JP4286457B2 - 磁気テープへのサーボ信号書き込み方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、狭ピッチのサーボトラックを同時に多数形成することのできる磁気テープへのサーボ信号書き込み方法及び装置に関する。
背景技術
磁気テープの記録容量を高めるための一手段として、データトラックのトラック密度を高める方法がある。しかし、トラック密度が高くなると、隣り合うデータトラック間の距離が小さくなることから、データの記録・再生中に磁気ヘッドが、対象とするデータトラックの適正位置から外れてしまい、正確な記録・再生が行われなくなる場合がある。そこで、斯かるずれが生じることを防止して正確な記録・再生を行うために、種々のサーボトラッキング方法が提案されている。
磁気テープのサーボトラッキング方法の一つとして、サーボ信号に対応するサーボトラックを、磁気的に或いは機械的なスタンピングにより、磁気テープに形成する方法が提案されている。この場合、形成されたサーボトラック間の距離が小さいほど正確なサーボトラッキングを行い得るが、その為にはサーボ信号書き込み装置を複雑化或いは大型化する必要がある。その結果、製造経費が高くなってしまうという不都合があった。
従って、本発明は、狭ピッチのサーボトラックを簡便に且つ同時に多数形成することのできる磁気テープへのサーボ信号書き込み方法及び装置を提供することを目的とする。
発明の開示
本発明は、一本のレーザビームを回折素子に入射・通過させて所定方向に進む複数本のビームに分割し、複数本の該ビームを集光光学系に入射・通過させ、サーボトラックの形成が可能な部位を有し且つ所定速度で走行する磁気テープの該部位上にそれぞれ集光スポットを形成することにより、該部位を物理的又は化学的に変化させて、複数本のサーボトラックをテープ長手方向に亘り同時に形成する磁気テープへのサーボ信号書き込み方法を提供することで上記目的を達成したものである。
また、本発明は、上記方法に好ましく用いられる装置として、磁気テープの走行系と、一本のレーザビームを複数本に分割する光源系と、複数本の該ビームから上記磁気テープの所定の部位に、所定間隔で整列された一列の集光スポットを形成する光学系とを備えた磁気テープへのサーボ信号書き込み装置であって、
上記光源系が、上記レーザビームの光源と、該レーザビームを同一平面内に等角度間隔で複数本に分割する回折素子とを備え、上記集光スポットの整列方向と上記磁気テープの走行方向とのなす角度が０°超９０°未満となるように該回折素子が配置されている磁気テープへのサーボ信号書き込み装置を提供するものである。
発明を実施するための最良の形態
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図１には本発明の方法に用いられるサーボ信号書き込み装置の一実施形態の模式図が示されており、この装置は磁気テープの走行系（図示せず）と、光源系１０と、光学系２０とを備えている。
磁気テープの走行系は、サーボトラックが形成される磁気テープが巻回されている繰り出しリールと、繰り出された磁気テープの巻き取りリールと、これらのリールの回転駆動手段とを備え、磁気テープ１を図中矢印Ａ方向に走行させるようになされている。このような走行系は、磁気テープの記録再生ドライブにおける走行系と同様の機構のものである。更に、上記走行系は、磁気テープ１における左右何れかのエッジを規制する手段（図示せず）を備えている。該手段によって、磁気テープ１の走行中に、テープ幅方向の走行振れが防止され、基準テープエッジから各サーボトラックまでの距離が一定になる。
光源系１０は、一本のレーザビーム１５から複数本の分割ビーム１６を形成するものであり、レーザビームの光源１１と、ビームエキスパンダ１２と、アナモルフィック・プリズム１３と、回折素子１４とを備えている。
光源１１としては、各種レーザ光を用いることができ、好ましくは、被加工物である薄い磁気テープへ与える損傷を小さくする観点からパルスレーザを用いる。出力が充分大きく比較的安価なパルスレーザとしては、ＹＶＯ_４レーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＬＦレーザなどの第二高調波を用いることができ、特に、高周波の駆動及び短パルスの発振が可能なＹＶＯ_４レーザを用いることが、磁気テープへ与える損傷を極力小さくし得る点から好ましい。
ビームエキスパンダ１２は、光源１１で発生したレーザービーム１５のビーム径を拡大させて、最終的に磁気テープ１に形成される集光スポット２２の半径を小さくさせるためのものである。アナモルフィック・プリズム１３は、ビームエキスパンダ１２によって拡径されたレーザビーム１５のビーム形状を、円形から楕円形に整形し、楕円形のドットパターンを得るために用いられる。
回折素子１４は、レーザビーム１５が入射し通過することで、通過位置を起点として一本のレーザビーム１５を所定方向にそれぞれ分割して、複数本の分割ビーム１６，１６，・・を形成させる。斯かる回折素子としてはビーム分割型の回折素子が用いられ、分割されるレーザビームの形状は、直線状にビームが並んだもの（ドットライン型）、マトリクス状に並んだもの（ドットマトリクス型）、複数のラインが並んだもの（マルチライン型）、十文字状のもの（クロスライン型）、同心円状に並んだものなどが用いられる。同時に多数のサーボトラックを形成する観点から、ドットライン型やドットマトリクス型の回折素子を用いることが好ましい。本実施形態においては、図２に示すように、入射したレーザビーム１５を、同一平面内において等角度間隔で複数本に分割させるドットライン型の回折素子を用いている。
光学系２０は集光光学系から構成されており、レーザビーム１５が光源系１０の回折素子１４によって分割されて得られた複数本の分割ビーム１６を集光して、磁気テープ１におけるサーボトラックの形成が可能な部位に同個数の集光スポット２２をそれぞれ同時に形成させる。上記集光光学系は集光レンズを備えており、該集光レンズとしては、焦点面を平面となし得るもの、例えばｆθレンズ、アナモルフィック集光レンズ、球面集光レンズ等を用いることができる。本実施形態においては、磁気テープ１の幅方向に亘る広い範囲に一回の操作でサーボトラックを形成し得る点から、ｆθレンズが用いられている。
ｆθレンズは焦点面がレンズへの入射角度に応じて湾曲することを防ぎ、該焦点面を広い範囲に亘って平面となすものである。特に、磁気テープの幅方向１ｍｍ以上、特に５ｍｍ以上に亘る広い範囲に一回の操作でサーボトラックを形成させる場合に、ｆθレンズは極めて有効である。ｆθレンズの詳細は、例えば「レーザ応用技術ハンドブック」（レーザ協会編集、朝倉書店、１９９１年８月１日、第５刷発行）等に記載されている。
上述の装置を用いて磁気テープ１にサーボトラックを形成する方法について説明すると、先ず図１に示す光源系１０におけるレーザビーム１５の光源１１を発振させて所定パルス幅の一本のレーザビーム１５を発光させる。レーザビームの発振波長は、磁気テープ１におけるサーボトラックの形成可能な部位を構成する材料等に応じて適切な波長が選択されるが、レーザー装置の価格、信頼性の観点から通常５３２ｎｍを用いる。レーザビーム１５のビーム径は通常０．１〜１ｍｍである。レーザビーム１５の１パルス当たりのエネルギーは、磁気テープに重大な損傷を与えることなくサーボトラッキングに必要且つ十分なドットパターンを形成し得る点から１ドットパターン当たり１〜１００ｎＪ、特に５〜５０ｎＪであることが好ましい。周波数は、生産性の点から、レーザ出力が安定している範囲内でできる限り大きい方が好ましい。具体的には、１〜１００ｋＨｚ、特に２０〜５０ｋＨｚであることが好ましい。パルス幅は、テープの損傷を抑えるため可能な限り小さい方が好ましく、具体的には１〜１００ｎｓ、特に５〜２０ｎｓであることが好ましい。
レーザビーム１５はビームエキスパンダ１２で所定の径に拡径された後、アナモルフィック・プリズム１３によってビーム形状が円形から楕円形へ整形される。ビームエキスパンダ１２での拡径倍率は４〜４０倍程度であることが好ましく、またアナモルフィック・プリズム１３での縦横圧縮比率は１：１〜１：１０程度であることが好ましい。
アナモルフィック・プリズム１３によって整形されたレーザビーム１５はドットライン型の回折素子１４に入射し、これを通過することで、図２に示すように同一平面内に等角度間隔で分割された複数本の分割ビーム１６，１６，・・となされる。
ドットライン型の回折素子１４における分割ビーム１６の角度間隔θは、該回折素子のパターンの周期で決定される。この角度間隔θが狭過ぎたり或いは広過ぎたりすると、各分割ビーム間での出力が不均一になることから、角度間隔θは１〜１００ｍｒａｄ程度であることが好ましい。また、この角度間隔θと関連するが、レーザビーム１５の分割数は１５〜３００個程度であることが同時に多数のサーボトラックを形成し得る点から好ましい。
各分割ビーム１６は、光学系２０における集光レンズとしてのｆθレンズ２１に入射し、これを通過することで集光される。これにより、所定速度で走行する磁気テープ１におけるサーボトラックの形成が可能な部位に、各分割ビーム１６に対応する集光スポット２２がそれぞれ同時に形成される。磁気テープ１の走行速度は、生産性の観点からなるべく大きい方が好ましいが走行系の能力を考慮すると現実には１〜５ｍ／ｓ程度が好適である。
上述の通りｆθレンズは集光スポット２２の焦点面を平面となすものであるから、磁気テープ１における上記部位にそれぞれ形成された各集光スポット２２，２２，・・は、所定間隔で整列された一列の直線状列として形成される。本実施形態においては、レーザビーム１５がドットライン型の回折素子１４によって分割されることから、各集光スポット２２は等間隔に整列する。各集光スポット２２，２２間の間隔は、ｆθレンズの焦点距離ｆと、回折素子１４によるレーザビーム１５の分割角度間隔θ（ｒａｄ）との積、即ちｆ×θで決定される。各集光スポット２２，２２間の間隔は、ｆθレンズと回折素子１４とを適宜選択するととによって調整することができ、１μｍ〜５ｍｍ、特に３μｍ〜２．５ｍｍであることが好ましい。尚、ｆθレンズの焦点距離ｆは、１０〜５０ｍｍ程度であることが好ましい。また、ｆθレンズのレンズ口径は１５〜１００ｍｍ程度であることが好ましい。
磁気テープ１における集光スポット２２が形成された部位は、物理的又は化学的に変化して、複数本のサーボトラックがテープ長手方向に亘り同時に形成される。この場合、焦点平面の範囲は、磁気テープ１の幅方向に関して１〜１５ｍｍ程度であることが、広い範囲に一回の操作で複数本のサーボトラックを形成し得る点から好ましい。また、集光スポット２２が形成された上記部位における該集光スポット２２の形状は、半径０．５〜５μｍ程度の円形又は楕円形であることが好ましい（楕円形である場合には、長軸及び短軸が上記範囲内となるようにする）。本実施形態においては、アナモルフィック・プリズム１３によってレーザビーム１５の形状が楕円形に整形されていることから、集光スポット２２の形状も楕円形となる。
集光スポット２２の整列方向は、磁気テープ１の走行方向に対して直交する方向であるか又は両者のなす角度αが０°超９０°未満となるように傾斜していてもよい。集光スポット２２の整列方向は、回折素子１４の配置方向によって適宜変更することができる。
集光スポット２２の整列方向が磁気テープ１の走行方向に対して直交するように回折素子１４が配置されている場合には、形成されるサーボトラック間のピッチＰｓは集光スポット２２，２２間の間隔Ｐｂに等しくなる。一方、図３に示すように、集光スポット２２の整列方向Ｂが磁気テープの走行方向Ａに対して上記角度α傾斜するように回折素子１４が配置されている場合には、形成されたサーボトラックＳ，Ｓ間のピッチＰｓは、Ｐｓ＝Ｐｂｓｉｎαとなる。その結果、集光スポット２２，２２間の間隔Ｐｂに対して、形成されたサーボトラックＳ，Ｓ間のピッチＰｓは、ｓｉｎα倍小さくなる。これによって、一層狭ピッチの複数のサーボトラックＳが同時に形成される。上記角度αは、集光スポット２２，２２間の間隔Ｐｂ及び形成されるサーボトラックＳ，Ｓ間のピッチＰｓ等に応じて適宜設定可能である。
各サーボトラックＳのドットパターンは、図３に示すように、磁気テープ１の長手方向に亘り断続的且つ直線的に形成される。尚、隣り合うサーボトラックのドット形状は同一でもよく或いは異なっていてもよい。また、サーボトラックは、磁気テープ１の全長に亘って形成されることを必ずしも要しない。
本発明の方法の適用対象となる磁気テープの一例及び該磁気テープに形成サーボトラックの使用例について簡単に説明する。該磁気テープにおいては、支持体上に磁性又は非磁性の中間層が設けられており、中間層に隣接して最上層としての磁性層が設けられている。また、支持体の他方の面上にバックコート層が設けられている。磁性層には、磁気テープの走行方向と平行に複数本のデータトラックが形成されている。サーボトラックの形成が可能な部位としては、磁気記録に及ぼす影響が少ないことからバックコート層を用いることが好ましいが、これに限定されず、それ以外の層の何れか若しくは支持体を用いてもよく又は別途新たな部位を設けても良い。
サーボトラックの形成が可能な部位には、集光スポット２２が形成されることによって、サーボ信号に対応するドットパターンが形成され（即ち、サーボ信号が書き込まれ）、非照射部分との間に光学的コントラストが生じるようになされている。ドットパターンに光学的コントラストを生じさせるための手段としては、例えば（１）集光スポット２２の照射によって上記部位、例えばバックコート層の表面に所定深さの凹部を形成する（物理的変化）、（２）集光スポット２２の照射によって変色可能な物質を上記部位中に含有させる（化学的変化）方法等があるが、これらに限定されるものではない。
上記磁気テープの使用時には、所定個数の磁気ヘッドを備えたマルチチャンネルのヘッドユニットを該磁気テープの幅方向に順次移動させてデータトラックの切り替えを行いながら、各磁気ヘッドにより対応するデータトラックに対して記録または再生が行われる。そして、データトラックの切り替えの際、ならびに記録および再生の際に、各磁気ヘッドが適正なデータトラック上に位置するように、磁気テープに形成されたサーボトラックに基づきヘッドユニットのサーボトラッキングが行われる。具体的には、例えばサーボトラックパターンに所定波長の光を照射し、その反射光又は透過光を検出することによって光学的にサーボ信号が読み取られる。そして、読み取られたサーボ信号に基づいて、光ディスク等の分野において用いられているプッシュプル方式等と同様のサーボトラッキングが行われる。
本発明は上記実施形態に制限されない。例えば、上記実施形態においては回折素子２４としてドットライン型のものを用いたが、これに代えてドットマトリクス型の回折素子を用いてもよい。また、集光レンズ２１としてｆθレンズを用いたが、焦点平面が比較的小さい場合にはアナモルフィック集光レンズを用いてもよい。また、レーザビーム１５を楕円形に整形せずに円形のまま集光してもよい。
〔実施例１〕
図１に示す装置を用いて磁気テープにサーボトラックを形成した。この磁気テープは、厚さ６μｍのポリエチレンテレフタレートからなる支持体上に厚さ１．５μｍの磁性の中間層及び厚さ０．２μｍの最上層磁性層をこの順で設け、裏面上に厚さ０．５μｍのバックコート層を設けてなり、幅が１２．７ｍｍのものである。そして、この磁気テープのバックコート層にサーボトラックを形成した。
形成条件は以下の通りである。
（１）光源
固体パルスレーザ ＹＶＯ_４
発振波長；５３２ｎｍ
ビーム径；０．７ｍｍ
平均出力；１．２Ｗ
周波数；５０ｋＨｚ
パルス幅；１０ｎｓ
（２）ビームエキスパンダ
倍率；１６倍
（３）アナモルフィック・プリズム
縦横圧縮率；１：５
（４）回折素子
等間隔ドット型回折素子
分割角度間隔；１ｍｒａｄ
分割数；１００個
（５）集光レンズ
ｆθレンズ
焦点平面範囲；１３ｍｍ
レンズ口径；６１ｍｍ
焦点距離；３５ｍｍ
集光ビームスポット形状；３μｍ×８μｍの楕円形
上記の条件下に、等間隔（３５ｍｍ×１ｍｒａｄ＝３５μｍ）で一列に整列された集光スポットが、磁気テープの走行方向に対して図３に示すように角度３４．８°傾斜して形成されるように回折格子の向きを調整し、磁気テープのバックコート層にサーボトラックを形成した。磁気テープの走行速度は５ｍ／ｓであった。その結果、トラック幅２μｍ、長さ６μｍ、長手方向のドットパターン間距離１００μｍ、幅方向のトラックピッチ２０μｍのサーボトラックを、磁気テープの長手方向に亘り且つ幅方向約２ｍｍの範囲に同時に形成することができた。
産業上の利用可能性
本発明によれば、磁気テープに狭ピッチのサーボトラックを簡便に且つ同時に多数形成することができる。従って、本発明に従って製造された磁気テープでは、一層正確なサーボトラッキングが行われ、データトラックのトラック密度を一層高めることができ、ひいては記録容量を一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の方法に用いられるサーボ信号書き込み装置の一実施形態の模式図である。
図２は、回折素子によるレーザビームの分割の様子を示す模式図である。
図３は、磁気テープにサーボトラックが形成される状態を平面視して示す模式図である。

Claims (5)

1. 一本のレーザビームを回折素子に入射・通過させて所定方向に進む複数本のビームに分割し、複数本の該ビームを集光光学系に入射・通過させ、サーボトラックの形成が可能な部位を有し且つ所定速度で走行する磁気テープの該部位上にそれぞれ集光スポットを形成することにより、該部位を物理的又は化学的に変化させて、複数本のサーボトラックをテープ長手方向に亘り同時に形成する磁気テープへのサーボ信号書き込み方法。
2. 上記集光光学系がｆθレンズからなる請求の範囲第１項記載の磁気テープへのサーボ信号書き込み方法。
3. 上記回折素子によって上記レーザビームが同一平面内に等角度間隔で分割された複数本の上記ビームとなされ、更に該ビームが上記集光光学系に入射・通過することよって、上記磁気テープの上記部位に、所定間隔で整列された一列の上記集光スポットが形成される請求の範囲第１項記載の磁気テープへのサーボ信号書き込み方法。
4. 上記集光スポットの整列方向と上記磁気テープの走行方向とのなす角度αが、０°超９０°未満となるように該集光スポットが形成される請求の範囲第３項記載の磁気テープへのサーボ信号書き込み方法。
5. 磁気テープの走行系と、一本のレーザビームを複数本に分割する光源系と、複数本の該ビームから上記磁気テープの所定の部位に、所定間隔で整列された一列の集光スポットを形成する光学系とを備えた磁気テープへのサーボ信号書き込み装置であって、
   上記光源系が、上記レーザビームの光源と、該レーザビームを同一平面内に等角度間隔で複数本に分割する回折素子とを備え、上記集光スポットの整列方向と上記磁気テープの走行方向とのなす角度が０°超９０°未満となるように該回折素子が配置されている磁気テープへのサーボ信号書き込み装置。

Images