JPH08297803A - 磁気ヘッド駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気ヘッド及びフロッピーディスクの仕様や
材質の変更を伴わずに記録再生時の信頼性を向上させる
ことと、将来の高密度、高容量記録が可能な磁気ヘッド
駆動回路を提供する。 【構成】 制御回路内に従来の駆動回路に加えて新たな
電流源を設け、通電の初期には大電流を流し、一定期間
後は所定の電流を供給するようにした。 【効果】 記録時の磁極を変える遷移期間が短くなるこ
とで （１）記録再生の信頼性の向上が得られる。 （２）従来の磁気ヘッド、フロッピーディスクを用いて
も高密度、高容量記録が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ヘッド、特にフロ
ッピーディスク・ドライブなどに用いる磁気ヘッドの記
録時に動作させるドライバに関し、従来用いられている
磁気ヘッドの仕様変更や、磁性体の材質変更などを伴わ
ずに記録再生にかかわる信頼性の向上と、近い将来予想
されるより高密度、高容量の記録を可能とするフロッピ
ーディスク・ドライブに用いることができる磁気ヘッド
の駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、フロッピーディスクは、比較
的大量のデータを収納できると同時に、ディスク自体の
形状あるいは重量、更に携帯性に大きな利便性があり、
データを携帯して移動する場合には特に便利なメディア
として広く用いられている。しかし、近年、パソコンあ
るいはワープロなどのＯＡ機器で取り扱うデータは、そ
のデータの種類により、例えば画像などのグラフィック
・データを記録再生する場合、上記フロッピーディスク
の記録容量では容量が不足する事態が発生し、何枚もの
フロッピーディスクに分割して収納するなどの方法によ
り、携帯しなければならず、フロッピーディスクの使用
範囲を拡大する要求が次第に声高に叫ばれる状況に達し
ている。

【０００３】このように従来は、データの種類が文字デ
ータ中心だったのに対し、最近のパソコンをはじめとす
るＯＡ機器はグラフィックデータを多用する傾向が強く
なり、フロッピーディスクの記録容量の増大が求められ
ている。さて、フロッピーディスクにデータを記録する
際には、記録再生ヘッドを用いて記録動作を行う。実際
には記録ヘッドに巻き回された２個のコイルは互いに逆
相の磁力を発生するよう配設され、記録すべきデータに
従って切り替えながら通電し、制御信号の”０” ある
いは ”１”に対応してコイルを切り替えて電流を流し
て着磁している。この結果、データは互いに向かい合う
よう着磁された磁石の配列としてフロッピーディスクに
記録される。

【０００４】この記録の過程を注意深く観察すると、記
録の安定性と、より高密度な記録を得るためには解決す
べき技術的な課題が残されている。これは着磁の際、デ
ータに対応したタイミングで上記記録ヘッドのコイルに
電流を供給しているにもかかわらず、ヘッドに発生する
磁化力は、前記タイミングと比べ時間的に遅れたものと
なる。更に、用いるフロッピーディスクの磁性体材料が
持つ固有の磁気的な特性の影響を受け、再生時はデータ
の再現性に係わる信頼性と記録時の高密度化を阻む原因
となっている。

【０００５】このような従来装置として、特開平５−１
３５３２３号公報に改良された磁気ヘッドの構造が開示
され、またヘッドの駆動回路は文献 ”最新フロッピー
ディスク装置とその応用ノウハウ” 高橋 昇司 著作
などに詳しく解説されている。しかしながら上記明細
書あるいは文献には、上述したように記録時の制御信号
に対する磁気的なヘッドの応答動作による時間遅れと、
この応答期間中はヘッドの磁気力が弱い期間が存在する
ことから、フロッピーディスクに十分な制御が及ばない
と云う重要な問題点と、このことが信頼性を落としてい
るということに関する記述は無く、更に時間遅れを改善
して忠実な応答動作をさせることについては、何等記載
されておらず、従来例では積極的な信頼性の向上につい
ては、使用部品の向上により対処していた。

【０００６】ここで、従来より行われている記録過程を
詳細に説明する。図３は従来の磁気ヘッド駆動回路をモ
デル化した回路図である。図中記録再生に係わる部分の
み描いてあり、消去ヘッド関連と信号再現のためのブロ
ックなどは省略してある。図３では複合型磁気ヘッド１
０の内部には記録再生用ヘッド（図略）が設けられ、記
録再生ヘッドに巻き回された２個のコイル１０Ａと１０
Ｂは一方の端子を共通端子として結線され、フレキシブ
ル配線板（以降ＦＰＣ）２０などにより制御回路３０と
接続されている。

【０００７】制御回路３０の内部は電子スイッチ３１及
び３２と電流源３３、また増幅器３４からなり、前記コ
イル１０Ａと１０Ｂの共通端子はプラス電源へ、他方の
端子はそれぞれ電子スイッチ３１及び３２と結ばれ、ま
た増幅器３４に導かれている。電子スイッチ３１及び３
２は前述コイル端子と電流源３３の間に設けられ、電子
スイッチ３１は制御信号Ｓ１により、また電子スイッチ
３２は制御信号Ｓ２により制御される。ここでは便宜上
制御信号が”１”でオン、”０”でオフのスイッチ動作
を行うものとする。

【０００８】図４は制御信号の一例でありそのタイムチ
ャートを示した。本図の場合一般的に用いられているＭ
ＦＭ変調方式によるデータと、データに対応した制御信
号を描いてある。図の通りＳ１とＳ２は対象関係にあり
電子スイッチ３１と３２は互いに選択と非選択状態にあ
り、常にどちらか一方が選択されオン状態なので、ヘッ
ド１０の記録再生コイル１０Ａと１０Ｂは記録時、どち
らかのコイルは通電されていることになる。

【０００９】さて、図４に示したタイムチャートにおけ
る信号の切り替わり時におけるヘッドの挙動を更に詳し
く説明する。図５はｔ＝０で一般的なコイルに電流を流
したとき、電流値が時間の経過と共に上昇する様子を描
いてある。コイルは固有のインダクタンス値を持ち、ま
た系の持つ抵抗との組み合わせにより定まる時定数で指
数関数的に上昇することは広く知られているが、この電
流特性により実際に所定の電流値に達するまでには時間
ｔ１を要しこの時間が上述した時間遅れとなり、制御信
号に対して遅れたタイミングで着磁動作が行われること
になる。更に、このタイミングを遅らせる理由は上述し
たように記録時は２個のコイルを互いに切り替えること
による。

【００１０】図６は通電を停止したときに電流が減少す
る様子を表している。ｔ＝０で通電を停止した時、ヘッ
ドのコアに蓄えられたエネルギーは瞬時に解放されず、
やはり放電時定数に従い減少し、やがて０となるがこの
間ｔ２時間を要する。従って記録ヘッドの磁性体には図
５で説明した電流と、図６で示した電流の極性を反転し
た互いに逆向きの２種類の電流が流れ、この合成電流に
より発生する磁力線は遅れることになる。

【００１１】この様子を図７に示した。横軸は時間の経
過を、縦軸は発生する磁力を表し、ｔ＝０でコイルを切
り替えたとする。図７の場合Ｎ極である磁極は次第に磁
力を減少し、やがて磁力０を通過した後Ｓ極となる。こ
の間、所定の磁力を発生するまでｔ３時間を要する。結
局記録時は、制御信号のタイミングよりｔ３時間だけ遅
れた後、十分な着磁力は発生するが、フロッピーディス
クは回転しているためこのｔ＝０からｔ３までの遷移期
間の状況は”記録”として残される。

【００１２】この遅れ期間であるｔ３期間中の着磁力は
最も弱いため、フロッピーディスクに対して磁気的な影
響力は弱く、最悪の場合、以前に記録された状態を消去
できずにやり過ごすことが考えられ、再生時の信頼性、
例えばオーバーライト特性を悪くすると考えられる。

【００１３】図８は上述した時間の経過による電流とフ
ロッピーディスクの磁気特性を組み合わせたときの最終
的な着磁の様子を示したものである。図８（Ａ）はフロ
ッピーディスクの磁気特性であり、いわゆるＢ−Ｈ曲線
である。図８（Ｂ）は前述した電流特性により発生する
磁力を示し、ｔ＝０で切り替えた時点からのヘッドに流
れる磁力線を表す。また図８（Ｃ）は最終的に着磁され
る様子を時間の経過と共にプロットしたものであり、ｔ
＝０でコイルが切り替えられてからの磁極の極性と強度
が描かれている。図８（Ｃ）は時間の経過を示している
から、フロッピーディスク上の位置に対応していること
になる。

【００１４】図８（Ｃ）の特性図を得るには次のように
する。先ず図８（Ｂ）でｔ＝０に対応する着磁力Ｂ０の
位置から図８（Ａ）に向かい、Ｂ−Ｈカーブの上部曲線
との交点を点Ｈ０とし、次に点Ｈ０から図８（Ｃ）に向
かいｔ＝０との交点を点Ｍ０としてプロットする。以後
は同様にしてｔ＝１における点Ｂ１からＨ１を経てｔ＝
１上の交点Ｍ１をプロットする。この操作をＢ９−Ｈ９
−Ｍ９まで繰り返すと図８（Ｃ）のプロット曲線が得ら
れる。

【００１５】さて、図８（Ｃ）によれば磁極の状態はｔ
＝０からしばらくの期間ほとんど状態を変えず、図上ｔ
＝２を経過した後に変化をはじめ、やがて磁力０の点を
通過した後、反対極性に励磁される。かくして遷移がほ
ぼ終了するまでにｔ＝９の期間だけ費やされることが理
解される。この期間を遷移期間と言い、磁力が所定値の
８０％に満たない領域を不安定領域とすると、この不安
定領域が大きい、あるいは不安定期間が長いと言う欠点
が指摘されている。

【００１６】この不安定期間を少しでも短くすること
は、フロッピーディスク上に作られる互いに向かい合っ
た同極同志の磁極間距離を短くするため、記録時は不安
定領域の少ない、いわゆる切れ味の良い着磁ができる。
また再生時には、ヘッドからの信号出力が小さくノイズ
の影響を受けやすい期間が短いため信頼性は向上する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明になる磁気ヘッ
ド駆動回路では上記したように、不安定期間が長いとい
う欠点を改良し、記録時は記録すべきデータに対応した
制御信号に忠実に応答させるために、従来のヘッド駆動
回路を改良して時間遅れを極小化し、再生時の信頼性を
高めると共に、将来の高密度・高容量記録を達成する手
段を提供するものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上述したように記録のた
めに費やされる遷移期間を短くするため、本願では電流
の立ち上がり特性を向上させることにあり、コイルに通
電する初期には第１の設定電流を記録コイルに印加し、
一定期間後に第２の所定電流を供給することにより遷移
期間を大幅に短くすることにある。

【００１９】また、上述した第１の設定電流は、第２の
所定電流に比べ大きくすることにより達成される。

【００２０】遷移期間を短くする方法として数種類の改
善策が考えられる。例えばコイルのインピーダンスを下
げること、あるいは系の抵抗を下げることは効果的であ
るが、コイルの線材をはじめヘッドの磁性体の特性など
パラメータが多く容易でない。またフロッピーディスク
に用いられている磁性体の特性を表すＢ−Ｈ特性曲線を
急峻にすると効果的であるが、これもまた素材の開発が
必要であり、容易ではない。本発明はこのような点から
磁気ヘッドの駆動回路のみに着目し、記録時の通電初期
には大電流を印加して設定電流値まで通電し、設定電流
値に到達した後に所定の電流値に切り替えることで遷移
期間の短期間化を達成する。

【００２１】

【実施例】以下本発明になる磁気ヘッド駆動回路を図面
と共に説明する。図１は本発明になる磁気ヘッド駆動回
路の一実施例で、ヘッド１０に巻き回されたコイル１０
Ａと１０Ｂは図３で説明したものと同一である。また制
御回路３０の内部には図３で示した内容に加えて、電子
スイッチ３５及び３６と電流源３７が追加されている。

【００２２】図２は図１に示した電子スイッチ３１、３
２及び３５、３６を制御する制御信号Ｓ１〜Ｓ４を描い
てあり、書き込むべきデータに従って表示してある。本
実施例の制御信号は図４と同様にその変調方式としてＭ
ＦＭ方式による制御でありＳ３及びＳ４はこれに準拠し
ている。図中、制御信号Ｓ３及びＳ４の持続時間は図９
及び図１１で説明されるＴｆによる。

【００２３】図９は図５で示した電流特性に対比され、
時刻ｔ＝０からＴｆの期間だけ大電流をコイルに印加す
る。Ｔｆの設定は電流の瞬時値が所定の電流値よりおよ
そ３０％高めに流れるまでの期間とする。このように第
２の所定値より大きい電流を通電の初期に供給して素早
く立ちあげ、その後第２の所定電流に切り替える。こう
することでコイルのインピーダンス値を変更したり、フ
ロッピーディスクの磁性体を変更すること無しに、従来
ならばｔ１時間要していたのを図９に示すようにｔ４時
間へと短期間で所定の電流を流すことができる。尚、比
較のため図５に示した曲線を細線で描いた。

【００２４】図１０は図６の遮断特性と同様に対比され
る。遮断時はヘッドの磁性体内部に蓄えられた磁気エネ
ルギーは、コイルに接続された抵抗が消費して電流値０
へと向かう。接続する抵抗は小さいほど減衰時間は長く
なる（Ｒ＝０の場合、良く知られるように超電導状態と
なり電流は永久に流れ続ける）。またコイルを完全に解
放すると、瞬間的にエネルギーを放出して、いわゆるフ
ライバック現象を引き起こして端子間に高電圧を発生す
る。この高電圧は周囲の部品及び制御回路などに悪影響
を及ぼすため、比較的高抵抗をコイルに接続して、エネ
ルギーを吸収させ遮断時の立ち下がり時間をｔ２時間か
らｔ５時間と短くすることができる。尚比較のため図６
に示した曲線を細線で描いた。

【００２５】このように通電の初期に大電流を流し、か
つ、遮断時は抵抗によるエネルギーを吸収させること
で、従来長時間要していた遷移期間を大幅に短くする事
が可能である。図１１はこの様子を描いたものであり、
図７と比較してみると従来ｔ３時間要していたものが本
実施例ではｔ６時間へと格段の時間短縮効果が認められ
る。尚図９及び図１１ではＴｆ期間中の第１の電流によ
る瞬時値は、所定値である第２の電流をおよそ３０％オ
ーバーしているが、フロッピーディスクの磁気特性が飽
和領域であることと、増幅器などのシステムの挙動範囲
は未飽和の領域で用いることはもちろんのことである。
尚比較のため図７に示した曲線を細線で描いた。

【００２６】次に作用を説明する。図１によれば、電子
スイッチ３１と３２及び３５と３６は図２に示される制
御信号Ｓ１〜Ｓ４に従って制御される。それぞれのスイ
ッチは、制御信号が”１”のときオン、”０”の時オフ
とする。今、コイル１０Ａは通電中で電子スイッチ３２
がオンの状態から通電の方向を切り替え、コイル１０Ｂ
へ切り替える。この場合は制御信号Ｓ１及びＳ３を同時
に立ち上げ、電子スイッチ３１及び３５をオン状態へ転
じ、また同時に制御信号Ｓ２をオフして電子スイッチ３
２をオフする。Ｓ４はこの状態ではオフを維持してい
る。

【００２７】この結果コイル１０Ｂは両電流源３３及び
３７と接続されるから第１の大電流が流れることにな
る。この後Ｔｆ時間後にＳ３により電子スイッチ３５を
オフして電流源３７を遮断し、電流源３３のみによる電
流を電子スイッチ３１を介して供給する。電流源３３の
供給能力を第２の所定値にすれば、第１の電流は必ず第
２の電流より大きくなり本願の目的に適合する。この様
子は図９、１０、１１に描かれている通りである。

【００２８】この後、再びコイル１０Ａに通電する場合
は、前述過程と同様に制御信号Ｓ２及びＳ４を立ちあげ
電子スイッチ３２及び３６をオンさせ、やはりＴｆ時間
後に制御信号Ｓ４をオフして電子スイッチ３２のみによ
る所定電流を供給すれば良い。

【００２９】このようにしてフロッピーディスクに着磁
される様子を図８と対比して描くと図１２のようにな
り、図８（Ｃ）で見られる極性の反転状況が図１２
（Ｃ）では、はるかに短期間で終了することが理解され
る。

【００３０】図１３は上述した説明が、実際のフロッピ
ーディスク上ではどのように記録されるかをモデル化し
て描いたものである。フロッピーディスク上のトラック
の一部分を直線状に展開して描いた。図中の長方形は着
磁された磁石を示し、本図ではＮ極に丸印を打ってあ
る。また変調方式としてＭＦＭ変調方式を採用したと
き、長い磁石は書き込みデータが”０”に対応し、短い
磁石は２個一組で書き込みデータが”１”を表してお
り、互いに隣合う磁石は同一磁極で向かい合っているこ
とになる。図１３（Ａ）は、従来のヘッドの駆動回路で
記録した場合で、互いに隣合う磁石間距離は大きい。こ
の磁石間距離は、記録時の遷移期間に相当する距離であ
る。図１３（Ｂ）は本発明になるヘッドの駆動回路で記
録した場合で、互いに隣合う磁石間距離が小さくなって
いることが理解される。図では磁石間距離を１３（Ａ）
に対して約半分とした。

【００３１】図１３（Ｃ）は図１３（Ａ）の磁石長と図
１３（Ｂ）の磁石間距離で記録した場合を示す。図１３
（Ｄ）は将来の高密度、高容量記録に対応するための想
定モデルで、最短磁石長の理論値は磁石間距離の２倍で
あることから、短磁石の長さを磁石間距離の３倍に設定
した場合で、フロッピーディスク上に記録し配列された
磁石の様子を描いたものである。図に示すように図１３
（Ａ）及び図１３（Ｂ）に比べて２倍近い密度で記録さ
れることが理解され、如何に記録時の遷移期間は記録密
度を決定する上で大きな要素であるかが理解できる。

【００３２】

【発明の効果】上記のごとく本発明によればフロッピー
ディスクに記録再生する際、信頼性を向上することがで
きると共に、将来の高密度、高容量フロッピーディスク
・ドライブに対応できるなど効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる磁気ヘッド駆動回路の一実施例を
示す図である。

【図２】本発明になる磁気ヘッド駆動回路を制御する制
御信号のタイムチャートを示す図である。

【図３】従来のヘッド駆動回路の実施例を示す図であ
る。

【図４】従来のヘッド駆動回路を制御する制御信号のタ
イムチャートを示す図である。

【図５】コイルに電流を流した時の電流特性図である。

【図６】コイルの電流を遮断したときの電流特性図であ
る。

【図７】通電するコイルを切り替えたときヘッドの磁性
体に流れる磁束の特性図である。

【図８】コイルに通電したとき、フロッピーディスクに
行われる着磁作用の様子を示す図である。

【図９】本発明になる手法を用いてコイルに電流を流し
た時の電流特性図である。

【図１０】本発明になる手法を用いてコイルの電流を遮
断したときの電流特性図である。

【図１１】本発明になる手法を用いて通電するコイルを
切り替えたときヘッドの磁性体に流れる磁束の特性図で
ある。

【図１２】本発明になる手法を用いてコイルに通電した
とき、フロッピーディスクに行われる着磁作用の様子を
示す図である。

【図１３】フロッピーディスクに着磁、記録されたデー
タをモデル化した配列図である。

【符号の説明】

１０ 磁気ヘッド １０Ａ 記録再生ヘッドのコイル １０Ｂ 記録再生ヘッドのコイル ２０ フレキシブル配線板 ３０ 制御回路 ３１ 電子スイッチ ３２ 電子スイッチ ３３ 電流源 ３４ 増幅器 ３５ 電子スイッチ ３６ 電子スイッチ ３７ 電流源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気媒体に対してデジタル的に記録を行
   うヘッドの駆動回路において、通電の初期は第１の電流
   を印加し、一定期間後に第２の電流を印加する事を特徴
   とする磁気ヘッド駆動回路。
2. 【請求項２】 通電の初期に印加する第１の電流は第２
   の電流よりその値が大きいことを特徴とする磁気ヘッド
   駆動回路。