JPH05128652A

JPH05128652A - 磁気記録再生装置

Info

Publication number: JPH05128652A
Application number: JP4114703A
Authority: JP
Inventors: Eiji Yokoyama; 英二横山; Masahito Nagasawa; 雅人長沢
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-05-13
Filing date: 1992-05-07
Publication date: 1993-05-25
Anticipated expiration: 2015-07-12
Also published as: JP3063384B2

Abstract

(57)【要約】【目的】広帯域でのＤＴＦ制御と数十倍速といったノ
イズレス高速再生を画像の劣化なく実現するとともに、
高精度広帯域なテンション制御によって常に最適なヘッ
ドとテープとのコンタクトを得ることを目的とする。【構成】回転ヘッドＨを備えるヘッドシリンダの磁気
テープＴが供給される入口側に一対の入側固定ピン１０
a₁, １０a₂と入側テープアクチェータ１１ａによって駆
動される入側可動ピン９ａを設け、この入側テープアク
チェータ１１ａを制御して入側可動ピン９ａを移動させ
ることによって磁気テープＴのヘッドシリンダ部分での
テンションを制御することができる。また、記録時のテ
ープ速度とは異なる速度での再生を行う際には、上記入
側テープアクチェータ１１ａと出側テープアクチェータ
１１ｂとを互いに差動的に移動させることによってトラ
ッキングを行わせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、磁気再生装置、主と
してビデオテープレコーダ等の回転ヘッドを用いた磁気
テープを使用する形式の磁気再生装置において、テープ
テンション、トラッキングおよび磁気ヘッドと磁気テー
プ間のスペーシング量を制御する手段を提供するもので
あり、これによって、特に高密度記録、高速再生などを
可能にした磁気再生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４８は例えば「磁気記録技術入門」
（横山著、総合電子出版社刊、１８７ページ）に記載さ
れているテープ式のビデオテープレコーダ（以下、ＶＴ
Ｒ、と略称する）などの回転ヘッドを用いた磁気記録再
生装置における一般的なテープ走行系の概略構成図であ
る。この走行系における磁気テープＴの走行経路は次の
とおりである。

【０００３】供給リール１５；磁気テープＴの走行系に
よるテンションを検出するためのバックテンションポス
ト３６；磁気テープＴ上の少なくとも回転ヘッドによっ
て記録される部分に既に記録されている磁気記録を消去
するための全幅消去ヘッド３７；磁気テープＴの走行系
を安定化させるためのインピーダンスローラ５５および
ガイドローラ１７；上シリンダＤ₁および下シリンダＤ
₂によって構成されるヘッドシリンダＤの周上に導入さ
れる磁気テープＴに傾きを与える傾斜ポスト１８；回転
ヘッド（この図では磁気テープＴの蔭になって見えてい
ない）を備えるヘッドシリンダＤの周縁；このヘッドシ
リンダＤから導出された磁気テープＴの傾きを取るため
の傾斜ポスト２０；ガイドローラ２１；インピーダンス
ローラ７０；磁気テープＴの縁と平行に設けられて音声
情報やコントロール情報などを記録するためのリニアト
ラックに記録された情報を消去するための消去ヘッド７
３；このリニアトラックに音声情報やコントロール信号
などの情報を記録したり再生する記録再生ヘッド７４；
磁気テープＴを所定の速度で走行させるために図示しな
いキャプスタンモータによって駆動されるキャプスタン
２２およびこのキャプスタン２２との間で磁気テープＴ
を一定の押圧力で挟み込むピンチローラ７５；ガイドロ
ーラ８０；巻取りリール２３。

【０００４】以上述べたような構成においては、磁気テ
ープＴが所定速度で回転しているキャプスタン２２とピ
ンチローラ７５とによって挟まれた部分におけるキャプ
スタン２２の回転力により引っ張られることによって、
供給リール１５からバックテンションポスト３６に始ま
りガイドローラ８０に至る走行系を走行して最終的に巻
取りリール２３に巻き取られるが、この走行経路の途中
のヘッドシリンダＤにヘリカル状に一定角度巻きついた
部分において上シリンダＤ₁と共に回転する回転ヘッド
によってヘリカル状のトラックへの情報の磁気的な記録
または再生が行なわれる。

【０００５】また、磁気テープＴには、上記回転ヘッド
以外にも全幅消去ヘッド３７，消去ヘッド７３および記
録再生ヘッド７４などの磁気ヘッドによる記録・再生あ
るいは消去がこの走行経路の途中で行われる。すなわ
ち、ビデオ信号，オーディオ信号およびコントロール信
号などの磁気テープに記録する全情報が新規な場合には
磁気テープＴ上の全幅中に存在する情報を全幅消去ヘッ
ド３７によって消去した後に、回転ヘッドと記録再生ヘ
ッド７４とによってビデオ信号、オーディオ信号および
コントロール信号などを記録し、また、音声のアフター
レコーディング時やコントロール信号だけを書換える場
合には消去ヘッド７３によって磁気テープのリニアトラ
ック領域のみを消去するとともに、記録再生ヘッド７４
によって新しい音声情報やコントロール情報をこのリニ
アトラックに記録する。

【０００６】なお、上記のようなビデオ信号，オーディ
オ信号，コントロール信号などをヘリカルトラックやリ
ニアトラックに記録するための記録フォーマットとして
は、ＶＨＳ方式ないしはβ方式として一般に知られてい
るビデオ信号記録方式や一般にＤＡＴと呼ばれているデ
ィジタル音声信号記録方式などにおいて定められている
記録フォーマットに適合させることができる。

【０００７】この種の磁気記録再生装置において、高密
度での記録・再生を行う場合には磁気ヘッドと磁気テー
プ間のスペーシング量を一定に保つことが必要であり、
さらに、高速再生，スチル再生などの特殊な再生をノイ
ズを発生させることなく行うためにはスペーシング量を
一定に保つほかに記録されているヘリカルトラックに磁
気ヘッドを追随させることが必要になる。

【０００８】すなわち、磁気記録再生装置において特に
高い周波数の領域で良好な特性で磁気テープの記録・再
生あるいは消去を行うためには、この記録・再生あるい
は消去を行うための磁気ヘッドのギャップ部分と磁気テ
ープとの間隔、すなわちスペーシング量を一定の小さな
値に保つことが必要なことは広く知られており、この条
件が満足されないとスペーシングロスによって所要の特
性が得られない。

【０００９】図４８について説明した磁気記録再生装置
においては、磁気テープＴのインピーダンスローラ５５
とガイドローラ１７とに挟まれている個所とキャプスタ
ン２２とピンチローラ７５とに挟まれている個所との間
でのテンションを大きくすると磁気テープＴと回転ヘッ
ドおよび消去ヘッド，記録再生ヘッドとの間の空気層を
挟んだ間隔、すなわちスペーシング量が小さくなって高
周波特性が向上するが、このテンションを小さくすると
磁気テープＴとこれら磁気ヘッドとの間隔が大きくなっ
て高周波特性が悪化することになる。

【００１０】しかしながら、この間隔が小さくなり過ぎ
て磁気テープと磁気ヘッドとが直接接触するようになる
と、この接触によって磁気ヘッドの摩耗が大きくなって
耐久性を低下させたりテープに傷がついたりするばかり
でなく、スチル再生の場合には同一のトラックを連続し
て再生するために磁気テープの耐久性を損なうことにな
る。

【００１１】したがって、磁気テープと磁気ヘッド間の
スペーシング量を一定に保つことが従来から要求されて
おり、その要求に応える方法の１つとして磁気テープに
与えるバックテンションを制御する方法が知られてい
る。

【００１２】図４９は、図４８図示のような磁気記録再
生装置に適用して、バックテンションを制御することに
よってスペーシング量を一定に保つようにしたバックテ
ンション制御装置の例を示したもので、供給リール台１
５ａ上に載置された供給リール１５から磁気テープＴを
引出すために要する力、すなわちバックテンションを制
御して上記した磁気テープＴのテンションを一定に保つ
ようにしたものであって、符号１５で示した供給リール
および符号３６で示したバックテンションポストは図４
８にも示されている。

【００１３】供給リール台１５ａの周縁にはその回転を
抑えるために一端が固定されたバンドブレーキ７６が設
けられており、その他端は軸７７ａを軸として回動可能
なテンション制御アーム７７に設けられたピン７７ｂに
係合している。このテンション制御アーム７７の上記軸
７７ａの反対端には磁気テープＴが係合する上記バック
テンションポスト３６が設けられるとともに、その中間
部分に設けた結合部７７ｃにはその一端がテンション調
整レバー７９の先端部に結合しているテンションバネ７
８の他端が取付けられている。

【００１４】なお、このテンション調整レバー７９は軸
７９ａを軸として回動し得るように構成されており、こ
の調整レバー７９を回動させることによってテンション
バネ７８によるテンション制御アーム７７の引っ張り力
を変化させて、このテンション制御装置の基準テンショ
ンを調整することができる。

【００１５】この図４９のテンション制御装置では、磁
気テープＴのテンションが増加するとテンション制御ア
ーム７７はテンションバネ７８の引張り力に抗して図の
時計方向に回動し、供給リール台１５ａの周縁に設けら
れているバンドブレーキ７６の他端が係合されているピ
ン７７ｂは図の右方向に移動してこのバンドブレーキ７
６が緩むので、供給リール台１５ａの回転を規制する力
が弱くなって磁気テープＴの送り出し量が増加し、磁気
テープＴのテンションは減少する。

【００１６】逆に、磁気テープＴのテンションが減少す
るとテンション制御アーム７７はテンションバネ７８が
縮むことによって反時計方向に回動し、供給リール台１
５ａの周縁に設けられているバンドブレーキ７６の他端
が係合されているピン７７ｂは図の左方向に移動してこ
のバンドブレーキ７６のブレーキ力を強めるので、磁気
テープＴ送り出し量が減少して磁気テープＴのテンショ
ンも増加する。なお、この基準となるテンション量は上
記調整レバー７９を回動することによって調整すること
ができることは前述のとおりである。

【００１７】従来の磁気記録再生装置では上記のような
機構を用いて磁気テープのテンションを調節することに
よって、テープの供給元で緩やかなテープテンション量
の変動を吸収し、結果として磁気テープとヘッドの間の
スペーシング量を一定に保持するようにしている。

【００１８】このような従来の系では磁気テープとヘッ
ドの間のスペーシング量をテープテンション量と関連付
けて制御するには至っておらず、スペーシング量の制御
はもっぱら磁気テープの表面精度の均一化を図ったり、
ヘッドシリンダの表面性や窓形状あるいは磁気ヘッドの
突出し量や先端形状などを製造工程で厳重に管理するこ
とによりスペーシング量を一定に保ち、ヘッドコンタク
トを確保していた。

【００１９】しかしながら、磁気テープ上の線記録密度
の高い高密度記録を行う場合に要求される精度でスペー
シング量の制御を行うことは極めて困難であり、また、
高速で磁気テープを走行させて再生や検索などの特殊再
生を行う装置では、テープ走行速度の変動が激しくなっ
てテープには過渡的なテンションが発生するので、上記
のような機械的な制御系でテープテンションやスペーシ
ング量を一定に保つことは事実上不可能に近い。

【００２０】すなわち、このような機械的な構成に頼っ
たスペーシング量の制御は低い制御帯域で済むシステ
ム、つまり記録密度のそれ程高くないシステムには適用
可能であるが、線記録密度を向上させ高密度記録しよう
とすると大きな問題となってくる。

【００２１】また、磁気テープ装置では、蒸着テープの
ように表面性の極めて良いテープが使用されるようにな
ってくると、スペーシング量つまりヘッドコンタクトに
要求される精度もまちまちになってきており、より高精
度で精密な制御が必要になってきており、機械的な構成
に頼ったヘッドコンタクトの制御だけでの対応は困難と
なりつつある。

【００２２】一方、高速検索等の特殊再生では、テープ
走行速度の変動が激しくなるが、これに伴いテープには
過渡テンションが発生する。このような場合、機械的な
制御系でテープテンションを一定に保ち、スペーシング
量を保つことは困難であり、どうしてもヘッドコンタク
トを劣化させてしまう。

【００２３】次に、磁気ヘッドがヘリカルトラックをト
レースするためのトラッキングについて説明する。通常
速度（１倍速）再生時における磁気ヘッドによる磁気テ
ープ上のトレースは、磁気テープの走行速度と回転ヘッ
ドの回転速度とを記録時と同一に保つことによって行わ
れるので、磁気ヘッドのトレースと磁気テープの縁部と
の間の角度は記録されているトラックの角度と同じにな
る。

【００２４】しかしながら、回転ヘッドの回転速度を記
録時と同一にした状態で磁気テープの走行速度だけを記
録時とは異なる速度として再生を行うと、磁気ヘッドが
トレースする角度は記録トラックの角度と一致しなくな
るためにトラックずれ（以下、傾斜エラー、という）が
生じ、再生画面上にノイズを発生してしまう。

【００２５】上述のようなヘリカルスキャン方式のＶＴ
Ｒにおいて磁気ヘッドの軌跡を記録トラックと一致させ
るための従来のオートトラッキング再生装置では、通
常、映像信号再生用磁気ヘッドが電気−機械変換素子
（以下、ヘッドアクチュエータ、と略称する）に取り付
けられ、再生時にこのヘッドアクチュエータが磁気ヘッ
ドを記録トラックの走行方向に対して垂直ないしは垂直
成分を有する方向に駆動して、磁気ヘッドが記録トラッ
クをトレースするように自動追尾制御することが行われ
ている。

【００２６】ヘッドアクチュエータに取り付けられた磁
気ヘッドを記録トラックに自動追尾させるいわゆるオー
トトラッキング制御技術については、種々の方法が提案
されており、既に実用化されている。

【００２７】トラッキングエラーの検出についていえ
ば、例えば８ｍｍＶＴＲフォーマットで公知であるよう
に、映像信号帯域外の数種類（例えば４種類）の低い周
波数トラッキング用パイロット信号を映像信号に重畳し
て、数トラック（４トラック）にわたって別々のパイロ
ット信号が隣り合うように記録される。このパイロット
方式では、再生時に左右トラックからのクロストークレ
ベルの違いによってトラッキングエラー信号が検出され
る。

【００２８】また、アンペックス社の１インチＶＴＲや
ソニー社のＤ−２フォーマットデジタルＶＴＲＤＶＲ
−１０等で実用化されたウォブリング方式では、磁気ヘ
ッドがトラック幅方向に一定周波数のいわゆるウォブリ
ング周波数で強制的に微少振動される。そのときの磁気
ヘッドからの再生エンベローブ信号はウォブリング周波
数で同期検波され、トラッキングエラー信号が検出され
る。

【００２９】更に、松下電器産業（株）製のＮＶ−１０
０００型ＶＨＳ−ＶＴＲや、三菱電機（株）製ＶＨＳ−
ＶＴＲのＨＶシリーズやＦ７５型等で実用化されている
いわゆる山登り方式では、磁気ヘッドからの再生エンベ
ロープ信号を読み出されたフィールドの中央部でサンプ
ルホールドし、次にアクチュエータに与える印加電圧も
しくはキャプスタンモータの回転位相を１ステップ変化
させて（たとえば増やして）、次にフレームのエンベロ
ープレベルと前記サンプルホールド値とを比較するとい
う一連の動作が、次のフレームのエンベロープが小さく
なるまで続けられる。そして、次フレームのエンベロー
プが小さくなれば、印加電圧の方向を反転させて同様の
動作を続けることにより、再生エンベロープを最大値に
向って収斂させる。

【００３０】従来のオートトラッキング再生装置は、上
述したような種々のトラッキングエラー検出法によっ
て、トラッキングエラーを検出してヘッドシリンダに内
蔵されたヘッドアクチュエータにトラッキングエラーを
フィードバックすることによって、実現されている。

【００３１】一般にこの様な可動ヘッドは、通常速度再
生時のトラッキングエラー補正のためのＤＴＦ制御に使
用されるだけではなく、高速再生，スロー再生，スチル
再生などの特殊再生時にも使用されることが多い。

【００３２】そこで、このような可動ヘッドをノイズレ
ズ特殊再生に利用した一例として、図５０に、ナショナ
ル・テクニカル・レポート（NationalTechnical Repor
t)Vol.28,No.3 （１９８２年６月）の第４１ページに掲
載されたシステム概略図を示す。

【００３３】これらの従来技術による高速特殊再生方法
を簡単に説明すると、図５１のブロック図において、回
動する磁気ヘッドＨはヘッドアクチュエータ１４にてテ
ープ走行方向と垂直方向に駆動される。磁気ヘッドＨの
再生エンベロープ信号からはトラッキングエラー量がト
ラッキングエラー検知器１６にて検知される。

【００３４】傾斜補正パターン発生器１８は、磁気ヘッ
ドＨがテープ上を走査する角度が記録トラックの角度と
一致するように、例えばキャプスタンの回転速度を示す
周波数発生器などからのテープ速度情報を用いて傾斜補
正を行い、磁気ヘッドＨにトラックのトレースを行わせ
るための傾斜補正パターンを発生する。

【００３５】上記のトラッキングエラー検知器１６から
のトラッキングエラー信号とこの傾斜補正パターン発生
器１８からの傾斜補正パターンとは加算器４１０により
加算されて、この磁気ヘッドを磁気テープの走行方向に
移動させるためのヘッドアクチェータを駆動する。

【００３６】より詳細に説明すると、通常速度（１倍
速）再生時に、磁気ヘッドＨがテープ上をトレースする
角度は、記録トラックの角度と同じであるが、異速度再
生を行うと磁気ヘッドＨがトレースする角度は記録トラ
ックの角度と一致しなくなるため、トラックずれ（以
下、傾斜エラーという）が生じ、再生画面上にノイズを
発生してしまう。

【００３７】一例として、図５２、図５３に磁気テープ
上の記録トラックパターンと磁気ヘッドの軌跡との関係
を表した概略図を示してあり、回転ヘッドの回転速度は
記録時と同一のままで、図５２は正方向、図５３は逆方
向にそれぞれテープの走行速度を記録時の５倍にして再
生する５倍速再生の場合を示している。

【００３８】図５２のＡは記録時および通常再生時の磁
気ヘッドの軌跡を示しているが、磁気テープの走行速度
を正方向に５倍にした場合には、磁気ヘッドの軌跡はそ
の角度がＢに示すように大きくなって磁気ヘッドが磁気
テープの幅を横切る期間内に〜の５本のトラックと
交叉するようになる。

【００３９】また、図５３は通常再生時の磁気ヘッドの
軌跡に対して逆方向に５倍の速度で磁気テープを走行さ
せたときの磁気ヘッドの軌跡を示すものであるが、−
〜−のトラックと交叉する角度の小さい軌跡Ｃを描く
ようになる。

【００４０】この５倍速再生のような、記録時と異なる
速度で磁気テープを走行させる特殊な再生モードにおい
ても再生画面上にノイズを発生しないノイズレス再生を
行うためには、記録されているトラックを磁気ヘッドの
軌跡がトレースするように上記Ｂ及びＣの軌跡を補正し
なければならない。

【００４１】図５４には、隣接トラック間にスペースを
設けないで隣接するトラック間の信号をアジマス・ロス
を利用して分離するいわゆるガードバンドレス記録方式
のＶＴＲであって、２つの磁気ヘッドを互いに１８０度
離れた対向位置に有する回転ヘッドを用いた再生装置で
ｎ倍速再生（ｎは任意の実数）をしたときの傾斜エラー
パターンの概略図を示してある。

【００４２】今、Ｔを可動ヘッドの回転の１／２周期、
ｔｐをトラックピッチとすると、ｎ倍速再生時における
傾斜エラーはｔｐ（ｎ−１）となり、この傾斜エラーの
値は再生速度比ｎをパラメータとする関数として表され
る。換言すれば、傾斜エラーはテープ走行速度に依存し
て変化することになる。

【００４３】前記の図５１中の傾斜補正パターン発生器
１８では、このテープ走行速度情報として、例えばキャ
プスタン周波数発生器などからのＦＧ信号等を利用する
ことによって傾斜補正パターンを発生する。この傾斜補
正パターンを図５１のヘッドアクチュエータ１４に加え
ると、磁気ヘッドＨの軌跡は、異速度再生時においても
記録トラック対して平行に動くように傾斜が補正される
ことになる。

【００４４】しかしながら、単に磁気ヘッドＨを記録ト
ラックの角度に追従して変位させただけでは、記録トラ
ックと磁気ヘッドＨの軌跡の直線性、あるいはトラック
の位相ずれ等により更にトラックずれが生じるので、こ
のトラックずれを防止するために、通常、図５１に点線
で囲んだ閉ループによるオートトラッキング制御系が付
け加えられる。

【００４５】このオートトラッキング制御系の制御方法
としては前述したパイロット方式、ウォブリング方式、
山登り方式等いかなる方式を適用しても良いが、異速度
再生時においても高品位な映像を得るためには記録トラ
ックの非直線性（以下、トラック曲り、という）にも追
従させる必要があることから、制御帯域が比較的広くと
れるパイロット方式やウォブリング方式をとることが望
ましい。なお、このオートトラッキング制御系の制御方
法及び動作はすでに公知であるので、ここでは詳細な説
明は省略する。

【００４６】

【発明が解決しようとする課題】ハイビジョン信号や、
映像信号及び音声信号をデジタル化して記録再生するデ
ジタルＶＴＲ等においては、記録する信号の情報量が大
幅に増大するため、限られたサイズのカセットテープに
おいても長時間記録を可能にするためには、高密度記録
及び高精度ＤＴＦ制御による再生技術が不可欠となる。

【００４７】従来のＶＴＲにおけるＤＴＦ装置は、トラ
ッキングエラー補正手段がヘッドシリンダに設けられた
可動ヘッドのみであったので、ＤＴＦ制御性能は可動ヘ
ッドを移動させるヘッドアクチュエータの性能で決定さ
れていた。

【００４８】そこで、一般に高精度広帯域なＤＴＦ制御
に用いるヘッドアクチュエータとしては、比較的高い周
波数、例えば１ＫＨｚ〜数ＫＨｚ付近まで位相シフトが
ないものが制御性が良いので選ばれる。高い周波数まで
位相シフトが生じないためには、高い周波数まで共振し
ない機械特性が要求される。

【００４９】一般にアクチュエータの機械特性の一次の
共振周波数はアクチュエータバネ定数をアクチュエータ
可動部質量で割ったものの平方根を２πで割ったもので
与えられるので、一次共振周波数を高くするには、可動
部質量を軽くするか、もしくはアクチュエータのバネ定
数を高くすることが行われる。

【００５０】また、前述した様に、一般に可動ヘッド
は、通常速度再生時のＤＴＦ制御に使用されるだけでは
なく、特殊再生にも使用されることが多い。従来のＶＴ
Ｒにおける高速ノイズレス再生装置は、磁気ヘッドをヘ
ッドアクチュエータで記録トラックの幅方向に移動させ
ることによってトラッキングエラーを補正している。従
って、補正可能なトラッキングエラー量はヘッドアクチ
ュエータの可動範囲内に限定されている。

【００５１】そのため、従来の構成ではヘッドアクチュ
エータは規格によって外径が定まっているヘッドシリン
ダに内蔵されなくてはならず、必然的に小型のものが要
求され、しかも前述したように広帯域ＤＴＦに必須な共
振周波数の高いバネが高剛性なものが選定されるので、
その可動範囲は狭く制限される。よって、高速特殊再生
性能は低くなる。

【００５２】以上のように、従来の装置では、例えば制
御帯域が数百Ｈｚであるような高精度広帯域なＤＴＦ制
御と、数十倍速といったノイズレス高速再生性能の両者
を同時に実現することは物理的に不可能であるという問
題があった。

【００５３】

【発明が解決しようとする課題】従来の磁気記録再生装
置におけるテープテンション制御機構は前述のように構
成されているので、高速テープ走行時はテープ送り方向
と逆方向にある一定の負荷をかけるのみで特別なテープ
テンション制御を行っていない。従って、過渡的なテン
ション変動には応答できずにテープに損傷を与えたり、
またテンション変動に伴う磁気ヘッドとテープとの接触
状態変化により出力変動が発生し情報の劣化が起こり易
い等の問題点があった。

【００５４】更に、従来のテンション制御装置は、テン
ション制御帯域が狭く、数Ｈｚ以下のテンション変動し
か抑圧することができなかった。よって、デジタルＶＴ
Ｒ等の高密度記録再生を行うＶＴＲにおいては、磁気ヘ
ッドと磁気テープとの間の最適なスペーシング量を常に
所望の値に保つことは不可能であり、良好な記録再生が
行えないという問題があった。

【００５５】従来の磁気記録再生装置は以上のように構
成されているので、テープの送り出し側の低い帯域での
テープテンションの保持とヘッドコンタクトの確保は可
能であるが、テープ走行系の負荷変動等により発生する
ヘッドシリンダ部のテープテンションの変動までは除去
することができないという問題点がある。ヘッドシリン
ダ部でのテープテンションの変動により発生する磁気テ
ープとヘッドの間のスペーシング量の変動は高密度記録
の実現を妨げ、またテープ傷やヘッド摩耗の原因ともな
る。

【００５６】一方、このスペーシング量の変動はヘッド
シリンダの偏心によっても発生し、問題点をさらに悪化
させる原因ともなっている。同様に、磁気ディスク装置
等においてもディスクの面振れ等に起因するスペーシン
グ量の変動は大きな問題となっている。このように、従
来の磁気記録再生装置ではスペーシング量を一定に保
ち、高密度記録を可能にすると共に装置や記録媒体の信
頼の向上が大きな課題とされてきた。

【００５７】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、制御帯域が数百Ｈｚといった広帯
域でのＤＴＦ制御を高速度で行いながら、かつ数十倍速
といったノイズレス高速再生を画像の劣化なく同時に実
現した磁気再生装置を提供することを目的とする。

【００５８】また、本発明の他の目的は高精度広帯域な
テンション制御によって常に最適なヘッドとテープとの
コンタクトを実現し、良好な記録再生が可能な磁気再生
装置を得ることにある。

【００５９】さらに、磁気ヘッドが記録再生用の媒体か
ら受ける面圧力量を一定に制御することにより、磁気ヘ
ッドと記録再生用媒体の間のスペーシング量を常に一定
に管理することにより、高密度記録を実現すると共に装
置や記録媒体の信頼性を大幅に向上することを可能とし
た磁気記録再生装置を得ることを目的とする。

【００６０】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の基本的な
原理の１つを示す概念図であって、回転ヘッドＨを備え
るヘッドシリンダ（この図では、ヘッドシリンダの回転
ヘッドの回転面のみを符号１として示した）の磁気テー
プＴが供給される入口側に一対の入側固定ピン１０a₁,
１０a₂と入側可動ピン９ａを設け、また、このヘッドシ
リンダの出口側に２つの出側固定ピン１０b₁, １０b₂と
出側可動ピン９ｂを設ける。

【００６１】この入側可動ピン９ａには上記一対の入側
固定ピン１０a₁, １０a₂を結んだ線に対してこの入側可
動ピン９ａの距離を変化させるための入側テープアクチ
ェータ１１ａを設け、また、出側可動ピン９ｂには上記
一対の出側固定ピン１０b₁,10b₂を結んだ線に対してこ
の出側可動ピン９ｂの距離を変化させるための出側テー
プアクチェータ１１ｂを設ける。

【００６２】この入側テープアクチェータ１１ａを制御
して入側可動ピン９ａを移動させることによって磁気テ
ープＴのヘッドシリンダ部分でのテンションを制御する
ことができる。

【００６３】また、記録時のテープ速度とは異なる速度
での再生を行う際には、上記入側テープアクチェータ１
１ａと出側テープアクチェータ１１ｂとを互いに差動的
に移動させることによってトラッキングを行わせること
ができる。

【００６４】さらに、上記の入側テープアクチェータ１
１ａおよび出側テープアクチェータ１１ｂを制御するた
めに、これらテープアクチェータ１１ａ，１１ｂの特性
をそれぞれ模擬する状態推定器を含む制御系を用いるこ
とによって、極めて精度の高い制御を行うことができ
る。

【００６５】また、記録媒体の記録面に向かう突出方向
に移動可能な磁気ヘッドを用いる場合には、この磁気ヘ
ッドの変位量に基づいてこの磁気ヘッドの面圧を推定す
る面圧推定器を設けて、この面圧推定器によって推定さ
れた面圧推定値と基準面圧との差に基づいて得られる面
圧制御信号によって磁気ヘッドの面圧を制御することが
できる。

【００６６】これらの本発明の構成要素を制御する制御
系の構成、特に本発明の他の特徴である、テープアクチ
ェータの特性を模擬する状態推定器、および、磁気ヘッ
ドの面圧を推定する面圧推定器については、以下に述べ
る実施例の説明においてその構成および作用が明らかに
される。

【００６７】なお、本発明におけるヘッドシリンダとし
ては、磁気ヘッドが設けられて回転する上シリンダと回
転しない下シリンダとによって構成される型式のもの、
磁気ヘッドが固定されて回転するドラムあるいは円板を
２つの回転しないシリンダの間に設ける型式のもの、あ
るいは、回転するヘッドシリンダに磁気ヘッドを設ける
ものなど、各種の既知の型式のものを用いることができ
る。また、固定ピン１０および可動ピン９としては、い
ずれもローラを用いることができる。

【００６８】

【作用】再び図１を引用すると、上記２つのテープアク
チェータ１１ａ，１１ｂを非差動的に、例えば出側テー
プアクチェータ１１ｂを駆動せずに入側テープアクチェ
ータ１１ａだけを駆動すれば、入側可動ピン９ａの上下
移動方向と量とにしたがってヘッドシリンダ部における
磁気テープのテンションが変化することは明らかであ
り、この磁気テープのテンションを制御することによっ
て、例えばヘッドタッチの制御や磁気記録再生装置に与
えられる加速度の補償などを行うことができる。

【００６９】また、この入側テープアクチェータ１１ａ
と出側テープアクチェータ１１ｂを差動的、すなわち互
いに上下反対方向に駆動すれば、上記２つのループ間に
あるヘッドシリンダ部における磁気テープＴをその長手
方向に進ませたり引き戻したりすることになり、走行系
の他の領域に影響を及ぼすことなく、ヘッドシリンダ部
における磁気テープの走行速度が変化するので、トラッ
キングエラーの量に基づいて上記テープアクチェータ１
１ａ，ｂを差動的に駆動すればトラッキングエラーを補
正できることになる。

【００７０】すなわち、磁気テープがＶ_Cなる速度で走
行しているとき、入側の可動テープピン９ａを速度Ｖ_B
で上（＋Ｖ_B）または下（−Ｖ_B）に移動させるととも
に、出側の可動テープピン９ｂを同じ速度Ｖ_Bで下（＋
Ｖ_B）または上（−Ｖ_B）に差動的に移動させると、２
つのローラ間におけるテープ速度、即ちヘッドシリンダ
部でのテープ速度Ｖ_Aは下記（１）式に示すとおりの線
形な関係式によって表される。Ｖ_A＝Ｖ_C＋２Ｖ_B …（１）

【００７１】従って、（１）式に基づいて開ループ的に
入側および出側の可動テープピン９ａ，９ｂを磁気ヘッ
ドの回転周波数に同期した周波数Ｆｓの三角波または鋸
歯状波で強制的に差動動作させることによって、ヘッド
シリンダ部のテープ速度を周期的に通常再生速度Ｖに対
してＶ±Ｖ_Bの範囲で間欠的に早くしたり遅くしたりし
て、特殊再生時にもトラッキングが維持される期間Ｔを
得ることができる。なお、この期間Ｔは、三角波を用い
た理想的な場合にはＦｓ／２、すなわち三角波の半周期
の期間となる。

【００７２】もし、テープアクチュエータの応答速度の
限界などから安全を見込んでこの期間をＦｓ／２より小
さくした場合には、例えば三角波の立上がり期間である
トラッキングが維持される１つの期間Ｔの間に少なくと
も１画面分の信号再生を行って画像メモリにこの再生信
号を記憶しておき、次の三角波の立下がり期間などのト
ラッキングがとれない期間である再生不可能な期間には
この画像メモリからの映像信号を画面に出力するように
すれば、多少間欠的な動きにはなるけれども良好な信号
再生が可能となる。

【００７３】この方法によって再生速度を変化できる倍
速の範囲は、入側および出側の可動テープピン９ａ，９
ｂのストローク及び上記三角波の周波数（以下、サイク
ル周波数、という）Ｆｓによって定まる。例えばマルチ
ヘッドを用いて回転ヘッドが１回転する期間に１フレー
ム分の画像データが読出されるようにしたテープフォー
マットの場合、再生可能倍率Ｎ，入側および出側可動テ
ープピン９ａ，９ｂのストロークｔ，及びサイクル周波
数ＦS との関係は、期間Ｔを安全率を見込んでＦｓ／４
として計算すると次の（２）式のようになる。Ｎ＝（４ＦｓＸ_P-P／Ｖ）＋１ …（２）

【００７４】

【実施例】

［第１実施例の概略］本発明の第１実施例を概略的なブ
ロック図として示した図２を参照しながら説明する。

【００７５】この図２において、Ｄはヘッドシリンダ、
Ｔは磁気テープ、Ｈａ，ＨｂはヘッドシリンダＤに取り
付けられた１個もしくは２個の磁気ヘッド、４は磁気テ
ープＴをヘッドシリンダＤに供給する供給リールモー
タ、５は磁気テープＴをヘッドシリンダＤから巻取る巻
取りリールモータ、６は磁気テープＴをその長手方向に
定速で送るためのキャプスタンを駆動するキャプスタン
モータ、７は磁気テープＴをその長手方向に送るために
上記キャプスタンに押し付けてキャプスタンモータ６の
駆動トルクを磁気テープＴに伝達するピンチローラ、８
ａはヘッドシリンダＤの磁気テープＴの入口側のスラン
トポール、８ｂはヘッドシリンダＤの磁気テープＴの出
口側のスラントポールである。

【００７６】スイッチ３は、ＤＴＦ制御の対象をキャプ
スタンモータとリールモータとに切換えるために設けた
ものである。すなわち、通常の記録再生ないしは数倍速
までの再生の際のテープ送りはキャプスタンモータによ
って行われるが、数十倍速での再生を行う際にはキャプ
スタンによってこのような高速なテープ送りを行うこと
は不可能なことから巻取側のリールモータによってテー
プ送りが行われる。

【００７７】このため、ＤＴＦ制御系によるトラッキン
グエラーの制御対象となるのは、数倍速までのテープ速
度ではキャプスタンモータであり、数十倍速以上の速度
のときには巻取側のリールモータとなるので、上記スイ
ッチ３はこのようにＤＴＦ制御の対象をキャプスタンモ
ータとリールモータとに切換えるために設けられたもの
である。

【００７８】なお、上記のような数十倍速の場合にはキ
ャプスタンと磁気テープとが離れるためにキャプスタン
モータには必ずしも電力を供給する必要はない。また、
リールモータには録音・再生などのモードに応じた直流
電力が常に供給されているものであるが、この図では複
雑になるのを避けるためにこの直流電力供給回路につい
ては図示を省略してある。

【００７９】９ａはヘッドシリンダＤの磁気テープＴの
入口側に移動可能に設けられた入側可動テープピン、１
０ａはヘッドシリンダＤの磁気テープの入口側で互いに
対向して設けられた２つの入側固定テープピンを一括し
て示すものであり、これら２つの固定テープピン１０ａ
の間隔が入側可動テープピン９ａの最大径より若干大き
めになるように、かつ、可動テープピン９ａの移動軌跡
が上記２つの入側固定テープピン１０ａを結んだ線に対
して距離を変化し得るように取り付けられている。

【００８０】同様に１０ｂはヘッドシリンダＤの出口側
で互いに対向して移動可能に設けられた２つの出側固定
テープピンであり、それらの間隔が出側可動テープピン
９ｂの最大径より若干大きめになるように、かつ、上記
２つの出側固定テープピン１０ｂを結んだ線に対して距
離を変化し得るように取り付けられている。

【００８１】１１ｂは上記出側可動テープピン９ｂを駆
動するためのアクチュエータ（以下、出側テープアクチ
ュエータ、という）、１１ａは入側可動テープピン９ａ
を駆動するためのアクチュエータ（以下、入側テープア
クチュエータ、という）、１２ａは入側テープアクチュ
エータ１１ａの回動によって上記可動テープピン９ａを
移動させるアーム、１２ｂは出側テープアクチュエータ
１１ｂの回動によって出側可動テープピン９ｂを移動さ
せるアーム、１３ｂは出側テープアクチュエータ１１ｂ
の回動角を検知するポジションセンサ、同様に１３ａは
入側テープアクチュエータ１１ａの回動角を検知するポ
ジションセンサ、１４は磁気ヘッドＨを磁気テープＴの
幅方向（図の上下方向）に移動させるためのヘッドアク
チュエータである。

【００８２】更に図２において、状態推定器１５ａは入
側テープアクチュエータ１１ａの入力電圧と変位回転角
度との関係を示す“変位／入力電圧”伝達特性を電気的
に模擬する状態推定器であり、入側テープアクチュエー
タ１１ａの入力電圧とその（回転）変位角度から入側可
動テープピン９ａにかかるテンション力、すなわち、入
側テープアクチュエータ１１ａにかかる加速度や速度及
び位置を推定するものであり、出側テープアクチュエー
タ１１ｂからの入力を受ける状態推定器１５ｂもこの入
側テープアクチュエータ１１ａの状態推定器と実質的に
同じ構成と機能を有する。

【００８３】ＤＴＦ回路１６は、磁気ヘッドＨａ（Ｈ
ｂ）によって再生された信号の再生エンベロープ信号か
らトラッキングエラー信号を生成し、このトラッキング
エラー信号の高周波成分（図中には“ＡＣ”で示した）
によってヘッドアクチュエータ１４を、また、その低周
波成分（図中には“ＤＣ”として示した）によって出側
テープアクチュエータ１１ｂをそれぞれ駆動することに
よってトラッキングエラーを補正するためのものであ
る。

【００８４】テンションサーボ回路１７は、上記入側の
状態推定器１５ａから与えられる入側テープアクチュエ
ータ１１ａの加速度が一定の基準値になるようにリール
モータ４及び入側テープアクチュエータ１１ａに制御信
号を出力するテンションサーボ回路である。

【００８５】特殊再生用信号発生器１８は、リールモー
タ４及び５からのリールモータの回転速度を示すリール
モータ回転周波数発生器からの信号（以下、リールモー
タＦＧ信号、という）を演算することによって、あるい
はキャプスタンモータ６の回転速度を示すキャプスタン
回転周波数発生器からの信号（以下、キャプスタンＦＧ
信号、という）を周波数−電圧変換することによって得
られるテープ速度から両テープアクチュエータ１１ａ，
１１ｂを差動動作させて倍速再生などの特殊再生の際の
トラッキングを制御するために先に説明した三角波形を
出力するものである。

【００８６】加算器１９はＤＴＦ回路１６からの出側テ
ープアクチュエータ１１ｂの制御信号と上記特殊再生用
信号発生器１８からの特殊再生のための三角波形信号と
を加算する加算器、減算器２０は基準位置信号と状態推
定器１５ｂからの出側テープアクチュエータ１１ｂの推
定位置信号とを比較して位置エラー信号を出力する減算
器、加算器２１は出側テープアクチュエータ１１ｂへの
ＤＴＦ信号と状態推定器１５ｂからの推定加速度とを加
算する加算器、加減算器２２は加算器２１の出力に減算
器２０からの位置エラー信号を加算するとともに状態推
定器１５ｂからの推定速度を減算する加減算器、加算器
２３は入側テープアクチュエータ１１ａの基準位置信号
を反転した信号に出側テープアクチュエータ１１ｂのＤ
ＴＦ信号と状態推定器１５ａからの推定位置信号とを加
算する加算器、減算器２４はテンションサーボ回路１７
からの入側テープアクチュエータ１１ａへのテンション
制御信号に加算器２３からの信号と状態推定器１５ａか
らの推定速度信号とを減算する減算器である。

【００８７】なお、上記減算器２３および減算器２０に
入力されている基準位置電圧は、例えば０Ｖなどの固定
電圧であり、次に説明するように、入側および出側のテ
ープアクチュエータ１１ａ，１１ｂがバネ支持でないた
めに基準となる固定位置がないことからその基準位置を
定めるためのものであって、テープテンション制御アー
ム７７（図４９）を機械的なバネ支持によらずに電気的
に位置制御を行うことによって、いわば電気的に制御ア
ーム７７を支持をしているものである。

【００８８】［テープアクチェータの説明］図３は本発
明の実施例に使用しているテープアクチュエータの概略
斜視図である。図４はその断面図、図５はその駆動原理
を説明するための概略図であり、図２のアクチェータ部
に図示されている部分に対応する部分には図２と同一の
符号を付してある。

【００８９】このテープアクチュエータはバネ支持のな
いボイスコイル型電磁駆動アクチュエータであって、こ
れはハードディスクドライブ装置のトラッキングアクチ
ュエータであるスイングアームアクチュエータとして実
用化されていると同様なものである。

【００９０】これらの図において、１１は前記可動テー
プピン９が設けられたアーム１２を回動駆動させるため
の電磁駆動方式によるテープアクチュエータ駆動部であ
り、４０１は回動軸の延長方向に着磁され、さらに左右
でその着磁方向が逆になっている永久磁石、４０２は軟
磁性体からなるヨーク、４０３は上記回転軸を中心とし
て回動する可動コイルである。

【００９１】このボイスコイル型電磁駆動アクチュエー
タは図５（ｂ）に明らかなように、可動コイル４０３の
回動面と垂直な方向に着磁されるとともに可動コイル４
０３の回動円周方向に対しては着磁方向が逆に２分割さ
れた永久磁石４０１とヨーク４０２によって閉じた磁気
回路が構成されており、この永久磁石４０１と平行に配
置される可動コイル４０３の回動面と垂直な方向に高い
磁束密度が得られるようになっている。

【００９２】この可動コイル４０３に電流を流すと、図
５（ｂ）にイ，ロで示したこの可動コイル４０３の側縁
に相当する部分にフレミングの左手の法則によって発生
する力によって回動軸を中心に可動コイル４０３は回動
する。このような構成のテープアクチュエータの“変位
角／周波数”特性は図６に示すようなものであり、この
図で、縦軸はゲイン及び位相、横軸は周波数を示してい
る。

【００９３】この図からも明らかなように、このアクチ
ェータは高い周波数域まで機械共振がないので制御性を
極めて良好にすることができるが、機械的な基準位置が
定まらないことから、図２について説明したような、基
準位置を定めるための信号を与えることが必要である。

【００９４】なお、上記例ではボイスコイル型電磁駆動
アクチュエータにより可動ピン９を動かす構成を例示し
たが、圧電バイモルフやその他の駆動手段でこの可動ピ
ン９を回動または直線移動させることで所期の動きをさ
せるような構成も適用可能なことはもちろんである。

【００９５】［アクチェータの変位量測定手段の説明］
図７には、可動テープピン９の変位量（回転角）を求め
るためにテープアクチェータ１１のアーム１２の変位量
を測定する光学的センサの例が示してある。４０４はレ
ーザダイオード４０４ａから発生した光をコリメータレ
ンズ４０４ｂによって平行光にし、さらに光束径を絞り
によって規制するように構成した発光部、４０５ａはテ
ープアクチュエータ１１の回動軸４０５′を含む面を切
断して鏡面にした反射部、４０６は光スポットの位置を
検出するリニアポジションセンサで構成された受光部で
ある。なお、この回転軸４０５′は、図４の軸４０５の
延長として設けるか、あるいは、外部の軸受によって支
持される回転軸に代えて構成することができる。

【００９６】この図７で示したような光学的センサ４０
６は、テープアクチュエータ１１の回動範囲が大きい場
合に好適ではあるが高価なため、例えばこの回動範囲が
小さい場合には光源をレーザダイオードより安価なＬＥ
Ｄにしたり、リニアポジションセンサに代えてより安価
な受光素子を２分割して光束位置がそのいずれにあるか
を検知するようにした２分割検知器を用いることができ
る。

【００９７】すなわち、上記のようにテープアクチュエ
ータ１１の回動範囲が小さい場合には、図８（ａ）ある
いは（ｂ）に示すように、図３ないし図５に示したボイ
スコイル型電磁駆動アクチュエータの可動コイル４０３
の回動軸４０５にこの軸とともに回転するホールセンサ
４１０を設け、互いに磁化極性が反対な２つの磁化領域
からなる永久磁石４１１をこのセンサ４１０と対向する
ように基板に取付けておき、このホールセンサ４１０の
出力によってテープアクチュエータ１１の回動位置を検
知するようにした安価な磁気的手段を用いることができ
る。

【００９８】［第１実施例のＤＴＦ制御系の説明］図２
に戻ってこの実施例のＤＴＦ制御系について説明する。
この実施例では、前記のような回動型のテープアクチェ
ータを用いているために、入側および出側のテープアク
チュエータ１１ａ，１１ｂによってそれぞれ駆動される
入側可動テープピン９ａおよび出側可動テープピン９ｂ
の移動経路は直線ではなくて円弧となるので、精度の高
いトラッキングを行うためにはこの非線形誤差をＤＴＦ
制御系で吸収しなくてはならない。

【００９９】したがって、従来のＤＴＦ制御よりも高精
度・広い周波数帯域かつ広いダイナミックレンジを有す
るフィードバック制御系を使用する必要がある。なお、
もし開ループ的な制御を行うと原理的に非線形誤差が生
じてしまうことからフィードバック制御を行うことが必
要となる。

【０１００】そこでこの実施例では、主にトラッキング
エラーによって発生するトラッキングエラー信号の低周
波成分によるＤＴＦ制御を可動範囲が広く低周波域での
ゲインが高くとれる出側テープアクチュエータ１１ｂに
よって行わせる。そして、上記可動テープピン９ｂの移
動経路が上記のように非直線であることに基づいて生じ
るトラッキングエラー信号の高周波成分によるＤＴＦ制
御は、磁気ヘッドを磁気テープ上の記録トラックと垂直
方向に駆動するヘッドアクチュエータ１４によって行わ
せるようにしている。

【０１０１】このように、ＤＴＦ制御を出側テープアク
チュエータとヘッドアクチュエータとの２段結合によっ
て構成し、また直流成分はキャプスタンモータ６あるい
はリールモータ５で応答させるように構成することによ
って、広い動作範囲を有するとともに安定化された高精
度なＤＴＦ制御を実現させることができる。

【０１０２】図９は、図２図示の実施例におけるトラッ
キング制御系を物理量のフローに基づくブロック図とし
て示したものであり、また図１０はこれを制御理論の伝
達関数によって表示したものであるので、これらの図を
参照しながらこの実施例のＤＴＦ制御系の動作を説明す
る。

【０１０３】なお、図９および図１０中で図２に示した
要素に対応する要素には図２と同一の符号を付してあ
り、また、図１０図中のＳはラプラス演算子である。ブ
ロック２５はヘッドアクチュエータ１４を安定にトラッ
キング制御動作させるための補償器であって、その構成
要素の１つであるバンドパスフィルタ２５ａ（図１０）
はトラッキングエラー信号の直流成分をカットするとと
もに高域では１次の積分特性を示すバンドパスフィルタ
であり、増幅器２５ｂはトラッキング制御系の制御帯域
を決める増幅器である。

【０１０４】ブロック２６は出側テープアクチュエータ
１１ｂをヘッドアクチュエータ１４とともに安定してト
ラッキングを共働させるための補償器であって、その伝
達関数の一部に相当する関数２６ａ（図１０）は上記ヘ
ッドアクチュエータ１４の“変位／電圧”の周波数特性
を電気的に模擬した２次フィルタの伝達関数であり、ま
た２６ｂは増幅器のゲインを示す伝達係数である。

【０１０５】ブロック２８は２次のローパスフィルタか
らなる補償器であって、そのブロック２８ａ（図１０）
はトラッキングエラー信号の低域成分だけを通過させる
ためのローパスフィルタの特性を示す伝達関数、ブロッ
ク２８ｂはゲインを示す伝達関数である。なお、これら
の補償器２５，２６，２７は、図２においてはＤＴＦ回
路１６中に含まれるものである。

【０１０６】ブロック２７は磁気テープの長さ方向の変
位に対する記録トラック幅方向の変位比を示す機械特
性、ブロック２９はリールモータ５の回転角に対する記
録トラック幅方向の変位比を示す機械特性である。ブロ
ック２９はリールモータ５の回転角（またはテープアク
チュエータ１１ｂの変位角）に対する記録トラックの幅
方向の磁気テープの変位量との比を示す伝達関数を示す
ものである。

【０１０７】図９にヘッドアクチュエータ１４として示
したブロックはヘッドアクチュエータ１４の“駆動電圧
−変位”特性であって、図１０ではこれを伝達関数によ
って示してあり、Ｋ_Hτはトルク定数、Ｒ_Hはコイル抵
抗、ｍ_Hは可動部質量、Ｃ_Hは粘性係数、Ｒ_Hは弾性係
数をそれぞれ表す伝達係数である。

【０１０８】図９のブロック１１ｂは、アーム１２ｂ、
可動テープピン９ｂ（図２）を含む出側テープアクチュ
エータ１１ｂの実際の駆動電圧に対する変位角度（変位
角度／駆動電圧）特性を表すものであって、図１０のブ
ロック１１ｂではこの特性を伝達関数で示してあり、５
０はこのテープアクチュエータの“トルク／電圧”特性
を表す伝達関数、５１はテープアクチュエータの“変位
角度／トルク”特性を表す伝達関数であって、Ｋ_Tτは
トルク定数、Ｒ_Tはコイル抵抗、Ｊ_Tは回動部の慣性、
Ｃ_Tは回動部の粘性係数である。

【０１０９】減算器２０は、出側テープアクチェータ１
１ｂの基準位置と状態推定器１５ｂからの推定位置とを
比較してこのアクチェータ１１ｂの位置誤差信号を出力
する減算器であり、出側テープアクチュエータ１１ｂと
して前述したバネ支持されていない形式のアクチェータ
を用いていることから、直流成分を図２のキャプスタン
モータ６やリールモータ５に印加するとＤＴＦ動作にお
いてこのアクチェータの位置が決まらない系となってし
まうので、出側テープアクチュエータ１１ｂ位置と基準
位置とを比較してフィードバックする位置制御系を構成
して電気的にアクチェータの位置を固定するようにした
ものである。

【０１１０】ブロック１５ｂはテープアクチュエータ１
１ｂの“変位角度／駆動電圧”の周波数特性及び動特性
を電気的に模擬する現代制御理論による同一次元オブザ
ーバで構成される状態推定器であって、後に詳細に説明
する。

【０１１１】図１０において、ブロック３２は出側テー
プアクチュエータ１１ｂの位置制御系のループゲインを
示す伝達関数、ブロック３３は状態推定器１５ｂからの
推定加速度をフィードフォワードするループゲインを示
す伝達関数、ブロック３４は状態推定器１５ｂからの推
定速度をフィードバックするループゲインを示す伝達関
数、加減算器１９，２１，２２_1,２２₂はそれぞれ加減
算を表す伝達ブロックである。

【０１１２】ブロック５は、リールモータ５あるいはキ
ャプスタンモータ６の入力電圧に対する変位角度の特性
を示す伝達関数であり、ここで、Ｋ_Cτはトルク定数、
Ｒ_Cはコイル抵抗、Ｊ_Cは回転部の慣性である。加算器
３１は、ヘッドアクチェータ１４，出側テープアクチェ
ータ１１ｂおよびリールモータ５（あるいはキャプスタ
ンモータ６）によって定められる磁気テープの長さ方向
の位置を得るためのものである。

【０１１３】減算器３０は、磁気テープ上のトラッキン
グをとろうとするトラックの位置に相当する目標トラッ
ク位置と上記加算器３１からのトラッキング位置との差
を得るための減算を概念的に示したものであるが、実際
にはこの減算器３０の出力に相当する誤差を示す値をト
ラッキングエラー信号として得ることができる。

【０１１４】上記のような要素により構成され、トラッ
キングエラー信号の低周波成分によるＤＴＦ制御を出側
テープアクチュエータ１１ｂによって行わせるとともに
可動テープピン９ｂの移動経路が非直線であることに基
づくトラッキングエラー信号の高周波成分によるＤＴＦ
制御をヘッドアクチュエータ１４によって行わせるよう
にした２段結合系において、出側テープアクチュエータ
１１ｂとヘッドアクチェータ１４との２つのアクチュエ
ータに対する各々の制御ループのゲインが等しくなる周
波数である結合周波数は、例えば７．５Ｈｚであるサイ
クル周波数Ｆｓ付近にとることが望ましい。

【０１１５】これは、広いトラッキング動作範囲が必要
な５倍速再生のような高速特殊再生時における非線形誤
差を含んだトラッキングエラー信号の基本周波数はテー
プアクチュエータ１１の駆動パターン信号であるサイク
ル周波数Ｆｓとなるので、このサイクル周波数以下の周
波数となる大振幅なエラーはこのテープアクチュエータ
１１自体を制御して補正するのが合理的であることによ
るものである。

【０１１６】逆に、このように結合周波数をサイクル周
波数Ｆｓ付近にとれば、トラッキングエラーの高域成分
は主に高い周波数成分の信号に対する追従能力の高いヘ
ッドアクチュエータ１４に、また、低域成分は主に低域
トルクが大きく低域追従能力の高いテープアクチュエー
タ１１に、それぞれ分担させる２段結合系を構成するこ
とができる。

【０１１７】このような２段結合系は、１つの制御目標
に対してテープアクチェータおよびヘッドアクチェータ
の２つのアクチュエータが同時に追従し、目標追従のた
めの制御能力が２つに周波数帯域に分割された構成にな
るので、結合周波数において各々のアクチュエータ制御
系の位相差が１８０度であると全体のゲインが−∞ｄＢ
となる（反共振という）問題があるので、この実施例に
おいては、テープアクチュエータに対して現代制御理論
の同一次元オブザーバで構成された状態推定器１５ｂに
よってアクチュエータ１１の速度を推定して高いゲイン
３４でフィードバックすることによって、テープアクチ
ュエータ１１の“変位／電圧”周波数特性の低域特性を
安定な一次形に改善して全体の系の安定化を図ってい
る。

【０１１８】加えて、出側テープアクチュエータ１１ｂ
にかかる外乱力すなわちテンショントルクによる位置変
動を極力さけるため、上記状態推定器１５ｂによって推
定した外乱トルクをフィードフォワードする構成にし
て、テープテンションにかかわらず常に安定に動作する
ように構成してある。

【０１１９】［状態推定器の説明］そこで本発明の１つ
の特徴的な構成要素である上記の状態推定器１５ｂにつ
いて図１０を参照しながら説明する。

【０１２０】この状態推定器１５ｂは、出側テープアク
チュエータ１１ｂの伝達特性及び動特性を電気的な等価
回路として模擬するものであり、このテープアクチュエ
ータ１１ｂの加速度、速度、位置、外乱力等を高精度か
つ広い周波数帯域に汎って推定することができる。な
お、後述するテンション制御などのために入側テープア
クチェータ１１ａを制御する状態推定器１５ａ（図２）
も、この状態推定器１５ｂと同様な構成と機能を有する
ものである。

【０１２１】図１０において、１００は上記出側テープ
アクチェータ１１ｂの実際の“トルク／駆動電圧”特性
を表す伝達関数５０を電気的に模擬した伝達関数、１０
１は伝達関数１０３と共に制御理論の等価変換により上
記テープアクチェータ１１ｂの実際の“トルク／駆動電
圧”特性を表す伝達関数５１を電気的に模擬した伝達関
数である。

【０１２２】ブロック１０５及び１０６は、上記テープ
アクチュエータ１１ｂの特性を電気的に模擬した上記伝
達関数１００，１０１，１０３から得られた動特性を実
際の出側テープアクチュエータ１１ｂの特性と一致させ
るために、出側テープアクチェータを表すブロック１１
ｂの出力ｄに相当するポジションセンサ１３ｂ（図２）
からの基準位置信号と伝達関数１００，１０１，１０３
による出力との差が“０”に収束するようにフィードバ
ックされるオブザーバのフィードバックゲインを示す伝
達関数であり、１０２，１０４，１０７は減算器であ
る。

【０１２３】この状態推定器の原理を説明すると、上記
状態推定器１５ｂにおける各要素の伝達関数は図１０の
ブロック中に示した値となっており、出側テープアクチ
ュエータ１１ｂに実際に入力した駆動電圧をコイル抵抗
Ｒ、力定数Ｋを模擬したブロック１００に入力として与
えると、このブロック１００の出力ｂ′は出側テープア
クチュエータ１１ｂの駆動力ｂを推定した値となってい
る。

【０１２４】ブロック１０１及び１０３の値をまとめる
と（１／Ｊ′Ｓ）・（１／Ｓ）＝１／（Ｊ′Ｓ²） …（３）となるから、伝達関数１０１及び１０３は出側テープア
クチュエータ１１ｂの機械特性伝達関数５１を電気的に
模擬しており、このブロック１０１の入力として上記伝
達関数１００の出力であるｂ′を入力すればブロック１
０３の出力ｄ′は出側テープアクチュエータ１１ｂの回
転角ｄを推定した値となるはずである。

【０１２５】しかしながら、上記伝達関数１０１及び１
０３は内部にそれぞれ積分器をもっており、周波数特性
上では出側テープアクチュエータ１１ｂの伝達関数５１
の特性と同じであっても、その動特性は上記積分器の初
期値の違い等によって同じにならない。

【０１２６】そこで、この実施例では、図示しないポジ
ションセンサで検出した実際の出側テープアクチュエー
タ１１ｂの変位量ｄと状態推定器１５ｂによる推定値
ｄ′との差ｅをゲインＦ₁及びＦ₂でフィードバックし
て、周波数特性のみならず、動特性も実際のテープアク
チュエータの回転と一致するように構成してある。

【０１２７】以上述べた状態推定器１５ｂの構成は、現
代制御理論の同一次元オブザーバの構成としてよく知ら
れており、この実施例で、テープアクチュエータ１１ｂ
の電気的モデルである状態推定器１５ｂにおける積分器
（ラプラス変換における１／Ｓ）を含む伝達関数１０１
と１０３の手前にそれぞれＦ_1,Ｆ₂のゲインを含む２つ
のループでフィードバックしているのは、オブザーバの
収束性を自由に決定するためである。

【０１２８】一般的に、制御対象の駆動電圧と変位を入
力とする同一次元オブザーバはその対象内部での推定速
度を取り出すために使用されるが、この同一次元オブザ
ーバは、制御対象と動特性及び静特性（周波数特性）が
一致した状態において、オブザーバフィードバックゲイ
ンＦ_1,Ｆ₂を制御対象の極に比べてオブザーバの極が十
分大きく（負の実数の値が大きく）なるようにハイゲイ
ン（Ｆ_1,Ｆ₂の値を大きく）にすると、テンションを推
定でき、動特性が一致しているため制御対象の変位出力
ｄ′と実際の変位量ｄについてｄ′≒ｄ …（４）が成立する。

【０１２９】また、伝達関数及びそのモデル１００には
積分器が含まれていないために、駆動力ｂ′≒ｂ …（５）が成立しており、制御対象と、オブザーバ内モデルの動
特性が一致している事から、変位のみならず、速度及び
加速度も一致している。このことから、加速度をＪ_T倍
した値であるテープアクチュエータ１１のアームにかか
る力についてもｃ′≒ｃ …（６）が成立する。

【０１３０】もともとのテープアクチュエータ１１ｂに
おいては、 “駆動力ｂ”＋“テンションによるトルクａ” ＝“テープアクチュエータ機構部に加わるトルクｃ” …（７）が成立しているため、式（４）〜式（７）よりｂ′＋ａ＝ｃ′ となりｂ′−ｃ′＝ａ′ …（８）すなわちａ′＝ａ …（９）となる。

【０１３１】このことは、オブザーバ内の信号経路ａ′
はテンションによる外乱トルクを表している事になり、
これを取り出す事によりテンションによる外乱トルクを
検出することができる。以上述べたように、この状態推
定器１５を用いることによって、テープアクチュエータ
１１の位置、速度、加速度および外乱を高精度広帯域に
検出することができる。

【０１３２】［第１実施例のＤＴＦ制御に関する動作の
説明］次に上記のような状態推定器を用いて構成してい
る第１実施例におけるＤＴＦ制御系の動作についてこの
図１０を参照しながら説明する。図１０の左上に示され
た減算器３０の出力に相当するトラッキングエラー信号
は、例えば磁気ヘッドによって再生された信号のエンベ
ロープからパイロット方式等の前述した公知の方法によ
って得られる。

【０１３３】このトラッキングエラー信号は、補償器２
８のカットオフ周波数が数Ｈｚのローパスフィルタ２８
ａを経て、後述する出側テープアクチュエータ１１ｂを
含む第３の制御ループと数Ｈｚの周波数でゲインが等し
くなるように選ばれたゲインを有する増幅器２８ｂにて
増幅された後、図示しないドライブアンプによって、テ
ープの走行速度に応じてリールモータ５もしくはキャプ
スタンモータ６を駆動し、リール径やトラック傾斜角な
どにより定まる機械特性２９を介して磁気テープを長手
方向に移動させることによってトラッキングエラーの直
流成分を含む低域のエラーを補正する。

【０１３４】この第１の制御ループは、トラッキングエ
ラーに基づくトラッキングエラー信号によってこのトラ
ッキングエラーがなくなるように動作していることから
明らかなように、この制御ループは閉じたループを構成
している。

【０１３５】また、上記トラッキングエラー信号は、補
償器２５の例えば１次のハイパスフィルタとローパスフ
ィルタとで構成される中心周波数が０．数Ｈｚといった
バンドパスフィルタ２５ａによって位相補償されて増幅
器２５ｂにて所定のゲインに増幅された後、ヘッドアク
チュエータ１４の図示しないドライブアンプに供給され
てこのヘッドアクチュエータ１４をドライブし、磁気ヘ
ッドＨをトラック幅方向に移動させる。したがって、こ
の第２の制御ループも、上記の第１の制御ループと同様
に閉じたループを構成している。

【０１３６】また、補償器２５の上記増幅器２５ｂの出
力は、上記第２の制御ループとこの第３の制御ループと
が安定に結合するように、例えば制御系の極がすべて左
半面に配置されるように定められた位相進み遅れフィル
タで構成される補償器２６ａを介して、前述の第２のル
ープのゲインとある周波数でゲインが一致するように増
幅器２６ｂによって増幅された後、特殊再生信号加算器
１９、速度ダンピング信号減算器２２、外乱除去信号加
算器２１などを介して出側テープアクチュエータ１１ｂ
の図示しないドライブアンプに供給されて出側テープア
クチュエータ１１ｂを駆動し、機械特性２７を介して磁
気テープＴを長手方向に移動させることによってトラッ
キングエラーを補正する。

【０１３７】したがって、この第３の制御ループも、上
記の第１の制御ループ、第２の制御ループと同様に閉じ
ている。この実施例では以上述べたような３つの互いに
電気的に結合されたＤＴＦ制御ループによって、高精度
・広帯域かつ広いダイナミックレジンを有するＤＴＦ制
御が実現されており、そのオープンループ特性を図１１
に示した。

【０１３８】［第１実施例におけるテンション制御系の
説明］しかしながら、この実施例においては、トラッキ
ングエラーの低域成分を出側テープアクチュエータ１１
ｂにフィードバックして磁気テープをその長さ方向にダ
イナミックに移動させてＤＴＦ制御を行っているため、
原理的に磁気テープのテンションにも変動が生じる。

【０１３９】そこで本発明の実施例においては、図２に
も示されているように、出側テープアクチュエータ１１
ｂのドライブ電圧を入側テープアクチュエータ１１ａの
位置制御ループの基準位置信号に加えることによって、
例えば通常再生モードや高速特殊再生モードなどのいか
なる動作モードにおいても２つのテープアクチュエータ
１１ａ，ｂが互いに差動動作して回転ヘッド部分でのテ
ンションの変動が生じないように構成している。

【０１４０】しかしながら、これら２つのテープアクチ
ュエータ１１の電気−機械特性や磁気テープの走行路に
よる機械的抵抗などが完全に等しい場合には、これら２
つのテープアクチュエータ１１ａ，ｂに等しい電圧を加
えることによって上記のテンションの変動を完全に抑え
ることができるにしても、実際は種々の電気的・機械的
なバラツキによって２つのテープアクチュエータに等し
い電圧を加えたとしても全く同じように動作させること
は不可能である。

【０１４１】したがって、上記のように出側テープアク
チュエータ１１ｂのドライブ電圧を入側テープアクチュ
エータ１１ａの位置制御ループの基準位置信号に加えて
もテンション変動が生じるので、この実施例ではクロー
ズドループによるテンション制御方式によって上記テン
ション変動を補正してどのようなモードの場合でも最適
なテンションを維持するように制御している。

【０１４２】図１２は、このテンション制御系を示すブ
ロック図であり、図１３はこのテンション制御系を制御
理論の伝達関数で表示したものであるので、これらの図
を参照しながら説明する。なお、図１２および図１３中
で図２に示した要素に対応する要素には図２と同一の符
号を付してあり、また、図１３図中のＳはラプラス演算
子である。

【０１４３】図１２において、ブロック５０は入側テー
プアクチュエータ１１の“発生トルク／入力電圧”の周
波数特性を示す電気特性、ブロック５１は入側テープア
クチュエータ１１ａの“変位角度／供給トルク”特性を
示す機械特性であり、出側テープアクチュエータ１１ｂ
と同一の特性である。

【０１４４】ブロック５２はテープの長さ方向の“応力
／歪”特性を示すテープ剛性、ブロック５３は走行パス
機械特性であって、固定テープピン１０ａと入側可動テ
ープピン９ａとの幾何学的位置、磁気テープＴと上記入
側可動テープピン９ａとの力の釣り合い、および、可動
テープピン９ａとテープアクチュエータ駆動部１１ａ回
動軸との幾何学的位置関係などの諸特性によって定まる
ものである。

【０１４５】ブロック１５ａは入側テープアクチュエー
タ１１ａに入力される駆動電圧もしくは駆動電流とポジ
ションセンサ１３ａからの検出変位量によりテープの加
速度や速度等を電気的に推定する状態推定器、ブロック
５５及び５６はテンション推定器１５ａからの推定テン
ション値と基準テンション値との差出力、すなわち外乱
テンション量をループが安定になるように入側テープア
クチュエータ１１ａ及び供給リールモータ４にフィード
バックするための補償器、テープ剛性５２’はリールモ
ータ４の回転角度変化が及ぼすテープテンション変動特
性を示すテープ剛性、減算器５４は上記状態推定器１５
ａからの推定テンション値と基準テンション値との差を
とる減算器である。

【０１４６】加算器５７，５８および減算器５９はトル
クの物理的な力のつりあいを示す加減算ブロックであ
り、加減算器２４は状態推定器１５ａからの推定速度や
位置誤差を加速度制御ループに減算及び加算するための
ものである。

【０１４７】入側テープアクチュエータ１１ａの回転角
度変化によって検出される磁気テープのテンション値変
動とリールモータ回転角度の変化によるテンション変動
とを合計したものにテンション外乱（テープが受ける軸
及びヘッドシリンダからの動摩擦や、テープの摩擦係数
変動によって発生するもの、及び外部からのテープ長さ
方向の外乱力）を加えたものが磁気テープの走行系のテ
ンションの合計となり、これによって入側テープアクチ
ュエータ１１ａを変位させる。

【０１４８】このテンション制御系を制御理論の伝達関
数で表示した図１３において、ＴＧはテンション外乱を
示すものであり、ブロック１１ａは入側テープアクチュ
エータ１１ａの実際の“変位角度／入力電圧”特性を伝
達関数で示したものであり、その特性は図１０の１１ｂ
と同じである。

【０１４９】ブロック５２は入側テープアクチュエータ
１１ａの回動角度変化に対するテープテンション変動の
伝達特性を示す伝達関数、ブロック５３はテープテンシ
ョンが入側テープアクチュエータ１１ａに与えるトルク
の伝達特性を示す伝達関数である。

【０１５０】ブロック１５ａは図１０に図示し先にＤＴ
Ｆ制御系に関して説明した状態推定器１５ｂと同じ構成
の状態推定器であり、テープアクチュエータ１１ａの位
置、速度、加速度、外乱トルクを高精度広帯域に推定す
るものであり、その詳細は既に述べたのでここでは省略
するが、ブロック１０８は上記テープテンションが入側
テープアクチュエータ１１ａに与えるトルクの伝達特性
を示す伝達関数５３の逆特性を示す伝達関数である。

【０１５１】ブロック５５ａはテンション制御系におけ
る制御帯域内の比較的高い周波数成分を入側テープアク
チュエータ１１ａにフィードバックするための補償器５
５の一部であるバンドパスフィルタを示す伝達関数、ブ
ロック５５ｂは入側テープアクチュエータ１１ａに対す
るフィードバックループのループゲインを定めるための
アンプゲインを示す伝達関数である。

【０１５２】ブロック５６ａは上記テンション制御系に
おける制御帯域内の比較的低い周波数成分を供給リール
モータ４にフィードバックするための補償回路５６の一
部である２次のローパスフィルタを示す伝達関数、ブロ
ック５６ｂはリールモータ４に対するフィードバックル
ープのループゲインを定めるためのアンプゲインを示す
伝達関数ある。ブロック４は、リールモータ４のコイル
抵抗Ｒ_Lとトルク定数Ｋ_Lτと回転部の慣性Ｊ_Lとを含
む伝達関数である。

【０１５３】加減算器２３は状態推定器１５ａからの推
定位置信号と基準位置信号とを比較し、また、出側テー
プアクチュエータ１１ｂの駆動電圧を加算する演算ブロ
ックであり、ブロック６１はこの演算ブロック２３から
の位置誤差信号をフィードバックするループゲインを示
す伝達関数、ブロック６０は状態推定器１５ａからの推
定速度をフィードバックするループのゲインを示す伝達
関数、加減算器２４はテンション制御ループに位置制御
ループ及び速度制御ループ信号を加算及び減算する演算
ブロックである。

【０１５４】先に従来例として説明した図４９図示の従
来のテンション制御系においては、バネ７８の力と磁気
テープのテンションとでテンション制御アーム７７がつ
り合って停止したときのテンション制御アーム７７の変
位量がテンションに相当するものとして、この変位量を
テープテンション信号としてリールモータ４にフィード
バックしている。

【０１５５】しかしながら、バネ支持されたテンション
制御アーム７７の変位がテンションに比例するのはバネ
支持されたテンション制御アーム７７の変動周波数がバ
ネ共振周波数より低い場合であって、テンションの変動
の周波数がバネの共振周波数を越えるとテンション制御
アーム７７に加わるテンション変動とテンション制御ア
ーム７７の位置変動の位相がずれてくる。実際にはバネ
共振周波数において９０度、さらに高い周波数では１８
０度ずれる。

【０１５６】このため従来のテンション制御は、テンシ
ョン制御アーム７７を含むバネ支持系の位相回りにより
制御周波数帯域が制限されていた。これは、すなわち、
テンション制御アーム７７で検出できるテンションが、
テンション制御アーム７７を含むバネ支持系のバネ共振
周波数以下でなければならないことを示している。

【０１５７】このバネ共振周波数を上げるためにテンシ
ョン制御アームを軽くしたり、バネ定数を強くしたりす
る事が考えられるが、テンション制御アームを軽くする
には限界があり、また、バネ定数を大きくするとテンシ
ョン変動があってもテンション制御アーム１２があまり
動かなくなるために検出精度が劣化する。

【０１５８】そこで、この実施例では先に図３ないし図
５によって説明したようなバネ支持のないアクチェータ
を用いており、図２の左上部にある減算器２３および右
側にある減算器２０に入側および出側のテープアクチュ
エータ１１ａ，１１ｂの基準位置を定めるための電圧を
供給することによって、テープテンション制御アーム７
７を機械的なバネ支持によらずに電気的に位置制御を行
うことによって、いわば電気的にバネ支持している。こ
れによって、電気的な位置制御の制御帯域と無関係にテ
ンションが広帯域に検出可能で、テンション制御も高精
度に行なえるようになる。

【０１５９】ここで、状態推定器１５ａからの外乱トル
ク信号は入側テープアクチュエータ１１ａに結合された
入側可動テープピン９ａにかかるテープテンションにほ
かならないので、この外乱トルク信号をテンション信号
として扱うことができる。

【０１６０】なお、状態推定器１５ａのテンション推定
可能な周波数帯域は、オブザーバがモデルマッチングし
ているとき２つのフィードバックゲインＦ_1,Ｆ₂に依存
する関数となり、ａａ′＝Ｆ₁／（Ｊ_TＳ²＋Ｆ₂Ｊ_TＳ＋Ｆ₁）・ａａ …（１０）となるので、このゲインＦ₁,Ｆ₂を十分高く選べば、こ
の周波数帯域を１ＫＨｚ以上にすることが可能となる。

【０１６１】上記のようにして推定されたテンションａ
ａ′はテンションの最適値である基準テンションＴＮと
比較器５４にて比較され、テンションエラー信号ＴＧが
検出される。

【０１６２】このテンションエラー信号ＴＧをカットオ
フ周波数が数Ｈｚと制御周波数帯域より十分低い１次の
バンドパスフィルタにて構成される補償器５５ａによっ
て位相補償してから増幅器５５ｂで所定のゲインで増幅
した後、テープアクチュエータ位置制御信号加算器及び
速度ダンピング信号減算器２４を介して図示しないドラ
イブアンプを経て入側テープアクチュエータ１１ａをド
ライブする。このように、テンションを基準値とする第
１の制御ループは閉じている。

【０１６３】同時に上記テンションエラー信号ＴＧは２
次のローパスフィルタにて構成される補償器５６ａにも
供給され、上述した第１の制御ループと数Ｈｚで安定化
結合するように増幅器５６ｂにて増幅され、図示しない
ドライブアンプを介してリールモータ４をドライブして
テンションを一定にする。このように、第２の制御ルー
プも閉じている。

【０１６４】ここで上記のように周波数帯域を分割した
のは、前述したように、一般的に入側テープアクチュエ
ータ１１ａはリールモータ４に比べ機械的時定数が小さ
く高い周波数帯域での制御に向いている反面、可動量が
制限されており、また、直流付近の大きなテンション変
動の制御には不向きなためである。

【０１６５】この実施例においては、入側テープアクチ
ュエータ１１ａの特性を２次形から安定な１次形に改善
するため、ＤＴＦ制御について説明したと同様に、状態
推定器１５ａの推定速度を増幅器６０で増幅し、ハイゲ
インで入側テープアクチュエータ１１ａにフィードバッ
クしており、その際に１次形に改善される帯域がテンシ
ョン制御帯域と同程度もしくはそれ以上になるように上
記増幅器６０のゲインを定める。

【０１６６】また、入側テープアクチュエータ１１ａの
位置固定のために、状態推定器１５ａからの位置信号も
しくはポジションセンサ１３ａからの位置信号を基準位
置信号と減算器２３によって比較して位置誤差信号をつ
くり、その位置誤差信号を増幅器６１によってゲインＧ
₈で増幅してから、入側テープアクチュエータ１１ａに
フィードバックする。

【０１６７】このフィードバックループゲインＧ₈は、
テープテンション基準値ＴＮに対する入側テープアクチ
ュエータ１１ａの位置制御ループの定常偏差が例えば数
十〜数百μｍ程度とさほど大きくならないように選ぶの
が望ましい。

【０１６８】また、この位置制御ループで位相補償が行
われていないのは、前述した速度ダンピングループにて
入側テープアクチュエータ１１ａの特性が安定な１次形
に改善されているためである。

【０１６９】以上のようなテンション外乱を推定する方
法を用いてテンション制御すると、推定された磁気テー
プのテンションが従来のテンション検出機構によるもの
よりもはるかに広帯域で正確に検出されるため、きわめ
て広帯域なテンション制御が実現される。

【０１７０】この実施例におけるテンション制御系によ
れば、入側テープアクチュエータ１１ａによってテンシ
ョン変動の高周波成分を抑圧するとともに、リールモー
タによってテンション変動の低周波成分を抑圧するの
で、テンション制御精度が向上し、高精度広帯域かつ広
いダイナミックレンジを有するテンション制御系を得る
ことができる。

【０１７１】このように、図２ないし図１３に示した本
発明の第１実施例によれば、高精度広帯域かつ広いダイ
ナミックレンジをもつＤＴＦ制御及びテンション制御が
実現されるので、通常再生モード時だけでなく高速特殊
再生モード時においても良好な再生が可能となる。

【０１７２】［第２実施例］図１４ないし図１６に示し
たこの第２実施例は、磁気ヘッドと磁気テープの間隔で
あるスペーシング量を一定に保つためにヘッドタッチ制
御回路２００とこのヘッドタッチ制御回路２００からの
ヘッドタッチ制御信号をテンション制御ループ中の状態
推定器１５ａからの推定加速度信号に加算するための加
算器２０１が設けられている。

【０１７３】また、トラッキングを行うために磁気ヘッ
ドをトラックの垂直方向に移動させるためのヘッドアク
チェータおよびこれに関連する手段については、システ
ムを安価に構成するため、ないしはヘッドシリンダの小
型化に対応するために省略されている。

【０１７４】そこで先ずヘッドタッチ制御について説明
すると、実施例１で示したテンション制御回路において
は、入側可動テープピン９ａの部分での磁気テープＴの
テンションは高精度でかつ広帯域に最適テンションに保
たれるが、ヘッドタッチ制御の観点からすると実際にテ
ンション制御したいのは磁気ヘッドＨの部分のテンショ
ンである。

【０１７５】すなわち、ヘッドシリンダＤの偏心やテー
プＴとヘッドＨとの接触などの機械的・部分的なテンシ
ョン変動などによって、磁気ヘッドＨに対向する部分で
の磁気テープのテンションが変動するとテープとヘッド
間の間隔が変化して再生出力の高周波成分が変動するこ
とになるが、これは今後予想される機械系の簡素化や部
品の低価格化、あるいは高密度の記録を行なう場合には
重要な問題となる。

【０１７６】図１４はこの第２実施例を概念的なブロッ
ク図によって示したものであり、図１５はそのＤＴＦ制
御系の物理量の流れを示す説明図、図１６はこの図１５
を制御理論の伝達関数で示した図、図１８はヘッドタッ
チ制御回路を示すブロック図である。

【０１７７】ヘッドアクチェータを使用しないことによ
って変更された、この実施例のＤＴＦ制御系について先
ず説明する。この実施例のＤＴＦ制御系を示した図１
５，図１６を第１実施例のＤＴＦ制御系を示した図９，
図１０と対比すると明らかなように、この実施例ではヘ
ッドアクチェータを備えていないことから図１０でヘッ
ドアクチェータの伝達関数を示していたブロック１４を
備えておらず、また、図９にブロック５で示されるよう
に巻取リール５のリールモータを制御していたのに代え
てこの実施例ではキャプスタンモータ６を制御するよう
に変更されている。

【０１７８】そして、この実施例のＤＴＦ制御系は、実
施例１と同様に、トラッキングエラー信号の高域成分と
低域成分とによる制御を出側テープアクチュエータ１１
ｂとキャプスタンモータ６とにそれぞれ分担させるよう
に構成されている。この実施例も第１実施例と同様に状
態推定器１５ｂを備えており、速度フィードバックによ
って出側テープアクチュエータ１１ｂの低域特性を１次
形に改善しており、また位置制御及び外乱除去制御につ
いても第１実施例と同様な処理が行われている。

【０１７９】すなわち、図１６において、磁気ヘッドＨ
の再生エンベロープ信号からパイロット方式等の方法に
よって得られたトラッキングエラー信号（減算器３０の
出力に相当する）は、補償器２８のカットオフ周波数が
数Ｈｚのローパスフィルタ２８ａを経て、後述する出側
テープアクチュエータ１１ｂによる第２の制御ループと
数Ｈｚ〜１０Ｈｚの周波数にて結合するように選ばれた
増幅ゲインを有する増幅器２８ｂにて増幅され、図示し
ないドライブアンプによって通常は図示したようにキャ
プスタンモータ６を駆動し、また高速再生時にはリール
モータ５をドライブする。なお、上記ローパスフィルタ
２８ａは必ずしも用いる必要はない。

【０１８０】キャプスタンモータ６（あるいはリールモ
ータ５）は、それぞれの機械特性を介して磁気テープＴ
を長手方向に移動させることによってトラッキングエラ
ーの直流成分を含む低域のエラーを補正するので、トラ
ッキングエラーを介してこの第１の制御ループは閉じて
いることになる。

【０１８１】また、上記トラッキングエラー信号は、カ
ットオフ周波数が０．数Ｈｚといった補償器２８のロー
パスフィルタ２８ａのカットオフ周波数より低い周波数
に選定されたハイパスフィルタ２５ａを介して増幅器２
５ｂにて所定の振幅になるように増幅され、特殊再生信
号加算器１９、速度ダンピング信号減算器２２₁、外乱
除去信号加算器２１、位置制御信号加算器２２₂を介し
て図示しないドライブアンプから出側テープアクチュエ
ータ１１ｂをドライブする。

【０１８２】この出側テープアクチュエータ１１ｂはそ
の機械特性を介して磁気テープＴを長手方向に移動させ
てトラッキングエラーを補正するよので、この第２の制
御ループもトラッキングエラーを介して閉じている。

【０１８３】この第２実施例では、以上の２つの電気的
に結合されたＤＴＦ制御ループによって高精度広帯域か
つ広いダイナミックレンジなＤＴＦ制御が実現されてお
り、そのオープンループ特性の例を図１７に示す。

【０１８４】この実施例のＤＴＦ制御系において特徴的
なのは、前述した通り、ＤＴＦ制御帯域より高い周波数
まで速度フィードバックによって出側テープアクチュエ
ータ１１ｂの低域特性を１次形に改善し安定化させた点
にある。こうすることによって２次形であるキャプスタ
ンモータ６との結合を容易に行うことが可能となり、か
つ、ＤＴＦ制御を安定に行うことが可能となる。

【０１８５】この実施例のヘッドタッチ制御について説
明する。図１８はヘッドタッチ制御回路２００の一例を
示すブロック図であって、２０２は検波回路、２０３は
ピークホールド回路、２０４は減算器、２０５はリミッ
タ、２０６は絶対値回路、２０７はレベル判定器、２０
８はアナログスイッチである。なお、図中のａ〜ｄの各
点における信号を図１９に示した。

【０１８６】磁気ヘッドから再生された再生信号ａを検
波器２０２によって検波することによってエンベロープ
信号ｂが得られ、このエンベロープ信号ｂのピーク値を
記憶するピークホールド回路２０３によってピークホー
ルドするとｃのようなピークレベル信号が得られる。

【０１８７】なお、このピークホールド回路２０３とし
ては、アナログ電圧メモリなどを用いることができ、記
録条件などが変わらない限りこのピーク値は実際上変動
しないことからヘッドシリンダＤの数回転ごとにこのピ
ークホールド回路をリセットしてピーク値を更新すれば
足りるものであり、この図では、ピーク値ｃはほぼ一定
の電圧として示されている。

【０１８８】このピークレベル信号ｃからエンベロープ
信号ｂを減算器２４で減算するとスイッチ２０８の固定
接点にはｄのような信号が得られ、この信号ｄの空走期
間（ヘッドＨがテープＴを走査してない期間）の出力を
カットするために、磁気ヘッドの回転位相を示すデュー
テイ比が５０％の回転ヘッド位相信号で切替えることに
よってスペーシングエラー信号ｅが得られる。

【０１８９】このスペーシングエラー信号ｅは、いわば
エンベロープ信号の出力が落ち込んだ量を表したもので
あり、この落込みがトラックずれによるものなのか、ス
ペーシングによるものなのかを分離しなくてはならな
い。

【０１９０】この実施例では、上述のように高精度なＤ
ＴＦがかけられているので原理的にはトラックずれはほ
とんど零であり考慮しなくていいレベルとなっているは
ずであるが、安全を見込んでこの実施例においてはトラ
ッキングエラー信号の絶対値を絶対値回路２０６で作
り、その出力レベルが例えばトラックピッチの１０％に
相当する規定値を超えたときはレベル判別器２０７の出
力によってスイッチ２０９を遮断して、ヘッドタッチ制
御回路の制御ループが切れるようにしてある。

【０１９１】リミッタ２０５は、このヘッドタッチ制御
回路からのスペーシングエラー信号ｅの出力があまり大
きいとテープのテンションが急激に変化してテープに大
きなダメージを与える虞れがあるため、あるレベル以上
の出力を生じないようにするためのものである。

【０１９２】このリミッタ２０５の出力であるスペーシ
ングエラー信号ｅは、図１４に示されているように、上
記したＤＴＦ制御系の状態推定器１５ａからの推定テン
ション信号に加算器２０１で加算される。

【０１９３】なお、図１８に鎖線で示したのはこのヘッ
ドタッチ制御回路を変形した例であって、エンベロープ
信号の出力が落ち込んだ量を示す上記のスペーシングエ
ラー信号ｅからトラッキングエラー信号ｆを差し引くこ
とによって純粋なスペーシングエラー信号ｇを取り出す
ようにしたものであり、図２０に図１８のｅ，ｆ，ｇ点
における信号の一例を示す。なお、このヘッドタッチ制
御方法はＤＴＦ制御を用いていない場合にも有効であ
る。

【０１９４】この第２実施例のその他の構成は、前述し
た第１実施例と同等なものであるので説明を省略する。

【０１９５】なお、第２実施例についてテンション制御
系をクローズドループとして構成した場合について説明
したが、スペーシングエラー信号ｇのエラーパターンを
メモリに記憶させておいて、閉ループ的に加算する方法
も考えられることはいうまでもない。この際加算するゲ
インをスペーシングエラー信号ｇのエラーパターンを見
ながら適応的に切り替えればばなお一層の効果を挙げる
ことができる。

【０１９６】以上に説明した第２実施例によれば、簡単
な構造によって安価にＤＴＦ制御、テンション制御およ
びヘッドタッチ制御を行うことができるので、テープは
常に最適なテンションに保たれて良好な信号再生が可能
となる。

【０１９７】［第３実施例］図２１に示した第３実施例
は、第１実施例に実施例２で説明したヘッドタッチ制御
回路を付加したものであり、その動作と効果については
第１実施例および第２実施例について説明したところか
ら明かであるから、説明を省略する。

【０１９８】［第４実施例］図２２は本発明の第４実施
例を示す概略図であり、図中２５０がこの第４実施例に
よって第３実施例に付加された加速度検出器であり、こ
の加速度検出器は可動ピンの可動方向の磁気記録再生デ
ッキの加速度を検出するものである。

【０１９９】この第４実施例は、前記の第１〜第３実施
例によるテープ駆動系（以下においては便宜上、デッ
キ、という）が安定した場所に設置された場合を想定し
たシステムであったのに対し、この実施例はシステム自
身が車載等の用途で動いたり衝撃を与えられた場合のよ
うな、加速度を与えられたときにも良好な動作を維持で
きるものとするために、上記の加速度検出手段２５０を
設けたものである。

【０２００】前記の第１〜第３実施例のシステムにおい
てはテープテンションを入側テープアクチュエータ１１
ａにかかる外乱トルクとして検出していたが、これはデ
ッキが静止している場合はよいとしても、この実施例で
想定しているように、デッキがある加速度でもって動く
とこの外乱トルクにデッキ自体の加速度が加わってしま
い、前記の実施例においては、入側テープアクチュエー
タ１１ａからの外乱トルクの情報からテンションの変動
によるものとデッキの加速度によるものとを分離するこ
とが不可能であった。

【０２０１】この実施例では、上記加速度検出器２５０
は可動ピン９に加わる加速度ないしはこの可動ピン９が
取付けられているアームの加速度を検出するものであっ
て、入側テープアクチェータ１２ａにおける角加速度、
詳しくは入側テープアクチュエータ１１ａのアーム１２
ｄが基準位置にある場合のアーム１２ａの回動方向の加
速度、を測定するものである。そして、得られた加速度
を表す検出信号を推定テンション信号から減算すること
によって、加速度の影響を除くことができる。

【０２０２】なお、この加速度を測定する装置として
は、基台と重錘との相対移動を圧電素子などによって検
出するようにした市販の加速度計を用いることができ
る。このようにシステムを構成すれば、例えばデッキが
車載されて突発的な外乱加速度が生じた場合でも正確な
テンションを検出することができるため、安定なテンシ
ョン制御を実現することができる。

【０２０３】なお、この実施例のその他の構成及び動作
や効果については第１〜第３実施例と同様なので説明を
省略する。

【０２０４】［第５実施例］図２３に概略図、図２４に
物理量によって示したブロック図、図２５に伝達関数で
示した実施例５は、システムをさらに安価にするため、
出側テープアクチュエータを省いた実施例である。この
実施例においても、そのテンション制御は第１〜第３実
施例で用いた方式と類似の構成によって実現することが
できる。

【０２０５】この実施例の機械的構成は、図２３に示す
ように、軸３００ａを回転軸として回転するテンション
検出アーム３００の先端に設けられた可動テープピン３
０９とヘッドシリンダＤの入側に設けた一対の固定テー
プピン３１０ａ，３１０ｂとに磁気テープを係合させて
ループを形成させており、このテンション検出アーム３
００はバネ３０１によって磁気テープにバックテンショ
ンを与える方向に付勢されるとともにその回転位置がセ
ンサ３０２で検出される。

【０２０６】一方、上記供給リール３１４を載置するリ
ール台３１５にはブレーキ３０６が設けられており、こ
のブレーキ３０６を駆動するブレーキアクチェータ３０
５を制御することによってこのブレーキ３０６によるブ
レーキ力を変化させて磁気テープのバックテンションを
制御するように構成される。

【０２０７】この実施例におけるテンション制御を図２
５を参照しながら説明する。ブロック３００はテンショ
ン検出アームの“回転変位／トルク”特性を示すもので
あって、その内部に示したブロック３１０はテンション
検出アームのトルクを速度に変換するブロックであっ
て、Ｊ_Sはアーム回動部の慣性、Ｃは粘性係数を示して
いる。

【０２０８】図２３に示したように、バネ３０１によっ
て支持されたテンション検出アーム３００のテープテン
ションとバネ３０１の復元力とによる釣合位置を位置セ
ンサ３０２によって観測し、ブロック３００の出力とし
て得られたこの位置情報は、状態推定器３０３の減算器
３５４に入力される。

【０２０９】この状態推定器３０３はテンション検出ア
ーム３００の“回転変位／トルク”周波数特性及びバネ
３０１の動特性を電気的に模擬するものであって、この
テンション検出アーム３００及びバネ３０１を含めたテ
ンション検出機構の加速度，速度，位置外乱力等を高精
度広帯域に推定できるものであり、その構成および動作
原理は基本的には第１〜第４実施例で示したものと実質
的に同じである。

【０２１０】状態推定器３０３の内部に示したブロック
３５０，３５２及び３５３は上記テンション検出アーム
３００及びバネ３０１の伝達関数３１０，３１１，３０
１をそれぞれ模擬した伝達関数であり、減算器３５４は
上述のようにポジションセンサ３０２（図２３）からの
出力と上記伝達関数３５０〜３５３からの出力との差を
求める減算器、３５６及び３５７はテンション検出アー
ム３００の特性を電気的に模擬した伝達関数３５０〜３
５３での動特性を実際のテンション検出アーム３００と
一致させるために減算器３５４の出力差が零に収束する
ようにフィードバックするオブザーバフィードバックゲ
インを示す伝達関数である。

【０２１１】図１３図示の第１実施例の状態推定器と比
較すると、この実施例の状態推定器においては、テンシ
ョン検出アームに駆動用部材がないことから図１３にお
けるブロック５０が省略され、また、バネ支持に変更さ
れていることから新たにバネ剛性を示す伝達関数３０１
が追加されるとともにこのバネを模擬するブロック３５
３が追加されている。

【０２１２】テンション検出機構のテンション検出アー
ム３００に加わる力はテープのテンションによる力とバ
ネ３０１による力との合力であって、ブロック３１０，
３１１，３０１，３１２で表される伝達特性を介したブ
ロック３００の位置を示す出力は上記のポジションセン
サ３０２によって検出されて減算器３５４の減算入力端
子に印加され、一方、基準テンションに基づいてこのブ
ロック３００を電気的に模擬した状態推定器３０３のブ
ロック３５０，３５２，３５３，３５５によって得られ
た伝達関数３５２の出力はこの減算器３５４の加算入力
端子に加えられている。

【０２１３】この伝達関数３５２の出力は実際のポジシ
ョンセンサ３０２の位置を推定しているはずであるが、
伝達関数３５０，３５２は内部に積分器を持っているた
めに周波数特性上ではテンション検出機構３００，３０
１，３０２の伝達特性が同じであっても動特性は上記積
分器の初期値の違いによって同じにならない。

【０２１４】そこで前述した実施例におけると同様に、
ポジションセンサ３０２によって検出した実際の変位置
（ブロック図３００の出力に相当する）と状態推定器３
０３で推定した変位置との差を減算器３５４で減算して
求め、ブロック３５６及び３５７によってゲインＦ₁及
びＦ₂でフィードバックすることによって周波数特性の
みならず、動特性も実際の機械特性と一致するようにし
ている。

【０２１５】以上の構成は、現代制御理論の同一次元オ
ブザーバの構成としてよく知られているものであり、フ
ィードバックゲインＦ_1,Ｆ₂はオブザーバの収束性を自
由に決定する定数であり、制御対象の極に比べてオブザ
ーバの極が例えば１０倍程度大きく（負の実部の値が大
きく）なるようにハイゲインに選ばれる。

【０２１６】こうすれば、状態推定器３０３の特性は実
際のテンション検出機構３００，３０１，３０２の周波
数特性だけではなく動特性も一致しているので、外乱に
基づく加速度によるテンション変動をテンション検出機
構の機械的な共振周波数の影響を受けずに広帯域で検出
することが可能となる。

【０２１７】このようにして検出されたテンション変動
は、補償器３０４にてテンション制御系が安定になるよ
うに位相補償ゲイン補償されるが、仮にブレーキアクチ
ュエータ３０５が高い周波数まで位相まわりなく動作可
能とすると、この位相補償は一次のローパス特性とな
る。

【０２１８】図２３に戻って、状態推定器３０３からの
推定テンション信号は、実施例４について説明した加速
度検出器２５０からの加速度信号が減算された後にテン
ションサーボ回路３０４に入力され、その出力であるテ
ンションコントロール信号は図示しないドライブアンプ
を経てブレーキアクチュエータ３０５を駆動する。

【０２１９】これによって、ブレーキ３０６は作動して
供給リール台３１５にブレーキを動作させてテンション
が基準値になるように維持する。なお、ブレーキトルク
特性は一般的にはブレーキアクチュエータ３０５の変位
に対して非線形の特性となるので、線形とみなせる範囲
を利用して系を構成することが望ましい。

【０２２０】このようにテンション制御系を構成すれ
ば、テンション検出が広帯域に可能なだけでなくテンシ
ョン制御をアクチュエータを用いた閉ループで構成して
いるために従来のテンション制御より高性能なものが実
現できる。

【０２２１】［第６実施例］ところで、磁気ヘッドと磁
気テープのスペーシング量を常に所定の値に保つことが
高密度記録などの際に重要なことは前述したとおりであ
る。上述の各実施例においてもこのスペーシング量の安
定化について配慮されているが、このスペーシング量は
テープのテンションを介して間接的に制御されているこ
とから、必ずしも充分なものとはいえない。

【０２２２】このため、磁気ヘッドを磁気テープ面の垂
直方向に移動させて、スペーシング量を直接的に制御す
ることが望ましい。そこで、先ず、磁気ヘッドを磁気テ
ープ面の垂直方向に移動させる機構を備える回転ヘッド
の構成例について説明する。

【０２２３】図２６および図２７に平面図および斜視図
をそれぞれ示す構成例は、ヘッドシリンダに設けた磁気
ヘッドを磁気テープの面と垂直方向、すなわちヘッドシ
リンダの直径方向に移動し得るようにした、この実施例
に用いられる可動ヘッド機構の構成を示すものである。

【０２２４】５１９_1,５１９₂はこの可動ヘッドＨを設
けたヘッドシリンダの断面を示すもので、５１９₁は回
転駆動部を含む軸部、５１９₂は磁気テープ５１６が巻
付く壁部であって、可動ヘッドＨはヘッドベース５２５
上に載置されており、このヘッドベース５２５はパンタ
グラフ状の板バネ５２４を介して上記ヘッドシリンダの
軸部５１９₁に保持されているので、可動ヘッドＨは常
時磁気テープ５１６の面に空気層を介して圧接されるこ
とになる。なお、磁気ヘッドＨは上記板バネ５４４によ
って矢印以外の方向への移動の自由を規制されているの
で、磁気テープ面と垂直な方向以外には動かない。

【０２２５】同図の構成において、ヘッドＨの摺動面が
磁気テープ５１６によって面圧力を受けると、磁気ヘッ
ドは板バネ５４４の力に抗してその面圧力に応じてヘッ
ドシリンダの内方に変位するが、この変位量は上記ヘッ
ドベース５２５に取付けられたマグネット５１２の位置
とホール素子５１１の位置との関係で定まるホール素子
の出力として検出される。

【０２２６】なお、この明細書および図面における「面
圧力」とは、磁気ヘッド摺動面が記録媒体から空気層等
の一定のスペーシング量を隔てこの磁気ヘッドの突出方
向に受ける圧力をいうものである。

【０２２７】また、マグネット５１２として図２７に示
したような２極のものを用いると、ホール素子５１１の
出力としてマグネット５１２の位置に応じて正負の信号
を得ることができるので、このホール素子５１１の出力
が“０”となる位置をつり合い位置として制御系を構成
すれば、ホール素子５１１の感度の変化による影響を受
け難い制御系を構成することができる。

【０２２８】［第７実施例］図２８は可動ヘッド機構の
構成の他の例を示す斜視図であって、５８３は例えばヘ
ッドシリンダ内の図示しないヘッドシリンダに固定穴５
４５を通じてのねじ止めにより取付けられた固定ヘッド
ベースであり、ヘッドＨを載せるヘッドベース５２５は
板バネ５４４により固定ヘッドベース５８３から突き出
す方向のみに移動可能なように付勢されており、ヘッド
ベース５２５のヘッド取付部と反対側の面には反射面５
４８が形成されている。

【０２２９】固定ヘッドベース５８３には発光部５４６
と受光部５４７が設けられており、この発光部５４６か
ら出た光がヘッドベース５２５の反射面５４８で反射さ
れて受光部５４７で受光されるように配置されている。
したがって、受光部５４７として図で左右に２分割され
た受光素子を用い、ヘッドベース５２５の基準位置での
反射光がこの受光素子の分割部に投射されるように配置
することによって、ヘッドベース５２５の変位量を２つ
の受光素子の出力の差として検出することができる。

【０２３０】図２９は図２８図示の構成例で示した可動
ヘッド機構において、磁気ヘッドの変位量を制御可能に
した他の構成例を示す斜視図である。５４９はヘッドベ
ース５２５と固定ヘッドベース５８３の間に設けられた
圧電バイモルフであり、この圧電バイモルフに印加する
電圧を制御することによって板バネ５４４で固定ヘッド
ベース５８３に支持されているヘッドベース５２５を移
動させて、ヘッドＨの突出量を制御することができる。

【０２３１】このような構成によれば、ヘッドＨの突出
し量を積極的に制御することができるので、ヘッド面圧
もヘッド側から制御することが可能になる。なお、圧電
バイモルフ５４９の代わりにボイスコイル等のアクチェ
ータを用いても同様の動作を実現することができること
は言うまでもない。

【０２３２】図３０は上記のような可動ヘッドを備えて
磁気ヘッドの面圧を制御し得るようにするとともに、前
記実施例におけると同様に、リールモータまたは磁気テ
ープの走行系に設けた可動ピンによりテープのテンショ
ン量を制御するようにした、この発明の第６実施例を物
理量に流れとして示した図である。

【０２３３】前述した第１ないし第５実施例について説
明したような、磁気テープを供給する供給リールを駆動
するリールモータあるいは磁気テープの走行系に設けら
れた可動ピンである制御対象５０１を制御するとテープ
のテンションが変化し、これに伴って磁気ヘッドの面圧
が変化するために可動ヘッドの突出量も変化する。

【０２３４】この図３０のテンション面圧変換ゲイン部
５０２は、テンションＴｔの変化量とこのテンションの
変化によって生じる磁気ヘッドの面圧Ｐｈの変化量との
関係を示したものであり、また、可動ヘッド機械特性５
０３はこの面圧Ｐｈの変化量とこの面圧の変化によって
生じる可動ヘッドの変位量Ｈｍの関係を表したものであ
り、この機械特性は次の式で与えられる。Ｈｍ＝１／（ｍＳ²＋ｃＳ＋ｋ） ……（１１）

【０２３５】上式において、ｍは可動ヘッドの質量、ｋ
は可動ヘッドを保持するバネのバネ定数、ｃは可動ヘッ
ドを保持する系の粘性、Ｓはラプラス演算子である。こ
の可動ヘッド機械特性５０３の出力Ｈｍは、可動ヘッド
の実際の変位であって、先に説明したような可動ヘッド
の変位量測定手段によって測定される。

【０２３６】この変位量測定手段によって測定された可
動ヘッドの変位量Ｈｍは面圧推定部５０５に入力されて
面圧が推定されて、減算器５５９の減算入力端子に入力
される。なお、この面圧推定部５０５は、磁気ヘッドの
実際の面圧を測定するのが困難なことから、上記可動ヘ
ッドの変位量に基づいてこの面圧を推定するためのもの
であり、後に詳細に説明する。

【０２３７】この減算器５５９の加算入力端子には基準
面圧値Ｐｒが供給されているので、この減算器の出力と
して基準面圧Ｐｒと推定された面圧Ｐｇとの差である面
圧誤差値Ｐｄが得られる。面圧制御系補償部５０４は、
この面圧誤差値Ｐｄに相当する面圧の補償を行うに必要
な制御量Ｃｔを算出して前記したような供給リールを駆
動するリールモータあるいは磁気テープの走行系に設け
られた可動ピンを移動させるためのアクチェータなど制
御対象５０１に送り、その制御を実行する。この実施例
では、このようなフィードバック制御系を用いることに
よって、磁気テープによる磁気ヘッドの面圧を常に良好
な値に保つことができる。

【０２３８】［面圧推定器］上記のような面圧制御系を
構成するために非常に重要な役割を果たしている面圧推
定部５０５は、先に説明した状態推定器、特にバネを用
いた第５実施例における状態推定器と同様な構成と機能
を有している。

【０２３９】図３１は図３０の構成における面圧推定部
５０５の構成の一例を示すブロック図である。図におい
て、ブロック５３０，５３１，５３４は、それぞれ可動
ヘッド機構５２６の機械特性を等価回路として模擬した
もので、これらのブロック中には模擬した機械特性の要
素が示されており、バネ定数ブロック５３０ではバネ定
数ｋ、質量粘性ブロック５３１では質量ｍおよび粘性ｃ
をそれぞれ模擬していることが示されている。なお、Ｓ
はラプラス演算子であり、したがって、１／Ｓとして示
されたブロック５３４は積分器である。

【０２４０】ブロック５３２及び３３３は可動ヘッド機
構５２６の特性を電気的に模擬した上記ブロック５３
０，５３１，５３４の動特性を実際の可動ヘッド機構５
２６と一致させるために、減算器３５４の出力が零に収
束するようにフィードバックするオブザーバフィードバ
ックゲインＦ_1,Ｆ₂を示すものである。

【０２４１】これらのブロック５３０，５３１，５３４
からの可動ヘッドの面圧を推定した出力は減算器５６４
の加算入力端子に送られるが、この減算器の減算入力端
子には可動ヘッド機構５２６の面圧センサ出力量Ｐｓが
入力しているので、この減算器５６４からは実際の面圧
と推定された面圧との差が出力される。そして、この差
出力はゲインＦ_1,Ｆ₂でフィードバックされているの
で、ある時間後にはこの差出力が“０”になる。

【０２４２】このような状態においては、この状態推定
器内に可動ヘッド機構５２６における力の釣り合いが再
現されており、フィードバックゲインブロック５３３の
出力を外に取り出すことで、ヘッド面圧推定量Ｐｇを得
ることができる。

【０２４３】以上のような構成はマイクロコンピュータ
等により容易に構成することができるが、次に説明する
ようにアナログ回路で構成することも可能である。図３
２は図３１の構成をアナログ回路によって構成した場合
のブロック図である。図における演算増幅器５３１，５
３４，５６３，５６４は、それぞれこれらと同一の符号
で示した図３１の質量粘性ブロック５３１、積分ブロッ
ク５３４、演算器５６３，５６４に対応している。

【０２４４】この質量粘性ブロック５３１ではラグリー
ドフィルタが構成され、積分ブロック５３４では積分器
が構成されている。そして、フィードバックゲインブロ
ック５３２，５３３等のフィードバックループやバネ定
数ブロック５３０に相当する部分が接続された構成とな
っている。

【０２４５】しかしながら、図３１に示した面圧推定部
の構成では、ヘッド位置センサの出力に含まれる観測ノ
イズがフィードバックゲインブロック５３３のゲインで
あるＦ₂倍されてヘッド面圧推定量Ｐｇに含まれてしま
うため、このセンサの観測ノイズを除去する必要があ
る。

【０２４６】図３３は、このようなセンサの観測ノイズ
の影響を受けないように構成した面圧推定部の構成例を
示すブロック図であって、５８４は擬似微分回路であ
る。面圧センサ出力量Ｐｓを減算器５６４に入力する
と、質量粘性ブロック５３１の出力として可動ヘッド機
構の速度に相当する信号が得られるが、この信号には面
圧センサ出力量Ｐｓに含まれる観測ノイズが質量粘性ブ
ロック５３１のローパスフィルタ特性を介して含まれて
いる。

【０２４７】質量粘性ブロック５３１の出力であるこの
速度信号出力は制御理論におけるゴビナスの最小次元オ
ブザーバで構成された外乱推定オブザーバに入力され
る。一般に、この外乱推定オブザーバは駆動電流と検出
速度を入力してトルク外乱量もしくは外乱力量を推定す
るものであるが、可動ヘッド機構が可動ヘッドを能動的
に駆動するアクチェータなどの手段を持たない場合に
は、駆動電流量“０”として簡素化できる。この擬似微
分回路５８４は、このようにして簡素化された外乱推定
オブザーバである。

【０２４８】この擬似微分回路５８４は、ｍＧ²（ここ
で、Ｇは外乱推定帯域を表すものである）の特性を有す
るブロック５８４₁の出力をブロック５８４₂における
１／（Ｓ＋Ｇ）のローパスフィルタ特性を介して出力す
るものであるから、面圧センサからのノイズを含む信号
は、質量粘性ブロック５３１の１／（ｍＳ＋ｃ）および
ブロック５８４₂の１／（Ｓ＋Ｇ）という２つのローパ
スフィルタ特性を経ることになり、上記面圧センサから
の観測ノイズを含まない面圧の推定値を加算器５８４₁
に出力することができる。

【０２４９】なお、特性ｍＧのブロック５８４₄は、上
記のようにこの疑似微分回路５８４を制御理論における
ゴビナスの最小次元オブザーバで構成したことによって
示されたものであるが、このブロック５８４₄を含む経
路は、Ｇ≫１であることからｍＧ²≫ｍＧとなってこの
ノイズ除去については無視できることから、説明を省略
する。

【０２５０】図３４は、この図３３に伝達関数で示した
構成をアナログ回路によって構成した例を示すものであ
る。図３３、図３４に示した面圧推定部は、例えば図３
５に示したような２ヘッド構成のＶＴＲに面圧推定部５
０５、Ｃｈ１ヘッド面圧推定部５６１、Ｃｈ２ヘッド面
圧推定部５６２として適用することができ、この図３５
の２ヘッド構成ではその構成の複雑さと観測ノイズに対
する性能向上という部分を除けば全く同様の機能を果た
すものである。

【０２５１】［第８実施例］図３５は、供給リールモー
タを用いて面圧を制御するようにした本発明による面圧
制御系の実施例を示すものであり、ヘッドシリンダの互
いに１８０度離れた位置に２つの磁気ヘッドが設けら
れ、これら磁気ヘッドが交互に再生を行うようにした２
ヘッド型の記録再生装置についてのものである。

【０２５２】これら２つの磁気ヘッドをそれぞれＣｈ１
ヘッド、Ｃｈ２ヘッドと呼び、これらヘッドには例えば
図２７で示したようなホール素子５１１とマグネット５
１２の組み合わせによりそれぞれのヘッドＨの磁気テー
プ５１６側への変位量を検出するように構成されてお
り、これらのホール素子５１１からは各可動ヘッドごと
にヘッド面圧センサ出力量Ｃｈ１Ｓ，Ｃｈ２Ｓが出力さ
れる。

【０２５３】さて、同図において、５２７はＣｈ１ヘッ
ド面圧センサ出力量Ｃｈ１Ｓを増幅するＣｈ１センサ増
幅器、５２８はＣｈ２ヘッド面圧センサ出力量Ｃｈ２Ｓ
を増幅するＣｈ２センサ増幅器、５６１はスリップリン
グ５２９を介して得られるＣｈ１センサ増幅器２７から
のＣｈ１ヘッド面圧センサ出力量Ｃｈ１Ｓに基づいてＣ
ｈ１ヘッドの面圧量を推定するＣｈ１ヘッド面圧推定
部、５６２はスリップリング５２９を介して得られるＣ
ｈ２ヘッド面圧センサ出力量Ｃｈ２Ｓに基づいてＣｈ２
ヘッドの面圧量を推定するＣｈ２ヘッド面圧推定部であ
る。

【０２５４】なお、Ｃｈ１ヘッド面圧推定部５６１とＣ
ｈ２ヘッド面圧推定部５６２とは同一の構成を有するも
のであるので、ここではＣｈ１ヘッド面圧推定部５６１
の構成のみを詳細に示してある。

【０２５５】切換スイッチ５３５はＣｈ１ヘッド面圧推
定部５６１の出力またはＣｈ２ヘッド面圧推定部５６２
の出力を選択する切換スイッチ、減算器５５９は切換ス
イッチ５３５を介して与えられる面圧推定量Ｐｇから基
準面圧量Ｐｒを減算して面圧誤差量Ｐｄを得るための減
算器、ブロック５８０は演算器５５９からの面圧誤差量
Ｐｄのゲイン補償を行なうゲイン補償部、ブロック５８
１はゲイン補償部５８０からの出力に位相補償を与える
位相補償部、増幅器５３８は位相補償部５８１の出力で
ある制御量Ｃｔでリールモータ５３９を駆動するための
電力増幅器である。

【０２５６】Ｃｈ１ヘッド面圧推定部５６１の、ブロッ
ク５３０は可動ヘッド機構５２６における板バネ５２４
のバネ定数に相当する値ｋを係数とするバネ定数ブロッ
ク、ブロック５３１は可動ヘッド機構５２６の質量およ
び粘性に相当する値１／（ｍＳ＋ｃ）を構成する質量粘
性ブロック、ブロック５３４は上記バネ定数ブロック５
３０および質量粘性ブロック５３１とともに可動ヘッド
機構５２６の機械モデルを構成する積分ブロック、ブロ
ック５３２および５３３はＣｈ１ヘッド面圧推定部５６
１におけるオブサーバを構成するためのフィードバック
ゲインＦ_1,Ｆ₂を係数とするフィードバックゲインブロ
ック、減算器５６４は積分ブロック５３４の出力からＣ
ｈ１センサ増幅器５２７からのＣｈ１ヘッド面圧センサ
出力量Ｃｈ１Ｓを減算して上記フィードバックゲインブ
ロック５３２，５３３に供給する減算器、減算器５６３
はフィードバックゲインブロック５３３の出力とバネ定
数ブロック５３０の出力のつり合いを検出して得られた
結果を上記質量粘性ブロック５３１に与える演算器、減
算器５８５は質量粘性ブロック５３１の出力からフィー
ドバックゲインブロック５３２の出力を減算して積分ブ
ロック５３４に与える減算器である。

【０２５７】前記のように、この実施例においては、ヘ
ッドシリンダ上の互いに１８０度対向する位置にそれぞ
れヘッドＨを含む可動ヘッド機構５２６が搭載されてい
るので、Ｃｈ１ヘッドＨが磁気テープ５１６に摺動して
いる期間での面圧推定量を得るためにＣｈ１ヘッド面圧
推定部５６１の出力を切換スイッチ５３５を経て前記減
算器５５９に供給し、また、図示されていないＣｈ２ヘ
ッドが磁気テープ５１６に摺動している期間にはＣｈ２
ヘッド面圧推定部５６２の出力が前記減算器５５９に供
給されるように、切換スイッチ５３５をヘッドシリンダ
の半回転ごとに切換える。

【０２５８】切換スイッチ５３５によりＣｈ１ヘッド面
圧推定部５６１側の入力が選択されているものとしてこ
の実施例の動作を説明する。磁気テープによってヘッド
Ｈに与えられる面圧によりヘッドＨの突出量が変化する
が、この突出量はホール素子５１１とマグネット５１２
の組み合わせにより検出され、Ｃｈ１ヘッド面圧センサ
出力量Ｃｈ１ＳとしてＣｈ１センサ増幅器５２７に与え
られ増幅される。

【０２５９】Ｃｈ１センサ増幅器５２７を介して得られ
たＣｈ１ヘッド面圧センサ出力量Ｃｈ１Ｓに基づいてＣ
ｈ１ヘッド面圧推定部５６１ではヘッド面圧推定量Ｐｇ
を演算によって求め、これを切換スイッチ５３５を通じ
て減算器５５９に与える。

【０２６０】減算器５５９ではこのヘッド面圧推定量Ｐ
ｇを基準面圧量Ｐｒから差し引き、面圧誤差量Ｐｄをゲ
イン補償部５８０でゲイン補償すると共にローパスフィ
ルタで構成される位相補償部５８１で位相補償し、結果
として得られた制御量Ｃｔを電力増幅器５３８を介して
リールモータ５３９に供給する。これによって、磁気テ
ープ５１６のテンション量Ｔｔが制御されるので、結果
として磁気テープによってヘッドＨに与えられる面圧が
一定になるようにフィードバック制御されることにな
る。

【０２６１】上記ヘッド面圧推定部５６１，５６２は、
第１〜第６実施例で説明した状態推定器と同様な演算処
理を行うものであって、バネ定数ブロック５３０、質量
粘性ブロック５３１、積分ブロック５３４は、可動ヘッ
ド機構５２６のバネ定数、質量、粘性、速度−変位量変
換係数を模擬した電気的回路を構成しており、これによ
って可動ヘッドの機械特性を模擬している。

【０２６２】なお、この実施例においては、可動ヘッド
Ｈの突出量を制御するためのアクチュエータを搭載して
いないので、ヘッド面圧推定部５６１，５６２における
オブザーバは入力がない形となっている。しかしなが
ら、面圧推定出力である推定変位量は常に実際の変位量
と比較されており、この比較結果である推定誤差がオブ
サーバの動作後に収束するようにフィードバックゲイン
ブロック５３２と５３３が設けられている。ちなみに、
フィードバックゲインブロック５３２は推定誤差の収束
の速度に関する項に対応し、フィードバックゲインブロ
ック５３３はオブザーバの安定性に関する項に対応して
いる。

【０２６３】また、ヘッド面圧推定部５６１において、
バネ定数ブロック５３０の出力とフィードバックゲイン
ブロック５３３のヘッド面圧力の推定値に相当する出力
が減算器５６３を通じて質量粘性ブロック５３１にフィ
ードバックされる部分は、可動ヘッド機構５２６におけ
る板バネ５２４の反力とヘッドＨが磁気テープ５１６か
ら受けるヘッド面圧力との力のつり合いをそのまま再現
している。

【０２６４】なお、上記の説明ではＣｈ１ヘッド面圧推
定部５６１の動作を中心に説明したが、Ｃｈ２ヘッド面
圧推定部５６２の動作も全く同様であり、切換スイッチ
５３５によってＣｈ２ヘッド面圧推定部５６２の出力を
演算器５５９に与えることによりＣｈ２ヘッド側のヘッ
ドコンタクトを良好に制御することができる。

【０２６５】以上のような動作を通じて磁気テープ５１
６のテンション量を変化させることによりヘッドＨの面
圧量を制御し、結果的にヘッド面圧力が一定となるよう
に制御することができ、ヘッドコンタクトを良好に維持
することができる

【０２６６】［第９実施例］図３６は、図２９に示した
ように可動ヘッドの突出量がアクチュエータによって制
御し得るように構成されている場合の制御系である本発
明の第９実施例を示したものである。

【０２６７】ブロック５０６は可動ヘッドを突出方向に
移動させるアクチェータのトルク定数を与えるアクチュ
エータトルク定数、ブロック５６６はヘッド面圧量Ｐｈ
とアクチュエータトルク定数５０６の出力を加算する加
算器である。なお、この面圧制御アクチュエータは等価
的にアクチュエータトルク定数５０６と加算器５６６と
可動ヘッド機械特性５０３により構成される。

【０２６８】同図の構成において、面圧制御系補償部５
０４からの制御量Ｃｔはアクチュエータに与えられてブ
ロック５０６で示したアクチュエータのトルク定数５０
６に応じて可動ヘッドを移動させる力が加えられるが、
この可動ヘッドにはヘッド面圧Ｐｈも加わっているた
め、これらの力を加算した合力が可動ヘッドに加えられ
ることになる。

【０２６９】可動ヘッドはこの合力を受けることによっ
て、自己の慣性などの機械特性５０３による影響を受け
て変位するので、前記変位量測定手段からはその変位に
相当する変位量Ｈｍが出力される。

【０２７０】前記の実施例におけると同様に、面圧推定
部５０５ではこの変位量Ｈｍから可動ヘッドが受けてい
る面圧を推定し、加算入力端子に基準面圧値Ｐｒが入力
されている減算器５５９の減算入力端子にその推定値Ｐ
ｇを入力する。

【０２７１】したがって、この減算器の出力として基準
面圧Ｐｒと推定された面圧Ｐｇとの差である面圧誤差値
Ｐｄが得られるので、面圧制御系補償部５０４は、この
面圧誤差値Ｐｄに相当する面圧の補償を行うに必要な制
御量Ｃｔを算出して可動ヘッドを駆動する前記アクチェ
ータに供給することによって、ヘッド面圧推定値Ｐｇを
基準面圧値Ｐｒにしたがって一定に保つような制御が行
なわれる。

【０２７２】［第１０実施例］図３７に示す第１０実施
例は、磁気ヘッドとして可動ヘッドを用いるとともにそ
のテンション制御系にこの可動ヘッドの変位量から得ら
れる面圧情報を取込んで、より精度の高い面圧制御とテ
ンション制御とを同時を行うように構成したものであ
る。

【０２７３】５４２はヘッドシリンダＤ９の入側に設け
られた前述の可動ピンであり、５４１はテープのテンシ
ョンを所定値に維持するためにリールモータ５３９を制
御するテンションサーボ回路、５４０は可動ピン５４２
の位置を制御するための可動ピン位置制御回路、５６５
は面圧制御系補償部５０４の出力である制御量Ｃｔと可
動ピン位置制御回路５４０の出力を加算してテンション
サーボ回路５４１と可動ピン５４２に与える演算器、５
８２は可動ヘッド機構５２６のホール素子５１１で得ら
れた面圧センサ出力量Ｐｓを増幅し、スリップリング５
２９を介して面圧推定部５０５に出力するセンサ増幅器
である。

【０２７４】以上述べたような構成において、ヘッドシ
リンダ５１９内に構成される可動ヘッド機構５２６のヘ
ッドＨの面圧センサ出力量Ｐｓをセンサ増幅部５８２で
増幅し、スリップリング５２９を介してヘッドシリンダ
外部に導出し、面圧推定部５０５に与える。

【０２７５】その結果、面圧推定部５０５ではヘッド面
圧推定量Ｐｇが得られるが、このヘッド面圧推定量Ｐｇ
は演算器５５９で基準面圧量Ｐｒから減算され、得られ
た面圧誤差量Ｐｄは面圧制御系補償部５０４に入力され
る。

【０２７６】一方、可動ピン５４２の位置は図示しない
位置センサにより検出されて可動ピン位置制御回路５４
０に与えられる。

【０２７７】そして、面圧推定部５０５、面圧制御系補
償部５０４は可動ピン位置制御回路５４０と共に位置決
め制御ループを構成するが、この可動ピン位置制御回路
５４０が位置決め制御している状態では、可動ピン５４
２を駆動するアクチェータに加わる印加電圧はテープ走
行系のテープテンション量と可動ピン５４２の位置制御
系のサーボ帯域内の周波数領域において線形な関係とな
る。

【０２７８】これは、テープテンション量によって受け
る可動ピン５４２における外乱量から可動ピン位置制御
回路５４０を含む制御系の駆動電圧までの周波数特性を
見た場合に、外乱と電圧の伝送特性は位置制御系のクロ
ーズド特性となっている。

【０２７９】このクローズド特性は一般的に制御帯域付
近までゲイン特性および位相特性共にフラットで、周波
数特性の変化を持たないことから容易に想像できる。し
たがって、可動ピン５４２に位置制御が行なわれている
状態において可動ピン５４２を駆動するための印加電圧
をこのテープ走行系の検出テンション量と見なしてもあ
る程度は差し支えない。

【０２８０】そこで、可動ピン５４２の印加電圧が一定
になるようにテンション制御回路５４１にてゲイン増幅
やローパスフィルタ等のゲインや位相や補償を行なった
後にリールモータ５３９にフィードバックすることによ
りテープテンション量を一定に保つことができる。

【０２８１】ここで、可動ピン５４２の位置制御系に面
圧制御系補償部５０４の出力を演算器５６５で加算する
ことにより、可動ピン５４２に位置制御をかけると共に
可動ヘッド機構５２６におけるヘッドＨが受けるヘッド
面圧量が一定となるような制御を行なうことができる。

【０２８２】つまり、リールモータ５３９により可動ピ
ン５４２が受けるテープテンション量を一定に保持する
と同時に可動ヘッド機構５２６が受けるある程度周波数
の高いヘッド面圧力の変動を可動ピン５４２を動かすこ
とで抑制することが可能である。

【０２８３】このような可動ピン５４２を矢印の方向に
動かすことによりテープ走行系のテープテンション量を
自在に変化させることが可能であると同時にヘッドＨと
磁気テープ５１６の間のヘッド面圧量も変化させること
ができることはいうまでもない。

【０２８４】またリールモータ５３９のみを制御する場
合に比べて、可動ピン５４２の位置制御を含めた制御は
可動ピン５４２を軽く応答の良い機構で高剛性にするこ
とでより広帯域な制御系を構成することができる。

【０２８５】［第１１実施例］図３８はリールモータと
可動ピンによる面圧制御系の他の例を示すブロック図で
あり、アクチュエータトルク定数部５０６にテンション
制御において可動ピンの位置制御系に加わる外乱量を検
出テンション量として広帯域なテンション制御を行なう
ような構成を例示している。

【０２８６】図において、ブロック５４３は可動ピン５
４２への位置制御信号と可動ピン５４２の位置検出信号
に基づいて可動ピン５４２のテンションを推定して低域
成分制御量Ｃｔｌと高域成分制御量Ｃｔｈを出力する可
動ピンテンション推定回路、加算器５６７は面圧制御系
補償部５０４からの制御量Ｃｔと可動ピン位置制御回路
５４０からの制御信号と可動ピンテンション推定回路５
４３からの高域成分制御量Ｃｔｈとを加算して可動ピン
５４２への位置制御信号を発生する加算器である。な
お、可動ピンテンション推定回路５４３からの低域成分
制御量Ｃｔｌはリールモータ５３９に対してテンション
制御信号として与えられる。

【０２８７】以上のような構成において、可動ピンテン
ション推定回路５４３は図３６のＣｈ１ヘッド面圧推定
部５６１と略同様の構成を有し、可動ピン５４２の位置
つまり変位量と可動ピン５４２への位置制御信号に基づ
いて可動ピン５４２に加わる磁気テープ５１６のテンシ
ョン量を推定する。

【０２８８】その結果、図３７の第１０実施例の構成で
は可動ピン５４２の位置制御系のサーボ帯域までしかテ
ンション検出が正確に実施できなかったのに対して、可
動ピン５４２の位置制御帯域外までも正確にテープテン
ション量を推定することが可能となり、可動ピン５４２
が受けるテープテンションを広帯域に制御することが可
能となる。

【０２８９】この場合、可動ピンテンション推定回路５
４３で推定されたテープテンション量はフィルタ等によ
り帯域分割され、ローパスフィルタ等で抽出された低域
成分制御量Ｃｔ１はリールモータ５３９に、ハイパスフ
ィルタ等で抽出された高域成分制御量Ｃｔｈは可動ピン
５４２にそれぞれ供給され、それぞれの周波数帯域を分
担して制御することになる。

【０２９０】このように、図３８の構成では、リールモ
ータ５３９で低域のテープテンションを分担し、可動ピ
ン５４２で比較的周波数の広帯域なテンション制御を分
担することになり、総合的に広い周波数帯域で目標とす
るテープテンション量を維持することができる。

【０２９１】更に、面圧制御系補償部５０４からの制御
量Ｃｔに基づいてヘッド面圧を制御する信号を演算器５
６７で可動ピン５４２の位置制御系に加算することによ
り、ヘッドシリンダ５１９の回転周波数を含む広帯域に
おいてテンション制御を行ないながら、さらにより高周
波なヘッド面圧変動量を可動ピン５４２を用いてヘッド
面圧制御系により吸収することにより、良好なヘッドコ
ンタクトを保持することが可能である。

【０２９２】［第１２実施例］図３９はリールモータと
可動ピンを制御する面圧制御系の更に他の例を示すブロ
ック図であり、特にヘッド面圧制御のみによってテープ
テンションの制御を行ない、可動ピンの受けるテープテ
ンション量を検出または推定して走行系のテンションを
制御する構成を含まない場合を例示するものである。

【０２９３】同図において、面圧制御系補償部５０４は
フィルタ処理を通じて低域成分制御量Ｃｔｌと高域成分
制御量Ｃｔｈを発生するが、この中で低域成分制御量Ｃ
ｔｌは供給リール５１５にそのまま制御信号として与え
られ、高域成分制御量Ｃｔｈは演算器５６７を通じて可
動ピン５４２を制御するための可動ピン位置制御回路５
４０の出力に加算される。

【０２９４】この場合、可動ヘッド機構５２６はヘッド
シリンダ５１９上で１８０度対向で２個以上が配置さ
れ、磁気テープ５１６がおよぼす面圧量が検出できるよ
うになっているか、またはヘッドＨが磁気テープ５１６
に接触していない区間では面圧推定部５０５のヘッド面
圧推定量Ｐｇをサンプルホールドして利用可能になって
いる必要があるが、図３９は図３８の構成と比較して構
成が簡単になるという特長を有する。そして、この条件
さえ整えば、ヘッド面圧を一定に広い帯域で制御でき、
良好なヘッドコンタクトを得ることができる。

【０２９５】図４０は図３９の構成における面圧制御系
補償部５０４の具体的な回路構成を示すブロック図であ
る。図において、５５６は面圧誤差量ＰｄをＫ₀／（Ｓ
＋Ｔ₁）なる伝達関数によりフィルタするローパスフィ
ルタ、５６８は前記ローパスフィルタ５５６の出力を高
域成分制御量Ｃｔｈとして出力するドライバ増幅器、５
５７は前記ローパスフィルタ５５６の出力をＫ₁／（Ｓ
＋Ｔ₂）なる伝達関数によりフィルタするローパスフィ
ルタ、５６９は前記ローパスフィルタ５５７の出力を低
域成分制御量Ｃｔ１として出力するドライバ増幅器であ
る。なお、図３９に示したように、高域成分制御量Ｃｔ
ｈは可動ピンの制御系に送出され、低域成分制御量Ｃｔ
ｌはリールモータの制御系に送出される。

【０２９６】以上述べたような構成は、可動ピンの制御
系とリールモータの制御系を有するシステムの補償を行
なうにあたり、ローパスフィルタ５５６により可動ピン
制御系の低域ゲインを確保すると共に制御帯域を定める
ものである。

【０２９７】ここで、ヘッドの面圧制御系は一種の力制
御、つまり加速度制御に相当し、ローパスフィルタ５５
６を１段制御ループに挿入してもオープンループ特性に
おける位相が９０度しか回らないため、制御システムの
安定性は確保できる。なお、制御帯域よりも高い周波数
領域において制御系のノイズを抑えるために更に数段の
ローパスフィルタを挿入しても位相余裕は大幅に減少し
ない。すなわち、位相余裕が４０度〜６０度保てるよう
ならば許容できる。

【０２９８】また、リールモータへの低域成分制御量Ｃ
ｔ１は更に１段のローパスフィルタ５５７を介して、更
に低い周波数に限って制御するように出力される。これ
はリールモータ自身のイナーシャが大きく、あまり早い
応答ができないためで、もっぱら低い周波数帯域での制
御がカバーされる。つまり、周波数帯域に応じて可動ピ
ンとリールモータで２段の制御が行なわれる。

【０２９９】なお、上記例では、リールモータ制御系が
ローパスフィルタ５５６の出力を更にローパスフィルタ
５５７を介して低域成分制御量Ｃｔ１を得るような構成
を例示したが、面圧制御系補償部５０４の入力である面
圧誤差量Ｐｄを２つに分けて、カットオフ周波数の高い
ローパスフィルタを介して高域成分制御量Ｃｔｈを得、
カットオフ周波数の低いローパスフィルタを介して低域
成分制御量Ｃｔ１を得るような構成としてもよい。

【０３００】この場合、それぞれの制御系が１段のロー
パスフィルタのみで制御されるために、それぞれの系が
独立で安定に制御できるメリットがある。

【０３０１】この発明のような面圧制御においてはヘッ
ド面圧変動量もしくは外乱量がヘッドシリンダまたはデ
ィスクの１回転に同期した周期成分を多く含んでいる場
合が多い。このために、図４１のブロック図に示すよう
な構成により追従能力を高めることができる。

【０３０２】図４１は図４０に示した面圧制御系補償部
の他の例を示すものであり、図中５５８は面圧誤差量Ｐ
ｄの入力段に介挿される繰返型学習補償器である。以上
のような構成において、周期的な成分については繰返型
学習補償器５５８により周期成分を学習させるわけであ
るが、１周期分のメモリであるｅ^-LSブロックにおいて
面圧変動の周期成分がメモリされ、学習条件の安定を満
足させるためにフィルタである１／（１＋ＳＴ₃）ブロ
ックとアッテネータであるＫ₃ブロックを介して元の入
力に正帰還させる。

【０３０３】その結果、面圧誤差量Ｐｄに１周期前の条
件が加味されるため、追従性のよい補償が可能である。
なお、このような構成はメモリブロックを含むためにア
ナログ的な回路では構成することが困難であり、ディジ
タル回路またはマイクロコンピュータを用いたシステム
を適用するほうが効果的である。

【０３０４】［第１２実施例をソフトウェアによって実
現した例］次に、図３９の構成の面圧制御系を図４０に
例示した面圧制御系補償部５０４と図３３に例示した面
圧推定部５０５に対応する機能をソフトウエアによる制
御システムで実現した場合について図４２から図４５の
フローチャートにしたがって説明する。

【０３０５】図４２はソフトウエアのメインプログラム
であり、先ずステップ１０１でバネ定数、フィードバッ
ク定数、質量、ゲイン、ディジタル的な各種パラメータ
等の定数、および変数の初期化を行なう。次のステップ
１０２では１クロックサイクルのクロック待ちを行な
い、これに続く一連のサブルーチンであるステップ１０
３の同一次元オブザーバのサブルーチン、ステップ１０
４の面圧推定のサブルーチン、ステップ１０５の補償系
のサブルーチンを実行し、ステップ１０６で制御終了を
検出して終了するまではステップ１０２に戻り、次のク
ロックをトリガーとしてサブルーチンの実行を繰り返
す。

【０３０６】図４３は図４２のフローチャートにおける
オブザーバのサブルーチンの一例を示すフローチャート
である。このサブルーチンは同一次元オブザーバ、すな
わち図３１のシステムに相当する機能を実現するための
もので、ステップ１０７で面圧センサ出力量Ｐｓを変数
ａにセットし、ステップ１０８で変数ｂから変数ａを減
算して変数ｃにセットする。ちなみに、この動作は図３
１の演算器５６４の動作に対応するもので、変数ｂには
積分ブロック５３４の出力に相当する値がセットされて
いる。

【０３０７】次にステップ１０９で変数ｃの値にフィー
ドバック定数Ｆ１を掛け算して変数ｄにセットする。こ
の動作はフィードバックゲインブロック５３２の動作に
対応する。一方、ステップ１１０では変数ｃの値にフィ
ードバック定数Ｆ２を掛け算して変数ｅにセットする。
この動作はフィードバックゲインブロック５３３の動作
に対応する。

【０３０８】次に、ステップ１１１で変数ｂの値にバネ
定数ｋを掛け算して変数ｆにセットする。この動作はバ
ネ定数ブロック５３０の動作に対応する。そして、ステ
ップ１１２で変数ｆと変数ｅを符号反転で加算して、こ
れを変数ｇにセットする。この動作は演算器５６３の動
作に対応する。

【０３０９】次のステップ１１３では変数ｇを入力とす
るディジタルフィルタの計算を実行し出力を変数ｈにセ
ットする。この動作は質量粘性ブロック５３１の動作に
対応する。そして、ステップ１１４で変数ｈの値から変
数ｄの値を減算する。この動作は演算器５８５の動作に
対応する。次のステップ１１５では変数ｉの値を入力と
するディジタルフィルタの計算が行なわれ、出力が変数
ｂにセットされる。この動作は積分ブロック５３４の動
作に対応する。

【０３１０】図４４は図４２のフローチャートにおける
面圧推定のサブルーチンの一例を示すフローチャートで
ある。このサブルーチンは図３３の疑似微分回路５８４
つまり外乱推定ブロックの動作に相当する機能を実現す
るためのもので、ステップ１１６では変数ｈにｍＧ2 を
掛け算して変数ｊにセットする。次に、ステップ１１７
で変数ｈにｍＧを掛け算して変数１にセットする。

【０３１１】そして、ステップ１１８で変数ｊの値を入
力とするディジタルフィルタの計算を行ない、出力を変
数ｎにセットする。最後に、ステップ１１９で変数ｎの
値から変数１の値を引き算し、これを変数ｏにセットし
てこのサブルーチンを終了する。ちなみに、ここで変数
ｏの値はヘッド面圧推定量Ｐｇに対応する。

【０３１２】図４５は図４２のフローチャートにおける
補償系のサブルーチンの一例を示すフローチャートであ
る。このサブルーチンは図４０の構成の動作に相当する
機能を実現するためのもので、ステップ１２０では変数
ｏを入力とするディジタルフィルタの計算を行ない、出
力を変数ｐにセットする。この動作は図４０のローパス
フィルタ５５６の動作に相当する。

【０３１３】次のステップ１０１では変数ｐを入力とす
るディジタルフィルタの計算を行ない、出力を変数ｑに
セットする。この動作はローパスフィルタ５５７の動作
に相当する。そして、ステップ１２２では出力ポート１
に変数ｐの値を出力するが、この出力値が高域成分制御
量Ｃｔｈに相当するものである。また、ステップ１２３
では出力ポート２に変数ｑの値を出力するが、この出力
値が低域成分制御量Ｃｔ１に相当するものである。

【０３１４】以上のようなソフトウエア的な処理を通じ
て、可動ピン制御系に与えるべき高域成分制御量Ｃｔｈ
とリールモータ制御系に与えるべき低域成分制御量Ｃｔ
１を得ることができる。なお、それぞれのサブルーチン
においてのラグリードフィルタつまりローパスフィルタ
は一般的には巡回型のディジタルフィルタで構成するこ
とができる。

【０３１５】なお、上記のソフトウエアの中には図４１
で示した繰返型学習補償器５５８の動作に相当する部分
が含まれていないが、マイクロコンピュータ上でメモリ
を構成するのは容易であり、図４１の面圧制御系補償部
に置換えるのは容易である。

【０３１６】また、可動ピンの位置制御回路は一般的に
可動ピンに設けられた位置センサを入力とし、ゲインを
持たせた後にローパスフィルタで低域ゲインと制御帯域
を確保することによって実現できるため、ソフトウエア
の１サイクル内に新たにサブルーチンを設けることによ
り容易に実現できる。この場合は可動ピンの位置センサ
のための入力ポートが１つ増えるだけであり、位置制御
出力はヘッド面圧制御出力のうちの可動ピン制御量に加
算すればよい。

【０３１７】以上述べた各実施例では磁気テープを用い
る記録再生装置を対象とし、可動ヘッドがアクチュエー
タで駆動されない構成の場合を説明したが、磁気ディス
ク装置やリールモータのみで可動ヘッド機構を持たない
磁気テープ装置の場合は磁気ヘッドをアクチュエータで
変位させるような構成にする必要がある。

【０３１８】この場合、図４５のサブルーチンで得られ
る可動ピンに与えるべき信号、つまり高域成分制御量Ｃ
ｔｈを磁気ヘッド変位機構のアクチュエータに供給する
ことで、同様の効果を得ることができる。

【０３１９】この場合、磁気ヘッドの周辺の機構が複雑
になるが、可動ピンやリールモータを制御するシステム
に比べれば極めて質量の小さな磁気ヘッドを動かすだけ
でよいので、より広帯域な制御を行なうことが可能であ
る。なお、回転磁気ヘッドを用いる場合、磁気ヘッド部
に対する制御信号はヘッドシリンダとの間を電気的に接
続するスリップリング等を介して供給されることにな
る。

【０３２０】上述した本発明による面圧制御系は磁気デ
ィスク装置に対しても適用することができる。図４６は
磁気ディスク装置に本発明の面圧制御系を適用した第１
３実施例を示す概略構成図、図４７は図４６の構成に適
用されるヘッドの保持部の斜視図と断面図である。

【０３２１】図４６において、５０７はヘッドＨをディ
スク５１０に対してアクセスするためのキャリッジ、５
０８はジンバルバネ５１４で保持されまたヘッドＨを突
出し方向に移動させるための可動支持部であり、これに
よってヘッドＨはキャリッジ５０７上にジンバルバネ５
１４を介してＸ軸、Ｙ軸に直角な方向、つまり突出し方
向に可動に保持される。

【０３２２】図４７は図４６の構成に適用されるヘッド
Ｈの保持部の斜視図（Ａ）と断面図（Ａ）であり、ヘッ
ドＨはキャリッジ５０７上にジンバルバネ５１４を介し
てＸ軸、Ｙ軸に直角な方向、つまり突出し方向に可動に
保持される。

【０３２３】そして、ヘッドＨの突出量はヘッドＨの下
方に設けたマグネット５１２とキャリッジ５０７上に固
定されるホール素子５１１によって検出され、面圧セン
サ出力量Ｐｓとして面圧推定部５０５に送出される。

【０３２４】ヘッドＨのディスク５１０側への押し付け
力が面圧力となるが、この面圧力はヘッドＨの可動支持
部５０８に対する突出し方向の位置から検出できる。こ
のために設けられているのがマグネット５１２とホール
素子５１１であり両者の間の距離が面圧力に対応するこ
とを利用して、マグネット５１２から面圧センサ出力量
Ｐｓを得ている。

【０３２５】５１３はディスク５１０を回転させるため
のスピンドルモータ、５６０はディスク５１０に対する
ヘッドＨの突出量を制御するためのセラミックアクチュ
エータ、５５９は面圧推定部５０５からのヘッド面圧推
定量Ｐｇを基準面圧量Ｐｒから減算して得た面圧誤差量
Ｐｄを面圧制御系補償部５０４に出力する演算器であ
る。

【０３２６】以上述べたような構成において、ディスク
５１０はスピンドルモータ５１３により回転させられ
る。一方、キャリッジ５０７はヘッドＨを所定のトラッ
クに対応する位置に制御する。ヘッドＨはディスク５１
０に対する情報の記録再生を行なうが、この場合のスペ
ーシング量はディスク５１０とヘッドＨの間に発生する
空気流による反力と可動支持部８がジンバルバネ５１４
を通じてヘッドＨをディスク５１０側に押し付ける力の
バランスによって決定される。なお、可動支持部５０８
をディスク５１０側に駆動するのはセラミックアクチュ
エータ５６０によって行なわれる。

【０３２７】以上のような構成を通じて得られた面圧セ
ンサ出力量Ｐｓは面圧推定部５０５に与えられヘッド面
圧推定量Ｐｇを得る。このヘッド面圧推定量Ｐｇは演算
器５５９で基準面圧量Ｐｒと突き合わされ面圧誤差量Ｐ
ｄを得るが、この面圧誤差量Ｐｄを面圧制御系補償部５
０４に入力し、結果として得られる制御量Ｃｔによりセ
ラミックアクチュエータ５６０を制御することにより面
圧推定部５０５によるヘッド面圧推定量Ｐｇを一定に保
持することが可能であり、結果としてヘッドＨのディス
ク５１０に対するヘッドコンタクトを良好に保つことが
できる。

【０３２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、磁気テー
プのテンション制御とＤＴＦ制御を広いダイナミックレ
ンジでかつ高精度で広い周波数帯域に汎って行うことが
でき、さらに状態推定器、面圧推定器を用いた制御系を
構成することによってさらに優れた記録再生装置が得ら
れるので、通常再生において良好な再生が可能なだけで
なく、広範囲な異速度再生においても画面上にノイズを
発生することなく良好な再生が安価に実現する利点があ
る。

【０３２９】さらに、磁気記録媒体から磁気ヘッドに加
わる面圧量が常に一定となるように制御すれば、磁気ヘ
ッドと磁気記録媒体の間のスペーシング量を正確にしか
も応答性よく広帯域で維持することが可能となるので、
線記録密度を高くすることができ、また高密度記録を行
なう場合も磁気テープと磁気ヘッドの接触がないことか
らこれらの摩耗も低減できる。

【０３３０】そして、異速度再生などの特殊再生の場合
のように、過渡的なテンション変動が激しい場合でもヘ
ッドコンタクトを良好に保つことができるので、磁気ヘ
ッドや磁気テープの耐久性を向上できるという格別の効
果が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な原理の１つを示す概念図であ
る。

【図２】第１実施例を示す概略的なブロック図である。

【図３】実施例に使用しているテープアクチュエータの
概略斜視図である。

【図４】実施例に使用しているテープアクチュエータの
断面図である。

【図５】上記テープアクチュエータの駆動原理を説明す
るための概略図である。

【図６】テープアクチュエータの“変位角／周波数”特
性を示す図である。

【図７】テープアクチェータのアームの変位量を測定す
る光学的センサの例を示す図である。

【図８】テープアクチェータのアームの変位量を測定す
る磁気的手段の例を示す図である。

【図９】第１実施例のトラッキング制御系を物理量のフ
ローに基づいて示した図である。

【図１０】第１実施例のトラッキング制御系を制御理論
の伝達関数によって示した図である。

【図１１】第１実施例のＤＴＦ制御系のオープンループ
特性を示す図である。

【図１２】第１実施例のテンション制御系を物理量のフ
ローに基づいて示した図である。

【図１３】第１実施例のテンション制御系を制御理論の
伝達関数によって示した図である。

【図１４】第２実施例を示す概略的なブロック図であ
る。

【図１５】第２実施例のＤＴＦ制御系を物理量のフロー
に基づいて示した図である。

【図１６】第２実施例のＤＴＦ制御系を制御理論の伝達
関数によって示した図である。

【図１７】第２実施例のＤＴＦ制御系のオープンループ
特性を示す図である。

【図１８】第２実施例のヘッドタッチ制御回路を示すブ
ロック図である。

【図１９】図１９のヘッドタッチ制御回路における信号
の波形図である。

【図２０】図１９のヘッドタッチ制御回路の他の動作態
様における信号の波形図である。

【図２１】第３実施例を示す概略的なブロック図であ
る。

【図２２】第４実施例を示す概略的なブロック図であ
る。

【図２３】第５実施例を示す概略的なブロック図であ
る。

【図２４】第５実施例を物理量のフローに基づいて示し
た図である。

【図２５】第５実施例を制御理論の伝達関数によって示
した図である。

【図２６】ヘッドシリンダに設けた可動ヘッド機構の構
成を示す平面図である。

【図２７】ヘッドシリンダに設けた可動ヘッド機構の構
成を示す斜視図である。

【図２８】可動ヘッド機構の構成の他の例を示す斜視図
である。

【図２９】可動ヘッド機構の構成の更に他の例を示す斜
視図である。

【図３０】第６実施例を物理量のフローに基づいて示し
た図である。

【図３１】第６実施例の面圧推定部を制御理論の伝達関
数によって示した図である。

【図３２】第６実施例をアナログ回路によって構成した
例を示すブロック図である。

【図３３】第７実施例の面圧推定部を制御理論の伝達関
数によって示した図である。

【図３４】第７実施例をアナログ回路によって構成した
例を示すブロック図である。

【図３５】第８実施例の面圧制御系の実施例を示すブロ
ック図である。

【図３６】第９実施例のブロック図である。

【図３７】第１０実施例の概略図である。

【図３８】第１１実施例の概略図である。

【図３９】第１２実施例の概略図である。

【図４０】第１２実施例の面圧制御系補償部の回路構成
を示すブロック図である。

【図４１】第１２実施例の面圧制御系補償部の他の回路
構成を示すブロック図である。

【図４２】第１２実施例をソフトウエアで実現する際の
メインプログラムのフローチャートである。

【図４３】オブザーバのサブルーチンの一例を示すフロ
ーチャートである。

【図４４】面圧推定のサブルーチンの一例を示すフロー
チャートである。

【図４５】補償系のサブルーチンの一例を示すフローチ
ャートである。

【図４６】磁気ディスク装置に本発明の面圧制御系を適
用した第１３実施例を示す概略図である。

【図４７】第１３実施例に適用されるヘッドの保持部の
斜視図と断面図である。

【図４８】従来の回転ヘッドを用いた磁気記録再生装置
における一般的なテープ走行系の概略図である。

【図４９】従来のバックテンション制御装置の例を示し
た図である。

【図５０】可動ヘッドをノイズレズ特殊再生に利用した
システムの概略図である。

【図５１】従来技術による高速特殊再生方法の例を示す
ブロック図である。

【図５２】正方向５倍速再生の状態を説明する図であ
る。

【図５３】逆方向５倍速再生の状態を説明する図であ
る。

【図５４】ｎ倍速再生時の傾斜エラーパターンの概略図
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】供給リールから、回転磁気ヘッドが搭載さ
れたヘッドシリンダ、および、キャプスタンモータによ
って駆動されるキャプスタンを経て巻取リールに至る走
行路を有する磁気記録再生装置において、供給リールからヘッドシリンダへの磁気テープの走行路
に近接して設けた一対の入側固定ピンと、この一対の入
側固定ピンを結んだ線に対して距離を変化し得るように
設けた入側可動ピンと、上記一対の入側固定ピン結んだ
線と上記入側可動ピンの間隔を制御する入側テープアク
チェータとを備え、上記磁気テープを上記一対の入側固定ピン間で上記入側
可動ピンと係合させてこの磁気テープに入側ループを形
成させるとともに、上記入側テープアクチェータを制御
することによって磁気テープのテンションを制御するよ
うにしたことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２】上記テンション制御信号は、上記入側テー
プアクチェータの特性を模擬する状態推定器を含むテン
ション制御系によって生成されることを特徴とする請求
項１記載の磁気記録再生装置。
【請求項３】磁気テープのテンションを指示するテンシ
ョン制御信号の比較的高い周波数成分で上記入側テープ
アクチェータを制御するとともに、この制御信号の比較
的低い周波数成分で上記キャプスタンを駆動するキャプ
スタンモータを制御するようにしたことを特徴とする請
求項１または２記載の磁気記録再生装置。
【請求項４】上記供給リールの回転を制御する供給リー
ル制御手段をさらに備え、磁気テープのテンションを指
示するテンション制御信号の比較的高い周波数成分で上
記入側テープアクチェータを制御するとともに、この制
御信号の比較的低い周波数成分でこの供給リール制御手
段を制御するようにしたことを特徴とする請求項１また
は２記載の磁気記録再生装置。
【請求項５】磁気テープが巻かれた供給リールを回転駆
動する供給リール駆動手段と、前記磁気テープを上記供給リールから回転磁気ヘッドが
搭載されたヘッドシリンダを介して所定速度で走行させ
る磁気テープ送り手段と、前記供給リールから前記ヘッドシリンダへの磁気テープ
の走行経路中に設置され、前記供給リールと前記ヘッド
シリンダ間の前記磁気テープの走行経路長を変化させる
入側可動ピンと、この可動ピンを駆動する入側テープアクチェータと、上記可動ピンの位置を検出する位置検出手段と、上記位置検出手段からの出力信号と前記入側テープアク
チェータの駆動電圧あるいは駆動電流とを演算して前記
磁気テープのテンションを検出するテンション検出手段
と、このテンション検出手段の出力信号に基づいて前記供給
リール駆動手段単独あるいは前記入側テープアクチェー
タと協動して磁気テープのテンションを所定の値に制御
するテンション制御信号を出力するテンション制御手段
と、前記磁気ヘッドによって前記磁気テープから再生された
信号のエンベロープに基づいてスペーシングエラーを検
出するスペーシング検出手段と、このスペーシング検出手段から出力されたスペーシング
エラー信号を前記テンション制御信号に加算する手段
と、を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項６】上記スペーシング検出手段は、このスペー
シング検出手段から出力されるスペーシングエラー信号
が制限されたレベルを超えないようにするためのリミッ
タを経てスペーシングエラー信号を出力するようにした
ことを特徴とする請求項５記載の磁気記録再生装置。
【請求項７】上記スペーシング検出手段は、前記磁気ヘッドによって前記磁気テープから再生された
信号を包絡線検波する手段と、前記磁気ヘッドによって前記磁気テープから再生された
信号に基づいて検出されたこの磁気ヘッドと磁気テープ
上の記録トラックとの相対位置誤差を示すトラッキング
エラー信号を得る手段と、上記包絡線検波手段からの出力と上記トラッキングエラ
ー信号との差に基づいてスペーシング量を検出する手段
とを含むことを特徴とする請求項５あるいは６記載の磁
気記録再生装置。
【請求項８】上記スペーシング検出手段は、トラッキングエラーが小さいことがトラッキングエラー
信号に基づいて判別されたときにスイッチ手段を閉路し
て上記スペーシング検出手段からのスペーシングエラー
信号を出力させるための判別手段を更に備えることを特
徴とする請求項７記載の磁気記録再生装置。
【請求項９】上記判別手段は、トラッキングエラー信号の振幅と予め定めた電圧とを比
較することによってこのトラッキングエラー信号のレベ
ルを判別するようにしたことを特徴とする請求項８記載
の磁気記録再生装置。
【請求項１０】磁気テープが巻かれた供給リールを回転
駆動する供給リール駆動手段と、前記磁気テープを上記供給リールから回転磁気ヘッドが
搭載されたヘッドシリンダを介して所定速度で走行させ
る磁気テープ送り手段と、前記供給リールから前記ヘッドシリンダへの磁気テープ
の走行経路中に設置され、前記供給リールと前記ヘッド
シリンダ間の前記磁気テープの走行経路長を変化させる
入側可動ピンと、この可動ピンを駆動する入側テープアクチェータと、上記可動ピンの位置を検出する位置検出手段と、上記位置検出手段からの出力信号と前記入側テープアク
チェータの駆動電圧あるいは駆動電流とを演算して前記
磁気テープのテンションを検出するテンション検出手段
と、このテンション検出手段の出力信号に基づいて前記供給
リール駆動手段単独あるいは前記入側テープアクチェー
タと協動して磁気テープのテンションを所定の値に制御
するテンション制御信号を出力するテンション制御手段
と、上記可動ピンの可動方向の磁気記録再生装置デッキの加
速度を検出する加速度検出手段と、この加速度検出手段によって検出された加速度信号を前
記テンション制御信号に加算あるいは減算する加減算器
と、を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１１】供給リールから、回転磁気ヘッドが搭載
されたヘッドシリンダ、および、キャプスタンモータに
よって駆動されるキャプスタンを経て巻取リールに至る
走行路を有する磁気記録再生装置において、供給リールからヘッドシリンダへの磁気テープの走行路
に近接して設けた一対の入側固定ピンと、この一対の入
側固定ピンを結んだ線に対して距離を変化し得るように
設けた入側可動ピンと、上記一対の入側固定ピン結んだ
線と上記入側可動ピンの間隔を制御する入側テープアク
チェータとを備えるとともに、ヘッドシリンダと巻取リール間の走行路に近接して設け
た一対の出側固定ピンと、この一対の出側固定ピンを結
んだ線に対して距離を変化し得るように設けた出側可動
ピンと、上記一対の出側固定ピン結ぶ線と上記出側固定
可動ピンとの間隔を制御する出側テープアクチェータと
を備え、記録時のテープ速度とは異なる速度での再生を行う際
に、上記入側テープアクチェータと出側テープアクチェ
ータとを互いに差動的に移動させてトラッキングを行う
ようにしたことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１２】トラッキングエラーを検出するトラッキ
ングエラー検出手段をさらに備え、このトラッキングエ
ラー信号の比較的高い周波数成分で上記出側テープアク
チェータを制御するとともに、このトラッキングエラー
信号の比較的低い周波数成分で上記キャプスタンモータ
あるいは巻取リールモータを制御するようにしたことを
特徴とする請求項１１記載の磁気記録再生装置。
【請求項１３】上記出側テープアクチェータを制御する
信号は、この出側テープアクチェータの特性を模擬する
状態推定器を含むトラッキング制御系によって生成され
ることを特徴とする請求項１２記載の磁気記録再生装
置。
【請求項１４】磁気ヘッドは記録媒体の記録面に向かう
突出方向に移動可能であり、この磁気ヘッドの変位量に
基づいてこの磁気ヘッドの面圧を推定する面圧推定器を
備え、この面圧推定器によって推定された面圧推定値と
基準面圧との差に基づいて得られる面圧制御信号によっ
て磁気ヘッドの面圧を制御するようにしたことを特徴と
する磁気記録再生装置。
【請求項１５】上記面圧制御信号による磁気ヘッドの面
圧の制御は、磁気テープのテンションを制御することに
よって行われることを特徴とする請求項１４記載の磁気
記録再生装置。
【請求項１６】磁気ヘッドを記録媒体の記録面に向かう
突出方向に移動させるための移動手段と、この磁気ヘッ
ドの変位量に基づいてこの磁気ヘッドの面圧を推定する
面圧推定器とを備え、この面圧推定器によって推定され
た面圧推定値と基準面圧との差に基づいて得られる面圧
制御信号によって上記移動手段を制御して磁気ヘッドの
面圧を制御するようにしたことを特徴とする磁気記録再
生装置。