JPH0495256A - Ｖｔｒ・ｄａｔ用ヘッドドラム並びにその製造方法 - 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〉 本発明はビデオテープレコーダ（以下ＶＴＲという）や
ＤＡＴの回転ヘッド部における回転ドラム並びにその製
造方法に関するものである。

〈従来の技術〉 一般にＶＴＲ−ＤＡＴにおいては、記録媒体テープ上を
摺接して信号を読み取り画像情報の記録、再生を行う磁
気ヘッドは回転ドラムに組み込まれて形成されている。

この磁気ヘッドはその回転に伴い高速で記録媒体テープ
上を摺動して記録、再生を行うようになっている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、前記磁気ヘッドの摺接面が記録媒体テープ面
に対して緻密かつ安定した位置制御がなされていないと
、画像劣化の原因となったり、磁気記録媒体テープやヘ
ッドチップを傷つけたりする。従って、記録媒体テープ
をガイドする回転ドラムの加工精度は、テープの走行性
、ビデオ信号のＳＮ比、ジッタ、ジャンピングなどに密
接な影響があり、直径精度、真円度、表面粗さにおいて
±０．５〜１．０μというミクロン単位の極めて高度な
精度が要求される。このような高精密機械加工は生産性
の面で問題があり、コストの低減化に対する大きな障害
となっている。

そこで本発明はこのような切削による高精密加工を排除
して、簡単な手段で必要とする高精度のテープ摺接面並
びに軸受穴内面を備えた回転ヘッドドラムを提供し、以
って前記した従来欠点を解消することを主たる目的とす
るものである。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために、本発明に係るＶＴＲ−ＤＡ
Ｔ用ヘッドドラムは、アルミダイキャストその他の金属
若しくはセラミック材料または耐熱性高強度で低熱膨張
係数の合成樹脂材料で予め形成された回転ドラム素材（
１）の少なくともテープ摺接面（１１）並びに軸受穴内
面（１２）に、精密表面加工を施した金型を介して、合
成樹脂と炭素または黒鉛、カーボン繊維、金属繊維、金
属パウダー等の熱膨張係数が小さく、導電性を有する材
料、若しくはこれらの混合物と無機充填剤とを主要材料
としてこれらを混合した合成樹脂成形材料からなる樹脂
表面層（２）が積層成形されている構造としたも−ので
ある。

また、上記ＶＴＲ−ＤＡＴ用ヘッドドラムを製造する手
段として本発明は、アルミダイキャストその他の金属若
しくはセラミック材料または耐熱性高強度で低熱膨張係
数の合成樹脂材料で予め形成された回転ドラム素材（１
）と精密表面加工を施した金型（３）とを用意し、前記
回転ドラム素材（１）の少なくともテープ摺接面（１１
）並びに軸受穴（１２）の内面と前記金型内面との間に
適当な隙間の樹脂成形用キャビティ（４）を確保し、こ
のキャビティ（４）に合成樹脂と炭素または黒鉛、カー
ボン繊維、金属繊維、金属パウダー等の熱膨張係数が小
さく、導電性を有する材料、若しくはこれらの混合物と
無機充填剤とを主要材料としてこれらを混合した合成樹
脂成形材料を充填して適当な温度条件下で該材料キャビ
ティ（４）に圧縮し、成形硬化後前記金型（３）を除去
して樹脂表面層（２）を前記摺接面（１１）並びに軸受
穴内面（１２）に積層成形することを特徴とするもので
ある。

く作用ン・ 上記のごとくして形成されたべ・ンドドラムは、金型の
精度と、回転ドラム素材の正確なセツティング位置を保
持しておきさえすれば、従来の単純部品の成形と同じよ
うな簡単な成型手段によって極めて高精度のドラム直径
、真円度並びに表面平滑性を得ることができ、これによ
りヘッドチップや記録媒体テープの使用寿命を長くする
と共に画像劣化を阻止することが出来る。また、生産の
合理化によって製品コストを大巾に下げることができる
。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について図面を参照にして説明す
る。

第１図において、符号（＾）は本発明に係るＶＴＲ用ヘ
ッドドラムの上部ドラムの一例を示す概略的な断面図で
ある。この上部ドラム（＾）は図示外の下部ドラムとの
組み合わせによって一つのヘッドドラムが構成されるも
のであるが、前記した上部ドラム（＾）を参照にして以
下本発明の詳細な説明する。

図において符号（１）はアルミニウム又はその合金によ
るダイキャスト或いはセラミック等によって成形された
円筒状の回転ドラム素材（１）であって、これの外周面
、即ちテープ摺接面（１１）、軸受穴内面（１２）並び
に上面（１３）からなる樹脂表面層（２）が射出成型手
段を介して精密に成形されている。この樹脂表面層（２
）の厚みは０．３〜２１１程度、中でもｌｉｖ程度が好
ましい。

また、成形された樹脂表面層（２）の精度はドラムの直
径、真円度並びに表面粗さにおいて０．５〜１．０μ内
外という極めて高度な精度を保持する。そのために、前
記樹脂表面層（２）を形成する樹脂成型材料は、機械的
性質、電気的性質、寸法安定性及び表面平滑性に優れた
特性を必要とする。

従って、この樹脂表面層２を形成する樹脂成形材料は次
の諸条件を満足しなければならない。

■　成形収縮率：３／１０００％以下 寸法精度を維持するためには成形時の収縮率ができるだ
け小さいことが要求される。

仮に肉厚ＩＭｌで５／１０００の収縮率とした場合、５
μ璽の収縮があり、 ３／１０００で３μ履　、１／１０００で１μｌである
から、３／１０００％以下でないと希望する精度が得ら
れない。

■　耐摩耗性： 現在ヘッドドラムにアルミが使用されているから、少な
くともアルミと同等またはそれ以上とすることが要求さ
れる。

■　導電性： 磁気テープへの影響や静電気によるノイズ等を考慮する
と、１０６Ω・ｃｍ程度が必要である。

■　テープに対する摩擦係数： 磁気テープをスムースに滑走させるためにはテープとの
摩擦係数は出来るだけ小さいほうがよく、少なくとも２
．０以下が要求される。

■　熱膨張係数ニ ドラムの読取りセンサー位置や絶対寸法精度を保つため
に現在使用されているアルミと同等（２，３Ｘ　１０　
Ｃ１ｌ／　ＣＩ／　’Ｃ）程度が必要である。

■　表面粗さ： 上ドラムの場合は０．７Ｓ以下は必要で・ある、尚、下
ドラムについてはそれ以上でも良い。

■　発水性： 少なくともアルミと同等又はそれ以上。

■　耐熱性： ９０℃以上 そこで、本発明では前記樹脂表面層（２）の樹脂材料と
して、熱硬化性樹脂と炭素又は黒鉛若しくはこれらの混
合物と無機充填剤とを主要材料としてこれらを混合した
熱硬化性樹脂成形材料が使用される。この熱硬化性樹脂
に混合すべき炭素又は黒鉛は直径５乃至５０μの球状も
の′を使用し、カーボン繊維としては長さ２０〜７０μ
、径９〜１２μのものを、金属パウダーとしては銅、ニ
ラゲル等の５〜２０μ程度のものを使用する。また無機
充填剤としては２０μ層以下′の粒径のもの又は繊維長
１履履以下の無機繊維を使用し、これら球状の炭素又は
球状の黒鉛等若しくはこれらの混合物の成形材料全体に
対する配合比が重量百分率で４０乃至８５パーセント、
無機充填剤の配合比が５乃至２５パーセント、熱硬化性
樹脂の配合比が１４乃至４０パーセントとした。

前記炭素又は黒鉛を球状のものとし、かつ、その大きさ
を特定して使用することにより成形時の材料の流動性を
大幅に向上させることができるようにした。また、この
ようにすることによって熱硬化性樹脂の含有率を可及的
に低くすることができる。即ち、充填剤の含有率を高く
することによって加熱加圧成形時に球状の炭素又は球状
の黒鉛の粒子間に無機充填剤と熱硬化性樹脂とを高密度
に充填させて成形品の成形収縮を非常に小さくすること
が可能となる。また球状の炭素又は球状の黒鉛と共に使
用する無機充填剤においても球状のものを使用すること
は成形品の充填性を向上させるためには有効であるが、
樹脂の含有率を低くすることによって生じる流動性の低
下は球状とした炭素又は黒鉛によって大幅に改善できる
のである。また、直径が５乃至５０μｍ以下の球状の炭
素又は球状の黒鉛を用いることによって成形収縮率を小
さくし成形収縮においても方向性のない表面の平滑な優
れた成形品が得られる。

また、球状の炭素又は球状の黒鉛は熱膨張係数が一〇　
、Ｉ　Ｘ　１０−’／’Ｃ乃至５　Ｘ　１０−’／’Ｃ
と極めて小さく、熱硬化性樹脂のように成形温度の高い
材料に高含有させることは成形収縮を抑制する上で有効
である。

然しながら、熱硬化性樹脂は硬化時に１乃至４パ一セン
ト程度の収縮を起こすものであり、この硬化収縮によっ
て球状の炭素又は球状の黒鉛と樹脂との間に内部応力が
発生し、成形品の変形や樹脂層に生じる微細クラックに
より精密成形品を得ることが出来ない。

この点に鑑み、本発明に使用される樹脂成形材料では熱
膨張係数が樹脂（３０〜１００×１０−’／”Ｃ）に比
べて小さい無機充填剤（５〜８Ｘ　１０−’／’Ｃ）を
添加することまたは、平均粒径の５乃至１０μ置位の粒
径の小さな無機充填剤を添加することによって熱硬化性
成形材料の硬化収縮を小さくし、球状の炭素又は球状の
黒鉛と樹脂との間の内部応力の発生を緩和または分散さ
せて成形品の変形や強度低下を招くことなく、成形収縮
を改善できるのである。

また、球状の炭素又は球状の黒鉛の粒径の組合せにより
樹脂の含有率を少なくすることが可能となり成形収縮を
小さくすることができる。

また、前記球状の炭素又は球状の黒鉛の平均粒子は５乃
至５０μｌ以下の間が最も良い。つまり、平均粒径が２
００μ履以上の球状の炭素又は球状の黒鉛・を使用する
と成形時の流動性が低下し成形作業性が著しく悪くなる
。また、１００μ履乃至１５０μｌのものであっても平
滑性の面では充分とはいえない、また成形品表面の平滑
性にも悪影響が現れる。また、平均粒径が５μ１未満の
球状の炭素又は球状の黒鉛を使用すると樹脂含有率を低
くすることが困難となり成形収縮の抑制効果が低くなる
。

尚、無機充填剤としては、ジルコニア、シリカ、カオリ
ン、クレー、炭酸、カルシウム、炭酸マグネシウム、ド
ローマイト、水酸′化カルシウム、ウオラストナイト、
硫酸バリウム、酸化チタン、アルミナ、ガラスピーズ等
の微粉末のほかに、モンモリロナイト、ヘクトライト、
バーキュライト、加水ハロイサイト、パイロフィライト
等の粘土類、硫化タリウ、ム等の硫化物、・りん酸水素
ジルコニウム等のりん酸塩、オキシ塩化第二鉄のハロゲ
ン化物、ボロナイトナイト、チタン酸カリウムなどで代
表される層状無機化金物等が考えられるが特に樹脂に対
して優れた親和性を有し、成形時の流動性を保持しつつ
かつ、成形品の強度を向上できる層状無機化合物が好ま
しい。

また、無機充填剤としては、粒径が２０μ履以下のもの
が最も効果的である。

つまり、粒径が５０μ厘以上のものを用いると、成形時
の流動性が低下して成形性に悪影響を及ぼすとともに、
成形品の表、面が粗になり、表面平滑性にもかける。こ
のことか−らみて、無機充填剤としては、平均粒子径の
小１さいものほど好ましく、粒子径が小さければ小さい
ほど実質表面積が増すので、それに比例して含有率も小
さくなるのものである。

また、無機充填剤としては繊維長１ｚｉ＋以下の無機繊
維を使用することも可能であるが粒状の無機充填剤と併
用することが望ましい。

更に、球状の炭素又は球状の黒鉛の含有率については、
重量百分率で４０乃至８５パーセント、好ましくは５・
０パーセント以上６５パーセント未満が良い。

つまり、球状の炭素又は球状の黒鉛を８５パーセントよ
り以上に含有させると、成形時の金型内での流動性が低
下し、特に複雑な形状の成形品の成形が困難となり、ま
た４０パ一セント未満では成形収縮率熱膨張係数が所期
通りに小さくならず、流動性も低下するため精密部品の
成形には適用できないのである。

無機充填剤の配合量は、球状の炭素又は球状の黒鉛の配
合比及び樹脂の配合比によって選定されるが、通常は１
０乃至２０パーセントが好ましく熱膨張係数等の調整等
成形品の要求特性によっては５乃至２５パーセントの範
囲で配合する。また成形材料に配合する熱硬化性樹脂の
配合比は１４乃至４０パーセント（硬化剤、硬化促進剤
、触媒の量を含む）の割合で配合される。配合比が１４
パ一セント未満では材料に適度の流動性を保持させるこ
とができず、成形性を著しく低下させる。また、４０パ
ーセントを越えると成形時の成形収縮が大きくなりまた
成形品の寸法精度や熱膨張率等で性能の低下をきたす。

即ち成形材料の流動性が保たれる範囲でできるだけ樹脂
の配合量を少なくするよう配合することが好ましい。

なお、上記主成分に摺動特性及び熱膨張係数の調整のた
めに、有機充填剤としてフッ素樹脂、アラミド樹脂、ポ
リイミド樹脂、超高分子量ポリエチレン等を配合するこ
とも可能である。

上記した樹脂表面層（２）は回転ドラム素材（１）の表
面に対して下記の方法により積層成形される。即ち、高
精度で精密表面加工を施した金型（３）に回転ドラム素
材（１）を挿入した時に該回転ドラム素材（１）の少な
くともテープ摺接面（１１）並びに軸受穴（１２）の内
面と前記金型内面との間に適当な隙間の樹脂成形用キャ
ビティ（４）が確保出来るように形成する。この回転ド
ラム素材（１）はこれに穿設したビン穴（１４）に金型
ベース（３１）の位置決めビン（３２）　、　（３２）
を挿入することによって適性位置に保持される。このよ
うにして確保された前記キャビティ（４）に前記した配
合の熱硬化性樹脂成形材料を充填する。そして適当な温
度粂件下でこの熱硬化性樹脂材料を圧縮成型する。そし
て樹脂材料の硬化または固化後、前記金型（３）を除去
することによって樹脂表面層（２）を前記摺接面（１１
）並びに軸受穴内面（１２）及び上面（１３）に一体成
形するものである。

尚、金型の剥離容易にするために、予め金型内面にシリ
コン等の適当な剥離剤を塗布しておくとよい、また、ド
ラム素材（１）と樹脂表面層（２）との結合を強固にす
るために、ドラム表面に小さな孔や渭を形成しておくこ
とも有効であろう、また、前記した金型（３）や金型ベ
ース（３１）並びに位置決めビン（３２）は熱収縮率の
小さい金属材料が好ましく、かつその精度は０．５〜１
．０ミクロン内外で精密仕上げされている。

このようにして製作されたドラム（＾）は、金型の精度
と、回転ドラム素材の正確なセツティング位置を保持し
ておきさえすれば、従来の単純部品の成形と同じような
簡単な成型手段によって極めて高精度のドラム直径、真
円度並びに表面平滑性を得ることができ、これによりヘ
ッドチップや記録媒体テープの使用寿命を長くすると共
に画像劣化を阻止することが出来る。同時に生産の合理
化によって製品コストを著しく下げることができる。

尚、前記実施例では、ＶＴＲヘッドドラムの上部ドラム
（＾）について説明したが、図示外の下部ドラムについ
ても前記と同じ方法によってドラムのテープ摺接面及び
軸受穴内面に樹脂表面層（２）を成形するものである。

また、前記ＶＴＲへ・ンドドラムは、ＶＨ３，ベーター
、８１１履小型並びに標準等の各方式及びＤＡＴの何れ
のものにも適応できる。

尚、参考までに本発明者が実施した具体例を以下に示す
、実施例１．２は樹脂表面層として上記した諸条件を加
味した複合樹脂素材を使用し、実施例３は市販のＰＰＳ
樹脂にＣＦ３０％を加えた材料を使用した。

（実施例１） 回転ドラム素材・・・アルミダイキャスト外径寸法・・
・３９，５±０．０５ｉｔ内径寸法・・・３．５±０．
０５ｍｍ 樹脂表面層素材・・・エボクラスタ−３１０１（安達新
産業株式会社商品名・・・エポキシ樹脂系の熱硬化性樹
脂を主要材料とする 複合合成樹脂） 特性 ■成型収縮率＋５／１００００ ■耐申耗性ニアルミに対して極めて大 ■導電性：１０〜２０Ω・ｃｌｌ ■摩擦係数＋０．０２５ Ｖ＝　１２０ｉｌ／ｗｉｎ Ｐ＝１０ｋｇ／ｃ１１２ ■熱膨張係数：１．０８Ｘ１０−’ｃｍ／ＣＭ℃ ■表面粗さ限界：０．３Ｓ ■耐熱性ニガラス転移温度（ＴＧ点） １６５℃ 金型寸法 成形品外径・・・４０．００６ｚｍ 成形品内径・・　４．００６ａｘ 上記のドラム素材で形成した回転ドラムを、１８０℃に
加熱した金型にセットし、前記樹脂表面層となる複合合
成樹脂材料を９０℃に加熱して射出圧力１０００　ｋｇ
／　ｃｍで金型内に射出し、硬化時間９０秒で成形した
後、金型から取り出して成形品Ａ１を得た。

（実施例２） 回転ドラム素材及び金型寸法並びに成形条件は実施例１
と同じ。

樹脂表面層素材・・・エボクラスタ−３０８（安達新産
業株式会社商品名・・・　ＰＰＳ樹脂系の熱硬化性樹脂
を主要材料とす る複合合成樹脂） 特性 ■成型収縮率：３／１０００ ■耐摩耗性ニアルミに対して極めて大 ■導電性：２０〜３０Ω・ｃｘ ■摩擦係数：０．１５０ ■熱膨張係数：　１．８０　Ｘ　１０−５ｃｍ／Ｃｌ℃ ■表面粗さ限界：０．６Ｓ ■耐熱性：ＴＧ点９０℃ 上記実施例によって成形品Ａ２を得た。

（実施例３） 回転ドラム素材及び金型寸法並びに成形条件は実施例１
と同じ。

樹脂表面層素材・・・市販のＰＰＳ樹脂＋ＣＦ３０％ 特性 ■成型収縮率：５／１０００ ■耐摩耗性ニアルミに対して極めて大 ■導電性：２Ｘ１０”Ω−ｃｍ ■摩擦係数：０．１８０ Ｖ　＝　３０　ｃｍ／　５ｅｃ Ｐ　＝　１０　ｋｇ／　ｃｍ” ■熱膨張係数：　４．３Ｘ１０−”ｃｍ／ｃｍ℃■表面
粗さ限界：０．６８ ■耐熱性＝ＴＧ点９０℃ 上記実施例によって成形品Ａ、を得た。

前記各実施例によって得られた成形品の寸法精度を測定
した結果は下記の通りであった。

上記計測の結果、実施例１．２によって得られた成形品
Ａ１、Ａ２はヘッドドラムとしての要求精度を満足する
ことができるが、実施例３で得られた成形品Ａ３は同軸
度、外径真円度においてバラツキが多く実用不可能であ
る。

以上本発明の代表的な実施例について説明したが、本発
明は必ずしも上記の実施例構造のみに限定されるもので
なく、本考案の構成要件を備え、且つ効果を有する範囲
内で適宜変更して実施出来ることは勿論である。

ぐ発明の効果ン 本発明は以上詳述したごとくしたものであるから、金型
の精度と、回転ドラム素材の正確なセツティング位置を
保持しておきさえすれば、従来の単純部品の成形と同じ
ような簡単な成型手段によって極めて高精度のドラム直
径、真円度並びに表面平滑性を得ることができ、これに
よりヘッドチップや記録媒体テープの使用寿命を長くす
ると共に画像劣化を阻止することが出来る。同時に、従
来において生産性の面で大きなネックであった高精密機
械加工を排除して、単純な樹脂成形手段により生産の合
理化を達成することが出来、これにより製品コストを大
きく下げることができる等の顕著な効果がある。

例を示す断面図、第２図は本発明に係るヘッドドラムの
樹脂表面層を成型するための金型を示す断面図、第３図
は成形工程を示す断面図である。

図中（１）は回転ドラム素材、（２）は樹脂表面層、（
１１）はテープ摺接面、（１２）は軸受穴内面である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］アルミダイキャストその他の金属若しくはセラミ
   ック材料または耐熱性高強度で低熱膨張係数の合成樹脂
   材料で予め形成された回転ドラム素材（１）の少なくと
   もテープ摺接面（１１）並びに軸受穴内面（１２）に、
   精密表面加工を施した金型（３）を介して、合成樹脂と
   炭素または黒鉛、カーボン繊維、金属繊維、金属パウダ
   ー等の熱膨張係数が小さく、導電性を有する材料、若し
   くはこれらの混合物と無機充填剤とを主要材料としてこ
   れらを混合した合成樹脂成形材料からなる樹脂表面層（
   ２）が積層成形されているＶＴＲ・ＤＡＴ用ヘッドドラ
   ム。 ［２］アルミダイキャストその他の金属若しくはセラミ
   ック材料または耐熱性高強度で低熱膨張係数の合成樹脂
   材料で予め形成された回転ドラム素材（１）と精密表面
   加工を施した金型（３）とを用意し、前記回転ドラム素
   材（１）の少なくともテープ摺接面（１１）並びに軸受
   穴（１２）の内面と前記金型内面との間に適当な隙間の
   樹脂成形用キャビティ（４）を確保し、このキャビティ
   （４）に合成樹脂と炭素または黒鉛、カーボン繊維、金
   属繊維、金属パウダー等の熱膨張係数が小さく、導電性
   を有する材料、若しくはこれらの混合物と無機充填剤と
   を主要材料としてこれらを混合した合成樹脂成形材料を
   充填して適当な温度条件下で該材料キャビティ（４）に
   圧縮し、成形硬化後前記金型（３）を除去して樹脂表面
   層（２）を前記摺接面（１１）並びに軸受穴内面（１２
   ）に積層成形することを特徴とするＶＴＲ・ＤＡＴ用ヘ
   ッドドラムの製造方法。