JPH0449164B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ビデオテープレコーダ（以下VTR
と呼ぶ）の回転ヘツ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 VTRの回転ヘツドアセンブリは、第１図に示
すごとく、ほぼ等しい外径を有し、同軸上に配さ
れた上部シリンダ１及び下部固定シリンダ２と、
上部シリンダ１と下部固定シリンダ２の間隙部に
おいて、その先端が、上記２つのシリンダよりな
る円筒面より外部へ突出し、上記２つのシリンダ
と同軸周りに回転する磁気ヘツド３より構成され
る。なお、磁気ヘツド３は、上部シリンダ１が回
転する方式の場合は、上部シリンダ１の下端面の
外周近傍に取り付けられており、上部シリンダ１
が固定の方式の場合には、上記２つのシリンダの
間で同軸周りに回転する回転部材（図示せず）の
外周部に取り付けられている。磁気テープ４は、
この回転ヘツドアセンブリにヘリカルに巻きつけ
られ、一定速度で走行する。５は磁気テープ４の
幅方向の走行位置を規制する段差部（以下リード
と呼ぶ）である。磁気テープ３は毎分1800rpmで
回転し、磁気テープ４に対して、映像信号の記
録、再生を行なう。

第２図、第３図は、上記回転ヘツドアセンブリ
の２通りの従来の構成例を断面図により示したも
のである。第２図において、５は回転軸であり、
軸受６，７により回転支持されており、駆動モー
タ（図示せず）により回転駆動される。磁気ヘツ
ド８は、回転部材９を介して回転軸５に固定さ
れ、所定速度で回転する。上部固定シリンダ１０
は、部材１１を介して下部固定シリンダ１２に同
軸に結合されており、更に下部固定シリンダ１２
は、VTRのベース上に固定されている。１３，
１４はカラー、１５は軸受止め輪である。第２図
が、上シリンダ固定の方式であるのに対し、第３
図は上シリンダ回転方式の構成を示す。第３図に
おいて、１６は上部回転シリンダ、１７は回転軸
であり、これらは、軸受１８を介して、下部固定
シリンダ１９と同軸上に回転支持されており、駆
動モータ（図示せず）により回転駆動される。２
０は磁気ヘツドであり、上部回転シリンダ１６と
下部固定シリンダ１９の間隙において、上下両シ
リンダよりなる円筒面から突き出るように、上部
回転シリンダ１６の下端面の外周部に取り付けら
れている。

さて、上記のような回転ヘツドアセンブリ上を
走行する磁気テープは、その磁性面が回転ヘツド
アセンブリと摺動接触を行なう。このとき、磁気
ヘツドと上下シリンダ面との接触面圧はテープテ
ンシヨンによつて決まり、平均的には３〜60gf／
cm²である。又、磁気テープ走行速度は、記録再生
モードで１〜10cm／secのオーダである。

第４図は、前記従来の回転ヘツドアセンブリ上
の磁気テープの摺動接触状態を模式的に示すもの
である。第４図において、２１は上部シリンダ、
２２は下部固定シリンダ、２３は磁気テープであ
る。磁気テープは極めて変形性に富むため、上下
のシリンダ外周面上で一様な接触状態とはなら
ず、第４図に示すように、場所によつて接触状態
は大きく変化する。つまり上部シリンダ２１下端
のエツジ２４及び下部固定シリンダ２２上端のエ
ツジ２５においては、第４図に示す如く局部的に
過酷な接触状態を呈する。更に、磁気テープは回
転ヘツドアセンブリに対してヘリカルに巻きつい
て走行するため、磁気テープの長手方向の位置、
つまり、回転ヘツドアセンブリ上の周方向の位置
によつても、磁気テープとシリンダの接触状態は
大きく、変化する。特に、シリンダのテープ出側
部では、摩擦力によりテープテンシヨンが大きく
なるため、磁気テープと上下シリンダとの接触面
圧は増大する。また、映像信号の記録再生を行な
う磁気ヘツドは、磁気テープに対し、所定の接触
圧力のもとに約６ｍ／secの高速で接触摺動を行
なう。

さて、上述の如く、磁気テープは複雑な力学状
態のもとに回転ヘツドアセンブリ上を走行する
が、そこでの問題点を整理すると、以下のように
なる。

(1) 上下シリンダでの接触摺動によるテープの鳴
き現象；磁気テープが上下のシリンダに接触摺
動することにより、一種の自励振動できる摩擦
振動が発生することがある。この振動の発生条
件は、テープテンシヨン、テープ及びシリンダ
の表面性状、あるいは周辺の湿度によつて大き
く左右される。振動の基本的な形態は、テープ
の縦振動であり、VTRの記録再生画像の色ム
ラ、ジツタを招来し、極端な場合には、鋭い音
（数百〜数千Hz）を発する。

(2) 上下シリンダへの磁気テープの付着現象；一
般に、磁気テープ表面の粗さは数百Åのオーダ
ーであり、極めて平滑である。また、シリンダ
表面もテープダメージの発生を回避するため、
平滑な面（面粗さ0.1S〜1S）で構成される。こ
のように極めて平滑な２面を接触させると、一
般に両者は吸い付きを起こす。VTRテープ走
行系においては、回転ヘツドアセンブリの、特
に上下シリンダの外周面に、磁気テープが付着
する現象となつて現われ、磁気テープが走行不
能の状態に陥ることがあり、多湿の雰囲気中で
発生し易い。

(3) 回転ヘツドアセンブリの各部と磁気テープの
間の摩擦による、テープダメージ及び摩耗の発
生；前述の如く、磁気テープと回転ヘツドアセ
ンブリは、平均的には３〜60gf／cm²の面圧のも
とに接触摺動しているため、回転ヘツドアセン
ブリのテープ走行面は摩耗を生じ、一方、磁気
テープ表面も、摩耗や磁性体の剥離を生ずる。
特に磁気テープの損耗、つまりテープダメージ
は、磁気記録信号の欠落となるばかりでなく、
脱落した磁性粉は、摺動各部での摩耗を加速し
たり、さらに、磁気ヘツドのヘツドギヤツプ部
に堆積し、目づまりを起こせば、記録再生自体
が不可能になる。

特にこのシリンダ摩耗、テープダメージは、
より過酷な摺動状態を呈する。上シリンダの下
端部及び下部固定シリンダ上端部の各エツジ部
で顕著である。

これらの問題はいずれも、磁気テープが回転ヘ
ツドアセンブリに対し接触、摺動することが、根
本的な原因となつている。

一方、VTRの小形軽量化の動向の中にあつて、
磁気テープへの信号記録密度の向上のため、従来
の酸化鉄或は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テープから、いわゆる合金テ
ープ、或いは蒸着テープを磁気テープとして採用
していく方向にある。従来のテープ磁性面が樹脂
と磁性粉とで形成されているのに対し、これらの
新しいテープにおいては、テープ磁性面は、まさ
に金属面となるため、例えばステンレス鋼との摺
動における摩擦係数は、従来の0.2程度から0.5程
度に上昇する。従つて、磁性面が摺動接触する回
転ヘツドアセンブリでの摺動に伴なう上記の問題
点は、従来のテープに増して大きくクローズアツ
プされる。

発明の目的 本発明は、上記従来の欠点を解決するものであ
り、高い信頼性のもとに高品質の画像の記録、再
生を可能にする回転ヘツ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、上シリンダ固定方式の場合と上シリ
ンダ回転方式の場合に分けられ、前者の場合略同
一の径を有し、間隙をおいて同軸上に配置された
一対の固定シリンダと、前記間隙において前記固
定シリンダの外周面より外部へ突き出して前記固
定シリンダと同軸周りに回転する磁気ヘツドを塔
載した回転部材を有し、上記回転部材の端面と相
対する前記固定シリンダの端面のうち、磁気テー
プの包接している領域に空気の吹出し作用を有す
るポンプアウト型のスパイラルグルーブを設け、
前記磁気テープの包接していない領域に空気の吸
込み作用を有するポンプイン型のスパイラルグル
ーブを設けた構成となつている。後者の場合に
は、下部固定シリンダと、前記下部固定シリンダ
と略同一の径を有し、間隙において同軸上に配置
され、前記間隙において、前記下部固定シリンダ
の外周面より外部へ突き出して前記下部固定シリ
ンダと同軸周りに回転する磁気ヘツドを塔載した
上部回転シリンダを有し、上記回転シリンダの端
面と相対する前記下部固定シリンダの端面のう
ち、磁気テープの包接している領域にポンプアウ
ト型のスパイラルグルーブを設け、前記磁気テー
プの包接していない領域にポンプイン型のスパイ
ラルグルーブを設けた構成となつており、回転シ
リンダと磁気テープの間にスパイラルグルーブよ
り吹き出された空気によりエアーフイルムを形成
し、磁気テープの摺動摩擦を起因するテープ鳴
き、テープダメージ、更に回転シリンダの摩耗を
低減するという特有の効果を有する。

実施例の説明 以下本発明の第１の実施例について、図面を参
照しながら説明する。第５図は本発明の第１の実
施例における回転ヘツドアセンブリの断面図を示
すものである。第５図は、上シリンダ固定方式の
構成を示すもので、２６は回転軸であり、軸受２
７により回転支持されており、駆動モータ（図示
せず）により回転駆動される。２８は磁気ヘツド
であり、回転部材２９を介して回転軸３０に固定
され、所定速度で回転する。上部固定シリンダ３
０は、支持部材３１を介して下部固定シリンダ３
２に同軸に結合されており、更に下部固定シリン
ダ３２は、VTRのベース上に固定されている。
３３は回転部材２９と対向する下部固定シリンダ
３２の端面に形成したスパイラルグルーブ、３４
は上部固定シリンダ３０の端面に形成したスパイ
ラルグルーブである。回転部材２９と下部固定シ
リンダ３２及び回転部材２９と上部固定シリンダ
３０の端面はギヤツプδ₁が一定値となるように設
定されている。３５はカラー、３６は軸受止め輪
である。

第６図は上記実施例における、下部固定シリン
ダ３２の上面図を示すもので、スパイラルグルー
ブ３３のパターンを表わしている。３１は支持部
材であり、３７は磁気テープであり、３８，３９
は磁気テープ３７の巻付角を規制するガイドポス
トである。また、ａは回転部材２９の回転方向を
示している。スパイラルグルーブは半径r₁，r₂の
２つの同心円で囲まれたリング状の端面に設けら
れており、図中の黒く塗りつぶした部分４０が
溝、４１がランド部である。第６図に示すよう
に、スパイラルグルーブの設定角度ρは磁気テー
プ３７と対向する領域では、ポンプアウト型のス
パイラルグルーブとなつており、対向しない領域
ではポンプイン型のスパイラルグルーブとなつて
いる。

本実施例におけるスパイラルグルーブの具体的
な設定値を示すと、第６図において、r₁＝38mm、
r₂＝40mmであり、幅２mmのリング状の面にスパイ
ラルグルーブが設けられている。また、設定角度
βは15°である。溝４０およびランド４１は角度
7.5°の等間隔ピツチで設けられており、その断面
形状は第７図のようになつている。第７図におい
て、δ₁は30μm、h₁は120μmである。

なお、上部固定シリンダ３０に設けたスパイラ
ルグルーブ３４についても、磁気テープと対向す
る端面にはポンプアウト型、それ以外の端面には
ポンプイン型のスパイラルグルーブが設けられて
いており、詳細寸法は上記設定値と同じである。

以上のように構成された回転ヘツドアセンブリ
について、以下その動作を説明する。第６図にお
いて、矢印ａで示す方向に回転部材２９が回転す
ると、磁気テープ３７と対向していない領域に設
けられたポンプイン型のスパイラルグルーブから
は、回転部材２９とのギヤツプδ₁を通してシリン
ダ外部の空気がシリンダ内部に吸入される。一
方、磁気テープ３７と対向する領域に設けられた
ポンプアウト型のスパイラルグルーブからは、回
転部材２９とのギヤツプδ₁を通して、シリンダ内
部の空気がシリンダ外部へ吹き出される。すなわ
ち、シリンダ外部の空気がシリンダ内部空間に吸
入され、再びシリンダ外部へ吹き出されることに
なる。シリンダ近傍の空気の流れを第６図のｂ，
ｃで示す。いま、シリンダ内部空間の気圧を考え
ると、磁気テープ３７はシリンダ内部空間の空気
が外部に吹き出されるのを妨げる作用をするた
め、ポンプイン型とポンプアウト型のスパイラル
グルーブがほぼ等しい長さ（VTRの磁気テープ
巻付角は190°〜220°）を有する本実施例の場合に
は、シリンダ内部への空気吸入量が外部への空気
吹出量より多くなる。このため、シリンダ内部空
間の気圧は外部気圧より高くなり、ポンプアウト
型のスパイラルグルーブのみを設けた場合に比
べ、シリンダ内部空間からの空気吹出量を多く設
定することができる。

以上のように、ポンプイン型のスパイラルグル
ーブによる空気吸入量をポンプアウト型のスパイ
ラルグルーブによる空気吹出量より多くなるよう
に設定し、空気吹出量の増大を図ることにより、
磁気テープ３７に浮上力を与え、上部固定シリン
ダ３０、および下部固定シリンダ３２の円周壁面
で、磁気テープ３７が摺動する部分全体にわたつ
て均一なエアーフイルムを形成することができ
る。このため、磁気テープ３７と回転ヘツドアセ
ンブリ間の摺動接触を回避でき、安定でスムーズ
なテープ走行を実現することができる。

以下本発明の第２の実施例について、図面を参
照しながら説明する。

第８図は本発明の第２の実施例における回転ヘ
ツドアセンブリの断面図を示すものである。第８
図は、上シリンダ回転方式の構成を示すもので４
２は上部回転シリンダ、４３は下部固定シリン
ダ、４４は磁気テープの幅方向の走行位置をガイ
ドするリード部である。４５はシヤフトであり、
デイスク４６を介して上部回転シリンダが固定さ
れている。又、４７，４８はシヤフト４５を回転
支持する玉軸受、４９は玉軸受に予圧を与えて固
定するカラー、５０はスペーサである。５１は上
部回転シリンダ４２と対向する下部固定シリンダ
４３の端面に設けられたスパイラルグルーブであ
る。上部回転シリンダ及び下部固定シリンダの端
面はギヤツプδ₁が一定値となるように設定されて
いる。

第９図は上記実施例における、下部固定シリン
ダ４３の上面図を示すもので、スパイラルグルー
ブ５１のパターンを表わしている。５２は磁気テ
ープ、５３，５４はガイドポストである。スパイ
ラルグルーブは半径r₁，r₂の２つの同心円で囲ま
れたリング状の面に設けられており、図中の黒く
塗りつぶした部分５５が溝、５６がランドであ
る。第９図において、スパイラルグルーブの設定
角度βは磁気テープ５２と下部固定シリンダ４３
の円周面が対向する領域と対向しない領域では値
が異なつており、対向する領域ではポンプアウト
型のスパイラルグルーブであり、対向しない領域
ではポンプイン型のスパイラルグルーブが設けら
れている。また、本実施例におけるスパイラルグ
ルーブの具体的な設定値は第１の実施例の値と同
じであり、r₁＝38mm、r₂＝40mmβ＝15°である。ま
た、溝５５およびランド５６は角度7.5°の等ピツ
チ間隔で設けられており、その断面形状は第１の
実施例で示した第７図と同一である。

以上のように構成された回転ヘツドアセンブリ
について、以下その動作を説明する。

矢印ａで示した方向に上部回転シリンダ４２が
高速回転（VHS方式では1800r.p.m）すると、磁
気テープ５２と対向していない領域に設けられた
スパイラルグルーブと上部回転シリンダ４２との
ギヤツプδ₁を通して、シリンダ外部の空気がシリ
ンダ内部に吸入される。一方、磁気テープ５２と
対向する領域に設けられたスパイラルグルーブと
上部回転シリンダ４２とのギヤツプδ₁を通して、
シリンダ内部の空気はシリンダ外部へ吹き出され
る。すなわち、シリンダ外部の空気がシリンダ内
部の空間に吸入され、再びシリンダ外部へ吹き出
されることになる。シリンダ近傍の空気の流れを
第９図のｄ，ｅで示す。いま、シリンダ内部空間
の気圧を考えると、磁気テープ５２はシリンダ内
部空間の空気が外部に吹き出されるのを妨げるた
め、ポンプイン型とポンプアウト型のスパイラル
グルーブの長さがほぼ等しい本実施例（VTRの
磁気テープ巻付角は190°）の場合には、シリンダ
内部の空気吸入量が外部への空気吹出量より多く
なる。このため、磁気テープ５２と回転シリンダ
アセンブリ間にエアーフイルムが形成され、摺動
接触を回避でき、テープ鳴き現象あるいはテープ
付着現象を防止することができる。これにより、
高い信頼性のもとに高品質の画像の記録・再生を
可能にすることができる。

発明の効果 以上のように本発明は、磁気ヘツドを塔載した
回転体の端面と対向する固定シリンダの端面のう
ち、磁気テープの包接する領域にはポンプアウト
型、磁気テープの包接しない領域にはポンプイン
型のスパイラルグルーブを設けた構成の回転ヘツ
ドアセンブリにより、磁気テープと回転シリンダ
の間に安定したエアーフイルム層を形成すること
により、磁気テープと回転ヘツドアセンブリの間
の摺動摩擦に起因したテープ鳴き、テープダメー
ジなどを低減し、高い信頼性のもとに高品質の画
像の記録・再成を可能にすることができ、その実
用的効果は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転ヘツドアセンブリの斜視図、第２
図、第３図は従来の回転ヘツドアセンブリの正面
断面図、第４図は従来のテープ走行状態を模式的
に示した回転ヘツドアセンブリの一部拡大断面
図、第５図は本発明の第１の実施例における回転
ヘツドアセンブリの正面断面図、第６図は第１の
実施例における下部固定シリンダの上面図、第７
図は固定シリンダ上のスパイラルグルーブを示す
断面図、第８図は第２の実施例における回転ヘツ
ドアセンブリの正面断面図、第９図は第２の実施
例における下部固定シリンダの上面図である。 ２８……磁気ヘツド、２９……回転部材、３０
……上部固定シリンダ、３２……下部固定シリン
ダ、３３，３４……スパイラルグルーブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 略同一の径を有し、間隙をおいて同軸上に配
   置された一対の固定シリンダと、前記間隙に回転
   可能に設けられ、前記固定シリンダの外周面より
   外部へ突き出して前記固定シリンダと同軸周りに
   回転する磁気ヘツドを搭載した回転部材とからな
   り、上記回転部材の端面と相対する前記固定シリ
   ンダの端面のうち、磁気テープの包接している領
   域に空気の吹出し作用を有するスパイラルグルー
   ブを設け前記磁気テープの包接していない領域に
   空気の吸込み作用を有するスパイラルグルーブを
   設けた回転ヘツドアセンブリ。 ２ 固定された下部固定シリンダと、この下部固
   定シリンダと略同一の径を有し、間隙をおいて同
   軸上に配置され、前記間隙に前記下部固定シリン
   ダの外周面より外部へ突き出して前記下部固定シ
   リンダと同軸周りに回転する磁気ヘツドを搭載し
   た上部回転シリンダとからなり、上部回転シリン
   ダの端面と相対する前記下部固定シリンダの端面
   のうち、磁気テープの包接している領域に空気の
   吹出し作用を有するスパイラルグルーブを設け、
   前記磁気テープの包接していない領域に空気の吸
   込み作用を有するスパイラルグルーブを設けた回
   転ヘツドアセンブリ。