JPH0729255A - 磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 テープ速度情報とモータ回転情報とによる二
重の制御系によりテープ速度を制御し部品点数の少ない
低コストの小型定速走行メカニズムを得る。 【構成】 速度制御部８は、テープ速度情報ｖをフィー
ドバックする低周波帯域用の第１の制御系と、モータ回
転情報ωをフィードバックする高周波帯域用の第２の制
御系からなり、モータ１を定速駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気テープを用いる磁
気記録再生装置に関し、特にリール駆動方式において磁
気テープを一定速度で駆動する技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気テープを用いるキャプスタン
方式の磁気記録再生装置では、キャプスタンと、磁気テ
ープを介してキャプスタンに圧接されるピンチローラと
の間に、磁気テープを挾持しキャプスタンを一定速度で
回転させて、磁気テープの定速駆動を実現している。ま
た、送られた磁気テープをリールに巻取る必要がある
が、リール半径は時間とともに変化するため、リールの
回転速度も時間とともに変化する。そのため、１個の駆
動モータでキャプスタン軸とリール軸を駆動する場合に
は、リール軸駆動系にスリップ機構を入れざるを得なか
った。また、一定速度で駆動する以外に、テープの早送
り等の機能も必要であり、そのためモータからリール系
への減速率を、磁気テープを一定速度で送る場合と早送
りの場合とで切換える必要があり、複雑な機構が必要で
あった。

【０００３】また、キャプスタン，ピンチローラを用い
ずにテープを走行する方法としては、巻取側リールを直
接または間接にモータ駆動するリール駆動方式があり、
そのテープ速度制御方法としては、供給側および巻取側
リールの回転情報によりモータ回転数の制御を行ない、
ほぼ一定のテープ速度で走行させるものがあった。

【０００４】さらに、他の方法としては、磁気テープ上
に記録された速度情報を速度検出用磁気ヘッドで読出
し、該速度情報によりモータ回転数の制御を行ない、一
定のテープ速度で走行させるもの、あるいは、磁気テー
プに速度検出用ローラを圧力をかけて接触し巻付け、該
ローラの磁気テープの走行による回転を検出し、検出さ
れた回転情報によりモータ回転数の制御を行ない、一定
のテープ速度で走行させるもの等があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の各方式において
は以下に述べる問題点がある。

【０００６】まず、磁気テープをキャプスタン，ピンチ
ローラで挾持する方式の磁気記録再生装置においては、
記録，再生時には、いわゆるワウフラッタ値が０．３％
程度の一定速度でテープを駆動し、早送り時には、通常
速度の数倍から数十倍のテープ速度でテープを駆動する
必要がある。さらに、テープの往復走行、いわゆるオー
トリバース対応とすると、キャプスタン，ピンチローラ
などはフォワード用，リバース用にそれぞれ必要とな
り、その上、再生，早送り，巻戻しなどの各モードへの
切換機構も必要である。そのために、非常に多くの部品
からなる複雑な機構を用いて実現しており、駆動系の軽
量化，低コスト化に限界があった。

【０００７】次にリールを直接または間接的にモータ駆
動するリール駆動方式の供給側および巻取側の両リール
の回転情報で速度制御する方法においては、回転情報を
両リールの回転から検出するが、得られる回転情報には
テープ速度情報のほか、テープの巻取状態の影響，リー
ル軸とテープリールとの結合誤差の影響等が多量に含ま
れ、これらの影響によりテープ速度を一定に制御するこ
とは非常に困難となっている。

【０００８】また、磁気テープ上に記録された速度情報
を速度検出用磁気ヘッドで読出し速度制御する方法、あ
るいは、磁気テープに圧接された速度検出用ローラの回
転情報により速度制御する方法においては、テープの走
行から直接速度情報を得るため、高精度な制御が可能と
なる。しかしながら、実際に高精度化を実現するには、
速い周期の速度変動に追従し抑制する必要があり、高い
周波数の速度情報が必要となる。

【０００９】更に、前記の速度検出用磁気ヘッドで速度
情報を読出す方法では、前述のように高い周波数を記録
再生しなければならないので、ヘッドのｆ特性，ノイズ
発生による他部分への影響等に配慮する必要があり、ま
た、速度情報を通常情報に重畳する場合は、検波回路が
複雑になってしまう、あるいは、信号処理部の負担が増
加してしまうなどの問題が生じる。

【００１０】また、前述の速度検出用ローラを用いる方
法では、検出周波数を高めるために、以下の手段がある
がそれぞれ下記の欠点がある。回転検出用符号板の検出
パターンを狭ピッチにすると、その検出パターンの精度
出しが困難で高コストとなる。検出用符号板の直径を大
きくして検出パターン数を増やすと、機構部分の小型
化，および検出用符号板の低コスト化が困難となる。速
度検出用ローラの回転数を上げると、そのローラのテー
プ接触部の直径を小さくする必要があり、そのローラの
必要回転力の上昇による磁気テープの滑りが発生し、磁
気テープの滑りを防止するためにテープ巻付角を増やす
と、テープ負荷の増加につながり、消費電力，速度変動
成分が増大してしまう。

【００１１】本発明は、高精度化が困難なテープ速度情
報が低い周波数のときでも、二重の制御系によりテープ
速度を制御し、部品点数の少ない低コストの小型定速テ
ープ走行メカニズムを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のテープ制御部に
は、テープ速度情報を速度検出手段から検出しフィード
バックする第１の制御系と、駆動手段の回転情報を回転
検出手段から検出しフィードバックする第２の制御系に
よる、二重のフィードバック制御系を備え、第１の制御
系は低周波数帯域を、第２の制御系は高周波数帯域を制
御するように構成した。

【００１３】

【作用】以上のように、二重のフィードバック制御系を
備えているから、速度検出手段から検出されるテープ速
度情報が長い周期、換言すれば、低い周波数であっても
高精度な速度制御が可能となる。そのため、速度検出ロ
ーラの簡素化、小型化、低コスト化が可能となる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の一実施例のブロック図であ
る。１はモータ、１ａはモータ回転軸、２はテープ速度
情報ｖを検出する速度検出手段である速度検出ローラ、
３は磁気テープ、４ａおよび４ｂは外周面をモータ回転
軸１ａに圧着しモータ回転力をリールに伝達する減速リ
ムであってそれぞれ巻取リールおよび供給リールに取付
けられている。５は磁気テープに情報を記録しまたは記
録された情報の再生を行なう磁気ヘッド、６は磁気ヘッ
ド５に磁気テープ３を押し当てるプレッシャーパッド、
７はモータ回転情報ωを検出する回転検出手段である回
転検出器、８はテープ速度情報ｖおよびモータ回転情報
ωから制御信号を生成する速度制御部、９はモータを駆
動するモータ駆動部、１０ａおよび１０ｂは磁気テープ
３の走行経路を形成するテープガイドである。

【００１５】まず、減速リム４ａが巻取側である場合に
ついて説明する。モータ１の回転力が、モータ回転軸１
ａを介して巻取側減速リム４ａに伝達され、巻取リール
が回転することで、磁気テープ３は右矢印方向に走行す
る。速度検出ローラ２の外周面は所定の巻付角度で磁気
テープ３と接しており、磁気テープ３の走行によって速
度検出ローラ２は回転する。よって、速度検出ローラ２
に取付けられた（図示しない）速度検出パターンから検
出したローラ回転情報は、テープ速度情報ｖとみなすこ
とができ、このテープ速度情報ｖは速度制御部８に入力
される。また、モータ１の回転は、モータロータに取付
けられた（図示しない）回転検出パターンから回転検出
器７で検出され、このモータ回転情報ωは速度制御部８
に入力される。

【００１６】速度制御部８は、後述するようにテープ速
度を一定にする制御信号を生成し、その制御信号をモー
タ駆動部９に出力する。モータ駆動部９は制御信号に応
じてモータ１を回転させる。以上のような構成でテープ
速度は一定に制御される。

【００１７】ここで、図１のように、減速リム４ａと４
ｂを巻取側と供給側の両リールに設けておくことで、１
個のモータで、モータの圧接方向を変えるだけで容易に
往復走行、すなわちオートリバース走行が可能になる。

【００１８】図２は速度制御部８の関連部分のブロック
図である。１はモータであり、１１は減速リム４ａ，磁
気テープ３，速度検出ローラ２など、テープ速度に影響
するものを一括した制御系に影響する機構部要素であ
る。速度制御部８は、モータ回転情報ωにフィルタリン
グ，増幅など波形処理を施すモータ情報処理部８ａ、基
準速度ｖ０とテープ速度ｖとを比較する加算器８ｄの出
力である速度誤差をフィルタリング，増幅など波形処理
するテープ情報処理部８ｂ、処理された速度誤差である
制御信号と処理された回転情報を比較し回転誤差を出力
する加算器８ｅ、回転誤差を増幅する増幅部８ｃ、等に
よって構成され、増幅部８ｃの出力である制御信号に比
例してモータ１が駆動される。なお、図１に示すモータ
駆動部９でのゲインを１と仮定し、図２ではこれを省略
した。

【００１９】このように、速度制御部８は、速度検出ロ
ーラ２の速度情報をフィードバックし、基準速度ｖ０を
目標としてテープ速度を一定に制御する第１の制御系
（以下エンコーダサーボという）と、モータ１の回転検
出器７の回転情報をフィードバックし、前記第１の制御
系の制御信号を目標として、テープ速度が一定になるよ
うにモータ回転数を制御する第２の制御系（以下モータ
サーボという）による二重の制御ループによって構成さ
れる。

【００２０】ここで、モータの高精度な速度制御、つま
り高い周波数まで追従する制御系を実現する一要因とし
て、速度情報の検出周期を短くすることが挙げられる
が、本発明では二重フィードバックループの構成であ
り、低い周波数帯域を速度検出ローラ２によるエンコー
ダサーボが、高い周波数帯域を回転検出器７によるモー
タサーボが担当するように構成している。

【００２１】低い周波数帯域とは、たとえば、０Ｈｚ
（ＤＣ）から５Ｈｚ〜１０Ｈｚ程度までを指しており、
前記帯域を確保する速度情報は、サンプリング定理など
を考慮して３０Ｈｚ程度でよいことがわかる。たとえ
ば、テープ速度を４７．６mm／ｓとすると、ローラ直径
および検出パターン直径７mm，パターン数１６ppr の速
度検出ローラでは、速度情報は約３４．６Ｈｚとなり、
前記のような小さな外径，少ないパターン数でも十分で
あることがわかる。このように速度検出ローラ２の検出
周期は特に短くする必要はなくなるので、速度検出パタ
ーンを狭ピッチ化する必要はなく、またパターン数を増
やすため大径化する必要もなく、また、回転数を挙げる
ためローラ径をさらに小さくしテープ巻付角を増やす必
要はなくなり、速度検出ローラ２の小型化，低コスト化
が実現され、機構部分の小型化および低コスト化が実現
される。

【００２２】次に、高い周波数帯域（５〜１０Ｈｚ程度
以上）を担当するモータサーボでは、モータ１の回転検
出手段は短いサンプリング周期での検出が必要である
が、たとえば、機構部分の薄型化に有利な偏平型のモー
タを用いた場合、テープの高速走行（早送り）などを考
えると、モータロータの直径は大体３０mm前後は必要で
あることが多いので、該モータロータに取付ける（貼付
ける）回転検出パターン直径も約３０mm（ロータと同サ
イズ）までなら、モータ外径に影響を与えることはな
く、容易にパターン数を増やすことが可能となる。ま
た、モータ回転数は減速リム４ａによって減速されてリ
ールに伝達されるため、該モータ回転数は（リール回転
数×減速率）と多くなり、回転情報は短い周期で検出す
ることが可能となる。よって機構部分の小型化および低
コスト化というメリットを保持することができる。

【００２３】ここで、図３について２つの制御系でのサ
ーボゲインの配分について検討する。横軸はテープ走行
時間ｔであり、縦軸はテープ速度ドリフトの量である。
エンコーダサーボ，モータサーボの二重の制御系全体で
のサーボゲインは、伝達関数より導出される、ゲイン余
裕，位相余裕が一般的に言われる適正な値であればよ
い。エンコーダサーボのゲイン配分を多くすると、テー
プ速度ドリフトは図３（Ａ）の線ａのようになり、ドリ
フト成分は少なくなる。しかしながらエンコーダサーボ
は低い周波数帯域しか追従しないため、５〜１０Ｈｚ以
上のテープ速度の変動、いわゆるワウ・フラッタ成分は
増大してしまう。逆にモータサーボのゲイン配分を多く
すると、モータは一定回転するように制御されるため、
テープの巻径の変化によりテープ速度は変化し、図３
（Ａ）の曲線ｂのようにドリフト成分は多くなる。しか
し高い周波数帯域まで追従できるため、ワウ・フラッタ
成分は低減できる。したがって、２つの制御系でのゲイ
ン配分は、図３（Ｂ）のように、速度ドリフトの許容範
囲ｄを最大限に利用した曲線ｃのような速度ドリフトに
なるよう設定するのが最も効果的である。また、このと
き制御系全体でのサーボゲインは、前述のように適正な
値であることは言うまでもない。なお、速度ドリフトの
許容範囲ｄとは、装置としての許容範囲、またはエンコ
ーダサーボに位相制御を付加した場合には、位相ロック
範囲、またはエンコーダサーボに積分制御を付加した場
合には、積分誤差電圧が飽和しない範囲に、使用状態な
どで決まる安全度を考慮した範囲である。

【００２４】また、速度検出手段として、速度検出ヘッ
ドで磁気テープから速度情報を読出す方法を用いてもよ
く、この場合も速度制御は上述と同様の構成で行なわ
れ、上述と同じように、低い周波数でよいため、ノイズ
対策が軽減され、また、情報間隔が長いため信号処理部
での負担も軽減できる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、速度検出手段として速
度検出ローラを用いた場合は、検出パターン数を増加す
る必要がなくなるので、検出パターンを狭ピッチ化する
必要がなくなり、また検出パターンを大径化する必要は
なくなり、さらにテープ巻付角を増加させ走行経路を複
雑にする必要もなくなる。速度検出手段として速度検出
ヘッドを用いた場合も、低い周波数だけを扱えばよいた
め、ノイズ対策が軽減され、信号処理部での負担を軽減
することができる。したがって、リール駆動による大幅
な部品点数の削減，組立および調整の簡素化，機構部分
の小型化，低コスト化などのメリットをさらに高めるこ
とが可能となる。また二重の制御系によって高精度な速
度制御が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図である。

【図２】本発明の速度制御部関連部分のブロック図であ
る。

【図３】（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、テープ走行
時間とテープ速度ドリフトの関係のグラフである。

【符号の説明】

１ モータ １ａ モータ回転軸 ２ 速度検出ローラ ３ 磁気テープ ４ａ，４ｂ 減速リム ５ 磁気ヘッド ６ プレッシャーパッド ７ 回転検出器 ８ 速度制御部 ８ａ モータ情報処理部 ８ｂ テープ情報処理部 ８ｃ 増幅部 ８ｄ，８ｅ 加算器 ９ モータ駆動部 １０ａ，１０ｂ テープガイド １１ 機構部要素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉元 昭人 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気テープの速度を検出する速度検出手
   段と、モータの回転を検出する回転検出手段と、磁気テ
   ープが巻装されたリールを駆動するリール駆動手段と、
   磁気テープを等速度運動させるようにリール駆動手段を
   制御する速度制御部とを備え、 速度制御部は、速度検出手段により検出されたテープ速
   度情報をフィードバックし低周波帯域を制御する第１の
   制御系と、リール駆動手段の回転情報をフィードバック
   し高周波帯域を制御する第２の制御系を有することを特
   徴とする磁気記録再生装置。