JPH117619A - 変換器ヘッドのテープ接触圧力及びヘッド／テープ間隔を制御する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】テープドライブにおいて、ヘッドからのテープ
の浮上を防止するためのテープのテンションを適切な値
に制御することによって、テープの損傷や電力の消費を
抑える。 【構成・作用】テープ速度が早い程大きなテンションが
要求される。そこで、図に示すように、速度に応じたテ
ンションを与えるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般にテープ駆動
システムに関し、更に特定すれば、磁気テープとテープ
駆動トランスデューサ・ヘッドとの間の接触圧力を制御
するシステム及び方法に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】テープ記録装置では、テー
プとトランスデューサ・ヘッドとの間の圧力が決定な影
響を与える。接触圧力が低すぎればテープがヘッドから
「浮き上り」、記録性能が劣悪になる。圧力が高すぎれ
ばテープが捻れたり裂けたりする。

【０００３】テープが読出し／書込ヘッドに接触したま
まであることが通常望ましい。最適記録性能は、ヘッド
とテープとの間の間隔が極小である場合に達成される。
ヘッドとテープの間の間隔を極小にするために、通常は
一定の張力をテープに加える。

【０００４】高速度では、空気はしばしばヘッドとテー
プとの間に引き込まれて正圧空気ベアリングを生じる。
正圧空気ベアリングは、一定のテープ張力に抗してテー
プをヘッドから分離し、テープを浮き上らせる。テープ
速度が増大するにつれて、テープをヘッドから分離する
力も増大する。ヘッド／テープ間隔が増大するにつれ
て、記録性能は低下する。典型的なテープ速度が毎秒約
３メートル（ｍ／ｓ）よりも大きい場合には、テープの
浮上を引き起こし、その結果記録性能を劣化させる。

【０００５】テープ張力が一定であるのにテープをヘッ
ドから分離する力は変化するため、このテープ張力はし
ばしば、テープをヘッドと接触させておくのに必要な張
力より高く設定される。テープ張力を発生するには電力
の消費が必要であるから、不必要なテープ張力は電力を
無駄にする。

【０００６】テープの浮き上りを減らそうとする従来技
術の試みのなかには、ヘッドに横方向または長手方向の
スロットまたはギャップを設けることがある。しかし、
これらスロットまたはギャップはしばしば、ヘッドまた
はテープの故障を生ずる可能性のある屑を集める。更
に、ギャップを機械加工または製作するには、製造プロ
セスにおいて時間及び費用が余計にかかる。

【０００７】他に、単一素子ヘッドについて、速度によ
ってヘッド／テープ間隔が増大するのをできるだけ小さ
くする扁平テープ支持表面（ＴＢＳ）が開発された。し
かし、扁平ＴＢＳヘッドのある構成、特に二重素子型に
ついて、最大接触圧力が12メガパスカル（ＭＰa）を超
すことがある。12ＭＰaを超す接触圧力はテープを捻っ
たりあるいは引き裂くことがあり、避けなければならな
い。通常、最大接触圧力は１ｍ／ｓより下の低速度で生
ずる。

【０００８】したがって、テープ記録装置及び接触圧力
に関連する上述の従来技術に鑑みて、本発明の目的は、
テープとヘッドとの間の間隔を極小にし、テープの損傷
を減らし、消費電力を極小にするシステム及び方法を提
供することである。

【０００９】

【概要】好適実施例における本発明の原理によれば、テ
ープとテープ・ヘッドとの間の接触圧力を制御するシス
テム及び方法は、テープ・ヘッドを横断するテープのテ
ープ速度を決定する手段及びテープのテープ張力をテー
プ速度の関数として制御する手段を備えている。この関
数は、線形でも非線形でもよい。しかし、速度が高けれ
ば高い張力を生じ、速度が低ければ低い張力を生ずる。

【００１０】好適実施例における本発明の更に他の原理
によれば、テープ張力を制御する手段は、第１及び第２
のテープ・リール・モータにより駆動される第１及び第
２のテープ・リールを備えている。テープの第１の端は
第１のテープ・リールに取付けられ、テープの第２の端
は第２のテープ・リールに取付けられている。第１のテ
ープ・リール・モータは、テープを第１の方向に引く第
１のテープ・リールにトルクを与える。第２のテープ・
リール・モータは、テープを反対の方向に引く第２のテ
ープ・リールにトルクを与える。テープが反対の方向に
引かれるにつれて張力がテープに生ずる。

【００１１】本発明の他の目的、長所、及び能力は、説
明が進むにつれて一層明らかになるであろう。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、テープ記録／再生システ
ム10を示す。テープ記録／再生システム10は、テープ・
ヘッド15、テープ20、テープ／ヘッド・コントローラ2
5、２つのリール30、35、及び２つのリール・モータ4
0、45を備えている。図示したテープ・ヘッド15は、２
つの読出し／書込テープ・ヘッド素子50を備えている。
このようにする代わりに、テープ・ヘッド15は多数の読
出し／書込テープ・ヘッド素子50を備えていてもよい。

【００１３】テープ20は、一端でリール30に、他端でリ
ール35に取付けられている。テープ20は、リール30及び
35がそれぞれモータ40及び45により駆動されるにつれ
て、移動する。モータ40及び45は通常、逆転可能なブラ
シレス直流モータである。

【００１４】モータ40、45は、それぞれリール30、35に
トルクを加えることによりリール30、35を駆動する。テ
ープ20の張力は、テープ20を受け取る側のリールに第１
のトルクを加え、またそれより少ないトルクを他方のリ
ールに加えることにより生ずる。たとえば、テープ20が
方向矢55により示された方向に移動しているとする場
合、モータ40はトルク矢60により示したように時計廻り
のトルクを与え、モータ45はトルク矢65により示したよ
うに反時計廻りのトルクを与え、それによりテープ20に
張力を与えている。代表的な張力は、毎秒８メートル
（ｍ／ｓ）までのモータ速度で約１ニュートン（Ｎ）で
ある。

【００１５】モータ40、45は、テープ／ヘッド・コント
ローラ25により与えられる電流に比例するトルクを発生
する。電流はテープ／ヘッド・コントローラ25から導線
70によりモータ40、45に伝えられる。テープ／ヘッド・
コントローラ25は、フレキシブル・ケーブル75を介して
ヘッド15に対してデータを送受する。

【００１６】テープ20がリール30とリール35の間を移動
する際、テープ20はヘッド15を横断する。テープ・ヘッ
ド15は２つの能動読出し／書込素子50を備えている。一
方の素子50が読出しモードになっていれば、他方の素子
50は書込モードになっている。テープ20は、書込モード
になっている素子50が直前に書込んだものを読出しモー
ドになっている素子50が読取るような方向に走行する。

【００１７】次に拡大図である図２を参照すると、テー
プ・ヘッド15の各素子50は通常は２つの層から構成され
ている。一方の層は、硬い加工し難い材料80及び薄膜読
出し／書込素子82から構成されている。他方の層は、非
磁性カバー・ウェーファ85で、これも通常は硬くまた高
温度に耐える(refractory)材料から構成されている。

【００１８】テープ20は、素子50の周りに角度αで巻か
れている。角度αは通常約１４°である。角度αは重な
り角度βを含んでいる。重なり角度βは、テープ20がウ
ェーファ縁95と係合する位置でのテープ20とカバー・ウ
ェーファ85の接線を表す接線90との間の角度である。角
度βは通常約２°である。

【００１９】テープ20は、素子50に可能なかぎり多く接
触するように素子50の周りに巻かれている。しかし、テ
ープ20が方向矢55により示された方向に移動する際に、
空気がウェーファ縁95でテープ20の下に引き込まれる。
高速度でテープ20の下に引き込まれた空気がテープ20を
素子50から分離させる。通常、テープ速度が３ｍ／sec
を超えると、テープ20と素子50との間の分離が引き起こ
される。

【００２０】本発明の好適実施例では、テープ20の張力
を増大させてテープ20の下に引き込まれた空気による影
響を埋め合わせる。テープ20の張力の増大によりテープ
20と素子50の間の分離が減少する。

【００２１】好適には、テープ20の張力を、リール・モ
ータ40、45により加えられるトルクを制御することによ
り増大させる。このようにする代わりにテープ張力制御
の他の方法を用いることも本発明の範囲内に入る。他の
テープ張力制御法には、たとえば、リール30、35または
テープ20にブレーキ機構を設けることが含まれる。

【００２２】テープ張力は、テープ／ヘッド・コントロ
ーラ25によりテープ速度の関数として制御される。テー
プ／ヘッド・コントローラ25は、テープ速度を判定し
て、これに基づいてテープ張力をテープ速度の関数とし
て制御する。テープ／ヘッド・コントローラ25は、テー
プ20の所要速度を選択するか、あるいはテープ20の実際
の速度を監視することにより、テープ速度を判定する。

【００２３】テープ張力をテープ速度の関数として制御
することは、すべてのテープ速度で有効である。テープ
張力をテープ20をヘッド15と接触させておくのに必要な
張力に適合させると、消費動力が最小になる。テープ張
力を一定にするという構成では、高速度においてもテー
プ20とヘッド15との間に必要な接触圧力を与えるため
に、この一定の接触圧力を常に高くしておかなければな
らない。テープ張力をテープ速度の関数として変化させ
る場合には、テープ速度が遅いときにはテープ張力を小
さくすることができる。テープ張力が小さければ必要な
消費電力が少くなる。

【００２４】これに加えて、テープ張力を減らすと、テ
ープ20とヘッド15の間の接触圧力が減る。接触圧力は低
速では小さくなり、その結果、テープ20の捻れ及び裂け
が防止される。低速の場合に張力を減らすことは、扁平
テープ支持表面（ＴＢＳ）テープ・ヘッドについて特に
望ましい。何故なら、扁平ＴＢＳヘッドは、低速では特
に高い接触圧力を有しているからである。好適には、張
力は１ｍ／ｓ未満のテープ速度に対して０．１Ｎ未満ま
で減らされる。

【００２５】記録は１ｍ／ｓよりも遅いテープ速度でも
行うことができるが、高速の線形テープコンピュータバ
ックアップ装置では、１ｍ／ｓよりも遅いテープ速度を
使用するのは稀である。このような遅いテープ速度は、
通常、テープが停止するとき、またはテープが走行方向
を逆転するときだけ生じる。１ｍ／ｓよりも遅い速度は
記録には通常使用されないから、記録の品質は、低速で
テープ張力を減少させても影響されない。

【００２６】図３は、テープ速度の関数としてのテープ
張力の２つの例を示している。関数100、105は、好まし
くは、テープ／ヘッド・コントローラ25の内部のあるい
はテープ記録／再生システム10の内部の他の場所で、ソ
フトウェアによって発生される。

【００２７】線形の方程式100は、テープ張力をテープ
速度の関数として制御するのに好適な方程式である。線
形関数100の方程式はＴ＝ｋｖ＋ｃである。すなわち、
張力Ｔは定数ｋに速度ｖを乗算したものにゼロ速度定数
ｃを加えたものの関数として変化する。ゼロ速度定数ｃ
は、テープ速度が０の場合にテープ20に生ずる張力であ
る。たとえば、ｃ＝０．０４でｋ＝０．２であれば、
０．５ｍ／ｓでの張力は０．１４Ｎであり、８ｍ／ｓで
は張力は１．６４Ｎである。

【００２８】上述のように線形の関数を使用する代わり
に、テープ張力をテープ速度の関数として制御する際に
非線形関数も使用される。非線形関数105の一例は、Ｔ
＝ｋｖⁿ＋ｄである。すなわち、張力Ｔは定数ｋに速度
ｖのｎ乗を乗算したものにゼロ速度定数ｄを加えたもの
の関数として変化する。ここでｎは１以外の正の値であ
る。ゼロ速度定数ｄは、テープ速度が０の場合にテープ
20に生じる張力である。図３は、ｎ＝２とした場合の速
度の関数105として張力Ｔを示してある。

【００２９】要約すれば、上に説明したものは、テープ
とテープ・ヘッドとの間の接触圧力を制御するためのシ
ステム及び方法の好適実施例である。本発明を特定の実
施例を参照して説明してきたが、本発明の真の精神及び
範囲から逸脱することなく、具体化や修正を行った他の
実施例を採用できることは明らかである。

【００３０】以下に本発明の実施態様の例を列挙する。

【００３１】［実施態様１］以下の(a)及び(b)を設け、
テープ(20)とテープ・ヘッド(15)との間の接触圧力及び
間隔を制御するシステム： (a) テープ・ヘッド(15)を横断するテープ(20)のテープ
速度を決定する手段； (b) テープ(20)のテープ張力をテープ速度の関数として
制御する手段。

【００３２】［実施態様２］テープ速度を決定する前記
手段は、テープ・コントローラ(25)を備えていることを
特徴とする実施態様１記載のシステム。

【００３３】［実施態様３］テープ張力を制御する前記
手段は、第１の軸の周りを回転できる第１のテープ・リ
ール(30)と第２の軸の周りを回転できる第２のテープ・
リール(35)を備え、前記テープ(20)は前記第１及び第２
のテープ・リール(30, 35)に取付けられており、前記テ
ープ張力制御手段は、前記第１のテープ・リール(30)に
前記第１の軸の周りの第１のトルクを与える手段と、前
記第２のテープ・リール(35)に前記第２の軸の周りの、
前記第１のトルクとは反対の第２のトルクを与え、それ
によりテープ(20)に張力を生ぜしめる手段を備えている
ことを特徴とする実施態様１記載のシステム。

【００３４】［実施態様４］前記第１のトルクを与える
前記手段及び前記第２のトルクを与える前記手段は第１
及び第２のリール駆動モータ(40、45)を備え、前記第１
のリール駆動モータ(40)は、前記第１のテープ・リール
(30)に機械的に結合されて前記第１のトルクを前記第１
のリール(30)に与え、前記第２のリール駆動モータ(45)
は、前記第２のテープ・リール(35)に機械的に結合され
て前記第２のトルクを前記第２のリール(35)に与えるこ
とを特徴とする実施態様３記載のシステム。

【００３５】［実施態様５］前記テープ速度の関数は、
テープ速度の線形関数(100)であることを特徴とする実
施態様１記載のシステム。

【００３６】［実施態様６］以下のステップ(a)及び(b)
を設け、テープ(20)とテープ・ヘッド(15)との間の接触
圧力及び間隔を制御する方法：、 (a) テープ・ヘッド(15)を横断するテープ(20)のテープ
速度を決定する； (b) テープ(20)のテープ張力をテープ速度の関数として
制御する。

【００３７】［実施態様７］テープ張力を制御する前記
ステップ(b)は以下のステップ(b-1)ないし(b-5)を含む
ことを特徴とする実施態様６記載の方法： (b-1) 第１の軸の周りを回転できる第１のテープ・リー
ル(30)を準備する； (bー2) 第２の軸の周りを回転できる第２のテープ・リー
ル(35)を準備する； (b-3) テープ(20)を前記第１及び第２のテープ・リール
（30、35）の各々に取付ける； (b-4) 前記第１のテープ・リール(30)に第１の軸の周り
のトルクを与える； (b-5) 前記第２のテープ・リール(35)に前記第２の軸の
周りの、前記第１のトルクとは反対の、第２のトルクを
与え、それによりテープ(20)に張力を生ぜしめる。

【００３８】［実施態様８］前記テープ速度の関数は、
テープ速度の線形関数(100)であることを特徴とする実
施態様６記載の方法。

【００３９】［実施態様９］前記テープ速度の関数は、
テープ速度の非線形関数(105)であることを特徴とする
実施態様６記載の方法。

【００４０】［実施態様１０］前記テープ張力は、テー
プ速度が増大するにつれて増大し、テープ速度が減少す
るにつれて減少する、ことを特徴とする実施態様６記載
の方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】二重素子テープ記録／再生システムのブロック
図である。

【図２】図１に示す素子の１つの拡大図である。

【図３】テープ張力対テープ速度のグラフであり、テー
プ張力をテープ速度の関数として制御する２つの例示関
数を示している。

【符号の説明】

20：テープ 25：テープ・コントローラ 30, 35：テープ・リール 40, 45：リール駆動モータ 100：線形関数 105：非線形関数。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】以下の(a)及び(b)を設け、テープとテープ
   ・ヘッドとの間の接触圧力及び間隔を制御するシステ
   ム： (a) テープ・ヘッドを横断するテープのテープ速度を決
   定する手段； (b) テープのテープ張力をテープ速度の関数として制御
   する手段。