(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行するテープに掻き取り部を接触させて、上記テープ上に付着する塵埃を除去するテープクリーナにおいて、少なくとも上記掻き取り部をサファイアにより形成するとともに、上記掻き取り部の形状を、略Ｖ字状に配置した２つの平面と、その先端に設けた先端面とから構成し、該先端面の幅を０．１μｍ〜３μｍとするとともに、上記２つの平面をそれぞれサファイアのＡ面にて形成したことを特徴とするテープクリーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にオーディオテープレコーダ、デジタルオーディオテープレコーダ、ビデオテープレコーダ、あるいはコンピューター等に用いられる磁気テープに付着する塵埃を除去するのに用いるテープクリーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、オーディオテープレコーダ、デジタルオーディオテープレコーダ、ビデオテープレコーダ、あるいはコンピューター等においては、情報の記録媒体として磁気テープが用いられており、磁気テープに塵埃が付着していると、正確に情報の読み込みや書き込みができなくなることから、磁気テープ上の付着する塵や埃を除去するためにテープクリーナが使用されている。
【０００３】
図８はテープクリーナによる磁気テープのクリーニング状態を示す概略図であり、テープクリーナ４１は、略Ｖ字状に配置した２つの平面４４、４５と、その先端に設けた先端面（不図示）とからなる掻き取り部４３を有し、この掻き取り部４３を走行する磁気テープＴに接触させることにより、磁気テープＴ上に付着していた塵埃を除去するようになっていた。
【０００４】
そして、従来、テープクリーナ４１は、ジルコニア系セラミックス、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックス、あるいは超硬合金やサファイアにより形成したものがあった（特開平９−１８０４０６号公報参照）。
【０００５】
しかしながら、ジルコニア系セラミックスやＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックス、あるいは超硬合金からなるものは、いずれも多結晶体であり、掻き取り部４３の先端がシャープエッジとなるように研削加工やラッピング加工を施す際に欠けやチッピングが発生し易く、掻き取り部４３の先端に欠けやチッピングのあるテープクリーナ４１を用いて磁気テープＴのクリーニングを行うと、充分なクリーニング効果が得られないだけでなく、磁気テープＴの表面を傷付けて記録内容を破壊するといった課題があった。しかも、ジルコニア系セラミックスやＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックス、あるいは超硬合金等は高硬度を有するものの、高速で走行する磁気テープＴとの摺動においては比較的短時間で摩耗し寿命が短いといった課題もあった。
【０００６】
即ち、磁気テープＴの表面には微細な酸化鉄粉末が塗布されており、この酸化鉄粉末が磁気テープＴとテープクリーナ４１との間に介在して研摩剤としての作用をなすことから、硬度が１１〜１５ＧＰａ程度のビッカース硬度を有するジルコニア系セラミックスや超硬合金では、掻き取り部４３が短期間で大きく摩耗し、硬度が１７〜１９ＧＰａものビッカース硬度を有するＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスでも、１ヶ月程度の使用で掻き取り部４３の摩耗が生じていた。
【０００７】
一方、掻き取り部４３を単結晶体であるサファイアで形成したものでは、掻き取り部４３の先端がシャープエッジとなるように研削加工やラッピング加工を施しても脱粒が発生する恐れが無く、また、高い硬度を有することから、高速で走行する磁気テープＴとの摺動においても耐摩耗性に優れ、テープクリーナ４１として好適である。
【０００８】
ところで、サファイアは六方晶構造を持ち、Ｃ面、Ｒ面、Ｍ面、Ａ面等の面方位を有することが知られており、従来、掻き取り部４３を形成する２つの平面４４、４５を、上記面方位の中でも高い硬度を有し、かつ比較的加工性に優れるＭ面により形成したものが提案されている（特開昭５３−１０９６１５号公報参照）。
【０００９】
しかしながら、近年、磁気テープＴ上に形成される磁性膜の変更や生産性の向上に伴うテープ走行速度の向上に伴い、掻き取り部４３を形成する２つの平面４４、４５をサファイアのＭ面にて形成したテープクリーナ４１でも寿命を十分に向上させることができず、より長寿命のテープクリーナ４１が要求されているが未だ得られていなかった。
【００１０】
【発明の目的】
本発明の目的は、掻き取り部先端に欠けやチッピングの発生がなく、長期使用においても磁気テープを傷付けることなく塵埃を除去することができる長寿命のテープクリーナを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記課題に鑑み、テープクリーナの少なくとも掻き取り部をサファイアにより形成するとともに、上記掻き取り部の形状を、略Ｖ字状に配置した２つの平面と、その先端に設けた先端面とから構成し、該先端面の幅を０．１μｍ〜３μｍとするとともに、上記２つの平面をそれぞれサファイアのＡ面にて形成したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は本発明に係るテープクリーナ１を示す斜視図であり、側面形状がほぼ正三角形からなる柱状体２をしたもので、その全体をサファイアにより形成するとともに、３つのエッジ部をそれぞれ掻き取り部３としてある。
【００１４】
また、図２に掻き取り部３の拡大図を示すように、掻き取り部３は実際にはシャープエッジではなく、略Ｖ字状に配置された２つの平面４，５と、その先端に設けられた先端面６とからなり、該先端面６の幅ｔは０．１〜３μｍとするとともに、サファイアのＣ軸と平面になるように構成し、かつ上記先端面６の両側に形成される２つの平面４，５は、サファイアのＡ面により構成されるように形成してある。
【００１５】
また、このテープクリーナ１を用いて磁気テープに付着する塵埃を除去するには、図８に示すように、テープクリーナ１の掻き取り部３を、磁気テープＴの走行方向（矢印の方向）に対して垂直に接触させた状態で磁気テープＴを矢印の方向に走行させることにより、磁気テープＴの表面上に付着する塵埃を除去することができる。
【００１６】
そして、本発明のテープクリーナ１によれば、掻き取り部３を構成する２つの平面がサファイアのＡ面にて形成されるようにしてあることから、掻き取り部３の形成にあたり、研削加工やラッピング加工を施したとしても脱粒がなく、また欠けやチッピングを大幅に低減することができるとともに、使用時においては高速度で走行するテープとの摺動においても摩耗し難く、長期間にわたって安定したクリーニングを施すことができる。
【００１７】
即ち、本件発明者らは、寿命の長いテープクリーナ１を開発するため、サファイアの特性について種々研究を重ねたところ、サファイアのＡ面は、Ｃ面やＲ面より高い硬度や強度を有するＭ面と同程度の硬度（ビッカース硬度：２１〜２４ＧＰａ）と強度（３点曲げ強度：６００〜９００ＭＰａ）を有するとともに、サファイアはその面方位であるＡ面と平行な方向に開削性を有することを知見した。開削性とは、切り込みを入れたときにその切り込みに沿って真っ直ぐにクラックが入ることであり、その開削面は比較的綺麗な平面に形成される。そして、従来のように、掻き取り部４３を形成する２つの平面４４、４５をサファイアのＭ面に形成したテープクリーナ４１では、Ｍ面が持つ優れた機械的特性（硬度や強度）によって、掻き取り部４３の形成時における研削加工時やラッピング加工時に欠けやチッピングの発生が殆どないものの、サファイアのＡ面と平行な方向、即ちサファイアのＭ面に垂直な方向に沿ってクラックが発生し易く、掻き取り部４３を形成する２つの平面４４、４５がそれぞれサファイアのＭ面に形成されている場合、掻き取り部４３の幅方向に微少なクラックが多数発生しているものと思われる。その為、掻き取り部４３を走行するテープＴに摺動させると、摩擦抵抗によってクラックが進展し、遂には欠けやチッピングを発生して摩耗が促進されてしまうものと思われる。
【００１８】
これに対し、本発明のテープクリーナ１は、掻き取り部３を形成する２つの平面４、５をそれぞれ、高硬度でかつ高強度を有するサファイアのＡ面にて形成してあることから、掻き取り部３の形成時における研削加工時やラッピング加工時に欠けやチッピングを発生させることが殆どなく、また、掻き取り部３の幅方向にクラックの発生も殆どないものとすることができる。しかも、サファイアは上述したようにＡ面と平行な方向に開削性を有することから、掻き取り部３を構成する２つの平面４、５をそれぞれ平滑に仕上げることができる。その為、掻き取り部３を走行するテープＴに摺動させたとしても、掻き取り部３には摩耗を促進させるクラックが殆どないため、サファイアのＡ面が持つ高い機械的特性（硬度や強度）によって、掻き取り部４３を形成する２つの平面４４、４５をサファイアのＭ面に形成した従来のテープクリーナ４１と比較して掻き取り部３の摩耗をより一層低減し、極めて長寿命のテープクリーナ１が得られることを本件発明者らは見出したのである。
【００１９】
なお、掻き取り部３の先端は先端面６のないシャープエッジである方が良いのであるが、先端面６の幅ｔが０．１μｍ未満のシャープエッジとすると、掻き取り部３を構成する２つの平面４、５をサファイアのＡ面にて形成したとしても、掻き取り部３の形成時における研削加工時やラッピング加工時に欠けやチッピングが発生し、逆に先端面６の幅ｔが３μｍを超えると、クリーニング効果が低下する。その為、先端面６の幅ｔは０．１〜３μｍとすることが好ましい。
【００２０】
次に、本発明に係るテープクリーナ１の製造方法について説明する。
【００２１】
まず、サファイアをＥＦＧ法（Ｅｄｇｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ  Ｆｉｌｍ−ｆｅｄ  Ｇｒｏｗｔｈ法）により製造する。
具体的には、高純度のアルミナを不活性雰囲気中で溶融し、このアルミナ融液と接するように内部にスリットを備えたリボン状のサファイア単結晶育成用のモリブデンダイを位置させ、アルミナ融液を毛細管作用によりモリブデンダイ上端部までアルミナ融液を誘導し、そこで種結晶（シード）と接触させ、次いでシードを上方に引き上げて単結晶アルミナであるサファイア基板の育成を行う。サファイア基板を引上育成するに当たっては、シードの主面を育成したい面方位とし、その成長軸を引き上げ軸としてセットし、引き上げれば良く、例えば、シードの主面をＡ面として引き上げれば良い。
【００２２】
このようにして得られたサファイア基板は、図３に示すように、サファイア基板３１の最も広い面３１ａをＡ面とすることができるので、研削加工にて厚み面を仕上げることにより、基準となるサファイアのＡ面を簡単に得ることができる。
【００２３】
そして、サファイアは、図４示すように六方晶系であり、その中心軸がＣ軸、これに垂直な面がＣ面（０００１）である。また、Ｃ軸から放射状にのびるＡ軸（ａ１，ａ２，ａ３）とそれに垂直な面がＡ面（１１−２０）であり、Ｒ面（１−１０２）は、図４のようにＣ軸と一定の角度（約３２．３８３゜）を有して存在する。さらにＭ面（１０−１０）は図４のようにＣ軸に平行に存在する。その為、上記サファイア基板をダイヤモンドホイール等により所定の形状に研削加工を行って図１に示すテープクリーナ１の形状に切り出すのであるが、掻き取り部３を形成する２つの平面４、５をＡ面とするには、上述したサファイアの結晶構造より上記２つの平面４、５の角度αを６０°又は１２０°とすることにより得ることができる。ただし、２つの平面４、５の角度α（交差角度）や２つの平面４、５の面方位は、研削加工時にズレを生じることがあるが、上述のクリーニング効果を維持するためには、２つの平面４、５の角度α（交差角度）が±２°以下、２つの平面４、５の面方位ズレが±２°以下の範囲内にあれば良い。
【００２４】
次いで、掻き取り部３を構成する２つの平面４、５にダイヤモンドパウダーを用いラッピング加工を行う。この際、サファイアのＡ面は加工が難しく、少量の研磨でも加工に時間がかかるのであるが、ラッピング時に加える荷重を０．４ＭＰａ程度の加圧条件下にて研磨を行うことにより、短時間でラッピング加工を行うことができる。また、ラッピング加工を粗加工と仕上げ加工の２工程に分けて、粗加工において平均粒径３〜１０μｍダイヤモンドパウダーを分散させた研磨液を供給しながら鋳鉄、銅あるいは錫のラップ盤にてラッピング加工を行った後、仕上げ加工において平均粒径２μｍ以下、好ましくは平均粒径１μｍ以下のダイヤモンドパウダーを分散させた研磨液を供給しながら銅あるいは錫のラップ盤にてラッピング加工を行うことで、更に短時間にてラッピング加工を行うことができ好適である。
【００２５】
以上のようにして得られたサファイア製のテープクリーナ１は、掻き取り部３を構成する２つの平面がそれぞれ開削性に優れるとともに、ビッカース硬度が２０ＧＰａ以上、曲げ強度が６００ＭＰａ以上と高硬度、高強度を有するサファイアのＡ面からなり、２つの平面の角度（交差角度）が６０°±２°で、かつ先端面の幅が０．１〜３μｍの範囲にあるものとすることができる。
【００２６】
なお、サファイアの面方位については、Ｘ線回折により測定することができる。また、サファイアの育成方法としてはＥＦＧ法に限らず、チョクラルスキー法等の他の育成方法を用いても良いが、育成されたサファイアの形状が円柱状体ではその後の加工効率が悪いため、板状体をしたサファイアが精度良く育成することができるＥＦＧ法を用いることが好ましい。
【００２７】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
【００２８】
図５のテープクリーナ１１は、側面形状が略四角形をした柱状体１２で、その全体がサファイアからなり、一つのエッジ部を掻き取り部１３としたもので、掻き取り部１３を構成する２つの平面１４，１５をサファイアのＡ面により形成するとともに、２つの平面１４，１５の角度α（交差角度）を６０°とし、かつ先端面（不図示）の幅を０．１〜３μｍとしてある。
【００２９】
図６のテープクリーナ３１は、図５に示すテープクリーナ１１のうち、平面１４と対向する平面と平面１５とで形成されるエッジ部を切り欠いてテーパー面１６を形成したもので、このようなテーパー面１６を設けることで、掻き取り部１３を形成する一つの平面１５の面積を少なくすることができるため、ラッピング加工に時間を要するサファイのＡ面の加工時間を少なくすることができるとともに、チッピングの発生頻度もさらに抑えることができる。なお、このような効果を得るには、平面１５の幅ｅを２ｍｍ以下とすることが有効である。
【００３０】
図７のテープクリーナ２１は、側面形状が略正六角形をした柱状体２２で、その全体がサファイアからなり、６つのエッジ部をそれぞれ掻き取り部３３としたもので、掻き取り部３３を構成する２つの平面２４，２５をサファイアのＡ面により形成するとともに、２つの平面２４，２５の角度α（交差角度）を１２０°とし、かつ先端面（不図示）の幅を０．１〜３μｍとしてある。
【００３１】
そして、図５乃至図７に示すテープクリーナ１１，２１においても図１に示すテープクリーナ１と同様の効果を奏することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの形状をしたものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で改良や変更したものでも良いことは言うまでもない。また、上述した実施形態ではテープクリーナの全体をサファイアにより形成した例を示したが、少なくとも掻き取り部のみがサファイアにより形成されていれば良い。
【００３３】
【実施例】
ここで、本発明のテープクリーナと従来のテープクリーナを用い、走行する１／２インチ幅の磁気テープと摺動させた時の磁気テープに傷が発生するまでの時間と、１０００時間経過した時の掻き取り部の摩耗量について調べる実験を行った。
【００３４】
本実験にあたり、本発明のテープクリーナには、テープクリーナ全体がサファイアよりなり、掻き取り部を構成する２つの平面がそれぞれサファイアのＡ面で、かつ先端面の幅が１μｍであるものを用い、従来のテープクリーナには、テープクリーナ全体がサファイアよりなり、掻き取り部を構成する２つの平面がそれぞれサファイアのＭ面で、かつ先端面の幅が１μｍであるもの、テープクリーナ全体がサファイアよりなり、掻き取り部を構成する２つの平面がそれぞれサファイアのＣ面で、かつ先端面の幅が１μｍであるもの、テープクリーナ全体がジルコニアセラミックスからなり、掻き取り部を構成する２つの平面の角度が６０°で、かつ先端面の幅が１μｍであるもの、テープクリーナ全体がＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックスからなり、掻き取り部を構成する２つの平面の角度６０°で、かつ先端面の幅が１μｍであるもの、テープクリーナ全体が超硬合金からなり、掻き取り部を構成する２つの平面の角度６０°で、かつ先端面の幅が１μｍであるものをそれぞれ用いた。
【００３５】
そして、各テープクリーナを、テンション５０ｇ、速度３ｍ／ｍｉｎにて往復走行する磁気テープと摺動させて実験を行い、磁気テープの傷の有無については、目視観察により判断し、各テープクリーナにおける掻き取り部の摩耗量については、１０００時間経過した後、掻き取り部先端を金属顕微鏡にて拡大した投影面（×２００倍）を観察し、磁気テープと摺動していない掻き取り部先端の部分を基準とし、この基準から磁気テープとの摺動によって凹んでいる部分の最大値を摩耗量として求めた。
【００３６】
また、各テープクリーナの掻き取り部を構成する平面のビッカース硬度（Ｈｖ）を、荷重５００ｇｆの条件にて５回測定し、その平均値をそのテープクリーナのビッカース硬度（Ｈｖ）として求めるとともに、掻き取り部を構成する平面の強度を、３点曲げ試験により求めた。
【００３７】
各テープクリーナの特性及びその結果は表１に示す通りである。
【００３８】
【表１】
0003619442.tif 000002
【００３９】
この結果、掻き取り部を構成する２つの平面がＣ面からなるテープクリーナや、掻き取り部がジルコニアセラミックス、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系セラミックス、及び超硬合金からなるテープクリーナでは、１０００時間以内で磁気テープに傷が発生し、掻き取り部の摩耗量具合を見ると、０．０２ｍｍ以上あった。
【００４０】
また、掻き取り部を構成する２つの平面をサファイアのＭ面にて形成したテープクリーナでは、１０００時間経過後でも磁気テープが傷付くことなく、長時間の使用においてもクリーニング効果を持続することができたものの、掻き取り部の摩耗量△Ｗが０．００７ｍｍ摩耗していた。
【００４１】
これに対して、掻き取り部を構成する２つの平面をサファイアのＡ面にて形成した本発明のテープクリーナは、１０００時間経過後でも磁気テープが傷付くことなく良好なクリーニング効果が得られ、また、掻き取り部の摩耗量△Ｗも０．００１ｍｍと、掻き取り部を構成する２つの平面をサファイアのＭ面にて形成した従来のテープクリーナよりもさらに摩耗量を低減することができ、より長時間の間、良好なクリーニング効果が得られることが判る。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、テープクリーナの少なくとも掻き取り部をサファイアにより形成するとともに、上記掻き取り部の形状を、略Ｖ字状に配置した２つの平面と、その先端に設けた先端面とから構成し、該先端面の幅を０．１μｍ〜３μｍとするとともに、上記２つの平面をそれぞれサファイアのＡ面にて形成したことによって、耐摩耗性に優れるとともに、掻き取り部をシャープエッジに近づけることができるため、磁気テープに傷を付けることなく塵や埃等の付着物を極めて長期間にわたって除去することができる。しかも、サファイアには鉄等の磁性不純物を実質的に含んでいないため、磁気テープに対する磁気的な影響も殆ど無く、磁気テープのクリーニングを行うのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るテープクリーナの一例を示す斜視図である。
【図２】図１の掻き取り部の一部を拡大した斜視図である。
【図３】ＥＦＧ法にて引き上げたサファイア基板と結晶構造の関係を示す模式図である。
【図４】サファイアの結晶構造を示す模式図である。
【図５】本発明に係るテープクリーナの他の例を示す斜視図である。
【図６】本発明に係るテープクリーナの他の例を示す斜視図である。
【図７】本発明に係るテープクリーナの他の例を示す斜視図である。
【図８】テープクリーナによる磁気テープのクリーニング方法を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，４１…テープクリーナ
２，１２，２２，４２…柱状体
３，１３，２３，４３…掻き取り部
４，５，１４，１５，２４，４４，４５…掻き取り部を構成する２つの平面
６…掻き取り部の先端面
Ｔ…磁気テープ
【図１】
0003619442.tif 000003
【図２】
0003619442.tif 000004
【図３】
0003619442.tif 000005
【図４】
0003619442.tif 000006
【図５】
0003619442.tif 000007
【図６】
0003619442.tif 000008
【図７】
0003619442.tif 000009
【図８】
0003619442.tif 000010