JPH0981920A - 非接触式磁気ヘッド摩耗量計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】非接触式で高精度なヘッド摩耗量を環境温度に
影響されることなく計測できるようにする。 【解決手段】磁気ヘッド２０と対向し、かつ磁気テープ
１４のラップ角α外に非接触状態で磁気センサ３０が配
置され、この磁気センサは発振回路４０の発振素子の一
部として使用されると共に、磁気ヘッドが磁気センサと
対向する回転位置での磁気回路の磁気抵抗は磁気ヘッド
のドラム面からの突出量によって変化することに着目
し、この磁気抵抗の変化を発振周波数の変化として捉え
ることによって、磁気ヘッドの摩耗量を計測する。磁気
抵抗変化を捉えているので高精度にヘッド突出量したが
ってヘッド摩耗量を計測できる。非接触式であるため被
測定磁気ヘッドを損傷するおそれもない。可変発振回路
には温度補償手段７０が付いている。これで環境温度に
影響されることなくヘッド摩耗量を計測できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ビデオテープレ
コーダなどのように磁気ヘッドを使用した回転ドラム装
置などに適用して好適な非接触式磁気ヘッド摩耗量計測
装置に関する。

【０００２】詳しくは回転磁気ヘッド装置に対して非接
触式に磁気センサを配し、磁気ヘッドとこの磁気センサ
との間の総合的な磁気抵抗の変化によって、磁気ヘッド
の摩耗量を非接触式に精度よく計測できるようにすると
共に、温度補償手段によって温度補償しながらヘッド摩
耗量の計測を行なうことによって環境温度に依存しない
正確なヘッド摩耗量計測を実現したものである。

【０００３】

【従来の技術】ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）、デー
タレコーダ、ディジタルオーディオテープレコーダ（Ｄ
ＡＴ）などのように、磁気ヘッドを搭載した回転ドラム
装置を使用するＡＶ機器では、磁気テープに磁気ヘッド
を接触させて走行させるものであるから、長時間のテー
プ走行によって磁気ヘッドのうちテープ摺動部分が摩耗
する。

【０００４】その摩耗量が数１０ミクロンに達すると、
通常の磁気ヘッドでは磁気ヘッドギャップを形成する領
域（ヘッドデプス）がなくなってしまうので、ヘッドデ
プスが完全になくなる直前まで摩耗すると記録再生に支
障をきたす場合がある。ヘッドデプスが完全に消滅する
までヘッド摺動部が摩耗すると最悪の状態となり、信号
を記録したり、再生することができない。

【０００５】この場合において、信号再生中にヘッド摩
耗量が数１０ミクロンに達してしまったようなときに
は、テープからの再生信号がゼロになるので、磁気ヘッ
ドの異常を即座に知ることができる。

【０００６】しかし信号の記録中に、ヘッド摩耗量が数
１０ミクロンに達してしまったようなときには、信号を
正常に記録できなくなるおそれがある。この異常事態は
記録した信号を再生しないと確認できない。したがって
このようなＡＶ機器を特に業務用として使用する場合に
は重要な情報の記録洩れが発生する。このような事態は
避けなければならない。

【０００７】そのため、特に業務用ＡＶ機器ではヘッド
摩耗量を監視し、摩耗量が規定量に達したときは、ユー
ザに警告し、保守・点検を促すようにした方が好まし
い。そのためにはヘッド摩耗量を計測する必要がある
が、この計測装置としては接触式による測定装置と、非
接触式な測定装置が考えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】磁気ヘッド摩耗量計測
装置を接触式に構成する場合には、測定すべき磁気ヘッ
ドに対して計測子などの計測治具が接触するように取り
付けられる関係で、被測定磁気ヘッドのテープ摺動面に
傷が付いたり、最悪の場合には被測定磁気ヘッドを破損
するおそれがある。また計測子の取り付け方によっては
計測結果にばらつきが生じ、計測制度への影響も見逃す
ことができない。

【０００９】非接触式に摩耗量を計測する場合には接触
式のような問題は発生しない。非接触式では光を用いて
ヘッド摩耗量が計測される。この場合レーザ光などを用
い、このレーザ光を集光して被測定磁気ヘッドのテープ
摺動面に正確に照射する必要があるから、レーザ光学系
の配置、調整などが非常に面倒になる。光学系を使用す
る関係で計測装置自体が嵩むことに加え、回転ドラム装
置への組立には相当な神経を使うことになる。

【００１０】一方、磁気ヘッドに対向して非接触状態で
磁気センサを配し、この磁気センサを可変発振素子とし
て使用するように構成すると、磁気センサを含めた磁気
ヘッドとの総合的な磁気抵抗が磁気ヘッドのヘッド突出
量に応じて変化する。

【００１１】そこで、この磁気抵抗の変化を発振周波数
の変化として捉えることができればヘッド突出量の変化
分をこの磁気抵抗の変化分から計測できるので、これに
よってヘッド摩耗量を計測できることになる。可変発振
回路は半導体素子を有するので環境温度によって変化す
るので、温度補償を行なうことでより正確なヘッド摩耗
量を高精度に計測できる。

【００１２】以上の点を考慮してこの発明では、非接触
式にヘッド摩耗量を計測できるようにすると共に、環境
温度に影響されることなく高精度にヘッド摩耗量を計測
できるようにしたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、請求項１に記載した発明は、磁気ヘッドが取り付け
られた回転磁気ヘッド装置と対向し、かつ磁気テープの
ラップ角外に非接触状態で磁気センサが配置され、この
磁気センサは可変発振回路素子の一部として使用され、
上記磁気ヘッドが上記磁気センサと対向する回転位置で
の発振周波数の変化によって上記磁気ヘッドの摩耗量が
計測されるようになされると共に、上記可変発振回路に
は温度補償手段が設けられたことを特徴とする。

【００１４】回転磁気ヘッド装置として回転ドラムが使
用され、磁気ヘッドが取り付けられていないドラム面が
磁気センサに対向したときの発振周波数を基準にして温
度補償が行なわれる。

【００１５】回転ドラム面を使用しないときは、回転磁
気ヘッド装置に磁気テープと接触しないダミーヘッドが
取り付けられ、このダミーヘッドが磁気センサに対向し
たときの発振周波数を基準にして温度補償が行なわれ
る。

【００１６】可変発振回路の容量素子としては可変容量
素子が使用され、基準温度での発振周波数に対応したレ
ベルを基準レベルとして発振周波数の変換レベルと比較
され、このレベル比較出力によって可変容量素子が制御
されて可変発振回路の温度補償が行なわれる。

【００１７】磁気センサはコ字状コアと、その巻き溝に
巻かれた検出コイルとで構成され、コアに形成された巻
き溝の幅は、磁気ヘッドのギャップ幅よりも広く、磁気
ヘッドの幅よりも狭くなされる。

【００１８】磁気ヘッドが磁気センサに対向したときの
回転位置での、これら磁気ヘッドと磁気センサを含む総
合的な磁気抵抗の値は、ヘッドが摩耗するにつれ磁気セ
ンサとの対向間隙の幅が変化するに伴って変化する。こ
の磁気抵抗分の変化をインダクタンスの変化として捉え
る。インダクタンスは発振回路素子の一部であるため、
インダクタンスが変化するとその発振周波数も変化す
る。ヘッド摩耗量と発振周波数の変動とは互いに関連し
ているので、ヘッド摩耗量がゼロのときの発振周波数を
メモリしておき、その後の発振周波数の変動を監視すれ
ば計測時点でのヘッド摩耗量を知ることができる。ヘッ
ド摩耗量が規定量（規定値）を越えたとき、ユーザへの
警告が行なわれる。こうすることによって、信号を記録
中に突然信号が記録されなくなるような不慮の事態を未
然に回避できる。

【００１９】回転磁気ヘッド装置の回転位置基準を示す
基準信号に基づいて磁気センサと対向する磁気ヘッドの
回転位置が検出される。回転方向に対して互いに段差を
もって複数の磁気ヘッドが取り付けられているときに
は、これらを単一の磁気センサでカバーできるように、
つまり磁気センサの磁気空隙内に複数の磁気ヘッドが総
て含まれるように、磁気センサの大きさ（厚み）が選ば
れる。

【００２０】

【発明の実施の形態】続いて、この発明に係る非接触式
磁気ヘッド摩耗量計測装置の実施の一形態を上述したＶ
ＴＲに搭載された回転ドラム装置に適用した場合につ
き、図面を参照して詳細に説明する。

【００２１】図３はこの発明の説明に供する非接触式磁
気ヘッド摩耗量計測装置１０の概念図であって、回転磁
気ヘッド装置１２にはガイドピン１６によって規定され
る所定のラップ角αをもって磁気テープ１４が回転ドラ
ム（図示はしない）にヘリカル状に巻き付けられ、搭載
された磁気ヘッド２０で情報が磁気テープ１４に記録さ
れ、またこれより再生される。

【００２２】回転磁気ヘッド装置１２の所定位置にはベ
ース２２が取り付けられ、ここに磁気ヘッド２０が載置
固定される。磁気ヘッド２０はドラム面から規定量だけ
突出した状態で取り付けられる。信号巻線２４はヘッド
コア２３の両脚に巻き付けられる。

【００２３】回転磁気ヘッド装置１２のドラム面１２
ａ、詳細には磁気ヘッド２０のヘッド摺動面と所定の間
隙βを隔て、かつテープラップ角αにかからない位置、
例えば図示するようにラップ角αがほぼ１８０°である
ときには、９０°離れた位置に磁気センサ３０が配置さ
れる。磁気センサ３０はコ字状のコア３１と、その巻き
溝３１ａに巻き付けられた検出コイル３２とで構成され
る。磁気センサ３０に巻き付けられた検出コイル３２は
後述する可変発振回路（ＯＳＣ）の発振素子の一部とし
て機能する。

【００２４】回転ドラム装置が図４のように下ドラム３
２が固定で、上ドラム３４のみが回転するように構成さ
れているときは、この上ドラム３４が回転磁気ヘッド装
置１２としても機能する。そして、このときは下ドラム
３２に設けられた断面Ｌ字状の取り付け部材３８に上述
した磁気センサ３０が、上ドラム３４の磁気ヘッド２０
と対向するように取り付け固定される。

【００２５】これに対し、図５のように中ドラム（回転
ドラム）３６を有し、これに磁気ヘッド２０が取り付け
られると共に、その上下ドラム３２，３４が固定された
構成の回転ドラム装置を使用する場合には、上下ドラム
３２，３４の間に取り付けられたコ字状の取り付け部材
３８に磁気センサ３０が取り付け固定される。

【００２６】磁気ヘッド２０は図６Ａに示すように一対
のコア２３と、信号巻線２４とで構成され、テープ摺動
面２５ａを含むテープ摺動部２５は図６Ｂに示すように
切欠された構成となされている。コア２３は、同図Ｂに
示すように磁性体のみで構成されている単層コアであっ
ても、同図Ｃに示すように中間部にメタル２３ｂを配
し、その上下に非磁性体（セラミック）を配した積層型
コアであってもよい。

【００２７】磁気ヘッド２０は回転しているので、１回
転のなかには磁気ヘッド２０が磁気センサ３０と対向し
ている状態とそうでない状態が発生する。磁気ヘッド２
０が図３のように磁気センサ３０と対向した状態では、
この磁気ヘッド２０と磁気センサ３０とによって構成さ
れる磁気回路は図７のようになる。

【００２８】図７に示す等価回路にあって、Ｒａはテー
プ摺動部２５の磁気抵抗を、Ｒｂはバックコア（ヘッド
摺動部２５以外のコア２３）２３ａの磁気抵抗を示す。
同様に磁気センサ３０の検出コイル３２の抵抗分をＲｃ
で示す。また両者が対向しているときの磁気空隙３６に
おける磁気抵抗をＲｄ，Ｒｅで示す。ここに磁気抵抗Ｒ
ｄ，Ｒｅはコ字状コア３１の両脚とテープ摺動部２５と
の間の磁気抵抗である。

【００２９】テープ摺動部２５が摩耗すると、テープ摺
動部２５の厚みが減少するので磁気抵抗Ｒａが変化す
る。同時にテープ摺動部２５と磁気センサ３０との対向
間隙長も変化するので、これによって磁気抵抗Ｒｄ，Ｒ
ｅも変化する。したがって磁気センサ３０から磁気ヘッ
ド２０側を見た総合的な磁気抵抗の値がヘッド摩耗によ
って変化することになる。

【００３０】この磁気抵抗の変化によるインダクタンス
の変化が可変発振回路に導かれる。図８はこの発明に係
る非接触式磁気ヘッド摩耗量計測装置１０の回路系の概
要を示す。可変発振回路４０は発振用増幅素子であるト
ランジスタなどで構成された増幅段４２を有し、本例で
はこの増幅段４２に対する並列帰還路にＬＣ素子が発振
素子として接続される。容量素子であるコンデンサ４４
と並列に可変インダクタンス素子４６が接続される。こ
の可変インダクタンス素子４６が、図７に示す総合的な
インダクタンスＬｘを示す。

【００３１】インダクタンスＬｘが変動すると、それに
伴って発振周波数が変動し、その発振出力は計測回路５
０に導かれて周波数に比例したレベル（例えば電圧レベ
ル）に変換される。例えばカウンタを利用して発振周波
数がカウントされ、そのカウント値に応じた電圧に変換
される。発振周波数に比例した計測データは後段の摩耗
量算出手段５２に供給される。

【００３２】摩耗量算出手段５２内にはＣＰＵが備えら
れ、得られた計測データに基づいて磁気ヘッド２０の摩
耗量が算出される。算出された摩耗量などのデータはメ
モリ５４にストアされる他、表示手段５６に供給されて
算出値などが表示される。

【００３３】この処理とは別に、摩耗量が規定値以上に
なったとき、警報手段などの告知手段（図示はしない）
を作動させて、このまま放置すると情報を正しく記録で
きないおそれがあり、直ちにヘッドの交換をすべきこと
をユーザに知らせることもできる。規定値としては例え
ばヘッドデプスの深さが消滅する直前の値に選ぶことが
できる。例えばヘッドデプスの深さが２５ミクロン程度
であるときには２０ミクロン程度を規定値として選ぶこ
とができる。

【００３４】図８の計測処理は、例えば装置の電源が投
入された直後に行なうことができる。通常５００〜１０
００時間使用すると数１０ミクロン摩耗し、記録再生に
支障をきたすことが経験的に判っているので、この使用
時間を目安にしてその直前から計測処理を実行するよう
にソフトウエアを構築してもよい。この計測処理とは別
に摩耗量の増加に伴って記録電流の値を小さくするよう
な制御を行い、限界摩耗量（ヘッドデプスの深さに近い
値）が検出されたとき初めてヘッド交換を行なうように
することもできる。

【００３５】摩耗量の計測はドラム全周にわたって実施
することもできれば、磁気ヘッド２０が磁気センサ３０
に対峙する区間だけ実施することもできる。何れの場合
であっても図３に示すようにドラム回転軸に回転検出手
段（例えばパルス発電機ＰＧ）５８を取り付け、ここか
ら得られるドラム１回転につき１個のＰＧパルスを基準
にしてドラムの回転位置が検出される。これは、ＰＧパ
ルスの得られるタイミングとドラムに取り付けられた磁
気ヘッド２０の取り付け位置との関係が判っており、両
者の相対的位置関係が予め明らかであるからである。

【００３６】図３に示すように、上述した磁気センサ３
０を構成するコア３１に形成される巻き溝３１ａの幅Ｗ
ａは磁気ヘッド２０のギャップｇの幅Ｗｂよりも大き
く、ヘッド自体の幅Ｗｃよりも狭く選ばれている。これ
は上述したように磁気センサ３０と磁気ヘッド２０との
間で磁気空隙を作り、なおかつ磁気ヘッド２０のヘッド
摺動面２５ａの摩耗によって、磁気ヘッド２０と磁気セ
ンサ３０とで構成される磁気抵抗の値が変わるようにす
るためである。これらの具体的数値の一例を挙げると、
以下の通りである。

【００３７】 Ｗａ＝２５０μｍ、Ｗｂ＝０．５μｍ、Ｗｃ＝１．５ｍｍ 巻き溝３１ａの幅Ｗａが磁気ヘッド２０のギャップｇの
幅Ｗｂよりも狭かったり（実際このような形状は不可能
であるが）、ヘッド自体の幅Ｗｃよりも広いと、ヘッド
摩耗量を磁気抵抗の変化として正確に捉えることができ
なくなるからである。対向間隙βは検出感度に影響を与
えるから、最適な間隙値が選ばれる。

【００３８】この発明のように磁気センサ３０を利用し
てその磁気抵抗の変化からヘッド摩耗量を計測するよう
に構成した場合には、対向間隙βを設計値通りとなるよ
うに取り付け位置を微調整するだけで、高精度な摩耗量
計測を実現できる。実験によれば±１μｍの精度でヘッ
ド摩耗量を計測（予測を含む）できることが確認され
た。特に積層型コアを使用した磁気ヘッドのときは±０
μｍの精度でヘッド摩耗量を計測できることが確認され
た。磁気センサ３０自体は超小型素子であり、それ以外
は回路部品であるため計測装置規模が非常に小さなもの
となる。

【００３９】図３に示す回転磁気ヘッド装置１２におい
て、これに搭載された磁気ヘッド２０は説明の便宜上１
個の場合を示してある。実際には数個の磁気ヘッド２０
が回転方向に対して特定の間隔を保持して配置されてい
るのが普通である。このように複数の磁気ヘッドが取り
付けられているときの各ヘッド摩耗量を計測する場合で
あっても、磁気センサとしては単一の磁気センサを使用
できた方が、計測精度上、構成上得策である。

【００４０】図９はこのような点を考慮した計測装置１
０の概念図である。図の例は回転方向に対して４個の磁
気ヘッド２０Ａ〜２０Ｄが互いに所定の段差をもって配
置された例である。ドラムの端面を基準にすると図１０
のように基準となる磁気ヘッド２０Ａに対してそれぞれ
ｍ２，ｍ３，ｍ４の段差をもって同一構成の磁気ヘッド
２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄが配置される。ｇａ，ｇｂ，ｇ
ｃ，ｇｄはそれぞれのギャップを示す。ギャップｇａ〜
ｇｄの上下両端部には周知のようにガラス材２７ａ〜２
７ｄが充填されている。

【００４１】これら複数の磁気ヘッド２０に対向して配
置される磁気センサ３０は図１１に示すように構成され
る。磁気ヘッド２０の厚み（回転ドラムの軸方向）をＨ
ａとすると、磁気ヘッド２０Ａから２０Ｄまでの厚みＨ
ｂは、 Ｈｂ＝Ｈａ＋ｍ４ となる。したがって磁気センサ３０の厚みＨｃは、全て
の磁気ヘッド２０をカバーできるように、 Ｈｃ≧Ｈｂ のように選ばれる。こうすれば、１個の磁気センサ３０
だけで全ての磁気ヘッド２０に対するヘッド摩耗量を計
測できる。どの位置にある磁気ヘッド２０に対する摩耗
量計測であるかを知るために、上述したＰＧパルスが使
用される。ＰＧパルスの発生タイミングと各磁気ヘッド
の位置関係は一義的に決まるからである。

【００４２】磁気センサ３０の厚みを上述したような値
Ｈｃに選ぶと、測定すべき磁気ヘッド２０Ａ〜２０Ｄに
よって磁気空隙の磁気抵抗Ｒｃ，Ｒｄが相違し、計測精
度が異なってしまうようにも考えられるが、実際には殆
ど差がない。これはコア３１そのものの磁気抵抗が小さ
いからであると考えられる。

【００４３】上述した可変発振回路４０は半導体素子を
有するので、周囲の環境温度によってその発振周波数が
変動する。どの程度変動するかを以下に示す。まず、図
１２に示すように恒温槽６２内に磁気ヘッド２０、磁気
センサ３０そして可変発振回路４０をそれぞれ収納す
る。この状態で恒温槽６２の内部温度を変える。例えば
１０℃間隔で−５℃から４５℃まで内部温度を変化させ
ると、そのときの発振周波数は図１３に示すような曲線
となった。

【００４４】図１３からも明らかなように、常温（２５
℃）での発振周波数ｆ25がボトムとなるような放物線を
描く。このように環境温度の変化に伴って発振周波数ｆ
も変動したのでは、正確な摩耗量計測は不可能である。
上述したＡＶ機器では電源を入れてからの時間が長くな
るにしたがって装置の内部温度が上昇するから、電源投
入時と電源遮断直前とでは、摩耗量算出結果に大きな差
が生ずるおそれがある。

【００４５】ヘッド摩耗量の計測値の精度を向上させる
ためには、この環境温度の変化にも対応できる計測装置
であることが好ましい。そこでこの発明では図３に示し
たような磁気抵抗の変化を捉えて非接触式にヘッド摩耗
量を計測すると共に、さらに温度補償を考慮した計測装
置を提案するものである。

【００４６】図１と図２はそれぞれ温度補償機能を持っ
たこの発明に係る非接触式磁気ヘッド摩耗量計測装置１
０の具体例である。図３と同様にこの発明においても、
回転磁気ヘッド装置１２と対向し、しかもラップ各α以
外の任意の位置に所定の間隙βを保持して磁気センサ３
０が配される。磁気センサ３０は可変発振回路４０の発
振素子の一部を構成する。磁気ヘッド２０が磁気センサ
３０に対向したときの総合的な磁気抵抗の変化に応じて
変化する発振周波数によって最終的にヘッド突出量、換
言すればヘッド摩耗量が計測されることは上述した通り
である。

【００４７】この発明ではこの構成に加えてさらに環境
温度によって発振周波数が変動しないような温度補償手
段１００が設けられ、同じく磁気センサ３０から得られ
る温度補償情報に基づいてフィードバック制御される。

【００４８】ここで、温度補償のための発振周波数の算
出は、記録再生に使用される磁気ヘッド２０そのものを
使用することはできない。使用時間とともにヘッドが摩
耗してしまうからである。そこで、磁気ヘッド２０が存
在しないドラム面１２ａと磁気センサ３０が対向してい
るときに、温度補償用を行なうための発振周波数の計測
処理を行なうようにしたのが図１の例である。

【００４９】図１に示すように温度補償手段１００の制
御ループ内には可変発振回路４０が接続される。可変発
振回路４０に設けられた容量素子４４として可変容量素
子が使用される。この例では可変容量ダイオード（バリ
キャップ）が使用される。

【００５０】計測回路５０はディジタル計測回路として
構成され、このディジタル計測回路５０から出力され
た、そのときの発振周波数に対応する計測データ（ディ
ジタルデータ）がＤ／Ａ変換器１０２に供給されてアナ
ログレベル（例えば電圧）に変換される。

【００５１】温度補償手段１００で使用される発振周波
数は磁気ヘッド２０によって影響されない区間でのもの
で、例えば図のように磁気ヘッド２０が反対側の位置に
あるときに得られる発振周波数が使用される。この発振
周波数の変換アナログレベルが基準レベルＲＥＦとレベ
ル比較器１０４で比較される。基準レベルＲＥＦは常温
（２５℃）のときに得られる発振周波数ｆ25（図１３）
のときのアナログレベルに相当する値に設定することが
できる。

【００５２】レベル比較器１０４から得られる比較出力
によって可変容量ダイオード４４の容量値が制御され
て、温度変動に拘らず常温時の発振周波数ｆ25が維持さ
れるように制御される。温度補償動作は間欠的に行なう
こともできれば、ヘッド摩耗量計測期間中は連続的に行
なうこともできる。磁気ヘッド２０が存在しないドラム
面１２ａが磁気センサ３０に対向しているかどうかは、
ＰＧパルスの出力タイミングから判断できることは明か
である。

【００５３】磁気ヘッド２０が存在しないドラム面１２
ａを利用する代わりに、記録再生用のヘッドとは別にダ
ミーのヘッドＨDを使用することもできる。図２はその
例である。そのためには温度補償用として使用されるこ
のダミーヘッドＨDをドラム周面から突出しないように
ヘッド突出量が調整される。使用中ダミーヘッドＨDが
摩耗しないようにするためである。

【００５４】ダミーヘッドＨDが磁気センサ３０と対向
したときの発振周波数の値を読み取り、そのときの値が
基準レベルＲＥＦとなるようなフィードバック制御が行
なわれるのは図１の場合と同じである。ダミーヘッドＨ
Dが磁気センサ３０に対向する回転タイミングはＰＧパ
ルスを基準にして判断される。それ以外の構成は図１と
同じであるので、説明は割愛する。

【００５５】図１，図２あるいは図３などで示した計測
装置１０はディジタル処理が好適である。その具体例を
図１４以下に示す。図１４はディジタル処理の概念図で
あって、計測回路５０がディジタル処理系として構成さ
れる。そのため、この計測回路５０には基準クロック源
６８が設けられ、これからの基準クロックＣＫに基づい
てディジタル処理がなされる。

【００５６】ディジタル処理する場合、ドラム１回転に
対してｎ分割し、ｎ分割ごとに得られる計測データのう
ち、実際に磁気ヘッド２０が位置する分割領域の計測デ
ータに基づいてヘッド摩耗量が算出される。例えば図１
５に示すようにドラム１回転を２５６（２の８乗）に分
割して求める。

【００５７】図１６はこのような分割計測を行なうため
のディジタル計測回路５０の具体例である。端子５０ａ
には可変発振回路４０の発振出力（周波数はｆ25）Ｆａ
（図１７Ｅ）が供給され、端子５０ｂには基準クロック
源６８からのクロックＣＫ（同図Ｃ）が供給される。端
子５８ａにはドラム１回転につき１個出力されるＰＧパ
ルス（同図Ａ）を微分したパルスＦｄ（同図Ｂ）が与え
られる。

【００５８】クロックＣＫは分周回路７２で、ドラム１
回転につき２５６個のパルス（分周パルス）が得られる
ような分周比をもって分周される。分周回路７２にはリ
セットパルスとしてＰＧ微分パルスＦｄが供給されてい
るので、ドラムの回転に同期した分周パルスＰａ（同図
Ｄ）が得られる。

【００５９】発振出力Ｆａは微分回路７１で微分され、
その微分パルスＰｂ（同図Ｆ）がカウンタ７３に供給さ
れる。カウンタ７３からはリセット後に入力した微分パ
ルスＰｂのうち、１番目のパルスが入力したタイミング
に第１のカウンタパルスＰ１（同図Ｇ）が出力され、ｍ
番目のパルスが入力したタイミングに第２のカウンタパ
ルスＰｍ（同図Ｈ）が出力される。カウンタ７３には分
周パルスＰａがリセットパルスとして供給されているの
で、カウンタパルスＰ１，Ｐｍはそれぞれ分周パルスＰ
ａに同期したパルスとなる。

【００６０】カウンタパルスＰ１，Ｐｍはフリップフロ
ップ回路７４のセットパルスおよびリセットパルスとし
て供給されるので、発振出力Ｆａのｍ個分に相当する幅
をもつ計測ウインドーパルスＭ（同図Ｉ）が得られる。
この計測ウインドーパルスＭｉはドラム１回転に付き２
５６個得られる。

【００６１】計測ウインドーパルスＭｉは計測カウンタ
７５に供給され、計測ウインドーのパルス幅だけ、カウ
ンタ７５に供給されたクロックＣＫの数がカウントされ
る。発振周波数によって計測ウインドーのパルス幅が違
うので計測出力Ｘｉの値も違ってくる。計測出力Ｘｉは
ラッチ回路７６でラッチされる。そのため、第２のカウ
ンタパルスＰｍが１ビットのシフトレジスタ７７に供給
されて、第２のカウンタパルスＰｍより僅かに遅れたラ
ッチパルスＰｒ（同図Ｊ）が生成され、このラッチパル
スＰｒで計測終了後の計測出力Ｘｉがラッチされる。計
測ウインドーパルスＭ0のとき計測出力Ｘ0がラッチさ
れ、Ｍ1のときＸ1がラッチされるがごときである（同図
Ｋ）。

【００６２】また、この計測出力Ｘｉがどの位置（磁気
センサ３０を基準にしたときのドラム回転位置）での出
力であるかを知るため、分周パルスＰａがドラム回転位
置（計測角位置）を示すアドレスカウンタ７８に供給さ
れる。ドラム１回転を２５６に分割したときは８ビット
のカウンタが使用される。そしてカウンタ７８より得ら
れる計測角アドレスＡｉがラッチ回路７９でラッチされ
る（同図Ｌ）。ラッチパルスは上述と同じパルスＰｒが
使用される。

【００６３】したがって計測ウインドーパルスＭ0のと
きには計測角アドレスＡ0（００００００００）と計測
出力Ｘ0がそれぞれ対応する出力端子５２ａ，５２ｂに
得られ、例えば計測ウインドーパルスＭ255のときには
計測角アドレスＡ255（１１１１１１１１）とそのとき
の計測出力Ｘ255が得られることになる。

【００６４】これらの計測データ（計測角アドレスＡｉ
と計測出力Ｘｉ）が図１４に示す摩耗量算出手段５２に
供給され、磁気ヘッド２０が位置する区間に対応する計
測データに基づいてドラム面からのヘッド突出量が算出
される。初期ヘッド突出量（メモリ５４にストアされて
いる）と、計測したヘッド突出量から磁気ヘッド２０の
摩耗量が予測される。

【００６５】初期ヘッド突出位置から何点かの突出位置
を予め定め、それぞれの位置での発振周波数を求めるこ
とによって、ヘッド突出量と発振周波数との関係を予測
する。この予測カーブと、現に算出されたヘッド突出量
とを用いてヘッド摩耗量が算出されることになる。

【００６６】上述したように磁気ヘッド２０の幅Ｗｃが
２．５ｍｍ位であるときには、図１８に示すように角度
に換算するとおよそ２．５°に相当する。ドラム１回転
を２５６分割すると、計測角γはおよそ１．４°とな
る。その結果、計測ウインドーパルスＭｉ２個分からの
計測出力Ｘｉでヘッド突出量が算出されることになる。

【００６７】しかし、この計算はあくまで磁気ヘッド２
０のコア端面と計測ウインドーパルスＭｉのタイミング
が一致しているときの例であって、それらのタイミング
が揃っていないときには少なくとも３個の計測出力Ｘｉ
に基づいてヘッド突出量が算出されることになる。

【００６８】多数の計測出力Ｘｉに基づいてヘッド突出
量を算出できた方が摩耗量の計測精度が高まることは明
かである。つまり計測分解能が向上する。図１９以下は
計測分解能を高めて高精度にヘッド摩耗量を計測できる
ようにした例である。以下に説明する例は、図１９に示
すようにドラム１回転を２５６分割し、それらをさらに
１６分割してドラム１周について、トータル（２５６×
１６）個の計測出力Ｘｉを求め、それらよりヘッド摩耗
量を算出するようにした例である。

【００６９】ドラム１回転を２５６分割し、それらをさ
らに１６分割する方法として、以下説明する例は２５６
分割に対応した計測周期パルスＴｉを利用した場合であ
って、これをドラム１回転につき１／１６だけ順次シフ
トさせることによって、ドラム１６回転で、丁度２５６
×１６個の計測データを得ることができる。

【００７０】図２０は上述した処理を実現するためのデ
ィジタル計測回路５０の具体例を示す。端子５０ｂに供
給されるクロックＣＫが分周回路７２に供給されて第１
の分周パルスＰａ（図２１Ｂ）が形成され、これがさら
に第２の分周回路８３に供給されてドラム１回転につき
２５６パルス分だけ出力される計測周期パルスＴｉ（同
図Ｆ）が形成される。

【００７１】端子５０ａには発振出力Ｆａが与えられ、
これが微分回路７１で微分されて発振微分パルスＰｂ
（同図Ｈ）が形成され、この発振微分パルスＰｂがカウ
ンタ７３に供給されて第１と第２のカウンタパルスＰ１
とＰｍが生成される（同図Ｉ，Ｋ）。カウンタ７３には
計測周期パルスＴｉがリセットパルスとして与えられて
いるのでカウンタパルスＰ１，Ｐｍは計測周期パルスＴ
ｉに同期したものとなっている。

【００７２】カウンタパルスＰ１，Ｐｍは後段のフリッ
プフロップ回路７４に与えられて同図Ｌに示すような計
測ウインドーパルスＭｉが形成される。このパルスＭｉ
も２５６個生成されることになる。計測カウンタ７５で
は計測ウインドーパルスＭｉの区間内に供給されるクロ
ックＣＫの数がカウントされ、そのカウント値である計
測出力Ｘｉ（同図Ｍ）がラッチ回路７６でラッチされ
る。同図Ｏに示すラッチパルスＰｒは１ビットシフト用
のシフトレジスタ７７で生成されたものが使用される。

【００７３】一方、端子５８ａに供給されたＰＧ微分パ
ルスＦｄ（同図Ａ）はアドレス形成用のカウンタ８２に
供給される。上述したようにドラム１回転を２５６分割
したそれぞれの計測角に対してさらに１６分割して計測
が行なわれるが、この１６分割するときの各分割点のド
ラム回転に同期したアドレスを付すためにカウンタ８２
が設けられている。したがってこのカウンタ８２は４ビ
ットカウンタで構成され、図２２Ａ〜Ｃのようにドラム
１回転につきアドレスデータ内容が１だけ順次更新さ
れ、１６回転で元のアドレスデータＵ0に戻る。

【００７４】上述した第１の分周パルスＰａはさらにシ
フトレジスタ８１に供給され、１６パルス分のシフトパ
ルスＰｃが生成される（同図Ｃ）。このシフトパルスＰ
ｃは単位計測角を１６分割するために使用される位相シ
フトパルスであって、ドラム１回転につき１６パルスだ
け出力される。位相シフトパルスＰｃはＰＧ微分パルス
Ｆｄに同期して得られ、常に同じタイミングに位相シフ
トパルスＰｃが出力される。

【００７５】図２１Ｃに示すようにこの位相シフトパル
スＰｃは４ビットのディジタルデータであって、これが
ドラム回転アドレスＵｉと共に計測基準パルス形成手段
９０に供給される。

【００７６】図２３はこの形成手段９０の具体例であっ
て、端子９０ａを通して位相シフトパルスＰｃが４ビッ
トカウンタ９１に与えられて、順次１ビットづつ更新さ
れるディジタルデータが出力され、これが一致回路９２
において端子９０ｂより与えられたドラム回転アドレス
Ｕｉとそのデータ内容が比較される。例えば、図２１
Ｃ，Ｄのようにドラム１回転目であるときにはドラム回
転アドレスＵｉは「００００」であるのに対して、位相
シフトパルスＰｃは初期値「００００」から１パルスご
とにデータ内容（ビットデータ）が順次更新されるか
ら、この場合には最初の１パルス目の位相シフトパルス
Ｐｃ「００００」のときだけ、両データ内容が一致す
る。

【００７７】この一致パルスによってゲート回路９３が
開き、入力した位相シフトパルスＰｃそのものがゲート
される。したがって図２１Ｃ，Ｄで示すようにドラム回
転アドレスＵｉが「００００」であるときは最初のパル
スタイミングで計測基準パルスＲ0（図２１Ｅ）が出力
される。２回転目では図２５Ｃ，Ｄ，Ｅに示すように、
ドラム回転アドレスは「０００１」になるので、このと
きは２パルス目の位相シフトパルスＰｃ「０００１」が
得られるタイミングに計測基準パルスＲ1が出力され
る。これによって１回目の計測基準パルスＲ0に対しこ
の２回目の計測基準パルスＲ1は１パルス分だけシフト
されて出力されることが判る。したがって計測角γで言
えば１／１６だけずれた位置が計測基準パルスＲ1の位
置となる。

【００７８】図２０に示すように計測基準パルスＲｉは
分周回路８３にそのリセットパルスとして供給されるの
で、計測基準パルスＲｉが入力してから分周動作が行な
われるようになり、これで計測基準パルスＲｉに同期し
て計測周期パルスＴｉが生成されることが判る。

【００７９】その結果、図２１の場合（ドラム１回転
目）では０番目の位相シフトパルスＰｃに同期して計測
基準パルスＲｉが生成され、これと計測ウインドーパル
スＭｉの関係は図２４Ａ，Ｅのようになる。

【００８０】同様に図２５の場合（ドラム２回転目）で
は１番目の位相シフトパルスＰｃに同期して計測基準パ
ルスＲｉが生成され、そのときの計測ウインドーパルス
Ｍｉとの関係は図２４Ｂ，Ｆのようになる。そして、ド
ラム１６回転目では１５番目の位相シフトパルスＰｃに
同期して計測基準パルスＲ15が生成されるので、図２４
Ｄ，Ｈの関係が得られる。

【００８１】このように計測基準パルスＲｉ、したがっ
て計測周期パルスＴｉの生成タイミングがドラム回転に
よって順次シフトすることによってドラムの計測位置が
同じ計測角γの中でも徐々にシフトされるので、１６回
転目になると計測角γを１６等分したそれぞれの位置で
の計測データＸｉが得られる。

【００８２】分周パルスＴｉは計測角アドレス用カウン
タ８４にも供給されて１回転２５６アドレス（計測角ア
ドレス）Ｌｉが生成される。このカウンタ８４は計測基
準パルスＲｉによってリセットされるから、ドラム１回
転ごとにアドレスの生成が繰り返される。計測角アドレ
スＬｉはラッチ回路８５でラッチされ、この計測角アド
レスＬｉを使用することによって現在の計測データＸｉ
がどの計測角でのデータであるかを判別できる。

【００８３】計測基準パルスＲｉはさらにラッチ回路８
６に供給され、ドラム回転アドレスＵｉの内容がラッチ
され、これはさらにラッチパルスＰｒによって再度ラッ
チされる。ラッチ回路８７でラッチされたドラム回転ア
ドレスＵｉによって何回転目の計測データであるかを判
別できる。したがって端子５２ａ，５２ｂ，５２ｃに得
られる計測データＸｉ、ドラム回転アドレスＵｉおよび
計測角アドレスＬｉによって、ドラム１周を２５６×１
６個に設定した計測位置のどの位置におけるデータが摩
耗量算出手段５２に与えられているかを確実に判別でき
る。

【００８４】この発明に係るヘッド摩耗量計測装置は、
上述したように回転磁気ヘッドを持つ装置であればその
全てに適用できることは明かである。

【００８５】

【発明の効果】以上のように、この発明に係る非接触式
磁気ヘッド摩耗量計測装置では、回転磁気ヘッド装置と
は非接触状態で磁気センサを配置し、この磁気センサを
含む磁気回路の磁気抵抗の変化を検出することによっ
て、磁気ヘッドのドラム面からの突出量、したがってヘ
ッド摩耗量を計測するようにしたものである。

【００８６】これによれば、接触子などを使用した接触
式計測装置に比べ被測定磁気ヘッドの損傷を未然に防止
できる。またレーザ光などを使用した非接触計測装置と
は異なり、磁気抵抗変化によってヘッド摩耗量を計測す
るようにしたので、計測精度が高く、しかも計測装置自
体小型化できるので、その取り付け位置に制約を受ける
ことなく搭載できる特徴を有する。したがってドラム径
の小さな回転ドラム装置に対しても容易に適用できる。

【００８７】さらにこの発明では可変発振回路として温
度補償機能のついた可変発振回路を使用するようにした
ものである。これによれば環境温度が変動したとしても
常に常温での発振周波数となるように制御できるので、
環境温度が変動したときでも常に正しいヘッド摩耗量を
計測できる。その結果環境温度に影響を受けない高精度
なヘッド摩耗量計測を実現できる特徴を有する。計測デ
ータの処理もディジタル式であるため回路系の小型化、
高精度化を図れるなどの特徴を有する。したがってこの
発明はＶＴＲ，ＤＡＴ，データレコーダなどのＡＶ機器
に適用して極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る温度補償付きの非接触式磁気ヘ
ッド摩耗量計測装置の一例を示す要部の系統図である。

【図２】この発明に係る温度補償付きの非接触式磁気ヘ
ッド摩耗量計測装置の他の例を示す要部の系統図であ
る。

【図３】この発明の説明に供する非接触式磁気ヘッド摩
擦量計測装置の概要を示す概念図である。

【図４】回転磁気ヘッド装置の一例を示す構成図であ
る。

【図５】回転磁気ヘッド装置の一例を示す構成図であ
る。

【図６】被計測用磁気ヘッドの構成図である。

【図７】磁気ヘッドと磁気センサを含めた等価磁気回路
図である。

【図８】非接触式磁気ヘッド摩擦量計測装置の一形態を
示す系統図である。

【図９】複数の磁気ヘッドを使用したときの図１と同様
な概念を示す概念図である。

【図１０】図７の展開図である。

【図１１】図７を側面から見た配置図である。

【図１２】環境温度変化に伴う周波数変動測定装置の図
である。

【図１３】温度と発振周波数との関係を示す特性図であ
る。

【図１４】ディジタル式磁気ヘッド摩擦量計測装置の概
念図である。

【図１５】ドラム１周に対する計測角の関係を示す図で
ある。

【図１６】非接触式磁気ヘッド摩擦量計測装置で使用さ
れる計測回路の一例を示す系統図である。

【図１７】その動作説明図である。

【図１８】磁気ヘッドと計測範囲の関係を示す図であ
る。

【図１９】計測の高分解能化の説明図である。

【図２０】そのためのディジタル計測回路の一例を示す
系統図である。

【図２１】その動作説明用の波形図である。

【図２２】ドラムアドレス生成例を示す波形図である。

【図２３】計測基準パルス形成手段の系統図である。

【図２４】位相シフトによる高分解能化のための動作波
形図である。

【図２５】ディジタル計測説明用波形図である。

【符号の説明】

１０ 計測装置 １２ 回転磁気ヘッド装置 １４ テープ ２０ 磁気ヘッド ３０ 磁気センサ ４０ 可変発振回路 ４４ 可変容量ダイオード ５０ 計測回路 ５２ 摩擦量算出手段 ５４ メモリ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気ヘッドが取り付けられた回転磁気ヘ
   ッド装置と対向し、かつ磁気テープのラップ角外に非接
   触状態で磁気センサが配置され、 この磁気センサは可変発振回路素子の一部として使用さ
   れ、 上記磁気ヘッドが上記磁気センサと対向する回転位置で
   の発振周波数の変化によって上記磁気ヘッドの摩耗量が
   計測されるようになされると共に、 上記可変発振回路には温度補償手段が設けられたことを
   特徴とする非接触式磁気ヘッド摩耗量計測装置。
2. 【請求項２】 上記回転磁気ヘッド装置として回転ドラ
   ムが使用され、 上記磁気ヘッドが取り付けられていないドラム面が上記
   磁気センサに対向したときの発振周波数を基準にして温
   度補償が行なわれるようになされたことを特徴とする請
   求項１記載の非接触式磁気ヘッド摩耗量計測装置。
3. 【請求項３】 上記回転磁気ヘッド装置には磁気テープ
   と接触しないダミーヘッドが取り付けられ、 このダミーヘッドが上記磁気センサに対向したときの発
   振周波数を基準にして温度補償が行なわれるようになさ
   れたことを特徴とする請求項１記載の非接触式磁気ヘッ
   ド摩耗量計測装置。
4. 【請求項４】 上記可変発振回路の容量素子として可変
   容量素子が使用されると共に、 基準温度での発振周波数に対応したレベルを基準レベル
   として発振周波数の変換レベルと比較するレベル比較器
   を有し、 このレベル比較出力によって上記可変容量素子が制御さ
   れて上記可変発振回路の温度補償が行なわれるようにな
   されたことを特徴とする請求項１記載の非接触式磁気ヘ
   ッド摩耗量計測装置。
5. 【請求項５】 上記磁気センサはコ字状コアと、その巻
   き溝に巻かれた検出コイルとで構成され、 上記巻き溝の幅は、上記磁気ヘッドのギャップ幅よりも
   広く、磁気ヘッドの幅よりも狭くなされたことを特徴と
   する請求項１記載の非接触式磁気ヘッド摩耗量計測装
   置。
6. 【請求項６】 磁気ヘッドが取り付けられた回転磁気ヘ
   ッド装置と対向し、かつ磁気テープのラップ角外に非接
   触状態で配置され、可変発振回路素子の一部として使用
   される磁気センサと、上記磁気ヘッドが上記磁気センサ
   と対向する回転位置での発振周波数の変化によって上記
   磁気ヘッドの摩耗量に対応する計測データが出力される
   ディジタル計測手段と、 この計測データに基づいて磁気ヘッドの摩耗量を算出す
   る摩耗量算出手段とで構成されたことを特徴とする非接
   触式磁気ヘッド摩耗量計測装置。
7. 【請求項７】 上記ディジタル計測手段では、回転磁気
   ヘッド装置の１回転をｎ分割して各分割点での発振出力
   を求め、 これらの発振出力から磁気ヘッドの摩耗量が検出される
   ようになされたことを特徴とする請求項６記載の非接触
   式磁気ヘッド摩耗量計測装置。
8. 【請求項８】 上記回転磁気ヘッド装置の１回転をｎ分
   割した信号に基づいてこれをさらにｍ分割することによ
   って、ｎ×ｍ個の発振出力を求め、 この発振出力から磁気ヘッドの摩耗量が検出されるよう
   になされたことを特徴とする請求項６記載の非接触式磁
   気ヘッド摩耗量計測装置。