JP2010003346A - 磁気テープ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気テープの磁性層が薄くなっても、サーボ信号出力やＳ／Ｎ比の低下を抑えることができる磁気テープ装置を提供する。
【解決手段】サーボヘッド１１で再生されたサーボ信号を所定時間遅延させる直列接続された遅延回路３ａ〜３ｃと、サーボヘッド１１で再生されたサーボ信号と遅延回路３ａ〜３ｃのぞれぞれから出力されるサーボ信号とを加算する加算回路５と、加算回路５から出力されるサーボ信号からトラッキング情報を生成する信号処理回路６と、遅延回路３ａ〜３ｃにおける遅延時間を制御する遅延時間制御回路４とを備え、遅延時間制御回路４は、遅延回路３ａ〜３ｃの遅延時間が同一になるよう制御する。
【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などのように磁気テープを情報媒体として用い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。

一方、磁気テープ装置は、磁気ヘッドが磁気テープにおける目標のトラックをトレース可能なように、トラッキングサーボを行っている。トラッキングサーボの方式には、磁気サーボ方式と光学サーボ方式とがある。磁気サーボ方式は、サーボ信号を磁気テープの磁性層に磁気記録し、このサーボ信号を磁気的に読み取ってサーボトラッキングを行う方式である。また、光学サーボ方式は、凹部アレイから構成されるサーボ信号を、レーザー照射などで磁気テープのバックコート層に形成し、この凹部アレイを光学的に読み取ってサーボトラッキングを行う方式である。

これらのサーボ方式により、磁気テープにデータを記録する際または磁気テープからデータを再生する際、磁気テープの位置が磁気ヘッドに対して相対的に幅方向に変動しても、磁気ヘッドを記録トラックに追随させることができる。具体的には、まずサーボヘッドで、磁気テープに記録されているサーボ信号を読み取る。次に、読み取ったサーボ信号に基づきＰＥＳ（Position Error Signal）を算出する。次に、算出したＰＥＳに基づき磁気ヘッドユニット（サーボヘッド、データ記録用ヘッド、データ再生用ヘッドを含む）の、磁気テープの幅方向における位置をコントロールして、データ記録用ヘッドまたはデータ再生用ヘッドを目標のデータトラックに追従させる。これにより、磁気テープに対して正確に情報を記録することができるとともに、磁気テープに記録されている情報を正確に再生することできる。

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

しかしながら上記従来の構成では、磁気テープにおける記録容量を拡大するために磁気テープの厚さを薄くすると、磁性層の厚さも薄くなってしまい、サーボ信号出力やＳ／Ｎ比が低下してしまう。よって、トラッキングサーボの精度が低下してしまう。例えば、ＬＴＯ（Linear Tape Open）規格に準拠したサーボ信号はかなり長波長であるため、磁性層が薄くなるとサーボ信号出力やＳ／Ｎ比が低下してしまう。

本発明の目的は、磁気テープの磁性層が薄くなっても、サーボ信号出力やＳ／Ｎ比の低下を抑えることができる磁気テープ装置を提供することである。

本発明の磁気テープ装置は、磁気テープの長手方向に傾斜して記録されているサーボストライプをサーボヘッドで読み取り、トラッキングサーボを実行可能な磁気テープ装置であって、前記サーボヘッドで再生されたサーボ信号を所定時間遅延させる、直列接続されたＮ個の遅延手段と、前記サーボヘッドで再生されたサーボ信号と、前記Ｎ個の遅延手段のぞれぞれから出力されるＮ個のサーボ信号とを加算する加算手段と、前記加算手段から出力されるサーボ信号からトラッキング情報を生成する信号処理手段と、前記遅延手段における遅延時間を設定する遅延時間制御手段とを備え、前記Ｎ個の遅延手段の遅延時間が前記サーボストライプの周期と一致するよう制御するものである。

本発明によれば、磁気テープの磁性層が薄くなっても、サーボ信号出力やＳ／Ｎ比を向上させることができる。

（実施の形態）
〔１．磁気テープ装置の構成〕
図１は、本実施の形態における磁気テープ装置の構成を示すブロック図である。

図１において、ヘッドユニット１は、アクチュエータ（不図示）によって磁気テープの幅方向（矢印Ｙ方向）に移動可能に配され、磁気テープに対してトラッキングサーボを行う際、データヘッド群１２に含まれるデータヘッドが所定のデータトラックをトレース可能なように磁気テープの幅方向（矢印Ｙ方向）に移動制御される。また、ヘッドユニット１は、第１のサーボヘッド１１、データヘッド群１２、第２のサーボヘッド１３を備えている。

第１のサーボヘッド１１は、磁気テープに記録されたサーボパターンを読み取り、読み取ったサーボパターンに基づきサーボ信号を出力する。第１のサーボヘッド１１から出力されるサーボ信号は、プリアンプ２に送られる。

データヘッド群１２は、８個のデータヘッドで構成され、磁気テープに記録されているデータパターンを読み取ったり、磁気テープにデータパターンを形成したりすることができる。なお、本実施の形態では、データヘッド群１２は、８個のデータヘッドで構成したが、この個数は一例であり、例えば１６個で構成することもできる。

第２のサーボヘッド１３は、磁気テープに記録されたサーボパターンを読み取ることができる。なお、第２のサーボヘッド１３は、第１のサーボヘッド１１と同等の動作を行うため、詳しい説明は省略する。

プリアンプ２は、第１のサーボヘッド１１から出力されるサーボ信号を増幅する。プリアンプ２から出力されるサーボ信号は、第１の遅延回路３ａと加算回路５に送られる。

遅延回路３ａ〜３ｃは、互いに直列に接続されている。第１の遅延回路３ａは、プリアンプ２から送られるサーボ信号を時間Ｄ遅延させて出力する。第１の遅延回路３ａから出力されるサーボ信号は、第２の遅延回路３ｂと加算回路５に送られる。第２の遅延回路３ｂは、第１の遅延回路３ａから出力されるサーボ信号を時間Ｄ遅延させて出力する。第２の遅延回路３ｂから出力されるサーボ信号は、第３の遅延回路３ｃと加算回路５に送られる。第３の遅延回路３ｃは、第２の遅延回路３ｂから出力されるサーボ信号を時間Ｄ遅延させて出力する。第３の遅延回路３ｃから出力されるサーボ信号は、加算回路５に送られる。また、遅延回路３ａ〜３ｃにおける遅延時間Ｄは、遅延時間制御回路４において設定される。

遅延時間制御回路４は、磁気テープに形成されているサーボストライプの間隔Ｗと、磁気テープの移送速度Ｖと、下記数式１とに基づき、遅延時間Ｄを算出する。

Ｄ＝Ｗ／Ｖ ・・・（数式１）
加算回路５は、プリアンプ２と遅延回路３ａ〜３ｃとから出力されるサーボ信号を加算する。加算回路５で加算されたサーボ信号は、信号処理回路６に送られる。

信号処理回路６は、加算回路５から出力されるサーボ信号に基づき、トラッキング情報であるＰＥＳ（Position Error Signal）を生成する。ＰＥＳの生成方法については後述する。

〔２．サーボ信号の再生動作〕
図２（ａ）は、磁気テープに形成されているサーボストライプを模式的に示した図である。図２（ａ）に示すように、ＬＴＯ規格に準拠したサーボストライプは、図２（ａ）に示すように磁気テープの長手方向に対して第１の方向に傾斜したストライプＣ１〜Ｃ４で構成された第１のストライプ群２１と、第１の方向の反対方向である第２の方向に傾斜したストライプＤ１〜Ｄ４で構成された第２のストライプ群２２と、第１の方向に傾斜したストライプＡ１〜Ａ５で構成された第３のストライプ群２３と、第２の方向に傾斜したストライプＢ１〜Ｂ５（ストライプＢ２〜Ｂ５は図示省略）で構成された第４のストライプ群２４とで構成されている。第１のストライプ群２１及び第２のストライプ群２２は、それぞれ４本のストライプから構成され、第３のストライプ群２３及び第４のストライプ群２４は、それぞれ５本のストライプから構成されている。第１のストライプ群２１と第３のストライプ群２３とは、同一方向に同一角度傾斜し、第２のストライプ群２２と第４のストライプ群２４とは、同一方向に同一角度傾斜している。

図２（ｂ）は、第１のサーボヘッド１１で再生されたサーボ信号の波形である。図２（ｃ）は、第１の遅延回路３ａから出力されるサーボ信号の波形である。図２（ｄ）は、第２の遅延回路３ｂから出力されるサーボ信号の波形である。図２（ｅ）は、第３の遅延回路３ｃから出力されるサーボ信号の波形である。図２（ｂ）〜図２（ｅ）は、第１のサーボヘッド１１が図２（ａ）における破線Ｌ２上をトレースしている時に得られるサーボ信号である。また、図２（ｂ）に示すサーボ信号と図２（ｃ）に示すサーボ信号との間、図２（ｃ）に示すサーボ信号と図２（ｄ）に示すサーボ信号との間、図２（ｄ）に示すサーボ信号と図２（ｅ）に示すサーボ信号との間には、それぞれ時間Ｄのずれがある。図２（ｆ）は、加算回路５から出力されるサーボ信号の波形である。

第１のサーボヘッド１１で再生されたサーボ信号（図２（ｂ）参照）は、プリアンプ２を介して、第１の遅延回路３ａと加算回路５とに入力される。第１の遅延回路３ａは、遅延時間制御回路４で設定された遅延時間Ｄに基づき、プリアンプ２ａ〜２ｃから出力されるサーボ信号を遅延させて出力する。第１の遅延回路３ａから出力されるサーボ信号（図２（ｃ）参照）は、第２の遅延回路３ｂと加算回路５とに入力される。第２の遅延回路３ｂは、遅延時間制御回路４で設定された遅延時間Ｄに基づき、第１の遅延回路３ａから出力されるサーボ信号を遅延させて出力する。第２の遅延回路３ｂから出力されるサーボ信号（図２（ｄ）参照）は、第３の遅延回路３ｃと加算回路５とに入力される。第３の遅延回路３ｃは、遅延時間制御回路４で設定された遅延時間Ｄに基づき、第２の遅延回路３ｂから出力されるサーボ信号を遅延させて加算回路５に出力する。したがって、加算回路５には、図２（ｂ）〜（ｅ）に示す４つのサーボ信号が入力される。

加算回路５は、図２（ｂ）〜（ｅ）に示すサーボ信号を加算し、図２（ｆ）に示すサーボ信号を生成する。図２（ｆ）に示すように、加算回路５から出力されるサーボ信号は、第１のサーボヘッド１１が各ストライプ群の中のｍ番目（ｍ＝１〜４）のストライプ（本実施の形態ではｍ＝４。すなわちストライプＣ４、Ｄ４、Ａ４）を読み取っているタイミングＴ１，Ｔ２，Ｔ３において、最もレベルが高くなる。この時のサーボ信号のレベルは、図２（ｂ）〜（ｅ）に示すサーボ信号のレベルの約４倍となる。

信号処理回路６は、加算回路５から出力されるサーボ信号に基づきＰＥＳを算出する。

具体的には、信号処理部６は、加算回路５から出力されるサーボ信号（図２（ｆ）参照）と所定のスレッショルドレベルＴＨを有する基準値とを比較してピーク検出を行い、スレッショルドレベルＴＨを超えたサーボ信号に同期したパルス（タイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３に同期したパルス）を生成する。

次に、信号処理回路６は、ＰＥＳを算出する。ＰＥＳは、ストライプの傾斜角をＹ（本実施の形態ではＹ＝６°）、第１のサーボストライプ群２１におけるｎ番目（ｎ＝１〜４）のストライプと第２のサーボストライプ群２２におけるｎ番目（ｎ＝１〜４）のストライプとのサーボストライプ幅方向の中心（一点鎖線Ｌ１）における距離をｃｄ（本実施の形態であるＬＴＯではｃｄ＝５０μｍ）、その時のサーボヘッド位置における第１のストライプ群２１におけるｎ番目（ｎ＝１〜４）のストライプと第２のストライプ群２２におけるｎ番目（ｎ＝１〜４）のストライプとの間の距離をＣＤ（サーボヘッドのサーボストライプ上での位置により変化。例えば図２の破線Ｌ２上のストライプＣ４−Ｄ４間の距離）、第１のストライプ群２１におけるｎ番目（ｎ＝１〜４）のストライプと第３のストライプ群２３におけるｎ番目（ｎ＝１〜４）のストライプとの間の距離をＣＡとした時、下記の数式２により算出することができる。なお、距離ｃｄ，ＣＤ，ＣＡは、信号処理部６においてサーボ信号に基づき生成されたパルスから計測される。

ＰＥＳ＝（ｃｄ−（ＣＤ／ＣＡ）×１００）／２ｔａｎＹ ・・・（数式２）
ＰＥＳは、上記数式２に基づいて所定期間毎に算出される。算出されたＰＥＳは、アクチュエータ（不図示）を駆動するための駆動電流に変換され、アクチュエータに送られる。アクチュエータは、駆動電流に基づいてヘッドユニット１を磁気テープの幅方向（図１における矢印Ｙ方向）へ移動させる。なお、サーボ信号を用いたトラッキングサーボの方法は周知であるため、本明細書においては詳しい説明は省略する。

なお、磁気テープにＬＴＭ（Lateral Tape Motion）が生じていた場合、磁気テープは走行中にヘッドユニット１に対してテープ幅方向に位置が変動する。図３（ａ）は、磁気テープに形成されたサーボストライプを模式的に示したものであり、図中の太線は磁気テープにＬＴＭが生じている時のサーボヘッドの走査経路を示す。実際は、磁気テープにＬＴＭが生じていた場合は磁気テープが幅方向に移動するが、説明の便宜上、サーボヘッドの走査経路が磁気テープの幅方向に変動するものとして図示した。

図３（ａ）に示すように、サーボフレーム（２００μｍ）よりも短波長のＬＴＭが生じている場合、トラッキングサーボを行ってもヘッドユニット１が磁気テープの幅方向位置変動に追従できず、サーボヘッドがサーボバンドに対して斜めに走査することになる。このようにサーボヘッドが走査すると、図３（ｂ）〜図３（ｅ）に示すようにサーボ信号のピーク位置がずれてしまう。よって、図３（ｆ）に示すように加算回路５から出力されるサーボ信号の波形が歪んでしまい、第１のサーボストライプ群２１中のｎ番目（ｎ＝１〜４）のサーボストライプと、第２のサーボストライプ群２２中のｎ番目（ｎ＝１〜４）のサーボストライプとの距離を計測することができない可能性がある。しかし、通常はピーク位置のずれはそれほど大きくないため、信号処理回路６で算出されるＰＥＳも正しい値から大きく外れることはない。

〔３．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、第１のサーボヘッド１１から出力されるサーボ信号を波形のピークを遅延回路３ａ〜３ｃで所定時間遅延させ、遅延させたサーボ信号を加算回路５で加算することによって、サーボ信号の出力レベルを４倍にすることができる。また、Ｓ／Ｎ比を２倍（√４倍）高くすることができる。これにより、ＰＥＳの精度が向上し、オフトラック量を低減することができる。つまり、本発明は、Ｎ個の遅延回路を用いてサーボ信号を遅延加算した場合、サーボ信号の出力レベルが（Ｎ＋１）倍になり、Ｓ／Ｎ比は√（Ｎ＋１）倍になる。これにより、ＰＥＳの精度が向上し、オフトラック量を低減することができる。

なお、本実施の形態では、遅延回路の個数Ｎを「３」としたが、Ｎ≧２であればよい。但し、一つのサーボストライプ群に含まれるストライプの本数をＭとした時、
Ｎ＝Ｍ−１ ・・・（数式３）
であることが条件である。ストライプの本数Ｍは、ＬＴＯ規格のサーボパターンのようにストライプの本数が異なるサーボストライプ群が混在する場合（例えば、４本のストライプから構成されるサーボストライプ群と、５本のストライプから構成されるサーボストライプ群とが存在する場合）は、最小値を適用する。

また、本実施の形態では、サーボヘッド１１で再生されたサーボ信号（アナログ信号）を遅延回路３ａ〜３ｃで遅延し、加算回路５で加算する、アナログ信号処理を行う構成としたが、デジタル信号処理を行う構成としてもよい。すなわち、サーボヘッドで読取ったサーボ信号をデジタル変換するためのアナログ／デジタル変換回路と、このデジタルデータ列を所定時間遅延した後、元のデジタルデータ列と時系列で加算する遅延メモリと、加算したデータ列をアナログ信号であるサーボ信号に変換するデジタル／アナログ変換回路とを備え、信号処理回路においてデジタル／アナログ変換回路で生成されたサーボ信号に基づきトラッキング情報（ＰＥＳ）を生成する構成としてもよい。

また、本実施の形態における遅延回路３ａ〜３ｃは、本発明の遅延手段の一例である。また、本実施の形態における加算回路５は、本発明の加算手段の一例である。また、本実施の形態における信号処理回路６は、本発明の信号処理手段の一例である。

本発明の磁気テープ装置は、タイムベースサーボ方式によりトラッキングサーボを行う装置に有用である。

実施の形態における磁気テープ装置の構成を示すブロック図 （ａ）はサーボストライプの構成を示す模式図、（ｂ）〜（ｅ）はサーボヘッドから出力されるサーボ信号の波形図、（ｆ）は加算回路から出力されるサーボ信号の波形図 （ａ）はサーボストライプの構成を示す模式図、（ｂ）〜（ｅ）はＬＴＭ発生時におけるサーボヘッドから出力されるサーボ信号の波形図、（ｆ）はＬＴＭ発生時における加算回路から出力されるサーボ信号の波形図

符号の説明

１ ヘッドユニット
１１ 第１のサーボヘッド
２ プリアンプ
３ａ，３ｂ，３ｃ 遅延回路
４ 遅延時間制御回路
５ 加算回路
６ 信号処理回路

Claims (1)

1. 磁気テープの長手方向に傾斜して記録されているサーボストライプをサーボヘッドで読み取り、トラッキングサーボを実行可能な磁気テープ装置であって、
   前記サーボヘッドで再生されたサーボ信号を所定時間遅延させる、直列接続されたＮ個の遅延手段と、
   前記サーボヘッドで再生されたサーボ信号と、前記Ｎ個の遅延手段のぞれぞれから出力されるＮ個のサーボ信号とを加算する加算手段と、
   前記加算手段から出力されるサーボ信号からトラッキング情報を生成する信号処理手段と、
   前記遅延手段における遅延時間を設定する遅延時間制御手段とを備え、
   前記遅延時間制御手段は、
   前記Ｎ個の遅延手段の遅延時間が前記サーボストライプの周期と一致するよう制御する、磁気テープ装置。

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