JPS6045968A - 回転ヘッドアセンブリ - 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、ポンプアウト型スパイラルグループを備えた
、磁気テープ浮上走行型のビデオテープレコーダ用の回
転ヘッドアセンブリに関するものである。

従来例の構成とその問題点 代表例として、ＶＨ３型ビデオテープレコーダ（以下Ｖ
ＴＲと略記する）について説明する。従来の回転ヘッド
アセンブリは、第１図にその具体例を示すように、磁気
テープ１（以下“テープと略記する）に対し、１ｓ　ｏ
　ｏ　ｒｐｍで回転摺動する回転部材２と、非回転摺動
する固定シリンダ３でこれを支持する構成を取っている
。固定シリンダ３上にはテープ１の走行時の位置規制を
行なう目的でリード４が設けられている。回転シリンダ
２上にマウントされた磁気ヘッド５が、テープ１上を正
確にヘリカルスキャンすることによって、テープを介し
た映像信号の正確な入出力が実現されるものである。し
かしながら、固定シリンダ３ではテープ１がほぼ接触摺
動して走行する為、テープ１は動摩擦力を受ける。特［
ＶＴＲ７５ζ高湿度雰囲気中又は、急激な温度変化条件
下で使用される場合には、ミクロな水滴が、テープ１と
固定シリンダ３との間に結露し、数百〜数千オンダスト
ロームオーダの薄い水膜が形成される。この水膜の存在
によって生ずる水の粘性抵抗力により、テープ１と固定
シリンダ３が完全に付着を起こしたり、あるいは間欠付
着現象によりテープ側に一種の自励振動が励起される場
合が多い。上記の場合、正確な映像及び音声信号のテー
プを介する入出力は望めず、ＶＴＲ性能は大幅に下降し
、または全く使用不可能の状況に陥る。

一方、小型軽量タイプのＶＴＲ開発の必要性から、テー
プ側には、磁気記録密度向上化が要求される。すなわち
、テープは従来のフェライトあるいは、２酸化クロムの
磁性粉を樹脂のバインダと共に塗布したものから、樹脂
ベース上に、ニッケル・コバルト合金を蒸着したり、あ
るいは塗布した金属テープへと移行する動向にある。こ
の場合、金属テープは、相手シリンダとの摺動状態が金
属対金属摺動になって相対的な摩擦係数はより高くなり
、テープ走行の安定化を確保し難くなる。

そこで、本発明者らは、上記の欠点を解消するために、
第２図〜第４図に示す構成の新型回転へラドアセンブリ
をすでに出願特許［特願昭６７−１１７１６８　Ｊ等に
おいて提案した。これは回転部材２の特定の部分に設け
られたスパイラルグループ６が、回転部材２の回転によ
って作動し、動圧を発生させることにより、回転部材２
及び固定シリンダ３上でテープ１が微小量約５〜１０１
１ｍ浮上し、ヘッド６のみ−がテープ１に接触する様に
考案されたものであった。第３図、第４図において、７
は溝部、８はランド部、βは溝角度、ｂＶｉ外周物溝幅
である。この考案によりシリンダアセンブリの対テープ
摺動特性の大幅改善によるテープ走行安定化、自励振動
除去、耐環境条件性確保なとが図られるとともに、テー
プ及び」二下シリンダ双方の摩擦劣化を抑止出来るとい
う顕著な効果を有するものである。

その後、上記新構成シリンダヘッドアセンブリにおいて
、スパイラルグループの吐出能力を最大限に発揮し得る
設計条件が明確になって図ないという問題が懸念された
ため、出願特許［特願昭５７−１８８５０５Ｊにおいて
、スパイラルグループの仕様に関する種々の無次元量に
ついて、理論解析結果に基いて数値限定を行った。

しかしながら、その後のテープ走行試験等の結果から、
回転部材２の外周部におけるスパイラルグループの溝幅
が大きくなると、溝部へのテープの喰い込みや溝エツジ
での接触のためにテープダメージが発生し易くなること
が判明し、テープダメージの生じない外周部溝幅の上限
値を把握することが必要になった。

発明の目的 本発明は上記問題点に鑑み、充分なテープ浮上性能を保
持しつつ、スパイラルグループ外周部におけるテープの
接触を回避してテープダメージを解消し、かつテープの
安定走行による映像・音声信号の正確な入出力を実現し
た回転ヘッドアセンブリを提供するものである。

発明の構成 本発明は、円筒部を有する固定シリンダと、この固定シ
リンダとほぼ同一の径を有し、前記固定シリンダに近接
して設けられ、かつその外周近傍に磁気ヘッドを保持し
た回転部材とがらなり、前記固定シリンダと前記回転部
材との間の相対回転部において形成される対向面のいず
れか一方の面の一部又は全部にポンプアウト型のスパイ
ラルグループを設け、前記固定シリンダ又は回転部材外
周面における前記スパイラルグループ一本当りの溝幅す
。を前記固定シリンダの直径で除し無次元化して定義す
る無次元外周溝幅γ。を０．０５以下に設定したもので
あり、充分なテープ浮上性能を保持しつつ、スパイラル
グループ外周部におけるテープの溝への喰込みやランド
部エツジへの接触を回避し、スパイラルグループ外周部
によるテープダメージを解消するという特有の効果を有
する。

実施例の説明 以下本発明にお・ける数値限定の根拠となる理由につい
て図面を参照しながら説明する。

まず、スパイラルグループの出口の圧力分布に起因する
テープ変形を、テープの剛性を考慮１て考察すると、第
６図〜第７図を用いて以下の様に説明される。

第６図ａは、スパイラルグループの溝幅ｂｑがランド幅
ｂ！よりも大きい場合の溝断面形状と圧力Ｐの分布を示
す。第５図すは第６図ａに示す溝断面形状の場合の、テ
ープ変形の様子を模式的に示す図である。第５図ａ、ｂ
において、９は回転部材、１ｏは固定シリンダ、１１は
第３図の８に相当するランド部、１２は第３図の７に相
当する溝部である。捷た、矢印Ａは回転部材９の回転方
向、Ｃは回転部材９と固定シリンダ１０の相対的な回転
によってスパイラルグループに発生する圧力Ｐの分布を
示すものである。第６図のように溝幅が比較的大きい場
合、テープ１３が圧力分布に応じた変形をし易く、第６
図すのＢ部に示すように溝部への喰込みやランドのエツ
ジへの接触が起こり易い。

第６図は、溝幅ｂ９がランド幅ｂμよりも小さい場合に
ついて、第６図と同様に示したものである。第６図ａ、
ｂかられかるように、溝幅ｂ９がランド幅ｂ２よりも小
さい場合、圧力分布ｐと溝位置の関係から、テープ１３
の変形が概略第６図すに示すようになり、テープの曲は
剛性が同一ならば、第５図の場合に比べて、テープ１３
の溝部への喰い込みやフランド部エツジへの接触が比較
的起こりにくくなる。

第７図は、溝幅ｂｇは第６図の場合と等しく、溝ピッチ
を小さくした場合、即ち溝幅を変えないで溝本数を増や
した場合について、第６図、第６図と同様に示したもの
である。第７図ａに示すように、溝ピッチが小さくなる
と、圧力Ｐの変動の周期も短かくなるため、テープ剛性
が等しいならば、第６図の場合に比べて、第７図すに示
すようにテープの変形量が小さくなり、溝部への喰込み
やランド部のエツジへの接触もさらに起こりにくくなる
。

以上のことから、溝ピッチが同一の場合には溝幅が小さ
い場合、溝幅が同一の場合は溝ピンチが小さい場合の方
が、テープの溝部への喰込みやランド部エツジへの喰込
みが起こりにくく、従イてスパイラルグループ外周部に
よるテープダメージも起こりにくくなることが容易に推
察される０次に、スパイラルグループエアー吐出型の８
ミリビデオ用シリンダの実機を用いたテープ走行試験を
行った結果から考察する。

シリンダとして、外径４０Ｍ５６、溝ピツチ角７．６゜
のものを用い、外周部溝幅については、２．２語、２．
０ＩＢ、１．８ｍの３通りに設定した。回転速度は１８
００ｒｐｍである。その結果、外周部溝幅２．２賜の場
合には、若干のテープダメージを生じたが、外周部溝幅
２．Ｏ鵬、１．８Ｍの場合には、スパイラルグループ外
周部に起因するテープダメージは発生しなかった。

但し本走行試験に用いたシリンダのスパイラルグループ
の溝角度βや溝深さ、対向面とのクリアランス等のパラ
メータは、本発明者らが既に出願特許「特願昭５７−１
８８５０５　Ｊにおいて示した理論に基いて最適に設計
したものである。

以上の事柄を総合して考原すると、シリンダの外径４０
１＋１１１の場合、スパイラルグループ外周部の溝幅が
約２膓以下であれば、スパイラルグループ外周部とテー
プとの接触に起因するテープダメージは発生しない。ま
た、回転速度が一定の場合、シリンダ及び回転部材の外
径が大きいほど、回転部材外周面の周速が比例して速く
なり、そｔｌＫ伴って、回転部材外周とテープの間に発
生するエアーフィルムの圧力によるテープ浮上刃も増加
するため、シリンダと回転部材の外径と、テープダメー
ジが発生しないためのスパイラルグループ外周部溝幅の
上限値は、はぼ比例関係にあると考えて、外周部溝幅上
限値をシリンダ外径で除した無次元量で設定すると、シ
リンダ外径についても一般化することができる。この無
次元量を無次元外周溝幅γ。とおくと、γ。が２．ｏｔ
ｕｂ／４ｏｒｔｙｂ即ち０．０６以下であれば、スパイ
ラルグループ外周部とテープとの接触に起因するテープ
ダメージを回避することができる。

次に、スパイラルグループの本数又はピッチとて説明す
る。

本発明者らが出願特許「特願昭５７−１８８５０５Ｊに
示したスパイラルグループ吐出圧力の解析に当たっては
、無限本数の溝即ち溝ピツチ無限小を仮定しているが、
実際には溝本数は有限となり、この場合の吐出圧は低下
する。

Ｍｕｉｊｄｅｒｍａｎによると、有限本数の溝を有する
スパイラルグループに関して以下の式で表示されるグル
ープ設定部半径の補正値（ｒＣｏｒｒＪ　の添字がある
もの）を適用できる０ ・・・・・・（１） ・・・・・（２） ｒｌ、Ｃｏｒｒ”グループ内半径補正値Ｔ２．Ｃｏｒｒ
”グループ外半径補正値ｒ１ニゲループ内半径、ｒ２ニ
ゲループ外半径ｎニゲループ本数、β：溝角度（ｄｅｇ
　）γ：溝幅比 但し、溝角度βについては、第４図に示すよう−に定義
し、溝幅比γは、同心円上の一組のスパイラルグループ
外周部及び未設定部（ランド部）の幅の合計値で一本の
スパイラルグループ外周部幅を除し無次元化して定義す
るものである〇一方、スパイラルグループの吐出圧は、
グループ設定部の面積に比例し、従って（ｒ２２−．２
）に比例する。ここでｒ１＝ξｒ２とすると、ｒ　２−
１ｒ　１（１−ξ　）ｒ２　・・・・・・（３）よって
、各グループ本数によって生ずる実質吐出圧が、無限本
数連設定時に比べて能力的にどの程度に低下するかを示
すと次のようになる。

無限本数設定時吐出圧 ２−ｒ２ １ ・・・・・（４） （４）式をグラフ化したものを第８図に示す。

第８図のグラフを見る限り、６“ｑ本数ｎが２０本より
少なくなると急速に能力が低下する。また、ｎが６０本
を越えても能力的に増加は少なく、溝本数ｎｉｄ概ね３
０≦ｎ≦６０が妥当でおる０スパイラルグループがコイ
ニング等のプレス加工で成形される場合の加工容易性を
も考慮し、溝本数ｉ３０本、従って溝ピツチ角ｆｆ：１
２°に設定し、溝幅比γを０．４、溝角度βヲ２０°に
設定すると、外周部溝幅は、外径が４０Ｊ＠の場合、約
１．６鵬になり無次元外周溝幅γ。は０．０６以下とな
って、上述の様にテープダメージを回避できる。

但しスパイラルグループの曲線としてアルキメデスのう
ずまきを使用する。

以上の経緯から、溝本数３０本、溝幅比０．４．１４角
度２ｏ０ＶＣ，設定し、回転部材を試作して走行試験を
行った結果、テープダメージの発生もなく、極めて良好
な走行状態であった０ 発明の詳細 な説明した様に、本発明によれば、回転ヘッドアセンブ
リにおける固定シリンダと回転部材との間の相対回転部
において形成される対向面のいずれか一方の面の一部又
は全部にポンプアウト型のスパイラルグループを設け、
前記固定シリンダ又は回転部材外周面におけるスパイラ
ルグループ一本当りの溝幅を前記固定シリンダの直径で
除し無次元化して定義する無次元外周溝幅γ。を０．０
５以下に設定することにより、充分なテープ浮上性能を
保持しつつ、スパイラルグループ外周部におけるテープ
の溝への喰込みやランド部エツジへの接触を回避し、ス
パイラルグループ外周部によるテープダメージを解消す
るという特有の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回転ヘッドアセンブリの斜視図、茅２図
は水平対向面にスパイラルグループを設けた回転ヘッド
アセンブリ断面図、第３図は第２図における回転部材の
底面図、第４図は第３図の部分拡大図、第５図ａ、ｂ〜
第７図ａ、ｂは本発明における定性的な考え方を模式的
に示す説明図、第８図は溝本数が有限の場合の、溝本数
と実質吐出圧比の関係を理論的に側算した結果をグラフ
にしたものである。 ９・・・・回転部材、１０・・・・・固定シリンダ、１
１・・・・ランド部、１２　・・・溝部、１３・・・・
・テープ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３面 第４図 第５図 （αり し くｂ） ３ 第６図 （αン （ｂ） ３ ／ 早７図 （α） （ｂ） ３ 第　８　図 スノ客うルク）シー７−溝本数九

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円筒部を有する固定シリンダと、前記固定シリンダと略
   同−の径を有し、前記固定シリンダに近接して設けられ
   磁気ヘッドを保持した回転部材とからなり、前記固定シ
   リンダと前記回転部材との間の相対回転部において形成
   される対向面のいずれか一方の面の一部又は全部にポン
   プアウト型のスパイラルグループを設け、前記固定シリ
   ンダ又は前記回転部材外周面における前記スパイラルグ
   ルーブ一本の当りの溝幅を前記固定シリンダの直径で除
   し無次元化して定義する無次元外周溝幅γ。 を０．０６以下に設定した回転ヘッドアセンブリ。