CH649880A5 - Magnetkopfanordnung fuer einen videorecorder. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnetkopfanordnung für einen Videorecorder gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Magnetkopfanordnung findet insbesondere ihre Anwendung in einem Videorecorder mit Magnetband, mit welchem Bilder neben einem normalen Bildfolgeablauf im Stillstand, mit verlangsamtem und mit beschleunigtem Ablauf wiedergegeben werden können.

In bekannten Videorecordern ist eine drehbare Magnetkopfanordnung mit einem oder mehreren Magnetköpfen versehen, welche aufeinanderfolgende parallele Spuren auf einem Magnetband abtasten, um auf diesen Spuren Videosignale aufzuzeichnen und/oder wiederzugeben. Im allgemeinen wird das Magnetband in Längsrichtung transportiert, während die Magnetköpfe zum Abtasten des Magnetbandes rotieren. Bei einem Videorecorder mit schraubenlinienförmi-ger Abtastung ist jeder Magnetkopf auf einem drehbaren Teil einer Führungstrommel befestigt, um ein mindestens einen Teil des Umfangs der Führungstrommel umschlingendes Magnetband abzutasten.

In letzter Zeit sind Videorecorder erhältlich geworden, die verschiedene Wiedergabemöglichkeiten besitzen, z.B. im Stillstand, mit verlangsamtem Bildfolgeablauf und mit beschleunigtem Bildfolgeablauf. Bei diesen gegenüber der normalen Wiedergabe unterschiedlichen Wiedergabearten weicht die Magnetbandgeschwindigkeit von der Geschwindigkeit bei der Aufzeichnung ab. Folglich ist die Abtastbahn jedes Magnetkopfs geneigt, d.h. bildet einen Winkel mit den Richtungen der Aufzeichnungsspuren. Aus diesem Grund verursachen Nachlauffehler oder die Neigung der Abtastbahnen der

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Köpfe bezüglich der Aufzeichnungsspuren ein von den Sicherheitsbändern zwischen den einzelnen Aufzeichnungsspuren herrührendes Rauschen oder gar ein Übersprechen.

Es ist beispielsweise in der US-PS 4 080 636 vorgeschlagen worden, solche Nachlauffehler der Abtastbahnen jedes drehbaren Wandlerkopfs dadurch zu korrigieren, dass jeder Magnetkopf am freien Ende eines freitragenden Trägers montiert wird. Ein solcher Träger weist hierbei die Form einer Zweielementlamelle auf, die normalerweise eben ist und in einer Richtung und um einen Betrag entlang ihrer ganzen Länge ausbiegen kann, die vom Vorzeichen und der Amplitude eines elektrischen, an die Lamelle angelegten Steuersignals abhängen. Darüber hinaus wird die Lamelle so orientiert und das angelegte Steuersignal so gebildet, dass der von der Lamelle getragene Kopf in Richtungen abgelenkt wird, die quer oder senkrecht zur Rotationsebene des Wandlerkopfs und daher seitlich zu den Richtungen der Aufzeichnungsspuren sind. Dadurch soll erreicht werden, dass die Abtastbahn mit der abgetasteten Aufzeichnungsspur zusammenfällt.

Obwohl Nachlauffehler durch die Verwendung einer entsprechend gesteuerten Zweielementlamelle minimal gehalten oder gar vermieden werden können, leuchet es ein, dass ein solches Ausbiegen der Zweielementlamelle zur Auslenkung des an ihrem freien Ende montierten Magnetkopf in seitlicher Richtung bezüglich einer abgetasteten Aufzeichnungsspur bewirkt, dass die aktive Fläche des Kopfs, d.h. die mit dem üblichen Spalt versehene Fläche des Magnetkopfs, eine Winkelabweichung bezüglich der Oberfläche des Magnetbandes erfährt. In den Extremallagen der seitlichen Auslenkung des Kopfs vermindert der Berührungswinkelfehler oder die Winkelabweichung der aktiven Fläche des Magnetkopfs bezüglich der Oberfläche des Magnetbandes oder eines anderen Aufzeichnungsträgers die Signalankopplung erheblich, so dass die Stabilität der wiedergegebenen Bilder nachteilig beeinträchtigt wird.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist beispielsweise in der US-PS 4 099 211 vorgeschlagen worden, den freitragenden Träger für den Magnetkopf aus ausbiegbaren inneren und äusseren Zweielementlamellen mit entgegengesetzten Polarisationen zu bilden, welche zudem übers Kreuz geschaltet werden, derart, dass die Zweielementlamellen beim Anlegen des Steuersignals in entgegengesetzten oder umgekehrten Richtungen ausgelenkt werden. Mit einer solchen Anordnung kann der Berührungswinkelfehler (die Neigung) der aktiven Fläche des Magnetkopfs bezüglich der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers vermindert oder sogar eliminiert werden, wenn der Magnetkopf in einer zu seiner Rotationsebene seitlichen Richtung ausgelenkt wird. Die Herstellung eines freitragenden Trägers, der sich aus inneren und äusseren, entgegengesetzt polarisierten Zweielementlamellen zusammensetzt, und die kreuzweise Schaltung der Lamellen sind jedoch unerwünscht schwierig und teuer.

Darüber hinaus treten bei der Verwendung einer Zweielementlamelle zur Auslenkung des auf ihr angebrachten Magnetkopfs Schwierigkeiten bei der Befestigung des Magnetkopfs an derjenigen Stelle der Zweielementlamelle auf, an welcher die Ausbiegung erfolgt. Zudem wird in den erwähnten Fällen, in denen der freitragende Träger für den Magnetkopf aus einer oder mehreren Zweielementlamellen gebildet wird, der Träger verhältnismässig schwer, insbesondere in der Umgebung seines freien, den Magnetkopf tragenden Endes, wodurch die resultierende Kopfanordnung auf schnelle Änderungen des angelegten Steuersignals relativ langsam anspricht.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Magnetkopfanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher der auf dem Träger befestigte Magnelkopf seitlich bezüglich seiner Abtastbahn auf einem Aufzeichnungsträger derart ausgelenkt werden kann, dass die Winkelabweichung des Magnetkopfs bezüglich der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers trotz der Auslenkung des Magnetkopfs minimal wird.

Erfindungsgemäss weist die Magnetkopfanordnung die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale auf.

Vorzugsweise erstrecken sich die leitenden Schichten auf dem Träger über eine Distanz vom ersten Bereich, die ungefähr 40 bis 85% der Distanz zwischen dem ersten und zweiten Bereich des Trägers beträgt.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Teiles eines bekannten Videorecorders mit schraubenlinien-förmiger Abtastung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Teiles eines Magnetbands, auf welchem Videosignale und andere Signale mit dem Videorecorder der Fig. 1 in aufeinanderfolgenden parallelen Spuren aufgezeichnet sind,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen bekannten Träger für jeden Magnetkopf in einem Videorecorder nach Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Art und Weise, in welcher der bekannte Träger der Fig. 3 einen unerwünschten Berührungswinkelfehler bei einer maximalen Auslenkung erzeugt,

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Träger einer gemäss der Erfindung ausgebildeten Magnetkopfanordnung in einem Videorecordernach Fig. 1,

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Träger der Fig. 5, Fig. 7 einen Schnitt durch einen weiteren gemäss der Erfindung ausgebildeten Träger für den Magnetkopf in einem Videorecordernach Fig. 1,

Fig. 8 eine schematische Darstellung des bei seitlicher Auslenkung eines auf einem bekannten Träger und einem gemäss der Erfindung ausgebildeten Träger montierten Magnetkopfs, und

Fig. 9 eine graphische Darstellung der verschiedenen Eigenschaften von gemäss der Erfindung ausgebildeten Trägern.

Die in Fig. 1 dargestellte rotierende Abtasteinrichtung 10, die in einem Videorecorder für Magnetband vorgesehen wird, enthält zwei diametral angeordnete Magnetköpfe 11 für Aufzeichnung und Wiedergabe, von welchen in Fig. 1 nur einer sichtbar ist. Die Köpfe 11 rotieren mit einer Scheibe 12 um deren Mittelachse. Die rotierende Scheibe 12 ist zwischen einem oberen und unteren Trommelteil 13 bzw. 14 angeordnet und wird durch einen Motor 15 angetrieben. Ein Aufzeichnungsträger in der Form eines Magnetbands 16 ist durch Rollen 17 und 18 sowie durch eine geneigte Führungsschulter 19 so geführt, dass das Magnetband die Umfangsseite einer Führungstrommel, die durch die Trommelteile 13, 14 und die dazwischen befindliche Scheibe 12 gebildet, schraubenlinien-förmig über einen Winkelbereich von mindestens etwa 180° umschlingt, so dass die Köpfe 11 aufeinanderfolgende parallele und schräge Spuren auf dem Magnetband 16 abtasten. Während die Köpfe 11 in der durch einen Pfeil A bezeichneten Richtung rotieren, wird das Magnetband 16 beispielsweise mittels einer Antriebswelle und einer Anpressrolle (beide nicht dargestellt), zwischen welchen hindurch das Magnetband geführt ist, in seiner Längsrichtung gemäss der durch einen Pfeil B bezeichneten Richtung bewegt, so dass die Köpfe 11 nacheinander Informationssignale abtasten und aufnehmen, die in aufeinanderfolgenden, parallelen Spuren T (Fig. 2), welche zur Längsrichtung oder Transportrichtung des Magnetbandes 16 geneigt sind, aufgezeichnet sind.

Bei der Aufzeichnung eines Signals und normalen Wie-

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dergabe des Signals ist die Geschwindigkeit, mit der das Magnetband 16 in seiner Längsrichtung bewegt wird, dieselbe. Um kleine Abweichungen von der Sollgeschwindigkeit, mit der die Köpfe drehen und das Magnetband transportiert wird, auszugleichen, wird eine geeignete Servo-Steuerschal-tung (nicht dargestellt) vorgesehen, die auch dazu dient, von einem Gerät zu einem andern auftretende Unterschiede bezüglich Bandstreckung und Bandschrumpfung auszugleichen. In einem typischen Videorecorder zeichnet jeder Kopf 11 in einer Spur T das Videosignal eines vollen Halbbildes auf und gibt es wieder. Im Fall der Aufzeichnung eines NTSC-Fernsehsignals drehen die Scheibe 12 und damit die auf ihr befestigten Köpfe mit einer Drehzahl von 30 pro Sekunde.

Ein Videorecorder soll jedoch nicht nur in der normalen Wiedergabebetriebsart, sondern auch in «nicht normalen» Betriebsarten arbeiten können. Wie oben erwähnt, steuert im Fall der normalen Wiedergabe eine nicht dargestellte Servo-Steuerschaltung den Motor 15 des Antriebs der Köpfe 11 in der Weise, dass diese nacheinander die Aufzeichnungsspuren T abtasten, um die aufgezeichnete Video-Information getreu wiederzugeben. Im Falle einer nicht normalen Wiedergabe (Stillstand-Wiedergabe, verlangsamte und beschleunigte Wiedergabe) werden die Köpfe zwar weiterhin mit der gleichen Geschwindigkeit wie bei der Aufnahme rotiert, jedoch wird die Ablaufgeschwindigkeit des Magnetbandes 16 geändert. Für eine Stillstand-Wiedergabe ist das Magnetband 16 in Ruhe, mit dem Resultat, dass die Köpfe 11 wiederholt die gleiche Aufzeichnungsspur abtasten.

Ein übliches Problem bei jeder nicht normalen Wiedergabeart besteht darin, dass die Abtastbahn, die von jedem der Köpfe 11 durchlaufen wird, nicht mehr genau mit der vorgängig aufgezeichneten Aufzeichnungsspur zusammenfällt. Vielmehr ist die Abtastbahn jedes Kopfs gegenüber der Aufzeichnungsspur geneigt, d.h. bildet mit ihr einen Winkel. Wie in Fig. 2 dargestellt, hat beispielsweise die Abtastbahn des Kopfs 11 in der normalen Wiedergabeart, in welcher das Magnetband 16 mit normaler Geschwindigkeit in Richtung des Pfeils B bewegt wird, die mit po bezeichnete Lage. Im Falle einer Stillstand-Wiedergabe, bei welcher das Magnetband 16 still steht, hat die Abtastbahn des Kopfs 11 jedoch die mit pi bezeichnete Lage, die gegenüber der Aufzeichnungsspur T stark geneigt ist. Zufolge dieser Neigung der Lage pi der Abtastbahn zur Aufzeichnungsspur T nimmt der Kopf 11 dadurch, dass er von der abgetasteten Aufzeichnungsspur T abweicht, Störsignale von den Sicherheitsbändern auf, welche zwischen den aufeinanderfolgenden Aufzeichnungsspuren liegen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann der Kopf 11 sogar ein Übersprechen von einer benachbarten Aufzeichnungsspur aufnehmen, insbesondere dann, wenn die aufeinanderfolgenden Aufzeichnungsspuren ohne dazwischenliegende Sicherheitsbänder oder mit Sicherheitsbändern sehr geringer Breite aufgezeichnet wurden, um das Magnetband 16 maximal auszunützen.

Jeder der Köpfe 11 kann auf einem einstellbaren Träger befestigt sein, z.B. einer sogenannten Zweielementlamelle, die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem elektrischen, an sie angelegten Steuersignal in den in den Fig. 1 und 2 mit einem Pfeil C bezeichneten Richtungen auszulenken, d.h. senkrecht oder seitlich zur Abtastbahn des betreffenden Kopfs, wie dies z.B. in der US-PS 4 080 636 vorgeschlagen ist. Die Amplitude und das Vorzeichen eines solchen elektrischen Steuersignals können in geeigneter Weise derart bestimmt werden, dass die Auslenkung des Kopfs variiert, wenn er sich längs seiner Abtastbahn bewegt, so dass dann die Abtastbahn mit der abgetasteten Aufzeichnungsbahn zusammenfällt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, besteht ein solcher bekannter Träger 20 aus einer Zweielementlamelle, die sich aus zwei piezoelektrischen Keramikelementen 21 und 22 zusammensetzt. Die Keramikelemente 21,22 sind zwischen leitende Schichten 23 und 24 eingebracht und mit diesen verbunden. Ferner sind die Keramikelemente 21, 22 miteinander gegenüberliegenden Seiten einer mittleren Messingplatte 25 leitend verbunden, z.B. mittels eines Epoxy-Klebers. Ein Endteil 20a der Lamelle 20 ist auf einem Schutzschuh 26 befestigt, beispielsweise mittels einer Schraube 27, welche in einer Isolierhülse 28 und Isolierscheiben 29 liegt. Die Schraube 27 ist in einen erhöhten Absatz des Schutzschuhs 26 geschraubt, welcher in geeigneter Weise an der Scheibe 12 (Fig. 1) befestigt wird, so dass der auf dem freien Ende 20b der Lamelle 20 angebrachte Kopf oder Chip 11 etwas über die Umfangsfläche der Scheibe 12 vorsteht. Beim dargestellten bekannten Träger 20 erstrecken sich die piezoelektrischen Keramikelemente 21, 22 und die leitenden Schichten 23,24 mindestens in Richtung vom Befestigungsende 20a bis zum freien Ende 20b auf die ganze Ausdehnung der mittleren Platte 25.

Wie bekannt ist, können die Polarisationsrichtungen der Keramikelemente 21,22 entweder gleich oder entgegengesetzt sein, je nachdem wie die leitenden Schichten oder Elektroden 23, 24 und die mittlere Platte 25 gespeist werden. Für die Speisung sind nicht dargestellte Leitungen an die leitenden Schichten 23,24 und die mittlere Platte 25 angeschlossen und mit einer nicht dargestellten Spannungsq.uelle verbunden, durch welche ein elektrisches Steuersignal angelegt wird, um zwischen den leitenden Schichten 23, 24 und der mittleren Platte 25 ein elektrisches Feld zu erzeugen. In Abhängigkeit von solchen elektrischen Feldern bewirken die den elektrischen Feldern ausgesetzten piezoelektrischen Keramikelemente ein Ausbiegen der Zweielementlamelle 20.

Wie in Fig. 4 schematisch dargestellt ist, erfolgt bei der bekannten Zweielementlamelle 20, deren äussere leitende Schichten oder Elektroden 23,24 sich vom befestigten Ende 20a bis zum freien Ende 20b der Lamelle erstrecken, die Ausbiegung der Lamelle 20 angenähert gleichmässig an allen Stellen zwischen ihren beiden Enden 20a und 20b. Die am freien Ende 20b der Lamelle 20 vorliegende Ausbiegung gibt Anlass zu Schwierigkeiten bei der Befestigung des Magnetkopfs 11 im Bereich des freien Endes 20b. Wenn der Kopf 11 auf einen Oberflächenbereich der Lamelle 20 nahe ihren freiem Ende geklebt wird, kann durch das Ausbiegen und die entsprechenden Bewegungen der Oberfläche die Klebverbindung des Kopfs zerstört werden. Wenn sich zudem die leitenden Schichten oder Elektroden 23, 24 bis zum freien Ende der Zweielementlamelle 20 erstrecken, ist es erforderlich, zwischen den Kopf 11 und der benachbarten leitenden Schicht 23 eine nicht dargestellte Isolierschicht vorzusehen, damit das der leitenden Schicht zugeführte Steuersignal das durch den Kopf 11 aufgezeichnete oder wiedergegebene Signal nicht beeinflusst. Es ist auch ersichtlich, dass bei der über die ganze Länge der bekannten Zweielementlamelle 20 erfolgenden Ausbiegung mindestens für die maximale seitliche Auslenkung des Kopfs 11 ein unerwünscht grosser Winkelfehler zwischen der Berührungsfläche IIa des Kopfs 11 und der Oberfläche des Magnetbands 16 vorliegt. Dieser Winkelfehler ruft eine zunehmende teilweise Trennung zwischen dem Kopfspalt und dem Magnetband in der Ebene der Breite und Tiefe des Spalts hervor. Eine solche teilweise Trennung kann einen Signalverlust bewirken, da für das Signal keine optimale Kopplung zwischen dem Kopf und dem Magnetband mehr besteht, Signalverluste sind von besonders grosser Bedeutung und können bei hohen Signalfrequenzen, wie sie bei der bekannten Anwendung des Frequenzmodulationsverfahrens zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Videosignalen auftreten, die Widergabegüte merklich oder gar beträchtlich verschlechtern.

Das in den Fig. 5 und 6 dargestellte Ausführungsbeispiel

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der erfindungsgemässen Magnetkopfanordnung weist einen freitragenden Träger 20' auf, der wiederum an seinem einen Ende 20'a fest verankert ist, beispielsweise durch die Befestigung an einem nur schematisch angedeuteten Schutzschuh 26', um mit dem Drehteil der Magnetband-Führungstrommel zu rotieren. Der zugehörige Magnetkopf 11' ist am gegenüberliegenden freien Ende 20'b des Trägers 20' befestigt, so dass er mit dem die Führungstrommel umschlingenden Magnetband in Berührung steht. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 weist der Träger 20' wiederum eine Zweielementlamelle auf, die sich aus zwei piezoelektrischen Keramikelementen 21' und 22' und einer mittleren Platte 25' zusammensetzt, wobei die Keramikelemente mit einander gegenüberliegenden Oberflächen der Platte verbunden sind. Wie insbesondere aus Fig. 6 hervorgeht, weisen die mittlere Platte 25', die als eine leitende Unterlage dient, und die mit ihr verbundenen piezoelektrischen Keramikelemente 21' und 22' vorteilhaft Trapezform auf. In einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der Erfindung bestehen die piezoelektrischen Keramikelemente aus PbZrTiOx, während die leitende Platte 25', die als Zwischenelektrode und Trägerplatte dient, vorzugsweise aus einem leitenden Metall, z.B. Ti, oder aus Kohlenstoff-Fasern hergestellt ist.

Der freitragende Träger 20' enthält ferner leitende Schichten 23' und 24', die in geeigneter Weise mit den äusseren Oberflächen der piezoelektrischen Keramikelemente 21' und 22' verbunden sind und die mindestens im Bereich des freien Endes des Trägers 20' fehlen. Im speziellen erstrecken sich die leitenden Schichten 23', 24' beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 vom befestigten Ende 20'a des Trägers 20' über den piezoelektrischen Keramikelementen 21', 22' bis etwa zur Mitte zwischen dem festen Ende 20'a und dem freien Ende 20'b des Trägers 20'. Des weitern ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 der Magnetkopf 11' direkt an der Oberfläche des piezoelektrischen Keramikelementes 21' am freien Ende 20'b, an welchem die leitenden Schichten 23', 24' fehlen, z.B. durch Kleben angebracht.

Im Betrieb des freitragenden Trägers 20' werden geeignete elektrische Potentiale, welche ein Steuersignal bilden, an die leitenden Schichten 23', 24' und an die mittlere, leitende Platte 25' angelegt, wodurch elektrische Felder erzeugt werden, durch welche der Träger 20' ausgebogen wird. Ein solches Ausbiegen des Trägers 20' erfolgt jedoch nur in demjenigen Teil seiner ganzen Länge, für welchen die leitenden Schichten 23', 24' vorgesehen sind. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 bewirkt deshalb das Anlegen des Steuersignals an die leitenden Schichten 23' und 24', dass sich der Träger 20' von seinem befestigten Ende 20'a aus bis etwa in seine Mitte zwischen den Enden 20'a und 20'b ausbiegt, während der restliche Teil des Trägers 20' von der genannten Mitte an bis zum freien Ende 20'b mindestens angenähert eben bleibt, wobei sich dieser ebene Teil tangential an die Krümmung des Trägers 20' in seiner Mitte anschliesst.

Anhand der Fig. 3 sind die Bewegungen der aktiven Fläche des auf dem bekannten Träger 20 befestigten Kopfs 11 beschrieben worden. Anhand der Fig. 8 werden nachstehend die Bewegungen der aktiven Fläche des auf dem gemäss der Erfindung ausgebildeten Träger 20' befestigten Kopfs 11' beschrieben. Es wird für einen Vergleich die Annahme getroffen, dass die Distanz zwischen dem festen Punkt P (welcher dem befestigten Ende 20a des Trägers 20 entspricht) und dem beweglichen Punkt Q (welcher der aktiven Fläche des Kopfs 11 entspricht) die gleiche ist wie die Distanz zwischen den Punkten P und Q', welche das befestigte Ende 20'a des Trägers 20' bzw. die aktive Fläche des auf dem Träger 20' angebrachten Kopfs 11' entsprechen. Wenn beim bekannten Träger 20 an seine leitenden Schichten 23,24 ein Steuersignal gelegt wird, biegt sich die Zweielementlamelle über ihre ganze Länge zwischen dem festen Punkt P und dem beweglichen Punkt Q aus, wobei diese Biegung einen konstanten Krümmungsradius R hat. Wenn andererseits das gleiche Steuersignal an die leitenden Schichten 23', 24' des Trägers 20' gelegt ist, biegt sich dieser mit dem Krümmungsradius R nur längs der Strecke vom festen Punkt bis zu einem Zwischenpunkt q, welcher ungefähr in der Mitte zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Enden des Trägers 20' liegt. Der Teil des Trägers 20', dem die leitenden Schichten 23', 24' fehlen, d.h. der Teil vom Zwischenpunkt q bis zum beweglichen Endpunkt Q', wird nicht gebogen, sondern bleibt im wesentlichen eben und tangential zur Krümmung des Trägers 20' im Zwischenpunkt q.

Nachstehend werden die Winkelfehler der Köpfe 11 und 11' bezüglich der Oberfläche des Magnetbandes 16 bzw. 16' anhand der Fig. 8 in Betracht gezogen. Wenn der vom sich vom Punkt P zum Punkt Q erstreckende Kreisbogen eingeschlossene Winkel für den Träger 20 den Wert 20 hat, dann hat der entsprechende Winkel für den Kreisbogen vom festen Punkt P zum Zwischenpunkt q für den Träger 20' den Wert 0. Demgemäss ist der Berührungswinkel der aktiven Fläche des am freien Ende des Trägers 20' angebrachten Kopfs 11' bezüglich der Aufzeichnungsoberfläche des Magnetbands 16' nur 0, während der entsprechende Berührungswinkel des Kopfs 11 des bekannten Trägers 20 ist.

Die Auslenkungen hQ und hQ' der Punkte Q bzw. Q' der freien Enden der Träger 20 bzw. 20', welche durch Anlegen eines bestimmten Steuersignals entstehen, sind durch Abzis-sen dargestellt, die von einer durch den Punkt P gehenden horizontalen Linie aus gemessen sind. In beiden Fällen kann die Auslenkung hq im Zwischenpunkt q der Träger 20 und 20' wie folgt ausgedrückt werden, wobei die Annahme gemacht wird, dass 0 bzw. 0/2 so kleine Werte sind, dass sin 0 bzw. sin 0/2 durch 0 bzw. 0/2 ersetzt werden kann:

hq = sin 0/2 • (R sin 0) = R02/2 (1)

Wenn in der Gleichung (1) der Wert 20 für 0 eingesetzt wird, ergibt sich für die Auslenkung hQ am freien Ende des bekannten Trägers 20:

hQ = 2R02 (2)

Andererseits ist die Auslenkung hQ' am freien Ende des erfindungsgemässen Trägers 20' wie folgt bestimmt:

hQ' = hq + sin 0 (R sin 0)

hQ' = R02/2 + R02 = 3/2 ■ R02 (3)

Durch Vergleich der Gleichungen (2) und (3) ergibt sich für das Verhältnis von hQ' zu hQ:

hQ'/hQ = 3/2 • R0V2R02 = 3/4 (4)

Wenn daher die Träger 20 und 20' die gleiche Länge aufweisen, vermindert eine Verkürzung der leitenden Schichten 23', 24' auf die innere Hälfte der Länge des Trägers 20' (d.h. auf die Strecke vom festen Punkt P zum Zwischenpunkt q) die Auslenkung des freien Endes des Trägers 20' nur um einen Viertel im Vergleich zur Auslenkung des freien Endes des bekannten Trägers 20, bei welchem sich die leitenden Schichten über seine ganze Länge erstrecken. Obschon also die Auslenkung nur um einen Viertel vermindert wird, ergibt sich eine wesentlich grössere Verminderung des Berührungswinkelfehlers, indem dieser Winkelfehler 0 für den Träger 20' nur die Hälfte des Winkelfehlers 20 des Trägers 20 beträgt. Deshalb werden auch die mangels ausreichender Kopplung

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zwischen dem Kopf 11 bzw. 11' und dem Magnetband 16 bzw. 16' im Fall des Trägers sehr erheblich reduziert, so dass ein stabiles Bild bei einer verhältnismässig nur geringfügigen Herabsetzung der maximalen Auslenkung des Kopfs aus seiner neutralen Lage wiedergegeben wird.

Da die leitenden Schichten 23', 24' am freien Ende des Trägers 20', an welchem der Kopf 11' angebracht wird, fehlen, besteht keine Notwendigkeit, ein Isoliermaterial zwischen dem Kopf 11' und den leitenden Schichten 23', 24' vorzusehen. Zudem kann wegen des Fehlens der leitenden Schichten 23', 24' in der äusseren Hälfte des Trägers 20' das Gewicht dieser Schichten auf etwa die Hälfte des Gewichts der leitenden Schichten 23, 24 des bekannten Trägers 20 reduziert werden. Deshalb hat der gemäss der Erfindung ausgebildete Träger 20' eine wesentlich verbesserte und schnellere Ansprechcharakteristik. Die verminderte Fläche der leitenden Schichten 23', 24' des Trägers 20' setzt auch die elektrostatische Kapazität der resultierenden Zweielementlamelle herab und ermöglicht es dadurch, die Speiseschaltung des Steuersignals zu vereinfachen. Da der Magnetkopf oder Chip 11' auf den Bereich des freien Endes des Trägers 20' montiert wird, welcher Bereich im Betrieb keine Biegung erfährt, wird das Verbinden des Kopfs 11' mit dem Träger 20', z.B. durch Kleben, erleichtert.

In Fig. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Magnetkopfanordnung dargestellt. Ein Träger 20" weist die verschiedenen Bestandteile der anhand der Fig. 5 und 6 beschriebenen Ausführungsform auf, wobei diese Bestandteile in Fig. 7 mit den gleichen Bezugszeichen, jedoch Doppelstrichen bezeichnet sind. Demnach ist der Träger 20" zu seinem einen Ende 20"a an einem schematisch angedeuteten Schutzschuh 26" befestigt und dazu vorgesehen, mit dem drehbaren Teil einer Magnetband-Führungstrommel zu rotieren. Der zugehörige Magnetkopf 11" ist am gegenüberliegenden, freien Ende 20"b des Trägers 20" angebracht, und zwar so, dass er mit dem Magnetband auf der Führungstrommel in Berührung kommt. Da der Bereich des freien Endes des Trägers 20" im Betrieb nicht ausbiegen muss, braucht dieser Bereich nicht mit piezoelektrischen Keramikelementen versehen zu sein. Deshalb erstrecken sich auf dem Träger 20" die piezoelektrischen Keramikelemente 21" und 22" nur vom befestigten Ende 20"a des Trägers 20" bis etwa zur Hälfte der Länge des Trägers. Die piezoelektrischen Keramikelemente sind mit einander gegenüberliegenden Oberflächen einer mittleren, leitenden, als Unterlage dienenden Platte 25" verbunden, die sich über die ganze Länge des Trägers 20" erstreckt und auf deren freien Ende der Kopf 11" direkt angebracht ist. Die piezoelektrischen Keramikelemente 21", 22" haben leitende Schichten 23" bzw. 24", die mit ihren äusseren Oberflächen verbunden sind und die entsprechend den leitenden Schichten 23', 24' der Fig. 5 und 6 Trapezform haben. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 7 erstrecken sich die leitenden Schichten 23", 24" jedoch über die ganze Länge der jeweiligen piezoelektrischen Keramikelemente 21", 22".

Die piezoelektrischen Keramikelemente 21", 22" und die mittlere Platte 25" können aus denselben Materialien bestehen, die für das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 bereits als vorteilhaft für den dortigen Träger 20' erwähnt worden sind. Beim Träger 20" sind die einander gegenüberliegenden Oberflächen der äusseren Hälfte der Platte 25" jedoch ohne piezoelektrische Keramikelemente 21", 22" und sind vorzugsweise durch Schichten 30 und 31 aus einem Material bedeckt, das leichter und steifer als das für die Elemente 21", 22" vorgesehene piezoelektrische Material ist, z.B. aus einem leichten Kunststoffmaterial.

Obwohl bei den anhand der Fig. 5 und 6 bzw. 7 beschriebenen Trägern 20' und 20" sich die leitenden Schichten 23', 24' bzw. 23", 24" nur auf den inneren Hälften der Träger befinden, können sich solche leitende Schichten auch über einen grösseren Teil der Länge des jeweiligen Trägers erstrek-ken, so lange die leitenden Schichten am freien Ende des Trägers, an welchem der Magnetkopf oder Chip angebracht ist, fehlen, damit ein Ausbiegen des freien Endbereichs des Trägers ausgeschlossen ist.

Nachstehend wird die Beziehung des Berührungswinkelfehlers am jeweiligen Magnetkopf zur Länge der leitenden Schichten unter Bezugnahme auf die folgenden Gleichungen näher erläutert:

R-0 = 1 (5)

R-R-cos0 = di (6)

(L-l)-sin0 = d2 (7)

d = di + ài (8)

In diesen Gleichungen haben R und 0 die aus Fig. 8 hervorgehende Bedeutung. 1 ist die Länge des mit den leitenden Schichten versehenen Teils des Trägers. L ist die Gesamtlänge des Trägers, d ist die gesamte Auslenkung des Trägers an seinem freien Ende, di und d2 sind die jeweiligen Teilauslenkungen am Ende des sich biegenden Trägerteils mit der Länge 1 bzw. des sich anschliessenden, ebenen Trägerteils mit der Länge L — 1.

Durch Einsetzen der Gleichung (5) in die Gleichung (6) ergibt sich:

di = 1/0-(1 —cos 0)

= 1/0 - {1 —(1 —02/2)}

di =10/2 (9)

Die Gleichung (7) kann vereinfacht werden zu:

(L —1)0 = d2 = d — di = s —10/2

Demnach wird

0 = d/(L —1/2) (10)

Die Beziehung zwischen 0 und 1 ist in Fig. 9 durch fünf ausgezogene Kurven Ai bis As für verschiedene Werte von d dargestellt, d.h. für verschiedene Werte der Auslenkung des freien Endes des Trägers, welche zwischen 89 ji und 326 u liegen. Die Kurven Ai bis As beruhen auf einem Träger mit einer Gesamtlänge von 24 mm. Die Werte von d sind so ausgewählt worden, dass sie das (n + '/>)fache der Spurdistanz in einem Videorecorder mit schraubenlinienförmiger Abtastung der Firma Sony Corporation betragen, der unter der Bezeichnung «U-Matic» erhältlich ist.

Aus den Kurven Ai bis As der Fig. 9 ist ersichtlich, dass für den angenommenen Fall von L = 24 mm der Berührungswinkelfehler 0 für Werte von 1 grösser als etwa 10 mm steigend zunimmt. Ferner steigt 0 exponential an, wenn 1 grösser als etwa 20 mm ist. Demnach kann ein brauchbarer Bereich für das Verhältnis 1/L wie folgt bestimmt werden:

10 mm/24 mm = 0,416 = 41,6%

20 mm/24 mm = 0,833 = 83,3%

Somit liegt das Verhältnis 1/L vorzugsweise in einem Bereich zwischen ungefähr 40% und ungefähr 85%.

Es wird nun ein Träger mit einer Zweielementlamellen-

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Struktur betrachtet, bei welchem die piezoelektrischen Keramikelemente 21', 22' mit einander gegenüberliegenden Seiten einer mittleren Platte 25' verbunden sind, die aus Kohlen-stoff-Fasern besteht und eine Dicke von 120 ji aufweist, so dass die Gesamtdicke des Trägers, der eine Gesamtlänge von 24 mm hat, 0,55 mm beträgt. Für diesen Träger stellt die Kurve Bi, die in Fig. 9 mit einer strichpunktierten Linie gezeichnet ist, die Verhältnisse der Auslenkung d am freien Ende des Trägers zur Länge 1 der leitenden Schichten 23', 24' für den Fall dar, in welchem das an die Zweielementlamelle angelegte Steuersignal eine Frequenz von 60 Hz und eine Spannung von 300 V (Spitze zu Spitze) hat. Die in Fig. 9 mit einer gestrichelten Linie gezeichnete Kurve B2 stellt das entsprechende Verhältnis d zu 1 für den Fall eines Steuersignals mit einer Frequenz von 60 Hz und einer Spannung von 400 V (Spitze zu Spitze) dar.

Aus der Kurve Bi ist ersichtlich, dass für Werte von 1 grösser als ungefähr 20 mm die Auslenkung d des freien Endes nicht mehr merkbar grösser wird. Andererseits nimmt für Werte von 1 kleiner als etwa 10 mm die Auslenkung linear ab 5 und wird unerwünscht klein. Aus der Kurve B2 ist ersichtlich, dass selbst für einen Wert von 1 von ungefähr 12 mm, bei welchem sich also die leitenden Schichten 23', 24' bzw. 23", 24" über etwa die halbe Länge des Trägers 20' bzw. 20" erstrek-ken, eine Auslenkung d von mehr als 300 u erzielt wird, und 10 zwar einzig durch Erhöhung der Spannung des Steuersignals auf 400 V (Spitze zu Spitze).

Statt der beschriebenen piezoelektrischen Keramikelemente 21', 22' bzw. 21", 22" können auch entsprechende fer-roelektrische Elemente vorgesehen werden.

G

5 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

1. 649 880

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Magnetkopfanordnung für einen Videorecorder, mit einem freitragenden Träger, der einen ersten Bereich für die Befestigung des Trägers und einen zweiten, vom ersten Bereich distanzierten Randbereich aufweist, in welchem ein als Wandler ausgebildeter Magnetkopf auf dem Träger befestigt ist, wobei mindestens ein Teil des sich vom ersten zum zweiten Bereich erstreckenden Trägers elektrostriktiv ausgebildet und mit leitenden Schichten versehen ist, um durch Anlegen eines Steuersignals an die leitenden Schichten ein Ausbiegen des Trägers zu erzielen, dadurch gekennzeichnet, dass sich die leitenden Schichten (23', 24'; 23", 24") auf dem elektrostriktiven Teil (21', 22'; 21", 22") des Trägers (20'; 20") über eine Distanz (1) vom ersten Bereich (20'a; 20" a) aus erstrecken, welche nur ein Bruchteil der Distanz (L) zwischen dem ersten (20'a; 20"a) und dem zweiten (20'b; 20"b) Bereich des Trägers (20' ; 20") ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Bruchteil (1/L) im Bereich von 0,4 bis 0,85 liegt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der elektrostriktive Teil (21', 22') des Trägers (20') mindestens angenähert über die ganze Distanz (L) zwischen dem ersten und zweiten Bereich des Trägers (20') erstreckt, und dass die leitenden Schichten (23', 24') weniger als die gesamten Oberflächen des elektrostriktiven Teils (21', 22') bedecken.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Schichten (23", 24") mindestens angenähert die gleiche Ausdehnung wie die Oberflächen des elektrostriktiven Teils (21", 22") des Trägers (20") haben, und dass sich der elektrostriktive Teil (21", 22") vom ersten Bereich (20"a) aus nur über die genannte Distanz (1) erstreckt, die ein Bruchteil der Distanz (L) zwischen dem ersten (20"a) und dem zweiten (20"b) Bereich des Trägers (20") ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (20") einen inaktiven Teil (25") enthält, der sich vom elektrostriktiven Teil (21", 22") bis zum zweiten Randbereich (20"b) erstreckt, und dass der Magnetkopf (11") direkt auf dem inaktiven Teil (25") befestigt ist.
6. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrostriktive Teil des Trägers durch eine Zweielementlamelle gebildet ist.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweielementlamelle eine mittlere Platte (25' ; 25") und zwei piezoelektrische Keramikelemente (21', 22'; 21", 22") enthält, welche zwischen den leitenden Schichten mit einander gegenüberliegenden Oberflächen der mittleren Platte (25'; 25") verbunden sind.
8. 8. Anordnung nach den Ansprüchen 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mittlere Platte (25') und die piezoelektrischen Keramikelemente (21', 22') mindestens angenähert über die Distanz (L) zwischen dem ersten und zweiten Bereich des Trägers (20') erstrecken, und dass die leitenden Schichten (23', 24') eine kleinere Fläche als die gesamten Flächen der piezoelektrischen Keramikelemente (21', 22') bedek-ken.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkopf (11') direkt mit einem (21') der piezoelektrischen Keramikelemente an einen Oberflächenteil desselben verbunden ist, der sich in dem von den leitenden Schichten (23', 24') nicht bedeckten zweiten Randbereich (20'b) des Trägers (20') befindet.
10. 10. Anordnung nach den Ansprüchen 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrischen Keramikelemente, (21", 22") und die leitenden Schichten (23", 24") mindestens angenähert die gleiche Ausdehnung haben und sich nur über die genannte Distanz (1) vom ersten Bereich (20"a) des Trägers (20") erstrecken, welche ein Bruchteil der Distanz (L) der Distanz zwischen dem ersten (20"a) und dem zweiten (20"b) Bereich des Trägers (20") ist, und dass sich die Platte (25") über die piezoelektrischen Keramikelemente (21", 22") hinaus bis zum zweiten Randbereich (20"b) erstreckt, in welchem der magnetische Wandler (11") auf der Platte (25") befestigt ist.
11. 11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die sich über die piezoelektrischen Keramikelemente (21", 22") hinaus erstreckende Platte (25") in einem inaktiven Teil des Trägers (20") enthalten ist, der auf der Platte (25") Schichten (30,31) aus einem Material aufweist, das ein kleineres Gewicht als dasjenige der piezoelektrischen Keramikelemente (21", 22") hat.
12. 12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (20' ; 20") in seinem ersten Bereich (20'a; 20"a) an einer Befestigungsvorrichtung (12) angebracht ist, die bezüglich eines Aufzeichnungsträgers (16) in der Richtung (A) einer langgestreckten Spur (T) des Aufzeichnungsträgers bewegbar ist, derart, dass der Träger (20'; 20") den Magnetkopf (11'; 11") in ein Übertragungsver-hältnis zum Aufzeichnungsträger (16) bringt und sich mit der Befestigungsvorrichtung (12) längs der genannten Spur (T) bewegt, und derart, dass das Ausbiegen des elektrostriktiven Teils (21', 22'; 21", 22") den Magnetkopf (11'; 11") in zur Spur (T) seitliche Richtungen (C) verschiebt.
13. 13. Anordnung nach Anspruch 12, für einen Videorecorder, dessen Aufzeichnungsträger (16) ein Magnetband mit einer schrägen langgestreckten Spur (T) ist, welcher gleiche parallele Spuren vorangehen und nachfolgen, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung einen drehbaren Führungstrommelteil (12) enthält, wobei das vorzuschiebende Magnetband (16) sich mindestens über einen Teil des Umfangs des Führungstrommelteils (12) schraubenlinien-förmig zu erstrecken bestimmt ist.