JPH03130901A - テープの摩擦・摩耗試験方法およびその試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はテープの摩擦・摩耗を試験する方法とその装
置に関し、さらに詳しくは、テープを摺動子に摺接走行
させながら、走行するテープの摩擦・摩耗を、連続して
正確かつ確実に試験する試験方法とその試験に使用する
装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、ポリエテルフィルムなどの基体表面に、磁性塗
料を塗布するか、あるいは強磁性金属を真空蒸着するな
どの方法で磁性層を設けて形成される磁気テープなどに
おいては、その使用上、高速で走行して磁気ヘッド等と
激しく摺接するため、摩耗されやすく、磁気記録再生に
おいて信頼性の低下を招くなどの問題がある。

このため、磁気テープなどにおいては、特に、磁気ヘッ
ド等の摺接部材に対する摩擦・摩耗を調べて耐摩耗性を
充分にしておく必要があり、このような摩擦・摩耗を調
べるため、たとえば、第１１図に示すように、支点２４
で支持され、後端にバランスウェイト２５が取りつけら
れたバランスアーム２６の先端に球面摺動子２７を取り
つけ、球面摺動子２７に荷重２８をかけて、摺動駆動台
２９上に固定した磁気テープ１の磁性層表面に繰り返し
摺接させるか（用又他「磁気テープの耐研磨性と研磨性
について」電気通信学会論文誌（Ｃ）、Ｊ６７−Ｃ，２
）、あるいは第１２図に示すような新来科学社製、回転
ドラム式摩擦抵抗測定機ＨＥＩＤＯＮ−２１を使用し、
回転する回転ドラム３０に磁気テープ１を巻きつけ、磁
気テープ１の一端をロードセル３１に固定するとともに
、他端に荷重３２を吊下して、磁気テープ１の磁性層表
面に回転ドラム３０を繰り返し摺接させるなどの方法で
、磁気テープの摩擦・摩耗を試験することが行われてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、球面摺動子２７を磁気テープ１の磁性層表面
に繰り返し摺接させる方法では、球面摺動子２７の摩耗
変化や、磁気テープ１および摺動駆動台２９の硬さなど
の影響によって摺動条件のコントロールが難しく、さら
に摺接面が小さいため、試験終了後、磁気テープ１の磁
性層表面の摩耗痕を顕微鏡等で観察したり、化学分析手
段を用いて摩耗原因の調査を行ったりすることができな
い。

また、回転する回転ドラム３０を磁気テープ１の磁性層
表面に繰り返し摺接する方法では、ＶＴＲにおいてビデ
オヘッドとビデオテープとが摺接する際の数百ｇ　／　
ｍ　”に及ぶ高い接触圧を得ることが難しく、また回転
ドラム３０の周速を０．３ｍ／ｓｅｃ以上の高速回転と
すると、エアーベアリング効果が生じ、ビデオテープが
回転ドラム上に浮上してしまって、摩擦・摩耗試験が行
えなくなるという難点がある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明はかかる欠点を改善するため種々検討を行った
結果なされたもので、走行するテープを、２以上の摺動
子のテープ走行方向に沿った摺接長さが２皿以下の各摺
接面に摺接させ、テープ走行中の各摺動子摺接面の摩擦
力を連続的に測定することによって、テープの摩擦・摩
耗の変化を的確にとらえ、テープの摩擦・摩耗試験が正
確かつ確実に行えるようにしたものである。

〔実施例〕

以下、この発明のテープの摩擦・摩耗試験装置の実施例
を示す第１図ないし第３図に基づいて説明する。

第１図において、１はループ状に形成されたテープであ
り、左方のキャプスタン２とピンチローラ３とで挟持さ
れて矢印Ａ方向に駆動走行され、ガイドローラ４を介し
、入り側テープテンションセンサ５を経て、摩擦・摩耗
試験部６に導入される。

摩擦・□摩耗試験部６は、多数のガイドローラ７と、多
数のブレード摺動子８を、交互に対向するように並設し
て構成され、テープ１を多数のガイドローラ７で案内走
行させながら、各ガイドローラ７間でテープ１の表面に
、第２図に示すような多数のブレード摺動子８の先端摺
接面８１を摺接させ、摩擦・摩耗が連続的に試験される
。

そして、摩擦・摩耗試験後は、出側テープテンシランセ
ンサ９を経て、ガイドローラ１０を介し、右方のキャプ
スタン１１とピンチローラ１２間に挟持されて駆動走行
される。この際、摩擦・摩耗試験部６で摩擦・摩耗が試
験されるテープ１は、入り側テープテンシランセンサ５
で、摩擦・摩耗試験部６への入り側のテープテンション
が検出され、また出側テープテンションセンサ９で、同
出側のテープテンションが検出されて、走行中のテンシ
ョンが調整され、多数のブレード摺動子８の摺接面８１
に摺接されながら走行する間に受ける接触圧力が調整さ
れるとともに、テープ１の摺接摩擦力が測定される。

ここで、摩擦・摩耗試験部６において、多数のブレード
摺動子８の摺接面８１のテープ走行方向に沿った摺接長
さは、テープ１とブレード摺動子８の接触圧力Ｐを決定
するパラメータのひとつであって、ビデオテープをシミ
ュレートする場合は、接触圧力ＰがＰξ１００〜５００
　ｇ／閣２であるため、テープ走行装置の構成あるいは
テープ引っ張り強度を考慮すると、テープテンションＴ
およびテープ巻きつけ角度θはそれぞれ、７２５００ｇ
でθ≦２０＠となる。しかして、ビデオテープの場合は
数μ〜数十μが適当であり、この他、シミュレートする
磁気記録装置によって適当な幅を選定することが可能で
あるが、この発明の試験方法において、テープｌとブレ
ード摺動子８が摺接して、互いに相手の表面を研磨する
ような状況をつくりだすためには、接触面８１の長さを
できるだけ小さくした方が有利であり、大きくてもせい
ぜい２ｍ程度である。このため、テープ走行方向に沿っ
たブレード摺動子８の摺接面８１の摺接長さは２ｍ以下
にするのが好ましい、さらに、並設するブレード摺動子
８の数は、多数になるほど効率的な摩擦・摩耗試験が行
えるため、多数のブレード摺動子８を組み込むことが好
ましいが、多数のブレード摺動子８の摺接面８１を均一
に管理することや、取りつけ寸法の増大を考慮すると、
数十個程度のブレード摺動子８を組み込むことが好まし
い。さらに、摩擦・摩耗試験部６はそれぞれ幅が異なる
テープ１の幅に応じたブレード摺動子を個々に用意して
、全体を取りはずし交換できるようにすることが好まし
い。

右方のキャプスタン１１とピンチローラ１２間に挟持さ
れて、駆動走行されるテープ１は、さらに、ガイドロー
ラ１３を介して、スライドレール１４上に移動可能に取
りつけられた移動調整ガイドローラ１５に至り、この移
動調整ガイドローラ１５の左右方向の移動によって、走
行するテープ１のループ長が調整される。そして、ルー
プ長が調整されたテープ１は、さらにガイドローラ１６
および１７を介し、一対の光センサ１日間を通って走行
される。このとき、ループ状に形成されたテープ１の一
部に取りつけられたマーカー１９が、この一対の光セン
サ１８間を通ると、マーカー１９で光が反射又は透過さ
れて、通過回数が計数される。しかして、このマーカー
１９により、ループ状に形成されたテープ１の走行回数
がわかり、摩擦・摩耗のくり返し回数が表示され、さら
にコントロールされる。

このような一対の光センサ１８間を通過したテープ１は
、さらにガイドローラ２０および２１を介して、テンシ
ゴンローラ２２に至り、このテンシゴンローラ２２で、
テープ１のたるみが吸収される。そして、さらにガイド
ローラ２３を介して、左方のキャプスタン２とピンチロ
ーラ３間に挟持され、駆動走行される。

第３図は、この発明のテープの摩擦・摩耗試験装置の他
の実施例を示したもので、この摩擦・摩耗試験装置は、
摩耗試験部６１が、第１図に示すテープの摩擦・摩耗試
験装置に使用したのと同じ多数のブレード摺動子８を、
摺動面８１を外側にして円を描く円周状に適宜間隔をお
いて配設し、テープ１をガイドローラ７１で案内し、多
数のブレード摺動子８の円周状に並ぶ摺動面８１に接触
させながら、さらにガイドローラ７２で案内走行させる
ように構威し、ガイドローラ７１からガイドローラ７２
に至る間に、円周状に並ぶ第２図に示すような多数のブ
レード摺動子８の先端摺接面８１を、テープ１の表面に
摺接させ、摩擦・摩耗が連続的に試験されるようにした
以外は、第１図に示されるテープの摩擦・摩耗試験装置
と同様にして構成されている。

しかして、この第３図に示すテープの摩擦・摩耗試験装
置によれば、ブレード摺動子８から隣接するブレード摺
動子８に至る経路が最短距離となり、さらに、第１図に
示す摩擦・摩耗試験装置のように、多数のガイドローラ
７を、多数のプレード摺動子８と、交互に対向するよう
に並設する必要がないため、第１図に示す摩擦・摩耗試
験装置に比し、はるかに精度のよい摩擦・摩耗試験が行
え、特に、テープ１の厚さが薄くて、多数のガイドロー
ラに接すると、ガイドローラのエツジ規制フランジによ
って、テープダメージが生じやすい場合に、テープダメ
ージを生じたりすることなく精度のよい摩擦・摩耗試験
が行える。

なお、テープ１としては、磁気テープに限らず、ラッピ
ングフィルムやインクリボンなど種々の産業用フィルム
を適用することができ、これらの産業用フィルムの摩擦
・摩耗試験が行われる。

また、以上の実施例における摩擦・摩耗試験装置におい
ては、テープをループ状にして用いたが、供給リールと
巻き取りリール間でテープを繰り返し走行させてもよく
、同じ摩擦・摩耗試験が行える。

この発明のテープの摩擦・摩耗試験装置は、以上説明し
たようにして溝底され、以下、第１図に示すこの発明の
摩擦・摩耗試験装置を用いて、ビデオテープの摩擦・摩
耗を試験した。

この摩擦・摩耗試験に使用するビデオテープとしては、
日立マクセル社製、５−ＶＨＳテープ、ＸＲ−３：　５
Ｔ−１２０（全厚２０μｍ）を用い、裁断して長さ２ｍ
のループ状に形成した。

また、第１図に示す摩擦・摩耗試験装置としては、摩擦
・摩耗試験部６として、第２図に示すようなＭｎ−Ｚｎ
フェライト製で、摺接面８１の長さが１０μｍ、摺接幅
Ｓがビデオテープの幅板上、長さｈが約１０ｍｍ、幅ｌ
が２ｆｆＩｆｆ＋で、テープ巻きつけ角度θが１０°の
ブレード摺動子８を３０個並べたものを使用した。

そして、この摩擦・摩耗試験装置に、ループ状のビデオ
テープ１を装填し、入り側テープテンシランセンサ５の
読み取り値が１５０ｇとなるよう設定して、２組のキャ
プスタンとピンチローラ２．３および１１．１２で、ル
ープ状のビデオテープ１を１ｍ／ｓｅｃのスピードで駆
動走行させ、入り側テープテンションセンサ５および出
側テープテンシランセンサ９で、入り側テープテンショ
ンおよび出側テープテンションを測定して、ループ状の
ビデオテープｌの摩擦・摩耗試験を行った。

第４図はこの摩擦・摩耗試験の結果を、摩擦係数と摺接
回数との関係にしてグラフで表したものである。

また、同じビデオテープを所定の長さに切断して試料と
し、第１１図に示す摩擦・摩耗試験機を使用して、摺動
駆動台２９上に固定した。そして、球面摺動子２７とし
て直径５ｒｍの鋼球（ＪＩＳ：５ＵＪ２）を用い、荷重
２８が２０ｇとなるようにバランスウェイト２６を調整
した後、球面摺動子２７を摺接速度１　ｃｔａ／ｓｅｃ
で、ビデオテープ１上に往復摺動させて、摩擦・摩耗試
験を行った。

第５図はこの摩擦・摩耗試験の結果、を、摩擦係数と摺
接回数との関係にしてグラフで表したものである。

さらに、同じビデオテープを、シャープ社製ＶＴＲ５Ｖ
Ｃ−Ｆ２０のスチル実行時間が無制限となるよう電子回
路の一部を改造したものに装填し、スチル試験を行った
。第６図はこのスチル試験の結果を、ビデオヘッド出力
とスチル時間との関係にしてグラフで表したものである
。なお、ビデオヘッド出力は、試験開始初期の出力をＯ
ｄＢとして相対値で表した。

第４図および第６図から明らかなように、この発明の摩
擦・摩耗試験装置を使用して得られた摩擦係数の変化は
ＶＴＲのスチル特性によく対応している。ところが、第
５図で得られた摩擦係数の変化は、試験開始時とＢ点で
示される破壊点で急激な変化を示すが、ＶＴＲのスチル
特性と対応しておらず、摺動子との摺接によりビデオテ
ープ表面において、摩耗が進行している様子を観察する
ことができない。

次に、第３図に示すこの発明の摩擦・摩耗試験装置を用
いて、８ミリビデオテープの摩擦・摩耗を試験し、第１
図に示すこの発明の１１！擦・摩耗試験装置、および従
来の摩擦・摩耗試験装置を用いて８ξリビデオテーブの
摩擦・摩耗を試験した場合と比較した。

この摩擦・摩耗試験に使用する８ミリビデオテ−ブとし
ては、日立マクセル社製、８ミリビデオテープレコーダ
用８ξリメタルテープＰ６−１２０ＨＧＸ（全厚」１μ
ｍ）を用い、裁断して長さ２ｍのループ状に形成した。

また、第３図に示す摩擦・摩耗試験装置としては、摩擦
・摩耗試験部６１として、第２図に示すようなＭｎ　−
Ｚｎフェライト製で、摺接面８１の長さが１０μｍ、摺
接幅Ｓが８壽リビデオテープの幅板上、長さｈが約１０
ｍｍ、幅ｌが２ｍで、テープ巻きつけ角度θが１０°の
ブレード摺動子８を、第３図に示すようにガイドローラ
７１および７２間に円を描く円周状に２０個並べたもの
を使用した。

そして、この摩擦・摩耗試験装置に、ループ状の８ミリ
ビデオテープ１を装填し、入り側テープテンシゴンセン
サ５の読み取り値が１５０ｇとなるよう設定して、２組
のキャプスタンとピンチローラ２，３および１１．１２
で、ループ状のビデオテープｌを１ｍ／ｓｅｃのスピー
ドで駆動走行させ、入り側テープテンシゴンセンサ５お
よび出側テープテンシ百ンセンサ９で、入り側テープテ
ンションおよび出側テープテンシゴンを測定して、ルー
プ状の８ミリビデオテープ１の摩擦・摩耗試験を行った
。第７図はこの摩擦・摩耗試験の結果を、摩擦係数と摺
接回数との関係にしてグラフで表したものである。

また、同じ８ミリビデオテープを所定の長さに切断して
試料とし、第１図に示す摩擦・摩耗試験機を使用し、摩
擦・摩耗試験部６として、第２図に示すようなＭｎ−Ｚ
ｎフェライト製で、摺接面８１の長さが１０μｍ１摺接
幅Ｓが８ミリビデオテープの幅板上、長さｈが約１０１
１ｍ１幅ｌが２ＩＩＩＩで、テープ巻きつけ角度θが１
０°のブレード摺動子８を２０個並べたものを使用した
以外は、前記の第３図に示す摩擦・摩耗試験機を使用し
た場合と同様にして、ループ状の８ξリビデオテーブｌ
の摩擦・摩耗試験を行った。第８図はこの摩擦・摩耗試
験の結果を、摩擦係数と摺接回数との関係にしてグラフ
で表したものである。

さらに、同じ８ミリビデオテープを所定の長さに切断し
て試料とし、第１１図に示す摩擦・摩耗試験機を使用し
て、摺動駆動台２９上に固定した。そして、球面摺動子
２７として直径５ｍｍの鋼球（Ｊ　Ｉｓ　：　５ＵＪ２
）を用い、荷重２８が２０ｇとなるようにバランスウェ
イト２６を調整した後、球面摺動子２７を摺接速度１　
ｃｍ／ｓｅｃで、８ミリビデオテープ１上に往復摺動さ
せて、摩擦・摩耗試験を行った。第９図はこの摩擦・摩
耗試験の結果を、摩擦係数と摺接回数との関係にしてグ
ラフで表したものである。

また、同じ８ミリビデオテープを、ソニー社製ＶＴＲ，
ＥＶＡ−８０のスチル実行時間が無制限となるよう電子
回路の一部を改造したものに装填し、スチル試験を行っ
た。第１０図はこのスチル試験の結果を、ビデオヘッド
出力とスチル時間との関係にしてグラフで表したもので
ある。なお、ビデオヘッド出力は、試験開始初期の出力
をＯｄＢとして相対値で表した。

第７図および第１０図から明らかなように、第３図に示
すこの発明の摩擦・１耗試験装置を使用して得られた摩
擦係数の変化はＶＴＲのスチル特性によく対応している
。これに対し、第８図で得られた摩擦係数の変化は、Ｃ
点で急激な変化を示すが、これは８ごリビデオテーブの
全厚が１１μｍ程度で薄いため、繰り返し多数のガイド
ローラ７のエツジ規制フランジに接触して、磁性層表面
のダメージに先駆けてテープエツジダメージが発生した
結果であり、ＶＴＲのスチル特性と対応することができ
ない、しかして、全厚が１１μｍ程度の８ξリビデオテ
ープになると、第１図に示すこの発明の摩擦・摩耗試験
装置では、摺動子との摺接により８ミリビデオテ一プ表
面において、摩耗が進行している様子を観察することが
できない、また、第９図で得られた摩擦係数の変化は、
試験開始時とＤ点で示される破壊点で急激な変化を示す
が、ＶＴＲのスチル特性と対応しておらず、摺動子との
摺接により８ミリビデオテ一プ表面において、摩耗が進
行している様子を観察することができない。

〔発明の効果〕

第４図および第６図、また第７図および第１０図から明
らかなように、この発明の摩擦・摩耗試験機を使用して
得られた１１！擦係数の変化はＶＴＲのスチル特性によ
く対応がとれており、このことからこの発明のテープの
摩擦・摩耗試験方法および試験装置によれば、摩擦係数
の変化によって、テープの摺接状態の変化を的確にとら
えることができ、テープの摩擦・摩耗を正確かつ確実に
試験できることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のテープの摩擦・摩耗試験装置の一実
施例を示す概略説明図、第２図は同摩擦・摩耗試験装置
で使用するブレード摺動子の拡大斜視図、第３図はこの
発明のテープの摩擦・摩耗試験装置の他の実施例を示す
概略説明図、第４図はこの発明の第１図に示す摩擦・摩
耗試験装置で測定したビデオテープの摩擦係数と摺接回
数との関係図、第５図は従来の摩擦・摩耗試験装置で測
定したビデオテープの摩擦係数と摺接回数との関係図、
第６図は同じビデオテープのスチル試験を行ったときの
磁気ヘッド出力とスチル時間との関係図、第７図はこの
発明の第３図に示す摩擦・摩耗試験装置で測定した８ミ
リビデオテープの摩擦係数と摺接回数との関係図、第８
図は第１図に示す摩擦・摩耗試験装置で測定した８ミリ
ビデオテープの摩擦係数と摺接回数との関係図、第９図
は従来の摩擦・摩耗試験装置で測定した８ミリビデオテ
ープの摩擦係数と摺接回数との関係図、第１０図は同じ
８ミリビデオテープのスチル試験を行ったときの磁気ヘ
ッド出力とスチル時間との関係図である。 １・・・テープ、２，１１・・・キヤプスタン、３．　
１２・・・ピンチローラ、５・・・入り側テープテンシ
ョンセンサ、７，７１．７２・・・ガイドローラ、８・
・・ブレード摺動子（摺動子）、８１・・・摺接面、９
・・・出側テープテンシゴンセンサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、走行するテープを、２以上の摺動子のテープ走行方
   向に沿った摺接長さが２ｍｍ以下の各摺接面に摺接させ
   、テープ走行中の各摺動子摺接面の摩擦力を連続的に測
   定して、テープの摩擦・摩耗を評価することを特徴とす
   るテープの摩擦・摩耗試験方法 ２、テープ走行方向に沿った摺接長さが２ｍｍ以下の摺
   接面を有する２以上の摺動子と、各摺動子の摺接面にテ
   ープを摺接させながら走行させるテープ走行機構と、走
   行中のテープの摩擦・摩耗を検出する手段とを備えたこ
   とを特徴とするテープの摩擦・摩耗試験装置３、各摺動
   子の摺接面にテープを摺接させながら走行させるテープ
   走行機構として、多数のガイドローラと多数のブレード
   摺動子を、交互に対向するように並設し、テープを多数
   のガイドローラで案内走行させながら、各ガイドローラ
   間でテープの表面に、各ブレード摺動子の摺接面を摺接
   させるテープ走行機構を設けた請求項２記載のテープの
   摩擦・摩耗試験装置 ４、各摺動子の摺接面にテープを摺接させながら走行さ
   せるテープ走行機構として、多数のブレード摺動子を、
   摺接面を外側にして円を描く円周状に適宜間隔をおいて
   配設し、テープを多数のブレード摺動子の円周状に並ぶ
   摺動面に接触させながら案内走行させるテープ走行機構
   を設けた請求項２記載のテープの摩擦・摩耗試験装置