KR890000355B1 - 신호의 자기기록 및 재생장치와 이에 부속된 자기 변환 헤드 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

신호의 자기기록 및 재생장치와 이에 부속된 자기 변환 헤드
제1도는 일정한 곡률반경의 테이프 접촉면을 가지는 자기헤드에 대한 구성도.
제2도는 본 발명에 따른 장치에 적합한 자기헤드의 테이프 접촉면의 변화에 대한 도시도.
제3도는 제2도에 도시된 바와같은 윤곽을 가지는 자기헤드의 여러 영역에서의 곡률반경 R의 값에 대한 도시도.
제4도는 제2도에 도시된 바와같은 윤곽을 가지는 자기헤드의 여러 영역에서의 접촉압력에 대한 도시도.
제5도는 가장 가까운 포물선에 관하여 본 발명에 다른 헤드 윤곽에 대한 편차를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 테이프 접촉면 2 : 자기헤드
4 : 자기레코드 운반체 5 : 공급릴
6 : 감는 릴 8, 8' : 테이프-안내수단
R1 : 곡류반경 2θ : 랩각
W(x) : 형태의 윤곽 x : 위치좌표
R(x) : 국부 곡류 반경
본 발명은 자기 변환 헤드에 의해 가요성의 기록 매체상에 신호를 자기적으로 기록, 재생하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 가요성 기록매체의 연속부를 헤드의 표면과 물리적으로 접촉시키는 이송 및 안내 수단을 가지며, 상기 헤드 표면을 굴곡으로 되어 있으며 비자기 변환 갭을 가진다.
또한, 본 발명은 가요성의 기록매체에 신호를 기록, 재생하기 위한 자기 변환 헤드에 관한 것이며, 상기 기록매체는 변환 헤드의 굴곡 접촉 표면을 통과하며, 변환 헤드는 기록매체의 이동방향과 교차하는 비자기 변환 갭을 가진다.
특히 고밀도로 가요성 기록 운반체상에 신호를 연속적으로 기록 및 재생하려는 경우에는, 변환 갭의 영역내에 있는 변환 헤드와 기록매체사이의 공간이 최소로, 바람직하기로는 0으로 되는 것이 최소 신호손실을 얻기 위해서 중요하다. 마지막으로 언급한 요건을 만족하는 영역(소위 접촉면)은 헤드와 기록 운반체사이의 거리가 그들의 각 표면은 합성 거치른 정도의 약 3배보다 작은 영역으로 정의한다(이때의 변환 헤드는 비 접촉형이다). 더 큰 값을 갖는 영역은 표면사이에 공기 필름이 있는 것으로 가정한다(이때의 변환 헤드는 "유체 포일 베어링(fluind foil bearing)"형이다).
가요성 기록매체와 작용하는 신호를 기록 및 재생하기 위한 장치에 있어서, 다수의 변수들의 상호작용은 이러한 헤드와 기록매체 사이의 최소거리를 유지하는데에 대한 예견성 및 가능성에 상당한 영향을 줄 것이다. 이러한 거리에 영향을 주는 변수에는 그 중에서도 특히 기록매체와 대향하는 헤드표면의 윤곽, 변환 헤드와 기록매체 사이의 상대속도, 테이프 인장력, 그리고 함께 굽힘강도를 결정하는 두께, 탄성계수 및 횡단수축율(포아슨율(poisson's ratio))같은 변수들이 포함된다.
종래의 자기헤드는 통상 일정한 반경을 가지는 윤곽이 제공되는 굴곡 접촉 표면을 가진다. 헤드 표면과 기록매체 사이의 공기 필름의 두께 h0는 에이.에젤 및 에이취.지.엘로드2세의 이론에 따라 다음과 같이 결정될 수 있다(참조 : The Theory of the Infin itely Wide, Perfectly Flexible Foil, Bearing, Journal of Basic Engineering, Transactions A.S.M.E, series D, Vol, 87, 1965, pp 831-836)
Figure kpo00001
여기서 η = 기록매체가 이동하고 있는 매질(보통공기)의 점성계수
U = 헤드에 대한 기록매체의 상대속도
T = 테이프 인장력(=당기는 힘/테이프 폭)
R = 헤드윤곽의 반경
KH= 헤드주위에서 테이프가 둘러싸인 각도와 기록 운반체의 폭 및 굽힘강도에 관계되는 모델상수.
주어진 기록 및 재생장치에 대해 h0를 최소화하고 주어진 자기테이프를 기록매체로 사용할 수 있는 한가지 가능성은 그 내부에서(기록매체가 이동하고 있는 매질의 점성계수 η, 그것의 속도 U, 테이프 인장력 T 및 상수 KH가 고정된 경우에)곡률반경 R을 작게 하는 것이다. 그러나, 이것은 몇가지 약점을 가지고 있다.
원통형 윤곽에 대한 국부 접촉압력 P는 다음과 같이 표현할 수 있다.
P=T/R
여기서 T=테이프 인장력, R=윤곽의 반경
이것은 윤곽 반경이 감소함에 따라 국부 접촉압력 P는 더 커지는 것을 의미하며,
또한
Figure kpo00002
(여기서 h=국부 마멸깊이, l=통과될 테이프 길이, k와 α는 모델상수)로 표현될 수 있는 마멸율이며,
Figure kpo00003
는 R의 감소에 따라 증가한다는 것을 의미한다.
갭 깊이는 마멸과정동안 변화되는 가장 중요한 변수중의 하나이다. 최대 변환기능을 위해서는 작은 갭 깊이가 바람직하다. 마멸율이 커지면 커질수록 마멸의 깊이는 더 빨리 갭 깊이를 넘어서게 될 것이며, 따라서 헤드는 쓸모없게 될 것이다.
헤드의 사용에 대한 최대 내구성은 더 큰 갭 깊이를 가지는 헤드를 디자인 하므로써 확장될 수 있지만, 이로 말미암아 질이 떨어질 것이다.
따라서 하나의 변수(반경 R)로 공기 필름의 두께와 접촉압력을 서로에 무관하게 최소화시키는 것은 불가능하다.
본 발명의 목적은 변환 갭 영역내에서 접촉압력이 감소될 수 있는 변환헤드를 가지는 상술한 종류의 자기 기록 재생장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 서두에서 기술한 바와같은 장치를 제공하는 것으로서, 상기 장치는 기록매체를 갖는 변환 헤드의 접촉면의 곡률반경이 변환 갭의 인접영역에서 최대값을 가지며 또 기록매체의 이동방향에 따라 변환 갭의 양측상에서, 적어도 주어진 지점으로부터 연속적으로 감소하므로, 갭 영역에서의 접촉압력이 갭 영역으로부터 가장 멀리 떨어진 위치보다 더 작게 되는 특징을 가지고 있다. 곡률반경은 적절하게 변환헤드로 부터 연속적으로 감소한다.
이런 특별한 형태의 헤드윤곽으로서 변환 갭의 영역에서 최소 접촉압력이 얻어지므로 마멸율은 변환갭에서 감소되는 반면, 갭 영역너머 마멸이 최소 역할을 담당하는 접촉영역의 연부에서는 접촉압력이 커진다. 접촉압력에서의 이러한(높은) 구비의 결과로서, 헤드에 대해 기록 운반체가 낮은 국부 접촉압력에도 불구하고, 변환갭의 영역내에서 양호하게 계합하도록 공기 필름이 변환 갭 영역내에서 붕괴된다는 것을 알 수 있었다. 더불어 갭 영역의 외부(견부)에 더 큰 접촉압력을 제공하는 것은 마모영역이 장기간이 지난 후에만 갭에 이를 것이며 따라서 이러한 기간후에만 갭 길이의 감소가 일어나리라는 것을 의미한다. 이상적인 경우에 있어서 헤드의 소요수명시간은 상기 기간내가 되며, 신호를 기록 및 재생하기 위한 장치는 소정의 수명시간동안 최대 전달 능력으로서 동작할 수 있다.
본 발명은 또한 두번째 어구에서 기술한 바와같은 자기 변환헤드를 제공하는것으로서, 상기 장치는 변환 갭에 인접한 영역의 양측에서는 더 작은 값을 가지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 설명을 할 것이다.
제1도의 측면도에 도시된 공지된 자기헤드(2)의 테이프 접촉표면(1)은 일정한 곡률반경 R1을 가진다. 변환 갭(3)은 테이프 접촉면(1)의 중심부에 나타나 있다. 자기레코드 운반체(4)(이 경우에는 자기테이프)는 공급 릴(5)로부터 감는(take-up) 릴(6)과 선 a 및 b로 한정된 부분에서 자기테이프(4)가 래핑(wrapping) 각 2θ에 걸쳐 접촉면(1)과 접촉하도록 하는 테이프-안내수단(8, 8)A로 전달된다. 테이프 접촉면(1)의 윤곽은 원형이며 일정한 곡률반경 R1을 가진다.
최적의 자기변환을 이행하기 위해서는 테이프와 자석 갭 사이에 어떠한 공기필름(기체 역학적 윤활)도 나타나지 않아야 한다. 이것은 이론적으로 마멸이 항상 최적의 접촉과 함께 일어난다는 것을 의미한다.
접촉에 대한 압축을 감소시키므로 인한 마멸율의 감소는 상기 요건이 만족되기만 하면 가능하게 된다.
원형 윤곽의 경우에 마멸율의 감소는 반경을 증가시키므로서 얻어진다. 그러나, 주어진 반경이상에서는 공기 필름이 형성될 것이다.
한편 마찰력의 영향을 무시하면 작은 랩각에 대한 다음 근사식이 사용된다.
Figure kpo00004
여기서 R : 국부 곡률반경
W : 자기헤드의 접촉면으로부터의 테이프 운동
X : 위치좌표
접촉압력 P(x)는
Figure kpo00005
여기서 p(x) = 접촉 압력 분포
w(x) = 접촉면의 윤곽
Figure kpo00006
T = 테이프 인장력
또는
Figure kpo00007
위의 근사식으로 반경 R의 원형 윤곽은 다음과 같은 근사식으로 표현될 수 있다.
W(x) = W2X2
여기서
Figure kpo00008
그리고
Figure kpo00009
일정
다음 관계식을 접촉면의 길이의 반인 L과 랩각의 반인 θ사이에서 응용한다.
Figure kpo00010
또는
Figure kpo00011
여기에서 최대반경이 또한 유도될 수 있다.
즉,
Figure kpo00012
여기서 2Lmax = 최대 접촉면의 길이(예를 들어 헤드의 폭)
2θmin = 최소 랩각
[실시예]
8㎜의 헤드 폭의 경우, Lmax=4가 되고 랩각 θ는 10
Figure kpo00013
=0.2 라디안이 된다. 따라서, Rmax = 4/0.2 = 20㎜
또한 마멸과정동안 접촉면의 길이가 증가되고 랩각은 감소되어서 반경은 증가하고 따라서 공기 필름이 형성된다.
가변 곡률에 대한 윤곽으로써 서로에 무관한 접촉면의 길이, 랩각 및 갭에 대한 접촉압축을 규정하는 것이 이론적으로 가능하다.
임의의 연속적인 윤곽은 다음과 같이 표현할 수 있다.
Figure kpo00014
대칭적 윤곽의 경우에는 i가 홀수인 경우 wi = θ 이다
윤곽계수 wi(i는 짝수)는 주변조건으로부터 결정될 수 있다. 3가지 주변조건으로 제한하며, 즉
1.
Figure kpo00015
2. P(0) = P0
3. W(0) = 0로 제한하면,
그 형태의 윤곽은
W(z) = W0+ W2X2+ W4X4를 만족할 것이다. 여기서,
Figure kpo00016
이때 국부 곡률반경은
Figure kpo00017
그리고 관련 접촉압력은
Figure kpo00018
예 :
Figure kpo00019
형태의 윤곽W(x) = W0+ W2X2+ W4X4은 제2도에 기준숫자 10으로 표시된 선으로서 도시된다.
이 윤곽의 국부 곡률반경은 제3도의 기준숫자 11로 표시된 선으로서 도시되며, 국부 접촉압력은 제4도에 기준숫자 12로 표시된다. 갭 위치 X = 0 양측상에서의 두 최대압력 및 갭 위치 영역에서의 최소압력의 형태는 제4도에서 알 수 있다.
변화하는 곡률을 가지는 윤곽은 두가지 방법으로 원형 윤곽과 비교될 수 있다.
1) 형태를 정확히 규정하기 위해서 가장 가까운 원으로부터의 편차.
2) 반경 R = T/P0의 원이 사용된다면 공기필름 및 접촉면의 길이
가장 가까운 원으로 부터의 편차
계산을 간단히 하기 위해 가장 가까운 포물선을 사용한다. 이것은 작은 랩각에 대해 그리고 포물선과 원사이에 차이가 무시되는 경우에 대해 가능하다.
g(x) = g0+ g2x2를 다음 기준에 따라 가장 가까운 포물선으로 정의한다.
Figure kpo00020
계수 g0및 g2는 조건
Figure kpo00021
에 따른다. 그러므로,
Figure kpo00022
미분함수로서 정의한 편차를 해석하기 위해
Figure kpo00023
미분함수는 다음 영위치를 가지게 된다.
Figure kpo00024
미분함수는 다음 특성을 가지게 된다.
Figure kpo00025
Figure kpo00026
그리고
Figure kpo00027
여기서 구간 x 는 -L ≤ x ≤ L 이다.
Figure kpo00028
국부 최대값
Figure kpo00029
연부에서의 근사 최소값
Figure kpo00030
여기에서 선택된 예의 경우에는 다음과 같다(제5도 참조)
Figure kpo00031
접촉면이 길이가 1㎜에 달하는 윤곽 w(x)는
Figure kpo00032
인 가장 가까운 원에 대해 (또는 g(x) = -2.1×10-6+73.4 x2[1/m]로 정의된 포물선에 대해) ~2.1, 2.4 및 6 마이크로미터의 편차를 가진다.

Claims (8)

  1. 굴곡된 매체 접촉표면을 포함하며 변환 갭을 가지는 자기헤드와, 갭에서 접촉표면과 가요성 이동 기록매체를 물리적으로 접촉시키기 위한 이송 및 안내수단을 구비하여, 가요성 기록매체와 협동으로 되기에 적절한 장치에 있어서, 동작하는 동안에, 갭 영역에서의 접촉압력이 갭으로부터 떨어진 위치에서의 접촉압력보다 작게 되도록 하기 위해, 접촉표면은 갭 영역에서 최대치의 곡률반경을 가지며, 갭의 양편에서 최대값으로부터 갭 영역으로부터 떨어진 위치에서 최소값이 되도록 감소하는 것을 특징으로 하는 신호의 자기기록 및 재생장치.
  2. 제1항에 있어서, 곡률반경이 변환갭으로부터 연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 신호의 자기기록 및 재생장치.
  3. 제1항에 있어서, 변환 갭 영역내의 접촉압력이 갭으로부터 가장 멀리 떨어진 위치보다 적어도 2백만큼 작은 것을 특징으로 하는 신호의 자기기록 및 재생장치.
  4. 제1항에 있어서, 곡률반경의 감소인수는 2와 10사이가 되는 것을 특징으로 하는 신호의 자기기록 및 재생장치.
  5. 제1항에 있어서, 최대 곡률반경은 20㎜ 이하이고 최소 곡률반경은 2㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 신호의 자기기록 및 재생장치.
  6. 제1항에 있어서, 기록매체가 변환갭을 향해 이동하는 영역에 해당하는 헤드 일부측의 곡률반경의 감소는 기록매체가 변환 갭으로부터 멀리 이동하는 영역에 해당하는 헤드 일부측의 곡률반경의 감소와 다른 것을 특징으로 하는 신호의 자기기록 및 재생장치.
  7. 굴곡된 테이프 접촉면 및 변환 갭을 가지는 자기헤드로서, 청구범위 제1항, 2항, 3항, 4항, 5항, 6항중의 어느 한 항에 청구된 장치에 사용되는 자기헤드에 있어서, 테이프 접촉면의 곡률반경이 변환 갭 근처에서 최대값에서부터 감소하는 것을 특징으로 하는 신호의 자기헤드.
  8. 변환헤드는 굴곡된 접촉면위를 통과하는 연성기록매체상에 신호를 기록 또는 재생하고, 기록매체의 이동방향과 교차하는 비자기 변환갭을 가지는 자기 변환헤드에 있어서, 접촉면의 곡률반경이 변환갭과 인접한 영역에서 최대값을 가지며, 기록매체의 이동방향으로 상기 영역의 양쪽에서는 더 작은 값을 가지는 것을 특징으로 하는 자기변환 헤드.
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