JPH08313220A

JPH08313220A - テープ機械特性評価装置

Info

Publication number: JPH08313220A
Application number: JP12333495A
Authority: JP
Inventors: Tomomi Okamoto; 知巳岡本; Hidehiro Ikeda; 英博池田; Nobuyuki Kaku; 信行賀来; Hiroaki Ono; 裕明小野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 1996-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】磁気テープ等の多層構造薄膜体の表面近傍の
剛性を簡単な装置で精度よく測定する。【構成】薄膜体に、曲率を有するテープ変形発生部材
１０を押し付け、この時の薄膜体２の変形を測定装置６
により測定することで、薄膜体表面の剛性を評価する。
薄膜体２の変形を測定するためにテープ変形発生部材に
凸レンズを使用し、レンズ上面から光の干渉により発生
する干渉縞を観察する。【効果】薄膜体表面の剛性を測定できるため、多層構
造体である磁気テープに磁気ヘッドが接触する際のテー
プ変形状態が実際に即した形で簡単かつ精度よく測定で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜体の機械特性測定
装置に関わり、特にＶＴＲ等ヘリカルスキャン方式記録
再生装置用磁気テープの機械特性の測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の磁気テープ等の機械特性の測定に
おいては、ヤング率を測定し、これにテープ厚みを乗じ
た値を採用していた。従来、このヤング率は引張試験
法、あるいは振動リード法等により測定されていた。こ
れらの試験法はＪＩＳハンドブック等に記されているよ
うに材料試験方法として規定されている。ここで、従来
の引張試験法と振動リード法による機械特性の測定を図
面により説明する。図９は両試験法の要約説明図であ
る。周知のように、試験片の歪みεは弾性変形領域内で
はフックの法則に基づいて応力σに比例して変化する。
この比例係数がヤング率Ｅ（弾性係数）である。

【０００３】Ａ：引張試験法は試験片である磁気テープ
に垂直応力σを与えて、直接歪みεを測定し、ヤング率
Ｅを求める試験法である。しかし、引張試験法で磁気テ
ープのような薄膜体を測定する場合には下記のような問
題点が伴う。（１）テープのクランプ部で応力をテープ幅方向に均一
にかけることが困難であり、その結果テープの伸びが不
均一になり、測定値がばらつく。（２）テープ幅方向を測定する際、試料の長さを十分に
取れない。特にテープ幅が３．８１ｍｍＤＡＴ用テープ
や８ミリ用テープでは試料の長さが確保できず、測定困
難である。（３）磁気テープはベースフィルムや磁性層、バックコ
ート層などからなる薄膜多層体である。これら各層は当
然ヤング率が異なるため、引張試験中にそれぞれの層の
歪み量も異なり、試験中に一部の材料が破壊される危惧
があった。特に金属蒸着テープでは脆性の高い金属薄膜
がバインダ無しに形成されているため、引張試験中のテ
ンションにより金属薄膜が破壊されやすい。磁気テープ
として一部の層が破壊された状態での機械特性の測定結
果は無意味である。しかし、磁気テープの厚さに対して
薄く形成されている磁性層が破壊されているのかどうか
を事前に判定することは困難であった。

【０００４】Ｂ：振動リード法は磁気テープを加振し
て、その共振周波数からヤング率を求めている。この振
動リード法においても下記のような問題が発生する。（１）磁気テープの試験片は寸法にバラツキがあって、
寸法バラツキによる影響が大きい。（２）製造過程で発生した残留歪により、磁気テープ２
０は図１０に示すようなカッピング（彎曲）がおこる。
カッピングのあるテープを無テンション状態で加振する
と共振周波数ｆｏがばらつき、ヤング率を正確に求める
ことが困難であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のテ
ープ機械特性評価法は、被試験片である磁気テープの幅
方向に、一様な応力をかけることが難しく、また、磁気
テープにカッピングの発生もあることから、従来の機械
特性測定方法では精度よく測定できないという問題があ
った。また、磁気テープと磁気ヘッドとの接触摺動の際
に問題となるスペーシング損失は数十ｎｍオーダーであ
ることから、テープ磁性面側の微小なテープ変形が記録
及び再生に大きく影響を与える。さらに、磁気テープが
多層構造体であるため、ヘッドコンタクト性能に大きく
影響を及ぼすのは磁性面付近の機械特性であると考えら
れる。しかし、従来のテープ機械特性評価法は多層構造
体である磁気テープ全体の機械特性の平均値を測定する
ものであった。

【０００６】本発明の目的は、実際のヘッド、テープコ
ンタクト状態に即した磁気テープの機械特性を、精度よ
く測定することができるテープ機械特性評価装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のテープ機械特性
測定装置は、筐体の載置面上に磁気テープを設置し、曲
率を有するテープ変形発生部材を磁気テープ磁性面側に
所定の荷重で押し付けて磁気テープの変形量を測定する
構成を具備する。磁気テープ変形量を測定する手段は、
テープ変形発生部材に曲率を有するレンズを用い、レン
ズ上方に光学式測定装置を配置し、テープとレンズの距
離を光の干渉によって生じる干渉縞により測定する構成
を具備する。

【０００８】磁気テープを押圧するテープ変形発生部材
は、板バネによる押付手段により荷重が付加されると共
に、荷重の調整は押付手段を固定する部材と押付手段の
間に挿入する薄板状の部材とによる構成を具備する。さ
らに、テープ変形発生部材がテープに投射するテープ幅
方向距離は被測定片のテープ幅寸法以下とする構成を具
備する。

【０００９】

【作用】磁性層、ベースフィルム、バックコート層など
からなる多層構造であるテープの磁性面側にテープ変形
発生部材の曲率を有する面を板バネ等により押圧力を調
整して押し付けると、磁性面側の部材が接触した部分に
テープ変形が生じる。これは実際に磁気ヘッドが磁気テ
ープに接触した際のテープ変形と同様な変形状態とな
り、この部分を測定手段により測定すると、テープの磁
性面側の機械特性が判断でき、それによる評価がなされ
る。また、曲率を有するレンズによるテープ変形発生部
材は、テープ面とレンズの間の距離を光の干渉による干
渉縞により簡単に測定できる。さらに被測定テープの幅
寸法以下のテープ変形発生部材はテープの固定領域を確
実可能とする。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面により説明す
る。第１実施例図１は本発明の第１実施例を示すテープ機械特性評価装
置の概要を示した説明図である。テープ機械特性評価装
置は筐体の一部にテープを載置する面を有するテープ保
持板４を有し、テープ保持板４の上面に測定対象である
磁気テープ２を磁性面２ａを上面として設置する。テー
プ保持板４上のテープ２はテープ固定板５によりテープ
保持板４に固定される。テープ固定板５はその一部に切
欠孔５５を形成して、切欠孔５５にテープ２の磁性面２
ａを露出させている。

【００１１】テープ固定板５の切欠孔５５にはテープ変
形発生部材１０を配置する。この実施例に示すテープ変
形発生部材１０はテープ固定板５面に平行した断面形状
を円形としている。テープ変形発生部材１０は曲率を有
する面（曲率面部）１５と平板状の平板部１７とを有す
る。テープ変形発生部材１０は磁気テープ２上に配置す
るテープ固定板５の切欠孔５５内に露出する磁気テープ
２の磁性面２ａに、曲率面部１５を当接させて配置す
る。テープ固定板５の切欠孔５５とテープ変形発生部材
１０との間には板バネ３を配設し、テープ変形発生部材
１０を所定の荷重でテープ固定板５方向に押圧するよう
構成する。この押圧荷重はテープ固定板５と板バネ３の
間に薄板状の部材１３を挿入し、板バネ３の変形量を変
化させることで調整する。このテープ変形発生部材１０
により磁気テープ２を押圧することにより、テープ２の
被押圧部分が変形する。この時のテープ２の変形量をテ
ープ変形測定装置６で測定する。

【００１２】テープ変形測定装置６は顕微鏡６１、顕微
鏡６１の画面をカメラ６３を介して画像処理装置６５に
連絡表示し、画像処理装置６５に表示されたテープ２面
の変形量を測定するよう構成されている。

【００１３】図３に磁気テープ２の固定方法を示す。磁
気テープ２をテープ固定板５で固定する場合、図３
（ａ）に示すように、テープ変形発生部材１０の直径ｒ
が大きい部材を用いた場合、テープ変形発生部材１０用
の切欠孔５５も大きくしなければならない。しかし、切
欠孔５５がテープ２の幅寸法Ｂより大きいと、テープ幅
方向の固定ができなくなる。この場合、テープ２の幅方
向の端部２２ではテープ保持板５からテープが浮き上が
る現象が生じる。テープの機械特性評価装置は１μｍ以
下のテープ変形を測定しているので、テープの浮きが生
じると正しい測定ができなくなる。これを防ぐために
は、図３（ｂ）に示すように、テープ変形発生部材１０
の大きさ、直径寸法ｒをテープ２の幅寸法Ｂ以下とす
る。さらに、テープ変形発生部材１０の大きさを小さく
することによりテープ変形発生部材１０用の切欠孔５５
も小さくすることができ、大型の切欠孔５５による被計
測片の浮き現象を防止でき、テープ幅方向のテープ固定
が完全となる。

【００１４】次に、テープ２の変形部分の詳細を図２に
より説明する。計測するテープ２の変形部分には、テー
プ変形発生部材１０と接触してテープ変形発生部材１０
の曲率面部１５形状に変形する曲面部分２ｘと、テープ
がテープ変形発生部材の荷重によりへこんでいる傾斜部
分２ｙが存在する。接触している曲面部分２ｘの直径を
φ、へこんでいる傾斜部分２ｙの傾きをθとすると、所
定の荷重で押圧するテープ変形発生部材１０に対して、
テープ２表面２ａの機械特性（剛性）が高い場合にはφ
が小さくなり、機械特性が低い場合には逆にφが大きく
なる。また、テープ２全体の機械特性が高い場合にはθ
が小さくなり、テープ全体の機械特性が低い場合にはθ
が大きくなる。

【００１５】そこで、テープ変形測定装置６によりテー
プ２上のテープ変形発生部材１０の押圧部分を顕微鏡６
１により観察し、φが小さい場合にはテープ２表面２ａ
の機械特性が高く、φが大きくなるに従って機械特性が
低いと評価する。また、傾斜部分２ｙの傾斜角θが小さ
い場合にはテープ２全体の機械特性が高い、傾斜角θが
大きい場合にはテープ全体の機械特性が低いと評価す
る。このように磁気テープ２の機械特性の測定は、テー
プ２をテープ保持板４の載置面上に設置しての測定であ
るので、テープ２の張力の不均一性によって起こる測定
結果のバラツキや、被測定磁気テープのカッピングによ
る影響を解消することが出来る。また、磁気テープ２の
磁性面２ａ側に応力が加わった時のテープ変形状態を、
直接テープ変形測定装置６により観察するので、実際の
ヘッドテープコンタクト部分の変形状態と同様な変形状
態が測定でき、さらに、テープ２の幅方向、長手方向と
もに同様の測定が可能である。

【００１６】第２実施例図４〜図６により、テープ変形状態を測定する第２実施
例を説明する。この実施例におけるテープの機械特性評
価装置は、テープ変形発生部材として曲率を有するレン
ズを用い、テープ変形状態の測定に光学式観察装置を用
いて、簡単に測定できるように構成している。図４は曲
率面を有するレンズを筐体（テープ保持板）上に置いた
状態で観察した干渉縞、図５はテープ上に加圧状態で置
いた状態で観察した干渉縞を示している。筐体の平面部
分であるテープ保持板４の上にレンズ１００を置く。レ
ンズ１００は曲率面１５０を有し、曲率面１５０をテー
プ保持板４の上に接触させて配置する。レンズ１００の
上方向から光学式観察装置によりレンズ１００を観察す
る（図４ｂ参照）。観察結果は図３ａに示すように、レ
ンズ１００がテープ保持板４に接触する部分（暗い部
分）Ｈ₀を中心に干渉縞Ｈが同心円状に形成される。こ
れは周知のようにニュートンリングであり、上方から観
察すると光の干渉による明暗が縞形状に見られる。

【００１７】この場合、干渉縞が暗くなる条件は、ｈ＝ｍλ／２・・・・・・・・・・・・・・・・（１）ただし、ｍ＝０、１、２、．．． λ：光の波長ｈ：レンズと筐体の距離で表わすことが出来る。

【００１８】このレンズ１００をテープ変形発生部材と
して使用した場合を図５に示す。レンズ１００を磁気テ
ープ２０に押し付けることにより、テープ２０の上面２
０ａはレンズ１００の曲率面１５０に接触する部分２０
ｘと、テープ２０がレンズ１００（テープ変形発生部
材）の荷重によりへこんでいる傾斜部分２０ｙが形成さ
れる。このとき、磁気テープ２０とレンズ１００が接触
している部分２０ｘは（１）式よりｈ＝０であるから、
暗い部分Ｒ₀として観察できる。また、テープ２０がへ
こんでいる傾斜部分２０ｙの干渉縞Ｈの暗線は（１）式
のｍ＝１、２、・・・の時のｈが満たされている場所で
ある。

【００１９】この状態を図６により説明する。上式
（１）において、ｍ＝０のときｈ０、ｍ＝１のときｈ
１、ｍ＝２のときｈ２・・・とおき、干渉縞Ｈの暗線の
半径φ／２を実測すると、光の波長λとレンズの曲率半
径がわかればテープの変形状態が得られる。レンズの曲
率は設定条件により得られる。また、光の波長λは、図
４に示すように測定に用いるテープ保持板４とレンズ１
を接触させた状態でできる干渉縞Ｈを測定することによ
り、測定できる。この得られた光の波長λとレンズの曲
率半径によりテープの変形状態の算出が可能となる。

【００２０】図７に上記レンズ１００を用いてテープの
変形状態を測定した結果を示す。テープ変形発生部材
（レンズ１００）にはＲ４の曲率を有するレンズを使用
し、レンズに荷重２３ｇｆを加えた時の被試験片（テー
プ）の変形状態である。干渉縞の０次の縞の部分を変位
０としプロットする。このときのテープ変形発生部材中
心からの距離ｈ０は０．０４mmである。そして、変位０
の内側（部材中心からの距離が０．００４mm以下の範
囲）ではレンズ１００の曲率Ｒ４とテープ２０の変形は
等しく、外側（部材中心からの距離が０．００４mm以
上）は（１）式を満たすよう、干渉縞Ｈの暗線の位置を
プロット（ｈ１，ｈ２，ｈ３……）した。この方法によ
り、第１実施例（図２参照）で説明したテープ接触部２
ｘの直径φと、テープの傾き、傾斜角θを得ることが出
来る。

【００２１】図７により導かれるテープ接触部２０ｘの
直径φと傾斜部２０ｙの傾斜角θにより、ヘッドコンタ
クトに影響を及ぼすテープ機械特性を表わすことが出来
る。すなわち、機械特性の大きさは変形量の逆数に比例
するため、機械特性を表わす係数として直径φ、傾斜角
θの逆数を取り、それぞれＧφ、Ｇθとする。第１実施
例で説明したように、Ｇφはテープ表面の機械特性が高
い場合に大きくなり、またＧθはテープ全体の機械特性
が高い場合に大きくなる。そこで、この実施例に示すテ
ープ機械特性評価装置においては、Ｇφが大きい場合は
テープ表面の機械特性が高いと評価し、Ｇθが大きい場
合にはテープ全体の機械特性が高いと評価する。

【００２２】ここで、Ｇφ、Ｇθについて説明する（図
８参照）。図８（ａ）はテープ磁性層２０ａとＧφの関
係を示したグラフである。Ｇφはテープ２０表面（テー
プ磁性層２０ａ）にレンズ１００を押し付けたときの変
形量を表わす係数であるので、Ｇφはテープ表面２０ａ
の硬さに大きく影響を受ける。このため磁気テープ２０
を測定した場合には磁性層２０ａのヤング率とＧφは、
図８（ａ）に示すような比例関係が成り立つ。これに対
し、Ｇθはテープ２０に応力を加えた時の変形を表わす
係数である。この変形はテープ２０厚さ方向全体の総和
であるが、多層構造体の場合には機械特性が低く、また
厚みがある材料の影響が大きく表れる。磁気テープ２０
ではテープ磁性層２０ａは薄くベースフィルムが厚い層
となっているので、ベースフィルムのヤング率とＧθに
は図８（ｂ）のような比例関係が成り立つ。なお、前述
のように、傾斜角θが大きくなると、当然直径φも大き
くなる。このためＧφとＧθは切り離して考えるのでは
なく、それぞれの数値を比較しながら評価する必要があ
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明によるテープ機械特性評価装置に
よれば、実際のヘッド、テープ摺動の際と同様なテープ
変形状態を再現することが出来、従来のテープ機械特性
評価法に対し、簡単かつ、精度よくテープ機械特性を測
定することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すテープ機械特性評価
装置の構成図。

【図２】本発明のテープ機械特性評価装置使用時のテー
プ変形状態説明図。

【図３】テープとテープ変形発生部材の関係説明図。

【図４】ニュートンリングの説明図。

【図５】本発明の第２実施例による状態の説明図。

【図６】測定方法の説明図。

【図７】測定データのグラフ。

【図８】テープの層によるヤング率のグラフ。

【図９】従来のヤング率測定方法の説明図。

【図１０】磁気テープのカッピングを示した斜視図。

【符号の説明】

１０，１００テープ変形発生部材（凸レンズ）２，２０磁気テープ３板バネ４テープ保持板５テープ固定板６テープ変形測定装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者賀来信行神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像メディア研究所内 (72)発明者小野裕明神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像メディア研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テープを設置する載置面を有する筐体
と、テープを載置面に固定する固定手段と、少なくとも
１面を曲率を有する面とした高剛性材料からなるテープ
変形発生部材と、テープ変形発生部材をテープに押し付
ける押付手段と、テープのテープ変形発生部材との接触
部分の変形状態を測定する測定手段を有し、筐体の載置面に設置したテープ上にテープ変形発生部材
の曲率面を配置し、押付手段によりテープ変形発生部材
をテープ上に押し付け、テープの変形量を測定手段によ
り測定するよう構成してなるテープ機械特性評価装置。
【請求項２】テープを設置する載置面を有する筐体
と、テープを載置面に固定する固定手段と、少なくとも
１面を曲率を有する面としたレンズよりなるテープ変形
発生部材と、テープ変形発生部材をテープに押し付ける
押付手段と、テープのテープ変形発生部材のレンズとの
接触部分の変形状態を測定する光学式観察装置を有し、筐体の載置面に設置したテープ上にレンズの曲率面を配
置し、押付手段によりレンズをテープ上に押し付け、光
の干渉により生じる干渉縞をレンズ上方から光学式観察
装置により測定し、レンズとテープとの距離からテープ
の変形量を測定するよう構成してなるテープ機械特性評
価装置。
【請求項３】テープ変形発生部材の押付手段は、板バ
ネである請求項１、又は２記載のテープ機械特性評価装
置。
【請求項４】テープ変形発生部材の押付手段は、板バ
ネとテープ固定手段の間に介在した薄板状の部材により
押付力を調整するよう構成する請求項１、又は２記載の
テープ機械特性評価装置。
【請求項５】テープ変形発生部材のテープに投射され
る面積のテープ幅方向の寸法ｒは、テープの幅寸法Ｂに
対し、Ｂ＞ｒを満たすよう構成してなる請求項１、又は２記載のテー
プ機械特性評価装置。