JP4950134B2 - 磁気テープ装置 - Google Patents

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、前記磁気テープの幅方向に並んで配されたｎ個（ｎ≧２）のサーボヘッドと、前記ｎ個のサーボヘッドで再生されたｎ個のサーボ信号を所定時間遅延させる遅延手段と、前記遅延手段から出力されるｎ個のサーボ信号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制御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個のサーボヘッドで再生された時間差を有するｎ個のサーボ信号のピークのタイミングが一致するように、前記遅延手段の遅延時間を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のサーボヘッド群１１、データヘッド群１２、第２のサーボヘッド群１３を備えている。

第１のサーボヘッド群１１は、第１のサーボヘッド１１ａ、第２のサーボヘッド１１ｂ、第３のサーボヘッド１１ｃで構成され、それぞれ磁気テープの幅方向（矢印Ｙ方向）に並んで配置されている。サーボヘッド１１ａ〜１１ｃは、同時に通電され、磁気テープに形成されているサーボストライプを読み取ることができる。また、サーボヘッド１１ａ〜１１ｃは、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。サーボヘッド１１ａ〜１１ｃから出力されるサーボ信号は、それぞれ第１のプリアンプ２ａ、第２のプリアンプ２ｂ、第３のプリアンプ２ｃ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のサーボヘッド群１３は、磁気テープに形成されているサーボストライプを読み取ることができる。なお、第２のサーボヘッド群１３は、第１のサーボヘッド群１１と同等の動作を行うため、詳しい説明は省略する。

なお、本実施の形態における「複数のサーボヘッド（ｎ個のサーボヘッド。但しｎ≧２である）」は、同一バンプ上に配され、かつ同一サーボバンドからサーボパターンを読み取ることができるヘッドのことである。したがって、データヘッド１２を挟んで上下それぞれに１個ずつサーボヘッドが配されている構成は、たとえ同一バンプ上に配されていたとしても、本実施の形態における「複数のサーボヘッド」には含まない。また、異なるバンプ上に配され、同一のサーボバンドを読み取る動作を行わない複数のサーボヘッドは、本実施の形態における「複数のサーボヘッド」には含まない。

プリアンプ２ａ〜２ｃは、サーボヘッド１１ａ〜１１ｃから出力されるサーボ信号を増幅する。プリアンプ２ａ〜２ｃにおいて増幅されたサーボ信号は、それぞれ第１の遅延回路３ａ、第２の遅延回路３ｂ、第３の遅延回路３ｃに送られる。

遅延回路３ａ〜３ｃは、プリアンプ２ａ〜２ｃから送られるサーボ信号を所定時間遅延する。遅延回路３ａ〜３ｃにおける遅延時間は、遅延時間制御回路４からの制御により設定される。遅延時間制御回路４で設定される遅延時間は、それぞれの遅延回路３ａ〜３ｃから出力されるサーボ信号のタイミングが一致するような時間である。遅延回路３ａ〜３ｃから出力されるサーボ信号は、加算回路５に送られる。

加算回路５は、遅延回路３ａ〜３ｃ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。

例えば、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の方向に傾斜した第１のストライプ群２１と、第１の方向と反対方向である第２の方向に傾斜した第２のストライプ群２２と、第２のストライプ群２２に続いて形成された第３のストライプ群及び第４のストライプ群とが、磁気テープの長手方向に繰り返して形成されている。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のストライプ群及び第４のストライプ群は、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のストライプ群とは、同一方向に同一角度傾斜している。このようなサーボストライプにおいて、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番目の（ｎ＝１〜４）ストライプと第２のサーボストライプ群２２におけるｎ番目の（ｎ＝１〜４）ストライプとのテープ幅方向の中心における距離をＡＢ（本実施の形態ではＡＢ＝５０μｍ）、その時のストライプ間の距離をａｂ、第１のサーボストライプ群２１におけるｎ番目の（ｎ＝１〜４）ストライプａと第３のサーボストライプ群におけるｎ番目の（ｎ＝１〜４）ストライプｃとの距離を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）／２ｔａｎＹ ・・・（数式１）
ＰＥＳは、上記数式１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。

〔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（ｂ）は、第１のサーボヘッド１１ａで再生されたサーボ信号の波形である。図２（ｃ）は、第２のサーボヘッド１１ｂで再生されたサーボ信号の波形である。図２（ｄ）は、第３のサーボヘッド１１ｃで再生されたサーボ信号の波形である。

第１のサーボヘッド群１１に含まれるサーボヘッド１１ａ〜１１ｃは、図１に示すようにテープ幅方向に並んで配されているため、図２（ａ）に示すようなテープ長手方向に傾斜して形成されたサーボパターンを読み取る場合は、第１のサーボヘッド１１ａは経路ａ１をトレースし、第２のサーボヘッド１１ｂは経路ａ２をトレースし、第３のサーボヘッド１１ｃは経路ａ３をトレースする。したがって、磁気テープが矢印Ａに示す方向に走行していたとすると、第３のサーボヘッド１１ｃが最も早くサーボ信号を再生し（図２（ｄ））、時間Ｄ１後に第２のサーボヘッド１１ｂがサーボ信号を再生し（図２（ｃ））、さらに時間Ｄ２後に第１のサーボヘッド１１ａがサーボ信号を再生する（図２（ｂ））。このように、サーボヘッド１１ａ〜１１ｃのそれぞれから出力されるサーボ信号は、時間的なずれが生じている。なお、時間Ｄ１とＤ２とは同等である（磁気テープの走行速度が一定である場合）。

次に、サーボヘッド１１ａ〜１１ｃから出力されるサーボ信号は、プリアンプ２ａ〜２ｃを介して、遅延回路３ａ〜３ｃに入力される。遅延回路３ａ〜３ｃは、遅延時間制御回路４で設定された遅延時間に基づき、プリアンプ２ａ〜２ｃから出力されるサーボ信号を所定時間遅延させて出力する。本実施の形態では、遅延時間制御回路４は、第１の遅延回路３ａの遅延時間をゼロに設定し、第２の遅延回路３ｂの遅延時間を時間Ｄ３に設定し、第３の遅延回路３ｃの遅延時間を時間Ｄ４に設定している。なお、時間Ｄ１〜Ｄ４は、
Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３
Ｄ４＝Ｄ３×２
の関係にある。

図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ遅延回路３ａ〜３ｃから出力されるサーボ信号である。図３（ａ）に示すように、第１の遅延回路３ａから出力されるサーボ信号は、遅延時間がゼロであるため、図２（ｂ）と同じタイミングのサーボ信号である。また、図３（ｂ）に示すように、第２の遅延回路３ｂから出力されるサーボ信号は、図２（ｃ）に示すサーボ信号から時間Ｄ３遅延されているため、図３（ａ）に示すサーボ信号と同じタイミングとなっている（波形のピークが一致する）。また、図３（ｃ）に示すように、第３の遅延回路３ｃから出力されるサーボ信号は、図２（ｄ）に示すサーボ信号から時間Ｄ４遅延されているため、図３（ａ）に示すサーボ信号と同じタイミングとなっている（波形のピークが一致する）。このように、遅延回路３ａ〜３ｃでサーボ信号を所定時間遅延させることで、サーボヘッド１１ａ〜１１ｃから出力されるサーボ信号の時間的なずれを無くし、波形のピークを一致させることができる。遅延回路３ａ〜３ｃから出力されるサーボ信号は、加算回路５に送られる。

加算回路５は、図３（ａ）〜（ｃ）に示す遅延回路３ａ〜３ｃから出力されるサーボ信号を加算し、図３（ｄ）に示すサーボ信号を生成する。図３（ｄ）に示すように、加算回路５から出力されるサーボ信号は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すサーボ信号が加算されるため、レベルが３倍となる。なお、加算回路５により加算されたサーボ信号のレベルが３倍になるのは、サーボヘッドで第１のストライプ群２１を読み取って得られたサーボ信号３１である。加算回路５から出力されるサーボ信号は、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を所定のスレッショルドレベルＴＨと比較してピーク検出を行い、図３（ｅ）に示すパルスを生成する。スレッショルドレベルＴＨは、第２のストライプ群２２を読み取って得られたサーボ信号３２のピークを検出しないレベルに設定されているため、図３（ｅ）に示すようにパルスはサーボ信号３１に対応したもののみとなる。

一方、サーボヘッド１１ａ〜１１ｃが第２のストライプ群２２（図２（ａ）参照）を読み取る場合は、第１のサーボヘッド１１ａが最も早くサーボ信号を再生し（図２（ｂ））、その後、時間Ｄ５後に第２のサーボヘッド１１ｂがサーボ信号を再生し（図２（ｃ））、さらに時間Ｄ６後に第３のサーボヘッド１１ｃがサーボ信号を再生する（図２（ｄ））。このように、サーボヘッド１１ａ〜１１ｃのそれぞれから出力されるサーボ信号は、時間的なずれが生じている。なお、時間Ｄ５とＤ６とは同等である。

次に、サーボヘッド１１ａ〜１１ｃから出力されるサーボ信号は、プリアンプ２ａ〜２ｃを介して、遅延回路３ａ〜３ｃに入力される。遅延回路３ａ〜３ｃは、遅延時間制御回路４で設定された遅延時間に基づき、プリアンプ２ａ〜２ｃから出力されるサーボ信号を所定時間遅延させて出力する。本実施の形態では、遅延時間制御回路４は、第１の遅延回路３ａの遅延時間をＤ７に設定し、第２の遅延回路３ｂの遅延時間を時間Ｄ８に設定し、第３の遅延回路３ｃの遅延時間をゼロに設定している。なお、時間Ｄ５〜Ｄ８は、
Ｄ５＝Ｄ６＝Ｄ８
Ｄ７＝Ｄ８×２
の関係にある。

図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ遅延回路３ａ〜３ｃから出力されるサーボ信号である。図４（ａ）に示すように、第１の遅延回路３ａから出力されるサーボ信号は、図２（ｂ）に示すサーボ信号から時間Ｄ７遅延されているため、図４（ｃ）に示すサーボ信号と同じタイミングとなっている（波形のピークが一致する）。また、図４（ｂ）に示すように、第２の遅延回路３ｂから出力されるサーボ信号は、図２（ｃ）に示すサーボ信号から時間Ｄ８遅延されているため、図４（ｃ）に示すサーボ信号と同じタイミングとなっている（波形のピークが一致する）。また、図４（ｃ）に示すサーボ信号は、遅延時間がゼロであるため、図２（ｄ）と同じタイミングのサーボ信号である。このように、遅延回路３ａ〜３ｃでサーボ信号を所定時間遅延させることで、サーボヘッド１１ａ〜１１ｃから出力されるサーボ信号の時間的なずれを無くし、波形のピークを一致させることができる。遅延回路３ａ〜３ｃから出力されるサーボ信号は、加算回路５に送られる。

加算回路５は、図４（ａ）〜（ｃ）に示す遅延回路３ａ〜３ｃから出力されるサーボ信号を加算し、図４（ｄ）に示すサーボ信号を生成する。図４（ｄ）に示すように、加算回路５から出力されるサーボ信号は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すサーボ信号が加算されるため、レベルが３倍となる。なお、加算回路５により加算されたサーボ信号のレベルが３倍になるのは、サーボヘッドで第２のストライプ群２２を読み取って得られたサーボ信号３２である。加算回路５から出力されるサーボ信号は、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を所定のスレッショルドレベルＴＨと比較してピーク検出を行い、図４（ｅ）に示すパルスを生成する。

信号処理回路６は、図３（ｅ）に示すパルスと図４（ｅ）に示すパルスとに基づき、前述の数式１を用いてＰＥＳの算出を行う。図５（ａ）は、図２（ａ）に示すストライプの構成を示し、図５（ｂ）は、図３（ｅ）に示すパルスと図４（ｅ）に示すパルスとを合成したものである。図５に示すように、第１のストライプ群２１に基づいて得られたパルスと、第２のストライプ２２に基づいて得られたパルスは、それぞれ第２のサーボヘッド１１ｂで再生されたサーボ信号のタイミングから時間Ｄ遅れているため、そのパルスのタイミングを計測し、数式１を用いてＰＥＳを算出することができる。

次に、サーボヘッド１１ａ〜１１ｃの具体的な配置例について説明する。

図６に示すように、ＬＴＯ１規格の場合、サーボバンドのテープ幅方向寸法Ｌ１は１８６μｍである。このようなサーボバンドにおいてサーボポジション（サーボヘッドにより正規にトレースされる位置）は、ｓｐ０〜ｓｐ５に示すように６カ所存在する。サーボポジションｓｐ０とｓｐ５との間隔Ｌ２は、約１３７．５μｍであるため、サーボポジションｓｐ０とサーボバンド上端との間隔、およびサーボポジションｓｐ５とサーボバンド下端との間隔は、それぞれ約２４．２５μｍとなる。したがって、本実施の形態のように３個のサーボヘッドを搭載する場合は、２０μｍ程度の間隔で３個のサーボヘッドを配置することによって、３個のサーボヘッドのうちの中央のサーボヘッドがサーボポジションｓｐ０〜ｓｐ５のいずれをトレースしていたとしても、３個のサーボヘッドが同一サーボバンドのストライプを読み取ることができる。なお、３個のサーボヘッドの間隔（２０μｍ程度）は一例であり、例えばサーボバンドの幅寸法Ｌ１が１８６μｍよりも大きくなると、サーボヘッドの間隔を広げることができる。

〔３．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、３個のサーボヘッド１１ａ〜１１ｃを備え、サーボヘッド１１ａ〜１１ｃのそれぞれから出力されるサーボ信号を波形のピークが一致するように遅延回路３ａ〜３ｃで遅延し、遅延し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３倍にすることができる。また、Ｓ／Ｎ比を√３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。

なお、本実施の形態では、サーボヘッドの個数ｎを「３」としたが、ｎ≧２であればよい。但し、同一サーボバンドをトレース可能であることが条件である。

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で加算する構成としたが、遅延回路３ａ〜３ｃ及び加算回路５に代えて、アナログ／デジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）を備える構成としてもよい。すなわち、Ａ／Ｄ変換回路は、サーボヘッドで再生されたサーボ信号をデジタルデータに変換し、信号処理回路に出力する。信号処理回路は、Ａ／Ｄ変換回路から出力されるデジタルデータに基づきＰＥＳ（トラッキング情報）を生成する。

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）〜（ｄ）はサーボヘッドから出力されるサーボ信号の波形図 （ａ）〜（ｃ）は遅延回路から出力されるサーボ信号の波形図、（ｄ）は加算回路から出力されるサーボ信号の波形図、（ｅ）は信号処理回路から出力されるパルスを示す波形図 （ａ）〜（ｃ）は遅延回路から出力されるサーボ信号の波形図、（ｄ）は加算回路から出力されるサーボ信号の波形図、（ｅ）は信号処理回路から出力されるパルスを示す波形図 （ａ）はサーボストライプの構成を示す模式図、（ｂ）は信号処理回路から出力されるパルスを示す波形図 サーボヘッドの間隔について説明するためのサーボバンドの模式図

符号の説明

１ ヘッドユニット
１１ 第１のサーボヘッド群
１１ａ 第１のサーボヘッド
１１ｂ 第２のサーボヘッド
１１ｃ 第３のサーボヘッド
２ａ，２ｂ，２ｃ 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、
   前記磁気テープの幅方向に並んで配されたｎ個（ｎ≧２）のサーボヘッドと、
   前記ｎ個のサーボヘッドで再生されたｎ個のサーボ信号を所定時間遅延させる遅延手段と、
   前記遅延手段から出力されるｎ個のサーボ信号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制御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個のサーボヘッドで再生された時間差を有するｎ個のサーボ信号のピークのタイミングが一致するように、前記遅延手段の遅延時間を制御する、磁気テープ装置。

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