JPH09212835A - 回転シリンダ装置及び記録又は再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で且つ高精度な回転シリンダ装置を提供
する。 【解決手段】 磁気ヘッド５を所定位置に備えた回転シ
リンダ１と磁気テープを案内走行させる固定シリンダ２
とが、中心軸３を介して同軸に配置される。中心軸３の
周面適所に構成された動圧軸受と回転シリンダ１の回転
駆動用モータ部とを備える。磁気ヘッド５を介してテー
プ負荷により発生する動圧軸受の回転中心まわりのモー
メントと、モータ部における駆動マグネット１２のスラ
スト方向の吸引力により発生する回転中心まわりのモー
メントとが等しくなるように、駆動マグネット１２の吸
引力を設定する。特に、モータ部において固定シリンダ
２側に固定されたバックヨーク１７を有し、バックヨー
ク１７とモータ基板１５の間に非磁性材で成るスペーサ
２４を介置し、駆動マグネット１２とバックヨーク１７
が所定距離だけ隔置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録又は再生装置
に係り、特に小型・軽量且つ高精度を要求される音響機
器或いは映像機器等に使用する回転シリンダ装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の回転シリンダ装置におい
て、軸受として例えば特開昭６３−２６９３１４号公報
に記載されているような玉軸受が用いられている。シリ
ンダ回転数が高速化するにつれて、このような玉軸受で
は騒音や振動が増大して大きな問題となっていた。そこ
で近年、特開昭６１−２４１５１９号公報に記載されて
いるように動圧型流体軸受を用いたものが注目されてい
る。

【０００３】ここで、回転シリンダ装置における動圧流
体軸受について、図６を用いて説明する。同図におい
て、１は上シリンダ、３はシャフトであり、このシャフ
ト３は上シリンダ１に圧入されている。シャフト３の外
周面には所謂ヘリンボーン型の溝４ａ，４ｂが形成され
ている。また、上シリンダ１の周縁部にはヘッド５がヘ
ッド取付ビス１０によって固定されると共に、ベンティ
ングビス９によってヘッド５の高さ方向の微調整がなさ
れるようになっている。上シリンダ１にはまた、モータ
取付ビス１３によってスペーサ１４を介してロータヨー
ク１１が取り付けられており、このロータヨーク１１に
は駆動マグネット１２が取り付けられている。更に、上
ドラム１の内径面にトランス・ロータ２０が接着されて
おり、リード線１９によって結線されている。

【０００４】一方また、図６において、２は下シリン
ダ、６はスリーブであり、このスリーブ６は下シリンダ
２に圧入されている。スリーブ６の中心部にはシャフト
３を挿通させる孔が形成され、その下端にはスラスト受
ホルダ８に保持されたスラスト受７が取り付けられてい
る。スリーブ６の内径面とシャフト３には軸受隙間が設
けられており、その軸受隙間にはオイル等の潤滑剤が保
持され、スリーブ６の円滑な回転運動が可能となってい
る。ここで、スラスト受７は、例えばジルコニア等の硬
度の高い材質で形成されており、摩擦による磨耗は殆ど
生じない。また、スリーブ６の外周面にはトランス・ス
テータ２１が接着されており、このトランス・ステータ
２１とトランス・ロータ２０とによってロータリトラン
ス２２が形成される。

【０００５】下シリンダ２の内部にてバックヨーク１７
とモータ基板１５とが、非磁性材で形成されたビス１８
に共締めされており、モータ基板１５にはモータコイル
１６が固定されている。モータコイル１６は駆動マグネ
ット１２と所定の間隔をおいて対向するように配置され
ている。

【０００６】次に、上記回転シリンダ装置の動作につい
て述べる。モータコイル１６を通電すると、駆動マグネ
ット１２に回転力が発生して上シリンダ１が回転する。
このときスリーブ６の内径面とシャフト３のラジアル受
面との軸受隙間に毛細管現象によって保持されている潤
滑剤の圧力が、シャフト３のラジアル受面に構成された
溝４ａ，４ｂのポンピング作用によって高くなる。これ
によりスリーブ６はシャフト３に対して非接触状態を保
ちながらラジアル方向に支持され、これにより該シャフ
ト３のまわりに回転する。一方、スラスト方向の支持
は、シャフト３の球状の先端部とスラスト受７とのピボ
ット接触によってなされている。

【０００７】上シリンダ１の回転により、ヘッド５が磁
気テープ上を走査することにより、ヘリカルスキャン方
式の記録及び再生が行われる。なお、磁気ヘッド５と下
シリンダ２側との信号のやり取りはロータリトランス２
２を介して行っている。

【０００８】図６に示した回転シリンダ装置のモータ構
成としては、偏平・面対向型でバックヨークが回転しな
い所謂ヨーク固定タイプであるが、この他には図７に示
すような偏平・面対向型でバックヨークが回転するよう
にしたヨーク回転タイプ等がある。このヨーク回転タイ
プは、図７に示すようにバックヨーク１７はトランス・
ロータ２０の下端部に取り付けられており、駆動マグネ
ット１２と同一に回転する構造となっている。

【０００９】以上のような構成の動圧流体軸受の特徴と
して軸（シャフト３）とスリーブ６が非接触であること
から、玉軸受に比べて軸受騒音が究めて低く、高速回転
の回転シリンダ装置に対して極めて有効である。その反
面、軸受剛性が玉軸受に比べ約一桁程度低いため、所望
の剛性を確保するために動圧発生溝４ａ，４ｂの幅を広
くしたり、シャフト３とスリーブ６の隙間を小さくし、
或いは潤滑剤の粘度を高くする等の工夫がなされてい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た動圧流体軸受を用いた従来例では、回転シリンダ装置
の更なる小型化の要請からシャフト３の長さが短くな
り、このため動圧発生溝４ａ，４ｂの幅を大きくするの
は実質的に困難である。また、シャフト３及びスリーブ
６の隙間を狭くすると軸トルクの損失が増大する上、そ
のような隙間管理が困難となって量産性が損なわれる。
更に、潤滑剤の粘度を上げると特に低温域でのトルク損
失が増大する等の問題が生じ易く、所望の剛性を確保す
ることが困難な状況になっていた。

【００１１】そこで、本出願に係る発明の目的は、小型
で且つ高精度な回転シリンダ装置を提供することを目的
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の回転シリンダ装
置は、磁気ヘッドを所定位置に備えた回転シリンダと磁
気テープを案内走行させる固定シリンダとが、中心軸を
介して同軸に配置されて成る回転シリンダ装置におい
て、前記中心軸の周面適所に構成された動圧軸受と前記
回転シリンダの回転駆動用モータ部とを備え、前記磁気
ヘッドを介してテープ負荷により発生する前記動圧軸受
の回転中心まわりのモーメントと、前記モータ部におけ
る駆動マグネットのスラスト方向の吸引力により発生す
る前記回転中心まわりのモーメントとが等しくなるよう
に、前記駆動マグネットの吸引力を設定したものであ
る。

【００１３】また、本発明の回転シリンダ装置におい
て、前記モータ部において前記固定シリンダ側に固定さ
れたバックヨークを有し、このバックヨークとモータ基
板の間に非磁性材で成るスペーサを介置し、前記駆動マ
グネットと前記バックヨークが所定距離だけ隔置され
る。

【００１４】また、本発明の回転シリンダ装置におい
て、前記モータ部において前記回転シリンダ側に固定さ
れたバックヨークを有し、このバックヨークに対向する
ように前記固定シリンダ適所にマグネットを設けたもの
である。

【００１５】

【作用】本発明によれば、ヨーク固定タイプの偏平・面
対向モータを用いた動圧軸受回転シリンダ装置におい
て、ステータヨークとモータコイルの間にスペーサを取
り付け、モータ部の吸引力によるシャフト（中心軸）の
回転中心まわりのモーメントと上シリンダ（回転シリン
ダ）にかかる負荷によるシャフトの回転中心まわりのモ
ーメントとを等しく作用させる。或いはまた、ヨーク回
転タイプの偏平・面対向モータを用いた動圧軸受回転シ
リンダ装置において、ステータヨークと下シリンダ（固
定シリンダ）の間に吸引力発生用マグネットを取り付
け、このマグネットによって発生する吸引力によるシャ
フトの回転中心まわりのモーメントと回転シリンダにか
かる負荷によるシャフトの回転中心まわりのモーメント
とを等しく作用させる。

【００１６】かかる構成において、テープ負荷によるシ
ャフトの回転中心まわりのモーメントを相殺するような
モーメントを吸引力発生用マグネットによって作用させ
ることで、動圧軸受にかかる負担を軽減できるため、低
い剛性での軸受設計が可能となり、小型で高精度な回転
シリンダ装置を効率的に実現できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４に基づき、本発
明による回転シリンダ装置の第１の実施形態を説明す
る。

【００１８】ここで先ず、本発明に係る回転シリンダ装
置を備えた記録又は再生装置の全体構成例を説明する。
図１及び図２において、記録又は再生装置１００は、回
転シリンダ装置１０１を備えている。この回転シリンダ
装置１０１はメインシャーシ１０２の所定位置に配置さ
れ、一方、メインシャーシ１０２に対してスライド可能
（図１、両矢印参照）に構成されたスライドシャーシ１
０３にはテープリール等が配置される。つまり、この例
ではメインシャーシ１０２及びスライドシャーシ１０３
を別体構造とし、スライドシャーシ１０３（カセット載
置部材）に装着したテープカセット２００を回転シリン
ダ装置１０１に対して進退させる（図１及び図２に示し
た状態が、それぞれ対応する）構成としたものである。

【００１９】また、記録又は再生装置１００は、キャプ
スタン１０４、キャプスタンモータ１０５、回転シリン
ダ装置１０１に対するテープ進入側におけるテープ引出
用のテープガイド部材１０６及び回転シリンダ装置１０
１に対するテープ出側におけるテープ引出用のテープガ
イド部材１０７等を備えている。

【００２０】記録又は再生装置１００におけるテープロ
ーディング動作は、図１に示すようにスライドシャーシ
１０３上にテープカセット２００が装着された後、テー
プガイド部材１０６及び１０７によってテープカセット
２００の開口部２００ａから磁気テープ２０１が引き出
されていくと同時に、スライドシャーシ１０３が回転シ
リンダ装置１０１に向かってスライド移動する。そし
て、図２のように回転シリンダ装置１０１が相対的に開
口部２００ａ内に配置されると共に、テープガイド部材
１０６及び１０７によって磁気テープ２０１が回転シリ
ンダ装置１０１の周面に巻き付けられる。かくして、こ
の記録又は再生装置１００によれば、磁気テープ２０１
を所定のテープパスに沿って走行させることにより、記
録又は再生を行うことができる。

【００２１】さて、上記概略説明した本発明に係る記録
又は再生装置１００に用いられる回転シリンダ装置１０
１の詳細構成を説明する。図３は、本発明の特徴を最も
良く表わす実施形態におけるシリンダ装置の断面図であ
る。この実施形態は、ヨーク固定タイプの偏平・面対向
モータを用いた動圧流体軸受を有するシリンダ装置の例
とする。

【００２２】図３において、１は上シリンダ、３はシャ
フトであり、このシャフト３は上シリンダ１に圧入され
ている。シャフト３の外周面にはヘリンボーン型の動圧
発生溝４ａ，４ｂが形成されている。また、上シリンダ
１の周縁部にはヘッド５がヘッド取付ビス１０によって
固定されると共に、ベンティングビス９によってヘッド
５の高さ方向の微調整がなされるようになっている。上
シリンダ１にはまた、モータ取付ビス１３によってスペ
ーサ１４を介してロータヨーク１１が取り付けられてお
り、このロータヨーク１１には駆動マグネット１２が取
り付けられている。更に、上ドラム１の内径面にトラン
ス・ロータ２０が接着されており、リード線１９によっ
て結線されている。

【００２３】一方また、図３において、２は下シリン
ダ、６はスリーブであり、このスリーブ６は下シリンダ
２に圧入されている。スリーブ６の中心部にはシャフト
３を挿通させる孔が形成され、その下端にはスラスト受
ホルダ８に保持されたスラスト受７が取り付けられてい
る。スリーブ６の内径面とシャフト３には軸受隙間が設
けられており、その軸受隙間にはオイル等の潤滑剤が保
持され、スリーブ６の円滑な回転運動が可能となってい
る。ここで、スラスト受７は、例えばジルコニア等の硬
度の高い材質で形成されており、摩擦による磨耗は殆ど
生じない。また、スリーブ６の外周面にはトランス・ス
テータ２１が接着されており、このトランス・ステータ
２１とトランス・ロータ２０とによってロータリトラン
ス２２が形成される。

【００２４】下シリンダ２の内部にてバックヨーク１７
とモータ基板１５とが、非磁性材で形成されたビス１８
に共締めされており、モータ基板１５にはモータコイル
１６が固定されている。モータコイル１６は駆動マグネ
ット１２と所定の間隔をおいて対向するように配置され
ている。

【００２５】次に、回転シリンダ装置１０１の動作につ
いて述べる。モータコイル１６を通電すると、駆動マグ
ネット１２に回転力が発生して上シリンダ１が回転す
る。このときスリーブ６の内径面とシャフト３のラジア
ル受面との軸受隙間に毛細管現象によって保持されてい
る潤滑剤の圧力が、シャフト３のラジアル受面に構成さ
れた動圧発生溝４ａ，４ｂのポンピング作用によって高
くなる。これによりスリーブ６はシャフト３に対して非
接触状態を保ちながらラジアル方向に支持され、これに
より該シャフト３のまわりに回転する。一方、スラスト
方向の支持は、シャフト３の球状の先端部とスラスト受
７とのピボット接触によってなされている。

【００２６】上シリンダ１の回転により、ヘッド５が磁
気テープ上を走査することにより、ヘリカルスキャン方
式の記録及び再生が行われる。なお、磁気ヘッド５と下
シリンダ２側との信号のやり取りはロータリトランス２
２を介して行っている。

【００２７】次に、図４を参照して、この実施形態によ
る回転シリンダ装置１０１においてテープ負荷Ｆがかか
った場合のシャフト３の回転中心まわりのモーメントの
釣合いについて説明する。なお、図４において、モーメ
ントの釣合の説明に必要な部品のみ記載し、その他の部
品は省略するものとする。また、図４において、図３の
ものと同一部材には同一符号が付されている。

【００２８】図４において、回転シリンダ装置１０１に
かかる負荷Ｆは、テープ巻付け時のテンションに相当す
るものであり、ヘッド５に集中してかかるものと仮定す
る。テープ２３とヘッド５が接触する点を負荷ポイント
Ｐとし、またこのＰ点から水平方向のシャフト３の中心
線との交点をＡ、シャフト３の回転中心をＯ、上側軸受
部４Ａの動圧発生中心をＢ、下側軸受部４Ｂの動圧発生
中心をＣ、駆動マグネット１２の吸引力の発生中心をＤ
とする。

【００２９】さて、Ａ点にテープ負荷Ｆが作用すると、
上下軸受の剛性により、Ｂ点及びＣ点に反力ｆ1 及びｆ
2 がそれぞれ発生する。また、駆動マグネット１２には
Ｄ点に吸引力Ｆ’が作用している。これらの力によるシ
ャフト３の回転中心Ｏまわりのモーメントの釣合の式は
次のようになる。 Ｆ＊ＯＡ＋ｍ＝ｆ1 ＊ＯＢ＋ｆ2 ＊ＯＣ＋Ｆ”＊ＯＤ （１） ここに、ｍはシリンダ装置の動バランスが及ぼすモーメ
ントを表している。また、Ｆ’とＦ”の間には次の関係
がある。 Ｆ”＝Ｆ’＊ｃｏｓθ （２）

【００３０】（１）式において、（ｆ1 ＊ＯＢ）と（ｆ
2 ＊ＯＣ）は、軸受剛性によって決定される値である。
軸受剛性に関するモーメントとしてＭで表わすと、
（１）式は次式となる。 Ｆ＊ＯＡ＋ｍ＝Ｍ＋Ｆ”＊ＯＤ （３） この（３）式においてＦ”を大きくとることにより、軸
受剛性Ｍは小さい値で釣り合うが、Ｆ”を大きくすると
スラスト受にかかる負担が増大して軸受トルク損失が増
える。従って、Ｆ”は可能な限り小さい値が望ましい。

【００３１】さて、本実施形態では、Ｆ＊ＯＡ＝Ｆ”＊
ＯＤとなるように吸引力Ｆ’を設定することで、軸受剛
性を低く設定すると共に、トルク損失も小さくすること
を可能とした。即ち、そのような吸引力Ｆ’を設定する
ために、図示のようにバックヨーク１７及びモータ基板
１５間に非磁性材で形成されたモータスペーサ２４を配
置し、駆動マグネット１２とバックヨーク１７を所定の
距離だけ離すことで実現している。

【００３２】なお、本実施形態では、スラスト軸受とし
てスラスト受７によるピポット受の例を説明したが、こ
れをスパイラル状グループを用いた動圧スラスト軸受と
した場合も同様の作用効果を得ることができ、ラジアル
及びスラスト両軸受の効率的な設計が可能となる。

【００３３】図５は、本発明による回転シリンダ装置の
第２の実施形態を示している。この実施形態は、ヨーク
回転タイプの偏平・面対向モータを用いた動圧軸受を有
するシリンダ装置の例とする。

【００３４】ところで、ヨーク回転タイプのモータにあ
っては、バックヨーク１７はトランス・ロータ２０の下
端部に取り付けられており、駆動マグネット１２と一体
的に回転する。バックヨーク１７自体が回転側に支持さ
れているため、スラスト方向には吸引力は生じず、この
ため回転シリンダ装置１０１にかかるモーメントはすべ
て軸受で支えなければならない。

【００３５】そこで、本実施形態では、下シリンダ２に
おけるバックヨーク１７と対向する位置にスラストマグ
ネット２５を取り付けている。この例では、図示のよう
に下シリンダ２の適所にスラストマグネット２５を埋設
するようにしているが、かかるスラストマグネット２５
と駆動マグネット１２との間に第１の実施形態の場合と
同様なスラスト方向の吸引力を生じさせる。このように
吸引力を作用させ、その場合、前述した（１）〜（３）
式に従って軸受剛性を低く設定すると共に、トルク損失
も小さくするように該吸引力を設定し、これにより軸受
にかかる負担を軽減している。ここで、スラストマグネ
ット２５の磁力の強さは、第１の実施形態の場合と同様
に、テープ負荷によるモーメントと吸引力によるモーメ
ントが等しくなるように設定している。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転シリンダ装置にかかるテープ負荷による軸受の回転
中心まわりのモーメントと、スラスト方向のマグネット
による軸受の回転中心まわりのモーメントが等しくなる
ように吸引力発生用マグネットの磁力を設定し、即ちこ
れら２つのモーメントが相殺するように吸引力発生用マ
グネットの磁力を設定することにより、軸受にかかるテ
ープ負荷による負担を軽減でき、低い剛性での軸受設計
が可能となり、小型で高精度なシリンダ装置を効率的に
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転シリンダ装置を備えた記録又は再
生装置の全体構成例を示す平面図である。

【図２】本発明の回転シリンダ装置を備えた記録又は再
生装置の全体構成例を示す平面図である。

【図３】本発明の回転シリンダ装置の第１実施形態にお
ける縦断面図である。

【図４】本発明の回転シリンダ装置の第１実施形態にお
けるテープ負荷によるモーメントの作用を説明する縦断
面図である。

【図５】本発明の回転シリンダ装置の第２実施形態にお
ける縦断面図である。

【図６】従来の回転シリンダ装置の構成例を示す縦断面
図である。

【図７】従来の別の回転シリンダ装置の構成例を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

１ 上シリンダ ２ 下シリンダ ３ シャフト ４ａ 上側の動圧発生溝 ４ｂ 下側の動圧発生溝 ５ ヘッド ６ スリーブ ７ スラスト受 ８ スラスト受ホルダ ９ ベンディングビス １０ ヘッド取り付けビス １１ ロータヨーク １２ ロータマグネット １３ ロータ取り付けビス １４ スペーサ １５ モータ基板 １６ モータコイル １７ バックヨーク １８ モータ取り付けビス １９ リード線 ２０ トランス・ロータ ２１ トランス・ステータ ２２ ロータリートランス ２３ テープ ２４ モータスペーサ ２５ スラストマグネット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気ヘッドを所定位置に備えた回転シリ
   ンダと磁気テープを案内走行させる固定シリンダとが、
   中心軸を介して同軸に配置されて成る回転シリンダ装置
   において、 前記中心軸の周面適所に構成された動圧軸受と前記回転
   シリンダの回転駆動用モータ部とを備え、前記磁気ヘッ
   ドを介してテープ負荷により発生する前記動圧軸受の回
   転中心まわりのモーメントと、前記モータ部における駆
   動マグネットのスラスト方向の吸引力により発生する前
   記回転中心まわりのモーメントとが等しくなるように、
   前記駆動マグネットの吸引力を設定したことを特徴とす
   る回転シリンダ装置。
2. 【請求項２】 前記モータ部において前記固定シリンダ
   側に固定されたバックヨークを有し、このバックヨーク
   とモータ基板の間に非磁性材で成るスペーサを介置し、
   前記駆動マグネットと前記バックヨークが所定距離だけ
   隔置されることを特徴とする請求項１に記載の回転シリ
   ンダ装置。
3. 【請求項３】 前記モータ部において前記回転シリンダ
   側に固定されたバックヨークを有し、このバックヨーク
   に対向するように前記固定シリンダ適所にマグネットを
   設けたことを特徴とする請求項１に記載の回転シリンダ
   装置。
4. 【請求項４】 磁気テープに対して情報の記録又は再生
   を行うための磁気ヘッドを有する請求項１〜３のいずれ
   かに記載の回転シリンダ装置と、 前記磁気テープを収納するカセットを装着し、該カセッ
   トを前記回転シリンダ装置に対して進退可能に支持する
   カセット載置部材と、 前記磁気テープを前記カセットから引き出して、該磁気
   テープを所定テープパスに沿って走行させるようにした
   テープガイド部材と、を備えたことを特徴とする記録又
   は再生装置。