JPS58201041A - テ−プ張力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、テープ張力検出装置に関し、特に磁気テー
プを走行する際に磁気テープの張力を一定に制御する磁
気テープ走行装置におけるテープ張力検出散瞳に関する
。

第１図は従来のテープ張力検出装置の一例である。第１
図を参照して、テープ張力検出装置の概略を説明する。

テンションアーム１の一方端は回転軸７によって走行ベ
ース面に回動自在に取付けられている。テンションアー
ム１の他方端の上面にはテンションボスト３が設けられ
、このテンションボスト３に磁気テープ２が掛けられて
いる。

磁気テープ２が掛けられたテンションボストは磁気テー
プ２の張力によって一方方向に力が加えられ、その結果
テンションアーム１は回転軸７を中心に回動する。テン
ションアーム１の中心付近のテンションアーム可動部１
′には、ばね４の一方端が係合しており、そのばね４の
他方端は走行ベース面から突出した軸に係合して、この
ばね４の張力がテンションボスト３に掛けられた磁気テ
ープ２の張力によってテンションアーム１が自由に回動
するのを防止している。すなわち、磁気テープ２の張力
がテンションボスト３に作用しテンションアーム１を回
動しようとする力と、ばね４の張力とが釣り合う位置で
、テンションアーム１は静止する。

テンションアーム１の可動部１′の下面には永久磁石５
が設けられ、さらに、この永久磁石５と対向した走行ベ
ース面に磁束感応素子６が固定されている。そして、磁
気テープ２の張力が変化し、テンションアーム１の位置
が変化すると、可動部１′に配置された永久磁石５とこ
れに対向する走行ベース面に固定された磁束感応素子６
との距離が変化し、永久磁石５が磁束感応素子６に与え
る磁束密度が変化して、この結果磁束感応素子６に接続
されている図示しない検出回路によってテンションアー
ム１の移動量を磁気的に検出することができるのである
。

第４図は、第１図に示す磁束感応素子６としてホール素
子を用いたテープ張力検出装Ｗ１（７）−例である。第
４図を主として参照して、従来のテープ張力検出装置の
原理を詳しく説明する。

第４図において、テンションアーム可動部１′の下面に
は、この可動部１′が第４図においては図示しない回転
軸を中心に回転する回転方向と同一方向に２個の永久磁
石８．９が配置されている。

永久磁石８および９はテンションアームの可動部１′の
移動によって作られる面に対して垂直に交差する方向に
磁化の向きを有するよう配置されており、かつ永久磁石
８と９とはその極性が逆にされている。永久磁石８．９
と対向する走行ベース面上にはホール素子１０が固定さ
れており、ホール素子１０の有する端子１１から端子１
２へは供給電流ｌが供給されている。このように、ホー
ル素子１０に供給電流を流しておけば、ホール素子の性
質から明らかなように永久磁石８および９からの磁束を
受けて、ホール素子１０の出力端子゛１３および１４の
間に磁束密度に応じた電位差Ｅが生じる。

ところで、前述のようにテンションアーム可動部１′は
テープ張力の変化に応答して図示しない回転軸を中心に
回動するため、テンションアーム可動部１′に設けられ
た永久磁石８および９の位置も変化する。これによって
、ホール素子１０が永久磁石８および９から受ける磁束
が変化することとなる。今、この永久磁石８および９の
ホール素子１０に与える磁束がどのように変化するかを
、まず調べてみることにする。

簡単のためテンションアーム可動部１′の移動５− を直線とみなし、移動方向をｘ軸にとり、テンションア
ーム１の可動部１′の移動により作られる面と垂直に交
叉する方向をｙ軸にとり、この直交座標において原点を
ホール素子１０の中心とする。

このとき、永久磁石８．９のホール素子１０に与える磁
束は、第２図に示すようにｙ軸に平行な磁化の向きをも
ち互いに磁化の向きが逆である磁荷Ｑｍ　ｌ−Ｑｍをも
つ１対の磁気双極子Ｍ１およびＭ２が原点Ｏに作る磁界
のｙ軸成分ＨＶとして表わすことができる。

１対の磁気双極子Ｍ、およびＭ２の両端のｙ座標をそれ
ぞれΩ、　ｇ　＋ｔとし、磁気双極子Ｍ、およびＭ２の
×座標をそれぞれＸ−ＸＱ、Ｘ＋ＸＱとしてこの１対の
磁気双極子はｘ軸方向に平行移動するものとする。磁気
双極子Ｍ、が原点Ｏに作る磁界のｙ軸成分をＨ＋Ｖ＋磁
気双磁気双極子原２Ｏに作る磁界のｙ軸成分をＨｚＶと
すると、ＨｌｙおよびＨ２Ｖは次の式で表わされる。

Ｈ＋Ｖ−（Ｑｍ−ｇ）／（ｘ−ＸＯ）２＋＜１２）＋Ｑ
Ｉｌ　　（０＋ｔ　）／（（ｘ−ＸＱ　）２６− →−（ｏ＋ｔ）２　）　　　　　　　　　・・・　（１
）Ｈ２Ｖ−（Ｑｌｌｌ−（１）／（（Ｘ＋ＸＯ）２　＋
！；Ｉ　　２　）＋　　（、−Ｑｎ＋　　（ｏ　　＋ｔ
　　）　　）　　／（（Ｘ　　＋Ｘ　　ｏ　　）　　２
＋　　（０＋ｔ　　）　　２）・・・　（２） したがって、１対の磁気双極子Ｍｌ、Ｍ２の原点に作る
磁界のｙ軸成分をＨｙとするとＨｙ　−Ｈ＋　Ｖ　＋Ｈ
２Ｖ　　　　　　　　・・・（３）となる。

第３図は、式（１）、（２＞および（３）において×の
値をマイナスからプラスへと順に変化させたときのグラ
フである。いいかえれば１対の磁気双極子Ｍ１．Ｍ２が
Ｘ軸方向に平行移動する際に原点０における１対の磁気
双極子Ｍ、、Ｍ２による合成磁界ＨＶの変化を示したグ
ラフである。

この第３図に示すグラフから、前記第４図に示す永久磁
石８および９のホール素子１０に与える磁束の変化を知
ることができた。

ところで、テンションアーム可動部１−に配置された永
久磁石８および９の移動、いいかえればテンションアー
ム１の移動に伴ってホール素子１０の受ける磁束がどの
ように変化するかはわかったが、ホール素子１０の性質
よりこの磁束の変化に応答して変化するホール素子１０
の出力端子１３および１４間の電位差Ｅの変化が、前記
磁束の変化に対して１対１に対応しなければテンション
アームの移動量を測定することはできない。すなわちテ
ープ張力検出装置としてはテンションアームの位置と検
出器出力とが１対１に対応する必要があるのである。と
すれば、第３図に示す特性図では、左右の２つのピーク
のそれぞれの外側の領域を使うか、２つのピークの間の
領域を使えば磁束の変化とテンションアームの位置とが
１対１に対応することとなる。そして一般には、装置を
コンパクトにするためならびに検出出力のダイナミック
レンジが広くとれるという理由から２つのピークの間の
領域が使用されている。

しかしながら、２つのピークの間の領域を使うと、テン
ションアーム１の可動範囲が制限を受けるという欠点が
ある。つまり、第４図においてテンションアームの可動
部１′の回転角をθ、ホール素子１０の出力端子１３お
よび１４の間の電位差をＥとしたときの一実測例である
第５図より明瞭なごとく、２つの出力ピークの間の領域
はテンションアームの可動部１′の回転角として表わせ
ばほんの２０’にすぎず、この２０°の範囲内でしかテ
ープ張力検出装置として使うことができないのである。

詳しくいえば、テンションアーム可動部１′の回転角の
可動範囲は２０°以内に限定されるため、この−例のテ
ープ張力検出装置の出力によってテープ張力のフィード
バック制御を行なった場合、テンションアーム１の中心
位置からテンションアームが１０°以上回転した場合、
もはや制御不能という事態に陥るのである。

ところで、第２図においてＱｍ　、　Ｑ　、　ｔを固定
して、ｘｏをＸｏ　＝Ｏ、Ｘｏ　−５／４Ｑ　、　Ｘｏ
　−２ｇと変化させたとき、１対の磁気双極子ＩＶｌ＋
＋Ｍ２のＸ軸方向の移動によって原点０が受ける磁界の
強さのｙ軸成分の大きさを計算し、グラフに表わすと第
６図のようになる。第６図に示される９− ように、１対の磁気双極子Ｍ＋、Ｍｚの間の距離を広げ
れば出力のダイナミックレンジを損うことなく２つのピ
ーク間の領域を広げることができる。

なお、テープ張力制御においては、通常動作点近傍（第
６図では原点Ｏ近傍）で磁界の強さのｙ軸成分が直線性
を有していればよく、第６図のいずれの特性曲線であっ
ても問題はない。

しかしながら、テンションアームの形状はそのテンショ
ンアームが使用されるたとえば磁気記録再生装置内での
位置や機種などによってほぼ定められており、テンショ
ンアーム可動部に取付ける極性が逆の１対の永久磁石の
配置場所に応じてそのテンションアームの形状を自由に
変えることはほとんどできない。また、上記永久磁石の
配ば場所に応じたテンションアームの形状変更が許され
たとしても、テンションアームの機械的共振周波数は、
ばね系の定数と可動部のイナーシャの大きさにより決定
されてしまうので、形状等の設計上の自由度が大きく制
限されるという欠点があった。

それゆえに、この発明の目的は、上記欠点を解１０− 消したテープ張力検出装置を提供することである。

この発明は、簡単に言うならば、前述のようにテンショ
ンアーム可動部に極性が逆の１対の永久磁石を距離を隔
てて配置するかわりに、テンションアーム可動部に備え
られた永久磁石と、テンションアームの可動に伴ってそ
の可動部に備えられた永久磁石が移動することによって
作られる面と対向した走行ベース面上に前記永久磁石の
移動方向に距離を隔てて複数個の磁束感応素子を設けた
ことを特徴とするテープ張力検出装置である。

そしてこのようなＩＩＩ或にした結果、磁束感応素子の
間を適当に保つことで前述の第６図に示す特性と同一の
特性を得ることができる。

次にこの発明の理論的裏付けを実験結果を参照して説明
する。第２図における１対の磁気双極子Ｍ１．Ｍ２が点
（−Ｘ　Ｉ　、　Ｏ）に与える磁界のｙ軸成分をＨ（−
）、点（Ｘ　Ｉ　、　０）に与える磁界のＶ軸成分をＨ
（＋）とし、ｌ−１（−）　＋Ｈ（＋）を計算して求め
ると第７図のようになる。第７図のＨ（−）　＋Ｈ（＋
）の特性と第６図のｘＯ−２ｇの特性とは一致する。し
たがって、点（−×Ｉｔｏ）および点（ｘ　、　、　Ｏ
）にそれぞれ磁束感応素子を配置し、１対の磁気双極子
Ｍ＋、Ｍｚの与えるｙ軸成分の磁界に感応するよう電流
を供給すると、第２図において×ｏを大きくした場合と
同等の効果を得ることができるのである。

したがって、テンションアームの可動部１′が移動する
方向に沿って複数個の磁束感応素子を配置し、それらの
複数個の磁束感応素子の検出出力を加え併せることによ
り２つのピーク間の領域を拡大することができる。

第４図において、テンションアームの可動部１′の移動
方向に２つのホール素子を順次配置したときのテープ張
力検出装置の一実施例について以下説明する。

第８図はこの発明のテープ張力検出装置の複数個の各ホ
ール素子出力端子と増幅器の接続構成を示すものである
。ホール素子１５および１６の出力端子はそれぞれ増幅
器１７および１８に接続され、増幅器１７および１８の
出力は加算器１９によって加算される。今、増幅器１７
の出力電圧をＶＨＩ＋増幅器１８の出力電圧をＶＨｚ　
＊加算器１９の出力電圧をＶｓ　＋　＋ＶＨ２とすると
、テンションアームの可動部の回転角に対するＶ□、。

ＶＨ２およびＶＨ＋　＋ＶＨ２は第９図に示すグラフに
なる。そして、この第９図に示すグラフは前述の第７図
に示した理論的な計算結果と一致する。

なお、第８図および第９図に示した実施例においては、
ホール素子１５および１６の出力をそれぞれ増幅した後
加算したが、ホール素子１５および１６の出力を加算し
た後増幅する直列接続構成をとってもよい。第１０図が
そのホール素子１５および１６の出力端子を縦列接続し
た場合の一実施例である。第１０図において、端子２０
から供給される電流は抵抗Ｒによって規制されホール素
子１５および１６に加えられる。また、ホール素子１５
および１６の出力端子は直列に接続され、２つのホール
素子１５および１６の電位差が端子２１および２２の間
に現われる。周知のごとくホール素子は、供給電流の大
きざと入力磁束の太き１３− さとの積に比例した大きさの電位差が供給電流の方向と
入力磁束の方向が作る面に対して垂直方向に発生するも
のである。この電位差が発生する両端の電位は供給する
電流と入力磁束とにより一義的に定まるホール素子内の
電荷分布により定まる。

したがって、通常この電位差が発生する両端とたとえば
増幅器との結合は、第８図に示す一例のように高インピ
ーダンスにてなされ、受は側の増幅器の影響がホール素
子の出力電位差が発生する端子の電位に及ぼさないよう
にされている。ところで、第１０図の例によると本来具
なるべき電位を持つ端子間を直結することにより、本来
的には好ましからざる方向の電流がホール素子１５およ
び１６の内部に存在することになるが、第１１図に示す
ように端子２１および２２の間の電子差は第９図のＶＨ
１＋ＶＨｚの特性と同等のものを得ることができ実用上
問題がないことがわかった。このように構成することで
、第８図の回路構成よりさらに簡単な構成で同等の性能
のテープ張力検出＠胃を得ることができる。

１４− 第１２図および第１３図は磁束感応素子の一例として磁
束の大きさにより電気抵抗が変化するＭＲ素子（磁気抵
抗効果素子）を用いた一例である。

第１２図にＭＲ素子の原理図を示す。ＭＲ素子２３は一
定電流Ｉが供給され、磁束Ｈが入力すると、図に示した
電流の入出力端子間に電圧Ｅが発生し、この電圧Ｅは供
給される磁束Ｈの大きさによって変化する。ＭＲ＊子の
磁束に影響を受けない抵抗成分をρ０．磁束により変化
する抵抗成分の最大値をΔρとすると次の式が成立する
。

Ｅ−１−（ρ０＋Δρ（１−Ｈ’／（Ｈｋ　）２）１但
しＨｋは定数 ・・・（４） ＭＲ素子２３の入力磁束に対する抵抗変化の様子を第１
３図に示す。第１３図において、たとえば一定のバイア
ス磁界ＨｅをＭＲ素子に与えておくと、テンションアー
ムの可動部の移動により永久磁石からの磁束を受けて前
述の式（４）に従い電圧変化が生じ、たとえは第１３図
の磁界Ｈｏ付近の曲線部を理由すればテープ張力検出装
置として用いることができる。そして複数個のＭＲ素子
が前述のホール素子の例のように検出出力を得るために
は、〜１Ｒ素子を直列に接続して電流を供給してやれば
個々のＭＲ素子の抵抗変化分の和を電圧変化として簡単
に検出することができる。

以上のように、この発明によれば、簡単な構成で小型の
、テンションアーム形状を制限しない、しかも適用範囲
の広いテープ張力検出散散を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のテープ張力検出装置の一実施例を示す図
であり、第２図はｙ軸方向に平行な磁化の向きをもち互
いに極性の興なる１対の磁気双極子Ｍ１．Ｍ２が原点０
に作る磁界の大きさを示すモデル図である。第３図は、
第２図において１対の磁気双極子Ｍ１．Ｍ２がｘ軸方向
に平行移動したときの原点Ｏにおけるｙ軸方向の磁界成
分の大きさの変化を計算した図である。第４図は、２つ
の永久磁石と固定されたホール素子とによってテンショ
ンアームのずれを検出するよう構成された第４図に示す
実施例において、テンションアームで×ｏの値を変化さ
せたときの耐算値のグラフである。第７図は第２図のモ
デル図で、１対の磁気双極子Ｍ１．Ｍ２の点（−Ｘｌ、
Ｏ）、点（−×２、Ｏ）に作る磁界およびその合成値を
計算して描いたグラフである。第８図は固定部に２個の
ホール素子を配置した場合のこの発明の一実施例のホー
ル素子検出出力回路図である。第９図はテンションアー
ムの可動部の回転角を変えたときの第８図に示す回路部
の各部出力電圧の実測値を示す図である。第１ｏｋｔ図
は２個のホール素子の出力端子を縦列接続したときのこ
の発明の一実施例の回路図である。第１１図は第１０図
の実施例での検出回路出力の実８１１（ｌＩＩを示す図
である。第１２４図はＭＲ索子の原理図である。第１３
図はＭＲ素子の入力磁束の大きさと抵抗の関係を示す図
である。 １７− 図において、１はテンションアーム、１′はテンション
アーム可動部、２は磁気テープ、３はテンションポスト
、４はばね、５，８．９は永久磁石、６は磁束感応素子
、７は回転軸、１０．１５゜１６はホール素子、２３は
ＭＲ素子を示す。 代　　理　　人　　　葛　　野　　信　　−（外１名）
１８− ＠Ｉ：ｌｌ：！刺 萌Ｒ−鍼

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　磁気テープ記録再生装置において走行する磁気
   テープの張力を検出するテープ張力検出装置であって、 走行ベース面に回転軸を中心に回動自在に設けられた前
   記磁気テープが係合するテンションポストを備えたテン
   ションアームと、 前記テンションアーム可動部に備えられた永久磁石と、 前記テンションアームの可動に伴って前記永久磁石が移
   動する面と対向した前記走行ベース面に前記永久磁石の
   移動方向に距離を隔てて設けられた複数個の磁束感応素
   子と、 前記磁束感応素子の出力から前記テープの張力を検出す
   る検出回路とを備えたテープ張力検出装置。 （２）　前記複数個の磁束感応素子として複数個のホー
   ル素子を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のテープ張力検出装ば。 （３）　前記複数個のホール素子の出力端子をそれぞれ
   並列接続したことを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載のテープ張力検出装置。 〈４）　前記複数個のホール素子の出力端子をそれぞれ
   縦列接続したことを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載のテープ張力検出装置。 （５）　前記複数個の磁束感応素子として磁気抵抗効果
   素子を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のテープ張力検出装置。