JPH06223447A

JPH06223447A - 磁気記録再生装置

Info

Publication number: JPH06223447A
Application number: JP5012497A
Authority: JP
Inventors: Eiji Yokoyama; 英二横山; Masahito Nagasawa; 雅人長沢; Tetsuya Shigee; 哲也重枝
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-01-28
Filing date: 1993-01-28
Publication date: 1994-08-12

Abstract

(57)【要約】【目的】安価な装置で高性能なテンション制御を行
い、テープ走行系の安定化や、再生画像ジッタの低減を
実現する。【構成】従来からあるテンション制御を具備したＶＴ
Ｒにおいて、回転ドラム１の入口にテープ長さ方向に変
位させる可動ピンとそれを回動方向に動かすテープアク
チュエータ５０を設置する。テンション制御はテープア
クチュエータ５０の状態推定器１７にてテンションを検
出し、テープアクチュエータ５０で高域のテンションエ
ラーを補正する。低域は従来からあるテンション制御が
安定に行う。状態推定器１７の構成は、センサを必要と
しない方式で、電流と電圧の情報から、アクチュエータ
速度とテンションを推定する。センサが無いのでシンプ
ルで安価な、かつ高性能なシステムとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ビデオテープレコー
ダ（以下、「ＶＴＲ」という）等の磁気再生装置におい
て、高精度な磁気テープのテンション制御を行うことの
できるテープテンション制御機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２２は、例えば横山著磁気記録技術入
門総合電子出版社編の１８７ページに記載された磁気記
録再生装置としてのＶＨＳ方式ビデオテープレコーダの
磁気テープ走行系の構成図である。

【０００３】同図において、ビデオテープ（磁気テー
プ）２は供給リール４から送り出され、磁気テープ走行
系のテンションがポジションセンサ３０９で検出され
る。ビデオテープ上に記録された情報は一旦全幅消去ヘ
ッド４３０で消去される。磁気テープ走行系はインピー
ダンスローラ４３１，４３２で安定化されている。回転
ドラム１は上シリンダ４３６ａと下シリンダ４３６ｂを
含み、上シリンダ４３６ａにはビデオヘッド３が固定さ
れている。ビデオテープ２上のリニアトラックの音声信
号は音声消去ヘッド４３３にて消去され、次に音声コン
トロールヘッド４３４により上記リニアトラックに音声
及びコントロールパルスが記録される。キャプスタン軸
６とビデオテープ２をある一定の押圧ではさみ込むため
にピンチローラ７が設けられ、ビデオテープを走行させ
磁気テープ２上のビデオトラックと、ビデオヘッド軌跡
とのトラックずれをコントロールするために、キャプス
タン６がピンチローラ７と対向して設けられている。磁
気テープ２を巻き取るために巻き取りリール５が設けら
れている。

【０００４】図２３は従来のテープテンション制御機構
（テンションサーボ機構）の構成図である。同図におい
て、供給リール４の回転はバンドブレーキ３１１により
抑えられている。磁気テープ走行系の張力すなわちテン
ションは、磁気テープ２に接したピン３０９が先端に設
けられたテンション制御アーム３１２にて検出される。
テンション制御アーム３１２の変位量に比例した力がバ
ネ３１３によりバンドブレーキ３１１に印加され、この
バネ３１３はテンション制御アーム３１２に加える力を
可変する。そして、テンション制御機構の基準テンショ
ンを調整するためにテンション調整レバー３１４がバネ
３１３に接続されている。

【０００５】次に、この従来例の動作について説明す
る。

【０００６】供給リール４から供給される磁気テープ２
は、ピンチローラ７とキャプスタン軸６で挟まれ、キャ
プスタン軸６の回動により引っ張られる。この後磁気テ
ープ２は巻き取りリール５に巻き取られる。この際、磁
気テープ２は、全幅消去ヘッド４３０、ビデオヘッド
３、音声消去ヘッド４３３、音声コントロールヘッド４
３４に対して、スペーシング量が最適になるように磁気
テープ走行系のテンションが一定値に制御されなければ
ならない。

【０００７】その走行系テンションを強くすると、当然
ヘッドとテープ間のスペーシング量は少なくなり、記録
再生系の高周波特性は向上するが、テープの傷が増加
し、また、同一トラックを連続して再生するスチル状態
の耐久性が劣化する。またヘッドの磨耗等が増加する。
逆に走行系テンションを弱くすると、スペーシング量が
増加するため、記録再生系の高周波特性が劣化する。こ
のため従来のＶＴＲにおいては、図２３に示すようなテ
ンション制御機構が装備されている。

【０００８】同図において、例えば磁気テープ走行系の
テンションが増加すると、テンション制御アーム３１２
とバネ３１３のつり合い点がずれるため、バネ３１３が
のびる方向に移動する。この時バンドブレーキ３１１が
ゆるみ、供給リール４の回転はフリーになり、ビデオテ
ープ２の送り出し量が多くなるため、磁気テープ走行系
のテンションが元にもどる。このようにして磁気テープ
走行系のテンションが一定に保たれる。

【０００９】

【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。

【００１０】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、従来のアナロ
グＶＴＲにおいては、磁気テープと回転ヘッドとの衝突
（以下、「ヘッドたたき」という）によって引き起こさ
れるテンション変動からの再生映像信号のジッタや、更
に、ディジタルＶＴＲ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。

【００１１】本発明の目的は、高精度なテンション制御
によって常に最適なヘッドとテープとのコンタクトを安
価な手段によって実現し、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。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る磁気再生装置は、従来の機械的テンシ
ョン制御が施された磁気テープ走行路中の、ヘッドが設
けられた回転ドラムの磁気テープ入口側、あるいは出口
側に、磁気テープを引き、あるいは押すアクチュエータ
（以下、「テープアクチュエータ」という）を設けたこ
とを特徴とする。

【００１３】前記テープアクチュエータは、それぞれテ
ープを引きあるいは押すピンと、このピンを所定回転軸
に対して回動自在に担持するアームと、このアームを駆
動する駆動部とで構成される。

【００１４】また、前記テープアクチュエータを正しく
制御するため、テープテンションを高精度に検出しなく
ては成らない。このために、テンション検出器として、
テープアクチュエータの電気並びに外乱に対する動特性
が電気的に推定出来る状態推定器を設ける。

【００１５】また、テープテンションの制御に、速度フ
ィードバックを施すことによって、テンション制御系を
安定化する。

【００１６】また、テープテンションの制御を、状態推
定器の構成を現代制御理論の最小次元状態推定器とした
ことを特徴とする。

【００１７】また、テープテンションの制御を、テンシ
ョン制御機構である可動ピン機構が常に所定の位置にな
るようにバネ支持し、上記可動ピン機構を並進運動形あ
るいは疑似並進運動型にしたことを特徴とする。

【００１８】また、テープテンションの制御を、磁気テ
ープと回転ヘッド間の当りを常に適正な状態に制御可能
になるように、テンション制御機構である可動ピンを回
転ドラムのテープ入口、或は出口、或は両方に配置した
ことを特徴とする。

【００１９】

【作用】この発明によれば、テープアクチュエータを用
いることにより、テンション制御が広周波数帯域まで可
能となる。

【００２０】この状態推定器は制御対象であるテープア
クチュエータの動特性を模擬したモデルを内部に演算回
路として持ち、観測可能な状態量、例えばアクチュエー
タ駆動電圧、アクチュエータ駆動電流等を入力すると、
従来の方法では観測不可能であった状態量である外乱す
なわちテープテンションを、なんらセンサを用いること
無しに広帯域かつ高精度に推定することができる。

【００２１】従って、本発明の第１のテンション制御
は、直流を含む極低域のテンション変動は従来の機械的
なテンション制御機構によって制御し、それ以外の広域
のテンション変動は、上記状態推定器の推定テンション
値が一定の所定の値に成るように、所定のテンション値
と推定テンション値との差であるテンションエラー信号
の高域成分をテープアクチュエータに負帰還すること
で、広帯域にテンション制御を行うことができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図を参照して
説明する。

【００２３】実施例１．図１は、本発明に係る磁気再生
装置の好適な実施例１を示す図である。図において、１
は回転ドラム、２は磁気テープ、３ａ並びに３ｂは回転
ドラム１に取り付けられた１個もしくは複数個の磁気ヘ
ッド、４は磁気テープ２を回転ドラム１に供給する供給
リール、５は磁気テープ２を回転ドラム１から巻取る巻
き取りリール、６は磁気テープ２をその長手方向に定速
で送るキャプスタンモータ、７は磁気テープ２をその長
手方向に送るため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２に伝達するピンチローラ、８
ａは回転ドラム１の磁気テープ２の入口側のスラントポ
ール、８ｂは回転ドラム１の磁気テープ２の出口側のス
ラントポール、９は回転ドラム１の例えば入口側に設け
られ磁気テープ２に接している可動ピン、１０は回転ド
ラム１の磁気テープ入口側で互いに対向して設けられお
互いの間隔が可動ピン９の最大径より大きく設定された
２つの固定ピンである。

【００２４】１１は電流もしくは電圧を入力すると変位
する電気−機械変換素子で、本実施例１ではボイスコイ
ル型の磁気回路で構成されるアクチュエータ駆動部、１
２はアクチュエータ駆動部１１の駆動トルクを可動ピン
９に伝達するアーム、１３はアーム１２と不動点との間
に接続されたバネであり、以上に述べた要素９、１１、
１２、１３によりテープアクチュエータ５０が構成され
る。

【００２５】１４は後述するドライバ１５とアクチュエ
ータ駆動部１１間もしくはアクチュエータ駆動部１１と
接地間の電流経路に設けられた電流検出用抵抗、１５は
アクチュエータ駆動部１１に電力を供給するドライバ、
１６は電流検出用抵抗１４の両端電位差を検出すること
によってアクチュエータ駆動部１１に流れる電流を出力
する差動増幅器、１７はドライバ１５からの出力である
アクチュエータ駆動電圧と差動増幅器１６からのアクチ
ュエータ駆動電流とを入力し両者を演算することによっ
てテープアクチュエータ５０に加わっている外乱、すな
わち磁気テープのテンションを推定する状態推定器、１
８は状態推定器１７からの推定テンション信号がある所
定の基準値になるように推定テンションを安定にテープ
アクチュエータ５０にフィードバックするために所定の
位相補償値に設定された補償器で、１４〜１８で交流成
分テンション制御回路５００を構成しており、これとテ
ープアクチュエータ５０とで高周波域テープテンション
制御手段６００を構成している。３０９〜３１３は従来
例で示した機械的に動作するテンション制御装置で、低
周波域テープテンション制御手段７００を構成してい
る。

【００２６】図２は実施例１の交流成分テンション制御
回路５００を示すブロック図であり、図において、１７
はアクチュエータ駆動電流とアクチュエータ駆動電圧と
を入力し両者を演算することによってテープアクチュエ
ータ５０に加わる外乱すなわちテンションを電気的に推
定する状態推定器である。１８は前述した補償器であ
る。

【００２７】図３は実施例１のテープアクチュエータ５
０の機械特性並びに電気特性を伝達関数表示したブロッ
ク図であり、５１はテープアクチュエータ５０の駆動磁
気回路のインピーダンス特性である。５２はテープアク
チュエータ５０の磁気回路の力定数を表す伝達係数であ
る。５３、５５、６１はテープアクチュエータ５０の機
械特性並びに電気特性の伝達係数であり、Ｊはテープア
クチュエータ５０の可動部イナーシャ、ｋはテープアク
チュエータ５０のバネ定数、ＣG はテープアクチュエー
タ５０の逆起電力定数を表す伝達係数である。５４，６
０は積分器である。６２は実際のテープアクチュエータ
５０での物理的な力の釣合を減算ブロックにて表現した
もの、６３は実際のタープアクチュエータ５０磁気回路
のドライバ１５からのドライブ電圧と逆起電圧との関係
を減算ブロックにて表現したものである。

【００２８】図４は図３を等価的に変形したブロック線
図である。

【００２９】図５は補償器１８を更に詳しく表わしたも
のであり、図において、１８ａは状態推定器１７からの
推定テンション信号と所定の基準テンション信号との差
動をとり、テンションエラーを出力する減算器、１８ｂ
は直流成分をカットする目的で設けられ、カットオフ周
波数を低い周波数（例えば数Ｈｚ）に選択したハイパス
フィルタ、１８ｃはカットオフ周波数を例えば前記ハイ
パスフィルタ１８ｂのカットオフ周波数より高く設定し
たローパスフィルタである。１８ｄはテンション制御系
のゲインを決定する増幅器である。

【００３０】図６は状態推定器１７の一例を更に詳しく
表わしたブロック図であり、図において、１５１，１５
２，１５６はテープアクチュエータ５０磁気回路のイン
ピーダンス特性のモデルであり、Ｒはコイル抵抗、Ｌは
コイルインダクタンスを表す。１５３はテープアクチュ
エータ５０の磁気回路の力定数のモデルを表す伝達係数
である。１５４，１５５はテープアクチュエータ５０の
機械特性並びに電気特性を模式的にモデルで表した場合
の伝達係数であり、Ｊはテープアクチュエータ５０の可
動部イナーシャ、Ｃ_Gはテープアクチュエータ５０の逆
起電力定数を表す伝達係数である。１５６，１５７，１
５８は積分器である。１５９，１６０，１６１は状態推
定器１７の極を設定するフィードバックゲインである。
１６２，１６３は係数、１６４，１６５，１６６は減算
器である。

【００３１】図７は実施例１の低周波域テープテンショ
ン制御手段７００の他の構成例を示す図であり、リール
部に電気的にテンションを制御する手段を有する場合の
一例である。図中１００は電気的テンション制御手段、
１５０は補償器である。

【００３２】図８は、図７のシステムにおける補償器１
５０の構成を示すブロック図であり、図において、１５
０ａは状態推定器１７からの推定テンション信号と所定
の基準テンション信号との差動をとり、テンションエラ
ーを出力する減算器、１５０ｂはカットオフ周波数を低
い周波数（例えば１Ｈｚ以下）に選択したローパスフィ
ルタである。１５０ｃはテンション制御系の低域ゲイン
を決定する増幅器である。

【００３３】図９は実施例１のテンション制御系の概略
を表現した模式図である。

【００３４】図１０は実施例１の電磁駆動型のテープア
クチュエータ５０の構成例を示す図であり、その構造が
概略的に示されている。図において、可動ピン９はアー
ム１２の先端に取り付けられ、アーム１２はねじりバネ
１３によって不動部であるデッキ本体に支持されてい
る。アーム１２は、デッキ本体に軸支持され、回動自在
である。なお、その回動軸の方向は、磁気テープ２の幅
方向である。

【００３５】図１１はこのテープアクチュエータ５０の
若干詳細な磁気回路の構造を示す図で、アーム１２には
駆動コイル４００が剛体接続されている。磁気回路のヨ
ーク４０１は不動部であるデッキ本体に剛体接続され、
図のように永久磁石４０２は、駆動コイル４００回動面
に対して垂直方向に、すなわち回動軸方向に着磁され、
さらに左右着磁方向が逆になっている。この永久磁石４
０２とヨーク４０１によって磁気回路が閉じ、駆動コイ
ル４００の回動面に対して垂直な方向に高磁束密度が得
られる構成となっている。この駆動コイル４００に電流
を流すと図１１（ｂ）中のイ，ロで示した部分に生じた
フレミングの左手の法則による力によって回動軸中心に
駆動コイル４００が回動する。

【００３６】以上のような構成によってテープアクチュ
エータ５０は電磁力によって変位可能である。

【００３７】図１２は図１０に示したテープアクチュエ
ータ５０の周波数特性図である。

【００３８】図１３は実施例１の状態推定器１７の状態
推定特性図である。

【００３９】以下、この発明の実施例１の作用を説明す
る。まず、この発明の原理を図９を参照しながら説明す
る。この実施例１における磁気テープ２のテンション制
御は、低周波域テープテンション制御手段７００によっ
て、磁気テープ２のテンション変動の直流を含む低域の
テンション変動を抑圧し、上記低周波域テープテンショ
ン制御手段７００では抑圧不可能な高域のテンション変
動（すなわち交流的なテンション変動）については、高
周波域テープテンション制御手段６００によって抑圧す
る構成となっている。

【００４０】上記低周波域テープテンション制御手段７
００は、従来からある、例えば同図のような機械式テン
ション制御手段から構成されてもよく、その他のいかな
る手段でもかまわない。

【００４１】一方、この発明の特徴的な手段である高周
波域テープテンション制御手段６００は、磁気テープ２
に接触した可動ピンを含むテープアクチュエータ５０と
交流成分テンション制御回路５００とからなる。この高
周波域テープテンション制御手段６００の動作詳細は、
後述する。

【００４２】まず最初に、テープアクチュエータ５０の
物理的動作について図３を参照しながら説明する。実際
のアクチュエータ５０の動作は次のように考えられる。
すなわち、アクチュエータ駆動電圧は後に述べる逆起電
力を引いた電圧がアクチュエータ５０の駆動コイル４０
０のインピーダンス特性Ｚ（ｓ）５１によって電流に変
換される。この電流に、力定数Ｋt （Ｎ／Ａ）５２を乗
算したものが、アクチュエータ５０のバネ・質量系で構
成される機構部に加わる力となる。この力がアクチュエ
ータ５０に加わり、アクチュエータ５０の駆動コイル４
００に速度変化及び位置変化をさせる。アクチュエータ
５０のコイル４００がある速度で動くとこの速度に比例
した逆起電力が生じる。逆起電力定数をＣG （Ｖ・ｓｅ
ｃ／ｍ）５５とすれば、逆起電力はアクチュエータ駆動
電圧にフィードバックされるのと等価であることが理解
できる。

【００４３】また、アクチュエータ５０の可動部は、図
１０で示した例えばねじりバネ１３によってバネ支持さ
れており、フックの法則によりバネ定数ｋ（Ｎ／ｍ）６
１に比例した反発力が生じ、伝達関数表示するとトルク
フィードバックに相当することが理解できる。

【００４４】更に、可動ピン９は、磁気テープ２に接触
しているので、磁気テープ２のテンション力もうける。
結果として、アクチュエータ可動部は磁気回路からの発
生力とバネ１３からの反発力と磁気テープ２からのテン
ション力とが作用し、所定の位置に釣り合っている。

【００４５】このアクチュエータ５０の電圧対変位の周
波数特性は図１２のようになる。

【００４６】次に図１に戻って、状態推定器１７の説明
を行う。実施例１の状態推定器１７は、現代制御理論の
状態推定器でもって構成される。

【００４７】本実施例１のテンション制御系は、テンシ
ョンエラーの直流成分は従来からあるテンション制御手
段によって制御するように構成されるので、可動ピン９
のコントロールによって抑圧すべきテンションエラーは
交流成分だけとなる。このテンションエラーが磁気テー
プ２並びに可動ピン９を介してテープアクチュエータ可
動部に作用する外乱力と見なせる。また、本実施例１の
テープアクチュエータ５０はバネ１３によってバネ支持
されていることが一つの特徴であるが、状態推定器１７
の設計の際は、図４のように、バネからの反発力も外乱
に含めて考える。

【００４８】上記のような思想にもとづいて、状態推定
器１７の状態方程式を立てると数１並びに数２のように
なる。

【００４９】

【数１】

【００５０】

【数２】

【００５１】例えば、同一次元の状態推定器を制御理論
にもとづいて構成すると図６のようになる。ここで、ｋ
１並びにｋ２並びにｋ３は状態推定器１７の推定性能を
決定するパラメータであり、状態推定器１７の固有値を
γ１、γ２、γ３とすると、数３のように表される。

【００５２】

【数３】

【００５３】なおγ１並びにγ２、γ３は通常、制御シ
ステム固有値の数倍程度の任意値に選択される。例えば
本実施例１においては、テンション制御帯域を３００Ｈ
ｚ程度と設定したため、γはそれぞれ−６０００（ｒａ
ｄ／ｓｅｃ）程度に設定している。

【００５４】図１３に、本実施例１の状態推定器１７の
周波数特性を示す。従来では測定不可能であった高い帯
域においても正確に推定可能となっている。

【００５５】このような手段によって検出された推定テ
ンション信号は、図１の様に補償器１８に入力される。
図５に補償器１８の若干詳細なブロック線図を示す。

【００５６】状態推定器１７から出力された推定テンシ
ョンは、減算器１８ａにて比較され、テンションエラー
信号が検出される。このテンションエラー信号を、カッ
トオフ周波数が数Ｈｚと制御帯域より十分低いハイパス
フィルタにて構成される補償器１８ｂにて直流成分をカ
ットする。これはアクチュエータ５０にテンション制御
の交流成分のみを安定に分担させるために挿入されたも
のであり、直流での制御ゲインがリール部の従来からの
方法の方が高くなっていれば、なくても構わない。

【００５７】さらに、ローパスフィルタ１８ｃにてテン
ション制御系は安定化補償され、増幅器１８ｄにて所定
のゲインに増幅され、ドライブアンプ１５に供給されテ
ープアクチュエータ５０をドライブし、テンションを基
準値にする制御ループが閉じ、広帯域なテンション制御
が構成できる。

【００５８】以上、本実施例１に係るテンション制御の
原理及び説明を行った。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、
はるかに広帯域に正確な検出が可能なため、きわめて広
帯域なテンション制御が実現される。

【００５９】例えば、本実施例１を現行のＶＨＳフォー
マットのＶＴＲに適用した場合の効果を図１４に示す。
制御を施す前は、回転ドラムに励起されたテープ横方向
共振によるテンション変動や、テープパス系の非線形性
によるテンション変動が見られるが、制御後は、上記テ
ンション変動が小さくなることが確認出来る。

【００６０】以上説明したように、実施例１によれば、
テープアクチュエータ５０によりテンション変動の高周
波成分を抑圧し、従来リール部のテンション制御機構に
より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
ックレンジなテンション制御系が実現できる。

【００６１】このように本実施例１によれば、高精度広
帯域な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、加えて、通常再
生から特殊再生に移行する時に発生する過渡テンション
変動をも抑えて、常に良好な再生が可能となる。

【００６２】実施例１では、テンション変動の直流成分
を補正する手段として、機械式の例を挙げたが、これに
限定されるものではない。例えば図７は、リール部に電
気的なテンション制御手段１００を有する場合を示した
一例である。電気的テンション制御手段１００として
は、リールモータや上記機械式のブレーキ部にアクチュ
エータを装着した物等、電気制御信号によってテンショ
ン値を可変できる構成ならばいかなる構成でもかまわな
い。

【００６３】図８に補償器１５０の構成を示す。状態推
定器１７から出力された推定テンションは減算器１５０
ａにて比較され、テンションエラー信号が検出される。
このテンションエラー信号は、カットオフ周波数が例え
ば１Ｈｚ以下であるような２次あるいは１次のローパス
フィルタで構成される補償器１５０ｂにて位相補償され
る。なお、補償器１５０ｂのフィルタ定数ａ０〜ａ２
は、後に説明する第２の制御ループとの結合が安定に行
われるように考慮して決定される。さらに増幅器１５０
ｃにて所定のゲインに増幅され、ドライブアンプ（図示
しない）に供給され、電気的テンション制御手段１００
をドライブし、テンションを基準値にする第１の制御ル
ープが閉じる。

【００６４】更に高域のテンション変動については、前
述した可動ピン９を使用した高周波域テープテンション
制御手段６００によって制御されるため、結果として広
帯域なテンション制御が実現される。

【００６５】実施例２．図１５に本発明の実施例２の概
略図を示す。本実施例２は、テープアクチュエータ５０
の実特性が多少バラついた場合においても、テンション
制御を安定に行なうことが可能なシステムの一例であ
る。図１５において、２０はテンション制御系の補償器
１８の出力であるテンションコントロール信号に状態推
定器１７の出力であるアクチュエータ５０の推定速度信
号を減算する減算器である。その他の構成は実施例１と
同様であるのでその説明を省略する。

【００６６】以下、この実施例２の作用について説明す
る。状態推定器１７内部のアクチュエータモデルと実際
のアクチュエータ５０の特性とがずれると、テンション
値を誤推定する。誤推定された推定テンション信号を用
いてテンション制御を実行すると、発振する可能性があ
る。例えば、実際のアクチュエータ５０に状態推定器１
７にモデル化されていない複次共振が存在する場合、状
態推定器１７はその複次共振を外乱、すなわちテンショ
ン変動として出力する。よってこの場合、推定テンショ
ンをフィードバックして制御をすると、系の安定性が悪
化する。

【００６７】そこで、この実施例２においては、状態推
定器１７にて推定されるアクチュエータ５０の推定速度
信号をフィードバックして複次共振の影響等を抑えるこ
とにより、制御系の安定化を行なう。

【００６８】図の説明で既に述べたが、テンションコン
トロール信号に、状態推定器１７からの推定速度信号を
減算する減算器２０を挿入することにより、アクチュエ
ータ５０の速度フィードバックがなされ、テンション制
御系の安定化が実現する。

【００６９】図１６に、本実施例２の効果を示す。同図
（ａ）で示すように複次共振を有するテープアクチュエ
ータ５０に速度フィードバックを施すと同図（ｂ）の様
に複次共振が制振され、結果としてテンション制御系が
安定化される。

【００７０】その他の構成要素の作用、動作について
は、実施例１と同様であるから、その説明を省略する。

【００７１】以上のように、実施例２によれば、速度フ
ィードバックによって系の安定化が図れる。

【００７２】実施例３．実施例３は、状態推定器１７の
構成を現代制御理論の最小次元状態推定器にて構成した
例を示す。

【００７３】図１７は実施例３の状態推定器のブロック
線図の一例である。図において、３０〜４１は現代制御
理論の最小次元状態推定器の手法にもとづいて決定され
たブロックであり、各ブロック中の記号は実施例１と同
様である。γ１、γ２は本実施例３の状態推定器１７の
固有値を示す係数であり、ΓＡは２つの固有値を加えた
量、ΓＢは２つの固有値を乗算した量を示す。この固有
値を他の表現に変えることにより、図１７はその他の任
意の異なる表現が可能となる。ここでは、一例として、
図１７で示した表現を示すが、その他の表現系において
も同様の効果があることは言うまでもない。

【００７４】本実施例３のテンション制御系は、テンシ
ョンエラーの直流成分は従来からあるテンション制御手
段によって制御するように構成されるので、可動ピン９
のコントロールによって抑圧すべきテンションエラーは
交流だけとなる。このテンションエラーが磁気テープ２
並びに可動ピン９を介してテープアクチュエータ可動部
に作用する外乱力と見なせる。また本実施例３のテープ
アクチュエータ５０は、バネ１３によってバネ支持され
ていることが一つの特徴であるが、テンション推定手段
１５０設計の際は、図８のように、バネからの反発力も
外乱に含めて考える。これは、実施例１と同様である。

【００７５】上記のような思想にもとづいて、状態推定
器１７の状態方程式を立てると数１並びに数２のように
なる。

【００７６】例えば、最小次元の状態推定器を制御理論
にもとづいて構成すると、前述の通り図１７のようにな
る。ここで、γ１並びにγ２は状態推定器１７の推定性
能を決定するパラメータである。なお、γ１並びにγ２
は通常、制御システム固有値の数倍程度の任意値に選択
される。例えば本実施例３においては、テンション制御
帯域を３００Ｈｚ程度と設定したため、γ１並びにγ２
は−６０００（ｒａｄ／ｓｅｃ）程度に設定している。

【００７７】この状態推定器１７の性能は、実施例１と
同様であり、その他のテンション制御系に付いても同様
であるから、その説明を省略する。

【００７８】なお、実施例２の速度フィードバックを本
実施例３に併用すると、第１実施例と同様、安定化の効
果があることは言うまでもない。

【００７９】実施例４．実施例４ではテープアクチュエ
ータ５０のその他の構成について説明する。

【００８０】図１８並びに図１９は、テープアクチュエ
ータ５０の他の構成を示したものである。図１８は実施
例１と同様に、回動形アクチュエータであるが、バネ１
３の構成が異なる例である。この例では、コイルバネ１
３にて構成されている。

【００８１】図１９は、並進型アクチュエータの一例を
示す。この例では、バネ１３は１枚あるいは複数枚の板
バネで構成される。ねじり方向強度が強いため、図１９
のように複数枚の板バネを並行に配置する構成が望まし
い。またバネ強度を所定の値にするため、同図の様に板
バネを中抜きした構成にしてもよい。同図のように、可
動部１２は磁気回路の駆動コイル４００と可動ピン９と
一体構造にしてもよいが、その他の構成でもよい。磁気
回路は、基本的には実施例１と同様な構成である。ヨー
ク４０１並びに磁石４０２はデッキ本体に剛体接続され
たアクチュエータベース１９に固定される。

【００８２】図２０は磁気回路４００，４０１，４０２
を９０度回転した例を示す。図示しないが、これ以外に
も、図２０の可動部１２の異なる面に、例えば同図中ａ
面並びにｂ面等に磁気回路を取り付ける構成が考えられ
ることは言うまでもない。

【００８３】以上の様な、その他のアクチュエータ構成
においても、前記各実施例と同様にテンション制御系が
構成できる。アクチュエータ以外のテンション制御系
は、実施例１〜３と同様な構成でテンション制御系が構
成されるのでその説明を省略する。

【００８４】実施例５．実施例５では、テープアクチュ
エータ５０の配置を変えた、他の構成例を示す。図２１
は、二つのテープアクチュエータ５０Ａ，５０Ｂを回転
ドラム１の磁気テープ２の出口と入口に配置した例であ
る。２つのテープアクチュエータのうち、磁気テープ２
の入口側を５０Ａ、出口側を５０Ｂとする。５０Ａには
実施例１〜４で示したテンション制御が施されるが、本
実施例５では５０Ｂにも全く同様なテンション制御を施
すことを特徴とする。

【００８５】なお、テンション制御系の構成は、上記の
実施例によって既に説明したものと同様であるから、そ
の説明を省略する。

【００８６】本実施例５によれば、高域テンション変動
を制御する機構が２つになったので、磁気ヘッド３と磁
気テープ２との衝突時並びに離脱時に生じるテンション
変動を効果的に抑えることが可能になる。

【００８７】また図示しないが、５０Ａを省略し、５０
Ｂだけでテンション制御を行なう構成も考えられること
は言うまでもない。

【００８８】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、テンシ
ョン検出手段を状態推定器にて広帯域に行い、高精度広
帯域なテンション制御系を安定に構成したので、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同様に良好な再生が安価に実現する
利点がある。また、テンション検出にセンサを用いない
ので、安価にシステムを構成できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の磁気記録再生装置の構成を
示す図である。

【図２】実施例１のテンション制御系のブロック図であ
る。

【図３】実施例１のテープアクチュエータのブロック図
である。

【図４】実施例１のテンション検出系の概念を示す伝達
関数表示ブロック図である。

【図５】実施例１の１の補償器のブロック図である。

【図６】実施例１の状態検出系のブロック図である。

【図７】実施例１のテンション制御装置の他の構成例を
示す図である。

【図８】図７の構成例１の補償器のブロック図である。

【図９】実施例１のテンション制御系の概念図である。

【図１０】実施例１のテープアクチュエータの概観図で
ある。

【図１１】実施例１のテープアクチュエータの磁気回路
構成を示す図である。

【図１２】実施例１のテープアクチュエータの電圧・変
位特性図である。

【図１３】実施例１のテンション検出系の性能を示す周
波数特性図である。

【図１４】実施例１のテンション制御の効果を示す図で
ある。

【図１５】本発明の実施例２のテンション制御系の概略
図である。

【図１６】実施例２の速度フィードバック制御の効果を
示す図である。

【図１７】本発明の実施例３の状態推定器のブロック図
である。

【図１８】本発明の実施例４のアクチュエータの概観図
である。

【図１９】実施例４の他の構成例のアクチュエータを示
す概観図である。

【図２０】実施例４のさらに他の構成例のアクチュエー
タ磁気回路を示す図である。

【図２１】本発明の実施例５のアクチュエータ個数並び
に配置が異なる場合の構成を示す図である。

【図２２】従来装置のテープ走行系を示す図である。

【図２３】従来例のテンション制御系を示す図である。

【符号の説明】

１回転ドラム２磁気テープ３磁気ヘッド４送り側リールモータ５巻き取り側リールモータ６キャプスタンモータ７ピンチローラ８スラントピン９可動テープパスピン１１テープアクチュエータ１２可動アーム１３バネ１４電流検出用抵抗１５ドライバ１６差動増幅器１７状態推定器１８補償器５０テープアクチュエータ１００電気的テンション制御手段５００交流成分テンション制御回路６００高周波域テープテンション制御手段７００低周波域テープテンション制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気ヘッドを内蔵した回転ドラムに磁気
テープを所定の走行速度で送り込むテープ送り手段と、
磁気テープを供給する側のリール部に設けられた機械的
あるいは電気的構成からなるテープテンション変動の直
流を含む低域のテープテンションを制御する第１のテー
プテンション制御手段と、上記磁気テープに可動的に接
触する可動ピンを駆動するアクチュエータ、上記可動ピ
ンが磁気テープから受けるテンション変動を検出するテ
ンション検出手段、および上記テンション検出手段から
のテンション値と基準テンション値との誤差であるテン
ションエラーが無くなるように上記アクチュエータにフ
ィードバック制御するテンション制御回路手段よりなる
第２のテープテンション制御手段とを備え、上記第１の
テンション制御手段で制御不可能な高い周波数帯域のテ
ンション制御を上記第２のテープテンション制御手段に
て行うように構成したことを特徴とする磁気記録再生装
置。
【請求項２】請求項１において、第２のテープテンシ
ョン制御手段を構成するテンション制御回路手段に、上
記テンションエラー信号を入力し、内部にテンションエ
ラーの直流成分をカットするハイパスフィルタと積分補
償するためのローパスフィルタとを備えたことを特徴と
する磁気記録再生装置。
【請求項３】請求項１において、第２のテープテンシ
ョン制御手段の磁気テープのテンション値を検出する手
段が、磁気テープに可動的に接触する可動ピンを駆動す
るアクチュエータの観測可能な状態量、すなわち駆動電
圧、駆動電流からアクチュエータに作用する外乱すなわ
ちテープテンションを推定する状態推定器からなること
を特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項４】請求項１において、第２のテープテンシ
ョン制御手段の磁気テープのテンション値を検出する手
段を構成する状態推定器が、アクチュエータの電気特性
並びに機械特性の動特性を電気的に模擬する回路を含
み、アクチュエータ駆動電圧とアクチュエータ駆動電流
とを演算してアクチュエータに作用する外乱、アクチュ
エータ速度を推定する同一次元の状態推定器からなるこ
とを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項５】請求項１において、第２のテープテンシ
ョン制御手段の磁気テープのテンション値を検出する手
段を構成する状態推定器が、アクチュエータの外乱特性
の動特性を電気的に模擬する回路を含み、アクチュエー
タ駆動電圧とアクチュエータ駆動電流とを演算してアク
チュエータに作用する外乱を推定する最小次元の状態推
定器からなることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項６】磁気ヘッドを内蔵した回転ドラムに磁気
テープを所定の走行速度で送り込むテープ送り手段と、
磁気テープを供給する側のリール部に設けられた機械的
あるいは電気的構成からなるテープテンション変動の直
流を含む低域のテープテンションを制御する第１のテー
プテンション制御手段と、上記磁気テープに可動的に接
触する可動ピンを駆動するアクチュエータ、上記アクチ
ュエータの速度を検出する速度検出手段、上記可動ピン
が磁気テープから受けるテンション変動を検出するテン
ション検出手段、および上記テンション検出手段からの
テンション値と基準テンション値との誤差であるテンシ
ョンエラーの交流成分が無くなる様に上記アクチュエー
タにフィードバック制御するテンション制御回路よりな
る第２のテープテンション制御手段を備え、上記第１の
テンション制御手段で制御不可能な高い周波数帯域のテ
ンション制御を上記第２のテープテンション制御手段に
て行い、また、上記アクチュエータに上記速度をフィー
ドバック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７】磁気ヘッドを内蔵した回転ドラムに磁気
テープを所定の走行速度で送り込むテープ送り手段と、
磁気テープを供給する側のリール部に設けられた機械的
あるいは電気的構成からなるテープテンション変動の直
流を含む低域のテープテンションを制御する第１のテー
プテンション制御手段と、上記磁気テープに可動的に接
触する可動ピンを駆動するアクチュエータを有する第２
のテープテンション制御手段とを備え、上記アクチュエ
ータを、機械的にデッキベース等の不動点に対してバネ
支持してなることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項８】請求項７において、第２のテープテンシ
ョン制御手段を構成する磁気テープに可動的に接触する
可動ピンを駆動するアクチュエータが、デッキベース等
の不動点に立てられた回動軸、この回動軸を中心に回動
する可動アーム、この回動アームに立てられた磁気テー
プに接触する接触部材、上記回動アームに設けられた回
動駆動用コイル、上記デッキベース等の不動点に設けら
れた回動駆動用磁気回路、および上記可動アームと不動
点の間に設けられたバネからなることを特徴とする磁気
再生装置。
【請求項９】請求項７において、第２のテープテンシ
ョン制御手段を構成する磁気テープに可動的に接触する
可動ピンを駆動するアクチュエータが、可動部材、この
可動部材に設けられた駆動用コイル、上記可動部材に設
けられた磁気テープに接触する接触部材、デッキベース
等の不動点に設けられた駆動用磁気回路、および上記可
動部材と上記不動点の間に設けられたバネからなること
を特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１０】磁気ヘッドを内蔵した回転ドラムに磁
気テープを所定の走行速度で送り込むテープ送り手段
と、磁気テープを供給する側のリール部に設けられた機
械的あるいは電気的構成からなるテープテンション変動
の直流を含む低域のテープテンションを任意の値に制御
する第１のテープテンション制御手段と、上記回転ドラ
ムの磁気テープ入り側並びに出側に設けられて磁気テー
プに可動的に接触する可動ピンを駆動するアクチュエー
タ、上記両可動ピンが磁気テープから受けるテンション
変動を検出するテンション検出手段、およびこのテンシ
ョン検出手段からのテンション値と基準テンション値と
の誤差であるテンションエラーが無くなるように上記ア
クチュエータにフィードバック制御するテンション制御
回路手段よりなる第２のテープテンション制御手段とを
備え、上記第１のテープテンション制御手段で制御不可
能な高い周波数帯域のテンション制御を上記第２のテー
プテンション制御手段にて行うように構成したことを特
徴とする磁気記録再生装置。