JP2009277301A

JP2009277301A - 磁気テープ装置

Info

Publication number: JP2009277301A
Application number: JP2008128334A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kawakita; 敏夫川北; Kenji Tanaka; 憲司田中; Sadamu Kuze; 定久世
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2009-11-26

Abstract

【課題】磁気テープの移送速度の変動が生じたとしても、ＬＴＭと誤認識して磁気ヘッドをテープ幅方向へ動かしてしまう誤動作を防ぎ、ＰＥＳの悪化を防ぐ。
【解決手段】磁気テープ５の磁性層とバックコート間の高摩擦による貼り付きや帯電によるテンション変動により、磁気テープ５の移送速度に変動が発生しても、速度検出部１７において移送速度を検出し、検出された移送速度とサーボ信号の時間間隔とに基づいてテープ幅方向の変動（ＬＴＭ）によるＰＥＳ_LTMを算出し、算出したＰＥＳ_LTMに基づいて磁気ヘッド２をテープ幅方向へ移動させる制御を行うことができる。このため、磁気テープ５の幅方向への移動制御は、ＬＴＭに基づくＰＥＳ_LTMのみにより行われるため、磁気テープ５の速度変動をＬＴＭと誤認識して磁気ヘッドを動かす誤動作がなくなり、ＰＥＳの悪化を防ぐことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンピュータ用のデータストレージシステムに用いることができる磁気テープ装置に関する。

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巻当たり数ＴＢの記録容量を持つ磁気テープが商品化されている。また、今後ハードディスクのさらなる大容量化に対応するため、バックアップテープの大容量化が不可欠である。

磁気テープを大容量化するには、例えば、磁気テープの厚さを薄くする方法があり、このような方法では、リールに対する磁気テープの巻径を増加させずに、リール１巻あたりのテープ長さを長くし、記録容量を大容量化することができる。また、磁気テープを大容量化するためには、磁気テープに記録する信号の記録波長を短くして、記録密度を高くする方法がある。このような方法では、磁気ヘッドと磁気テープの磁性面との間隙（スペーシング）を小さくする必要があり、そのために磁性面の表面平滑性Ｒａの値を小さくし、表面を平滑にする必要がある。

上記のように、磁気テープの厚さを薄くしたり、表面を平滑化したりすると、磁気テープは、カートリッジ内のリールに巻き回された状態で互いに当接している表面（磁性層側の面）と裏面（バックコート層側の面）との間の摩擦が、従来よりも高くなる。磁気テープの表面と裏面との間の摩擦が高くなると、磁気テープをリールから巻き出す際に磁気テープの表裏がスムーズに剥がれなかったり（貼り付き現象）、磁気テープの表裏が擦れ合うことにより生じる静電気が帯電することにより磁気テープをリールから巻き出す際に磁気テープの表裏がスムーズに剥がれなかったりする。これにより、磁気テープのテンション変動や移送速度の変動が生じやすくなり、磁気テープを安定走行させることができない。

図８は、従来の磁気テープ装置の構成を示す模式図である。図８に示すように、カートリッジ３１内に配されたリール３２から矢印Ｂに示す方向に巻き出された磁気テープ５は、磁気ヘッド２、ガイドローラー３及び４に当接し、装置側のドライブリール１に巻き回される。ドライブリール１は、モータなどの駆動手段により矢印Ａまたはその逆方向に回転駆動され、回転駆動することにより磁気テープ５を矢印Ｂまたはその逆方向に移送させることができる。図中の符号５ａ及び５ｂは、それぞれガイドローラー４とリール３２との間における磁気テープ５の位置を示す。

図８において、磁気テープ５が表面平滑化に伴い高摩擦化すると、図示のように磁気テープ５のリール３２から巻き出される部分において磁気テープ５の表裏が貼り付くことがある。このような状態では、磁気テープ５の表裏が剥離する位置が矢印Ｇに示す方向あるいはその逆方向に変動し、磁気テープ５におけるガイドローラー４とリール３２との間の部分は、符号５ａに示す位置と符号５ｂに示す位置との間で位置変動が生じることがある。このように、磁気テープ５の位置変動が生じると、磁気テープ５にかかるテンションが変動し、これに伴い磁気テープ５の移送速度が変動する。例えば、磁気テープ５が位置５ａにある状態で、剥離位置が急激に矢印Ｇに示す方向へ移動したとすると、磁気テープ５にかかるテンションが急激に緩み、磁気テープ５の移送速度が一時的に上昇し、磁気ヘッド２に接している磁気テープ５の位置Ｆ１が位置Ｆ２に急激に移動する現象が発生する。このように従来の構成では、磁気テープを安定走行できないという問題があった。

図９は、従来の磁気テープ装置における磁気ヘッド１０２のトラッキングサーボ制御部の構成を示すブロック図である。図９において、磁気ヘッド１０２は、ボイスコイルモータ（以下ＶＣＭと称する）１０１によって矢印Ｅ方向に駆動制御される。なお、矢印Ｅ方向は、磁気テープ５の幅方向に相当する。また、磁気ヘッド１０２に配されたサーボヘッドは、磁気テープ５に記録されているサーボパターンを読み取り、電気信号に変換してプリアンプ１０３に出力する。プリアンプ１０３は、サーボヘッドから送られる電気信号を増幅してサーボ信号を生成する。プリアンプ１０３から出力されるサーボ信号は、位置演算回路１０４に送られる。位置演算回路１０４は、入力されるサーボ信号に基づき、位置誤差データ（ＰＥＳデータ）を生成する。位置演算回路１０４で生成されたＰＥＳデータは、コントローラ１０５に送られる。コントローラ１０５は、入力されるＰＥＳデータに基づきオフトラック量を算出し、算出したオフトラック量に基づき磁気ヘッド１０２の移動量の情報を含む制御データを生成する。コントローラ１０５で生成された制御データは、デジタルアナログコンバーター（以下ＤＡＣと称する）１０６でアナログの制御信号に変換され、ＶＣＭドライバ１０７に送られる。ＶＣＭドライバ１０７は、入力される制御信号に基づき、ＶＣＭ１０１を駆動するための駆動電流を出力する。ＶＣＭ１０１は、ＶＣＭドライバ１０７から送られる駆動電流により矢印Ｅ方向に移動する。

図１０は、従来の磁気テープ装置の動作フローを示す。まず、ドライブリール１及びカートリッジ３１内のリール３２を回転駆動して、磁気テープ５を速度Ｖまで加速させ、速度Ｖの一定速度で移送させる（Ｓ１０１）。次に、磁気ヘッド１０２は、磁気テープ５に記録されているデータ信号及びサーボ信号を読み取る（Ｓ１０２）。プリアンプ１０３は、磁気ヘッド１０２に配されたサーボヘッドで再生されたサーボ信号を検出して増幅処理を行う（Ｓ１０３）。次に、位置演算回路１０４は、プリアンプ１０３から出力されたサーボ信号に基づいて、現在の磁気ヘッド１０２のテープ幅方向の位置を演算により求める。求めた位置情報をＹ１とする（Ｓ１０４）。次に、コントローラ１０５は、磁気ヘッド１０２の現在位置Ｙ１と目標トラック位置Ｙ０（Ｓ１０５）とにより減算処理を行い、オフトラック量Ｙを算出する（Ｓ１０６）。次に、コントローラ１０５は、算出したオフトラック量Ｙに基づき、磁気ヘッド１０２のテープ幅方向の移動量を算出する（Ｓ１０７）。算出された移動量の情報は、制御データとしてコントローラ１０５から出力され、ＤＡＣ１０６で制御信号に変換される。次に、ＶＣＭドライバ１０７は、ＤＡＣ１０６から出力される制御信号に基づき、磁気ヘッド１０２の駆動電流を生成する（Ｓ１０８）。次に、ＶＣＭ１０１は、ＶＣＭドライバ１０７で生成された駆動電流により磁気ヘッド１０２をテープ幅方向へ移動させる（Ｓ１０９）。以降、処理Ｓ１０２〜Ｓ１０９を磁気テープ５が停止されるまで繰り返し実行し（Ｓ１１０）、磁気テープ５が停止されれば処理を抜ける。なお、磁気テープ５は、使用者により停止命令が入力された場合や、始終端に到達した場合に停止制御が行われる。

図１０に示すフローに基づいて磁気ヘッド１０２のテープ幅方向の位置を制御することによって、磁気テープ５にＬＴＭ（Lateral Tape Motion）が発生したとしても、そのＬＴＭに追従するように磁気ヘッド１０２をテープ幅方向に移動させることができる。よって、目標のデータトラックにデータヘッドを追従させて、データ信号を再生することができる。

上記のサーボ方式の一例として、特許文献１にタイミングベースサーボ方式が開示されている。タイミングベースサーボ方式では、サーボ信号が磁気テープの幅方向に対して傾斜させたパターンで、磁気テープに記録されている。そのサーボ信号を再生した時における、再生波形のピークの時間間隔からヘッド位置を認識する。
特開平８−３０９４２号公報

しかしながら特許文献１に開示されている構成では、トラック位置を検出してヘッドを制御する際に以下のような問題があった。例えば、ＬＴＯ（Linear Tape Open）規格に準拠したシステムの場合、磁気テープにあらかじめ記録されたサーボ信号を、磁気テープを走行する際にサーボヘッドで読み取ることにより、時間的に検出される再生波形のピークを検出してパルス列の信号の時間間隔の比を検出して、その比を換算して幅方向のヘッド位置を検出し、その位置情報と目標トラック位置間の差であるＰＥＳ（Position Error Signal）の値に基づいて、磁気ヘッドのテープ幅方向の位置を制御する機構を備えている。

しかし、従来のサーボ制御機構では、磁気ヘッドをテープ幅方向（トラック方向）に移動させてＰＥＳの値を小さくするような制御機構を搭載していたため、テープの速度変動が発生する場合においても、ＰＥＳの値が変化する。そのため、磁気テープ装置ではトラック位置が変化したと誤判断し、磁気ヘッドをテープ幅方向に移動させてしまうため、ＰＥＳを悪化させてしまうという問題点があった。

また、磁気テープを高容量化するためには、テープ全長を長くするための磁気テープの薄手化と、線記録密度向上に対応してスぺーシングを小さくするため磁気テープの磁性層表面の平滑化が必要であるが、テープ走行時に磁性層とガイドローラ等各部材間の摩擦の増加や、磁性面とバックコート面間の張り付きによるステックスリップ等により、磁気テープ装置においては磁気テープの速度制御がより困難となる。

また、一方では記録トラック幅が狭くなると、ＰＥＳの値をより小さくしないといけないという問題がある。

以下、磁気テープの速度変動時における磁気テープ装置の誤動作について、詳しく説明する。

図１１は、磁気テープの速度変動を説明するための図である。図１１（ａ）は、磁気テープ５の移送速度の変化を示し、図１１（ｂ）は磁気テープ５に記録されているサーボパターンを示し、図１１（ｃ）は図１１（ｂ）に示すサーボパターンをサーボヘッドで読み取り再生されたサーボ信号の波形を示す。図１２は、磁気テープにＬＴＭが生じている時のサーボパターン及びサーボ信号波形を示す。なお、図１２では、実際は磁気テープ５にＬＴＭが生じているが、説明をわかりやすくするために、相対的に磁気ヘッド１０２のトレース位置（破線Ｖ２）が磁気テープ５の幅方向に変動するものとして図示している。また、図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）に示すストライプａ及びｂは、実際はそれぞれ互いに平行な５本のストライプで構成されているが、図示を簡略している。また、図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）に示すストライプｃ及びｄは、実際はそれぞれ互いに平行な４本のストライプで構成されているが、図示を簡略している。

図１１（ｂ）に示すように略「ハ」の字状に傾斜したストライプで構成されているサーボパターンに対して、破線Ｖ１に示す経路（ＬＴＭが生じていない時の磁気ヘッド１０２のトレース経路）をサーボヘッドがトレースすると、図１１（ｃ）の実線で示すサーボ信号が得られる。しかし、図８に示すように磁気テープ５が位置５ａから位置５ｂに移動すると、その移動時において図１１（ａ）に示すように磁気テープ５の移送速度が一時的に上昇し、サーボヘッドで再生されるサーボ信号の位相がずれてしまう。例えば、図１１に示すように、サーボヘッドがストライプｂの近傍に位置している時に磁気テープ５の速度が一時的に上昇すると、サーボヘッドはストライプｂに示すタイミングではなく、ストライプｂ１に示すタイミングでサーボパターンを読み取ることになる。よって、図１１（ｃ）に示すように、本来のサーボ信号Ｓ２のタイミングよりも、時間ｗ１だけ早いタイミングでサーボ信号Ｓ１が再生される。以降、サーボヘッドにおいて、ストライプｃ，ｄに示すタイミングからそれぞれ時間ｗ１だけ早いストライプｃ１，ｄ１に示すタイミングでサーボ信号が再生される。なお、図１１（ｂ）におけるストライプｂ１，ｃ１，ｄ１は、実際に磁気テープ５に形成されているストライプではなく、ストライプｂの再生タイミングのずれを説明するために仮想的に示したストライプである。

図１１（ｂ）に示すサーボパターンを用いたトラッキングサーボは、ストライプａとストライプｂとを読み取ることにより再生されるサーボ信号の時間間隔ａｂと、ストライプａとストライプｃとを読み取ることにより再生されるサーボ信号の時間間隔ａｃとの比により、磁気ヘッド１０２のテープ幅方向における現在位置を検出し、磁気ヘッド１０２が磁気テープ５における目標のトラックをトレースするように磁気ヘッド１０２のテープ幅方向の位置を可変制御している。一方、磁気テープ５が幅方向にＬＴＭを生じた場合、例えばサーボヘッドは磁気テープ５に対して図１２（ｂ）における破線Ｖ２に示す経路をトレースすることになる。この場合、ストライプａ及びｂに基づき再生されるサーボ信号の時間間隔ａｂ２は、経路Ｖ１の時の時間間隔ａｂよりも短くなる。また、ストライプａ及びｃに基づき再生されるサーボ信号の時間間隔ａｃ２は、経路Ｖ１の時の時間間隔ａｃよりも長くなる。したがって、時間間隔ａｂ２及びａｃ２の比に基づき算出されるＰＥＳの値は、時間間隔ａｂ及びａｃの比に基づき算出されるＰＥＳの値よりも絶対値が大きくなるために、磁気テープ装置では、ａｂ２及びａｃ２の比に基づき算出されるＰＥＳの値がゼロに近づくように、磁気ヘッドをテープ幅方向へ移動させるよう制御する。

したがって、従来の磁気テープ装置では、ストライプｂに基づくサーボ信号が、磁気テープ５の速度変動によって図１１（ｃ）のサーボ信号Ｓ１に示すタイミングで再生された場合、図１２に示すようなＬＴＭが生じたと誤認識して、磁気ヘッド１０２をテープ幅方向へ移動させてしまう。図１１（ｃ）に示す現象は、磁気テープ５の速度変動が原因で生じており、磁気テープ５の幅方向の位置変動はほとんど生じていないため、磁気ヘッド１０２をテープ幅方向へ移動させてしまうと、ＰＥＳが悪化してしまうという問題がある。

なお、ＰＥＳとは、サーボトラックに形成されたストライプのテープ幅方向の中心から、現在のサーボヘッドのトレース位置までの距離を表す。また、ＰＥＳの値は、ストライプの傾斜角をθ（本構成ではθ＝６°）、ストライプのテープ幅方向の中心におけるａｂ間の距離をＡＢ（本構成ではＡＢ＝５０μｍ）、ストライプａｂ間の距離をａｂ、ストライプａｃ間の距離をａｃとした時、下記の数式１により算出することができる。

ＰＥＳ＝（ＡＢ−（ａｂ／ａｃ）×１００）／２ｔａｎθ ・・・（数式１）
この状態から、図１１に示すように磁気テープ５の速度変動が生じた場合、距離ａｂが距離ａｂ１に変化し、距離ａｃが距離ａｃ１に変化する。よって、速度変動によるＰＥＳ_Vの値は、
ＰＥＳ_V＝（ＡＢ−（ａｂ１／ａｃ１）×１００）／２ｔａｎθ ・・・（数式２）
に基づいて算出することができる。一方、図１２に示すように磁気テープ５にＬＴＭが生じた場合、ストライプａ〜ｃにおけるタイミングａ、ｂ２、ｃ２でＰＥＳの値を算出することになり、距離ａｂは距離ａｂ２に変化し、距離ａｃは距離ａｃ２に変化する。よって、ＬＴＭによるＰＥＳ_LTMの値は、
ＰＥＳ_LTM＝（ＡＢ−（ａｂ２／ａｃ２）×１００）／２ｔａｎθ ・・・（数式３）
に基づいて算出することができる。数式２と数式３とを参照すると、いずれもストライプａｂ間とａｃ間において距離変化が生じて、ＰＥＳが生じている。従来の磁気テープ装置におけるヘッドコントローラーでは、発生したＰＥＳが磁気テープ５の速度変動によるもの（ＰＥＳ_V）であるか、磁気テープ５のＬＴＭに基づくもの（ＰＥＳ_LTM）であるかを判別することができないため、全てＬＴＭに基づいて発生したＰＥＳであると判断し、磁気ヘッドを磁気テープ５の幅方向に移動させてしまうという誤動作が生じる。

図１３及び図１４は、ＰＥＳの計算方法についてさらに詳しく説明した図である。図１３（ａ）に示すように、磁気テープに形成されたサーボパターンをサーボヘッドで再生すると、図１３（ｂ）に示すパルスが得られる。この時のストライプＡとストライプＢとの磁気テープ上の距離をＬ_AB、ストライプＢとストライプＣとの磁気テープ上の距離をＬ_BCとした時、ストライプＡＣ間の距離Ｌ_ACは、
Ｌ_AC＝Ｌ_AB＋Ｌ_BC ・・・（数式４）
となる、一方、図１３（ｂ）に示すサーボ信号において、ストライプＡ及びＢを読み取り再生されるパルスの時間間隔をＴ_AB、ストライプＢ及びＣを読み取り再生されるパルスの時間間隔をＴ_BCとした時、ストライプＡ及びＣを読み取り再生されるパルスの時間間隔Ｔ_ACは、
Ｔ_AC＝Ｔ_AB＋Ｔ_BC ・・・（数式５）
となる。

従来の磁気テープ装置の場合、ＰＥＳ_measは、
ＰＥＳ_meas＝（５０−（Ｔ_AB／（Ｔ_AB＋Ｔ_BC））×１００）／２ｔａｎ６° ・・・（数式６）
で求めることができる。上記したようにＰＥＳの要因としては、ＬＴＭに基づくもの（ＰＥＳ_LTM）とテープ移送速度に基づくもの（ＰＥＳ_V）とがあるため、
ＰＥＳ_meas＝ＰＥＳ_LTM＋ＰＥＳ_V ・・・（数式７）
の関係があるといえる。しかし、従来の構成では、ＰＥＳ_Vに相当する分については磁気ヘッド１０２をテープ幅方向に移動させる必要がないにもかかわらず、ＰＥＳ_LTMとＰＥＳ_Vとを分離することができなかったため、算出されたＰＥＳ_measに基づいてオフトラック量を算出し、磁気ヘッド１０２をテープ幅方向に移動させてしまっていた。すなわち、ＰＥＳ_Vの分だけ誤って磁気ヘッド１０２を移動させてしまっていた。

本発明の目的は、高摩擦による磁性層とバックコート層との貼り付きや静電気による帯電により、カートリッジ内のリールからの巻き出し部分において磁気テープのテンション変動が生じ、磁気ヘッドのテープ摺動面における磁気テープの移送速度の変動が生じたとしても、ＬＴＭと誤認識して磁気ヘッドをテープ幅方向へ動かしてしまう誤動作を防ぎ、ＰＥＳの悪化を防ぐことである。

本発明の磁気テープ装置は、磁気テープに記録されているサーボ信号を再生可能なサーボヘッドと、前記磁気テープに対してデータ信号を記録または再生可能なデータヘッドとを備えた磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気テープの幅方向へ移動可能な駆動手段と、前記サーボヘッドで再生されたサーボ信号に基づき現在の前記磁気ヘッドの位置を検出し、検出した前記磁気ヘッドの位置と目標トラック位置とのずれ量である位置誤差データを算出する位置演算手段と、前記位置演算手段で算出された前記位置誤差データから前記磁気ヘッドを前記幅方向へ移動させるための制御量を算出し、算出した制御量を前記駆動手段に送る制御手段とを備えた、磁気テープ装置であって、前記磁気テープの移送速度を検出可能な速度検出手段をさらに備え、前記位置演算手段は、前記サーボヘッドで再生されたサーボ信号の時間間隔と、前記速度検出手段で検出された移送速度とから、前記磁気テープの幅方向の位置変動による位置誤差データを算出し、前記制御手段は、前記位置演算手段で算出された前記磁気テープの幅方向の位置変動による位置誤差データに基づいて、制御量を算出するものである。

本発明によれば、磁気テープにおいて一時的な速度変動が生じたとしても、磁気テープの幅方向の変動によるＰＥＳのみに基づきトラッキングサーボを行うため、ＰＥＳの悪化を抑えることができる。

本発明の磁気テープ装置は、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。

本発明の磁気テープ装置において、前記サーボヘッドは、互いに異なる方向に傾斜した複数のストライプが長さ方向に並んで形成された第１のサーボトラックと、互いに平行な複数のストライプが長さ方向に並んで形成された第２のサーボトラックとを備えた前記磁気テープに対向した時に、前記第１のサーボトラックをトレース可能な第１のサーボヘッドと、前記第２のサーボトラックをトレース可能な第２のサーボヘッドとを備え、前記速度検出手段は、前記第２のサーボヘッドで前記第２のサーボトラックをトレースすることにより再生されたサーボ信号に基づき、前記磁気テープの移送速度を検出する構成とすることができる。このような構成とすることで、従来の磁気テープ装置の構成を大幅に変更することなく、速度検出を行う手段を磁気テープ装置に搭載することができ、低コストに実現することができる。

本発明の磁気テープ装置において、前記速度検出手段は、前記磁気テープに光を分割して前記磁気テープの移動方向の前方側と後方側から照射し、前記磁気テープから反射してきた散乱光を検出して電気信号に変換し、前記電気信号の変動周波数から前記磁気テープの移送速度を算出する構成とすることができる。このような構成とすることで、磁気テープに記録されている信号の形態にかかわらず、移送速度を検出することができるので、汎用性に優れる。

（実施の形態）
〔１．磁気テープ装置の構成及び動作〕
図１は、本実施の形態の磁気テープ装置における磁気ヘッドのトラッキングサーボを制御する制御部の構成を示すブロック図である。なお、図１において、図８に示す磁気テープ装置の基本構成と同様の構成については、同一符号を付与して説明は省略する。

図１において、磁気ヘッド２は、ボイスコイルモータ（以下ＶＣＭと称する）１１によって矢印Ｅ方向に駆動制御される。なお、矢印Ｅ方向は、磁気テープ５の幅方向と同様である。また、磁気ヘッド１２に配されたサーボヘッドは、磁気テープ５に記録されているサーボパターンを読み取り、電気信号に変換してプリアンプ１２に送る。プリアンプ１２は、サーボヘッドから送られる電気信号を増幅してサーボ信号を生成する。プリアンプ１２から出力されるサーボ信号は位置演算回路１３に送られる。位置演算回路１３は、入力されるサーボ信号と速度検出部１７から送られるテープ速度情報とに基づき、位置誤差データ（ＰＥＳデータ）を生成する。なお、速度検出部１７の具体構成及び動作については後述する。位置演算回路１３で生成されたＰＥＳデータは、コントローラ１４に送られる。コントローラ１４は、入力されるＰＥＳデータに基づきオフトラック量を算出し、算出したオフトラック量に基づき磁気ヘッド２の移動量の情報を含む制御データを生成する。コントローラ１４で生成された制御データは、デジタルアナログコンバーター（以下ＤＡＣと称する）１５でアナログの制御信号に変換され、ＶＣＭドライバ１６に送られる。ＶＣＭドライバ１６は、入力される制御信号に基づき、ＶＣＭ１１を駆動するための駆動電流を出力する。ＶＣＭ１１は、ＶＣＭドライバ１６から送られる駆動電流により駆動し、磁気ヘッド２を矢印Ｅ方向に移動させる。

図２は、本実施の形態の磁気テープ装置の動作フローを示す。まず、磁気テープ装置におけるドライブリール１（図８参照）及び磁気テープカートリッジ３０におけるリール３２（図８参照）を駆動することによって、磁気テープ５の所定方向（例えば図８の矢印Ｂに示す方向）への移送を開始させ、一定速度Ｖで移送させる（Ｓ１）。次に、磁気ヘッド２は、磁気テープ５に記録されているデータ信号及びサーボ信号を読み取る（Ｓ２）。プリアンプ１２は、磁気ヘッド２に配されたサーボヘッドで再生されたサーボ信号を検出して増幅処理を行う（Ｓ３）。プリアンプ１２から出力されるサーボ信号は位置演算回路１３に送られる。

次に、位置演算回路１３は、再生されたサーボ信号に基づいて現在の磁気ヘッド２のテープ幅方向の位置情報Ｙ１１を演算により求める（Ｓ５）。この時、位置演算回路１３には、速度検出部１７で検出された磁気テープ５の移送速度Ｖ１の情報（Ｓ６）が入力され、移送速度Ｖ１を考慮して位置情報Ｙ１１を求める。

次に、位置情報Ｙ１１と目標トラック位置の位置情報Ｙ０とで減算処理を行うことで、オフトラック量Ｙ（ＰＥＳ_LTM）を算出する（Ｓ７）。

ここで、ＰＥＳ_LTMの具体的な算出方法について図１３を参照しながら説明する。ＰＥＳ_LTMを求めるためには、ストライプＡＢ間の距離Ｌ_ABと、ストライプＡＣ間の距離Ｌ_ACとの比により算出することができる。具体的な計算式は、
ＰＥＳ_LTM＝（５０−（Ｌ_AB／Ｌ_AC）×１００）／２ｔａｎ６° ・・・（数式８）
となる。数式８において、距離Ｌ_ABをストライプＡＢ間のパルス時間間隔Ｔ_ABとストライプＡＢ間の移送速度Ｖ_ABとに置き換え、距離Ｌ_ACをストライプＡＣ間のパルス時間間隔（Ｔ_AB，Ｔ_BC）とストライプＡＣ間の移送速度（Ｖ_AB，Ｖ_BC）とに置き換えることにより、
ＰＥＳ_LTM＝（５０−（（Ｔ_AB×Ｖ_AB）／（Ｔ_AB×Ｖ_AB＋Ｔ_BC×Ｖ_BC）））×１００）／２ｔａｎ６° ・・・（数式９）
とすることができる。数式９において右辺を整理することで、

とすることができる。数式１０に示すように、ＬＴＭのみに基づくＰＥＳ_LTMは、移送速度Ｖ_AB，Ｖ_BCと、パルス時間間隔Ｔ_AB，Ｔ_BCとを測定し、その測定値を用いて算出することができる。

図１及び図２に戻り、コントローラ１４は、算出したオフトラック量Ｙ（ＰＥＳ_LTM）に基づき、磁気ヘッド１０２のテープ幅方向の移動量を算出し、算出した移動量の情報を含む制御データを生成する（Ｓ８）。

コントローラ１４で生成されたデジタルデータである制御データは、ＤＡＣ１５でアナログ信号である制御信号に変換される。変換後の制御信号は、ＶＣＭドライバ１６に送られる。

次に、ＶＣＭドライバ１６は、入力される制御信号に基づき、磁気ヘッド２をテープ幅方向へ移動させるための駆動電流を生成する。生成された駆動電流は、ＶＣＭ１１に送られる（Ｓ９）。

次に、ＶＣＭ１１は、ＶＣＭドライバ１６で生成された駆動電流により磁気ヘッド２をテープ幅方向へ移動させる（Ｓ１０）。以降、処理Ｓ２〜Ｓ１０を磁気テープ５の走行が停止されるまで繰り返して実行する。磁気テープ５の移送が、使用者による任意の停止命令入力や磁気テープ５が始終端に到達したことなどで停止した場合は、処理を抜ける（Ｓ１１）。

〔２．磁気テープの速度検出方法〕
次に、速度検出部１７における具体的な磁気テープ５の移送速度検出方法について説明する。具体的に求める移送速度は、ＰＥＳ_LTMを求めるのに必要な、上記数式１０における移送速度Ｖ_AB及びＶ_BCである。なお、本実施の形態では、磁気テープ５に記録されたサーボ信号に基づき速度検出を行う方法と、光学的に移送速度を検出する方法について説明するが、速度検出部１７における検出方法はこれらに限定されるものではない。

〔２−１．サーボ信号による速度検出方法〕
図３は、本実施の形態における磁気テープの構成を示す。図３に示すように、磁気テープ５は、長手方向に連続的にサーボトラック５１〜５５とデータトラックとが形成されている。サーボトラック５１〜５５とデータトラックとは、磁気テープ５の幅方向に交互で、かつ互いに平行に形成されている。本実施の形態では、サーボトラックが５本形成され、データトラックが４本形成されている。

また、５本のサーボトラックのうち、最上段のサーボトラック５１と中央のサーボトラック５４と最下段のサーボトラック５５とに形成されているストライプは、テープ長手方向に対して傾斜したストライプが形成されている（以下、これらのサーボトラックを傾斜サーボトラック６１と称する）。例えば、サーボトラック５１には、テープ長手方向に対して傾斜した第１のストライプ５１ａと、第１のストライプ５１ａに対して反対方向に傾斜した第２のストライプ５１ｂとが、テープ長手方向に交互に形成されている。サーボと絡５３及び５５にも同様の構成のストライプが形成されている。すなわち、傾斜サーボトラックに形成されたストライプは、略「ハ」の字状に形成されている。なお、図示では、第１のストライプ５１ａと第２のストライプ５１ｂとが１本ずつ交互に形成されているが、複数本のストライプの束が交互に形成されている構成としてもよい。例えば、ＬＴＯ４フォーマットのサーボトラックには、第１の方向に傾斜した５本のストライプ群、第１の方向に対して反対方向の第２の方向に傾斜した５本のストライプ群、第１の方向に傾斜した４本のストライプ群、第２の方向の傾斜した４本のストライプ群、の順にストライプが形成されている。

また、５本のサーボトラックのうち、サーボトラック５２とサーボトラック５４とに形成されているストライプは、テープ長手方向に対して垂直に形成されている（以下、これらのサーボトラックを垂直サーボトラック６２と称する）。例えば、サーボトラック５２には、テープ長手方向に対して垂直に配置されたストライプ５２ａが、テープ長手方向に並んで形成されている。サーボトラック５４にも同様の構成のストライプが形成されている。また、垂直サーボトラック６２に形成されたストライプは、磁気テープ５の長手方向に隣り合うストライプ同士は互いに平行である。なお、本実施の形態では、ストライプ５２ａは、テープ長手方向に対して垂直に形成する構成としたが、少なくとも磁気テープ５の長手方向に隣り合うストライプが互いに平行であれば、必ずしもテープ長手方向に対して垂直に形成する必要はなく、テープ長手方向に対して傾斜していてもよい。

なお、サーボトラック５２及び５４に含まれるストライプのピッチは、サーボトラック５１，５３，５５に含まれるストライプのピッチ（最小ピッチ）よりも小さく形成されている。

次に、動作について説明する。なお、図３に示すようなサーボ信号が記録された磁気テープを用いて、磁気テープの移送速度を測定する場合は、トラッキングサーボ制御部の制御ブロックは、図４に示す構成になる。図４に示す構成は、図１に示す構成にプリアンプ１２から出力されるサーボ信号を速度検出部１７に入力するための信号線を追加したものである。速度制御部１７に入力されるサーボ信号は、サーボヘッドが図３における垂直サーボトラック６２におけるストライプを読み取ることにより再生されたサーボ信号である。

例えば、磁気ヘッド２が図３に示す位置にある時は、データヘッド２３は、サーボトラック５１とサーボトラック５２との間のデータトラックをトレースすることができる。また、第１のサーボヘッド２１は、サーボトラック５１をトレースし、第２のサーボヘッド２２は、サーボトラック５２をトレースすることができる。以下の説明では、磁気ヘッド２が図３に示す位置にあることを一例として説明する。

データヘッド２３によるデータ記録または再生時は、第１のサーボヘッド２１により、サーボトラック５１に形成されているストライプが読み取られ、読み取ったストライプに基づきサーボ信号が再生され、トラッキングサーボが実行されている。具体的には、まず第１のサーボヘッド２１がサーボトラック５１のストライプに基づきサーボ信号を再生して、テープ幅方向における現在の磁気ヘッド２の位置を検出する。次に、コントローラ１４（図４参照）が、現在の磁気ヘッド２のトラック位置と目標トラック位置とのずれ量を示すオフトラック量を算出し、ＬＴＭの発生を検出する。コントローラ１４は、磁気テープ５においてＬＴＭが発生している場合、算出したオフトラック量をゼロに近づけるための制御データを算出する。ＶＣＭドライバ１６は、算出された制御データに基づく制御信号から駆動電流を生成し、ＶＣＭ１１に送る。この制御信号には、磁気ヘッド２の移動量の情報と移動方向の情報とが含まれている。

また、データヘッド２３によるデータ記録または再生時、第２のサーボヘッド２２により、サーボトラック５２に形成されているストライプが読み取られ、読み取ったストライプに基づきサーボ信号が再生され、磁気テープ５の移送速度を検出している。

具体的には、まず、第２のサーボヘッド２２がサーボトラック５２のストライプに基づきサーボ信号を再生する。図５（ａ）は、サーボトラック５２に形成されているストライプの構成を模式的に示した図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すストライプに基づき第２のサーボヘッド２２で再生されたサーボ信号の波形図である。速度検出部１７は、図５（ｂ）に示すサーボ信号Ａ〜Ｅの各検出時間を求め、ＡＢ間、ＢＣ間、ＣＤ間、ＤＥ間におけるストライプの距離を各サーボ信号間の時間で除算する。例えば、ストライプＡＢ間における移送速度ｖ_ABは、ストライプＡＢ間の距離ｄ_ABと、サーボ信号ＡＢ間の時間ｔ_ABとにより、
ｖ_AB＝ｄ_AB／ｔ_AB ・・・（数式１１）
で算出することができる。数式１１と同様の計算方法により、ストライプＢＣ間の移送速度ｖ_BC、ストライプＣＤ間の移送速度ｖ_CD、ストライプＤＥ間の移送速度ｖ_DEを算出することができる。

次に、図３に示す傾斜サーボトラック６１に含まれるストライプ５１ａ及び５１ｂ間の移送速度を算出する。本実施の形態では、一対のストライプ５１ａ及び５１ｂに、垂直サーボトラック６２における３本のストライプが対応しているため、垂直サーボトラック６２における３本のストライプ間の移送速度がストライプ５１ａ及び５１ｂ間の移送速度（図１３における移送速度Ｖ_AB）となる。例えば、図５における移送速度ｖ_ABとｖ_BCとの平均値を、ストライプ５１ａ及び５１ｂ間の移送速度Ｖ_ABとすることができる。同様に、図１３における移送速度Ｖ_BCを求める場合は、図１３におけるストライプＢ及びＣに対応した垂直サーボトラック６２における３本のストライプから２つの移送速度ｖ_BC及びｖ_CDを算出し、算出した移送速度ｖ_BC及びｖ_CDの平均値を求め、求めた平均値をストライプＢＣ間の移送速度Ｖ_BCとすることができる。

以上のような方法により、磁気テープ５の移送速度Ｖ_AB及びＶ_BCを求めることができる。

〔２−２．光学式速度検出方法〕
図６Ａは、光学式速度検出器を備えた磁気テープ装置の構成を示す。図６Ａに示すように、光学式速度検出器７０は、磁気ヘッド２の近傍に配されている。

図６Ｂ及び図６Ｃは、光学式速度検出器７０による速度検出方法の測定原理を示すものである。図６Ｂにおいて、光源７１としては、Ｈｅ−Ｎｅレーザや半導体レーザを用いることができる。光源７１から出射されたレーザ光を光学変調素子７２で中心周波数ｆ０で変調した後、ビームスプリッタ７３で二つの光に分割する。二つの光のうち、一方の光はビームスプリッタ７３を透過して、被測定物である速度Ｖで矢印Ｆに示す方向に移動する磁気テープ５に移動方向の前方側からΦの角度で直接照射するとともに、他方の光はミラー７４で反射して被測定物である磁気テープ５に移動方向の後方側からΦの角度で照射する。これにより、２本のレーザ光を交差角Φで磁気テープ５上に照射することができる。そして、磁気テープ５において散乱される散乱光は、集光レンズ７５等の光学系を経て、光電変換素子等の受光センサ７６で検出される。この受光センサ７６で検出された信号は、アンプ７７によって増幅され、バンドパスフィルター（ＢＰＦ）７８を介してヘテロダイン検波を行う。このとき検波された信号の変動周波数ｆｄは、図６Ｂ及び次式で表される。

ｆｄ＝ｆ１−ｆ２
＝（ｆ０＋（Ｖ／λ）ｓｉｎΦ）−（ｆ０−（Ｖ／λ）ｓｉｎΦ）
＝２（Ｖ／λ）ｓｉｎΦ ・・・（数式１２）
数式１２において、ｆｄは変動周波数、Ｖは磁気テープ５の移送速度、λはレーザ光の波長、Φはレーザービーム交差角である。したがって、磁気テープ５の移送速度Ｖは、
Ｖ＝（ｆｄ・λ）／２／ｓｉｎΦ ・・・（数式１３）
のように、変動周波数ｆｄから求めることができる。

〔３．磁気テープ装置の他の制御例〕
図７は、本実施の形態の磁気テープ装置における他の制御例を示す。なお、図７に示すフローチャートにおいて、図２に示すフローチャートにおける処理と同様の処理については、同一符号を付与している。

まず、磁気テープ装置におけるドライブリール１（図８参照）及び磁気テープカートリッジ３０におけるリール３２（図８参照）を駆動することによって、磁気テープ５を所定方向（例えば図８の矢印Ｂに示す方向）に移送を開始させ、一定速度Ｖで移送させる（Ｓ１）。次に、磁気ヘッド２は、磁気テープ５に記録されているデータ信号及びサーボ信号を読み取る（Ｓ２）。プリアンプ１２は、磁気ヘッド２に配されたサーボヘッドで再生されたサーボ信号を検出して増幅処理を行う（Ｓ３）。プリアンプ１２から出力されるサーボ信号は位置演算回路１３に送られる。

次に、位置演算回路１３は、再生されたサーボ信号に基づいて現在の磁気ヘッド２のテープ幅方向の位置情報Ｙ１１を演算により求める（Ｓ５）。

次に、Ｓ５で算出された位置情報Ｙ１１を、Ｙ（ｔ）としてメモリーなどの記憶手段（不図示）に保存する（Ｓ１２）。

一方、速度検出部１７では、前述の速度検出方法に基づき、磁気テープ５の移送速度を検出している（Ｓ４）。速度検出部１７で検出された速度情報は、メモリーなどの記憶手段（不図示）に保存する（Ｓ４１）。次に、速度検出部１７で検出された速度情報と、記憶手段に保存されている過去の速度情報とに基づき、速度変動量ΔＶを算出する。具体的には、現在の磁気テープ５の速度から、記憶手段に保存されている過去に検出された速度を減算する（Ｓ４２）。次に、算出した速度変動量ΔＶを一定値δと比較する（Ｓ４３）。

次に、Ｓ４３における比較結果に基づいて、位置情報Ｙ１１かＹ１２のいずれかを選択する。具体的には、Ｓ４３における比較の結果、速度変動量ΔＶが一定値δよりも高い場合は、記憶手段に保存されている位置情報Ｙ１２を採用する。また、Ｓ４３における比較の結果、速度変動量ΔＶが一定値δよりも低い場合は、演算により求められた現在の磁気ヘッド２の位置情報Ｙ１１を採用する（Ｓ１３）。

次に、Ｓ１３において採用された位置情報Ｙ１１またはＹ１２と、目標トラックの位置情報Ｙ０（Ｓ６）とで減算処理を行い、オフトラック量を算出する（Ｓ７）。

次に、コントローラ１４において、Ｓ７で算出されたオフトラック量に基づき、制御データを生成する。生成された制御データは、ＤＡＣ１５でアナログ信号である制御信号に変換され、ＶＣＭドライバ１６に入力される（Ｓ８）。

次に、ＶＣＭドライバ１６は、入力される制御信号に基づき、ＶＣＭ１１を駆動するための駆動電流を生成する（Ｓ９）。

次に、ＶＣＭ１１は、入力される駆動電流に基づき、磁気ヘッド２をテープ幅方向へ移動させる（Ｓ１０）。

上記処理Ｓ２〜Ｓ１０（処理Ｓ４１〜Ｓ４３を含む）を、磁気テープ５の移送が停止されるまで実行する。磁気テープ５の移送が、使用者による任意の停止命令入力や磁気テープ５が始終端に到達したことなどで停止した場合は、処理を抜ける（Ｓ１１）。

以上のように、磁気テープ５の移送速度の測定値と磁気ヘッド２の位置情報をメモリー等の記憶手段に保存しておき、速度変動を演算し、速度変動が大きい場合（速度変動の絶対値が一定値δ以上）には、ＰＥＳに基づいたヘッドの位置駆動を行わず、過去の位置データに基づいてヘッド位置を固定し、速度変化が一定値δに戻った場合、上記制御を再開するようなヘッド位置の駆動制御を行うことができる。

〔４．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、磁気テープ５の磁性層とバックコート間の高摩擦による貼り付きや帯電によるテンション変動により、磁気テープ５の移送速度に変動が発生しても、速度検出部１７において移送速度を検出し、検出された移送速度とサーボ信号の時間間隔とに基づいてテープ幅方向の変動（ＬＴＭ）によるＰＥＳ_LTMを算出し、算出したＰＥＳ_LTMに基づいて磁気ヘッド２をテープ幅方向へ移動させる制御を行うことができる。このため、磁気テープ５の幅方向への移動制御は、ＬＴＭに基づくＰＥＳ_LTMのみにより行われるため、磁気テープ５の速度変動をＬＴＭと誤認識して磁気ヘッドを動かす誤動作がなくなり、ＰＥＳの悪化を防ぐことができる。

また、速度検出部１７は、図３における垂直サーボトラック６２に形成されているストライプに基づき磁気テープ５の移送速度を検出する構成とすることで、従来の磁気テープ装置の構成を大幅に変更することなく、速度検出を行う手段を磁気テープ装置に搭載することができ、低コストに実現することができる。

また、速度検出部１７は、磁気テープ５に光を分割して前記磁気テープの移動方向の前方側と後方側から照射し、磁気テープ５から反射した光の散乱光を検出して電気信号に変換し、電気信号の変動周波数から磁気テープ５の移送速度を算出する構成とすることで、磁気テープ５に記録されている信号の形態にかかわらず、移送速度を検出することができるので、汎用性に優れる。

なお、本実施の形態では、ＬＴＯのタイミングサーボ信号における速度検出例を示したが、別のタイミングサーボ方式あってもよく、また速度検出方法として他の方法を用いてもよい。

また、本実施の形態におけるＶＣＭ１１は、本発明における駆動手段の一例である。また、本実施の形態における位置演算回路１３は、本発明における位置演算手段の一例である。また、本実施の形態におけるコントローラ１４、ＤＡＣ１５、ＶＣＭドライバ１６は、本発明の制御手段の一例である。また、本実施の形態における速度検出部１７は、本発明の速度検出手段の一例である。

本発明の磁気テープ装置は、コンピュータ用のデータストレージシステムに有用である。

実施の形態の磁気テープ装置における制御系の構成を示すブロック図実施の形態の磁気テープ装置の処理の流れを示すフローチャート磁気テープのサーボトラックのパターンを示す模式図実施の形態の磁気テープ装置における制御系の他の構成例を示すブロック図垂直サーボトラックに形成されているストライプの模式図とそれによるサーボ信号の波形図光学式速度検出器を備えた磁気テープ装置の構成を示す模式図光学式速度検出の原理を説明するための模式図光学式速度検出の原理を説明するための模式図実施の形態の磁気テープ装置のトラッキングサーボの動作を示すフローチャート従来の磁気テープ装置の構成を示す模式図従来の磁気テープ装置における制御系の構成を示すブロック図従来の磁気テープ装置の処理の流れを示すフローチャート（ａ）は磁気テープの速度変化を示す図であり、（ｂ）はサーボストライプの構成を示す模式図であり、（ｃ）は（ｂ）に示すサーボストライプに基づき再生されたサーボ信号の波形図（ａ）は磁気テープの速度変化を示す図であり、（ｂ）はサーボストライプの構成を示す模式図であり、（ｃ）は（ｂ）に示すサーボストライプに基づき再生されたサーボ信号の波形図（ａ）はＰＥＳの算出方法を説明するためのサーボストライプの模式図であり、（ｂ）は（ａ）に示すストライプに基づき生成されたパルスＰＥＳの時間的変化を示す特性図

符号の説明

２磁気ヘッド
１１ボイスコイルモータ
１３位相演算回路
１４コントローラ
１５デジタルアナログコンバーター
１６ＶＣＭドライバ
１７速度検出部

Claims

磁気テープに記録されているサーボ信号を再生可能なサーボヘッドと、前記磁気テープに対してデータ信号を記録または再生可能なデータヘッドとを備えた磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記磁気テープの幅方向へ移動可能な駆動手段と、
前記サーボヘッドで再生されたサーボ信号に基づき現在の前記磁気ヘッドの位置を検出し、検出した前記磁気ヘッドの位置と目標トラック位置とのずれ量である位置誤差データを算出する位置演算手段と、
前記位置演算手段で算出された前記位置誤差データから前記磁気ヘッドを前記幅方向へ移動させるための制御量を算出し、算出した制御量を前記駆動手段に送る制御手段とを備えた、磁気テープ装置であって、
前記磁気テープの移送速度を検出可能な速度検出手段をさらに備え、
前記位置演算手段は、
前記サーボヘッドで再生されたサーボ信号の時間間隔と、前記速度検出手段で検出された移送速度とから、前記磁気テープの幅方向の位置変動による位置誤差データを算出し、
前記制御手段は、
前記位置演算手段で算出された前記磁気テープの幅方向の位置変動による位置誤差データに基づいて、制御量を算出する、磁気テープ装置。
前記サーボヘッドは、
互いに異なる方向に傾斜した複数のストライプが長さ方向に並んで形成された第１のサーボトラックと、互いに平行な複数のストライプが長さ方向に並んで形成された第２のサーボトラックとを備えた前記磁気テープに対向した時に、前記第１のサーボトラックをトレース可能な第１のサーボヘッドと、前記第２のサーボトラックをトレース可能な第２のサーボヘッドとを備え、
前記速度検出手段は、
前記第２のサーボヘッドで前記第２のサーボトラックをトレースすることにより再生されたサーボ信号に基づき、前記磁気テープの移送速度を検出する、請求項１記載の磁気テープ装置。
前記速度検出手段は、
前記磁気テープに対して光を分割して前記磁気テープの移動方向の前方側と後方側から照射し、前記磁気テープから反射してきた散乱光を検出して電気信号に変換し、前記電気信号の変動周波数から前記磁気テープの移送速度を算出する、請求項１記載の磁気テープ装置。