(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内にあって、長手方向に進行しているデータテープ上の複数の弓状データトラックへ及び弓状データトラックからデータを伝送する回転ヘッド組立体にして、前記データテープを有するデータカセット上にデータを記録できる回転ヘッド組立体とを有したテープ駆動装置であって、
前記回転ヘッド組立体が、
前記データテープの近傍で、前記回転ヘッド組立体の前端にあり、データ信号を伝送及び受信する複数の芯要素と、
前記回転ヘッド組立体に装着され、前記回転ヘッド組立体が前記長手方向に直角な平面内で枢動することを許す枢動手段と、
前記前端とは反対側の後端に設けられ、前記回転ヘッド組立体を枢動するボイスコイルモータとを有しており、
前記テープ駆動装置が、前記複数の芯要素へ情報を提供し、前記複数の芯要素から情報を受け取り、制御信号を前記ボイスコイルモータへ提供する制御手段をさらに有していて、
前記回転ヘッド組立体の前記前端が、前記データテープにデータテープの幅方向の曲げを起こすように前記データテープの面内に所定の角度で進入し、前記前端が、前記前端に接触しているデータテープが前記前端に巻きつきデータテープにデータテープの長手方向の曲げを起こすように、丸形状又は円錐形状を有している、テープ駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のテープ駆動装置において、前記複数の芯要素が前記データテープに隣接して前記回転ヘッド組立体の前面に設けられ、前記回転ヘッド組立体が前記複数の芯要素が前記データテープ上に前記複数の弓状データトラックを形成するように回転する、テープ駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載のテープ駆動装置において、前記複数の芯要素が前記複数の弓状データトラックと連続的に整合するように、前記ボイスコイルモータが前記回転ヘッド組立体を枢動する、テープ駆動装置。
【請求項４】
請求項２に記載のテープ駆動装置において、該装置が、前記回転ヘッド組立体の回転を生ぜしめるインサイドアウトスピンモータであって、
前記回転ヘッド組立体に対して固定的に装架された複数の導電巻線コイルと、
該複数の導電巻線コイルを半径方向に囲んでいる回転環状磁石とを有しているインサイドアウトスピンモータをさらに有している、テープ駆動装置。
【請求項５】
請求項４に記載のテープ駆動装置において、該装置が、前記スピンモータの周りに装架されたスピンモータキャップ手段をさらに有し、前記複数の導電巻線コイルが前記スピンモータキャップ手段の内面に固定的に装架されている、テープ駆動装置。
【請求項６】
請求項４に記載のテープ駆動装置において、前記インサイドアウトスピンモータが、
前記インサイドアウトスピンモータと共に回転する環状符号器ディスクであって、前記符号器ディスクの外径部の周りの複数のスロットを有した環状符号器ディスクと、
前記環状符号器ディスクに隣接して装着され、スロットの不在を検出し、それに応じて、前記スピンモータの回転速度を決定するための情報を前記制御手段に提供する信号を発生させるセンサ手段とを有している、テープ駆動装置。
【請求項７】
請求項４に記載のテープ駆動装置において、前記インサイドアウトスピンモータが、
前記インサイドアウトスピンモータと共に回転する環状符号器ディスクであって、前記符号器ディスクの外径部の周りの複数のスロットを有した環状符号器ディスクと、
前記環状符号器ディスクに隣接して装着され、スロットの存在を検出し、それに応じて、前記スピンモータの回転速度を決定するための情報を前記制御手段に提供する信号を発生させるセンサ手段とを有している、テープ駆動装置。
【請求項８】
請求項１に記載のテープ駆動装置において、該装置が、
前記回転ヘッド組立体の第１の側に設けられ、前記データテープを案内する第１のシュラウドと、
前記第１のシュラウドの近傍で前記回転ヘッド組立体に密着するように前記データテープを吸引するために、前記第１のシュラウドと前記回転ヘッド組立体との間に負圧を発生させる真空手段と、
前記第１の側とは反対側の前記回転ヘッド組立体の第２の側に設けられ、前記前端を越えて突出し、前記データテープを前記前端から離れる方向に案内する第２のシュラウドとを有し、
前記第１と第２のシュラウドが、前記回転ヘッド組立体と前記複数の芯要素が前記駆動装置に設けられた後、前記ハウジング内で独立して整合される、テープ駆動装置。
【請求項９】
請求項１に記載のテープ駆動装置において、該装置が、
前記回転ヘッド組立体の前記後端に装着され、前記回転ヘッド組立体の傾きを検出するバイセル組立体を有し、
該バイセル組立体が、
前記回転ヘッド組立体と共に枢動するように前記回転ヘッド組立体に固定され、孔を含む舌部と、
前記ハウジング内に固定され、前記孔を通して光線を放射する光源と、
前記ハウジング内に固定され、前記孔を通して前記光線を受け取る複数のダイオードであって、前記複数のダイオードの中の１個が前記複数のダイオードより大きい量の光線を受け取るように、前記回転ヘッド組立体の前記傾きが前記孔を前記複数のダイオードに対して位置付けるダイオードと、
前記複数のダイオードによって発生され、前記複数のダイオードの中の何れのダイオードがより多くの光線を受け取っているか、前記ダイオードがより大きい量の光線と整合している程度とを示す信号とを有している、テープ駆動装置。
【請求項１０】
ベースと、
前記ベースと適合するカバーと、
回転軸線を有し、長手方向に進行するデータテープ上の複数の弓状データトラックへ、かつそこからデータを転送し、前記データテープにデータを記録することが出きる回転ヘッド組立体とを有したテープ駆動装置であって、
前記回転ヘッド組立体が、
前記回転ヘッド組立体の前端における回転ヘッドドラムと、
前記回転ヘッドドラムに固定され、前記データテープに近接してデータ信号を転送及び受け取る複数の芯要素と、
前記回転ヘッド組立体の回転を生ぜしめ、導電巻線の複数の固定コイルを囲む回転磁石を含むインサイドアウトスピンモータと、
前記回転ヘッド組立体を支持する支持手段であって、前記回転ヘッド組立体が回転するのを許す回転手段と、前記回転軸線が前記長手方向と直角な平面内で枢動するのを許す枢動手段とを含む支持手段と、
前記前端に対して反対側の第２の端部に設けられ、前記回転ヘッド組立体を枢動させるボイスコイルモータとを有しており、
前記テープ駆動装置が、前記複数の芯要素へ情報を提供し、かつそこから情報を受け取り、前記インサイドアウトスピンモータと前記ボイスコイルモータとに制御信号を提供する制御手段とをさらに有していて、
前記回転ヘッド組立体の前記前端が、前記データテープにデータテープの幅方向の曲げを起こすように前記データテープの面内に所定の角度で進入し、前記前端が、前記前端に接触しているデータテープが前記前端に巻きつきデータテープにデータテープの長手方向の曲げを起こすように、丸形状又は円錐形状を有している、テープ駆動装置。
【請求項１１】
弓状走査テープ駆動装置のデータテープ上の複数のデータトラックへ、かつそこからデータを転送する回転ヘッド組立体であって、
データテープの面と斜角に交差する回転ヘッド組立体の回転軸線と、
データテープに隣接した前面であって、該前面が円錐形を有し、それにより、前記前面に接触しているデータテープが前記前面に巻きつきデータテープにデータテープの長手方向の曲げを起こし、前記前面が、前記データテープにデータテープの幅方向の曲げを起こすように前記データテープの面内に所定の角度で進入する、前面と、
前記前面の外径部に設けられ、データテープへ、かつそこからデータを転送する複数の芯要素であって、複数のデータトラックから読み取り及び書き込みしている間、各芯要素がデータテープに近接するように前記回転軸線の周りを回転する芯要素と、
前記回転ヘッド組立体の回転を生ぜしめ、前記回転ヘッド組立体に関して固定的に装架された複数の導電巻線コイルと、前記複数の導電巻線コイルを半径方向に囲む回転磁石とを含むインサイドアウトスピンモータと、
前記前面とは反対側の前記回転ヘッド組立体の後端に装架されたスピンモータキャップ手段であって、前記複数の導電巻線コイルが前記スピンモータキャップ手段の内面に固定的に装架されているスピンモータキャップ手段と、
前記回転軸線を枢動させ、データテープの中心線と整合させるボイスコイルモータであって、前記スピンモータキャップ手段の後方外面に固定された単一の導電巻線コイルと、テープ駆動装置内に固定的に支持され、前記導電巻線コイルと並置された磁石とを含むボイスコイルモータとを有している、回転ヘッド組立体。
【請求項１２】
データテープへ、かつそこからデータを転送する弓状走査テープ駆動装置であって、
ベースと、
前記ベース内に装架され、データテープの中心線と整合した回転軸線であって、データテープと斜角に交差した回転軸線を有した回転ヘッド組立体と、
インサイドアウトスピンモータと、
スピンモータキャップ手段と、
前記回転軸線を枢動してデータテープの中心線と整合させるボイスコイルモータとを有しており、
前記回転ヘッド組立体は、
データテープに対して並置された前部分であって、該前部分が円錐形の前面を備え、それにより、前記前面に接触しているデータテープが前記前面に巻きつきデータテープにデータテープの長手方向の曲げを起こし、前記前面が、前記データテープにデータテープの幅方向の曲げを起こすように前記データテープの面内に所定の角度で進入する、前部分と、
前記前面に設けられた複数の芯要素であって、前記回転ヘッド組立体の１回転の間、データがデータテープに又はデータテープから転送される第１パスにおいて前記複数の芯要素のうちの一つの芯要素がデータテープを横切り、データがデータテープに又はデータテープから転送されない第２パスにおいて前記芯要素がデータテープを横切り、前記第１パスにおいて前記データテープが前記芯要素に密接し、前記第２パスにおいて前記データテープが前記芯要素から離れている複数の芯要素とを有しており、
前記インサイドアウトスピンモータは、
前記回転ヘッド組立体に関して固定的に装架された複数の導電巻線コイルと、
該複数の導電巻線コイルを半径方向に囲んでいる回転環状磁石とを有しており、
前記スピンモータキャップ手段は、前記前面とは反対側の後端において前記回転ヘッド組立体に関して固定的に装着されて前記インサイドアウトスピンモータを覆っており、
前記複数の導電巻線コイルは前記スピンモータキャップ手段の内面に固定的に装着されていて、
前記ボイスコイルモータは、
前記スピンモータキャップ手段の後方外面に固定された単一の導電巻線コイルと、
前記ベースに固定的に装着され、前記導電巻線コイルと並置された磁石とを有している、弓状走査テープ駆動装置。
【請求項１３】
データテープへ、かつそこからデータを転送する弓状走査テープ駆動装置であって、該装置が、
データテープの中心線と整合した回転軸線であって、データテープと斜角に交差した回転軸線を有した回転ヘッド組立体を有しており、
該回転ヘッド組立体は、
データテープに近接した前面を備えた前部分であって、該前面が円錐形を有し、それにより、前記前面に接触しているデータテープが前記前面に巻きつきデータテープにデータテープの長手方向の曲げを起こし、前記前面が、前記データテープにデータテープの幅方向の曲げを起こすように前記データテープの面内に所定の角度で進入する、前部分と、
前記前面に設けられた複数の芯要素であって、前記回転ヘッド組立体の１回転の間、データがデータテープに又はデータテープから転送される第１パスにおいて前記複数の芯要素のうちの一つの芯要素がデータテープを横切り、データがデータテープに又はデータテープから転送されない第２パスにおいて前記芯要素がデータテープを横切り、前記第１パスにおいて前記データテープが前記芯要素に密接し、前記第２パスにおいて前記データテープが前記芯要素から離れている複数の芯要素とを有しており、
前記弓状走査テープ駆動装置が、
前記前面の反対側の後端に設けられ、前記回転ヘッド組立体の前記回転軸線を調節してデータテープの中心線と整合させるボイスコイルモータと、
長手方向に前記データテープを前進させる手段と、
前記データテープを前記回転ヘッド組立体に関して適所に保持する手段と、
前記複数の芯要素に及び芯要素からデータを提供及び受け取り、前記複数の芯要素のデータテープ上のデータトラックに対する整合を制御する制御手段とを有している、弓状走査テープ駆動装置。
【請求項１４】
可撓性のデータテープへ、かつそこからデータを転送するテープ駆動装置であって、
データテープが記録領域を通って進行する際、少なくとも一部がデータテープと接触するようにデータテープの面内に進入する前面を有する面板であって、前記面への前記前面の侵入がデータテープが前記前面と出会う箇所において前記データテープに第１の曲げを生じさせ、かつ前記前面は丸形であるため前記前面と接触したデータテープが前記前面の周りに巻きつき前記テープに第２の曲げを発生させ、前記第２の曲げは前記第１の曲げに対して横切る方向であるので前記第１の曲げと前記第２の曲げとの間で剛性な境界領域を形成する面板と、
前記面板に設けられ、データをデータテープへ、かつそこから転送する複数の変換要素であって、その磁極端が前記剛性境界領域においてデータを転送するようにデータテープに接触する変換要素と、
データテープの一部に対して前記複数の変換要素を運動させる第１のモータと、
前記面板に対してデータテープを進める第２のモータとを含んでいる、テープ駆動装置。
【請求項１５】
可撓性のデータテープへ、かつそこからデータを転送するテープ駆動装置であって、該装置が、
データテープの中心線と整合した回転軸線であって、データテープと斜角に交差した回転軸線を有した回転ヘッド組立体を有しており、
該回転ヘッド組立体は、
データテープが記録領域を通って進行する際、少なくとも一部がデータテープと接触するようにデータテープの面内に進入する前面を有する前部であって、前記面への前記前面の侵入がデータテープが前記前面と出会う箇所において前記データテープに第１の曲げを生じさせ、かつ前記前面は丸形であるため前記前面と接触したデータテープが前記前面の周りに巻きつき前記テープに第２の曲げを発生させ、前記第２の曲げは前記第１の曲げに対して横切る方向であるので前記第１の曲げと前記第２の曲げとの間で剛性な境界領域を形成する前部と、
前記前面に設けられた複数の芯要素であって、前記回転ヘッド組立体の１回転の間、データがデータテープに又はデータテープから転送される第１パスにおいて前記複数の芯要素のうちの一つの芯要素がデータテープを横切り、データがデータテープに又はデータテープから転送されない第２パスにおいて前記芯要素がデータテープを横切り、前記第１パスにおいて前記データテープが前記芯要素に密接し、前記第２パスにおいて前記データテープが前記芯要素から離れている複数の芯要素とを有しており、
前記テープ駆動装置が、
前記前面の反対側の後端に設けられ、前記回転ヘッド組立体の前記回転軸線を調節してデータテープの中心線と整合させるボイスコイルモータと、
長手方向に前記データテープを前進させる手段と、
前記データテープを前記回転ヘッド組立体に関して適所に保持する手段と、
前記複数の芯要素に及び芯要素からデータを提供及び受け取り、前記複数の芯要素のデータテープ上のデータトラックに対する整合を制御する制御手段とを有している、テープ駆動装置。
【請求項１６】
弓状走査テープ駆動装置のデータテープ上の複数のデータトラックへ、かつそこからデータを転送する回転ヘッド組立体であって、
データテープの面と斜角に交差する回転ヘッド組立体の回転軸線と、
データテープに隣接した前面であって、該前面が円錐形を有し、それにより、前記前面に接触しているデータテープが前記前面に巻きつきデータテープにデータテープの長手方向の曲げを起こし、前記前面が、前記データテープにデータテープの幅方向の曲げを起こすように前記データテープの面内に所定の角度で進入する、前面と、
前記前面の外径部に設けられ、データテープへ、かつそこからデータを転送する複数の芯要素であって、複数のデータトラックから読み取り及び書き込みしている間、各芯要素がデータテープに近接するように前記回転軸線の周りを回転する芯要素と、
回転ヘッド組立体が装架されるベースと、
回転ヘッド組立体を回動自在に装架し、回転ヘッド組立体が前記ベースに直角な面内で回動することを許す支持手段とを有している、回転ヘッド組立体。
【請求項１７】
データテープへ、かつそこからデータを転送する弓状走査テープ駆動装置であって、該装置が、
ベースと、
前記ベース内に装架され、データテープの中心線と整合した回転軸線であって、データテープと斜角に交差した回転軸線を有した回転ヘッド組立体と、
該回転ヘッド組立体を回動自在に装架し、該回転ヘッド組立体が前記ベースに直角な面内で回動することを許す支持手段とを有し、
前記回転ヘッド組立体は、
データテープに対して並置された前面を備えた前部分であって、該前面が円錐形を有し、それにより、前記前面に接触しているデータテープが前記前面に巻きつきデータテープにデータテープの長手方向の曲げを起こし、前記前面が、前記データテープにデータテープの幅方向の曲げを起こすように前記データテープの面内に所定の角度で進入する、前部分と、
前記前面に設けられた複数の芯要素であって、前記回転ヘッド組立体の１回転の間、データがデータテープに又はデータテープから転送される第１パスにおいて前記複数の芯要素のうちの一つの芯要素がデータテープを横切り、データがデータテープに又はデータテープから転送されない第２パスにおいて前記芯要素がデータテープを横切り、前記第１パスにおいて前記データテープが前記芯要素に密接し、前記第２パスにおいて前記データテープが前記芯要素から離れている複数の芯要素とを有している、弓状走査テープ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の分野
本発明はデータ記憶装置、特に、従来のミニカートリッジテープに約１０ギガバイト以上のデータを記憶する弓状走査テープ駆動装置に関する。
関連技術の説明
テープ駆動装置は一次データ記憶、永久記憶データ記憶、ジャーナリングを含む用途、そして最も顕著には、システムのハード駆動装置に対するバックアップデータ記憶装置として、データ処理システムにおいて広く使用されている。従来のテープ駆動装置は、典型的に幅が６．３５ミリ（１／４インチ）であって、供給リールと巻取りリールとの間を転送される、ある長さの磁気符号化テープへ、かつ、そこからデータを転送するように設計されている。現在、殆んどの８８．９ミリ（３ 1／2インチ）の形状因子テープ駆動装置がデータ記憶のために、所謂「ミニカートリッジ」カセットテープを利用している。この種のカートリッジは全体的に米国標準規格ＡＮＳＩ第３．５５−１９７７号に記載されている。該カートリッジは高さが約１４．２９ミリ（９／１６インチ）で、幅が６０．３３ミリ（２ 3／8インチ）で、長さが約８０．９６ミリ（３ 3／１６インチ）であり、幅が約６．３５ミリ（１／４インチ）のデータテープを有している。
データテープに記憶したり、再生するための数種の駆動装置の設計が存在するが、現在まで最も広く用いられている二種類の駆動装置技術は、長手方向に記憶する固定ヘッドテープ駆動装置と、ダイアゴナルあるいは「ヘリカル」記録のための回転ヘッドテープ駆動装置である。
長手方向記録においては、テープ駆動装置は、データテープの幅にわたって位置するように設けられた複数の隣接する固定ヘッドを含む。テープが記録領域を通って進行するにつれて、各ヘッドは複数の平行で長手方向に向いたデータトラックの各トラックに、かつそこからデータを転送する。長手方向記録の欠点は、データテープの幅にわたって高度のトラック密度を得ることが困難なことである。典型的には、長手方向記録においては、読取りヘッドが書込みデータトラックより僅かに狭く、そのため読取りヘッドがデータトラックの中心からずれるものの依然としてデータトラック内に入ることができる。テープの幅にわたるトラックの数が増えるにつれて、トラックと読取り要素がより狭くなる。狭いトラックが多数ある場合、正しいトラックを見つけ、読み取ることが極めて困難になる。その結果、長手方向記録により記録されたデータテープの面積当り密度は他のデータ記憶技術と比較して相対的に低く抑える必要がある。面積当り密度を増やしうる長手方向記録ヘッド設計は数種あるものの、そのようなシステムは複雑な位置決め機構を必要とし、比較的高価である。
長手方向記録と比較して、回転ヘッドによるヘリカル記録は比較的大きい面積当り密度を提供する。ヘリカル記録においては、回転式円筒形ドラムの周囲の周りに１個以上のヘッドが設けられている。進行するデータテープは、テープの長手方向が、ドラム上の読取り／書込みヘッドが回転する平面に対して整合するように回転ドラムと出合う。このように、テープが進行し、ドラムが回転するにつれて、ドラムはテープに一連の平行したダイアゴナルデータトラックを記録する。
殆んどのデータ記録技術におけるように、ヘリカル記録の場合、読取り／書込みヘッドと記憶媒体の間の緊密な物理的接触を保つ必要がある。回転記録技術の欠点は、既存のヘッド／テープ係合機構が相対的にかさ高く、かつ複雑で、またテープとの係合や解放が極めて遅いことである。その結果、そのような機構はテープ駆動装置の寸法や費用を著しく増大する。さらに、回転式テープ駆動装置における従来の係合機構は、回転ドラムの少なくとも一部の周りに、進行しているテープを巻きつけ、その間に高度の圧力接触を保つ。この結果、ヘッドとテープの双方に高度の摩滅が生じる。ヘリカル記録のさらに別の欠点は、記録テープが引張られたり、摩滅、湿気および温度による収縮があり、引張りや収縮がダイアゴナルデータ・トラックを歪ませる。そのような歪みによって読取り／書込みヘッドのデータトラックに対する正確な整合を困難にする。
現在テープ駆動装置産業においては、その他のデータ記憶技術と同様に、駆動装置の小型化と、同時にデータ記憶容量の増大に対する動きがある。既存の長手方向およびヘリカル記録技術はこれらの要求を満足するのに不十分であることが判明している。
１９９３年６月１０日ＰＣＴ出願され、ＰＣＴ出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ９３／０５６５５号が割り当てられている。ジェイ．レムケ（J. Lemke）により１９９２年６月１２日出願された米国特願第０７／８９８，９２６号は従来のミニカートリッジに約１０ギガバイトを記憶し、再生する比較的コンパクトなテープ駆動装置を開示している。この記憶容量は、長手方向記録あるいはヘリカル記録のいずれかによりこれまで得られたものより大きい。レムケ（Lemke）の特願は、回転ドラムの回転軸線を進行しているテープの長手方向軸線に対して垂直で、かつ交差させて、回転ドラムの円形の前面に位置した複数のヘッドを含むテープ駆動装置を開示している。テープが右方から左方へ進行し、ドラムが反時計方向に回転するにつれて、ヘッドはテープの長手方向軸線に対して概ね横方向の弓状データトラックを追跡する。弓状走査記録は以前から公知であったが、弓状データトラックに対するヘッドの整合を正確に保つための有効なサーボ機能が少なくとも欠除しているため歓迎されなかった。
レムケの特願におけるヘッド機構は、回転ドラムの前面に装着された少なくとも１個の読取りヘッドと、１個の書込みヘッドと、１個のサーボヘッドとを含む。駆動装置はさらに、サーボフィードバック信号に応答して二種類の方法でヘッド／トラックの整合を調整するサーボ機能を含んでいる。第１の方法はテープが記録領域を通って進行する速度を調整することである。第２のサーボ調整法はヘッド組立体の回転軸線がサーボ信号に応答してドラムの最前面において上下に傾きうるようにその長さにわたって枢着することによって達成される。このように、前面における回転軸線がテープの中心線と整合するように調整できる。テープの中心線はテープが進行するにつれて僅かに上下に浮動する傾向がある。
レムケの特願はヘッド組立体を傾動させる二種類の代替案を開示している。一方の実施例においては、導電巻線コイルが、回転ヘッドドラムとは反対の枢動ヘッド組立体の端部において磁気位置決め片の上下の双方に位置している。各コイルはサーボ信号に応答して発生した電流を受け取ると磁界を形成する。頂部および底部の巻線における電流が位置決め片において反対方向の斥力を加える。前記特願は、いずれのコイルがより大きい斥力を加えるか、そしてそれがどの程度大きいかに応じて前記２個のコイルの電流が適正な傾動角において位置決め片を均衡させることを開示している。代替実施例においては、ヘッド組立体の長さの中間でヘッド組立体の傾き軸線に位置したピンにトルクを加える従来のトルクモータが開示されている。このピンはヘッド組立体に取り付けられ、ヘッド組立体の傾動角はトルクモータに付与される電流の強さと方向とによって決まる。
レムケの特願および本特願に開示したもののような弓状走査テープ駆動装置においては、サーボ機能とサーボ構造とは弓状データトラックと正しく整合させるためにヘッドの位置を迅速かつ正確に修正できることが必須である。レムケの特願に開示されたもののようなテープ駆動装置の欠点は、ヘッド組立体の傾動を達成させるための前述の構造はテープ駆動装置を適正に機能させるに十分な迅速性あるいは正確さでヘッド組立体の傾動位置を修正することができないことである。このため、所定長さのテープに記録しうるデータの量に限度がある。
弓状走査記録が伝統的に好まれなかった別の理由は、従来の弓状走査記録システムによって達成しうるヘッド／テープのインタフェースとトライポロジイが比較的劣るためである。例えば磁気ディスクのような剛性の記録媒体に対して、磁気記録テープは可撓性であり、ある種の制御機構が無いと、記録領域において読取り／書込みヘッドを通って進行する際、固定され、一定で、繰返し可能位置を保つことができない。固定され、一定で、繰返し可能のヘッド／テープのインタフェースはデータトラックに対する読取り／書込みヘッドの正確な整合並びにデータテープに高度の記憶密度を得る上で不可欠である。
固定され、一定で、繰返し可能のヘッド／テープの係合を得る従来の方法はテープカセット内でデータテープに長手方向にテンションを付与することであった。このため、テープの中心線に最も近いテープの幅の部分にわたっては満足のいくテープ剛性を提供する。しかしながら、この方法はテープの幅にわたって均一なテンションを付与することができず、そのため、テープの縁部は相対的に弛み状態のままである。このように、従来の弓状走査記録システムはテープの縁部近傍ではヘッド／テープの緊密なインタフェースを得ることができなかった。データテープのテンションを増加させるとテープの幅にわたってより高度の剛性と、ヘッド／テープのより大きい接触面積を提供するものの、比較的短時間でヘッドおよび（または）テープに過度の摩滅と損傷を与える。
発明の要約
従って、本発明の目的は、従来のデータテープに約１０ギガバイト以上のデータを記憶することのできる、コンパクトな設計のテープ駆動装置を提供することである。
本発明の別の目的はサーボ信号に応答して迅速かつ正確に読取り／書込みヘッドを枢動させるための、テープ駆動装置内の機構を提供することである。
本発明の別の目的はデータテープの概ね幅全体にわたり、固定され、一定で、繰返し可能なヘッド／テープのインタフェースを提供することである。
本発明の別の目的はヘッドおよびテープの摩滅を最小としたヘッド／テープの緊密なインタフェースを有するテープ駆動装置を提供することである。
本発明のさらに別の目的は製作が比較的安価となるように効率的で、清浄で、複雑でない設計のテープ駆動装置を提供することである。
本発明のこれら、およびその他の目的は４個の壁を備えたフレームとカバーとを含み、前記フレームとカバーが一緒になって８８．９ミリ（３ 1／2インチ）の形状因子を有する、データテープへ、かつそこからデータを転送する弓状走査テープ駆動装置によって達成される。前記フレームの前側壁には、磁気データテープカセットを受け入れるスロットを有する斜面が設けられている。前記フレームとカバー内には、データテープにデータを記録し、データテープからデータを再生する読取り／書込み組立体と、読取り／書込み組立体を通してデータテープを進行させるキャプスタンモータ組立体と、テープが読取り／書込み組立体を通って進行するにつれてテープを適正に位置させるようにデータテープカセットを受け取り、固定させるカセット位置決め機構とが位置している。
読取り／書込み組立体は回転する円筒形ドラムに装着された複数の磁気芯要素を有するヘッド組立体を含む。本発明の一実施例においては、読取り／書込み組立体は、ヘッド組立体の回転軸線が斜角でデータテープの平面と交差するように駆動装置のフレーム内に設けることができる。本実施例においては、ヘッド組立体の正面の面板は、芯要素をその外径部に設け、円錐形あるいは球形とすればよい。各芯要素の磁極端は面板の前部から僅かに延在するため、ヘッド組立体の回転の一部の間、磁極端は記録領域に位置したデータテープの一部と近接する。ヘッド組立体が回転するにつれて、芯要素はテープの長手方向の動に対して概ね横方向にテープ媒体上の弓状データトラックを追従する。
面板の前面の形状およびデータテープの平面中への面板の進入度はデータテープの複合曲げを提供するように正確に制御される。ある長さのデータテープが回転している面板と出合うにつれて、テープがその長さ、および幅の双方にわたって曲げられるため複合曲げが達成される。テープは二次元に曲げられるのに抵抗する結果、二方向の曲げの間の境界領域においてテープに剛性が発生し、この剛性領域はテープデータの概ね幅全体にわたって延在する。さらに、テープのこの剛性領域は、テープが記録領域を通って進行するにつれて、概ね固定され、一定で、繰返し可能の形状と離隔関係を有する。このように、複合曲げは、従来の弓状走査記録システムによって達成される以上にデータテープの幅にわたって、より良好なヘッド／テープのインタフェースを提供する。
ヘッド組立体はインサイドアウト・スピンモータに取り付けられ、かつ回転させられる。インサイドアウトスピンモータは磁気モータと、一組の固定ステータ巻線とからなる。スピンモータは、読取りおよび書込み作動の間、プリント回路盤の内部クロックを参照して一定速度で回転するように制御されたサーボである。テープ上で正確に離隔されたデータトラックを発生させるようにスピンモータの一定速度を保つことが重要である。
ヘッド組立体とインサイドアウトスピンモータのロータとは中央シャフトに取り付けられており、該シャフトは、回転式ヘッド組立体、ロータ磁石および中央シャフトの全てが一体に回転するようにベアリングハウジングによって回転可能に支持されている。ベアリングハウジングの方は、テープ駆動装置のフレームに固定されているベースマウントに枢着されている。ベースマウントは、ベアリングハウジングと、それに回転可能に取り付けられた要素とが読取り／書込み組立体の長さの概ね中間にある傾動軸線の周りで枢動できるようにするために整合した２点でベアリングハウジングを支持する。テープ駆動装置とカセットとは製作公差のため僅かな変動で製作される。従って、テープ駆動装置に記録されたデータテープは、カセットが再生されるとき芯要素に対して高くなったり、低くなったりしうる。さらに、テープ媒体がヘッド組立体を通って長手方向に動いているとき、テープはテープの全体的な進行方向に対して横方向に僅かに上下に遊動しうる。ベアリングハウジングはこれらの問題を解決するために枢動するように支持されている。サーボ機構を介して、回転軸線は書込みサイクルの間予め記録した中心線と、かつ読取りサイクルの間データトラックの中心とに対して正確に整合するように調整可能である。
回転軸線の枢動は読取り／書込み組立体の後部に設けたボイスコイルモータによって達成される。ボイスコイルモータは読取り／書込み組立体の後部分に設けた導電性巻線の単一のコイルと、前記巻線に近接してベースマウントに支持された磁石とを含む。巻線を通る電流によりコイルを上下に運動させることにより、電流の方向と大きさとに応じて中央シャフトとヘッド組立体の回転軸線を上方あるいは下方に傾動させる。サーボ機構とフィードバック信号とが、データテープに対する回転軸線の正確な整合を保つためにボイスコイルモータを通る電流を調整し、かつ制御する。
スピンモータと傾動モータとに対して制御信号を転送し、読取り／書込み組立体と該組立体に隣接して装着したプリント回路盤との間でデータを転送するためにフレックス回路を設ければよい。
【図面の簡単な説明】
本発明を図面を参照して以下説明する。
第１図は本発明によるテープ駆動装置の外側の斜視図、
第２図は内部の駆動要素を露出した本発明によるテープ駆動装置の上面図、
第３ａ図はキャプスタンモータ組立体と本発明に使用するテープカセットとの関係を示す上面図、
第３ｂ図はキャプスタンモータ組立体の代替実施例の上面図、
第４図は本発明による右側のカセット位置決め機構の拡大斜視図、
第４ａ図は本発明によるカセット位置決め機構の右側の爪の上面図、
第４ｂ図は本発明によるカセット位置決め機構の右側の爪の側面図、
第５ａ図はカセットがテープ駆動装置に挿入される際の左側および右側の爪の上面図、
第５ｂ図はテープ駆動装置内でカセットを固定する左側および右側の爪の上面図、
第６ａ図は本発明によるカセット位置決め機構の右側の板ばねの上面図、
第６ｂ図は本発明によるカセット位置決め機構の右側の板ばねの側面図、
第７図は本発明によるカセット解放機構の上面図、
第８図はテープ駆動装置のフレームに対する読取り／書込み組立体の上面図、
第９図はデータテープに対する読取り／書込み組立体の円錐形の前面の拡大斜視図、
第１０図はデータテープに対する読取り／書込み組立体の円錐形の前面の拡大上面図、
第１０ａ図はデータテープに対する読取り／書込み組立体の円錐形正面面板の拡大した断面上面図、
第１０ｂ図はデータテープに対する読取り／書込み組立体の球形の正面面板の拡大した断面上面図、
第１０ｃ図は第１０ａ図の線ｃ−ｃに沿って視た本発明による面板の図、
第１１図は本発明による読取り／書込み組立体の代替実施例の上面図、
第１１ａ図は第１１図に示す読取り／書込み組立体のヘッド組立体の断面図、
第１２図は本発明による芯要素の斜視図、
第１２ａ図は本発明による芯要素の側面図、
第１２ｂ図は本発明による芯要素の上面図、
第１３ａ図は本発明によるヘッド組立体の分解斜視図、
第１３ｂ図は本発明による面板の正面図、
第１３ｃ図は本発明による面板の断面図、
第１４ａ図は本発明による読取り／書込み組立体の斜視図、
第１４ｂ図は本発明による読取り／書込み組立体の側面図、
第１４ｃ図は本発明による読取り／書込み組立体の上面図、
第１５図は第１４ｂ図の線１５−１５に沿って視た読取り／書込み組立体の断面図、
第１６図は本発明による読取り／書込み組立体の代替実施例の断側面図、
第１７図は第１５図に示す板ばねの正面図、
第１８図は第１５図に示す符号器ディスクの正面図、
第１９図は本発明によるバイセル組立体の斜視図、
第２０図はフレックス回路を含む、本発明による読取り／書込み組立体の斜視図、
第２１図はトラックの頂部および底部におけるサーボバーストを示すデータトラックの拡大図である。
好適実施例の説明
本発明によるテープ駆動装置を第１図から第２１図までを参照して説明する。以下詳細に述べるが、本発明は一般に、幅６．１３ミリ（１／４インチ）の磁気データテープへ、かつそこからデータを転送する複数の読取り／書込みヘッドを有する８５．７５ミリ（３ 1／2インチ）の形状因子弓状走査テープ駆動装置に関する。しかしながら、本発明は各種サイズに合わせて形成でき、かつ本発明は各種の磁気テープやテープキャリヤと協働しうることが理解される。
第１図を参照すれば、長さが１５２．４ミリ（６．０インチ）、幅が１０１．６ミリ（４インチ）、高さが２５．４ミリ（１．０インチ）の８５．７５ミリ（３ 1／2インチ）形状因子を有するテープ駆動装置２０が示されている。前記駆動装置２０はダイキャストしたアルミニウムで形成するのが好ましいフレーム２２と、ステンレス鋼板から形成するのが好ましいカバー２４とを含む。フレーム２２は２個の側壁と、後壁と、前壁とを含む。前壁は、テープカセット２６（第２図）を受け入れるスロットを被覆するドア２５を含む斜面２３からなることが好ましい。ドア２５は駆動装置へ粒状物が入るのを阻止するために、カセット２６が入っていないときは閉鎖位置へばね弾圧されている。カバー２４は、該カバー２４を通してフレーム２２の側壁のねじ孔へ装入されるねじによってフレーム２２に固定しうる概ね平坦なプレートであることが好ましい。カバー２４はフレーム２２の２個の両側壁に形成された軌条中へ滑り込ませることによりフレーム２２に固定させてもよい。第２図に示すように、フレーム２２とカバー２４は一緒になって、キャプスタンモータ組立体２８、カセット位置決め機構３０および読取り／書込み組立体３２のためのハウジングを提供する。駆動装置２０はさらに、該駆動装置のための制御電子装置を有するプリント回路盤（以下「ＰＣＢ」）を含む。ＰＣＢ３４はフレーム２２の下側と上側の一部の双方に設けられている。
データテープ４４はミニカートリッジのテープカセット２６に収容することが好ましく、幅は約６．３５ミリ（１／２インチ）であることが好ましい。しかしながら、本発明は各種のデータテープやテープキャリヤと協働しうることが理解される。一旦記録されると、テープ４４はテープの全体的な運動方向に対して横方向のテープの動きを補正するためテープの頂部と底部とに未使用のテープからなる保護帯を含む。データテープの記憶容量を最大とするために、前記保護帯は０．２５ミリ（０．０１０インチ）以下であることが好ましく、そのため約５．８４ミリ（０．２３インチ）の正味使用可能幅が残る。テープ４４の長さは変動してはよいものの、約８８．５メートル（２９５フィート）である。カセットはその中で各種要素を支持し、カセットの安定性を増すための金属製底板を含む。作動時、テープ４４は供給リールから、読取り／書込み組立体３２に並置されたカセットの前面を通って移動し、巻取りリールに収納される。テープはカセット２６内のベルトによって巻取りリールと供給リールとの間を進行する。ベルトは、後述するようにキャプスタンモータ組立体によって駆動されるカセット内のホイルの周りに巻きつけられている。カセットの前面は２個の開口部２９，３１を含むことが好ましく、該開口部にはテープ４４を前進させるためのキャプスタンモータ組立体２８の一部と、データをテープ４４に、かつそこから転送するための読取り／書込み組立体３２の一部が受け入れられている。カセット２６が駆動装置から外されると、開口部３１は粒状物がデータテープ上に堆積しないようにカセット２６の前縁部にヒンジ接続されたテープシールド１３５によって通常被覆されている。カセット２６を挿入する間、右側のカートリッジガイド１３４（第４図）がテープシールド１３５と係合し、旋回させて読取り／書込みヘッドがデータテープにアクセスできるようにする。
キャプスタンモータ組立体
キャプスタンモータ組立体２８（第３ａ図および第３ｂ図）がデータテープ４４を読取り／書込み組立体３２を通して進行させるために設けられている。第３ａ図に示すように、キャプスタンモータ組立体２８はアイドラ１２２と物理的に接触したキャプスタン駆動ローラ１２０を含む。アイドラ１２２はカセット２６内のキャプスタンベルト駆動ホイル１２３と接触するようカセット２６の前面の開口部２９を通して受け入れられるのに十分小さいものである。ＰＣＢ３４によって制御される可変速モータ１２４がキャプスタンローラ１２０を回転させる。ローラ１２０はアイドラ１２２を回転させ、アイドラ１２２の方はホイル１２３を回転してテープ４４を進行させる。例えばサーチとか巻戻しのような高速作動と、書込みや再生のような低速作動の双方に対してテープ４４を駆動するよう可変速モータ１２４が設けられている。
キャプスタンモータ１２４の実際の速度を検出するために、キャプスタンモータの外周に符号器１３０が設けられている。符号器１３０の回転速度を検出するために符号器１３０に隣接してセンサ１３１が設けられている。好適実施例においては、符号器１３０は磁気印加リングでよく、センサ１３１は磁気抵抗センサでよい。このように符号器１３０の磁束変化を検出するためにセンサ１３１が設けられている。例えば光学システムのようなその他の従来の符号／センサシステムを用いてキャプスタンモータの回転速度を検出してもよい。
テープ４４を進行させるためにモータ１２４が回転する速度を正確に制御する必要がある。書込みサイクルの間、モータ１２４の速度はＰＣＢ３４に含まれた水晶振動子（図示せず）に対して比較されエラー信号を発生し、次いでエラー信号は必要に応じ従来の位相ロックループを介してキャプスタンモータ１２４の速度を修正する。このため、一定速度でデータテープ４４が記録領域を通して確実に進行するようにする。テープの一定の送り速度は、スピンモータの一定の回転速度と共に後述のように、弓状データトラックが確実に均等に離隔されるようにする。
書込みサイクルの間、均等に離隔されたデータトラックの上縁と下縁の近傍でサーボバーストが記録される。読取りサイクルの間、これらのサーボバーストは、読取り要素がテープのデータトラックと整合するようにテープが適正速度で進行しているか否かを検出するために用いられる。何らかの非整合があればエラー信号を発生させ、エラー信号は次いでキャプスタンモータ１２４の速度を修正するために用いられる。このように、テープ４４の送り速度は読取り作業と書込み作業の双方に対して正確に制御できる。
アイドラ１２２が第３ａ図で示すように矢印Ａ−Ａによって指示する方向に枢点１２５の周りを枢動するよう旋回リンク１２２Ａの一端に支持されている。キャプスタンモータ１２４、駆動ホイル１２０、センサ１３１および枢点１２５は全てモータプレート１２７に支持されており、該モータプレート１２７も矢印Ｂ−Ｂの方向に枢点１２９の周りで枢動するように設けられている。モータプレート１２７およびリンク１２２Ａが枢動できるようにすることによって枢動ホイル１２０およびアイドラ１２２の間およびアイドラ１２２とキャプスタンベルト駆動装置１２３との間の接触圧が概ね均一となるよう保証する。駆動ホイル１２０とアイドラ１２２との間、およびアイドラ１２２とキャプスタンベルト駆動装置１２３との間の適正な接触圧を保証するように捩りばね１３９がピン１２９の周りに設けられている。テープカセット２６が駆動装置２０から外されると、モータプレート１２７は捩りばね１３９により、フレーム２２に装着された停止部材１３３に対して弾圧される。
第３ｂ図に示す代替実施例においては、本発明は、カセット２６が駆動装置２０内に受け入れられるとカセット２６の下方に位置するキャプスタンモータ組立体１２６を含んでよい。本実施例においては、キャプスタンローラ１２８は可変速モータ１２４の回転軸の頂部に固定されている。カセット２６がモータ１２４によって制御される速度でテープ４４を送るように駆動装置２０内で正しく位置すると、キャプスタンローラ１２８はキャプスタンベルト駆動装置２０と物理的に接触する。そのような設計では、さもなければキャプスタン駆動モータ制御の複雑さを増し、テープ４４を進行させるためにキャプスタンモータが要する動力を増加させるアイドラの必要性を排除する。しかしながら、そのような設計では駆動装置の高さを増大させ、プリント回路盤で使用される空間を占拠する。
カセット位置決め機構
カセット位置決め機構３０（第２図および第４図）が、一旦カセット２６が駆動装置２０中へ挿入されると、カセット２６を受け入れ、正確に整合させ、適正位置でカセット２６を固定するために設けられている。前記機構３０はフレーム２２の両側壁に装着した左右のカートリッジガイドを含む。判りやすくするために、以下の説明は主として右側のカートリッジガイド１３４について行う。左側のカートリッジガイドは反対側の側壁に位置し、一実施例においては右側のガイドと対称的である。代替実施例においては、左右のカートリッジガイドは構造的に同様にしても、あるいは相違させてもよいことが理解される。しかしながら、後述のように、爪１４２と板ばね１５６の作動は左右のカートリッジガイド共同一である。第４図に示す方向についての規定を採用すると、左右のカートリッジガイドはカセット２６を駆動装置２０内においてＸＺ平面（すなわちＹ方向）、ＸＹ平面（すなわちＺ方向）およびＹＺ平面（すなわち、Ｘ方向）に適正に位置させる。
Ｙ方向にカセット２６を適正に位置させるには、カセット２６の金属製底板が停止部材１３６，１３８（第５ａ図および第５ｂ図）に当接するまで手で駆動装置２０中へ挿入される。カセットは一旦停止部材１３６，１３８と接触すると、Ｙ方向に正しく位置される。
停止部材１３６，１３８に対してカセット２６を固定し、かつその状態を保つために左右の爪が設けられている。構造的に左側の爪と類似の右側の爪１４２が第４図、第４ａ図および第４ｂ図に示されている。爪１４２はピン１４５によってカートリッジガイド１３４に回転可能に装着されており、カセット係合縁部１４６とプランジャ係合縁部１４８（第４図には示さず）とを含む。代替実施例においては、爪はフレーム２２に固定されたピンの周りで枢動する。第４ｂ図の爪１４２の側面図から判るように、以下詳細に説明するように、カセット係合縁部１４６はカセット底板２６の平面に位置し、駆動装置２０内の適所でカセットをロックする。プランジャ係合縁部１４８がカセット係合縁部１４６に隣接し、かつその下方で爪１４２に設けられプランジャ１６４（第７図）の平面に位置する。
第５ａ図と第５ｂ図とを参照すれば、左側の爪１４０と右側の爪１４２とは圧縮ばね１４４により内方に（すなわち、隣接する側壁から離れる方向に）弾圧される。代替実施例においては、圧縮ばね１４４は、爪がカートリッジガイドに回転可能に装着される場合に設けられる捩りばねによって適当に代替してもよい。カセット２６が矢印Ａの方向で駆動装置２０に挿入されると、カセットの底板２６の隅部がカセット係合縁部１４６と係合し爪１４０，１４２を外方に弾圧する。カセット２６は、該カセットの両側縁部に従来から形成されているスロット１５０とカセット係合縁部が係合するに十分深く挿入される。カセット係合縁部１４６がスロット１５０の先導縁部と出合うと、ばね１４４がカセット係合縁部１４６をスロット１５０中に圧入する。カセット係合縁部１４６がスロット１５０へ入るにつれて、縁部１４６はスロット１５０の先導縁に対して作用しカセット２６を停止部材１３６，１３８（第５ｂ図）に対して前方へ加速する。カセット係合縁部１４６は、プランジャ１６４が後述のようにスロット１５０から爪を外すまでスロット１５０に留まりカセットを駆動装置内の適所にロックし続ける。
従来のカセット位置決め機構は駆動底板の下側でローラを含んでおり、該ローラは例えばスロット１５０のようなスロット中へ上方に弾圧されることによってカセットを適正位置でロックする。そのようなローラは駆動装置の高さを増し、一般的に底板に装着されるプリント回路盤の貴重な空間の使用を要し、そのプリント回路盤はローラを受け入れるための一対の開口部を設ける必要がある。しかしながら、本発明においては、爪は駆動装置の側部に装着されるので、さもなければ使用されない空間を占拠することになる。
カセット２６をＺ方向に位置させるために、左右のカートリッジガイドは各々、カートリッジガイドと一体成形された板ばね１５６を含む。構造的に左側の板ばねと同様の右側の板ばね１５６は第４図、第６ａ図および第６ｂ図のみに示されている。板ばねには板ばね端部分１６０が形成されている。カセット２６が駆動装置２０中へ挿入されるにつれて、端部分１６０はカセット２６の両側に従来から形成されているフランジの下側と係合する。このように、左右の板ばねの双方の端部分は、カートリッジの底板の上面がカートリッジガイドに成形された位置づけパッドと接触するまでカセット２６を上方へ弾圧する。そうすれば、カセットはＺ方向に正しく位置される。左側のガイドの板ばねは、カセット２６の側部と係合しカセット２６を右側カートリッジガイドに成形された停止面に対してＸ方向に押圧するくぼみを端部分においてさらに含む。
板ばねは、例えば、マサチューセッツ州０１２０１、ピッツフィールドのゼネラルエレクトリック社（General Electric，Pittsfield，ＭＡ０１２０１）によって製造されているＷＲ１２１０タイプのような高強度プラスチックから形成することが好ましい。ＷＲ１２１０は連続的な応力下でその構造的一貫性を保つ高強度プラスチックである。このように、カセット２６が入っているためにかかる板ばねの応力は駆動装置２０の寿命中に消滅することはなく、板ばねはＸおよびＺ方向にカセット２６の正しい整合度を一貫して保つ。カセット２６の駆動装置２０への少なくとも７５００回の挿入に耐える板ばねが設けられている。ＷＲ１２１０はさらに、カートリッジを挿入したり、排出するに要する力を低減するように、カセットを駆動装置に挿入したときのカセットと板ばねとの間の摩擦を減少するために１０％のテフロンを含有する。
第７図に示すように、カセット２６は、駆動装置の前方側壁に位置したカートリッジ排出ピン１６２を押すことにより駆動装置２０から排出することができる。カートリッジ排出ピン１６２は、カセット２６の下方でフレーム２２に取り付けられたくさび１６６，１６８を含むプランジャ１６４に取り付けられている。カートリッジ排出ピン１６２が内方に押されると、くさび１６６，１６８が動き爪のプランジャ係合縁部１４８と係合することによりプランジャ係合縁部を外方に弾圧する。プランジャ係合縁部は、くさび１６６，１６８が動くにつれて、くさびが縁部１４８の種々の部分と係合するように弓状の形成することが好ましい。このため縁部１４８のいずれかの部分の、さもなければ縁部１４８とくさび１６６，１６８との間の摩擦から生じる摩耗を低減するよう作用する。
カートリッジ排出ピン１６２が押されると、くさび１６６，１６８は、隣接したカセット係合縁部１４６がスロット１５０から完全に外れるまでプランジャ係合縁部１４８を外方に動かせる。この点において、テープカセット２６は、カセット２６の前縁面に作用する排出装置１７０（第２図）によって駆動装置２０から弾圧される。排出装置１７０はカセット２６と接触する延長部１７０ａと、一旦カセットの一部が前側壁の駆動スロットから突出するとカートリッジガイドの後部と当接する面１７０ｂとを含む。前記面１７０ｂは、操作者が手で掴み、駆動装置から外すに十分駆動装置２０から離れて運動すると排出装置１７０の運動を停止する。排出装置１７０はばね１７０ｃによって弾圧され、該ばねはカセット２６が駆動装置２０中へ挿入されると圧縮される。排出装置１７０とばね１７０ｃの双方はフレーム２２内に装着された案内ロッド１７０ｄ上を摺動自在である。排出装置１７０はカセット２６の一方の側のみに作用しカセット２６を駆動装置２０から押し出す。カセット２６はカセット２６の一方の側のみに作用するので、Ｘ方向では左右のカートリッジガイドの間でカセット２６が緊密に装嵌されており、カートリッジガイドが摩擦係数が低いので、排出の間は詰まることはない。代替的に、駆動装置にカセット２６の反対側と作用する第２の排出装置用ばねを含めてもよい。
代替実施例においては、駆動装置２０はさらに、駆動装置の作動中カセット２６が排出されないようにする解放阻止装置を含めてもよい。解放阻止装置は、テープが動いている間電流を受けとるソレノイドであって、カートリッジ排出ピン１６２が外れないよう物理的に阻止するソレノイドを含めることができる。
読取り／書込み組立体
第８図から第１９図までを参照して読取り／書込み組立体３２を以下説明する。一般に、読取り／書込み組立体３２は、フレーム２２に取り付けられたベースマウント７７に枢着された駆動組立体からなる。枢動組立体はデータをデータテープ４４へ、かつそこから転送する回転ヘッド組立体３６と、ヘッド組立体３６に隣接して設けられヘッド組立体を回転させるスピンモータ４０と、スピンモータを概ね密閉するスピンモータキャップ６７と、スピンモータキャップ６７に隣接し、磁石７４と共に、ＰＣＢ３４からの制御信号に応答して枢動組立体を枢動させるボイスコイルモータコイル７２とを含む。枢動組立体はベースマウント７７に装着されたベアリングハウジング５２に枢動可能に支持されている。回転軸線４３がヘッド組立体３６の回転中心とスピンモータ４０とによって画成される。第８図に示すように、本発明の一実施例においては、読取り／書込み組立体３２は、回転軸線４３が、テープ４４の自由状態での平面に対して垂直の線に対して約２．０度の角度を形成するようにデータテープ４４の自由状態平面に対して斜めに設けられる。以下詳細に説明するように、この角度は代替的に２．０度以下あるいは以上でよい。読取り／書込み組立体３２の斜め角は判りやすくするために図では誇張して示している。
ヘッド／テープのインタフェースを設定する本発明の特徴を第９図〜第１０図および第１２図〜第１３ｃ図を特に参照して以下説明する。複数の磁気透過芯要素４６が面板１７２の外径の周りに設けられている。駆動装置２０の作動の間、例えばヘッド組立体は、テープ４４が面板を通って進むにつれて時計方向に回転するため、芯要素は記録領域４５（第２図）のデータテープ４４上の複数の弓状データトラック１１８を追従する。ヘッド組立体３６が完全に１回転する間、各芯要素４６は、芯要素がデータテープを記録、あるいは再生する記録のための進行の間１回と、芯要素とテープとの間でデータが何ら転送されない戻り進行の間１回と、計２回データテープ４４を横行する。第９図に示す実施例においては、読取り作業あるいは書込み作業はテープ４４の頂部分において開始する。しかしながら、ヘッド組立体３６は反時計方向に回転し、読取り、あるいは書込み作業はテープ４４の底部において開始しうることが理解される。
ヘッド組立体３６の前面を形成する面板１７２は球形であることが好ましく、代替的に円錐形としてもよい。このように、読取り／書込み組立体をデータテープに対して斜めに設けることにより、芯要素は、読取りあるいは書込み進行の間データテープに対して隣接し、戻り進行においてデータテープから離隔される。この設計により、記録あるいは再生の間ヘッド／テープの緊密な接触が得られ、芯要素が読取り、あるいは書込みをしていないときはテープを芯要素から離すことによりヘッド／テープの摩耗が低減される。面板１７２の球形あるいは円錐形は判りやすくするため図では誇張して示している。
第８図、第１０ａ図および第１０ｂ図とに示すように、面板１７２は約０．１３ミリ〜０．７６ミリ（０．００５〜０．０３０インチ）、最適では０．２５ミリ〜０．５１ミリ（０．０１〜０．０２０インチ）データテープの平面中へ進入することによりカセットガイド２００ｂと２００ｃとの間を通っているデータテープを押し付け、面板の一部の周りで巻きつけることが好ましい。前述のように、本実施例における読取り／書込み組立体は、回転軸線４３がデータテープの自由状態の平面に対して約２．０度である角度θを形成するように傾斜がつけられる。「データテープの自由状態の平面」とは面板の進入に作用されないときにデータテープが位置する平面を意味する。この角度に位置し、この範囲にわたってテープへ進入すると、作動状態の芯要素（すなわち、読取り／書込み進行時の芯要素）を含む面板１７２の半分はデータテープの自由状態平面に対して平行の線に対して約０．５０度の角度βを形成することが好ましい。非作動状態の芯要素を含む面板１７２の半分は自由状態のテープ軌道に対して約４．５０度の角度αを形成することが好ましい。
面板１７２のテープの平面への進入度およびα，βおよびθの角度は本発明の代替実施例においては全て変えてもよい。例えば、別の実施例においては、作動状態の芯要素を含む面板の半分はデータテープの平面に対して平行でよい（すなわち、β＝０度）。本実施例においては、角度αは約５．０度が好ましく、斜角θは約２．５０度が好ましい。別の実施例においては、αおよびβの角度は等しく、斜角θは零度である。しかしながら、本実施例においては、例えば第１１ａ図を参照して説明したシュラウド４９ａ，４９ｂのような付加的な機構を用いなくてもテープは記録および戻り進行双方の間芯要素４６と接触する。各種のその他の進入度および角度α，βおよびθを用いても、依然として本発明の範囲に入ることが理解される。
発明の背景の項で述べたように、空間中のテープの位置を固定し、また読取り／書込みヘッドとテープとの間の適当な接触圧を保証するために、読取り、あるいは書込みの間データテープ４４にテンションを加えることが必要である。カセット２６によってデータテープ４４に加えられるテンションのみではテープの縁部近傍で十分なテンションを発生させることができず、そのため従来の弓状走査記録装置では縁部近傍のヘッド／テープのインタフェースは劣悪である。
本発明はテープの概ね幅全体にわたって良好なヘッド／テープインタフェースを許容するようデータテープ４４の概ね幅全体にわたってテンションを提供するヘッド組立体の新規な構造と方向性とを含む。データテープ４４において複合曲げを発生させる面板１７２の角度と形状が提供される。データテープにおける一方の曲げは、第１０ａ図および第１０ｂ図の２０６から判るように、面板１７２の外径と出会うときのテープの幅にわたって発生する。この幅方向の曲げは、面板１７２がデータテープの自由状態の平面中へ進入することによりその幅にわたってテープを曲げることにより発生する。データテープにおける第２の曲げは第１０ｃ図の矢印２０４から判るように、面板１７２の面と接触しているテープの長さにわたる長手方向のものである。第１０ｃ図は第１０ａ図の線ｃ−ｃより視た面板１７２の図である。第１０ｃ図から視ると、円錐形の面板１７２は丸い面を有している。図示していないが、第１０ｂ図に示す球形の面板の類似の断面図は面板１７２に対する同様の丸形の面を示している。データテープ４４が面板１７２上を進行するにつれて、面板の丸形の面に適合することによって長手方向にテープに第２の曲げを形成する。テープの長手方向の曲げはテープの幅方向の曲げに対して概ね直交する。
テープは直交する二次元に曲げられるのに抵抗する結果、二種類の曲げの間の境界領域においてテープが剛性とされる。この剛性領域はデータテープの概ね幅全体にわたって延在する。テープの剛性の境界領域は、テープが記録領域４５を通って進行するにつれて概ね固定され、一定の繰返し可能形状と、空間関係を有している。従って、芯要素４６を面板１７２を通して設けテープと接触させることができる。テープは剛性の境界領域においては既知の概ね一定の空間位置に位置する。さらに、複合曲げによって達成される縁部での剛性により縁部に近いテープは芯要素に対して力を加え、芯要素によってテープに対して加えられる力と対抗する。このように、データテープの概ね幅全体にわたりヘッド／テープの緊密な接触を得ることができる。
テープの長さにわたっての長手方向の曲げ度に対するテープの幅にわたる幅方向の曲げ度の比は、テープの概ね幅全体にわたってのヘッド／テープの接触を達成するために正確に制御する必要がある。幅にわたる曲げが厳しすぎる場合、あるいは面板１７２がテープの平面に深く進入しすぎる場合、幅方向の曲げが優勢となり、テープは縁部において面板から分離する。０．２５〜０．５１ミリ（０．０１０〜０．０２０インチ）の進入は、２．０度の傾き角θと、０．５度の角度βと合わせるとテープの幅にわたっての最適なヘッド／テープの接触を提供する。この最適な接触により最大のデータ記憶を可能とし、読取り／書込みエラーの可能性を低下させる。しかしながら、前述のように、進入度と種々の角度とは変動しうる。
球形面であればテープの長さにわたる曲げ（第１０ｃ図）は面板１７２の外径部から離れた点において最も強力に形成されるため、円錐面に比して球形面を面板１７２に設けることが好ましい。この点に曲げを形成することにより、テープの２種類の曲げの間で最適の境界領域を形成する。本発明は円錐形の面板の使用を企画しているが、その実施例においては、面板／テープの係合面の円錐形の長さ全体にわたって長手方向の曲げが形成される。こうすれば、球形の面板と同程度の良好なヘッド／テープ係合をテープの幅にわたって一般に提供することはない。
面板１７２はさらに、数種の特徴を実現する丸形の縁部１７４を含んでいる。第１に、丸形の縁部は記録領域４５において面板１７２に滑らかで空気力学的に均一な遷移部分を提供するためのテープのガイドとして作用する。第２に、丸形の縁部１７４が鋭いか、あるいはなだらかであるかの程度がヘッド／テープのインタフェースに対して影響する。丸形縁部１７４に対する最適な曲率半径は１．２７〜７．６２ミリ（０．０５０〜０．３００インチ）が好ましい。丸形縁部はまたテープ４４の摩耗を低減するよう作用する。
第１３ｂ図に示すように、面板１７２の頂部には、複数の芯要素４６を受け入れる複数のスロット１８１が設けられている。面板の外周が連続して円形であるように、スロット１８１は全ての側において閉鎖されることが好ましい。芯要素４６を４個の側部で密閉することにより、テープに対する芯要素の接触に著しい影響を与えることなく、ある範囲にわたってテープの平面への面板１７２の進入度を変えることが可能である。芯要素に隣接した面板の外側部分を除去して、３個の側部のみで芯要素を囲むことにより、ヘッド／テープのインタフェースは面板の進入度の変動により敏感となる。必ずしも全てのカートリッジとテープ駆動装置が同一に作られる訳ではないので、カセット間で、かつテープ駆動装置間で、面板のデータテープへの進入度は僅かに変動する。４個の側部全てにおいて芯要素を密閉することにより面板の進入度の変動に対するより大きな公差をヘッド／テープのインターフェースに付与する。しかしながら、面板１７２は３個の側部のみで密閉してよいものと考えられる。
好適実施例においては、面板１７２はセラミック材料から形成することができるが、この材料は強度、その不活性性、高度の耐摩耗性、高度に磨かれた表面仕上を含む数々の有利な性質を提供する。代替実施例においては、面板１７２はジルコニウムのような伝導性の材料から形成すればよい。面板を接地することにより、伝導性面板はヘッド組立体に蓄積される可能性のある静電気を放散しうる。
第１１図に示す代替実施例において、ヘッド組立体３６はその前面に平坦な円形の面板１７９を備えた概ね円筒形の本体から構成することができる。本実施例においては、読取り／書込み組立体３２の回転軸線４３はデータテープ４４の面に対して垂直に位置し、円形の前面全体は記録領域４５においてデータテープ４４の平面に対して概ね平行に位置している。第８図から第１０図までに関連して前述したように、芯要素４６が円形の面板１７９の前面に設けられている。
第１１図に示す実施例の読取り／書込み組立体３２はさらに、駆動装置の作動の間テープのガイドとして作用するシュラウド４９ａ、４９ｂを含みうる。テープ４４が記録領域を進行するにつれて、テープと面板との間の負圧がテープを、読取りあるいは書込み作動している芯要素４６に向かって導き、シュラウド４９ｂが、芯要素４６が読取あるいは書込み作業の実行した後テープを円形の面板１７９から離れる方向に導く。シュラウド４９ａ、４９ｂはベースマウントから上方に延在している一対の並置アームでベースマウント４４に取り付けることが好ましい。ヘッド組立体３６が読取り／書込み組立体に装着された後、シュラウドは相互に独立して取り付ければよく、各シュラウドは円形の面板１７９の前面を通って正確な距離だけ突出するよう独立して調整可能である。好適実施例においては、シュラウド４９ｂは、テープ４４が面板１７９の曳行縁において要素４６と接触しないよう保証するために、シュラウド４９ｂはシュラウド４９ａよりも、好ましくは約０．０７６ミリ（０．００３インチ）だけテープ４４の平面へ僅かにより深く突出するようにすればよい。シュラウド４９ａと４９ｂとはさらに、第８図から第１０図までに関して説明した実施例に対しても用いることができる。
第８図から第１１ａ図までに示す実施例において、面板１７２または１７９にはヘッド組立体３６の半径方向中心を通して円筒形孔４８（第１１ａ図）と前記孔４８をヘッド組立体３６の面と連通させる傾斜した側孔５０とを形成することができる。当該技術分野で公知のように、ヘッド組立体３６が回転することによって空気を孔４８に吸入し、側孔５０を介して排出する。このように、進行しているデータテープの一部が面板１７２又は１７９と係合するにつれて、芯要素がテープを横行しデータトラック１１８を読み取り、あるいは書込む際孔４８中へ吸引された空気により面板との緊密接触状態に保たれる。
代替実施例において、データテープ４４は、テープ４４の裏側（非記録側）に対して加えられた空気あるいは流体圧によって芯要素４６に対して弾圧され、テープを円形の面板に対して押圧する。さらに、本発明は空気を吸引したり、放出するためにヘッド組立体３６内で公知の構造のタービンを含みうる。別の実施例においては、本発明は中央孔４８無しに作動しうる。ヘッド組立体は数千RPMで回転する。ベルヌーイ効果から判るように、面板の中心に対する面板の外径部において負圧が発生することによってさらにテープを吸引して面板の外径部と緊密に接触させる。
第１２図に示すように、芯要素４６は面板の表面を通って約０．０１５ミリ（０．０００６インチ）だけ突出した頂縁部分を含む。頂縁部分は、約７〜１０ミリの範囲、最適には約８ミリの曲率半径で、その長さにわたり弓形であることが好ましい。前記弓形がテープ４４と芯要素４６の双方の摩耗を低減する。第１２ａ図および第１２ｂ図から判るように、頂縁部分における芯要素４６の幅は約０．０８１ミリ（３２００マイクロインチ）であることが好ましく、またテープと芯要素の摩耗をさらに低減すべく丸くされている。公知の要領で方位記録によりデータトラックが読取り、書込みができるようにヘッドギャップ１１９を斜傾することができる。
読取り、あるいは書込み芯要素４６が、読取り、あるいは書込みがなされているデータトラック１１８と正確に整合することが極めて重要であって、従って芯要素４６とヘッドギャップ１１９とがヘッド組立体３６の回転軸線に対して正確に制御された曲率半径に位置することが重要である。このことを達成するために、芯要素４６はヘッドギャップ１１９をレーザでトリミングすればよい。前述のように、芯要素の厚さはその幅にわたり約０．０８１ミリ（３１００マイクロインチ）である。第１２ｂ図から判るように、芯要素を他方の側より一方の側でより大きい部分をレーザトリミングすることにより、ヘッドギャップの位置を、芯要素の頂部分の幅を上廻らない距離だけヘッド組立体の回転軸線へより近く、あるいはそこからより遠く動かせばよい。このように、中央軸線からのヘッドギャップ１１９の距離を正確に制御することができる。芯要素４６を仕上げるためにレーザトリミング以外の方法を用いうることが理解される。
第１３ａ図から第１３ｃ図までに示すように、芯要素４６は、面板１７２に固定するか、あるいは一体形成すればよい八角形のヘッド装着ドラム１８０の平坦な縁面に装着しうる。ヘッド装着ドラム１８０は、ヘッド組立体３６が振動することなく回転しうるようにするためレーザバランスすればよい重金属から形成することが好ましい。
第１３ａ図から第１３ｃ図までに示す実施例において、八角形のヘッド装着ドラム１８０は、８個の平坦な縁面に装着された４個の読取り用芯要素４６ａと、４個の書込み用芯要素４６ｂとを含む。読取り用要素４６ａが常に書込み用要素４６ｂに隣接するか、あるいはその逆となるように芯要素はドラム１８０の周りで交互に設けられている。本発明は代替的に、４個の芯要素４６、すなわち２個の読取り用要素４６ａと２個の書込み用要素４６ｂとを含んでもよい。本実施例においても、芯要素は交互の縁部を空白にして、八角形のヘッド装着ドラム１８０の平坦な縁面に交互に設けられている。さらに、ヘッド装着ドラム１８０は８個以上あるいは以下の面と、種々の数の芯要素４６を形成してよいことが理解される。八角形のドラム１８０の端面には円錐形の面板１７２あるいは平坦な面板１７９（第１１図に示す）が設けられている。前述のように、面板には、一旦装着ドラム１８０に固定されると、芯要素４６がスロット１８１に位置し、かつそこを通して突出するように、芯要素４６の位置に対応したスロット１８１が形成されている。面板はさらに、テープ４４に最も近い面板の外周が概ね円形となるように芯要素４６の間の空間を埋めるよう作用する。芯要素４６の間の空間が埋められない場合、ヘッド組立体が回転すると、データテープ４４が、八角形のヘッド装着ドラム１８０の２個の平坦な縁面が合流する点と度々接触することが判明した。そのような偶発的な接触はテープを痛める可能性がある。たとえ損傷をもたらさないまでも、開放した空間はテープの縁部において空気力学的不安定をもたらし、テープ縁部の０．２５ミリ（０．０１０インチ）の範囲内で記録の非繰返し性を起因する。
データトラックが書込み要素４６ａによって書き込まれた後、該トラックはエラーを調べるために読取り要素４６ａによって走査される。好適実施例においては、特定の書込み要素４６ｂがデータトラック１１８を記録すると、該トラックは次の後続の読取り要素によって走査されない。代りに、前記データトラックは、すぐ隣接する読取り要素に後続する読取り要素４６ａによって走査される。方位記録技術を用いることにより、一方のトラックからのデータが隣接するトラックに衝突することなく、書込み要素４６ｂは複数のデータトラック１１８を記録することができる。このように、最大数のデータトラックを所定長さのデータテープ内で読み取り、かつ書き込むことができる。
芯要素４６が回転している間にテープ４４が進行するにつれて、読取り要素４６ａが先に書込み要素４６ｂによって記録されたデータトラックのエラーを走査するためには（書込み後の読取り）、読取り要素のヘッドギャップが位置しているヘッド組立体３６の中心からの半径は、書込み要素のヘッドギャップが位置している半径よりも大きくなければならないことが判る。このため、データトラックが書き込まれたときから、それが読み取られたときまでテープが進行した距離を補正する。好適実施例において、データテープは、例えば毎分約９５．２５ミリ（３．７５インチ）の速度で記録領域を通って進行することができ、ヘッド組立体３６は毎分約１０，０００回回転することが好ましい。このように、トラックのピッチが約０．０１３ミリ（０．０００５インチ）であると想定すると、前述のように書込み要素４６ｂによって記録されたデータトラックを読取り要素４６ａが再追跡するためには、読取り要素のヘッドギャップと、書込み要素のヘッドギャップの外縁から回転軸線４３までの最適半径が、それぞれ約１２．８３ミリ（０．５０５００インチ）と７．７７ミリ（０．３０５９８インチ）であることが好ましい。前述のように、読取り、および書込み要素のヘッドギャップ１１９はレーザトリミングによりこれらの半径に設けられている。
さて、第１４ａ図〜第１４ｃ図および第１５図を参照すれば、ヘッド組立体３６とスピンモータ４０のロータとは、回転軸線が回転軸線４３である中央軸５２（第１５図）に装着されている。ヘッド組立体３６において中央の円筒形の孔４８を含む本発明の実施例において、円筒形孔４８の後部は軸５２の前端面によって画成されている。ヘッド組立体３６は、例えばシアノアクリレートのような接着剤によって軸５２に装着することが好ましい。ヘッド組立体３６は極低温取付け法を含むその他の従来の手段によって軸５２に装着することができるが、その場合軸５２はまず冷却され、次にヘッド組立体がその上に置かれることにより軸５２が、熱くされると拡張し極めて緊密な装嵌を達成することが理解される。
軸５２は、該軸５２、スピンモータロータ、およびヘッド組立体３６を一体に回転できるようにするために公知の要領で一対の隔置されたベアリング５５（第１５図）によってベアリングハウジング５４で読取り／書込み組立体３２の中間部分で回転可能に支持される。ベースマウント７７は一対の上方に延在したアームを含み、各アームにベアリング１個の割合いで第２の対の整合したトラニオンリング５７が前記アームに設けられている。トラニオンベアリング５７は、ベアリングハウジングから延在し、トラニオンベアリング５７を通るピン５６ａ、５６ｂを支持する。ベアリング５７とピン５６ａ、５６ｂとは下記する理由でベアリングハウジング５７と、装着された構造体とが枢動できるようにする。トラニオンピン５６ａと５６ｂとは、好ましくは回転質量の中心近傍あるいはその中心において読取り／書込み組立体３２の回転部分の長さの概ね中間に位置した傾動軸線を画成するように相互に対して整合している。トラニオンピン５６ａ、５６ｂによって画成される傾動軸線６０は読取り／書込み組立体の軸中心を通って延びる回転軸線４３と垂直方向に交差する。
本発明において、カセットがどのテープ駆動装置に記録されたかは無関係に、本発明により構成されたいずれかのテープ駆動装置においていずれかの互換性のあるカセットからデータを読み取ることができることが重要な要件である。この要件は数種の要素により複雑になる。まず、異なるテープ駆動装置で記録および再生が行われる場合、製作公差のため、テープ駆動装置間の僅かな変動でも記録されたテープカセットを、異なる駆動装置でカセットを再生している間芯要素に対して高く、あるいは低くさせることがありうる。第２に、製作公差によるテープカセット間の僅かな変動でも異なるカセットにおいてデータテープをカセット内でより高いか、あるいは低くさせることがありうる。第３に、テープがカセット内のテープガイドより狭いため、テープは記録領域においてテープの全体的な長手方向の運動方向に対して横方向に遊動しうる。
これらの理由から、データテープの記録および再生の間芯要素をデータテープに対して適正に整合できるようにするために本発明の傾動特性が提供される。第１５図から判るように、ベアリングハウジング５４と、中央軸５２と、ヘッド組立体３６と、スピンモータ４０と、スピンモータキャップ６７と、ボイスコイルモータ４２の伝導性コイル７２と、バイセル組立体７６の舌部７８（第１９図）の全てが傾動軸線６０の周りを一体に枢動するように設けられている。便宜的に、前述の構造体は集合的に枢動組立体と称する。枢動組立体はボイスコイルモータ４２によって枢動するようにされ、前記モータは枢動サーボ制御信号に応答して作動する。ボイスコイルモータ４２、枢動サーボ制御装置、およびその他の前述の枢動組立体の要素の作動は以下詳細に説明される。
第１４ａ図と第１５図とを参照して、好ましいインサイドアウトスピンモータ４０を以下説明する。スピンモータ４０は、固定積層（図示せず）に取り付けたステータ巻線６２から全体的になるインサイドアウトモータを有する１２個のスロットを備えた８極のモータであることが好ましい。積層とステータ巻線６２とは、環状の磁石構造体６４からなるロータによって囲繞されることが好ましい。磁石構造体６４は例えばサマリウムコバルトあるいはネオデミウムのような従来の磁性材料から形成すればよく、モータ用のロータ片を形成する複数の北−南極対を含むことができる。軸５２の後端に向かって位置したディスク部分は軸５２の残りの部分より大きい半径を有し、磁石構造体６４は、読取り／書込み組立体３２の後部分と対面するディスク６６の面においてディスク６６の外径部に装着されることが好ましい。このように、当該技術分野において公知のように、巻き線６２を介して電流が転流することにより磁石構造体６４を回転させることにより軸５２を回転させる。
積層６３とステータ巻線６２とはスピンモータキャップ６７の内後面に固定されることが好ましく、スピンモータキャップ６７は読取り／書込み組立体３２の後部分においてベアリングハウジング５４に固定されている。スピンモータキャップ６７はベアリングハウジング５４に固定されて、枢動組立体の他の要素と共に傾動軸線６０の周りを枢動するが回転しない。磁石構造体６４を備えたディスク部分６６がステータ巻線６２に対して並置されたスピンモータキャップ６７に受け入れられる。インサイドアウトスピンモータ設計により積層をスピンモータキャップ６７の内後面に固定させることができる。スピンモータキャップ６７の方向は、以下詳細に説明するように、ボイスコイルモータを枢動組立体の後部に有利に位置できるようにする。好適実施例においては、スピンモータキャップはアルミニウムから構成することができる。しかしながら、キャップを通して進入するスピンモータ４０からの磁束の量を低減するためにキャップ６７は従来の低炭素鋼から構成することも考えられる。
本発明は代替的にスピンモータキャップ６７を用いずに作動することも可能である。第１６図に示す実施例においては、軸５２を長くし、スピンモータ４０を前記軸５２のより大きい半径のディスク部分６６の前方に設けることができる。積層と巻線６２とをベアリングハウジング５４に固定し、該積層と巻線６２とがベアリングハウジング５４に対して枢動するが回転しないようにできる。読取り／書込み組立体３２の前方部分に面するディスク６６の面における該ディスク６６の外径部に装着することにより、磁石構造体６４が積層と巻線６２を囲繞する。
第１５図と第１７図とに示すように、好適なインサイドアウトスピンモータ４０はさらに、軸５２に装着された導電体７０と物理的に接触した板ばね６８を含みうる。導電体７０は、例えばグラファイトのような導電体から形成される。スピンモータ４０のロータが回転するにつれて、モータの作動や制御に干渉するか、あるいはテープへ、あるいはそこから読取りや、書込みを行っている間にエラーを誘発する静電気がモータに蓄積する可能性がある。このために、導線（図示せず）を介してフレーム２２に接地した板ばね６８を設けて静電気が放電できるようにする。導電体７０は、軸５２に固定するために該軸５２の後端面にあるねじ孔に受け入れられるねじ付き断面を有することが好ましい。
データテープ上でデータトラックが均等離隔されるようにスピンモータが極めて一定の速度で回転するよう制御されうることが重要である。従って、スピンモータ４０はさらにヘッド組立体の回転位置を提供し、スピンモータ４０の回転速度を検出する符号器ディスク７１を含むことができる。符号器ディスク７１は概ね平坦で、第１８図に示すように、各々約０．０７６ミリ（０．００３インチ）の幅を有し、外径部の周りに設けた複数の微細に切除したスロットを含む。スロットはディスク７１の全周の周りを延在し、スロットの形成されていない位置７３を除いて均等離隔されている。スロット７１を含む符号器ディスク７１の外径部はベアリングハウジング５４に固定された光学センサ７５に受け入れられている。
符号器ディスク７１はスピンモータ４０とヘッド組立体３６と共に回転し、位置７３が光学センサ７５を通過する毎に、信号が発生し、ＰＣＢ３４の電子制御回路に送られる。ＰＣＢ３４はこの信号によりデータテープ４４に対するヘッド組立体３６上の芯要素の回転位置を識別することができる。
さらに、光学センサ７５は、該光学センサ７５が各スロットを通る光線を検出する結果、各スロットの通過に対して別の信号を発生させＰＣＢ３４へ送る。このように、各回転に対する、あるいは一回転の一部に対する回転速度をＰＣＢ３４が識別することができる。符号器ディスク７１と光学センサ７５とにより検出されるスピンモータ４０の実際の回転速度は読取りおよび書込みサイクルの双方に対してＰＣＢ３４の水晶振動子に対して基準を合わされ閉鎖ループサーボシステムを提供する。このシステムがスピンモータが一定の回転速度で確実に回転するようにし、キャプスタンモータサーボシステムと共に、書込みがなされたときはデータトラックが確実に均等離隔され、読出しが行われたときはヘッドが確実にデータトラックと整合するようにする。
従来のミニカートリッジにおいて１０ギガバイトまでのデータを記憶するための弓状走査テープ駆動装置を提供する上での主な問題はサーボ機能とサーボ構造とが弓状データトラック上で芯要素４６と迅速かつ正確に整合できねばならぬことであった。第１４図と第１５図とに示す実施例に示すように、読取り／書込み組立体３２の後部分においてスピンモータキャップ６７に隣接してボイスコイルモータ４２を位置させることが好ましい。発明の背景の項に述べたように、データテープ４４での弓状データトラックに対する芯要素４６の整合が、テープ進行の長手方向に対して横方向のデータテープの垂直方向運動によって阻害されないことが極めて重要である。このため、本発明は書込みサイクルの間はデータテープ４４の予め記録した中心線と、読取りサイクルの間は記録されたデータトラックの中心線と回転軸線４３を整合させるように枢動組立体を頻繁かつ正確に調整するボイスコイルモータ４２についての新規な設計を開示している。
ボイスコイルモータ４２はスピンモータキャップ６７の後面に装着された巻線７２の単一コイルと、フレーム２２から延在するポストに固定された磁石７４とを含むことが好ましい。傾動軸線６０から最も速く離れている、駆動装置の最後方部分にボイスコイルモータを設けることにより、比較的小さい力であっても枢動組立体を適正に調整された位置まで急速に枢動させるに十分である。巻線７２は電流が転流すると、巻線７２を通る電流の方向に応じて上方あるいは下方にはじかれるように、図示のように磁石７４に対して方向づけられている。後述のように、巻線７２を通る電流の強度と方向とは、読取りの間は読取り要素４６ａからのサーボ信号に、書込みの間は記憶されている中心線の値に、かつバイセル組立体７６からのフィードバック信号に応答して調整される。これらの信号は磁石７４に対する巻線７２の位置、従ってデータテープ４４に対する回転軸線４３の位置を制御する。
第１６図に示す本発明の代替実施例は、傾動軸線６０の後方でベアリングハウジング５４の各側に隣接して設けられたボイスコイルモータ９２ａ、９２ｂからなる傾動モータ構造体９１を含む。ボイスコイルモータ９２ａはベアリングハウジング５４に装着された巻線９４ａと、フレーム２２から延在するポストに固定された磁石９６ａとを含む。前述のように、巻線９４ａは、巻線９４ａを通して電流が転流すると、巻線９４ａがそこを通る電流の方向と強度とに応じて上方あるいは下方にある程度はじかれるように磁石９６ａに対して方向づけられている。ボイスコイルモータ９２ｂは同一構造であり、前述のボイスコイルモータ９２ａと対称形である。ボイスコイルモータ９２ａの物性、およびそこを通る電流はボイスコイルモータ９２ｂの物性と、そこを通る電流と概ね同じであるべきである。前記物性あるいは相対的電流の差により一方のモータが他方のモータよりも大きい斥力を発生させることにより枢動組立体を傾動軸線６０の周りで回転させる回転トルクを発生させる。ボイスコイルモータ９２ａと９２ｂとは共に、回転軸線４３をデータテープ４４と適正に整合させるように枢動組立体を枢動させるように作用する。第１４図および第１５図に示すボイスコイルモータ４２と比較して、傾動モータ構造体９１は枢動組立体を枢動させるより大きい力を発生させる必要がある。このことは、傾動モータ構造体９１が傾動軸線により近く位置しているためいえることである。
ボイスコイルモータ４２に送られるサーボ信号の高周波数のために、枢動組立体の傾動角は回転軸線４３を比較的ゆっくりと動いているデータテープ４４に対して適正に整合させるために常に調整される。枢動組立体の運動の全範囲に対して、ボイスコイルモータ４２がサーボ信号に応答して枢動組立体を枢動させる量は次の後続のサーボ信号を受け取る前は極めて僅かである。
第１９図に示すように、本発明はさらに、回転軸線４３の傾動角を検出するバイセル組立体７６を含みうる。バイセル組立体７６は舌部７８とバイセル８０とを含む。舌部７８はスピンモータキャップ６８と枢動するためにスピンモータキャップ６７の後面に装着されている。バイセル８０は読取り／書込み組立体の基部７７の頂部に装着され、舌部７８を受け入れるギャップ８２を含み、該ギャップはギャップ面８４ａ、８４ｂによって画成される。ギャップ面８４ａは、反対側のギャップ面８４ｂに設けられたセンサ８８を照射する、光線ビームをギャップ８２を横切って放射する光源８６を含むことが好ましい。センサ８８はダイオード８１ａと８１ｂとを含み、ダイオード８１ａをダイオード８１ｂの上方に設けている。舌部７８には、光線ビームが通過する孔９０が設けられている。
回転軸線４３が水平方向に整合すると、ダイオード８１ａ、８１ｂが均等量の光線を入射させるように孔９０がギャップ８２に位置される。しかしながら、例えば、回転軸線４３が駆動装置の前面において水平方向より下方に来るとすれば、孔９０は、ダイオード８１ａがダイオード８１ｂよりも大量の光線を入射させるようにギャップ８２に位置される。傾動角が大きければ大きいほど、ダイオード８１ｂに対してダイオード８１ａに入射される光線の量の差は大きい。ダイオード８１ａと８１ｂとは、それらに入射される光線の量に基く電圧を発生させる従来のフォトトランジスタであることが好ましい。ダイオード８１ａおよび８１ｂから発生する電圧は増幅され、比較される。いずれのダイオードがより大きく入射しているか、その大きさの程度を示す信号がＰＣＢ３４に送られる。この信号は枢動組立体の実際の傾動角を示す。
傾動角を修正するためには、バイセル組立体７６からの実際の傾動角は閉鎖ループサーボ機能における予測傾動角と比較される。実際の傾動角と予測傾動角との間の差が零に低減されるまで実際の傾動角はボイスコイルモータ４２によって修正される。この過程は頻繁に起り、実際の傾動角は予測傾動角を適合するように常に調整される。予測傾動角は、後述のように読取りサイクルよりも書込みサイクルに対して異って識別される。
書込みサイクルの間に予測傾動角を検出するために、カセット２６がまず駆動装置２０中へ挿入されると、テープ４４はその開始点あるいは終点まで巻き上げられる。この用途に対して作られたミニカートリッジは、テープの始点あるいは終点でテープ製造業者によって書き込まれた予め記録の中心線が作られている。次いで、回転軸線４３がこの予め記録した中心線に対して整合される。一旦整合されると、バイセル組立体７６で検出された傾動角信号が前述のように取得され、一時的な記憶装置に記憶される。この値が全体の書き込みサイクルに対する予測傾動角である。書込みサイクルの間、実際の傾動角はこの値と比較され、想定角と実際角との差が零となるまで傾動モータ構造体は枢動組立体を調整する。書込みサイクルにおける予測傾動角は既知の一定値であるので、実際の傾動角は常に予測と同じであるべきである。しかしながら、枢動組立体の質量、すなわち外部の振動と衝撃は実際の傾動角に影響しうる。従って、バイセル組立体と制御回路とは書込みサイクルの間作動し、実際の傾動角を度々検出し、必要に応じ修正する。
前述の特徴により、データテープ４４に書き込まれたデータトラックは、データテープの瞬間的な垂直位置とは無関係に、テープの始点あるいは終点の予め記録した中心線と整合する。前述のように、データテープは記録領域を通るにつれて僅かな距離を上下に動きうる。しかしながら、データテープは書き込まれたデータトラックがデータテープの使用可能な記録幅を越えては開始あるいは終了する程上下には動きえない。
読取りサイクルの間予測傾動角を検出するために、後述のように読取り要素４６ａにおいてサーボ信号が発生し、それからデータトラックの中心線を検出することができる。この値は、実際の傾動角が比較される予測傾動角として用いられる。読取りサイクルにおいては、予測傾動角は変動し、バイセル組立体と制御回路とが予測傾動角と適合させるために実際の傾動角を頻繁に検出し、修正するために用いられる。
本発明の好適実施例においては、スピンモータロータがまず軸５２に組み付けられる。次に軸はベアリングハウジングにおいてスピン軸線ベアリング５５を通される。その後、ヘッドドラム１８０が組み立てられ、軸５２に設けられる。一旦双方の要素が軸５２に固定されると、芯要素４６がドラムに固定され、かつ回転ドラム１８０の中心から正確な半径方向距離に位置するようにレーザトリミングされる。次に面板が固定される。この構成法は芯要素を正確に位置させて読取り／書込み組立体を形成する最も容易な方法を提供する。しかしながら、駆動装置の要素は種々の組合わせで全体に組み立てることができ、かつ芯要素は軸５２にヘッドドラム１８０を位置する前にレーザトリミングできることが理解される。
フレックス回路
第２０図に示すように、本発明は３個の別個のフレックス回路を含みうる。ＰＣＢ３４と読取り／書込み増幅器１１０の間、および増幅器１１０と変圧器組立体１０２との間でデータ信号を転送するためにデータフレックス回路１００が設けられている。変圧器組立体の方は芯要素４６へ、かつそこからデータ信号を転送する。本発明は、本発明の譲受人が所有し、本明細書に参考のために明白に組み入れてある米国特許第          号に記載され、かつ請求されている。しかしながら、変圧器１０２は、データフレックス回路１００と適当な読取り、あるいは書込み芯要素４６の間での電気データ信号の転送を行うために、本発明に種々の公知の物理的形態で設けることができる。
第２０図に示すように、読取り／書込み増幅器１１０がベアリングハウジング５４の上側の平坦面５４ａに取り付けられている。データフレックス回路１００は一端で、変圧器１０２の固定部分のワイヤ端子に取り付けられている。変圧器１０２の固定部分から、フレックス回路１００は面５４ａの読取り／書込み増幅器に接続されている。読取り／書込み増幅器１１０を変圧器１０２に対して物理的に近接した関係で設けることが有利である。前記面５４ａから、フレックス回路がＰＣＢ３４に電気的に接続される。可撓性を増し、かつフレックス回路によって枢動組立体に加えられるトルクを最小とすることによりボイスコイルモータによる枢動組立体への干渉を最小とするためにＰＣＢ３４と増幅器１１０との間でフレックス回路１００にＳ字形曲線が設けられている。
ノイズによる歪みの可能性を排除するために、芯要素への、かつそこからのデータ信号をスピンモータ４０およびボイスコイルモータ４２への信号や動力から遮断することが望ましい。従って、本発明はデータフレックス回路１００からは分離したスピンモータ／ボイスコイルフレックス回路１８４を含む。スピンモータ／ボイスコイルフレックス回路１８４はＰＣＢ３４からスピンモータ４０、符号器センサ７５、およびボイスコイルモータ４２へ動力信号を転送するために設けられている。フレックス回路１８４はさらに、符号器センサ７５からＰＣＢ３４へフィードバック信号を転送する。
フレックス回路１８４はフレーム２２の頂側のＰＣＢ３４の部分から符号器センサ７５に隣接して装着された棚１８５まで延在している。そこからフレックス回路は分割され、動力と信号とをスピンモータ４０に、動力をボイスコイル４２に転送する。代替実施例においては、スピンモータ／ボイスコイルフレックス回路１８４とにおける動力とフィードバック信号とはフィードバック信号から動力信号を遮断するように細分されることによりフィードバック信号におけるノイズの干渉可能性を排除することができる。
バイセル組立体の光源に動力を供給し、ダイオード８１ａ、８１ｂからの信号をＰＣＢ３４に転送するために第３のフレックス回路である、バイセルフレックス回路１８６が設けられている。
芯要素整合サーボ機能
テープ４４の弓状データトラック１１８に対する芯要素４６の整合は極めて重要であるので、本発明は書込み、あるいは再生しつつあるデータトラック１１８に対する芯要素４６の位置を度々モニタするための数個の機能と信号とを含む。前述のように、書込みサイクルの間、データテープ４４に対する書込み要素の位置がＰＣＢ３４の水晶発振子と、テープの始点および終点にある予め記録した中心線とによって検出される。水晶発振子は進行しているテープの速度とスピンモータの回転速度とを検出し、予め記録した中心線はデータトラックが記録されているヘッド組立体の傾動角を検出する。
しかしながら、一方のテープ駆動装置において書き込んだデータテープを別のテープ駆動装置で再生できるようにするために、読取りサイクルの間データトラック１１８に対する芯要素４６の位置が読取り要素４６ａにおいてテープから発生したサーボ信号によって検出される。すなわち、もしデータテープ４４が余り速く、あるいは遅く進行しているため芯要素４６がデータトラック１１８の前方あるいは後方に来る場合、進行しているテープの速度はキャプスタンモータ１２４の速度を修正することにより増減される。同様に、データテープが横方向あるいは垂直方向に整合されていない場合、枢動組立体の傾動角はボイスコイルモータ４２の巻線７２の位置を調整することにより修正される。
スピンモータの回転速度、進行しているテープの速度および（または）枢動組立体の傾動角を調整するために用いることのできるサーボ信号を読取り要素４６ａで発生させるために各種の公知のサーボ技術を用いることができる。その権利が一部本発明の譲受人によって所有され、参考のために本特願に明白に組み込まれている、レムケ（Lemke）への米国特願第０７／８９８，９２６号に教示されているように、サーボ信号を発生させる一技術はデータ１１９（第２１図）の上下でデータトラック１１８の始点（頂部）と終点（底部）とにおいてサーボバースト１１７を含むことである。隣接するトラックのサーボバーストは周波数が異なる。このように、読取り要素４６ａがデータトラック１１８上で適正に整合されると、読取り要素４６ａによって検出されるトラックの頂部と底部のサーボバーストの周波数は同じである。しかしながら、もし傾動角あるいはヘッド組立体の回転速度が、テープ４４を横切って読取り要素４６ａによって追跡される弓状軌道が走査の間データトラック１１８と適正に整合されないようなものである場合、走査の始点におけるサーボバーストのサンプリングは走査の終点におけるサーボバーストのサンプリングと異なり、従って非整合を示す。トラックの頂部と底部におけるサーボバーストが相違する程度はどの程度の修正が必要であるかを示す。さらに、トラックの頂部と底部とにおけるサーボバーストのサンプリングによりデータトラックの中心線を識別できるようにし、これが前述のように予測傾動角の識別に使用される。このため、符号器ディスクとバイセル組立体とによって検出されるスピンモータの実際の回転速度および（または）実際の傾動角を調整することができる。
代替的に、データトラックアドレスを用いることによってサーボ信号を発生させることができる。各データトラック１１８はその特定のトラック位置を識別する独特のトラックアドレスを有している。当該技術分野において公知のように、各データトラック１１８のトラックアドレスのレーザの有意のビットをサンプリングして読取り要素４６ａにおいてサーボ信号を発生させ枢動組立体の傾動角および（または）スピンモータの回転速度を調整することができる。
本発明を詳細に説明してきたが、本発明は本明細書に開示の実施例に限定されないことを理解すべきである。ここまで説明し、請求の範囲によって規定される本発明の精神あるいは範囲から逸脱することなく、当該技術分野の専門家には各種の変更、代替、修正が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１１】
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【図１１ａ】
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【図１２】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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