JPH033144A - 回転ドラムおよび回転ドラム装置および磁気記録再生特性試験装置 - 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、回転するドラムを使用して記録再生を行なう
磁気記憶装置、すなわち静止した磁気記録媒体に対して
磁気ヘッドが相対的に移動して接触し、記録再生を行な
うビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）、大容量記憶装置（
ＭＳＳ）、データレコーダ、および、固定された磁気ヘ
ッドに対して磁気記録媒体が相対的に移動して接触し、
記録再生を行なう磁気記録再生特性試験装置などに用い
られる回転ドラムに係り、特に、安定した記録再生特性
を保証するドラムの構造及び形状に関する。

〔従来の技術〕

回転ドラムに磁気記録媒体を巻き付けて、磁気ヘッドに
より記録再生を行う磁気記録装置は、広く用いられてお
り、その代表的なものとしてＶＴＲがある。回転ドラム
を使用する利点は、装置を小型にしたままで、磁気ヘッ
ドと磁気記録媒体の相対速度を大きくすることができる
ことにある。

このような回転ドラムを使用した磁気記録装置において
、磁気ヘッドと磁気記録媒体との接触状態を良好に保つ
ことは、記録再生特性を安定させる上で非常に重要であ
る。このため、回転ドラムの磁気記録媒体巻き付け面す
なわちドラムの外周面は、その真円度ならびに面粗さが
高精度に仕上げられている。回転ドラム装置の構成材と
して、現在では主としてアルミニウム系合金が用いられ
ている。これはアルミニウム系合金の持つ、軽量、加工
性の良さ、非磁性などの特長のためである。

しかし反面、アルミニウム系合金は強度特性が弱く、外
力に対して変形しやすいという欠点を持つ。

第５図に一般的な回転ドラムの俯徹回、第６図に上面図
、第７図に断面図を示す。図に示すように、回転ドラム
の外周面には、磁気ヘッドを突出させるための開口部あ
るいは切欠き部が設けられている。あるいは、磁気記録
媒体自体をドラムに内蔵する回転ドラム装置の場合には
、磁気記録媒体の取り出し口が開口部あるいは切欠き部
となる。

このような開口部あるいは切欠き部があると、ドラムが
回転した場合、この開口部あるいは切欠き部に起因した
ドラムの不均一な変形が発生し、ドラムの磁気記録媒体
巻き付け面が均一な円形状ではなくなり、その結果、磁
気ヘッドと磁気記録媒体との接触が不安定となる。現在
のＶＴＲ等では、ドラムの回転数が２．ＯＯＯＲＰＭ程
度、磁気ヘッドと磁気記録媒体の相対速度が１０ｍ／ｓ
ｅｅ程度であり、実用上の、ドラムの変形の記録再生特
性への影響は小さい。しかし、ＶＴＲの高画質化、磁気
記録の高密度化に伴い、記録周波数が高まるにつれて、
必要とする相対速度が大きくなり、そのためにドラムの
回転数を大きくすることは不可欠の条件であり、それに
ともなって発生する遠心力が相対速度の２乗に比例して
増大するため、ドラムの変形が無視できなくなる。その
−例を以下に示す。

第８図は、第６図および第７図で示した従来の回転ドラ
ムを回転させた場合の、各回転数における磁気記録媒体
巻き付け面３の変形を測定した結果である。この回転ド
ラムの磁気記録媒体巻き付け面３の直径７は１１０ｍｍ
　（ｒ＝５５ｍｍ）。

内周面４の直径８は８８ｍｍ、ドラムの高さ９は５０ｍ
ｍ、回転ドラム内周面のドラム上端からの深さｈ１５は
３５ｍｍである。また、開口部の大きさは、円周方向の
＠ｗ１４が１０．５ｍｍ、高さは８ｍｍである。回転時
の磁気記録媒体巻き付け面３の静止時からの変形量、つ
まり回転中心６と磁気記録媒体巻き付け面３との間の距
離の静止時と回転時との差は、図示したように回転数の
増加とともに大きくなるが、実用上問題となるのは、磁
気記録媒体巻き付け面３の一周内の変動量である１図示
したように、回転数が５．ＯＯＯＲＰＭではその変動量
は５〜６μｍ、１０．ＯＯＯＲＰＭでは２５μｍにも達
する。この状態では磁気ヘッドと磁気記録媒体の接触が
極めて不安定なため、信号の記録再生を安定して行なう
ことができない。

上述したような変形が生じる原因は、開口部または切欠
き部を設けたため、回転ドラムの重心が移動したことに
よるものである。つまり、開口部または切欠き部の回転
中心に関して対称な側では、増加した重量に伴う遠心力
が余分に加わり、ドラムを外側へ変形させようとする応
力が働く。逆に、開口部または切欠き部では、重量が減
少したため、ドラムを内側へ変形させようとする応力が
働く。

このために結果として、−周内の変動量が大きくなる。

従来の回転ドラム装置においては、上述したような変形
に対して、積極的な対策がなされていなかった。

なお、この種の回転ドラムに関連するものとしては、例
えば公開実用新案　昭５６−２１６２号公報が挙げられ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように、従来の回転ドラムにおいては、ドラム
の高速回転の際に生じる応力の増加に対処する方策が講
じられていないため、高速回転域でドラムが不均一に変
形して、磁気ヘッドと磁気記録媒体の安定な接触を妨げ
るという問題があった。

本発明の目的は、従来の欠点を解消し、ドラムの高速回
転に伴って応力が増加しても、ドラムの変形を極めて小
さく抑えることのできる形状を有する回転ドラムを提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、所定の回転数でドラムが回転した場合の
ドラムの変形を抑制するために、あらかじめドラムの形
状を上記の変形に対応づけて加工しておくことにより達
成される。

〔作用〕

本発明によれば、回転ドラムの形状が、所定の回転数で
回転した際の変形を相殺するようにあらかじめ加工され
ているので、回転に伴う応力を受けても、ドラムが不均
一に変形することがなく、磁気ヘッドと磁気記録媒体の
安定な接触を得ることができ、記録再生特性の安定、向
上をはかることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は、本発明による回転ドラムの一実施例の上面図
であり、第２図は、第１図に示した回転ドラムの断面図
である。

回転ドラム１はアルミニウム系合金、例えば７０７５系
合金を材料としたもので、その磁気記録媒体巻き付け面
３は、全周にわたって真円度が０．５μｍ以下、面粗さ
Ｒａ＝０．０２５μｍ以下と高精度に仕上げられている
。開口部２は、磁気ヘッドの突出用の窓、あるいは磁気
記録媒体を回転ドラム内部に内蔵するタイプの回転ドラ
ムにあたっては、磁気記録媒体引出用の窓である。本実
施例では開口部２は１個しか図示していないが、その数
は磁気記録媒体巻き付け面３の同一円周上、あるいは垂
直方向に複数個設けられることもある。

以下では開口部２が１個の場合について説明するが、複
数個でも各開口部にたいして同じ処置を施すことによっ
て目的を達することができる。ドラムの内周面４は、磁
気記録媒体巻き付け面３と同一の中心６を共有する円弧
である。また、中心６は、回転ドラム１の回転中心でも
ある。加工内周面５は、回転ドラム１が所定の回転数で
回転した際の、磁気記録媒体巻き付け面３の変形を極小
にするための形状補正を施した、ドラムの内周面である
。

実際の使用形態の例として、第３図には上述の本発明に
よる回転ドラム１に磁気記録媒体２１を装着して回転さ
せ、別に固定された磁気ヘッド２２により記録再生を行
なう様子を示した。また、第４図には本発明による回転
ドラム１に磁気ヘッド２２を装着して回転させ、磁気記
録媒体２１を回転ドラム外周に巻き付けて記録再生を行
なう様子を示した。

次に、本発明の効果を図面により説明する。第９図は本
発明による回転ドラムの、各回転数における磁気記録媒
体巻き付け面３の変形の測定結果である。ドラムの外径
、高さ、開口部の形状は前述した従来型回転ドラムと同
じであるが、本実施例では内周面４を次のように加工し
た。すなわち、開口部の肉厚ｗｌＯが１１ｍｍであるの
に対し、その回転中心６に関して対称な側Ａの肉厚ａｌ
ｌは１０ｍｍ、開口部から±９０’の位置Ｂの肉厚ｂ１
２は９ｍｍとし、その間をなめらかな曲線で結んだ。加
工内周面５は以上のように加工して得られた面である。

ｅ＝（ｒ−ａ）／　（ｒ−ｂ）の値は０．９７８である
。

第９図に示すように、回転時の磁気記録媒体巻き付け面
３の静止時からの変形量は、従来型の回転ドラムと同様
に回転数の増加とともに太きくなるが、磁気記録媒体巻
き付け面３の一周内の変動量は５．０００ＲＰＭｔ”０
．２μｍ、１０，０００ＲＰＭにおいても０．４μｍ以
下と極めて小さい。

このため、磁気ヘッドと磁気記録媒体の接触にはほとん
ど影響を及ぼさず、安定した記録再生を行なうことがで
きる。

開口部または切欠き部の円周方向の幅ｗ１４が肉厚ｔに
比べて小さい場合には、開口部または切欠き部による重
量の消失が小さいため、肉厚ａと肉厚すとはほとんど同
じで良く、ｅの値は１に近くて良い。一方、開口部また
は切欠き部の円周方向の幅ｗ１４が大きくなると、開口
部または切欠き部を設けたことによる重量の消失が相対
的に大きくなる。これによって発生した重量分布の不均
一性が、ドラム回転時に回転ドラムの各部分に働く遠心
力の不均一性となり、回転ドラムの外周面を不均一に変
形させる原因となる。回転ドラムの各部分に働く遠心力
は、回転ドラムの断面形状、回転ドラム構成材料の縦弾
性係数、密度、およびドラムの回転数に依存する。解析
の結果、回転ドラムの外周面の半径をｒ、開口部または
切欠き部分の肉厚をｔ、回転ドラム内周面のドラム上端
からの深さをり１回転数をＮ　（ＲＰＭ）　、回転ドラ
ムを構成する材料の縦弾性係数をＥ（Ｐａ）、密度をｐ
　　（ｋｇ／ｍ’）とし、ｐ＝１−　〔０．０２５−Ｎ
”　・　（ｈ／２　ｒ）〕／　（Ｅ／ｐ）〕としたとき
、開口部または切欠き部の円周方向の幅が、該開口部ま
たは切欠き部の肉厚より大きい場合、つまり、ｔＯＷの
場合には、ｅ　（ｐとするのが妥当であることが確かめ
られた。

第１０図には、本発明の別の実施例を示した。

本実施例では、隣接する開口部または切欠き部の中間部
の肉厚ｃ１３を、開口部または切欠き部の円周方向のｌ
ａｗより大きい範囲にわたって、開口部または切欠き部
の肉厚ｔｌｏより小さくした。

これにより、各開口部または切欠き部によって生じた重
量の消失を、全周にわたってほぼ均等に補正することが
できる。

第１１図は本発明の別の実施例を示したもので、開口部
または切欠き部を設°けたことによる重量の減少分を補
うために、開口部または切欠き部２に、減少したのと等
価な重量を持つ錘３１を設けたものである。開口部また
は切欠き部という空間としての機能を損なわないために
、回転ドラムの構成材料よりも比重の大きい材料を使用
することにより、錘３１の体積を小さくすることができ
る。例えば、回転ドラムの材料がアルミニウム系合金で
あれば、タングステン、真鍮、ステンレス等の金属材料
が適当である。本方法によれば、回転ドラムの重量の不
均一を容易に補正できるため、前述したドラムの内周面
の加工条件に制限がある場合などには有効である。

第１２図は本発明の別の実施例を示したもので、回転ド
ラムの外周面上部に、内径が回転ドラムの外周面半径と
同一の輪３２を嵌合したものである。

輪３２の構成材料としては、できるだ１プ比重が小さく
、剛性の高いものが好ましい。また、回転時の輪３２自
身の不均一な変形を防ぐため、輪３２は、内径、外形と
も全周にわたって均一に仕上げられた形状である必要が
ある。輪３２を嵌合することによって、回転ドラムの磁
気記録媒体巻き付け面の、高速回転時の不均一な変形を
抑制することが出来る。

第１３図は、第６図および第７図に示した従来型の回転
ドラムを、縦弾性係数と密度の比Ｅ／ρの値が大きい材
料で形成し、回転数１０．００　ＯＲＰＭでの回転時の
磁気記録媒体巻き付け面３の変形を測定した結果である
。材料として、窒化アルミニウム（ＡＱＮ、Ｅ／ρ＝ｏ
、７９Ｘ１０■Ｐａ・ｍ３／ｋｇ）、アルミナ（ＡＩ２
２０．、同１．０３ＸＩＯ”）、炭化珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ
，同１．３７　Ｘ　Ｉ　Ｏ”）を選んだ。第１３図に示
すように、−周内の変動量はＥ／ρが大きい材料はど小
さく、特に、アルミナ、炭化珪素ではその値が１．５μ
ｍ程度と実用上はとんど問題がない値を示す。従って、
Ｅ／ρ＞１．０Ｘ１０”Ｐａ　４　ｍ’／ｋｇの値を有
する材料で回転ドラムを形成することにより、従来形状
にごくわずかな修正加工を加えるのみで、回転時の不均
一な変形の小さい回転ドラムを作ることができる。

第１４及び第１５図は、本発明による回転ドラムと、回
転ドラムを駆動する回転駆動系とからなる回転ドラム装
置の断面図である。従来、回転体と回転駆動系（たとえ
ばスピンドルなど）との締結面では、第１６図に示すよ
うに、回転体の底面は、回転駆動系５１の締結面の、特
に面精度（平面度２面粗さ）を高精度に仕上げた段差を
設けた段差部分５２とボルト等により締結されている。

このような段差部分５２を設けるのは、回転駆動系の締
結面の面精度を全面にわたって一様に高精度に保証する
のが困難なため、範囲を限定して面精度を保証するため
である。しかし、このような構造では、回転ドラムのよ
うな高速回転時に変形しやすい回転体を締結した場合、
図の一点鎖線で示すように、回転ドラムの外周面が外側
に変形するのを助長してしまう、この問題を避けるため
には、回転体の底面の最外周部分と、回転駆動系の締結
面との間に空隙ができないようにすればよい。

第１４図で示した実施例では、回転駆動系の締結面の段
差部分５３を、すくなくとも回転ドラム底面の最外周部
分まで延長した構造としたことにより、回転ドラムの変
形を抑制することができる。

また、回転体の底面の最外周部分と、回転駆動系の締結
面との間に空隙ができるのが避けられない場合には、第
１５図に示すように、回転ドラム底面の最外周部分と回
転駆動系の締結面との間に、少なくとも前述の空隙と同
じか、あるいはそれ以上の厚さを持つ高剛性材のスペー
サ５４を挿入しても良い。

第１７図は、本発明による回転ドラム、および回転ドラ
ム装置を使用した磁気記録再生特性試験装置の一例を示
すものである。磁気記録媒体２１を巻き付けた回転ドラ
ム１が回転駆動系５１に締結されて回転し、磁気ヘッド
２２により記録再生を行なう。磁気ヘッド２２は調整機
構によりその姿勢を任意に変えることができ、磁気ヘッ
ド２２と磁気記録媒体２１の接触状態を調整することが
できるようになっている。さらに本装置は、磁気ヘッド
を介して磁気記録媒体に信号を記録し、あるいは磁気記
録媒体からの信号を処理する記録再主回路と、回転即動
系を制御する駆動系制御回路を有している。本装置の特
長は、回転ドラムに磁気記録媒体を内蔵するため、磁気
記録媒体が比較的少量でも実験に供することができるこ
と、および、磁気ヘッドの姿勢を外部から調整できるた
め、磁気ヘッドと磁気記録媒体の接触状態を制御しやす
いことにある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ドラムの回転時に発生する不均一な変
形を抑制するための形状補正があらかじめドラムに施さ
れているため、所定の回転数で回転させても、磁気記録
媒体巻き付け面の変形を一様にすることができる。また
、回転ドラムと回転即動系の締結部の密着性を向上させ
る手段を取り入れたことにより、回転ドラムの磁気記録
媒体巻き付け面の変形の防止に効果がある。以上により
、磁気ヘッドと磁気記録媒体の接触をきわめて安定に保
つことができ、記録再生特性の信頼性、安定性の向上を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による回転ドラムの上面１、第２図はそ
の断面図、第３図は本発明による回転ドラムに磁気記録
媒体を装着して、別に固定された磁気ヘッドにより記録
再生を行なう様子を示した図、第４図は本発明による回
転ドラムに磁気ヘッドを装着し、磁気記録媒体を回転ド
ラム外周に巻き付けて記録再生を行なう様子を示した図
、第５図は一般的な回転ドラムの俯黴図、第６図は従来
の形状の回転ドラムを示す図、第７図はその断面図、第
８図は、従来形状の回転ドラムを回転させた場合の、回
転数と磁気記録媒体巻き付け面の変位、および−周内の
変位の変動量を表すグラフ図、第９図は本発明による回
転ドラムを回転させた場合の、回転数と磁気記録媒体巻
き付け面の変位、および−周内の変位の変動量を表すグ
ラフ図、第１０図は本発明による別の実施例の回転ドラ
ムの上面図、第１１図乃至第１２図はそれぞれ本発明に
よる別の実施例の回転ドラムの断面図、第１３図は、回
転ドラムを構成する材料と、該回転ドラムが１０．ＯＯ
ＯＲＰＭで回転したときの磁気記録媒体巻き付け面の一
周内の変動量の関係を表すグラフ図、第１４図乃至第１
５図はそれぞれ本発明による回転ドラム装置の断面図、
第１６図は従来の形状による回転ドラム装置の断面図、
第１７図は本発明による回転ドラム及び回転ドラム装置
を用いた、磁気記録再生特性試験装置の概略図である。 符号の説明 １・・・・・・回転ドラム、２・・・・・・開口部また
は切欠き部、３・・・・・・磁気記録媒体巻き付け面、
５・・・・・・加工内周面、１０，１１．１２，１３・
・・・・・回転ドラム各部の肉厚、２１・・・・・・磁
気記録媒体、２２・・・・・・磁気ヘッド、３１・・・
・・・錘、３２・・・・・・輪、５１・・・・・・回転
即動系、５２．５３・・・・・・段差部分、５４・・・
・・・スペーサ。 第１図 笑 ３ 図 第 回 第６図 第７図 竿 図 寥ｇ図 第ｑ図 第１４図 嘉１０図 夷１１図 第１５図 第 ２ 図 第１３図 Ｅ／Ｐ　（ＸＩＯ’Ｐｃｂ　・ｍ’／　１９　）第１６
図 ／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁気ヘッドを装着して回転させ、外部から磁気記録
   媒体を巻き付けて信号を記録再生する磁気記録装置、あ
   るいは、磁気記録媒体を装着して回転させ、外部に固定
   した磁気ヘッドにより信号を記録再生する磁気記録装置
   に用いられる回転ドラムにおいて該回転ドラムに磁気記
   録媒体巻き付け面の開口部または切欠き部を有し、該回
   転ドラムの回転による変形を抑制する補正手段を施した
   ことを特徴とする回転ドラム。 ２、特許請求の範囲第１項記載の回転ドラムにおいて、
   上記補正手段として、上記回転ドラムの開口部または切
   欠き部の該回転ドラムの回転中心に関して対称な位置Ａ
   を中心とする部分の肉厚を、少なくとも前記開口部また
   は切欠き部の円周方向の幅ｗより大きい範囲にわたって
   、前記開口部または切欠き部分の肉厚ｔよりも小さくし
   たことを特徴とする回転ドラム。 ３、特許請求の範囲第１項記載の回転ドラムにおける上
   記補正手段として、開口部または切欠き部の中心から±
   ９０゜の位置Ｂの肉厚ｂが、開口部または切欠き部の該
   回転ドラムの回転中心に関して対称な位置Ａの肉厚ａよ
   りも小さく、かつ、ＡからＢへは単調に肉厚が減少する
   形状を持つことを特徴とする回転ドラム。 ４、特許請求の範囲第３項記載の回転ドラムにおいて、
   回転ドラムの外周面の半径をｒ、開口部または切欠き部
   分の肉厚をｔ、回転ドラム内周面のドラム上端からの深
   さをｈ、回転数をＮ（ＲＰＭ）、回転ドラムを構成する
   材料の縦弾性係数をＥ（Ｐａ）、密度をρ（ｋｇ／ｍ＾
   ３）とし、ｐ＝１−〔０．０２５・Ｎ￣２・（ｈ／２ｒ
   ）〕／（Ｅ／ρ）としたとき、上記の位置Ａの肉厚ａと
   、上記の位置Ｂの肉厚ｂとの関係を示す変数としてｅを
   求め、ｅ＝（ｒ−ａ）／（ｒ−ｂ）の値が、上記開口部
   または切欠き部の円周方向の幅ｗと上記肉厚ｔとにより
   、ｗ≦ｔの場合には、ｐ≦ｅ＜１．０、ｔ＜ｗの場合に
   は、ｅ＜ｐとする形状を有することを特徴とする回転ド
   ラム。 ５、請求項１記載の回転ドラムにおいて、上記補正手段
   として上記回転ドラムの、少なくとも２つの相隣接する
   同一形状の上記開口部または切欠き部の中間部Ｃを中心
   とする部分の肉厚を、該同一形状の開口部または切欠き
   部の円周方向の幅ｗより大きい範囲にわたって、該同一
   形状の開口部または切欠き部分の肉厚ｔよりも薄くした
   ことを特徴とする回転ドラム。 ６、請求項１記載の回転ドラムにおいて、上記補正手段
   として上記開口部または切欠き部を設けたことにより消
   失した重量と等価な重量を有する錘を、上記開口部また
   は切欠き部に設けたことを特徴とする回転ドラム。 ７、請求項１記載の回転ドラムにおいて、上記補正手段
   として上記回転ドラム上端部の外周面に、高剛性材料で
   構成される帯状の輪を嵌合したことを特徴とする回転ド
   ラム。 ８、請求項１記載の回転ドラムにおいて、上記補正手段
   として縦弾性係数と密度の比Ｅ／ρが、１．０＾■×１
   ０＾■Ｐａ・ｍ＾３／ｋｇ以上の値を持つ材料で構成し
   たことを特徴とする回転ドラム。 ９、特許請求の範囲第１項記載の回転ドラムを用い、上
   記回転ドラム底面の最外周部と、該回転ドラムを駆動す
   る回転駆動系の回転ドラム締結面とが、密着した構造で
   あることを特徴とする回転ドラム装置。 １０、特許請求の範囲第１項乃至第８項のいずれか記載
   の上記回転ドラムと、上記回転ドラムを駆動する前記駆
   動手段と、上記回転ドラムにある信号を記録再生する記
   録再生手段と、磁気ヘッドの姿勢を調整する調整手段か
   らなることを特徴とする磁気記録再生特性試験装置。