JP2592711B2 - 磁気記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は磁気記録再生装置に関し、特に、磁気テー
プの走行速度とテンションとを一定に制御することので
きるような磁気記録再生装置に関し、より詳細にはキャ
プスタンを用いないいわゆるリールトゥリールの磁気テ
ープ装置のテープ送り制御に関する。

［従来の技術］ 磁気テープを用いた磁気記録再生装置において、正確
かつ高密度な記録再生を行なうためには磁気テープの走
行速度を一定に保つとともに、磁気テープに加えられる
テンションを一定にしなければならない。このため、従
来の磁気記録再生装置は、たとえばキャプスタンとピン
チローラとで磁気テープを圧着駆動することにより、磁
気テープの走行速度を一定にしている。また、テープテ
ンションはテンションアームと呼ばれるテンション検出
機構を用いて制御するなどの方法を採っていた。

しかしながら、上述した従来の磁気記録再生装置で
は、キャプスタンなどで磁気テープ走行速度の制御を行
なうとともに、テンションアームなどを用いた機構によ
ってテンションを一定に制御しているので、磁気テープ
の走行速度が高速になると、走行速度を正確に制御でき
ないばかりか、磁気テープとテンションアームとの間で
共振が発生することがある。また、全体の構造が複雑に
なるという問題点もある。

そこで、キャプスタンを用いず、リールからリールへ
と直接テープを移送する方法が考えられている。このと
き、テープ速度は回転型の速度検出ローラやリールの回
転検出により、これらの回転周期を検出し、予め設定さ
れた周期との誤差を求め、これを増幅してリール駆動モ
ータに与えることにより、フィードバック制御を行なう
ように構成することが考えられる。また、テープテンシ
ョンは、たとえば、リール巻き径を検出し、これに応じ
たトルクを供給リールに与えるように構成すればよい。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述のテープ速度制御では、以下のよ
うな問題点がある。すなわち、検出された速度と基準速
度との誤差をフィードバックして速度制御を行なってい
るが、リールトゥリールの走行系の場合はリールとテー
プによる共振のため、制御ループのゲインを高くでき
ず、そのため、精度の高い制御ができないという問題点
があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、リールトゥリ
ールの走行系においてゲインを高くできない場合におい
ても走行速度とテンションとを正確に制御することがで
きるような磁気記録再生装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ この発明は磁気テープの走行速度と磁気テープに加え
られるテンションとを一定に保ちつつ磁気テープを走行
させる磁気記録再生装置であって、磁気テープの走行に
伴なって回転する回転ローラと、この回転ローラの回転
に応じてテープの走行速度を検出する速度検出手段と、
検出された走行速度と基準となるべき基準速度とを比較
する速度誤差検出手段と、磁気テープの走行に伴なう供
給リールの回転を検出する供給リール回転検出手段と、
この検出結果とテープ速度とに基づいて供給リールの巻
き径を算出する供給リール巻き径検出手段と、この検出
結果に応じて供給リールの駆動トルクを算出するテープ
テンション制御トルク算出手段と、この算出結果に応じ
て磁気テープのテンションを一定にすべく制御される供
給リール駆動手段と、供給リール巻き径検出手段の検出
出力に応じて磁気テープの走行速度を一定にするための
巻取リール駆動トルクを設定する巻取リール駆動トルク
設定手段と、巻取リール駆動トルク設定手段によって設
定された巻取リール駆動トルクと速度誤差検出手段の検
出出力とに応じて駆動される巻取リール駆動手段とを備
えて構成される。

［作用］ この発明にかかる磁気記録再生装置はテンションの制
御と磁気テープの走行速度の制御が行なわれる。テンシ
ョンの制御は、供給リール回転検出手段から出力された
データが供給側巻き径検出手段およびテープテンション
制御トルク算出手段に与えられ、回転ローラの回転を示
すデータの供給側巻き径検出手段に導かれる。供給側巻
き径検出手段は供給リールの巻き径を検出し、この検出
結果をテープテンション制御トルク算出手段に与え、こ
の算出結果によって供給リール駆動手段が制御される。

また、磁気テープの走行速度の制御は、供給側巻き径
検出手段の出力に応じてテープ速度を一定にするために
必要な巻取駆動トルクが巻取リール駆動トルク設定手段
によって設定されるとともに、回転ローラの回転を示す
データが速度検出手段に導かれ、この速度検出手段は磁
気テープ走行速度を算出するように構成され、これら両
者の算出結果に応じて巻取リール駆動手段が制御され
る。

［発明の実施例］ 以下に、この発明にかかる磁気記録再生装置の一実施
例を図面を参照して詳細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例における磁気テープの走
行速度およびテープテンションを制御するブロック図で
あり、第２図はこの発明の一実施例におけるテープ速度
制御のためのモータ駆動信号を説明するための図であ
る。

この第１図に示したデータストリーマ用磁気記録再生
装置は、カセット１の磁気テープ２に大容量のデータを
高速で記録または再生するように基本構成されている。
磁気記録再生装置の装置本体には、外部から入れられた
カセット１を自動装填するためのカセット自動装填機構
（図示せず）が装着されている。カセット自動装填機構
によって自動装填されたカセット１のリール3,4は以下
に述べるようなリール駆動機構によって回転駆動され
る。すなわち、リール駆動機構は装填されたカセット１
の下方位置に相当するメインシャーシ（図示せず）の下
方に取付けられていて、メインシャーシにそれぞれ固定
されたリールモータ9,10を主とした構成となっている。
リールモータ９および10の出力軸には、それぞれFGディ
スク（図示せず）が連結されている。そして、カセット
１が装填されると、リールモータ9,10の各駆動力がリー
ル3,4に独立的に伝達される。

尚、前記FGディスクは、いずれも周縁部にスリット部
が等ピッチで複数形成された円盤であり、当該スリット
部の開口位置にはフォトインタラプタ（図示せず）がそ
れぞれ配置されている。すなわち、FGディスクの回転速
度は、換言すると、リール3,4の各回転速度がフォトイ
ンタラプタ14,15のパルス出力としてそれぞれ検出され
るようになっている。磁気ヘッド74はガイドローラ56と
57との間に配置され、磁気テープ２に接触してデータを
記録し、記録されたデータを再生する。

第１図において、磁気テープ２の走行方向はA,Bとし
て示されていて、テープ走行方向がＡであるときには、
リール３が供給用となり、リール４が巻取用となる。一
方、テープ走行方向がＢであるときには、リール３が巻
取用となり、リール４が供給用となる。まず、磁気テー
プ２の走行速度の制御系について説明する。磁気テープ
２の走行速度ｖは次の第（１）式で表わされる。

ｖ＝２πR_E/T_E …（１） 尚、R_Eはガイドローラ32の半径であり、T_Eはガイドロ
ーラ32の回転周期である。フォトインタラプタ51はガイ
ドローラ32が１回転すると、FG信号51aとしてN_FGRE個の
パルス信号を出力する。このFG信号51aはガイドローラ3
2の回転周期T_Eを与える信号となっていて、速度検出回
路109に与えらえる。尚、FG信号51aの周期をT_FGREとす
る。また、FG信号51aをn_av分周する時間n_av・T_FGREの間
で計数される周期T_CKの基準クロック信号（水晶発振器1
16の出力信号116aが与える磁気テープ２の速度基準デー
タ）のパルス数をn_CCKとすると、次の第（２）式が成立
する。

n_CCK・T_CK＝n_av・T_FGRE …（２） また、ガイドローラ32の回転周期T_Eは第（３）式で表
わされる。

T_E＝N_FGRE・T_FGRE …（３） したがって、第（１）式，第（２）式および第（３）
式から次の第（４）式が成立する。

ｖ＝（２πR_E/N_FGRE）・（n_av/T_CK）・（1/n_CCK） …
（４） したがって、パルス数n_CCKを検出し、検出結果を第
（４）式に代入すれば、磁気テープ２の走行速度ｖを算
出することができる。第（４）式の右辺のn_CCK以外の数
値は定数であるため、パルス数n_CCKを一定値にするよう
に制御すれば、磁気テープ２の走行速度ｖを一定にする
ことができる。

前述のFG信号51aをn_av分周した周期ごとに検出された
基準クロック信号のパルス数を第（４）式に代入して得
られた磁気テープ２の走行速度ｖと、速度基準目標値と
の差が速度誤差検出回路110によって検出される。すな
わち、速度誤差検出回路110は、速度検出回路109の出力
信号によって与えられる磁気テープ２の走行速度のデー
タから水晶発振器116の出力信号116aが与える磁気テー
プ２の基準速度のデータを減算するような回路構成とな
っていて、この減算結果が速度誤差データとなる。

さて、ここで、テープ速度を一定にするために必要な
巻取リール駆動トルクM_Tは次のようにして求めることが
できる。すなわち、巻取モータの発生するトルクが、テ
ープテンションによる付加トルクとトルクロスの合計と
等しいときテープ速度は一定となる。すなわち、目的と
するテープテンションをＦ（定数），巻取リールの巻直
径をR_Tとすると、次の第（５）式が成立する。

M_T＝R_T・Ｆ＋M₀ …（５） ただし、M₀は巻取リール軸などにおけるトルクロスで
あり、予め設定される。一方、後で詳細に説明する供給
リール巻き径検出回路113の出力は、供給リールの巻き
径を与えているが、このとき、巻取側のリール巻き径は
次の第（６）式によって求まる。すなわち、供給リール
の半径をR_Sとすると、 ただし、Ｓはテープ長さおよび厚さによって決まる定
数である。したがって、第（５）式および第（６）式に
より、供給リール巻き径R_Sが与えられれば、テープ速度
を一定にするための巻取トルクM_Tが求められる。さらに
リールモータ9,10のトルク定数をK_Mとすると、次の第
（７）式が成立する。

V_M＝R/K_M・M_T＋K_M・ω …（７） ただし、V_Mはモータ端子電圧であり、Ｒはモータコイ
ル巻線抵抗であり、ωはモータ回転角速度である。ωは
ω＝v/R_Tにより求められ、また第（５）式を用いると、
第（７）式は次の第（８）式のようになる。

V_M＝R/K_M・（R_T・Ｆ＋M₀）＋K_M・v/R_T …（８） すなわち、第（６）式により、巻取リール巻き径R_Tが
求まれば、第２図に示すように、第（８）式により巻取
リールモータの駆動電圧V_Mが算出される。

第１図に示した巻取リール駆動トルク算出回路117
は、後述する供給側巻き径検出回路113の出力である供
給リール巻き径R_Sのデータが入力されており、上述した
式に基づいて巻取リール駆動電圧V_Mの信号は出力するよ
うに構成されている。

巻取リール駆動トルク算出回路117の出力と前述の速
度誤差検出回路110の出力が補償回路111で加算され、リ
ールモータ駆動回路112に与えられる。補償回路111は速
度制御系を安定させるための位相補償回路である。リー
ルモータ駆動回路112は、補償回路111によって処理され
た誤差速度のデータに応じて、リールモータ9,10をそれ
ぞれ駆動するための電力を生成するドライバ回路によっ
て構成される。リールモータ駆動回路112とリールモー
タ9,10との間には、テープ走行方向の設定に応じて交互
に切換えられるスイッチ108が設けられている。

第１図において、スイッチ108と共に示されているA,B
は、テープ走行方向A,Bの設定に対応している。尚、後
述のスイッチ106,107も同様である。換言すると、スイ
ッチ108の接点がＡ側に切換えられているときには、リ
ール４が巻取側リールになるので、リールモータ駆動回
路112の出力電力が巻取リール駆動手段たるリールモー
タ10に供給され、この回転駆動力により磁気テープ２が
リール３からリール４に巻取られるようになっている。
これに対して、スイッチ108の接点がＢ側に切換えられ
ているときには、リール３が巻取側リールになるので、
リールモータ駆動回路112の出力電圧はリールモータ９
に供給され、この回転駆動力により磁気テープ２がリー
ル４からリール３に巻取られるようになっている。上述
のごとく構成された閉ループ速度制御系により、磁気テ
ープ２の走行速度は上述の基準速度に定速度制御され
る。尚、パルス数n_CCKは、時間［n_av・T_FGRE］ごとに検
出されるので、そのサンプリング周期T_vsmplは、次の第
（９）式で表わされる。

T_vsmpl＝n_av・T_FGRE …（９） したがって、磁気テープ２の走行速度の制御の応答性
を決定するサンプリング周期T_vsmplは、分周比n_avに比
例するので、この分周比n_avを小さくすることにより制
御の応答性を高めることができる。また、第（４）式は
次の第（10）式のように変形することができる。

n_CCK＝（２πR_E/N_FGRE）・（n_av/T_CK）・（1/v） …（1
0） すなわち、基準クロック信号のパルス数n_CCKはn_avに
比例しているので、n_avを大きくすれば量子化誤差を小
さくすることができる。上述の如く、n_avの大きさによ
って制御の応答性と量子化誤差が変化するので、第
（９）式および第（10）式によって適宜なn_avの値を選
択する必要がある。

次に、磁気ヘッド74に接触する磁気テープ２のテープ
テンションを一定にする制御系について説明する。供給
リール回転検出手段たるフォトインタラプタ14,15から
それぞれ出力されたFG信号14a,15aにはリール3,4の回転
周期（Tsとする）のデータがそれぞれ含められていて、
これらの信号14a,15aはスイッチ106を介して供給側巻き
径検出回路113およびテープテンション制御トルク算出
回路114に与えられる。また、フォトインタラプタ51か
ら出力されたFG信号51aは、ガイドローラ32の回転周期T
_Eのデータが含められていることを既に述べたが、速度
検出回路109の他に供給側巻き径検出回路113にも与えら
れている。

供給側巻き径検出回路113は、テープ走行方向の設定
がＡであるときにはリール３、一方、テープ走行方向の
設定がＢであるときにはリール４のテープ巻き半径（Rs
とする）を次に述べるような方法でそれぞれ算出するよ
うな回路構成となっている。

リール3,4の回転周期Ts,テープ巻き半径Rsと磁気テー
プ２の走行速度ｖとの関係は次の第（11）式のようにな
る。

ｖ＝２πRs/Ts …（11） 上述した第（１）式と（11）式からｖを消去すると、
次の第（12）式となる。

Rs＝R_E・Ts/T_E …（12） 供給側巻き径検出回路113には、フォトインタラプラ5
1が周期T_FGREのFG信号51aが与えられているとともに、
フォトインタラプタ14からスイッチ106を介してFG信号1
4aが与えられている。尚、フォトインタラプタ14はリー
ル４が１回転するごとに、周期T_FGSのFG信号14aがN_FGS
個出力されるように設定されている。したがって、回転
周期Tsは次の第（13）式で表わされる。

Ts＝N_FGS・T_FGS ここで、周期T_FGREのFG信号51aが時間N_aT・T_FGSの間
に計数された数をn_CREとすると、次の第（14）式が成立
する。

n_CRE・T_FGRE＝n_aT・T_FGS …（14） したがって、第（３）式，第（12）式，第（13）式お
よび第（14）式より次の第（15）式が成立する。

Rs＝（N_FGS/N_FGRE）・（R_E/n_aT）・n_CRE …（15） したがって、n_CREを計測することによって、供給リー
ルたるリール４の巻き径Rsを検出することができる。す
なわち、周期T_FGSのFG信号14aをn_aT分周した周期ごとに
FG信号51aのパルス数を計測し、これをn_CREとして第（1
5）式に代入してリール４の巻き径Rsを算出する。供給
側巻き径検出回路113によって算出されたリール４の巻
き径Rsは、テープテンション制御トルク算出回路114に
出力される。テープテンション制御トルク算出回路114
は、テープ巻半径Rsのデータに基づいて予め設定されて
いる目標値たるテープテンション（これをＦとする）を
維持するに必要なリール駆動トルク（これをMsとする）
を次の第（16）式に従って算出するような回路構成にな
っている。尚、図示しない軸受などの粘性抵抗によるト
ルクロスをM_Lとする。定常状態におけるテープテンショ
ンＦは次の第（16）式で表わすことができる。

Ｆ＝（Ms＋M_L）/Rs …（16） トルクM_Lは、リール軸受の粘性抵抗M_LRと、その他の
ガイド類（ガイドローラ31,33,34,56,57など）の粘性抵
抗と摩擦抵抗M_LOとに大別することができる。リール軸
受の粘性抵抗M_LRは、リールの回転速度に比例するの
で、粘性計数をD_LRとすると、第（17）式で表わすこと
ができる。

M_LR＝D_LR・２π/Ts …（17） したがって、第（16）式は次の第（18）式のように変
形される。

Ｆ＝（M_S＋M_LO＋D_LR・２π/Ts）/Rs …（18） 第（18）式のM_Sは次の第（19）式で表わされる。

Ms＝Ｆ・Rs−M_LO−D_LR・２π/Ts …（19） この第（19）式は、定常状態の関係式であるが、テー
プテンションF,ガイド類の粘性抵抗，摩擦抵抗M_LOのデ
ータが予めそれぞれ設定しておく一方、リール４のテー
プ巻半径Rsを第（19）式に代入すると、リール駆動トル
クMsが算出される。

この算出結果はリール駆動回路115に導かれて、ここ
でリール駆動トルクMsを得るに必要な電流が生成され、
スイッチ107を介してリールモータ9,10に供給される。
すなわち、テープ走行方向の設定がＡであるときには、
スイッチ107の接点がＡとなり、リール駆動回路115の出
力電流は供給リール駆動手段たるリールモータ９に供給
される一方、テープ走行方向の設定がＢであるときに
は、スイッチ107の接点がＢとなり、リール駆動回路115
の出力電流はリールモータ10に供給される。

上述の如く構成されたテープテンション制御系によ
り、磁気テープ２のテープテンションはテープ走行方向
の設定に関係なく、常に上述のＦの値に制御されること
になる。同時に、磁気テープ２の走行速度が制御される
ことも合わせると、ここに磁気テープ２の安定した走行
が実現される。

なお、ここでは、この発明の機能を実現するために、
電子回路を用いたが、これらをコンピュータを用いたソ
フトウエアなどによって構成してもよいことはいうまで
もない。

また、前述の巻取リールを駆動するリール駆動回路11
2が電流帰還型で構成された場合は、巻取リールはトル
ク制御されるため、巻取リール駆動トルク算出回路117
の出力は、第（５）式に基づいたM_Tのデータを出力する
ように構成すればよい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、キャプスタンを用
いず、また、テンションアームなどのテンション検出機
構を用いることなく簡単なリールトゥリールの磁気テー
プ走行系を持っており、速度検出のフィードバックゲイ
ンを高くできない場合においても、磁気テープの走行速
度を安定して一定に保つことができ、また磁気テープに
加えられるテンションを一定に保つことができるので、
簡単な構造でかつ精度の高い磁気テープの走行の制御を
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における磁気テープの走行
速度およびテープテンションを制御するブロック図であ
る。第２図はこの発明の一実施例にかかるテープ速度制
御のためのモータ駆動信号を説明するための図である。 図において、２は磁気テープ、14,15,51はフォトインタ
ラプタ、31,32,33,34,56,57はガイドローラ、75は磁気
ヘッド、109は速度検出回路、110は速度誤差検出回路、
113は供給側巻き径検出回路、114はテープテンション制
御トルク算出回路、117は巻取リール駆動トルク算出回
路を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】供給リールから供給されて巻取リールに巻
   取られる磁気テープの走行速度と磁気テープに加えられ
   るテンションとを一定に保ちつつ、前記磁気テープを走
   行させる磁気記録再生装置において、 前記磁気テープの走行に伴なって回転する回転ローラ
   と、 前記回転ローラの回転に応じて前記磁気テープの走行速
   度を検出する速度検出手段と、 前記速度検出手段によって検出された速度と基準となる
   基準速度とを比較する速度誤差検出手段と、 前記磁気テープの走行に伴なう前記供給リールの回転を
   検出する供給リール回転検出手段と、 前記供給リール回転検出手段の検出結果と前記速度検出
   手段によって検出されたテープ速度とに応じて、前記供
   給リールの巻き径を算出する供給リール巻き径検出手段
   と、 前記供給リール巻き径検出手段の検出結果に応じて前記
   供給リールの駆動トルクを算出するテープテンション制
   御トルク算出手段と、 前記テープテンション制御トルク算出手段の算出結果に
   応じて、前記磁気テープのテンションを一定にすべく制
   御される供給リール駆動手段と、 前記供給リール巻き径検出手段の検出出力に応じて、前
   記磁気テープの走行速度を一定にするための巻取リール
   駆動トルクを設定する巻取リール駆動トルク設定手段
   と、 前記巻取リール駆動トルク設定手段によって設定された
   巻取リール駆動トルクと前記速度誤差検出手段の検出出
   力とに応じて駆動される巻取リール駆動手段とを備え
   た、磁気記録再生装置。