(57)【要約】【課題】体積記録密度を向上させるために薄くした磁気テープを用いた場合や、スペーシング損失を低減する為に表面を平滑化させて静摩擦係数を低減した磁気テープを用いた場合にも、磁気テープのエッジ部分での座屈発生を抑制することが可能なガイドローラー装置を提供する。【解決手段】中心軸を中心として回転する略円柱形状のローラーと、ローラーの上下に配されたフランジを有するガイドローラー装置で、ローラーは側面が略同一半径の平坦部と、平坦部の上端および下端に連続して形成され平坦部とは異なる半径のテーパー部とを有し、テーパー部の最大半径Ｒと平坦部の半径ｒとの比率がＲ／ｒ≦１．０５の条件を満たす。このとき、テーパー部の長さが１ｍｍ以下であると磁気テープの位置ずれを防止することができ、テーパー部の端部における側面接線とフランジとの成す角が鋭角で８７度以下とすることで、座屈の発生を抑制することが可能である。【選択図】図１
2005018850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を中心として回転する略円柱形状のローラーと、前記ローラーの上下に配されたフランジを有するガイドローラー装置であって、
前記ローラーは、側面が略同一半径の平坦部と、前記平坦部の上端および下端に連続して形成され前記平坦部とは異なる半径のテーパー部とを有し、
前記テーパー部の最大半径Ｒと前記平坦部の半径ｒとの比率が
Ｒ／ｒ≦１．０５
の条件を満たすことを特徴とするガイドローラー装置。
【請求項２】
前記テーパー部の長さが１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のガイドローラー装置。
【請求項３】
前記テーパー部の端部における側面接線と前記フランジとの成す角が鋭角であることを特徴とする請求項１記載のガイドローラー装置。
【請求項４】
前記テーパー部の端部における側面接線と前記フランジとの成す角が８５度以下であることを特徴とする請求項１記載のガイドローラー装置。
【請求項５】
前記テーパー部の端部における側面接線と前記フランジとの成す角が８７度以下であることを特徴とする請求項１記載のガイドローラー装置。
【請求項６】
前記テーパー部の半径が、前記平坦部との境界から端部まで一定割合で増加することを特徴とする請求項１記載のガイドローラー装置。
【請求項７】
中心軸を中心として回転する略円柱形状のローラーであって、
側面が略同一半径の平坦部と、前記平坦部の上端および下端に連続して形成され前記平坦部とは異なる半径のテーパー部とを有し、
前記テーパー部の最大半径Ｒと前記平坦部の半径ｒとの比率が
Ｒ／ｒ≦１．０５
の条件を満たすことを特徴とするローラー。
【請求項８】
中心軸を中心として回転する略円柱形状のローラーと、前記ローラーの上下に配されたフランジを有するガイドローラー装置であって、
前記ローラーは、側面が略同一半径の平坦部と、前記平坦部の上端および下端に連続して形成され前記平坦部とは異なる半径のテーパー部とを有し、
前記テーパー部の端部における側面接線と前記フランジとの成す角が鋭角であることを特徴とするガイドローラー装置。
【請求項９】
前記テーパー部の端部における側面接線と前記フランジとの成す角が８５度以下であることを特徴とする請求項８記載のガイドローラー装置。
【請求項１０】
前記テーパー部の端部における側面接線と前記フランジとの成す角が８７度以下であることを特徴とする請求項８記載のガイドローラー装置。
【請求項１１】
前記テーパー部の端部における側面接線が前記フランジと交わる点によって描かれる円の半径Ｒ’と前記平坦部の半径ｒとの比率が
Ｒ’／ｒ≦１．０５
の条件を満たすことを特徴とする請求項８記載のガイドローラー装置。
【請求項１２】
前記テーパー部の半径が、前記平坦部との境界から端部まで一定割合で増加することを特徴とする請求項８記載のガイドローラー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気テープ式記録再生装置において磁気テープを走行させる際に、磁気テープと接触して摺動回転をすることで磁気テープの走行経路を確保するガイドローラー装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３に従来の回転ヘッド型の磁気テープ式記録再生装置における回転ガイド周辺の構成例を示す。図１３は従来の磁気テープ式記録再生装置の部分斜視図であり、図１４は図１３に示した磁気テープ１の経路と磁気ヘッド２および回転ガイド５，６，７，８の位置関係を拡大して示す正面図である。また、図１５は回転ガイド５，６によって磁気テープ１を支持している状態を示した斜視図であり、図１６は、回転ガイド５，６，７，８の構造を示す断面図である。
【０００３】
従来の回転ヘッド型の磁気テープ式記録再生装置は、磁気テープ１を磁気ヘッド２に当接させるために磁気テープ１を固定ドラム３、リード４と回転ガイド５，６，７，８に沿わせて摺動させる構成を備えている。磁気テープ１は、磁気ヘッド２が正しいトラックをなぞることができるように、テープの下エッジが固定ドラム３のリード４に沿って走行するように設計される。回転ガイド５，６，７，８は、円盤状の上側フランジ９および下側フランジ１０によって円柱形状のローラー部１１を挟み込んだ構造を成しており、上側フランジ９および下側フランジ１０は磁気テープ式記録再生装置に固定されており、ローラー部１１は円筒の中心軸を回転の中心として回転可能となっている。
【０００４】
ローラー部１１は断面の半径が略均一であり、引き抜き加工で作られた後に研削仕上げを行う場合と、旋盤による切削加工だけで作る場合、及び旋盤で切削された後に研削で仕上げを行う場合がある。回転ガイド５，６，７，８の材料はステンレス鋼、アルミ合金、セラミック材、及びプラスチックなどが用いられる。なお、これらは、セラミックや金属の薄膜が表面にコーティングされている場合もある。さらに、プラスチック、及びセラミック材料を母材として用いる場合には、粒子状、及び繊維状の他材料（金属、プラスチック、セラミックなど）を内添する場合がある。これらの表面粗さは、０．１〜１０μｍの範囲である。
【０００５】
図示したような従来の磁気テープ式記録再生装置においては、磁気テープ１の走行位置を規制してリード４に沿わせる為に、固定ドラム３の前後の回転ガイド５、６は、磁気テープ１の上エッジが当該回転ガイドの上側フランジ９に沿って走行するように高さが調整される。さらにその次ぎの回転ガイド７、８は、磁気テープ１の下エッジが当該回転ガイドの下側フランジ１０に沿って走行するように高さが調整される。図１３は、回転ガイド７、８はテープの磁性面と接触し、回転ガイド５，６はテープのバック面と接触する場合の例であるが、記録再生装置によっては、回転ガイドも、固定ドラムも磁性面、及びバック面と接触する場合がある。
【０００６】
回転ガイド５，６，７，８は、磁気テープ１の上エッジ、あるいは下エッジを規制する為に、図１７に示すように磁気テープ１の走行方向に対して、若干傾くように調整して配置される。図１７（ａ）の回転ガイド５，６では、上側フランジ９側が下側フランジ１０側よりも磁気テープ１の走行方向に対して上流側に傾いており、磁気テープ１と回転ガイド５，６の摺動面間の静摩擦力によって、磁気テープ１は螺旋状に持ち上げられて上側フランジ９に押し付けられる。これにより、上エッジは上側フランジ９よりも上方には移動できず、上エッジの高さ位置が規制されている。
【０００７】
一方、図１７（ｂ）の回転ガイド７，８では、上側フランジ９側が下側フランジ１０側よりも磁気テープ１の走行方向に対して下流側に傾いており、磁気テープ１と回転ガイド７，８の摺動面間の静摩擦力によって、磁気テープ１は螺旋状に下げられて下側フランジ１０に押し付けられる。これにより、下エッジは下側フランジ１０よりも下方に移動できず、下エッジの高さ位置が規制されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１１４２０２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
次に図１８を用いて、回転ガイドと磁気テープ１との間に働く力によって、磁気テープ１が座屈を起こしてしまう不具合について説明する。図１８中では、ローラー部１１と磁気テープ１との間での最大静止摩擦力をＦ１とし、フランジと磁気テープ１とが接触することで磁気テープ１に加わる圧縮力をＦ２とし、磁気テープ１が座屈を起こしてしまう限界の圧縮力を座屈強度Ｆ３として示している。
【００１０】
磁気テープ１の上エッジあるいは下エッジは、回転ガイド５，６，７，８の上側フランジ９、あるいは下側フランジ１０に押し付けられることによって、フランジからの反力を受けて、磁気テープ１の上エッジ部あるいは下エッジ部が圧縮される。圧縮力Ｆ２が座屈強度Ｆ３よりも小さい場合には、図１８（ａ）に示すように、この圧縮力Ｆ２が静摩擦力Ｆ１を越えた時にテープは下方、あるいは上方に押し戻され圧縮力が開放される。
【００１１】
図１８（ｂ）に示すように、圧縮力Ｆ２が静摩擦力Ｆ１を越えて滑る前に、テープエッジの座屈強度Ｆ３を越えてしまうと、エッジが座屈を起こしてエッジダメージを発生してしまう。それによって、テープ幅が減少して、磁気テープ１の下エッジがリードから浮いてしまい、正確かつ安定なトラッキングをすることが困難になる。これを防ぐために、回転ガイドと磁気テープ間の静摩擦係数を低減することによって静摩擦力Ｆ１を低減し、図１８（ａ）に示すような関係にすることが有効であるが、テープ表面は、スペーシング損失を低減する為に平滑化させる傾向に有り、静摩擦係数を低減することは容易ではない。また、体積記録密度を増加させるために、テープ厚は薄くなる方向にあり座屈強度が小さくなり、エッジダメージは発生し易くなる傾向にある。
【００１２】
図１９に示すテープ切片の座屈強度は、座屈荷重（座屈強度）をＷ、テープのヤング率をＥ、テープ切片の断面二次モーメントをＩ、テープ切片の高さをｈ、テープ切片の幅をｂ、テープ切片の厚さをｔ、とすると数式１のように表される。従って、テープの厚さｔが小さくなるほど、座屈に耐える荷重（座屈荷重＝座屈強度）は小さくなる。
2005018850.tif 000003
【００１３】
しかしながら、実際に磁気テープ１が回転ガイドに巻きつけられた場合のテープ形状は、図２０（ａ）に示すように雨どい状になっているために、図中Ａ方向に座屈する場合と、Ｂ方向に座屈する場合の座屈強度は異なる。これは、Ａ方向に曲がる場合には、テープ上端の長さ方向に働く力は圧縮になる為に図２０（ｂ）に示すような座屈が起こり易い。一方、Ｂ方向に曲がる場合には、テープ上端の長さ方向に働く力は引張りになる為に座屈強度が強くなる。
【００１４】
また、図２０（ｃ）に示すように上下のフランジは固定されており、ローラー部１１は回転するために、フランジとローラー部１１との間にはクリアランスとしての空間が必要である。テープエッジがフランジに押付けられると図２０（ｃ）に示すように、磁気テープ１はＡ方向に座屈してしまう、すなわち、クリアランスの部分に入り込んで折れてしまう。また、フランジとローラー部１１が一体に形成されている場合にも、テープエッジがフランジ面に正しく当るように、図２０（ｄ）に示すような”逃げ”を設けるのが一般的である為、この場合にも磁気テープ１は、ローラー部１１の内側方向への座屈が起こり易くなる。
【００１５】
狭トラックピッチ化、短波長化、テープ薄物化に対応する回転ヘッド型、及び固定ヘッド型の磁気テープ式記録再生装置では、テープエッジの変形による誤トラッキング、及びテープエッジのダメージによって発生する脱落摩耗粉が再生信号に及ぼす悪影響、及びテープの不安定走行などの不具合が生じてしまう。
【００１６】
したがって本願発明は、体積記録密度を向上させるために薄くした磁気テープを用いた場合や、スペーシング損失を低減する為に表面を平滑化させて静摩擦係数を低減した磁気テープを用いた場合にも、磁気テープのエッジ部分での座屈発生を抑制することが可能なガイドローラー装置を提供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本願発明のガイドローラー装置は、中心軸を中心として回転する略円柱形状のローラーと、前記ローラーの上下に配されたフランジを有するガイドローラー装置であって、前記ローラーは、側面が略同一半径の平坦部と、前記平坦部の上端および下端に連続して形成され前記平坦部とは異なる半径のテーパー部とを有し、前記テーパー部の最大半径Ｒと前記平坦部の半径ｒとの比率がＲ／ｒ≦１．０５の条件を満たすことを特徴とする。
【００１８】
テーパー部の最大半径Ｒと平坦部の半径ｒとの差が５％以内であることにより、ガイドローラー装置に巻きつけられた磁気テープに伸びが発生したとしても、磁気テープが弾性変形することでガイドローラー装置との当接部分の変形に対応でき、ガイドローラー装置に巻きつけられた後の磁気テープに永久歪が発生する不良を抑制することが可能となる。
【００１９】
また、テーパー部の長さを１ｍｍ以下とすることで、テーパー部から磁気テープが受ける力によって磁気テープの走行位置がずれることを防止できる。さらに、テーパー部の端部における側面接線とフランジとの成す角を鋭角とすることにより、磁気テープがテーパー部から突出してフランジと接触した際に、フランジから磁気テープのエッジが受ける力をガイドローラー装置の外側方向への力とすることができる。ガイドローラー装置の外側方向への力を磁気テープが受けるため、磁気テープがガイドローラー装置の内側方向に屈折してしまう座屈を発生しにくくすることが可能となる。特に、テーパー部の端部における側面接線とフランジとの成す角を８７度以下とすることで、磁気テープの座屈を効果的に抑制することができる。さらに好ましくは、テーパー部の端部における側面接線とフランジとの成す角を８５度以下とすることである。このとき、テーパー部の半径が、平坦部との境界から端部まで一定割合で増加するとしてもよい。
【００２０】
また、上記課題を解決するために本願発明のローラーは、中心軸を中心として回転する略円柱形状のローラーであって、側面が略同一半径の平坦部と、前記平坦部の上端および下端に連続して形成され前記平坦部とは異なる半径のテーパー部とを有し、前記テーパー部の最大半径Ｒと前記平坦部の半径ｒとの比率がＲ／ｒ≦１．０５の条件を満たすことを特徴とする。
【００２１】
テーパー部の最大半径Ｒと平坦部の半径ｒとの差が５％以内であることにより、ローラーに巻きつけられた磁気テープに伸びが発生したとしても、磁気テープが弾性変形することでローラーとの当接部分の変形に対応でき、ローラーに巻きつけられた後の磁気テープに永久歪が発生する不良を抑制することが可能となる。
【００２２】
また、上記課題を解決するために本願発明のガイドローラー装置は、中心軸を中心として回転する略円柱形状のローラーと、前記ローラーの上下に配されたフランジを有するガイドローラー装置であって、前記ローラーは、側面が略同一半径の平坦部と、前記平坦部の上端および下端に連続して形成され前記平坦部とは異なる半径のテーパー部とを有し、前記テーパー部の端部における側面接線と前記フランジとの成す角が鋭角であることを特徴とする。
【００２３】
テーパー部の端部における側面接線とフランジとの成す角を鋭角とすることにより、磁気テープがテーパー部から突出してフランジと接触した際に、フランジから磁気テープのエッジが受ける力をガイドローラー装置の外側方向への力とすることができる。ガイドローラー装置の外側方向への力を磁気テープが受けるため、磁気テープがガイドローラー装置の内側方向に屈折してしまう座屈を発生しにくくすることが可能となる。特に、テーパー部の端部における側面接線とフランジとの成す角を８７度以下とすることで、磁気テープの座屈を効果的に抑制することができる。さらに好ましくは、テーパー部の端部における側面接線とフランジとの成す角を８５度以下とすることである。
【００２４】
テーパー部の端部における側面接線がフランジと交わる点によって描かれる円の半径Ｒ’と平坦部の半径ｒとの比率がＲ’／ｒ≦１．０５の条件を満たすことで、半径Ｒと平坦部の半径ｒとの差が５％以内となる。これにより、ガイドローラー装置に巻きつけられた磁気テープに伸びが発生したとしても、磁気テープが弾性変形することでガイドローラー装置との当接部分の変形に対応でき、ガイドローラー装置に巻きつけられた後の磁気テープに永久歪が発生する不良を抑制することが可能となる。このとき、テーパー部の半径が、平坦部との境界から端部まで一定割合で増加するとしてもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明を適用したガイドローラー装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお本願発明は、以下の記述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において適宜変更可能である。
【００２６】
回転ヘッド型磁気記録再生装置に用いられる本発明のガイドローラー装置の構造を断面図を図１に示す。ガイドローラー装置２０は、円盤状の上側フランジ２１および下側フランジ２２によって略円柱形状のローラー部２３を挟み込んだ構造を成している。上側フランジ２１および下側フランジ２２は磁気テープ式記録再生装置に固定されており、ローラー部２３は円柱の中心軸を回転の中心として回転可能となっている。
【００２７】
ローラー部２３には、断面が同一半径の円柱状部分である平坦部２４と、端部に向かって断面の半径が大きくなるテーパー部２５とが形成されている。平坦部２４は、ガイドローラー装置２０の中央部分に形成された部分であり、平坦部２４が磁気テープと当接することで磁気テープを支持する。テーパー部２５は、平坦部２４に連続して平坦部２４の両端に形成された部分であり、図１では一定の割合で断面の半径が増加する傾斜を成している。また、上側フランジ２１および下側フランジとローラー部２３との間には微小な隙間であるクリアランス２６が設けられており、ローラー部２３が回転する際に上側フランジ２１および下側フランジ２２と接触することが無いように設計されている。
【００２８】
ローラー部２３は、例えばステンレス鋼、アルミ合金、セラミック材、及びプラスチックなどの材料が用いられる。また、セラミックや金属の薄膜が表面にコーティングされているとしてもよい。さらに、プラスチック、及びセラミック材料を母材として用いる場合には、粒子状、及び繊維状の他材料（金属、プラスチック、セラミックなど）を内添する場合がある。これらの表面粗さは、０．１〜１０μｍの範囲である。
【００２９】
図２に本発明のガイドローラー装置２０を用いた磁気テープ式記録再生装置におけるガイドローラー装置２０周辺の部分斜視図を示す。本発明の磁気テープ式記録再生装置も従来例と同様に、磁気テープ３１を磁気ヘッド３２に当接させるために磁気テープ３１を固定ドラム３３、リード３４とガイドローラー装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに沿わせて摺動させる構成を備えている。また、磁気テープ３１は厚さが３〜６μｍであって、一方面に磁性膜を有し他方面のバックコート層の有無は問わない。
【００３０】
磁気テープ３１は、磁気ヘッド３２が正しいトラックをなぞることができるように、テープの下エッジが固定ドラム３３のリード３４に沿って走行するように設計されている。このとき、磁気テープ３１がリード３４に沿って走行する速度は、０．１ｍｍ／ｓｅｃ〜３０ｍ／ｓｅｃ程度である。
【００３１】
図３は図２に示した磁気テープ３１の経路と磁気ヘッド３２およびガイドローラー装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの位置関係を拡大して示す正面図である。磁気テープ３１の走行位置を規制してリード３４に沿わせる為に、固定ドラム３３の前後のガイドローラー装置２０ａ，２０ｂは、磁気テープ３１の上エッジが当該回転ガイドの上側フランジ２１に沿って走行するように高さが調整される。さらにその次ぎのガイドローラー装置２０ｃ，２０ｄは、磁気テープ３１の下エッジが当該回転ガイドの下側フランジ２２に沿って走行するように高さが調整される。
【００３２】
図４はガイドローラー装置２０によって磁気テープ３１を支持している状態を示した斜視図である。磁気テープ３１の走行方向を折り曲げたい位置にガイドローラー装置２０が配置され、長軸方向を回転中心として回転可能に保持されているローラー部２３の側面に磁気テープ３１が当接することで、磁気テープ３１の走行経路が支持される。図１に示したようにローラー部２３は平坦部２４とテーパー部２５とが形成されており、磁気テープ３１の大部分は平坦部２４と当接し、テーパー部２５とは一部分で当接することになる。
【００３３】
図２乃至図４では、ガイドローラー装置２０ｃ，２０ｄは磁気テープ３１の磁性面と接触し、ガイドローラー装置２０ａ，２０ｂは磁気テープ３１のバック面と接触する場合の例であるが、記録再生装置によっては、ガイドローラー装置２０も、固定ドラム３３も磁性面、及びバック面と接触する場合がある。
【００３４】
図５は、本発明のガイドローラー装置２０に磁気テープ３１を巻きつけた状態を示す模式図であり、図５（ａ）はガイドローラー装置２０の上側を拡大した断面図であり、図５（ｂ）はガイドローラー装置２０に巻きついた磁気テープ３１の雨どい形状を示す模式図である。図５（ａ）に示すように、本発明のガイドローラー装置２０のローラー部２３にテーパー部２５を形成することで、磁気テープ３１が上側フランジ２１または下側フランジ２２側に接触する場合には、磁気テープ３１はテーパー部２５に沿うために磁気テープ３１のエッジはローラー部２３の外側方向に屈折する。
【００３５】
円柱形状に磁気テープが巻きついた状態では、図５（ｂ）に示すように磁気テープは雨どい状になっているために、テープエッジの図中Ａ方向に加わる力はテープ内側では圧縮になり、図中Ｂ方向に加わる力は引張りになる。しかし、図５（ａ）に示したように、磁気テープ３１のエッジはローラー部２３の外側方向に屈折して折れ、フランジと磁気テープ３１とが接触した際に磁気テープ３１に加わる座屈荷重は、図中Ｂ方向である外側に向いた力として加わるため、座屈強度を増加させることができる。
【００３６】
フランジと磁気テープ３１のエッジとが接触したときに、座屈荷重によりＢ方向に力が働くようにして、座屈強度を増加させることができるため、狭トラック化、短波長化、テープ薄物化に伴なって生じるテープエッジの変形によるトラッキング・ミスや、テープの不安定走行、及びテープ薄物化に伴って発生し易くなるエッジダメージを防ぐことができる。
【００３７】
ここで座屈強度とは、磁気テープ３１がガイドローラー装置２０に当接して巻きついた状態で、磁気テープ３１のエッジがクリアランス２６の内側に変形して座屈を起こしてしまう限界の圧縮力のことを言う。また座屈荷重とは、磁気テープ３１と上側フランジ２１または下側フランジ２２とが接触した場合に、フランジから磁気テープ３１に加わる力のことを言う。
【００３８】
［実施例１］
次に、図６にローラー部２３の上側半分を拡大した断面図を示し、各部の寸法や角度を定義し、平坦部２４とテーパー部２５の設計について説明する。平坦部２４の円柱形状の長さは磁気テープ３１の幅と同等か若干小さいものとするが、ここでは特に限定はしない。また、平坦部２４の円柱形状の底面を成す円の半径をガイド半径ｒとする。ガイドローラー装置２０の長手方向に沿ったテーパー部２５の長さをＬとし、テーパー部２５の断面が最大な位置である端部の半径をテーパー半径Ｒとする。また、ガイド半径ｒとテーパー半径Ｒとの差をガイド半径増加分ｒ’＝Ｒ−ｒとする。また、テーパー部２５と平坦部２４とが成す角をテーパー角θとする。
【００３９】
原理的には、テーパー部２５の長さＬとテーパー角θの値がいくつであっても、大小の違いがあるにしてもテーパー部２５を形成したことによる座屈荷重の増加は見られるはずである。しかし、テーパー部２５の長さＬが大きくなりすぎると、ガイドローラー装置２０に当接している磁気テープ３１が安定して走行せずに、ガイドローラー装置２０の側面における位置が変化してしまう。これは、テーパー部２５が平坦部２４に対して角度をもった斜面として形成されているため、磁気テープ３１に対して平坦部２４方向へ移動させる力が働いてしまうからである。磁気テープ３１のガイドローラー装置２０側面位置を安定させるためには、テーパー部２５の長さＬは１ｍｍ以下であれば良いことが実験的に分かっている。したがって、テーパー部の長さＬは１ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００４０】
また、磁気テープ３１はガイドローラー装置２０の側面に当接して巻きついているため、磁気テープ３１の平坦部２４と接している部分とテーパー部２５と接している部分では、ローラー部２３側面での円弧の長さが異るものとなる。したがって、テーパー部２５に接している部分では磁気テープ３１が伸びてしまう。磁気テープ３１はある程度の弾性変形を行うことが出来るが、テーパー部２５での磁気テープ３１の伸びが永久歪とならないようにテーパー半径Ｒを制限する必要がある。
【００４１】
ガイドローラー装置２０に磁気テープ３１が巻き付けられた時の、巻き付けられた部分での磁気テープ３１の長さはローラー部２３の断面半径に比例する。したがって、テーパー部２５で最も半径が大きい部分である端部のテーパー半径Ｒと、平坦部２４の断面半径であるガイド半径ｒとの比率が一定範囲内となるようにする。ガイド半径増加分ｒ’＝Ｒ−ｒであるので、ガイドローラー装置２０に巻きついた磁気テープ３１の歪はｒ’／ｒとあらわされる。又、ガイド半径増加分ｒ’は、テーパー部２５の長さＬとテーパー角θからｒ’＝Ｌ×ｔａｎθと表される。
【００４２】
従って、磁気テープ３１の歪は、下記のように表される。
【数１】
2005018850.tif 000004
一般に、磁気テープ３１が弾性変形できる範囲を超えてしまい、永久歪を残す限界の歪は５％である為、Ｒ／ｒ≦１．０５であると共に、数式１の値を５％以下にする必要があり、
【数２】
2005018850.tif 000005
の条件を満たす範囲でテーパー部２５の長さＬとテーパー角θを設定する。また、上述した様に磁気テープ３１の位置ずれを抑制するためにテーパー部２５の長さＬはＬ≦１ｍｍの条件を満たす必要がある。
【００４３】
一例として、ガイド半径ｒを２ｍｍとした場合の数式２を満たすテーパー部２５の長さＬとテーパー角θとの関係を図７のグラフに示す。グラフの横軸はテーパー部２５の長さＬを示し、縦軸はテーパー角θを用いてｔａｎθを計算した値を示す。グラフ中の曲線は数式２で示したＬ×ｔａｎθ／ｒ≦０．０５の境界を示し、Ｌ＝１ｍｍの直線は磁気テープ３１の位置ずれを生じさせるテーパー部２５の限界長さを示している。数式２の不等式を満たす範囲は図７の斜線領域であり、テーパー部２５の長さＬとテーパー角θとが斜線領域内であれば、磁気テープ３１の位置ずれと永久歪の発生を抑制することが可能である。
【００４４】
実際に、ガイド半径ｒを２ｍｍとして、テーパー部の長さＬとテーパー角θを変化させて、磁気テープの位置ずれと永久歪の発生を調べた結果を図７中に図示した。図中白抜きの丸で示した点が、磁気テープの位置ずれも永久歪も発生しなかった例である。図中バツ印で示した点が、磁気テープの位置ずれまたは永久歪が発生した例である。図７から明らかなように、数式２の不等式を満たすようにテーパー部の長さＬとテーパー角θとを設定することで、磁気テープの位置ずれと永久歪の発生を効果的に抑制することが出来ることがわかる。
【００４５】
［実施例２］
次に、磁気テープ３１のエッジがフランジと接触した場合に、磁気テープ３１に座屈が生じる不具合に関して調査を行った。図８にガイドローラー装置２０の上半分を拡大した断面図を示し、各部の寸法や角度を定義し、平坦部２４とテーパー部２５の設計について説明する。
【００４６】
ローラー部２３に巻きつけられた磁気テープ３１は、平坦部２４とテーパー部２５に当接するだけではなく、図８に示したように、エッジがフランジと接触するまでテーパー部２５からクリアランス２６の間隔分突出する。クリアランス２６の幅は小さいために、テーパー部２５から突出している磁気テープ３１のエッジは平板状であり、テーパー部２５の接線方向に真っ直ぐ突出してフランジと接触すると考えてよい。
【００４７】
平坦部２４の円柱形状の長さは磁気テープ３１の幅と同等か若干小さいものとするが、ここでは特に限定はしない。また、平坦部２４の円柱形状の底面を成す円の半径をガイド半径ｒとする。ローラー部２３の側周面に当接させて巻きつけた磁気テープ３１が、上側フランジ２１または下側フランジ２２と接触する位置が描く円弧の半径を接触半径Ｒ’とし、ガイド半径ｒと接触半径Ｒ’との差をフランジ半径増加分ｙ＝Ｒ’−ｒとする。
【００４８】
ガイドローラー装置２０の長手方向に沿ったテーパー部２５の長さをＬとし、上側フランジ２１または下側フランジ２２とローラー部２３との間に確保された隙間であるクリアランス２６の幅をＬ’とする。また、テーパー部２５の端部における接線とフランジとが成す角をフランジ接触角αとする。
【００４９】
上述した実施例１と同様にして、磁気テープ３１に位置ずれと永久歪が発生しない条件を検討する。テーパー部２５が磁気テープ３１に対して平坦部２４方向へ移動させる力を加えて、ガイドローラー装置２０に当接している磁気テープ３１が安定して走行せずに、ガイドローラー装置２０の側面における位置が変化してしまうのは実施例１と同様である。したがって、磁気テープ３１のガイドローラー装置２０側面位置を安定させるためには、テーパー部２５の長さＬは１ｍｍ以下であれば良いことが実験的に分かっている。したがって、テーパー部の長さＬは１ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００５０】
また、磁気テープ３１はガイドローラー装置２０の側面に当接して巻きつき、フランジと接触するまでテーパー部２５から突出していているため、磁気テープ３１の平坦部２４と接している部分と上側フランジ２１または下側フランジ２２と接触している部分では、磁気テープ３１の長さが異るものとなる。したがって、上側フランジ２１または下側フランジ２２に接している部分では磁気テープ３１が伸びてしまう。磁気テープ３１はある程度の弾性変形を行うことが出来るが、上側フランジ２１または下側フランジ２２と接触する位置での磁気テープ３１の伸びが永久歪とならないように接触半径Ｒ’を制限する必要がある。磁気テープ３１が最も大きく伸びる部分は、磁気テープ３１のエッジが上側フランジ２１または下側フランジ２２と接触する部分である。
【００５１】
ガイドローラー装置２０に磁気テープ３１が巻き付けられて、図５（ｂ）のように雨どい形状を成すとき、磁気テープ３１の長さは雨どい形状の円弧の半径に比例する。したがって、上側フランジ２１または下側フランジ２２と接触するエッジでの接触半径Ｒ’と、平坦部２４の断面半径であるフランジ半径増加分ｙとの比率が一定範囲内となるようにする。フランジ半径増加分ｙ＝Ｒ’−ｒであるので、磁気テープ３１の歪はｙ／ｒとあらわされる。又、フランジ半径増加分ｙは、テーパー部２５の長さＬとクリアランス２６の幅Ｌ’とテーパー角θからｙ＝（Ｌ＋Ｌ’）／ｔａｎαと表される。
【００５２】
平坦部２４に巻き付けられた部分での磁気テープ３１の長さｘは、テープの巻き付け角をβ（度）とすると、ガイド半径ｒであるから、ｘ＝２πｒ・（β／３６０）となる。また同様に、テーパー部２５から突出して磁気テープ３１の引張り歪みが最も大きい部分である、フランジと接触するエッジでの磁気テープ３１の長さｘ＋Δｘは、ｘ＋Δｘ＝２π（ｒ＋ｙ）・（β／３６０）となる。
【００５３】
従って、その時の磁気テープの歪Δｘ／ｘは、
【数３】
2005018850.tif 000006
と表される。
【００５４】
一般に、磁気テープ３１が弾性変形できる範囲を超えてしまい、永久歪を残す限界の歪は５％である為、一般に、磁気テープ３１が永久歪を残す限界の歪は５％である為、Ｒ’／ｒ≦１．０５であると共に、数式３の値を５％以下にする必要があり、
【数４】
2005018850.tif 000007
の条件を満たす範囲でテーパー部２５の長さＬとクリアランス２６の幅をＬ’とフランジ接触角αを設定する。また、上述した様に磁気テープ３１の位置ずれを抑制するためにテーパー部２５の長さＬはＬ≦１ｍｍの条件を満たす必要がある。
【００５５】
次に、磁気テープ３１が上側フランジ２１または下側フランジ２２と接触して、フランジから磁気テープ３１のエッジに座屈荷重が加わった場合の座屈の発生について実験を行って検証した。
【００５６】
図９は、磁気テープ３１に座屈荷重を加える方法について説明する断面図である。ガイドローラー装置２０に磁気テープ３１を巻きつけて、テーパー部２５から一定のクリアランス２６の幅Ｌ’だけ突出させ、歪ゲージ３５で押し板３６を磁気テープ３１のエッジに一定の力で押し付ける。図中では、ガイドローラー装置２０の上側だけを拡大して示している。
【００５７】
歪ゲージ３５は、押し板３６に対して一定の荷重を加える部材であり、例えば、金属の表面に抵抗線を貼り、荷重によって金属の変形に応じた抵抗線の伸び縮みに起因する抵抗値の増減を利用して荷重を測定するものがある。押し板３６は平板な板状の部材であり、ローラー部２３の中心軸に対して垂直に配され、磁気テープ３１のエッジと接触すると共に、歪ゲージ３５から加えられた荷重を磁気テープ３１に伝達する。歪ゲージ３５が押し板３６を介して磁気テープ３１のエッジに加える荷重は、ローラー部２３の中心軸方向に沿った荷重となる。
【００５８】
図８での説明と同様に、平坦部２４の円柱形状の底面を成す円の半径をガイド半径ｒとする。テーパー部２５の接線が押し板３６と接触する位置とローラー部２３の中心軸との距離を接触半径Ｒ’とし、ガイド半径ｒと接触半径Ｒ’との差をフランジ半径増加分ｙ＝Ｒ’−ｒとする。また、ガイドローラー装置２０の長手方向に沿ったテーパー部２５の長さをＬとし、押し板３６とローラー部２３との間に確保された隙間であるクリアランス２６の幅をＬ’とする。また、テーパー部２５の端部における接線と押し板３６とが成す角をフランジ接触角αとする。
【００５９】
図１０に示すように、磁気テープ３１は、ガイドローラー装置２０の円周の半分、すなわち中心角度１８０度に相当する長さをローラー部２３に当接させ、磁気テープ３１の両端を１０ｇ重の力で引っ張ることでガイドローラー装置２０に巻きつけた。
【００６０】
ここでは、ガイド半径ｒを２ｍｍとし、クリアランス２６の幅Ｌ’を５ｍｍとし、テーパー部の長さＬを１ｍｍとし、磁気テープ３１の厚さを５μｍとした。歪ゲージ３５が磁気テープ３１に加える荷重を増加させていき、磁気テープ３１に座屈が発生した荷重を座屈荷重とする。以上の条件でフランジ接触角αを変化させて、座屈荷重とフランジ接触角αとの関係を調べた結果を図１１のグラフに示す。
【００６１】
図１１の横軸はフランジ接触角αの角度を示し、縦軸は磁気テープ３１に座屈が発生した座屈荷重を示している。また、図中の丸印は図９および図１０に示した実験方法で測定した値をプロットしたものである。グラフから明らかなように、フランジ接触角αが鋭角の領域では座屈荷重が大きく、特にフランジ接触角αが８７度以下では急激に座屈荷重が大きくなることがわかる。また、フランジ接触角αが８５度以下の領域では座屈荷重は１５ｇ重以上となっており、磁気テープに座屈が発生しにくくなっている。フランジ接触角αが小さくなりすぎると、僅かに座屈荷重は減少し始めるものの、フランジ接触角αが８７度より大きい場合の座屈荷重と比較すると、十分に座屈荷重が大きいといえる。
【００６２】
したがって、フランジ接触角αが鋭角、好ましくは８７度、さらに好ましくは８５度以下となるようにテーパー部２５を設計することで、磁気テープ３１がフランジと接触した場合にも座屈が発生しにくくなる。
【００６３】
また上述した様に、磁気テープ３１で永久歪が発生するのことを抑制するために、数式４の条件を満たす範囲でテーパー部２５の長さＬとフランジ接触角αを設定する。さらに、磁気テープ３１の位置ずれを抑制するためにテーパー部２５の長さＬはＬ≦１ｍｍの条件を満たす必要がある。
【００６４】
一例として、ガイド半径ｒを２ｍｍとした場合での数式４を満たすテーパー部２５の長さＬとフランジ接触角αの領域を図１２のグラフに示す。グラフの横軸はテーパー部２５の長さＬを示し、縦軸はフランジ接触角αを示している。グラフ中の曲線は数式４で示した（Ｌ＋Ｌ’）／（ｒ・ｔａｎα）≦０．０５の境界を示し、Ｌ＝１ｍｍの直線は磁気テープ３１の位置ずれを生じさせるテーパー部２５の限界長さを示している。また、α＝８７度の直線は磁気テープ３１の座屈強度が向上する境界を示している。数式４の不等式とＬ≦１，α≦８７を満たす範囲は図１２の斜線領域であり、テーパー部２５の長さＬとフランジ接触角αとが斜線領域内であれば、磁気テープ３１の位置ずれと永久歪と座屈の発生を抑制することが可能である。
【００６５】
実際に、ガイド半径ｒを２ｍｍとして、テーパー部の長さＬとフランジ接触角αを変化させて、磁気テープの位置ずれと永久歪と座屈の発生を調べた結果を図１２中に図示した。ローラー部２３と押し板３６の間隔であるクリアランス２６の幅Ｌ’は、ローラー部２３とフランジとの代表的な幅である０．５ｍｍとした。図中白抜きの丸で示した点が、磁気テープの位置ずれも永久歪も座屈も発生しなかった例である。図中バツ印で示した点が、磁気テープの位置ずれまたは永久歪が発生した例である。図１２から明らかなように、数式４の不等式を満たすようにテーパー部の長さＬとテーパー角θとを設定することで、磁気テープの位置ずれと永久歪の発生を効果的に抑制することが出来ることがわかる。
【００６６】
フランジと磁気テープのエッジとが接触したときに、座屈荷重によりガイドローラー装置の外側に力が働くようにして、座屈強度を増加させることができるため、狭トラック化、短波長化、テープ薄物化に伴なって生じるテープエッジの変形によるトラッキング・ミスや、テープの不安定走行、及びテープ薄物化に伴って発生し易くなるエッジダメージを防ぐことができる。
【００６７】
【発明の効果】
テーパー部の最大半径Ｒと平坦部の半径ｒとの差が５％以内であることにより、ガイドローラー装置に巻きつけられた磁気テープに伸びが発生したとしても、磁気テープが弾性変形することでガイドローラー装置との当接部分の変形に対応でき、ガイドローラー装置に巻きつけられた後の磁気テープに永久歪が発生する不良を抑制することが可能となる。
【００６８】
また、テーパー部の長さを１ｍｍ以下とすることで、テーパー部から磁気テープが受ける力によって磁気テープの走行位置がずれることを防止できる。さらに、テーパー部の端部における側面接線とフランジとの成す角を鋭角とすることにより、磁気テープがテーパー部から突出してフランジと接触した際に、フランジから磁気テープのエッジが受ける力をガイドローラー装置の外側方向への力とすることができる。ガイドローラー装置の外側方向への力を磁気テープが受けるため、磁気テープがガイドローラー装置の内側方向に屈折してしまう座屈を発生しにくくすることが可能となる。特に、テーパー部の端部における側面接線とフランジとの成す角を８７度以下とすることで、磁気テープの座屈を効果的に抑制することができる。さらに好ましくは、テーパー部の端部における側面接線とフランジとの成す角を８５度以下とすることである。このとき、テーパー部の半径が、平坦部との境界から端部まで一定割合で増加するとしてもよい。
【００６９】
テーパー部の端部における側面接線がフランジと交わる点によって描かれる円の半径Ｒ’と平坦部の半径ｒとの比率がＲ’／ｒ≦１．０５の条件を満たすことで、半径Ｒと平坦部の半径ｒとの差が５％以内となる。これにより、ガイドローラー装置に巻きつけられた磁気テープに伸びが発生したとしても、磁気テープが弾性変形することでガイドローラー装置との当接部分の変形に対応でき、ガイドローラー装置に巻きつけられた後の磁気テープに永久歪が発生する不良を抑制することが可能となる。このとき、テーパー部の半径が、平坦部との境界から端部まで一定割合で増加するとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転ヘッド型磁気記録再生装置に用いられる本発明のガイドローラー装置の構造を示す断面図である。
【図２】本発明のガイドローラー装置を用いた磁気テープ式記録再生装置におけるガイドローラー装置周辺の部分斜視図である。
【図３】磁気テープの経路と磁気ヘッドおよびガイドローラー装置の位置関係を拡大して示す正面図である。
【図４】ガイドローラー装置によって磁気テープを支持している状態を示した斜視図である。
【図５】本発明のガイドローラー装置に磁気テープを巻きつけた状態を示す模式図であり、図５（ａ）はガイドローラー装置の上側を拡大した断面図、図５（ｂ）はガイドローラー装置に巻きついた磁気テープの雨どい形状を示す模式図である。
【図６】実施例１でのローラー部の上側半分を拡大した断面図を示し、各部の寸法や角度を定義し、平坦部とテーパー部の設計について説明する図である。
【図７】ガイド半径ｒを２ｍｍとした場合の数式２を満たすテーパー部の長さＬとテーパー角θとの関係を示すグラフである。
【図８】実施例２でのガイドローラー装置の上半分を拡大した断面図を示し、各部の寸法や角度を定義し、平坦部とテーパー部２５の設計について説明する図である。
【図９】磁気テープに座屈荷重を加える方法について説明する断面図である。
【図１０】磁気テープをローラー部に当接させ、磁気テープの両端を引っ張ることでガイドローラー装置に巻きつけた状態を示す模式図である。
【図１１】歪ゲージが磁気テープに加える荷重を増加させていき、磁気テープに座屈が発生した荷重である座屈荷重を測定した結果を示すグラフである。
【図１２】ガイド半径ｒを２ｍｍとした場合での数式４を満たすテーパー部の長さＬとフランジ接触角αの領域を示すグラフである。
【図１３】従来の磁気テープ式記録再生装置の磁気ヘッド周辺の構成を示す図であり、磁気ヘッド周辺の斜視図である。
【図１４】従来の磁気テープ式記録再生装置の磁気ヘッド周辺の構成を示す図であり、磁気テープの流れ方向に沿って部材の並びを説明する図である。
【図１５】従来の磁気テープ式記録再生装置の磁気ヘッド周辺の構成を示す図であり、回転ガイド周辺を拡大して示す斜視図である。
【図１６】従来の磁気テープ式記録再生装置の磁気ヘッド周辺の構成を示す図であり、回転ガイドの断面図である。
【図１７】従来の磁気テープ式記録再生装置における、回転ガイドの傾きと回転方向による磁気テープの位置規制の原理を説明する斜視図であり、図１７（ａ）は上エッジ規制の場合を示し、図１７（ｂ）は下エッジ規制の場合を示している。
【図１８】エッジダメージ発生のメカニズムを説明するグラフであり、静摩擦力と圧縮圧力と座屈強度の関係を示す図である。図１８（ａ）はエッジダメージが発生しない場合を示し、図１８（ｂ）はエッジダメージが発生する場合を示している。
【図１９】テープ切片モデルの各寸法について記号を用いて説明する図である。
【図２０】テープエッジに折れが発生する状況を説明する図であり、図２０（ａ）は磁気テープが回転ガイドに巻き付いた部分の形状と加わる力を示し、図２０（ｂ）は雨どい形状の内側にテープが折れた場合の模式図を示し、図２０（ｃ）はテープエッジが内側に折れたときの回転ガイドの断面図を示し、図２０（ｄ）はフランジとローラー部が一体に形成されている場合にフランジとローラー部の間に形成する”逃げ”を説明する断面図である。
【符号の説明】
１，３１    磁気テープ
２，３２    磁気ヘッド
３，３３    固定ドラム
４，３４    リード
５，６，７，８    回転ガイド
９，２１    上側フランジ
１０，２２    下側フランジ
１１，２３    ローラー部
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ    ガイドローラー装置
２４    平坦部
２５    テーパー部
２６    クリアランス
３５    歪ゲージ
３６    押し板
【図１】
2005018850.tif 000008
【図２】
2005018850.tif 000009
【図３】
2005018850.tif 000010
【図４】
2005018850.tif 000011
【図５】
2005018850.tif 000012
【図６】
2005018850.tif 000013
【図７】
2005018850.tif 000014
【図８】
2005018850.tif 000015
【図９】
2005018850.tif 000016
【図１０】
2005018850.tif 000017
【図１１】
2005018850.tif 000018
【図１２】
2005018850.tif 000019
【図１３】
2005018850.tif 000020
【図１４】
2005018850.tif 000021
【図１５】
2005018850.tif 000022
【図１６】
2005018850.tif 000023
【図１７】
2005018850.tif 000024
【図１８】
2005018850.tif 000025
【図１９】
2005018850.tif 000026
【図２０】
2005018850.tif 000027