JPH09509276A - キャプスタンレスヘリカルドライブシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 キャプスタンレスヘリカル記録システムは、サプライリールシャフト(54)、テイクアップリールシャフト(56)、およびサプライリールからテイクアップリールまで伸びる媒体移動経路を含んでいる。該テイクアップリールは、ロータアセンブリ(60)、回転ハブアセンブリ(70)、およびギアリングシステムを備える。該ロータアセンブリは、第１の回転速度で回転するサンギア(80)を含んでいる。該回転ハブアセンブリは、３つのプラネタリギア(160)を支持し、該媒体移動経路を搬送される媒体に速度を付与する。該ギアリングシステムは、該ハブアセンブリが、該ロータアセンブリよりも大きな速度をもつように、該ロータアセンブリおよび該ハブアセンブリと噛み合っている。

Description

【発明の詳細な説明】 キャプスタンレスヘリカルドライブシステム 発明の背景 １．産業上の利用分野 本発明は、記録媒体に情報を記録する方法および装置に関し、特にヘリカルス キャン記録システムにおいて記録媒体を搬送し巻き取る方法および装置に関する 。 ２．関連技術および他の研究 多くの従来技術の特許および文献が、磁気テープ上のヘリカルストライプ(あ るいは「トラック」)への情報の記録および記録された情報の読み取りを教示して いる。ヘリカルスキャンテープドライブの例は、特に、以下の米国特許に示され ている(全ての公報は、参考までにここに援用された。)： US Patent 4,835,628 to Hinz et al. US Patent 4,843,495 to Georgis et al. US Patent 5,065,261 to Hughes et al. US Patent 5,068,757 to Hughes et al. US Patent 5,142,422 to Zook et al. ヘリカルスキャン装置においては、走行する磁気テープは少なくとも部分的に 回転ドラムに巻き付いて、ドラムが回転すると、ドラム上に位置したヘッド(書 き込みヘッドおよび読み取りヘッドの双方)がドラムに接触する。ドラム上にあ る、一つまたはそれ以上の書き込みヘッドは、テープの進行方向に対してある角 度で配置された一連の不連続ストライプ上に、物理的にデータを記録する。デー タは、テープ上への記録に先立って十分な参照情報を与えるようにフォーマット され、リードアウトの間に一つまたはそれ以上の読み取りヘッドによる後の再生 を可能とする。 多くの従来技術ヘリカルスキャンシステムにおいては、テープがドラムを通り 過ぎるときにテープに対する直線運動を制御するために、固定半径のキャプスタ ンが用いられる。キャプスタンは、専用のキャプスタンモータによって駆動され る。キャプスタンシステムにおいては、テープの一定線速度を確保するためのフ ィードバック情報を提供するために、典型的には、キャプスタン上にタコメータ が設けられる。 その他のヘリカルスキャンシステム(「リールトウリール」として知られている) は、キャプスタンを用いていない。リールトウリールシステムの一つの例は、Ei geらの米国特許第4、125、881号に開示されている(参考までにここに援用された) 。このシステムのリールの一つは、典型的には、「サプライリール」として知られ ており、もう一つのリールは、典型的には、「テイクアップリール」と呼ばれてい る。一般に、サプライリールおよびテイクアップリールは、それぞれ専用モータ を有している。(ＩＢＭモデル3480のような)多種多様な１／２インチ磁気テープ 製品が、静止ヘッドあるいはリニアトラッキングをもったリールトウリールスト リーマである。 一般に、従来技術のキャプスタンレスシステムは、高速度、かつ高テンション の操作状態と静止ヘッドとを伴う。従って、従来技術のキャプスタンレスシステ ムは、４mmあるいは８mmの磁気テープあるいは他の低速度ドライブを用いるよう なヘリカルスキャン製品には、一般に適応できない。 要旨 キャプスタンレスヘリカルスキャン記録システムがサプライリールと、テイク アップリールと、サプライリールからテイクアップリールまで伸びている媒体移 動経路とを備えている。ドラムが媒体移動経路に沿って位置しており、媒体上の ヘリカルストライプに情報を記録し、読み出すための読み取りヘッドおよび書き 込みヘッドがその上に設置されている。テイクアップリールは、ロータアセンブ リと、回転ハブアセンブリと、ギアリングシステムとを備えている。回転アセン ブリは、第１の回転速度で回転するサンギアを備えている。回転ハブアセンブリ は、３つのプラネタリギアを備え、媒体経路を搬送されている媒体に速度を与え る。ハブアセンブリがロータアセンブリよりも速い回転速度をもつように、ギア リングシステムはロータアセンブリおよびハブアセンブリと噛み合っている。ギ アリングシステムは、好ましくは約8:1のオーダのギヤ比を有する。テンション アーム44は媒体移動経路に突き出しており、高速度操作中のリールランアウトを 補償するために、サプライリールにかかる衝撃を緩和する。このシステムは、テ イクアップリールおよびサプライリール以外には、媒体移動経路に沿って媒体に 推進力を付与する手段を備えていない。 図面の簡単な説明 本発明の上記およびその他の目的、特徴および利点は、添付の図面に例示され る好ましい実施形態の以下に示す、より具体的な説明から明らかであろう。図面 において、参照符号は、様々な描写を通じて同一の部分を指す。図面は、必ずし も一定のスケールで描かれておらず、代わりに、本発明の原理の図示に重点が置 かれている。 図１は、本発明のある実施形態によるキャプスタンレスヘリカルスキャン記録 システムの上面図である。 図２は、図１のキャプスタンレスヘリカルスキャン記録システムにおける媒体 の移動経路の模式図である。 図３は、図１のキャプスタンレスヘリカルスキャン記録システムのテイクアッ プリールアセンブリの部分的に断面が示された側面図である。 図４は、図３のテイクアップリールアセンブリの分解図である。 図５は、図３のテイクアップリールアセンブリのプラネタリギアアセンブリ部 の部分的に断面が示された側面図である。 図６は、図３のテイクアップリールアセンブリのロータアセンブリ部の部分的 に断面が示された側面図である。 図７は、図３のテイクアップリールアセンブリの上面図である。 図８Ａは、図１のキャプスタンレスヘリカルスキャン記録システムのテンショ ニングアームの斜視図である。 図８Ｂは、図８Ａのテンショニングアームの上面図である。 図８Ｃは、図８Ａのテンショニングアームの部分的に断面が示された側面図お よび分解図である。 図９は、様々なトルクリプルレベルに対するテープ速度とテープ速度変化との 関係を示すグラフである。 図面の詳細な説明 図１に、キャプスタンレスヘリカルスキャン記録システムあるいはドライブ14 を示す。ヘリカルスキャンドライブ14は、ドライブフレーム16およびデッキフロ ア18を含む。図２は、ドライブ14のテープ経路を、一般に参照番号20を付して示 している。特に、図２は、サプライリール24の周りに巻かれた第１の端と、テイ クアップリール26の周りに巻かれた第２の端とを有する(例えば、８mm磁気テー プのような)磁気テープ22を示す。テープ22が通る経路は、一連のテープガイド2 8A〜28Gと回転スキャナあるいはドラム30とによって少なくとも部分的に規定さ れる。テープガイド28およびドラム30は、最終的にはデッキフロア18の上に取り 付けられている。巻き戻し操作を除くすべての操作において、テープ22はサプラ イリール24からテイクアップリール26まで矢印31によって示される方向に進む。 図１および図２に示されるように、ドラム30はその周上に取り付けられた書き 込みヘッドW1およびW2と、読みとりヘッドR1およびR2とを有する（その正確な位 置については下記に記述される）。ドラム30は矢印32に示される方向に回転する 。加えて、ドラム30はその周上に搭載されたサーボヘッドSを有する。ドラム30 が回転するとき、その周の一部が、進行するテープにいつも接触している。記録 あるいは書き込み動作の間、テープ22を横切るヘッドの進行方向に書き込みヘッ ドW1およびW2が移動するときに、書き込みヘッドW1およびW2が周期的に位置され て、「ストライプ」あるいは「トラック」を記録する。 ヘッドW1、W2、R1、R2、およびSの配置と、ドラム30によって得られる特定の トラック記録図式に関する詳細は、「Method And Apparatus For Controlling Me dia Linear Speed In A Helical Scan Recorder」という名称のGeorgisおよびZw eighaftの米国特許出願第08/150、726号（1993年11月12日出願）に開示されてい る（参考までにここに援用された）。 図１はまた、デッキフロア18が、テンショニングアーム44とフレキシブルサー キット／リターンプレートアセンブリ40をその上に搭載していることを示してい る。図４に示されるように、フレキシブルサーキット／リターンプレートアセン ブリ40は、その上に高分解能クアドラチャー(quadrature)エンコーダ50およびブ レーキリリース52を搭載している。加えて、アセンブリ40はその上に、サプライ リール24およびテイクアップリール26それぞれに対して、直立静止シャフト54お よび56を搭載している。シャフト56は、水平に置かれたドライブ14に示されてい るように、垂直方向に伸びるシャフト軸57を備えている(図５および図６参照)。 ６つのモータコイル58が、シャフト54、56のそれぞれの周りに円形パターンに 置かれている。それぞれのどのモータコイルもアセンブリ40の中央上に置かれた ホールセンサ59を有している。モータコイル58およびホールセンサ59の利用につ いては、「Power-Off Motor Deceleration Control System」という名称のJames Z weighaftの米国特許出願第08/150、727号（1993年11月12日出願）、ならびに「Hig h Performance Power Amplifier」という名称のJames Zweighaftらの米国特許出 願第08/150、731号（1993年11月12日出願）にその詳細が記述されている。どちら も参考までにここに援用された。 テイクアップリール26は、図３〜図７に示されているギアードテイクアップモ ータを備える。テイクアップリール26はロータアセンブリ60（図６）およびプラ ネタリハブアセンブリ70（図５）を有している。 ロータアセンブリ 図６に示されるように、ロータアセンブリ60は、ボールベアリング72、ベアリ ング／ギア支持ハウジング74およびシャフト56の上に取り付けるためのインサー トモールドされたブッシング76を備えている。インサートモールドされたサンギ ア80が、ベアリング／ギア支持ハウジング74のセンタースピンドルの回りに同心 円状に取り付けられており、最も高い水平ショルダの上に位置している。 低い方の水平ショルダ上で、ベアリング／ギア支持ハウジング74はディスク型 のスチールリターンプレート84を備えている。リターンプレート84の外周端86は 垂直に曲げられており、タコメータリング88を装備している。その底面側のブッ シング72とタコリング88との間では、リターンプレートの上にディスク型のマグ ネットプレート90が搭載されている。 図３は、ロータアセンブリ60が、どのようにフレキシブルサーキット／リター ンプレートアセンブリ40の上に搭載されているのかを示している。特に、シャフ ト56は、環状アンカ92によってプレートアセンブリ40に支持されている。その底 面付近では、アンカ92は周囲に伸びている環状シール94(図４参照)を有し、そこ にはコイル58が搭載されている。その最上部には、アンカ92がボールベアリング 72を支持している。 図３にはまた、フレキシブルサーキット／リターンプレートアセンブリ40がシ ール94の外周部に静止内部ギア100を支持していることを示している。内部ギア1 00はリング状であり、３つのピンあるいはファスナ102によってプレートアセン ブリ40の上に搭載されている。図３および図７に示されるように、その上面では 、内周表面内部ギア100が歯104を有している。 フレキシブルサーキット／リターンプレートアセンブリ40の上にはまた、タコ メータ110が搭載されている（図３参照）。タコメータ110は、プレートアセンブ リ40と内部ギア100との中間である、テイクアップリール26の周りの選ばれたポ イントに位置している。タコメータ110はこのように位置されて、ロータアセン ブリ60の回転速度に関する信号を提供するためにタコメータリング88と接してい る。 先の議論より、選ばれたコイル58がマグネットプレート90に影響を及ぼすため に活性化されると、ロータアセンブリ60の全体が回転することが理解される。以 下の議論では、プラネタリハブアセンブリ70を扱い、その部品はやはり互いに同 調して回転するが、論じられているギア配置を考慮するとロータアセンブリ60と は異なった速度で回転する。 プラネタリハブアセンブリ プラネタリハブアセンブリ70（図５に取り出して示されている）は、環状保持 プレート120を備えている。保持プレート120は、円筒上で垂直に（即ち軸方向に ）伸びているスピンドル124と、放射状に伸びているプレートフランジ122を備え ている。保持プレート120は、２つのブッシング126が搭載される中央内部の開口 部を提供している。ブッシング126は、保持プレート120がシャフト56の周りを回 転することを可能としている。 スピンドル124は、図４に示されるように、軸方向に切り込みがつけられてい る。ハブリング130は、スピンドル124の軸方向の最上部に位置し、その周りに同 心円状に搭載される。ハブリング130もまた、軸方向に切り込みがつけられてい る。図５に示されるように、ヘリカルスプリング132は、スピンドル124の外周に 対して同心円状に位置されている。スプリング132の第１の端は、プレートフラ ンジ122の上にあり、スプリング132の第２の端は、ハブリング130の上の内部ラ ディアルフランジに接触している。環状ハブキャップ134の下側表面は、スピン ドル124に接触している。保持ワッシャ136は、ファスナ138によってシャフト56 の最上部に搭載されている。 保持プレート120のスピンドル124とプレート120の外周端との間には、シャフ ト56の周りに等しい角度であけられた３つの開口部が設けられている。どの開口 部も、それぞれのギア支持ピン150を受ける大きさになっている。ギア支持ピン1 50は、保持プレート120の下側表面より下に軸57に対して平行に置かれている。 おのおののギア支持ピン150の末端にも、それぞれのプラネタリギア160が中心に 取り付けられており、保持ワッシャ162によって保持されている。おのおののプ ラネタリギア160は、その外周にギア歯166を備えている。 ギアリングシステム アップリール26のギアリングシステムは、このように、（ロータアセンブリ60 の）サンギア80、（プラネタリハブアセンブリ70の）３つのプラネタリギア160 、および静止内部ギア100を有している。 表１は、示された実施形態における、それぞれのギアのギア歯の数を示してい る。表２は、示された実施形態における、ギアリングシステムに含まれるギアの ギア比を示している。 このように、示された実施形態においては、サンギア80を支持しているロータ アセンブリ60が回転すると、プラネタリハブアセンブリ70は、ロータアセンブリ 60よりも８倍のオーダーで速くシャフト56の周りを回転する。 テンショニングアーム 図８Ａから図８Ｃは、「スイングアーム」としても知られている、テンショニン グアーム44を示している。テンショニングアーム44は、リブ状の水平フレーム部 材200を備えている。テンショニングアームフレーム部材200は、ローラ端部202 およびテイル端部204を備えている。端部202と204とのほぼ中央で、ブッシング カラー206がフレーム部材200の下面に付いている。ブッシングカラー206は、デ ッキフロア18から垂直に伸びている図示されていないマウンテイングシャフトを 、中心に収容している。ブッシングカラー206によって、テンショニングアーム4 4は、図示されていないマウンテンニングシャフトの周りを必然的に回転する。 そのローラ端部202では、フレーム部材200がシリンドリカルスピンドルマウン ト210を支持し、シリンドリカルスピンドルマウント210は、垂直に直立している スピンドル212を中心に支持する。ローラ214は、スピンドル212の周りを回転す るように取り付けられている。ローラ214は、保持ワッシャ216によってスピンド ル212の上に軸方向に取り付けられている。ローラ214の外周は、選択的に必然的 にテープ経路20の一部を形成する。 そのテイル端部204では、フレーム部材200はその下側表面にマグネットアセン ブリ220を備えている。カウンタウエイト224が、ローラ端部202でローラ214の存 在とバランスをとるために取り付けられている。デッキフロア18には、テンショ ニングアーム44の位置、および、これによってテープ22におけるテンションを検 出するためのセンサ下部マグネット220(図示されていない)が設けられている。 テンショニングアーム44の位置の範囲は、図２の点線で示されている。テンシ ョニングアーム44は、テープ移動経路20に普通、スプリングバイアスされている 。 動作 上記のテイクアップリール26は、ドライブ14において、テープ22の低速度制御 を実現するために必要な低トルクリプル(１％より小さい)を提供している。図９ は、ドライブ14の様々なトルクリプルレベルに対するテープ速度とテープ速度変 化との関係を示すグラフである(サプライリールモータは５％で一定値を保つと する)。 ドライブ14は、パフォーマンスの向上をはかるために、様々な特徴を利用して いる。これらの特徴には、上記のテイクアップリール26のギアリング；良質のギ アの使用；トルクリプルの低減；テンショニングアーム44の使用によるサプライ リール24への衝撃緩和；および「Method And Apparatus For Controlling Media Linear Speed In A Helical Scan Recorder」という名称のGeorgisおよびZweigha ftの米国特許出願08/150、726号(1993年11月12日出願)に開示されている(参考ま でにここに援用されている)書き込みトラッキングシステムを包含する。 このように、本発明のドライブ14は、高精度のギアを用いたテイクアップリー ルモータ、経路中の速度検知システム、およびテンション制御システムを使用す ることによって、キャプスタンを用いないでテープ速度の制御を提供する。キャ プスタンを用いなければ、キャプスタンモータおよびそれに関係する部品(例え ば、ベアリング、エンコーダおよび関連する電子部品など)をも用いないで済む ことになる。従って、キャプスタン配置の問題は回避される（例えば、テープエ ッジのダメージ、部品の埋め込み、薄い媒体のねじれなどの問題）。 ドライブ14は、従来のピンチローラやそれに関連した部品を必要とせず、ピン チローラの配置の問題(ピンチローラのミス配置およびそれに付随するテープダ メージを含む)を生じさせない。このように、ドライブ14は、可動部品を減らす ことで部品の総数を減らし、信頼性を向上させ、コストの削減およびテープ経路 の空間の減少を実現する。 上記のギア配置に伴いテイクアップリール26を稼働させることによって、多く の利益が得られる。約8:1のギア比は、テープがリールにフルに巻かれていると きにテイクアップリール26を80RPMより大きな回転数に維持することを可能とし 、それによって、低速度時の回転機構における(キャプスタンモータに典型であ る)スティック／スリップ問題からモータを回避させることができる。 好都合なことに、ドライブ14では、テイクアップモータの角運動量の増加のた めに、速度変化が小さくなる。ギアリングによって、ロータアセンブリ60の速度 と角運動量は増加する(フライホイール効果)。 8:1のギア比によるテイクアップリール26の反射慣性の大きな増加により、速 度変化は小さくなる。反射慣性は、ギア比の2乗であり、それゆえに、テープ(22 )は、実際のロータ慣性の64倍の慣性を受けることになる。このことは、外乱に 対するテイクアップシステムの感度を低下させる。 速度変化は、トルクリプル平滑度が増加することによって小さくなる。ギアリ ングとそれによってより高速度でロータを回転させることとによって、トルクリ プル周波数は増加する。このことは、テイクアップモータ／ギアシステムが実質 的にトルクリプルをフィルタリングして、速度変化に対するその影響を減少させ ることを可能とする。 リールトウリール速度制御システムにおける一つのフィードバックループのサ ンプルレートが増加することにより、速度変化は小さくなる。テイクアップシス テムを8:1というギア比で駆動することにより、ロータはテープリールよりも８ 倍速く回転する。タコリングがロータに取り付けられているので、そのシステム は、ギアを装備しないときよりも8倍多くのタコメータのサンプルを得ることに なる。このことは、サーボシステムにおける周波数応答を増加させ、また、サン プルアベレージングを増加させて、タコジッタ効果を減少させる。 プラネタリギアシステムの設計は、スピード変化およびノイズを最小にするた めの多くの特徴を含んでいる。例えば、超高品質(低ランアウト)のプラスチック サンギア80が、テイクアップモータギアシステムのロータにインサートモールド される。超高品質プラスチックプラネットギア(160)と、(プラネットギアのため の)インサートモールドされたベアリングおよびインサートモールドされたシャ フトを有するプラネットギア(160)のための高品質支持プレート(122)とが同様に 設けられる。インサートモールドの使用によって、速度変化やノイズの原因とな るプロセス誤差が最小にされる。さらに、ドライブ14は、高品質金属内部ギア(1 00)を装備し、これは１ｘランアウトを最小にし、システムの剛性を向上させる 。 ドライブ14は、モータトルクリプルを大きく減少させるロータマグネットの特 別な磁化パターンを利用する超高品質テイクアップモータの設計に特徴があり、 これは、速度変化を大きく減少させる。 サプライリール(24)の隣に置かれたテンショニングアーム44は、以下のことを 含む多くの利点を提供する。(1)テープパス(20)からのサプライリール(24)の分 離、(2)サプライリールトルクリプル、ならびに速度およびテンションの制御に 悪影響を及ぼすトルクドラッグ変化の分離、(3)サプライ側(低テンション)テー プスリップの分離、(4)テープパス(20)からのサプライ側システムマスの分離、( 5)サプライ側のランアウトの分離、および(6)スイングアームの運動に伴うテー プの伸び(テンションの移動)の置き換え。 本発明は、好適な実施形態を参照して詳細に示され記述されているが、本発明 の精神および範囲を逸脱することなく形式および詳細において様々な改変がなさ れ得ることが、当業者には理解されることであろう。 独占的な財産あるいは特権がクレームされている発明の具体例は、以下のよう に規定される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．記録媒体上に情報を記録するキャプスタンレスヘリカルスキャン記録システ ムであって、該システムは、 サプライリールと、 ティクアップリールと、 該サプライリールから該テイクアップリールまで伸びている媒体移動経路と、 該媒体移動経路に沿って設置されており、該媒体の上のヘリカルストライプに 情報を記録し読み出す読み取りヘッドおよび書き込みヘッドが搭載されている、 ドラムと、 を備えており、 該テイクアップリールおよび該サプライリールの少なくとも一つが、 第１の回転速度で回転するロータアセンブリと、 該媒体移動経路に搬送される媒体に速度を付与する第２の回転速度で回転する 回転ハブアセンブリと、 該第２の回転速度が該第１の回転速度よりも大きくなるように、該ロータアセ ンブリおよび該ハブアセンブリと噛み合っているギアリングシステムと、 を備えている、キャプスタンレスヘリカルスキャン記録システム。 ２．前記ギアリングシステムが約8:1のオーダーのギア比をもつ、請求項１に記 載の装置。 ３．前記ロータアセンブリがサンギアを含み、前記ハブアセンブリが該サンギア と噛み合うプラネタリギアを含む、請求項１に記載の装置。 ４．前記媒体移動経路に突き出しているテンションアームをさらに備える、請求 項１に記載の装置。 ５．前記テイクアップリールが、前記ロータアセンブリ、前記ハブアセンブリお よび前記ギアリングシステムに含まれている、請求項１に記載の装置。 ６．前記システムは、前記媒体移動経路に沿って、前記テイクアップリールおよ び前記サプライリール以外には前記媒体に推進力を付与するための手段を持たな い、請求項１に記載の装置。