JP4787354B2 - テープを巻くためのリールおよびテープカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は包括的には、テープを巻くためのリールおよびテープカートリッジに関する。より特定的には、本発明はテープをリールに巻く際にテープが均一的に積重ねられるようにする低コストのテープリールおよびテープカートリッジに関する。

発明の背景 磁気テープは、データ消去性、低コストのデータ記憶、高速データ能力、高い容積効率および再利用性が求められるコンピュータシステムにおける、データ記憶のために用いられる。磁気テープは、オープンリール、テープカートリッジおよびカセットを含む。以前は磁気テープを収容するのに最もよく用いられた容器はオープンリールであった。３０年以上にわたり、テープを巻くハブとテープエッジを保護するフランジとからなる簡単なリールが用いられている。しかしながら、さらなるテープ保護、および人間の介入を減じることが必要となり、テープカートリッジおよびカセットが使用されるようになった。カートリッジとは、機械使用可能な容器内のテープの単一のリールのことであり、カセットは、巻取リールおよび供給リールを含む。巻取リールは、磁気テープドライブにおいて、情報をテープに書込むまたはテープから読取る間に、テープをテープカートリッジまたはリールから巻取るのに使用される。

テープ上の平行のトラックを使用することによって、大量の情報を記録してテープで高速データ能力を達成する必要が満たされた。トラック数が多いほどより多くの情報をテープに記憶させることができる。したがって、より多くのトラックに対処するためにテープ上のトラック間隔は減少し続けている。その結果、所望のトラックが正確に読取／書込ヘッド上で位置決めされることを確実にするために、テープが読取／書込動作中にヘッド上を通過する際の横方向のテープの運動を制御することが非常に重要になっている。

動作中テープは供給リールと巻取リールとの間を移動する際に、正確な態様で読取／書込ヘッド上で案内されねばならない。テープが過剰に横方向に運動することは望ましくない。横方向のテープの運動とは、テープがヘッドを通過する際の所定の縦の運動方向に垂直の、テープの望ましくない（同一面の）ピーク−ピーク距離（peak-to-peak distance）として定義される。テープの横方向の運動は、テープ上のトラックの最小幅およびトラック間の最小間隔を決定する際の大きな制限要因となる。したがって横方向のテープの運動が減少すれば、テープ上により多くのトラックをストアすることができそれに従ってテープ密度が増大する。

横方向のテープの運動を最小にする１つの方策は、本願の譲受人と同一人に譲渡される特許文献１（米国特許第５，４１４，５８５号）に開示されたようなテープガイドシステムを用いることである。この方策では、テープがその走行経路を流れている際の横方向のテープの運動を最小にする６つのローラガイドを使用する。このようなテープガイドシステムの欠点は、低コストのテープドライブについてはコストの面で有効ではないことである。

他の方策としては、供給リールおよび巻取リール双方でテープが均一に積上げられることを確実にすることである。図１からわかるように、個々のループが積上げられるにつれて、テープがリールのまわりに巻かれるときに横方向に左右にずれて不均一に積上げられている。テープが不均一に積上げられると、テープが読取／書込ヘッドを通過する際に横方向に運動することになる。

テープがリールに巻かれるときには、巻取済みのテープの外面と巻かれようとするテープとの間に空気が入り込む傾向がある。空気が入り込むとテープが不均一に巻かれやすくなる。巻取られるテープ間に空気が入らないようにするためには、テープ張力を増大させて入り込んだ空気を「圧搾」すればよい。しかしながら、テープ張力を増大させるとテープおよびヘッドが摩滅し、したがって薄いテープを使用する際には有効でないかまたは好ましくない。

本願の譲受人と同一人に譲渡される特許文献２（米国特許第５，４７４，２５３号）では、楔型リールを用いて均一的なテープの積上げに成功している。図２に示されるように、リールは、ハブに隣接する場所で最小であり、回転軸から外向きに延びる放射方向におけるフランジの外周の端部で最大になる距離だけ離された対向する面を有するフランジを備える。さらに、この対向する面の間隔はまた、回転軸のまわりの等しい距離の経路に沿い最小から最大へと増大する。このタイプのリールでは、生産の設定において正確なテーパおよび精度が必要である。したがって低コストのテープドライブには適切ではない。
このように、正確な高密度のテープガイドに適した低コストのテープリールが求められているが未だに得られていない。

米国特許第５，４１４，５８５号 米国特許第５，４７４，２５３号

本発明は、テープドライブにおける読取／書込動作中にテープを制御して均一的に積重ねて、読取／書込動作中の横方向のテープの運動を減じるための装置である。本発明は、ハブと、ハブの両側に設けられた２つのフランジとを含む。フランジの面は対向しかつハブから外向きに延在する。さらに、フランジはテープがハブのまわりに巻かれる際にハブを中心として旋回可能な少なくとも１つの放射状部分を含む。各放射状部分は各フランジから切取られた２つの溝により定められる。溝はハブ近くからフランジの外側の端部に向かって延在する。リールはまた、放射状部分間でハブに定められたばね部を含む。ばね部は、テープがハブに巻かれる際にテープから加わる力を吸収することによって、放射状部分を互いに向かって旋回させる。動作中、テープがリールに巻かれるときに、ハブに加えられる力により、放射状部分はテープエッジに対して旋回し、テープエッジとの接触を保ち、テープが確実に均一に積重なるようにする。このような配置を用いると、横方向のテープの運動を最小に抑えることによって、磁気テープ媒体にストアされるデータトラックの数を増大させることができる。

先行技術によるテープリールにおける非均一的なテープの積重ねを示す側面断面図である。 先行技術による楔型テープリールの側面図である。 本発明に従う、テープドライブ装置において示された供給リールおよび巻取リールの平面図である。 本発明に従う適応フランジテープリールの平面図である。 図４ａの適応フランジリールの側面断面図である。 図３のテープリールの立面側面図である。 図３のテープリールの立面側面図である。 リールおよびフランジ部分の寸法を示す立面側面図である。 図３のテープリールの他の立面側面図である。 図６ａに示した切抜きの寸法を詳細に示す部分図である。 図６ａの切抜きに関する弾性部材の場所を示す、図６ａの他の部分図である。 図３のテープリールの側面断面図であり、均一に積重ねられたテープを示している。

本発明は、８インチの形状ファクタのテープドライブの生産コストを全体として減少させる低コストのテープリールに向けられたものである。同時に、本発明はテープヘッドに関する横方向のテープの運動量を最小にして、トラックの幅をより狭くしかつ間隔をより小さくして、テープにストアされるトラック数の増大を可能にする。

本発明に従い、磁気テープドライブにおいて、情報をテープに書込むまたはテープから読取る間、供給および巻取リールを用いてテープを巻取る。図３に示すように、テープドライブ１００は、テープ１１０が巻かれた供給リール１０１と、ローラ１１１と、読取／書込ヘッド１１２と、巻取リール１０２とを含む。供給リール１０１は取外し可能なカートリッジ１１５内に回転可能に載置される。
読取／書込動作中、テープ１１０は巻取リール１０２または供給リール１０１から解かれ、ローラ１１１はテープ１１０が読取／書込ヘッド１１２上を通過する際に案内し、テープは他方のリールに１ループずつ次々に積重ねられ、半径が増大する。説明を簡潔にするために、本発明は供給リール１０１について説明される。同じ原理が巻取リール１０２に適用される。

次に図４ａを参照して、本発明に従う適応フランジテープリール１０の平面図が示される。リール１０は、ハブ５０の両端部で規定される下部フランジ２０と上部フランジ３０とを含む。ハブ５０は図４ａに示すように円筒形状であるが、他の形状であってもよい。フランジはテープ１１０の公称幅よりもわずかに大きな距離だけ横方向に離されている。さらに図４ａに示すように、フランジおよびハブはポリカーボネート材料から形成される。しかしながら、ポリカーボネートと同様またはそれよりも高いスチフネスを有する他の工学技術材料をその代わりに用いてもよい。

図５ａに示すように、下部フランジ２０は、フランジ２０から切取られて放射状部分２７を規定する２つの放射方向に延在する溝２１および２２を含む。溝２１および２２は各々、ハブ５０からフランジ２０の外側の端部２９に向かい延在する。同様に、上部フランジ３０は、上部フランジ３０から切取られて放射状部分３７を規定する２つの放射方向に延在する溝３１および３２を含む。溝３１および３２は図５ａおよび５ｂに示すようにハブ５０により近く延在しているため、上部フランジの溝の長さＬ２は下部フランジ２０の溝の長さＬ１よりも大きい。ある実施例では、Ｌ２は２．５５３ｃｍであり、Ｌ２は２．６５４ｃｍである。図５ｃに示した実施例では、各フランジの溝は互いに関しおよそ５６°離されている。リールの直径は約９．４７４ｃｍである。後で述べるように、放射状部分２７および３７は、テープがハブに巻かれる際にハブ５０に関し偏向しテープエッジと接触して確実に均一に積重ねられるようにする。図７を参照して、上部フランジ３０がハブ５０と一体化される一方で、下部フランジ２０は適切な手段たとえば溶融によりハブ５０に固定されることがわかる。上部フランジ３０はハブとともに成形されているため、放射状部分３７の剛性は放射状部分２７の剛性よりも大きい。したがって、溝３１および３２を長くすることによりこの高い剛性を補償して、放射状部分２７および３７双方が同じ振幅で同時に偏向できるようにしている（このことについては以下で説明する）。

図４ｂは、リール１０の断面図である。図示のとおり、フランジ２０および３０の断面は先細りになっており、外径での厚みは内径での厚みよりも小さい。ある好ましい実施例
では、下部フランジ２０の断面の厚みは外径でＴ１＝１．５２４ｃｍであり、内径でＴ２＝０．１６７６ｃｍである。同様に、上部フランジ３０は外径の厚みＴ３＝１．６５１ｃｍおよび内径の厚みＴ４＝０．２０３２ｃｍとして規定される。フランジの内面２０ａおよび３０ａは、フランジの外径で、約１．７６３ｃｍという距離Ｓ１だけ離されている。放射状部分２７および３７の内面２７ａおよび３７ａは、偏向していない状態では、外径でおよそ１．７６３ｃｍというＳ２だけ離されている。

図６ａを参照して、ハブ５０は、ハブ５０における「Ｉ」字型の切抜き５５によって規定されるばね部５５ａおよび５５ｂを含む。ばね部は、放射状部分２７および３７の間で規定され、切抜き５５下の弾性部材５９を含む。図６ｃに示すように、弾性部材５９の厚みが、ばね部５５ａおよび５５ｂをハブ面５０ａから離れるようにバイアスする。

図６ｂには切抜き５５の詳細が示される。図示のとおり、切抜き５５は好ましくはおよそ０．１５７５ｃｍの厚みＷを有する「Ｉ」字型の切抜きにより規定される。結果として生じるばね部５５ａおよび５５ｂの長さＬはおよそ１．７１７ｃｍであり幅ｄはおよそ０．８８９ｃｍである。

動作中、テープの各ループがハブのまわりに巻かれる際、巻かれたテープによって同心の放射方向の力Ｆがハブ５０に対して加えられる。放射方向の力Ｆは巻かれたテープのループが加わるごとに増大するため、テープがハブ５０に巻かれてすべて積重ねられたとき、力Ｆはテープのループが１つ巻かれたときよりも大きい。力Ｆが増大するにつれて、ばね部５５ａおよび５５ｂはより大きく弾性部材５９に対してバイアスされる。弾性部材５９の弾性が力Ｆを「吸収し」、ばね部５５ａおよび５５ｂが偏向できるようにする。ばね部５５ａおよび５５ｂの偏向が放射状部分２７および３７それぞれに伝達され、放射状部分２７および３７は互いに向かって偏向する。したがって、テープがリールにより積重ねられるにつれて、放射状部分２７および３７は、互いに向かってより近くに、かつ対向するテープの積重ねのエッジに対して偏向する。

図７は、巻取られたテープがすべて積重ねられたことにより放射方向の力Ｆがハブ５０に対し加わった際の、放射状部分２７および３７のテープ６０のエッジに対する偏向を示す。図示のように、フランジが先細りにされていることにより、偏向した放射状部分２７および３７の内側の面２７ａおよび３７ａは最終的にテープの積重ねのエッジと並列の関係になる。このことにより内側の面２７ａおよび３７ａ各々はテープの積重ね全体と接触可能であり、テープは確実に均一に積重ねられる。図示のようにこの位置では、内側の面２７ａおよび３７ａはおよそ１．３００ｃｍという距離Ｓ２だけ離されている。なお、フランジ２０および３０の残りの部分はテープの積重ねとは接触していない。したがってフランジ２０および３０の内面２０ａおよび３０ａは約１．７６３ｃｍという距離Ｓ１だけ外径部分では離れたままである。

逆に、テープがハブから巻取られるときには、ばね部５５ａおよび５５ｂならびに放射状部分２７および３７は次第に、図４ｂに示すように「巻かれていない」位置へと戻る。

好ましくは、ばね部５５ａおよび５５ｂの寸法は、テープがハブに巻かれていくにつれて放射状部分２７および３７が次第に偏向し、テープの両端との接触を保ち、確実にテープが均一的に積重ねられるように、定められる。たとえば、ある好ましい実施例では、上部フランジの放射状部分３７の偏向の振幅とハブに巻かれたテープの量との関係は以下のように表わされることが観察に基づいて示されている。

Ｒ＝０．６９４−［Ｔ×（０．０６８）］
式中Ｒは放射状部分３７の偏向の大きさを表わし、Ｔはハブに積重ねられたテープの割
合を表わし、０．６９４は上記のようにハブにテープが巻かれていないときの内面２７ａおよび３７ａ間の外径での距離を表わす。

さらに、放射状部分の偏向の大きさとばね部の偏向との関係が以下のように表わされることが観察上わかっている。

ＤＳ＝（０．２１）×Ｒ
式中ＤＳはばね部５５ａおよび５５ｂの偏向の大きさを表わし、Ｒは上記で定義付けたとおりである。

したがって、ばね部の偏向の大きさとハブに巻かれたテープの量との関係もまた以下のようにして表わされる。

ＤＳ＝０．１４６−［Ｔ×（０．０１４３）］
式中ＤＳおよびＴは上記で定義付けたとおりである。

本発明は、テープを均一的に積重ねてテープのみがフランジの放射状部分２７および３７と接触するようにすることによってテープエッジの摩耗を減じる、低コストのリールを提供する。

当業者にとっては、本発明の精神から逸脱せずに、好ましい実施例の上記説明を考察することにより多くの変更および変形が明らかになるであろう。本発明の範囲については以下のクレームによってより具体的に指摘される。本明細書中の記載および開示は例示にすぎず、以下のクレームによってより具体的に指摘される本発明の範囲を限定するものではないと考えられるべきものである。

１０ リール、２０，３０ フランジ、２７，３７ 放射状部分、５０ ハブ、１００
テープドライブ、１０１ 供給リール、１０２
巻取りリール、１１１ ローラ、１１５ カートリッジ。

Claims (15)

1. テープを巻くためのリールであって、前記リールは、
   回転軸を中心として回転可能に配置されたハブと、
   ２つのフランジとを含み、各フランジは外面および内面を有し、前記２つのフランジは、前記ハブを挟んで対向し、かつ前記回転軸に沿って間隔が置かれた関係にあり、前記２つのフランジそれぞれの内面は対向し、前記２つのフランジは、前記内面間の距離が徐々に増大するように外向きに延在し、
   前記２つのフランジの各々は、変形可能な放射状部分を少なくとも１つ含み、前記放射状部分は、テープエッジに接した状態で変形可能であり、前記リールはさらに、
   各前記変形可能な放射状部分に隣接して前記ハブ上に変形可能なばね部を含み、前記ばね部は、テープが前記ハブの上に巻かれる際に前記ハブに加えられる半径方向の力によって変形し、
   より多くのテープがハブに巻かれるにつれて、前記ばね部の変形が増加し、テープが均一に積み上げられるように、各前記放射状部分の対向するフランジに向かう変形が増加する、リール。
2. 前記半径方向の力により、前記２つの放射状部分が互いに向かって変形し、テープがハブに完全に巻かれたときに各前記放射状部分の内面は互いに平行となり、かつ、各前記放射状部分の内面は巻かれたテープの対応する両端に接する、請求項１に記載のリール。
3. 前記放射状部分はテープがリールから解かれる際に変形されていない位置へと戻る、請求項１に記載のリール。
4. テープドライブにテープを供給するとともに前記テープドライブからテープを巻取るテープカートリッジであって、
   回転軸を中心として回転可能に配置され、前記回転軸と同心状の円筒形のハブと、
   前記ハブの対向する両端から半径方向に外向きに延在し、かつ前記回転軸の方向に間隔を置いて配置された、２つのフランジとを含み、前記２つのフランジそれぞれの内面は対向し、前記２つのフランジは、前記内面間の距離が徐々に増大するように外向きに延在し、
   各前記フランジは、１つの放射状部分を含み、前記放射状部分は、テープが前記ハブに巻かれる際にテープエッジと接触して変形することが可能であり、
   前記テープカートリッジはさらに、各前記変形することが可能な放射状部分に隣接して前記ハブ上に規定された変形可能なばね部をさらに含み、前記ばね部は、テープが前記ハブに巻かれる際に前記ハブに加えられる半径方向の力によって変形し、
   より多くのテープがハブに巻かれるにつれて、前記半径方向の力のうちの前記変形することが可能なばね部に作用する力によって、各前記放射状部分は、テープがリールに完全に巻かれたときに前記フランジのそれぞれの内面が前記テープエッジと接触するように、前記ばね部の変形を増加させて、各放射状部分の対向するフランジへ向かう変形を増加させる、テープカートリッジ。
5. 前記変形可能なばね部が、前記ハブに設けられた切抜きを含む、請求項４に記載のテープカートリッジ。
6. 前記変形可能なばね部が、Ｉ字型に切抜き形成される、請求項４に記載のテープカートリッジ。
7. 前記変形可能なばね部の下方に配置された弾性部材をさらに備え、前記弾性部材は、前記変形可能なばね部を、前記ハブの表面から離すようにバイアスする、請求項４に記載のテープカートリッジ。
8. 前記変形可能なばね部は、テープが前記ハブの上に巻かれる際にテープから前記ハブに対して加えられる、前記ハブと同心の半径方向の力によって、変形可能である、請求項４に記載のテープカートリッジ。
9. テープがさらに前記ハブの上に巻かれると、
   前記ハブに対して加えられる前記半径方向の力が増し、
   前記変形可能なばね部の変形が増し、
   少なくとも１つの変形可能な放射状部分の変形が増す、請求項４に記載のテープカートリッジ。
10. 前記半径方向の力により、前記２つの放射状部分が互いに向かって変形し、テープがハブに完全に巻かれたときに各前記放射状部分の内面は互いに並列関係にあり、かつ、前記放射状部分の内面は巻かれたテープの対応する両端に接し、
    テープが前記テープカートリッジから解かれる際に、弾性部材の弾性によって、前記放射状部分は変形されていない位置に戻る、請求項４に記載のテープカートリッジ。
11. 前記変形可能なばね部が、前記ハブに設けられた切抜きを含む、請求項１に記載のリール。
12. 前記変形可能なばね部が、Ｉ字型に切抜き形成される、請求項１に記載のリール。
13. 前記変形可能なばね部の下方に配置された弾性部材をさらに備え、この弾性部材が、前記変形可能なばね部を、前記ハブの表面から離れる方向に付勢する、請求項１に記載のリール。
14. 前記変形可能なばね部は、テープが前記ハブの上に巻かれる際にテープから前記ハブに対して加えられる、前記ハブと同心の半径方向の力によって、変形可能である、請求項１に記載のリール。
15. テープがさらに前記ハブの上に巻かれると、
    前記ハブに対して加えられる前記半径方向の力が増し、
    前記変形可能なばね部の変形が増し、
    少なくとも１つの変形可能な放射状部分の変形が増す、請求項１に記載のリール。

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