JP4115526B2 - テープドライブにおけるアジマス記録のためのヘッド傾斜機構 - Google Patents

Description

発明の分野
この発明は一般に磁気記憶装置の分野に関する。特に、この発明は磁気テープヘッドのアジマス記録および天頂調節のための装置に関する。
発明の背景
コンピュータデータ記憶装置として用いるためのテープ記録および再生システムは、高いデータ転送速度を与え、かつ書込まれたデータのすべてを読取チェックすることが必要とされる。これらの要件を満たすために、従来のテープシステムはさまざまな記録方法を用い、これには、データのトラックが互いに、かつテープの端縁に対して平行である線形記録と、データのトラックが互いに対して平行であるがテープの端縁に対してはある角度をなす螺旋走査記録とが含まれる。線形記録方法はより高いデータ転送速度を与えるが、この方法の利点を保ちながらより高いデータ密度を得ることが望ましい。
テープトラック密度は、隣接するトラックのデータによって読取が干渉されるときに生じるクロストークによって制限される。クロストークはヘッドギャップ整列におけるエラーによって悪化する。
アジマス記録として知られる記録方法は、クロストークの影響を低下させ、したがってテープ記録システムのトラック密度を高めるために示されてきた。アジマス記録は、隣接したデータトラックの磁化方向が互いに対して異なったアジマス角にある、記録されたトラックパターンを生じる。この方法はトラック間のクロストークを大いに減少させ、トラック同士がより近くに配置されることを可能にする。
アジマス記録を利用するテープ記録システムを使用することで生じる典型的な記録されたトラックパターンが図１に示される。トラック７および９は、データの磁化方向がテープ５０の横方向に対して第１の角度−θであるように記録される。トラック６および８はこのような第２の角度＋θで記録される。
図１に示すアジマス記録は図１ａに示すような典型的な磁気ヘッドを利用することによって達成される。図１ａを参照すると、磁気ヘッド６０の面６１は書込ヘッドギャップ７２および７３の第１のコラム６２と、書込ヘッドギャップ７６および７７の第２のコラム６６と、コラム６２および６６の間に位置する、読取ヘッドギャップ７４および７５の第３のコラム６４とを含む。各コラムのヘッドギャップは、図１ａに示すように、その長さが矢印７１の方向に一般に平行な縦または長手方向に延びるように配列される。書込ヘッドギャップ７２および７３、書込ヘッドギャップ７６および７７、ならびに読取ヘッドギャップ７４および７５は典型的に、それらの間に、端部から端部への空間６３があるように配列される。さらに、コラム６２および６６における対応のヘッドギャップは、書込ヘッドギャップ７２および７６が一般に横に整列されるように位置決めされる。第３のコラム６４における読取ヘッドギャップ７４および７５は、他の２つのコラム６２および６６における対応の書込ヘッドギャップから縦方向にずらされる。この配列では、磁気ヘッド６０は１回に多数のトラックのアジマス記録を可能にする。
図１ｂに示すように、磁気ヘッド６０は典型的に、テープ５０に対する横移動および段階的な回転移動のために、図１ｂの破線で示すようなヘッドアセンブリ１００上に装着される。図示するように、磁気ヘッド６０は回転モータ１０６の出力軸を中心とする移動のために装着される。制御装置２００から入力を受ける回転モータ１０６は磁気ヘッド６０の角度をテープ５０に対して回転可能に段階的に動かすのに役立つ。これもまた制御装置２００から信号を受けるステッパモータ１０８は、磁気ヘッド６０をテープ５０の側部または横方向に移動させるための、図１ｂに線形アクチュエータとして示されるアクチュエータ１０７を従事させるのに役立つ。
図１ｃを参照すると、典型的なアジマス記録システムの動作の間、磁気テープ５０は磁気ヘッド６０の上を矢印７９によって示される方向に移動する。図１ｃの右側に示すように、磁気ヘッド６０は、＋θによって示される、テープ５０に対する正の角度で回転され、書込および読取ヘッドギャップ対７２および７４、ならびに７３および７５をそれぞれトラック５２および５４と一般に整列させる。書込ヘッドギャップ７２および７３はテープ５０上のそれぞれトラック５４および５２に書込む。これらのトラックはテープ５０の端縁に対して一般に平行に延びる。このようにトラックは記録され、ここでデータの磁化方向はテープ５０上で正のアジマス角である。
図１ｃを参照すると、テープ５０の端部に達するときには、テープ５０の走行方向が逆にされて、矢印７８によって示される方向にテープ５０を進める。ステッパモータ１０８は、線形アクチュエータ１０７を作動し、線形アクチュエータ１０７は、書込まれるべき次のトラック位置へと磁気ヘッド６０をテープ５０の上で横に移動させる。回転モータ１０６は、図１ｂの左側に示すような−θによって示される負の角度に磁気ヘッド６０を回転可能に段階的に動かす。これによって、読取および書込ヘッドギャップ対７４および７６、ならびに７５および７７がそれぞれトラック５５および５３と一般に整列する。この位置では、書込ヘッドギャップ７６および７７が、テープ５０の端縁に対して平行に延びるそれぞれトラック５５および５３に書込む。これらのトラックは負のアジマス角で書込まれる。再び、磁気ヘッド６０のアジマス角−θのために、読取ヘッドギャップ７４および７５がそれぞれ書込ヘッドギャップ７６および７７によって書込まれたすべてのデータを読取チェック可能である。
従来のテープ記録システムはさまざまなアジマス調節機構を用いた。このような機構の１つは、磁気ヘッドを所望のアジマス角に回転させるための歯車箱およびステッピングモータを説明する「アジマス磁気記録および再生装置」（“AZIMUTHAL MAGNETIC RECORDING AND REPRODUCING APPARATUS”）と題されたアライ（Arai）他への米国特許第４，５３９，６１５号に開示される。このタイプの機構の欠点は、歯車箱の物理的な大きさと、高いトラック密度の記録および再生のために必要な高い歯数比を達成するために必要とされる歯車の数とである。歯車箱は効率を低下させ、機構の帯域幅を小さくし、これはこの機構の性能を阻害する。さらに、歯車箱内の多数組の歯車からのバックラッシュがトラックの位置決めの不正確さをもたらし、高いトラック密度の達成を困難にする。バックラッシュは回転方向が変化する間の歯車間の接触の損失によって生じる。歯車の開始および逆転の間、バックラッシュは特に歯車箱内で不正確さを生じ、バックラッシュは各歯車からの蓄積作用を有する。帯域幅は歯車が回転方向を変化できる速度を評価する。一般に、より小さな歯車とより少数の歯車とがより高い帯域幅で動作し、したがってより望ましい。
テープ記録システムが益々小さくなり、トラック密度が益々高くなるので、物理的な大きさおよびバックラッシュを制限する必要性とヘッドアクチュエーション機構の帯域幅を大きくする必要性とが重要になる。
テープ記録のいずれの方法においても、ヘッドの面がゼロ天頂を示す、すなわち、ヘッドの面がテープ経路の面に対して実質的に平行であるように磁気ヘッドを位置決めすることが非常に重要である。ゼロ天頂はヘッドの異なった読取／書込チャネルがテープと一様かつ一貫して接触することを可能にし、これによって、一様に強い信号が読取および書込され得る。加えて、ヘッドの異なった読取／書込チャネルが、異なったトラックを読取り、および書込むためにヘッドがテープの横方向に沿って上下移動するときに、テープと一様に接触し続ける。
先行技術においては、ヘッドの適切な天頂はすべての装着表面を非常に密な公差に緻密に制御することによって達成された。たとえば、図２は、テープガイドシステム３と、読取／書込ヘッド１が上に装着される垂直に可動なプラットフォーム２とを示す。プラットフォーム２が初めにベースプレートのデータＡに平行に整列される。テープガイドシステム３が次にデータＡと直角を成して整列される。次に、読取／書込ヘッド１がプラットフォーム２の上へと装着されるその装着表面５に直角を成して整列される。このように、３つのコンポーネントのすべてが整列されるとき、天頂は３つのコンポーネントの整列における全許容可能公差の合計分だけなおずれているかもしれない。
代替的に、先行技術において適切な天頂を達成する別の方法は、ゲージを用いて天頂を整列させた後磁気ヘッドを適所に接着剤で取付けることにあった。この方法の欠点は、硬化とこのタイプのプロセスに必要な量の時間との間に一旦接着剤が収縮すると天頂がなお誤って整列され得ることである。
したがって、協力的および協同的な態様でアジマスおよび天頂調節の機能を組合せる磁気ヘッド傾斜機構へ要求と、全体のヘッドアセンブリコンポーネントの数、大きさ、そして全体の複雑性を低減する必要性とがまだ満たされていない。
発明の概要
この発明の一般的な目的は、先行技術の制限および欠点を克服する態様で磁気記録ヘッドの必要なアジマスと天頂のための調節機構とを得るための新しい改良されたヘッド傾斜機構を提供することである。
この発明の別の目的は、高いトラック密度の記録のために必要な高い歯数比とヘッド傾斜の高い角度分解能とを与えるためにウォームおよびウォーム歯車を用いる磁気ヘッドのためのアジマス傾斜機構を提供することである。
この発明の特徴は、ウォームに対してウォーム歯車をバイアスさせてバックラッシュを除去するために捩りばねを用いる。
この発明の別の目的は、高い帯域幅を有するアジマス傾斜機構を提供することである。
この発明のさらに別の目的は、個々のコンポーネントの蓄積公差をなくす天頂調節機構を提供することである。
【図面の簡単な説明】
図１は、隣接したトラックにおけるアジマス記録の磁化方向の概略図である。
図１ａは、アジマス記録のための典型的なヘッドギャップ配列を示す磁気ヘッド面の正面図である。
図１ｂは、アジマス記録のための従来の磁気ヘッドアセンブリのコンポーネントの概略図である。
図１ｃは、アジマストラックパターンを書込むための図１ａの磁気ヘッドの位置決めを示す概略図である。
図２は、磁気ヘッドの天頂を設定する先行技術の方法を示す。
図３は、この発明の分解図である。
図４は、組立てられた形態で示されるこの発明の等角図である。
図５は、磁気ヘッドアセンブリの分解等角図である。
図６は、上に装着された磁気ヘッドとともに示される、この発明の天頂調節の手順を示す磁気ヘッドアセンブリの部分断面図である。
図７は、図６の読取／書込ヘッドの面の正面図である。
好ましい実施例の詳細な説明
図３はこの発明のヘッド傾斜機構２０の分解図を示す。機構２０は、モータフランジ１５と、回転シャフト１６と、シャフト１６の端部に取付けられたウォーム１７とを含むステッパモータアセンブリ２８を備える。モータアセンブリ２８は、シャフト１６およびウォーム１７がブラケットに規定された通し孔１２を通って挿入されるようにブラケット２１に装着される。モータ２８は、モータフランジ１５およびブラケット２１の整列された孔１１を通って挿入される止めねじ１０によってブラケットに固定される。
ウォーム歯車４０はシャフト４２に一体的に取付けられ、これはヘッドプレート２２に一体的に接続される。ウォーム歯車４０はウォーム１７に噛み合い可能に係合され、ステッパモータ２８から磁気ヘッドへと回転運動を伝える。軸受２３がシャフト４２の両方の端部で挿入され、ブラケット２１の支持セクション３５でシャフト４２−ウォーム歯車４０のアセンブリを支持する。
１つの好ましい実施例では、ウォーム１７とウォーム歯車４０との間の歯数比は約１２５である。したがって、半ステップモードで駆動される７．５度のステップモータはウォーム歯車４０がヘッド３３を０．０３度のインクリメント、または０．０００１５インチの直線分解能で回転することを可能にする。ウォーム−ウォーム歯車アセンブリを用いることで非常に高い歯数比が達成され、これは歯車箱または多数の歯車を必要とせずに非常に緻密な角度分解能および直線分解能を可能とする。
一方端がウォーム歯車４０に結合され、他方端が軸受キャップ２７に結合される捩りばね２６が、ウォーム１７に常に接触するようウォーム歯車４０をバイアスしてバックラッシュを除去するための荷重力を与える。１つのウォーム歯車を用いることによって、歯車箱内のバックラッシュを除去するためにあらゆる歯車に捩りばねを用いる必要がなくなる。さらに、単一のウォーム歯車を用いることで歯車の全体の質量と慣性モーメントとが低下され、より高い帯域幅を可能とする。
図４に示すように軸受キャップ２７には４つの脚３７が設けられ、これは、ブラケット２１に形成された装着タブ３６にかちっと適合してウォーム歯車４０およびシャフト４２をブラケット２１に対して固定する。軸受キャップはプラスチックまたは他の軽量材料から作られ得る。
これもまた図４に示すように、ホールセンサ２９がブラケットの反対のヘッドプレート３２に装着される。ホールセンサ２９は、ヘッドプレート３２に取付けられた小さい永久磁石３０から磁界を感知する。ヘッドアセンブリがホールセンサ２９に対して回転するにつれ、磁石３０はセンサ２９の近くまたは遠くに移動する。予め定められた近接では、磁石３０からの磁界がホールセンサ２９に「ハイ」信号を引起こす。逆に、ヘッドが予め定められた近接の外部でセンサから「離れて」回転すると、センサ２９は「ロー」信号へと移行する。予め定められた近接は磁石の強度とセンサの感度とに依存する。このように、ホールセンサ２９によって測定される信号が（以下にさらに説明される）パワーアップの間に初期回転方向を決定するための基準を与える。
図５を参照すると、磁気ヘッドアセンブリ２２はヘッドプレート３２とヘッド裏当てプレート３４に一体的に取付けられた磁気読取／書込ヘッド３３とを含む。ヘッドプレート３２には、ヘッドプレートの横軸に沿って、すなわち、テープ走行面と同じ方向に位置するチャネルを設けられた１対のピボットポイント４１が設けられる。チャネル４３は、挿入されるヘッド裏当てプレート３４に形成された側部フランジ３８を受入れるように形成される。さらに、調節ねじ４４が、ヘッド３３の天頂を調節するために、長手軸に沿って、すなわちテープ走行面と直角をなしてヘッドプレートの回転の中心軸から離れて位置する。加えて、１対のばね押し鋼ボール３５がヘッドプレート３２のベースに、すなわち、調節ねじの反対側に部分的に埋込まれて、磁気ヘッド３３を調節ねじ４４に対してバイアスする。
図６に示すように、調節ねじ４４が回転されると、ヘッド３３は横軸に沿うピボットポイント４１に対して回転し、鋼ボール３５に常に接触するようにバイアスされ、磁気ヘッド３３の面がテープ５０の面に平行に整列されることを可能とする。天頂は、ヘッド調節手順の間に、予め書込まれたテープ上でさまざまなトラックの信号強度を測定することによって適切に設定され得る。たとえば、信号強度が予め書込まれたテープの幅にかけて相対的に一様であると測定されるとき、ヘッド天頂は適切に０にされる。
ヘッド裏当てプレート３４およびヘッドプレート３２はアルミニウムまたは他の軽量非強磁性材料から機械加工され得る。
図７は読取／書込ヘッド３３の面３１の正面図を示す。面３１は、書込コア１１２、１１４、１１６および１１８の第１のコラム１６２と、書込コア８２、８４、８６および８８の第２のコラム１６６と、コラム１６２および１６６の間に位置する、読取コア９２、９４、９６および９８の第３のコラム１６４とを含む。好ましい実施例では、この構成は約９．４°のアジマス角で４つのチャネルのアジマス記録を可能にする。アジマス記録は、コラム１６６の書込コアを用いる順方向と、コラム１６２の書込コアを用いる逆方向との両方で行なわれる。さらに、ヘッド３３は両方の方向で線形記録を可能にするように構成される。
動作の間、この発明のヘッド傾斜機構は図１ｃに示すものに類似したテープ記録システムにおいて組立てられる。上述したように、システムのパワーアップの間、ホールセンサ２９が基準信号を与えてシステムが初期回転方向を決定することを可能にする。たとえば、ホールセンサ２９がパワーアップの間に「ハイ」信号を測定すれば、ステッパモータ２８が測定された信号が「ロー」にシフトするまで右回りの方向に回転する。この「基準位置」から、システムは既知の基準点と次の回転方向とを決定することができる。逆に、ホールセンサ２９がパワーアップの間に「ロー」信号を測定すれば、ステッパモータ２８は左回りの方向で「基準位置」まで、すなわち、信号が「ハイ」にシフトするまで回転する。
ステッパモータ２８が（図１ｃに示すような）制御装置から入力を受けると、磁気ヘッド３３は所望のアジマス角に回転される。上述のように、好ましい実施例では最適なアジマス角は約９．４°である。しかしながら、製造許容誤差を考えると、動作中に実際のアジマス角はずれることがある。最適な記録を確実とするために、実際のアジマス角は読取コア９２、９４、９６および９８によって測定される信号強度を監視することによって決定される。このように、データが記録されるとき、ウォーム歯車の緻密な角度分解能によって、最も強い信号が測定されるまでヘッド３３がインクリメントに回転されることが可能となる。
「ばね押しスプリットナットを有するヘッドアクチュエータ」（“HEAD ACTUATOR HAVING SPRING LOADED SPLIT NUT”）と題され、共通の譲受人に譲渡されたカセッティー（Kasetty）への米国特許第５，４４８，４３８号に開示されたアクチュエータ１０４に類似したテープヘッドアクチュエータが磁気ヘッド６０を支持し、磁気ヘッド６０をテープ５０にかけて側部または横方向に移動させるのに役立つ。この特許は引用により援用される。非常に高いトラック密度の記録のために、ウォーム歯車の高い歯数比が、正確なヘッド・テープ間の整列と強い読取信号とを可能にするために必要な非常に緻密な直線分解能を与える。
この発明の実施例をこのように説明したので、この発明の目的が十分に達成されたことがここで認識され、当業者には、この発明の構成上の多くの変形と大きく異なる実施例および応用とがこの発明の精神および範疇から逸脱しないことが理解されるであろう。ここにおける開示および説明は例示的なものにすぎなく、いかなる意味合いにおいても限定的であるとは意図されない。

Claims (10)

1. テープドライブのための読取／書込ヘッド傾斜機構であって、
   回転軸を有する、磁気ヘッドを含む磁気ヘッドアセンブリを含み、回転軸は磁気テープが走行する面と直角をなし、さらに、
   磁気ヘッドアセンブリに取付けられ、回転軸に対してウォーム歯車と一体的に磁気ヘッドアセンブリを回転させるための、ウォーム歯車を含むウォーム歯車アセンブリと、
   前記磁気ヘッドからの信号強度を検出する制御装置と、
   ブラケットに装着され、時間的に連続的なアジマス調整を与えるためのモータアセンブリとを含み、モータアセンブリは、モータと、磁気ヘッドに回転軸に対する回転運動を伝えるためのウォーム歯車と噛み合い係合するウォームとを含み、さらに、
   ブラケットに装着され、ウォーム歯車アセンブリをブラケットに固定するための軸受キャップを含み、
   前記モータアセンブリは、前記制御装置からの入力に従って、より強い信号強度が検出されるようにアジマスを緻密に調整する、ヘッド傾斜機構。
2. ウォーム歯車アセンブリは、一方端が軸受キャップに結合され、他方端がウォーム歯車に結合され、ウォームに常に接触するようウォーム歯車をバイアスしてバックラッシュを除去する捩りばねをさらに含む、請求項１に記載のヘッド傾斜機構。
3. 磁気ヘッドアセンブリは、ヘッドプレートおよび磁気ヘッドが回転軸に対して一体的に回転できるように磁気ヘッドを支持するためのヘッドプレートをさらに含む、請求項１に記載のヘッド傾斜機構。
4. ウォームとウォーム歯車との間の歯数比は１２５である、請求項１に記載のヘッド傾斜機構。
5. ヘッドプレートは、ヘッドの面が磁気テープの走行面に平行であるように磁気ヘッドの天頂を調節するための手段をさらに含む、請求項３に記載のヘッド傾斜機構。
6. 請求項５に記載のヘッド傾斜機構であって、磁気ヘッドの天頂を調節するための手段は、
   ヘッドプレートの両端にその横軸に沿って各々位置する１対のピボットポイントと、
   回転の中心軸から離れてヘッドプレートの長手軸に沿って位置する調節ねじと、
   ヘッドが２つのピボットポイントに対して横軸に沿って旋回可能であるように調節ねじに対して磁気ヘッドをバイアスするための手段とを含み、バイアスするための手段は調節ねじの反対方向に中心軸から離れて位置する、請求項５に記載のヘッド傾斜機構。
7. モータはステッピングモータを含む、請求項１に記載のヘッド傾斜機構。
8. テープドライブのためのヘッド傾斜機構であって、
   回転軸を有する磁気ヘッドアセンブリを含み、回転軸は磁気テープが走行する面と直角をなし、さらに、
   ヘッドプレートおよび磁気ヘッドが回転軸に対して一体的に回転できるように磁気ヘッドを支持するためのヘッドプレートと、
   ヘッドの面が磁気テープと平行であるように磁気ヘッドの天頂を調節するための手段と、
   磁気ヘッドアセンブリに接続され、回転軸に対してウォーム歯車と一体的に磁気ヘッドアセンブリを回転させるための、ウォーム歯車を含むウォーム歯車アセンブリと、
   前記磁気ヘッドからの信号強度を検出する制御装置と、
   ブラケットに装着され、時間的に連続的なアジマス調整を与えるためのモータアセンブリとを含み、モータアセンブリは、磁気ヘッドアセンブリに回転軸に対する回転運動を伝えるためのウォーム歯車と噛み合い係合するウォームを含み、さらに、
   ブラケットに装着され、ウォーム歯車アセンブリをブラケットに固定するための軸受キャップと、
   一方端が軸受キャップに結合され、他方端がウォーム歯車に結合され、ウォームに常に接触するようウォーム歯車をバイアスしてバックラッシュを除去する捩りばねとを含み、
   前記モータアセンブリは、前記制御装置からの入力に従って、より強い信号強度が検出されるように、アジマスを調整する、ヘッド傾斜機構。
9. ウォームとウォーム歯車との間の歯数比は１２５である、請求項８に記載のヘッド傾斜機構。
10. 請求項８に記載のヘッド傾斜機構であって、磁気ヘッドの天頂を調節するための手段は、
    ヘッドプレートの両端にその横軸に沿って各々位置する１対のピボットポイントと、
    回転の中心軸から離れてヘッドプレートの長手軸に沿って位置する調節ねじと、
    ヘッドが２つのピボットポイントに対して横軸に沿って旋回可能であるように調節ねじに対して磁気ヘッドをバイアスするための手段とを含み、バイアスするための手段は調節ねじの反対方向に中心軸から離れて位置する、請求項８に記載のヘッド傾斜機構。

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