DE69115332T2

DE69115332T2 - Köpfe für Videobandrekorder

Info

Publication number: DE69115332T2
Application number: DE69115332T
Authority: DE
Inventors: Etsuro Saito
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-04-13
Filing date: 1991-04-11
Publication date: 1996-05-09
Anticipated expiration: 2011-04-12
Also published as: US5159510A; KR910018980A; EP0452135A2; EP0452135B1; DE69115332D1; JPH03295012A; EP0452135A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kopftrommelgerät für ein Videobandgerät und bezieht sich insbesondere auf eine Verminderung des Verschmutzens des Kopfes.
Gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart die japanische Gebrauchsmusteranmeldung JP-A-23224/1984 eine Kopfeinheit eines Videobandrekorders, die schwingbar ist, um das Verschmutzen der Kopfeinheit zu vermindern. Bezugnehmend auf die Figuren 6 und 7 der beiliegenden Zeichnungen, ist die bekannte Kopfeinheit 12 an einer Drehtrommel 4 angeordnet, die vom Magnetautzeichnungsmedium in Form eines Bandes 19 umwunden ist. Die Kopfeinheit 12 ist mit einem Anordnungselement 13 versehen, das mittels einer Schraube an der Trommel 4 angeordnet ist. Ein Erregerelement 15 ist an dem Anordnungselement 13 angeordnet, und damit ist eine Kopfspitze 14 an dem Erregerelement 15 angeordnet. Das spitze Ende der Kopfspitze 14 steht etwas an der Drehtrommel vor, um so das Band 19 zu berühren. Die Kopfspitze 14 weist einen Kopfspalt auf, und Signale können von der Kopfspitze 14 von dem Band 19 gelesen und auf das Band 19 geschrieben werden.
Das Erregerelement 15 ist elektrisch mit einem Ultraschallsignalgenerator verbunden und ist so angeordnet, daß die Kopfspitze 14in radialer Richtung der Trommel schwingt d.h. hin zum und weg vom Band 19, wie in Figur 7 durch den Pfeil B dargestellt ist.
Die ultraschallschwingende Kopfspitze 14 schüttelt Fremdstoffe (hauptsächlich Verbindungsmittel und Magnetpulver, das vom Band abgetrennt ist) ab, die an ihr haften, und versucht durch Verschmutzen des Kopfspaltes verursachte Lese- und Schreibfehler oder Ausfälle zu verhindern.
Die Resonanzfrequenz des Erregerelementes 15 ist durch dessen Young-Modul und die Masse der Kopfspitze 14 als eine Last bestimmt. In einem typischen Beispiel weist die Kopfspitze 14 eine niedrige Frquenz von 15 bis 20 kHz auf, und somit kommt es zu dem Problem, daß die Kopfspitze 14 die daran haftenden Fremdstoffe nicht ausreichend abschütteln kann. Dadurch können immer noch Ausfälle beim Lesen oder Schreiben auftreten.
Weiterhin schwingt die Kopfspitze 14 in die Richtung hin zum und weg vom Band 19. Daher treten durch schlechten Bandkontakt zwischen der Kopfspitze 14 und dem Band 19 Nachteile oder ein Geschwindigkeitsfehler der Drehung des Kopfes auf. Auch ist die Kopfspitze 14 mit dem Erregerelement 15 befestigt und ein piezoelektrisches Element, das als Erregerelement verwendet ist, weist unstabile Eigenschaften in dem Sinne auf, daß es dazu neigt, die Lage des Kopfes 14 mit der Änderung der Temperatur zu verschieben.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit dem Vermeiden oder Vermindern der Verschmutzung des Kopfspaltes und dem Vermeiden oder Vermindern des Signalausfalls auf eine Weise, die keine Auswirkung oder eine verminderte Auswirkung auf den Band-Kopf-Kontakt, die Trommeldrehung und/oder des Kopffolgens aufweist.
Erfindungsgemäß wirkt die Schwingvorrichtung auf ein Kopfanordnungselement, um das Anordnungselement und den Kopf mit einer Ultraschallfrequenz in eine Richtung quer zur Spur zu schwingen, der der Kopf auf dem Magnetband folgt, und so, daß die Ultraschallschwingungen eine unbedeutende Auswirkung auf das Folgen aufweisen. Da der Kopf, statt zum Band hin und weg, quer zur Spur schwingt, sind die Probleme mit dem Band-Kopf-Kontakt und der Trommeldrehung umgangen.
Vorzugsweise ist das Kopfanordnungselement als Ausleger angeordet, um den Kopf an der Trommel anzuordnen. Mit einer derartigen Anordnung ist die Resonanzfrequenz typischerweise deutlich höher als die der bekannten Schwinganordnung, was zu einem besseren Verhindern des Verschmutzens führt. Weiterhin ist mit dieser Anordnung die Schwingvorrichtung so anzuordnen, daß die Temperaturänderungen keinen Folge-Fehler verursachen.
Aus der Patentschrift US-A-4,882,635 ist die Verwendung eines elektromechanischen Wandlers bekannt, um die Lage des Kopfes einzustellen, um so das Folgen einszustellen und es ist aus der Patentschrift AT-B-370 253 die Verwendung einer piezoelektrischen Einrichtung bekannt. Mit der Erfindung weist die Schwingvorrichtung vorzugsweise eine piezoelektrische Einrichtung und eine Vorrichtung zum Erregen der piezoelektrischen Einrichtung bei Ultraschallfrequenz auf, und vorzugsweise weist die piezoelektrische Einrichtung ein erstes Ende, das auf das Anordnungselement einwirkt, und ein zweites Ende auf, das fest mit der Trommel befestigt ist, wobei die Erregervorrichtung weiterhin eine Einrichtung zum Zuführen eines DC-Vorspannungssignals zur piezoelektrischen Einrichtung aufweist, wobei das DC-Vorspannungssignal einstellbar ist, um somit den Kopf in eine Richtung quer zur Spur einzustellen.
Nachfolgend werden besondere Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Zeichnungen beschrieben, wobei:
Fig. 1 bis 3 ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel darstellen, wobei:
Fig. 1 eine schräge Explosionsansicht ist, die die Anordnung einer Kopfeinheit an einer Drehtrommel von unten gesehen darstellt,
Fig. 2 eine Ausschnittsansicht von Fig. 1 ist, und
Fig. 3 eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht der Drehtrommel ist,
Fig. 4 und 5 ein zweites Ausführungsbeispiel darstellen, wobei:
Fig. 4 eine schräge Explosionsansicht ist, die die Anordnung einer Kopfeinheit an einer Drehtrommel, von unten gesehen, darstellt, und
Fig. 5 eine Ausschnittsansicht von Fig. 4 ist,
Fig. 6 und 7 den Stand der Technik darstellen, wobei:
Fig. 6 die Draufsicht auf eine Drehtrommel ist, und
Fig. 7 eine Ausschnittsansicht von Fig. 6 ist, und
Fig. 8 eine Endansicht einer modifizierten Kopfspitze ist.
Bezugnehmend auf das erste erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel stellt Fig. 3 eine Ausschnittsansicht einer Drehtrommel 1 dar. Ein Trommelträger 2 ist an einem Chassis (nicht dargestellt) befestigt. Eine Trommel 3 wird auf dem Trommelträger 2 getragen und ist aus einer oberen Drehtrommel 4 und einer unteren Festtrommel 5 zusammengesetzt. Die Drehtrommel 4 ist aus einem Trommelkörper 6 mit kurzer zylindrischer Form, einem Flansch 7, der vom unteren Ende des Trommelkörpers 6 einwärts übersteht, einem Wellenträger 8, der an dem Flansch 7 befestigt ist und einer Abdeckplatte 9 zusammengesetzt, die eine obere Oberfläche des Trommelkörpers 6 abdeckt.
Alle Zuvorgenannten sind mittels Schrauben, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind, befestigt. Der Wellenträger 8 ist in seiner Mitte mit einer Wellenöffnung 8a ausgebildet, in die eine Welle 10 einen Kraftschluß bildet. Der untere Bereich der Welle 10 reicht durch die Festtrommel 5 und den Trommelträger 2. Zwischen der Welle 10 und dem Trommelkörper 6 und dem Trommelträger 2 sind Kugellager angeordnet. Die Drehtrommel 4 wird drehbar von der Festtrommel 5 und dem Trommelträger 2 getragen. An dem unteren und äußeren Umfang der Flansche 7 des Troinmelkörpers sind ebenfalls mehrere Kopfeinheiten 12 (in diesem Beispiel zwei) vorgesehen.
Wie in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt ist, weist jede Kopfeinheit 12 eine Kopfbasis 13, die an dem Flansch 7 befestigt ist, Kopfspitzen 14, die an dem Spitzenende der Kopfbasis 13 vorgesehen sind, und Erreger- oder Schwingelemente 15 auf, um die Kopfbasis zu schwingen.
Eine flache Ausnehmung 7aist im Teil der oberen Oberfläche des äußeren Umfangs der Flansche 7 der Drehtrommel 4 ausgebildet, um die Kopfspitze aufzunehmen. Es ist ebenfalls eine tiefere Ausnehmung 7b unterhalb der flachen Ausnehmung 7a ausgebildet, um die Erregerelemente 15 aufzumehmen. Einwärts von den Ausnehmungen 7a, 7b des Flansches 7 ist eine Basisanordnungsschraubenöffnung 7c ausgebildet.
Die Kopfbasis 13 ist aus einer Messingplatte gebildet und weist an seinem Basisende eine Anordnungsöffnung 13a und an seinem Spitzenende ein Paar Vorsprünge 13b auf. Die oberen Oberflächen der Vorsprünge 13b sind konisch zulaufend. Ein Schlitz 13c ist in der Kopfbasis 13 ausgebildet, wobei er sich von zwischen den Vorsprüngen 13b bis in die Nähe der Anordnungsöffnung 13a erstreckt. Die Kopfspitzen 14 sind mittels eines Verbindungsmittels an der Spitzenende-Bodenoberflächen der Vorsprünge 13b mit einer Seite des Schlitzes 13c verbunden. Die Kopfspitzen 14 sind mit Spulen 20 umwunden, deren Enden an einer Kontaktplatte 21 angelötet sind, die mittels eines Verbindungsmittels mit der oberen Oberfläche der Kopfbasis 13 verbunden ist. Das Paar Kopfspitzen 14 bildet einen Kopfspalt 18 dazwischen, der das Lesen und Bechreiben eines Magentbandes mit vorbestimmter Spurbreite zuläßt.
Die Erregerelemente 15 sind geschichtete oder laminierte piezoelektrische Elemente, die mittels eines Verbindungsmittels mit der Bodenoberfläche der Kopfbasis 13 an einer Seite des Schlitzes 13b verbunden sind. Die geschichteten piezoelektrischen Elemente 15 kontrahieren und dehnen sich mit einer angelegten Spannung, so daß die Kopfbasis 13 in der Breiten- oder Querrichtung der Spur 19a des Bandes 19 schwingt. Die geschichteten piezoelektrischen Elemente 15 sind in die Ausnehmungen 7b eingepaßt.
Die so gebildete Kopfbasis 13 stößt durch eine Scheibe 16 gegen den Flansch 7 der Drehtrommel 4. Die Kopfbasis 13 ist mittels einer Basisanordnungsschraube 17, die in die Basisanordnungsschraubenöffnung 7c eingreift und durch die Durchgangsöffnung 13a der Kopfbasis 13 und die Durchgangsöffnung 16a der Scheibe 16 durchreicht, an der Drehtrommel 4 befestigt. Die Enden der Kopfspitzen 14 stehen etwas über den Umfang der Drehtrommel 4 über. Durch das größere Ausmaß der Durchgangsöffnung 13a der Kopfbasis 13 gegenüber der Baslsanordnungsschraube 17, kann durch Versetzen der Kopfbasis 13 das Ausmaß um das die Kopfspitze bezüglich der Drehtrommel 4 übersteht, eingestellt werden.
Es folgt nun eine Erläuterung des Betriebs des ersten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3.
Mit der angelegten Spannung dehnt sich und kontrahiert das piezoelektrische Element 15 nach Fig. 2 mit Ultraschallfrequenz in vertikaler Richtung, und die Kopfbasis 13 schwingt mit Ultraschallfrequenz in Breitenrichtung (Pfeil A in Fig. 2) der Spur 19a des Bandes 19. Es ist zu bemerken, daß die Kopfbasis 13 an ihrem einen Ende mittels der Basisanordnungsschraube 17 an dem Flansch 7 der Drehtrommel 4 befestigt ist, und als Ausleger, der als freies Ende eine Kopfspitze 14 aufweist, entwickelt ist. Die Resonanzfrequenz der Kopfbasis 12 in einem Auslegerbiegemodus wird durch seine wirksame Länge, Dicke, das Young-Modul, dem piezoelektrischen Element 15 als Last und Masse der Kopfspitze 14 usw. bestimmt. Für typische Werte dieser Parameter wird eine Resonanzfrequenz erzeugt, die wesentlich höher (etwa 200 khz in diesem Ausführungsbeispiel) als die Resonanzfrequenz (etwa 1khz) der Anordnung im Stand der Technik nach Fig. 6 und 7 ist, und die Schwingungsamplitude bei der Resonanzfrequenz kann auf ein geringes Ausmaß, z.B. 0,5 um, vermindert werden.
Daher schwingt die Kopfspitze 14 mit Ultraschallfrequenz und schüttelt daher das Magnetpulver oder den Verbindungsmittelstaub ab, der vom Band 19 her anhaftet. Daher ist der Kopfspalt vor dem Verschmutzen geschützt.
Es ist zu bemerken, daß falls Ausfälle (Fehler beim Aufzeichnen oder Schreiben) durch das Verschmutzungspnenomen während des überschreibens auftreten (erneutes Schreiben auf dem bereits aufgezeichneten Band 19), verbleibt das zuvor aufgezeichnete Signal, wie es war auf dem Abschnitt des Bandes an dem der Ausfall auftrat, und beide, die gewollten und die ungewollten Signale sind zusammen auf dem selben Band aufgezeichnet. Beim Wiedergeben solch eines Bandes, und wenn die ungewollten Signale normal wiedergegeben werden, ist es nicht möglich die Ausfälle auszufiltern und ein Kompensationsverfahren kann während der Wiedergabe daher nicht durchgeführt werden. Dann treten Fehler, wie z. B. plötzliches Ändern der wiedergegebenen Bilder, auf. Da das Verschmutzungsphenomen gemäß dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wirksam beseitigt ist, sind solche Fehler verhinderbar.
Obwohl die Kopfspitze 14 in der Breitenrichtung der Spur 19a des Bandes 19 schwingt, ist die Breite der Spur 19a etwa um 40um bis 50um groß und die Schwingungsamplitude ist etwa 0,5um klein. Daher ist die Wirkung der Schwingung der Kopfspitze 14 für das Folgen unbedeutend.
Das geschichtete piezoelektrische Element 15 verändert möglicherweise seine Eigenschaften oder seine Lage durch äußere Bedingungen, wie beispielsweise die Temperatur. Die Kopfspitze 14 ist jedoch direkt mit der Kopfbasis 13 befestigt, und wird somit nicht von der Fehlanordnung des piezoelektrischen Elementes 15 beeinflußt und keine Verschlechterung des Folgens tritt aur.
Die Kopfspitze 14 schwingt bezüglich des Bandes 19 in der Breitenrichtung der Spur 19a. Das bedeutet, daß das Band 19 stets die Kopfspitze 14 berührt und es gibt keine Beeinflussungswirkung auf den Band-Kopf-Kontakt oder die Anpassung.
Das zweite erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel, das in Fig. 4 und 5 dargestellt ist, weist in vielerlei Hinsicht den selben Aufbau wie das erste Ausführungsbeipiel auf. Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist jedoch eine Schritteinstellung 22 vorgesehen, um die Höhen der Kopfspitzen 14 der Drehtrommel 3 einzustellen, und dies ist zweckmäßig, wenn zwei oder mehr Kopfeinheiten eingesetzt sind.
Die Schritteinstellung 22 stößt gegen die Bodenoberfläche des geschichteten piezoelektrischen Elementes 15 und stellt die Höhe der jeweiligen Kopfspitze 14 durch Hochdrücken oder Herunterziehen des geschichteten piezoelektrischen Elementes, ein. Durch leichtes Verändern der Höhe der Kopfspitzen von zwei Kopfeinheiten, können bei der Verwendung von nur einer Drehtrommel gleichzeitig zwei Spuren gebildet werden.
Nach Fig. 4 und 5 ist der Flansch 7 der Drehtrommel 4 am Boden von jeder tiefen Ausnehmung 7b mit zwei Schraubenöffnungen 7d versehen, die vertikal durch den Flansch 7 bis zu seiner Bodenoberfläche durchreichen. Die Höhe einstellende Schrauben 23 greifen von der Bodenoberfläche des Flansches 7 in die Schraubenöffnungen 7d ein. Die oberen Oberflächen der die Höhe einstellenden Schrauben 23 stoßen gegen die Bodenoberflächen der jeweiligen geschichteten piezoelektrischen Elemente 15.
Mit dieser Anordnung sind die Höhen der Kopfspitzen der Kopfeinheiten durch das Entfernen der Abdeckplatte 9 der Drehtrommel 4 und durch Drehen eines Kopfes einer bestimmten die Höhe einstellenden Schraube 23 mittels eines Schraubendrehers (wie in Fig. 3 dargestellt), von oberhalb der Drehtrommel veränderbar. Die Schritteinstellung ist somit leicht Durchführbar.
Bei dem zweiten zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die die Höhe einstellenden Schrauben für die Schritteinstellung verwendet. Die Einstellung ist jedoch ohne Verwendung solcher die Höhe einstellenden Schrauben ralisierbar. Das bedeutet, daß der Aufbau so veränderbar ist, daß die Höheneinstellung dadurch vorgesehen ist, daß die Bodenoberflächen der geschichteten piezoelektrischen Elemente 15 gegen die Böden der jeweiligen tiefen Ausnehmungen 7b stoßen, und durch das Ausdehnen oder Kontrahieren der geschichteten piezoelektrischen Elemente 15 durch das Zuführen einer bestimmten DC-Spannung (Gleichspannung). Durch einen solchen Aufbau wird das Herstellungsverfahren viel einfacher und die Anzahl der Teile und die Zusammenbau-Mann-Stunden sind vermindert.
Die in Fig. 8 dargestellte Änderung wird nun beschrieben. Diese Änderung ist für beide der zwei zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele anwendbar. Wie dargestellt, weist jede Kopfspitze 14 ein Paar Abschnitte 14a, 14b auf, wobei um jede ein jeweiliger Abschnitt einer jeden Spule 20 gewunden ist. Jedes Paar der Kopspitzenabschnitte bestimmt dazwischen einen Spalt, und es ist bekannt, daß der Spalt sich in Richtungen G erstrecken kann, die mit Winkeln von 75º und 105º bezüglich der Richtung T der Spur auf dem Band geneigt sind. Die Erregerelemente 15 sind mit einem solchen Aufbau auf der Kopfbasis 13 angeordnet, und das Ausliegen der Koptspitzen ist derart, daß die Schwingungsrichtungen A bezüglich der Spurrichtung T, wie die jeweiligen Kopfspitzenspaltrichtungen G, angenähert um den selben Winkel von 75º oder 105º geneigt sind. Durch den Vorteil dieses Aufbaus sind Zeitbasisfehler (die andererseits auftreten können, wenn die Kopfspitzen in eine andere als die Spaltrichtung schwingen) beseitigbar.
In dem Fall bei dem die Änderung nach Fig. 8 auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 angewendet ist, können die Einstellschrauben 23 angeordnet werden, um entsprechend geneigt zu sein, so daß die Schrauben 23 mit den jeweiligen Erregerelementen 15 coaxial sind.

Claims

1. Kopftrommelgerät für-ein Videobandgerät mit:

einer Drehtrommel (1), um die ein Magnetband (19) windbar ist, einem Kopfanordnungselement (13) , das auf der Trommel angeordnet ist, zumindest einem Übertragerkopf (14), dar an dem Anordnungselement angeordnet ist, so daß der Übertragerkopf während desm Drehens der Trommel

einer Spur (19a) auf dem Magnetband folgen kann, und

einer Schwingvorrichtung (15), um den Kopf mit Ultraschallfrequenz zu schwingen,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Schwingvorrichtung auf das Anordnungselement wirkt, so daß das Anordnungselement und der Übertragerkopf mit Ultraschallfrequenz in eine Richtung (A) quer zur Spur schwingen, so daß die Ultraschallschwingungen auf die Spur unbedeuzende Wirkung haben.

2. Gerät nach Anspruch 1, bei dem das Anordnungselement einen ersten Bereich, der an der Trommel angeordnet ist, und einen zweiten Bereich (13b) aufweist, an dem der übertragerkopf angeordnet ist, so daß das Anordnungselement einen Ausleger bildet, wobei die Schwingvorrichtung geteilt auf das Anordnungselement zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich wirkt.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, das weiterhin einen Ausrichtmechanismus (22) aufweist, und bei dem die Schwingvorrichtung ein erstes Ende, das auf das Anordnungseleinent wirkt und ein zweites Ende aufweist, auf das von dem Ausrichtmechanismus eingewirkt wird, wodurch der Ausrichtmechanismus in der Lage ist, den Kopf in eine Richtung (A) quer zur Spur auszurichten.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schwingvorrichtung eine piezoelektrische Einrichtung (15) und eine Einrichtung aufweist, um die piezoelektrische Einrichtung mit einer Ultraschallfrequenz zu erregen.

5. Gerät nach Anspruch 4, bei dem die piezoelektrische Einrichtung ein erstes Ende, das auf das Anordnungselement wirkt und ein zweites Ende aufweist, das bezüglich der Trommel fest angeordnet ist, wobei die Erregereinrichtung weiterhin eine Einrichtung aufweist, um der piezoelektrischen Einrichtung ein DC-Vorspannungsslgnal zuzuführen, wobei das DC-Vorspannungssignal einstellbar ist, wodurch der Kopf in einer Richtung quer zur Spur eingestellt wird.

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Kopf ein Paar Kopfbereiche (14a,b) aufweist, die dazwischen einen Kopfspalt bestimmen, der sich in einer zur Spur schrägen Richtung (G) erstreckt, und bei dem die Schwingvorrichtung so angeordnet ist, daß sie den Kopf in der schrägen Richtung des Kopfspaltes schwingt.