JP2790208B2 - 磁気ヘッドアクチュエータおよび回転磁気ヘッド装置 - Google Patents

磁気ヘッドアクチュエータおよび回転磁気ヘッド装置

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JP2790208B2
JP2790208B2 JP4013387A JP1338792A JP2790208B2 JP 2790208 B2 JP2790208 B2 JP 2790208B2 JP 4013387 A JP4013387 A JP 4013387A JP 1338792 A JP1338792 A JP 1338792A JP 2790208 B2 JP2790208 B2 JP 2790208B2
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  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁気ヘッドアクチュエー
タおよび回転磁気ヘッド装置に関し、例えば、トラッキ
ングのために回転磁気ヘッド装置の磁気ヘッドを移動す
る磁気ヘッドアクチュエータ、および、その磁気ヘッド
アクチュエータを備える回転磁気ヘッド装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、磁気ヘツドアクチユエータとし
て、ボイスコイルを利用するものが知られている。その
概略構成を図10に示す。なお、図10は磁気ヘツドア
クチユエータの側断面図である。図10において、20
1a,201bは円柱状の永久磁石、202は内ヨー
ク、203a,203b,203cは外ヨーク、204
はボビン、205,206はジンバルばね、208は磁
気ヘツド、214はコイルである。
【0003】永久磁石201a,201bは、同一磁極
(図10ではN極)を対向させてあるので、両磁石20
1a,201bのN極から出た磁束は、内ヨーク202
からコイル214が配されたエアギヤツプ部210を経
て、外ヨーク203b,203aおよび203cを通つ
てS極に戻る。すなわち、エアギヤツプ部210には、
内ヨーク202から外ヨーク203bに向かう放射状の
磁場が形成される。
【0004】また、ボビン204は、両磁石201a,
201bの外側に配設された2つのジンバルばね20
5,206に、軸211に沿つて移動可能に支持されて
いる。従つて、コイル214に電流を流すと、エアギヤ
ツプ部210を通過する磁束との間で電磁力が発生し、
発生した電磁力と、ジンバルばね205,206の反力
とが釣合うまで、ボビン204は軸211に沿つて変位
する。
【0005】このボビン204に連結されたジンバルば
ね206へ磁気ヘツド208を固着することで、磁気ヘ
ツドアクチユエータが構成される。なお、ジンバルばね
205,206は、軸211方向の変位に対する適度な
ばね性をもちながら、軸211に直交する方向への変位
に対しては比較的大きな剛性を示すので、磁気ヘツド2
08の姿勢変位を小さくするために使用されている。
【0006】図11はジンバルばね206の形状を示す
図面で、ジンバルばね206は2つのばね部206eを
有する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
は次のような問題点があつた。近年、VTRにおいては
デイジタル化やHDTVへの対応が進められている。こ
れに伴つて、従来の磁気ヘツドの回転数は1,800rpm
が一般的であつたが、3倍の5,400rpmの回転数が要
求されるようになつた。
【0008】当然、この高速回転磁気ヘツドにも磁気ヘ
ツドアクチユエータが必要であるが、上記従来例の磁気
ヘツドアクチユエータをそのまま用いたのでは、遠心力
によつて、磁気ヘツドの姿勢変化や破損などの不都合が
生じる。すなわち、遠心加速度は半径×(角速度)2
あるので、半径が同一であれば、回転数が3倍になると
遠心力は9倍となる。例えば、回転半径が30mm、回転
数が5,400rpmの場合、遠心加速度は重力加速度の9
79倍にもなる。このため、ボイスコイルなどの質量が
0.2gとしても、約200gfの遠心力が作用すること
になり、上記従来例のジンバルばね205,206のよ
うな軸211に垂直な方向の剛性をほぼ均一に得るよう
な構成では、充分な剛性が得られない。そのため、遠心
力の方向に変位を生じて、磁気ヘツド208が、大きく
突出したり、永久変形して破損に至つたりする欠点があ
つた。
【0009】本発明は、上述の問題を解決するためのも
のであり、磁気ヘッドの回転による遠心力の悪影響を軽
減して、安定に動作する磁気ヘッドアクチュエータ、お
よび、その磁気ヘッドアクチュエータを備える回転磁気
ヘッド装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を
達成する一手段として以下の構成を備える。本発明にか
かる磁気ヘッドアクチュエータは、回転磁気ヘッド装置
に組込む磁気ヘッドアクチュエータであって、中空のコ
イルを形成するコイル形成部(4)と、前記コイル形成部
(4)のコイル内に遊嵌され磁束を発生する磁束発生部(1
a,1b)と、前記コイル形成部(4)を包囲し前記磁束発生部
(1a,1b)が発生した磁束を前記コイル周囲に誘導する磁
路形成部(2,3a-3c)と、前記磁路形成部(2,3a-3c)および
前記コイル形成部(4)に固着され前記磁束発生部(1a,1b)
と前記磁路形成部(2,3a-3c)との間で前記コイル形成部
(4)を移動可能に支持する支持部(6)と、前記支持部(6)
の前記コイル形成部固着部位近傍に設けられた一つ以上
の磁気ヘッド(8a,8b)とを備え、前記支持部(6)の前記磁
路形成部位(3b,3c)と前記コイル形成部位(4)とをつなぐ
弾性変形部位(6e)は、前記コイル形成部(4)のコイルに
流れる電流と前記磁束発生部(1a,1b)が発生した磁束と
によって生じる電磁力により弾性変形する略真直な部位
を有する二つ以上の片持ち梁式の板ばねよりなり、前記
略真直な部位は、前記回転磁気ヘッド装置が回転した際
に、前記磁気ヘッド(8a,8b)に働く遠心力の方向に対し
て略平行に配置されるとともに、前記弾性変形部位(6e)
のほぼ全長(λ)にわたって形成されていることを特徴と
する。また、本発明にかかる回転磁気ヘッド装置は、上
記の磁気ヘッドアクチュエータを備えることを特徴とす
る。
【0011】
【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る実施例を
詳細に説明する。
【0012】
【第1実施例】図1,図2は本発明に係る一実施例の構
成例を示す図であり、図1は分解斜視図、図2は斜視図
である。図1において、1a,1bは永久磁石、2は内
ヨーク、3a,3b,3cは外ヨーク、4はボビン、
5,6は板ばね、14はコイルである。
【0013】両磁石1a,1bは同一磁極(図1ではN
極)が対向するように、内ヨーク2を挟んで固着されて
いる。両磁石1a,1bのN極から出た磁束は、内ヨー
ク2からコイル14が配設されるエアギヤツプ部を経
て、外ヨーク3b,3aおよび3cを通つてS極に戻
る。すなわち、内ヨーク2と外ヨーク3bの間のエアギ
ヤツプ部には、内ヨーク2から外ヨーク3bに向かう放
射状の磁場が形成される。
【0014】また、コイル14はボビン4に巻かれ、ボ
ビン4を支持する2枚の板ばね5,6は、補強部材5
a,6aとともに、ボビン4の上下の外周部位4a,4
bに固着される。従つて、コイル14に電流を流すと、
内ヨーク2から外ヨーク3bに向かう磁束との間で電磁
力が発生し、発生した電磁力と、板ばね5,6の反力と
が釣合うまで、ボビン4は軸11に沿つて変位する。
【0015】図3,図4は本実施例の板ばねの一例を示
す平面図である。板ばね6は、図3に示すように、ボビ
ン4に固着され可動の内周部6cと、外ヨーク3b,3
cに固着され不動の外周部6dとの間を、他の部分に比
して断面積が小さい片持ち梁式の2つのばね部6eによ
り、連結したものである。板ばね6の内周部6cの一方
には、コの字型の張出し部位6fがあり、ここに磁気ヘ
ツド8a,8bが固着され、磁気ヘツド8a,8bの巻
線は、図1に示すフレキシブルプリント回路基板(以下
「FPC」という)26により、可動部分から不動部分
へ電気的に接続されている。このFPC26の電極26
a,26b側は、貼着部位26cで連結されていて、図
2に示すように、貼着部位26cは外ヨーク3bの外周
部位に貼着される。
【0016】貼着部位26cを両電極26a,26bの
連結に用いるのは、部品点数を削減するとともに位置決
めを容易にし、かつ、貼着部位26cの面積を大きくし
て、剥がれるなどのトラブルを防止するためのものであ
り、両電極26a,26bは左右に分離してもかまわな
い。ただし、このFPC26は、磁気ヘツドアクチユエ
ータの特性に影響を与えない、できるだけ柔軟なもので
ある必要がある。現在入手可能な最も薄いポリイミドフ
イルムと圧延銅箔を使用すれば、充分な柔軟性を得るこ
とができる。
【0017】もう1枚の板ばね5には、磁気ヘツドを固
着するコの字状の張出し部位がない以外は、板ばね6と
同様の構造であり、図4に示すように、可動の内周部位
5cと、不動の外周部位5dとがばね部5eで連結され
ている。また、板ばね5には、コイル4を外部へ電気的
に接続するための、図1に示すFPC25が組合わされ
ている。このFPC25の電極25a,25b側は、貼
着部位25cで連結されていて、図2に示すように、貼
着部位25cは外ヨーク3bの外周部位に貼着される。
【0018】本実施例においては、FPC25は、部品
の共通化から、FPC26の形状の一部を切り取つた形
となつているが、使用しない導体パターンが残つている
ので、若干、柔軟性が犠牲になる。より柔軟性を要求す
る場合は、別途、専用の形状および導体パターンのFP
C25を作製する。さて、このような構成により、コイ
ル14,ボビン4,磁気ヘツド8a,8bは、2つのば
ね部5eと、2つのばね部6eとで支持される。
【0019】図5は本実施例の可動部に作用する力を説
明する図である。図5において、点Bは、磁気ヘツド8
a,8bと、張出し部位6fとを合わせた重心であり、
点Aは、その他の可動部分の重心である。点Aは2つの
板ばね5,6のほぼ中央の高さに、点Bは板ばね6の高
さにあり、平面的には点A,Bともに、2つのばね部5
と6のほぼ中央線上にある。
【0020】コイル14に電流を流すと、軸方向に電磁
力F1が発生し、その作用点は点Aにほぼ一致する。こ
の力F1により、ばね部5e,6eが、図5に示すよう
に、変形して磁気ヘツド8a,8bを軸方向に変位させ
る。ここで、ばね部5e,6eは固定側,可動側ともに
角変位が拘束されているため、磁気ヘツド8a,8bの
姿勢変化はなく、軸方向にのみ変位する。また、変位x
が、図3に示すばね部5e,6eの長さλの数%以下で
あれば、突出し方向への磁気ヘツド8a,8bの変位は
小さく無視できる。例えば、λが6mmで、軸方向変位x
がλの5%(0.3mm)だとすると、突出方向への変位
は約7μmである。
【0021】ここで、回転磁気ヘツドを高速回転させる
と、2つの重心A,Bに対して、それぞれ遠心力FA
Bが加わる。遠心力FA,FBは、ばね部5e,6eに
引張り方向に作用するとともに、軸方向変位xに比例し
たモーメント力として作用する。従つて、従来例のよう
な円弧状のばね部の場合は、面内曲げによる大きな変形
を生じるが、本実施例においては、ばね部5e,6eの
形状が、力の作用線に対し対称な真直部を有するので、
面内ではばね部5e,6eに引張り力のみが作用するた
め、大きな遠心力FA,FBに対して, 僅かな伸びを生じ
るだけである。例えば、遠心力FA,FBの合計が400
gfとして、ひとつのばね部に100gfの引張力が作用す
るとすると、真直部の断面が0.3mm×0.1mmであれ
ば、応力は3.3kgf/mm2であり、例えば、板ばね5,
6の材料がリン青銅(弾性限界約10,000kgf/m
m2)で、ばね部5e,6eの長さが6mmであれば、伸び
は約2μmに過ぎない。
【0022】一方、軸方向変位xに対して作用するモー
メント力は、軸方向変位xを減少させる方向に作用する
ため、静止時のばね部5e,6eの変形によるばね定数
に対して、回転時の同ばね定数はモーメント力の作用分
大きくなる。従つて、設計時には、遠心力がばね定数へ
及ぼす影響(以下「遠心力ばね効果」という)を予め見
込んでおく必要がある。
【0023】また、遠心力ばね効果が大きいと、その
分、ばね部5e,6eの柔軟性を高めなくてはならない
が、これによつて可動部質量に対する重力の影響が無視
できないほど大きくなる場合もある。例えば、可動部の
質量が0.2gで、ばね定数が、静止時0.02kgf/m
m、回転時0.1kgf/mmとなつた場合、重力が軸方向に
作用すると、回転時と静止時では8μmの変位が生じ
る。
【0024】さらに、ばね部5e,6eが、回転磁気ヘ
ツドの回転面に対して、僅かに傾いていることも考えら
れるが、このような傾きに対してもモーメント力が発生
して、静止時と回転時で数μm〜数十μmの軸方向変位
が生じる可能性がある。従つて、回転磁気ヘツドにこの
ような磁気ヘツドアクチユエータを組込む際は、例え
ば、実使用回転数付近で磁気ヘツドを回転させながら、
磁気ヘツドの回転に同期して発光するストロボを光源と
する測長顕微鏡を用いて、ヘツドの高さ測定を行い、回
転磁気ヘツドへ磁気ヘツドアクチユエータを組込むこと
により、高精度な組込みを実現する。
【0025】なお、上下のばね部5e,6eに加わる遠
心力は、ばね部5eでFA/2、ばね部6eでFA/2+
Bであり、ばね部6eに加わる遠心力の方が大きい。
そこで本実施例においては、両ばね部5e,6eの平面
形状は同一として、板ばね6を板ばね5より僅かに厚く
することにより、応力を平均化している。このようにす
ると、磁気ヘツド8a,8bを固着する張出し部6fの
剛性が高くなり、組込み精度を得やすくなる。もちろ
ん、応力の平均化は必ずしも必要ではなく、最大応力を
充分小さくしてもよい。
【0026】また、磁気ヘツド8a,8bに作用する力
は、遠心力と電磁力が支配的であるが、その他に、磁気
ヘツド8a,8bの突出方向に磁気テープの張力による
反力と、テープ走行方向に磁気テープの接触摩擦力や風
力とが作用する。遠心力と電磁力以外の力は数gf以下
であるが、テープ走行方向の力はばね部5e,6eに対
して面内曲げ力として作用するので、ばね部5e,6e
の面内の剛性は充分大きくしておくことが望ましい。
【0027】また、軸方向の変位により、ばね部5e,
6eに生じる最大応力は、ばね部断面が均一で、かつば
ね部両端の角変位が拘束されているため、図6に601
で示すように、ばね部両端で最大値をとる。さらに、遠
心力が作用するので、図6に602で示すように、ばね
部両端の応力はさらに大きくなる。従つて、ばね部両端
の幅を中央に比して大きくして、図6に603で示すよ
うに、応力の最大値を緩和し、さらに遠心力を受ける真
直部を残した上で穴を開けることで、ばね部5e,6e
の面内剛性を高めている。
【0028】また、図3に示す板ばね6の左右の外周部
6dを連結する円弧状の連結部6gは、外ヨーク3bに
固着する。これは、板ばね6の遠心力による変形をより
確実に抑えるためである。さらに本実施例では、連結部
6gの近傍には突起部6hを設けて、板ばね6の変形
や、図1に示す外ヨーク3bに対する板ばね6の位置ず
れを防止している。
【0029】また、板ばね6の透孔部6kに、図1に示
す外ヨーク3bの突出部3dを貫通させる構造は、磁気
ヘツド8a,8bへの漏れ磁束の影響を軽減しながら、
装置の磁気ヘツド突出方向の寸法を小型化する効果を有
する。また、前述のように、ばね部6eの長さλをでき
るだけ長くする方が、磁気ヘツド8a,8bの姿勢変化
を小さくする上で有利であるが、ばね部6eの長さλ
は、外ヨーク3bとボビン4の間に置くことができる真
直なばねの長さと幅によつて定まる。従つて、本実施例
の構成は、図3に示すばね部6eの長さλを小さくする
ことなく装置を小型化でき、または同じ大きさの装置な
らばλを長くして、磁気ヘツド8a,8bの姿勢変化を
小さくできる。さらに、本実施例の構造において、面内
剛性をさらに大きくする場合、磁気ヘツド8a,8bの
突出方向の寸法は不変のまま、ばね部6eの幅を拡げる
ことができ、回転磁気ヘツドへの組込みの容易さを損な
うことはない。
【0030】以上説明したように、本実施例によれば、
磁気ヘツドアクチユエータの重心の周囲に、ほぼ対称に
配設した4つの板ばねで、磁気ヘツドアクチユエータの
可動部を支持して、遠心力が、4つの板ばねの引張方向
と、軸方向との変位に対する戻り力としてのみ作用する
ようにしたことにより、遠心力による影響を軸方向変位
に対する遠心力ばね効果のみとして、安定な磁気ヘツド
アクチユエータの動作を得ることができる。
【0031】
【第2実施例】以下、本発明に係る第2実施例を説明す
るが、第2実施例において、第1実施例と略同一の構成
には、同一符号を付し詳細説明を省略する。なお、第2
実施例は、第1実施例の板ばね6の形状を変えたもの
で、他の構成については略同一であるので、詳細な説明
は省略する。
【0032】図7は板ばね61の一例を示す平面図であ
る。板ばね61は、図11の板ばね206の円弧状のば
ね部206eを、真直部を有する片持ちばね部61eに
変更したものであり、その動作および効果は第1実施例
と略同一である。なお、左右の外周部61dを連結する
連結部61gの内側に、外ヨーク3bの突出部を当接さ
せることで、第1実施例と同様に、遠心力の影響を軽減
させる。
【0033】また、外周部61dの支持方法は、ばね部
61eの固定端近傍61jに孔を開けて、外ヨーク3b
に植立したピンを貫通させるなどの方法でもよく、各種
の方法が可能であることはいうまでもない。また、図8
は板ばね62の第2の例を示す平面図である。板ばね6
2は、板ばね61のばね部61eを単純な形状のばね部
62へに変更したもので、面内の剛性が小さくてもよい
場合には、このような単純な形状で、第1実施例と略同
一の動作と効果を得ることができる。
【0034】また、図9は板ばね63の第3の例を示す
平面図である。板ばね63は、矩形状の磁気ヘツドアク
チユエータに適用するものであり、第1実施例と略同一
の動作と効果を得ることがきる上、回転磁気ヘツドの半
径方向の寸法を増大させずに、ばね部63eの長さλを
さらに大きくすることができる。
【0035】なお、第1実施例,第2実施例とも、ばね
部の真直部が、回転磁気ヘツドの半径方向に平行として
説明したが、実際には、ばね部の真直部に若干の傾向き
があつても問題ない。ただし、半径方向に対して同一方
向に傾けると、遠心力による曲げ応力が生じて好ましく
ないので、予め、ばね部の真直部を若干ハの字状として
おいてもよい。。また、傾き角を大きくするほど、同一
遠心力に対して、ばね部の真直部に加わる引張力が増大
することに注意が必要である。
【0036】なお、本発明は、複数の機器から構成され
るシステムに適用しても、ひとつの機器からなる装置に
適用してもよい。また、本発明は、システムあるいは装
置にプログラムを供給することによつて達成される場合
にも適用できることはいうまでもない。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転磁気ヘッド装置が回転した際に、磁気ヘッド(8a,8
b)に働く遠心力の方向に対して略平行に配置され、弾性
変形部位(6e)のほぼ全長(λ)にわたって形成されてい
る、二つ以上の片持ち梁式の板ばねの略真直な部位によ
って、磁路形成部位(3b,3c)に対してコイル形成部位(4)
を弾性支持することにより、その遠心力が、片持ち梁式
の板ばねの引張方向と、コイル形成部(4)の移動軸方向
との変位に対する戻り力としてのみ作用するようにした
ので、その遠心力による影響を軸方向変位に対する遠心
力ばね効果のみとして、磁気ヘッドアクチュエータの動
作を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る一実施例の構成例を示す分解斜視
図である。
【図2】図1のは斜視図である。
【図3】,
【図4】本実施例の板ばねの一例を示す平面図である。
【図5】本実施例の可動部に作用する力を説明する図で
ある。
【図6】本実施例の板ばねのばね部に生じる最大応力を
示す図である。
【図7】本発明に係る第2実施例の板ばねの一例を示す
平面図である。
【図8】本実施例の板ばねの第2の例を示す平面図であ
る。
【図9】本実施例の板ばねの第3の例を示す平面図であ
る。
【図10】従来の磁気ヘツドアクチユエータを示す側断
面図である。
【図11】図10のジンバルばねの形状を示す平面図で
ある。
【符号の説明】
1 永久磁石 2 内ヨーク 3 外ヨーク 4 ボビン 5,6 板ばね 8 磁気ヘツド 14 コイル 61〜63 板ばね

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転磁気ヘッド装置に組込む磁気ヘッド
    アクチュエータであって、 中空のコイルを形成するコイル形成部(4)と、 前記コイル形成部(4)のコイル内に遊嵌され磁束を発生
    する磁束発生部(1a,1b)と、 前記コイル形成部(4)を包囲し前記磁束発生部(1a,1b)
    発生した磁束を前記コイル周囲に誘導する磁路形成部
    (2,3a-3c)と、 前記磁路形成部(2,3a-3c)および前記コイル形成部(4)
    固着され前記磁束発生部(1a,1b)と前記磁路形成部(2,3a
    -3c)との間で前記コイル形成部(4)を移動可能に支持す
    る支持部(6)と、 前記支持部(6)の前記コイル形成部固着部位近傍に設け
    られた一つ以上の磁気ヘッド(8a,8b)とを備え、 前記支持部(6)の前記磁路形成部位(3b,3c)と前記コイル
    形成部位(4)とをつなぐ弾性変形部位(6e)前記コイ
    ル形成部(4)のコイルに流れる電流と前記磁束発生部(1
    a,1b)が発生した磁束とによって生じる電磁力により弾
    性変形する略真直な部位を有する二つ以上の片持ち梁式
    の板ばねよりなり、 前記略真直な部位は、前記回転磁気ヘッド装置が回転し
    た際に、前記磁気ヘッド(8a,8b)に働く遠心力の方向に
    対して略平行に配置されるとともに、前記弾性変形部位
    (6e)のほぼ全長(λ)にわたって形成されてい ることを特
    徴とする磁気ヘッドアクチュエータ。
  2. 【請求項2】 さらに、前記支持部(6)の弾性変形部位
    の板ばねは板ばね中央近傍の幅より板ばね両端近傍
    幅の方が広いことを特徴とする請求項1に記載され
    磁気ヘッドアクチュエータ。
  3. 【請求項3】 前記磁気ヘッド(8a,8b)を固着する部位
    前記磁路形成部(3b)の一部を貫通させるための透孔
    (6k)を有することを特徴とする請求項1または請求項2に
    記載された磁気ヘッドアクチュエータ。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3の何れかに記載され
    た磁気ヘッドアクチュエータを有することを特徴とする
    回転磁気ヘッド装置。
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