JPH0479057A - 磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は磁気記録再生装置に関し、特に、磁気テープ
の走行速度とテンションとを一定に制御することのでき
るような磁気記録再生装置に関し、より詳細にはキャプ
スタンを用いないいわゆるリールドウリールの磁気テー
プ装置のテープ送り制御に関する。

［従来の技術］ 磁気テープを用いた磁気記録再生装置において、正確か
つ高密度な記録再生を行なうためには磁気テープの走行
速度を一定に保つとともに、磁気テープに加えられるテ
ンションを一定にしなければならない。このため、従来
の磁気記録再生装置は、たとえばキャプスタンとピンチ
ローラとて磁気テープを圧着駆動することにより、磁気
テープの走行速度を一定にしている。また、テープテン
ションはテンションアームと呼ばれるテンション検出機
構を用いて制御するなどの方法を採っていた。

しかしなから、上述した従来の磁気記録再生装置では、
キャプスタンなとて磁気テープ走行速度の制御を行なう
とともに、テンションアームなとを用いた機構によって
テンションを一定に制御しているので、磁気テープの走
行速度か高速になると、走行速度を正確に制御できない
ばかりか、磁気テープとテンションアームとの間で共振
か発生することかある。また、全体の構造か複雑になる
という問題点もある。

そこで、モヤプスタンを用いず、リールからリールへと
直接テープを移送する方法か考えられている。このとき
、テープ速度は回転型の速度検出ローラやリールの回転
検出により、これらの回転周期を検出し、予め設定され
た周期との誤差を求め、これを増幅してリール駆動モー
タに与えることにより、フィードバック制御を行なうよ
うに構成することが考えられる。また、テープテンショ
ンは、たとえば、リール巻き径を検出し、これに応じた
トルクを供給リールに与えるように構成すればよい。

［発明か解決しようとする課題− しかしなから、上述のテープ速度制御では、以下のよう
な問題点かある。すなわち、検出された速度と基準速度
との誤差をフィードバックして速度制御を行なっている
か、リールドウリールの走行系の場合はリールとテープ
による共振のため、制御ループのゲインを高くてきず、
そのため、精度の高い制御ができないという問題点があ
った。

それゆえに、この発明の主たる目的は、リールドウリー
ルの走行系においてゲインを高くできない場合において
も走行速度とテンションとを正確に制御することができ
るような磁気記録再生装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ この発明は磁気テープの走行速度と磁気テープに加えら
れるテンションとを一定に保ちつつ磁気テープを走行さ
せる磁気記録再生装置であって、磁気テープの走行に伴
なって回転する回転ローラき、この回転ローラの回転に
応じてテープの走行速度を検出する速度検出手段と、検
出された走行速度と基準となるべき基準速度とを比較す
る速度誤差検出手段と、磁気テープの走行に伴なう供給
リールの回転を検出する供給リール回転検出手段と、こ
の検出結果とテープ速度とに基づいて供給リールの巻き
径を算出する供給リール巻き径検出手段と、この検出結
果に応じて供給リールの駆動トルクを算出するテープテ
ンション制御トルク算出手段と、この算出結果に応じて
磁気テープのテンションを一定にすへく制御される供給
リール駆動手段と、供給リール巻き径検出手段の検出出
力に応じて磁気テープの走行速度を一定にするための巻
取リール駆動トルクを設定する巻取リール駆動トルク設
定手段と、巻取リール駆動トルク設定手段によって設定
された巻取リール駆動トルクと速度誤差検出手段の検出
出力とに応じて駆動される巻取リール駆動手段とを備え
て構成される。

［作用］ この発明にかかる磁気記録再生装置はテンションの制御
と磁気テープの走行速度の制御が行なわれる。テンショ
ンの制御は、供給リール回転検出手段から出力されたデ
ータか供給側巻き径検出手段およびテープテンション制
御トルク算出手段に与えられ、回転ローラの回転を示す
データの供給側巻き径検出手段に導かれる。供給側巻き
径検出手段は供給リールの巻き径を検出し、この検出結
果をテープテンション制御トルク算出手段に与え、二の
算出結果によって供給リール駆動手段が制御される。

また、磁気テープの走行速度の制御は、供給側巻き径検
出手段の出力に応じてテープ速度を一定にするために必
要な巻取駆動トルクか巻取リール駆動トルク設定手段に
よって設定されるとともに、回転ローラの回転を示すデ
ータが速度検出手段に導かれ、この速度検出手段は磁気
テープ走行速度を算出するように構成され、これら両者
の算出結果に応じて巻取リール駆動手段か制御される。

［発明の実施例１ 以下に、この発明にかかる磁気記録再生装置の一実施例
を図面を参照して詳細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例における磁気テープの走行
速度およびテープテンションを制御するブロック図であ
り、第２図はこの発明の一実施例におけるテープ速度制
御のためのモータ駆動信号を説明するための図である。

この第１図に示したデータストリーマ用磁気記録再生装
置は、カセット１の磁気テープ２に大容量のデータを高
速で記録または再生するように基本構成されている。磁
気記録再生装置の装置本体には、外部から入れられたカ
セット１を自動装填するためのカセット自動装填機構（
図示せず）か装着されている。カセット自動装填機構に
よって自動装填されたカセット１のリール３，４は以下
に述へるようなリール駆動機構によって回転駆動される
。すなわち、リール駆動機構は装填されたカセット１の
下方位置に相当するメインシャーシ（図示せず）の下方
に取付けられていて、メインシャーシにそれぞれ固定さ
れたリールモータ９１０を主とした構成となっている。

リールモータ９および１０の８カ軸には、それぞれＦＧ
ディスク（図示せず）が連結されている。そして、カセ
ット１か装填されると、リールモータ９，１０の各駆動
力かり−ル３，４に独立的に伝達される。

尚、前記ＦＧディスクは、いずれも周縁部にスリット部
か等ピッチで複数形成された円盤であり、当該スリット
部の開口位置にはフォトインタラプタ（図示せず）かそ
れぞれ配置されている。すなわち、ＦＧディスクの回転
速度は、換言すると、リール３４の各回転速度かフォト
インタラプタ１４．１５のパルス出力としてそれぞれ検
出されるようになっている。磁気ヘッド７４はガイドロ
ーラ５６と５７との間に配置され、磁気テープ２に接触
してデータを記録し、記録されたデータを再生する。

第１図において、磁気テープ２の走行方向はＡ。

Ｂとして示されていて、テープ走行方向かＡであるとき
には、リール３か供給用となり、リール４が巻取用とな
る。一方、テープ走行方向かＢであるときには、リール
３か巻取用となり、リール４か供給用となる。ます、磁
気テープ２の走行速度の制御系について説明する。磁気
テープ２の走行速度Ｖは次の第（１）式で表わされる。

ｖ＝２　πＲｔ／Ｔ＝　・　（１＞ 尚、Ｒｏはカイトローラ３２の半径であり、Ｔ６はカイ
トローラ３２の回転周期である。フォトインタラプタ５
１はカイトローラ３２か１回転すると、ＦＧ信号５１ａ
としてＮ　Ｆ　Ｇ　Ｒｏ個のパルス信号を出力する。こ
のＦＧ信号５１ａはガイドローラ３２の回転周期Ｔ６を
与える信号となっていて、速度検出回路１０９に与えら
れる。尚、ＦＧ信号５１ａの周期をＴＦＧ　ＲＥとする
。また、ＦＧ信号５１ａをｎａｖ分周する時間ｎａｖ”
ＴｐＧＲＥの間で計数される周期Ｔ。Ｋの基準クロック
信号（水晶発振器１１６の出力信号１１６ａが与える磁
気テープ２の速度基準データ）のパルス数をｎ。ＣＫと
すると、次の第（２）式が成立する。

ｎｃ　ＣＫ　・Ｔ（）（＝ｎａｖ　　−ＴｐｃＲｔ・・
・（２）また、ガイドローラ３２の回転周期Ｔ６は第（
３）式で表わされる。

Ｔｏ＝ＮＦ６Ｒ０・Ｔ、　６Ｒ，・・・（３）したがっ
て、第（１）式、第（２）式および第（３）式から次の
第（４）式か成立する。

Ｖ＝　（２πＲＥ／ＮＦｃ＊ｐ）　　　（ｎａ、／Ｔｃ
Ｋ　）　　　（１／　ｎｃ　ＣＫ　）　−（４）したが
って、パルス数ｎ。ＣＫを検出し、検出結果を第（４）
式に代入すれば、磁気テープ２の走行速度Ｖを算出する
ことができる。第（４）式の右辺のｎｃ　ＣＫ以外の数
値は定数であるため、パルス数ｎ。ＣＫを一定値にする
ように制御すれば、磁気テープ２の走行速度Ｖを一定に
することができる。

前述のＦＧ信号５１ａをｎａｖ分周した周期ごとに検出
された基準クロック信号のパルス数を第（４）式に代入
して得られた磁気テープ２の走行速度Ｖと、速度基準目
標値との差が速度誤差検出回路１１０によって検出され
る。すなわち、速度誤差検出回路１１０は、速度検出回
路１０９の出力信号によって与えられる磁気テープ２の
走行速度のデータから水晶発振器１１６の出力信号１１
６ａが与える磁気テープ２の基準速度のデータを減算す
るような回路構成となっていて、この減算結果が速度誤
差データとなる。

さて、ここで、テープ速度を一定にするために必要な巻
取リール駆動トルクＭＴは次のようにして求めることが
できる。すなわち、巻取モータの発生するトルクが、テ
ープテンションによる付加トルクとトルクロスの合計と
等しいときテープ速度は一定となる。すなわち、目的と
するテープテンションをＦ（定数）１巻取リールの巻直
径をＲ工とすると、次の第（５）式か成立する。

ＭＴ　＝ＲＴ　−Ｆ＋Ｍｏ−（５） ただし、ＭＯは巻取リール軸などにおけるトルクロスで
あり、予め設定される。一方、後で詳細に説明する供給
リール巻き径検ａ回路１１３の出力は、供給リールの巻
き径を与えているか、このとき、巻取側のリール巻き径
は次の第（６）式によって求まる。すなわち、供給リー
ルの半径をＲ５とすると、 ＲＴ＝ＥＴ１Ｔ下・・・（６） たたし、Ｓはテープ長さおよび厚さによって決まる定数
である。したかって、第（５）式および第（６）式によ
り、供給リール巻き径Ｒ５か与えられれば、テープ速度
を一定にするための巻取トルクＭ工が求められる。さら
にリールモータ９．１０のトルク定数をＫＭとすると、
次の第（７）式か成立する。

Ｖ、＝Ｒ／ＫＭ−ＭＴ＋ＫＭ　・ω・・・（７）ただし
、ｖＭはモータ端子電圧であり、Ｒはモータコイル巻線
抵抗であり、ωはモータ回転角速度である。ωはω＝ｖ
／Ｒ７により求められ、また第（５）式を用いると、第
（７）式は次の第（８）式のようになる。

ＶＭ　＝Ｒ／ＫＭ’　　（Ｒ７’　Ｆ＋Ｍｏ　）＋ＫＭ
　”　Ｖ／　ＲＴ・・・（８） すなわち、第（６）式により、巻取リール巻き径Ｒアが
求まれば、第２図に示すように、第（８）式により巻取
リールモータの駆動電圧Ｖヶが算出される。

第１図に示した巻取リール駆動トルク算出回路１１７は
、後述する供給側巻き径検出回路１１３の出力である供
給リール巻き径Ｒ３のデータが入力されており、上述し
た式に基づいて巻取リール駆動電圧ｖＭの信号は出力す
るように構成されている。

巻取リール駆動トルク算出回路１１７の出力と前述の速
度誤差検出回路１１０の出力が補償回路１１１て加算さ
れ、リールモータ駆動回路１１２に与えられる。補償回
路１１１は速度制御系を安定させるための位相補償回路
である。リールモータ駆動回路１１２は、補償回路１１
１によって処理された誤差速度のデータに応じて、リー
ルモータ９．１０をそれぞれ駆動するための電力を生成
するドライバ回路によって構成される。リールモータ駆
動回路１１２とリールモータ９．１０との間には、テー
プ走行方向の設定に応じて交互に切換えられるスイッチ
１０８が設けられている。

第１図において、スイッチ１０８と共に示されているＡ
、　　Ｂは、テープ走行方向Ａ、Ｂの設定に対応じてい
る。尚、後述のスイッチ１０６，１０７も同様である。

換言すると、スイッチ１０８の接点かＡ側に切換えられ
ているときには、リール４が巻取側リールになるので、
リールモータ駆動回路１１２の出力電力が巻取リール駆
動手段たるリールモータ１０に供給され、この回転駆動
力により磁気テープ２がリール３からリール４に巻取ら
れるようになっている。これに対して、スイッチ１０８
の接点かＢ側に切換えられているときには、リール３が
巻取側リールになるので、リールモータ駆動回路１１２
の出力電力はリールモータ９に供給され、この回転駆動
力により磁気テープ２がリール４からリール３に巻取ら
れるようになっている。上述のごとく構成された閉ルー
プ速度制御系により、磁気テープ２の走行速度は上述の
基準速度に定速度制御される。尚、パルス数ｎｃ。えは
、時間［ｎａｖ　・ＴＦＯＲＥ］　ごとに検出されるの
で、そのサンプリング周期Ｔｖｓ□９゜は、次の第（９
）式で表わされる。

Ｔｖｓｍｌｌｌｌ　＝ｎａｖ　−ＴＦａＲＥ−（９）し
たがって、磁気テープ２の走行速度の制御の応答性を決
定するサンプリング周期Ｔ　ｖ　ａ　ｍ　ｐ　１は、分
周比ｎａｖに比例するので、この分周比ｎ８、を小さく
することにより制御の応答性を高めることができる。ま
た、第（４）式は次の第（１０）式のように変形するこ
とができる。

ｎｃｃＫ＝　（２πＲＥ／ＮＦＧＲＥ）　　　（ｎａｖ
／ＴＣＫ）　　　（１／ｖ）−（１０）すなわち、基準
クロック信号のパルス数ｎｃｃ、はｎａｖに比例してい
るので、ｎａｖを大きくすれば量子化誤差を小さくする
ことかできる。上述の如く、ｎａｖの大きさによって制
御の応答性と量子化誤差が変化するので、第（９）式お
よび第（１０）式によって適宜なｎａｖの値を選択する
必要がある。

次に、磁気ヘッド７４に接触する磁気テープ２のテープ
テンションを一定にする制御系について説明する。供給
リール回転検出手段たるフォトインタラプタ１４．１５
からそれぞれ出力されたＦＧ信号１４ａ、１５ａにはリ
ール３，４の回転周期（Ｔｓとする）のデータがそれぞ
れ含められていて、これらの信号１４ａ、１５ａはスイ
ッチ１０６を介して供給側巻き径検出回路１１３および
テープテンション制御トルク算出回路１１４に与えられ
る。また、フォトインタラプタ５１から出力されたＦＧ
信号５１ａは、ガイドローラ３２の回転周期ＴＥのデー
タが含められていることを既に述へたが、速度検８回路
１０９の他に供給側巻き径検出回路１１３にも与えられ
ている。

供給側巻き径検出回路１１３は、テープ走行方向の設定
がＡであるときにはリール３、一方、テープ走行方向の
設定がＢであるときにはリール４のテープ巻き半径（Ｒ
ｓとする）を次に述べるような方法でそれぞれ算出する
ような回路構成となっている。

リール３．４の回転周期Ｔｓ、テープ巻き半径Ｒｓと磁
気テープ２の走行速度Ｖとの関係は次の第（１１）式の
ようになる。

ｖ＝２πＲｓ／Ｔｓ−（１１） 上述した第（１）式と（１１）式からＶを消去すると、
次の第（１２）式となる。

Ｒｓ　＝ＲＥ−Ｔ　Ｓ／ＴＥ　−（１２）供給側巻き径
検出回路１１３には、フォトインタラプタ５１が周期Ｔ
ＦＧＲＥのＦＧ信号５１ａか与えられているとともに、
フォトインタラプタ１４からスイッチ１０６を介してＦ
Ｇ信号１４ａが与えられている。尚、フォトインクラブ
タ１４はリール４が１回転するごとに、周期ＴＦＧＳの
ＦＧ信号１４ａがＮＦＧＳ個出力されるように設定され
ている。したがって、回転周期Ｔｓは次の第（１３）式
で表わされる。

Ｔ　Ｓ　”ＮＦ　ｃ　ｓ　・ＴＦ　Ｇ　Ｓここで、周期
ＴＦＧＲＥのＦＧ信号５１ａが時間ｎａ７−Ｔｐｃｓの
間に計数された数をｎ。Ｒｏとすると、次の第（１４）
式が成立する。

ｎｃ　ＲＥ　６ＴｒｃｉＥ＝ｎａ７０ＴＦｃ　ｓ゛＝　
（１したがって、第（３）式、第（１２）式、第（１３
）式および第（１４）式より次の第（１５）式か成立す
る。

Ｒｓ＝　（ＮＦＧＳ／ＮＦＧＲＥ）　　　（ＲＥ／ｎａ
Ｔ）・ｎｃ　ＲＥ　−（１５） したがって、ｎｏＲＥを計測することによって、供給リ
ールたるリール４の巻き径Ｒｓを検出することができる
。すな゛わち、周期ＴＦＧＳのＦＧ信号１４ａをｎａ７
分周した周期ごとにＦＧ信号５１ａのパルス数を計測し
、これをｎ。ＲＥとして第（１５）式に代入してリール
４の巻き径Ｒｓを算出する。供給側巻き径検出回路１１
３によって算出されたり−ル４の巻き径Ｒｓは、テープ
テンション制御トルク算出回路１１４に出力される。

テープテンション制御トルク算出回路１１４は、テープ
巻半径Ｒｓのデータに基づいて予め設定されている目標
値たるテープテンション（これをＦとする）を維持する
に必要なリール駆動トルク（これをＭｓとする）を次の
第（１６）式に従って算出するような回路構成になって
いる。尚、図示しない軸受などの粘性抵抗によるｌ・ル
クロスをＭＬとする。定常状態におけるテープテンショ
ンＦは次の第（１６）式で表わすことかできる。

Ｆ＝　（Ｍｓ＋ＭＬ）／Ｒ３・・・（１６）トルクＭＬ
は、リール軸受の粘性抵抗ＭＬＲと、その他のガイド類
（ガイドローラ３．１，３３，３４．５６．５７など）
の粘性抵抗と摩擦抵抗ＭＬ。とに大別することができる
。リール軸受の粘性抵抗Ｍ、Ｒは、リールの回転速度に
比例するので、粘性計数をＤＬＲとすると、第（１７）
式で表わすことができる。

ＭＬ　Ｒ＝Ｄｔ、　Ｒ・２　π／Ｔ　ｓ−（１７）した
がって、第（１６）式は次の第（１８）式のように変形
される。

Ｆ　−（ＭＳ　＋ＭＬ　ｏ　＋　ＤＬ　Ｒ・２π／Ｔｓ
）／Ｒ５・・・（１８） 第（１８）式のＭ、は次の第（１９）式で表わされる。

Ｍｓ＝Ｆ　−Ｒｓ−ＭＬｏ−ＤＬＲ・２ｙｒ／、Ｔ　Ｓ
・−・この第（１９）式は、定常状態の関係式であるが
、テープテンションＦ、ガイド類の粘性抵抗。

摩擦抵抗ＭＬ０のデータを予めそれぞれ設定しておく一
方、リール４のテープ巻半径Ｒｓを第（］９）式に代入
すると、リール駆動トルクＭｓが算出される。

この算出結果はリール駆動回路１１５に導かれて、ここ
でリール駆動トルクＭｓを得るに必要な電流が生成され
、スイッチ１０７を介してリールモータ９．１０に供給
される。すなわち、テープ走行方向の設定かＡであると
きには、スイッチ１０７の接点がＡとなり、リール駆動
回路１１５の出力電流は供給リール駆動手段たるリール
モータ９に供給される一方、テープ走行方向の設定かＢ
であるときには、スイッチ１０７の接点がＢとなり、リ
ール駆動回路１１５の出力電流はリールモータ１０に供
給される。

上述の如く構成されたテープテンション制御系により、
磁気テープ２のテープテンションはテープ走行方向の設
定に関係なく、常に上述のＦの値に制御されることにな
る。同時に、磁気テープ２の走行速度が制御されること
も合わせると、ここに磁気テープ２の安定した走行が実
現される。

なお、ここでは、この発明の機能を実現するために、電
子回路を用いたが、これらをコンピュータを用いたソフ
トウェアなどによって構成してもよいことはいうまでも
ない。

また、前述の巻取リールを駆動するリール駆動回路１１
２が電流帰還型で構成された場合は、巻取リールはトル
ク制御されるため、巻取リール駆動トルク算出回路１１
７の出力は、第（５）式に基づいたＭＴのデータを８カ
するように構成すればよい。

［発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、キャプスタンを用い
ず、また、テンションアームなどのテンション検出機構
を用いることなく簡単なリールドウリールの磁気テープ
走行系を持っており、速度検出のフィードバックゲイン
を高くできない場合においても、磁気テープの走行速度
を安定して一定に保つことができ、また磁気テープに加
えられるテンションを一定に保つことができるので、簡
単な構造でかつ精度の高い磁気テープの走行の制御を行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における磁気テープの走行
速度およびテープテンションを制御するブロック図であ
る。第２図はこの発明の一実施例にかかるテープ速度制
御のためのモータ駆動信号を説明するための図である。 図において、２は磁気テープ、１４，１５．５１はフォ
トインタラプタ、３１，３２，３３，３４，５６．５７
はガイドローラ、７４は磁気ヘッド、１０９は速度検出
回路、１１０は速度誤差検出回路、１１３は供給側巻き
径検出回路、１１４はテープテンション制御トルク算出
回路、１１７は巻取リール駆動トルク算８回路を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　供給リールから供給されて巻取リールに巻取られる磁
   気テープの走行速度と磁気テープに加えられるテンショ
   ンとを一定に保ちつつ、前記磁気テープを走行させる磁
   気記録再生装置において、前記磁気テープの走行に伴な
   って回転する回転ローラと、 前記回転ローラの回転に応じて前記磁気テープの走行速
   度を検出する速度検出手段と、 前記速度検出手段によって検出された速度と基準となる
   基準速度とを比較する速度誤差検出手段と、 前記磁気テープの走行に伴なう前記供給リールの回転を
   検出する供給リール回転検出手段と、前記供給リール回
   転検出手段の検出結果と前記速度検出手段によって検出
   されたテープ速度とに応じて、前記供給リールの巻き径
   を算出する供給リール巻き径検出手段と、 前記供給リール巻き径検出手段の検出結果に応じて前記
   供給リールの駆動トルクを算出するテープテンション制
   御トルク算出手段と、 前記テープテンション制御トルク算出手段の算出結果に
   応じて、前記磁気テープのテンションを一定にすべく制
   御される供給リール駆動手段と、前記供給リール巻き径
   検出手段の検出出力に応じて、前記磁気テープの走行速
   度を一定にするための巻取リール駆動トルクを設定する
   巻取リール駆動トルク設定手段と、 前記巻取リール駆動トルク設定手段によって設定された
   巻取リール駆動トルクと前記速度誤差検出手段の検出出
   力とに応じて駆動される巻取リール駆動手段とを備えた
   、磁気記録再生装置。