テープヘッド

テープヘッドは、電気信号を磁気変動に、またはその逆に変換するためにテープレコーダで使用されるトランスデューサの一種です。また、クレジットカードの裏面にある磁気テープは他の磁気テープと同じ方法でデータを保存するため、クレジット/デビット/ギフトカードの読み取りにも使用できます。カセット、リールツーリールテープ、8トラック、VHSテープ、さらにフロッピーディスクや最新のハードディスクもすべて、物理学の同じ原理を使用して情報を保存および読み取ります。媒体はパターンで磁化されます。その後、電磁石上を一定の速度で移動します。動いているテープは変化する磁場を運んでいるので、ヘッドに変化する電圧を誘導します。その後、その電圧を増幅してオーディオの場合はスピーカーに接続したり、デジタルデータの場合は測定して「1」とゼロに分類することができます。

動作原理

テープヘッドの電磁配置は一般にすべてのタイプで類似していますが、物理設計はアプリケーションによってかなり異なります。たとえば、ビデオカセットレコーダー（VCR）はヘリカルスキャンを実装する回転ヘッドを使用しますが、ほとんどのオーディオレコーダーには固定ヘッドがあります。ヘッドは、ドーナツ型またはドーナツ型に配置された磁性材料のコアで構成され、その中に非常に狭いギャップが挿入されています。このギャップは、金などの反磁性材料で満たされています。これは、空気よりも磁束をギャップから磁気テープ媒体に強制的に押し出し、また、磁気テープ媒体から空気を空気よりもギャップに強制的に押し出す。したがって、磁束はテープを磁化するか、そのポイントでコイルに通電します。ギャップの反対側のコアの周りに巻かれたワイヤのコイルは、装置の電気側に接続します。基本的なヘッド設計は完全に可逆的です。ギャップの可変磁場はコイルに電流を誘導し、コイルの電流はギャップに磁場を誘導します。

可逆性

ヘッドは原則的にリバーシブルであり、実際には非常に頻繁に使用されますが、再生フェーズと録音フェーズで異なる望ましい特性があります。これらの1つは、コイルのインピーダンスです。再生では、高インピーダンスを優先し、低インピーダンスを記録します。最良のテープレコーダーでは、これらの望ましい特性を損なうことを避けるために、別個のヘッドが使用されます。録音用と再生用に別々のヘッドを持つことには、録音中のオフテープモニタリングなど、他の利点もあります。

ヘッドギャップ幅

ヘッドギャップの幅も重要です-ギャップが狭いほど、ヘッドは良くなります-ギャップが狭いと、磁区での転写がはるかに良くなります（再生ヘッドの場合、高周波信号での出力が大きくなることに相当します）。狭いギャップが望ましいことは、コアの背面に狭いV字型の溝を形成し、V溝がちょうど破られるまで前面を削ってほとんどの実用的なヘッドを作ることを意味します。この方法で、マイクロメートルのオーダーのギャップが達成可能です。

一方、レコードヘッドには、再生ヘッドのギャップの6倍のギャップが通常あります。これにより、テープを磁化する磁束が大きくなります。カセットデッキの理想的なギャップサイズは次のとおりです。広い記録ヘッドギャップと狭い再生ヘッド。大きなギャップは周波数応答に影響を与えません。これは、「イメージ」の大部分がギャップの後縁によって作成されるためです。記録/再生ヘッドを組み合わせた場合、通常、再生専用ヘッドの3倍のサイズギャップがあります。

特に磁気記録では、狭いヘッドギャップのマイナス面もあります。ヘッドギャップが狭いほど、テープ上の信号の直線性を維持するためにより多くのバイアス信号を使用する必要があり、特にテープ速度が遅い場合、高周波ヘッドルームまたはSOL（飽和出力レベル）が減少します。この理由から、メーカーは、意図したテープ速度とヘッドギャップの間の妥協点を見つける必要があります。

タイプ

ヘッドの物理的な設計は、ヘッドが固定されているか回転しているかによって異なります。どちらの場合でも、頭の過度の摩耗を避けるために、ギャップが存在する頭の顔は、強く摩耗し、非常に滑らかでなければなりません。また、ヘッドギャップの構築方法により、ヘッドの摩耗がギャップを広げる傾向があり、時間が経つにつれてヘッドのパフォーマンスが低下することがわかります。ヘッドの垂直方向のアライメント（方位角）も忠実に再現するために記録と再生の間で一致している必要があり、ギャップは最高周波数応答のためにできる限り正確に垂直に近い必要があります。ほとんどのテープ搬送機構では、ヘッドの方位角を機械的に微調整できます。これは、自動回路で実現できる場合もあります。特定の種類の結晶材料のピエゾ効果を利用して実際の機械的方位調整を実行します。

回転ヘッド

ビデオレコーダー、デジタルオーディオテープ、およびその他のアプリケーションで使用される回転再生ヘッドは、低い全体的なテープ転送速度を維持しながら高い相対ヘッド/テープ速度を実現するために使用されます。 1つまたは複数のトランスデューサーが、テープに対して斜めに設定された回転ドラムに取り付けられています。ドラムは、テープがテープを通過する速度と比較して急速に回転するため、トランスデューサは、固定ヘッドのようにテープに沿って直線的にではなく、テープ全体のストライプのパスを記述します。このようなヘリカルスキャンヘッドの摩耗特性はさらに重要であり、高度に研磨されたヘッドとテープが必要です。回転ヘッドの電気信号は誘導的または容量的に結合されます-ヘッドコイルへの直接接続はありません。

頭を消す

消去ヘッドは、記録ヘッドまたは再生ヘッドと同様の方法で構築されますが、ギャップがはるかに大きく、より頻繁に2つの大きなギャップがあります。消去ヘッドは、高周波ソース（通常はACバイアスを提供するのと同じオシレーター）からの録音中に電力が供給されます。一部の安価なカセットレコーダーの設計では、消去ヘッドは永久磁石であり、記録中にのみ機械的に移動して移動するテープと接触します。永久磁石消去ヘッドは、DCバイアスを装備したマシンでも使用されることがあります。

オズボーンヘッド

バイアス信号とオーディオ信号の両方を同じ録音ヘッドに供給する代わりに、いくつかのブランドのオーディオテープレコーダー、特にTandberg、Akaiおよびその米国のいとこRobertsは、録音とは反対側のテープに別のバイアスヘッドを使用しました頭;このシステムはクロスフィールドと呼ばれていました。

ヘッド材料

記録および再生ヘッドは、伝統的に柔らかい鉄で作られています（優れた記録および再生特性には、柔らかさが不可欠です）。この材料は非常に優れた電気音響特性を備えていますが、かなり急速に摩耗し、結果として性能が低下します。一部のハイエンドレコーダーは、耐摩耗性に優れた非常に硬い素材でありながら、優れた電気音響特性を備えたフェライト製のヘッドを採用しています。その2つの主な欠点は、脆く損傷しやすいことと、バルクハウゼン効果によりノイズ出力がはるかに高いことです。最近では、よりエキゾチックな素材が登場し、一部には伝統的な素材の両方の長所を提供するセラミックが含まれています。

クリーニング

使用すると、テープがゆるんでヘッドが汚れます。ビデオヘッドクリーナーは、ビデオまたはオーディオのクリーニング、またはトラックヘッドの消去または制御に使用できます。

フォトギャラリー

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