JPH04364213A - ヘッドギャップ位置検出装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気ヘッドのギャップ位
置検出装置に関し、特にビデオテープレコーダのアジマ
スギャップヘッドを回転ドラムに自動取付する装置に用
いて最適なものである。

【０００２】

【従来の技術】ＶＴＲの磁気ヘッドは、回転ドラム（デ
ィスク）に対して回転方向、高さ方向及び突出方向の３
要素について極めて高い精度で取付られる必要がある。 従来より、回転ヘッドの組立て装置として、種々の治具
が開発されているが、基本的には人間が調整して組立て
るための補助治具である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】磁気ヘッドのテープ摺
動面をビデオカメラ等で撮像して画像解析によりギャッ
プ位置を測定することが試みられているが、装置が大が
かりにるな割には所要の検出精度が得られない問題があ
る。

【０００４】本発明は、回転ヘッドを自動組立すること
を目的とし、そのためのヘッドのギャップ位置検出装置
を提供するものである。本発明によれば、比較的簡単な
構成の装置で磁気ヘッドと回転ドラムとの相対位置を極
めて高精度で測定することができ、その測定値に基き磁
気ヘッドを位置決めして自動組立てを行うことが可能に
なる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気ヘッドのギ
ャップ位置検出装置は、磁気ヘッドのヘッドギャップに
対して所定角度だけ傾き、上記磁気ヘッドのテープ摺動
面を撮像する一次元センサと、該一次元センサをテープ
摺動方向に移動させる移動手段と、上記磁気ヘッドのテ
ープ摺動面の像を一次元センサ上において検出する像検
出手段と、上記移動手段によって上記一次元センサがテ
ープの摺動方向に移動した際に、上記一次元センサと上
記ヘッドギャップとが交差する第１の位置及び第２の位
置における上記像検出手段の第１の像出力及び第２の像
出力と、上記ヘッドギャップの上記一次元センサに対す
る傾き情報とに基づいて、上記ヘッドギャップ位置を検
出する検出手段とを具備する。

【０００６】

【作用】ヘッドギャップと一次元センサとが所定の角度
関係を有し、第１及び第２の異なる交差位置における各
像出力のギャップ情報がノイズ等の擬似信号か否かを角
度関係に基く計算により判定することができる。従って
ギャップ位置信号を他の擬似信号と区別して抽出するこ
とができ、抽出されたギャップ位置信号のレベル情報や
位相（位置）情報に基いて基準に対するヘッドの二次元
の位置情報が高精度に得られる。

【０００７】以下本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。

【０００８】図１は本発明によるヘッドギャップ位置検
出装置を用いた回転ヘッド組立装置の概略斜視図で、図
２は回転ヘッド組立体の斜視図である。

【０００９】回転ヘッド組立体（１）は、図２に示すよ
うに、回転ディスク（２）上にＡチャンネル及びＢチャ
ンネルの磁気ヘッド（３Ａ）（３Ｂ）を１８０°の間隔
でマウントしたものである。各磁気ヘッド（３Ａ）（３
Ｂ）は、ヘッドチップ（４）と取付ピース（５）とから
成り、取付ピース（５）はビス（６）でもってディスク
（２）に固定される。

【００１０】図２のヘッド組立体（１）は、磁気ヘッド
（３Ａ）（３Ｂ）が仮固定された状態で、図１のように
、ディスク用Ｘ−Ｙテーブル（８）に設けられたクラン
プアーム（９）によってクランプされる。ディスク用Ｘ
−Ｙテーブル（８）は、この組立装置の主座標となっい
て、ディスク（２）はこの主座標Ｘ−Ｙの原点にセット
される。なおディスク（２）は高精度に加工されていて
、どのディスクについても、同一の原点位置に固定され
る。磁気ヘッド（３Ａ）（３Ｂ）の夫々の取付ピース（
５）は、ディスク用Ｘ−Ｙテーブル（８）の動作とは無
関係に固定されているチャック装置（図示せず）によっ
てチャックされる。

【００１１】Ａチャンネル及びＢチャンネルのヘッド（
３Ａ）（３Ｂ）のディスク（２）（主座標の原点）に対
する位置は、夫々Ａチャンネル用Ｘ−Ｙテーブル（１０
Ａ）及びＢチャンネル用Ｘ−Ｙテーブル（１０Ｂ）上に
設けられた光学読み取り装置（１１Ａ）（１１Ｂ）によ
って読取られる。これらのＸ−Ｙテーブル（１０Ａ）（
１０Ｂ）は、夫々前記ディスク用Ｘ−Ｙテーブル（８）
とは無関係にＸ−Ｙ方向に自由に動かすことができ、前
記主座標に対して副座標系を構成する。

【００１２】光学読取装置（１１Ａ）（１１Ｂ）は、ヘ
ッド（３Ａ）（３Ｂ）の位置（ギャップのセンター）を
例えば０．５μの精度で読取ることができる。読取られ
た副座標の値（Ｘ，Ｙ）は、予め高精度に組立てられた
基準のヘッド組立体（マスターワーク）を測定して得ら
れている副座標のデータ（Ｘ０　、Ｙ０　）と比較され
る。 このマスターワークの測定値に対する差が現在測定して
いるヘッド組立体（１）についてのディスク（２）とヘ
ッド（３Ａ）または（３Ｂ）との相対的位置関係である
。

【００１３】測定が終了すると、上記マスターワークの
測定データに対する差分が零になるように、ディスク用
Ｘ−Ｙテーブル（８）が動かされ、これによって磁気ヘ
ッド（３Ａ）（３Ｂ）のディスク（２）に対する位置決
めが達成される。この位置決め作業では、ディスク（２
）のみが動かされ、ヘッド取付ピース（５）はチャック
によって固定されたまま動かない。位置決め後には、ネ
ジ締装置（１２）が動作され、ヘッド（３Ａ）（３Ｂ）
がディスク（２）に固着される。

【００１４】なお光学読取装置（１１Ａ）（１１Ｂ）は
、ヘッドの高さ（Ｚ軸）についての情報をも読取るが、
これはヘッド高さが規定値の公差以内であるか否かを確
認するためである。図１の組立装置は、ディスク（２）
に対するヘッドの高さを自動調整する機能は無く、ヘッ
ドチップ（４）を装着した取付ピース（５）の形状を予
めマイクロメータ等で機械的に計測して、所要のヘッド
高さが得られるように、図２のようにヘッド（３Ａ）（
３Ｂ）をディスクに仮固定する際に、例えば５μ単位の
スペーサーでもって高さを調整されている。

【００１５】図３は一方の光学読取装置（１１Ａ）の略
斜視図を示す。他方の読取装置も同じ構成である。この
読取装置は、光源（１４）と、この光源からの光を対物
レンズ系（１６）に与えるハーフミラー（１５）と、ヘ
ッド（３Ｂ）からの反射光が対物レンズ系（１６）によ
って結像されるスクリーン（１７）と、このスクリーン
（１７）上においてＺ軸方向に設けられたラインセンサ
（１８）とを具備している。

【００１６】ラインセンサ（１８）は、図４の平面図（
Ａ）に示すように２５６個のフォトダイオードなどを一
列に並べたものであって、その１ピッチは２５．４μで
ある。図３の対物レンズ系（１６）の倍率を４０倍にす
ると、２５．４／４０＝０．６３５μの分解能を得るこ
とができる。ラインセンサ（１８）の各受光エレメント
（１９）からは、例えばＣＲＴによる掃引波形で示すと
、図４の波形図（Ｂ）のように、ヘッドのテープ摺動面
の像（２０）をＺ軸（ラインセンサの長手方向）に沿っ
た線で走査したビデオ信号が得られる。このようなビデ
オ信号を形成する各エレメント（画素）（１９）の出力
は、画素ごとにＡ／Ｄ変換され、ヘッド位置を特定する
ための図５に示すデータ処理装置に送られる。

【００１７】データ処理装置は、ＣＰＵ（２３）、メモ
リー（２４）（ＲＯＭ及びＲＡＭ）及びこれらを結合す
るデータバス（２５）を備えるマイクロプロセッサで構
成されている。Ａチャンネル及びＢチャンネルのライン
センサ（１８Ａ）（１８Ｂ）の各画素の出力は、切換ス
イッチ（２６）を通って８ビットＡ／Ｄ変換器（２７）
に送られ、ディジタル信号に変換される。なお切換スイ
ッチ（２６）は、ハードウエアを簡単にするために１チ
ャンネルずつデータを処理するように切換えられる。Ａ
／Ｄ変換器（２７）の出力は、ラインセンサによって検
出されたヘッド像信号の波形認識（勾配検出）を行うた
めに微分回路（２８）で微分され、更にヘッド表面像の
図形認識を行うためにＣＰＵ（２３）及びメモリー（２
４）を使ってデータ処理される。微分回路（２８）は、
隣接する画素の出力の差分を求める回路であってよく、
勿論、ＣＰＵ（２３）を用いた演算プログラムによって
ソフトウエアで実現できる。

【００１８】切換スイッチ（２６）、Ａ／Ｄ変換器（２
７）、微分回路（２８）は、コントロールロジック（２
９）で制御される。ヘッド位置を測定するための光学読
取装置（１１Ａ）（１１Ｂ）を移動させるＸ−Ｙテーブ
ル（１０Ａ）（１０Ｂ）、回転ディスク（ＲＤ）（２）
用のＸ−Ｙテーブル（８）及びネジ締装置（１２）は、
夫々パルスモータ（３０Ａ）〜（３０Ｅ）によって駆動
される。これらのパルスモータの駆動信号は、ＣＰＵ（
２３）から発生される動作指令に基いて、データ出力ポ
ート（３１）、パルスモータドライバ（３２Ａ）〜（３
２Ｅ）を経て与えられる。各Ｘ−Ｙテーブル（１０Ａ）
（１０Ｂ）（８）の座標データはマイクロプロセッサの
メモリーに保持されている。

【００１９】更に、測定データをモニターするために、
データバス（２５）にシリアルインタフェイス（３３）
を通じてＣＲＴターミナル（３４）が接続されている。

【００２０】次に本実施例の回転ヘッド組立装置の動作
を説明する。図６は、ヘッド表面像（図３のスクリーン
（１７）上のテープ摺動ヘッド面の投影像（２０））と
、ラインセンサ（１８）による線走査とを示す略線図で
ある。また図７は回転磁気ヘッドと読取光学系との部分
平面図である。

【００２１】本発明によれば、ラインセンサとヘッドの
ギャップとが所定角度だけ傾けられている。この配置は
、ラインセンサの出力に基いてヘッドギャップの認識を
行ってヘッドセンターの位置（Ｘ及びＹ方向）を測定す
る目的には、後述の如く、データ処理上極めて都合が良
く、数々の利点を有する。

【００２２】この実施例の磁気ヘッドは、その走査方向
（図６の矢印ａ方向）と直角な方向（Ｚ軸）に対してギ
ャップ（３６）が所定角度（例えば７度）傾いたアジマ
スヘッドである。従ってＺ軸方向のラインセンサ（１８
）に対してギャップ（３６）が所定角度傾いている。 なおアジマスのないギャップを有するヘッドについて本
発明を実施する場合には、ラインセンサの方をＺ軸から
傾ける。

【００２３】ヘッドの（３Ａ）または（３Ｂ）のディス
ク（２）に対する回転方向の位置は、図６のＡ、Ｂ、Ｃ
のようにラインセンサ（１８）（読取装置）をＹ軸方向
に動かすことにより測定される。またヘッドのディスク
周面に対する突出し量は、図７のＡ´、Ｂ´、Ｃ´のよ
うに読取装置をＸ軸方向（光学系の光軸方向）に動かす
ことにより測定される。

【００２４】図８は図６及び図７のように読取装置（１
１）をＸ−Ｙ方向に動かしたときのラインセンサ（１８
）の出力をＣＲＴの掃引波形で示したものである。光学
系の対物レンズ（１６）の焦点位置にヘッド面がある場
合、Ｙ方向の移動により、図６のＡ、Ｂ、Ｃの位置で図
８Ａ、Ｂ、Ｃで示す信号が得られる。Ｃの位置では、ヘ
ッドのトラック巾Ｔの境界に相当する急峻な立上り、立
下り及びヘッドギャップ（３６）を示すギャップ信号ｇ
を夫々有する波形が生じる。一方、図６Ｃの位置で読取
装置（１１）をＸ方向に移動させると、図７のＡ´、Ｂ
´、Ｃ´の位置で図８Ａ´、Ｂ´、Ｃ´で示す信号が得
られる。すなわちＡ´→Ｂ´の方向に向って焦点が整合
され、Ｃ´の位置で焦点整合状態の波形が得られる。 焦点整合時の読取光学系のＸ座標でもってヘッドの突出
し量が分る。

【００２５】ヘッド位置測定系は、図８のようなＸ−Ｙ
軸方向への移動によるラインセンサ（１８）の出力波形
をデータ処理して位置データを算出する。具体的な測定
手順における波形変化は図９の■〜■の如くである。す
なわち、図６のスタート点Ｓの位置で、図９の■→■の
ように焦点粗調を行い、次に■のようにＹ方向にＡの位
置まで粗送し、ここで■のように焦点を微調する。次に
■のように図６のＢの位置まで中送りしてトラック巾Ｔ
を検出し、更に図６のＣの位置でギャップ信号を検出す
る。Ｃの位置では、ギャップ信号のピークを検出するこ
とにより焦点が整合される。

【００２６】次に図９の各段階におけるデータ処理につ
いて説明する。■の焦点微調では、ラインセンサ（１８
）の出力の微分値（画素列方向についての微分または差
分）の絶対値が図１０Ａ´→Ｂ´→Ｃ´のように最大に
なるまで読取光学系を図７のＡ´→Ｂ´→Ｃ´のように
Ｘ方向に移動させる。すなわち、焦点整合位置では映像
の濃淡境界が極めて明確となり、ラインセンサによって
検出されたヘッド表面の像信号の勾配の絶対値が最大に
なることを利用して、焦点微調の自動制御を行っている
。このためデータ処理は、図５の微分回路（２８）とＣ
ＰＵ（２３）とでもって、例えば微分値の絶対値の最大
値の時間変化を観察して、最大値が増加から減少に移る
点をとらえることで達成される。

【００２７】図９の■の段階でトラック巾の検出では、
図１１の黒丸Ｐ１　〜Ｐ３　、Ｎ１　〜Ｎ３　のように
、ラインセンサ出力の微分値（絶対値）が或る値以上で
ある画素が２つ（若しくは２つ以上）連続し、それが２
か所存在すること、及びこの２か所（ＰとＮ）の微分値
の符号が互いに反転していることを判別する。トラック
巾Ｔは上記２か所に相当するラインセンサの画素番号の
差として測定できる。

【００２８】図９の■の段階でのギャップ信号の検出で
は、次の条件を満たすものを真のギャップ信号とし、他
の擬似ギャップ信号を排除している。すなわち、図１２
に示すように既に検出されたトラック巾Ｔ内に斜線領域
Ｗを設定し、

【００２９】（Ｉ）、この領域内に存在する信号につい
て、（ＩＩ）、左半部の登り勾配（微分値）及び右半部
の下り勾配が夫々一定値（例えば、±６ビット／１０画
素）を持つこと、（ＩＩＩ）、図１３Ａのように、測定
光学系をＹ方向に一定距離ΔＹだけ送ったときに、図１
３Ｂのように、ギャップ信号の山がラインセンサ（１８
）とギャップ（３６）との傾き角θ（アジマス）の正接
ｔａｎ　θに対応して一定画素分ΔＺ（∝ΔＹ／ｔａｎ
　θ）だけ移動すること（例えば、光学系をＹ方向に１
パルス（０．５μｍ）送ったとき山が３ビット（画素）
以上移すこと）。

【００３０】を夫々条件として真のギャップ信号と、ゴ
ミ、外乱ノイズ等による擬似ギャップ信号を弁別してい
る。

【００３１】更に、図９の■の段階での焦点整合では、
図１４のｇ→ｇ´→ｇ″→に示すように、ヘッドギャッ
プ（３６）とラインセンサ（１８）とのクロス点に現わ
れるギャップ信号ｇのレベルが最大になるように、読取
光学系をＸ方向に微少移動させる。このギャップ信号の
レベル変化は極めてクリティカルなものであり、約２μ
の精度で焦点整合位置を検知して、これによってヘッド
突出量を測定することができる。

【００３２】またヘッドギャップ（３６）のＹ方向（デ
ィスク回転方向）のセンターは、上述のようにして弁別
されたギャップ信号の位置データと、トラック巾Ｔのデ
ータとに基いて算出することができる。すなわち、検出
されたギャップ位置でのラインセンサ（１８）の画素番
号と、トラック巾Ｔの中点の画素番号とを互に一致させ
るには検出光学系をＹ方向に何ステップ動かせば良いか
を、計算で求めることができるから、これによってギャ
ップのＹ方向センターのデータを検出することができる
。なお実際に検出光学系をギャップのＹ方向センターま
で動かして、そのときのＹ座標の読み取ってもよい。

【００３３】上述のように測定されたヘッドの回転方向
（Ｙ）及び突出方向（Ｘ）の副座標データ（Ｙ´、Ｘ´
）は、既述のようにマスターワークの測定データ（Ｙ０
　、Ｘ０　）と比較され、差分（Ｙ０　−Ｙ´、Ｘ０　
−Ｘ´）の符号を反転した距離だけ図１のディスク用Ｘ
−Ｙテーブル（８）（主座標）が移動される。この結果
、マスターワークと同一位置にヘッドが位置決めされる
。

【００３４】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、テープ摺動
方向に位置ずれした２つの交差位置における像検出手段
の出力と、ヘッドギャップと一次元センサとの傾き情報
（実施例におけるアジマス角度）とに基いて、像検出手
段の出力からギャップ位置信号を他の擬似信号と区別し
て抽出することができる。そして抽出されるたギャップ
位置信号が持つ情報（レベルまたは位相）から基準に対
するヘッド位置の情報を極めて高い精度で得ることがで
きる。従って、このヘッド位置情報に基いて回転ヘッド
を高精度で自動組立することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるヘッド位置測定装置を用いた回転
ヘッド組立装置の概略斜視図である。

【図２】回転ヘッド組立体の斜視図である。

【図３】ヘッド位置を測定する図１の光学読取装置の原
理的な略斜視図である。

【図４】図３の光学系におけるラインセンサの正面図及
びその出力波形図である。

【図５】図１のヘッド取付装置を制御するデータ処理装
置のブロック図である。

【図６】ヘッド表面像とラインセンサによる測定光学系
との拡大された部分平面図である。

【図７】ヘッドと測定光学系との拡大された部分平面図
である。

【図８】図６及び図７のように測定光学系が移動する場
合のラインセンサの出力の掃引波形図である。

【図９】具体的な測定手順でのラインセンサ出力の掃引
波形図である。

【図１０】光学系の焦点合せ時のラインセンサ出の微分
信号の波形図である。

【図１１】トラック巾のデータ測定時のラインセンサ出
の掃引波形図である。

【図１２】ギャップ信号検出時のラインセンサ出力の掃
引波形図である。

【図１３】（Ａ）はギャップ信号検出時のヘッド表面像
とラインセンサの位置とを示す略線図である。（Ｂ）は
図１３（Ａ）に対応するラインセンサ出力の掃引波形図
である。

【図１４】測定光学系の焦点整合時のギャップ信号の変
化を示す波形図である。

【符号の説明】

２　　　　　　回転ディスク ３Ａ　　　　磁気ヘッド ３Ｂ　　　　磁気ヘッド ４　　　　　　ヘッドチップ ５　　　　　　取付ピース ８　　　　　　ディスク用Ｘ−Ｙテーブル１０Ａ　　Ａ
チャンネルＸ−Ｙテーブル１０Ｂ　　ＢチャンネルＸ−
Ｙテーブル１１Ａ　　光学読取装置 １１Ｂ　　光学読取装置 １８Ａ　　ラインセンサ １８Ｂ　　ラインセンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気ヘッドのヘッドギャップに対して所定
   角度だけ傾き、上記磁気ヘッドのテープ摺動面を撮像す
   る一次元センサと、該一次元センサをテープ摺動方向に
   移動させる移動手段と、上記磁気ヘッドのテープ摺動面
   の像を一次元センサ上において検出する像検出手段と、
   上記移動手段によって上記一次元センサがテープの摺動
   方向に移動した際に、上記一次元センサと上記ヘッドギ
   ャップとが交差する第１の位置及び第２の位置における
   上記像検出手段の第１の像出力及び第２の像出力と、上
   記ヘッドギャップの上記一次元センサに対する傾き情報
   とに基づいて、上記ヘッドギャップ位置を検出する検出
   手段とを具備することを特徴とする磁気ヘッドのギャッ
   プ位置検出装置。