JPH07114703A - 磁気ヘッド駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 記録周波数を高くしても、ヘッドコイルの励
磁電流の振幅の低下を抑制でき、低消費電力かつ低電圧
で駆動できる磁気ヘッド駆動回路を提供すること。 【構成】 記録媒体に磁界を印加するための磁気ヘッド
２と、磁気ヘッド２のインダクタンス以上のインダクタ
ンスを有する補助コイル３、４と、２つのスイッチング
素子７、８と、スイッチング素子７、８を記録信号によ
り交互にオンオフするためのスイッチング制御回路９を
備え、スイッチング制御回路９により生成されるスイッ
チタイミングを、記録信号の１つの状態に対応してスイ
ッチング素子をオンにする期間が、他のスイッチング素
子をオフとする期間よりも大きく設定して、スイッチン
グ素子がハイ・インピーダンスとなる期間を抑制してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光磁気記録媒体に対して
磁界変調方式でオーバライトを行うことのできる光磁気
記録装置に用いられる磁気ヘッド駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】光磁気記録において、消去と記録を同時
に行うオーバライト（重ね書き）方式の１つとして図６
にその原理を示すような磁界変調方式の光磁気記録再生
装置６０が知られている。

【０００３】すなわち、スピンドルモータ６１によって
回転駆動される光磁気ディスク６２の一方の面に対向し
て光学ヘッド６３が配置され、他方の面に対向して磁気
ヘッド６４が配置されている。

【０００４】この光磁気ディスク６２の垂直磁化膜６２
ａには半導体レーザ６５で発生された一定のレーザ光が
レンズ６６を介して集光され、ディスク基板６２ｂを経
て上記垂直磁化膜６２ａの温度を、該磁化膜６２ａのキ
ュリー温度以上に上げておき、磁気ヘッド６４による磁
界を磁界変調回路（磁気ヘッド駆動回路）６７を介して
記録信号に応じて変調し、上記磁化膜６２ａに磁界の変
化に応じた磁気パターンを残すことにより情報の記録を
行うものである。

【０００５】このような磁界変調方式により記録を行う
場合、垂直磁化膜６２ａを反転するのに必要な磁界は膜
特性に依存するが、一般に数百Ｏｅ以上の大きな磁界が
必要である。また、高密度記録をするためには、ヘッド
発生磁界の立ち上がり時間も十分に短くする必要があ
る。

【０００６】このような条件で磁気ヘッドを定電圧駆動
する場合、磁気ヘッドコイルのインダクタンス分によ
り、駆動する記録周波数に比例してインピーダンスが増
加する。従って、磁気ヘッドを高速に駆動するほど、高
電圧が必要になり、駆動回路の損失が増大する問題があ
った。

【０００７】この問題を解決するために図７，８に示す
ような補助コイルの定電流機能を利用した磁気ヘッド駆
動回路７０，８０が特開昭６３−９４４０６や特開平３
−１５７８３９の実施例として開示されている。

【０００８】図７の磁気ヘッド駆動回路７０は、ヘッド
コイル７１より十分大きなインダクタンスを有する補助
コイル７２，７３を備え、スイッチング素子７４，７５
を記録信号に応じて交互にＯＮ・ＯＦＦすることによ
り、補助コイル７２，７３のインダクタにはスイッチン
グ素子がＯＮの間、直流電源７６からのエネルギーが蓄
えられ、スイッチング素子がＯＦＦの時に、補助コイル
の定電流機能により、ヘッドコイル７１両端には逆起電
圧が交互に誘起され、高い電圧がヘッドコイル７１に記
録データに応じて交互に印加されるようになっている。

【０００９】なお、これらのスイッチング素子７４、７
５としては、一般にスイッチング速度の速い高速のトラ
ンジスタやＭＯＳＦＥＴ素子が用いられる。これらのス
イッチング素子７４、７５は、例えば論理素子９１，９
２，９３等で構成されるスイッチタイミング制御回路９
０により、各スイッチング素子を記録信号において交互
にＯＮ，ＯＦＦすることにより動作する。

【００１０】一方、図８に示した磁気ヘッド駆動回路８
０のように、磁気ヘッドを２つのコイル８１、８２をバ
イファイラに巻いて形成し、補助コイル８３を１つにし
た回路構成も提案されている。図８において、コイル８
１、８２の一方の端子付近のドットは巻始め側を示す。

【００１１】上述の１つのヘッドコイル７１を巻いた磁
気ヘッドを駆動する磁気ヘッド駆動回路７０が、一対の
スイッチング素子７４、７５をＯＮ，ＯＦＦすることで
ヘッドコイル７１に流れる電流の向きを切り換えること
によりヘッド発生磁界を反転していたのに対し、バイフ
ァイラ巻きの２つのコイル８１、８２を用いた回路では
スイッチング素子８４，８５を交互にＯＮ，ＯＦＦする
ことで直流電源８６から２つのコイル８１，８２の一方
のみに電流を流すことにより、磁界の反転を行う。

【００１２】この場合も、補助コイル８３の定電流機能
により、コイル電流切り替わり時にヘッドコイル８１、
８２には高い電圧が印加される。また、この回路例にお
いては、補助コイル８３に並列にダンピング抵抗８７を
挿入することにより、ヘッドコイル電流の過度電流を抑
制している。

【００１３】従って、バイファイラ巻きを用いた回路に
おいては、スイッチング素子８４、８５に流れる電流
は、全てヘッドコイル８１、８２に流れる電流であり、
ヘッドコイル電流と等しい電流がスイッチング素子８
４、８５に流れるため、１つのヘッドコイル７１を駆動
する磁気ヘッド駆動回路７０に比較して、スイッチング
素子８４、８５に流す電流を半減できる。

【００１４】以上のように、補助コイルを用いたヘッド
駆動回路を用いれば、補助コイルに蓄えたエネルギーで
ヘッドコイルの電流を反転するための高い電圧を得るた
め、低い電源電圧でも低消費電力で電流の立ち上がり時
間を短くした高密度記録が可能となる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな補助コイルを用いた従来のヘッド駆動回路では、高
密度または高転送記録するために、記録データの記録周
波数を高くすると、磁気ヘッドのインピーダンスの上昇
による電流振幅の減少に加えて、ある記録周波数以上で
ヘッドコイル励磁電流の振幅が異常に低下することがあ
り、特にスイッチ素子として高速のＭＯＳＦＥＴを用い
た場合はこの傾向は顕著であった。

【００１６】即ち、スイッチング制御回路９０の論理信
号Ａ及びＢが図９（ａ），（ｂ）に示すような波形であ
っても、実際のゲート電圧Ｃ，Ｄの波形は、ゲート・ソ
ース間の静電容量を充放電するため、図９（ｃ）に示す
ようにある一定の遷移時間を含む波形となる。

【００１７】この遷移時間が、最大記録周波数の周期に
対してある程度以上の比率になると、スイッチング素子
のオン，オフの遷移過程において、２つのＭＯＳ−ＦＥ
Ｔ素子が十分にオンするのに必要なゲート・ソース間電
圧を下回る期間が増大して、スイッチング素子端子間が
両方とも高インピーダンスとなる時間（以下、この時間
をデッドタイムと呼ぶ。）が増加する。

【００１８】この結果、磁気ヘッドと補助コイルの間の
エネルギーのやりとりが不十分になる等、本来の回路動
作が不可能となり、このためにヘッドコイル電流の振幅
が減少していた。

【００１９】このデッドタイムは駆動回路構成やスイッ
チング素子の特性により異なり、例えば、スイッチング
素子として図１０（ｂ）に示すようなＭＯＳ−ＦＥＴを
用いた場合、（接地された）ソースＳ電位に対するゲー
トＧの電圧ＶGSに対するドレイン電流ＩD の変化が図１
０（ａ）のようであった場合、ヘッド駆動回路の動作に
影響を与えないレベルのオン電圧をＶG1とすると、この
電圧をある程度下回る電圧、例えばＶG2では、十分なド
レイン電流が得られずにドレイン・ソースＤＳ間、換言
すればスイッチング素子のオン・オフされるべき端子間
のインピーダンスが上昇する。

【００２０】従って、図９（ｃ）にようなゲート電圧が
印加された場合、電圧ＶG2以下となるデッドタイムｔの
間では、スイッチング素子のインピーダンスが増大して
補助コイルに蓄積されるエネルギーが減少する等、ヘッ
ド駆動回路が十分に動作できない状態となる（図９
（ｄ）は図９（ｃ）よりも小さいデッドタイムの場合を
しめしている）。

【００２１】このように動作が不十分となる領域は、記
録周波数が高くなって、最大記録周波数の記録周期に対
して、デッドタイムｔの占める比率が大きくなる程広が
り、ある記録周波数を境にヘッドコイル電流振幅が減少
する等の障害が発生することになる。

【００２２】このコイル電流の減少を補うためには、 １．ヘッド駆動回路の電源７６又は８６を高くして補助
コイルに蓄えるエネルギを大きくする。 ２．ゲート駆動電圧を高くして、図９（ｄ）に示すよう
に電圧レベルＶG2でのデッドを減少する。 等の対策も考えられるが、電圧上昇により回路全体の損
失が増大したり、電圧の高い電源が必要になる等の問題
があった。

【００２３】以上のような問題は、ゲート容量の大きな
スイッチング素子がＭＯＳＦＥＴの場合顕著であるが、
トランジスタにおいても、スイッチ周波数が高い場合に
ベース電流が不足すると、スイッチが十分にオンとなら
ずに、トランジスタのコレクタ・エミッタ間がハイ・イ
ンピーダンスとなって駆動回路の動作が不十分となるこ
とがある。

【００２４】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、記録周波数を高くしても、ヘッドコイル
の励磁電流の振幅の低下を抑制して、高周波記録におい
ても、低消費電力かつ低電圧の磁気ヘッド駆動回路を提
供することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するために、記録媒体に磁界を印加するための磁気ヘ
ッドと、前記磁気ヘッドのインダクタンス以上のインダ
クタンスを有する補助コイルと、少なくとも２つのスイ
ッチング素子と、前記スイッチング素子を記録信号によ
り交互にオンオフするためのスイッチング制御回路を備
え、前記スイッチング制御回路において生成される、ス
イッチタイミングは、記録信号の１つの状態に対応して
スイッチング素子をオンにする期間が、他のスイッチン
グ素子をオフとする期間よりも長く設定される信号を生
成する。

【００２６】

【作用】以上の構成の磁気ヘッド駆動回路では、上記信
号により例えばスイッチング素子がオフからオンする立
ち上がり時間とオンからオフになる立ち下がり時間だけ
オンする期間を長くできるので、ハイ・インピーダンス
となる期間を抑制することにより、記録周波数が高い場
合においても、ヘッドコイルの励磁電流の振幅の低下を
防止して、低消費電力かつ低電源電圧で磁気ヘッドを駆
動することができる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１及び図２は本発明の第１実施例に係り、図１
は第１実施例の磁気ヘッド駆動回路であり、図２はその
動作を説明するための図である。

【００２８】図１に示す第１実施例の磁気ヘッド駆動回
路１は、光磁気記録媒体に記録磁界を印加するための磁
気ヘッド２と、この磁気ヘッド２のインダクタンスより
も大きいインダクタンスを有し、磁気ヘッド２に供給す
る電気エネルギを蓄積する２つの補助コイル３及び４
と、前記補助コイル３及び４を介して磁気ヘッド２に電
流を供給するための直流電源５と、磁気ヘッド２に流れ
る電流の極性を切り換える２つのスイッチング素子７及
び８と、スイッチング素子７及び８のオン・オフ動作を
制御するスイッチング制御回路９とから構成される。２
つのスイッチング素子７及び８は例えばＭＯＳ−ＦＥＴ
で形成される。

【００２９】スイッチング制御回路９は、記録信号を一
定時間遅延するための遅延素子１１と、ＮＯＲ，ＮＡＮ
Ｄ，インバータからなる論理素子１２，１３，１４と、
スイッチング素子７及び８のゲートに印加して各スイッ
チング素子７及び８をそれぞれ駆動するバッファアンプ
１５及び１６とから構成され、一方のスイッチング素子
７（または８）をオンする期間が、他方のスイッチング
素子８（または７）をオフとする期間より長くなるスイ
ッチング駆動信号（図２のＥ，ＤまたはＦ，Ｇ参照）を
生成するようにしている。

【００３０】この場合、遅延素子１１による遅延時間ｔ
ｄは、スイッチング素子７及び８を構成するＭＯＳ−Ｆ
ＥＴのゲート駆動電圧の立ち上がりまたは立ち下がり時
間にほぼ等しく設定して、殆どデッドタイムを解消する
ようにしていることが特徴となっている。以下、この磁
気ヘッド駆動回路１の動作について、図１及び図２を参
照しながら説明する。

【００３１】図１の入力端子に図２のような記録信号Ａ
（ＤＡＴＡ Ａ）が入力されると、遅延素子１１は、記
録信号Ａを一定時間ｔｄだけ遅延した信号Ｂを出力す
る。

【００３２】次に、論理素子１２，１３，１４により信
号Ａ及びＢのＮＯＲ出力Ｃ、ＮＡＮＤ出力Ｄ、及び前記
信号Ｃの反転出力Ｅを得て、信号Ｅ及びＤをバッファア
ンプ１５及び１６を通すことにより、スイッチング素子
７及び８のゲートを交互にオンオフ制御する。ここで、
信号Ｅ及びＤの一方のパルスにおけるハイレベルの幅は
他方のパルスのロウレベルの幅より長くなるように遅延
素子１１と論理素子１２、１３、１４で構成している。

【００３３】スイッチング素子７及び８が記録信号に応
じて交互にオンオフすると、補助コイル３または４の定
電流作用により、オフとなったスイッチング素子に接続
された磁気ヘッド２のヘッドコイルの端子は、オフの瞬
間、直流電源５の電源電圧の数倍の電圧が印加され、ヘ
ッドコイルには高速に極性の変化する励磁電流Ｉが流れ
る。

【００３４】この場合、遅延素子１１による遅延時間ｔ
ｄを、ゲート駆動電圧の立ち上がりまたは立ち下がり時
間にほぼ等しく設定すると、ゲート電圧波形は図２の信
号Ｆ，Ｇに示すようになり、信号Ｆ，Ｇにおけるゲート
電圧ＶG をＭＯＳ−ＦＥＴが十分にオンする電圧に設定
すれば、デッドタイムは殆どなくなり、スイッチング素
子は、オンオフの切り替わり点でハイ・インピーダンス
となることはなく、磁気ヘッド２のヘッドコイル電流の
振幅が減少することはない。

【００３５】ここで、遅延素子１１による遅延時間ｔｄ
は、記録周波数やスイッチング素子７、８の特性に合わ
せて最適に設定することがデッドタイムを解消するため
に望ましい。

【００３６】即ち、遅延時間ｔｄが小さ過ぎると、デッ
ドタイムが増加してヘッドコイル電流の振幅が減少し、
遅延時間ｔｄが大き過ぎると、スイッチの切り替わり点
で、両スイッチング素子７及び８ともオンとなる期間が
増加して、磁気ヘッド駆動回路１の損失が大きくなる。

【００３７】磁気ヘッド駆動回路１の構成やスイッチン
グ素子７及び８の特性にもよるが、実験によれば、デッ
ドタイムは、記録信号に含まれる最高繰り返し記録周波
数の周期に対して数％以下にするのが望ましい。また、
スイッチング制御回路９としては、図２の信号Ｄ及びＥ
に示すようなスイッチタイミング波形が得られれば、図
１に示すような論理素子１２、１３、１４による回路構
成でなくとも良い。

【００３８】以上述べたように本実施例を用いれば、記
録信号が高周波になっても、スイッチンング制御回路９
によりスイッチングのタイミングを制御するだけで、ゲ
ート印加電圧のデッドタイムを減らしてヘッドコイル２
の電流振幅の減少を抑制することができる。

【００３９】従って、従来のようにヘッドコイル電流の
振幅を補うために、ゲート電源電圧やヘッド駆動部電源
電圧を上げる必要がなく、必要最小限の電源電圧を設定
することが可能となるため、ヘッド駆動回路の低損失化
が可能となる。また、高周波記録においても高い電源電
圧を必要としないので、電源の共通化や低電圧化が容易
となる。

【００４０】図３は本発明の第２実施例の構成を示す図
であり、ヘッド駆動回路部分を省略して、スイッチング
制御回路部分のみを示したものである。

【００４１】ここで、スイッチング制御回路２１の構成
は、基本的には第１実施例と同じであるが、遅延素子が
複数あって、それを選択することにより、遅延時間を自
由に変化できる点が第１実施例と異なる。

【００４２】即ち、図３のようなスイッチング制御回路
２１においては、複数の遅延素子、例えば４つの遅延素
子２２〜２５があって、各遅延素子２２〜２５の遅延量
が異なるとすると、スイッチ２６により、遅延素子２２
〜２５の出力を選択することで遅延量を制御できるよう
になっている。その他の構成は図１に示したものと同じ
構成である。

【００４３】このような回路構成とすることにより、デ
ィスク内外周で記録周波数を広範囲に変えるゾーンＣＡ
Ｖ方式のような記録方式においても、常に最適な遅延量
を設定して、デッドタイムを小さく設定できる。また、
スイッチング素子としてのＭＯＳ−ＦＥＴ等の特性のバ
ラツキに対しても、対応できる。

【００４４】図４は第２実施例の変形例におけるスイッ
チング制御回路３１の構成を示す。この変形例は遅延素
子３２として論理素子のインバータ３３を多段に接続し
たもので、インバータ３３自身の応答遅延時間を利用し
て遅延量を制御するもので、記録周波数が高く、遅延量
が数１０ｎｓと小さい場合に有効である。

【００４５】また、図５は本発明の第３実施例の磁気ヘ
ッド駆動回路４１を示す。この実施例ではスイッチング
制御回路９は、第１実施例と同じであるが、補助コイル
８３を用いたヘッド駆動部分の回路が異なる。これは従
来例の図８のヘッド駆動部分の回路構成と同じである。
但し、図５では抵抗８７を用いていない。

【００４６】この実施例に限らず、本発明のスイッチン
グ制御回路は、補助コイルの定電流作用を利用したヘッ
ド駆動回路のスイッチング素子を制御する場合の低消費
電力化、低電源電圧化に有効である。

【００４７】

【発明の効果】上述したように本発明の磁気ヘッド駆動
回路を用いれば、記録周波数を高くしても、磁気ヘッド
コイルの電流振幅の低下を抑制することができ、高転送
記録時や高密度記録時にヘッド駆動回路の低損失化及び
低電源電圧化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の磁気ヘッド駆動回路の構
成を示す回路図。

【図２】第１実施例の動作説明図。

【図３】本発明の第２実施例におけるスイッチング制御
回路の構成を示す回路図。

【図４】第２実施例の変形例におけるスイッチング制御
回路の構成を示す回路図。

【図５】本発明の第３実施例の磁気ヘッド駆動回路の構
成を示す回路図。

【図６】従来例の光磁気記録再生装置の構成図。

【図７】従来例の磁気ヘッド駆動回路の構成を示す回路
図。

【図８】他の従来例の磁気ヘッド駆動回路の構成を示す
回路図。

【図９】従来例の動作説明図。

【図１０】スイッチング素子の特性等を示す説明図。

【符号の説明】

１…磁気ヘッド駆動回路 ２…磁気ヘッド ３、４…補助コイル ５…直流電源 ７、８…スイッチング素子 ９…スイッチング制御回路 １１…遅延素子 １２、１３、１４…論理素子 １５、１６…バッファアンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体に磁界を印加する磁気ヘッド
   と、前記磁気ヘッドに電流を供給するための直流電源
   と、前記磁気ヘッドのインダクタンス以上のインダクタ
   ンスを有する補助コイルと、少なくとも２つのスイッチ
   ング素子と、前記スイッチング素子の少なくとも２つの
   スイッチング素子を記録信号により交互にオン，オフす
   るためのスイッチング制御回路とを備えた磁気ヘッド駆
   動回路において、 前記スイッチング制御回路内で生成され、記録信号の１
   つの状態に対応して前記スイッチング素子をオンにする
   期間が、前記記録信号の状態に対応して他のスイッチン
   グ素子をオフとする期間よりも長く設定されることを特
   徴とする磁気ヘッド駆動回路。
2. 【請求項２】 前記スイッチング素子を制御する信号の
   パルス幅の差は、前記記録信号を前記スイッチング制御
   回路内の遅延素子で遅延させて論理操作することにより
   得られることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド駆
   動回路。