JPH10510086A - データカートリッジの複合体駆動ベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明のデータカートリッジの駆動ベルト（１８）は、低硬度のベルト材料の層と高硬度のベルト材料の層とを備えている。高硬度のベルト材料がテープパックに隣接し、低硬度のベルト材料がテープパックから離れるようにベルトをテープカートリッジに挿入することで、ベルトの中立軸がテープパックのほうに移動する。

Description

【発明の詳細な説明】 データカートリッジの複合体駆動ベルト発明の背景 １．技術分野 本発明は、柔軟性と弾性とを有した駆動ベルトが、テープスプールに巻き付け られたテープに接触して、ベルトが動くことでスプール間のテープが動くテープ カートリッジに関する。２．背景技術 ベルト駆動のテープカートリッジは、高速なテープスピードとテープの急激な 加速と減速が要求されるコンピュータのインターフェースとして用いられること が多い。米国特許３，６９２，２５５号明細書（この明細書は本件明細書に参考 として組み込まれている）は、二つのスプールで磁気テープと摩擦接触したエン ドレスで柔軟性のあるベルトによってテープのスプールに巻き付けられた、磁気 記録テープに関する特許を開示している。エンドレスで柔軟性のあるベルトを巻 き付けて、カートリッジ内のキャプスタンによって駆動する。キャプスタンそれ 自身は、カートリッジの外にあるモータ駆動ローラー又は駆動パックによって駆 動されるようになっており、カートリッジを挿入する記録／再生のテープレコー ダ機構の一部である。 テープの張力は、コーナローラーにある調節された抵抗によって引きおこされ た各テープパック周囲でのベルト張力の違いで生じる。このように張力が異なっ ていることで、読取／書込用ヘッド位置で所望の張力が発生するのと同様に、一 方のスプールから他方のスプールにテープを巻き上げることができる。最小のテ ープ張力が信頼性のある、情報の読取りと書込みを行うために必要である。しか しながら、もしテープ張力が高すぎるならば、テープとヘッド界面で不必要な磨 耗が起こる。 ベルトは有限の厚みを有しているので、ベルトの中心線はテープパックの周囲 とわずかに異なったスピードで動く。このことで、テープを一方のテープハブか ら他方のテープハブに巻くとき、テープ張力が増加する。もしテープカートリッ ジが前後に動くようにテープ張力を加えるならば、図１に示したようにボータイ 形状が現れる。このようにテープ張力が変化することで、テープを動かすのに必 要な駆動力が変化し、テープパックの端面で必要な最大駆動力が高くなる。でき るだけフラットなテープ張力を加えることは、駆動力の変化を制限するためにも 、必要な最大駆動力を低減するためにも、種々の温度の下、エージング後、そし て通常使用でのカートリッジの性能を改善するためにも好ましい。フラットなテ ープ張力を加えれば、合理的なプロセス窓の外からカートリッジを動かすことな しに、温度、エージング、そして通常使用によって、変化することを考慮してい るので、後者のようなことが起こる。 テープ張力と駆動力のあらゆる変化に加えて、テープが一方のスプールから他 方のスプールに巻き付く時、テープカートリッジが走行している間、テープ張力 の小さな変化が比較的高い周波数で起こる。この小さな変化は、動的なテープ張 力と呼ばれ、回転部品の不完全さに起因したテープの小さな縦方向の動きの結果 起こる。高い動的なテープ張力がデータの読取りと書込みを妨げるので、それら は好ましくない。 より高弾性の従来の一層ベルトは、硬いベルトと比較すると、ボータイが減る ことを示している。不幸にも、そのような弾性体ベルトは、回転部品が不完全で あることに起因する周波数に依存する、動的なテープ張力も増加させる。発明の概要 本発明は、動的なテープ張力を不必要に増加させることなく、テープ張力の端 から端までの変化を低減する、すなわちボータイ形状の、ベルト駆動の磁気テー プカートリッジのためのベルトに関する。このことは、ベルトが弓状にテープパ ックと接触しているときに、テープパックの方向にベルトの応力の中立軸を動か すことで達成される。 特に、本発明は、テープパックとローラに巻き付けられるベルト，テープパッ ク，駆動ローラを含むベルト駆動のデータカートリッジで用いるのに適した、薄 くて柔軟性のある連続ベルトに関する。ベルトは０．０１から０．２５のｋファ クターを有し、テープパックに隣接した高硬度材料の一層と低硬度材料の一層を 備えている。図面の簡単な説明 図１は、ベルト駆動のデータカートリッジの模式図である。発明の詳細な説明 図１を参照すると、カートリッジ１０をテープデッキ２８の中に示している。 カートリッジ１０は、ある長さの磁気記録テープ１６が巻き付けられた一対のハ ブ１２,１４を有している。駆動ベルト１８が、ベルト駆動ローラ２０と、一対 のベルトガイドローラ２２,２４と、ハブ１２,１４の周りに巻き付けられたテー プ１６によって形成された一つあるいは二つのテープパック１７との周囲に巻き 付けられて動く。図１に示したように、カートリッジ１０がテープデッキ２８の 操作位置に移動するときに、テープデッキ２８の駆動パック２６はベルト駆動ロ ーラ２０に接触し、デッキ２８の磁気記録ヘッド３０はテープ１６に接触する。 ベルト駆動ローラ２０のベルト接触部３２は窪んでいて、テープ１６がベルト駆 動ローラ２０に接触することなく通過できるようになっている。 ベルト材料の硬さは、ｋファクタとして知られているコンプライアンスを含む 様々な方法で定義されている。これを適用するために、ベルトをある長さに伸ば したあとテープカートリッジの中にあるときに、ｋファクタを測定することがで きる。このステップを予備試験として行うことは二つの理由で重要である。第一 には、ｋファクタは歪みに対して必ずしも直線的に変化しないし、ベルト材料は 、もとの伸びていない状態より作動中の長さや張力で異なったｋファクタを有す る。さらに、最初に伸ばしたときと、その後に伸ばしたりテストしたときに得ら れるｋファクタとは異なっている。作動中の長さや張力までベルトを伸ばしたあ と、ベルトはその長さが増加して伸びており、張力の増加を測定することができ る。ｋファクタは、ベルトの最初の長さに張力変化を掛けたものでベルトの長さ 変化を割ったものに等しく、 ｋ＝ＤＬ／（Ｌ₀ｘＤＴ） ここで、ｋはｋファクタ、ＤＬはテスト中の長さの増加量、Ｌ₀はカートリッ ジ中のベルト長さ、ＤＴはテスト中の張力の増加量である。ｋファクタは、作用 中の弾性係数Ｅにベルトの断面積を掛けたものの逆数に等しく、 ｋ＝１／（Ｅｘ断面積） これを適用するために、ｋファクタを歪み速度０．００３６sec^-1で測定する。 本発明の複合体ベルトは、０．０１から０．２５Ｎ^-1、好ましくは０．０１か ら０．１Ｎ^-1のｋファクタを有している。ベルトの幅が約２から６ｍｍのときに 、作動中のベルトの厚みは０．０５から０．１２７ｍｍの範囲にある。ベルトを テープカートリッジに挿入したとき、作動中の厚みと幅はその厚みと幅に関係す る。低硬度材料に対する高硬度材料の厚みの比は好ましくは１：１より小さく、 さらに好ましくは１：２より小さく、最も好ましくは１：３より小さい。しかし ながら、高硬度材料の層は、最小厚みで約１．３ミクロン、好ましくは少なくと も１．５ミクロン、さらに好ましくは少なくとも５ミクロンの厚みを有している 。 ベルトをテープカートリッジに挿入したとき、高硬度材料の層はテープパック 周辺に隣接している。ベルトをテープカートリッジに挿入したとき、低硬度材料 の層は高硬度材料よりテープパック周辺から離れている。もしベルトを反対の方 法で挿入するならば、硬い層と硬くない層とを持つ利点を認めることができない 。一つの実施形態によれば、唯一その材料と、約０．１９ｍｍ²の断面を有した 単層ベルトのｋファクタで、高硬度と低硬度の材料を定義することができる。高 硬度材料だけからできたそのようなベルトは、好ましくは約０．０２Ｎ^-1のｋフ ァクタを有する。低硬度材料だけからできた同様のベルトは、好ましくは０．０ ２Ｎ^-1ものｋファクタを有する。 低硬度材料の弾性係数で高硬度材料の弾性係数を割った値は、１より大きく、 好ましくは１．２より大きく、さらに好ましくは１．４から１０の範囲で大きく 、最も好ましくは１．５から５の範囲で大きい。 ベルトがアークの形でテープパックと接触するとき、高硬度材料層と低硬度材 料層との界面のできるだけ近いところに応力の中立軸があることが望ましい。 ベルトの両層の材料は、弾性的な特徴を備えたポリマーにすることができる。 そのような材料の例として、ポリウレタン，共重合エステルエーテル，スチレン −ジエン ブロック共重合体，ポリエーテル，ポリアクリレイト，フルオロカー ボン，フルオロシリコン，フルオロアルコキシフォスファゼン，シリコーン，ア クリル酸エチレン共重合体，ブタジエン−アクリロニトリル共重合体，天然ゴム ，スチレン ブタジエン共重合体，ポリイソプレン，ポリブタジエン，ポリクロ ロプレン，イソブチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体，ポリエピクロルヒ ドリン，クロロスルフォン化ポリエチレン，塩素化ポリエチレン，ポリプロピレ ンオキシドおよびポリペンテナーマが何の制限もなく含まれる。ポリエーテルウ レタンとポリエステルウレタンのようなポリウレタンが好ましく、ポリエステル ウレタンが特に好ましい。 好ましくは、低硬度材料が、動的機械的分光法（ＤＭＳ）によって１Ｈｚでの tan δのピークで示され、ガラス転移温度（Ｔｇ）が−２５℃より小さいポリマ である。好ましくは、高硬度材料が、ＤＭＳによって１Ｈｚでのtan δのピーク で示され、ガラス転移温度（Ｔｇ）が−２５℃から５０℃の範囲であり、好まし くは０℃から５０℃の範囲であるポリマである。 動的なテープ張力の変化をさらに低減するために、減衰材料を低硬度層と高硬 度層との間に選択することができる。適した減衰材料は、０から５００Ｈｚの周 波数で好ましくは０から５０℃のＴｇを有している。いくつかの減衰材料はアス ファルト，ポリウレタン，ポリ（ビニルアセテート）とビニルアセテートの共重 合体，アクリル酸，天然ゴム，スチレン−ブタジエン，シリコンを含んでいる。 減衰層の厚みは、好ましくは１２から１００ミクロン、より好ましくは１２から ５０ミクロンである。望ましい非静止特性と永続特性を与える従来技術として知 られているように、コーティングもまたベルトに適用することができる。 複合体ベルトは高硬度材料と低硬度材料の薄層を重ねるか、又はともに押し出 すか、又は押し出したものをコーティングすることで製造する。同心のリングを 、層状又は押し出し材料のシートから打ち抜く。この同心のリングを引き延ばし てデータカートリッジに挿入する。 好ましい方法に従うと、本発明のベルトを以下のプロセスに従って製造する。 １． 高硬度材料と低硬度材料を、織物状のポリプロピレンシートの上にともに 押し出す。コーティングが解除され織物状の模様がついたニップロールがシート の一方の側に織物状の模様を与えるとともに、ポリプロピレンシートはベルトの 他方の側に織物状の模様を与える。カートリッジにとって、均一なベルト厚みと 各層の相対的に均一な厚みを維持することは重要である。 ２． リングをコーティングされたシートから、切断するか又は打ち抜く。あと でテープ表面に移されるベルトに異物が混入するのを避けるために重要であるか ら、この製造プロセスの間ポリプロピレンシートはベルトに対して重要な保護を 与える。ポリプロピレンが所望のときに簡単に剥離できるとともにポリプロピレ ンがすぐに剥離しないように、ポリプロピレンに対して低いｋＷレベルの高電圧 コロナ処理を任意に用いることができる。 ３． 裏地を取り除いたあと。部分的に焼きなますために、又はポリマの応力を 緩和するためにリングを加熱する。 ４． リングを熱処理又は焼きなましする間、リングを引き伸ばしている。代表 的にはベルトを２００から５００％引き伸ばす。、所望の張力と長さに二つの回 転ローラの間でベルトを引き伸ばし、赤外線ランプのような熱源を通過させるこ とによって、この熱間の引き伸ばしを行なう。熱間の引き伸ばしプロセスでベル ト内の張力が減少する。張力が所望のレベルに到達したとき、そのプロセスを停 止する。 ５． 焼きなましたベルトをテープカートリッジに取り付ける。さらに詳細な説 明をヨーロッッパ特許公報５７９１１６Ａ２に見い出すことができる。 実施例１ ベルトを上記の手順に従って作成する。これらのベルトを上述した方法に従っ てｋファクタで試験する。ベルトをカートリッジに挿入し、テープの初めから終 わりまでのテープの張力変化（ボータイ）と動的張力を測定する。ボータイはテ ープの最初（ＢＯＴ）で測定したテープ張力からテープの終わり（ＥＯＴ）で測 定したテープ張力を差し引くことで決定する。テープ張力を測定したとき、１イ ンチ間隔でのデータが局部的平均値、最大値、最小値を決定するために用いる。 Ｅ ＯＴとＢＯＴでのテープ張力は、最初（ＢＯＴ）と最後（ＥＯＴ）の３６インチ （９１ｃｍ）について計算した局部的平均値を平均することで決定する。各材料 のガラス転移点は、１Ｈｚでの動的機械的分光法（ＤＭＳ）によるtan δのピー クで決定する。各サンプルは２．５４ｍｍに伸びたベルト幅を有している。ベル トをテープカートリッジに挿入したとき、層１はテープパックに最も近い層であ り、層２はテープパックから離れた層である。サンプル２から６の本発明のベル トで、層１は層２より硬い。比較サンプル１は一層のみを有している。比較サン プル７では、高硬度層をテープパックから離れたところにあり低硬度層をテープ パックの近くにあるように２層ベルトを後方に挿入している。表に示した結果か ら、本発明のベルトが、より良いボータイ形状（すなわち本発明以外のベルトよ り端から端のテープ張力の変化が小さいこと）を有していることがわかる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ズウェトラー，クリストファー・ジェイ アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州 セント・ポール、ポスト・オフィス・ボッ クス33427 (72)発明者 マックリー，アール・ギャレン・ジュニア アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州 セント・ポール、ポスト・オフィス・ボッ クス33427 (72)発明者 スミス，デイビッド・ピー アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州 セント・ポール、ポスト・オフィス・ボッ クス33427 (72)発明者 マクカットチェオン，ジェフリー・ダブリ ュー アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州 セント・ポール、ポスト・オフィス・ボッ クス33427

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ベルトが０．０１から０．２５Ｎの範囲のｋファクタを有するとともに高 硬度材料と低硬度材料の層から構成され、高硬度材料の層がテープパックに隣接 し、テープパック、駆動ローラおよび駆動ベルトとを含むベルト駆動データカー トリッジに用いられる、薄くて柔軟性のある連続ベルト。 ２． 低硬度材料の弾性係数で高硬度材料の弾性係数を割った値が１より大きい 請求項１記載のベルト。 ３． ５０から１３０ミクロンの厚みを有し、低硬度材料に対する高硬度材料の 厚みの比が１：１より小さく、高硬度材料の層が少なくとも１．３ミクロンの厚 みを有する請求項１記載のベルト。 ４． 低硬度材料に対する高硬度材料の厚みの比が１：２より小さい請求項３記 載のベルト。 ５． 低硬度材料に対する高硬度材料の弾性係数が１．２より大きい請求項１記 載のベルト。 ６． 低硬度材料に対する高硬度材料の弾性係数が１．４から１０の範囲にある 請求項１記載のベルト。 ７． 高硬度材料と低硬度材料との間に減衰材料の層を設けた請求項１記載のベ ルト。 ８． 減衰材料が１から５００Ｈｚで０から５０℃のガラス転移温度を有する請 求項７記載のベルト。 ９． 高硬度材料と低硬度材料とがポリウレタンである請求項１記載のベルト。 １０． 高硬度材料と低硬度材料とがポリエステルウレタンである請求項１記載 のベルト。 １１． 高硬度材料が、−２５から５０℃のガラス転移温度を有するポリマーで ある請求項１記載のベルト。 １２． 低硬度材料が、−２５℃より低いガラス転移温度を有するポリマーであ る請求項１記載のベルト。 １３． 高硬度材料と低硬度材料との層がともに押し出し成形である請求項１記 載のベルト。 １４． 高硬度材料が、０から５０℃のガラス転移温度を有するポリマーである 請求項１記載のベルト。 １５． ベルト駆動ローラと、一対のベルトガイドローラと、ある長さの磁気テ ープを巻き付けることでテープパックになる一対のハブと、駆動ローラと一対の ガイドローラとテープパックの回りを動く請求項１から１４のいずれかに記載の 駆動ベルトとを備え、 駆動ローラの回転によって駆動ベルトが磁気テープを一方のハブから他方のハ ブに移送させ、高硬度材料の層がテープパックに隣接したベルト駆動テープカー トリッジ。