JPS61134972A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ヘッド位置決め装置に・関し、二り詳しくは
、リジッドディスク装置、７ａツピーデイスク装置、光
デイスク装置、等の情報記録再生装置のヘッドを移動位
置決めせしめる位置決めモータに特徴を有するヘッド位
置決め装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のヘッド位置決め装置では、ステッピングモータを
ヘッド位置決めモータとして使用している装置が多く、
ステッピングモータを用いた場合には、ステッピングモ
ータの回転トルクを、スチールベルトやラックピニオン
やリードスクリュー等の動力伝達機構を介して、ヘッド
キャリッジに動力が伝達されヘッドを移動せしめ、ステ
ッピングモータの各ステップに応じてヘッドを位置決め
せしめる構成として、開ループでヘッドを移動位置決め
している場合が多く見られた。或いは、他の従来のヘッ
ド位置決め装置では、ボイスコイルモータをヘッド位置
決めモータとして使用している装置もあり、ボイスコイ
ルモータを用いた場合には、ボイスコイルモータはヘッ
ドキャリッジに直接組み込まれ、ボイスコイルモータに
発生する推力またはトルクは直接ヘッドキャリッジに伝
達され、ディスクのサーボ面に記録されているサーボ情
報をヘッドに二って読み出し、ヘッドキャリッジをサー
ボ情報に従って移動位置決めせしめる構成として、閉ル
ープでヘッドを移動位置決めしている場合が多く見られ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前述の如き従来技術の中で、ステッピングモー
タをヘッド位置決めモータとして用いる場合には、ステ
ッピングモータが安価で小鳳化ユニット化され階動的に
回転する為、安価で組立性に優れた開ループのヘッド位
置決め装置を提供する事が可能であるが、ステッピング
モータの角度分割数及び精度には限界がちシトルクリッ
プルを有する為に、高い情報記録トラック密度が必要と
されるヘッド位置決め装置に適用する事は困難であり、
高い情報記録トランク密度を達成する為にヘッド位置決
めサーボを適用しても制御性に優れずヘッド移動位置決
めの高速高精度化が困難であシ、応答性に優れない為に
振動や衝撃の外乱に対して正確なヘッド位置決め状態を
保持する事も困・　蛾である。という問題点を有する。

また、ボイスコイルモータをヘッド位置決めモータとし
て用いる場合には、移動が円滑でトルクリップルも無い
為に、高速のヘッド移動が可能であり、ヘッド位置決め
閉ループサーボが容易であり、振動や衝撃の外乱に対し
ても応答性に優れ正確なヘッド位置決め状態を保持する
事が可能であるが、ヘッドキャリッジに直接組み込まれ
る為に磁気的なシールドを必要とし装置が大型化複雑化
し高い機械加工精Ｒｔ−必要とし、ヘッド位置決めモー
タとしてユニット化されない為に組立性が悪く検査が困
難であり、ヘッド位置決め装置の組立性が悪いだけでな
く非常に高価になってしまう。

という問題点を有する。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
その目的とするところは、高速移動が可能で、応答性に
優れ、ヘッド位置決閉ループサーボが可能で、組立性に
優れた小型で安価な位置決めモータによって、ヘッド位
置決め装置を提供するところにちる。

〔問題点を解決する為の手段〕

本発明のヘッド位置決め装置は、情報の記録担体である
ディスク、前記ディスクへ情報の記録再生を行うヘッド
、前記ヘッドが固定されるヘッドキャリッジ、前記ヘッ
ドキャリッジを移動せしめ前記ヘッドを前記ディスクの
所定の情報記録トラックへ移動位置決めせしめる位置決
めモータ、を有する情報記録再生装置に於て、前記位置
決めモータが、中心角１８０度以下の扇状コイルを回転
軸中心に対して略対称位置に配設する１組以上のロータ
コイルブロック、前記ロータ；イルブロックが固定され
透光性を有するロータ基板、前記ロータ基板上で前記ロ
ータコイルブロックの内周或いは外周に非透光性の膜を
形成する事により得られる複数のスリットパターン、前
記ロータコイルブロックに対しアキシャル方向に空ｌ！
１Ｉｔ−′持って配設されアキシャル方向に着磁された
マグネットブロック、前記マグネットブロックの起磁力
に対して磁気回路を構成するケーシングヨーク、前記マ
グネットブロックと前記ケーシングヨークと共に磁気回
路ｅ＆成し、前記ロータコイルブロックに一定の空隙磁
束を与えるバックヨーク、前記ス・リットパターンに光
を供給する１個以上の発光手段、前記スリットパターン
の透過光を感知する１個以上の受光手段、によって構成
され、前記ロータコイルブロックの回転角を１６０度以
下に規制した事ｔ−特徴とする。

〔作用〕

本発明の上記の構成によれば、ロータコイルブロックの
回転角′ｆ：１８０度以下に規制する事によりトルクリ
ップルが無くトルク定数が一定であるトルク発生手段と
、コイル基板に配されるスリットパターンを光学的に検
出する回転位置検出手段とが１つの位置決めモータユニ
ットを構成し、この位置決めモータを用いてヘッド位置
決め装置を提供する事が可能である。

〔実施例〕

第１図は、本発明の実施例に於る位置決めモータの構造
図（右半分は断面図）であって、回転軸１は第１の軸受
２及び第２の軸受５によって回転自在に支承され、第１
の軸受２はケーシングヨーク４に配設され、第２の軸受
５はバックヨーク５に配設され、ケーシングヨーク４及
びバックヨーク５は純鉄等の磁成金属によシ構成され、
ケーシングヨーク４に固定されアキシャル方向に着磁さ
れた′マグネットブロック６による起磁力によってマグ
ネットブロック６及びケーシングヨーク４及びバックヨ
ーク５は磁気回路を構成し、マグネットブロック６とバ
ックヨーク５との空隙部分には回転軸１にスリーブ７を
介して固定されるロータ基板８及びロータ基板８上に固
定されるロータコイ・ルブロック９が配設され、ロータ
基板８は透光性を有するガラスや樹脂等で構成され、ロ
ータコイルブロック９の外周（内周でも可）にはロータ
基板８上に非透光性金属スリットパターンが接着もしく
は薄膜にて蒸着等の手段によシ形成され、ロータ基板Ｂ
上のスリットパターンに対してアキシャル方向に対峙し
て、バックヨーク５上には第１の基板１０を介して発光
手段でるる発光ダイオード１１が１個以上配設嘔れ、ま
たケーシングヨーク４上には第２の基板１２を介して受
光手段であるフォトトランジスタ１５が１個以上配設ぜ
れ、フォトトランジスタ１５には受光する光量及び位相
を調整するウィンドウ板１４が固定され、ケーシングヨ
ーク４とバックヨーク５とはネジ１５によシ連結され位
置決めモータを構成している。

第３図は、本発明の実施例に於るマグネットブロックの
構成図であって、ケーシングヨーク４の一部分５５上に
、中心角１８０度以下の扇状でアキシャル方向に着磁さ
れた第１のマグネット５１及び中心に対し第１のマグネ
ット３１とは略対称位置く配設され反対の極性を持つ第
２のマグネット５２が固定される。

第４図は、本発明の他の実施例に於けるマグネットブー
ツクの構成図であって、ケーシングヨークの一部分５３
上に、リング状マグネット４１が配設され、リング状マ
グネット４１は、Ｎ極部分４１−（ａ）、Ｓ極部分４ｌ
−（ｂ）、無着磁部分４ｌ−（Ｃ）、４ｌ−（ｄ）、と
にアキシャル方向に分割着磁される。

第５図は、本発明の実施例に於る磁気回路の構成図であ
って、第１のマグネット５１及び第２のマグネット３２
の起磁力によって、ケーシングヨーク４及びバックヨー
ク５と共に、図中の矢印方向に磁束が流れるように磁気
回路が構成される。

第６図は、本発明の実施例に於るロータコイルブロック
の構成図であって、本例では１組の中心角１８０度の扇
状コイルを回転中心に対して略対称に配設した例であシ
、第１のロータコイル６１と第２のロータコイル６２と
がロータ基板８（図示せず）上に固定されスリーブ７を
介して回転軸１（図示せず）に固定され、図中斜線で示
されるロータコイルの半径方向成分Ｐ及びＱで電気磁気
的トルクを発生し、Ｐ及びＱは、例えば第５図の如きマ
グネットプロ、ツクについて、各々第１のマグネット３
１及び第２のマグネット５２に対向する領域のみを回転
し、この領域では一タコイルブロックの回転角は１ａｏ
度以下に規制され、ロータコイルの通電方向により回転
方向は一意的に決定される。

第７図は、本発明の他の実施例に於るロータコイルブロ
ックの構成図であって、第１のロータコイ、／Ｉ／６１
及び第２のロータコイル６２は、ロータ基板８に固定さ
れるだけでなく、軽量で絶縁性の高い樹脂７１でモール
ド固化され、電気的特性を損う事なく機械的強度が向上
される。

第８図は、本発明の更に他の実施例に於るロータコイル
ブロックの構成図であって、第１のロータコイル６１及
び第２のロータコイル６２は、非磁性非導電性のカバー
８１とロータ基板８の一部分Ｂ２とで挟持され、磁気的
な損失を伴う事なく機械的強度が向上される〇 原理的に第５図で代表されるマグネットブロックと、原
理的に第６図で代表されるロータコイルブロックとを用
いる事により、ロータコイルブロックの例えばＰ部に一
方向の電流を流すと磁界中に置かれたＰ部は電気磁気的
な力であるローレンツ力を受は一定のトルクを発生し、
またＱ部についてはＰ部と半径方向に反対方向の電流が
流れるからＰ部と逆方向の磁界を与える事によ９２部と
同一方向のトルクを発生する。

回転位置と発生トルクの関係を図示すると第９図の如く
なシ、機械的回転角１８０度に対して、図中斜線で示さ
れる１８０度以下の領域ではトルクが一定部ち電流をト
ルクに変換するトルク定数は一定でちゃ、この領域では
コイルブロックのＰ部及びＱ部に供給される空隙磁束密
度が一定である。また、従来のボイスコイルモータと同
様にコイルを可動部分としている為、可動部分が軽量で
あシ、高速回転及び高速応答が可能であるのは勿論の事
、１８０度以下の回転角でトルク定数が一定の領域を使
用し制御性が優れ任意の位置に位置決め可能なモータが
得られる。

第１０図は、本発明の実施例に於る暴走止め機構図であ
って、ロータコイルブロック等の回転部分１０１の一部
に凸部でストッパー１０２を固定し、一方ケーシングヨ
ーク等の非回転部分１０５の一部に凹部切欠きを設けて
、ストッパー１０２の回転角は図中矢印で示される範囲
で機械的に制限される。この回転角規制範囲とトルク定
数一定の角度範囲を略則−にする事により制御性の優れ
た領域だけを使用する事が可能である。

第１１図は、本発明の実施例に於るロータ基板上のスリ
ットパターンの一部分を示す図であって、ロータ基板８
（図示せず）上に非透光性金属の薄膜１１１が接着もし
くは蒸着等の手段により形成され、一定の角度ピッチで
複数のスリット１１２が形成され１図中の斜線部で示さ
れる薄膜部分１１１では光ｔ’遮蔽し、スリット部分で
は光が透過し、さらに、透光性を有するロータ基板を透
過して受光素子側へ向う。

第１２図に、本発明の実施例に於る受光手段側のウィン
ドウ板の一部分を示す図であって、ウィンドウ板１４に
は、一定の角度ピッチで第１のウィンド、７１２１−（
ａ）及び第２のウィンドウ１２１−（ｂ）が形成され、
各々ウィンドウに対して受光素子である第１のフォトト
ランジスタ１５−（ａ）及び第２のフォトトランジスタ
１５−（ｂ）が配設され、各々のウィンドウｆ：ａ過し
た光量に略比例する出力即ち位置検出信号を得る事がで
きる。いま、第１のウィンドウ１２１−（ａ）及び第２
のウィンドウ１２１−（ｂ）の各々のウィンドウの角度
ピッチに口−タ基板上のスリットの角度ピッチと同一で
あるが、第１のウィンドウ１２１．−（ａ）に第して第
２のウィンドウ１２１−（ｂ）ｅ（電気的な位相が９０
度ずれた位置に形成してあり、さらに複数の９インドク
及びフォトトランジスタを使用すればさらに複数相の位
置検出信号を得る事ができる。

通常、スリット及びウィンドウに、金属薄板をエツチン
グする事によって精度の良い量産性に優れたものが得ら
れるが、さらに精度を必要とする場合には、ガラス基板
上にパターンを形成するが高価になってしまう。

特に、ロータ基板上のスリットハターンハ、スリットの
精度だけでなく、可動体であるため振動等の外乱に十分
に耐え得る剛性を必要とし、ロータ基板と同一体であれ
ば剛性は向上し、スリットパターンを銅の如き導体で形
成すればロータコイルの端不処理パターンとスリットパ
ターンを同時に形成する事ができる。

第１３図に、本発明の実施例に於る光学的位置検出のタ
イミングチャートを示す図でろって、第１１図及び第１
２図のスリットパターン及びウィンドウパターンを用い
た場合の例である。第１３図に於て、第１のフォトトラ
ンジスタに入力される光量変化は回転角に対してＡの如
く三角波状に変化し、同様に第２のフォトトランジスタ
に入力される光量変化ＨＢの如く変化しＢの位相はムの
位相より９０度遅れており、ＡとＢの信号比較に工９、
Ｏで示される位置選択信号■及びＤで示される位置選択
信号■が得られ、Ａ及びＢの信号から適当に信号を選択
する事により、鋸歯状の位置信号Ｅが得られ回転位置を
知る事ができる。

従って、任意の位置に位置決め可能な前述のロータコイ
ルブロックの位置信号を第１５図Ｅで示される如き鋸歯
状波で得る事ができ、位置検出素子を得えた位置決めモ
ータ単品での閉ループ位置決めサーボが可能であり、ス
リット及びウィンドウの角度ピッチを細かくすればさら
に精密な位置決めが可能である。

第２図は１本発明の実施例に於るヘッド位置決め装置の
構成図であって、第１図の如き位置決めモータ２０はフ
レーム２１に固定され、フレーム２１にはディスククラ
ンプ機構２２ｔ−介してディスク２５が一定速度で回転
可能なように配設され、ディスク２３には同心円状に複
数の情報が記録されその情報記録トラックに対してヘッ
ド２４ｔ−所定のトラックへ移動位置決めして情報の紀
碌再生ヲ行い、ヘッド２４はヘッドナスペンション２５
を介してヘッドブロック２６に固定され、ヘッドブロッ
ク２６はヘッドキャリッジ２７に固定され、ヘッドキャ
リッジ２７に両端全支承固定されたスチールベルト２９
が位置決めモータ２０の回転軸に固定されたプーリー２
８に一定の部分で固定されており、位置決めモータ２０
の回転によりヘッド２４にディスク２３の所定の情報記
録トラックへ移動位置決めでれる。このとき、ヘッド２
４は位置決めモータ２０の光学的位置検出信号によって
移動位置決めされるが、ディスク２３からヘッド２４全
通してトラック位置サーボ情報を与えれば更に高精度の
トラック位置決めが可能である。

本実施例では、位置決めモータ２０の回転角を１８０ｍ
以下に規制しトルク定数を一定として約１４０度の回転
角を得る事ができ、この回転角の範囲でプーリー径及び
ヘッドの移動量及び位置検出精度を決定すると、平均ヘ
ッド移動時間はステッピングモータを使用した時の約半
分に低減でき、トラック数と同数の鋸歯状の位置信号が
得られれば、ヘッドを所定のトラックへ移動位置決めす
る事が可能であり１位置決めモータの回転角をできるだ
け大きくする拳により、スリット及びウィンドウの角度
ピッチを大きくでき加工精度も緩和できる。

第２図では、位置決めモータの回転トルク金スチールベ
ルトによりヘッドキャリッジに伝達しているが、他にも
ラックピニオンやリードスクリュー等の動力伝達機構や
或いに回転型のヘッド位置決め装置にも適用可能な事に
言うまでもなく、また、第２図でに、リジッドディスク
装置への適用例を示しているが、フロッピーディスク装
置、光デイスク装置にも適用可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、以下に列挙される如
き効果を有する。

位置決めモータの回転角６ｉａｏ度以下に規制した番に
より、ロータ；イルブロックの通電方向により一意的に
回転方向が決定され、ブラシの如き電流切替機構が不要
であり、トルク定数が一定である。

位置決めモータのトルク定数が一定である事により、制
・両性に優れた応答性の良い安定したサーボが可能にな
り、高トラツク密度化への対応が容易である。

ロータコイルが軽量で簡単な構造である事により、高速
応答及び高速回転が可能であり、低コスト化にも有利で
おる。

位置決めモータエニットとして、ヘッド位置決め装置に
取り付ける構造となる事により、位置決めモータユニッ
ト単品で動作確認検査が可能で、取り扱いも容易であり
、ヘッド位置決め装置の組立性も向上し、磁気シールド
を自身のケーシングで行っていて小皿が可能である。

トルク発生手段と光学的位置検出手段とを同一のロータ
基板に配設した挙により、振動衝撃に対して十分な強度
が得られるだけでなく、光学的位置検出手段にケーシン
グヨークとパックヨークとにより外部から光の混入ノイ
ズ全党ける事なく。

構造が簡単でスペースの利用効率が高く加工容易な丸物
の部品が多い為に小型で安価な位置決めモータひいては
ヘッド位置決め装置の提供が可能である。

トルク定数一定のトルク発生手段と光学的位置検出手段
とを有する位置決めモータにより、位置決め制御が容易
なだけでなく、位置信号から得られる速度信号により安
定な速度制御が可能でおり、ヘッド位置決め装置に於る
ヘッドの移動位置決め時間が短縮され、コンピュータと
の情報の交信時間が短縮されコンピュータの演算処ｆＩ
Ａ機能が向上する。

透光性【有するロータ基板を用いる事により、トルク発
生部分と光学的位置検出手段を同一基板に配置でき、位
置決めモータの小屋化薄屋化が可能なだけでなく１部品
点数の低減が可能であり、組立工数も低減嘔れる。

ロータコイルブロックを樹脂でモールド固化する事によ
り、トルク発生部分であるロータ；イルの機械的共振点
を上げ制御性を向上できるだけでなく、ロータコイルの
放熱が良くなり過電流ｖｃよるコイルの焼損を防止する
事ができ、樹脂であるから４１ｔで絶縁性に優れ成形が
容易なローターイルブロック金提供可能である。

ロータコイルブロックを非磁性非導電性の円板で挟持す
る事により、ロータコイルブロックの機械的共振点を上
げ制御性を向上できるだけでなく、ロータコイルの放熱
性を向上でき、非磁性非導電性であるから磁気回路損失
がなく渦電流損失もないロータコイルブロックが提供可
能である。

マグネットブロックがアキシャル方向にＮ極８極に分割
着出され、Ｎ極Ｓ極の境界部分では無情＄とするリング
状のマグネットである事により、隣接する磁極との漏れ
磁束の少ない、成形性の優れた取９扱−の容易なマグネ
ツ）ｋケーシングヨークに精度良く取り付ける事ができ
、空間磁束密度が均一で損失の少ない磁気回路が可能で
ある。

暴走止めを用いて機械的に回転角を１８０度以下に規制
する事にＬ９．異常時の暴走回転を防止し、トルク定数
が一定の領域を機械的に定める事が可能で、ヘッド位置
決め装置のヘッド暴走を防止でき、暴走止め’に：＊”
ＡＤとしてヘッドの基準位置を決める事も可能である。

コイル基板のスリットパターンを導体で形成する事にＬ
り、ロータコイルの線端未処理パターンと同時にスリッ
トパターンを形成する事が可能になり、低コスト化、小
製化が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明のヘッド位置決め装置に於る位置決め
モータの一実施例を示す構造図。 第２図は１本発明のヘッド位置決め装置の一実施例を示
す構成図。 第３図に１本発明に於るマグネットブロックの。 一実施例を示す構成図。 第４図は１本発明に於るマグネットブロックの一実施例
を示す構成図。 第５図は、本発明に於る磁気回路の一実施例を示す構成
図。 第６図は、本発明に於るロータコイルブロックの一実施
例を示す構成図。 第７図は、本発明に於るロータコイルブロックの一実施
例を示す構成図。 第８図は１本発明に於るロータコイル・ブロックの一実
施例を示す構成図。 第９図に、本発明に於る位置決めモータの回転位置と発
生トルクの関係を示す図。 第１０図は、本発明に於る暴走止め機構の一実施例を示
す機構図。 第１１図は、本発明に於るヨーク基板上のスリットパタ
ーンの一実施例を示す部分図。 第１２図は、本発明に於るフィンドウ板の一実施例を示
す部分図。 第１３図は、本発明に於る光学的位置検出の一実施例を
示すタイミングチャート。 １・・・・・・回転軸 ４・・・…ケーシングヨーク ５・・・・・・バンクヨーク ６・・・・・・マグネットブロック ８・・・・・・ロータ基板 ９・・・・・・ロータコイルブロック １１・・・・・・発光ダイオード（発光手段）１３・・
・・・・フォトトランジスタ（受光手段）２０・・・・
・・位置決めモータ ２３・・・・・・ディスク ２４・・・・・・ヘッド ２７・・・・・・ヘッドキャリッジ 以上 ｑ 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）情報の記録担体であるディスク、前記ディスクへ
   情報の記録再生を行うヘッド、前記ヘッドが固定される
   ヘッドキャリッジ、前記ヘッドキャリッジを移動せしめ
   前記ヘッドを前記ディスクの所定の情報記録トラックへ
   移動位置決めせしめる位置決めモータ、を有する情報記
   録再生装置に於いて、前記位置決めモータが、中心角１
   ８０度以下の扇状コイルを回転軸中心に対して略対称位
   置に配設する１組以上のロータコイルブロック、前記ロ
   ータコイルブロックが固定され、透光性を有するロータ
   基板、 前記ロータ基板上で、前記ロータコイルブロックの内周
   或いは外周に非透光性の膜を形成する事により得られる
   複数のスリットパターン、 前記ロータコイルブロックに対しアキシヤル方向に空隙
   を持つて配設され、アキシヤル方向に着磁されたマグネ
   ットブロック、 前記マグネットブロックの起磁力に対して磁気回路を構
   成するケーシングヨーク、 前記マグネットブロックと前記ケーシングヨークと共に
   磁気回路を構成し、前記ロータコイルブロックに一定の
   空隙磁束を与えるバックヨーク、前記スリットパターン
   に光を供給する１個以上の発光手段、 前記スリットパターンの透過光を感知する１個以上の受
   光手段、 によつて構成され、前記ロータコイルブロックの回転角
   を１８０度以下に規制した事を特徴とするヘッド位置決
   め装置。
2. （２）前記ロータコイルブロックを樹脂でモールド固化
   した事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のヘッド
   位置決め装置。
3. （３）前記ロータコイルブロックが、非磁性非導電性の
   円板でアキシヤル方向に挟持されている事を特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のヘッド位置決め装置。
4. （４）前記マグネットブロックが、アキシヤル方向にＮ
   極Ｓ極の２極に分割着磁され、Ｎ極とＳ極の境界部分で
   は無着磁とするリング状のマグネットにより構成される
   事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のヘッド位置
   決め装置。
5. （５）回転部分と非回転部分に暴走止めを配設し、機械
   的に回転角を１８０度以下に規制した事を特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のヘッド位置決め装置。
6. （６）前記コイル基板の前記スリットパターンを導体パ
   ターンで形成した事を特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のヘッド位置決め装置。