JPH0447915B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0447915B2 JPH0447915B2 JP60159005A JP15900585A JPH0447915B2 JP H0447915 B2 JPH0447915 B2 JP H0447915B2 JP 60159005 A JP60159005 A JP 60159005A JP 15900585 A JP15900585 A JP 15900585A JP H0447915 B2 JPH0447915 B2 JP H0447915B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tape
- rotating member
- rotating
- fixed member
- radius
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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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(以下、
VTRと略記す。)の回転ヘツドアセンブリに関す
るものである。
VTRと略記す。)の回転ヘツドアセンブリに関す
るものである。
従来の技術
近年ビデオ技術の進歩は目をみはるものがあ
り、ハード側からは、小型軽量化が図られる一
方、ソフト側からは短波長記録を可能とする高
S/N比の金属テープが世に出されつつある。そ
の中で、テープとヘツドインタフエース間の入出
力特性を左右する回転ヘツドアセンブリに関して
も種々の改良が図られ今日に至つている。
り、ハード側からは、小型軽量化が図られる一
方、ソフト側からは短波長記録を可能とする高
S/N比の金属テープが世に出されつつある。そ
の中で、テープとヘツドインタフエース間の入出
力特性を左右する回転ヘツドアセンブリに関して
も種々の改良が図られ今日に至つている。
以下、図面を参照しながら、上述した従来の回
転ヘツドアセンブリの一例について説明する。第
3図は従来の回転ヘツドアセンブリの斜視図を示
すものである。第3図において、1はテープであ
る。2は回転部材、3は回転部材2と略同一軸上
に設けられた固定部材、4は固定部材3の外周面
上に設けられたリード、5はヘツド、6は回転部
材2上のヘツド取りつけ窓である。以上の様に構
成された回転ヘツドアセンブリについて、以下そ
の動作について説明する。テープ1は、1000〜
2000rpmで回転する回転部材2及び固定部材3と
摺動しながら走行する。また、固定部材3の外周
面上には、テープ1の走行時の位置規制をする目
的でリード4が設けられており、回転部材2上に
マウントされたヘツド5がテープ1上を正確にヘ
リカルスキヤンする事によつて、テープ1を介し
た映像信号の確実な入出力が実現されるものであ
る。ヘツド5は回転部材2の外周面から概ね数10
ミクロン外部へ突出して保持されている。
転ヘツドアセンブリの一例について説明する。第
3図は従来の回転ヘツドアセンブリの斜視図を示
すものである。第3図において、1はテープであ
る。2は回転部材、3は回転部材2と略同一軸上
に設けられた固定部材、4は固定部材3の外周面
上に設けられたリード、5はヘツド、6は回転部
材2上のヘツド取りつけ窓である。以上の様に構
成された回転ヘツドアセンブリについて、以下そ
の動作について説明する。テープ1は、1000〜
2000rpmで回転する回転部材2及び固定部材3と
摺動しながら走行する。また、固定部材3の外周
面上には、テープ1の走行時の位置規制をする目
的でリード4が設けられており、回転部材2上に
マウントされたヘツド5がテープ1上を正確にヘ
リカルスキヤンする事によつて、テープ1を介し
た映像信号の確実な入出力が実現されるものであ
る。ヘツド5は回転部材2の外周面から概ね数10
ミクロン外部へ突出して保持されている。
しかしながら上記の様な構成では、回転部材上
のヘツドは高速で回転してテープに接触し、また
回転部材の一部もテープと接触摺動する。このと
きヘツド対テープ及び回転部材対テープの間で摩
耗が発生し摩耗粉が出る。これらの摩耗粉は回転
部材の表面とテープとの間を付着・脱落をくり返
して集積されしだいに成長する。以上の様なステ
ツプを経て成長した回転部材上の摩耗粉は、それ
自体がテープに対して高速(回転部材の最外周
速)で相対摺動する一種の構成刃先を形成し、テ
ープに対し磁性層のはく離を伴なう著しいダメー
ジを引きおこす要因となる。実際問題として、回
転部材の外周面上には、テープとの接触摺動によ
つて生成された磁性粉と、回転部材成分であるア
ルミとの混合物が蓄積される。一方、回転部材側
も、特にテープが高S/N特性を有するCo、Ni
等の金属成分を主成分とする時には、回転部材の
主成分であるアルミ材に比べ、Co、Niが硬いた
め逆に摩耗粉側からダメージを受けるという一連
の問題点を有していた。上記の問題点を解消する
一手法として本発明者らは、第4図、第5図に示
す様に、回転部材7と固定部材8との間にポンプ
アウト型のスパイラルグルーブ9を構成し、回転
部材7の回転力を利用して発生した空気圧で、テ
ープを回転ヘツドアセンブリ上の全周にわたつて
微小量(5〜20μm)浮上保持する新構成の回転
ヘツドアセンブリをすでに提案した(例えば特願
昭57−117168)。
のヘツドは高速で回転してテープに接触し、また
回転部材の一部もテープと接触摺動する。このと
きヘツド対テープ及び回転部材対テープの間で摩
耗が発生し摩耗粉が出る。これらの摩耗粉は回転
部材の表面とテープとの間を付着・脱落をくり返
して集積されしだいに成長する。以上の様なステ
ツプを経て成長した回転部材上の摩耗粉は、それ
自体がテープに対して高速(回転部材の最外周
速)で相対摺動する一種の構成刃先を形成し、テ
ープに対し磁性層のはく離を伴なう著しいダメー
ジを引きおこす要因となる。実際問題として、回
転部材の外周面上には、テープとの接触摺動によ
つて生成された磁性粉と、回転部材成分であるア
ルミとの混合物が蓄積される。一方、回転部材側
も、特にテープが高S/N特性を有するCo、Ni
等の金属成分を主成分とする時には、回転部材の
主成分であるアルミ材に比べ、Co、Niが硬いた
め逆に摩耗粉側からダメージを受けるという一連
の問題点を有していた。上記の問題点を解消する
一手法として本発明者らは、第4図、第5図に示
す様に、回転部材7と固定部材8との間にポンプ
アウト型のスパイラルグルーブ9を構成し、回転
部材7の回転力を利用して発生した空気圧で、テ
ープを回転ヘツドアセンブリ上の全周にわたつて
微小量(5〜20μm)浮上保持する新構成の回転
ヘツドアセンブリをすでに提案した(例えば特願
昭57−117168)。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記のような構成では、VTRの
機能の拡大化の中で、テープの走行方向の急激な
逆転やモードの切り換えの瞬間等に通常の2〜3
倍のテープ張力が作用する際、固定部材8からの
十分なテープ浮上ができず、摩耗及びダメージを
生じる可能性が極めて大となる。また設計上の制
約から、これら非通常の走行状態にも十分対応で
きる高い吐出圧力特性を有するスパイラルグルー
ブ構成を取ることは不可能であるという問題点を
有していた。
機能の拡大化の中で、テープの走行方向の急激な
逆転やモードの切り換えの瞬間等に通常の2〜3
倍のテープ張力が作用する際、固定部材8からの
十分なテープ浮上ができず、摩耗及びダメージを
生じる可能性が極めて大となる。また設計上の制
約から、これら非通常の走行状態にも十分対応で
きる高い吐出圧力特性を有するスパイラルグルー
ブ構成を取ることは不可能であるという問題点を
有していた。
本発明は上記欠点に鑑み、急激なテンシヨン変
動に対しても十分なテープ浮上を実現することに
より、テープ及び回転体双方のダメージを極力抑
え、信頼性・耐久性の高い回転ヘツドアセンブリ
を提供するものである。
動に対しても十分なテープ浮上を実現することに
より、テープ及び回転体双方のダメージを極力抑
え、信頼性・耐久性の高い回転ヘツドアセンブリ
を提供するものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために、本発明の回転ヘ
ツドアセンブリは、回転部材と固定部材の対向面
にポンプアウト型のスパイラルグルーブを備え、
回転部材半径と固定部材半径の差Δrに関し、T
をテープ張力、Rを固定部材のテープ摺動部半
径、Eをテープのヤング率、aを回転部材にかか
るテープ幅、hをテープ厚さとするとき臨界径差
ΔrcrをΔrcr=TR/Eahで定義し、Δrをrcrの1〜
3倍の範囲になる様、回転部材の外径を固定部材
の外径よりも大きくしたものである。
ツドアセンブリは、回転部材と固定部材の対向面
にポンプアウト型のスパイラルグルーブを備え、
回転部材半径と固定部材半径の差Δrに関し、T
をテープ張力、Rを固定部材のテープ摺動部半
径、Eをテープのヤング率、aを回転部材にかか
るテープ幅、hをテープ厚さとするとき臨界径差
ΔrcrをΔrcr=TR/Eahで定義し、Δrをrcrの1〜
3倍の範囲になる様、回転部材の外径を固定部材
の外径よりも大きくしたものである。
作 用
本発明は上記した構成によつて、回転部材と固
定部材の表面に作用するテープ張力に起因する面
圧力を、回転時の動圧が作用する回転部材に多く
作用させ、固定部材に少なく作用させることによ
り、スパイラルグルーブが吐出する空気圧によつ
て受け持たれる部分の固定部材上のテープ面圧を
低くせしめて、円滑なテープ浮上を実現させるも
のである。
定部材の表面に作用するテープ張力に起因する面
圧力を、回転時の動圧が作用する回転部材に多く
作用させ、固定部材に少なく作用させることによ
り、スパイラルグルーブが吐出する空気圧によつ
て受け持たれる部分の固定部材上のテープ面圧を
低くせしめて、円滑なテープ浮上を実現させるも
のである。
実施例
以下本発明の一実施例の回転ヘツドアセンブリ
について、図面を参照しながら説明する。第1図
は本発明の第1の実施例における回転ヘツドアセ
ンブリを示す正面断面図である。第1図において
10は回転部材、12は回転部材下端面に設けら
れたスパイラルグルーブ、11は固定部材であ
る。固定部材11の外径は回転部材10の外径に
比べΔrだけ小さく設定されている。また、13
はリード、14は磁気テープ(以下「テープ」と
略す)である。
について、図面を参照しながら説明する。第1図
は本発明の第1の実施例における回転ヘツドアセ
ンブリを示す正面断面図である。第1図において
10は回転部材、12は回転部材下端面に設けら
れたスパイラルグルーブ、11は固定部材であ
る。固定部材11の外径は回転部材10の外径に
比べΔrだけ小さく設定されている。また、13
はリード、14は磁気テープ(以下「テープ」と
略す)である。
以上の様に構成された回転ヘツドアセンブリに
ついて、以下にその動作原理について説明する。
フオイル軸受の理論に従えば、回転する円筒に、
薄肉帯状のテープを巻き付けるとき、テープと円
筒との間に挾まれた部分には、空気の粘性が起因
した動圧が発生し、テープと円筒とのすきまが小
さくなる程、圧力は増し、理論的にはすきまをゼ
ロとする時、圧力は無限大となる。従つて、回転
ヘツドアセンブリにおいても、回転部材10上の
テープ挙動は上記のフオイル理論に従い、回転部
材10が回転している限りテープの浮上は実現さ
れていることになる。一方、下シリンダでは直接
的に回転部材10が発生する圧力の影響を受けな
い。回転部材10下端に設けられたスパイラルグ
ルーブから吐出される空気圧は、回転部材10と
固定部材11のすきまから吐出され、相対的に圧
力の低い固定部材11上のテープとのすきまに入
つてこの部分でのテープ浮上を実現する。今、半
径差Δrを有する回転部材及び固定部材上でのテ
ープによる面圧をモデル化して求めてみる。簡単
のためにテープを糸要素の集合と考える。第2図
に模式的に示す様なΔrの径差を有する回転ヘツ
ドアセンブリに、幅w、厚さh、ヤング率Eのテ
ープを、回転部材側にaの幅が掛かる様に掛け張
力Tで引張るとき、回転部材および固定部材に作
用するテープの長手方向応力をそれぞれσa,σbと
すると、力のつりあい式より h(σa・a+σb・b)=T ……(1) また、主応力の差は次式で表される σa−σb=EΔr/R ……(2) (1),(2)式よりσa及びσbを求めると (1)より T/h=σa・a+σb・b σb=(T/h−σa・a)/b ……(3) (3)を(2)に代入して
σa−T/hb+σa・a/b−EΔr/R ……(4) よつて σa=EΔr/R+T/bh/1+a/b=EΔrb/R+T
/h/a+b……(5) 従つて σb=−(EΔra/R)+T/h/a+b ……(6) σaが作用するテープの平均張力Taは Ta=σa・a・h ……(7) 同様に Tb=σb・b・h ……(8) よつて、回転部材、固定部材に作用する平均面圧
Pa,PbはR≫Δrより Pa=Ta/a(R+Δr)Ta/aR=σa・h/R =T/WR+EΔr・b・h/WR2 ……(9) Pb=Tb/bR=σb・h/R=T/WR−E・Δr・a・h
/WR2
……(10) ここで、固定部材上での面圧Pbをゼロと置くと
き(4)式からΔrの臨界値Δrcrを求めると Δrcr=TR/Eah ……(11) となる。(11)式で求められるΔrcr以上にΔrを設
定するとき基本的に固定部材に面圧Pbは作用し
ない。通常の走行状態でスパイラルグルーブの吐
出圧がT/wRと等しくなる様に設計されている
場合、Δr=Δrcrと設定することにより、スパイ
ラルグルーブの吐出圧が受け持つ面圧分T/wR
と、径差Δrcrがカバーする面圧分T/wRの和、
すなわち 2T/wRまで固定部材と非接触を保
つ。これは、テンシヨンが2倍に増加してもPb
はゼロとなることを表わしている。
ついて、以下にその動作原理について説明する。
フオイル軸受の理論に従えば、回転する円筒に、
薄肉帯状のテープを巻き付けるとき、テープと円
筒との間に挾まれた部分には、空気の粘性が起因
した動圧が発生し、テープと円筒とのすきまが小
さくなる程、圧力は増し、理論的にはすきまをゼ
ロとする時、圧力は無限大となる。従つて、回転
ヘツドアセンブリにおいても、回転部材10上の
テープ挙動は上記のフオイル理論に従い、回転部
材10が回転している限りテープの浮上は実現さ
れていることになる。一方、下シリンダでは直接
的に回転部材10が発生する圧力の影響を受けな
い。回転部材10下端に設けられたスパイラルグ
ルーブから吐出される空気圧は、回転部材10と
固定部材11のすきまから吐出され、相対的に圧
力の低い固定部材11上のテープとのすきまに入
つてこの部分でのテープ浮上を実現する。今、半
径差Δrを有する回転部材及び固定部材上でのテ
ープによる面圧をモデル化して求めてみる。簡単
のためにテープを糸要素の集合と考える。第2図
に模式的に示す様なΔrの径差を有する回転ヘツ
ドアセンブリに、幅w、厚さh、ヤング率Eのテ
ープを、回転部材側にaの幅が掛かる様に掛け張
力Tで引張るとき、回転部材および固定部材に作
用するテープの長手方向応力をそれぞれσa,σbと
すると、力のつりあい式より h(σa・a+σb・b)=T ……(1) また、主応力の差は次式で表される σa−σb=EΔr/R ……(2) (1),(2)式よりσa及びσbを求めると (1)より T/h=σa・a+σb・b σb=(T/h−σa・a)/b ……(3) (3)を(2)に代入して
σa−T/hb+σa・a/b−EΔr/R ……(4) よつて σa=EΔr/R+T/bh/1+a/b=EΔrb/R+T
/h/a+b……(5) 従つて σb=−(EΔra/R)+T/h/a+b ……(6) σaが作用するテープの平均張力Taは Ta=σa・a・h ……(7) 同様に Tb=σb・b・h ……(8) よつて、回転部材、固定部材に作用する平均面圧
Pa,PbはR≫Δrより Pa=Ta/a(R+Δr)Ta/aR=σa・h/R =T/WR+EΔr・b・h/WR2 ……(9) Pb=Tb/bR=σb・h/R=T/WR−E・Δr・a・h
/WR2
……(10) ここで、固定部材上での面圧Pbをゼロと置くと
き(4)式からΔrの臨界値Δrcrを求めると Δrcr=TR/Eah ……(11) となる。(11)式で求められるΔrcr以上にΔrを設
定するとき基本的に固定部材に面圧Pbは作用し
ない。通常の走行状態でスパイラルグルーブの吐
出圧がT/wRと等しくなる様に設計されている
場合、Δr=Δrcrと設定することにより、スパイ
ラルグルーブの吐出圧が受け持つ面圧分T/wR
と、径差Δrcrがカバーする面圧分T/wRの和、
すなわち 2T/wRまで固定部材と非接触を保
つ。これは、テンシヨンが2倍に増加してもPb
はゼロとなることを表わしている。
また、Δr=2Δrcrとすれば、テンシヨンが3倍
に増加してもPbはゼロとなる。Δrを大きく設定
しすぎるとテープが回転ヘツドアセンブリ上で大
きく傾斜するため、走行上問題が生じる。従つ
て、rはrcrの3倍を越えて設定すべきではない。
次に、具体的数値を用いて説明する。
に増加してもPbはゼロとなる。Δrを大きく設定
しすぎるとテープが回転ヘツドアセンブリ上で大
きく傾斜するため、走行上問題が生じる。従つ
て、rはrcrの3倍を越えて設定すべきではない。
次に、具体的数値を用いて説明する。
ここで、T=20g、R=20mm、E=0.1×
104N/mm、a=4mm、h=0.02mmとすると Δrcr=TR/Eah=0.05mmとなる。
104N/mm、a=4mm、h=0.02mmとすると Δrcr=TR/Eah=0.05mmとなる。
また、T=50gとすると
Δrcr=0.125mmとなる。
上記の理論はスパイラルグルーブを設けない構
成の回転ヘツドアセンブリに関しても成立する
が、スパイラルグルーブと組み合わせた場合、ス
パイラルグルーブの吐出圧見込分だけΔrを小さ
くできること、また逆の観点からは、Δrを設け
ることにより、固定部材に働く面圧Pbを見かけ
上小さくすることができるという意味で、スパイ
ラルグルーブの設計に大きな裕度を持たせること
ができるという効果を有するものである。
成の回転ヘツドアセンブリに関しても成立する
が、スパイラルグルーブと組み合わせた場合、ス
パイラルグルーブの吐出圧見込分だけΔrを小さ
くできること、また逆の観点からは、Δrを設け
ることにより、固定部材に働く面圧Pbを見かけ
上小さくすることができるという意味で、スパイ
ラルグルーブの設計に大きな裕度を持たせること
ができるという効果を有するものである。
発明の効果
以上のように本発明は、固定部材と回転部材の
対向面にポンプアウト型のスパイラルグルーブを
設け、回転部材の半径を固定部材の半径に比べあ
る定まつた範囲の一定量Δrだけ大きく設定する
ことにより、回転部材上はもとより固定部材上で
も容易にテープを浮上せしめて、安定かつ摩耗の
ないテープ走行を実現することができる。
対向面にポンプアウト型のスパイラルグルーブを
設け、回転部材の半径を固定部材の半径に比べあ
る定まつた範囲の一定量Δrだけ大きく設定する
ことにより、回転部材上はもとより固定部材上で
も容易にテープを浮上せしめて、安定かつ摩耗の
ないテープ走行を実現することができる。
第1図は本発明の第1の実施例における回転ヘ
ツドアセンブリの正面断面図、第2図は第1図の
動作説明のための斜視図、第3図は従来例の回転
ヘツドアセンブリの斜視図、第4図は従来例の回
転ヘツドアセンブリの正面断面図、第5図は第4
図の回転部材7の底面図である。 10……回転部材、11……固定部材、12…
…スパイラルグルーブ、13……リード、14…
…磁気テープ。
ツドアセンブリの正面断面図、第2図は第1図の
動作説明のための斜視図、第3図は従来例の回転
ヘツドアセンブリの斜視図、第4図は従来例の回
転ヘツドアセンブリの正面断面図、第5図は第4
図の回転部材7の底面図である。 10……回転部材、11……固定部材、12…
…スパイラルグルーブ、13……リード、14…
…磁気テープ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 円筒部を有する固定部材と、前記固定部材と
略同一径を有し、前記固定部材に対向して近接
し、かつ前記固定部材と同軸に設けられ、磁気ヘ
ツドを保持して回転する回転部材と、前記固定部
材の全周又は一部に、前記固定部材主軸に対しヘ
リカルに設けられたリードと、前記固定部材およ
び前記回転部材にヘリカルに巻き付き、かつ前記
リードに沿つて走行する磁気テープとを備え、前
記回転部材と固定部材との半径差Δrに関しTを
前記磁気テープの張力、Rを前記固定部材のテー
プ走行部半径、Eを前記磁気テープのヤング率、
aを前記磁気テープの幅方向において回転部材に
掛かる部分の寸法、hを前記磁気テープの厚さと
し、 Δrcr=TR/Eahで示される臨界径差Δrcrを定義する とき、ΔrがΔrcrの1〜3倍の範囲となる様に回
転部材半径を固定部材半径に比べ大きく設定する
とともに、前記回転部材と前記固定部材の対向面
のどちらか一方の面に、ポンプアウト型のスパイ
ラルグルーブを設けた回転ヘツドアセンブリ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60159005A JPS6220159A (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 回転ヘツドアセンブリ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60159005A JPS6220159A (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 回転ヘツドアセンブリ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6220159A JPS6220159A (ja) | 1987-01-28 |
| JPH0447915B2 true JPH0447915B2 (ja) | 1992-08-05 |
Family
ID=15684155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60159005A Granted JPS6220159A (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 回転ヘツドアセンブリ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6220159A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09317574A (ja) * | 1996-05-30 | 1997-12-09 | Nippon Soken Inc | 蒸発燃料処理装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59193570A (ja) * | 1983-04-18 | 1984-11-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 回転ヘツドアセンブリ |
| JPS5965964A (ja) * | 1982-10-08 | 1984-04-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気記録再生装置の回転ヘツド装置 |
-
1985
- 1985-07-18 JP JP60159005A patent/JPS6220159A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6220159A (ja) | 1987-01-28 |
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