JP2004202828A - 超音波溶着ホーン、超音波溶着装置及びテープリールの製造方法 - Google Patents

超音波溶着ホーン、超音波溶着装置及びテープリールの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】テープリールの上下フランジ間の幅精度の向上と、フランジの面振れ量の低減を図ることができる超音波溶着ホーン、超音波溶着装置及びテープリールの製造方法を提供すること。
【解決手段】超音波溶着ホーン３０のホーン先端面３１に、上フランジ１４の外周縁部に接触してその振動を拘束する突出部（自由端制振部）３３を環状に形成する。突出部３３の突出量ｔは、上フランジ１４の自由端の長さＬの０．５％以上２．５％以下の大きさとする。これにより、溶着したテープリール１０の上下のフランジ１１，１４間の幅精度の向上と、上フランジ１４の面振れ量の低減を図ることができる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、テープカートリッジ用のテープリールの製造に好適に用いられ、溶着後におけるリールフランジ間の幅精度の向上及びフランジの面振れ量の低減を図ることができる超音波溶着ホーン、超音波溶着装置及びテープリールの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、テープ状記録媒体としての磁気テープは、楽音信号や映像信号あるいはコンピュータデータ等の情報信号を記録する情報信号記録媒体として、オーディオテープレコーダやビデオテープレコーダあるいは情報処理装置の外部記憶装置等の磁気記録再生装置に用いられている。この種の磁気テープは、通常、テープカートリッジの内部に回転自在に収容されたテープリールに巻装されて使用される。
【０００３】
テープリールは、一般に、駆動軸が嵌合する中心孔を有する円筒状のテープ巻芯部と、このテープ巻芯部の両端に一体的に形成あるいは接合された上下一対の円盤状のフランジとから構成されている。
【０００４】
ところで、磁気テープ記録再生装置においては、磁気テープに記録された情報信号への高速アクセスを可能とするために、テープ巻き戻し動作あるいは送り動作に際して、従前の磁気テープの走行速度に比して数倍ものスピード、例えば、数メートル／秒、最近においては数十メートル／秒のスピードで磁気テープを走行させるものが開発されている。また、磁気テープの情報記録容量も従前よりも大幅に高容量化し、近年においてはカートリッジ１巻のテープに数百ギガバイトもの情報量を記録できるものも開発されており、高速アクセスの要請からテープ走行速度の更なる高速度化が求められている。
【０００５】
磁気テープの巻き取り動作の高速化に伴って、従前のテープリールに比べて、テープリールの回転時における上下のフランジ間の幅精度が高いことと、フランジの面振れ量が小さいことが要求される。
【０００６】
すなわち、上下のフランジは、磁気テープの巻取り動作において磁気テープをテープ巻芯部へ導くためのガイドとして機能させるために設けられているので、上下のフランジ間隔の幅精度が悪かったりフランジの面振れ量が大きいと、磁気テープを巻芯部へ適正にガイドできなくなって不均一な巻取り状態に陥ることになる。このように不均一な巻取り姿勢で磁気テープが巻装されると、磁気テープの巻出し動作の際に磁気テープの走行位置が不安定となり、記録再生時にトラッキングエラー等を生じさせ、テープカートリッジの信頼性を損なわせる原因となる。
【０００７】
以下、図面を参照して従来のテープリールの製造方法について説明する。
【０００８】
図９及び図１０は従来のテープリールの構成例を示す分解斜視図及びその組立後の側断面図である。従来のテープリール１００Ａは、合成樹脂からなる下フランジ１０１と、テープ巻芯部１０２と、上フランジ１０４とを備えており、下フランジ１０１とテープ巻芯部１０２とは一体成形されている。テープ巻芯部１０２の内部には、テープリール１００Ａを回転させる駆動軸（図示略）が嵌合する中心孔１１０が形成されている。テープ巻芯部１０２の上面１０３には、上フランジ１０４の係合孔１０６に係合する複数の係合凸部１０５が設けられている。
【０００９】
テープリール１００Ａの製造においては、テープ巻芯部１０２と上フランジ１０４とを位置合わせして係合凸部１０５を係合孔１０６に挿通し、図１０に示すように係合孔１０６に挿通された係合凸部１０５の先端部を熱等により溶融して溶着部１０７を形成する。この溶着部１０７におけるカシメ作用により、上フランジ１０４とテープ巻芯部１０２とが一体化し、テープリール１００Ａが完成する。
【００１０】
ところが、図９及び図１０に示すテープリール１００Ａにおいては、上述のように上フランジ１０４とテープ巻芯部１０２との間の接合を複数箇所における係合凸部１０５のカシメ溶着で行うようにしているので、その溶着部１０７で生じた上フランジ１０４の歪みが、回転時における上フランジ１０４の周期的な面振れとなって現れ、テープ巻芯部１０２に対する上下フランジ間の幅精度が悪化するという問題がある。
【００１１】
一方、図１１及び図１２に示す従来の他のテープリール１００Ｂとして、テープ巻芯部１０２の上端１０３にエネルギーダイレクタと呼ばれる断面略三角形状の溶着用リブ１０８を弧状に点在形成したものがある。組付けの際は、溶着用リブ１０８に載置した上フランジ１０４に対して、その溶着部に対応する領域を超音波溶着ホーン１０９で加圧しながら超音波振動を付与し、溶着用リブ１０８を摩擦溶融させて上フランジ１０４と溶着させる。
なお、図９及び図１０に示したテープリール１００Ａの構成と対応する部分には同一の符号を付している。
【００１２】
このように、超音波溶着法によって上フランジ１０４とテープ巻芯部１０２とを接合するようにすれば、上フランジ１０４の溶着面の平坦化を図ることができるので、先に説明した従来のテープリール１００Ａが有していたようなカシメ溶着部１０７に起因する上フランジ１０４の周期的な面振れを抑えることが可能となる。この方法により、高品質のテープリールを比較的低コストで製造することができる。
【００１３】
なお、超音波振動を印加して２部材間を溶着する方法は、テープリールの製造分野に限らず、他の分野でも広く利用されている（例えば下記特許文献１〜３参照）。
【００１４】
【特許文献１】
実公昭６２−２０９６号公報
【特許文献２】
特公平７−８５３５号公報
【特許文献３】
特開平６−２６７２２８号公報
【００１５】
上記特許文献１には、樹脂製のボスをかしめるための超音波溶着ホーンの構成に関し、振動によるワークの位置ズレを防止するために、ワーク上面を弾性的に押圧する押え棒を溶着ホーンの先端中央部に設けた構成が記載されている。
【００１６】
また、上記特許文献２には、２部材間の溶着後における高さ関係を所定値に維持するために、溶着ホーンの先端に上記所定値に対応する段差を設けて溶着高さを規定する構成が記載されている。
【００１７】
更に、上記特許文献３には、ビデオカセット用のリール押えバネをカセットシェルに溶着するための装置に関し、リール押えバネを超音波溶着ホーンによってカシメ溶着する際に、当該バネの先端を磁気吸着して姿勢を安定化させる構成が開示されている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、超音波溶着法を利用した従来のテープリール１００Ｂの製造方法によれば、その前に説明した従来のテープリール１００Ａの製造方法に比べて確かに幅精度の改善を図ることができる。しかしながら、この方法では、当該幅精度の更なる向上が図れないという問題がある。
【００１９】
すなわち、超音波溶着ホーン１０９によって上フランジ１０４を加圧しながら超音波振動を印加すると、振動波が上フランジ１０４の表面を伝搬して、図１３に模式的に示すように上フランジ１０４の外周端１１１が大きく揺動することになる。その結果、溶着後における上下のフランジ間の間隔にバラツキが生じ、安定した幅精度が得られないという問題がある。
【００２０】
このような問題を解決するために、超音波溶着時における振幅を小さくして振動波の上フランジ１０４表面への伝搬を抑えることも可能であるが、この場合、溶着時のエネルギーに不足が生じ、溶着用リブ１０８が十分に溶融することができないまま上フランジ１０４との溶着が終了することになる結果、上フランジ１０４とテープ巻芯部１０２との間の溶着強度が不足して、テープカートリッジの落下や振動を受けた際に溶着部が破断してカートリッジの機能不全を招くことになる。
【００２１】
上述したように、近年における磁気テープカートリッジの分野においては磁気テープの巻取り動作の高速度化が益々進められ、高速回転するテープリールのフランジ間の幅精度の向上及びフランジの面振れ量の低減に対する要請に対して、従来のテープリール製造技術では十分に応えることができない。
【００２２】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、テープリールの上下フランジ間の幅精度の更なる高精度化と、フランジの面振れ量のより一層の低減を図りながら、溶着部の高強度化をも達成することができる超音波溶着ホーン、超音波溶着装置及びテープリールの製造方法を提供することを課題とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するに当たり、本発明の超音波溶着ホーンは、溶着部と自由端部とを有する溶着対象物を被溶着物へ接合する超音波溶着ホーンであって、ホーン先端面に、溶着部に対応する位置に設けられる振動付与部と、自由端部の振動を拘束する自由端制振部とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の超音波溶着装置は、溶着部に振動を付与する超音波溶着ホーンと、自由端部を被溶着物側へ押圧して自由端部の振動を拘束する自由端制振部材とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
更に、本発明のテープリールの製造方法は、巻芯部と一体成形された円盤状の第１フランジと、円盤状の第２フランジとを位置合わせする工程と、第２フランジの外周縁部を下方へ押圧しながら、第２フランジの下面中央部と巻芯部の上端部とを超音波溶着する工程とを有することを特徴とする。
【００２６】
テープリールの製造に関して、上記溶着対象物は第２フランジに対応し、溶着対象物は第１フランジと一体的な巻芯部に対応する。また、溶着対象物の自由端は第２フランジの外周端に対応する。
本発明では、第２フランジの外周端の振動を禁止した状態で巻芯部との溶着を行うようにしているので、溶着後における上下フランジ間の幅精度が高まるとともに、フランジの面振れ量を従来に比べてより一層低減することが可能となる。また、溶着に必要なエネルギーを印加することができるので、溶着部の強度不足を回避することができる。
【００２７】
自由端制振部は、ホーン先端面において振動付与部よりも溶着対象物側へ突出して形成される。好ましくは、自由端制振部の突出量を、溶着対象物の自由端の長さの０．５％以上２．５％以下の大きさとする。
【００２８】
自由端制振部は、超音波溶着ホーンに配備される場合に限らない。すなわち、超音波溶着ホーンとは別部材で自由端制振部を構成することができる。この自由端制振部材は、超音波溶着ホーンで溶着対象物を溶着する間、自由端部を被溶着物側へ押圧して自由端部の振動を拘束する。自由端制振部材は、超音波溶着ホーンを支持する超音波振動源側、あるいは、被溶着物を支持する受台側に設けられる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
図１〜図６は本発明の第１の実施の形態を示している。
ここで、図１はテープリール１０を構成する上フランジ１４とテープ巻芯部１２との超音波溶着工程を示す部分断面側面図、図２は図１における要部の拡大図であってテープリール１０の溶着前の状態を示している。図３は本発明に係る超音波溶着ホーン３０の下面斜視図、図４は超音波溶着ホーン３０の一構成例を示す側断面図、図５は超音波溶着時における上フランジ１４と超音波溶着ホーン３０との関係を説明する側断面図、図６は溶着工程完了後のテープリール１０の側断面図である。
【００３１】
まず、図２を参照してテープリール１０の構成の詳細について説明する。
【００３２】
テープリール１０は、合成樹脂材料の射出成形体からなる円盤状の下フランジ１１と、下フランジ１１の中央部に一体成形されたテープ巻芯部１２と、円盤状の上フランジ１４とで構成されている。
【００３３】
下フランジ１１及びテープ巻芯部１２は、この巻芯部１２に巻装される数百層もの磁気テープの締め付け力に耐え得るために、例えばポリカーボネート（ＰＣ）樹脂にガラス繊維を数１０％混合して剛性を高めた構造となっている。一方、上フランジ１２は、例えばポリカーボネート樹脂単体の射出成形体で構成されている。
【００３４】
テープ巻芯部１２の内部には、図示しない記録再生装置側に設けられた駆動軸が下フランジ１１側から嵌合するための中心孔２０が設けられている。この中心孔２０の内壁面には、上記駆動軸と噛合するギヤ（図示略）が突出形成されている。なお、カートリッジ非使用時におけるテープリールの回転を規制するためのリールロック構造を有するテープカートリッジに適用される場合にあっては、下フランジ１１の外周端部にリールロック用のギヤ部が形成されるものもある。
【００３５】
テープ巻芯部１２の上端には凹所１３が形成されており、上フランジ１４の中央部に設けた凸面部１５と凹凸係合している。凹所１４の底部には断面略三角形状の溶着用リブ（エネルギーダイレクタ）１８が弧状に点在形成されており、これら溶着用リブ１８の頂部と凸面部１５とが互いに当接する関係にある。なお、凸面部１５の反対側に位置する上フランジ１４の上面部位は凹部１６となっており、カートリッジ収容時にリール押え用のコイルバネ（図示略）の一端側が弾接される。
【００３６】
図２に示すように、この超音波溶着工程において、下フランジ１１は受台２２上の位置決め凹所２３に収容される。そして、上フランジ１４の凸面部１５をテープ巻芯部１２上端の凹所１３に係合させ、溶着用リブ１８の頂部に当接させる。次に、後に詳述する本発明に係る超音波溶着ホーン３０で上フランジ１４を上方から加圧し、上フランジ１４に超音波振動を印加する。これにより、溶着用リブ１８が凸面部１５との摩擦により発生する熱で溶融し、両者間を溶着する。
【００３７】
次に、本発明に係る超音波溶着ホーン３０の構成について説明する。
【００３８】
超音波溶着ホーン３０は、図１に示す超音波溶着機４０の一構成要素として用いられる。超音波溶着機４０は、発振器４１と、発振器４１の電気信号を機械的振動に変換するコンバータ４２と、コンバータ４２の振動を増幅するブースタ４３とを備えており、ブースタ４３に対して超音波溶着ホーン３０が螺子４５を介して取り付けられている。超音波溶着ホーン３０、ブースタ４３、コンバータ４２等は、空気圧や油圧を駆動源とする駆動シリンダ４４によって受台２２に対して昇降可能となっている。
【００３９】
本実施の形態の超音波溶着ホーン３０はアルミニウム製で、いわゆるキャテノイダルホーン形状に形成されている。上フランジ１４の上面に対向するホーン先端面３１には、上フランジ１４の上面に振動を与える振動付与部３２と、上フランジ１４の外周縁部１４ａの振動を拘束する突出部３３が設けられている。
【００４０】
振動付与部３２は、図２に示すように、テープ巻芯部１２に対する上フランジ１４の溶着部に対応する位置に設けられている。本実施の形態では、溶着用リブ１８の直上位置となる上フランジ１４上面の凹部周辺部１７が、振動付与部３２に接触して超音波振動を受けることになる。
【００４１】
なお、図３に示すように、振動付与部３２は、ホーン先端面３１の中心部に穿設された断面略円錐台形状の孔３４の周囲に形成される。この孔３４は、ホーン先端面３１を所望の振動モードで振動させるために設けられたもので、その孔径や深さ、断面形状等は適宜設定されるものである。
【００４２】
突出部３３は本発明に係る「自由端制振部」に対応する。図２に示すように、突出部３３の外径は溶着対象物である上フランジ１４の外径よりも大きく形成されている。また、突出部３３の内径は上フランジ１４の外径よりも小さく形成されている。すなわち、突出部３３は、テープリールの溶着工程の間、上フランジ１４の外周縁部との密着状態が得られる程度の幅を備えている。また、突出部３３は図３に示すように振動付与部３２の外周側に環状に形成されており、上フランジ１４の外周縁部の全周にわたって接触するようになっている。
【００４３】
突出部３３の突出量ｔ（図２参照）は、上フランジ１４の自由端の長さの０．５％以上２．５％以下の大きさに形成されている。突出量ｔが上フランジ１４の自由端の長さの０．５％未満では、フランジ外周端１４ａの振動を十分に拘束することができない。また、突出量ｔが上フランジ１４の自由端の長さの２．５％を越えると、フランジ外周縁部に対して過大な変形を強いることになり、溶着後の上下のフランジ間の幅精度が逆に悪化する。
【００４４】
なお、自由端の長さは、一般に、上フランジ１４の溶着部からフランジ外周縁部１４ａまでの長さをいうが、本実施の形態では、テープ巻芯部１２による支持位置から、超音波溶着ホーン３０の突出部３３による支持位置までの長さ（図２においてＬで符示。）を意味する。実際の意味において、フランジ外周端１４ａのみの領域に接触して振動を拘束するのは困難だからである。
【００４５】
突出部３３は、溶着の際、上フランジ１４の外周縁部を下フランジ１１側に押し付けてその振動を禁止する作用を行い得るように形成されていればよいので、超音波溶着ホーン３０の構成材料（アルミニウム）でホーン先端面３１から突出形成される構成に限られない。
【００４６】
図４は、突出部３３の他の構成例を示している。なお、図２と対応する部分について同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００４７】
図４に示す超音波溶着ホーン３０の突出部３３は、ホーン先端面３１の外周縁部に形成された環状凹部３５に対し、両面粘着テープ３６を介して取り付けた摩耗防止リング３７で構成されている。摩耗防止リング３７は、テープ巻芯部１２と上フランジ１４とを溶着する際に上フランジ１４の外周縁部と接触することによって当該上フランジ１４の外周縁部が摩耗するのを防止する機能を有する。
【００４８】
したがって、摩耗防止リング３７は、上フランジ１４の構成材料よりも軟質であることが必要であり、また、メンテナンス性の観点から、摩擦係数が低く耐摩耗性に優れた材料であることが好ましい。本実施の形態では、摩耗防止リング３７として厚さ０．５ｍｍの超高分子ポリエチレン製シートを用いている。
【００４９】
なお、上記以外の材料としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。
【００５０】
また、上記構成の摩耗防止リング３７をホーン先端面３１より一段低くした環状凹部３５に取り付けたことにより、溶着時の振動による摩耗防止リング３７のホーン先端面３１からの剥離、脱落を防止することができる。
【００５１】
次に、以上のように構成される本実施の形態の作用について説明する。
【００５２】
先ず、図２に示すように、受台２２の位置決め凹所２３に収容された下フランジ１１に対して上フランジ１４を位置合わせし、テープ巻芯部１２上面の凹所１３と上フランジ１４の凸面部１５を係合させる工程が行われる。これにより、凹所１３内の溶着用リブ１８が凸面部１５に当接することになる。
【００５３】
続いて、図１に示すように、超音波溶着機４０を用いて上フランジ１４とテープ巻芯部１２とを溶着する工程が行われる。
【００５４】
この工程では、超音波溶着ホーン３０のホーン先端面３１を図２に示すように上フランジ１４の上面に対向させた後、駆動シリンダ４４を駆動させて超音波溶着ホーン３０を下降させる。これにより、突出部３３が先ず最初に上フランジ１４の外周縁部に当接し、続いて振動付与部３２が上フランジ１４の凹部周辺部１７に当接する。つまり、上フランジ１４の外周縁部が突出部３３によりその突出量ｔだけ下方へ押圧された状態で、振動付与部３２が凹部周辺部１７に当接することになる。そして、上フランジ１４に対して所定の加圧力を作用させながら、超音波振動を印加する。これにより、溶着用リブ１８が凸面部１５との摩擦熱により溶融し、上フランジ１４とテープ巻芯部１２とが溶着される。
【００５５】
超音波溶着の際、上フランジ１４の外周縁部は、図５に示すようにホーン先端面３１の突出部３３によってその振動が拘束される。つまり、上フランジ１４の外周縁部が自由端としての振動を禁止されることになり、当該外周縁部の揺動が阻止される。これにより、溶着されたテープリール１０の上下フランジ間の幅Ｗ（図６参照）を全周にわたって安定させることができ、回転時における上フランジ１４の面振れを従来に比べて大幅に低減することができる。
【００５６】
以上、本実施の形態によれば、溶着後におけるテープリール１０の上下フランジ間の幅精度を従来よりも向上させて、フランジの面振れ量を従来よりも低減することができるので、テープ巻芯部１２に対する磁気テープの高速巻き取り動作の際の適正なテープ巻取り状態を確保でき、更なる高速化にも十分に対応することが可能なテープリール１０を製造することができる。
【００５７】
また、上フランジ１４とテープ巻芯部１２との間を適正に溶着するのに必要なエネルギーを印加することができるので、両者の間の接合信頼性を確保することができる。
【００５８】
（第２の実施の形態）
図７は本発明の第２の実施の形態を示している。なお、図において上述の第１の実施の形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００５９】
図示する超音波溶着装置５０は、受台２２に載置した下フランジ１１のテープ巻芯部１２に対して上フランジ１４を超音波溶着してテープリール１０を製造するための装置である。
【００６０】
超音波溶着装置５０は、発振器５１と、発振器５１の電気信号を機械的振動に変換するコンバータ５２と、コンバータ５２の振動を増幅するブースタ５３と、ブースタ５３に対して螺子５５を介して取り付けられた超音波溶着ホーン６０とを備えている。超音波溶着ホーン６０、ブースタ５３、コンバータ５２等は、空気圧や油圧を駆動源とする駆動シリンダ５４によって受台２２に対して昇降可能となっている。
【００６１】
本実施の形態では、超音波溶着ホーン６０のホーン先端面６１は平坦であり、上フランジ１４とテープ巻芯部１２との溶着部に対応する凹部周辺部１７にのみ接触するだけの大きさに形成されている。つまり、超音波溶着ホーン６０は、図１２を参照して説明した従来の超音波溶着ホーン１０９と同様な構成とされる。
【００６２】
そこで、本実施の形態においては、超音波溶着ホーン６０を支持する超音波振動源としてのブースタ５３の周囲に対し、下端部５７がホーン先端面６１からｔだけ突出するように円筒形状の自由端制振部材５６を備え付け、この自由端制振部材５６の下端部５７によって溶着時における上フランジ１４の外周縁部を下方へ押圧してその振動を拘束するようにしている。
【００６３】
自由端制振部材５６の下端部５７のホーン先端面６１からの突出量ｔは、上述の第１の実施の形態と同様に設定されており、上フランジ１４の自由端の長さの０．５％以上２．５％以下の大きさとされている。また、自由端制振部材５６の下端部５７は、その全周にわたって、上フランジ１４の外周縁部に対して適度な面積で接触できる程度の幅に形成されているものとする。
【００６４】
以上のように構成される本実施の形態によっても、上述の第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。特に、本実施の形態によれば、従来の超音波溶着装置に対し、上述したような構成の自由端制振部材５６を取り付けるだけで容易に本発明を実施することができるので、設備コストの負担低減を図ることができる。
【００６５】
また、自由端制振部材５６の下端部５７を超高分子ポリエチレン等の合成樹脂材料で構成するようにすれば、上述の第１の実施の形態と同様に、溶着時におけるフランジ外周縁部の摩耗を防止することが可能となる。
【００６６】
（第３の実施の形態）
図８は本発明の第３の実施の形態を示している。なお、図において上述の第２の実施の形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００６７】
本実施の形態における超音波溶着装置７０は、下フランジ１１を支持する受台２２側に、溶着時における上フランジ１４の外周縁部を下方へ押圧してその振動を拘束する自由端制振部材７２が設けられている。
【００６８】
自由端制振部材７２は、ヒンジ７１を介して回動可能な断面略Ｌ字形状を呈しており、その基端側には、受台２２側への自由端制振部材７２の移動を許容し、かつ、その移動量を保持できるスプリング機構７３が設けられている。また、この自由端制振部材７２は、テープリール１０の周方向に関し、少なくとも２以上で分割構成されており、より好ましくは、上フランジ１４の全周部において自由端制振部材７２によって押圧できる態様で構成される。
【００６９】
自由端制振部材７２は、図において実線、一点鎖線及び二点鎖線で示す３位置をとることが可能となっている。すなわち、受台２２に対する下フランジ１１の位置決め及びこれに対する上フランジ１４の位置決めの際、自由端制振部材７２は図中一点鎖線で示す待機位置にあり、溶着時に実線で示す位置へ回動された後、二点鎖線で示す位置まで下降する。これにより、上フランジ１４の外周縁部を自由端制振部材７２によって下方へ押圧した状態で、上フランジ１４をテープ巻芯部１２へ溶着することが可能となる。
【００７０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、図４に示した構成の超音波溶着ホーン３０を用いて実際にテープリール１０を製造し、完成したテープリール１０のフランジ間の幅精度及び上フランジ１４の面振れ量を測定した。また、比較のため、従来の溶着ホーン１０９（図１２）によって製造したテープリール１００Ｂについても同様の測定を行った。
【００７１】
実験に用いた超音波溶着ホーン３０の突出部（自由端制振部）３３のホーン先端面３１からの突出量ｔは０．３５ｍｍとし、印加振動周波数は２０，０００Ｈｚ、加圧圧力は１５０ｋＰａ、印加時間は約０．１秒とした。
【００７２】
測定サンプルとしてのテープリールは、図６を参照して、テープ巻芯部１２の外径Ｄ１を２５ｍｍ、上フランジ１４の外径Ｄ２を９０ｍｍとし、ホーン突出部３３による上フランジ支持位置は上フランジ１４の半径４４ｍｍの位置とした。
【００７３】
そして、溶着後のテープリール１０のフランジ幅Ｗの幅精度を見るために、上フランジ１４上面のテープ巻芯部１２に対する傾き（＋側：上方への傾き、−側：下方への傾き）をフランジ全周にわたって測定した。標本数は３０とした。測定結果を表１に示す。
【００７４】
【表１】
Figure 2004202828
【００７５】
表１から明らかなように、従来の溶着ホーンを用いた場合の上フランジの傾きの平均値は、＋側で０．０８ｍｍ、−側で０．０９ｍｍであり、標準偏差（バラツキ）は０．０２５ｍｍであったのに対し、本発明の溶着ホーンを用いると、上フランジの傾きの平均値は、＋側で０．０５４ｍｍ、−側で０．００３ｍｍにまで低減でき、標準偏差（バラツキ）も０．０１０ｍｍにまで抑えることができた。
【００７６】
また、上フランジの面振れ量（＋側の傾きと−側の傾きとの和）についても、従来の溶着ホーンを用いた場合の平均値は０．１７０ｍｍ、標準偏差は０．０２５ｍｍであったのに対し、本発明の溶着ホーンを用いると、上フランジの面振れ量の平均値は０．０５７ｍｍ、標準偏差は０．０１０ｍｍにまで抑えることができた。
【００７７】
以上の結果から、本発明によれば、テープリールの上下のフランジ間の幅精度を従来よりも大幅に向上させることができるとともに、上フランジの面振れ量を従来よりもはるかに低減できることが判る。
【００７８】
次に、本発明に係る超音波溶着ホーン３０に関し、上フランジ１４の自由端長Ｌに対する突出部３３のホーン先端面３１からの突出量ｔと、上フランジ１４の傾き量及び面振れ量との関係を表２に示す。
【００７９】
【表２】
Figure 2004202828
【００８０】
表２から、突出量ｔが大きくなるに従って、傾きがプラス側からマイナス側へ大きくなることがわかる。また、面振れ量も次第に小さくなるが、２．５％を越えると再び大きくなる傾向が確認される。
【００８１】
したがって、表１に示した従来の溶着ホーンを用いた場合よりも上フランジの傾き又は面振れ量が改善される突出量ｔとしては、自由端の長さＬの０．５％以上２．５％以下の範囲であることがわかる。０．５％未満ではフランジ外周縁部の制振作用が不十分であり、また、２．５％を越えるとフランジ外周縁部の押圧作用が過大となることを理由として、目的とする幅精度が得られなくなるからである。
【００８２】
ここで、測定サンプルとして用いたテープリール１０を用いて上記０．５％以上２．５％以下の範囲にある突出量ｔを具体的に算出すると、自由端の長さＬは、Ｌ＝４４−（Ｄ１／２）＝３１．５ｍｍであるところ、このＬの値の０．５％〜２．５％の範囲は、約０．１６ｍｍ〜０．７９ｍｍである。
【００８３】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００８４】
例えば以上の実施の形態では、上フランジ１４の外周端部の振動を拘束する自由端防止部を超音波溶着ホーンのホーン先端面に形成したり、超音波溶着装置のブースタ側あるいは受台側に設けるようにしたが、これに限らず、溶着時に植えフランジ１４の外周縁部を下方へ押圧してその振動を拘束できるものであれば何れの手法も適用可能である。
【００８５】
また、以上の各実施の形態では、テープカートリッジ用のテープリールの製造工程に本発明に係る超音波溶着ホーン及び超音波溶着装置を説明したが、溶着対象物はテープリールの上フランジだけに限らず、溶着部と自由端部とを有する溶着対象物であれば、何れの構成にも適用可能である。
【００８６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の超音波溶着ホーン及び超音波溶着装置によれば、溶着部と自由端部とを有する溶着対象物を被溶着物へ溶着するに際し、自由端部の振動を拘束した状態で溶着作用を行うことができるので、例えばテープリールの製造に本発明を適用した場合には、両フランジ間の接合強度を確保しながら、上下のフランジ間の幅精度を従来よりも向上させることができ、また、フランジの面振れ量の大幅な低減を図ることができる。
【００８７】
また、本発明のテープリールの製造方法によれば、上下のフランジ間の幅精度を従来よりも向上させることができ、フランジの面振れ量の大幅な低減を図ることができるので、テープ状記録媒体の走行速度の高速化にも十分に対応してテープカートリッジの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるテープリール１０の製造工程を示す部分破断側面図である。
【図２】テープリール１０と超音波溶着ホーン３０との関係を示す図１の拡大図である。
【図３】超音波溶着ホーン３０のホーン先端面３１を示す斜視図である。
【図４】超音波溶着ホーン３０の構成例を示す側断面図である。
【図５】超音波溶着ホーン３０を用いたテープリール１０の超音波溶着工程を示す側断面図である。
【図６】溶着後のテープリール１０を示す側断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態による超音波溶着装置５０の構成を示す部分破断側面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態による超音波溶着装置７０の構成を示す部分破断側面図である。
【図９】従来のテープリール１００Ａの構成例を示す分解斜視図である。
【図１０】従来のテープリール１００Ａの構成を示す側断面図である。
【図１１】従来のテープリール１００Ｂの構成例を示す分解斜視図である。
【図１２】従来のテープリール１００Ｂの製造方法を説明する側断面図である。
【図１３】従来のテープリール１００Ｂの溶着時の状態を示す側断面図である。
【符号の説明】
１０…テープリール、１１…下フランジ、１２…テープ巻芯部、１４…上フランジ、１４ａ…外周端部、１８…溶着用リブ、２２…受台、３０…超音波溶着ホーン、３１…ホーン先端面、３２…振動付与部、３３…突出部（自由端制振部）、５０，７０…超音波溶着装置、５６，７２…自由端制振部材、Ｄ１…テープ巻芯部の外径、Ｄ２…フランジ外径、Ｌ…自由端の長さ、Ｗ…フランジ間の幅。

Claims (12)

  1. 溶着部と自由端部とを有する溶着対象物を被溶着物へ接合する超音波溶着ホーンにおいて、
    ホーン先端面に、
    前記溶着部に対応する位置に設けられる振動付与部と、
    前記自由端部の振動を拘束する自由端制振部とを備えた
    ことを特徴とする超音波溶着ホーン。
  2. 前記自由端制振部が、前記振動付与部よりも前記溶着対象物側へ突出している
    ことを特徴とする請求項１に記載の超音波溶着ホーン。
  3. 前記自由端制振部の突出量が、前記溶着対象物の自由端の長さの０．５％以上２．５％以下の大きさである
    ことを特徴とする請求項２に記載の超音波溶着ホーン。
  4. 前記自由端制振部が、前記溶着対象物よりも軟質の合成樹脂材料で形成されている
    ことを特徴とする請求項２に記載の超音波溶着ホーン。
  5. 前記自由端制振部が、前記振動付与部の外周側に環状に形成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の超音波溶着ホーン。
  6. 溶着部と自由端部とを有する溶着対象物を被溶着物へ接合する超音波溶着装置において、
    前記溶着部に振動を付与する超音波溶着ホーンと、
    前記自由端部を前記被溶着物側へ押圧して前記自由端部の振動を拘束する自由端制振部材とを備えた
    ことを特徴とする超音波溶着装置。
  7. 前記自由端制振部材による前記自由端部の押圧量が、溶着対象物の自由端の長さの０．５％以上２．５％以下の大きさである
    ことを特徴とする請求項６に記載の超音波溶着装置。
  8. 前記自由端制振部材が、前記超音波溶着ホーンを支持する超音波振動源側に設けられている
    ことを特徴とする請求項６に記載の超音波溶着装置。
  9. 前記自由端制振部材が、前記被溶着物を支持する受台側に設けられている
    ことを特徴とする請求項６に記載の超音波溶着装置。
  10. テープ状記録媒体が巻装される巻芯部を備えたテープリールの製造方法において、
    前記巻芯部と一体成形された円盤状の第１フランジと、円盤状の第２フランジとを位置合わせする工程と、
    前記第２フランジの外周縁部を下方へ押圧しながら、前記第２フランジの下面中央部と前記巻芯部の上端部とを超音波溶着する工程とを有する
    ことを特徴とするテープリールの製造方法。
  11. 前記第２フランジの外周縁部に対する押圧量を、前記テープリールのフランジの長さの０．５％以上２．５％以下の大きさとする
    ことを特徴とする請求項１０に記載のテープリールの製造方法。
  12. 前記第２フランジと前記巻芯部との超音波溶着工程が、
    前記巻芯部に対応する位置に設けられる振動付与部と、前記振動付与部の外周側に環状に形成され前記第２フランジの外周縁部を押圧する自由端制振部とを備えた超音波溶着ホーンを用いて行われる
    ことを特徴とする請求項１０に記載のテープリールの製造方法。
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