственная в мире кассета такой конструкции. Как же родилась эта легендарная кассета, которую, как говорят, из-за особой конструкции и ради эффективности производства собирала вручную команда, состоявшая исключительно из работниц-левшей?
Фото: Ямада Ёсиро (山田芳朗)
Текст: Савамура Макото (澤村信)
При содействии TDK Corporation
Металлический корпус как серийное изделие
«Эту конструкцию придумал дизайнер TDK Design, стопроцентной дочерней компании TDK».
Так вспоминает Сато Такатэру (佐藤孝輝), в то время разработчик технического отдела подразделения магнитных лент TDK. Впрочем, сама идея использовать металл в корпусе кассеты, похоже, исходила из технического отдела. Для исследования кассет у Сато и его коллег был экспериментальный корпус, который они называли «божественной кассетой». Его выточили из алюминия, а угол направляющих штифтов можно было точно менять. Это был изготовленный на заказ образец для анализа и оценки собственно характеристик ленты, стоивший, по слухам, несколько миллионов иен за штуку.
«Задача корпуса - раскрыть характеристики ленты. С этой божественной кассетой, даже если 100% недостижимы, можно извлечь из ленты характеристики, максимально близкие к 100%. Вот так постепенно и возникла идея сделать корпус из металла».
Конечно, выпустить кассету стоимостью в несколько миллионов иен без изменений было невозможно. Но именно упомянутый дизайнер предложил осуществимый вариант.
«Однажды дизайнер по фамилии Уэмура принёс макет». По воспоминаниям Сато, разработка MA-R заняла около двух с половиной лет, а значит, если отсчитать назад, это было в конце 1977-го или начале 1978 года. Рабочая группа по разработке стандарта металлопорошковой ленты была создана в Ассоциации производителей магнитных лент в 1978 году, то есть события происходили ещё до появления такой ленты.
Почему же именно металлический корпус был наилучшим выбором? По словам Сато, «металл позволяет уменьшить трение по сравнению с пластиком. К тому же он меньше меняется со временем и потому дольше сохраняет высокие характеристики».
Услышав о трении, автор по неопытности решил, что речь идёт о трении вращающихся катушек, но Сато объяснил: «Нет, важнее трение о направляющие ленты».
Направляющие штифты удерживают ленту в нескольких местах внутри корпуса, чтобы она двигалась прямо на пути от подающей катушки через отверстие для головки к приёмной катушке.
В катушечных магнитофонах, предшествовавших кассетам, все детали, кроме самой ленты и катушек, находились в деке. Значит, для раскрытия характеристик ленты достаточно было повысить точность деки. В кассете лента и корпус неотделимы друг от друга, и важные для движения ленты факторы, включая направляющие и удержание катушек, зависят от корпуса. Направляющие особенно важны, но они отливаются как единое целое с пластиковым корпусом. Сато объясняет: «Пластик плавят, а затем дают ему затвердеть. При плавлении объём увеличивается, а удельная плотность уменьшается. Затем его заливают в форму, и при затвердевании он сжимается, а плотность восстанавливается. Это обычно называют シュリンク (усадкой), и в этот момент направляющие штифты могут наклониться или искривиться. Конечно, то, как уменьшить наклон штифтов и трение, относится к ноу-хау и техническим возможностям каждого производителя». Поэтому он подумал, что с металлом будет проще повысить точность штифтов и уменьшить трение. «Но это была наивная мысль. У металла оказались свои сложности».
Сато Такатэру (佐藤孝輝).
Пришёл в компанию в 1969 году. В декабре того же года был направлен на новый завод Chikumagawa, специализировавшийся на магнитной ленте. Занимался разработками в техническом отделе подразделения магнитных лент. В MA-R спроектировал почти всё, кроме самой ленты.
Литая рама между акриловыми пластинами
«Когда лента проходит внутри корпуса, она проходит через шесть направляющих. Если штифты наклонены, лента идёт не прямо и может смещаться относительно головки вправо и влево. Тогда нарушается фазовое соотношение каналов, а в тяжёлых случаях происходит смещение дорожек и нарушается баланс громкости левого и правого каналов».
По словам Сато, верно и обратное: повысив точность направляющих, можно раскрыть характеристики ленты. Поэтому возникла мысль, что если выточить металлический корпус, как у «божественной кассеты», невозможно, то изготовить его литьём под давлением вполне реально. После таких обсуждений дизайнер предложил макет. Но, увидев его, Сато про себя подумал: «Вот беда».
Если это кассета, она должна соответствовать стандарту Philips Compact Cassette: длина 100,4 мм, ширина 63,8 мм и толщина основного корпуса 8,7 мм. Всё необходимо было уместить внутри. Даже Сато, не имевший опыта работы с литыми деталями, легко мог представить, что в сэндвич-конструкции с литой рамой между акриловыми пластинами толщина станет проблемой.
«Вот здесь», - Сато указал на направляющие ролики и штифты по обе стороны окна для головки MA-R. «В толщину обычного пластикового корпуса здесь уложены и акрил, и литая деталь. В этом месте они оба становятся чрезвычайно тонкими. Я думал, возможно ли вообще их отлить». К тому же оба края рамы были толщиной лишь немногим больше 1 мм, а обилие мелких деталей тоже беспокоило. И эти опасения подтвердились.
Толщина кассеты, как уже говорилось, составляет 8,7 мм. Стандарт не ограничивает внутренние размеры, но у TDK они обычно составляли 5,1 мм. Значит, толщина каждой стенки корпуса - 1,8 мм. Если разделить эту толщину пополам в месте, где акрил перекрывает литую деталь, на каждую приходится лишь 0,9 мм. Сато беспокоило, можно ли отлить деталь толщиной 0,9 мм. «Забегая вперёд, скажу, что с толщиной проблема оказалась скорее у акрила. Акрил твёрдый, но хрупкий. Если посмотреть на MA-R со стороны B, видно круглую выемку у направляющего ролика. Это след попыток сделать акрил хотя бы немного толще».
Обычно корпус кассеты изготовляют из PS (полистирола). Он дешёвый, лёгкий, прочный и легко формуется, но как пластик общего назначения прочно ассоциировался с бытовыми мелочами. «У PS невысокое качество поверхности, да и красивого прозрачного материала в то время не было», - говорит Сато. Его сочли неподходящим для MA-R, стоившей 2000 иен за 60 минут, и выбрали акрил, но он тоже принёс много трудностей. И всё же настоящие трудности были связаны с литьём под давлением.
Трудности литья под давлением
«Иногда в книгах пишут, что MA-R изготовлена из литого алюминия. Это ошибка», - говорит Сато. На самом деле рама MA-R отлита под давлением из цинка. Причина в том, что для точных деталей цинковое литьё подходит лучше алюминиевого. Температура плавления алюминия, точнее температура заливки, составляет не менее 660 градусов. Металл заливают в форму при этой температуре, но он быстро начинает затвердевать и может не заполнить мелкие участки. Поэтому для точных деталей лучше подходит цинковое литьё с относительно низкой температурой плавления, чуть выше 420 градусов, как говорят.
Опытный образец MA-R, хранившийся у Сато. Первоначально рассматривали и позолоту литой детали. В верхней части стороны B слева и справа видны по два маленьких выступа: как говорят, это след обсуждения направляющих рычагов наподобие BASF SM (Spezial Mechanik). Однако их положение противоположно BASF на верхнем фото, поэтому, по-видимому, они должны были направлять ленту снаружи. Раннюю модель выпустили в продажу с этими выступами.
«В то время уже существовали бытовые видеомагнитофоны, и многие их детали были из литого цинка. Но от деталей видеомагнитофона требовали точности, а о внешнем виде особенно не заботились. В случае MA-R нужны были и точность, и красота. В этом и состояла трудность».
В форму заливают расплавленный цинковый сплав. Чтобы металл растекался по всей форме, в ней предусмотрено несколько каналов - ランナー (литников). Сразу после литья эти каналы остаются цинковыми стержнями, напоминая не собранную пластиковую модель. Их удаляют прессом, получая раму с отверстием в форме восьмёрки.
«Но на этом этапе внутри остаются многочисленные 湯口 (места входа металла), похожие на пуповину. Кроме того, первая порция расплавленного цинкового сплава, называемая コールドスラッグ (холодным шлаком), содержит примеси, поэтому её вытесняют и отливают деталь из хорошей части, так сказать, из самой лакомой мякоти. Вытесненный излишек, オーバーフロー (перелив), затвердевает снаружи рамы». Конечно, перелив тоже срезают, но на раме остаются неровности - заусенцы, которые пресс не смог полностью удалить.
Заусенцы удаляют с помощью バレル処理 (галтовки). «В ёмкость насыпают много мелких керамических шариков, называемых メディア (рабочей средой), похожих на уменьшенные шарики для патинко, скорее даже на гравий, кладут туда раму и добавляют смазку, похожую на мыльную воду, а затем подвергают вибрации. При трении заусенцы удаляются. Но если перестараться, штифты погнутся. Приходилось подбирать режим так, чтобы они не гнулись, и это было очень трудно».
Сато не раз думал во время разработки: «Может, из этого ничего не выйдет». Производителю литых деталей было трудно одновременно достичь высокой точности и красоты, и «нас просили позволить им прекратить работу на полпути. Но важный человек из отдела закупок сумел их уговорить, и мы довели дело до конца (смех)».
На фотографиях версия III. Форма рамы заметно изменилась. По словам Сато: «Мне показали, как делают литые детали, и это было очень мужественное зрелище (смех). Расплавленный цинк впрыскивают в форму, словно выстрел из пистолета. Примерно через десять секунд, когда он затвердеет, форму открывают. Затем появляется сопло и поливает её водой, точнее охлаждающей жидкостью. Клубится огромное количество пара, и всё выглядит настолько грубо, что трудно поверить, что так делают точные детали». По его словам, срок службы формы составлял 100-200 тысяч отливок и был на порядки меньше, чем у форм для обычных пластиковых корпусов.
Эволюция серии MA-R
MA-R, продажи которой в лучшие месяцы достигали 100 тысяч штук, а в среднем, как говорят, составляли 30 тысяч в месяц, выпускалась более десяти лет, если считать и MA-XG. Проследим её развитие вплоть до модели-преемницы MA-XG Fermo.
1979 MA-R (тип I): использовался очень прозрачный вкладыш, но из-за неполадок его позднее заменили улучшенной версией. В типе I не было отверстий распознавания металлопорошковой ленты. C60 стоила 2000 иен. 1981 MA-R (тип II): одновременно с заменой формы пересмотрели и конструкцию. Вкладыш стал ещё менее прозрачным, зато движение ленты стабилизировалось. Цену C60 снизили до 1550 иен. 1983 MA-R (тип III): последняя модель под названием MA-R. Вкладыш заменили более прозрачным, близким к типу I. Вероятно, объём производства достиг пика именно на типе III. C60 стоила 1600 иен. 1985 MA-XG (тип IV): направляющие ленты стали пластиковыми, что повысило производительность при изготовлении литой рамы. Для точности направляющие штифты сделали металлическими. C60 стоила 1600 иен. 1990 MA-XG Fermo: пластиковый корпус имел сложную конструкцию из пяти частей, а сборка, как и у MA-R, выполнялась вручную. C60 стоила 2000 иен и на момент выпуска была самой дорогой кассетой.
Прозрачный скользящий вкладыш
Но если литая рама использовалась ради характеристик, её совсем не обязательно было показывать. Если бы раму закрыли непрозрачными пластиковыми пластинами, её отделке не пришлось бы уделять столько внимания и разработка прошла бы гораздо проще. На этот вопрос Сато ответил: «Это была принципиальная позиция дизайнера. Более того, он хотел, чтобы литая рама выглядела одинаково со сторон A и B, но конструктивно это было невозможно (смех)». Возникали и проблемы сборки, например как установить направляющие ролики, и конструктивные проблемы, включая разную толщину сторон A и B. Но прозрачность привела к ещё большим трудностям со скользящим вкладышем.
Внутри корпуса находится незаметный, но важный вкладыш: он не даёт намотанной на катушки ленте непосредственно соприкасаться с корпусом.
«Толщина вкладыша около 0,1 мм. По размерам можно сказать, что его почти нет. Но если убрать вкладыш и пустить ленту, раздастся дребезг, намотка нарушится и край ленты может загнуться. Для устойчивого движения важно, чтобы намотка оставалась ровной».
Вкладыш также удерживает катушку по центру. «Во вкладышах ранних дорогих кассет, например SA, в основном использовались графит и тефлон. Если положить такой вкладыш, он сам закручивается. Мы использовали эту кривизну, зажимая катушку между вкладышами со стороны A и B, чтобы они работали как подвеска». Иными словами, достаточная упругость удерживала катушку по центру: в горизонтальной деке она не позволяла ленте опуститься вниз, а в вертикальной - смещаться вправо и влево.
Кроме того, TDK использовала бумагу с силиконовым покрытием, например в D, и вкладыши из сверхвысокомолекулярного полиэтилена с добавлением углерода, например в AD. Все они были непрозрачными. Поэтому компания приступила к разработке прозрачного вкладыша, но, как говорит Сато, действовать пришлось совершенно на ощупь.
«Мы изготовили образцы из разных материалов. В конце концов остановились на полиэстере, но пробовали полипропилен и целлофан. Для покрытия испытали разные поверхностно-активные вещества и в итоге решили, что лучше всего подойдёт полиэстер с силиконовой плёнкой. Но и тут возникла проблема внешнего вида».
Разработка прозрачного вкладыша шла так трудно, что «разработчики даже предлагали вырезать чёрный вкладыш в форме восьмёрки: мол, достаточно, чтобы рама была видна. Дизайнер разозлился: “Вы шутите! Это нельзя назвать товаром” (смех)».
При использовании очень прозрачного полиэстера вращение катушек царапало вкладыш. Кроме того, стёртые с него частицы прилипали к поверхности ленты и приводили к пропаданию сигнала. Чтобы предотвратить царапины, наносили силикон и запекали его, образуя тончайшую плёнку толщиной в несколько ангстрем. Но очень прозрачный полиэстер плохо скользил при вращении; слегка неровная поверхность с меньшей площадью контакта работала лучше, хотя и была менее прозрачной.
В непрозрачном корпусе можно было сделать на вкладыше тиснение, создав множество неровностей, которые уменьшали бы площадь контакта с катушками и лентой и одновременно работали как подвеска. «Но на прозрачном вкладыше тиснение выглядит очень плохо. К тому же полиэстер не растягивается, поэтому само тиснение сделать трудно». В итоге на участках, соприкасающихся с катушкой, сверху и снизу сделали два сгиба, чем и решили проблему.
В разобранном виде красота литых деталей поражает. После версии III направляющие ленты у MA-XG версии IV стали пластиковыми, по-видимому, главным образом по просьбе производителя литых деталей: возможно, он не выдержал низкого выхода годных изделий из-за сложной формы около отверстия для головки. Сато говорит: «Поскольку число деталей увеличилось, себестоимость, возможно, даже выросла». Как подтверждают его слова, с переходом на MA-XG цену снизить не удалось. Цвет заглушек, заменявших предохранительные язычки, зависел от продолжительности кассеты. По словам Сато, рассматривался и вариант акриловых язычков, но на дорогой кассете их было жалко отламывать, поэтому выбрали заглушки.
Первая японская металлопорошковая лента
Как уже говорилось, разработка MA-R началась ещё до появления металлопорошковой ленты, и до определённого момента разработчики использовали ленту SA. Но во время разработки был принят стандарт металлопорошковой ленты и корпус с литой рамой решили использовать для неё. Это ускорило завершение работы над прозрачным вкладышем.
«У ленты SA большое электрическое сопротивление, и при вращении она намертво останавливалась из-за статического электричества от трения. А металлопорошковая лента, похоже, накапливает статический заряд иначе, и с ней всё стало нормально вращаться».
Так наконец появился корпус, пригодный для серийного изделия. Прозрачный вкладыш, разработанный методом проб и ошибок и в итоге установленный в серийной кассете, был опытным образцом номер 47. Он появился после 46 неудачных попыток.
И вот MA-R наконец вышла в продажу, но здесь есть одна странность - дата выпуска. По словам Сато, «до этого TDK обычно выпускала новые изделия 21-го числа любого месяца. Но MA-R почему-то вышла 10 мая 1979 года».
Стандарт металлопорошковой ленты был принят в 1978 году при ведущей роли японской Ассоциации производителей магнитных лент. Однако сами ленты разные компании исследовали и раньше. Записывать на них оптимальным образом с помощью ферритовых головок, обычно применявшихся в кассетных деках, было невозможно, поэтому приходилось ждать практического применения сендастовых головок. Когда такие головки наконец появились и Victor выпустила деку KD-A6 с поддержкой Metal и головкой Sen-Alloy, вышла первая металлопорошковая кассета - Scotch METAFINE. В Японии она, по-видимому, поступила в продажу около декабря 1978 года.
Поэтому иногда можно услышать, что «металлопорошковую ленту совместно разработали Victor и Scotch». Хотя KD-A6 и METAFINE могли быть совместной разработкой, сами ленты разные компании разрабатывали самостоятельно, а стандарт установила рабочая группа Ассоциации производителей магнитных лент.
А японские металлопорошковые кассеты Sony METALLIC и TDK MA-R вышли совершенно одновременно - 10 мая 1979 года. Далее следует предположение: возможно, TDK назначила выпуск именно MA-R на 10-е число, чтобы получить звание «первой японской». Теперь остаётся лишь представлять, насколько ожесточённой была конкуренция разработчиков. Так или иначе, это не меняет того факта, что MA-R и сегодня помнят как первую японскую металлопорошковую кассету и вершину этого класса.