JPH0677295B2 - 回転ドラム制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えばビデオ・テープ・レコーダ（以下、
VTRと称す）における再生画質を改善するために適用さ
れるもので、回転ドラムに設けられたヘッドを磁気テー
プの幅方向に変位可能となして再生時において記録時の
軌跡を忠実にトレースさせるように構成した回転ドラム
制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 第７図は従来の回転ドラム制御装置における回転ドラム
の縦断面図であり、同図において、（１）は回転軸、
（２）は固定の下ドラム、（３）は回転する上ドラム、
（４）は上記上ドラム（３）に脱着自在にネジ止めされ
たヘツド台、（５）は上記ヘツド台（４）の先端に固着
されたヘツド、６は上記下ドラム（２）に対して回転軸
（１）を自由回転自在に支承するベアリング、（７）は
上記上ドラム（３）とともに回転する上トランス、
（８）は固定した下トランス、（９）は回転軸（１）に
支持され、上記の上ドラム（３）を担持する台座、（1
3）は磁気テープである。

上記各部の構成をより詳際に説明すると、次のとおりで
ある。

上記ヘツド（５）は上ドラム（３）に対して一定の位置
に固定保持され、その先端が上ドラム（３）の外周より
少し突出しているとともに接続部（10）、配線板（1
1）、接続部（12）を経て上トランス（７）に電気的に
接続されている。上ドラム（３）は一定の高速度で回転
させられ、この上ドラム（３）と下ドラム（２）との外
周面に磁気テープ（13）がやや斜めに巻き付けられて所
定の速度で走行する。上記へツド（５）は磁気テープ
（13）に接触して磁気的に映像信号や音声信号を記録ま
たは再生する。

上記の上トランス（７）は台座（９）に取り付けられて
台座（９）とともに回転する。下トランス（８）は微小
な間隔を置いて上トランス（７）に対面し、これにより
上下トランス（７），（８）は磁気的に結合され信号を
相互に伝達する。下トランス（８）は外部に設けた図外
に制御回路に接続されている。

また、第７図において、（75）は上ドラム（３）に取付
けられた磁石、（18）はこの磁石（75）の磁力線を感知
して上ドラム（３）の回転位置を検知する回転位置検知
器である。

つぎに、上記構成の動作について説明する。

磁気テープ（13）の走行とヘツド（５）の回転によりヘ
ツド（５）は磁気テープ（13）を斜めに横切る。これら
の横切り線は第８図に示すように、相互に平行になつて
いる。第８図において、（13a）は磁気テープ（13）の
軌跡、（V1）は磁気テープ（13）の通常の送り速度、
（5A）はヘツド（５）の軌跡、（V0）はヘツド（５）の
回転速度であり、磁気テープ（13）の軌跡（13a）とヘ
ツド（５）の軌跡（5A）とは図示のように交差してい
る。

したがつて、ヘツド（５）により磁気テープ（13）に画
かれる相対的軌跡、つまり上記横切り線は第８図（ａ）
に示すごとく（Ａ）となり、その間隔（Ｐ）がトラツク
ピツチである。ところで、たとえば高速リサーチ時のよ
うに、磁気テープ（13）の送り速度が（V1）から（V2）
に増大すると、磁気テープ（13）に対するヘツド（５）
の相対的軌跡は第８図（ｂ）に示すごとく（Ｂ）とな
る。このように磁気テープ（13）の送り速度が通常の送
り速度（V1）に対して異なる速度で再生される、たとえ
ば高速リサーチ再生やスロー再生、静止再生などの場
合、ヘツド（５）が記録軌跡を正確に追跡しないではず
れてしまい、そのためにヘツド（５）がピツクアツプす
る信号レベルが低くなり、鮮明な再生画像や再生音声を
得ることが困難で、ノイズの発生をまねく。

このような問題を解決するために、従来、特公昭56-503
29号公報に示されたように、回転ヘツドに、印加する電
気信号の大きさに大じて変位する特性をもつヘツド位置
制御素子を取り付け、このヘツド位置制御素子の可動部
に２つの回転磁気ヘツドを回転ドラムの回転軸心に沿つ
てそれぞれ別個に変位可能に取り付けて、高速リサーチ
再生やスロー再生などの再生モードに応じた電気信号を
上記ヘツド位置制御素子に供給することにより上記２個
のヘツドを変位させて磁気テープの記録軌跡に正確に追
跡させる、つまりトラツキングさせるように構成したも
のが知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ 以上のように構成された従来の回転ドラム制御装置にお
いては、記録時のヘツドの軌跡と再生時のヘツド軌跡と
を一致させるように、回転磁気ヘツドを変位させるため
のヘツド位置制御素子を含む駆動部を回転ドラムの回転
周期に関連した周期で電圧駆動した場合、駆動部の位置
制御素子に制御電流の２乗×素子抵抗値の損失が発生し
て自己発熱し、その自己発熱や周囲温度の変化により位
置制御素子の抵抗値が変化し、また接触子と電極とのあ
いだの接触抵抗値も変化することになるのでヘツド部の
駆動変位が不安定となり、再生時のトラツキングが悪化
する問題がある。

また、上記駆動部は機械的共振周波数を有し、この駆動
部を回転ドラムの回転周期に関連した周期で電流駆動す
ると、第９図（ｂ）で示すように、高速波域において機
械的な共振現象をまねき、このような共振現象によつて
も再生時のトラツキングを悪化させて第９図（ｃ）で示
すように、エンベロープの振動を増大し、S/Nの劣化、
ノイズの発生の原因となる問題があつた。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、磁気テープの送り速度の変化にかかわらず駆
動部の抵抗値の変化、駆動部の機械的共振による再生時
のトラツキングの悪化を防止して、常にS/Nのよいノイ
ズレス再生を安定よくおこなうことができる回転ドラム
制御装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明にかかる回転ドラム制御装置は、磁気回路内に
設置されたコイルとこのコイルと共動してテープの幅方
向に変位可能なヘツドとからなる駆動部と、上記ヘツド
が電気的に接続された上トランスと、上記上トランスに
対面し磁気的に結合された下トランスを回転ドラム内に
収納配置した構成とするとともに、上記駆動部を記録時
のヘツド軌跡と再生時のヘツド軌跡とが一致するように
回転ドラムの回転周期に関連した周期で駆動する駆動回
路を、その駆動基本周波数付近において電流駆動し、か
つ少なくとも機械的共振周波数付近において電圧駆動す
るように構成するとともに電流駆動時に上記コイルの抵
抗成分によって発生する電圧と電圧駆動時に上記コイル
に印加する電圧とほぼ一致させるように構成したことを
特徴とする。

［作用］ この発明によれば、上記駆動部に外部から制御電流を供
給することによりコイルと共動してヘツドを磁気的にテ
ープの幅方向に変位移動させ、これにより、再生時にお
けるヘツド軌跡を記録軌跡に一致させることができる。
この場合、上記駆動部を、その駆動基本周波数付近では
電流駆動することで出力インピーダンスを非常に高くし
て、コイルの抵抗値の変化や接触子と電極とのあいだの
接触抵抗の変化にかかわらず上記駆動部に所定の制御電
流を供給してヘツドの変位を安定化できる。また上記駆
動部を、それのもつ機械的共振周波数付近において電圧
駆動することで駆動部に発生される共振が磁気回路内で
発生し、これにともなつてコイルの両端に発生する機械
的共振周波数成分をもつ逆起電力が出力インピーダンス
の小さい電圧駆動により吸収されて短絡制動効果を発揮
することになり、この短絡制動効果によつてヘツドの機
械的共振が抑えられる。さらに、電流駆動時にコイルの
抵抗成分によって発生する電圧と電圧駆動時にコイルに
印加する電圧とがほぼ一致していることにより、電流駆
動、電圧駆動のいずれにおいてもコイルに供給される制
御電流の直線性が確保されることになる。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面にもとづいて説明す
る。

第１図はこの発明の一実施例による回転ドラム制御装置
の主要部を示す縦断面図、第２図はその平面図、第３図
は主要部をさらに詳細に示す縦断面図、第４図は第３図
の底面図であり、これらの図において、（１）〜
（３）、（５）〜（13）は第７図で示す従来の装置と同
一の構成であるため、同一の符号を付してある。

第１図、第２図において、（4a）はヘツド（５）を担持
してヘツド（５）をテープの幅方向に変位させる駆動
部、（14）は上記駆動部（4a）に制御電流を供給するた
めの非回転接触子、（15）は上記接触子（14）と摺動接
触するように台座（９）の一部に設けられた回転電極、
（16）は電極（15）から配線板（11）を経由して駆動部
（4a）に電気接続する接続部である。

第３図、第４図で示す主要部において、（41）は先端に
ヘツド（５）を取り付けた非磁性体の板バネ、（42）は
板バネ（41）に取り付けられた円筒形コイル、（43）は
円筒形コイル（42）を上下に移動させるために磁気的反
作用を発生させる円柱形永久磁石、（44）は円柱形永久
磁石（43）を担持して上ドラム（３）に装着された強磁
性体のヨーク、（45）はヨーク（44）に取り付けられて
円柱形永久磁石（43）とともに磁気的閉回路を構成する
ための強磁性体板である。この強磁性体板（45）はヘツ
ド（５）から遠ざかる方向に延び、その延長部に取付部
（45a）を形成している。（46）は板バネ（41）を上記
取付部（45a）に取り付けるネジ、（47）はスペーサ、
（48）は座金、（49）はヨーク（44）を上ドラム（３）
に取り付けるネジ、（50）は駆動部（4a）を収容するた
めに回転上ドラム（３）に形成した凹所である。

上記板バネ（41）の自由端部は上下に可動であり、板バ
ネ（41）が担持している円筒形コイル（42）は円柱形永
久磁石（43）と強磁性体板（45）との間に形成された環
状ギヤツプに配置されていて上下に変位可能であり、上
記円筒形コイル（42）に制御電流を通すことによりコイ
ル（42）に適当な磁束を発生させて永久磁石（43）との
相互作用によりコイル（42）を上下に変位させる。この
コイル（42）の上下変位に伴つて板バネ（41）が変形
し、ヘツド（５）がテープの幅方向に変位可能とされて
いる。

上記板バネ（41）のほぼ中央に心出し用丸孔（52）が形
成され、この丸孔（52）に円筒状の治具（53）を挿入し
て円柱形永久磁石（43）に合わせることにより円柱形永
久磁石（43）と強磁性体板（45）との間に形成された環
状ギヤツプに円筒形コイル（42）を心出しして位置決め
させることができる。この状態でネジ（46）を締め付け
ることにより駆動部（4a）がユニツトとして組み立てら
れる。

このようにユニツトとして組み立てられた駆動部（4a）
が上ドラム（３）の凹所（50）内にネジ（49）で取り付
けられる。その際、上ドラム（３）の外周面よりヘツド
（５）が突出する量および姿勢を正しく調整しなければ
ならない。そのために、上ドラム（３）に３個のヘツド
位置調整用孔（51a），（51b），（51c）を設ける。こ
れらの３個の孔（51a），（51b），（51c）とヘツド
（５）とを含めての４点は十字形配置になつている。こ
の十字形配置の交点から距離（ｌ）だけ半径方向内方に
ずれて駆動部取り付け孔（49a）が形成され、この孔（4
9a）にネジ（49）を通してヨーク（44）を上ドラム
（３）に所定の状態に取り付ける。その後、ヘツド位置
調整用孔（51a）〜（51c）に位置調整用の楔を挿入して
孔（51a）と（51b）で回転力を発生させて姿勢を調節
し、孔（51c）でヘツド（５）の突出量を調節する。こ
れによつて上ドラム（３）に体する駆動部（4a）の位置
が正確なものとなる。必要ならば、この状態においてネ
ジ（49）をさらに締め付ける。

以上のように、永久磁石（43）、ヨーク（44）、強磁性
体板（45）からなる高磁束の磁気閉回路において、その
永久磁石（43）と強磁性体板（45）との間の環状ギヤツ
プ内に位置する円筒形コイル（42）が、その制御電流に
より永久磁石（43）に対して磁気力を作用させて、板ば
ね（41）を変位させることができるが、ヘツド（５）に
向う磁束漏れを防ぐために、強磁性体板（45）の延長部
である取付部（45a）をヘツド（５）により遠ざけて配
置している。

つぎに、上記構成の動作について説明する。

例えば、テープ送り速度（V2）が通常の送り速度（V1）
より速くなつた場合、磁気ヘツド（５）を固定位置より
第８図（Ｃ）の矢印（Ｔ）の方向、すなわちテープの幅
方向に変位させてヘツド（５）の軌跡を（5A）から（5
B）に変化させると、テープ（13）とヘツド（５）との
相対軌跡が（Ｃ）となり、この相対軌跡（Ｃ）が記録時
の相対的軌跡（Ａ）と一致する。上記のテープ送り速度
以外の送り速度であつてもその速度に対応させてヘツド
移動をおこなうことにより、上記と同様に相対軌跡
（Ｃ）を相対的軌跡（Ａ）に一致させることができる。

第５図は上記構成の回転ドラム制御装置における制御回
路図であり、同図においてはヘツド（５）を（5a），
（5b）の２系統に分け、それにともない各部の構成要素
全てに（ａ），（ｂ）の付属符号を付している。

第５図において、（61a），（61b）は切替信号によつて
制御される周期信号発生器である。上記切替信号は可動
部（74）に取り付けられた磁石（75）と位置検出ヘツド
（76）とにより、可動部（74）の機械的位置を検出し、
それに応じて切替信号発生器（77）により作成される。

上記周期信号発生器（61a），（61b）の出力は演算増幅
器（64a），（64b）、差動増幅器（69a），（69b）、電
流制御器（65a），（65b）、抵抗（62a），（63a），
（68a），（70a）、（62b），（63b），（68b），（70
b）、コンデンサ（71a），（71b）で構成される駆動回
路に供給される。この駆動回路の出力、つかり制御電流
は此処の制御側の接触子（14-1），（14-3）、電極（15
-1），（15-3）を介してコイル（42a），（42b）に供給
される。個々のコイル（42a），（42b）の非制御側端子
は共通にされており、一組の共通側の電極（15-2）と共
通側の接触子（14-2）を介して基準電位に接続されてい
る。制御電流が個々のコイル（42a），（42b）に供給さ
れることによつて発生する磁界は、円柱形永久磁石（4
3）と磁気的反作用を発生し、個々のヘツド（5a），（5
b）に機械的変位を発生させる。その変位量は再生時の
ヘツド軌跡が磁気テープ上の記録軌跡と一致するような
変位量に制御される。また、制御電流はヘツド（5a），
（5b）が磁気テープに接触していない時もコイル（42
a），（42b）に供給される。個々のヘツド（5a），（5
b）によつて再生された信号は上トランス（7a），（7
b）、下トランス（8a），（8b）間の電磁変換作用によ
り可動部（74）からヘツドアンプ（72a），（72b）に供
給され、その出力は切替信号によつて切替られるスイツ
チ（73）を経て信号処理器（78）を介して再生信号とし
て出力される。

なお、上記電流制限器（65a），（65b）はそれぞれウイ
ンドコンパレータ（66a），（66b）、限流手段（67
a），（67b）から構成されている。

また上記の抵抗（63a），（63b）、（70a），（70b）、
コンデンサ（71a），（71b）、コイル（42a），（42b）
は、抵抗（63a），（63b）の抵抗値＞抵抗（70a），（7
0b）の抵抗値、コンデンサ（71a），（71b）のインピー
ダンス＞コイル（42a），（42b）の抵抗値といつた関係
に設定されている。

つぎに、上記制御回路の動作について説明する。

上記駆動回路は制御側に挿入された抵抗（68a），（68
b）の両端の電圧、つまりコイル（42a），（42b）に流
れる電流を差動増幅器（69a），（69b）で検出して電流
帰還動作をおこなうループと、コンデンサ（71a），（7
1b）を介して電圧帰還動作をおこなうループとの２つの
帰還ループを有している。

周波数が高い場合、コンデンサ（71a），（71b）のイン
ピーダンスは０に近づく。したがつて、電流帰還動作に
対して電圧帰還動作が支配的となり、電圧駆動動作とな
る。一方、周波数が低い場合、コンデンサ（71a），（7
1b）のインピーダンスは∽に近づく。したがつて、電圧
帰還動作に対して電流帰還動作が支配的となり、電流帰
還動作となる。ここで、コイル（42a），（42b）と共動
するヘツド（5a），（5b）の駆動基本周波数と可動部
（74）の機械的共振周波数の関係は、駆動基本周波数＜
駆動部の機械的共振周波数であり、駆動基本周波数付近
では電流駆動をおこない、少なくとも共振周波数付近で
電圧駆動をおこなうことにより出力インピーダンスが小
さい電圧駆動時のコイル（42a），（42b）の両端に発生
する逆起電力を吸収して短絡制動をおこなう。

なお、電流駆動動作時にコイル（42a），（42b）の抵抗
成分によって発生する電圧と電圧駆動動作時にコイル
（42a），（42b）に印加する電圧との差をなくするため
に次のような回路定数を選択する。

このように、周波数の低い駆動基本周波数付近での電流
駆動時にコイル抵抗成分によって発生する電圧と、周波
数の高い駆動部の機械的共振周波数付近での電圧駆動時
にコイル（42a），（42b）に印加する電圧をほぼ一致さ
せることにより電極（15-1），（15-3）に印加される電
圧を第６図（ｂ）の実線のように保つて制御電流の直線
性を確保することができる。ちなみに、上記電流駆動時
にコイル抵抗成分によって発生する電圧と電圧駆動時に
コイル（42a），（42b）に印加する電圧とが異なつてい
ると、駆動回路の入力である周期信号発生器（16a），
（16b）の出力、つまり第６図（ａ）で示す周期信号の
直線部に対応している電極（15-1），（15-3）に印加さ
れる電圧を第６図（ｂ）の点線で示すように波形状とな
り、制御電流の直線性が損なわれる。

なお、上記両電圧についてはコイルの抵抗値変化や回路
定数の関係から完全一致させることができないが、実験
結果からみて±3dB程度の範囲でほぼ一致させれば実用
的に問題のない直線性を得ることができると確認されて
いる。

また、ウインドコンパレータ（66a），（66b）、限流手
段（67a），（67b）から構成される電流制限器（65
a），（65b）は制御側に挿入された抵抗（68a），（68
b）の両端の電圧、つまりコイルに流れる電流を検出し
ヘツド（5a），（5b）の変位が ｜所望速度−1|×トラツクピツチ＜ヘツドの 変位制限＜ヘツドの構造的変位制限 となるように、制御電流を制限する。すなわち抵抗（68
a），（68b）の両端の電圧で電流制限器（65a），（65
b）と電流帰還用の差動増幅器（69a），（69b）は共動
している。

なお、上記実施例では板バネ（41）に片持ちはり方式を
用いたが、両持ちでも、ねじりバネ、平行バネでもよ
い。

また、強磁性体板（45）を延ばして取付部（45a）を形
成しているが、非磁性体からなる部材を、取付部（45
a）として接続延長してもよいし、ヨーク（44）に接続
延長してもよい。

また、駆動部（4a）の取り付けに際してヨーク（44）を
用いたが、強磁性体板（45）を用いて上ドラム（３）に
固定してもよい。その際、強磁性体板（45）に非磁性体
延長部を接続したものを用いてもよい。

また、電極（15）は台座（９）と一体となしたものを図
示したが、一体でなくともよい。

また、ヘツド位置調整用孔（51）は３個でヘツドを含め
て十字形に配置したが、それ以上でもよく、ネジ（49）
は回転軸（１）寄りに示したが逆にヘツド（５）寄りで
もよい。

なお、第１図乃至第４図においては説明の簡略化の点か
ら、上ドラム（３）には１つのヘツド（５）しか図示し
なかつたが、180゜の位置に対向してもう１つの磁気ヘ
ツドが装着されており、これら２つの磁気ヘツド（5
a），（5b）に対する制御回路を第５図に示している。
そして、４本の接触子のうちの各２本がそれぞれの磁気
ヘツドの駆動部の円筒形コイル（42a），（42b）に制御
電流を供給するようになされている。

また、ヘツド（５）のギヤツプ部角度、つまりアジマス
角に触れなかつたが、VHS方式では一対のヘツドは逆方
向に傾いて自己の記録跡を他のヘツドが再生し難くして
いる。この場合、第８図（ｂ）のように、記録跡１本毎
に信号レベルが低下するので、この発明のごとくヘツド
をテープ幅方向に移動させることの効果がより大きくな
る。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、通常の送り速度に対
して異なる速度で再生する場合、ヘツドをテープの幅方
向に変位させるように制御することによつてヘツドを常
に記録軌跡に沿つて正確にトレースさせることが可能
で、テープ送り速度の変化にかかわらず再生信号レベル
の低下を抑えることができる。しかもヘツドとこれを変
位させるコイルとからなる駆動部を、その駆動基本周波
数付近においては出力インピーダンスの大きい電流駆動
とすることによりコイルの自己発熱や周囲温度の変化に
ともなうコイルの抵抗値の変化、接触子と電極とのあい
だの接触抵抗値の変化にかかわらず所定の制御電流を供
給して、ヘツドを安定よく変位させることができ、また
上記駆動部の有する機械的共振周波数付近においては出
力インピーダンスの小さい電圧駆動とすることにより、
コイルの両端に発生する逆起電力を吸収して短絡制動効
果が得られ、この短絡制動効果によつてヘツドの機械的
共振を十分に抑圧できる。その上、電流駆動時にコイル
抵抗成分によって発生する電圧と電圧駆動時にコイルに
印加する電圧とをほぼ一致させることにより、いずれの
駆動時においても制御電流の直線性を確保することがで
きる。

以上の結果、再生時のトラツキングを安定化し、エンベ
ロープの振動の抑制によりS/Nのよいノイズレス再生を
安定よくおこなうことができるといつた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による回転ドラム制御装置
の主要部を示す縦断面図、第２図はその平面図、第３図
は主要部をさらに詳細に示す縦断面図、第４図は第３図
の底面図、第５図は制御回路図、第６図は周期信号発生
器の出力に対して電流駆動時にコイル抵抗成分によって
発生する電圧と電圧駆動時にコイルに印加する電圧が同
一あるいは異なる場合の電圧特性を示す図、第７図は従
来の回転ドラム制御装置の主要部を示す縦断面図、第８
図はVTRにおけるテープとヘツドとの相対的軌跡を説明
するための図、第９図は周期信号とヘツドとが機械的に
共振した場合のヘツド軌跡とエンベロープの様子を示す
図である。 （２），（３）……上下ドラム、（4a）……駆動部、
（５），（5a），（5b）……ヘツド、（７），（８）…
…上下トランス、（13）……テープ、（14），（14-
1），（14-2），（14-3）……接触子、（15）……電
極、（41）……バネ、（42），（42a），（42b）……円
筒形コイル、（43）……円柱形永久磁石、（44）……ヨ
ーク、（45a）……取付部。 なお、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気回路内に設置されたコイルとこのコイ
   ルと共動してテープの幅方向に変位可能なヘッドとから
   なる駆動部と、この駆動部に制御電流を供給する接触子
   と、この接触子に接触しかつ上記コイルが電気的に接続
   された電極と、上記ヘッドが電気的に接続された上トラ
   ンスと、この上トランスに対面しかつ磁気的に結合され
   た下トランスとを備え、上記上下のトランスおよび上記
   駆動部を回転ドラム内に収納配置した回転ドラム制御装
   置であって、記録時のヘッド軌跡と再生時のヘッド軌跡
   とが一致するように、上記駆動部を回転ドラムの回転周
   期に関連した周期で、その駆動基本周波数付近において
   電流駆動し、かつ少なくとも機械的共振周波数付近にお
   いて電圧駆動する駆動回路を具備し、電流駆動時に上記
   コイルの抵抗成分によって発生する電圧と電圧駆動時に
   上記コイルに印加する電圧とをほぼ一致させるように構
   成したことを特徴とする回転ドラム制御装置。