(57)【要約】【課題】磁気テープの走行面（胴部）及びガイド面（フランジ内側面）に表面処理を行い、耐摩耗性に優れ、安定したテープ走行性と起動トルクの低減を実現し得るテープガイドを提供する。【解決手段】テープガイドは、テープガイドを構成するＡｌ合金基材５１の表面に形成された陽極酸化皮膜５２と、陽極酸化皮膜５２の複数の細孔を充填する硬質潤滑材層５６ｂ及び陽極酸化皮膜５２の表面を覆う硬質潤滑材層５６ａと、を含み、硬質潤滑材層５６ａの表面は、陽極酸化皮膜の複数の細孔部において凹部５７を形成している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴部と当該胴部の両端のフランジ部とを備えたＡｌ合金基材と、
当該Ａｌ合金基材の表面に形成された陽極酸化皮膜と、
少なくとも前記胴部表面及び前記フランジ部の両内側面の前記陽極酸化皮膜の表面に形成された、前記陽極酸化皮膜の複数の細孔を充填しかつ前記陽極酸化皮膜の前記表面を覆う硬質潤滑材層と、
を含み、
当該硬質潤滑材層の表面は、前記陽極酸化皮膜の複数の前記細孔部において凹部を形成していることを特徴とする、磁気テープを走行させる走行装置に備えられたテープガイド。
【請求項２】
前記陽極酸化皮膜の複数の前記細孔は直径φ１０〜５０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のテープガイド。
【請求項３】
前記硬質潤滑材層はナノカーボンからなることを特徴とする請求項１又は２に記載のテープガイド。
【請求項４】
前記硬質潤滑材層はフラーレンからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のテープガイド。
【請求項５】
前記硬質潤滑材層はフラーレンＣ６０からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のテープガイド。
【請求項６】
前記硬質潤滑材層の表面にさらに潤滑剤を埋め込んだことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のテープガイド
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気テープに対して磁気情報の記録再生を行う磁気テープドライブに関し、特に走行中のテープの案内するテープガイドに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばコンピュータの記憶装置のバックアップとして磁気テープを記録媒体とする磁気記録再生装置においては、磁気テープの走行を案内するためにテープガイドが設けられている。このテープガイドには、軽量化等からＡｌ合金が多く用いられてきたが、Ａｌ合金は耐摩耗性が低いので、磁気テープとの摺動面の耐摩耗性を高めるために、陽極酸化皮膜の形成をベースとした表面処理が適用されてきた。
【０００３】
Ａｌ合金磁気テープ用摺動部材の磁気テープ用部材において、耐摩耗性を向上させるために、表面に陽極酸化皮膜を形成し、さらに熱伝導性、導電性を向上させるために、陽極酸化皮膜が有する深さ方向の多数の空隙に銀、銅、金等の非磁性金属を析出含浸させる方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、アルミニウム又はその合金の表面処理法で、アクリル樹脂組成物を含む電解液を用いて通電してアクリル樹脂組成物と複合した陽極酸化被膜を形成すると、陽極酸化被膜の表面を耐食性、耐摩耗性のアクリル樹脂組成物が覆うとともに、陽極酸化被膜の多数の孔にこのアクリル樹脂が深く浸透することが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、アルミニウム基板に陽極酸化法で形成したアルマイト層の表面に、パラフィン系の液を希釈して塗布し、この液をアルマイト層の通電孔に含浸してから
加熱、焼き付けを行なうと、通電孔中に、パラフィン系の液が熱分解されて潤滑性に富んだカーボン保護膜が形成されることが開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
一方、これまでのテープガイドでは、陽極酸化皮膜を形成させない場合、基材のＡｌ合金表面に発生する自然酸化膜を除去し、洗浄しみなどの悪影響を避けるためクロメート処理を施したＮｉメッキ膜を堆積し、さらにその上に硬質潤滑膜をコーティングするという構成がとられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−１９５９５２号公報
【特許文献２】特開昭６３−１０９１９５号公報
【特許文献３】特開平１−２１１２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
磁気記録密度を上げるために、磁気テープはヘッド上を安定して走行しなければならない。テープガイドのガイド部の耐摩耗性が不十分であると、走行する磁気テープによってガイド部が摩耗して粉塵が発生し、ガイド部には溝が形成される。発生した粉塵は、磁気ヘッドに付着してノイズや故障の原因となるおそれがある。また、ガイド部に形成された溝によって、磁気テープは巾方向に振れるようになり、記録エラーの原因となるおそれがある。
【０００９】
特許文献１に開示されているように、陽極酸化皮膜の空隙部に非磁性金属を含浸した構成とすると、非磁性金属の硬さが低いために耐摩耗性が十分に高くならないという問題があった。特許文献２では陽極酸化被膜の表面を耐摩耗性のアクリル樹脂組成物が覆うとしているが、この場合もやはりアクリル樹脂組成物では耐摩耗性が不十分であるという問題があった。さらに、特許文献３に記載の方法では、アルマイト層の通電孔に埋め込まれたカーボンは、パラフィン系の溶剤から加熱生成したものであるので、潤滑性はしめすものの、耐摩耗性は十分でないという問題があった。
【００１０】
Ａｌ合金基材に陽極酸化皮膜を形成させずに、最表面にＺｒＮ膜をコーティングした場合、その表面エネルギー（表面張力）から磁気テープとの吸着が懸念され、結果として起動トルクが上昇する。また、数μｍもの大きな粒子（ドロップレット）が発生するため、表面を研磨すると、その砥粒や研磨痕の凹凸から、一定使用後（たとえば耐久性試験後）には樹脂製である磁気テープの劣化や起動トルク上昇を招くという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたもので、磁気テープの走行面（胴部）及びガイド面（フランジ内側面）に表面処理を行い、耐摩耗性に優れ、安定したテープ走行性と起動トルクの低減を実現し得るテープガイドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のテープガイドの特徴は、磁気テープを走行させる走行装置に備えられ、胴部とその胴部の両端のフランジとを備えたＡｌ合金基材と、そのＡｌ合金基材の表面に形成された陽極酸化皮膜と、少なくとも胴部表面及びフランジの両内側面の陽極酸化皮膜の表面に形成された、その陽極酸化皮膜の複数の細孔を充填しかつ陽極酸化皮膜の表面を覆う硬質潤滑材層と、を含み、その硬質潤滑材層の表面は、陽極酸化皮膜の複数の細孔部において凹部を形成していることを要旨とする。
【００１３】
陽極酸化皮膜の複数の細孔は直径φ１０〜２０ｎｍとなるように形成するのが好ましい。Ａｌ合金の陽極酸化皮膜に形成される細孔のサイズ、分布は陽極酸化条件によって定まる。
【００１４】
硬質潤滑材層はナノカーボンから形成するのが好ましく、フラーレンから形成するのがより好ましく、コスト面からフラーレンＣ６０から形成するのがもっとも好ましい。
【００１５】
硬質潤滑材層の表面にさらに潤滑剤を埋め込むと磁気テープとの潤滑性はさらに良好になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、磁気テープの走行面（胴部）及びガイド面（フランジ内側面）に表面処理を行い、耐摩耗性に優れ、安定したテープ走行性と起動トルクの低減を実現し得るテープガイドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）本発明の実施形態に係るテープガイドの正面図である。          （ｂ）本発明の実施形態に係る、硬質潤滑材層を表面に設けたテープガイドの断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＡｌ合金の陽極酸化層の断面構造を示す模式的斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る、硬質潤滑材層を設けたＡｌ合金基材の陽極酸化層を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るテープガイドと現行セラミック膜を設けたテープガイドの起動トルクを比較した図である。
【図５】本発明の実施形態に係るテープガイドと現行セラミック膜を設けたテープガイドの耐久性を比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）について詳細に説明する。
【００１９】
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るテープガイドの正面図である。テープガイド１は、Ａｌ合金基材から構成され、胴部３の両端にフランジ２を備える。胴部３の表面は磁気テープが走行する摺動面となるため、胴部３は回転できるように円形断面が好ましい。フランジ内側面２１は磁気テープのガイド面となる。
【００２０】
ガイド１のＡｌ合金基材には、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｓｉ系合金等を用いることができるが、特に限定するものでない。
【００２１】
フランジ内側面２１の耐摩耗性が不十分であると、走行する磁気テープによってフランジ内側面２１が摩耗して粉塵が発生し、フランジ内側面２１には溝が形成される。発生した粉塵は、磁気ヘッドに付着してノイズや故障の原因となるおそれがある。また、フランジ内側面２１に溝が形成されると、磁気テープは巾方向に振れるようになり、記録エラーの原因となるおそれがある。
【００２２】
胴部３の表面は磁気テープが走行する摺動面となるため、胴部３の表面には耐摩耗性と、潤滑性が要求される。
【００２３】
Ａｌ合金は大気中で表面に耐食性に優れた薄い酸化皮膜を形成するが、この酸化皮膜は耐摩耗性を有しない。このため、テープガイドのような摺動部材をＡｌ合金基材から構成する場合、Ａｌ合金基材をそのまま使用すると、上記のような問題が発生する。
【００２４】
本発明者らは、種々検討した結果、Ａｌ合金基材の表面に陽極酸化皮膜を形成し、少なくとも胴部３の表面及びフランジの両内側面２１の陽極酸化皮膜の表面に、その陽極酸化皮膜の複数の細孔を充填しかつ陽極酸化皮膜の表面を覆う硬質潤滑材層を形成し、その硬質潤滑材層の表面は、陽極酸化皮膜の複数の細孔部において凹部を形成しているようにすることで、胴部３の表面及びフランジの両内側面２１において耐摩耗性及び潤滑性を備えたテープガイド１が得られることを究明した。図１（ｂ）は、硬質潤滑材層４を胴部３の表面及びフランジの両内側面２１に形成したテープガイド１の断面図を示したものである。
【００２５】
図２は、本発明の実施形態に係る、Ａｌ合金基材の表面に形成された陽極酸化層の断面構造を示す模式的斜視図である。
【００２６】
Ａｌ合金基材５１への陽極酸化層５の形成は、蓚酸又は硫酸等の水溶液を電解液に用いて公知の方法で行うことができる。陽極酸化層が酸及び電場の作用により選択的に溶解される結果、細孔５４を有するセル５３の集合体が形成される。陽極酸化皮膜５２のセル５３のサイズ、細孔５４の直径は陽極酸化電圧に依存し、陽極酸化電圧を調整することにより、細孔５４の分布と直径を制御することができる。陽極酸化皮膜５２の底部にはバリアー層５５を設けて細孔５４がＡｌ合金基材５１に達しないようにすることができる。
【００２７】
細孔５４の直径はφ１０〜５０ｎｍに制御するのが好ましい。細孔５４の直径がφ１０ｎｍ未満であると、直径のばらつきが大きくなり、φ５０ｎｍを超えると、後述する硬質潤滑材の充填に問題が生じる。
【００２８】
図３は、硬質潤滑材層を形成した陽極酸化層の模式的断面図である。
【００２９】
硬質潤滑材が、細孔５４を充填して硬質潤滑材層５６ｂを、陽極酸化皮膜５２の表面を覆って硬質潤滑材層５６ａを形成している。陽極酸化皮膜５２の表面を覆う硬質潤滑材層５６ａは、細孔５４の位置に凹部５７を有する。
【００３０】
この凹部５７に磁気テープの表面に塗布された潤滑剤が入り込み、潤滑効果は
向上する。凹部５７にはあらかじめ潤滑剤を埋め込んでおいてもよい。
【００３１】
このような潤滑剤としては液体潤滑剤と固体潤滑剤が用いられるが、クリーンネスを考えると液体潤滑剤が好ましい。液体潤滑剤には、炭化水素系、エステル系、フッ素系の他、ポリグリコール系、フェニルエーテル系、シリコーン系、シリコーン系、鉱油系等がある。固体潤滑剤には、ＭｏＳ2系、グラファイト系、ＰＴＦＥ系の他、ふっ化黒鉛（（ＣＦ）ｎ）、窒化ほう素（ＢＮ）、二硫化タングステン（ＷＳ2）、メラミンシアヌレート（ＭＣＡ）等がある。
【００３２】
潤滑剤が無い状態でテープを走行させると、陽極酸化皮膜５２の表面の凹凸により陽極酸化皮膜５２とテープの接触面積が小さくなる。これに対し、凹部５７にテープの潤滑剤あるいは上記のような他の潤滑材が入りこむと、テープの滑り性が良くなる結果、作用効果として起動トルクが低減する。
【００３３】
硬質潤滑材としては、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、ナノカーボン等を用いることができるが、本発明のテープガイドにはナノカーボンが好ましい。
カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、フラーレン、フラーレン重合物、フラーレン誘導体等のナノカーボンのうち、フラーレンがより好ましく、Ｃ３６、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８０、Ｃ８２、Ｃ８４等のフラーレンのうち、コスト的にフラーレンＣ６０がもっとも好ましい。
【００３４】
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）は、アーク放電法、レーザー蒸発法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などの方法により製造することができ、グラフェンシートが一層のみの単層ＣＮＴ、複数のグラフェンシートからなる多層ＣＮＴ等の単層あるいは多層の同軸管状材料である。ＣＮＴはまた、特開２００５−２３４０８号公報に記載されているような公知の方法で、溶液法により析出させることもできる。ＣＮＴは、図２の陽極酸化層５の細孔５４を埋めるには不向きな形状であるが、テープガイドの表面改質に効果はある。
【００３５】
カーボンナノファイバーはロッド状又は中空状をしており、直径がφ１〜５００ｎｍである。
【００３６】
フラーレン重合体とは前記フラーレンの２両体以上のものをいう。フラーレン誘導体とはフラーレンが官能基化修飾されたものであり、官能基としては−ＯＨ、−ＯＳＯ３Ｈ、−ＣＯＯＨ、−ＳＯ３Ｈ、−ＯＰＯ（ＯＨ）３等があげられる。
【００３７】
フラーレンＣ６０は炭素原子６０個で構成される直径約φ１ｎｍのサッカーボール状の構造を有し、アーク放電法や燃焼法により、大量に合成することができる。フラーレンＣ６０を有機溶媒（トルエンなど）に溶かし、その溶液と陽極酸化皮膜を接触させ加熱するか、またはフラーレンＣ６０を昇華させた状態で、イオンプレーティング法や真空蒸着法を用い、減圧・加熱などにより図２の陽極酸化層５の細孔５４内の水分やガスを除いた該薄膜と接触させることでフラーレンを細孔５４に析出させることが出来る。
【００３８】
本発明の実施形態ではテープガイドのＡｌ合金基材に陽極酸化処理を施すことで、表面に空孔が多数発生する酸化層を作製する。そこに、ウエット（溶液処理）もしくはドライ（ＣＶＤ等）処理によるナノカーボン系の硬質潤滑剤をコーティングすることで、硬質潤滑剤が上記酸化層の空孔に入り込み、それら潤滑膜の密着性が向上する。
【００３９】
ナノカーボンの代表であるフラーレンＣ６０は直径約１ｎｍ（１０Å）であることから、陽極酸化処理後の図２の細孔５４へ丁度入り込み、図３の硬質潤滑材層５６ｂはあたかもアンカー効果のように作用して陽極酸化皮膜５２との密着性を高くする。また、入り込んだ硬質潤滑材層５６ｂは完全には細孔５４を埋め尽くすことは無いため、上部の凹部５７に、磁気テープ表面に塗布された潤滑剤の効果を向上させる。また、表面接触面積も小さくなることから、磁気テープとの吸着特性が向上し、結果起動トルクの低減が達成される。また、上記、フラーレンＣ６０は陽極酸化皮膜５２との密着性が良好なため、本発明のテープガイドは、潤滑効果が有効に作用し、磁気テープとの耐久性に優れ、Ａｌ合金基材のままの場合の１０倍以上の耐久性を有する。ある一定時間使用後の起動トルクについても、本発明のテープガイドは、テープ潤滑剤となじみ、かつフラーレンＣ６０の良好な潤滑特性から、現行硬質膜コーティングよりも、良好なトルク特性を示す。
【実施例】
【００４０】
実施例１では、テープガイド形状に加工したＡｌ合金基材に陽極酸化処理を施し、その上にイオンプレーティング法によってフラーレンＣ６０の硬質潤滑材層を形成させた。比較例１ではテープガイド形状に加工したＡｌ合金基材の上に従来法として、Ｎｉメッキ、クロメート処理の後窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）をコーティングした。実施例１のＡｌ合金基材、陽極酸化処理材、硬質潤滑材層形成材と比較例１のＺｒＮコーティング材の磁気テープ走行の起動トルクと耐久性（磁気テープとの摺動特性）を測定し、結果を表１、図４、５に示した。
【００４１】
（実施例１）
以下の工程で、図１（ｂ）に示したように、フラーレンＣ６０の硬質潤滑材層４をテープガイド１の胴部３の表面及びフランジの両内側面２１に形成した。
（Ａ）Ａｌ合金基材のテープガイド形状への加工
（Ｂ）陽極酸化処理
（Ｃ）直径約φ１ｎｍのフラーレンＣ６０粉末を用いて、イオンプレーティングにより硬質潤滑材層形成
工程（Ａ）で得られたＡｌ合金基材、工程（Ｂ）で得られた陽極酸化処理材、工程（Ｃ）で得られたフラーレンＣ６０硬質潤滑材層形成材のそれぞれについて、磁気テープ走行起動トルクを初期及び耐久試験後に測定して図４に、また耐久性（磁気テープとの摺動特性）を測定して図５に示した。これらの測定数値は、硬さ（Ｈｖ）測定値とともに表１にまとめて示した。
【００４２】
（比較例１）
以下の工程で、図１（ｂ）に示したように、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）の硬質潤滑材層４をテープガイド１の胴部３の表面及びフランジの両内側面２１に形成した。これは、テープガイドに適用されている現行のセラミック膜コーティングである。
（イ）Ａｌ合金基材のテープガイド形状への加工  
（ロ）Ｎｉメッキ  
（ハ）クロメート処理  
（ニ）洗浄  
（ホ）ＰＶＤ法によるＺｒＮコーティング    
工程（ホ）で得られたＺｒＮコーティング材について、磁気テープ走行起動トルクを初期及び耐久試験後に測定して図４に、また耐久性（磁気テープとの摺動特性）を測定して図５に示した。これらの測定数値は、硬さ（Ｈｖ）測定値とともに表１にまとめて示した。
【００４３】
【表１】
2013134799.tif 000003
【００４４】
表１、図４、５に示した結果から、以下のことが明らかとなった。
（い）（陽極酸化＋フラーレンＣ６０）材の耐久試験後の起動トルクは、Ａｌ合金基材、陽極酸化材に比べて大幅に低下する。
（ろ）（陽極酸化＋フラーレンＣ６０）材の耐久性は、Ａｌ合金基材、陽極酸化材に比べて大幅に向上する。
（は）（陽極酸化＋フラーレンＣ６０）材と現行セラミック膜の耐久性は同等であるが、（陽極酸化＋フラーレンＣ６０）材の起動トルクは、初期、耐久試験後とも明瞭に低下する。
（に）ＺｒＮ現行セラミック膜の硬さ（Ｈｖ）は、陽極酸化材、（陽極酸化＋フラーレンＣ６０）材の硬さ（Ｈｖ）に比較して、約４．４倍である。
【００４５】
ＺｒＮ現行セラミック膜をコーティングしたテープガイドに比較し、本発明に係るテープガイドは、磁気テープとの吸着性が低く、良好な潤滑性を有し、かつ磁気テープ走行の低起動トルクを可能にする。さらに、ＺｒＮ現行セラミック膜のコーティング工程における六価クロムを用いたクロメート処理の排除、及びニッケルめっきの排除による腐食ガスの低減が可能となり、環境対策上極めて好ましい。
【００４６】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４７】
１                  テープガイド
２                  フランジ
２１                フランジ内側面
３                  胴部
４                  硬質潤滑材層
５ａ、５ｂ          陽極酸化層
５１                Ａｌ合金基材
５２                陽極酸化皮膜                
５３                セル
５４                細孔
５５                バリアー層
５６ａ、５６ｂ      硬質潤滑材層
５７                凹部
【図１】
2013134799.tif 000004
【図２】
2013134799.tif 000005
【図３】
2013134799.tif 000006
【図４】
2013134799.tif 000007
【図５】
2013134799.tif 000008