JP2005135509A - マシンリールおよびそれを使った磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マシンリールからのリーダブロックの突き出し量の変化によるテープテンションの変動を簡単に抑制できるテープ状磁気記録装置を提供する。
【解決手段】 長軸の長さをａ、短軸の長さをｂとしたとき、ｂ／ａ < ０．９
を満たす楕円形状ドラム部６ａを備えたマシンリール６を用い、その楕円形状ドラム部６ａの長軸側に、テープ状記録媒体の先端に設けられた引き出し部８０を格納する格納部６ｂを設けたマシンリール６を、カートリッジ装填部２、読み取り／書き込みヘッド７、案内ローラ８、ドライブ機構を備えたテープ状磁気記録装置１に採用した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、テープ状磁気記録装置内のテープ巻き取りリール（マシンリール）に巻き取られる磁気テープのテンション変動の抑制に関するものである。

従来、パソコンやワークステーション、大型計算機のディジタルデータのバックアップ装置として、大記憶容量の実現に有利なヘリカルスキャン方式の磁気テープ装置が用いられている。このような磁気テーブ装置に用いられる磁気テープ としては、内部に単一のリールが回転可能に収納されたシングルリールカートリッジがある。
このようなシングルリールカートリッジは、磁気記録装置にセットされると、リールに巻装された磁気テープの先端部にあるリーダブロックが磁気記録装置側のドライブ機構によってカートリッジから引き出されて、記録装置の磁気記録部で情報の記録が行われ、または既に記録された情報が再生部で読み出され、これらの目的を終了した後は、磁気テープはカートリッジ内のリールに巻き戻されてカートリッジ内に再び収納されるように構成されている。

図５はこのような公知の磁気テープカートリッジの構成の一例を示す分解斜視図である。図において、磁気テープカートリッジ１０は上リール４１と下リール４２とを超音波溶着により結合した単一のリール（カートリッジリール）４０に磁気テープ９を巻装し、上ケース２０と下ケース３０とがビス等により締結されてなるカートリッジケース１０内に、カートリッジリール４０を回動自在に収容して構成されている。

下リール４２は外周に磁気テープ９が巻回される円筒状のリールハブ４２１と、リールハブ４２１の下端外周から径方向に張り出したフランジ部４２２とを合成樹脂により一体成形したもので、リールハブ４２１の底部外面にテープカートリッジリール４０を回転駆動するマグネット式の回転駆動手段を吸引保持させるためのリールプレート５３が取り付けられている。またリールハブ４２１の底部内面には、ブレーキボタン５２に形成された制止用ギア５２Ａと係合して不使用時の回転を拘束する制止用ギア４２Ａが刻設されている。また、リールハブ４２１には、磁気テープカートリッジ１０を使用する外部記憶装置等の記録再生装置に設けられたドライブ解除スピンドルが挿通されて、ブレーキボタン５２を上方へ移動させるための開口４２Ｂが形成されている。

そして、カートリッジリール４０の不使用時は、ブレーキボタン５２はコイルバネ５１により、図中下方に付勢された状態でリールハブ４２１内部に装着されているので、ブレーキボタン５２の制止用ギア５２Ａとリールハブ４２１の制止ギア４２Ａが咬み合うこととなり、カートリッジリール４０の回転が防止されている。
一方、カートリッジ使用時は、記録再生装置のドライブ解除スピンドル（図示なし）がブレーキボタン５２を押圧すると、ブレーキボタン５２がコイルバネ５１の付勢力に抗して図中上方へ移動し、これにより制止用ギア５２Ａと制止用ギア４２Ａの係合が解除され、カートリッジリール４０が回転自在となる。

カートリッジケース１０の１コーナーには磁気テープ９を引き出すための開口部１１が形成されており、この開口部１１に磁気テープ９の先端に設けられているリーダブロック８０（又はリーダーピン）が仮固定されている。使用時には、記録再生装置のドライブ機構側のリーダブロック係止ピン９０がリーダブロック８０に接近し、リーダブロック８０の凹部に係合して、カートリッジケース１０からリーダブロック８０を引き出し、これをマシンリールまで案内する。

図６はカートリッジケースを装填した従来の磁気記録装置の機能を説明する概略平面図である。図において、１は磁気記録装置、２はカートリッジ装填部、３は巻き取り部、６’はマシンリール、７は読み取り／書き込みヘッド、８は案内ローラ、９は磁気テープ、１０はカートリッジケースである。
カートリッジケース１０を装填部２に装填して、スタートさせると、磁気記録装置１のドライブ機構のリーダブロック係止ピン９０（図５）がリーダブロック８０をカートリッジケース１０から引き出し、多数の案内ローラ８および読み取り／書き込みヘッド７を通過させて、マシンリール６’まで案内し、リーダブロック８０をマシンリール６’のドラム部６ａ’に設けられている凹部６ｂ’に収容する。この状態でマシンリールのモータを回転駆動して磁気テープ９を走行させることにより信号の記録／再生を行う。
ところが、リーダブロック８０を凹部６ｂに収容する際、リーダブロック８０が図示したようにドラム部６ａから突き出ており、この突き出し量が変化することがあった。この突き出し量の影響でテープテンションの変動が生じ、この変動テンションが磁気テープ に加わり、磁気ヘッドに強く押しつけられ磁気テープ にダメージを与えたり正確な書き込み／読み出しが損なわれる等の虞があった。

一方、磁気テープのテンションを一定に制御する装置としては、例えば、特許文献１記載のものがあった。
特開平８−２３５６８７号公報

特許文献１記載の磁気記録装置は、一定のテープテンションで磁気テープを高速走行させるためのテープテンション制御装置に関するもので、具体的には、テープ巻取り側リールモータの駆動回路から検出されるフィードバック負荷電流と、両リールの巻径比演算手段から演算される巻径比の入力に基づいて、テープ送出し側リールモータに印加する制御電圧を制御し、マシンリールのモータの駆動トルクを制御するものである。

ところが、上記特許文献１記載の磁気記録装置は、マシンリールの巻き径が増加するにつれてトルクが増加すること、およびテープ送り出し側リールの巻き数が少なくなっていくにつれてテープ送り出し側リールの回転速度が速くなり、テープ送り出し側リールの駆動モータに発生する逆起電力がによる電磁ブレーキ力が増加すること等に対処するもの、すなわち、テープ巻き取りの始めと終わりとのテープテンションの変動を抑制するものであって、リーダブロックの突き出し量が変化することによるマシンリールの１回転中におけるテープテンションの変動に対処するものではなかった。このように、リーダブロックの突き出し量の変化によるテープテンションの変動を簡単に抑制することは従来より難しかった。

また、磁気テープ が磁気ヘッドに常時当接状態とするための手段として、バネ等を使用した既存のテープテンション機構があるが、これによって微弱のテンション変動は吸収できるものの、突き出し量の影響によるテープテンションの変動を吸収するには限界があった。

また、磁気テープのテンションをストレイゲージなどで測定して、その変動をテープ巻き取り側リールの駆動モータに高速にフィードバックさせる補正方法も考えられるが、ストレイゲージやフィードバック回路等、高価で複雑なものとなってしまう問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、リーダブロックの突き出し量の変化によるテープテンションの変動をオープンループにより簡単に抑制できる記録装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１記載のマシンリールの発明は、長軸の長さをａ、短軸の長さをｂとしたとき、ｂ／ａ < ０．９を満たす楕円形状ドラム部を備えたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のマシンリールにおいて、テープ状記録媒体の先端に設けられた引き出し部を格納する凹状格納部を前記楕円形状ドラム部の長軸側に設けたことを特徴とする。
請求項３記載のテープ状磁気記録装置の発明は、カートリッジ装填部と、読み取り／書き込みヘッドと、マシンリールと、これらの間に介在する案内ローラ、前記引き出し部をカートリッジケースからを引き出して前記マシンリールまで案内するドライブ機構とを備えたテープ状磁気記録装置において、前記マシンリールが請求項２記載のマシンリールであることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項３記載のテープ状磁気記録装置において、前記マシンリールを駆動するモータの回転速度は、前記テープ状記録媒体が巻き取られる部位が前記楕円形状ドラム部の長軸上のときは回転速度を遅く、短軸上のときは回転速度を速くして、前記テープ状記録媒体の最上層の周速度が一定となる速度制御を行うことを特徴とする。

以上の構成により、マシンリールのドラム径を大きくしなくても、リーダブロックの突き出し量の変化に対しマシンリール軸からの距離の比率が下げられるので、テープテンション変動の影響が小さくなり、リーダブロックの突き出し量の変化によるテープテンションの変動を簡単に抑制できるようになる磁気記録装置が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳しく説明する。
図１は本発明に係るマシンリールを説明する図で、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）はその平面図である。
図（ａ）において、マシンリール６は上リール６１と下リール６２とから成り、下リール６２には本発明により楕円状のドラム部６ａが設けられている。そして、この楕円状のドラム部６ａの長軸部分の一方に磁気テープのリードブロックを格納する凹状格納部６ｂが形成されている。この上リール６１と楕円状ドラム部６ａは結合されて単一リール６となっている。

図（ｂ）において、楕円状ドラム部６ａは長軸の長さをａ、短軸の長さをｂとしたとき、ｂ／ａ < ０．９を満たしている。
０．９という数値に格別な臨界的な意味はないが、突き出し量が現在３００μｍ程度あり、マシンリールのドラム部半径３０ｍｍに対して１％の変動がある。
この１％の変動の場合のテンション変動は実測したら１０％となって現れた。
そこで、このテンション変動を１％以下に抑えるには長軸ａを突き出し量の１０倍（３ｍｍ）、すなわちドラム部半径の１割増しにしたところ、テンション変動が１％以下となって、目的が達成された。
したがって、短軸ｂが３０ｍｍで、長軸ａが３３ｍｍであるから、
ｂ／ａ＝３０／３３ < ０．９
となる。このように、短軸ｂ／長軸ａ＝０．９以下とすることでテンション変動が１％以下となる。
このようにドラム部６ａを楕円状にして、その長軸上にリーダブロック（引き出し部）を格納する凹状格納部６ｂを設け、ここにリーダブロック８０を格納することによりリーダブロック８０の突き出し量ΔＴの変化に対しマシンリール中心軸からの距離の比率が下げられるので、その結果テープテンション変動が押さえられることとなる。
また、マシンリールを楕円形にすることによるモータの回転速度の変化は、後述するように、マシンリールにエンコーダ６ｎを付けてその回転位置を検出することにより簡単に抑制できる。

図２は本発明に係る磁気記録装置の機能を説明する概略平面図である。
図において、１は磁気記録装置、２はカートリッジ装填部、３は巻き取り部、６は本発明に係る図１の楕円状マシンリール、７は読み取り／書き込みヘッド、８は案内ローラ、９は磁気テープ、１０はカートリッジケースである。
カートリッジケース１０を装填部２に装填して、スタートさせると、磁気記録装置１のドライブ機構のリーダブロック係止ピン９０（図５）がリーダブロック８０をカートリッジケース１０から引き出し、多数の案内ローラ８および読み取り／書き込みヘッド７を通過させて、楕円状マシンリール６まで案内し、リーダブロック８０を楕円状マシンリール６のドラム部６ａに設けられている凹部６ｂに収容する。
図は楕円状マシンリール６を２〜３回転させた状態を示している。この状態でリーダブロック８０はドラム部６ａの凹部６ｂから突き出ているのが判る。しかしこの突き出し量は従来装置の場合と同じであっても、リーダブロックの突き出し量の変化に対しマシンリール中心軸からの距離の比率が下げられるので、テープテンション変動が押さえられることとなる。
したがってこの状態でマシンリールを回転駆動して磁気テープ９を走行させると、リーダブロックの突き出し量の変化によるテープテンションの変動を抑制できる、良好な記録／再生が行えることとなる。

図３は本発明に係るマシンリール内蔵の磁気記録装置のテープ駆動系および磁気記録系の概略説明図である。
図３において、磁気記録装置１は磁気テープ制御装置（ＭＴＣ）１０ａに接続されている。磁気記録装置１の内部制御系には、ＭＰＵ１ａ、ライト回路１ｂ、リード回路１ｃ、サーボ回路１ｄ等が設けてあり、ＭＰＵ１ａの中には本発明に係る後述の楕円速度制御回路１ｅが設けてある。これらの各回路から送信される各信号等はつぎの通りである。
「ＷＴＥＮ」：ＭＰＵ１ａからライト回路１ｂに出されるライト許可信号（ライトイネーブル信号）、
「ＷＰＩ」：ＭＰＵ１ａから出されるヘッド選択信号、
「ＰＲＴＣＴ」：カートリッジリール４０から検出したプロテクト信号、
「ＷＴＤＴ」：ライトデータ、
「ＡＬＥＲＴ」：ＭＰＵ１ａからＭＴＣ１０ａへ、異常検出を報告するための信号（割り込みによる異常報告信号）、
「ＲＤＤＡＴＡ」：リードデータ、
「ＦＴＡＣＡ」、「ＦＴＡＣＢ」：タコメータ出力信号、
「ＰＨ１ＯＮ」、「ＰＨ２ＯＮ」：電源検査信号、
「ＭＯＶＥ」：動作指令信号、
「ＦＷＤ」：フォワード指令信号、
「ＭＶＥＲＲ」：エラー信号、
「ＣＭＤＯＵＴ」：コマンドアウト、
「ＤＡＴＡ」：データである。

前記ＭＰＵ１ａは磁気記録装置内の各種制御を行うプロセッサであり、ライト回路１ｂはデータの書き込み処理を行う回路である。リード回路１ｃはデータの読み出し処理を行う回路であり、サーボ回路１ｄはＭＰＵ１ａの指示により、マシンリールモータ６、カートリッジリールモータ４０等の制御を行う回路である。また、ライト回路１ｂ及びリード回路１ｃは、磁気ヘッド７の切り換え制御を行って、データのライト（Ｗｒｉｔｅ）又はリード（Ｒｅａｄ）を行う。
ＭＰＵ１ａからサーボ回路１ｄへ送る速度指令は本発明による楕円速度制御回路１ｅで次のように生成される。

従来装置である円形ドラム部のマシンリールでは１周内ではほぼ等速回転指令であったが、本発明によれば楕円形ドラムを用いているので１周内において次のように不等速回転指令をさせる点が異なる。
図１（ｂ）において、磁気テープが巻回されて磁気テープ層の厚みがｃになったときを考えると、楕円状ドラム部の短軸（軸長ｂ）部位上の磁気テープ最上層（厚みｃ）の点に接したときの磁気テープの接線方向の速度をｖとすれば、楕円の長軸（軸長ａ）部位上の磁気テープ最上層の点に接したときの磁気テープの接線方向の速度が、
［（ｂ／２）＋ｃ］×ｖ／［（ａ／２）＋ｃ］
となるように制御するようにサーボ回路１ｄへ送るようにしている。
また、リーダーブロック８０の真上の磁気テープ最上層の速度は、本来は、
［（ｂ／２）＋ｃ］×ｖ／［（ａ／２）＋ｃ＋ΔＴ］
となるべきであるが、
本発明によれば、楕円の長軸にリーダーブロックを設けたことにより、
［（ｂ／２）＋ｃ］×ｖ／［（ａ／２）＋ｃ＋ΔＴ］
≒［（ｂ／２）＋ｃ］×ｖ／［（ａ／２）＋ｃ］
となるので、テープテンションの変動を抑制できる。

このように楕円状マシンリールを回転駆動するマシンリールモータは、磁気テープが短軸上に接している時は速度ｖで回転し、長軸上に接している時は速度［（ｂ／２）＋ｃ］×ｖ／［（ａ／２）＋ｃ］で回転し、その途中は短軸および長軸上のそれぞれの磁気テープ最上層の接点を通る楕円軌道が等速ｖとなるようにそれぞれ増加・減少する（以後、これを楕円速度制御という。）
この楕円速度制御は楕円状ドラム部の長軸長と短軸長と使用する磁気テープの厚みが判れば、楕円状ドラム部の３６０度のある角度におけるある巻回数（マシンリールモータの巻き始め開始からの回転数）の時の磁気テープの接線方向の速度が一義的に求まるので、予め計算プログラムを組み込んでおいたり、角度と回転数のテーブルを用意しておくことにより、フイードバック制御によらなくても簡単にマシンリールモータの速度制御ができるようになる。

図４参照図４は実施例１の処理フローチャート１である。
図において、Ｓ１〜Ｓ６は各処理ステップを示す。
磁気記録装置１（図３）に磁気テープカートリッジ１０が挿入されると、ＭＰＵ１ａの指示によりサーボ回路１ｄがドライブ機構を駆動制御し、テープローディングを開始する（Ｓ１）。
テープローディングが完了すると、磁気テープ９はテープバス上に案内されて磁気ヘッド７と接触する。この状態でＭＰＵ１ａがＭＴＣ１０ａからの信号記録／再生命令を受領するまで待機状態（Ｓ２）となる。
ＭＰＵ１ａがＭＴＣ３７からの信号記録／再生命令を受領したら、本発明に係る楕円速度制御回路１ｅの指示によりマシンリールモータ３を楕円速度制御による回転駆動をして楕円状マシンリール３の最上層の磁気テープ９を均一テンションで目的位置まで所定距離だけ高速で移動させる（Ｓ３）。
この磁気テープ９の移動により磁気ヘッド７と磁気テープ９の位置を変化させる。その後、ＭＰＵ１ａがＭＴＣ１０ａからの信号記録／再生命令を受領すると、ライト回路１ｂまたはリード回路１ｃへライトまたはリード指示を出して記録／再生処理を行なう（Ｓ４）。この時も、マシンリールモータ３を本発明に係る楕円速度制御による回転駆動をして楕円状マシンリールの最上層の磁気テープを均一テンションで巻回して磁気ヘッドに均一の押圧力を与える。
記録／再生処理が終了すると、アンロード命令を受領したか否かを判定し（Ｓ５）、アンロード命令を受領したらＭＰＵ１ａはサーボ回路１ｄに指示を出し、サーボ回路１ｄがドライブ機構（図４の９０）およびカートリッジリールモータ４０ｍ等を駆動制御してアンロードを行う（Ｓ６）。

以上のように、マシンリールに巻き付けるためのリーダブロックは、通常、マシンリールのドラム部に収納されるが、このときテープに掛かるテンション等のかかりぐあいでそのリーダブロックがマシンリールのドラム部表面より突き出し量が変化する。この突き出し量が変化すると、マシンリール軸からの距離が変わることで巻き取り時のテープテンションが変化したのを、本発明によれば、マシンリールのドラム径を大きくしなくても、リーダブロックの突き出し量の変化に対しマシンリール中心軸からの距離の比率を下げることで、テープテンション変動が押さえられるようになる。
マシンリールを楕円形にすることによるマシンリールモータの回転速度変化の調整は、マシンリールにエンコーダを付けて、その信号からこれまでの回転数と回転位置を検出することによりかつ使用する磁気テープの厚みにより、中心軸からのテープ最上層までの距離が求まるため、簡単な計算又はテーブルから所望の回転速度が求まるのでこれを抑制することができる。
このようにすることにより、同じ円周であれば、真円よりも楕円の方が長軸を長くとれるので突き出しの影響をより小さくでき、リーダブロックの突き出し量の変化によるテープテンションの変動を構造的に簡単に抑制できる記録装置が得られる。

以上、カートリッジからテープ状記録媒体を引き出すリーダブロックについての実施例を示したが、本発明はリーダブロックに限定されるものではなく、その他リーダぴんやリーダテープなどの場合も円形ドラムであれば突き出し量が変化するので、リーダぴんやリーダテープなどに対しても適用できることはいうまでもない。

以上は、シングルリールカートリッジについての実施例であったが、本発明はシングルリールカートリッジに限定されるものではなく、ツーリールカセットタイプのものであっても、テープ先端を巻き取りリールのドラム部に取り付けるときどうしても膨らみができるので、このような場合にも、本発明が適用でき、巻き取りリールのドラム部を楕円形にして、その長軸側に取り付けるようにすればよい。さらに、巻き戻しの場合も考慮してカートリッジリールも同様にそのドラム部を楕円状にするとよい。

本発明に係るマシンリールを説明する図で、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）はその平面図である。 本発明に係るマシンリール内蔵の磁気記録装置のテープ駆動系および磁気記録系の説明図である。 本発明に係る磁気記録装置の機能を説明する概略平面図である。 本発明に係る磁気記録装置の処理フローチャート１である。 公知の磁気テープカートリッジの構成の一例を示す分解斜視図である。 従来の磁気記録装置の機能を説明する概略平面図である。

符号の説明

１ 磁気記録装置
１ａ ＭＰＵ
１ｂ ライト回路
１ｃ リード回路
１ｄ サーボ回路
１ｅ 楕円速度制御回路
２ カートリッジ装填部
３ 巻き取り部
６ 楕円状マシンリール
６ａ ドラム部
６ｂ 凹状格納部
６ａ 楕円状ドラム部
６ｍ マシンリールモータ
６ｎ エンコーダ
６１ 上リール
６２ 下リール
７ 読み取り／書き込みヘッド
８ 案内ローラ
９ 磁気テープ
１０ カートリッジケース
１０ａ 磁気テープ制御装置（ＭＴＣ）
４０ カートリッジリール
４０ｍ カートリッジリールモータ
４０ｎ エンコーダ
８０ リーダブロック
９０ リーダブロック係止ピン
ａ 長軸の長さ
ｂ 短軸の長さ

Claims (4)

1. 長軸の長さをａ、短軸の長さをｂとしたとき、
   ｂ／ａ < ０．９
   を満たす楕円形状ドラム部を備えたことを特徴とするマシンリール。
2. テープ状記録媒体の先端に設けられた引き出し部を格納する凹状格納部を前記楕円形状ドラム部の長軸側に設けたことを特徴とする請求項１記載のマシンリール。
3. カートリッジ装填部と、読み取り／書き込みヘッドと、マシンリールと、これらの間に介在する案内ローラ、前記引き出し部をカートリッジケースからを引き出して前記マシンリールまで案内するドライブ機構とを備えたテープ状磁気記録装置において、前記マシンリールが請求項２記載のマシンリールであることを特徴とするテープ状磁気記録装置。
4. 前記マシンリールを駆動するモータの回転速度は、前記テープ状記録媒体が巻き取られる部位が前記楕円形状ドラム部の長軸上のときは回転速度を遅く、短軸上のときは回転速度を速くして、前記テープ状記録媒体の最上層の周速度が一定となる速度制御を行うことを特徴とする請求項３記載のテープ状磁気記録装置。

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