JPH08171755A

JPH08171755A - テープ走行制御装置

Info

Publication number: JPH08171755A
Application number: JP6314870A
Authority: JP
Inventors: Kouji Kaniwa; 耕治鹿庭; Koji Fujita; 浩司藤田; Shigemitsu Higuchi; 重光樋口; Nobuyuki Kaku; 信行賀来
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-12-19
Filing date: 1994-12-19
Publication date: 1996-07-02
Also published as: US5808824A

Abstract

(57)【要約】【目的】キャプスタンレスのリール駆動型テープ走行
制御装置において、リール半径およびテープ総巻量の高
精度な検出を行い、テープ速度制御の高性能化とテープ
損傷を生じ無い高信頼性装置を実現する。【構成】上記目的を達成するために以下の構成とし
た。（１）テープ先頭部分のテープ走行によりリールハ
ブ半径を用いてリール半径およびテープ総巻量情報を算
出し、このテープ総巻量情報と２つのリールの回転周期
比からテープ速度を検出する。（２）テープ走行途中で
リール半径を算出する場合に、テープテンション値とリ
ール駆動トルクを検出し、これらの検出値からリール半
径を算出する。（３）テープローディングおよびアンロ
ーディングは、テープ先頭部で行い、供給リールを停止
し巻取りリールに所定のバックテンションを与えて行う
ようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル情報を記録
再生するデータレコーダ等に用いるテープ走行制御装置
において、特に供給リールと巻取りリールにより直接テ
ープを走行するようにしたテープ走行制御装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ等の外部記憶装置と
して、ＤＡＴ（ディジタルオーディオレコーダ）や８ミ
リビデオ等のカセットテープを用いたヘリカル走査型の
磁気記録再生装置を用いたデータレコーダが実用化され
ている。これらのヘリカル走査型データレコーダは、固
定ヘッド型のデータレコーダに比べて、はるかに高転送
レート化および大容量化が実現できる。これらデータレ
コーダは、テープ装置の短所であるランダムアクセス性
を改善し使い勝手を向上するために、テープの高速走行
を可能とすべくリールモータを備えた装置が一般的と成
っている。これらのリールモータを備えた装置では、記
録あるいは再生時のように低速度で且つテープ走行速度
を高精度に制御する場合には、キャプスタンモータによ
ってテープを走行しており、一方頭出しや巻き戻し時の
高速テープ走行の場合は、供給リールモータおよび巻取
りリールモータにより直接テープを駆動するようにして
いる。なお、リールモータは高速テープ走行駆動と共に
テープにバックテンションを発生するためにも用いられ
ている。

【０００３】キャプスタンモータによるテープ走行は、
キャプスタンモータに結合されたキャプスタンとピンチ
ローラとでテープを挟み込み圧着してテープを走行す
る。したがって、テープの速度制御はキャプスタンの半
径が既知であることからキャプスタンモータの回転を定
速制御する事により、テープ走行の高精度定速制御が実
現される。一方、供給リールおよび巻取りリールによる
テープ走行制御では、テープ走行速度の基準となるリー
ルの半径が、テープの走行と共に時々刻々変化するので
リールの回転を定速制御したのではテープ速度は一定に
ならない。

【０００４】そこで、リールによるテープ速度制御で
は、例えば、特開平４−３０７７４４９号公報に記載さ
れている手段でリールの半径を常時検出し、このリール
半径とリール回転速度の積を一定に制御するか、あるい
は、特開平２−３０１０５３号公報や特開昭６１−１９
８４６０号公報等に記載されているように、２つのリー
ルに巻かれているテープ総量は、テープ走行に係わらず
装着されたカセットテープにより一定（両リール半径の
２乗和が一定）であることを用いて、両リールの回転周
期の２乗和が一定になるようにリールの回転速度を制御
する方法が知られている。なお、上記の２方式のリール
によるテープ速度制御は、テープ総量と２つのリール回
転周期からテープ速度を検出しており、演算形式は異な
るものの原理的には同じと言える。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
データレコーダは、前記のようにテープ走行に関して高
精度低速走行のキャプスタン駆動用キャプスタンモータ
とテープのバックテンション発生および高速テープ走行
のリール駆動用リールモータ２個を備える構成になって
いる。このテープ走行系における３個のモータ構成は装
置の小型化および低価格化の妨げになっている。一方、
データレコーダは、同一テープカセット形状のシステム
で、記録容量の増大化が図られてきている。これは、短
波長記録技術や記録トラックの狭トラック化技術と共
に、テープ厚を薄くすることによりカセット内に巻かれ
る総テープ長を長くすることで大容量化を実現する傾向
にある。テープ厚が薄型化されるとテープ剛性が低下
し、傷つきやすいものになる。そのため、キャプスタン
モータによるテープ走行のように、キャプスタンとピン
チローラとでテープを挟み込み圧着してテープを走行す
る装置では、キャプスタンやピンチローラの部品精度や
取り付け精度を、より一層高精度にする必要が生じ機構
系の部品コストおよび製造コストの増加を招くことにな
る。

【０００６】そこで、本発明の目的は、ヘリカル走査型
の磁気記録再生装置を用いたデータレコーダにおいて、
供給リールおよび巻取りリールを用いて低速度から高速
度までのすべての高精度テープ走行制御を実現すると共
に、テープ損傷に対して信頼性が高く且つ使い勝手の良
い低価格のテープ走行制御装置を提供することである。
そのために、まず第１に供給リールおよび巻取りリール
の半径（リール巻径）を正確且つ迅速に検出する装置を
提供し、第２にテープ厚の薄いテープに対して、テープ
のローディングおよびアンローディングを含めたテープ
走行におけるテープ損傷を防止する装置を提供し、第３
に使用者の異常操作や装置電源の異常切断等の異常状態
に対して、テープを保護すると共に正常状態への復帰を
迅速に行う装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の第１から第３の目
的を達成するために本発明では、第１の構成として、テ
ープの装着を検出するテープ装着検出手段と、テープの
装着を検出して供給リールの回転を停止する供給リール
停止手段と、テープの装着を検出して巻取りリールに所
定の巻取りトルクを発生する巻取りリールのトルク発生
手段と、テープをドラムに巻き付けるテープローディン
グ手段と、供給リールおよび巻取りリールの回転角を検
出するリール回転角検出手段と、ローディング時の巻取
りリールの回転角情報とローディングテープパス長に関
連し予め決められた所定の長さ情報から巻取りリールの
半径を導出する巻取りリール半径計算手段と、計算され
た巻取りリール半径情報に応じたテープ速度でテープを
巻き戻すテープ巻き戻し手段と、テープの先頭部を検出
するテープ先頭部検出手段と、テープの先頭部を検出後
にテープを供給リールから巻取りリールに適当量だけ走
行するテープ走行手段と、前記適当量のテープ走行にお
ける供給リールおよび巻取りリールの回転角を前記リー
ル回転角検出手段により検出し両リールの回転角情報と
巻取りリールのリールハブ半径情報からテープ総巻量に
関連した数値情報を演算するテープ総巻量演算手段と、
両リールの回転周期を検出するリール回転周期検出手段
と、テープ総巻量情報と両リールの回転周期情報を用い
てテープ走行速度を検出するテープ速度検出手段と、検
出されたテープ速度と所定のテープ速度目標とを比較し
その差分をリールモータに帰還するテープ速度制御手段
と、を備えた構成にしている。

【０００８】そして、第２の構成として、前記第１の構
成に加えて、ドラムと供給リールの間に位置しテープの
テンションを検出するテープテンション検出手段と、前
記テープ先頭部からのテープ走行に際してテープ走行開
始時のテープテンション検出値を記憶するテンション値
記憶手段を備え、前記リール回転角検出手段における前
記両リールの回転角情報が、テープを適当量走行した時
点で且つテープテンション検出手段におけるテンション
値が前記テンション値記憶手段に記憶されたテンション
値と等しい時点のリール回転角情報を用いるようにして
いる。

【０００９】また、第３の構成として、ドラムと供給リ
ールの間に位置しテープのテンションを検出するテープ
テンション検出手段と、供給リールにテープを巻取る方
向に所定のトルクを発生する供給リールのトルク発生手
段と、前記テンション検出手段のテープテンション値情
報と前記供給リールのトルク発生手段で発生されるトル
ク値情報とを演算することにより供給リールの半径を算
出する供給リール半径演算手段と、供給リールの回転数
あるいは回転周期を検出する供給リール回転数／回転周
期検出手段と、巻取りリールの回転数あるいは回転周期
を検出する巻取りリール回転数／回転周期検出手段と、
前記２つの回転数／回転周期検出手段の回転数あるいは
回転周期情報から両リールの半径比を算出する手段と、
前記供給リールの半径演算手段の供給リール半径情報と
前記半径比算出手段の半径比情報から巻取りリールの半
径を算出する手段とを備える構成にしている。

【００１０】なお、前記あるいは以降の記述において、
供給リールおよび巻取りリールの表現がテープ走行方向
を考慮すると混乱を招く可能性があるので、以下のよう
に定めておく。供給リールとは、通常の順方向（フォワ
ード方向）テープ走行時にテープを供給するリールであ
り、巻取りリールとは、フォワード方向テープ走行時に
テープを巻取るリールである。

【００１１】

【作用】まず第１の構成において、テープ装着検出手段
は、装置にテープが装着されたか否かを検出しテープロ
ーディング開始のトリガー信号を得る。供給リール停止
手段は、ローディング時に巻取りリールからのみテープ
を供給するように供給リールが回転してテープを供給し
ないようにする。巻取りリールのトルク発生手段は、ロ
ーディング時にテープに適度のバックテンションを与え
ることによりテープの弛みやそれに伴うテープの脱落等
を防止する。ローディング時に巻取りリールからのみテ
ープを供給する構成にしているがこれは、以下の理由に
よる。

【００１２】データレコーダでは、一般に記録情報を管
理するためのデータをテープ先頭部付近に記録している
ため、新情報の記録や再生情報の頭出しに際して、まず
テープの先頭部へのアクセスが必要となる。そのため、
通常状態におけるカセットテープの挿入および排出時
は、ローディングパス長を残してテープを巻き戻した状
態にされる。このテープ巻き戻し状態では、テープ長に
係わらず巻取りリールの半径は、ほぼ空リールの半径す
なわちリールハブの半径になっている。したがって、テ
ープローディング時に供給リールを固定し、巻取りリー
ルからのみテープを供給するようにし、リールハブ半径
に応じた固定トルクを巻取りリールに発生すれば、所望
のバックテンション状態でテープローディングが可能に
なり、ローディング途中におけるテープ損傷の発生を抑
えることができる。

【００１３】テープローディング手段は、テープをヘッ
ドを搭載したドラムに巻き付ける。リール回転角検出手
段は、供給リールおよび巻取りリールの回転角を検出す
る。巻取りリール半径計算手段は、ローディング時の巻
取りリール回転角とローディング時に引き出されたテー
プ長から巻取りリールの半径を計算する。テープ巻き戻
し手段は、計算された巻取りリール半径と巻取りリール
回転速度の積が一定になるように略一定のテープ速度で
テープを巻き戻す。テープ先頭部検出手段は、テープが
巻取られ、巻取りリールが空の状態を検出する。テープ
走行手段は、テープ先頭部すなわち巻取りリールが空の
状態から、適当量だけテープをフォワード方向に走行さ
せる。テープ総巻量演算手段は、前記適当量のテープ走
行における供給リールおよび巻取りリールの回転角情報
と巻取りリールのリールハブ半径情報から供給リールの
フル巻き状態における半径を計算し、両リール半径情報
からテープ総巻量情報を算出する。

【００１４】このテープ総巻量演算手段では、ばらつき
誤差の非常に小さいリールハブ半径を基準として供給リ
ール半径を計算しており、高精度のテープ総巻量の計算
が可能である。リール回転周期検出手段は、テープ走行
時におけるテープ速度情報および両リールの半径比情報
を有する両リールの回転周期を検出する。テープ速度検
出手段は、テープ総巻量情報と両リールの回転周期情報
を用いてテープ走行速度を検出する。テープ速度制御手
段は、検出されたテープ速度と所定のテープ速度目標と
を比較しその差分をリールモータに帰還することで速度
フィードバックループを構成しテープ速度一定制御を実
現する。以上の構成，作用によりテープローディング時
のテープ損傷を防止すると共に、キャプスタン駆動系を
用いることなく高精度のリール半径情報およびテープ総
巻量情報が得られ、これによりテープの高精度速度制御
が実現できる。

【００１５】次に第２の構成は、テープテンションに応
じてテープパス長が変化するような最も一般的なテンシ
ョンセンサを有する場合に、前記第１の構成に対して更
にリール半径情報とテープ総巻量情報を高精度に算出で
きるようにするものである。なお、ここでのテープパス
長とは、供給リールから巻取りリールまでの物理的なテ
ープ走行経路の長さを意味する。第２の構成において、
テープテンション検出手段は、フィードバックテンショ
ン制御に用いるテープテンション値を検出する。テンシ
ョン値記憶手段は、テープ先頭部からのテープ走行に際
してテープ走行開始時のテープテンション検出値を記憶
する。そして、テープ総巻量演算手段では、前記した供
給リールのフル巻状態におけるリール半径を算出する場
合に、前記リール回転角検出手段における両リールの回
転角情報を、テープが適当量走行した時点で且つ、テー
プテンション検出手段におけるテンション値が記憶手段
に記憶されたテンション値と等しい時点のリール回転角
情報を用いるようにしている。

【００１６】これは、前記の供給リールの半径計算にお
いては、前記適当量のテープ走行に対して、巻取りリー
ルのテープ巻取り量と供給リールのテープ供給量が等し
いという前提で計算を行うため、テープテンションの変
動によりテープパス長が変化すると、巻取りリールのテ
ープ巻取り量と供給リールのテープ供給量に違いが発生
し高精度の計算ができなくなる。これを防止するため
に、巻取りリールのテープ巻取り量と供給リールのテー
プ供給量が等しい状態で計算できるように、すなわちテ
ープパス長の変化の影響を受けないようにテープテンシ
ョン値が等しい状態で供給リールの回転角情報および巻
取りリールの回転角情報を得るようにしている。

【００１７】第３の構成は、非定常状態においてのテー
プ損傷を防止するものである。ここで言う非定常状態と
は、テープローディング状態において、リール半径情報
あるいはおよびテープ総巻量情報が喪失した場合であ
る。これは例えば、テープローディング状態における電
源の遮断（停電や使用者の誤操作）等により発生する。
このような状態では、再電源投入時にいきなりテープを
アンローディングしようとすれば、リール半径が未知の
ため適切なバックテンションを発生できず、アンローデ
ィング過程でテープ損傷を起こす可能性が高まる。そこ
で第３の構成では、リール半径情報あるいはおよびテー
プ総巻量情報が喪失した場合に、ローディング（アンロ
ーディング）することなくリール半径およびテープ総巻
量を求めるものである。

【００１８】そのため、第３の構成において、テープテ
ンション検出手段はテープテンションを検出し、供給リ
ールのトルク発生手段は供給リールにテープを巻取る方
向に所定のトルクを発生する。そして、供給リール半径
演算手段は、前記テンション検出手段のテープテンショ
ン値情報と前記供給リールのトルク発生手段で発生され
るトルク値情報とを演算することにより供給リールの半
径を算出するようにしている。この演算は、テープテン
ション（リール接線方向）とリール半径の積がリールの
駆動トルクに等しいという関係を用いるものである。そ
して、両リールの半径比を算出する手段は、両リールの
回転数／回転周期検出手段の出力情報である両リールの
回転数あるいは回転周期情報から、両リールの半径比を
求める。この両リールの半径比と供給リールの半径から
巻取りリールの半径が算出される。以上の構成および作
用によって前記目的は達成される。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１に本発明のテープ走行制御装置のブロッ
ク図を示す。図１において、１は磁気テープ、２は供給
リール、３は巻取りリール、４はテンションセンサー
（ピン）、５は磁気ヘッド、６はドラム、７，８はリー
ルモータ、９，１０は供給リールのＦＧセンサ（以下、
ＳＦＧセンサと記す。）、１１は巻取りリールＦＧセン
サ（以下、ＴＦＧセンサと記す。）、１２，１３はリー
ルモータ用モータードライバーアンプ（ＭＤＡと記
す。）、１４は回転方向検出回路、１５はテンション検
出回路、１６はドラムＦＧセンサ（以下、ＤＦＧセンサ
と記す。）、１７はドラムＰＧセンサ（以下、ＤＰＧセ
ンサと記す。）、１８はドラム制御回路、１９はドラム
モータ、２０，２１はリールの回転周期と回転角の検出
回路、２２はリール半径計算回路、２３はメモリ、２４
はテープテンション制御回路、２５はテープ速度制御回
路、２６は電流検出回路、２７，２８は定常テンション
発生回路、２９，３０は加算回路、３１はシステムコン
トローラ、３２はローディングモータ用モータードライ
バーアンプ（ＭＤＡと記す。）、３３はローディングモ
ータ、３４はメカニズム系のセンサ、３５はホトカップ
ラである。なお、点線部３６はマイクロコンピュータ等
で構成される範囲を示している。

【００２０】図１は、テープローディングされた状態を
示している。このテープローディング状態における本装
置のメカニズムおよびテープ走行経路の模式図を図２示
す。図２において、５０はカセットケース、４０〜４７
はテープ走行経路を設定するガイドピンあるいはガイド
ローラ（小丸がピンを示し、大丸がローラを示す。）、
４８，４９はカセット内蔵あるいはカセットケース一体
構成のテープ規制機構である。１〜４および６は図１に
示したものと同様である。なお、１’はカセット内に収
納された状態のテープを示している。図２において、カ
セットが装着された時点では、テープは点線１’の状態
にある。そして、テンションピン４，ガイドローラ４
２，４５、ガイドピン４３，４４は図２の点線矢印に示
したカセット内に位置している。

【００２１】以下、本装置におけるカセットの装着から
テープ走行制御までの動作について、図３に示した動作
および処理の流れ図と図１のブロック構成図を関連付け
て説明する。まず図３の２〜７の動作について述べる。
カセットの装着検出は、図１のメカセンサ３４にて検出
され、その検出信号はシステムコントローラ３１に供給
される。システムコントローラ３１は、テープローディ
ングを開始すべく各ブロックに制御信号を供給する。ま
ず、供給リール系は停止制御を行う。本実施例の停止制
御では、供給リールモータ７が所定のトルクを発生する
ように定常テンション発生回路２７が制御信号をＭＤＡ
１２に供給する。前記発生トルクにより供給リールモー
タ７は回転を始める。回転によりＳＦＧセンサ９，１０
は、回転速度に比例した周波数信号（ＦＧ信号）を発生
する。ＳＦＧセンサ９，１０は、取り付け位置を微妙に
異ならせており、２つのＳＦＧ信号の位相差が約９０度
になるようにしている。２つのＳＦＧ信号は、回転方向
検出回路１７に供給される。

【００２２】回転方向検出回路１７は、２つのＳＦＧ信
号の位相関係から供給リールモータ７の回転方向を検出
し、検出信号をシステムコントローラ３１に供給する。
システムコントローラ３１は、回転方向検出信号により
回転方向を認識し、ＭＤＡ１２に逆転命令を出力する。
ここでの逆転とはリバース走行方向を意味するのでは無
く、検出された回転方向に対す逆方向である。以上の制
御により、供給リールは微小回転振動することになり、
実用上停止状態にすることができる。なお、供給リール
２は、ローディング時にテープ供給方向にトルクがかか
るので定常テンション発生回路２７のトルク制御信号
は、供給リールモータの発生トルクがテープ巻取り方向
の場合はテープ供給方向の場合に比べて大きくなるよう
設定する。

【００２３】一方巻取りリール系は、所定のバックテン
ションを発生する。巻取りリール３のバックテンション
は、定常テンション発生回路２８からＭＤＡ１３に供給
される制御信号により決定される。ローディング時の制
御信号は、巻取りリールがほぼ空の状態を想定している
ので、所定のバックテンションを発生させるのに必要な
トルクは、設定バックテンション値と空リールの半径
（リールハブの半径）との積で計算された値である。

【００２４】前記の供給リールの停止制御と巻取りリー
ルのバックテンション制御を行うと共に、システムコン
トローラ３１はローディング用ＭＤＡ３２にローディン
グモータ３３の駆動制御信号を出力する。ローディング
モータ３３はＭＤＡ３２からの駆動信号により回転す
る。ローディングモータ３３の回転は、メカニカルな伝
達機構により図２に示した各ガイドピンおよびガイドロ
ーラを移動しテープのローディングを行う。ローディン
グの完了はメカセンサ３４にて検出される。なお、ロー
ディング途中は、テンションセンサ４は動作していない
ので、テンション制御回路２４の制御信号は遮断されて
おり、テープ速度制御も行わないことからテープ速度制
御回路２５の制御信号も遮断している。

【００２５】ローディング時における巻取りリールの回
転角は、ローディング終了時の巻取りリールの半径計算
に必要であり、これはＴＦＧセンサ１１と回転周期／回
転角検出回路２１とにより計測される。ＴＦＧセンサ１
１にて発生されるＴＦＧ信号は、巻取りリールモータ８
の回転速度に比例した周波数信号であると共に回転角に
比例したパルス数を有する信号である。したがって例え
ば、ＴＦＧレート（巻取りリールモータの１回転当たり
に発生されるＴＦＧパルス数）が７２０の場合は、ＴＦ
Ｇパルスの計測数の半分の値が回転角（度）になる。回
転周期／回転角検出回路２１は、ＴＦＧ信号を計測する
ことによりローディング期間における巻取りリールの回
転角情報をリール半径計算回路２２に供給する。リール
半径計算回路２２は、システムコントローラ３１から供
給されるモード制御信号に従って、ローディング時にお
ける巻取りリール半径の計算を行う。

【００２６】このローディング時の巻取りリール半径の
計算方法は、図２における実線で表したテープ１の経路
と点線で表したテープ１’の経路とにおけるテープパス
長の差をＬtp［ｍｍ］とし、ローディング時の巻取りリ
ールの回転角をＮTFG［ｒａｄ］とすると、巻取りリー
ル半径Ｒt［ｍｍ］は、下式（式１）で求めることがで
きる。なお、ローディングの完了は、メカセンサ３４に
て検出される。

【数１】

【００２７】次に図３に示した処理の８から１５につい
て説明する。前記処理により計算された巻取りリールの
半径Ｒtは、システムコントローラ３１に供給される。
システムコントローラ３１は、Ｒtと所定の基準半径Ｒt
refとの比較を行う。比較の結果ＲtがＲtrefに比べて大
きい場合は、巻取りリールに所定量以上のテープが巻か
れていると判断し、テープを巻き戻すために図３に示し
た１０から１５の処理を行うべく各ブロックに制御信号
を供給する。巻取りリール半径Ｒtが基準半径Ｒtref以
下の場合は、後述する図３の１６から２３の処理を行
う。

【００２８】図３に示した１０から１５の処理では、す
ばやく巻き戻し（高速テープ走行）を行うために、供給
リール半径Ｒsおよびテープ総巻量Ｓを求める。なお、
９に示すように既にリール半径Ｒt，Ｒsおよびテープ総
巻量Ｓが求められている場合は、即高速リバース走行に
移行する。供給リール半径Ｒsは、テープを走行させた
ときの、両リールの回転周期比あるいは回転角比と巻取
りリール半径から求められる。そこでまず、テープを低
速リバース走行させる。この走行では供給リール半径Ｒ
sおよびテープ総巻量Ｓが不明のため高精度のテープ速
度制御およびテンション制御はできないので、低速走行
にしている。この低速リバース走行では、両リールの回
転周期比あるいは回転角比を求めるのが目的である。そ
のため、テープ速度制御回路２５におけるテープ速度制
御は、巻取りリールの回転周期が一定になる巻取りリー
ル回転速度一定制御を行なっている。そして、テープテ
ンション制御は、テンション検出回路１５にて検出され
るテンション値が所定の値になるようにテンション制御
回路２４は供給リールモータにフィードバック制御を行
っている。

【００２９】両リールの回転周期情報あるいは回転角情
報は、回転周期／回転角検出回路２０，２１にて検出さ
れ、リール半径計算回路２２に供給される。リール半径
計算回路２２は、例えば、巻取りリールの回転周期Ｔt
と供給リールの回転周期Ｔsから回転周期比ｋ（リール
半径比と等価）を求め、この比の値ｋと巻取りリール半
径Ｒtから下式（式２）および（式３）にて供給リール
半径Ｒsを算出する。

【数２】

【数３】

【００３０】そして、巻取りリール半径Ｒtと供給リー
ル半径Ｒsから、リールを用いたテープ走行制御の基準
となるデータであるテープ総巻量Ｓを、下式（式４）に
より求める。この算出されたテープ総巻量データＳはメ
モリ回路２３に記憶される。

【数４】

【００３１】ここで、テープ総巻量Ｓが求められた場合
の、テープ走行速度Ｖとテープ走行により時々刻々変化
する両リール半径Ｒs，Ｒtの算出式を示す。まず、テー
プ速度Ｖは、テープ総巻量Ｓと巻取りリールの回転周期
Ｔtおよび供給リールの回転周期Ｔsから、下式（式５）
にて表される。

【数５】

【００３２】そして、両リール半径Ｒs，Ｒtは、テープ
総巻量Ｓと巻取りリールの回転周期Ｔtおよび供給リー
ルの回転周期Ｔsから、下式（式６）にて表される。

【数６】

【００３３】上記のテープ走行速度Ｖの計算は、メモリ
回路２３に記憶されたテープ総巻量情報Ｓと回転周期／
回転角検出回路２０，２１から供給される両リール回転
周期情報Ｔs，Ｔsを用いてテープ速度制御回路２５にて
行われる。一方、両リール半径Ｒs，Ｒtの計算は、同様
の情報を用いてリール半径計算回路２２にて行われる。
上記によりテープ走行速度Ｖと両リール半径Ｒs，Ｒtが
求められる。これによりテープの高速リバース走行が可
能となり、巻取りリール半径Ｒtが所定の基準半径Ｒtre
f以下になるまでテープの巻き戻しが行われる。そし
て、システムコントローラ３１は、巻取りリール半径Ｒ
tが所定の基準半径Ｒtref以下であることを検出する
と、図３の１６から２３の処理を行うべく各ブロックに
制御信号を供給する。

【００３４】図３の１６以降の処理に対して、まず低速
リバース走行にてテープの巻き戻しが行われる。本実施
例におけるテープの先頭部検出は、図１に示したホトカ
ップラ３５にて行っている。ホトカップラ３５は、発光
部と受光部とをテープを介して設置しており、テープ先
頭部の透明リーダテープ部を検出するようにしている。
テープの先頭部を検出し巻取りリールが空の状態になる
と今度はフォワード方向に低速走行する。このフォワー
ド低速走行の目標は、高精度のテープ総巻量Ｓの算出で
ある。このフォワード低速走行は、巻取りリールの回転
速度を一定にする制御にて行われる。このフォワード低
速走行における両リールの回転数（回転角÷３６０度）
は、回転周期／回転角検出回路２０，２１で検出され、
リール半径計算回路２２に供給される。そして、テープ
が適当な所定量Ｌrefだけ走行した時点で、下式（式
７）に従って、テープがフル巻き状態の供給リール半径
Ｒsoを算出する。

【数７】

【００３５】そして、テープ空状態の巻取りリール半径
（リールハブ半径）Ｒtoと上記テープフル巻き状態の供
給リール半径Ｒsoとから、下式（式８）に示すテープ総
巻量Ｓを算出する。

【数８】

【００３６】上記のテープ先頭部からのテープ走行によ
るテープ総巻量計算では、巻取りリール半径（リールハ
ブ半径）Ｒtoが高精度に管理されているので、計算結果
を高精度のものにできる。また、供給リール半径Ｒsoの
導出式（数７）では、テープ走行量が式中に含まれてい
ないので、テープ走行量管理が簡単でよい。なお、テー
プ厚Ｔdはカセットテープ１巻当たりの記録時間の長短
により、複数種類存在するが、このテープ厚Ｔdは、図
示していないがカセットのレコグニションホールなどの
識別により検出できるので、供給リール半径Ｒsoの高精
度計算の妨げにはならない。

【００３７】なお、図３の２３に示した速度目標値デー
タの設定とは、テープ速度制御において常時、先の（式
５）に示した速度検出演算を実行するのが処理能力的に
難しい場合に、両リールの回転周期の２乗和一定制御に
おける目標値を設定するものである。なお、この場合の
両リールの回転周期の２乗和の目標値は下式（式９）に
より計算できる。

【数９】なお、この目標値計算は、テープ総巻量Ｓが求まった時
点で、１つの目標速度に対し１回計算しておけば良く、
信号処理の軽減に役立つ。

【００３８】以上までの説明は、カセット装着およびロ
ーディングからテープ走行制御に関するものである。で
は次に、カセットを排出する場合のテープアンローディ
ング動作について説明する。図４にテープをアンローデ
ィングする場合の動作および処理の流れを示す。装置の
ブロック図は、先の図１に示した通りである。テープを
アンローディングする場合は、先にも述べたように通常
はテープを巻き戻した状態にする。そのため、テープア
ンローディングに先立ち、図４の２に示すテープ先頭部
検出を行う。そして、先頭部の場合は図４の３から６の
処理を行い、先頭部でない場合は、図４の９から１０の
処理を行う。図４の９から１０の処理は、先の図３に示
した８から１６間までの処理とほぼ同様であり、詳細説
明は省略する。異なる点は、テープアンローディングの
場合は、両リールの半径情報およびテープ総巻量情報が
既に得られている場合が多いので、その場合は図３に示
した９から１２の処理を省略する事である。

【００３９】図４において、テープが先頭部の場合は、
先のローディング時と同様に供給リールを停止制御し、
巻取りリールに所定のバックテンション用トルクを発生
する。この状態で、ローディングモータ３３を逆転する
ことにより、テープを引き出していたガイドピンおよび
ガイドローラは、図２の点線矢印に従ってカセット内に
移動する。この時テープは、テープパス長が短くなった
分だけ順次巻取りリールに巻取られていく。そして、メ
カセンサ３４にてアンローディング完了を検出されると
カセット排出（イジェクト）に移行する。以上のアンロ
ーディング動作により、通常状態では、ローディングに
必要なテープ長が巻取りリールに巻かれた状態でカセッ
トが取り出されるので、次回のローディング時には、先
の図３に示した８の巻取りリール半径の判別から、速や
かに図３の１５以降の処理、すなわち高精度のリール総
巻量計算処理に移行でき、操作性の良いものにできる。

【００４０】ここで、図１に示した磁気ヘッド５を搭載
したドラム６の回転制御（ドラムモータ１９の回転制御
と等価）について簡単に説明しておく。図１において、
ＤＦＧセンサ１６にて発生されたドラム６の回転速度に
比例した周波数信号であるドラムＦＧ信号（ＤＦＧ信
号）と、ＤＰＧセンサ１７により発生されたドラム６の
回転位相検出信号（ＤＰＧ信号）は、ドラム制御回路１
８に供給される。ドラム制御回路１８は、ＤＦＧ信号の
周期を計測し、所定の目標周期と比較しその差分である
速度エラー信号を発生すると共に、ＤＰＧ信号とドラム
回転位相の基準信号との位相を比較しその差分である位
相エラー信号を発生する。速度エラー信号と位相エラー
信号は、加算されドラム制御信号としてドラムモータ１
９に帰還される。これにより、ドラム６は所定の速度と
位相で回転する。

【００４１】以上説明したように本実施例によれば、通
常状態におけるカセットテープの挿入および排出時は、
巻取りリールの半径は、ほぼ空リールの半径すなわちリ
ールハブの半径になっているので、テープローディング
時に供給リールを固定し、巻取りリールからのみテープ
を供給するようにし、リールハブ半径に応じた固定トル
クを巻取りリールに発生することにより、所望のバック
テンション状態でテープローディングが可能になり、ロ
ーディング途中におけるテープ損傷の発生を抑えること
ができる。またテープ先頭部分での供給リールおよび巻
取りリールの回転数情報と巻取りリールのリールハブ半
径情報から供給リールのフル巻き状態における供給リー
ルの半径を計算し、この供給リール半径情報とリールハ
ブ半径情報からテープ総巻量情報を算出するので、高精
度のテープ総巻量の計算すなわち高精度の速度検出が可
能である。またテープローディング時にテープ先頭部付
近にあるかどうかを判断し、万が一テープ先頭部分でな
い場合は、簡易的に両リール半径情報とテープ総巻量情
報を算出し、高速走行にてテープを巻き戻すので操作性
を向上することができる。

【００４２】次に上記実施例に対して、テープ総巻量の
算出を更に高精度に行う場合の実施例について説明す
る。まず、テープ総巻量計算における誤差要因としてテ
ープテンションセンサ部の挙動があげられる。一般にテ
ンションセンサは、図５に示す構成のものが多く用いら
れている。図５において、１はテープ、４はテンション
ピン、４０，４１はガイドピンおよびガイドローラ、５
１はテンションアーム、５２はバネ、５３は磁石、５４
は磁気検出器（磁気抵抗素子やホール素子等）、そして
５５は回転軸である。動作原理は、テンションアーム５
５の一端に接続されたバネ５２の復元力とテープテンシ
ョンによるテンションアーム５５の回転力が釣り合う構
成にっており、テープテンション値に応じてテンション
アーム５５に取り付けられた磁石５３とテンションアー
ム下の固定部に取り付けられた磁気検出器の距離が変化
する事により、磁気検出器５４の出力をテンション値と
して検出するものである。

【００４３】このようなテンションセンサ機構では、テ
ンション値に応じてガイドピン４０からガイドローラ４
１までのテープパス長が変化する。なお、磁石５３と磁
気検出器５４の代わりにテンションアーム５５の回転角
そのものをポテンショメータ等で検出するものもあるが
テープパス長が変化する点では同様である。このテープ
パス長の変化は、テープ走行において巻取りリールのテ
ープ巻取り量と供給リールのテープ供給量に差を生じさ
せる。先の高精度テープ総巻量計算に用いられるフル巻
き状態の供給リール半径計算式（式７）は、巻取りリー
ルのテープ巻取り量と供給リールのテープ供給量が等し
いことを前提にしたものであり、この２つのテープ量が
異なる場合は当然誤差を生じる。逆に言えば、高精度に
供給リール半径を計算する場合は、巻取りリールのテー
プ巻取り量と供給リールのテープ供給量が等しくする必
要がある。

【００４４】そこで本実施例では、テープ先頭部におけ
る高精度テープ総巻量計算において先の図３に示した１
８から２０の動作および処理を、図６の１から７に示す
動作および処理に置き換えるようにしている。これは、
テンションセンサの出力値が同じ場合は、テープパス長
に変化を生じないことを利用して、供給リール半径の算
出に用いる低速フォワード走行における両リールの回転
数情報の計測の開始時点と終了時点のテンションセンサ
出力値が同じになるようにしたものである。

【００４５】図６において、１のテンション値記憶は、
図１のテンション検出回路１５にて検出されたテンショ
ン値Ｔnsoをリール半径計算回路２２を介してメモリ回
路２３に記憶する。そして、図６の２，３に示すように
低速フォワード走行を開始すると共に、両リールの回転
数計測を開始する。次に所定量のテープ走行を検出する
と、テンション値を検出し、先の記憶したテンション値
と比較し、テンション値が等しくなった時点の両リール
の回転数を保持する。テンション値が記憶値と等しくな
らない場合は、テンション制御回路２４のテンション目
標を微少量ずつ変化させ、テンション値を記憶値に等し
くさせる。

【００４６】以上説明したように本実施例によれば、テ
ープテンションに応じてテープパス長が変化するような
最も一般的なテンションセンサを有する場合も、巻取り
リールのテープ巻取り量と供給リールのテープ供給量が
等しい状態で計算できるのでテープパス長の変化による
計算誤差を無くし、高精度で供給リールのフル巻状態に
おけるリール半径およびテープ総巻量の算出ができる。
これにより、高精度のテープ速度制御およびテンション
制御が可能になる。

【００４７】次に、非定常状態においてのテープ損傷を
防止する場合の実施例について説明する。ここで言う非
定常状態とは、テープローディング状態において、リー
ル半径情報あるいはおよびテープ総巻量情報が喪失した
場合である。これは例えば、テープローディング状態に
おける電源の遮断（停電や使用者の誤操作）等により発
生するが、このような状態で、再電源投入時にいきなり
テープをアンローディングしようとすれば、リール半径
が未知のため適切なバックテンションを発生できず、ア
ンローディング過程でテープ損傷を起こす可能性が高ま
る。そこで、本実施例では、リール半径情報あるいはお
よびテープ総巻量情報が喪失した場合に、ローディング
（アンローディング）することなくリール半径およびテ
ープ総巻量を求めるものである。

【００４８】本実施例の動作および処理の流れを図７に
示す。図７において、システムが起動（電源の再投入等
を含む。）された時に、まず３のカセットの装着および
ローディングの完了状態を観測する。これは、図１のメ
カセンサ３４の検出出力を、システムコントローラ３１
で評価することにより行う。評価の結果、非ローディン
グあるいはカセット未装着の場合は、１４の通常処理Ａ
に移行する。この通常処理Ａは、先の図３の１のスター
ト位置に相当する。

【００４９】一方、ローディングが完了している場合
は、３移行の処理を行う。まず、テープに適当なテンシ
ョンを発生させるために、巻取りリールおよび供給リー
ルにどちらもテープを巻き取る方向に固定トルクを発生
すと共にフィードバックテンション制御系を動作状態に
する。この状態では、両リールの半径が不明であるため
巻取りリール部の巻取り方向テンション値と供給リール
部の巻取り方向テンション値は、アンバランスになりテ
ープが走行する場合が生じる。そこで、テープの停止状
態を検出する。この検出は、リールのＦＧ信号の有無に
より検出できる。

【００５０】そして、テンションアンバランスによりテ
ープが走行状態であれば、テープ損傷の原因となるの
で、両リールに発生している固定トルク値を変化させて
テープ走行を停止させる。テープ走行の停止を検出する
と、両リールの半径およびテープ総巻量の算出動作を開
始する。まず、供給リールの半径を求めるために、テー
プテンション値と供給リールモータに流れる駆動電流を
検出する。これは、図１のテンション検出回路１５の出
力と電流検出回路２６の出力が用いられる。ここで得ら
れる、テンション値はテンションピン４の地点における
テープテンションでるため、供給リール２のテープ出入
り地点のテンション値とは異なる。

【００５１】ただし、所定のテープ速度範囲におけるテ
ンションピン４と供給リール２におけるテンション増減
率は、ガイドピンとテープの摩擦係数およびテープの巻
き付け角等からテープ走行系の設計値として把握できる
ので、テンションピン４の地点のテンション値を補正す
ることで供給リール２のテンション値を得ることができ
る。また、供給リールモータ７の発生トルクは、モータ
のトルク定数（電流−トルク変換係数）が既知であるこ
とから、駆動電流とトルク定数との積で計算される。従
って、供給リールの半径Ｒsは、供給リール２の地点の
テンションＴnsと供給リールモータ７の駆動電流Ｉおよ
びトルク定数Ｋτから下式（式１０）により、求められ
る。

【数１０】

【００５２】供給リール半径が求まれば、既に説明して
きた手段で図７の１０から１２に示すように、両リール
の回転周期比を検出することで、巻取りリール半径Ｒt
およびテープ総巻量Ｓを求めることができる。そして、
１３の通常処理Ｂに移行する。この通常処理Ｂは、先の
図３の８移行の処理である。

【００５３】以上説明したように本実施例によれば、テ
ープローディング状態において、リール半径情報あるい
はおよびテープ総巻量情報が喪失したような異常状態に
おいも、リール半径不明のままのテープアンローディン
グを防止し、速やかにリール半径およびテープ総巻量の
概略検出することにより装置を通常状態に復帰するの
で、テープ損傷に対する信頼性および使い勝手を左右す
る操作性の向上を実現できる。

【００５４】なお、上記までの実施例の説明では、ブロ
ック構成を回路として、すなわちハードウエアとして記
述してきたが、上記ブロックは、独立した回路である必
要はなく、図１の点線部３６に囲まれた部分のように、
現在数多く製品化されているマイクロコンピュータを用
いてソフトウエア的に実現しても何ら本発明の有効性を
妨げるものでは無い。また、ローディングあるいはアン
ローディング時の供給リールの停止を純電気的にフィー
ドバック制御にて実現しているが、これはメカニカルな
ブレーキ機構による停止で行っても良い。

【００５５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ヘリカル
走査型の磁気記録再生装置を用いたデータレコーダにお
いて、キャプスタン駆動系を用いること無く、供給リー
ルおよび巻取りリールを用いて低速度から高速度までの
すべての高精度テープ走行制御を実現すると共に、テー
プ損傷に対して信頼性が高く且つ使い勝手の良い低価格
のテープ走行制御装置を実現することができる。より具
体的にその効果を表現すれば、まず第１に供給リールお
よび巻取りリールの巻径（リール半径）を正確且つ迅速
に検出することができ使い勝手よく高精度のテープ走行
速度制御が行える。第２にテープ厚の薄いテープに対し
て、テープテンションを最適に設定できテープのローデ
ィングおよびアンローディングを含めたテープ走行に対
してテープ損傷を防止するできる。第３に使用者の異常
操作や装置電源の異常切断等のような異常状態に対し
て、テープを保護すると共に装置の正常状態への復帰を
迅速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としてのテープ走行制御装
置を示すブロック図。

【図２】本発明のテープ走行制御装置におけるメカニズ
ムを示す模式図。

【図３】本実施例装置の動作および信号処理を示す流れ
図（ＰＡＤ図）。

【図４】本実施例装置の動作および信号処理を示す流れ
図（ＰＡＤ図）。

【図５】テープテンションセンサの構成を示す模式図。

【図６】本実施例装置の動作および信号処理を示す流れ
図（ＰＡＤ図）。

【図７】本実施例装置の動作および信号処理を示す流れ
図（ＰＡＤ図）。

【符号の説明】

１磁気テープ２供給リール３巻取りリール４テンションセンサー（ピン）５磁気ヘッド６ドラム７，８リールモータ９，１０供給リールのＦＧセンサ１１巻取りリールＦＧセンサ１２，１３リールモータ用モータードライバーアンプ１４回転方向検出回路１５テンション検出回路１６ドラムＦＧセンサ１７ドラムＰＧセンサ１８ドラム制御回路１９ドラムモータ２０，２１リールの回転周期と回転角の検出回路２２リール半径計算回路２３メモリ２４テープテンション制御回路２５テープ速度制御回路２６電流検出回路２７，２８定常テンション発生回路２９，３０加算回路３１システムコントローラ３２ローディングモータ用モータードライバーアンプ３３ローディングモータ３４メカニズム系のセンサ３５ホトカップラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者賀来信行神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像メディア研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テープの装着を検出するテープ装着検出
手段と、テープの装着を検出して供給リールの回転を停
止する供給リール停止手段と、テープの装着を検出して
巻取りリールに所定の巻取りトルクを発生する巻取りリ
ールのトルク発生手段と、テープをドラムに巻き付ける
テープローディング手段と、巻取りリールの回転角を検
出する巻取りリール回転角検出手段と、ローディング時
の巻取りリールの回転角情報とローディングテープパス
長に関連した所定の長さ情報から巻取りリールの半径に
関連した情報を導出する巻取りリール半径情報計算手段
と、を備えたことを特徴とするテープ走行制御装置。
【請求項２】テープの装着を検出するテープ装着検出
手段と、テープの装着を検出して供給リールの回転を停
止する供給リール停止手段と、テープの装着を検出して
巻取りリールに所定の巻取りトルクを発生する巻取りリ
ールのトルク発生手段と、テープをドラムに巻き付ける
テープローディング手段と、供給リールおよび巻取りリ
ールの回転角を検出するリール回転角検出手段と、ロー
ディング時の巻取りリールの回転角情報とローディング
テープパス長に関連し予め決められた所定の長さ情報か
ら巻取りリールの半径を導出する巻取りリール半径計算
手段と、計算された巻取りリール半径情報に応じたテー
プ速度でテープを巻き戻すテープ巻き戻し手段と、テー
プの先頭部を検出するテープ先頭部検出手段と、テープ
の先頭部検出後にテープを供給リールから巻取りリール
に適当量だけ走行するテープ走行手段と、前記適当量の
テープ走行における供給リールおよび巻取りリールの回
転角を前記リール回転角検出手段により検出し両リール
の回転角情報と巻取りリールのリールハブ半径情報から
テープ総巻量に関連した数値情報を算出するテープ総巻
量演算手段と、両リールの回転周期を検出するリール回
転周期検出手段と、テープ総巻量情報と両リールの回転
周期情報および所定のテープ速度目標情報を用いてテー
プ速度エラー信号を発生するテープ速度エラー検出手段
と、検出されたテープ速度エラー信号をリールモータに
帰還するリール駆動手段と、を備えたことを特徴とする
テープ走行制御装置。
【請求項３】ドラムと供給リールの間に位置しテープ
のテンションを検出するテープテンション検出手段と、
テープを先頭部まで巻き戻す手段と、供給リールから巻
取りリールに適当な速度で適当量のテープを移送するテ
ープ移送手段と、テープ移送手段におけるテープ走行開
始時のテープテンション検出値を記憶するテンション値
記憶手段と、前記テープ走行開始時からの供給リールお
よび巻取りリールの回転角を検出するリール回転角検出
手段と、前記リール回転角検出手段によりテープが適当
量走行した時の両リールの回転角情報と巻取りリールの
リールハブ半径情報からテープ総巻量に関連した数値情
報を算出するテープ総巻量演算手段と、供給リールおよ
び巻取りリールの回転周期を検出するリール回転周期検
出手段と、テープ総巻量情報と両リールの回転周期情報
および所定のテープ速度目標情報を用いてテープ速度エ
ラー信号を発生するテープ速度エラー検出手段と、検出
されたテープ速度エラー信号をリールモータに帰還する
リール駆動手段と、を備え、前記リール回転角検出手段
における前記両リールの回転角情報が、テープを適当量
走行した時点で且つテープテンション検出手段における
テンション値が前記テンション値記憶手段に記憶された
テンション値と略等しい時点のリール回転角情報とする
ようにしたことを特徴とするテープ走行制御装置。
【請求項４】ドラムと供給リールの間に位置しテープ
のテンションを検出するテープテンション検出手段と、
供給リールにテープを巻取る方向の所定値トルクを発生
する供給リールのトルク発生手段と、前記テンション検
出手段のテープテンション値情報と前記供給リールのト
ルク発生手段で発生されるトルク値情報とを演算するこ
とにより供給リールの半径を算出する供給リール半径演
算手段と、を備えたことを特徴とするテープ走行制御装
置。
【請求項５】前記請求項４に記載のテープ走行制御装
置において、供給リールの回転数を検出する供給リール
回転数検出手段と、巻取りリールの回転数を検出する巻
取りリール回転数検出手段と、前記２つの回転検出手段
の回転数情報から両リールの半径比を算出する手段と、
前記供給リールの半径演算手段の供給リール半径情報と
前記半径比算出手段の半径比情報から巻取りリールの半
径を算出する手段と、を備えたことを特徴とするテープ
走行制御装置。
【請求項６】前記請求項４に記載のテープ走行制御装
置において、供給リールの回転周期を検出する供給リー
ル回転周期検出手段と、巻取りリールの回転周期を検出
する巻取りリール回転周期検出手段と、前記２つの回転
周期検出手段の回転数情報から両リールの半径比を算出
する手段と、前記供給リールの半径演算手段の供給リー
ル半径情報と前記半径比算出手段の半径比情報から巻取
りリールの半径を算出する手段と、を備えたことを特徴
とするテープ走行制御装置。
【請求項７】テープを巻取りリールから供給リールに
巻き戻すテープ巻き戻し手段と、テープの先頭部を検出
するテープ先頭部検出手段と、供給リールの回転を停止
する供給リール停止手段と、巻取りリールに所定の巻取
りトルクを発生する巻取りリールのトルク発生手段と、
テープのアンローディング手段と、を備え、テープのア
ンローディングを、テープ先頭部検出後に供給リールが
停止状態で且つ巻取りリールが所定の巻取りトルクを発
生した状態で行われるようにしたことを特徴とするテー
プ走行制御装置。