JP3858826B2

JP3858826B2 - 磁気テープ式装置

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Publication number: JP3858826B2
Application number: JP2003018605A
Authority: JP
Inventors: 博之大崎
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Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2006-12-20
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気テープ式装置に関する。さらに詳しくは、磁気テープをドラムやガイドに摺動させながら情報を記録及び／又は再生する磁気テープ式装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）の如き磁気テープ式装置においては、磁気ヘッドを備えるドラムや磁気テープを案内するガイドに磁気テープが摺接された状態で所要の情報が記録及び／又は再生される。
【０００３】
図１２は、磁気テープ式装置の一例とされる回転ヘッド型記録再生装置における磁気テープの駆動機構を示す構成図である。磁気テープ５１は、固定ガイド４５，４６，回転ガイド４７，４８，４９，５０及び回転ドラム４１及び固定ドラム４３からなるドラム部４０のそれぞれの周面に摺接され、回転ドラム４１が備える磁気ヘッド４２が磁気テープ５１に形成された記録層に対して情報の記録や再生を行う。
【０００４】
回転ドラム４１は、固定ドラム４３に回転自在に軸支されてドラム部４０を形成する。磁気テープ５１は磁気ヘッド４２が磁気テープ５１の所定のトラックをなぞることができるように設計されている。また、磁気テープ５１は、磁気テープの下エッジ５１ｂが固定ドラム４３に形成されたリード４４に沿うように走行し、走行時の位置ずれが規制される。回転ガイド４７，４８，４９，５０は両端にフランジが形成された略円柱形状を有し、磁気テープ５１が所定の位置からずれないように磁気テープ５１の上エッジ５１ａ及び下エッジ５１ｂが上下方向に位置ずれすることを規制する。
【０００５】
また、図１３は、磁気テープ式装置の一例とされる固定ヘッド型記録再生装置における磁気テープの駆動機構を示す図である。磁気テープ６８は、図１２に示した磁気テープ５１の走行時における位置ずれの規制と同様に、磁気テープ６８の上エッジ６８ａ及び下エッジ６８ｂが回転ガイド６２，６３，６４，６５に形成されたフランジによって規制され、磁気テープ６８の所定のトラックを磁気ヘッド６１がなぞるように磁気テープ６８の上下方向の位置ずれを規制する。磁気ヘッドを支持する固定ドラム６０の前後に配設される回転ガイド６２，６３，６４，６５は、磁気テープ６８の上エッジ６８ａ及び下エッジ６８ｂがそれぞれフランジに沿うように高さ方向の位置が規制される。
【０００６】
また、回転ガイド４７，４８，６２，６３は磁気テープ５１，６８の上エッジ５１ａ，６８ａの位置ずれをそれぞれ規制し、回転ガイド４９，５０，６４，６５は下エッジ５１ｂ，６８ｂの位置ずれをそれぞれ規制する。例えば、回転ヘッド型記録再生装置においては、回転ガイド４７，４８，４９，５０は、磁気テープ５１の図中矢印で示す走行方向に対して若干傾くようにそれぞれ設計されて配置されている。図１４(a)に示すように、磁気テープ５１は、回転ガイド４７との摺接面に静摩擦力を受けて螺旋状に押し上げられる力を回転ガイド４７の周面から受ける。しかしながら、磁気テープ５１の上エッジ５１ａは回転ガイド４７の上フランジ４７ａによって高さ方向の位置ずれが規制される。さらに、図１４（ｂ）に示すように、下エッジ５１ｂの高さ方向の位置を規制する回転ガイド４９は、磁気テープ５１の図中矢印で示す走行方向に対して回転ガイド４７が傾く方向と逆の方向へ傾いた状態で配置されている。磁気テープ５１は、回転ガイド４９との摺接面に静摩擦力を受けて螺旋状に押し下げられる力を回転ガイド４９の周面から受ける。しかしながら、磁気テープ５１の下エッジ５１ｂは回転ガイド４９の下フランジ４９ｂによって高さ方向の位置が規制される。このような磁気テープの上下方向の位置ずれに対する規制は、図１３に示す駆動機構を有する固定ヘッド型記録再生装置においても同様とされ、磁気テープ６８の上下方向の位置ずれが回転ガイド６２，６３，６４，６５によって規制される。
【０００７】
図１２乃至図１４を参照しながら説明したように、従来の回転ヘッド型記録再生装置及び固定ヘッド型記録再生装置において磁気テープの高さ方向の位置が規制される際には、図１４に示すように磁気テープ５１の上エッジ５１ａまたは下エッジ５１ｂは、各回転ガイド４７，４８，４９，５０に配設された上フランジまたは下フランジに押し付けられて反力を受け、上エッジ５１ａまたは下エッジ５１ｂが圧縮される。そして、この押し付け反力が回転ガイド周面と磁気テープ摺接面との間の静摩擦力を越えた時に磁気テープ５１が下方、あるいは上方に押し戻されて上エッジ５１ａまたは下エッジ５１ｂに加わる圧縮力（押し付け反力）が開放される。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−２９７８９２号公報
【特許文献２】
特開昭６０−２５４４４５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１２及び図１３に示す回転ヘッド型記録再生装置及び固定ヘッド型録再生装置のそれぞれの駆動機構に用いられる固定ドラム４３、回転ガイド４７〜５０、回転ガイド６２〜６５、固定ガイド４５，４６、固定ガイド６６，６７の周面は一般に研削加工、或いは旋盤による切削加工によって加工される。図１５は、固定ドラム４３の周面の断面形状を模式的に示した図であり、磁気テープは紙面に対して垂直方向に走行し、固定ドラム４３の周面に摺接される。山部５３は略円柱形状を有する固定ドラム４３の周方向に沿ってそれぞれ延在するように形成されて、磁気テープと接する。また、回転ガイド４７〜５０、回転ガイド６２〜６５、固定ガイド４５，４６、固定ガイド６６，６７の周面にも固定ドラム４３と同様の形状を有する山部が形成される。
【００１０】
しかしながら、図１５に示すように、一般には略円柱形状とされる固定ドラム４３の周方向に沿って延在するように山部５３が形成され、山部５３のピッチａ₃と裾野幅ａ₃'が略等しい寸法とされる。したがって、磁気テープ５１の上エッジ５１ａまたは下エッジ５１ｂがリード４４、上フランジ４７ａ及び下フランジ４９ｂから受ける圧縮力が固定ドラム４３、回転ガイド４７，４９の周面からうける静摩擦力を越えることにより、磁気テープ５１が滑り始める前に磁気テープ５１の上エッジ５１ａまたは下エッジ５１ｂの座屈強度を越えてしまう場合には上エッジ５１ａまたは下エッジ５１ｂが座屈を起こしてエッジダメージが発生してしまうことがある。磁気テープ５１はエッジダメージを受けることによりテープ幅が減少し、磁気テープ５１の下エッジ５１ｂがリード４４から浮いてしまい、正確且つ安定なトラッキングが困難となる。また、ダメージを受けた上エッジ５１ａまたは下エッジ５１ｂが盛り上がることによって磁気テープ５１と固定ドラム４３との密着性が低下することで磁気ヘッド３と磁気テープ５１との間に過剰な隙間が生じる。このような隙間は、磁気テープ５１に記録、再生される信号に対する出力減衰を生じさせる。
【００１１】
また、上エッジ５１ａまたは下エッジ５１ｂが座屈まで至らない状態でも、上エッジ５１ａまたは下エッジ５１ｂが上フランジ４７ａ及び下フランジ４９ｂに押しつけられることにより上エッジ５１ａまたは下エッジ５１ｂにダメージが生じる。このような原因で生じるダメージによって、磁気テープ５１を構成する部材から粉落ちが発生して信号が局所的に欠落するドロップアウトの如き不具合が発生する。さらに、磁気テープ５１が摩耗することによって摩耗粉が発生し、これら摩耗粉が磁気ヘッド４２に付着して磁気ヘッド４２と磁気テープ５１との間に過剰な隙間が生じることにより信号が減衰するヘッドクロッグの如き不具合が生じる場合もある。
【００１２】
さらに、磁気テープ５１の上エッジ５１ａまたは下エッジ５１ｂがダメージを受けない場合でも、上エッジ５１ａまたは下エッジ５１ｂが上フランジ４７ａ及び下フランジ４９ｂに過度の力で押し付けられて圧縮される際には、上エッジ５１ａまたは下エッジ５１ｂの位置規制の精度が低下する。このような位置規制の精度の低下によれば、回転ドラム４１や固定ドラム４３が磁気テープ５１を正確にトラッキングすることが困難となる。さらに、磁気テープ５１を案内する回転ガイド４７〜５０の傾きを精度良く設計・調整しても、エッジの位置規制の精度を十分に高めることは困難となる。よって、固定ドラム４３、回転ガイド４７〜５０による静摩擦力を低減し、圧縮力が座屈強度を越える前に磁気テープ５１に対する圧縮力を開放することが重要となる。また、同様の理由により、固定ガイド４５，４６による静摩擦力を低減することも重要となる。
【００１３】
なお、静摩擦力Ｆ₁は、静摩擦係数μｓ、及び磁気テープと摺接部との接触荷重Ｗを用いて式（１）で表すことができ、静摩擦係数μｓを小さくすることによって静摩擦力Ｆ₁を低減することができる。
【００１４】
【数１】
Ｆ₁＝μｓ・Ｗ ……（１）
【００１５】
一方、図１２に示す固定ガイド４５，４６及び回転ドラム４１においては、
磁気テープ５１に対する静摩擦係数が大きくなると回転ガイド４７〜５０や回転ドラム４１との静摩擦力に逆らって磁気テープ５１を回転ドラム４１の送り出し側に向かって引っ張るテンションが大きくなる場合がある。このようなテンションによれば、磁気テープ５１が固定ドラム４３や固定ガイド４５，４６の周面に貼り付いてしまい、磁気テープ５１を円滑に走行させることが困難になる場合がある。また、貼りつきまで至らなくても、摩擦振動（スティック・スリップ）現象を起こして磁気テープの走行が不安定になってしまう場合もある。同様に、図１３に示す固定ガイド６６，６７も固定ドラム６０に対するテンションが増大し、摩擦振動を起こす場合がある。
【００１６】
このような摩擦振動の如き不具合を低減するためには、磁気テープ５１と回転ドラム４１及び固定ガイド４５，４６との間の静摩擦力を低減することが重要となる。つまり、磁気テープ５１に対する回転ドラム４１、固定ドラム４３、回転ガイド４７〜５０及び固定ガイド４５，４６の周面の静摩擦係数を低減することが重要となる。
【００１７】
よって、本発明は上記問題点を解決するものであり、ドラムと磁気テープ間の静摩擦係数が低減された磁気テープ式装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる磁気テープ式装置は、磁気テープが摺接される摺接部を備え、上記摺接部は、磁気テープの摺接面と平行となるように当該摺接部の周面に形成された平坦部と、この平坦部から突出すると共に所定のピッチになるように形成された複数の山部とを有する磁気テープ式装置において、上記摺接部は、磁気テープに情報を記録及び／又は再生するための磁気ヘッドを備えたドラムであり、このドラムは、磁気ヘッドを備えると共に回転する回転ドラムと、この回転ドラムを軸支すると共に固定された固定ドラムとを備え、上記平坦部及び山部は、磁気テープを案内するリードに対して平行となるように固定ドラムの周方向に沿って延在するように形成されており、上記山部は頭頂角を有する断面三角形状であり、当該山部のピッチはその裾野幅よりも大きく形成されていると共に、
上記山部の裾野幅は５０μｍであると共に、上記平坦部の幅寸法は、上記山部の最大高さで定義される表面粗さが０．５乃至２．０μｍの範囲で上限が２３０μｍであり、且つ下限が表面粗さ（μｍ）と平坦部の幅寸法（μｍ）の組み合わせで、（０．５，５０）、（１．０，２０）、（１．５，１５）、（２．０，１０）の各点を繋いだ線で規定される範囲であることを特徴とする。
【００１９】
本願発明者によれば、摺接部の周面における静摩擦係数は磁気テープと当該摺接部との間に形成されるメニスカスの総面積に依存することが見出されている。したがって、上記構成とすることで、メニスカスの総面積を低減することにより磁気テープが摺接される摺接部の周面の静摩擦係数を低減することができる。
【００２０】
さらに、このような磁気テープ式装置においては、山部の裾野幅が５０μｍであると共に、平坦部の幅寸法は、山部の最大高さで定義される表面粗さが０．５乃至２．０μｍの範囲で上限が２３０μｍであり、且つ下限が表面粗さ（μｍ）と平坦部の幅寸法（μｍ）の組み合わせで、（０．５，５０），（１．０，２０），（１．５，１５），（２．０，１０）の各点を繋いだ線で規定される範囲であることを特徴とする。
【００２１】
このような平坦部の幅寸法によれば、静摩擦係数を十分に低減することが可能であり、トラッキングミスを殆ど発生させることなく、固定ドラムなどの摺接部の寸法精度を実使用上問題ない水準とすることができる。
【００２２】
また本発明にかかる磁気テープ式装置においては、摺接部は、磁気テープに情報を記録及び／又は再生するための磁気ヘッドを備えるドラムである。このようなドラムによれば、磁気テープのエッジに対する損傷及びトラッキングミスを低減することができる。
【００２３】
また、このような磁気テープ式装置においては、ドラムは、磁気ヘッドを備えると共に回転する回転ドラムと、回転ドラムを軸支すると共に固定された固体ドラムとを備え、平坦部及び山部は、固定ドラムに形成されて磁気テープを案内するリードに対して平行となるように回転ドラムの周方向に沿って延在するように形成される。
【００２４】
このような平坦部及び山部が形成された周面に磁気テープを摺接させる際にリードで磁気テープを案内することにより、磁気テープを安定して走行することもできる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる磁気テープ式装置について図面を参照しながら詳細に説明する。本発明にかかる磁気テープ式装置は、図１２を参照しながら説明した従来の回転ヘッド型記録再生装置と略同様の駆動機構を有し、磁気テープを走行させる際に磁気テープが摺接されるドラムに特徴を備える。
【００２６】
図１及び図２を参照しながら、本実施形態における回転ヘッド型記録再生装置に好適なドラム部について説明する。図１は回転ヘッド型記録再生装置に用いられるドラム部１を側方からみた概略構造図であり、図２は固定ドラム４の周面を拡大して示した拡大断面図である。
【００２７】
図１に示すように、ドラム部１は磁気ヘッド３を有する回転ドラム２及び回転ドラム２を軸支する固定ドラム４から構成される。
【００２８】
回転ドラム２は略円柱形状を有し、回転ドラム２の周面には切削加工によって山部２ａ及び平坦部２ｂが形成されている。また、磁気ヘッド３は回転ドラム２の周面に臨むように配設され、回転ドラム２及び固定ドラム４の周面に摺接されながら走行する磁気テープに対して情報の記録、再生を行う。
【００２９】
固定ドラム４は、磁気テープが走行する際に磁気テープの位置ずれを低減するためのリード５が形成されている。リード５は、回転ドラム２の回転軸に対して斜め方向に沿って形成されており、磁気テープはリード５に沿って走行する。磁気テープがリード５を走行する際の出口側の端部７は、磁気テープの下エッジを傷めないように磁気テープの走行方向に対して下側に逸れるように加工されている。固定ドラム４の周面６は切削加工されて、当該固定ドラムの周方向に延在するように山部４ａ及び平坦部４ｂが形成されている。また、山部４ａ及び平坦部４ｂはリード５と平行に延在するように形成されている。
【００３０】
図２に示すように、山部４ａは平坦部４ｂによって互い隔てられるように形成されている。山部４ａの稜線の間の距離、すなわち山部４ａのピッチをａとし、さらに山部４ａの裾野幅をａ'とすると、ａ'＜ａなる関係が成立するように山部４ａ及び平坦部４ｂが形成されている。さらに、山部４ａ及び平坦部４ｂは、固定ドラム４の軸方向に沿って交互に複数形成される。このように、山部４ａの間に平坦部４ｂを形成し、山部４ａの裾野幅ａ'より山部４ａのピッチａを広げることにより、断面三角形状の山部４ａの頭頂部の角度αを広げることなく周面６における単位面積当たりの山部４ａの個数を減らすことが可能となる。このようにして磁気テープを周面６に摺接させた際の総メニスカス面積を低減することができる。したがって、平坦部４ｂを形成することなく山部４ａを所定のピッチで形成した場合に比べて固定ドラム４の周面６の静摩擦係数を低減することができ、磁気テープのエッジへの損傷、トラッキングの不安定性を改善することが可能となる。さらに、磁気テープと固定ドラム４との間における過剰な隙間の発生を抑制することもでき、信号減衰の如き不具合も改善される。本例では、固定ドラム４の周面６に形成された山部４ａ及び平坦部４ｂについて説明するが、磁気テープを案内する固定ガイドや回転ガイドの周面にも固定ドラム４の周面６に形成された山部４ａ及び平坦部４ｂと同様の山部及び平坦部を形成し、固定ガイド及び回転ガイドの如き摺接部の静摩擦係数を低減することにより摩擦振動の如き不具合を低減することも可能である。なお、平坦部４ｂは、図中下側に余分に切削されて湾曲していてもよく、山部４ａの間を互いに隔てるように形成されていれば良い。
【００３１】
また、固定ドラム４は、アルミ合金、及び有機高分子材料を用いて形成することができる。さらに、固定ガイド及び回転ガイドは、ステンレス鋼、アルミ合金、セラミック材、或いは有機高分子材料を用いて形成することができる。さらに、固定ドラム４、固定ガイド及び回転ガイドの周面がセラミックや金属によってコーティングされていても良い。有機高分子材料、或いはセラミック材料を母材として固定ドラム、固定ガイド及び回転ガイドの周面をコーティングする際には、これら母材に繊維状に加工された金属、有機高分子材料、セラミックを内添することもできる。上述の材料を用いて固定ドラム４、固定ガイド及び回転ガイドの如き摺接部を形成した場合でも、所要の切削条件で当該摺接部を切削加工することにより平坦部で隔てられた山部を精度良く形成することができる。
【００３２】
次に、図３及び図４を参照しながら、図２で示す山部４ａ及び平坦部４ｂを切削加工により形成する形成方法の一例について説明する。
【００３３】
図３に示すように、被削対象とされる固定ドラム４を旋盤に設けられた回転支持部に固定し、回転支持部と共に固定ドラムを回転させながら固定ドラムの周面にバイト１０を押し付けながら切削加工を行う。さらに、バイト１０を固定ドラム４の回転軸方向に移動させながら固定ドラムの周面６に沿って螺旋状に切削加工を行い、山部４ａ及び平坦部４ｂを形成する。
【００３４】
また、図４に示すように、バイト１０の先端部１１は、山部４ａのピッチａと山部４ａの裾野幅ａ'との差（ａ−ａ'）と略等しい幅寸法を有する略平坦面になるように形成されている。先端部１１の幅寸法は本例の平坦部４ａの幅寸法に限定されず、所定の山部及び平坦部を形成することができるように切削加工を行う際のバイトの押付力及びバイトを固定ドラムの軸方向に移動させる移動速度などの切削条件に応じて所要の幅寸法とすることができる。例えば、図中点線１１ａで示すように、先端部１１が下側に湾曲したバイトを用いることもできる。また、先端部１１を図中横方向に延長した直線とバイト１０の側面とがなす角度は山部４ａの頭頂部の角度αに基づいて設定することができ、例えば９０°−α／２とされる。
【００３５】
ここで、図５を参照しながら、本願発明者が本発明を行うに至った着眼点について説明する。本願発明者は、大気中の水分がガイドやドラムなどの摺接部と磁気テープとの間に吸着してメニスカスが形成されることによりガイドやドラムの周面の静摩擦係数が増大することについて着目した。図５に示すように、空気中の水分は、磁気テープ５１と回転ガイド４７の周面に形成される山部７１との間に吸着水膜の如きメニスカス７２を形成する。図５に示すように、回転ガイド４７の周面に形成される山部７１は、紙面に垂直な方向に延在されるように形成されている。メニスカス７２の長さをｍとして紙面に垂直な方向において単位長を考えた場合、メニスカス７２の長さｍの値をメニスカス面積ｍとして考えることができ、１つの山部７２のメニスカス面積ｍと単位面積当りの山部７２の個数との積が単位面積当りの総メニスカス面積Ａとなる。すなわち、式（２）を用いて単位面積あたりの総メニスカス面積Ａを表すことができる。式（２）においては、単位面積あたりの総メニスカス面積をＡ、山部１個当たりのメニスカス面積をｍ、単位面積当たりの山部７１の個数をｎ、山部７１のピッチをａ、メニスカス７２の膜厚をｔ、回転ガイド４７の周面の表面粗さをｂ、山部７１の頭頂部の角度をαとし、メニスカス面積ｍ及び単位面積当たりの山部７１の個数をｎはそれぞれ式（３）、式（４）により表すことができる。総メニスカス面積Ａを低減するためには単位面積当りの山部７１の個数ｎを減らすことが考えられる。しかしながら、山部７１の裾野幅a'を広げることにより単位面積あたりの山部７１の個数ｎを減らす場合には山部７１の頭頂部の角度αが大きくなり、山部７１の一個当りのメニスカス面積ｍが増大することになる。従って、単位面積あたりの山部の個数ｎを減らしたとしても総メニスカス面積Ａを低減することは難しく、静摩擦係数を十分に低減することが困難となる。
【００３６】
【数２】
Ａ＝ｍ・ｎ＝ａ’・ｔ／ｂ・（１／ａ’）＝ｔ／ｂ ……（２）
【００３７】
【数３】
ｍ＝ａ’・ｔ／ｂ ……（３）
【００３８】
【数４】
ｎ＝１／ａ’ ……（４）
【００３９】
静摩擦係数は総メニスカス面積Ａが小さいほどは低減されることから、磁気
テープがドラムやガイドと接しながら摺動される摺接面に対する静摩擦力を低減するためには、山部７１の頭頂部の角度αを小さくし、且つ単位面積当りの山部７１の数ｎを減らすことにより総メニスカス面積Ａを低減することが重要になる。
【００４０】
続いて、本願発明者の着眼点に基づいて、図６を参照しながら固定ドラム４
の周面６に形成される山部４ａ及び平坦部４ｂについて更に詳細に説明する。図６は、山部４ａの稜線に摺接するように磁気テープ１５を走行させた状態を示す図である。なお、磁気テープ１５を図６の紙面に対して垂直方向に走行させ、磁気テープ１５は図中横方向に単位長さだけ示している。
【００４１】
山部４ａの稜線に摺接される磁気テープ１５と山部４ａとの間にはメニスカス１６が形成されている。図中、メニスカス１６の膜厚をｔ、山部４ａの高さをｂ、ピッチをａ、裾野幅をａ'とする。図６においては、メニスカス１６は空気中の水分が磁気テープに吸着して形成される吸着水膜とされるが、メニスカス１６は磁気テープ１５の表面に塗布される潤滑剤によっても形成される。
【００４２】
ピッチａは裾野幅ａ’に比べて大きい寸法とされ、山部４ａの頭頂部の角度αは本例では特に限定しないが小さいほど望ましく、角度αを小さくすることにより山部４ａ一個当たりのメニスカス１６の面積を低減することができる。
【００４３】
平坦部４ｂは、図中実線で示すように磁気テープ１５が山部４ａと接する摺接面１５ａに対して略平行になるように形成されるが、図中破線に示すように下側に凹となるような曲面形状に形成されていても良い。すなわち、ピッチａと裾野幅ａ'が略等しい長さとされるように山部４ａ及び平坦部４ｂが形成される場合に比べて、角度αを略一定に保った状態でピッチａを広げることができるように山部４ａの間に平坦部４ｂが形成されていれば良い。固定ドラム４の周面６の静摩擦係数は、式（２）で示すように山部４ａ一個当たりのメニスカス面積と単位面積当たりの山部４ａの個数との積で表される総メニスカス面積Ａによって決まることから、山部４ａの間に平坦部４ｂが形成された固定ドラム４の周面６に形成される山部４ａ一個当たりのメニスカス面積を増大させることなく、単位面積当たりの山部４ａの個数を低減し、総メニスカス面積Ａを低減することが可能となる。従って、吸着水や潤滑剤による静摩擦係数を低減することができ、磁気テープ１５と固定ドラム４の間の静摩擦力を低減することが可能となる。
【００４４】
また、山部４ａの裾野幅ａ'を一定の寸法として山部４ａの高さｂ、すなわち表面粗さの値を大きくすることにより角度αを小さくして山部４ａ一個当たりのメニスカス面積を低減することも可能であるが、表面粗さを増大させることにより周面６の加工精度が低下し、磁気テープ１５の走行性に支障をきたす場合もある。したがって、周面６の表面粗さを増大させることなく固定ドラム４の周面６の加工精度を十分に確保し、且つ総メニスカス面積Ａを低減することが重要であり、本例の固定ドラム４においては、山部４ａ及び平坦部４ｂを形成すると共に表面粗さが１μｍから２μｍであることが望ましい。なお、上述の表面粗さは、山部４ａの最大高さ（Ｒｍａｘ）で定義される表面粗さである。
【００４５】
さらに、固定ドラム４と同様に、固定ガイドや回転ガイドにおいても加工精度を十分に確保するためには、これら固定ガイドや回転ガイドの周面の表面粗さが０．１μｍから１０μｍの範囲であることが望ましい。
【００４６】
また、本例の回転ヘッド式記録再生装置に用いられる磁気テープ１５は、シート状のベース部材と、当該シート部材の一方の面に記録層として磁性膜を形成したものであり、例えばベース部材の厚みは２μｍ〜１５μｍとされる。また、シート部材の裏面側にはバックコート層が形成されていても良い。
【００４７】
また、上述の山部４ａ及び平坦部４ｂが形成された固定ドラム４、さらに上述の如き山部及び平坦部が周面に形成された固定ガイド及び回転ドラムを用いて磁気テープを走行させる際には、磁気テープを構成する材料或いは構造に限定されずいかなる磁気テープに対しても静摩擦係数を低減することが可能であり、例えば磁性材料を含むバインダをベースフィルムに塗布して記録層を形成した塗布型テープに対しても、走行時の静摩擦係数を低減することができる。塗布型テープにおいては、当該塗布型テープが円滑に走行されないヘッドクロックの如き不具合はバインダが主な原因であると考えられており、静摩擦係数を低減することにより塗布型テープにおけるヘッドクロックを低減することもできる。さらに、ベースフィルムに磁性材料を蒸着させた蒸着テープについても当該蒸着テープの走行時の静摩擦係数を低減することができる。また、蒸着テープの記録層上にカーボン膜の如き保護膜が形成されている場合にも静摩擦係数を低減することができ
る。
【００４８】
なお、図６においては、磁気テープ１５の磁性膜が形成された面が山部４ａに摺接されるが、回転ガイド及び固定ガイドの周面に磁気テープ１５の磁性膜が形成された面が摺接される場合や、磁気テープ１５のバックコート層が回転ガイド、固定ガイドに摺接される場合でも静摩擦係数を低減することができる。すなわち、本例の如き山部及び平坦部を周面に形成することにより、摺接されるテープの構造及び材質に限定されることなく固定ドラム、回転ガイド及び固定ガイドの如き摺接部の周面の静摩擦係数を低減することが可能である。
【００４９】
[実施例１]
次に図７乃至図９を参照しながら、周面に山部及び平坦部が形成された試料の静摩擦係数を測定した結果について説明する。なお、試料は略円柱形状を有し、本発明にかかる磁気テープ式装置に好適な山部及び平坦部を周面に形成した場合と、従来の周面形状を形成した場合とで試料の周面の静摩擦係数を比較した。
【００５０】
図７は、静摩擦係数が測定される試料の周面の断面を拡大して示した拡大断面図であり、実際に観察された断面の画像をトレースし、模式的に示した図である。図７（ａ）は、従来の断面形状を示す拡大断面図であり、試料の周面に形成された山部２１のピッチａ₁と山部２１の裾野幅ａ₁'は略等しくそれぞれ約５０μｍとされ、山部の高さｂ₁は約２μｍである。
【００５１】
図７（ｂ）は、山部２２の間に平坦部２３が形成された試料の周面の断面形状を示す拡大断面図であり、山部２２のピッチａ₂が約１００μｍ、山部２２の裾野幅ａ₂'が約５０μｍになるように山部２２及び平坦部２３が切削加工により形成されている。なお、山部の高さｂ₂は、図７（ａ）に示した山部２１の高さｂ₁と同様に約２μｍとされる。
【００５２】
なお、図７においては、図中横方向の縮小率と縦方向の縮小率が異なり、山部２１，２２のピッチに対して山部２１，２２の高さｂ₁，ｂ₂がそれぞれ強調されるように縦横の倍率を変えて観察された画像をそのままトレースしてある。また、図７（ｂ）に示したピッチａ₂及び裾野幅ａ₂'は一例であり、後述する静摩擦係数を測定する際にはそれぞれピッチａ₂、すなわち平坦部２３の幅寸法のみが異なる試料についてそれぞれ静摩擦係数の測定を行った。さらに、図７（ａ）及び（ｂ）に示した山部２１，２２の高さ寸法、すなわち表面粗さを振って静摩擦係数を測定した。
【００５３】
次に、図８を参照しながら静摩擦係数の測定方法の一例について説明する。図８は静摩擦係数の測定方法を説明する図であり、図８（ａ）は静摩擦係数測定装置の構成を示す構成図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示す静摩擦係数の配置される試料近傍の拡大図、同図（ｃ）は歪みゲージの移動距離に対するテンションの値を模式的に示したグラフの一例である。
【００５４】
図８（ａ）に示す静摩擦係数測定装置３０は静摩擦係数の測定を行うために汎用とされる測定装置であり、歪みゲージ３２、引っ張りバネ３３、試料支持部３７及びこれらを搭載して支持する台部３１を備える。また、図８（ａ）及び同図（ｂ）に示すように、試料に対するテープの巻き付け角はθとする。測定対象とされる試料３５は試料支持部３７に支持され、テープ３４が試料３５の周面に接するように配置された状態で測定が行われる。テープ３４はその一端を引っ張りバネ３３に接続された状態で略円柱形状を有する試料３５の周面に巻き付けられ、さらにテープ３４の他端に錘３６が接続される。さらに、歪みゲージ３２をテープ３４と反対方向、すなわち図中右方向に引っ張り、図８（ｃ）に示すように引っ張りバネ３３のテンションＴの最大値Ｔ_maxを式（５）に代入することにより静摩擦係数μｓを求めることができる。なお、錘の荷重をＮとする。
【００５５】
【数５】
μｓ＝（１／θ）・ｌｎ（Ｔ_max／Ｎ） ……（５）
【００５６】
図９は、試料３５の周面に形成された山部のピッチをパラメータとし、試料３５の周面の表面粗さに対して静摩擦係数μｓをプロットした特性図であり、図９（ａ）は図７（ａ）に示したようにピッチａ₁と裾野幅ａ₁'とがほぼ等しい山部２１を試料３５の周面に形成した場合の静摩擦係数μｓの特性図、図９（ｂ）は図７（ｂ）に示したように山部の間に平坦部を形成した場合の静摩擦係数μｓの特性図である。なお、図９に示す静摩擦係数の測定値は、図８を参照しながら説明した静摩擦係数の測定方法によって測定した値である。また、図９（ａ）及び同図（ｂ）にプロットされた静摩擦係数を測定した測定環境は、気温が４０℃、湿度が８０％である。静摩擦係数を測定する際には試料３５の周面に摺接されるテープ３４として蒸着テープを用い、磁性材料が蒸着された磁性面を試料３５の周面に摺接させた。蒸着テープの磁性面上には、膜厚が１０ｎｍのカーボン保護膜が形成されており、さらにその上には潤滑剤を膜厚が５ｎｍとなるように塗布されている。また、試料３５の周面の表面粗さは２μｍとされる。
【００５７】
図９（ａ）に示すように、試料３５の周面に山部２１を隔てるように平坦部が形成されない場合には、表面粗さが０．５μｍから３μｍの範囲においてピッチａ₁を５０μｍ乃至３００μｍの範囲で振った場合の静摩擦係数μｓについて違いは殆どない。すなわち、山部２１のピッチａ₁を広げることにより山部２１の頭頂部の角度αが大きくなり、テープ３４とされる蒸着テープと山部２１の稜線との間に形成されるメニスカスの総面積が各条件で略等しいことが推察される。
【００５８】
一方、本実施形態にかかる回転ヘッド型記録再生装置の場合、トラッキングミスが発生しないためには固定ドラム４の静摩擦係数の値は、図９（ａ）及び同図（ｂ）中のハッチングで示した条件範囲であり、固定ドラム４の周面６の表面粗さが４μｍ以下の範囲で０．３以下とされる。図７（ａ）に示した山部２１と同様な山部が周面に形成された固定ドラムでも表面粗さを３μｍ以上にすることによりトラッキングミスは発生しないが、固定ドラムの表面粗さを過剰に大きくすると固定ドラムによって円滑に磁気テープを走行させることが難しくなり、望ましくない。
【００５９】
図９（ｂ）は、図７（ｂ）に示した山部２２の裾野幅ａ₂'を５０μｍとし、山部２２のピッチａ₂、すなわち平坦部２３の幅寸法を振った場合に測定された静摩擦係数の値を示す図である。図９（ｂ）において山部２２のピッチａ ₂ が５０μｍの場合、平坦部が形成されていない図７（ａ）に示した断面形態に相当し、静摩擦係数の測定点は図９（ａ）に示したプロット位置と一致している。図９（ｂ）に示すように、同一の表面粗さを有する試料３５についてピッチａ₂、すなわち平坦部２３の幅寸法を広げるにつれて静摩擦係数μｓが低減されている。つまり、各山部２２の高さｂ２及び裾野幅ａ２'の寸法が同一の際には単位面積あたりの山部の個数が低減されることにより総メニスカス面積が低減され、その結果、静摩擦係数μｓが低減されていることがわかる。さらに、図９（ａ）と同様に表面粗さが０．５μｍから３μｍの範囲で大きくなるにしたがい静摩擦係数μｓは低下するが、表面粗さを過剰に大きくすることなくピッチａ₂を広げることによって静摩擦係数μｓを十分低い値にすることが可能である。例えば、本例にかかる回転ヘッド型磁気記録再生装置は、山部２２のピッチａ ₂ を８０μｍ以上３００μｍ以下、固定ドラム４の表面粗さを３μｍ以下にすることが望ましく、山部及び当該山部を隔てるように平坦部を周面６に形成することにより静摩擦係数を０．３以下にし、トラッキングミスの如き磁気テープ走行時の不具合を低減することができる。また、本例の如き回転ヘッド型磁気記録再生装置においては、固定ドラム４の周面６の表面粗さを１μｍ乃至２μｍにすることが望ましい。
【００６０】
さらに、図１０を参照しながら平坦部と静摩擦係数との関係について詳細に説明する。図９（ｂ）の示す静摩擦係数を測定する際の測定方法及び測定条件と同様の条件で測定された静摩擦係数を平坦部の幅寸法に対してプロットした図である。なお、平坦部の幅寸法が０，３０，５０，１５０，２３０，２５０μｍの場合について測定を行った。本例の回転ヘッド型記録再生装置に好適な固定ドラム、回転ドラム、固定ガイド及び回転ガイドの如き摺接部の周面の静摩擦係数は０．３以下であり、図１０によれば、静摩擦係数μｓが０．３以下とされる平坦部の幅寸法は１０μｍから２３０μｍの範囲であることがわかる。さらにまた、平坦部の幅寸法が１５０μｍを超えると静摩擦係数μｓが増大する傾向にある。このように平坦部の幅寸法が１５０μｍを超えると静摩擦係数μｓが増大する理由としては、平坦部の幅寸法を過剰に大きくした場合に磁気テープが山部の間で撓むことにより静摩擦係数μｓが増大することが推察される。
【００６１】
また、本例にかかる回転ヘッド型記録再生装置で磁気テープに記録、再生を行う際には、トラッキングミスを発生しないための静摩擦係数の上限値は０．３であるが、装置の駆動機構及び磁気テープの各種条件が変われば静摩擦係数の上限値も変わることになる。
【００６２】
[実施例２]
次に、本願発明者は、本例の回転ヘッド型記録再生装置において用いられる固定ドラムに関して、山部の最大高さＲｍａｘで定義される表面粗さと平坦部の幅寸法とをパラメータとして、固定ドラムの精度及びトラッキングミスの発生状況について調査した。図１１は、固定ドラムの周面の表面粗さ及び平坦部の幅寸法の各組み合わせについて固定ドラムの精度及びトラッキングミスの発生状況を場合分けしてプロットした図である。なお、図１１中において、×印は固定ドラムのドラム精度に関して実使用上問題がある条件とされる表面粗さ及び平坦部の幅寸法の組み合わせを示し、○印は固定ドラムのドラム精度について実使用上問題がなく、且つトラッキングミスが発生しなかった表面粗さ及び平坦部の幅寸法の組み合わせを示す。さらに、●印は、固定ドラムのドラム精度について実使用上問題がなく、且つトラキングミスが発生した表面粗さ及び平坦部の幅寸法の組み合わせを示す。また、ドラム精度及びトラッキングミスについて調査した表面粗さ及び平坦部の幅寸法は、表面粗さが０．３μｍ乃至３．０μｍの範囲内であり、且つ平坦部の幅寸法が０μｍ乃至２５０μｍの範囲内の組み合わせである。なお、測定を行う際の環境条件は、実施例１と同様の環境条件とし、試料表面の山部の裾野幅も実施例１と同様に約５０μｍである。
【００６３】
図１１によれば、○印でプロットされた表面粗さ及び平坦部の幅寸法で山部及び平坦部が形成された固定ドラムの周面の静摩擦係数μｓは、すべて０．３以下となっていた。また、●印でプロットされた表面粗さ及び平坦部の幅寸法で山部及び平坦部が形成された場合の静摩擦係数μｓは、すべて０．３μｍ以上であった。したがって、図１１において、○印で指定される範囲、すなわち、図中ハッチングされた表面粗さ及び平坦部の幅寸法の組み合わせの範囲が本例の固定ドラムの周面に形成される平坦部の幅寸法及び山部の最大高さ寸法の組み合わせとして好適な範囲であることがわかった。具体的には、表面粗さが０．５乃至２．０μｍの範囲で、平坦部の上限が２３０μｍであり、且つ下限が表面粗さ（μｍ）及び平坦部の幅寸法（μｍ）の組み合わせで、（０．５，５０），（１．０，２０），（１．５，１５），（２．０，１０）の各点を繋いだ線で規定される範囲であることがわかった。
【００６４】
よって、本例にかかる固定ドラムに限定されず、山部の最大高さ寸法及び山部の間に形成された平坦部の幅寸法が図１１中のハッチングで示される範囲となるように、回転ガイド及び固定ガイドの如き磁気テープが摺接される摺接部の周面を加工することにより、静摩擦係数を０．３以下にすることが可能となる。このような範囲に表面粗さ及び平坦部の幅寸法を設定することにより、本例の回転ヘッド型記録再生装置は、トラッキングミスを殆ど発生させることなく固定ドラム、回転ガイド及び固定ガイドなどの摺接部に磁気テープを摺接させながら走行させることができる。
【００６５】
また、図１１中に示すハッチングされた範囲の表面粗さ及び平坦部の幅寸法によれば、回転ガイドや回転ドラムによって磁気テープが引っ張られるテンションを低減することができ、磁気テープが固定ドラムや固定ガイドの表面に貼り付いてしまうことを抑制することができる。すなわち、固定ドラム及び固定ガイドの周面に形成された山部の高さ寸法が小さすぎる場合には、回転ガイド、固定ガイド及び固定ドラムの周面の平滑性が過剰な状態となり磁気テープが張り付いてしまうが、図１１中においてハッチングで示した範囲の条件であれば、磁気テープの張り付きを抑制することができると共に磁気テープが固定ドラム４や固定ガイドの表面に貼り付く状態に至るまでに生じる摩擦振動（スティック・スリップ）現象を低減することも可能である。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる磁気テープ式装置によれば、磁気テープが摺接される固定ドラムの周面と磁気テープとの間に形成されるメニスカスの総面積を低減するために周面に形成される山部の間に平坦部を形成し、これら固定ドラムと磁気テープの間の静摩擦係数を低減することができる。静摩擦係数を低減することにより狭トラック化、短波長化、磁気テープの薄物化に伴って発生し易くなるトラッキングミス、磁気テープの走行の不安定性、及び磁気テープのエッジダメージを低減することができる。
【００６７】
さらに、固定ドラムの表面粗さを増大させることなく静摩擦係数を低減することができることから、これら固定ドラムと磁気テープの間に生じるスペースの発生を抑制して再生信号のＳ／Ｎ比が高い磁気テープ式記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる磁気テープ式装置の一例である回転ヘッド型記録再生装置に用いられるドラム部を側方からみた概略構造図である。
【図２】固定ドラムの周面付近を拡大して示した拡大断面図である。
【図３】固定ドラムを切削加工する方法を説明する図である。
【図４】固定ドラムの周面を切削加工するために用いることができるバイトの先端部の断面を示す要部断面図である。
【図５】磁気テープと当該磁気テープが摺接される表面との間に形成されるメニスカスと静摩擦係数との関係について説明するための図である。
【図６】固定ドラムの周面に磁気テープを摺接させた状態を説明する図である。
【図７】静摩擦係数が測定される試料の周面の断面を拡大して示した拡大断面図であり、（ａ）は従来の断面形状を示す拡大断面図、（ｂ）は山部と平坦部が形成された周面の拡大断面図である。
【図８】静摩擦係数の測定方法を説明するための図であり、（ａ）は静摩擦係数測定装置の構成を示す構成図、（ｂ）はテープが摺接される試料の近傍を示した拡大図、（ｃ）は歪みゲージの移動距離に対するテンションの値の変化の一例を示す図である。
【図９】表面粗さに対する静摩擦係数の特性図であり、（ａ）は図５（ａ）に示したピッチａ₁と裾野幅ａ₁'がほぼ等しい場合の静摩擦係数μｓの特性図、同図（ｂ）は図５（ｂ）に示した山部２２の間に平坦部２３を形成した場合の静摩擦係数μｓの特性図である。
【図１０】平坦部の幅寸法に対して静摩擦係数をプロットした特性図である。
【図１１】表面粗さ及び平坦部の幅寸法の組み合わせに対してトラッキングミスの発生の有無及びドラムの精度を分類してプロットした図である。
【図１２】従来の回転ヘッド型記録再生装置における磁気テープの駆動機構を示す構成図である。
【図１３】従来の固定ヘッド型記録再生装置における磁気テープの駆動機構を示す構成図である。
【図１４】従来の回転ヘッド型記録再生装置及び固定ヘッド型記録再生装置における磁気テープの位置ずれが規制される状態を説明する図であり、（ａ）は上エッジが規制される状態を示す図、（ｂ）は下エッジが規制される状態を示す図である。
【図１５】従来の回転ヘッド型記録再生装置における固定ドラムの周面の断面形状を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
１ドラム部、２回転ドラム、２ａ山部、２ｂ平坦部、３磁気ヘッド、４固定ドラム、４ａ山部、４ｂ平坦部、５リード、７端部、１０バイト、１１先端部、１５磁気テープ、１５ａ摺接面、１６メニスカス、２１，２２山部、２３平坦部、３０静摩擦係数測定装置、３１台部、３２ゲージ、３３バネ、３４テープ、３５試料、４０ドラム部、４１回転ドラム、４２磁気ヘッド、４３固定ドラム、４４リード、４５，４６，６６，６７固定ガイド、４７，４８，４９，５０，６２，６３，６４，６５回転ガイド、４７ａ上フランジ、４９ｂ下フランジ、５１，６８磁気テープ、５３山部、６０固定ドラム、６１磁気ヘッド

Claims

磁気テープが摺接される摺接部を備え、
前記摺接部は、前記磁気テープの摺接面と平行となるように当該摺接部の周面に形成された平坦部と、前記平坦部から突出すると共に所定のピッチになるように形成された複数の山部とを有する磁気テープ式装置において、
前記摺接部は、前記磁気テープに情報を記録及び／又は再生するための磁気ヘッドを備えたドラムであり、前記ドラムは、前記磁気ヘッドを備えると共に回転する回転ドラムと、前記回転ドラムを軸支すると共に固定された固定ドラムとを備え、
前記平坦部及び前記山部は、前記磁気テープを案内するリードに対して平行となるように前記固定ドラムの周方向に沿って延在するように形成されており、
前記山部は頭頂角を有する断面三角形状であり、当該山部のピッチはその裾野幅よりも大きく形成されていると共に、
前記山部の裾野幅は５０μｍであると共に、前記平坦部の幅寸法は、前記山部の最大高さで定義される表面粗さが０．５乃至２．０μｍの範囲で上限が２３０μｍであり、且つ下限が表面粗さ（μｍ）と平坦部の幅寸法（μｍ）の組み合わせで、（０．５，５０）、（１．０，２０）、（１．５，１５）、（２．０，１０）の各点を繋いだ線で規定される範囲である
ことを特徴とする磁気テープ式装置。