JPS6080182A - 磁気記録再生装置のヘツド位置決め装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、磁気記録再生装置のヘッド位置決め装置に保
り、特に、ステッピングモータを利用する磁気ヘッド立
直決め装置のヘッド位置決め精度の向上を図るようにし
た、磁気記録再生装置のヘッド位置決め装置に関するも
のである。

〔発明の背景〕

従来のフロッピーディスクのような磁気ディスクが着脱
可能な磁気記録再生装置においては、装置間の互換性を
保つために、磁気ヘッドの位置決−め誤差が、ある許容
値以下であることが要求される。

この許容値は、単位長さめたりのトラック数（トラック
密度）、磁気ヘッドの構成・寸法によって変化するが、
データの両側にガードノくンドを有するトンイ・ルイレ
ーズ型のヘッドを利用すれば、その値は、犬陣、トンイ
・ルイレーズギャツプ幅に相当する。

したがって、トラック密度が請願すれば、より筒いヘッ
ド位置決め精度が要求されるものでめる。

第１図は、従来、フロッピーディスクで広く用いられて
いるヘッド位置決め装置の従来例の略示斜視図である。

この第１図において、１はステッピングモータ、２はス
テッピングモータのシャフトに圧入されたプーリ、３Ｖ
よスチールベルト、４はフロッピーディスクドライブの
ノヤーシ（図示せず）に固定されたレール、５はキャリ
ッジ、６はヘッドアーム、７は上轍気ヘッド、８は下磁
気ヘッド、９は、図示しない磁気６己録媒体（フロッピ
ーディスク）をフロッピーディスクドライブに１駕する
ためのチャッキング装置、１ｏは基準トラックセンサで
ある。

このような構成のヘッド立置決め装置の動作は、まず、
シャーシに固定されたステッピングモータ１は、制御信
号により、回転角度が階段状に変化する。よって、プー
リ２も階段状に回転する。このプーリ２の回転は、スチ
ールベルト３を介して、キャリジ５をレール４に沿って
直線運動させる。

すなわち、キャリジ５は、ステッピングモータ１の階段
状に変化する回転に応じて、直線運動をする。つまり、
ステッピングモータ１は、一定角度ごとの回転を行うの
で、キャリジ５は、一定間隔ごとの直線運動を行うもの
である。

したがって、キャリジ５およびキャリジ５に固定された
ヘッドアーム６に取付けられ泥、上、下磁気ヘッド７．
８は、一定間隔ごとの直線運動を行う２．ものである。

この間隔をトラック間の間隔（トラック密度の逆数）に
設定すれば、上、下磁気ヘッド７．８がトラックの位置
に位置決めされる。

そして、基準トラック位置上ンサ１ｏは、キャリジ５の
位置を検出することにより、上、下磁気ヘッド７．８が
基準トラック位置（通常、最外周トラック位置）に達し
たのを知るためのものである。

このような磁気ヘッド位置決め装置を用いた磁気記録再
生装置における位置決め誤差要因としては、（１）ステ
ッピングモータの角度誤差（通常、回転角度の±３％程
度）、（２）プーリ径の絶対値精度、（３）レールのシ
ャーシへの取付は精度、（４）磁気ディスクのチャッキ
ング精度、ｆ５＋磁気ディスクの温湿度による伸縮等が
存在する。

現状の３インチ径の磁気ディスクを用いた磁気記録再生
装置では、これらの合計が８０μｍ程度あり、前記した
トンネルイレーズ幅の制限から、１０’０Ｔｐｉ（トラ
ック／インチ：１インチあたりのトラック数）から１５
０Ｔｐｉ程度がトラック密度の限界となっており、高密
度化への障害となっている。

〔発明の目的〕

本発明は、ステッピングモータを用いた磁気ヘッド位置
決め装置において、ヘッド位置決め精度を同上させ、高
密度記録を実現するようにした、磁気記録再生装置のヘ
ッド位置決め表置の提供を、その目的とするものである
。

〔発明の概要〕

本発明に係る、磁気配球再生装置のヘッド位置決め装置
の構成は、少なくとも、ステッピングモータにより磁気
ヘッドを位置決めする１ム気記録再生装置のヘッド位置
決め装置において、トラックを計数する手段と、予めト
ラック中央位置を中心にヘッド位置決め誤差の発生する
範囲内で当該トラック毎のヘッド位置決め誤差を補正す
る値を記憶させた不揮発性のデータ記憶手段どを設け、
そのデータ記憶手段の前記補正値により、上記ステッピ
ングモータを１ｔＩＩＪ＃するように構成したものであ
る。

なお詳述すると、次のとおりである。

すなわち、本発明は、さきに述べた位置決め誤差要因の
うち、（１）および（２）、（３）の要因に起因する磁
気ヘッド位置決め誤差を減少することにより、ヘッド位
置決め精度を向上させるようにしたものである。

これらの要因によるヘッド位置決め誤差は、ステッピン
グモータごとに、また各部品ごとに異なっており、これ
によって磁気記録再生装置１台ごと、さらには、トラッ
クごとに異なっている。

本発明においては、ヘッド位置決め装置組立後のヘット
位置決め誤差を予め１台ごとに測定し、その誤差を補正
する手段をフロッピーディスクドライブに備え、補正値
を１台ごと記憶させ、その値によシ、ヘッド位置を制御
することにより、ヘッド位置決め誤差を吸収し、ヘッド
位置決め精度の向上を実現したものである。

さらに、トラックの中央位置を中心にヘッド位置決め誤
差の発生する範囲内で、補正データの分解能を細くする
ことにより、よシ高精度のヘッド位置決めが実現できる
ものである。

位置誤差補正の手段としては、ステッピングモータの階
段状の回転後の静止位置が、ステッピングモータ内部磁
界を制御即することにより、微少に変化することを利用
し、６易に実現することができるようにしたものである
。

すなわチ、トラックカウンタの信号により、トラック中
央位置を中心に磁気ヘッド位Ｗ＝め誤差の元手ずる範囲
内で、ＰＲＯＭから輯気ヘッド泣直決め　誤左を補正す
るデータを出力し、ステッピングモータを微少偏位させ
るようにしたものである。

〔発明の芙厖例〕

本発明に係る各笑施圀ケ、各図を参照して説明する。

まず、第２図は、本発明の一芙施例に係る、磁気記録再
生装置のヘッド位置決め装置の回路図である。

しかして、図示回路構成のものは、第１図のステッピン
グモータ１に新たに付設されるものである。

図において、１はステッピングモータ、１１は、トラッ
クを計数する手段に係るトランクカウンタ、１２は、デ
ータ記憶手段に係るＦＲＯＭ（プログラマブルリードオ
ンリーメモリ）、１３は変侯器、１４はステッピングモ
ータドライバ、１５は発振器、１６は分周器である。

まず、入力信号について説明すると、５ＴＥＰはｈ上位
のコントローラから送られてくる磁気ヘッドを１トラッ
ク分移動させるための信号である。

本実輔・りＩＪでは、５ＴＥＰの立下９１回ごとにステ
ッピングモータ１が一定角度回転する。

また、ＤＩ几ＥＣＴｌ０Ｎも、上位のコントローラから
の信号で、ステッピングモータｌの回転方向を指示し、
この信号がローレベルのときに、磁気ヘッドは磁気ディ
スクの内側トラック方向へ移動する。

ＴＫφφけ、さきの第１図の基準トラック位置センサ１
０の出力で、上、下磁気ヘッド７．８が基準トラック位
置に達したときにローレベルとなる。

また、ＰＯＶＶＥＲＯＮ信号は、このシステムの電源が
立上ったとぎにハイレベルとなる信号である。

次に各部の動作を説明する。

トラックカウンタ１１は、電源オン時に、上。

下磁気ヘッド７．８を基準トラック位置（磁気ディスク
の最外周トラックで、通常、七のトラックの番号を０と
して１トラツク内側へ移動するごとにトラック番号が１
ずつ増加する。）に移動させられるとともにリセットさ
れる（０に合せられる。）ものである。

そして、通常は、上位のコントローラからのントＵＰあ
るいはカウントＤＯＷＮＬで、その出力ドラック番号を
示すものである。

トラックカウンタ１１のバイナリ値の下位２ビツトの出
力Ｑｏ　、Ｑ＞　はＥＯＲゲートを通して、ステッピン
グモータドライバ１４のＤ１端子に印加されＸまた、前
記Ｑ１は、同様にＤ２端子に印加される。

したがって、ステッピングモータドライバ１４のＤｌ　
、Ｄ２端子においては、トラックカウンタ１１をカウン
トＵＰ時には、（Ｄ２　、Ｄ＋　）の変化は、（０，０
）→（ｏ、ｉ）→（１，１）→（ｉ、ｏ）→（０，０）
→・・・と繰返すものである。

また、逆に、カウントＤＯ’ＷＮ時には（０，０）→（
１，０）→（１，１）→（０，１）→（０゜０）・・・
と繰返すものである。

このステッピングモータドライバ１４は、ν１」工ば、
日立製作新製のＩＣ，Ｉ（ＡＩ３４２１Ｆであり、第３
図は、そのステッピングモータの動作原理を示す回転原
理図である。

しかして＼第２図の入力端子Ｅｌの入力電圧に応じた電
流は、Ｄ１端子がローレベルのときには、スイッチトラ
ンジスタＴ　２．’１３がオンすることにより、ステッ
ピングモータ１のＡ相巻線のａ方向に流され、Ｄ１端子
がハイレベルのときは、スイッチトランジスタＴ　１’
　、　ｌ１１４がオンすることにより、ｂ方間へと流さ
れる。入力ｙ−子Ｅ２の入力電圧に応じた成流について
も、スイッチングトランジスタ１１１５〜″Ｐ８により
、同様に行われる。

すなわち＼入力端子Ｅ１およびＥ２に印加された電圧が
、ＤｌおよびＤ２ｍ子への入力信号によって、方間をＩ
Ｉ）＋ＡＩさ直てステッピングモータ１のＡ相およびＢ
相巻線に印卵される。

したがって、ステッピングモータ１として、例えば、一
般市販のノ・イブリッド型ステソピ／グモータを使えば
、トラックカウンタ１１のカウントＵＰあるいはカラン
）ＤＯ’ＷＮにより、前記したようにＤ　１　ｗ　Ｄ２
　嗣子の信号が変化するので、ステッピングモータ１の
内部の磁界が、第３図に示すように回転し、ステッピン
グモータ１が回転することとなる。よって磁気ヘッドは
ｌトラフ２分ずつ移動する。

次に＼位置決め誤差の補正について説明する。

第４図は、ステッピングモータの巻線の電圧を１ｉ１１
１４したときの微少静止位置変化の天測値を示す制御方
法説明図である。

すなわち、同図■は、Ａ相巻線、Ｂ相巻線に印加する゛
電圧比を袈えた場合のステッピングモータの静止位置を
示している。横軸は、人相巻線、Ｂ相巻線の電圧を、縦
軸は、静止位置を示している。

これにより、同一電圧印加時のつり合いの位置から、電
圧を市ＩＪ御することによって、±１／２ステップ分、
静止位置を制御できることがわかる。

したがって、Ａ相巻線、Ｂ相巻線の電圧を制御すること
により、任意の位置へ磁気−、ラドｒ位置決めできる。

また、同図■は、Ａ相巻線、Ｂ相巻線に印加する電圧を
ＰＷＭ変調（パルス幅斌調）により、そのジューティ（
Ｄｕｔｙ）比を変化させた場合の静止位置ケ示している
。これにより、Ａ相巻線、Ｂ相巻線のデユーティ比を変
えることにより、電圧比を変えたときと同様に静止位置
を制御できることがわかる。

しかし、ヘッド位置決め装置による実際のヘッド位置決
め誤差は、トラック中央を中心に±１／２ステップ全域
にわたるわけではない。

第５図のヘッド位置決め誤差の度数分布図により、静止
位置の度数分布の実測値を示すが、実際のヘッド位置決
め誤差は±１１５ステップ内に入ることがわかる。

したがって、１１５ステップ以内のヘッド位置誤差を補
正するのに要するＡ、Ｂ相巻線の電圧の関係図でめるオ
ｌ、　穏Ｖ、イ蓋ノ・１↑”Ｊ、ｌ／ｌ。

第６図に示すように、±１１５ステップ内で補正がｏＪ
−餌な電圧（［有］の■線）おるいはデユーティ（■の
曲１謔）を変えてやれば、±１／２ステップの範囲を補
正する依能をもたせるよシ効率的である。

また、±１１５ステツフ゛の庫α囲を、±１／２ステッ
プの同じ分割比（例えば６４分割または１２８分割）で
行えば、さらに帷かくヘッド位置決め誤差を補正するこ
とができる。

位置決め誤差の補正は、以下のごとくして行うものであ
る。

まず、組立終了後、商々のトラックにおいて、位置決め
誤差が０となるだめの人相巻物とＢ相巻線に印加すべき
電圧（あるいはデユーティ比）を測定する（通常、ディ
スクに位置決め誤差を測定するための特別な信号を書き
込んであき、この信号を☆ｈ気ヘッドで読取ることによ
り位置決め誤差を測定することが公知となっている。）
。この電圧値あるいはデユーティに相当するデータを第
２図のＦＲＯＭ１２に薔込む。

これによシ、ドライブごと、トラックごとに位置決め誤
差を０とするための補正用データがＦＲＯＭ１２内部に
畳き込まれていることとなる。

したがって、このドライブの１更用時には、トラックご
とに泣直天め誤差盆０とするための信号が、トラックカ
ウンタ１１の出力に比、じて、ＦＲＯＭ１２から猷ｃ出
され、Ｋ’ＪＩ４器１３、器上３ステッピングモータド
ライバ１４によって、ステッピングモータ１を、位置決
め誤差がＯとなる位置に静止させる。

次に、さきの第２図に示した変侠器１３の具体的な谷構
成例を、第７，８図の回路図によシ説明する。

まず、第７図はＤ／Ａ　（デジタル・アナログ）変侠命
を用いた屑成例である。

既述のように、１２はＰＲＯＭ、１４はステッピングモ
ータドライバであシ、１７はＤ／Ａ変換器である。

すなわち、ＰＲ，０Ｍ１２に畳込まれているデータは、
Ｄ／Ａ変侠器１７によってアナログ電圧値に変えられ、
ドライバトランジスタＴ９　、　ＴＩＯにより、ステッ
ピングモータドライバ１４の入力端子Ｅｌ　＋　Ｅ２を
定電圧駆動とする。

したがって、これは、さきの第４図の■に示した電圧で
制御するのに適した方法である。

次に、第８図は、他の信成例で、デユーティを変える方
法に係る回路図である。

図で、１２はＰＲＯＭ、１４はステッピングモータドラ
イバで、１５は発振器、１６は分周器、１８はデジタル
コンパレータであシ、後述する第２図の発振器１５２分
周器１６を共用するものである。

すなわち、分局器１６は、常に、発振器１５のパルスを
バイナリ値に分周している。

したがって、一定パルスごとにキャリが発生し〜フリッ
プフロップＦＦ２およびＦＦ３をリセットしている。デ
ジタルコンパレータ１８は、ＰＲ，０Ｍ１２の出力値と
分周器１６の出力値とを比較し、一致したらそれぞれフ
リップフロッグＦＦ２あるいはＦＦ３をセットする。

よって、ＰＲＯＭ１２の値に従ったチューティの信号が
フリップフロップＦＦ２およびＦＦ３に発生し、ドライ
バトランジスタ’１”１１およびＴ　１２をスイッチン
グする。

したがって、ステッピングモータドライバ１４の入力端
子Ｅ＋　＋　Ｅ２には、ＰＲＯ４ｖｆ１２のデータに従
ったチューティ比のＶｃｃが印加される。

この方式は、ドライバトランジスタ’ｌｔｔ　ｌ　ＴＩ
２が飽オロ動作のため、効率が良いものである。

次に、前後したが、第２図で述べたシステムにおいては
、実際のトラック位置とトラックカウンタ１１の値とが
一致していないと、目的の補正データが正しくＰＲＯＭ
１２から出力されないため、電源の立上シ時にトラック
カウンタ１１をリセットする必要がある。

ここで、第９図は、電源立上シ時のタイミングチャート
図である。

すなわち、ＰＯＷＥＲＯＮ信号が立上ると、さきの第２
図のノリツブフロップＦＦＩはセットされ、アップダウ
ンカウンタで構成されるトラックカウンタ１１は、カウ
ントＤＯＷＮモードとなる。

また、発振器１５の出力パルスは分周器１６により分周
されて、図のＮＡＩ、ＮＡ２を通り、トラックカウンタ
１１のＣＬＫ端子に印加される。

このとき５ＴＥＰ信号は、図示しないゲートによりハイ
レベルとなっている。分周器１６の出力パルス周期は、
通常、数ｍ（８）程度に設定すればよい。

したがって、ｄｍｉａごとに、トラックカウンタ１１が
カウントＤＯ’ＷＮするとともに、ステッピングモータ
１も、回転し、磁気ヘッドを基準トラック方向に移動さ
せる。

磁気ヘッドが基準トラック位置に達すると、基準トラッ
ク位置センサ１０からの信号ＴＫφφはローレベルとナ
リ、フリップフロップＦＦ１をリセットするとともに、
トラックカウンタ１１をリセットする。

よって、トラックカウンタ１１の値と実際のトラック位
置は一致し、これ以降、５ＴＥＰ。

ＤＩＲＥＣＴＩＯＮの入力に応じて、上、下磁気ヘッド
７．８は、前述したような補正の動作によって、位置決
め誤差が少ない位置に位置決めされるものである。

次に、第１０図は、本究明の他の実施例に係る、磁気記
録再生装置のヘッド位置決め装置の回路図である。

図で、さきのｇ２図および第８図と同−旬二号は同等の
部分を示すものである。

しかして、本笑施例は、さきの第２図で説明した実施例
において、ＰＷＭ変調によりヘッド位置決め誤差を補正
した場合、±１１５ステップの範囲を、±１／２ステッ
プと同じ分割比とすると、ＰＲＯＭ１２の出力Ｑｏ−Ｑ
□のビット数が多くなる。

これを改善するようにしたものが、第１０図の回路に示
す本芙流例である。

各部の動作を説明する。

発振器１５の出力パルスは、分周器１６よシ分周される
。デジタルコンパレータ１８は、この分周器１６の出力
とＰＲＯＭ１２の出力値とを比較して、一致したら、そ
れぞれフリップフロップＦＦ２とＦＦ、３をセットする
。

また分局器１６の出力は、図示のＡＮＤを通してｚｋＮ
Ｄ入力が全て１となった場合に、フリップフロップＦＦ
２とＦ’Ｆ３とを同時にリセットする。

しかして、上記のＡＮＤには、さきの第５図と第６図か
ら、ヘッド位置決め誤差を補正する範囲は、±１１５ス
テップでよいから、ＰＲＯＭ１２のデータが全て０の場
合±１１５ステップだけステッピングモータ１を偏位で
きるデユーティ（第６図より３８％）になったときにフ
リップフロップＰＦ２とＦ’Ｆ３をリセットするような
分周器１６の出力を入力すればよい。

したがって、２８０Ｍ１２の値とＡＮＤの出力に従った
デユーティの信号が７リツプフロツプＦＦ２とＦＦ３の
出力Ｑに発生し、ドライノくトランジスタＴｌｌおよび
Ｔ１２をスイッチングする。

これらのタイミングを示すものが第１１図である。他の
動作は第２図の芙踊例と全く同じである。

以上に述べた笑雁例に係る本発明によれば、ステッピン
グモータを利用したオープンループヘッド位置決め装置
の位置決め精度を向上させることができた。

すなわち、位置決め誤差は、従来の±２０μｍから、±
５μｍへと改善され、３インチサイズのフロッピーディ
スクにおいても、全誤差要因の和を略±２２μｍに改善
することができ、２００Ｔｐｌと、従来の２倍に記録密
度を向上させることが可能となったものである。

以上、フロッピーディスクをもとに説明したが、本発明
は、フロッピーディスクだけの使用に限定されるもので
はなく、ステッピングモータを用いたオープンループ式
の位置制御方式には広く利用しうるものである。

また、第８図に示したデユーティ比を変える変換器の例
においては、入力端子Ｅ１とＥ２をコンプリメンタリに
動作させることによｐ１デジタルコンハレータ１８を１
個にシ、フリップフロップＦＦ３’ｒ除くことも可能で
める。

さらに、、ＦＲＯＭは、不揮発性の記憶手段であればよ
く、紫外線消去型Ｒ，ＯＭ、マスク１１．ＯＭを問わず
、電池によりバックアップされたＲＡＭ（ランダムアク
セスメモリ）でもよいのは明らかでりる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、新しいヘッド位置決め装置を用いるこ
となく、電子部品を従来のものに付加するのみで、ヘッ
ド位置決め精度を同上できるという効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来例のヘッド位置決め装置の略示斜視図、
第２図は、本発明の一実施例に係る、磁気記録再生装置
のヘッド位置決め装置の回路図、第３図は、ステッピン
グモータの回転原理図１第４図は、ステッピングモータ
の制御方法説明図、第５図は、ヘッド位置決め誤差の度
数分布図、第６図は、１１５スデツプ以内のヘッド位置
誤差を補正するのに要するＡ、Ｂ相巻線の電圧の関係図
、第７，８図は＼その変侠器の各回路図、第９図は、電
Ｗ立上シ時のタイミングチャート図、第１０図は、本発
明の他の芙適例に係る、磁気記録再生装置のヘッド位置
決め装置の回路図、第１１図は、そのタイミングチャー
ト図である。 １・・・ステッピングモータ、７・・・上磁気ヘッド、
８・・・下磁気ヘッド、１０・・・基準トラック位置セ
ンサ、１１・・・トラックカウンタ、１２・・・ＦＲＯ
Ｍ−，１３・・・変換器、１４・・・ステッピングモー
タドライバ、１５・・・発振器、１６・・・分周器、１
７・・・Ｄ／Ａ変換第　３　日 茅４−２ ＋００７’、＝Ｉ２７ 茅、５″　図 瀞止位Ｉ 第　６４　囚 １０Ｏ７ｏニア２Ｖ Ｔにφφ ＄　ｑ　２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １゜少すくとも、ステッピングモータによシ磁気ヘッド
   を位置決めする磁気配球再生装置のヘッド位置決め装置
   において、トラックを計数する手段と、予めトラック中
   央位置を中心にヘッド位置決め誤差の発生する範囲内で
   当該トラック毎のヘッド位置決め誤差を情正する値を記
   １意させた不揮発性のデータ記憶手段とを設け、そのデ
   ータ記憶手段の前記補正値により、上記ステッピングモ
   ータを１■ＩＪ御するように構成したことをＬｇｊ徴と
   する磁気記録再生装置のヘッド位置決め装置。