DE19913382A1 - Mehrkanaliges Magnetbandsystem mit einem optischen Spur-Servo - Google Patents

Mehrkanaliges Magnetbandsystem mit einem optischen Spur-Servo

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Abstract

Ein magnetisches Speichermedium, das auf einer vorderen Hauptoberfläche eines Bandsubstrats ausgebildet ist, definiert eine Vielzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Daten-Aufzeichnungs und -Wiedergabe-Spuren, wobei jede Spur eine nominale seitliche Position bezüglich der anderen Spuren besitzt, während auf der hinteren Hauptoberfläche des Bandes eine vorbestimmte, optisch realisierte Servomusterspur definiert ist, die dazu dient, eine seitliche Verschiebung des Bandes aus der nominalen Seitenposition der Spur während der Bandbewegung über einen Lese/Schreib-Kopf anzuzeigen. Auch wird ein magnetisches Band-Aufzeichnungs- und -Wiedergabe-System beschrieben, welches das magnetische Speichermedium verwendet.

Description

Bezugnahme auf zugehörige Anmeldungen
Die vorliegende Erfindung steht in Beziehung zu der in den USA am gleichen Tag ein­ gereichten Patentanmeldung mit dem Titel "Dual-Actuator Pivoting Lever Tape Head Positioner", entsprechend der deutschen Patentanmeldung 199 13 384.0, deren Offen­ barungsgehalt hier durch Bezugnahme mit aufgenommen wird.
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Magnetbandaufzeichnung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein mehrkanaliges Magnetband-Aufzeichnungssystem, bei dem ein optisches Spur-Servo verwendet wird, um seitliche Bandbewegungen und seitliche Spurbewegungen zu erfassen und zu korrigieren, wenn das Band in Längs­ richtung über eine Kopf-Übertrager-Baueinheit gezogen wird.
Hintergrund der Erfindung
Die digitale Bandaufzeichnung bleibt eine entwicklungsfähige Lösung zum Speichern von sehr großen Datenmengen. Herkömmlicherweise werden wenigstens zwei Wege beschritten, um digitale Information auf ein magnetisches Aufzeichnungsband aufzu­ zeichnen. Eine Lösungsmöglichkeit basiert darauf, daß das Band an einer rotierenden Kopfstruktur vorbeigezogen wird, die Verwenderinformation aufzeichnet und von dis­ kontinuierlichen quer verlaufenden Spuren wiedergibt. Interaktive Servosysteme wer­ den verwendet, um die Rotation der Kopfstruktur mit der Vorwärtsbewegung des Ban­ des zu synchronisieren. Eine andere Lösungsmöglichkeit besteht darin, das Band über einen nicht rotierenden Kopf mit einer beträchtlichen linearen Geschwindigkeit hinweg zu ziehen. Diese Lösungsmöglichkeit wird manchmal als lineare "Streaming"-Bandauf­ zeichnung und -Wiedergabe bezeichnet.
Eine zunehmende Datenspeicherkapazität und Wiedergewinnungsmöglichkeit werden bei allen handelsüblichen und entwicklungsfähigen Massenspeicher-Vorrichtungen und -Me­ dien gefordert. Im Fall der linearen Bandaufzeichnung besteht ein populärer Trend zu Mehrkopf-Mehrkanal-Festkopfstrukturen mit schmaleren Aufzeichnungsspalten und Spurbreiten, so daß viele lineare Spuren auf einem Bandmedium mit vorbestimmter Breite, beispielsweise 1,27 cm (0,5 Inch) Breite erzielt werden können. Auch werden die Bandsubstrate dünner gemacht, was zunehmende Bandlänge in Spulenpackungen mit kleinem Durchmesser möglich macht.
Wegen einer relativ hohen linearen Bandgeschwindigkeit und weil die Bandsubstrate weiterhin dünner und dünner gemacht werden, hat es sich als hoch problematisch er­ wiesen, ein Band an einer Bandkopfstruktur längs eines genauen, sich nicht ändernden linearen Weges vorbei zu ziehen. Ein Fehlerphänomen ist als "seitliche Bandbewe­ gung" (LTM) bekannt. Die seitliche Bandbewegung ist eine Hauptquelle von Spurfeh­ lern bei der linearen Bandaufzeichnung. Ein Versuch, die auf seitlicher Bandbewegung beruhenden Spurfehler zu minimieren, besteht darin, eine mehrere Walzen umfassen­ de Bandführungsstruktur vorzusehen, wie sie in der US-Patentschrift 5,414,585 mit dem Titel "Rotating Tape Edge Guide" beschrieben ist, deren Offenbarungsgehalt hier durch Bezugnahme mit aufgenommen wird. Es hat sich zwar gezeigt, daß diese Vor­ gehensweise eine entwicklungsfähige, auf einer Steuerung (open loop) beruhende Lö­ sung des Problems der seitlichen Bandbewegung ist, doch können mit dem Einsatz von neuen Kopftechnologien, wie z. B. von magnetoresistiven Leseköpfen, und neuen Aufzeichnungsmedien mit höherer Koerzitivkraft die Spurbreiten sehr klein werden und es können viele zusätzliche Spuren auf dem Band definiert werden. Unglücklicherwei­ se ist die seitliche Bandbewegung hier ein begrenzender Faktor und ab einer gewissen Spurbreitenabmessung und Spurdichte ist es nicht möglich, dem Band genau genug zu folgen, um ein zuverlässiges Verhalten zu erzielen.
Eine Lösung zur Korrektur der seitlichen Bandbewegung besteht darin, magnetische Servospuren auf dem Band aufzuzeichnen oder voraufzuzeichnen, bevor es den Ver­ wender erreicht. Diese Bänder sind als "vorformatierte" Bänder bekannt, und der Schritt, genaue Servospuren auf das Band aufzuzeichnen ist sowohl zeitraubend als auch kostspielig. Beispiele von Bandsystemen, die vorformatierte Bänder verwenden, sind in der US-Patentschrift 5,432,652 mit dem Titel "Servo and Data Format for Ma­ gnetic Tape Having Plural Space-Apart Servo Areas Interleaved with Data Track Areas Having Serpentine Track Scanning Using Any One of a Plurality of Number of Concur­ rently Accessed Tracks" beschrieben. Ein weiteres Beispiel wird durch die US-Pa­ tentschrift 5,675,448 mit dem Titel "Track Pitch Error Compensation System for Data Cartridge Tape Drives" gegeben.
Sobald man sich entschieden hat, getrennte magnetische Servospuren oder in die ma­ gnetischen Verwenderdaten Spuren eingebettete Servoinformation, die auf das Band aufgezeichnet sind, zu verwenden, muß ein geeigneter Grobpositions/Feinpositi­ ons-Betätigungsmechanismus zum Bandlaufwerk hinzugefügt werden. Ein Beispiel für eine Schrittmotor/Schwingspulen-Betätigungsvorrichtung ist in der US-Patentschrift 5,280,402 mit dem Titel "Combined Stepper Motor and Voice Coil Head Positioning Apparatus" beschrieben.
Optische Servospuren wurden bei Floppy-Disks vorgesehen. Ein Beispiel für eine Floppy-Disk und ein kompatibles Laufwerk wird in der US-Patentschrift 5,065,387 mit dem Titel "Method and Apparatus for Generating Tracking Error Signals by Means of an Optical Servo System" beschrieben, deren Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme hier mit aufgenommen wird.
Zwar haben diese bekannten Verfahren und Lösungsversuche im Bereich ihrer beab­ sichtigten Anwendungs- und Einsatzmöglichkeiten gearbeitet, doch fehlten Verbesse­ rungen und Vereinfachungen bezüglich des Mediums und der Antriebsvorrichtung. Somit besteht ein bisher nicht befriedigter Bedarf für ein digitales Mehrspur-Mehrka­ nal-Band-Streaming-System, das die Einschränkungen und Nachteile der bekannten Lö­ sungsversuche überwindet.
Zusammenfassung der Erfindung und Ziele
Ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Band-Aufzeichnungssystem und ein Aufzeichnungsband mit einem optischen Servomuster zu schaffen, um eine Korrektur der seitlichen Bandbewegung in einer Weise zu ermöglichen, die die Be­ schränkungen und Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung besitzt ein lineares Magnet­ bandmedium eine erste Oberfläche, die durch eine seitlich positionierbare, mehrere Köpfe umfassende, magnetische Lese/Schreib-Übertrager-Baueinheit zugänglich ist, sowie eine zweite Oberfläche, die durch eine optische Servo-Übertrager-Baueinheit zugänglich ist, die physikalisch mit der magnetischen Lese/Schreib-Übertrager-Bau­ einheit gekoppelt ist. Eine Vielzahl von linearen Datenspuren wird auf der ersten Oberfläche definiert. Jede lineare Spur ermöglicht die Speicherung von magnetischen Datenmustern, die durch einen Kopf des magnetischen Lese/Schreib-Übertragers ge­ schrieben werden, der durch eine Kopf-Seitenpositioniereinrichtung dort positioniert und gehalten wird. Eine Vielzahl von sich linear erstreckenden Servomitteln wird auf der zweiten Oberfläche ausgebildet und vom optischen Servo-Übertrager gelesen, der ein Servo-Rückkopplungssignal erzeugt, um dann, wenn eine seitliche Bandbewegung auftritt, es dem magnetischen Lese/Schreib-Übertrager zu ermöglichen, den Spuren zu folgen, wenn das Bandmedium linear über den Übertrager gezogen wird.
Diese und andere Ziele, Aspekte, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich genauer aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungs­ formen, die in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung erläutert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine isometrische, stark schematisierte Struktur- und elektrische Block­ darstellung eines mehrkanaligen Magnetband-Aufzeichnungssystems, bei dem ein optischer Spur-Servo verwendet wird, um gemäß den Prin­ zipien der vorliegenden Erfindung eine seitliche Bandbewegung zu er­ fassen und für ihren Ausgleich zu sorgen,
Fig. 2 eine stark schematisierte, vergrößerte Seiten- und Querschnittsansicht einer magnetisch/optischen Kopfbaueinheit, wie sie bei dem Band-Au­ fzeichnungssystem der Fig. 1 Verwendung findet,
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer ersten Hauptoberfläche eines Aufzeichnungsbandes, bei dem die Prinzipien der vorliegenden Erfin­ dung zum Einsatz kommen, wobei eine Vielzahl von linearen Aufzeich­ nungsspuren dargestellt ist,
Fig. 4 eine schematische Seiten- und Querschnittsansicht eines herkömmli­ chen magnetischen Aufzeichnungsbandes,
Fig. 4a eine schematische Seiten- und Querschnittsansicht des neuen Auf­ zeichnungsbandes aus Fig. 3, wobei eine erste Hauptoberfläche darge­ stellt ist, die ein magnetisches Aufzeichnungsmedium aufweist, und eine zweite Hauptoberfläche, die ein optisches Servomuster gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufweist,
Fig. 5 eine vergrößerte schematische Vorderansicht des Aufzeichnungsbandes aus Fig. 4a, die das fortschreitende Entfernen verschiedener Schichten hiervon wiedergibt,
Fig. 6 eine schematische Seitenansicht eines optischen Servomusters, das auf der zweiten Hauptoberfläche des Aufzeichnungsbandes aus Fig. 4a als Reihe von linearen optisch reflektierenden Servospuren ausgebildet ist,
Fig. 7 ein Flußdiagramm, das die Arbeitsweise des optischen Spurfolgeservos unter Verwendung des Servomusters aus Fig. 6 wiedergibt, um es dem Kopf zu ermöglichen, seitlichen Bandbewegungen während des Band­ betriebes des Systems aus Fig. 1 zu folgen,
Fig. 8A eine schematische Seitenansicht eines anderen optischen Servomu­ sters, das auf der zweiten Hauptoberfläche des Aufzeichnungsbandes aus Fig. 4a ausgebildet ist,
Fig. 8B eine grafische Darstellung von elektrischen Servosignalen, die von ei­ nem optischen Servokopf der Baueinheit aus Fig. 1 während des Abta­ stens eines der linearen Servomuster erzeugt werden, wie es in Fig. 8A dargestellt ist,
Fig. 9 ein Flußdiagramm, das die Arbeitsweise des optischen Spurfolgeservos unter Verwendung des Servomusters aus Fig. 8A zeigt, das es dem Kopf ermöglicht, seitlichen Bandbewegungen während des Bandbetrie­ bes des Systems aus Fig. 1 zu folgen,
Fig. 10A eine schematische Seitenansicht eines weiteren optischen Servomu­ sters, das auf der zweiten Hauptoberfläche des Aufzeichnungsbandes aus Fig. 4a ausgebildet ist,
Fig. 10B eine grafische Darstellung der elektrischen Servosignale, die von einem optischen Servokopf der Baueinheit aus Fig. 1 während des Abtastens des Musters aus Fig. 10A über eine lineare Spur während des Bandbe­ triebes erzeugt werden, und
Fig. 11 ein Flußdiagramm, das die Arbeitsweise des optischen Spurfolgeservos unter Verwendung des Servomusters aus Fig. 10A wiedergibt, das es dem Kopf ermöglicht, während des Bandbetriebes des Systems aus Fig. 1 seitlichen Bandbewegungen zu folgen.
Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Wie man zunächst der Fig. 1 entnimmt, wird ein magnetisches Aufzeichnungsband 100 durch einen Band-Laufwerksmechanismus 110 von einer Zuführspule zu einer (nicht dargestellten) Aufnahmespule längs eines nominellen linearen Bandpfades gezogen, der durch den Pfeil TP angedeutet ist. Das Band 100 wird mit einer beträchtlichen li­ nearen Relativgeschwindigkeit, wie z. B. 3,8 m/s (150 Inch/s) bewegt. Wegen dieser hohen Relativgeschwindigkeit und des Kontaktes zwischen dem Band 100 und den mechanischen Bandführungs- und Kopfelementen des Bandlaufwerkes 110 hat die li­ neare Bewegung des Bandes 100 längs des nominalen Bandpfades TP gewisse uner­ wünschte zusätzliche Bandbewegungen zur Folge, von denen die wichtigste eine seit­ liche Bandbewegung bzw. Bewegung quer zum nominalen Bandpfad ist, und durch den Pfeil LTM angedeutet wird.
Wie oben erläutert, ist es, obwohl mechanische Schritte bekannt sind, um die seitliche Bandbewegung zu vermindern, bei gewissen hohen linearen Spurdichten und schma­ len Spurbreiten in der Praxis nicht möglich, sich völlig auf einen Steuerungs-Bandme­ chanismus zu verlassen. Demgemäß umfaßt das magnetische Aufzeichnungsband 100 zusätzlich zu einem Kunststoffsubstrat (Basisfilm) 102 und einer auf eine erste Hauptoberfläche (Fig. 4) aufgetragenen Magnetspeicherschicht 104 ein optisches Ser­ vomuster 106, das so ausgebildet ist, daß es an einer hinteren Hauptoberfläche des Bandes (Fig. 4a) beobachtet werden kann. Gemäß einem Gesichtspunkt der vorlie­ genden Erfindung wird das optische Servomuster 106 während der Bandhersteilung beispielsweise durch Drucken oder Prägen aufgebracht. Eine dünne transparente Schutzschicht 109 wird über dem optischen Servomuster 106 ausgebildet, wie in den Fig. 4a und 5 beispielsweise gezeigt.
Das Band 100 weint eine Vielzahl von linearen magnetischen Datenspeicher-Spuren 108 auf, die in der magnetischen Speicherschicht 104 (Fig. 3) definiert sind. Demge­ mäß umfaßt das Bandlaufwerk 110 eine Mehrkanal-Magnetkopf-Struktur 112, die eine Vielzahl von Lese- und Schreibkopfelementen besitzt, die so ausgerichtet sind, daß sie einige aber nicht alle der magnetischen Datenspeicher-Spuren 108 lesen. Die Schreib­ elemente sind vorzugsweise als magnetische Dünnfilm-Schreibstrukturen ausgebildet und die Leseelemente können Dünnfilm- oder magnetoresistive Leseelemente sein. In Fig. 2 ist eine Kopfanordnung, die beispielsweise fünf magnetoresistive Leseübertrager umfaßt, innerhalb der Kopfstruktur 112 dargestellt. Es sind zwar fünf Köpfe gezeigt, doch werden in der Praxis zehn oder zwölf Köpfe sowohl zum Schreiben als auch zum Lesen innerhalb der Kopfstruktur 112 bevorzugt. Mit der in Fig. 2 gezeigten speziellen Anordnung von Köpfen wird der effektive Aufzeichnungsbereich des Bandes 100 in ei­ ne Vielzahl von Zonen oder Bändern aus parallelen magnetischen Aufzeichnungsspu­ ren 108 unterteilt, wobei in Fig. 2 zwei Zonen 108A und 108B dargestellt sind. Diese Anordnung erfordert daher einen Kopf-Positioniermechanismus, der die Kopfstruktur 112 und Kopfanordnung 136 grob in einer speziellen Zone, beispielsweise der in Fig. 2 gezeigten Zone 108B und auf nominalen Spureinstellungspositionen innerhalb einer jeden Zone positioniert. Darüber hinaus muß der Kopf-Positioniermechanismus in der Lage sein, sehr schnelle Kopfpositions-Korrekturen, die den seitlichen Bandbewe­ gungsversetzungen folgen, durchzuführen, um der seitlichen Bandbewegung zu folgen. Im allgemeinen wird dieses Erfordernis dadurch erfüllt, daß ein Kopf-Po­ sitioniermechanismus vorgesehen wird, der durch ein optisches Servomuster 106 korrigiert wird, und durch eine optische Servo-Rückkopplungsregelung 138. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel wird dieses Erfordernis dadurch erfüllt, daß zwei Bänder von optischen Servomustern 106A und 106B vorgesehen sind.
Der in Fig. 1 gezeigte Bandantriebsmechanismus 110 umfaßt einen seitlichen Kopf-Grob­ positioniermechanismus, der beispielsweise einen inkrementalen Schrittmotor 114 und eine Führungsspindel 116 umfaßt. Der Motor 114 ist an einer Basis 118 befestigt, während die Führungsspindel 116 in drehbarer Weise an der Basis 118 zwischen dem Schrittmotor 114 und einem Lager 120 montiert sein kann. Wenn der Schrittmotor 114 die Führungsspindel dreht, folgt ein FührungsspindeI-Folgeblock 122 der Führungs­ spindel über einen begrenzten Bereich einer bidirektionalen seitlichen Verschiebung in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Führungsspindel 116.
Eine Kopf-Montageplattform oder -struktur 124 trägt eine Kopf-Montage-Aus­ legerstruktur oder -Baueinheit 126. Der Kopf-Montageausleger 126 umfaßt einen Schwenk- oder Drehpunkt 128, der es dem Ausleger 126 ermöglicht, um die Plattform 124 über einen sehr begrenzten Bereich einer Drehverschiebung in einer seitlichen oder quer verlaufenden Richtung bezüglich einer Hauptlängsachse (Bewegungsrich­ tung) des Bandes 100 zu schwenken. Eine begrenzte Verschiebungskraft wird durch einen Schwingspulenmotor 130 geliefert, der sich auf der einen Seite des Schwenkla­ gers 128 befindet, während eine magnetisch/optische Bandkopf-Baueinheit 132, die die Kopfstruktur 112 und die Kopfanordnung 136 umfaßt, an der gegenüberliegenden Seite des Schwenklagers 128 vorgesehen ist. Die magnetisch/optische Bandkopf-Bau­ einheit 132 ist im wesentlichen U-förmig und umfaßt auf einer Innenwand die mehrkanalige Magnet-Übertragerkopf-Anordnung 112 und an einer gegenüberliegen­ den Innenwand einen optischen Servokopf 134. Die Kopf-Grobpositioniervorrichtung positioniert daher die Kopfbaueinheit 132 an jeder Zone und an jedem Spurensatz in­ nerhalb der speziellen Zone. Für jeden Spurensatz ist ein optisches Servo-Nach­ laufmuster vorgesehen, so daß dann, wenn der optische Servokopf dem entspre­ chenden Spurmuster während der linearen Bandbewegung folgt, die Magnet­ kopfanordnung 136 den Spuren 108 des speziellen Spurensatzes folgt.
Eine Zuführspule 150 gibt das Band 100 in den Mechanismus 110 ab. Die Spule 150 ist vorzugsweise Teil einer nur eine Spule umfassenden Bandkassette, die einen ge­ eigneten Kopplungsmechanismus umfaßt. Die Kassette und der Kopplungsmechanis­ mus sind in herkömmlicher Weise aufgebaut und werden nicht weiter beschrieben. Die Spule 150 steht in Dreheingriff mit einem Zuführspulen-Antriebsmotor 152. Eine Auf­ nahmespule 154 im Laufwerk 110 wird durch einen Aufnahmespulen-Antriebsmotor 156 gesteuert. Die Motoren 152 und 156 werden unabhängig voneinander von einer Motoren-Steuer-Servoschleife 158 gesteuert, um zu jedem beliebigen Zeitpunkt ein geeignetes Maß an mechanischer Spannung auf dem Band 100 unabhängig von den relativen Durchmessern der Bandwickel zu liefern, die auf den Spulen 150 und 154 ausgebildet sind. Es ist eine Bandführungswalze 16A gezeigt, die mit einer Bandge­ schwindigkeits-Meßvorrichtung, wie z. B. einem Tachometer 23 gekoppelt ist. Das Ta­ chometer 23 wird von der Motoren-Steuerschleife 158 in herkömmlicher Weise ver­ wendet, um das relative Drehmoment zu steuern, das von jedem der Motoren 150 und 152 aufgebracht wird.
Eine Transportelektronikschaltung 160 umfaßt einen Daten- und Steuerbefehls-Schnitt­ stellenbus 162, der es der Transporteinheit 110 ermöglicht, mit einer Rechnerumge­ bung verbunden zu werden. Eine Schnittstellen-Befehls-Decodier- und Verwenderda­ ten-Verarbeitungs-Einheit 164 führt sowohl herkömmliche Bandsteuerungs-, Decodier- und Statusfunktionen sowie Kompressions- und Expansionsfunktionen für die Verwen­ derdaten als auch Fehler-Korrekturverfahren durch. Sie überwacht auch die Motor­ schleife 158, eine Steuerschleife 168 für die Kopf-Grobpositionierung und eine Steuer­ schleife 170 für die Kopf-Feinpositionierung. Die Kopf-Grobpositionierungs-Steuer schleife 168 wird verwendet, um den Schrittmotor 114 so zu steuern, daß er die Kopfs­ truktur 112 an jeder nominellen Spurensatz-Stelle positioniert. Es sei darauf hingewie­ sen, daß der Transportmechanismus 110 eine Vielzahl von parallelen Verwenderda­ ten-Kanälen, beispielsweise sechs bis zwölf Kanäle umfaßt und daß jede nominale Kopf-Grobposition die Kopfstruktur 112 in der Nähe eines jeden Satzes von sechs bis zwölf Spuren positioniert. Die Kopf-Feinpositions-Steuerschleife 170 spricht auf die momentane Bandpositionsinformation an, die beispielsweise von dem optischen Auf­ nehmerkopf 134 von einem der Servospurmuster 106 abgenommen wird, das dem Satz oder der Gruppe von linearen Spuren entspricht, denen momentan gefolgt werden soll. Jede Positionsverschiebung oder Positionsfehler, der vom optischen Kopf 134 er­ faßt wird, resultiert in einem Korrekturtreiberstrom, der durch eine Schwingspule 131 des Schwingspulenmotors 130 fließt. Dieser Strom legt ein Drehmoment an die schwenkbare Doppelbalken-Struktur 126 an und die Kopfstruktur 112 wird in eine kor­ rekte Ausrichtung mit den magnetischen Datenaufzeichnungsband-Spuren zurückge­ bracht, denen gefolgt werden soll, wenn der optische Kopf 134 einem speziellen Ser­ vospurenmuster 106 folgt.
Die optischen Servospurenmuster 106 können kontinuierliche oder diskrete Positions-Feh­ lersignale liefern. Jede Spur kann mit einem einzigartigen Wert oder Code codiert sein, der es dem Optokopf- und Hauptsteuermodul 164 ermöglicht, festzustellen, wel­ cher nominellen Servospur 106 gefolgt werden soll. Vorteilhafterweise können die Ser­ vospurmuster 106 im Verlauf des Bandherstellungsprozesses ausgebildet werden, was zur Folge hat, daß keine getrennte Magnetservospur-Schreibvorgänge als Teil des Bandherstellungsverfahrens erforderlich sind. Herkömmliche Laserschreib-, Präge- oder Musteraufbring-Technologien können in Echtzeit während der Bandherstellung verwendet werden, um die Spuren 106 zu schaffen.
Wie in Fig. 2 gezeigt, kann der optische Servokopf 134 in herkömmlicher Weise eine Laserlichtquelle 135, einen optischen Pfad 137 mit Linsen und einem Strahlteiler 139, eine Photodetektoranordnung 141 und einen Vorverstärker 143 umfassen, so daß ein Lichtbündel auf ein spezielles der Servomuster 106 auf der Rückhauptseite des Ban­ des fokkussiert werden kann und sich elektronisch unterscheidbare Bandseitenbewe­ gungs-Positionsfehler-Signale am Vorverstärker 143 ergeben. Ein sich ergebendes elektrisches Fehlersignal auf einem Pfad 145 wird zu dem optischen Servo- Rückkopplungs-Fein-Schleifensteuerblock 170 in der Steuerelektronik 160 gesandt. Der Block 170 erzeugt einen bidirektionalen Kopfpositions-Korrektur-Treiberstrom und legt den Treiberstrom über einen Pfad 140 an die seitliche Schwingspule 131 des Schwingspulenmotors 130 an, was zu einem Servovorspannungs-Drehmoment führt.
Das Vorspannungsdrehmoment wird über die Tragstruktur 124 und die Kopf- Montagebalken- bzw. -Auslegerstruktur 126 derart angelegt, daß die magne­ tisch/optische Kopfbaueinheit 132 um das Lager 126 geschwenkt wird und dabei dem Band 100 trotz des Vorhandenseins einer seitlichen Bandbewegung folgt. Idealerweise arbeitet der Feinpositions-Servo-Rückkopplungs- bzw. -Regelblock 170 kontinuierlich in Echtzeit, um Kopfpositions-Korrekturströme an die seitliche Schwingspule des Schwingspulenmotors 130 anzulegen. Die Feinpositions-Servoschleife hat eine große Bandbreite und die Balken- bzw. Auslegereinheit 126, die die Schwingspule 131 und die Kopfstruktur 132 umfaßt, besitzt eine kleine Masse, so daß die Positionskorrektu­ ren sehr schnell angewandt und durchgeführt werden können, um jegliche Nachlauf- bzw. Spurfehler zu minimieren.
Der Schwingspulenmotor 130 umfaßt zusätzlich zur Schwingspule 131 einen festste­ henden Teil 142, der beispielsweise einen geeignet magnetisierten Permanentmagne­ ten trägt. Der feststehende Teil 142 ist mechanisch an der der Führungsspindel folgen­ den Plattform 122 durch einen geeigneten Tragstab befestigt. Die Schwingspule 131 empfängt einen Kopfpositions-Korrekturstrom über den Pfad 140 vom Feinpositions- Servo-Regelungsblock 170 und erzeugt ein Magnetfeld, das dynamisch mit einem Ma­ gnetfeld wechselwirkt, das vom Permanentmagneten des feststehenden Teils 142 ge­ liefert wird, so daß eine Feinpositions-Korrekturkraft erzeugt wird, die die starre Ausle­ gerstruktur 126 seitlich inkremental schwenkt, um seitliche Bandbewegungen auszu­ gleichen. Der Schwingspulenbetätigungsmotor 130 kann eine Kombination aus einem Permanentmagneten und einer Spule umfassen oder er kann eine auf der Basis des piezoelektrischen Effektes arbeitende Bewegungsvorrichtung aufweisen. Das Schwen­ klager 128 für die Kopf-Montagestruktur kann relativ zum Stab 124 frei drehbar sein, wobei die Kopf-Montagestruktur 126 mechanisch in eine neutrale Position vorgespannt wird und diese Vorspannung durch die Drehkraft überwunden wird, die von der seitli­ chen Schwingspulen-Betätigungseinrichtung 130 angelegt wird. Alternativ hierzu kann das Schwenklager 128 an dem Stab 124 befestigt sein, der dann als Torsionsstab ar­ beitet, der einen begrenzten Bereich einer seitlichen Verschiebung der Kopf-Mon­ tagestruktur 126 in Antwort auf die vom Schwingspulenmotor 130 ausgeübte An­ triebskraft ermöglicht.
Der optische Servokopf kann eine geeignete Anordnung einer Lichtquelle und einer Photodetektoranordnung zusammen mit geeigneten integrierten unmittelbar zugeord­ neten Verstärkern umfassen. Ein Beispiel eines herkömmlichen optischen Kopfes ist in der US-Patentschrift 5,615,205 von Belser mit dem Titel "Bi-Level Optical Media Ha­ ving Embossed Header Format" beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hier durch Bezugnahme mit aufgenommen wird. Ein anderer bevorzugter optischer Kopf kann ähnlich einem Kopf sein, wie er in dem Artikel von Yoshikawa, Nakanishi, Itoh, Yama­ zaki, Komino und Musha mit dem Titel "Laser-Detector-Hologram Unit for Thin Optical Pick-up Head of a CD Player" beschrieben wird, der in IEEE Trans. on Components, Packaging & Mfg.Tech., Teil B, Band 18, Nr. 2 erschienen im Mai 1995, Seiten 245 bis 249 beschrieben wird, dessen Offenbarungsgehalt hier durch Bezugnahme mit aufge­ nommen wird.
Gemäß Fig. 6 umfaßt ein bevorzugtes Beispiel eines Servomusters einen geraden, re­ flektierenden Bereich 202. In diesem Beispiel sind zwei Photodetektoren 204 und 206 so ausgerichtet, daß sie gegenüberliegenden Kanten des geradlinigen reflektierenden Bereichs 202 folgen. Photodetektor 204 gibt ein elektrisches Signal S1 ab, während der Photodetektor 206 ein elektrisches Signal S2 erzeugt. Fig. 7 beschreibt ein Steuer­ verfahren, das das Muster aus Fig. 6 in Bezug auf einen bevorzugten Bezugspegel verwendet. In einem ersten Schritt 210 bestimmt das Verfahren, ob sich das Signal S1 über dem Bezugspegel befindet. Wenn dies der Fall ist, veranlaßt der Verfahrensschritt 212 die Feinpositioniereinrichtung, die Kopfstruktur 126 nach unten zu bewegen. Wenn nicht, oder nach dem Verfahrensschritt 212 bestimmt ein logischer Schritt 214, ob sich das Servosignal S2 oberhalb des Bezugspegels befindet. Wenn ja, so veranlaßt der Verfahrensschritt 216 die Kopfstruktur 126 nach oben bewegt zu werden, und es wird zum Anfangsschritt 210 zurückgekehrt. Wenn nein, stellt ein Verfahrensschritt 218 fest, daß die Kopfstruktur 126 ordnungsgemäß mit dem Datenspurensatz ausgerichtet ist, und es wird zum Anfangs-Verfahrensschritt 210 zurückgekehrt. Dieses Verfahren der Fig. 7 läuft, weil es vereinfacht ist, in Echtzeit ab und weist eine geeignete Dämpfung auf, so daß die Regelschleife stabil bleibt.
Fig. 8A zeigt ein anderes reflexives Servomuster. Bei diesem Beispiel sind beispiels­ weise fünf Spurensatz-Zonen 106A, 106B, 106C, 106D und 106E vorhanden. Jedes Servomuster, wie z. B. das Muster für die Zone 106B umfaßt in Längsrichtung ange­ ordnete, geometrische, reflektierende Bereiche, wie z. B. gleichseitige Dreiecksformen, die in gleichen Abständen angeordnet sind. Wie in Fig. 8B gezeigt, wird das Intervall des reflektierten Lichts in bezug auf die Periode des Auftretens des Musters verwen­ det, um die seitliche Position des Bandes zu ermitteln und seitliche Bandbewegungen auszugleichen. Beispielsweise hat ein Spurensatz A ein reflektierendes Intervall T1, das kurz in Relation zur Periode des Musters ist, während ein Spurensatz B ein reflek­ tierendes Intervall hat, das beträchtlich länger ist und sich der Periode des Musters nä­ hert. Fig. 9 zeigt ein Steuerungsverfahren, das mit Hilfe des Musters aus Fig. 8A eine Servosteuerung der Kopfstruktur 126 realisiert. Bei dem Verfahren der Fig. 9 bestimmt ein logischer Schritt 220, ob die Dauer des reflektierenden Musters kürzer ist, als dies für die nominale Spurensatz-Position erwartet wird. Wenn ja, veranlaßt der Verfah­ rensschritt 222, daß die Kopfstruktur 126 bezüglich des Bandes 100 beispielsweise nach unten bewegt wird. Wenn nein, oder nach dem Verfahrensschritt 222, ermittelt ein logischer Schritt 224, ob die Dauer des reflektierenden Musters länger ist, als dies für die spezielle Spurensatz-Stelle erwartet wird. Wenn ja, bewegt ein Verfahrensschritt 226 die Kopfstruktur beispielsweise nach oben und es wird zum Schritt 220 zurückge­ kehrt. Wenn nein, stellt ein Verfahrensschritt 228 fest, daß die Kopfstruktur 126 dem nominalen Spurensatz-Ort genau folgt und es wird zum Schritt 220 zurückgekehrt. Wie das Verfahren aus Fig. 7 arbeitet das Verfahren aus Fig. 9 kontinuierlich, um eine Feinpositionierungs-Regelung während der linearen Bewegungen des Bandes 100 durch den Mechanismus 110 zu bewirken.
Fig. 10A zeigt ein weiteres reflexives Servomuster für jeden Spurensatz-Ort. Bei die­ sem speziellen Muster hat ein kontinuierlicher linearer reflektierender Bereich zwei pe­ riodische seitliche reflektierende Muster längs seiner gegenüberliegenden Hauptkan­ ten. Wie in Fig. 10B gezeigt, liefert ein periodisches Muster O1 ein elektrisches Servo­ signal mit relativ niedriger Frequenz, während das andere periodische Muster O3 ein elektrisches Servosignal mit relativ hoher Frequenz erzeugt. Ein kontinuierliches "Auf der Spur"-Muster O2 hat keine periodische Komponente. Fig. 11 zeigt ein Steuerver­ fahren, das das Muster aus Fig. 10A verwendet. Ein erster logischer Schritt 230 stellt fest, ob ein wiederholter Impuls im Servosignal vorhanden ist. Wenn nicht, stellt ein Verfahrensschritt 232 fest, daß die Kopfstruktur 126 in der erforderlichen Weise dem nominalen Spurensatz folgt und es wird zum Schritt 230 zurückgekehrt. Wenn ja, stellt ein logischer Schritt 234 fest, ob ein Hochfrequenzmuster vorhanden ist. Wenn nein, stellt ein Verfahrensschritt 236 implizit fest, daß das niederfrequente Muster vorhanden ist und bewegt die Kopfstruktur 126 beispielsweise nach unten, worauf zum Anfangs­ schritt 230 zurückgekehrt wird. Wenn ja, bewegt ein Verfahrensschritt 238 die Kopfs­ truktur 126 nach oben und kehrt dann zum Anfangs-Verfahrensschritt 230 zurück.
Das optische Servomuster kann auch von den Beugungseigenschaften der Lichtener­ gie Gebrauch machen, indem ein reflektierendes Muster mit überlappten Reflexions­ ordnungen erzeugt wird. Wenn Diffraktion verwendet wird, werden Musterbedingungen ausgewählt, die mit den sich ergebenden Diffraktions- und Reflexionsmustern kompa­ tibel sind.
Im Vorausgehenden wurden das Verfahren und eine Vorrichtung gemäß der vorliegen­ den Erfindung anhand erläuternder Beispiele und Anwendungsmöglichkeiten bei der Magnetbandaufzeichnung zusammengefaßt und erläutert, doch ergibt sich für den Fachmann ohne weiteres, daß sich in großem Umfang variierte Ausführungsformen und Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der technischen Lehre und des Schutzum­ fangs der vorliegenden Erfindung befinden, und daß die hier dargestellten Beispiele nur der Illustration dienen und nicht in dem Sinn verstanden werden können, daß sie den Bereich der Erfindung einschränken, der sich noch genauer aus den folgenden Ansprüchen ergibt.

Claims (10)

1. Wickel eines magnetischen Aufzeichnungsbandes, der folgendes umfaßt:
  • - ein langgestrecktes, kontinuierliches Stück eines flexiblen Kunststoffsub­ stratmaterials, das zwei Kanten besitzt und eine vordere Hauptoberfläche und eine hintere Hauptoberfläche definiert,
  • - ein magnetisches Speichermedium, das auf der vorderen Hauptoberfläche ausgebildet ist, wobei das magnetische Speichermedium dazu dient, eine Vielzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Datenaufzeichnungs- und -wie­ dergabe-Spuren zu definieren, von denen jede eine nominale Seiten­ position bezüglich der anderen Spuren besitzt, und
  • - ein vorbestimmtes, optisch manifestiertes Spur-Servomuster, das auf der hinteren Hauptoberfläche definiert ist, wobei dieses Muster dazu dient, mo­ mentane seitliche Verschiebungen des Bandes weg aus der nominalen seit­ lichen Position der Spur während einer Bandbewegung über einen Le­ se/Schreibkopf anzuzeigen.
2. Magnetisches Aufzeichnungsband nach Anspruch 1, das eine Breite von 1,27 cm besitzt und eine Vielzahl von Spuren aufweist, die wenigstens eintausend Spuren umfaßt.
3. Magnetisches Aufzeichnungsband nach Anspruch 1, bei dem das optisch ma­ nifestierte Spur-Servomuster während der Herstellung des Bandes aufgebracht wird.
4. Magnetisches Aufzeichnungsband nach Anspruch 1, bei dem das optische Mu­ ster durch Drucken gebildet wird.
5. Magnetisches Aufzeichnungsband nach Anspruch 1, bei dem das optische Mu­ ster durch Prägen gebildet wird.
6. Magnetisches Aufzeichnungsband nach Anspruch 1, bei dem das optische Mu­ ster durch Musterbildung bzw. Abtragung mit Hilfe eines Laserstrahls gebildet wird.
7. Magnetisches Aufzeichnungsband nach Anspruch 1, bei dem das optische Mu­ ster durch selektives Abscheiden von lichtreflektierendem Material gebildet wird.
8. Magnetisches Aufzeichnungsband nach Anspruch 1, bei dem das optische Mu­ ster durch selektives Abscheiden von lichtabsorbierendem Material gebildet wird.
9. Informationsspeichermedium, das folgendes umfaßt:
  • - ein lineares magnetisches Bandmedium, das eine erste Oberfläche, die durch eine seitlich positionierbare, magnetische Mehrkopf-Lese/Schreib-Über­ tragereinheit zugänglich ist, und eine zweite Oberfläche umfaßt, die durch eine optische Servo-Übertragereinheit zugänglich ist, die physisch mit der magnetischen Lese/Schreib-Übertragereinheit gekoppelt ist,
  • - eine Vielzahl von linearen Datenspuren, die auf der ersten Oberfläche defi­ niert sind, wobei jede lineare Spur zur Speicherung von Magnetdatenmu­ stern dient, die mit einem Kopf des magnetischen Lese/Schreib-Übertragers geschrieben werden, während der Übertrager durch eine Kopf-Sei­ tenpositioniereinrichtung positioniert und in dieser Position gehalten wird, und
  • - eine Vielzahl von sich linear erstreckenden Servoeinrichtungen, die auf der zweiten Oberfläche definiert sind und von dem optischen Servo-Übertrager gelesen werden, um ein Servo-Rückkopplungssignal zu erzeugen, um eine Spurverfolgung durch den magnetischen Lese/Schreib-Übertrager zu unter­ stützen, wenn das Bandmedium über diesen gezogen wird.
10. Magnetband-Aufzeichnungs- und -Wiedergabesystem zum Aufzeichnen von Daten auf einem magnetischen Aufzeichnungsband und zum Lesen der Daten vom Band mit Hilfe einer magnetischen Kopfstruktur, über die sich das Band längs eines Bandpfades innerhalb des Laufwerks bewegt, wobei die magneti­ sche Kopfstruktur relativ zur Richtung der Bandbewegung längs des Bandpfa­ des in Querrichtung positionierbar ist, um mit einer Vielzahl von linearen Band­ spurpositionen ausgerichtet zu werden, wobei das magnetische Aufzeichnungsband folgendes umfaßt:
  • - ein langgestrecktes kontinuierliches Band aus einem flexiblen Kunststoff­ substratmaterial, das zwei Kanten besitzt und eine vordere Hauptoberfläche und eine hintere Hauptoberfläche aufweist,
  • - ein magnetisches Speichermedium, das auf der vorderen Hauptoberfläche ausgebildet ist, wobei das magnetische Speichermedium dazu dient, eine Vielzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Datenaufzeichnungs- und -wie­ dergabespuren zu definieren, wobei jede Spur eine nominale Seitenpo­ sition bezüglich der anderen Spuren besitzt, und
  • - ein vorbestimmtes, optisch realisiertes Spur-Servomuster, das auf der hinte­ ren Hauptoberfläche definiert ist, wobei das Muster dazu dient, eine mo­ mentane seitliche Verschiebung des Bandes aus der nominalen Seitenposi­ tion der betreffenden Spur heraus während einer Bandbewegung über ei­ nen Lese/Schreibkopf anzuzeigen, und
wobei das Bandsystem folgende Bestandteile umfaßt:
  • - eine Tragbasis,
  • - einen Kopfschlitten, der relativ zur Tragbasis quer zum Bandpfad positio­ nierbar ist,
  • - Grobpositioniereinrichtungen, die auf der Tragbasis montiert sind, um den Kopfschlitten relativ zum Bandpfad in Querrichtung zu bewegen, um den Kopfschlitten an einer Spurposition zu positionieren, die aus einer Vielzahl von solchen Positionen entsprechend einer Grobpositionierinformation aus­ gewählt ist,
  • - Feinpositioniereinrichtungen, die auf der Grobpositioniereinrichtung montiert sind, um in schwenkbarer Weise die Magnetkopfstruktur in der Nähe des Bandpfades zu halten,
  • - wobei die Magnetkopfstruktur optische Abtasteinrichtungen zum Abtasten des optisch realisierten Spur-Servomusters und zur Erzeugung eines Posi­ tionssignals umfaßt, und
  • - eine Feinpositionier-Steuerschleife, die auf das Positionssignal anspricht, um ein Korrektursignal zu erzeugen und an die Feinpositioniereinrichtung anzulegen, um die Magnetkopfstruktur bezüglich des Bandes in Querrich­ tung fein zu positionieren, damit sie einer speziellen der Datenspuren folgen kann.
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