JP2006107597A

JP2006107597A - 磁気テープの記録再生方法および記録再生装置

Info

Publication number: JP2006107597A
Application number: JP2004291371A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kawakami; 伸二川上; Shihoko Kouto; 志保子高嶌
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2004-10-04
Filing date: 2004-10-04
Publication date: 2006-04-20
Also published as: US20060092547A1

Abstract

【課題】磁気テープの幅方向の寸法が変化した場合においても、記録トラックと再生ヘッドとの位置ずれが小さく、エラーを起こすことなくデータを記録再生することが可能であり、磁気テープの高記録密度化に対応することができる磁気テープの記録再生方法および記録再生装置を提供する。
【解決手段】データ記録時および再生時のいずれにおいても、前記一対のサーボヘッドとこれらに対応する複数のサーボトラックとの位置ずれの絶対値が最小となるように、磁気テープのテンションをそれぞれコントロールする。
【選択図】図５

Description

本発明は、磁気テープの寸法変化に対処しうる磁気テープの記録再生方法および記録再生装置に関する。

磁気テープは、オーディオテープ、ビデオテープ、コンピュータテープなど種々の用途があるが、特にデータバックアップ用テープの分野では、バックアップの対象となるハードディスクの大容量化に伴い、１巻当たり２００ＧＢ以上の記録容量を持つ磁気テープが商品化されている。また、今後１ＴＢを超える大容量バックアップテープが提案されており、その高容量化は不可欠である。

磁気テープを高容量化するには、例えば、テープの全体厚さを薄くして１巻あたりのテープ長さを長くすること、記録波長を短くしてテープ長手方向の記録密度を高くすること、記録トラック幅を狭くしてテープ幅方向の記録密度を高くすることなどが考えられる。また、磁気テープの高記録密度化を実現するために、再生ヘッドには、従来のインダクティブヘッドではなく、感度の良い磁気抵抗効果型素子を利用した磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッド）を使用するのが好ましい。

磁気テープの高記録密度化により記録トラック幅が狭くなると、データの記録時や再生時における磁気テープの幅方向の位置変動により再生ヘッドが記録トラックを正確に追従できなくなって、エラーが生じやすくなる。そこで、例えばサーボトラックが併用されるシステム（サーボ方式を有するシステム）が登場している。

サーボ方式には磁気サーボ方式と光学サーボ方式とがあり、前者は、サーボ信号を磁気記録により磁性層に形成し、これを磁気的に読み取ってサーボトラッキングを行うものであり、後者は、凹部アレイからなるサーボ信号をレーザー照射などでバックコート層に形成し、これを光学的に読み取ってサーボトラッキングを行うものである。これらのサーボ方式により、データを記録再生する際、磁気テープの位置が幅方向に変動しても、例えば、磁気テープに書き込まれたサーボ信号をサーボヘッドにより読み取り、読み取られたサーボ信号に応じて、少なくともデータ記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」ともいう）とデータ再生ヘッド（以下、単に「再生ヘッド」ともいう）とを含んでなるヘッドユニットの磁気テープ幅方向における位置をコントロールして、記録ヘッドおよび再生ヘッドをデータトラックに追従させることで、正確な情報の記録再生が可能となる。

一方で、磁気テープの高記録密度化により、記録トラック幅が狭くなることや、記録トラック幅と再生トラック幅との差（オフトラックマージン）が小さくなることで、磁気テープの幅方向の位置変動だけでなく、磁気テープの幅方向の僅かな寸法変化によってもデータ再生時にエラーを起こしてしまうことが懸念されている。このような磁気テープ幅方向の寸法変化に対し、従来は、記録トラック幅と再生トラック幅との差が比較的大きかった（つまりオフトラックマージンに余裕があった）ため、磁気テープの寸法変化によってエラーを起こしたり記録したデータの一部を再生することが不可能になったりすることはあまりなかった。なお、ここでいう磁気テープの幅方向の僅かな寸法変化とは、具体的には例えば、磁気テープが巻き取られた状態で保存されている場合、磁気テープ全長において巻き取り時のテンションがかかったまま保存されることになり、さらに巻かれた磁気テープの中心部では巻圧が定常的に加わっているため、クリープ現象によって起こる寸法変化や、温度や湿度の影響で起こる磁気テープの幅方向の寸法変化をいう。

上記のような問題に関連する技術として、従来においては、磁気テープの幅が伸縮しても再生トラックをより正確に追従できるサーボトラッキング方法（特許文献１）や、テープ幅を検出してテープのテンションをコントロールする方法（特許文献２）などが提案されている。

特開２００３−１７３５０７号公報特開２００１−３５０４６号公報

しかしながら、今後、さらなる磁気テープの高記録密度化により記録トラック幅が今まで以上に狭くなると、磁気テープの幅方向の位置変動による問題とは別に、先に述べたテープ幅方向の寸法変化に対する対策も重要になってくる。すなわち、記録トラック幅が狭くなると、磁気テープの幅方向の僅かな寸法変化によっても、データ再生時において記録トラックと再生ヘッドとの位置ずれが生じ、その結果、エラーを起こす蓋然性が相対的に高くなる。したがって、磁気テープの高記録密度化を達成するためには、上記のようなテープ幅方向の寸法変化による位置ずれを生じさせないようにする必要があるが、従来のサーボトラッキング技術では、このような問題に対処することは困難であった。

本発明は、このような問題に対処するもので、磁気テープの幅方向の寸法が変化した場合においても、記録トラックと再生ヘッドとの位置ずれが小さく、エラーを起こすことなくデータを記録再生することが可能であり、磁気テープの高記録密度化に対応することができる磁気テープの記録再生方法および記録再生装置を提供することを目的とする。

磁気テープのテンション（テープテンション）とテープ幅寸法との間には相関関係があり、前者のテープテンションを変化させることによって後者のテープ幅寸法を変化させることができる。このことを利用して、本発明では、先に述べたようなテープ幅方向の寸法変化による位置ずれを解消するために、従来では全く注目されていなかった、テープテンションをコントロールすることによってテープ幅寸法を積極的に変化させるという手段を採用したものである。

すなわち、本発明方法は、複数のサーボトラックを有する磁気テープに対し、少なくとも一対のサーボヘッドとこれらの間に位置する複数のデータヘッドとを備えてなるヘッドユニットにてデータの記録・再生を行う磁気テープの記録再生方法において、データ記録時および再生時のいずれにおいても、前記一対のサーボヘッドとこれらに対応する複数のサーボトラックとの位置ずれの絶対値が最小となるようにテープテンションをそれぞれコントロールすることを特徴とする。

また、本発明装置は、複数のサーボトラックを有する磁気テープに対し、少なくとも一対のサーボヘッドとこれらの間に位置する複数のデータヘッドとを備えてなるヘッドユニットにてデータの記録・再生を行う磁気テープの記録再生装置において、サーボヘッドとサーボトラックとの位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、テープテンションをコントロールするテンションコントロール手段とを有し、前記テンションコントロール手段が、データ記録時および再生時のいずれにおいても、前記位置ずれ検出手段による検出結果に基づいて、前記一対のサーボヘッドとこれらに対応する複数のサーボトラックとの位置ずれの絶対値が最小となるようにテープテンションをそれぞれコントロールすることを特徴とする。

以上のように構成された磁気テープの記録再生方法および記録再生装置によれば、データ記録時および再生時に、サーボヘッドとサーボトラックとの位置ずれの絶対値が検出され、その結果に基づいて、ヘッドユニットにおける一対のサーボヘッドとこれらに対応する磁気テープ上の複数のサーボトラックとの位置ずれの絶対値が最小となるようにテープテンションがコントロールされる。これにより、サーボヘッドとサーボトラックとの位置ずれが補正されるから、磁気テープの幅寸法が変化しているような場合であってもデータトラックの正しい位置にデータを記録し、またそのデータを正しく読み出すこと、すなわちエラーを起こすことなくデータの記録・再生を行うことが可能となる。

本発明によれば、磁気テープの幅寸法が変化した場合においても、データ記録時および再生時にそれぞれサーボヘッドとサーボトラックとの位置ずれが最小となるようにテープテンションをコントロールするので、エラーを起こすことなくデータを記録再生することが可能となる。

本発明は、データトラックとサーボトラックとを設けた磁気テープに対してサーボトラッキングを行いながらデータを記録・再生する記録再生方法および記録再生装置を対象としている。この場合のサーボ方式は、磁気サーボ方式、光学サーボ方式のいずれでもよいが、以下では、図１および図２に示すようなヘッドユニット２を使用して磁気テープ１に対し磁気サーボ方式によりサーボトラッキングを行いながらデータの記録・再生を行うシステムに本発明を適用した場合について説明する。なお、本発明の基本的な思想は、一対のサーボヘッドとこれらに対応する複数のサーボトラックとの位置ずれの絶対値が最小となるように、磁気テープのテンションをそれぞれコントロールするというものてあるから、前記の位置ずれを検出できるものであれば光学サーボ方式を採用した磁気テープ記録再生システムにも適用可能である。

図１に示すように、本発明の記録再生装置によって記録再生される磁気テープ１は、その長手方向（図に示すＸ方向）に沿って延びる複数のサーボトラック４と、これらの間に位置して同じく長手方向に沿って延びるデータトラック３とを有する。

本発明の記録再生装置は、図２に例示するように、データ記録および再生ヘッド１１と、一対のサーボヘッド１２・１２とを含んでなるヘッドユニット２を有する。一般に、データ記録および再生ヘッド１１はサーボヘッド１２・１２の間に位置する。ヘッドユニット２は、駆動制御する装置に取り付けられており、テープ幅方向（図１で示すＹ方向）に位置制御が可能である。

磁気テープが巻き取られた状態で保存されている際のクリープ現象によって起こる寸法変化や、温度や湿度の影響で起こる磁気テープの幅方向の寸法変化があった場合、一対のサーボヘッド１２・１２によって読み取られるべき一対のサーボトラック４・４間の距離が変化することで、サーボトラック４とこれに対応するサーボヘッド１２との間に位置ずれが生じる。

本発明では、このような位置ずれを補正するために、以下のようにしてデータ記録時および再生時のいずれにおいてもテープテンションをコントロールする。

まず、データ記録時および再生時に、ヘッドユニット２に設けられた一対のサーボヘッド１２・１２により磁気テープ１に予め書き込まれたサーボトラック４・４を追従しながらデータを記録および再生していくと同時に、サーボトラック４とサーボヘッド１２との位置ずれを検出する。

ここで、サーボヘッドとサーボトラックとの位置ずれ検出方法（サーボヘッドとサーボトラックとの位置ずれ検出手段）について説明する。

サーボトラック４は、図３に示すように、それぞれある傾きＡを有するサーボ信号２１・２２にて形成されている。これらのサーボ信号２１・２２は、同じ傾きを有するもので複数のサーボ信号グループ２３・２４を形成している。これらのサーボ信号グループ２３・２４は、対称形であるハの字型のサーボ信号グループ２５として磁気テープに書き込まれている。このように、サーボ信号がある一定の傾きＡを有する対称形であるハの字型に書き込まれており、サーボ信号を読み取る際には、磁気テープ１は長手方向に一定速度で搬送されるため、異なる傾きを持ったサーボ信号２１・２２の通過時間は、サーボヘッドの幅方向の位置により決定する。

例えば、図３に示すように、磁気テープ１が幅方向に膨張している場合を考えると、この場合、サーボヘッド１２−１がサーボトラック４−１の中心位置にあるとすれば、もうひとつのサーボヘッド１２−２はサーボトラック４−２の中心位置よりテープ幅方向距離Ｅだけ図中の上側にずれる。このときのサーボヘッド１２−１とサーボヘッド１２−２との間の距離を図中の符号Ｄで示す。

サーボ信号２１とサーボ信号２２との間をサーボヘッド１２−２が通過した時間により、隣り合うサーボ信号の長手方向の距離Ｂが算出され、隣り合うサーボ信号の長手方向距離Ｂとサーボトラック中心線上の隣り合うサーボ信号の長手方向距離Ｃとの差およびサーボ信号の傾きＡにより、下記（１）式からサーボヘッドとサーボトラックとの位置ずれＥを算出する。
Ｅ＝（Ｃ−Ｂ）／（２・ｔａｎＡ）・・・・（１）

この位置ずれ検出方法により検出した、データ記録再生時のサーボヘッドとサーボトラックとの位置ずれは、テンションコントロール手段により、テープテンションをコントロールすることにより、絶対値が可能な限り小さくなるように補正される。

ここで、テープテンションのコントロール方法（テンションコントロール手段）について説明する。

一般に、図４に示すように、テープテンションと、サーボヘッドとサーボトラックとの位置ずれとの間には相関関係がみられる。なお、図４は、テンションが１Ｎであるときの位置ずれを基準としたときの、テープテンションの変化に対するサーボヘッドとサーボトラックとの位置ずれを示したものである。用いた磁気テープは、厚さ9.０μｍ、幅１／２インチのものである。

本発明では、このような相関関係を利用して、テープテンションをコントロールすることによりテープの幅寸法を積極的に変化させる。この場合の手順は、図５に示すように、まずサーボ出力を検出し（ステップＳ１）、その値から先に述べたような方法で位置ずれＥを算出する（ステップＳ２）。そして、算出された位置ずれＥの絶対値（｜Ｅ｜）が最小（ｍｉｎ）である場合には、そのときのテープテンションを保持し、そうでない場合には、｜Ｅ｜＝ｍｉｎとなるようにテンションコントロール手段によりデータ記録・再生時の磁気テープのテンションをコントロールしてテープの幅寸法を変化させる（ステップＳ３およびステップＳ４）。すなわち、テープ幅寸法が膨張しているときには、磁気テープの長手方向（テープ走行方向）のテープテンションを大きくすることによりテープ幅寸法が小さくなるように補正する。一方、テープ幅寸法が収縮しているときには、磁気テープの長手方向のテープテンションを小さくすることによりテープ幅寸法が大きくなるように補正する。このようにテープ幅寸法をテープテンションにより補正することで、サーボヘッドとサーボトラックとの位置ずれを最小にする。

テープテンションをコントロールするには、例えばサーボ信号の通過時間が等しくなるまで、任意のテープテンションに変化させる方法や、磁気テープについてテープテンションとサーボヘッドとサーボトラックとの位置ずれの相関関係を予め求める方法などが考えられるが、これらに限られるものではなく、他の方法も用いることができるのはいうまでもない。

テープテンションの制御方法として、例えば、テープ走行系のヘッドユニットの両側にあたる個所にピンチローラおよびキャプスタンを設けその回転数をコントロールする方法、ドライブ側および／またはカートリッジ側のリール回転トルクをコントロールする方法などが挙げられるが、これらの方法に限られるものではない。

以上のように、データ記録時および再生時に、サーボヘッドとサーボトラックとの位置ずれを検知し、テープテンションをコントロールすることで、テープ幅寸法を積極的に変化させることができ、これによりサーボヘッドとサーボトラックとの位置ずれを補正することができる。その結果、エラーを起こすことなくデータを記録再生することが可能となり、磁気テープの高記録密度化に対応することができる。

また、磁気テープの高記録密度化により求められるＭＲヘッドは、テープ同伴エアがヘッド端面でカットされ、ヘッド中央部での空気圧が下がることにより磁気テープとヘッドとのあたり（ヘッドコンタクト）を確保するしくみからなるので、従来用いられていた、テープテンション、ヘッド形状、テープ剛性のバランスでヘッドコンタクトを確保していたインダクティブヘッドと比べ、テープテンションを変化させたときのヘッドコンタクト不良などの弊害は少ないといえる。即ち、この点から見ても、本発明は、磁気テープの高記録密度化に対応するための理に叶った方法であるといえる。

従来、サーボヘッドがサーボトラックを正確に追従できるように、サーボユニット自体の位置制御を行っているのみで、テープ幅を変化させるということまでは、全く考えられていなかった。本発明は、テープ幅寸法を、テープテンションをコントロールすることにより積極的に変化させるという、今までにない概念であるといえる。

磁気テープの寸法変化はテープが薄くなればなるほどテンションの変化に影響するため、本発明は、厚さのより薄い磁気テープに対してより有用である。

本発明は、先の特許文献１・２記載の発明と比較して、以下のような相違点を有するものである。

特許文献１記載の発明は、サーボ信号とデータ信号の出力値とに基づいて、その出力値が高くなるように再生ヘッドの位置をコントロールすることで、磁気テープが伸縮した場合であっても記録トラックを追従できることを特徴とするものである。これと本願発明とを比較すると、両者は、磁気テープの寸法変化に対しての手段を提案している点では重なるところがあるものの、本発明は、磁気テープの長手方向のテンションを増加させるとテープ幅が小さくなり一方長手方向のテンションを減少させるとテープ幅が大きくなる性質を利用し、テープの寸法変化に対して、テープテンションを変化させることによりテープ幅自体をコントロールすることを提案しているものであり、磁気テープが伸縮した場合にヘッド自体の位置をコントロールするという特許文献１記載の発明とは基本的思想が全く異なったものである。

特許文献２記載の発明は、テープ幅の変化によりテンション値を求めることを特徴とする可撓性テープのテンション検出方法、およびテープ幅を所望のテンション値に対応する目標テープ幅となるように、可撓性テープのテンションを制御することを特徴とする可撓性テープのテンション制御方法とに関するものである。この特許文献２記載の発明は、安定した走行又は均等な巻き取りを行うことを目的としており、本発明とは目的が異なる。また、特許文献２では、テープ幅の変化はテンション変化のみで起こるとされているため、例えば、スリッタなどのテープ裁断精度の問題や、本発明の課題である保存状態や温湿度による磁気テープの寸法変化の問題などに対しては考慮されていない。

以上のように、本発明によれば、磁気テープが寸法変化した場合においても、データ記録時にテンションコントロールを行いサーボヘッドとサーボトラックとの位置ずれを補正することで、データトラックの正しい位置にデータを記録することができ、また、データ再生時にも同様にテープテンションコントロールを行いサーボヘッドとサーボトラックとの位置ずれを補正することで、記録したデータを正しく読み出すことができるので、エラーを起こすことなくデータを記録再生することが可能となる。本発明により、磁気テープの高記録密度化を達成しうる磁気テープの記録再生方法および記録再生装置を提供することができる。

磁気テープに用いられるサーボ方式の一例を説明するために使用したもので、磁気テープの磁気記録面（磁性層）に記録トラックとサーボトラックとを交互に設けた状態を示す模式図である。図１のＩ部に相当する部分を示したもので、ヘッドユニットに設けられたヘッドの配置の一例を示す模式図である。図１のII部に相当する部分を示したもので、磁気テープ上に書き込まれたサーボトラックおよびヘッドユニットの一例を示す模式図である。本発明の実施の形態を説明する際に使用したもので、テープテンションと、サーボヘッドとサーボトラックとの位置ずれとの相関関係を示すグラフの一例である。本発明の実施の形態におけるテープテンションのコントロール手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１磁気テープ
２ヘッドユニット
３記録トラック
４サーボトラック
Ｘテープ走行方向
Ｙヘッドユニット稼動方向
１１データ記録および再生ヘッド
１２サーボヘッド
４−１、４−２サーボトラック
１２−１、１２−２サーボヘッド
２１、２２サーボ信号
２３、２４サーボ信号グループ
２５ハの字型サーボ信号グループ
Ａサーボ信号の傾き
Ｂ隣り合うサーボ信号の長手方向距離
Ｃサーボトラック中心線上の隣り合うサーボ信号の長手方向距離
Ｅサーボヘッドとこれに対応するサーボトラックとの位置ずれ

Claims

複数のサーボトラックを有する磁気テープに対し、少なくとも一対のサーボヘッドとこれらの間に位置する複数のデータヘッドとを備えてなるヘッドユニットにてデータの記録・再生を行う磁気テープの記録再生方法において、
データ記録時および再生時のいずれにおいても、前記一対のサーボヘッドとこれらに対応する複数のサーボトラックとの位置ずれの絶対値が最小となるように、磁気テープのテンションをそれぞれコントロールすることを特徴とする磁気テープの記録再生方法。
複数のサーボトラックを有する磁気テープに対し、少なくとも一対のサーボヘッドとこれらの間に位置する複数のデータヘッドとを備えてなるヘッドユニットにてデータの記録・再生を行う磁気テープの記録再生装置であって、
サーボヘッドとサーボトラックとの位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、
磁気テープのテンションをコントロールするテンションコントロール手段とを有し、
前記テンションコントロール手段が、データ記録時および再生時のいずれにおいても、前記位置ずれ検出手段による検出結果に基づいて、前記一対のサーボヘッドとこれらに対応する複数のサーボトラックとの位置ずれの絶対値が最小となるように磁気テープのテンションをそれぞれコントロールすることを特徴とする磁気テープの記録再生装置。