JPH09282736A

JPH09282736A - テープ駆動装置

Info

Publication number: JPH09282736A
Application number: JP8087797A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Mitsuyasu; 保光安; Takuji Sekiguchi; 卓司関口
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1996-04-10
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】固定ドラムの外周面に微小振幅の進行波振動
を発生させ、ドラム外周面で直接にテープを駆動する従
来のテープ駆動装置においては、速度制御が困難であっ
た。【解決手段】本発明によるテープ駆動装置は、内周面
に分極処理を施した圧電素子を貼り合わせ、その圧電素
子に高周波電圧を印加して外周面に進行波振動が発生す
るようにした固定ヘッドドラムと、テープ面をヘッドド
ラムの外周面の一部に一定の力で押し付け、テープを定
速走行させるために固定ヘッドドラムの近傍に配置され
たステータとを具えて構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＶＴＲやＤＡＴな
どの固定ヘッドドラムを有する記録再生装置のテープ走
行系に関し、従来のように駆動源によって駆動されるキ
ャプスタンとピンチローラ間にテープを挟んで駆動する
のでなく、テープを固定ヘッドドラムに一定の押し付け
力で面接触させるだけで定速あるいは可変速の安定した
テープ走行が可能となるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＶＴＲやＤＡＴのテープ駆動は、
キャプスタンモータによって駆動されるキャプスタンと
回転自在のピンチローラ間にテープを挟んでキャプスタ
ン軸を駆動することにより行われている。また、一定の
テープ走行速度が得られるように、キャプスタンサーボ
系が具えられていることも周知のとおりである。

【０００３】これに対し、未だ実用段階ではないが、上
記とはまったく別の原理、すなわち、「振動体の表面に
進行波を伝搬させると、表面上の一質点は楕円軌跡を描
いて振動する。この振動体表面に動体を加圧接触させる
と摩擦により波の進行方向とは逆の方向に動体を移動す
ることができる。」という超音波モータの原理に基づい
て、回転しない固定のポストや固定ヘッドドラムを振動
体となし、それらの外周面に動体であるテープを面接触
させることによってテープ駆動が行えるようにしたもの
がある。

【０００４】例えば、超音波モータの原理を利用したも
のとしては、振動体表面に超音波振動による一方向進行
波を発生させ、テープを駆動するものが、特開昭６３−
１９３３５９号公報「記録媒体駆動装置」に開示されて
いる。

【０００５】この記録媒体（テープ）駆動装置の一例の
構造を図９（ａ）および（ｂ）に示す。図９（ａ）およ
び（ｂ）において、１は円筒形圧電素子、２は弾性体
（振動体）、３はテープ、４はシャフト、５はピンチロ
ーラ、および６は圧電素子の電極である。ここで、１の
圧電素子は２の弾性体の内周面に貼り合わされていて、
弾性体の外周面に進行波を発生する（断面図を示す図９
（ｂ）参照）。

【０００６】本例においては、図９（ａ）から分かるよ
うに、テープ３は、弾性体２の外周面とピンチローラ５
との間に挟まり、弾性体２の外周面に発生した進行波に
よって駆動される。以上において留意すべきは、圧電素
子１、弾性体２およびシャフト４からなる部分はキャプ
スタンではなく、固定したポスト状態であることであ
る。

【０００７】また、超音波モータの原理を利用した他の
例として、ヘッドドラムの外周面に微小振幅の進行波を
発生させたヘッドドラムが、本願人による特開平３−２
８８３５４号公報「トラッキング方法」に開示されてい
る。

【０００８】このトラッキング方法において使用するヘ
ッドドラムの一例の構造を図１０に示す。図１０におい
て、７は上ドラム、８は中ドラム、９は下ドラムおよび
１０，１１は円筒状の圧電素子である。ここで、上ドラ
ム７および下ドラム９はいずれも固定（回転しない）ド
ラムであることに留意されたい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】近年、テープ（磁気テ
ープ）の高性能化に伴い、テープの厚さは薄くなりつつ
ある。薄型テープを、従来のキャプスタンとピンチロー
ラとで構成されるテープ走行系で走行させると、テープ
がよじれたり蛇行したり、ひどい場合はテープのエッジ
が破損し、安定走行に支障が生ずる可能性があった。ま
た、テープテンションの変動によってテープが伸びる場
合もあった。

【００１０】さらに、高密度記録のための狭トラック化
に対応したトラッキング精度向上のために、ワウ・フラ
ッターの低減、テープ駆動機構をヘッドの近傍に配置す
ることによるトラッキング制御の高応答化、およびテー
プテンション変動の低減化が求められてきた。

【００１１】このような要望に応答するものとして、例
えば前述の特開昭６３−１９３３５９号公報、あるいは
特開平３−２８８３５４号公報に開示の超音波モータの
原理を利用したテープ走行系が提案されたわけである。

【００１２】しかし、前者（特開昭６３−１９３３５９
号公報）の場合、すなわち、テープを弾性体とピンチロ
ーラとで挟む構造にした場合、ピンチローラに高摩擦係
数の材料を用いると、このピンチローラに弾性体とテー
プを高い圧力で押し付けたとき、ピンチローラが回転し
なくなり、またテープとピンチローラ間の摩擦が大きい
ことから、テープがピンチローラに貼り付く等の現象も
生じ、安定にテープを駆動させることは容易ではない。
弾性体とテープの押し付け力に関しては、論文等による
と、超音波モータでは、テープなど動体を１０ｋｇｆ以
上の力で押し付けている（例えば、黒澤実、上羽貞
行「進行波型超音波モータの効率」音響学会誌４４巻１
号（１９８８）参照）。

【００１３】また、固定ドラム外周面に微小振幅の進行
波振動を発生させて、ドラム外周面で直接テープを駆動
する前述の特開平３−２８８３５４号公報に開示された
方法では、この方法が、テープをドラムに巻き付けるだ
けの構造であるため、テープ駆動に十分な押し付け力を
得ることができない。

【００１４】さらに、テープの速度制御を圧電素子に印
加する印加電圧や印加周波数の増減で行うと、印加電圧
とテープ速度の関係は、図１１に示すように、ある電圧
（この場合、約１１０Ｖ）を境に急激にテープ速度が増
加する関係になる。また、印加周波数とテープ速度の関
係は、図１２に示すように、共振点（この場合、約４２
ｋＨｚ）で急峻なピークを持つ凸型の曲線を描いてい
る。従って、印加電圧や印加周波数を変化させることに
より、高精度にテープ速度を制御することは、非線形要
素が大きく現実的でない。

【００１５】本発明の第１の目的は、ＶＴＲやＤＡＴな
どのテープ走行系において、高密度記録を行うための狭
トラック化に対応して、テープ走行の安定化を図ること
ができるテープ駆動装置を提供することにある。

【００１６】また、本発明の第２の目的は、テープ駆動
機構をヘッドの近傍に配置し、テープテンション変動に
よるワウ・フラッターの増加やテープとヘッドとの接触
状態の悪化を低減するとともに、テープ速度制御の高精
度化を図ることにより、トラッキング制御の高精度化と
高応答化を達成することができるテープ駆動装置を提供
することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明テープ駆動装置では、固定ドラムのドラム内
周面に圧電素子を貼り合わせ、その圧電素子に高周波電
圧を印加することによってドラムの外周面に微小振動の
進行波を発生させ、このドラムとドラムの近傍に配置さ
れたステータとでテープを面接触するように挟み込む構
成とする。

【００１８】すなわち、本発明テープ駆動装置は、内周
面に分極処理を施した圧電素子を貼り合わせ、該圧電素
子に高周波電圧を印加して外周面に進行波振動が発生す
るようにした固定ヘッドドラムと、テープ面を前記固定
ヘッドドラムの外周面の一部に一定の力で押し付け、テ
ープを定速走行させるために前記固定ヘッドドラムの近
傍に配置されたステータとを具えてなることを特徴とす
るものである。

【００１９】また、本発明テープ駆動装置は、前記ステ
ータがテープ押し付け力検出部を付属し、該検出部によ
って検出された押し付け力を用いてテープ押し付け力が
所望の値になるように制御を行うことにより、テープの
速度制御を可能にしたことを特徴とするものである。

【００２０】また、本発明テープ駆動装置は、前記テー
プ押し付け力検出部が、荷重変換器によって構成されて
いることを特徴とするものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照し、実施の
形態に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本発
明テープ駆動装置を前上方から見た斜視図である。図１
において、１２はＶＴＲ等におけるドラムユニットであ
り、例えば、従来技術のところで説明した図１０に示す
構成からなっている。すなわち、この部分は、内周面に
分極処理を施した圧電素子１０，１１をそれぞれ貼り合
わせ、これら圧電素子に高周波電圧を印加して外周面に
進行波振動が発生するようにした固定ヘッドドラム７，
９を含んでいる。

【００２２】また、テープ１５は２個のポスト１６によ
ってローディングされ、ドラムユニット１２の外周面に
巻き付いている。このテープの巻き付いている部分の外
周面に、ドラム外径と略等しい曲率の内径を有するステ
ータ１３を押し付けるようにする。この場合、ステータ
の材質に金属を用いるときは、テープとの接触面に、テ
ープとステータとの摩擦を軽減するための、テフロン等
の樹脂製のスライダ１４を貼り合わせる。スライダ１４
を用いるときには、スライダの内周面をドラム外径とほ
ぼ同じ曲率に加工する。ステータ１３の材質を樹脂にす
る場合は、勿論スライダ１４は不要である。

【００２３】ステータ１３（またはスライダ１４）をテ
ープ１５を介しドラムユニット１２に押し付ける方法と
しては、押し付け手段としてリニアモータ等のアクチュ
エータ２０を用いる。圧縮荷重測定用のロードセル等の
荷重変換器１８の検出軸１９の先端をステータ１３の外
周面に取り付け、ステータ１３とドラムユニット１２間
（これはまた、ステータ１３とテープ１５間でもある）
の押し付け力を検出し、これが所定の押し付け力になる
ようにアクチュエータ２０により荷重変換器１８を移動
させる。

【００２４】図２は、荷重変換器１８の取り付け方の一
例を示し、荷重変換器１８の軸先端をステータ１３の外
周面に押し付け、圧縮荷重を測定する。また、２個の引
っ張りバネ１７は、ステータと荷重変換器１８の間に隙
間が生じないように、微小な押し付け力を与える。ま
た、上述のように、荷重変換器１８そのものの移動はそ
の荷重変換器のステータ１３から最も離れた側に取り付
けられたアクチュエータ２０で行う。

【００２５】また図３は、アクチュエータをリニアモー
タ２１と積層型の圧電素子２２の組み合わせにより構成
した他の例を示す。ステータの押し付け力のフィードバ
ックにより、大まかな移動はリニアモータ２１で行い、
微小な移動（微調整）は応答性の高い積層型圧電素子２
２で行うことにより、高精度でしかも応答性の高い押し
付け力のフィードバックループを構成することができ
る。

【００２６】以上のように、アクチュエータと荷重変換
器とを用いることにより、テープの押し付け力を、テー
プの種類やテープ走行モード（テープの早送り、巻き戻
し、特殊再生など）の切り替え情報などにより、その時
点で要求される任意所望の値に設定することができる。
このことは、逆に言えば、ステータのテープに対する押
し付け力を制御系を用いるなどして特定の値に設定する
ことにより、テープ走行速度が任意所望に設定されるこ
とを意味している。

【００２７】また、ステータ１３またはスライダ１４が
回転ヘッド８（中ドラム）に接触するのを防ぐため、ス
テータ断面は図４（ａ）に示すように、回転ヘッドの位
置に相当する部分に凹部を設けた加工を施すか、あるい
は、図４（ｂ）に示すように、分離した２つのステータ
１３（スライダ１４を含む）機構に構成してもよい。こ
こで、２つのステータ機構の場合、その各々に対し荷重
変換器によりフィードバックループを構成して、同じ値
の押し付け力になるように制御するが、固定ドラム７，
９外周面でテープテンションの値が不均一になることを
考慮して、押し付け力の値をドラム７と９とで異なるよ
うに設定してもよい。

【００２８】また、上述したステータ機構（ステータ１
３およびスライダ１４のほか荷重変換器１８やアクチュ
エータ２０等を含む）は、１個のドラムユニット１２に
対し、複数個配置してもよい。例えば図５に示すよう
に、１つのドラムに対し２個の独立したステータ機構を
配置してもよい。この場合、２個のステータ機構が、各
々荷重変換器１８によりフィードバックループを構成し
て、同じ値の押し付け力になるように制御する。

【００２９】次に、ステータの押し付け力の制御系をな
し、テープ速度を制御するためのステータ駆動回路に関
し、図６に示す一つの実施形態について説明する。この
実施形態においても、前述したように、ステータの押し
付け力の発生手段として、リニアモータを用いたアクチ
ュエータとロードセルを用いた荷重変換器とを組み合わ
せたものを使用するものとする。

【００３０】図６において、２３はテープの種類が蓄え
られているＲＯＭ I、２４は記録再生、早送り、巻き戻
しおよび特殊再生などのテープ走行モードが蓄えられて
いるＲＯＭ II 、２５は演算回路、２６は荷重変換器、
および２７はアクチュエータである。

【００３１】荷重変換器２６によってリアルタイムで測
定された押し付け力の値が、あらかじめ蓄えられている
テープ速度とテープ押し付け力との対応テーブル（演算
回路２５に内蔵）を参照して、テープ速度を演算回路２
５において算出し、その算出結果に基づいて所望のテー
プ速度になるようにアクチュエータ２７を駆動するよう
にステータの押し付け力を変化させる。これにより、テ
ープの種類やテープの走行モード（それぞれ、ＲＯＭ I
２３およびＲＯＭ II ２４から読み出される）に従っ
て、テープ速度を任意の値に設定することができる。

【００３２】図６の構成では、テープの速度制御はオー
プンループ制御になるが、テープ速度のリアルタイム情
報に基づいて、ステータの押し付け力を変化させるクロ
ーズドループに構成できることも勿論である。

【００３３】この場合は、図６における荷重変換器２６
をテープ速度検出器に置き換えるだけでよい。すなわ
ち、周知のように、テープ速度はリールやポストの単位
時間あたりの回転数から、あるいは映像信号等の記録信
号に重畳されたパイロット信号を検出するなどして求め
ることができ、このようにして検出されたテープ速度情
報を、上述の荷重変換器２６の出力に代えて演算回路２
５に供給するだけで、アクチュエータ２７によるステー
タの押し付け力の制御の結果としてテープ速度情報がフ
ィードバックされ、クローズドループの制御により任意
所望のテープ速度になるように制御される。

【００３４】以上説明した本発明によるテープ駆動装置
の動作および効果を確認するために、ダミードラム（外
周面に進行波振動が発生し、実際に使われるであろうこ
の種類のヘッドドラムと等価な構造物）を用いたテープ
駆動実験装置（図７に示す）を作製し、テープ駆動実験
を行った。

【００３５】図７において、ＶＨＳＶＴＲと同じ外形、
寸法で、かつ圧電素子を内周面に設けてある固定のダミ
ードラム２８の外周面に、テープ２９をつるべ状に巻き
付け、テープの両端には分銅３０を取り付けて、テープ
にテンションを与える。テープ外周面の真上に上下方向
のみに移動可能なステータ３１と樹脂製のスライダ３２
を配置し、あらかじめ定めた引っ張り強さの引っ張りバ
ネ３３を交換することにより、あらかじめ設定した任意
の押し付け力をテープ２９に与える。

【００３６】この図７に示すテープ駆動実験装置を用い
て、ステータ３１の押し付け力（バネ力）とテープ速度
の関係を測定した結果を図８に示す。測定条件は、進行
波を発生させるためのドラム内周面の圧電素子に印加し
た電圧は±１５０Ｖ、周波数４２ｋＨｚで、また、圧電
素子の２つの電源端子にはπ／２の位相差を与えた。パ
ラメータとして、分銅３０の重さを１０ｇと５０ｇの２
通りの場合について、上記の関係を測定した。

【００３７】図８に示す結果より、テープ速度はステー
タ２８の押し付け力２５０ｇｆまでは滑らかに増加して
おり、分銅３０の重さを代えてもその傾向は変わらな
い。従って、ステータ２８のテープに対する押し付け力
を増減させることにより、テープ速度が変化できること
を確認した。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、固定ドラムの内周面に
円筒型の分極処理を施した圧電素子を貼り合わせ、圧電
素子に高周波電圧を印加してドラム外周面に微小振幅の
進行波を発生させ、このドラム外周面にテープを巻き付
け、かつステータで押し付けることによってテープを駆
動することができる。

【００３９】また、本発明によれば、テープの種類や走
行モードなどの外部制御入力に応じて加圧力を変化させ
ることにより、任意所望にテープ速度を設定し、制御す
ることができるので、簡単な構成でテープ走行系を実現
することができる。さらに、また、本発明によれば、固
定ドラムとステータとでテープを挟み込む構造を採って
いるためテープとステータとが面接触し、ドラム上での
テープ浮上を抑えてテープの把持力を高めることができ
る。その結果、テープ速度を高制度かつ高応答で制御で
きるとともに、テープテンション変動がある場合でも、
テープ速度の変動を抑えることができ、従って、テープ
を安定に走行させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明テープ駆動装置を前上方から見た斜視図
で示している。

【図２】ステータを構成する荷重変換器の取り付け方の
一例を示している。

【図３】ステータを構成するアクチュエータを、リニア
モータと積層型の圧電素子の組み合わせにより構成した
他の例を示している。

【図４】ステータまたはスライダが回転ヘッドに接触す
るのを防ぐための処置を施した例を示している。

【図５】固定ドラムの外周に２個の独立したステータ機
構を配置した例を示している。

【図６】テープ速度を制御するためのステータ駆動回路
の一つの実施形態を示している。

【図７】本発明テープ駆動装置の動作および効果を確認
するために作製したテープ駆動実験装置を示している。

【図８】ステータの押し付け力とテープ速度の関係を測
定した結果を示している。

【図９】従来の、超音波モータの原理を利用した記録媒
体（テープ）駆動装置の一例の構造を示している。

【図１０】従来の、超音波モータの原理を利用したテー
プ駆動装置の他の例の構造を示している。

【図１１】図１０に示す構造のテープ駆動装置における
印加電圧とテープ速度の関係を示している。

【図１２】同じく図１０に示す構造のテープ駆動装置に
おける印加周波数とテープ速度の関係を示している。

【符号の説明】

７上ドラム８中ドラム９下ドラム１２ドラムユニット１３ステータ１４スライダ１５テープ１６ポスト１７引っ張りバネ１８荷重変換器１９荷重変換器の検出軸２０アクチュエータ２１リニアモータ２２積層型圧電素子２３ＲＯＭ I （テープの種類）２４ＲＯＭ II（テープの走行モード）２５演算回路２６荷重変換器２７アクチュエータ２８ダミードラム２９テープ３０分銅３１ステータ３２スライダ３３引っ張りバネ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内周面に分極処理を施した圧電素子を貼
り合わせ、該圧電素子に高周波電圧を印加して外周面に
進行波振動が発生するようにした固定ヘッドドラムと、
テープ面を前記固定ヘッドドラムの外周面の一部に一定
の力で押し付け、テープを定速走行させるために前記固
定ヘッドドラムの近傍に配置されたステータとを具えて
なることを特徴とするテープ駆動装置。
【請求項２】請求項１記載のテープ駆動装置におい
て、前記ステータはテープ押し付け力検出部を付属し、
該検出部によって検出された押し付け力を用いてテープ
押し付け力が所望の値になるように制御を行うことによ
り、テープの速度制御を可能にしたことを特徴とするテ
ープ駆動装置。
【請求項３】請求項２記載のテープ駆動装置におい
て、前記テープ押し付け力検出部は、荷重変換器によっ
て構成されていることを特徴とするテープ駆動装置。