JPS62155799A - ステツピングモ−タの制御回路 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、たとえばフロッピーディスク装置において、
磁気ヘッドをディスクの径方向に変位させるステッピン
グモータを制御する制御回路に関する。

［発明の技術的背景］ 従来からフロッピーディスク装置において、ディスクに
対しデータの書込みおよび読出しを行う磁気ヘッドは、
キャリッジに搭載されて１本または２本のガイドバーに
沿ってディスクのトラックと直交する方向に移動するよ
うにされている。

ところで磁気ヘッドを移動させる駆動源としては通常、
ロークリタイプのステッピングモータが用いられている
。

このロータリタイプのステッピングモータとしては、Ｖ
Ｒ（バリアプル・リラクタンス）型、ＰＭ（パーマネン
ト・マグネット）型、ＨＢ（ハイブリッド）型等のモー
タが知られている。

またステッピングモータから前記キャリッジへの力の伝
達方式は、リード・スラリ１方式、スチール・ベルト方
式等が知られている。

リート・スクリュ方式は、ステッピングモータのシセフ
トにねじ状の溝を切り、この溝を使ってキャリッジを動
かすもので、初期のフロッピーディスク装置に良く用い
られていた。

スチール・ベルト方式は、ステッピングモータのプーリ
にステンレス系のスチール・ベルトを輪にしたものをか
け、１個所で固定し、キャリッジをこのベルトの途中に
固定したものである。

このスチール・ベルト方式は、ヘッド駆動系の摩擦が少
なく、小ざいパワーのステッピングモータでヘッド送り
を高速で行なうことが可能であるが、ステッピングモー
タの位置決め精度が磁気へラドの位置精度に直接反映さ
れるため、高精度のステッピングモータが要求される。

第３図は前記ＶＲ型のステッピングモータの要部の構成
を示す図である。

このステッピングモータはロータ（回転子）Ｒと、ステ
ータＳと、コイルＣとから構成されている。この例では
ステータＳの極歯が６個、ロータＲの極歯か４個にされ
、ステータＳには空間的に１８０度反対側におる一対の
極歯が一相をなすようにコイルＣが巻かれている。

第４図はこのステッピングモータの結線方法を示す図で
ある。

同図においてＳ＋　、Ｓ２およびＳ３は各相の励磁電流
を断続するスイッチを示す。

各相の電流は各スイッチによって０Ｎ−ＯＦＦ制御され
るが、今コイルφ１−φ１′に励磁電流が流れると第５
図に示すように磁束が発生し、コイルφ１、φ１′との
極歯とロータＲの極歯とが対向するようにロータＲの位
置が決定される。

すなわちロータＲの極歯とステータ２の極歯とが対向し
ている状態で磁気抵抗が最も小さくなる。

そして第６図に示したようにスイッチ＄１をＯＮにして
コイルφ１−φ１′を励磁しくａ）、次にスイッチＳ１
をＯＦＦにしてスイッチＳ２をＯＮにしコイルφ２−φ
２′を励磁すると（ｂ）、ロータ１が反時計方向に３０
度回転する（Ｃ）。

ざらに励磁の相を順次切換えると、ロータ１が３０度ず
つ一定方向に回転する（以下、この角度をステップ角と
称する）。

以上ＶＲ型のステッピングモータの動作原理を説明した
が、前記ＰＭ型およびＨＢ型のステッピングモータも励
磁相を順次切換ることによりロータＲがステップ角ごと
に回転する点は同様である。

またステップ角はロータＲの極歯を多くすることにより
小さくすることができ、一般的なフロッピーディスク装
置では、ステップ角が１．８度のものが主に使用されて
いる。

そしてフロッピーディスク装置では、ロータＲの回転運
動を前述したボール・スクリュやスチール・ベルトある
いはスパイラム・カム等により直線運動に変換し、磁気
ヘッドをディスクの径方向移動させている（以下、この
動作をシークと称する）。

［背景技術の問題点］ しかしながら従来のフロッピーディスク装置では、第７
図に示したようにディスクＤ上のおるトラックから一定
方向（矢印Ｐ方向）に所定のステップ数だけ磁気ヘッド
Ｈをシークさせ、さらに最初の方向と逆の方向（矢印Ｑ
方向）に同じステップ数だけシークさせると、磁気ヘッ
ドＨの位置が初めのトラック位置からずれるという現象
が生じる。

一般にこの位置ずれの但Ｘは数μｍ程度であり、この量
はトラッキングのヒステリシスと称せられている。これ
は、磁気ヘッドＨが搭載されているキャリッジＣの軸受
と、ガイドバー（図示せず）との間の摩擦力がシータ方
向により異なり、ステッピングモータにかかる負荷が変
化し、ステッピングモータのロータの静止位置がシーク
の方向によりわずかにずれることが主な原因であるが、
トラッキングのヒステリシスは、磁気ヘッドＨの位置決
め精度（以下、トラッキング精度と称する）を悪くする
要因となっていた。

［発明の目的］ 本発明は、上述したような事情によりなされたもので、
特にフロッピーディスク装置に用いた場合、トラッキン
グのヒステリシスを極めて少なくすることができるステ
ッピングモータの制御回路の提供を目的としている。

［発明の概要］ 本発明のステッピングモータの制御回路は、ステッピン
グモータの各コイルと直列に抵抗を接続し、この抵抗の
両端にそれぞれ電流制御素子の被制御側電極を接続し、
制御手段が前記トランジスタの制御側電極にステッピン
グモータのロータの回転方向に応じて信号を印加し、前
記コイルの励磁電流の値をロータの回転方向に応じて変
化させるように構成したことにより、ロータの回転にと
もなって変位する駆動対象のヒステリシスを補正するよ
うにしたものである。

［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明の一実施例装置の構成を示す図である。

本実施例は、環状に配列したコイルφ１〜φ４の励磁状
態に応じてロータか一定角度ごとに回転する４相のステ
ッピングモータ（図示せず）と、各コイルに励磁電流を
供給する電源Ｅと、励磁相切換信号Ｍに従って励磁電流
を断続するスイッチＳと、各コイルと直列に接続された
抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、これら抵抗の両端にエミッターコレ
クタ間が接続されたトランジスタＱ１〜Ｑ４と、スイッ
チＳに対し前記励磁相切換信号Ｍを出力する一方、各ト
ランジスタのベースに後述する励磁電流切換信号Ｎ１〜
Ｎ４を出力するコントロール部Ａとから構成されている
。

そして第２図は前記励磁電流切換信号の条件を概念的に
示す図である。なおこの条件情報はテーブルとして前記
コントロール部Ａ内のプログラムメモリに格納されてい
る。

図中Ｈ，Ｌはコントロール部Ａが前記−トランジスタ０
１〜Ｑ４のベースに出力する励磁電流切換信号のレベル
を示す。また図中Ｘは前記励磁電流切換信号がＨレベル
、Ｌレベルのいずれであってもよいことを示す。また「
時計回り」、「反時計回り」はステッピングモータのロ
ータの回転方向を示す。そして反時計回り（Ａ）は時計
回りよりもロータの回転負荷が大ぎい場合を示し、反時
計回り（Ｂ）は時計回りよりもロータの回転負荷か小さ
い場合を示す。

たとえばステッピングモータのロータがコイルφ１−φ
２間で回転する場合、それが時計回りである場合には、
励磁電流切換信号Ｎ１〜Ｎ４がすべてＨレベルにされ、
それが反時計回り（Ａ＞であった場合には、励磁電流切
換信号Ｎ１がＨレベル、Ｎ２がＬレベル、Ｎ３とＮ４は
どちらのレベルでもよいことを示す。

以下、本実施例装置の動作について説明する。

なお以下においてφ１−φ２とはコイルφ１、φ１′が
励磁された後にコイルφ２、φ２′か励磁されることを
示す。

まず励磁相切換信号Ｍにより励磁されるコイルが、 φ１−φ２→φ２−φ３→φ３−φ４ →φ４−φ１ の順に切替わり、ステッピングモータのロータが時計回
りに回転して、磁気ヘッドがディスクの中心方向へ移動
するとする。

この場合、励磁電流切換信号φ１〜φ４はすべてＨレベ
ルにされ、励磁電流が抵抗Ｒ１〜Ｒ４をバイパスしてト
ランジスタ０１〜Ｑ４のエミッターコレクタ間に流れる
。

次に励磁されるコイルが、 φ４−φ１→φ３−φ４→φ２−φ３ →φ１−φ２ の順に切替わり、ステッピングモータのロータが反時計
回りに回転して、磁気ヘッドがディスクの端部方向に移
動するとする。

この場合、トラッキングのヒステリシスにより、磁気ヘ
ッドが、 （Ａ＞正規の位置よりも手前に停止する場合・・・・・
・・・・反時計回り（Ａ＞に対応（Ｂ）正規の位置より
も行過ぎて停止する場合・・・・・・・・・反時計回り
（Ｂ）に対応の２通つの場合が考えられる。なお正規の
位置とは磁気ヘッドが中心方向に移動した場合の停止位
置である。

まず（Ａ＞の場合でロータがコイルφ２−φ１間で回転
するとき、励磁電流切換信号を第２図の反時計回り（Ａ
）に示したように、Ｎ１がＨレベル、Ｎ２がＬレベルと
いうように変化させ、コイルφ２の励磁電流が抵抗を通
って流れるようにすると、この方向のロータの回転トル
クが増加し、磁気ヘッドが正規の位置に停止するように
なる。

この場合、ロータがコイルφ３−φ２、φ４−φ３、φ
１−φ４間で回転するときは、それぞれ第２図に従って
励磁電流切換信号が変化する。

また（Ｂ）の場合でロータがコイルφ２−φ１間で回転
するとき、励磁電流切換信号を第２図の反時計回り（Ｂ
）に示したように、Ｎ１がＬレベル、Ｎ２をＨレベルと
いうように変化させ、コイルφ１の励磁電流が抵抗を通
って流れるようにすると、この方向のロータの回転トル
クが低下し、磁気ヘッドが正規の位置に停止するように
なる。

この場合、ロータがコイルφ３−φ２、φ４−φ３、φ
１−φ４間で回転するときは、それぞれ第２図に従って
励磁電流切換信号が変化する。

このように本実施例装置では、ステッピングモータのロ
ータの回転方向、すなわち磁気ヘットのシータ方向に応
じて、ステッピングモータの励磁相の励磁電流を変化さ
せるので、トラッキングのヒステリシスを補正すること
ができる。

以上、本実施例では本発明をフロッピーディスク装置に
用いた場合につき説明したが、本発明はフロッピーディ
スク装置に限らず、たとえばプリンタやＸ−Ｙプロッタ
等、ステッピングモータを用いて駆動対象を厳密に制御
することが必要な装置に対し幅広く適用することができ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のステッピングモータの制御
回路は、ステッピングモータの各コイルと直列に抵抗を
接続し、この抵抗の両端にそれぞれ電流制御素子の被制
御側電極を接続し、制御手段が前記電流制御素子の制御
側電極にステッピングモータのロータの回転方向に応じ
て信号を印加し、前記コイルの励磁電流の値をロータの
回転方向に応じて変化させるように構成したので、ロー
タの回転にともなって変位する駆動対象のヒステリシス
を補正することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の構成を示す回路図、第
２図は同実施例装置における励磁電流切換信号の条件を
概念的に示す図、第３図は一般的なステッピングモータ
の要部の構成を示す断面図、第４図は同ステッピングモ
ータの結線方法を示す図、第５図は同ステッピングモー
タの励磁状態を示す断面図、第６図は同ステッピングモ
ータのロータが回転している状態を示す断面図、第７図
は従来のフロッピーディスク装置においてトラッキング
のヒステリシスが生じている状態を示す図である。 Ａ・・・・・・・・・・・・・・・コントロール部Ｅ・
・・・・・・・・・・・・・・電　源Ｑ１〜４ｄ・・・
トランジスタ Ｒ１−Ｒ４・・・抵　抗 Ｍ・・・・・・・・・・・・・・・励磁相切換信号Ｎ１
〜Ｎ４・・・励磁電流切換信号 Ｓ・・・・・・・・・・・・・・・スイッチφ１〜φ４
・・・コイル 出願人　　　　　株式会社　東芝 出願人　　　　　東芝コンピュータ エンジニアリング株式会社 代理人　弁理士　須　山　佐　− ｊう力≠９．＝丸切１ぜシイ１虻４（ 第３図　　　　　　第４図 ）５図 （ａ）　　　　　’　　　（ｂ）　　　　　　　　（Ｃ
）菌６ｒ１ 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　環状に配列した複数組のコイルの励磁状態に応
   じて回転子が一定角度ごとに回転するステッピングモー
   タと、前記複数組のコイルに励磁電流を供給する電流供
   給手段と、励磁相切換信号に従って前記励磁電流を断続
   する電流断続手段と、前記励磁相切換信号を出力する制
   御手段とを有してなるステッピングモータの制御回路に
   おいて、前記ステッピングモータの各コイルと直列に抵
   抗が接続され、各抵抗の両端に電流制御素子の被制御側
   電極が接続され、前記制御手段が前記電流制御素子の制
   御側電極に前記ステッピングモータの回転子の回転方向
   に応じて信号を印加し、前記コイルの励磁電流の値を前
   記回転子の回転方向に応じて変化させるように構成され
   ていることを特徴とするステッピングモータの制御回路
   。
2. （２）　ステッピングモータの回転子が駆動対象を変位
   させ、この駆動対象の変位方向に応じて前記回転子に対
   する負荷が異なる特許請求の範囲第１項記載のステッピ
   ングモータの制御回路。
3. （３）　駆動対象が、フロッピーディスク装置における
   磁気ヘッドである特許請求の範囲第２項記載のステッピ
   ングモータの制御回路。