JP5133124B2

JP5133124B2 - 磁気テープ装置

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Publication number: JP5133124B2
Application number: JP2008118602A
Authority: JP
Inventors: 真男藤田; 定久世
Original assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Current assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2028-04-30
Also published as: JP2009271951A

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。また、そのような磁気テープ装置に搭載される磁気ヘッド装置に関する。また、そのような磁気テープ装置で情報を記録または再生可能な磁気テープに関する。

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。また、磁気テープを大容量化するためには、磁気テープに記録する信号の記録波長を短くして、磁気テープの長手方向の記録密度を高くする方法がある。このような方法では、磁気ヘッドと磁気テープ磁性面との間隙（スペーシング）を小さくする必要があり、そのために磁性面の表面平滑性Ｒａの値を小さくし、表面を平滑にする必要がある。また、磁気テープの記録トラック幅を狭くすることで、磁気テープの幅方向の記録密度を高くする方法（高記録密度化技術）なども考えられる。

磁気テープの高記録密度化技術を採用することにより記録トラック幅が狭くなると、データの再生時などにおける磁気テープの幅方向の位置変動によって、磁気ヘッドが記録トラックを正確に追従できなくなり、エラーを起こしやすくなる。そこで、従来では、磁気テープの製造時に、磁性層あるいはバックコート層にサーボ信号を記録し、そのサーボ信号によるヘッドトラッキングサーボを用いたシステム（サーボ方式を有するシステム）が主流になっている。

サーボ方式には、磁気サーボ方式と光学サーボ方式がある。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応じて、磁気ヘッド（少なくともデータ記録用ヘッドとデータ再生用ヘッドとを含む）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及び２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号公報米国特許第６，２２６，６８８号明細書

しかしながら、特許文献に開示された構成では、磁気テープにおいて速度変動が生じた場合、サーボヘッドで再生されるサーボ信号の間隔が変動する。従来の磁気テープ装置では、このようなサーボ信号の間隔の変動をＬＴＭ（磁気テープの幅方向への走行位置変動）が発生したと誤認識して、実際にはＬＴＭが生じていないにもかかわらず、磁気ヘッドをテープ幅方向に移動させてしまう誤動作が生じる問題があった。以下、その誤動作について具体的に説明する。

磁気テープの厚さを薄くしたり、磁性面を平滑化したりすると、磁気テープは、カートリッジ内のリールに巻き回された状態で互いに当接している表面（磁性層側の面）と裏面（バックコート層側の面）との間の摩擦が、従来よりも高くなる。磁気テープの表面と裏面との間の摩擦が高くなると、磁気テープをリールから巻き出す際に磁気テープの表裏がスムーズに剥がれなかったり（貼り付き現象）、磁気テープの表裏が擦れ合うことにより生じる静電気が帯電することにより磁気テープをリールから巻き出す際に磁気テープの表裏がスムーズに剥がれなかったりする。これにより、磁気テープのテンション変動や移送速度の変動が生じやすくなり、磁気テープを安定走行させることができない。

図９は、従来の磁気テープ装置の構成を示す模式図である。図９に示すように、カートリッジ１１内に配されたリール１２から矢印Ｂに示す方向に巻き出された磁気テープ５は、磁気ヘッド１０２、ガイドローラー３及び４に当接し、装置側のドライブリール１に巻き回される。ドライブリール１は、モータなどの駆動手段により矢印Ａまたはその逆方向に回転駆動され、回転駆動することにより磁気テープ５を矢印Ｂまたはその逆方向に移送させることができる。図中の符号５ａ及び５ｂは、それぞれガイドローラー４とリール１２との間における磁気テープ５の位置を示す。

図９において、磁気テープ５が表面平滑化に伴い高摩擦化すると、図示のように磁気テープ５のリール１２から巻き出される部分において磁気テープ５の表裏が貼り付くことがある。このような状態では、磁気テープ５の表裏が剥離する位置が矢印Ｇに示す方向あるいはその逆方向に変動し、磁気テープ５におけるガイドローラー４とリール１２との間の部分は、符号５ａに示す位置と符号５ｂに示す位置との間で位置変動が生じることがある。このように、磁気テープ５の位置変動が生じると、磁気テープ５にかかるテンションが変動し、これに伴い磁気テープ５の移送速度が変動する。例えば、磁気テープ５が位置５ａにある状態で、剥離位置が急激に矢印Ｇに示す方向へ移動したとすると、磁気テープ５にかかるテンションが急激に緩み、磁気テープ５の移送速度が一時的に上昇し、磁気ヘッド１０２に接している磁気テープ５の位置Ｆ１が位置Ｆ３に急激に移動する現象が発生する。このように従来の構成では、磁気テープを安定走行できないという問題があった。

図１０は、磁気テープの速度変動を説明するための図である。図１０（ａ）は、磁気テープ５の移送速度の変化を示し、図１０（ｂ）は磁気テープ５に記録されているサーボパターンを示し、図１０（ｃ）は図１０（ｂ）に示すサーボパターンをサーボヘッドで読み取り再生されたサーボ信号の波形を示す。図１１は、磁気テープにＬＴＭが生じている時のサーボパターン及びサーボ信号波形を示す。なお、図１１では、実際は磁気テープにＬＴＭが生じているが、説明をわかりやすくするために、相対的に磁気ヘッドのトレース位置（破線Ｖ２）が磁気テープの幅方向に変動するものとして図示している。また、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）に示すストライプａ及びｂは、実際はそれぞれ互いに平行な５本のストライプで構成されているが、図示を簡略している。また、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）に示すストライプｃ及びｄは、実際はそれぞれ互いに平行な４本のストライプで構成されているが、図示を簡略している。

図１０（ｂ）に示すように略「ハ」の字状に傾斜したストライプで構成されているサーボパターンに対して、破線Ｖ１に示す位置をサーボヘッドがトレースすると、図１０（ｃ）の実線で示すサーボ信号が得られる。しかし、図９に示すように磁気テープ５が位置５ａから位置５ｂに移動すると、その移動時において図１０（ａ）に示すように磁気テープ５の移送速度が一時的に上昇し、サーボヘッドで再生されるサーボ信号の位相がずれてしまう。例えば、サーボヘッドがストライプｂの近傍に位置している時に磁気テープの速度が一時的に上昇すると、サーボヘッドはストライプｂに示すタイミングではなく、ストライプｂ１に示すタイミングでサーボパターンが読み取られることになる。よって、図１０（ｃ）に示すように、本来のサーボ信号Ｓ２のタイミングよりも、時間ｗ１だけ早いタイミングでサーボ信号Ｓ１が再生される。以降、サーボヘッドにおいて、ストライプｃ，ｄに示すタイミングからそれぞれ時間ｗ１だけ早いストライプｃ１，ｄ１に示すタイミングでサーボ信号が再生される。なお、図１０（ｂ）におけるストライプｂ１，ｃ１，ｄ１は、実際に磁気テープ５に形成されているストライプではなく、ストライプｂの再生タイミングのずれを説明するために仮想的に示したストライプである。

図１０（ｂ）に示すサーボパターンを用いたトラッキングサーボは、ストライプａとストライプｂとを読み取ることにより再生されるサーボ信号の時間間隔ａｂ、およびストライプａとストライプｃとを読み取ることにより再生されるサーボ信号の時間間隔ａｃとの比により、磁気ヘッドのテープ幅方向における現在位置を検出し、磁気ヘッドが磁気テープにおける正規のトラックをトレースするように磁気ヘッドのテープ幅方向の位置を可変制御している。一方、磁気テープが幅方向にＬＴＭを生じた場合、例えばサーボヘッドは磁気テープ５に対して図１１（ｂ）における破線Ｖ２に示す経路をトレースすることになる。この場合、ストライプａ及びｂに基づき再生されるサーボ信号の時間間隔ａｂ２は、経路Ｖ１の時の時間間隔ａｂよりも短くなる。また、ストライプａ及びｃに基づき再生されるサーボ信号の時間間隔ａｃ２は、経路Ｖ１の時の時間間隔ａｃよりも長くなる。したがって、時間間隔ａｂ２及びａｃ２の比に基づき算出されるＰＥＳ（Position Error Signal）の値は、時間間隔ａｂ及びａｃの比に基づき算出されるＰＥＳの値よりも絶対値が大きくなるために、磁気テープ装置では、ａｂ２及びａｃ２の比に基づき算出されるＰＥＳの値がゼロに近づくように、磁気ヘッドをテープ幅方向へ移動させるよう制御する。

したがって、従来の磁気テープ装置では、ストライプｂに基づくサーボ信号が、磁気テープ５の速度変動によって図１０（ｃ）のサーボ信号Ｓ１に示すタイミングで再生された場合、図１１に示すようなＬＴＭが生じたと誤認識して、磁気ヘッドをテープ幅方向へ移動させてしまう。図１０（ｃ）に示す現象は、磁気テープの速度変動が原因で生じており、磁気テープの幅方向の位置変動は生じていないにも関わらず、磁気ヘッドをテープ幅方向へ移動させてしまうと、ＰＥＳが悪化してしまうという問題がある。

なお、ＰＥＳとは、サーボトラックに形成されたストライプのテープ幅方向の中心から、現在のサーボヘッドのトレース位置までの距離を表す。また、ＰＥＳは、ストライプの傾斜角をＹ（本実施の形態ではＹ＝６°）、ストライプのテープ幅方向の中心におけるａｂ間の距離をＡＢ（本実施の形態ではＡＢ＝５０μｍ）、ストライプａとストライプｂとの距離をａｂ、ストライプａとストライプ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）
この状態から、図９に示すように磁気テープ５の速度変動が生じた場合、距離ａｂが距離ａｂ１に変化し、距離ａｃが距離ａｃ１に変化する。よってＰＥＳ_Vは、
ＰＥＳ_V＝（ＡＢ−（ａｂ１／ａｃ１）×１００）／２ｔａｎＹ・・・（数式２）
に基づいて算出することができる。一方、図１０に示すように磁気テープ５にＬＴＭが生じた場合、ストライプａ〜ｃにおけるタイミングａ、ｂ２、ｃ２でＰＥＳを算出することになり、距離ａｂは距離ａｂ２に変化し、距離ａｃは距離ａｃ２に変化する。よってＰＥＳ_LTMは、
ＰＥＳ_LTM＝（ＡＢ−（ａｂ２／ａｃ２）×１００／２ｔａｎＹ・・・（数式３）
に基づいて算出することができる。数式２と数式３とを参照すると、いずれもストライプａｂ間とａｃ間において距離変化が生じて、ＰＥＳが生じている。従来の磁気テープ装置におけるヘッドコントローラーでは、発生したＰＥＳが磁気テープ５の速度変動によるもの（ＰＥＳ_V）であるか、磁気テープ５のＬＴＭに基づくもの（ＰＥＳ_LTM）であるかを判別することができないため、全てＬＴＭに基づいて発生したＰＥＳであると判断し、磁気ヘッドを磁気テープ５の幅方向に移動させてしまうという誤動作が生じる。

本発明の目的は、高摩擦による磁性層とバックコート層との貼り付きや静電気による帯電により、カートリッジ内のリールからの巻き出し部分において磁気テープのテンション変動が生じ、磁気ヘッドのテープ摺動面における磁気テープの移送速度の変動が生じたとしても、ＬＴＭと誤認識して磁気ヘッドをテープ幅方向へ動かしてしまう誤動作を防ぐことである。

本発明の磁気テープ装置は、磁気テープに記録されているサーボ信号を再生可能なサーボヘッドと、前記磁気テープに対してデータ信号を記録または再生可能なデータヘッドとを備えた磁気ヘッドと、前記サーボヘッドで再生されたサーボ信号に基づき前記磁気テープの幅方向の走行位置を検出し、前記走行位置に基づき前記磁気ヘッドの移動量を算出する制御手段と、前記制御手段で算出した移動量に基づき、前記磁気ヘッドを前記磁気テープの幅方向へ移動させることが可能な第１のヘッド駆動手段とを備えた磁気テープ装置であって、前記磁気ヘッドを前記磁気テープの長さ方向へ移動させることが可能な第２のヘッド駆動手段を備え、前記サーボヘッドは、互いに異なる方向に傾斜した複数のストライプが長さ方向に並んで形成された第１のサーボトラックと、互いに平行な複数のストライプが長さ方向に並んで形成された第２のサーボトラックとを備えた前記磁気テープに対向した時に、前記第１のサーボトラックをトレース可能な第１のサーボヘッドと、前記第２のサーボトラックをトレース可能な第２のサーボヘッドとを備え、前記制御手段は、前記第２のサーボヘッドで前記第２のサーボトラックをトレースすることにより前記制御手段は、前記サーボヘッドで再生されたサーボ信号に基づき前記磁気テープの移送速度の変動量を検出し、検出した移送速度の変動量から前記磁気テープと前記磁気ヘッドとの相対位置のずれ量を算出し、前記ずれ量がゼロに近づくように前記磁気ヘッドを前記磁気テープの長さ方向へ移動させるよう前記第２のヘッド駆動手段を制御するものである。

本発明によれば、磁気ヘッドを磁気テープの移送方向に移動可能としたことにより、磁気テープにおいて一時的な速度変動が生じたとしても、その速度変動に磁気ヘッドを追従させることができ、サーボ信号の間隔の変動を抑えることができる。よって、磁気テープ装置において、トラッキングサーボの誤動作を防止することができ、ＰＥＳ（Position Error Signal）の悪化を抑えることができる。

本発明の磁気テープ装置は、上記構成を基本として以下のような態様をとることができる。すなわち、本発明の磁気テープ装置において、前記サーボヘッドは、互いに異なる方向に傾斜した複数のストライプが長さ方向に並んで形成された第１のサーボトラックと、互いに平行な複数のストライプが長さ方向に並んで形成された第２のサーボトラックとを備えた前記磁気テープに対向した時に、前記第１のサーボトラックをトレース可能な第１のサーボヘッドと、前記第２のサーボトラックをトレース可能な第２のサーボヘッドとを備え、前記制御手段は、前記第２のサーボヘッドで前記第２のサーボトラックをトレースすることにより再生されたサーボ信号に基づき前記磁気テープの移送速度の変動量を検出し、検出した移送速度の変動量から前記磁気テープと前記磁気ヘッドとの相対位置のずれ量を算出し、前記ずれ量がゼロに近づくように前記磁気ヘッドを前記磁気テープの長さ方向へ移動させるよう前記第２のヘッド駆動手段を制御する構成とすることができる。

（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模式図である。なお、図１において、磁気テープカートリッジ１０は、実際は外郭がカートリッジ１１によって覆われているが、内部構造を明確にするためにカートリッジ１１の一部の描画を省略した。

図１に示すように、磁気テープ装置は、ドライブリール１、磁気ヘッド２、ガイドローラー３，４を備えている。

ドライブリール１は、カートリッジ１１内のリール１２から巻き出された磁気テープ５を巻き回すことができる。また、ドライブリール１は、モータなどの駆動手段により矢印Ａまたはその逆方向に回転駆動されるように構成されている。

磁気ヘッド２は、ガイドローラー３及び４の間に配されている。また、磁気ヘッド２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に配されている。また、磁気ヘッド２は、データヘッドとサーボヘッドとを備えている。データヘッドは、磁気テープ５におけるデータトラックにデータ信号を記録したり、データトラックに記録されたデータ信号を再生することができる。サーボヘッドは、磁気テープ５に記録されたサーボ信号を再生することができる。また、磁気ヘッド２のＸ軸方向の移動範囲は、ガイドローラー３とガイドローラー４との間でかつ磁気テープ５に摺接可能な範囲である。また、磁気ヘッド２のＹ軸方向の移動範囲は、サーボヘッド及びデータヘッドが磁気テープ５に形成されているサーボトラック及びデータトラックをトレース可能な範囲である。また、磁気ヘッド２は、Ｘ軸方向の移動とＹ軸方向の移動は、各々独立して制御が可能であり、Ｘ軸方向とＹ軸方向のいずれか一方のみに移動させる制御と、Ｘ軸方向とＹ軸方向の両方同時に移動させる制御とが可能である。磁気ヘッド２の詳しい構成については後述する。なお、本実施の形態の磁気ヘッド２は、ＬＴＯ規格（LTO:Linear Tape Open）に準拠したフォーマットのデータを記録及び／または再生することができる磁気ヘッドで構成されている。

ガイドローラー３及び４は、磁気テープ５が磁気ヘッド２における所定の位置に当接するように、磁気テープ５の幅方向の位置を規制するものである。

磁気テープカートリッジ１０は、磁気テープ５及びリール１２がカートリッジ１１に収容されて構成されている。カートリッジ１１は、リール１２から巻き出された磁気テープ５をカートリッジ１１外へ引き出すための開口部１１ａを備えている。

磁気テープ５は、ベースフィルムの一方の面に非磁性層を介して磁性層が形成され、他方の面にバックコート層が形成されて構成されている。本実施の形態では、磁気テープ５における磁性層側の面を「表面」と定義し、バックコート層側の面を「裏面」と定義する。なお、本実施の形態の磁気テープ５は、ＬＴＯ規格に準拠した仕様となっている。

リール１２は、磁気テープ５が巻き回され、矢印Ｃまたはその逆方向へ回転自在に配されている。リール１２は、磁気テープ装置に配されたリール台（不図示）に嵌合し、モータなどの駆動手段によってリール台が回転駆動されることにより、リール１２が回転するように構成されている。

図２は、磁気ヘッド２の具体的な構成を示す斜視図である。図２に示すように、磁気ヘッド２は、サーボヘッド２１及び２２、データヘッド２３、ベース２４を備えている。

サーボヘッド２１及び２２は、磁気テープ５のサーボトラックに形成されているサーボストライプ（サーボパターン）を読み取ることができ、サーボ信号を再生することができる。また、サーボヘッド２１及び２２は、ベース２４のテープ摺動面に配され、磁気テープ５に形成されている複数のサーボトラック（本実施の形態では５本）のうち２本のサーボトラックを同時にトレースすることができる。

データヘッド２３は、ベース２４のテープ摺動面におけるサーボヘッド２１とサーボヘッド２２との間に配され、磁気テープ５のデータトラックに形成されているデータパターンを読み取ることができ、データ信号を再生することができる。また、データヘッド２３は、磁気テープ５のデータトラックにデータ信号を記録することができる。また、データヘッド２３は、複数のヘッド素子（本実施の形態では１６個）がＹ軸方向に並んで配置されており、磁気テープ５のデータトラックにデータ信号を記録する際は、複数のヘッド素子に同時に通電を行い、ヘッド素子の個数に応じた本数のデータパターンを形成する。

ベース２４は、ＶＣＭ２５（VCM:Voice Coil Motor）により、Ｙ軸方向（矢印Ｙ１及びＹ２に示す方向）に移動可能に支持されている。

ＶＣＭ２５は、ベース２４をＹ軸方向に移動させることができる手段の一例であり、少なくともベース２４を移動させることができればＶＣＭ以外の駆動手段を用いてもよい。また、ＶＣＭ２５は、ピエゾステージ２６に支持されている。

ピエゾステージ２６は、電圧を印加することによりＸ軸方向に移動させることができる。ピエゾステージ２６は、ベース２４及びＶＣＭ２５を支持しているため、電圧を印加することによりこれらをＸ軸方向に移動させることができる。なお、本実施の形態ではベース２４及びＶＣＭ２５を移動させる手段としてピエゾステージ２６を用いたが、少なくともベース２４及びＶＣＭ２５を移動させることができればピエゾステージ以外の駆動手段を用いてもよい。ピエゾステージ以外の駆動手段としては、例えばＶＣＭがある。

〔２．磁気テープの構成〕
図３は、本実施の形態における磁気テープの構成を示す。図３に示すように、磁気テープ５は、長手方向に連続的にサーボトラック５１〜５５とデータトラックとが形成されている。サーボトラック５１〜５５とデータトラックとは、磁気テープ５の幅方向に交互で、かつ互いに平行に形成されている。本実施の形態では、サーボトラックが５本形成され、データトラックが４本形成されている。

また、５本のサーボトラックのうち、最上段のサーボトラック５１と中央のサーボトラック５４と最下段のサーボトラック５５とに形成されているストライプは、テープ長手方向に対して傾斜したストライプが形成されている（以下、これらのサーボトラックを傾斜サーボトラック６１と称する）。例えば、サーボトラック５１には、テープ長手方向に対して傾斜した第１のストライプ５１ａと、第１のストライプ５１ａに対して反対方向に傾斜した第２のストライプ５１ｂとが、テープ長手方向に交互に形成されている。サーボと絡５３及び５５にも同様の構成のストライプが形成されている。すなわち、傾斜サーボトラックに形成されたストライプは、略「ハ」の字状に形成されている。なお、図示では、第１のストライプ５１ａと第２のストライプ５１ｂとが１本ずつ交互に形成されているが、複数本のストライプの束が交互に形成されている構成としてもよい。例えば、ＬＴＯ４フォーマットのサーボトラックには、第１の方向に傾斜した５本のストライプ群、第１の方向に対して反対方向の第２の方向に傾斜した５本のストライプ群、第１の方向に傾斜した４本のストライプ群、第２の方向の傾斜した４本のストライプ群、の順にストライプが形成されている。

また、５本のサーボトラックのうち、サーボトラック５２とサーボトラック５４とに形成されているストライプは、テープ長手方向に対して垂直に形成されている（以下、これらのサーボトラックを垂直サーボトラック６２と称する）。例えば、サーボトラック５２には、テープ長手方向に対して垂直に配置されたストライプ５２ａが、テープ長手方向に並んで形成されている。サーボトラック５４にも同様の構成のストライプが形成されている。また、垂直サーボトラック６２に形成されたストライプは、磁気テープ５の長手方向に隣り合うストライプ同士は互いに平行である。なお、本実施の形態では、ストライプ５２ａは、テープ長手方向に対して垂直に形成する構成としたが、少なくとも磁気テープ５の長手方向に隣り合うストライプが互いに平行であれば、必ずしもテープ長手方向に対して垂直に形成する必要はなく、テープ長手方向に対して傾斜していてもよい。

なお、サーボトラック５２及び５４に含まれるストライプのピッチは、サーボトラック５１，５３，５５に含まれるストライプのピッチ（最小ピッチ）よりも小さく形成されている。

図４は、磁気ヘッド２をＸ軸及びＹ軸方向に移動させる制御ブロックを示す。図４において、図１及び図２に示す構成と同様の構成については同一符号を付与している。

制御部３１は、第１のサーボヘッド２１または第２のサーボヘッド２２で再生されたサーボ信号に基づき、磁気ヘッド２のＸ軸方向の幅方向の走行位置を検出し、検出した走行位置に基づきオフトラック量（移動量）を検出し、そのオフトラック量がゼロに近づくような制御量を算出する。算出した制御量の情報は、第１のヘッド駆動部３２に送られる。また、制御部３１は、第１のサーボヘッド２１または第２のサーボヘッド２２で再生されたサーボ信号に基づき、磁気テープ５の移送速度を検出し、テープ長手方向における磁気テープ５と磁気ヘッド２との相対位置のずれ量を算出する。検出したずれ量の情報は、第２のヘッド駆動部３３に送られる。なお、具体的な磁気ヘッド２の駆動制御については後述する。

第１のヘッド駆動部３２は、制御部３１から送られる制御量の情報に基づき、磁気ヘッド２をＹ軸方向（テープ幅方向）に移動させる。第１のヘッド駆動部３２は、図２におけるＶＣＭ２５に対応する。

第２のヘッド駆動部３３は、制御部３１から送られるずれ量の情報に基づき、磁気ヘッド２をＸ軸方向（テープ長手方向）に移動させる。第２のヘッド駆動部３３は、図２におけるピエゾステージ２６に対応する。

〔３．磁気テープ装置の動作〕
図５は、磁気テープ装置における動作フローを示し、主に磁気ヘッド２の移動制御の動作フローについて詳細に図示している。磁気テープ装置において、図１に示すテープパスが形成された状態でモータ（不図示）が動作してドライブリール１が矢印Ａに示す方向に回転駆動されると、磁気テープ５は矢印Ｂに示す方向へ移送される。磁気テープカートリッジ１０内のリール１２から巻き出された磁気テープ５は、カートリッジ１１の開口部１１ａから引き出される。カートリッジ１１から引き出された磁気テープ５は、ガイドローラー４、磁気ヘッド２、ガイドローラー３の順に当接し、ドライブリール１に巻き回される（Ｓ１）。

この時、磁気ヘッド２を通電状態にすることで、磁気ヘッド２に含まれるデータヘッド２３で磁気テープ５におけるデータトラックにデータ信号を記録したり、データトラックに記録されているデータ信号を再生したりすることができる。例えば、磁気ヘッド２が図３に示す位置にある時は、データヘッド２３は、サーボトラック５１とサーボトラック５２との間のデータトラックをトレースすることができる。また、第１のサーボヘッド２１は、サーボトラック５１をトレースし、第２のサーボヘッド２２は、サーボトラック５２をトレースすることができる。以下の説明では、磁気ヘッド２が図３に示す位置にあることを一例として説明する。

データヘッド２３によるデータ記録または再生時は、第１のサーボヘッド２１により、サーボトラック５１に形成されているストライプが読み取られ、読み取ったストライプに基づきサーボ信号が再生され、トラッキングサーボが実行されている。具体的には、まず第１のサーボヘッド２１がサーボトラック５１のストライプに基づきサーボ信号を再生して、テープ幅方向における現在の磁気ヘッド２の位置を検出する。次に、制御部３１（図４参照）が、現在の磁気ヘッド２のテープ幅方向の走行位置を検出し、現在の磁気ヘッド２の位置と正規の位置とのずれ量を示すオフトラック量（テープ幅方向の移動量）を算出し、ＬＴＭの発生を検出する（Ｓ２）。制御部３１は、磁気テープ５においてＬＴＭが発生している場合、算出したオフトラック量がゼロに近づくような制御量を算出し、算出した制御量の情報を第１のヘッド駆動部３２（図２のＶＣＭ２５）に送る。この制御量の情報には、磁気ヘッド２の移動量の情報と移動方向の情報とが含まれている。第１のヘッド駆動部３２は、制御部３１から送られる制御量の情報に基づき、磁気ヘッド２をＹ軸方向へ移動させる。これにより、磁気ヘッド２におけるデータヘッド２３が、所定のデータトラック上をトレースできるように制御することができる（Ｓ３）。

また、データヘッド２３によるデータ記録または再生時、第２のサーボヘッド２２により、サーボトラック５２に形成されているストライプが読み取られ、読み取ったストライプに基づきサーボ信号が再生され、磁気テープ５の移送速度を検出している（Ｓ４）。

具体的には、まず第２のサーボヘッド２２がサーボトラック５２のストライプに基づきサーボ信号を再生する。図６（ａ）は、サーボトラック５２に形成されているストライプの構成を模式的に示した図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すストライプに基づき第２のサーボヘッド２２で再生されたサーボ信号の波形図である。制御部３１は、図６（ｂ）に示すサーボ信号において、ピーク間の時間を計測し、計測した時間が一定であれば磁気テープ５の速度変動が発生していないと判断し、時間が変動していれば磁気テープ５の速度変動が発生したと判断する。例えば、ピークＡとピークＢとの間の時間ｄ１とピークＢとピークＣとの間の時間ｄ２とを比較し、一致していれば磁気テープ５の速度変動が発生していないと判断し、不一致であれば磁気テープ５の速度変動が発生していると判断する。

なお、磁気テープ５は、従来技術の課題において説明したような剥離位置の変動に伴うテンション変動以外にも、ドライブリール１における磁気テープ５の巻径変化によるテンション変動やテープパス上におけるテンション変動に基づく速度変動も考えられるが、本構成において検出可能な磁気テープ５の速度変動は剥離位置の変動に伴う比較的大きな速度変動であり、上記時間ｄ１と時間ｄ２とが完全に一致していなくても近い値であれば本説明における「一致」の範囲に含むものとする。

制御部３１は、磁気テープ５において速度変動が発生したことを検出すると、サーボ信号のピーク間の時間の比に基づき、磁気ヘッド２におけるテープ摺動位置の変動量（滑り量ともいう）を算出する（Ｓ５）。

具体的には、図７（ａ）の磁気テープ５の移送速度の変化に示すように、タイミングｔ１においてカートリッジ１１内で磁気テープ５の表裏剥離が生じると、磁気テープ５のテンションが下がり移送速度が上昇する（タイミングｔ２）。移送速度が上昇すると、図７（ｂ）に示すように第２のサーボヘッド２２で再生されるサーボ信号は、ピーク間隔が狭くなる。制御部３１は、移送速度が変動していない時のピーク間隔ｄ１１と移送速度が変動した時のピーク間隔ｄ１２との差分に基づき、磁気ヘッド２の変動量を算出する。制御部３１は、算出した変動量に基づき、磁気ヘッド２をＸ軸方向へ移動させる際の制御量を算出し、第２のヘッド駆動部３３に送る。この制御量の情報には、磁気ヘッド２の移動量の情報と移動方向の情報とが含まれている。

例えば、垂直サーボトラック６２に形成されているストライプが、記録波長１．０μｍで形成されている場合、磁気テープ５を６．１ｍ／ｓｅｃの速度で移送させると、移送速度に変動が生じていなければ１．６４ｎｓｅｃの時間間隔でサーボ信号が検出される。これに対して、磁気テープ５の移送速度が２倍の１２．２ｍ／ｓｅｃに上昇した場合、サーボ信号の時間間隔は０．８２ｎｓｅｃとなる。したがって、速度変動比と変動量は以下のようになる。

速度変動比＝１．０−（０．８２／１．６４）＝０．５
変動量＝１．０×０．５＝０．５（μｍ）
よって、磁気ヘッド２を０．５μｍ分、磁気テープ５の移送の向きへ移動させることで、移送速度上昇による磁気ヘッド２と磁気テープ５との相対位置のずれを無くすことができる。

一方、磁気テープ５の移送速度が２／３倍の４．１ｍ／ｓｅｃに低下した場合、サーボ信号の時間間隔は２．４６ｎｓｅｃとなる。したがって、速度変動比と変動量は以下のようになる。

速度変動比＝１．０−（２．４６／１．６４）＝−０．５
変動量＝１．０×（−０．５）＝−０．５（μｍ）
よって、磁気ヘッド２を０．５μｍ分、磁気テープ５の移送の向きの逆方向へ移動させることで、移送速度上昇による磁気ヘッド２と磁気テープ５との相対位置のずれを無くすことができる。

次に、第２のヘッド駆動部３３は、制御部３１から送られる制御量の情報に基づき、磁気ヘッド２を図１の矢印Ｘ１に示す方向へ移動させる（Ｓ６）。

磁気テープ装置は、リール１２から巻き出して矢印Ｂに示す方向へ移送させている磁気テープ５がほとんどドライブリール１側に巻かれ、リール１２に巻かれている磁気テープ５が終端に到達すれば（Ｓ７）、ドライブリール１及びリール１２を回転駆動しているモータの駆動方向を逆転させて、磁気テープ５を矢印Ｂの反対方向へ移送させるよう制御する（Ｓ８）。以降、上記と同様に、磁気テープ２をリール１２側へ移送させながら磁気ヘッド２のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動制御を行う。

図８Ａ〜図８Ｄは、磁気テープ５の速度変動時における磁気ヘッド２のＸ軸方向へ移動動作を表した模式図である。図８Ａ〜図８Ｄにおいて、ストライプａ〜ｄは、傾斜サーボトラック６１（図３参照）に形成されたストライプである。また、図８Ａ〜図８Ｄでは、第１のサーボヘッド２１でサーボトラックをトレースする状態を示している。また、図８Ａ〜図８Ｄでは、第１のサーボヘッド２１がストライプｂの近傍（磁気テープ５が矢印Ｂに示す方向に移送されている時における、ストライプｂの直前位置）に位置している時に、磁気テープ５の移送速度が一時的に上昇した状態を示している。また、実動作は磁気テープ５が矢印Ｂに移送されるが、説明の便宜上、図８Ａ〜図８Ｄでは磁気テープ５の位置は固定とし、第１のサーボヘッド２１が磁気テープ５に対して相対的に移動することとして図示している。また、図８Ａ〜図８Ｄにおける破線Ｖ１は、第１のサーボヘッド２１のトレース経路を示す。

まず、図８Ａに示すように、第１のサーボヘッド２１がストライプｂの直前に位置している状態において、カートリッジ１１内において磁気テープ５の剥離位置の変動が生じ、磁気テープ５の移送速度が一時的に上昇すると、ストライプｂは第１のサーボヘッド２１に近づく方向に速度を上げて移動する。図中のストライプｂ１は。磁気テープ５の移送速度の上昇により変動したストライプｂの位置を示す。

次に、図８Ｂに示すように、磁気ヘッド２は、第２のサーボヘッド２２でサーボトラック５２のストライプを読み取ることにより再生されたサーボ信号（図３参照）に基づき、第２のヘッド駆動部３３により矢印Ｂに示す方向（図１等における矢印Ｘ１に示す方向）へ移動され、これにより第１のサーボヘッド２１は、符号２１ａに示す位置（図８Ａにおける位置）から符号２１ｂに示す位置へ移動する。この時、磁気ヘッド２（図中の第１のサーボヘッド２１）の移動量ｗ２は、磁気テープ５の速度変動に伴い相対的な位置が変動したストライプｂの変動量ｗ１と同等である。

次に、図８Ｃに示すように、第１のサーボヘッド２１は、符号２１ｃに示す位置へ移動し、ｂ１に示すタイミングでストライプｂを読み取る。

次に、図８Ｄに示すように、第１のサーボヘッド２１が符号２１ｄに示す位置へ移動した時、第２のヘッド駆動部３３は磁気ヘッド２を矢印Ｂの反対方向（図１等における矢印Ｘ２に示す方向）へ移動させる。これにより、第１のサーボヘッド２１は、符号２１ｅで示す位置に移動する。この時の磁気ヘッド２の移動量ｗ３は、ストライプｂの変動量ｗ１と同等である。すなわち、図８Ｂに示すタイミングで矢印Ｂ（矢印Ｘ１）に示す方向へ移動させた磁気ヘッド２を、図８Ｄに示すタイミングで元の位置へ戻している。以降、第１のサーボヘッド２１は、ストライプｃ、ストライプｄの順で読み取りを行う。

図８Ｅは、図８Ａ〜図８Ｄに示す動作に基づいて再生されたサーボ信号の波形図を示す。図８Ｅに示すように、磁気テープ５において速度変動が生じたとしても、その速度変動に応じて磁気ヘッド２をＸ軸方向へ移動させることにより、時間的変動が生じていないサーボ信号を再生することができ、磁気テープ装置においてＬＴＭに基づくトラッキングサーボが誤動作するのを防止することができる。

なお、上記説明では、磁気ヘッド２が図３に示す位置にある時の動作について説明したが、データヘッド２３でサーボトラック５２とサーボトラック５３との間のデータトラックをトレースする際は、第１のサーボヘッド２１でサーボトラック５２に形成されているストライプを読み取って、磁気テープ５の速度変動を検出し、磁気ヘッド２のＸ軸方向の移動を制御し、第２のサーボヘッド２２でサーボトラック５３に形成されているストライプを読み取って、磁気ヘッド２のＹ軸方向の移動を制御し、ＬＴＭに基づくトラッキングサーボを行う。このように、磁気ヘッド２が、図３に示す磁気テープ５におけるどのデータトラックをトレースしていたとしても、第１のサーボヘッド２１及び第２のサーボヘッド２２のうちのいずれか一方が傾斜サーボトラック６１及び垂直サーボトラック６２のうちのいずれか一方のサーボトラックをトレースし、他方のサーボヘッドが他方のサーボトラックをトレースすることができる。よって、磁気ヘッド２のＸ軸方向及びＹ軸方向の両方について移動制御を行うことができる。

〔４．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、磁気ヘッド２をＹ軸方向（磁気テープ５の幅方向）とＸ軸方向（磁気テープ５の長手方向）の両方に移動可能にし、磁気テープ５に速度検出用の垂直サーボパターン６２を形成したことにより、磁気テープ５の速度変動が生じた場合に、第１のサーボヘッド２１または第２のサーボヘッド２２が垂直サーボパターン６２のストライプを読み取って、磁気テープ５の速度変動を検出することができる。これにより、傾斜サーボパターン６１に基づいて再生されるサーボ信号の時間的変動を抑えることができ、ＬＴＭが発生していないにもかかわらず磁気ヘッド２をＹ軸方向へ移動させてしまうという誤動作を防止することができる。したがって、数式１に基づいて算出されるＰＥＳも速度変動が発生していない状況における値と同等となり、ＰＥＳの悪化を防止することができる。

また、本実施の形態では、トラッキングサーボ用のサーボパターンと速度検出用のサーボパターンとを各々独立して備え、また磁気ヘッド２をＹ軸方向へ移動させる第１のヘッド駆動部３２（ＶＣＭ２５）とＸ軸方向へ移動させる第２のヘッド駆動部３３（ピエゾステージ２６）とを各々独立して備えたことにより、磁気ヘッド２のＸ軸方向への移動制御とＹ軸方向への移動制御とを各々独立して実行することができるので、ＬＴＭのみが発生している状況、速度変動のみが発生している状況、ＬＴＭと速度変動の両方が発生している状況の全てにおいて、トラッキングサーボの誤動作を防止することができる。

また、本実施の形態の磁気テープは、傾斜サーボトラック６１と垂直サーボトラック６２とを磁気テープ５の幅方向に交互に配置したことにより、磁気ヘッド２がどのデータトラックをトレースしていたとしても、サーボヘッドが傾斜サーボトラック６１と垂直サーボトラック６２の両方を読み取ることができる。

なお、本実施の形態では、例えば図１に示す矢印Ｘ１に示す方向へ磁気ヘッド２を移動させる構成について説明したが、磁気テープ５の移送速度が低下したり、磁気テープ５を矢印Ｂの反対方向へ移送させている時に移送速度が上昇したりした場合は、磁気ヘッド２を矢印Ｘ２に示す方向へ移動させることで、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、図２に示すように磁気ヘッド２とＶＣＭ２５とをピエゾステージ２６でＸ軸方向へ移動させる構成としたが、磁気ヘッド２と磁気ヘッド２をＸ軸方向へ移動させる手段とを、Ｙ軸方向へ移動させる手段に搭載する構成としてもよい。例えば、磁気ヘッド２の側面にＸ軸方向移動用のＶＣＭを備え、そのＶＣＭをＹ軸方向に移動可能に配置したピエゾステージまたはＶＣＭに固定することで、磁気ヘッド２のＸ軸方向の移動はＸ軸方向移動用ＶＣＭで行い、磁気ヘッド２のＹ軸方向の移動は磁気ヘッド２とＸ軸方向移動用ＶＣＭとを一体的にＹ軸方向へ移動させるピエゾステージで行うことができる。

また、本実施の形態の磁気テープは、図３に示すように傾斜サーボトラック６１を３本備え、垂直サーボトラック６２を２本備えた構成としたが、垂直サーボトラック６２を３本備え、傾斜サーボトラック６１を２本備える構成としてもよい。また、サーボトラックの全本数は、本実施の形態のように５本に限らない。サーボトラックの本数が如何なる本数であっても、少なくとも傾斜サーボトラック６１と垂直サーボトラック６２とがテープ幅方向に交互に配置されていれば、本実施の形態と同様の動作を行うことができる。

また、垂直サーボトラック６２に形成されたストライプは、図３に示すように長方形状としかつその長辺が磁気テープ５の長手方向に対して垂直となるように形成されているが、必ずしも長方形状である必要はなく、また必ずしも磁気テープ５の長手方向に対して垂直に形成する必要はなく、少なくとも磁気テープ５の長手方向に隣り合うストライプ同士が平行であればよい。例えば、全て同一方向に傾斜して形成されていても、本実施の形態と同様に磁気テープ５の速度検出を行うことができる。

また、本実施の形態における磁気ヘッド２とＶＣＭ２５とピエゾステージ２６とで構成されるユニットは、本発明の磁気ヘッド装置の一例である。また、本実施の形態における制御部３１は、本発明の制御手段の一例である。また、本実施の形態におけるＶＣＭ２５及び第１のヘッド駆動部３２は、本発明の第１のヘッド駆動手段の一例である。また、本実施の形態におけるピエゾステージ２６及び第２のヘッド駆動部３３は、本発明の第２のヘッド駆動手段の一例である。

本発明の磁気テープ装置および磁気ヘッド装置は、コンピュータ用のデータストレージシステムに有用である。また、本発明の磁気テープは、コンピュータ用のデータストレージシステムにおける情報媒体として有用である。

実施の形態における磁気テープカートリッジが装着された磁気テープ装置の構成を示す模式図磁気ヘッドの構成を示す斜視図磁気テープの構成を示す模式図磁気テープ装置における磁気ヘッドを移動制御する構成を示すブロック図磁気テープ装置における磁気ヘッドの移動制御の流れを示すフローチャート（ａ）は垂直サーボトラックに形成されたストライプの要部模式図、（ｂ）は垂直サーボトラックに形成されたストライプに基づき再生されたサーボ信号の波形図（ａ）は磁気テープの速度変化を示すグラフ、（ｂ）は垂直サーボトラックに形成されたストライプに基づき再生されたサーボ信号の波形図垂直サーボトラックに形成されたストライプとサーボヘッドとの位置関係を示す模式図垂直サーボトラックに形成されたストライプとサーボヘッドとの位置関係を示す模式図垂直サーボトラックに形成されたストライプとサーボヘッドとの位置関係を示す模式図垂直サーボトラックに形成されたストライプとサーボヘッドとの位置関係を示す模式図垂直サーボトラックに形成されたストライプに基づき再生されたサーボ信号の波形図従来の磁気テープカートリッジが装着された磁気テープ装置の構成を示す模式図（ａ）は、磁気テープの速度変化を示す図であり、（ｂ）はサーボパターンの構成を示す模式図、（ｃ）は（ｂ）に示すサーボパターンに基づき再生されたサーボ信号の波形図（ａ）は、磁気テープの速度変化を示す図であり、（ｂ）はサーボパターンの構成を示す模式図、（ｃ）は（ｂ）に示すサーボパターンに基づき再生されたサーボ信号の波形図

符号の説明

２磁気ヘッド
２１第１のサーボヘッド
２２第２のサーボヘッド
２３データヘッド
２４ベース
２５ＶＣＭ
２６ピエゾステージ
３１制御部
３２第１のヘッド駆動部
３３第２のヘッド駆動部

Claims

磁気テープに記録されているサーボ信号を再生可能なサーボヘッドと、前記磁気テープに対してデータ信号を記録または再生可能なデータヘッドとを備えた磁気ヘッドと、
前記サーボヘッドで再生されたサーボ信号に基づき前記磁気テープの幅方向の走行位置を検出し、前記走行位置に基づき前記磁気ヘッドの移動量を算出する制御手段と、
前記制御手段で算出した移動量に基づき、前記磁気ヘッドを前記磁気テープの幅方向へ移動させることが可能な第１のヘッド駆動手段とを備えた磁気テープ装置であって、
前記磁気ヘッドを前記磁気テープの長さ方向へ移動させることが可能な第２のヘッド駆動手段を備え、
前記サーボヘッドは、
互いに異なる方向に傾斜した複数のストライプが長さ方向に並んで形成された第１のサーボトラックと、互いに平行な複数のストライプが長さ方向に並んで形成された第２のサーボトラックとを備えた前記磁気テープに対向した時に、前記第１のサーボトラックをトレース可能な第１のサーボヘッドと、前記第２のサーボトラックをトレース可能な第２のサーボヘッドとを備え、
前記制御手段は、
前記第２のサーボヘッドで前記第２のサーボトラックをトレースすることにより再生されたサーボ信号に基づき前記磁気テープの移送速度の変動量を検出し、検出した移送速度の変動量から前記磁気テープと前記磁気ヘッドとの相対位置のずれ量を算出し、前記ずれ量がゼロに近づくように前記磁気ヘッドを前記磁気テープの長さ方向へ移動させるよう前記第２のヘッド駆動手段を制御する、磁気テープ装置。