JPH0346150A - 磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビデオテープレコーダ等に用いられている磁
気記録再生装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、磁気記録再生装置は、例えばビデオテープレコ
ーダ等に用いられている。この磁気記録再生装置は、第
１０図に示すように、各種の磁気ヘッド３４を備え、こ
の磁気へノド３４と共に回転する回転ドラム（以下上ド
ラム３１と称する。）を有している。また、この上ドラ
ム３１の下面には、ヘリカルリード３３が形成された固
定ドラム（以下下ドラム３２と称する。）が設けられて
おり、このヘリカルリード３３は、磁気テープ４６をフ
ォーマットに沿って走行させるようになっている。

上記の上ドラム３１は、例えばＮ　Ｔ　Ｓ’　Ｃ方式の
場合、定常回転時におよそ１．８０ｏｒｐｍにて正確に
制御される必要がある。また、上記の上ドラム３１およ
び下ドラム３２には、−（マイクロメータ）レベルの加
工精度が要求されている。特に、この加工精度は、ヘリ
カルリード３３等の複雑な形状が形成された下ドラム３
２において要求が厳しいものとなっている。

従って、従来、上ドラム３１および下ドラム３２には、
比重が小さく、且つ被削性等の加工性に優れた材料であ
るアルミニウムを母材とする例えばＡ２２１８やＡ６０
６１等のアルミ合金が多用されている。

これにより、アルミ合金で形成された上ド）ム３１およ
び下ドラム３２は、軽量なものとなるため慣性が小さく
なり、回転制御を容易に行うことができるようになって
いる。さらに、上ドラム３１および下ドラム３２は、加
工性に優れたアルご合金により高い加工精度を得ること
ができるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の磁気記録再生装置では、上ド
ラム３１および下ドラム３２が磁気記録再生装置を構成
するテープ走行系の他の部品と比較して摩耗し易いとい
う問題を有している。

これは、上ドラム３１および下ドラム３２には、アルミ
合金が使用されている一方、他の部品である１頃斜ボー
ル３５・３６、ガイドボスト３８・３９、テンションボ
スト３７、およびキヤプスタン軸４０には、磁気テープ
４６との摺接による摩耗を考慮して例えば５ＵＳ３０３
や５ＵＳ４２０等のステンレス鋼が使用されているため
である。

即ち、上ドラム３１および下ドラム３２に使用されるア
ルミ合金は、ビッカース硬度がステンレス鋼と比較して
１／４程度である。従って、上ドラム３１および下ドラ
ム３２は、ステンレス鋼を使用した他の部品と比較して
摩耗し易いものとなっている。特に、下ドラム３２は、
下ドラム３２に形成されたヘリカルリード３３が磁気テ
ープ４６の走行規正を行うため摩耗の進行が著しいもの
となっている。

そして、例えば上記の上ドラム３１および下ドラム３２
に磁気テープ４６を３．０００時間摺接した場合の下ド
ラム３２に形成されたヘリカルリード３３は、第１１図
（ａ）に示すように、初期時の形状が略０〜＋６μｍの
範囲であったものが、第１１図（ｂ）に示すように、３
．０００時間経過後に略全面に亘り〇−以下のマイナス
（−）方向に変化することになる。

これにより、第１０図に示すヘリカルリード３３で走行
規正される磁気テープ４６のテープエツジと磁気ヘッド
３４０回転方向とが威す角度は、第１３図に示すように
、摺接当初の磁気テープ４６のテープエツジ４６ａと磁
気ヘッド３４の回転方向との威す角度θ１から３，００
０時間経過後の磁気テープ４６のテープエツジ４６ｂと
磁気ヘッド３４の回転方向との威す角度θ８に変化する
ことになる。

上記の角度θ、・θ２は、角度θ１よりも角度θ２の方
が大きなものとなる関係が成立し、磁気テープ４６のテ
ープエツジ４６ａ・４６ｂを基準とするテープパターン
直線性は、プラス（・＋）方向に変化することになる。

即ち、摺接当初と３．　ＯＯ０時間経過後とで上記のテ
ープパターン直線性を比較した場合、摺接当初のテープ
パターン直線性は、第１・２図（ａ）に示すように、フ
ォーマット理想値であるＯ−０゜線に比較的近い４゜０
μｍの範囲に納まっているのに対し、３．０００時間経
過後のテープパターン直線性は、第１２図（ｂ）に示す
ように、プラス（＋）方向に大きくずれた９、７ｎの範
囲にまで拡大している。

このように、第１Ｏ図に示すアルミ合金で形成された上
ドラム３１および下ドラム３２は、磁気記録再生装置を
構成するステンレス鋼で形成された他の部品と比較して
摩耗し易いものとなっている。従って、従来の磁気記録
再生装置は、上ドラム３１および下ドラム３２によるテ
ープ走行互換性を長期間に亘り維持することが困難にな
っている。また、上ドラム３１および下ドラム３２の摩
耗は、これらの上および下ドラム３１・３２と磁気テー
プ４６との接触状態や磁気テープ４６の走行に関連する
他の部品と磁気テープ４６との接触状態を変化させるこ
とで安定したテープ走行の維持を困難にしている。

従って、本発明においては、上ドラム３１および下ドラ
ム３２の耐摩耗性を向上させることで、テープ走行互換
性や安定したテープ走行を長期に亘り維持することがで
きる磁気記録再生装置を提供することを目的としている
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る磁気記録再生装置は、上記課題を解決する
ために、磁気ヘッドが設けられ、この磁気ヘッドと共に
回転するアルミ合金からなる回転ドラムと、この回転ド
ラムの下面に設けられ、磁気テープの走行方向を規制す
るヘリカルリードが形成されたアルミ合金からなる固定
ドラムとを有する磁気記録再生装置において、上記回転
ドラムおよび固定ドラムには、チタン層が０．１〜０．
３μの層厚で形成され、さらに、このチタン層には、Ｔ
ｉ、ＮとＴｉＮとを７５〜９５％の組成比率で有する窒
化チタン層が０．５〜０．７．ｍの層厚で形成されてお
り、上記チタン層と窒化チタン層とは、イオンプレーテ
ィング法により形成されていることを特徴としている。

〔作　用〕

上記の構成によれば、回転ドラムおよび固定ドラムに形
成されたチタン層は、チタン層に形成された窒化チタン
層を回転ドラムおよび固定ドラムに充分な強さで密着さ
せることができるようになっている。

即ち、窒化チタン層を回転ドラムおよび固定ドラムに直
接形成した場合、負のポテンシャルにより高速加速され
た正イオンの蒸発原子であるチタンは、反応性ガスであ
る窒素雰囲気中で回転ドラムおよび固定ドラムに形成さ
れる。

この際、上記のチタンは、反応性ガスである窒素に衝突
する確立が極めて高くなり、母材であるアルミ合金から
なる回転ドラムおよび固定ドラムへの衝突エネルギが低
下することになる。そして、この衝突エネルギの低下は
、回転ドラムおよび固定ドラムのアルミ合金と窒化チタ
ンとの異種金属間の密着性を低下させる主な要因となっ
ている。

ところが、チタンに同種金属である窒化チタンを衝突さ
せた場合には、上記の衝突エネルギの低下が密着性にあ
まり影響を与えない。

従って、アルミ合金からなる回転ドラムおよび固定ドラ
ムは、先ず衝突エネルギの低下が少ないチタン層が形成
されることでチタン層との密着性が高められ、さらに、
このチタン層に窒化チタン層を形成することで、チタン
層を介して窒化チタン層との密着性を高めることが可能
になっている、そして、上記のチタン層によるアルミ合
金と窒化チタン層との密着性は、チタン層の厚みが０．
１〜０．３４の範囲であるときに最適なものとなってい
る。

次に、上記のチタン層に形成された窒化チタン層は、０
．５〜０．７μｍの範囲で形成されている。

これにより、アルａ合金からなる回転ドラムおよび固定
ドラムは、機械的特性の劣化が防止されるようになって
いる。

即ち、回転ドラムおよび固定ドラムに形成されるチタン
層や窒化チタン層の層厚は、イオンプレーティングによ
るコーティング時間に正比例する。この際、チタン材を
融解しているコーテイング槽の温度は、チタンの蒸発原
子を発生させるため、輻射熱により時間と共に上昇する
。

従って、回転ドラムおよび固定ドラムをコーテイング槽
に長時間放置した場合には、膜厚が増大することになる
が、同時に温度も上昇することになる。

これにより、窒化チタン層は、膜厚が０．７　ｔｎａよ
り厚くなった場合には、アルミ合金からなる回転ドラム
および固定ドラムの機械的特性が温度上昇により劣化す
る可能性があるが、膜厚が０．５〜Ｏ０’７Ｊ５１の範
囲で形成された場合には、温度上昇を防止しつつ充分に
高い硬度で形成することが可能になっている。

また、上記の窒化チタン層は、Ｔ　ｉ　Ｎ　ｚ　、Ｔ　
ｉＮ２およびＴｆ、Ｎのうち、ＴｉＮとＴｉ、Ｎとが７
５〜９５％を組成比率として有している。

即ち、上記の各窒化チタンは、ＴｉＮ、のビッカース硬
度が略１．５００１１ｖ、ＴｉＮのビッカース硬度が略
２，０００Ｈｖ、およびＴｉ、Ｎのビッカース硬度が略
２．２００１（ｖとなっている。従って、より硬度の高
い表面を形成するには、窒化チタン層の組成比率をＴｉ
ＮとＴｈＮとにするのが望ましい。ところが、これらの
窒化チタン層の組成比率は、窒素含有量により略決定さ
れており、この窒素含有量の制御でＴｉＮとＴｈＮとに
するには、組成の生成過程において極めて困難なものと
なっている。

従って、窒化チタン層は、ＴｉＮとＴｉ、Ｎとが１５〜
９５％を組成比率とするように形成され、この場合にお
いても充分に高い硬度を得ることが可能になっている。

さらに、上記のチタン層および窒化チタン層は、イオン
プレーティング法により形成されるため、回転ドラムや
固定ドラムを過剰に加熱することがない。従って、回転
ドラムおよび固定ドラムに用いられているアルミ合金は
、機械的精度が変化しない。

このように、回転ドラムおよび固定ドラムは、チタン層
と窒化チタン層とがイオンプレーティング法でこの順に
形成されることで、上記の各層を機械精度の充分に高い
状態で形成することが可能になっている。また、上記の
チタン層と窒化チタン層とが形成された回転ドラムおよ
び固定ドラムは、ヘリカルリードの摩耗が防止されるこ
とでテープ走行互換性を長期に亘り保持することが可能
になっている。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第９図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。

本実施例に係る磁気記録再生装置は、第１図に示すよう
に、各種の磁気ヘッド４が設けられ、これらの磁気ヘッ
ド４と共に回転する回転ドラム（以下上ドラムｌと称す
る。）と、この上ドラム１の下面に設けられた固定ドラ
ム（以下下ドラム２と称する。）とを有している。

上記の上ドラムｌには、テープテンシゴンを制御する図
示しない数１０．ｎ程度のエアー溝が複数形成されてい
る。このエアー溝は、上ドラム１の回転により上ドラム
１と磁気テープ１６との間に空気を送り込むようになっ
ており、磁気テープ１６と上ドラムｌとが極端に密着す
ることを防止するようになっている。

これにより、磁気テープ１６は、エアー溝による空気の
浸入により、上ドラム１および下ドラム２の摩擦力がド
ラム回転方向に作用することで進行力が付与されるよう
になっている。また、上記の下ドラム２には、ヘリカル
リード３が形成されており、このヘリカルリード３は、
磁気テープ１６をフォーマットに沿って走行させるよう
になっている。

上記の上ドラム１および下ドラム２には、比重が小さく
且つ加工性に優れたアルミニウムを母材とする例えばＡ
２２１ＢやＡ６０６１等の７７ｐミ合金が用いられてい
る。また、このアルミ合金から戒る上ドラム１および下
ドラム２の表面には、チタン層がイオンプレーティング
法により０．１〜０．３μｍの範囲で形成され、さらに
、このチタン層の表面に窒化チタン層がイオンプレーテ
ィング法により０．５〜０．７μの範囲で形成されてい
る。

尚、イオンプレーティング法とは、不活性ガスが介在す
る真空タンク内にグロー放電を発生させ、この電場を通
過する際に、正イオン化した蒸発原子を負のポテンシャ
ルが印加された母材に加速衝突させ、この衝突エネルギ
により非常に優れた密着性を有する被膜を形成するもの
である。

上記の窒化チタン層は、ＴｉＮ、、ＴｉＮ、およびＴｉ
、Ｎからなり、ＴｉＮとＴｉ、Ｎとが７５〜９５％の範
囲の組成比率で形成されている。

これにより、上ドラム１および下ドラム２の表面は、充
分な硬度が得られるようになっている。

また、上記の上ドラムｌおよび下ドラム２には、第２図
に示すように、磁気テープ１６の入口側および出口側に
ステンレス鋼からなる傾斜ボール５・６がＡ方向および
Ｂ方向に移動可能に配設されるようになっている。

さらに、上記の傾斜ボール５から磁気テープ１６が巻回
された供給リール１３に至る、までには、供給リール１
３側より、磁気テープ１６を一定のテンションで供給す
るテンションボスト７と、磁気テープ１６の走行方向を
変更するガイドボスト８と、記録時にビデオ信号等の信
号を消去する全幅消去ヘッド１１と、磁気テープ１６の
高さを規制するローラガイド１８とがこの順に配設され
ている。

一方、上および下ドラムト２の送出側に配設された傾斜
ボール６から磁気テープ１６を巻回する巻取り−ル１４
に至るまでには、傾斜ボール６側より、磁気テープ１６
の高さを規制するローラガイド１９と、オーディオ信号
の消去および記録をするオーディオヘッド２０・１２と
、磁気テープ１６の走行方向を規制するガイドボスト９
と、Ｃ方向へ移動可能なピンチローラ１５と、磁気テー
プ１６を一定速度で走行させるキャプスタン軸１０とが
この順に配設されている。

上記の構成において、第１図に示すように、先ず上ドラ
ムｌおよび下ドラム２に磁気テープ１６を摺接してヘリ
カルリード３の形状の変化を調べた。これにより、ヘリ
カルリード３には、第３図（ａ）および第３図（ｂ）に
示すように、摺接当初と３．０００時間経過後との変化
が殆ど表れないことが判明した。

次に、摺接当初と３．　ＯＯ０時間経過後とのテープパ
ターン直線性を比較した。これにより、摺接当初のテー
プパターン直線性は、第４図（ａ）に示すように、５．
７μｍの範囲であり、３，０００時間経過後のテープパ
ターン直線性は、第４図（ｂ）に示すように、６゜５μ
ｍの範囲であることが明らかになった。従って、窒化チ
タン層が形成された上ドラム１および下ドラム２は、テ
ープパターン直線性が３，０００時間経過後でも、フォ
ーマット理想値であるＯ−０゛線に比較的近いものであ
ることが判明した。

このことより、窒化チタン層が形成された上ドラム１お
よび下ドラム２は、窒化チタンのビッカース硬度がアル
ミ合金のＡ２２１８の１５０Ｈｖ程度に対して２．００
０Ｈｖ程度であることからも、耐摩耗性が極めて良好で
あることが確認された。

次に、上ドラム１および下ドラム２の表面がＡ２２１８
であるものをＡ２２１８ドラムとし、また、窒化チタン
層が形成されたものを窒化チタンドラムとして、第２図
に示すように、それぞれドラム人口側のテープテンショ
ンＴ１とドラム出口側のテープテンションＴ２とについ
て調べた。

上記のテープテンションＴｌ−７２の比（Ｔ２／Ｔ１）
を第１表に示すゆ 第１表 尚、ドラム中心と傾斜ボール５・６とが或す角度θは１
９０″′とし、比（Ｔ２／Ｔｌ）は、３回測定して得た
値の平均値とした。

これにより、上記のＡ２２１８ドラムと窒化チタンドラ
ムとは、テープテンションの比（Ｔ２／ＴＩ）に大差が
なく、若干ではあるが窒化チタンドラムの方が低い値と
な゛っていることが判明した。

従って、磁気テープ１６は、ビッカース硬度が２．００
０Ｈｖ程度と高い硬度を有した窒化チタンドラムに摺接
された場合でも、上記の両ドラムにおける摺接部の摩擦
係数μに大差が無いことから、テープテンションが増加
して損傷し易くなることがない。

次に、下ドラム２は、テープ走行互換性に影響を与える
ため、ドラム精度中最も厳しい精度である超精密精度が
要求されている。従って、イオンプレーティング法によ
りチタン層および窒化チタン層が形成される際における
下ドラム２のアルミ合金部の材料硬度の変化と、下ドラ
ム２の各部の寸法精度の変化とを測定した。そして、こ
の測定結果を第５図および第６図に示した。

尚、上記の下ドラム２の各部とは、第７図に示すように
、上側ハウジング２ａの真円度、下側ハウジング２ｂの
真円度、および基準面２ｃの平面度のことである。また
、試料は、（ａ）〜（ｊ）の１０個とした。

これにより、アルミ合金部の材料硬度は、第５図に示す
ように、形成初期および形成後において、殆ど変化の無
いことが判明した。同様に、下ドラム２の各部における
寸法精度の変化は、第６図に示すように、形成初期およ
び形成後において、殆ど変化の無い測定誤差程度の極小
なものであることが判明した。

このことから、下ドラム２は、チタン層および窒化チタ
ン層の形成によりテープ走行に支障を生じる程度の材料
硬度や寸法精度の変化が生じないことが明らかにな４っ
た。

次に、上記のチタン層および窒化チタン層が形成された
下ドラム２の場合と比較するために、上述のＡ２２１８
ドラムおよびＡ１０５０Ｈ３４ドラムが高温下で放置さ
れた場合の材料硬度および寸法精度の変化を調べた。そ
して、この結果を第８図および第９図に示した。

尚、Ａ２２１８ドラムについての放置温度は、２１０℃
、２３０℃、２５０℃、２８０℃、および３１０℃とし
、各温度についての試料は、（ａ）〜（ｊ）のそれぞれ
２個とした。また、上記の各温度における放置時間は、
イオンプレーティング法で形成される際に要する時間と
同等の６０分とした。

これにより、Ａ２２１８ドラムの形成後の材料硬度は、
第８図に示すように、温度が高くなるに伴って低下しで
いくことが判明した。同様に、上記の成形後の硬度は、
Ａ１０５０Ｈ３４ドラムについても低下していることが
判明した。

さらに、Ａ２２１Ｂドラムの寸法精度の変化は、第９図
に示すように、温度が高くなるに伴って拡大していくこ
とが判明した。

即ち、例えばＡ２２１８ドラムが６０分間、約２３０℃
の大気中に放置された場合には、材料硬度が低下し、下
ドラム２の各部の機械的精度がテープ走行系に支障を生
じる程度にまで変化してしまうことになることが明らか
になった。

従って、上ドラム１および下ドラム２の材料硬度や寸法
精度等の機械的特性が変化した場合には、たとえ窒化チ
タン層等により耐摩耗性が向上されたとしても、ＶＴＲ
の特性上必要不可欠な機械的精度に狂いが生じることで
他の不具合が発生することになる。

このように、窒化チタン層等を形成する場合には、密着
性に考慮すると共に、上ドラム１および下ドラム２の機
械的特性を変化させないようにする必要があるが、イオ
ンプレーティング法により窒化チタン層等を形成した場
合には、第５図および第６図に示すように、材料硬度お
よび寸法精度に変化が生じることがない、そして、この
イオンプレーティング法により窒化チタン層等が形成さ
れた上ドラム１および下ドラム２は、耐摩耗性が向上し
、テープ走行互換性や安定したテープ走行を長期に亘り
維持することができるようになっている。

〔発明の効果〕

本発明に係る磁気記録再生装置は、以上のように、磁気
ヘッドが設けられ、この磁気ヘッドと共に回転するアル
ミ合金からなる回転ドラムと、この回転ドラムの下面に
設けられ、磁気テープの走行方向を規制するヘリカルリ
ードが形成されたアルミ合金からなる固定ドラムとを有
する磁気記録再生装置において、上記回転ドラムおよび
固定ドラムには、チタン層が０．１〜０．３μｍの層厚
で形成され、さらに、このチタン層には、Ｔｉ、ＮとＴ
ｉＮとを７５〜９５％め組成比率で有する窒化チタン層
が０．５〜０．７μの層厚で形成されており、上記チタ
ン層と窒化チタン層とは、イオンプレーティング法によ
り形成されている構成である。

これにより、チタン層と窒化チタン層とがこの順にイオ
ンプレーティング法により回転ドラムおよび固定ドラム
に形成されているため、材料硬度や寸法精度に変化が生
じることなく、密着性の高い状態で耐摩耗性を向上させ
ることが可能になっており、ひいては、テープ走行互換
性や安定したテープ走行を長期に亘り維持することが可
能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第９図は、本発明の一実施例を示すもので
ある。 第１図は、磁気記録再生装置に磁気テープを走行させた
状態を示す斜視図である。 第２図は、磁気記録再生装置に磁気テープを走行させた
状態を示す平面図である。 第３図（ａ）　　・　（ｂ）は、ヘリカルリードの形状
を示すグラフである。 第４図（ａ）　　　（ｂ）は、テープパターン直線性を
示すグラフである。 第５図は、固定ドラムにチタン層および窒化チタン層を
形成する際の材料硬度の変化を示すグラフである。 第６図は、固定ドラムにチタン層および窒化チタン層を
形成する際の寸法精度の変化を示すグラフである。 第７図は、固定ドラムの縦断面図である。 第８図は、固定ドラムを高温で放置した際の材料硬度の
変化を示すグラフである。 第９図は、固定ドラムを高温で放置した際の寸法精度の
変化を示すグラフである。 第１０図ないし第１３図は、従来例を示すものである。 第１０図は、磁気記録再生装置に磁気テープを走行させ
た状態を示す斜視図である。 第１１図（ａ）　　・　（ｂ）は、ヘリカルリードの形
状を示すグラフである。 第１２図（ａ）　　・　（ｂ）は、テープパターン直線
性を示すグラフである。 第１３図は、磁気テープのテープエツジと磁気ヘッドの
回転方向とが威す角度を示す説明図である。 １は上ドラム（回転ドラム）、２は下ドラム（固定ドラ
ム）、３はヘリカルリード、４は磁気ヘッド、１６は磁
気テープである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁気ヘッドが設けられ、この磁気ヘッドと共に回転
   するアルミ合金からなる回転ドラムと、この回転ドラム
   の下面に設けられ、磁気テープの走行方向を規制するヘ
   リカルリードが形成されたアルミ合金からなる固定ドラ
   ムとを有する磁気記録再生装置において、 上記回転ドラムおよび固定ドラムには、チタン層が０．
   １〜０．３μｍの層厚で形成され、さらに、このチタン
   層には、Ｔｉ＿２ＮとＴｉＮとを７５〜９５％の組成比
   率で有する窒化チタン層が０．５〜０．７μｍの層厚で
   形成されており、上記チタン層と窒化チタン層とは、イ
   オンプレーティング法により形成されていることを特徴
   とする磁気記録再生装置。