专利名称：磁性胶片图象区的记录头和接口的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁记录和重放头，特别是涉及将其用于在摄影条形胶片(filmstrips)的影象区中的磁性胶片(MOF，即magnetics-on-film)层上记录和读出信息，并且特别涉及到这种磁头的结构和安装，从而使之能在摄影机或其他条形胶片处理装置中与相对较硬的条形胶片和MOF层实现高度的一致性。
在共同转让的美国专利4,933,780和4,977,419号中公开了一种摄影胶片，它具有覆盖住胶片的非感光乳剂侧的一个实际上透明的磁性层(称为MOF层)，以及在该层上的专用记录区或轨迹，用于在专用的纵向延伸轨迹上记录诸如胶片种类、胶片速度、胶片曝光信息等等信息，并且记录与曝光的影象帧的随后的处理及使用(例如印片)时有关的信息。在上述的系统中，可以在制造胶片时记录信息，并且可以利用MOF层在使用摄影机时在某些轨迹上读出和/或记录信息，以及在洗印加工期间读出和/或记录与印片有关的信息。信息中可以包括语音信息或是与摄影场面相关的音响，并且可以用数字或摸拟格式记录在某些轨迹上。在′419和′780号专利中，专用的摄影机记录轨迹和记录头是这样设置的，即在沿着胶片纵向边沿并位于影象帧中的MOF轨迹的外侧的轨迹中进行记录。在本申请人的美国专利5,276,472号中提出了一种在图象帧区之内的MOF层的某些轨迹上记录伴音的可能性。
若要在静止摄影机(still camera)中在摄影胶片的磁性涂层的轨迹上或是在影象帧区内的磁性涂层条上读出和记录信息，需要解决与其他装置中所应考虑到的不同问题。为了满足普通消费者的需要，便携式手提静止摄影机要尽可能地做到小巧和轻便，其内部的有限空间限制了磁记录/重放头和胶片驱动系统的尺寸和位置。此外，胶片标题记录和读出接口与上述的′780号专利中所述的那种用于数字磁带驱动及盘驱动的接口也是完全不同的。在影象帧区中，为了保证影象质量，必须避免擦伤感光乳剂层或MOF层以及胶片片基。
在磁带驱动装置中，磁带在张力作用下可以充分弯曲，从而在磁带传送方向和磁带的横向方向上适应磁头的外形。在盘驱动装置中，头飘浮在当盘高速旋转时其扁平表面上产生的空气膜上。
磁带是非常薄的，并且实际上没有刚性，摄影胶片比日常用于记录和重现的普通磁带要厚得多。若把胶片从盒中取出来，片条呈现出较对高的刚性，并且在其宽度方向上有很明显的横向弯曲，使胶片的非感光乳剂侧形成凸面。另外，展开的条形胶片的胶片非感光乳剂侧沿着其长度方向也是形成凸起的弯曲状。后一种弯曲现象主要是由于芯体的卷曲造成的，因为条形胶片一直是紧绕在胶片盒的卷轴上的。
在条形胶片宽度上的横向弯曲主要是由于有多层的感光乳剂和MOF层(如果有的话)造成的。多层的感光乳剂(以及可能有的MOF层)与醋酸纤维素、PET或PEN材料的胶片片基具有不同的伸展特性。这种横向弯曲还受到被称为鞍形弯曲的挠曲现象的影响。条形胶片横向弯曲的程度还取决于环境条件因素，包括胶片存放的时间和温度、相对湿度以及胶片的厚度。由于横向弯曲，很难在一个较宽的多轨迹记录头的整个宽度上实现良好的接触或配合。为了获得可靠的读、写信号，磁头必须与磁性涂层紧靠着。诸如胶片卷曲等等的任何变位都会改变磁头与磁性涂层之间的关系，从而会降低信号的可靠性。
如果把摄影条形胶片20包绕在一个例如在磁带用的磁头50中常用的那种圆柱形外表面52上，就可以在很大程度上减少上述的横向弯曲。如
图1所示，在正常情况下，条形胶片20在胶片传送路径的胶片平面上被沿着箭头54，56方向所施加的张力拉紧。磁头50的外表面52透入胶片平面，而条形胶片20沿着虚线60包绕在外表面52上。
如果忽视了头50的外表面透入胶片平面的问题，就不能实现条形胶片20的面与圆柱形表面52的紧密配合或是接触。以微英寸为单位在虚线60处对条形胶片与圆柱形表面52横向接触的空隙变化情况所做的测量如图2中所示。在本例中，磁头50是一个半径13mm(0.523英寸)的圆柱形表面，并且可以用一个玻璃制成的模型来演示。在虚线60处的圆柱形表面以1°和3°的包角(W.A.)透入条形胶片20的胶片平面。并且在图1中箭头54、56的方向上各施加55克的胶片张力。
一种专用于MOF层的记录系统要求沿着虚线60的空隙距离小于20微英寸，也就是在胶片MOF层的横向上要小于此距离，这样才能保证特定的记录/重现性能。如图2所示，在配合区中，接口的顶点部分在绝大部分范围内都超过了20微英寸的空隙，仅有两个窄区(区1和区2)例外。如果把包角改为3°或3°以上，配合区仍集中在靠近条形胶片边沿内的大约1mm范围内。和上述情况一样，配合区很窄，而二者间的间隔却加宽了。同时沿着虚线60的最大距离仍然具有大于20微英寸的、无法接受的空隙。
如图3所示，对于一个没有感光乳剂侧支撑件(负载＝0)的接口来说，沿着虚线60的空隙距离在0至500微英寸之间变化。如果在感光乳剂侧增大作用力，预期可以明显地缩小沿虚线60的空隙距离。感光乳剂侧的支撑体由一种低摩擦系数的材料例如无纺聚脂纤维材料构成，并且支撑在一个诸如硅橡胶制成的可塑性底座上，以便在正对着圆柱形磁头表面并与虚线60对齐的方向上对条形胶片的感光乳剂侧施加0至50克分布范围的压力。然而，即使在50克的压力负载下，在5mm至8.7mm间的虚线60部分的空隙仍大于可接受的空隙。从这种改善空隙的实验来看，对影象区采用压力板的支撑方式可能会擦伤感光乳剂层，这种可能会降低照片影象的质量。
在静止摄影机中的另一个特有的问题是，在针对MOF层记录和重现信息时，胶片只是在短时间内推进一个有限的距离。通常是采用步进驱动电机来逐个影象帧地移动条形胶片，而不是象磁带记录方式中那样对介质而言具有稳定、均匀的推进状态。记录和重现必须在胶片将要离开记录头的那一瞬时状态期间完成。为了在这种条件下实现最佳的磁记录，磁头必须保持与MOF层接触，其间隙小于20微英寸，最好是小于10微英寸。
在其他公知装置中用于保持磁头与磁性涂层间所需关系的技术手段不适合用于静止摄影机中的条形胶片，特别是不适合用于小型摄影机。例如在有声电影摄影机中，在一个边沿上具有磁性条的电影胶片通常是绕着一个鼓连续移动的，利用一个紧靠着鼓的磁头来记录信息。鼓为胶片提供了一种刚性的支撑，消除了胶片的卷曲，并且确保了磁头与胶片的稳定关系。虽然象声鼓这样的固定支撑可以产生满意的效果，但是，静止摄影机中的空间限制决定了这种支撑是不可取的。此外，在上述的瞬时条件下，这种鼓/磁头的接口也是不适用的。
不仅如此，在静止摄影机系统中，由于底片在洗印加工过程中有时会被剪掉，以及在上述′780和′419号专利中所述的某些其他原因，有时希望把与摄影机拍摄到的与照片影象相关并且紧密吻合的信息记录下来。在有声电影摄影机中，记录的信息是与影象分开的，以便相对于曝光期间的间歇运动而在记录期间实现胶片的连续运动。
总地来说，与摄影胶片上的记录有关的现有技术需要在面对记录头的一侧为记录介质提供压力板支撑体，并且要连续移动记录介质以确保可靠的记录。在美国专利5,097,278号中描述了在摄影机中的各种结构，用于与相对设置的压力板配合安装一个与胶片传送路径和胶片平面相关的磁头。在上述780号专利中，采用了不同的方式，在其中摄影机的记录/重现头是相对于一个舱室定位的，该舱室用于收容一种改进的胶片盒。磁头压住通过胶片盒进口(lip)内的一个开口暴露出来的胶片的MOF层，同时把胶片支撑和压平在进口之内，感光乳剂压住一个盖住了胶片盒进口的下部凸缘的、由遮光丝绒材料制成的柔性支撑体。
要想把磁头接口技术应用在小型静止摄影机中，所遇到的另一个问题是胶片是在脉动的张力下(即跳动或缓进式运动)按逐个帧的方式运动的。当拉力脉冲被加在静止的胶片上时，胶片的张力状态会急剧变化。在传统的磁带记录器中，这种状态会使接口变得不稳定。控制胶片张力的一种可能性是连续地激励伺服控制系统。然而，为了维持对胶片的张力，这样做会使摄影机电池消耗大量功率，因此是不可取的。
本发明的目的是为了解决在摄影机或其他的条形胶片处理、传送等装置中在条形胶片的MOF层上记录和重现信息时所遇到的上述问题，并且要避免损坏影象帧区中的胶片。
因此，本发明的主题是提高磁记录和/或重现头与胶片的MOF层的配合性能，以便在MOF层的影象区中的多个轨迹上精确地记录和/或重现信息，并且对摄影影象的质量不产生有害影响。
本发明的第一方面是在一种记录/重现装置中实现的，该装置用于接收细长的条形胶片，并且在胶片的磁层上记录与条形胶片的影象帧相关的信息或是从其上重现该信息，在所述胶片的横向上具有横向弯曲，并且在胶片表面上涂有基本上透明的磁层，并且该装置最好包括引导装置，用于在一个胶片平面内的胶片传送路径中通过一个记录和重现腔从供片器向卷片器推进胶片，以及一个在胶片的横向上与引导装置对齐并且相对于上述腔对齐的磁头，用于在胶片横向上的特定位置接触胶片的磁层，以便记录或重现信息，该磁头的位置被设置成使磁头透入胶片平面，从而把胶片转向腔内并且包绕在磁头上，该磁头在胶片的传送和横向方向上具有仿形的轮廓，用于确保磁头与胶片的磁层在特定的位置上密切地配合。
按照本发明的另一方面，磁头是由一种多头结构构成的，它包括安装在一个支撑体上的直线阵列的多个记录和/或重现头，从而在条形胶片的横向上展开，其中的每个磁记录/重现头在胶片的传送和横向方向上是仿形的，以便当胶片在胶片传送路径中的腔部出现时使其符合胶片的横向弯曲。
按照本发明的再一方面，多个记录/重现头被装配成多个锥台的形状，其中包括在胶片横向方向上的内部区域支撑着多个有效头间隙(active head gap)的内侧锥台，以及在胶片横向方向上处于内侧锥台两侧的至少各另一个外侧锥台。
锥台和有效磁头间隙在胶片横向方向上具有仿形的高度轮廓，使其透入胶片平面并且把胶片包绕在腔内的锥台上，在胶片横向方向上的曲面高度轮廓确保了有效磁头间隙与磁层轨迹的相互配合。
磁头的仿形轮廓最好是这样来实现，即配合着引导装置来安装磁头，并且使用一种体现胶片横向弯曲的研磨条，在胶片的传送路径中通过引导装置去研磨多个锥台和有效磁头间隙，以便把锥台的高度研磨成与上述横向弯曲相符的曲率。或者，也可以通过利用机械加工或其他制造方法把锥台制成所需的形状，从而形成磁头的仿形轮廓。
本发明在摄影机内可以最佳地实施，其中的条形胶片是通过一个摄影机曝光门传送的，以便使胶片上处于MOF层另一侧上的感光层中的影象帧曝光。本发明也可以用在与制造胶片有关的其他条形胶片传送装置中，用于在某些轨迹上预先记录信息，或是用于处理曝光后的胶片，从而使影象帧显影，或是在利用影象帧制作正片时在其他轨迹上记录其他信息，以及用于其他可能的用途，从而在轨迹中写入信息或是从轨迹中读出信息，并且在MOF层的选定轨迹上读出或记录信息。
按照本发明的各种特征，一种在胶片传送路径中的磁头-胶片接口得以实现，它可以在多头轨迹的宽度上以及各个磁头间隙周围的大面积范围内实现紧密的接触配合。磁头-胶片接口可以在可能出现的胶片横向弯曲范围内进行操作。不仅如此，本发明还提供了一种在胶片被逐个帧地推进时不受胶片张力的瞬变特性影响的稳定的记录接口。另外，这种接口不需要感光乳剂侧的支撑体，因而不会对影象帧区中的MOF层产生明显的表面损伤。
以下将结合附图进一步说明本发明，从中可以看出本发明的上述和其他要点、优点和特征。
图1是一个透视图，表示了在一个连续半径磁头上包绕胶片以减少其横向弯曲的情况；图2表示以1°和3°的包角在一个典型的连续半径范围磁头上包绕胶片时，沿着虚线处的胶片空隙横向分布曲线；图3表示以3°的包角在一个典型的连续半径磁头上包绕胶片并且施加三个不同的压力时，沿着虚线处的胶片空隙横向分布曲线；图4是一个透视图，表示摄影机的胶片轨迹和一个与腔相联系的片门框架，腔内用于接收由于与磁头的接触而被弯曲的胶片；
图5是一个局部截面图，表示了胶片传送路径、磁头、摄影机胶片轨道中的腔接口、片门框架、以及台板；图6是多轨迹磁头相对于图4中的摄影机胶片轨道腔和片门框架的相对位置的顶视图；图7是按照本发明的一个实施例构成的多头阵列的锥台的投影图；图8是一个实施例的多磁头阵列透视图，磁头可以按图7的锥台来构形，并且按照本发明的方式来仿形；图9是一个图表，说明了在按照本发明进行仿形加工的连续步骤期间，多轨迹磁头阵列的锥台的断面分布；图10是根据按照本发明其他实施例制造的多轨迹磁头阵列及其玻璃模型所测得的一个数据表；图11是用计算机绘制的一个具有一对外侧稳定锥台的8轨迹有效间隙的、根据本发明图7实施例的多头阵列的透视图，其锥台顶部具有大直径的长椭球面形状，锥台被研磨成与腔接口中的条形胶片的横向弯曲相匹配，并且，还表示了该8个磁头中的一个示例性的磁头在研磨前后的形状。
图12示出了按照本发明在腔接口中把一个8轨迹磁头阵列研磨成与胶片的横向弯曲相符的形状时，从磁头锥台的顶部观察其配合图形时所见到的干涉图；图13是从一个具有图7和11的实施例中的那种附加锥台的8轨迹磁头的锥台顶部观察到的配合图形的干涉图；图14是另一实施例的透视图，其中示出了与腔相联系的一种修改的摄影机胶片轨道和片门框架，在腔内接收由于与磁头的接触而被弯曲了的胶片。
根据图1-3中所述的实验数据，可以证实，把胶片20按一定的包角卷绕在记录头上只能使MOF轨迹与多磁头阵列得到有限的和局部的配合，如果在正对着虚线60所指的区域在胶片的乳剂侧提供压力板，还可以改善这种配合。然而，对于沿着虚线60的所有轨迹来说，总是不可能实现完全的配合。按照本发明，不需要使用压力板就可以实现多头阵列与MOF层的良好配合。
图4-8示出了本发明的第一实施例，它是在一个静止摄影机中实施的，摄影机具有构成了胶片传送路径的摄影机胶片轨道和片门框架10。片门框架10具有设在细长通道26中用于接收胶片20的平行胶片轨道12和14以及与细长通道26横向设置的弯曲凹部或腔16。按照本发明，胶片20被包绕在通过台板40中的空隙42伸入腔16的一个多磁头阵列30上。记录头30由一个另外的鞍座或磁头支撑体38支撑在空隙42中。
胶片20从供片侧22在胶片轨道12、14之间和片门框架10与台板40之间延伸，经过摄影机曝光片门18和腔16到达卷片侧24。在摄影机曝光片门18中，胶片20由轨道12、14支撑，并且在轨道12、14和压板或台板40之间被压平在胶片平面之内。
这样来看，胶片是被如此地装配和定位的，使其总是呈现凸起的横向弯曲，凸起的顶部伸向片门框架10中的细长通道26。台板40(图5中示出了其局部)是可收缩的或是固定的，并且可以延伸于整个或部分片门框架10的长度上，这取决于摄影机后盖和胶片加载的设计结构。在定位或加载时，台板40在供片侧22到卷片侧24之间的片门框架10的长度上延伸，并且关闭框架10中的细长通道26，从而限定了胶片传送路径。把胶片20封闭在细长通道26与台板40之间的空隙所限定的胶片传送路径中，特别是，通过胶片边沿与轨道12、14的接触，趋向于产生很大的张力，使得胶片的横向卷曲趋向于展平。
这样，处于加载位置的台板40就把胶片的横向弯曲限制在由台40表面、轨道12、14和片门框架10所限定的空间之内，不会使影象帧区内的胶片乳胶层接触到细长通道26而被损伤。这种小型摄影机胶片传送路径的结构和原理在现有技术中是公知的。
现在来看本发明的第一方面，对片门框架10和台板40进行了修改以便提供一个安装多磁头阵列30的位置，从而获得良好的配合，并且不会对胶片形成任何额外的张力，也不必使用靠板或滚轴一类的部件来对胶片的乳剂层一侧施加压力或负载。在这一方面，把一个腔16设计成连续的曲面，例如局部的圆柱或椭圆曲面，使其凹陷到胶片轨道12和14所确定的平面以下，凹陷深度小于5mm。腔16在胶片传送方向上的延伸范围约为10到20mm，并且横跨胶片20的胶片传送路径的宽度。胶片支撑轨道12、14在本实施例中符合于腔16的外形，以便在胶片片头穿过片门时保护胶片的表面不被划伤。如图14中所示，胶片支撑轨道12，14通过腔16的那一段可以采用斜的截面，以便减少对胶片的局部拉力。
如图5所示，在装有磁记录头的腔16上面的台板40具有一个矩形的切口空隙42。如果把多磁头阵列30安装在鞍座38上并放入空隙42，多磁头阵列30就相对于胶片呈横向排列并且在腔16内透入或截断了胶片20的胶片平面。当多磁头阵列30透入胶片平面时，腔16在胶片的乳剂侧与腔16的表面之间提供一个适当的间隙，从而在胶片移动过程中避免划伤胶片。
图6中所示的摄影机胶片轨道和片门框架10是专用于推拉型摄影机(thrust type action camera)的(也就是在结合在本申请中供参考的、共同转让的美国专利5,049,914号中所述的那种采用无片头胶片盒的摄影机)，其中的胶片如上所述呈现出一个方向上的胶片横向弯曲。在胶片的非乳剂侧涂有连续的MOF层，在其上可记录数据。正如上述′780和′419号专利中所述，在其上安排了许多MOF层记录区28l…28n，可以在与多磁头排列30的有效磁头间隙对齐的轨迹中记录与影象帧有关的数据。也可以用多磁头阵列30中的分立的有效间隙磁头读出某些MOF层影象区轨迹中的预先记录的信息。
胶片20的前沿通过由轨道12、14和台板40相对的面所限定的空间从供片侧22朝着卷片侧24被推进。胶片20所固有的或是因芯体造成的卷曲使得其前沿符合圆柱形腔16的曲率，并且从多磁头阵列30和腔16的壁之间穿过，而不需要多磁头阵列30的作用力。当胶片穿出圆柱形腔16与多磁头阵列30接口时，片基和层的刚性可以使胶片不会被堵住，从而使其从多磁头阵列30的下游卷到卷片轴上(在卷片侧24之外，未示出)，并由后者收集胶片。
设在腔16的两侧的片门轨道12、14和台板40使得胶片20能准确地包绕在多磁头阵列30的轮廓上。多磁头阵列30透入胶片平面一定的深度，形成一个处于0.5°到4.5°之间的一致的包角，以便引导和牵引胶片在腔16内包绕到多磁头阵列30上。这样就确保了胶片20与多磁头阵列30之间的窄接触区正好处于磁头间隙之上。
图6示出了多磁头阵列30的轨迹与胶片传送路径的相对位置，特别是其与一部分的框架10中的平行胶片轨道12、14和腔16的相对位置。如下文所示，本例中的多磁头阵列是由直线排列的10个锥台形的独立磁头320-329构成的，其中包括8个有效磁头间隙341-348。要记录在胶片的MOF层区28n上的轨迹被编号为1-8。
图4-6示出了确定着胶片传送路径和胶片平面的摄影机片门10、台板40，以及多磁头阵列30以及胶片20的胶片平面之间的关系。这种设计结构的关键特征是多磁头阵列30透入了胶片平面，以便利用片基的弯曲刚性使胶片20弯曲或转向到腔16之内并且包绕在多磁头阵列30上，从而面对着磁头间隙形成一个弹性负载，其作用足以在接口上产生小于30PSI(21Kpa)的接触压力。由于这种自然的弹性负载，不需要有介质(即胶片)的张力并能维持牢固的接口，如果在胶片进行逐帧移动时对其施加脉动的张力，可以进一步促进这种配合。胶片20可以沿着设在多磁头阵列30两侧的轨道12和14自动推进，不需要对胶片进行约束或挤压，并且也不需要使多磁头阵列30回缩。
按照本发明的第二方面，多磁头阵列30的各个有效磁头在横跨胶片宽度上的配合可以进一步改善，即在胶片宽度或胶片的横向上以及胶片长度或传送方向上对多磁头阵列进行仿形。在本发明的一个最佳实施例中，多磁头阵列30被最佳地表示为多个锥台32n，例如10个(n＝10)，其构成如图7以及图8的一个实施例所示，并且在图9-13中说明了这种仿形所形成的形状。锥台32n是一种正方形锥体的形状，各自有一个矩形的顶。各锥台的顶的宽度范围是0.381至1.0mm(在轨迹宽度方向)，其长度范围是0.381至1.0mm。各锥台32n的侧面是以10°到30°的平面角范围向锥台的底座倾斜的，然而，如果顶的边沿被进一步变圆，也可以改成较大的平面角。
图示的8个中间锥台321-328被设置在8个有效磁头间隙341-348周围，这样就限定了8个有效磁头30(即为记录和/或重现头)。最外侧的锥台320和329不包含有效磁头，它们仅仅是为有效磁头起到稳定胶片的横向弯曲的作用。如果仅仅使用有效锥台，如以下参照图12和13所做的比较所见，由于胶片横向弯曲的连续变化，外侧的轨迹会出现配合上的问题。在外侧或肩部设置两个“伪”锥台320和329还可以改善有效磁头锥台321-328的仿形条件。
磁头间隙尺寸取决于记录波长。对于8,000FCI来说，间隙约为2.0至5.0微米，对于16,000FCI来说，间隙可以是1.2至2.1微米。多头阵列30可以构成一个有效写入和/或读出的多头阵列。
图8示出了一种多磁头阵列30，它是由设在衬底36上的铁氧体芯磁头320-329构成的，各自的尺寸如上所述，并且具有相对一致的高度分布。每个磁头32是由一个直半芯元件44和一个C形半芯元件46结合在一起构成的，这样就构成了图7的锥台形状的磁头间隙34。一个铜线的线圈48绕在直半芯元件44上，以现有技术中公知的方式在磁隙34中提供磁场。间隙340-349各自具有一定的间隙高度，并且C形半芯元件46的顶侧紧贴着直半芯元件44的顶侧。两个外侧铁氧体芯磁头320和329起到伪磁头的作用，并且不具有线圈48。衬底36可以连接到磁头支撑件38上。
按照本发明，对磁头锥台32n的仿形是通过在一个夹具上对磁头锥台进行“研磨”而实现的，该夹具相当于图4-7所示的实际的摄影机片门框架10、多磁头阵列30以及台板40的结构。待研磨的多磁头阵列30被安装在夹具的台板40中的间隙42内，并且透入腔16，这与其在实际的摄影机(或其他装置中)的位置相同，如图5所示。按照第一种研磨方法，使一个摄影胶片和一个研磨胶片一起通过摄影机框架仿真夹具的胶片传送路径。研磨胶片与胶片相搭配，从而使研磨胶片面对待研磨的多磁头阵列30，而摄影胶片支撑在轨道12，14上。这样就把多锥台磁头的外形研磨成了与胶片的横向弯曲相匹配的形状。不断地研磨磁头，直到最初的高的接触压力点被磨掉并且所有的有效锥台都承受相等的压力时为止。按照预料的情况，最初的高压力点位于图7的例子中与伪锥台320和329对应的最外侧轨迹区域中。这些高压力点是由于胶片的横向弯曲和片门轨道12、14附近的较大张力造成的。按照这种方式，在研磨过程中可以采用图4-7所示的装置。
在用第一种方法所做的实验中，采用一种24mm宽、100微米厚的胶片，再加上一个25微米厚的金刚石研磨带，在图9所描述的条件下研磨一个11个锥台的磁头。最初的磁头半径是20mm，并且在本例中是把锥台320-3211加工成间距为2mm、面积为0.64mm×0.76mm，如图6所示。在本例中，锥台的侧面与底座的角度仍为20°。
需要说明，为了在一个单页纸上表示出所有锥台的高度分布，在图9中，垂直的刻度相对于水平刻度被明显地放大了。图中的垂直刻度范围是30微米，而水平刻度在沿着多磁头阵列30的长度方向上的范围是28mm。
图9按顺序示出了这种多磁头阵列的横向高度分布的四组测量值。这种分布是在研磨过程的四个阶段中取得的，以便验证横向弯曲从最初的分布到最终的外形的进程。在图9中示出了两个设在多间隙磁头阵列的公共底座上的X坐标轴上-13和+13mm处的外部的非研磨面70和80，用于作为锥台在各个研磨阶段中的横向高度分布与磁头的最初外形之间的参照物。在本例中，锥台320-3211的最初分布处于两个外部非研磨面70和80之间的范围内，并且都是相对平直的，当然，由于制造公差的原因，磁头阵列以点“0”或326为中心呈现出稍微弯曲的弧度。
顺序的横向分布显示出了随着研磨带的长度分几次通过夹具的过程中，外侧锥台320和3211的高度被显著地研磨下去的情况，其中第一次研磨采用10英尺长、粒度为6微米的金钢石带，而第二次和最后一次研磨分别采用20英尺长、粒度为1和3微米的金钢石研磨带。曾采用了三种不同的金钢石研磨带以便产生最终的横向弯曲，即采用总长为50英尺、厚度为25μm的PET带基上的6、3和1微米粒度的研磨带。
在适用于各种多磁头阵列系统的方法中，摄影胶片的张力最好低于12g/mm，而研磨带受到的张力最好低于5g/mm。施加在金钢石研磨带上的张力很小，这是为了保持由胶片所提供的压力分布。研磨带的背层厚度最好小于76微米。为了使磁头外形和边沿倒圆(blending)达到理想的组合状态，研磨带背层厚度的选择是很重要的。通过适当地选择研磨带背层的厚度，可以加大或减小各个锥台321-3210的边沿倒圆。如图9所示，在每次研磨阶段中需要对边沿进行适当的倒圆，这样可以尽量减少各个单独磁头划伤胶片的可能性。然而，锥台边沿的倒圆如果过大，就会造成各个轨迹宽度边沿附近的空间损失(spacing loss)。在研磨磁头时如果使用了过大的研磨带张力，会造成锥台边沿被过度倒圆的结果。
图10是一个表，示出了用于研磨Mn-Zn铁氧体和Al2O3-TiC制成的多磁头阵列30的加工数据，以及用于由硼硅玻璃制成的伪磁头阵列的数据。对于胶片MOF层上的不同轨迹数来说，多磁头阵列被制造成几种结构，例如间距为1.5mm的12锥台磁头、间距为2mm的10锥台磁头、以及间距为1mm的17锥台磁头。按照图10中所列的胶片平面透入量，在表中所列的条件下研磨磁头阵列。
由这些方法制成的具有多轨迹、供记录/重现用的锥台形状以及独立磁头的多磁头排列30，是由包围着磁头间隙线的薄圆柱形锥台构成的多个复合的三维支撑面构成的，其锥台侧壁的角度小于30°，从而当其在腔接口处透入胶片平面时产生出局部压力区。图11是通过表面映射(surface mapping)得到的另一幅图，示出了用这些工艺研磨的一个典型的10个独立磁头排列的磁头锥台320-329的典型分布。
由图11的放大图可见，研磨加工在有效磁头的锥台顶部产生了独立的大半径的长椭球面形状。10磁头系统中的独立锥台321-328在胶片横向上有0.75mm宽、在胶片传送方向上有0.64mm长的支承面，磁隙线被对称地设置在0.64mm的范围内。锥台的边沿31、33被倒圆，以免划伤胶片(如图9所示)，而由此形成的各锥台磁头支承面是长椭球面，在胶片传送方向上具有12.7mm(0.5英寸)到25.4mm(1.0英寸)的不连续半径，在胶片横向上的不连续半径为152(6.0英寸)到254mm(10.0英寸)之间。除了能提供良好的配合，这种形状还可以减少磁头锥台320-329划伤胶片上重要的影象帧区的可能性。值得注意的是，用于绘制图11的表面映射技术表示出了在锥台面的整体上获得的研磨深度，但图示的边沿下落情况是夸大的，在实际情况下，边沿31和33以及其他边沿被进一步变缓和倒圆。
图12和13所示的配合图形是一种干涉图，示出了按照上述研磨工艺制成的一个模型玻璃头阵列之间在接口处的间隙空隙。用玻璃头阵列可以直接观察到研磨后的头的表面与通过以上参照图4-8所述的胶片传送路径向前推进的摄影胶片之间的配合。如果采用透明的片基和透明的摄影机胶片轨道及片门框架10，也可以直接观察。在这种情况下，图12和13′分别表示了透入胶片平面的8和10磁头阵列的各个磁头表面在最佳工作状态下的配合情况。这些干涉条纹图形被用来判断用研磨工艺所获的接口的性能。图形中心处的零级条纹表现的是与胶片的接触是充分并且均匀的，而较高级的条纹以每级0.25微米的空隙表示出了间隙空隙。
考虑到系统的可靠性和功能，希望在锥台的整个支承面上提供接触性的配合区。然而，各个锥台的支承面上被作为压力集中点的边沿和角落应该隔离开一个约为0.25微米的最小空隙，以便尽量减少划伤胶片的可能性。
图12和13还说明了按照上述的实验方法研磨时，对8和10锥台磁头结构之间的配合所作的改进。如图所示，最高磨损量的区域是在10锥台磁头结构中的轨迹0和9的磁头上，在8锥台磁头结构中是在1和8轨迹的磁头上，也就是最靠近片门轨道12、14的最外侧轨迹区域中。在图13中提供了作为伪锥台320和329的最外侧锥台，从而确定磁头间隙341-348的高度一致性，并且避免了图12中外侧锥台的配合较差的问题。
在研磨伪锥台320和329时会遇到一个困难的、如图9和12中所示的极端条件。有些磁记录和/或重现头对间隙的深度尺寸有严格的公差范围。这种所需的公差范围与为了达到所需的多轨迹横向弯曲而需要研磨的程度可能会相互抵触。对这些具有严密公差的磁头来说，如果利用腔16能把胶片20的横向弯曲减至最小，就可以较容易地形成多磁头阵列30的仿形。
在图4-8的摄影机胶片传送机构中减少胶片横向弯曲的一种方法，就是在腔16中的磁头位置附近把胶片支撑轨道12、14的位置展宽。如图14中所示，在腔16任一侧的胶片传送路径区中的胶片支撑轨道12、14保持着其正常的位置。然而，跨越腔16的胶片支撑轨道段12′、14′被向外移了。这样就使较高张力的区域朝着伪锥台320和329移动了，从而减少了磁头外形的横向弯曲。
另一种研磨上述多磁头系统外形的方法是用一种与摄影胶片具有类似的弯曲刚性的、具有基底的单一研磨胶片代替上述叠置的研磨胶片和摄影胶片。这样就免去了为达到所需外形而使用摄影胶片的必要性。在又一种方法中可以采用标准基底的研磨胶片，利用施加在研磨胶片上的张力去影响最终的仿形形状。
利用再一种方法，还可以用装在腔接口位置内的夹具上的一个机械加工刚性工具板来重现片基的外形，这同样也是为了替代摄影胶片。
也可以采用不包括研磨胶片的其他装置通过研磨来形成仿形的尺寸。例如在图9所示的例子中，把各个独立的磁头元件装配成相应的高度并把边沿倒圆，从而可形成所需的磁头横向弯曲。各个头所需的横向弯曲也可以通过精密成形研磨来实现。然而，无论是哪种情况，仍然还需要进行细微的研磨来把磁头的边沿倒圆，以防划伤胶片的影象区。
当摄影胶片经历了环境条件和/或时间的变化之后，其自由状态下的横向弯曲也会受影响。横向弯曲上的这种变化对磁头与胶片的配合产生了影响。然而，如果采用上述技术，即使所使用的摄影胶片在自由状态下的横向弯曲变化范围很大，仍可以维持磁头与胶片的配合。胶片的这种不敏感性主要归功于磁头透入了胶片传送路径并且改变了胶片平面的展平效果。在通过透入的磁头时使胶片弯曲并使胶片变硬，并且对磁头施加弹性负载。使用弹性负载可以完全省去胶片的张力并且克服由于时间老化引起的胶片横向弯曲的变化。
显而易见，采用对于特定类型的胶片片基或呈现一定横向弯曲程度的磁头研磨，可以满足相同或不同类型的胶片的配合，提供较大或较小的横向弯曲。换句话说，当如上述那样将磁头阵列的安装透入到胶片平面、并且胶片边沿受到约束时，所制造的磁头阵列就可以实现上述特性，提供出可靠的配合性能，而不会对各种胶片的胶片表面造成损伤。
以上描述的是多磁头阵列的仿形技术，以及用于仿形的方法和装置，使磁头阵列与例如摄影机的胶片传送路径中的摄影胶片的横向弯曲相匹配。相同的方法和装置可以用于与胶片的驱动、拍摄、读出和/或扫描等装置进行组合。另外，本发明的方法和装置可以用于对具有一个以上平行间隙的组合式读/写磁头的仿形。这些技术方案可以产生与MOF层具有良好配合的磁头外形，使得具有均匀的压力分布，而且不存在可能会造成胶片损伤的高压力区域(例如尖锐的角落和边沿)。
尽管以上的描述被认为是本发明的一些最佳实施例，显然，在不脱离本发明基本精神的条件下还可以做出许多修改和变更。因此而希望通过附加的权利要求书来覆盖所有这些属于本发明实质范围之内的此类修改和变更。
图1-14的部件目录摄影机胶片轨道和片门框架 10平行的胶片轨道 12和14外侧的胶片轨道段12′、14′腔 16曝光片门 18胶片 20供片侧 22卷片侧 24细长通道 26MOF层区 281-n多磁头阵列 30倒圆的表面边沿 31、33锥台320-329有效磁头间隙341-348衬底 36磁头支撑件 38台板 40台板间隙 42直半芯元件 44C形半芯元件46线圈 48磁带磁头 50仿形表面 52张力指示箭头54、56间隙线 60外侧的未研磨表面70、80
权利要求
1.一种磁记录/重现系统，用来在摄影条形胶片表面上的基本上透明的磁性层上记录和/或重现与摄影条形胶片上的影象帧有关的信息，该胶片在横跨上述胶片的宽度的胶片横向方向上具有横向的弯曲，该系统包括一种装置，用于限定一个细长的胶片传送路径，以便拉直和展平上述胶片，使其与胶片平面相符合，并且在该平面内具有一个记录/重现腔；一种装置，用于在上述胶片平面内从供片侧向卷片侧、并通过上述记录/重现腔在胶片传送方向上推进胶片，从而使上述胶片在跨过上述腔延伸时在上述胶片平面内呈现横向弯曲；一个磁头，用于接触磁性层，以便记录或重现信息，上述磁头在上述胶片横向方向上具有符合上述胶片横向弯曲的仿形轮廓，以确保上述胶片的横向弯曲与上述细长的磁头间的弹性配合；以及一种装置，用于使上述磁头相对于上述胶片传送路径和上述记录/重现腔定位，以便透入上述胶片平面并且使上述胶片转向，从而使上述胶片转向进入上述记录/重现腔，并且包绕在上述磁头上，在胶片传送方向和胶片横向方向上与上述磁头相配合。
2.按照权利要求1的系统，其特征是，上述磁头包括一个细长的多磁头阵列，其中具有多个在胶片横向方向上彼此分隔的有效磁头，用于在胶片通过上述细长的多磁头阵列时在相应的多个磁性层轨迹上记录和/或重现信息。
3.按照权利要求2的系统，其特征是，上述多个有效磁头被支撑在上述胶片横向方向的内侧区域中，并且在上述胶片横向方向上的上述有效磁头的两侧各有至少另一个外侧的伪磁头被设置在上述阵列中。
4.按照权利要求3的系统，其特征是，上述外侧伪磁头和上述有效磁头在上述胶片横向方向上具有与处于上述记录/重现腔中的胶片的横向弯曲相符合的仿形高度分布，并且被上述用于定位的装置定位，使其透入上述胶片平面，并且在上述腔内把上述胶片包绕在上述磁头上，在上述胶片横向方向上的上述仿形的高度分布确保了上述有效磁头与上述磁性层轨迹的配合。
5.按照权利要求4的系统，其特征是，上述外侧磁头的高度分布小于上述有效磁头的高度分布，从而使上述多磁头阵列在上述胶片平面内呈现出与胶片的横向弯曲曲率一致的合成的曲率分布。
6.按照权利要求5的系统，其特征是，上述高度分布是这样实现的，上述多磁头阵列被制成多个具有大约相同的外形的多个锥台形的有效磁头和伪磁头，通过所述用于定位的装置将它们相对于上述腔的操作位置定位，并且利用一种以上述胶片推进装置推进、并具有胶片横向弯曲的研磨带研磨上述多个锥台形磁头，从而把锥台的高度分布研磨成与上述胶片的横向弯曲相符的弯曲形状。
7.按照权利要求5的系统，其特征是，上述高度分布是通过按照把上述高度分布加工成与上述胶片的横向弯曲相符合的图形来对上述多个有效和伪磁头进行机械加工来实现的。
8.按照权利要求1的系统，其特征是，上述用于限定传送路径的装置包括一个具有供片侧和卷片侧的底座；一个设在上述底座中、其宽度与上述胶片的宽度相符合的细长通道；一对细长的胶片轨道，在上述供片侧和上述卷片侧之间的上述细长通道中平行延伸，并且分别接触上述胶片的边沿；设在上述细长通道的腔接口位置处的一个弯曲的腔；以及一个可以定位在上述底座内的上述细长通道上面的台板，用于形成胶片传送路径，在通过上述通道和腔传送上述胶片期间使上述胶片的边沿相对上述轨道及跨越上述的腔被拉直和展平；其中的上述定位装置包括一种设置在上述台板内的装置，用于在上述腔接口位置把上述记录/重现头支撑在上述腔片横向方向上，使磁头透入上述腔一定的距离，以便使胶片包绕在透入上述胶片平面的上述磁头上。
9.按照权利要求8的系统，其特征是，上述磁头包括一个细长的多磁头阵列，后者进一步包括多个分布在胶片横向方向上的有效磁头，用于在上述胶片通过上述细长的多磁头阵列时在对应的多个磁性层轨迹中记录和/或重现信息。
10.按照权利要求9的系统，其特征是，上述多个有效磁头被支撑在上述胶片横向方向上的一个内侧区域内，并且在上述胶片横向方向上的上述有效磁头的上述阵列的两侧各设有至少一个外侧伪磁头。
11.按照权利要求10的系统，其特征是，上述外侧伪磁头和上述有效磁头在上述胶片横向方向上具有与处于上述记录/重现腔中的胶片的横向弯曲相符合的仿形的高度分布，并且依据上述用于定位的装置定位使其透入上述胶片平面，并且在上述腔内使上述胶片包绕在上述磁头上，在上述胶片横向方向上的上述仿形的高度分布确保上述有效磁头与上述磁性层轨迹的配合。
12.按照权利要求11的系统，其特征是，上述外侧磁头的高度分布小于上述有效磁头的高度分布，从而使上述多磁头阵列在上述胶片平面内呈现出与胶片中的外凸的横向弯曲一致的合成的外凸的外形分布。
13.按照权利要求12的系统，其特征是，上述高度分布是这样实现的，使上述多磁头阵列由多个具有大约相同的外形的多个锥台形的有效磁头和伪磁头所形成，以用于定位的装置将它们相对于上述腔的操作位置定位，并且利用一种以上述胶片推进装置推进的、具有胶片横向弯曲的研磨带研磨上述多个锥台形磁头，从而把上述锥台的高度分布研磨成与上述胶片的横向弯曲相符的弯曲形状。
14.按照权利要求12的系统，其特征是，上述高度分布是通过按照把上述高度分布加工成与上述胶片的横向弯曲相符的图形，对上述多个有效和伪磁头进行机械加工来实现的。
15.按照权利要求2的系统，其特征是，上述细长的多磁头阵列进一步包括一个合成的三维支承面，后者进一步包括多个在上述胶片横向方向上按直线排列安装的、支撑着多个有效磁头间隙的薄的仿形有效磁头，其表面的构形使得当其透入胶片平面时形成局部的压力区域。
16.按照权利要求15的系统，其特征是，上述薄的仿形磁头具有跨过胶片及胶片传送路径方向的侧壁以及一个上部支承面区域，在胶片横向方向上的尺寸是0.381至1.0mm，在胶片传送方向上的尺寸是0.381和1.0mm，并且透入上述胶片平面，该磁头侧壁的角度小于30°。
17.按照权利要求16的系统，其特征是，仿形磁头的上部支承面在横跨胶片和胶片传送路径的方向上被弯向上述磁头侧壁。
18.按照权利要求16的系统，其特征是，仿形磁头的上部支承面在胶片传送路径方向上被仿形成长椭球面，使其在胶片传送路径方向上的半径尺寸在12.7至25.4mm之间，并且在胶片横向方向上的半径尺寸为152至254mm之间。
19.按照权利要求18的系统，其特征是，上述胶片横向方向上的上述仿形分布和上述长椭球面形状是这样实现的，把上述多磁头阵列制成多个具有大约相同的轮廓的多个锥台形有效磁头，以用于定位装置将它们相对于上述记录/重现腔的操作位置定位，并且利用一种以上述胶片推进装置推进的、具有胶片横向弯曲的研磨带研磨上述多个锥台形磁头，从而把锥台的高度分布研磨成与上述胶片的横向弯曲相符合的弯曲形状。
20.按照权利要求19的系统，其特征是，上述多个有效磁头被支撑在上述胶片横向方向上的一个内侧区域内，并且在上述胶片横向方向上的上述有效磁头的上述阵列两侧各设有至少一个外侧伪磁头。
21.一种静止摄影系统，用于接收细长的条形胶片，在横跨上述胶片的胶片横向方向上具有横向的弯曲，并且在胶片表面上涂有基本上透明的磁性层，该系统可以在该磁性层上记录或是从其上重现与胶片的曝光影象帧有关的信息，该系统包括具有供片侧和卷片侧的一个底座；一个设在上述底座中、其宽度与上述胶片的宽度相符合的细长通道；一对细长的胶片轨道，在上述供片侧和上述卷片侧之间的上述细长通道中平行延伸，并且互相分隔开以便接触上述胶片的边沿；设在上述细长通道的腔接口位置处的一个弯曲的腔；一个在上述胶片横向方向上相对于上述腔对齐的细长的多磁头阵列，用于接触所述磁性层以便记录或重现信息，上述多磁头阵列在上述胶片横向方向上具有仿形的分布，用于确保上述胶片的横向弯曲与上述细长多磁头阵列的弹性配合；一个可以定位在上述底座内的上述细长通道上面的台板，用于形成胶片传送路径，在通过上述通道和腔传送上述胶片期间使上述胶片的边沿相对于上述轨道及跨越上述的腔被拉直和展平；以及一种装置，用于相对于上述胶片传送路径和上述记录/重现腔使上述磁头定位，以便使磁头透入上述胶片平面并且使上述胶片转向，从而使上述胶片转向进入上述记录/重现腔，并且包绕在上述磁头上，在受到上述细长胶片轨道的迫使下进入上述胶片平面的同时，与磁头在胶片的传送和胶片横向方向上相互配合。
22.按照权利要求21的系统，其特征是，上述定位装置把上述磁头定位在上述胶片平面之内，从而使上述胶片的胶片包角处于0.5°至15.0°的范围之内。
23.按照权利要求21的系统，其特征是，上述一对在上述供片侧和上述卷片侧之间的上述细长通道中平行延伸的细长胶片轨道被分隔开一个第一距离，以便接触上述胶片的边沿，并且在邻近上述弯曲的腔处被分隔开一个第二距离，以便在上述胶片通过上述弯曲的腔时减小胶片的张力和横向弯曲。
24.按照权利要求21的系统，其特征是，上述一对在上述细长通道中的上述供片侧和上述卷片侧之间平行延伸的细长胶片轨道在上述弯曲的腔处终止，以便在上述胶片通过上述弯曲的腔时减小胶片的张力和横向弯曲。
25.按照权利要求21的系统，其特征是，上述磁头包括一个细长的多磁头阵列，后者进一步包括多个在上述胶片横向方向上分隔开的有效磁头，用于在上述胶片通过上述细长的多磁头阵列被推进时在其上相应的多个磁性层轨迹中记录和/或重现信息。
26.按照权利要求25的系统，其特征是，上述多个有效磁头被支撑在上述胶片横向方向上的一个内侧区域内，并且在上述胶片横向方向上的上述有效磁头的上述阵列两侧各设有至少另一个外侧伪磁头。
27.按照权利要求26的系统，其特征是，上述外侧伪磁头和上述有效磁头在上述胶片横向方向上具有与处于上述记录/重现腔中的胶片的横向弯曲相符合的仿形的高度分布，并且通过用上述定位装置进行定位以使其透入上述胶片平面，并且在上述腔内把上述胶片包绕在上述磁头上，在上述胶片横向方向上的上述仿形的高度分布确保上述有效磁头与上述磁性层轨迹的配合。
28.按照权利要求27的系统，其特征是，上述外侧磁头的高度分布小于上述有效磁头的高度分布，从而使上述多磁头阵列在上述胶片平面内呈现出与胶片的凸形横向弯曲一致的一种合成的凸形外形。
29.按照权利要求28的系统，其特征是，上述高度分布是这样实现的，把上述多磁头阵列制成多个具有大致相同的外形的多个锥台形的有效磁头和伪磁头，用定位装置将它们相对于上述腔的操作位置定位，并且利用一种以上述胶片推进装置推进的具有胶片横向弯曲的研磨带研磨上述多个锥台形磁头，从而把上述锥台的高度分布研磨成与上述胶片的横向弯曲相符的弯曲形状。
30.按照权利要求28的系统，其特征是，上述高度分布是通过按照把上述高度分布加工成与上述胶片的横向弯曲相符合的图形对上述多个有效和伪磁头进行机械加工来实现的。
31.一种磁记录/重现的形成方法，使得该磁头适合与一种相对地不可弯曲的摄影条形胶片的密切配合，在这种胶片的表面上具有一个基本上透明的磁性层，该胶片在横跨胶片的宽度上具有横向的弯曲，该方法包括把一个磁记录/重现头阵列制成分布在支撑体上的多个具有大致相同的高度分布的锥台形磁头的形式；提供一个胶片传送路径，用于在一个满足胶片横向弯曲限度的胶片平面内传送胶片；使上述阵列与胶片传送路径按操作关系定位，并且使其与胶片平面接口；以及通过上述胶片传送路径推进一种具有上述胶片横向弯曲形状的研磨带以研磨上述的多个锥台形磁头，从而把锥台的高度分布研磨成符合上述胶片横向弯曲的形状。
32.按照权利要求31的方法，其特征是，上述研磨步骤还包括以下步骤按照并排的关系使胶片与研磨带相贴合；并且在使上述研磨带侧面与上述阵列相接触的情况下，通过上述传送路径推进所述贴合的研磨带和胶片。
全文摘要
本发明涉及磁记录和重放头，特别是涉及将其用于在摄影条形胶片(filmstrips)的影象区中的磁性胶片(MOF，即magnetics-on-film)层上记录和读出信息，并且特别涉及到这种磁头的结构和安装，从而使之能在摄影机或其他条形胶片处理装置中与相对较硬的条形胶片和MOF层实现高度的一致性。
文档编号G11B5/31GK1160263SQ9511811
公开日1997年9月24日 申请日期1995年11月2日 优先权日1994年11月2日
发明者W·S·扎内克基, G·W·布洛克, K·R·甘多拉, J·迪莱利斯, C·P·曼赫 申请人:伊斯曼柯达公司