JP2005166235A - トランスデューサのヘッドの位置決め方法およびヘッド位置決めサーボシステム - Google Patents

Abstract

【課題】テープドライブ内の磁気記憶テープのデータトラックに対して、読取ヘッドおよび／または書込ヘッドを、正確に、低コストで単純な方法で位置決めする。
【解決手段】磁気記憶テープ（１０）における既存のデータ構造とテープ端縁の位置とを利用して磁気記憶テープ（１０）に対するヘッド（１６）の相対的な位置を判断するサーボシステムおよびこれに関連する方法を提供する。一例において、ヘッド（１６）を位置決めする方法は、ヘッド（１６）に関連付けられた読取要素からの読取信号を検知するステップを含み、上記読取信号は磁気記憶媒体（１０）に記憶された参照データトラックに応じて生成され、上記方法はさらに、上記記憶媒体（１０）の端縁の位置を光学的に検知するステップと、上記記憶媒体（１０）の端縁の位置および上記読取信号に応じて上記記憶媒体（１０）に対し上記ヘッド（１６）を位置決めし直すステップとを含む。
【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本願は、２００３年１０月２０日出願の「磁気記録および読取におけるサーボ方法およびシステム（Servo Methods and Systems for Magnetic Recording and Reading）」と題された先の出願である米国仮特許出願番号第６０／５１３，１５６号の利益を主張し、これはこれによりここに完全に記載されているかの如く引用により援用される。

背景
発明の分野
この発明およびそのさまざまな局面は一般的に磁気テープ記憶装置およびシステムに関し、より特定的には、ヘッドの位置決めサーボシステムのための方法およびシステムに関する。

関連技術の説明
大量のデータの記憶においてはデジタル式のテープ記録がなお有効な解決手段である。従来から磁気記録テープにデジタル情報を記録する場合に少なくとも２つの方式が採用されている。その１つの方式においては、回転するヘッド構造体に磁気テープを通過させ、このヘッド構造体により不連続的に並んだ横向きのトラックにユーザ情報を読み書きする。典型的には、ヘッド構造体の回転とテープの移動との同期をとるために双方向のサーボシステムが利用される。もう１つの方式においては、非回転式のヘッドにわたりかなりの線速度でテープを牽引する。この方式はリニア「ストリーミング」テープ記録／再生と呼ばれることもある。

大量記憶装置およびその関連の媒体が市場で生き残るにはデータ記憶容量および検索性能を増大させることが望まれる。リニアテープ記録の場合には、一般的な傾向として記録ギャップおよびデータトラック幅を狭くしたマルチヘッド・マルチチャネル式固定ヘッド構造を設けることにより、半インチ幅テープなど所定の幅のテープ媒体で多数のリニアデータトラックという目的の達成を可能としている。所与のカートリッジサイズでの記憶密度を増大させるため、テープ上のビットをより小さな面積部分に書込みかつ複数の平行な長手方向のトラックに書込む場合がある。１本のテープにおいて記録されるデータトラックが多くなるに伴って各々のトラックはますます狭くなる。したがって、テープが磁気ヘッドを通り過ぎる際にテープがテープ移動経路に対し垂直の方向で上下にシフトすること（横方向テープ運動、または「ＬＴＭ（Lateral Tape Motion）」と称される）により引起こされるエラーに対してテープは影響を受けやすくなる。ＬＴＭを引起こし得る要因は多数あり、これにはテープスリット形成のばらつき、張力の変動、案内機構における欠陥、ヘッドで主に生じる摩擦変動、および熱や湿気などの環境的要因が含まれる。これらの要因はＬＴＭにさまざまな影響を与える。たとえば突然の瞬間的ジャンプを引起こすものや、あるいは静的シフトを引起こすものがある。一般にＬＴＭは予測不可能で繰返され得ないものである。

マルチヘッド・マルチチャネル磁気テープ記憶システムにおいては、トラック密度を増大させ、かつこれに従いテープ当りのユーザデータ容量を増大させる際、ランダムな横方向テープ運動は制約要因であるのが一般的である。記憶テープおよびテープ上のデータトラックに対するヘッドの適切な位置合わせを維持するために、一般にテープを機械的に拘束してＬＴＭおよびデータ検索エラーを最小限に抑える。ヘッドとデータトラックとが正
しく合っていないと読取中にデータエラーが生じたり、書込中には隣接するトラックでデータが失われたりするおそれがある。

磁気テープにおけるトラック密度を増大させる種々の技術において、テープにサーボ情報を記録することにより書込および／または読取プロセス中にテープドライブシステムに位置決め情報を与えるという方策が採用されている。いくつかのシステムは、サーボ情報の連続的なトラックを磁気的に記録し、次にこの情報を読取って位置決め参照信号として用いる。たとえば、専用かつ埋込の磁気サーボトラックや、時間および振幅の磁気サーボトラックなどを含むさまざまな技術が用いられてきた。また他のシステムは、サーボ情報をユーザデータの中に散りばめたり埋込んだりする場合もある。テープドライブシステムおよびこれに関する方法の例がたとえば米国特許第６，２４６，５３５号、第６，１０８，１５９号および第５，３７１，６３８号ならびに米国特許出願番号第０９／８６５，２１５号に記載されており、そのすべてはこれによりその全体においてここに引用により援用される。

ここで望まれているのは、テープドライブ内の磁気記憶テープのデータトラックに対して読取および／または書込ヘッドをより正確に位置決めし、かつ、向上した正確さで、コストを低減させ複雑さを減少させながら位置決めを行なうための方法およびシステムである。

概要
この発明の一局面は、磁気記憶テープにおける既存のデータ構造およびテープ端縁を利用して磁気記憶テープに対するトランスデューサのヘッドの相対的な位置を判断するためのサーボシステムおよびこれに関連する方法を提供する。ここに例示のサーボシステムおよび方法は単独で用いてもよいが、または他のサーボシステムおよび方法、たとえばここに記載の光学サーボシステムなどを支援または補完するために用いてもよい。

一例において、磁気記憶媒体に対してトランスデューサのヘッドを位置決めする方法は、トランスデューサのヘッドに関連付けられた読取要素から読取信号を検知するステップを含み、上記読取信号は、磁気記憶媒体に記憶された参照データトラックに応じて生成される。上記方法はさらに、上記記憶媒体の端縁の位置を光学的に検知するステップと、上記記憶媒体の端縁の位置および上記読取信号に応じて上記記憶媒体に対して上記トランスデューサのヘッドを位置決めし直すステップとを含む。

場合により、上記読取信号の特性は参照トラックと読取要素との間のオフセットの関数として変動するものであり、これにより位置情報が得られる。上記読取信号の特性は、上記オフセットの関数として変動する品質パラメータを含むことができ、その場合上記トランスデューサのヘッドを上記信号品質パラメータに基づいて位置決めし直すことができる。上記特性は、エラー信号値、雑音信号、平均振幅、平均エネルギー、キロビット値、エラーレート値などのうちの１つ以上を含み得る。

一例においては、上記記憶媒体の端縁の位置を判断するために、上記記憶媒体の端縁およびマスクの透過部分により形成される窓を照らし、上記マスクは上記トランスデューサのヘッドに対して一定の空間関係にあり、それから上記窓を通過した光の強度を検出する。上記ヘッドを位置決めし直すことにより、上記窓を通過する光の強度を実質的に一定に保つことができる。

別の例においては、上記記憶媒体の端縁の位置を判断するために、第１のマスクおよび第２のマスクを照らしてから、上記第１のマスクおよび第２のマスクを通過した光の強度を検出器により検出し、上記第１のマスクは上記トランスデューサのヘッドに対して静止して設けられ、上記第２のマスクは上記検出器に対して静止して設けられる。

別の例においては、上記記憶媒体の端縁の位置を判断するために、上記記憶媒体の端縁を照らして回折パターンを生じさせ、上記回折パターンをマスクに対して結像させ、それから上記マスクを通過した後の回折パターンを検出する。上記回折パターンの特性によって上記記憶媒体の相対的な位置に関する情報を得ることができる。

この発明の別の局面に従うと、サーボシステムが提供される。一例において上記システムは、ヘッドアセンブリ、磁気読取要素、光源、検出器およびコントローラを含む。上記光源は磁気記憶媒体の端縁を照らし、上記検出器は上記磁気記憶媒体の端縁を照らす光を検出する。コントローラは、磁気記憶媒体に記憶された参照データトラックに関連付けられた読取要素からの読取信号および上記テープ端縁の位置に関連する検出光に少なくとも部分的に基づいて、上記記憶媒体に対して上記トランスデューサのヘッドの位置を調節するように構成される。

一例において上記コントローラは、上記読取信号についての１つ以上の特性に基づいて上記トランスデューサのヘッドの位置を調節する。上記特性は、上記読取要素と上記参照データトラックとの間のオフセットの関数として変動する１つ以上の品質パラメータを含むことができる。

一例において、上記読取要素は書込要素に対して空間的に一定の関係にあり、上記参照データトラックのうち少なくとも一部と上記読取要素との位置合わせにより、上記書込要素を上記参照データトラックに隣接して合わせる。

この発明についてのさまざまな局面および例が、添付の図面および特許請求の範囲とともに以下の詳細な説明を検討することでよりよく理解される。

詳細な説明
横方向のテープ運動を検知し、さらに、サーボシステム、たとえば一次サーボまたはサブシステムのサーボなどのための較正および／または位置についての情報を得るためのさまざまな方法およびシステムが提供される。以下の説明は、当業者がこの発明を実現し利用できるよう与えたものである。特定の材料、技術および用途についての説明は単に例として与えたものである。当業者にはここに記載した各例のさまざまな変形例が明らかであろう。また、ここに画定される一般的な原理は、この発明の意味および範囲を逸脱することなく他の例および用途にも適用可能である。

テープドライブにおいて読み書きプロセス中に記憶テープおよびデータトラックに対してトランスデューサのヘッドを正確に位置決めすることは、磁気記憶テープシステムの分野における主要な課題の１つである。一般的に、テープドライブ電気機械システムで採用される閉ループサーボシステムにおいては、記憶テープに対するヘッドの位置の推定値を利用してデータトラックの位置に対しトランスデューサのヘッドを位置合わせする。以下に例として述べる方法およびシステムにおいては、データトラックに対するトランスデューサのヘッドの位置決めに用いられる位置情報を収集するために、磁気記憶テープにおける既存のデータ構造を利用し、この記憶テープの端縁を検知する。ここに例示する方法およびシステムは、サーボデータや、またはサーボ位置決め情報を検出するための光学システムなどを装着するための機械的構造体などを含む別個のサーボシステムなしに、使用可
能である。機械的構造部を減少させているので、サーボアクチュエータの応答性を増大させることができ、アクチュエータ帯域幅を増大させトラック幅分解能を細かくすることが可能となる。

これに加え、上記システムは既存の（または以前に書込まれた）データ構造およびテープ端縁を用いてサーボ制御を行なうため、さまざまな型の記憶カートリッジおよびデータフォーマットでドライブシステムが読み書きをすることができるという利点がある。たとえば、スーパー・デジタル・リニア・テープ（「Super ＤＬＴ」または「ＳＤＬＴ」）ドライブ、リニア・テープ・オープン（「ＬＴＯ」）ドライブにおいては、ＬＴＯの磁気サーボおよびSuper ＤＬＴの光学サーボの両方に対応可能なサーボシステム例を採用することができる。一例において、サーボシステムは少なくとも１つの以前に書込まれたデータトラック（ここでは「参照トラック」と称する）を検出して、現在アクセスされているトラック（ここでは「アクティブなトラック」と称する）に対する読み書きヘッドについての位置情報をもたらす。これに加え、光学サーボシステムはテープにおける少なくとも１つの端縁を検出して読み書きヘッドについての相対的な位置情報をもたらす。ここに例示する方法およびシステムは、テープドライブにおけるさまざまな追加のサーボシステムまたはサブシステムを支援して、読取または書込のプロセス中にデータトラックと読み書きヘッドとを位置合わせすることができる。

この発明のさまざまなシステムおよび方法の例で用いられ得るテープドライブシステムおよび方法の例は、たとえば米国特許第６，２４６，５３５号、第６，１０８，１５９号および第５，３７１，６３８号、ならびに米国特許出願番号第０９／８６５，２１５号に記載されており、そのすべてはこれによりここに完全に記載されているかの如く引用により援用される。当業者であれば、その他種々の好適なテープドライブおよびサーボシステムがこの発明のシステムおよび方法の例のうち１つ以上とともに使用され得ることが認識されるであろう。

サーボシステムの一例において、以前に書込まれたデータ構造（たとえば以前に書込まれたデータトラック）の相対的な位置に関連する磁気サーボ情報と、磁気記憶媒体（たとえば０．５インチ記憶テープ）の端縁の相対的な位置に関連する光学サーボ情報とが用いられて、記憶テープと磁気読み書きヘッドとの相対的な位置が検出される。具体的には、所与の幾何学的構成の読み書きヘッドにつき、データの読み書きのためにアクセスされているトラック（アクティブなトラック）の場所に対する読み書きヘッドの相対的な位置は、以前に書込まれたデータトラック（参照トラック）の相対的な位置と、記憶テープの端縁に対するヘッドの相対的な位置とに基づいて正確に推定可能である。サーボシステムは上記位置情報を用いて磁気読み書きヘッドおよびテープの相対的な位置を調節することができる。一例においてサーボシステムは、光学サーボ方法を１次サーボシステムとして用い、さらに既存のデータ構造の磁気サーボを用いて読み書きヘッドを細かく位置決めする。以下の記載において、光学サーボ方法の例と磁気読取サーボ方法の例とについて詳細に説明する。

光学サーボ方法およびシステム
データトラックの場所に対する読み書きヘッドの相対的な位置は、記憶媒体またはテープの端縁に対する読み書きヘッドの相対的な位置がわかっていれば正確に推定可能である。この端縁とヘッド要素との相対的な位置は、好適な光学系により検知され得る。

図１は、記憶テープ１０の端縁の相対的な位置を検知するための光学サーボシステムの一例を示す。この光学サーボシステムは、光源４６、静止の光学検知素子４４、および、記憶テープ１０の端縁を検知するように構成され、パターンが設けられたマスク４０を含む。記憶テープ１０はローラ３８により供給リール（たとえばカートリッジ内）から巻取
りリール（たとえばテープドライブシステム内）へ、さらに隣接する読み書きヘッド１６および光学サーボシステム（一般に光源４６と、検知素子４４と、マスク４０と、好適なサーボコントローラとを含む）へ案内される。

図１においては、光源４６と光学検知素子４４との間に延びる光学経路が示される。一例において、検知素子４４は、横方向に調整されたエリア検出器またはリニア検出器を含む。検知素子４４は、一方の側では記憶テープ１０の端縁と、他方の側では読み書きヘッド１６に対して取付けられるかまたは一定の空間的関係にある光学的に符号化されたマスク４０とからなる光学像により遮られた窓を通じて光を検出する。マスク４０は光源４６からの光に対する透明度の異なる少なくとも１つの区域、たとえば開口部４１を含み、マスク４０はヘッド１６と結合されるかまたはヘッド１６に対して一定の空間的関係にある。動作中においては、テープ１０は上記少なくとも１つの開口部４１を少なくとも部分的に塞いで少なくとも１つの窓を生じさせる。この窓は、開口部４１のうちの、光源４６と検知素子４４との間の光学経路に沿って開口部４１に重なるテープ１０の区域を差引いた区域により規定される。この例においては、開口部の横方向の長さはテープ１００の幅よりも小さく設定される。

光源４６は、たとえばインコヒーレント光により、テープ１０と開口部４１とで形成された上記少なくとも１つの窓を照らす。検知素子４４はこの窓を通過した光を検出し、ヘッド１６に対するテープ１０の端縁の相対的な位置の測定値をもたらす。そして、コントローラを用いて、検出光に関連した検知素子４４からの信号に応じてヘッド１６の位置を調節することができる。たとえば、コントローラによりヘッド１６の位置を調節することで検出光の強度を特定の値に維持し、こうして窓を同じまたは類似のサイズに保つことができる。

一例において、検出素子４４は透過光学センサを含む。透過光学センサは当業界において十分に確立され特徴付けられた装置であり、また、比較的安価でかつ容易に入手可能でもある。しかし、種々の好適なセンサたとえばＣＣＤまたはＣＭＯＳ素子を用いてもよい。ＳＤＬＴドライブといった既存のドライブシステムにおける読み書きヘッドおよびテープ経路アセンブリに対する変更は一般に軽微で費用のかからないものであり、当業者には容易に認識されるであろう。

例Ｉ
テープ端縁のセンサを使用することについての実行可能性を試験し、記憶テープのＬＴＭを追跡するために、図１に示すものに類似の透過光学検知素子を含む光学サーボシステムをクォンタム・コーポレイション（Quantum Corporation）製のＳＤＬＴ２２０ドライブに取付けた。ここで、検知素子が読み書きヘッドの位置に対するテープの上側端縁の位置を監視できるように検知素子を位置付けた。関連する電気回路の利得およびオフセットは、アナログ信号が０〜３Ｖの範囲で生成されるように設定されたが、当該範囲はおよそ５本の２４ミクロン幅ＳＤＬＴ２２０フォーマットデータトラックに対応する。このアナログ信号はＳＤＬＴ２２０テープドライブにおけるＡ／Ｄコンバータへの入力として用いられた。信号における各々の０．６Ｖの変化（２５６Ａ／Ｄビットのうち４４ビット）はおよそ２４ミクロンを表わした。

テープ端縁センサにおける追跡の能力を試験するために、テープ端縁センサ信号を較正して好適なファームウェアをＳＤＬＴ２２０用に書いた。図２０は、一定のＬＥＤ光レベルを維持しＡ／Ｄコンバータへの入力のための信号を調整するのに用いられる回路を例示する概略図である。当然のことながら、同様の結果を達成するためには他の設計を実現させてもよい。２つの条件が試験された。

１．ドライブに従来型ＳＤＬＴ２２０テープを装入してドライブを較正し、従来のＳＤＬＴ２２０サーボモードで、すなわちドライブにおいて光学追跡サーボを用いて、いくつかのデータトラックを書込んだ。そして、ドライブが光学追跡サーボを用いてデータトラックを読取った。トラックの読取の途中で、コマンドシーケンスが診断通信ポートを経由してドライブへ送信され、これにより従来の光学追跡サーボの使用からテープ端縁サーボシステム（実質的に図１に示し説明するようなもの）へドライブを切換えた。ドライブはテープ端縁サーボシステムを用いて妥当なエラーレートの範囲内でデータトラックの読取を続行した。これに加え、ドライブはデータの読取を続行しながら標準の光学追跡サーボとテープ端縁サーボシステムとの間で交互に動作可能であった。

２．ドライブに従来型ＳＤＬＴ２２０テープを装入してドライブを較正し、各々の順方向データトラックの始まりを従来のＳＤＬＴ２２０光学追跡サーボを用いて書込んだ。トラックの途中でコマンドシーケンスが診断通信ポート経由でドライブに送信され、これにより光学追跡サーボからテープ端縁サーボにドライブを切換え、テープ端縁サーボを用いてトラックの残りを書込んだ。各々のトラックの始まりにつき光学追跡サーボを用いてデータトラックを読取った。各々の順方向トラックの途中で、コマンドシーケンスが診断通信ポート経由でドライブに送信され、これにより従来の光学追跡サーボの使用からテープ端縁サーボへドライブを切換えた。ドライブは妥当なデータエラーレートの範囲内でトラックの読取を続行することが可能であった。

もう１つの光学サーボシステムの例においては、光学センサと、光学的に符号化され読み書きヘッドに取付けられたマスクとが設けられる。この例では、マスクは少なくとも２つの開口部または透明部分を含む。テープは第１の端縁により境界付けられて第１の開口部を部分的に塞ぐことで第１の窓を生じさせることができ、さらにテープは第１の端縁から反対側の第２の端縁により境界付けられて第２の開口部を部分的に塞ぐことで第２の窓を生じさせることができる。このようにして、横方向のテープ運動のため第１の窓が大きくなると第２の窓は小さくなる。

検知素子は、第１の窓から光を検出するための第１の検出器と、第２の窓からの光を検出するための第２の検出器とを含むことができる。第１および第２の検出器により検出された光によって、読み書きヘッドに対するテープの相対的な位置と、マスクに対するテープの運動方向とに関する情報がコントローラに与えられる。

光源は、第１の開口部を照らすための第１の光源と、第２の開口部を照らすための第２の光源とを含むことができる。コントローラは、第１および第２の光源を制御することで、ヘッドに対するテープの相対的な位置の判断に対して周囲から及ぼされる影響、たとえば周辺光および温度などに対して補償をすることができる。

サーボシステムはまた、マスクにおいて横方向に配置された第３の開口部、ならびに第３および第４の検出器を含むことができる。第３の検出器は、第１のテープ端縁により境界付けられるテープにより塞がれた第３の開口部を通じて光を検出し、第４の検出器は、第２のテープ端縁により境界付けられるテープにより塞がれた第４の開口部を通じて光を検出する。第３および第４の検出器により測定される光の合計は、テープ幅が一定で周囲からの影響がないと仮定すれば実質的に一定となる。したがって、光の合計における変化はいずれもテープ端縁の凹凸によるテープ幅のばらつきなどを表わしている。第３および第４の検出器で光を測定することにより、コントローラは、テープ端縁の凹凸に対して補償をすることができる。

図２は、第１、第２および第３の開口部を有する１つ以上のマスクを備えたシステムの
例を示す。具体的に、４つの光学検知素子またはセンサ２４４−１，２４４−２，２４４−３，２４４−４の光学経路は、テープ１０についての対向する端縁の像によって光源２４６−１，２４６−２から少なくとも部分的に遮られる。２つのセンサ２４４−１，２４４−３は上側の端縁に合わせられ、もう２つのセンサは下側の端縁２４４−２，２４４−４に合わされる。光学的に符号化されたマスク２４０が読み書きヘッド１６に取付けられるかまたはこれに対して固定される。センサ２４４−１，２４４−２，２４４−３，２４４−４は４つの信号を生成し、そのうち２つ（センサ２４４−１，２４４−２によるもの）はテープ１０の端縁に対するヘッドの相対的な位置に比例する。マスク４０のうちセンサ２４４−１，２４４−２に対応する垂直部分は一列の開口部２４１を含み、各々の開口部２４１はテープ１０の幅よりも横方向で短いものであり得る。これに加え、センサ２４４−３，２４４−４は、テープ端縁の運動により示されるテープの横方向の運動に比例する信号を生成することができる。マスクのうちセンサ２４４−３，２４４−４に対応する垂直部分は細長の垂直開口部２４２を含み、当該開口部２４２は、テープ１０の幅よりも横方向で長く、ＬＴＭの予想される範囲全体にわたって透明なものであり得る。他の例では、単一のマスク２４０の代わりに２つ以上のマスクを用いてもよい。

以下の式は各々のセンサ出力についての運動の成分を表わすものである。

ｂ１＝Ｋ₁₁＊（ｈｐ−ＬＴＭ）
ｂ２＝Ｋ₂₁＊（１−ｈｐ＋ＬＴＭ）
ｂ３＝Ｋ₁₂＊（１−ＬＴＭ）
ｂ４＝Ｋ₂₂＊（ＬＴＭ）
ここでｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４は、それぞれセンサ２４４−１，２４４−２，２４４−３，２４４−４に対応するセンサ出力であり、ｈｐおよびＬＴＭは図２で上方向のヘッドおよびテープの運動を表わす（０＜ｈｐ−ＬＴＭ＜１となるように正規化される）。Ｋ_nnは各々のセンサについての利得係数を表わし、これは光源強度およびマスク開口部２４１，２４２の寸法に依存する。センサの出力値もまた周囲温度および光強度の関数として変動する。センサの出力についての正確なスケーリングを達成するためには、この周囲温度および光への依存性を最小限に抑えることが求められる。

ＬＴＭの平均値は一定であるべきであり（テープがセンサの場所に対して静止して保たれるからである）、周囲温度および光の変動のない場合にｂ３およびｂ４の平均値は、実質的に一定のままになる。したがって、たとえば図３に示すように、光源の強度に変更を加えてｂ３およびｂ４の平均値を名目値（Ｋ₁₂＊ＬＴＭ（名目）、Ｋ₂₂＊ＬＴＭ（名目））に保つであろう２つのフィードバック制御ループがあれば、周囲温度および光に対する上記式のＫ₁₂およびＫ₂₂の感度を最小限に抑えるのに十分である。

光源２４６−１はセンサ２４４−１およびセンサ２４４−３の両方を照らす。光源２４６−２はセンサ２４４−２およびセンサ２４４−４の両方を照らす。周囲光および温度の変動が２４４−１，２４４−３および２４４−２，２４４−４につき実質的に同じであれば、ここに例示の方法では、これら変動に対するＫ₁₁およびＫ₂₁の感度もまた最小限に抑えられる。Ｋ₁₁およびＫ₂₁の両方はフィードバック制御ループにより等しい値に設定され得る。

Ｋ₁₂＊ＬＴＭ（名目）＝Ｋ₂₂＊ＬＴＭ（名目）、ここでＫ₁₂＝Ｋ₂₂＝Ｋｒ、Ｋ₁₁＝Ｋ₂₁＝Ｋｓ
この場合、センサの線状の領域におけるＫｓの値は、サーボサブシステムにより開始される較正技術により求めることができる。

したがって、相対的な位置信号
Ｐｒ＝ｂ２−ｂ１＝Ｋｓ＊（１−２ｈｐ＋２ＬＴＭ）
は、結果として得られる、テープの端縁に対するヘッドの相対的な位置を表わす。

しかしテープ端縁が損傷を受けた場合、センサ信号ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４は、記憶テープまたはデータトラックに対する相対的なヘッド位置を個々に正確に示さなくなる。テープ端縁に損傷がある場合における位置決め信号の正確さを向上させる方法の一例は、ＬＴＭといったテープ運動と、テープ端縁の損傷などによるテープ端縁の凹凸とを区別するための手段として、これらの信号の共通成分および示差成分を求めることである。

たとえば、Ｔｄ１およびＴｄ２がそれぞれ上側および下側のテープ端縁の凹凸を表わす場合、ｂ３およびｂ４を以下のように書換えることができる。

ｂ３＝Ｋｒ＊（ＬＴＭ＋Ｔｄ１）
ｂ４＝Ｋｒ＊（１−ＬＴＭ＋Ｔｄ２）
Ｔｄはテープ端縁の凹凸の測定値であり、これは以下の式によって求められる。

Ｔｄ＝ｂ３＋ｂ４＝Ｋｒ（１＋Ｔｄ１＋Ｔｄ２）
Ｔｄ信号を監視してフィルタ（たとえば低域フィルタ）を信号Ｐｒに適用することによりＴｄに対するＰｒの感度を低減させることが可能である。たとえば、フィルタはそのカットオフ周波数をＴｄの増加に応じて減少させることにより、Ｔｄにより汚染されたＰｒの最新値に対するフィルタ後のＰｒの感度を低減させることが可能である。

当業者であれば、上述の例は例示的なものに過ぎず、その他さまざまなシステム構成やフィードバック方法などが可能であることが認識されるであろう。たとえば、さまざまな光源、光学センサ、マスク、フィードバックループなどをさまざまな数および構成において採用することができる。これに加え、ここに例示の方法およびシステムは、ファームウェア、ソフトウェア、ハードウェアまたはその任意の組合せで実施され得る。

図４Ａ，４Ｂ，４Ｃは光学サーボシステムの一例を示す。この光学サーボシステムは、２つの静止した透過光学センサ４４４−１，４４４−３および光学的に符号化された透明マスク４４０−１，４４０−２を含み、これらのマスクは位置情報を判断するために設けられたものである。一方のマスク４４０−１は読み書きヘッドに結合され、他方のマスク４４０−２は光学センサ４４４−１，４４４−３に取付けられるか、またはこれに対して静止して設けられる。光学センサ４４４−１，４４４−３は長手方向またはテープ移送方向において相並んで位置付けられ得る。静止マスク４４０−２は２つの相並んだセクション（図４Ｂを参照）を含み、これらは（少なくとも部分的に）互いに空間的に相補的であり得る。たとえば、一方のセクションは横方向にあるｙ軸回りで他方のセクションの鏡像であり得る。静止マスク４４０−２は複数の列を含むことができ、この場合各々の列は記録テープにおけるデータトラックに対応する。記録テープは少なくとも部分的に光学検知要素への光を塞ぐ。別の例においては、静止マスクの各セクションは、正方形または長方形などの交替する形状からなる市松模様のパターンを含むことができる。

ヘッド１６に取付けられた、またはこれに対して一定の関係にある可動マスク４４０−１は、市松模様などのパターンを含むことができ、これは静止マスク４４０−２の１セクションにおけるパターンに対応する。可動マスク４４０−１の長手方向での幅は静止マスク４４０−１の幅以上とすることができる。ヘッド１６が横方向に動く際、可動マスク４４０−１は光源４６とセンサ４４０−１，４４０−２との間で静止マスク４４０−２と重なり合う。マスクパターンが市松模様のパターンを含む場合、静止マスク４４０−２の或る列と可動マスク４４０−１の或る列との重なり合いは光学センサ４４４−１，４４４−３により検出される。各々の列の交差はデータトラックの交差に対応する場合があり、そ
の場合これによってセンサ４４４−１，４４４−３に対するヘッド１６の横方向の位置を示すものが得られる。テープ１００が横方向に動く際、光はセンサ４４４−１，４４４−３により塞がれる。マスク４４０−１，４４０−２を通じてセンサ４４４−１，４４４−３に到達する光の合計は、横方向のテープ運動、すなわちセンサ４４４−１，４４４−３上のテープ１００の重なり合いの合計に相当する。センサ４４４−１，４４４−３に対するヘッド１６の相対的な位置および横方向のテープ運動に関する情報を用いて、この例のコントローラ（図示せず）はテープ１００に対するヘッド１６の相対的な位置を判断し、テープ１００に対するヘッド１６の位置の制御を可能にする。具体的には、データトラックに対するマスク列の対応によりデータトラックに対するヘッド１６の相対的な位置の細かい測定および制御が可能となる。

より具体的には、光源４６と、２つの静止した透過光学検知素子４４４−１，４４４−３との間の光学経路は、テープ１００の端縁の像と、パターンを符号化した２つのマスクバー４４０−１，４４０−２とにより遮られる。これらマスクバーのうち一方は可動読み書きヘッド１６に取付けられ、他方は光学検知素子に対して静止して設けられる。検知素子４４４−１，４４４−３は、読み書きヘッド１６がテープ１００に対して横方向に動く際に２つの位置信号を生成する。これら２つの位置信号は互いに対して相補的であり（たとえば１８０°だけ位相がずれており）、その性質上量子化されたものであり、オフセットの方向および大きさを与える。

図４Ｂおよび図４Ｃは、両方のマスク４４０−１，４４０−２に含めたパターンを、異なるオフセット位置にわたってより詳細に示す。静止マスク４４０−２は、テープ移送方向に沿って相並んで位置付けられた２つのセクション（ａ，ｂ）を有し、各々のセクションは黒い（光学的に遮る）ブロックおよび白い（光学的に透明な）ブロックの市松模様のパターンを有する。セクションａ，ｂの各々はｙ軸回りでもう１つのセクションの鏡像である。一例において、市松模様のパターンの正方形または長方形のブロックのサイズはデータトラック幅に関連したものである場合があり、これにはたとえばデータトラック幅の分数または倍数がある。当業者であれば、正方形以外の形状、たとえば長方形、三角形、円形などを採用してもよいことが認識されるであろう。

一例において、正方形の寸法は０．５データトラック幅となるように選択される。静止マスク４４０−２の各セクションは、少なくとも部分的に、２つのセンサ４４４−１，４４４−３（図４Ｃ中の円で示す）の１つについての光学経路を遮る。可動マスク４４０−１は、静止マスクと同じ正方形ブロック寸法を有する均一な市松模様のパターンを有し得る。一例においては、マスク４４０−１はマスク４４０−２およびヘッド１６よりも幅広であるが、他の例においてはマスク４４０−１はさまざまなサイズを有することができ、これには横方向でマスク４４０−２以下のサイズも含まれる。

図４Ｃは、ヘッド１６（図４Ｃには示さず）およびマスク４４０−１がテープ１００の幅にわたって動く際における、テープ１００の端縁およびマスク４４０−１，４４０−２のいくつかの整列状態（ｉ，ｉｉ，ｉｉｉ，ｉｖで示す）を例示したものである。図４Ｃに示すように、各々の光学検知要素は、黒い正方形および透明の正方形がそれぞれ黒い正方形および透明の正方形に合わせられたため、２つのマスク４４０−１，４４０−２およびテープ１００により半分だけ遮られる状態から、可動マスク４４０−２の黒い正方形および透明の正方形が静止マスク４４０−１のそれぞれ透明な正方形および黒い正方形に合わせられたため完全に遮られる状態へのサイクルを巡る。なお、静止マスク４４０−２のセクション同士は相補的であるため、一方のセンサが最小の光透過を経験する間に他方のセンサは最大の光透過を経験する。ヘッドによる各々のトラック長さの運動につき両方のセンサの光学経路が最大光透過から最小光透過へのサイクルを経験するため、結果として得られる位置決め信号は一般に以前のサーボシステムよりも広いダイナミックレンジ（お
よびより良好な信号対雑音比）を有する。当業者には明らかなように、適切な信号処理によりシステムは図４Ｃに示す正方形の各列につきナル位置信号を生成する。

一例において、信号ｂ１および信号ｂ３がそれぞれセンサ４４４−１およびセンサ４４４−３の出力を表わす場合、信号ｂ１−ｂ３は読み書きヘッド１６の位置に比例する信号を表わし、信号ｂ１＋ｂ３はテープ１００の位置に比例する信号（すなわちＬＴＭに関係するもの）を表わす。周知のサーボシステムの技術を用いて、サーボコントローラは和および差の信号を用いてテープ１００の端縁に対する読み書きヘッド１６の位置を判断し制御することができる。

別の例に従うと、光学サーボシステムは記憶テープの端縁を照らし回折パターンを生成する。この回折パターンを好適なマスクに対して結像させ、そしてマスクの出力を検出し、これを用いて記憶テープの端縁の位置を判断する。図５は、光学源５４６が記憶テープ１００の端縁を照らして回折パターンを生じさせサーボ情報をもたらす光学サーボシステムの一例を示す。このサーボシステム例の動作は、図５で左から右への光経路を辿ることで記述され得る。レーザなどの光源５４６がもたらした照明は、テープ端縁１００にわたって回折して回折パターンを生じさせ、当該パターンは、出力マスク回折パターンを生成するマスク５４０上に結像されて当該マスクを通過する。出力回折パターンはセンサ５４４により検出され、当該パターンは、システム内におけるテープ１００の相対的な位置情報を得るために、処理されてもよい。

一例において、光源５４６はレーザダイオードなどのコヒーレント光源を含む。センサ５４４は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ素子など任意の好適な光学センサアレイまたはラインスキャナを含むことができる。光源５４６、センサ５４４およびマスク５４０は、テープ１００およびヘッドのアクチュエータ（図示せず）に対する既知の物理的関係で機械的に固定され得る。

一例において、マスクパターン５４０は孔からなる４つのバンドを含み、そのうち１つを図６に示す。一例において、マスクはピッチ２４μｍで直径１２μｍの孔または透過パターンを含む。しかしその他さまざまな寸法およびマスクパターンが採用可能であることが認識されるであろう。たとえば、採用され得る別のマスクパターンは、長手方向に並んだ線であって方向および相対運動の情報をもたらすのに好適な間隔付けおよび寸法のものを含む。マスク５４０におけるパターンは１次元のものであり、好適な幅および間隔付けの線、または格子状の線パターンなどの要素を含み、これは光の透過を増大させる。さらに、光源に対する透過性がさまざまである複数材料のパターンを含むマスクもある。

光がテープ１００の端縁の上で回折し、回折パターンがアクチュエータマスク５４０に投射され結像される際、マスク５４０または光源５４６の動きは回折パターンをシフトさせることはない。むしろこの動きは、検出器５４４で測定される回折パターンにおける強度変化を生じさせる。最大強度が起きるのは、テープ端縁の回折パターンがアクチュエータマスク５４０のパターンをカバーするまたはこれと整合するときである。マスク５４０がテープ１００の端縁に対して横方向に動くのに伴い２つの影響が観察される。すなわち、ゆっくりと増加する強度変化、およびより速い正弦波状の強度変化であり、これはアクチュエータマスクの回折パターンとのテープ端縁の回折パターンの各トラック交差に対応する。

出力マスクの回折パターンから、次数（０，０）および（０，−１）の２つにより、テープ１００またはマスク５４０の横方向の運動の関数として互いに位相のずれた光レベルが生じる。システムの幾何学的構成、たとえばテープ１００の端縁からマスク５４０への距離およびマスク５４０から検出器５４４までの距離を調節することで、２つの次数（０
，０）および（０，−１）間の位相差の量を変化させることができる。一例において、サーボシステムの位相差は９０度の位相のずれであり、たとえばこれは正弦および余弦の波形の場合に該当する。当業者であれば、９０度位相がずれた２つの波形を用いることで、トランスデューサのヘッドに対するテープ１００の相対的な位置および運動方向の両方が導き出され得ると認識されるであろう。一例において、２個の光検出器を、回折パターンの各次数につき１個ずつ設けることで信号を同時に検出することが可能となる。図７は一例における２つの次数を表示するスコープトレースを例示する。

マスク５４０とテープ１００の端縁とが適切に位置の調整がされている場合には、最大光強度のトラック交差は１度だけである。この最大強度のトラック交差が起きるのは、テープ端縁の回折パターンがマスクパターン上に合わせられるときである。この信号はトラックについての判断をするための参照点である。図７に示すスコープトレースの例では、最大強度トラックはトラック１７で起こる。

当業者には認識されるであろうように、ここに例示したテープ端縁の位置を検知するサーボ方法は単に例としてのものであり、上述の方法およびシステムに対するさまざまな変更（装置または動作を加えたりなくしたりすることを含む）が可能である。これに加え、さまざまな方法およびシステムが、その他の光学テープ端縁サーボ方法およびシステムと組合せて使用可能である。

磁気サーボ方法およびシステム
以下、テープ端縁を用いた光学サーボ方法およびシステムとともに用いられ得る磁気サーボ方法およびシステムの例について説明する。一例に従うと、磁気記憶テープにおける既存のデータ構造を検知してトランスデューサのヘッドの位置情報を、たとえば参照データトラックからの読取信号によって判断する方法およびシステムが提供される。この方法の一例において、ドライブシステムがトラック位置を維持する能力に基づき、たとえば「開ループ」制御またはその他ドライブシステムに利用可能なサーボ制御方法、たとえば光学サーボシステムにより、第１のデータトラックが磁気記憶媒体に書込まれる。この後のデータトラックが１本以上の既存または以前に書込まれたデータトラック（ここで「参照」データトラックと呼ぶ）から参照される。第１のデータトラックｎが次の隣接するトラックｎ＋１のための参照トラックになる。データトラックが逐次書込まれる度ごとに、読取要素などのセンサが、以前に書込まれた少なくとも１本の参照トラックを連続的または間欠的に監視して相対的な位置情報をもたらすことができる。たとえば、所望のトラック幅および間隔付けについて読取要素と書込要素とが互いに対して固定される場合、この読取要素が参照トラックから外れつつあるまたはオフセットであることを示す読取信号により、書込まれているトラックもまた参照トラックに対する所望の位置から外れつつあるまたはオフセットであることがサーボシステムに示される。

この追跡情報を判断するのに用いられ得る信号には、たとえばトラック平均振幅、参照トラックの平均エネルギー、読取ゲート（または「ｒｄゲート」）信号の平均エネルギー、ＰＬＬのロック／アンロック、読取可能データから読取不可能なデータへの遷移、キロビット、エラーレート情報、信号雑音、およびその他上述のようにトラックのオフセットの関数として変化する好適な読み書きパラメータが含まれる。

サーボ方法の一例について図８を参照して説明する。この例では、少なくとも１本のデータトラックｎ−１が記憶媒体１００に書込まれ、記憶媒体１００上においてこのドライブのサーボシステムの能力に基づき位置合わせされる。この後書込まれるデータトラックｎの位置が参照されるためには、少なくとも部分的に、１個以上のサーボ読取要素１２０を、以前に書込まれたデータトラックｎ−１に対する既知の関係で位置決めする、たとえば隣接するデータトラックｎ−１の遠い方の端縁付近で位置合わせする。書込要素１０５
およびデータ読取要素１１０をサーボ読取要素１２０からの信号に基づき調節または動かすことにより、トラックｎ−１に対する書込要素１０５およびトラックｎの相対的な位置における変動を減少させる。その他このドライブシステムに利用可能なサーボシステムを並列的または直列的に用いて位置情報をもたらしてもよい。

一例において、サーボ読取要素１２０によるトラックｎ−１の読取が問題なく行われ得る（たとえば所望のエラーレート内など）場合、トラックｎはトラックｎ−１に対して正しく位置決めされており、すなわちトラックｎはトラックｎ−１を上書きしていない。トラックｎ−１の読取に問題がある場合、ヘッド１１０を位置決めし直してトラックｎをトラックｎ−１から離す。トラックｎ−１の読取に問題がなかった場合、書込要素１０５をわずかにトラックｎ−１側へ動かしてトラックｎとトラックｎ−１との間隔付けを減少させてもよく、この後もう一度読取を行なってトラックｎ−１が上書きされないことを確実にしてもよい。サーボ読取要素１２０によるトラックｎ−１の読取プロセスおよび書込要素１０５の調節を行なうプロセスは連続的または間欠的に実行可能であり、これによりトラックｎおよびｎ−１を所望の幅および間隔付けに維持することを試みる。一例において、データトラックのピッチは約１μｍから４４μｍの範囲内にされる。トラック幅は、特定の用途や所望の記憶密度、エラーレートなどに依存して変わり得る。

別の例に従うと、読取要素は２本の参照データトラックの隣接する端縁と位置合わせされ、位置情報が取得される。書込要素の調節は、上記２本の参照データトラックのギャップ位相に対応した読取ヘッドからの信号に基づき行なうことができる。たとえば、位置情報は、２本の隣接する参照トラックのギャップ位相中における振幅を監視し、この振幅をランダムデータの振幅と比較するすることにより、取得されてもよい。

図９Ａを参照して、２本のデータトラックｎ−１およびｎ−２が磁気記憶媒体１００に書込まれた後、以前に書込まれたデータトラックｎ−１およびｎ−２を参照しながらアクティブなデータトラックｎが書込まれる。たとえば、データトラックｎ−１およびｎ−２が記憶テープに書込まれた後、かつ書込要素２０５によりトラックｎを書込んでいる間に、サーボ読取要素２２０は以前のデータトラックｎ−１とｎ−２との境界にある。データブロック１７０間のギャップ１６０中にとられたトラックｎ−１からの読取信号の振幅を用いて、トラックｎ−１およびｎ−２と比較されるトラックｎの相対的な位置を決定することができる。

たとえば、ギャップの信号サンプルが比較的一定な場合、サーボ読取要素２１０はトラックｎ−１およびｎ−２にわたりほぼ等しく位置決めされる。信号サンプルが変動する場合には、読取要素２１０は１トラックにわたり等しく位置決めされない可能性が高い。図９Ｂは、サーボ読取要素２２０からの信号の名目的な読取信号包絡線を例示する。書込要素２０５およびデータ読取要素２１０がトラックｎの中心にあり、かつサーボ読取要素２２０がデータの上のみに位置決めされた場合、読取信号は最大振幅にある。サーボ読取要素２１０がトラックｎ−１またはｎ−２のいずれかからのギャップ１６０の上に位置決めされている場合、読取信号は最大振幅の２分の１にあることになるが、それは読取要素２１０のうち半分がギャップ１６０上に位置決めされているからである。

図９Ｃは、サーボ読取要素２１０がオフトラックで位置決めされているときのサーボ読取信号を例示する。書込要素２０５がオフトラックで位置決めされ、サーボ読取要素２１０がトラックｎ−１およびトラックｎ−２の上で等しく位置決めされていない場合、サーボ読取信号包絡線には交替するギャップ変調深度が含まれるが、それはこの振幅が、トラックのうち１本に関連したギャップ１６０のため最大の２分の１を上回る分だけ減じられ、そして、もう１本のトラックに関連したギャップ１６０のため最大の２分の１を下回る分だけ減じられるからである。書込要素２０５を調節することにより、読取信号からのギ
ャップ変調深度を安定させ、各々の遭遇するギャップ１６０につき等しくすることができる。

信号の振幅は間欠的または連続的に監視することができ、これによりサーボシステムがヘッドをトラックｎ−１に対して所望の位置で維持するための情報をサーボシステムに与えることができる。

図１０はこの方法の別の例を示し、ここでは２個のサーボ読取要素３２０ａ，３２０ｂは２本の参照データトラックｎ−１およびｎ−２の隣接する端縁に対して位置合わせされ、そして、当該端縁にある。これら２個のサーボ読取要素３２０ａ，３２０ｂからの読取信号に基づき書込要素３０５を調節することができる。ギャップ１６０中におけるサーボ読取要素３２０ａ，３２０ｂからの読取信号の振幅は、オフセットの大きさおよび方向を示す。トラックｎ−１およびトラックｎ−２におけるギャップ１６０からの読取ヘッド３２０ａ，３２０ｂからの信号の相対的な振幅同士が比較される。信号振幅の比が１であれば、アクティブなトラックｎの位置は正しく位置決めされている。この比が１でなければヘッドが適当な方向で位置決めし直される。たとえば、一方の読取ヘッドについてのより大きい振幅によってオフセットの方向が示される。読取信号を連続的または間欠的にサンプリングまたは測定し、これをコントローラにより用いて書込ヘッドをトラックｎ−１およびｎ−２に対して所望の位置に位置決めすることができる。

また、ここに記載の方法の例をさまざまに組合せることも意図されており、これにはサーボ読取要素のさまざまな数および構成が含まれる。たとえば、参照データトラックを読取るように構成された第１のサーボ読取要素と、２本の隣接する参照トラックをまたがるように構成された第２のサーボ読取要素とを含むシステムを設けて、トラックのオフセットの関数として変動する第１の信号と、トラックのオフセットを示すギャップ振幅を検出する第２の信号とを得ることができる。

この方法およびシステムの別の例に従うと、所定の時間で読み書きヘッドに読み書きプロセスを止めさせ、ヘッドのアセンブリを動かして参照データトラックの端縁の場所を突き止める。次にシステムは、アクティブなトラックに対する参照データトラックの場所および境界（たとえば端縁）を記録し、読取ヘッドからの信号または所定の値に基づきアクティブなトラックの位置について調節を行なうことができる。上記のように読み書きを止めて参照データトラックの場所を調べるプロセスは、データトラックの書込中に所望に応じて周期的に繰返され得る。磁気テープドライブでの使用について、この例は正確で繰返し可能な位置決め情報を入手するよう実現され得る。

図１１を参照して、書込プロセス中における相対的な位置情報を判断するための方法の一例について説明する。読み書きヘッド４０２の所与の幾何学的構成につき、ドライブサーボシステムは以前に書込まれた参照データトラック４２０を読取ることによって、アクティブなトラック４１０（すなわちデータの書込または読取のいずれかのためにアクセスされているトラック）の上にわたりヘッド４０２の位置を細かく調節するための情報を入手することができる。一例においてシステムは、参照トラック４２０の上にわたって位置決めされたときの読取要素４０６の信号品質値およびテープドライブの読取チャネルデータ有効性リソース（ＲＣＤＶＲ）などのデータ完全性読取信号を用いる。読取信号品質値は、参照ヘッド４０６を含むヘッド４０２が参照トラック４２０上を通過する際に監視され得る。アクティブなトラック４１０の場所に対する参照トラック４２０の中心位置および／または端縁の相対的なレイアウトにより、ドライブサーボシステムがトラック４１０上でのヘッド４０２の位置を調節することが支援され得る。

一例において、読取チャネルデータ有効性リソース（ＲＣＤＶＲ）はリレーテープ信号
（ＯＮ／ＯＦＦ）をもたらし、この信号を「データ有効」信号（図１１の「データ有効信号」）と呼ぶ。この信号は以下のデータ有効性指標および信号のうちいずれか、またはそのうち任意のものの組合せに基づいて読取要素４０６がデータを回復する能力を表わす。

１．データ振幅有効
２．データ周波数／位相有効（位相同期ループ有効）
３．データブロックのプリアンブル／ポストアンブル振幅およびまたは位相／周波数およびまたは同期信号有効
４．データパターン有効
５．データブロックのプリアンブル／ポストアンブルパターン有効。

図１１の下側は、動作中のヘッド４０２の相対的な位置が決定できる、ヘッド４０２から受取られた読取信号の一例を示す。ヘッド４０２の読取要素４０６が参照トラック４２０を横切って動くのに伴い、データ有効信号において、その状態はデータが有効でない参照トラック４２０の端縁付近の「ＯＦＦ」からデータが有効になる「ＯＮ」へ変化し、そして読取要素が参照トラック４２０における反対側の端縁を通り過ぎるところでＯＦＦに戻る。トラックレイアウトについての各寸法を調べ参照トラック４２０上にわたり読取要素４０６を位置決めするために、サーボシステムは指定された期間（図１１に示すトラックレイアウトチェック期間Ｔｓ）においてアクティブなトラック４１０上で読み書き機能を止め、参照トラック４２０の端縁へおよびその上にわたり検索を開始させることができる。データ有効信号の状態と、サーボ位置検知装置の与えるアクティブなトラック４１０の場所に対するヘッド４０２の瞬間的な相対的な位置とを監視することにより、サーボシステムはアクティブなトラック４１０に対する参照トラック４２０の場所および境界を記録する。この記録された値を「参照位置」と呼び、これを名目的な値と比較する。差がなければトラックレイアウトは正しいものであり、サーボシステムはアクティブなトラック４１０へもう一度検索を開始して読み書き機能を再開させることができ、次のトラックレイアウトチェック期間Ｔｓまで他に動作はない。一方、測定された参照位置とその名目値との間に差がある場合、これはトラックレイアウトに変化がある、またはテープ４００とヘッド４０２との相対的な位置に変化があることを示しており、この場合サーボシステムはアクティブなトラック４１０へもう一度検索を開始してサーボ位置決めループの参照位置に変更を加え、トラックレイアウトを名目的な寸法へと修正する。それからシステムは読み書き機能を再開させ、これを次のトラックレイアウトチェック期間Ｔｓまで行なう。

この特定の例においては、データトラックレイアウトチェック中にはデータをアクティブなトラック４１０から検索したりまたはトラック４１０に書込んだりしないため、データパターン内にはデータのない周期的なギャップが生じる。このギャップの長さおよび期間（Ｔｇ）は、参照トラックへの運動およびそこからの運動の期間（Ｔｍ）と、参照トラックからのデータ有効情報を正確に分析するための時間（Ｔｄ）とにより決定される。これらギャップの頻度（Ｆｓ＝１／Ｔｓ）はこの方法の修正帯域幅能力を決定し、さらにテープ容量へのオーバーヘッドを決定する。一般に、トラックレイアウトチェックの頻度が高ければ修正の高速化が可能であるが、記憶媒体のデータ容量は減少する。

当業者であれば、ここに例示した方法は単独で実施されても、またはドライブシステムに関連付けられたファームウェア、ソフトウェアおよびハードウェアの任意の組合せで実施されてもよいことが認識されるであろう。

この方法の別の例に従うと、読み書きプロセスは止められ、専用の読取要素は動かされ、アクティブなトラックの読み書きプロセス中の参照データトラックの端縁が配置される。システムはアクティブなトラックに対する参照データトラックの場所および境界を記録して、上述のように読取要素からの信号または所定の値に基づきアクティブなトラックの
位置に調節を行なうことができる。データトラックの書込中、上述のように読み書きを止めて参照データトラックの場所を調べるプロセスは、所望に応じて周期的に繰返すことができる。

図１２に示す例は図１１の例と類似するが、ヘッドのアセンブリ５０２に専用のサーボ読取要素５０８が含まれている点で異なっている。サーボ読取要素は参照トラック５２０の端縁に隣接して位置決めされており、このため必要とされるヘッド５０２の動きは少なくなり、参照トラック５２０における１つ以上の端縁および／または中心位置を参照するのに必要な時間も短くなる。一例において、この方法およびシステムは専用のサーボ読取要素５０８からのＲＣＤＶＲ信号を用いて、参照トラック５２０の端縁に対するアクティブな読取要素５０６および書込要素５０４の場所を判断する。それからこの位置情報を用いて、サーボシステムがアクティブなトラック５１０の上で読取要素５０６および書込要素５０４を調節するのが支援される。

この方法の別の例に従うと、専用の読取ヘッドは、アクティブなトラックの場所に対する参照データトラックの相対的な位置に関連した連続的な読取信号をもたらす。サーボシステムはこの位置情報を用いて、書込ヘッドの位置を参照データトラックに対する所望の相対的な位置へ調節することができる。

図１３に示す例は図１２の例と類似するが、専用のサーボ読取要素６０８が、参照トラック６２０に対するサーボ読取要素６０８の位置に関連した連続的な信号をもたらす点で異なる。よって、この例でサーボシステムは連続的な位置判断を行ない、ヘッド６０２の位置について連続的な調節を行なうことができる。

読取要素６０８が参照トラック６２０の端縁の全体を動くのに伴い、読取信号（またはデータ有効信号）は参照トラック６２０の端縁に対するサーボ読取要素６０８の相対的な位置に比例する線形信号をもたらす。この読取信号をフィードバック位置決め信号として用いて、サーボ読取要素６０８による参照トラック６２０の端縁の追跡を確実に実行する。ヘッド６０２の設計については、サーボ読取要素６０８が参照トラック６２０の端縁を追跡する際にアクティブな読取要素６０６および書込要素６０４がアクティブなトラック６１０の上に位置決めされるような設計とする。よって、ここに例示の方法によると、以前に書込まれたトラックまたは参照トラックに沿っており当該トラックに平行に配される所望のトラック位置にヘッド６０２を位置決めするためのサーボ読取信号がサーボシステムに供給される。

例ＩＩ
上述の方法の一例では、クォンタム・コーポレーション（Quantum Corporation）製のＳＤＬＴ（Super Digital Linear Tape）２２０テープドライブで用いられるようファームウェアを書いた。このファームウェアはＳＤＬＴ２２０の光学的追跡サーボシステムを利用し、隣接する参照トラックの端縁の読取からの「支援」を受けた。ＳＤＬＴ２２０読取チャネルにより読取ゲート信号を生成し、これにより読取チャネルが良好なデータブロックを読取ったかどうかを示す。この読取ゲート信号が所定の値よりも大きければデータブロックは良好なものである。一方、読取ゲート信号が所定の値を下回れば、データブロックは不良である。

ＳＤＬＴ２２０の標準モードでいくつかのデータトラックを書込んだ。次にこれらデータトラックを読取った。ＳＤＬＴ２２０光学サーボがヘッドをデータトラックの中心にロックした後、サーボシステムにより読取ゲート信号が周波数１０ＫＨｚで７．５ミリ秒間サンプリングされた。サンプルの大多数が良好であれば、現在の光学サーボ位置にオフセ
ットを追加してヘッドをアクティブなトラックの中心からさらに遠くへ動かした。サンプルの大多数が不良であれば、現在の光学サーボ位置にオフセットを追加してヘッドをアクティブなトラックの中心側へ動かした。このように読取ゲート信号をサンプリングしてから現在の光学サーボ位置にオフセットを加えたりまたは引いたりする手順をテープの長さにわたって連続的に繰返した。ヘッドはアクティブなトラックの端縁へ段階的に動き、テープの長さにわたってアクティブなトラックの端縁に追従し続けた。

この後、いくつかのデータトラックを書込む試験を実施し、ここで標準的なＳＤＬＴ２２０用光学サーボシステムを用いたが、光学サーボ信号経路の中に１０Ｈｚの正弦波状周波数を挿入することにより、サーボが名目的な位置から１０Ｈｚの正弦波状の偏りをもってデータトラックを書込むようにした。次に上述の方法を用いてデータトラックを読取った際、ヘッドは書込プロセス中に挿入された１０Ｈｚ信号に追従した。

さまざまなトランスデューサのヘッドの例が上述の方法およびシステムの１つまたはそれ以上で用いられ得る。ヘッドの設計の一例は、２個の読取要素を有する中心タップ付きヘッドを含み、読取要素の一方は、隣接するデータトラックからサーボ位置決め情報を導き出すように位置決めされた専用の読取要素を含む。たとえば、第１の読取要素は現在アクティブな所望のトラックにあるデータを読取り、一方で第２の読取ヘッドは隣接する参照データトラックからのサーボ位置情報をもたらす。

図１４は有効な２個の読取要素３２，３６を伴う中心タップ付きヘッドの例１４００を示す。動作において、読取要素３２はアクティブなトラックの中心に位置決めされるように構成され、トラック幅は約０．５０である。読取要素３６は約０．８トラック幅であり、読取要素３２からリセス３４により０．６０トラック幅だけ隔てられる。読取要素３６は参照トラックの中心に位置決めされるように構成される。第２の読取ヘッド３６の寸法はこの例では０．８トラック幅であるが、これはトラックを細かく位置決めするのに用いられるトラック修飾子の範囲内にある。ヘッド１４００における読取要素３２，３６を含む部分は１本の磁気抵抗ストリップを含む。ヘッド１４００の電気接続については、データ読取要素リード２０およびサーボ読取要素リード２４が共通のリード２２から独立するような電気接続とする。

図１５はヘッドの一例１５００を示す。この例では、ヘッド１５００は２個の読取要素３２，３６を伴なって中心でタップを設けられ、読取要素３２は０．５トラック幅で、アクティブなトラックの中心に位置決めされ、読取要素３６もまた０．５トラック幅で、読取要素３２からリセス３４により０．２５トラック幅だけ隔てられる。この構成においては、読取要素３６は参照トラック端縁と位置合わせされてトラック修飾子などを検知し、こうしてサーボシステムのための位置決め情報をもたらすことが可能である。

図１６はヘッドの一例１６００を示す。この例においては、ヘッド１６００は２個の読取要素３２，３６を伴なって中心でタップを設けられる。ヘッド１６００の構成は図１５と類似するが、リセス３４が０．６５トラック幅である点で異なっており、このため読取要素３６は参照トラックにおける反対側の端縁と位置合わせされるように構成される。

図１７は、多数のタップおよび多数の読取要素を伴うヘッドの例１７００を示す。ヘッド１７００は、リセス３４，３８で隔てられた３個の読取要素３２，３６，４０を含む。第１の読取要素３２はアクティブなトラックを読取るためのものであり、名目的にトラック中心に位置決めされる。第２の読取要素３６は参照トラック端縁付近、たとえばトラックｎ−１における端縁ｎ−２側の端縁上に位置決めされる。第３の読取要素４０は第２の参照トラックにあって、たとえばトラックｎ−２におけるトラックｎ−１側の端縁に位置決めされる。ヘッド１７００は２個の読取要素を伴うプッシュ・プル構成で用いることが
でき、これら２個の読取要素はｎ−１とｎ−２との境界のトラック端縁からサーボ修飾子を検知する。ヘッド１７００はさらに共通のリード２２および読取要素リード２６を含む。

図１８はヘッドの別の例１８００を示す。幅が０．５トラック幅であるデータ読取要素３２はサーボ読取ヘッド３６の中心から１．５トラック幅だけ離れて位置決めされる。読取要素３２と読取要素３６との間でリセス３４により形成される間隔は１．０トラック幅である。ここに例示するヘッド１８００は、以下に記載のマルチヘッドチャネルの１磁気抵抗ストリップを形成することができる。

図１９は、中心タップによるデータおよびサーボ読取要素を用いた典型的な読み書きマルチチャネルヘッドの相対的な幾何学的構成を例示する。具体的には、１チャネルについてのデータ読取要素１９３２およびサーボ読取要素１９３６との関連で書込要素１９０５を示す。

以上の詳細な説明は例としての実施例を示すために与えたものであり、制限的であると意図されたものではない。当業者であれば、この発明の範囲内で数多くの変更および変形が可能であることが明らかであろう。たとえば、ここに記載したさまざまな方法およびシステムの例は単独で用いられることも、またはその他さまざまな位置決めおよび／またはサーボ方法およびシステムと組合せて用いられることもあり、これはここに記載されるものであるか、またはその他でたとえば光学または磁気サーボ方法およびシステムを含むものであるかを問わない。これに加えて特定の例について検討がなされ、さらにこれら例が関連技術にあるいくつかの問題にどのように対処するように考えられているかについて検討した。しかしこの議論は、ここに示すさまざまな例を、上記不利益に実際に対処またはこれを解決する方法および／またはシステムへと限定することを意図していない。

記憶媒体の端縁を検知するように構成された光学サーボシステムを含むサーボシステムの一例を示す図である。 記憶媒体の端縁を検出するように構成された光学サーボシステムを含むサーボシステムの別の例を示す図である。 サーボシステムについてのフィードバックループの例を示す図である。 記憶媒体の端縁を検知するように構成された光学サーボシステムを含むサーボシステムの別の例を示す図である。 図４Ａのサーボシステムの例を示す図である。 図４Ａのサーボシステムの例を示す図である。 記憶媒体の端縁を検知するように構成された光学サーボシステムを含むサーボシステムの別の例を示す図である。 光学サーボシステムで用いられるマスクパターンの一例を示す図である。 光学サーボシステムから検出された信号の一例を示す図である。 磁気記憶媒体に対する磁気ヘッドアセンブリの一例と、これに対応する、サーボプロセス中の読取信号とを示す図である。 磁気記憶媒体に対する磁気ヘッドアセンブリの別の例と、これに対応する、サーボプロセス中の読取信号とを示す図である。 隣接するデータトラックから生成された読取信号の一例を示す図である。 隣接するデータトラックから生成された読取信号の別の例を示す図である。 磁気記憶媒体に対する磁気ヘッドアセンブリの別の例と、これに対応する、サーボプロセス中の読取信号とを示す図である。 磁気テープに対する磁気ヘッドアセンブリの一例と、これに関連する、サーボプロセス中に生成された信号とを示す図である。 磁気テープに対する磁気ヘッドアセンブリの別の例と、これに関連する、サーボプロセス中に生成された信号とを示す図である。 磁気テープに対する磁気ヘッドアセンブリの別の例と、これに関連する、サーボプロセス中に生成された信号とを示す図である。 磁気ヘッド構成の一例を示す図である。 磁気ヘッド構成の一例を示す図である。 磁気ヘッド構成の一例を示す図である。 磁気ヘッド構成の一例を示す図である。 磁気ヘッド構成の一例を示す図である。 読み書きマルチチャネルヘッドの一例における１本のチャネルを例示する図である。 光学サーボシステムを例示する概略的な回路図である。

符号の説明

１０，１００ 記憶テープ、１６ 読み書きヘッド、３８，４０ パターン付きマスク、４１，４４，２４１ 検知素子、４６，５４６ 光源、１００ ヘッド、１６０ ギャップ、２４４−１，２４４−２，２４４−３，２４４−４，５４４ センサ、３２０ａ，３２０ｂ サーボ読取要素、４１０，４２０，５１０，６２０ トラック、４４０−１，４４０−２ 静止マスク、５４０ マスク、６０４ 書込要素、６０６ 読取要素。

Claims (35)

1. 磁気記憶媒体に対してトランスデューサのヘッドを位置決めする方法であって、
   トランスデューサのヘッドに関連付けられた読取要素から読取信号を生成するステップを含み、前記読取信号は、磁気記憶媒体に記憶された参照データトラックに応じて生成され、前記方法はさらに、
   前記記憶媒体の端縁の位置を光学的に検知するステップと、
   前記記憶媒体の前記端縁の位置および前記読取信号に応じて前記記憶媒体に対して前記トランスデューサのヘッドを位置決めし直すステップとを含む、方法。
2. 前記読取信号の特性は、前記参照トラックと前記読取要素との間のオフセットの関数として変動する、請求項１に記載の方法。
3. 前記特性は、エラー信号値、雑音信号、平均振幅、平均エネルギー、キロビット値、エラーレート値のうちの１つ以上を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記読取信号は、前記読取要素と前記参照データトラックとの間のオフセットの関数として変動する信号品質パラメータを含み、前記トランスデューサのヘッドは前記信号品質パラメータに基づいて位置決めし直される、請求項１に記載の方法。
5. 前記参照データトラックは以前に書込まれたデータトラックを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記読取要素は、前記トランスデューサのヘッドがアクティブなデータトラックにアクセスする際に参照データトラックを読取るように構成された専用のサーボ読取要素である、請求項１に記載の方法。
7. さらに、前記参照データトラックに隣接してデータトラックを書込むステップを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記記憶媒体の前記端縁の位置を光学的に検知するステップは、
   マスクの透過部分および前記記憶媒体の端縁により形成された窓を照らすステップを含み、前記マスクは前記トランスデューサのヘッドに対して一定の空間関係にあり、前記光学的に検知するステップはさらに、
   前記窓を通過した光の強度を検出するステップを含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記窓を通過して検出された前記光の前記強度に基づいて前記トランスデューサのヘッドを位置決めし直す、請求項８に記載の方法。
10. 前記マスクの前記透過部分は開口部を含む、請求項８に記載の方法。
11. さらに、前記マスクの第２の透過部分および前記記憶媒体の第２の端縁により形成された第２の窓を照らすステップを含む、請求項８に記載の方法。
12. さらに、
    前記記憶媒体の幅よりも大きい幅を有する前記マスクの第３の透過部分と、前記記憶媒体における対向する端縁により形成された第３の窓とを照らすステップと、
    前記第３の窓を通過した光の強度を検出するステップとを含む、請求項８に記載の方法。
13. 前記記憶媒体の前記端縁の位置を光学的に検知するステップは、
    第１のマスクおよび第２のマスクを照らすステップと、
    前記第１のマスクおよび前記第２のマスクを通過した光の強度を検出器により検出するステップとを含み、前記第１のマスクは前記トランスデューサのヘッドに対して静止しており、前記第２のマスクは前記検出器に対して静止している、請求項１に記載の方法。
14. 前記検出器は少なくとも２つの検知要素を有する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１のマスクおよび前記第２のマスクのうちの一方は２つの空間的に相補的なパターンを含み、前記第１のマスクおよび前記第２のマスクのうちの他方は、前記空間的に相補的なパターンのうちの一方に対応するパターンを含む、請求項１３に記載の方法。
16. 前記第１のマスクおよび前記第２のマスクのうちの一方は透過区画および非透過区画からなるパターンを含む、請求項１３に記載の方法。
17. 前記記憶媒体の前記端縁の位置を光学的に検知するステップは、
    前記記憶媒体の端縁を照らして回折パターンを生じさせるステップと、
    前記回折パターンをマスクに対して結像させるステップと、
    前記マスクを通過した後の回折パターンを検出するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
18. 検出された前記回折パターンの特性に基づいて前記トランスデューサのヘッドを位置決めし直す、請求項１７に記載の方法。
19. 読取要素を含む、トランスデューサのヘッドと、
    磁気記憶媒体の端縁を照らす光源と、
    前記磁気記憶媒体の前記端縁を照らす前記光源からの光を検出する検出器と、
    検出された前記光および前記読取要素からの読取信号に応じて前記トランスデューサのヘッドの位置を調節するコントローラとを含み、前記読取信号は磁気記憶媒体に記憶された参照データトラックに関連する、ヘッド位置決めサーボシステム。
20. 前記参照データトラックのうち少なくとも一部と前記読取要素との位置関係により前記書込要素が前記参照データトラックに隣接して配置されるように、前記読取要素は書込要素に対して空間的に一定の関係にある、請求項１９に記載のシステム。
21. 前記読取信号の特性は、前記参照トラックと前記読取要素との間のオフセットの関数として変動する、請求項１９に記載のシステム。
22. 前記特性は、エラー信号値、雑音信号値、平均振幅、平均エネルギー、キロビット値、エラーレート値のうちの１つ以上を含む、請求項２０に記載のシステム。
23. 前記読取信号は、前記読取要素と前記参照データトラックとの間のオフセットの関数として変動する信号品質パラメータを含む、請求項１９に記載のシステム。
24. さらに、前記光源と前記検出器との間に配置された光学的に符号化されたマスクを含む、請求項１９に記載のシステム。
25. さらに、前記光源と前記検出器との間に配置された第１のマスクおよび第２のマスクを含み、前記第１のマスクは前記トランスデューサのヘッドに対して静止しており、前記第２のマスクは前記検出器に対して静止している、請求項１９に記載のシステム。
26. さらに、マスクの透過部分および前記記憶媒体の端縁により形成された窓を生じさせるように位置付けられたマスクを含み、前記マスクは前記トランスデューサのヘッドに対して一定の空間関係にあり、前記検出器は前記窓を通過した光の強度を検出する、請求項１９に記載のシステム。
27. 前記コントローラは、前記窓を通過して検出された前記光の前記強度に応じて前記トランスデューサのヘッドの位置を調節する、請求項２６に記載のシステム。
28. 前記マスクの透過部分は開口部を含む、請求項２６に記載のシステム。
29. さらに、前記マスクの第２の透過部分および前記記憶媒体の第２の端縁により形成された第２の窓を含む、請求項２６に記載のシステム。
30. さらに、前記記憶媒体の幅よりも大きい幅を有する前記マスクの第３の透過部分および前記記憶媒体における対向する端縁により形成された第３の窓を含む、請求項２６に記載のシステム。
31. さらに第１のマスクおよび第２のマスクを含み、前記第１のマスクは前記トランスデューサのヘッドに対して静止しており、前記第２のマスクは前記検出器に対して静止しており、前記検出器は、前記第１のマスクおよび前記第２のマスクを通過した光の強度を検出する、請求項１９に記載のシステム。
32. 前記検出器は少なくとも２つの検知要素を有する、請求項３１に記載のシステム。
33. 前記第１のマスクおよび前記第２のマスクのうちの一方は２つの空間的に相補的なパターンを含み、前記第１のマスクおよび前記第２のマスクのうちの他方は前記空間的に相補的なパターンのうちの一方に対応するパターンを含む、請求項３１に記載のシステム。
34. 前記第１のマスクおよび前記第２のマスクのうちの一方は、透過区画および非透過区画からなるパターンを含む、請求項３１に記載のシステム。
35. さらに、回折パターンを有するマスクを含み、前記検出器は、前記テープの前記端縁で回折され前記マスクに対して結像された光を検出する、請求項１９に記載のシステム。

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