JPS6366717A - 磁気読み書きヘッドの位置決め装置およびその駆動する方法 - 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】 発明の背景 この発明は一般にステッピングモータを駆動する方法に
関するものであり、かつより特定的にはステッピングモ
ータを利用するストリーミングカートリッジテープドラ
イブにおける磁気読出し／書込みヘッドの正確な位置決
めに関するものである。

ストリーミングカートリッジテープドライブは、コンピ
ュータシステムにおいて磁気テープ上にディジタルデー
タをストアするのに用いられる。データは、テープの長
さに延びる複数個の実質的に並列のデータトラックに沿
って連続して磁気テープ上に記録される。１個のトラッ
クが十分に読出されるかまたは書込まれるとき、チーー
ブの方向は逆にされ、かつ他のデータトラックが反対の
方向に読出されるかまたは書込まれる。磁気ヘッド上の
テープの移動の双方向能力は、各トラックがアクセスさ
れた後テープを巻き戻す必要性を除去する。このように
一度に複数個のデータトラックに沿ってデータを前後に
記録する方法は、「螺旋状の」記録として知られている
。

ストリーミングカートリッジシステムにおいて用いられ
る磁気テープは、一般に４分の１インチの幅でありかつ
長さは４５０フイートまでであってもよい。４分の１イ
ンチのテープの端縁間に２０個の並列のデータトラック
が存在し得る。データを読出しまたは書込むようにこれ
らのトラックの各々をアクセスするために、磁気読出し
／書込みヘッドが各トラックの上に正確に位置決めされ
なければならない。もし磁気ヘッドが適当なデータトラ
ックの上に正確に位置決めされないならば、データを誤
ったトラックから読出すかまたはデータを誤ったトラッ
クに書込むことからデータ伝送エラーが生じる可能性が
あり、それはデータの損失を生じる可能性がある。

これらの正確な位置決めの必要条件は、ステッピングモ
ータの利用で達成される。ディスクリートな数の電気励
起を受けるとき、ステッピングモータは、各励起ごとに
１増分、正確な角増分を回転する。モータがその角変位
を線形変位に変換するための親ねじのような従来の手段
を介して磁気読出し／書込みヘッドに結合されるとき、
磁気ヘッドの位置は正確に制御され得る。

磁気ヘッドが一方の位置から他方の位置に移動されなけ
ればならないテープドライブシステムには厳しい時間の
必要条件がある。これらのヘッドの移動のいくらかは短
く、単にステッピングモータが単一ステップ分回転され
るのを必要とするだけである。ヘッドがモータの多くの
ステップに等しい距離を移動されることもまた、必要で
ある。

この後者のモードでは、モータは多くのステップを介し
て連続して回転し、最終位置に到達すると停止するだけ
である。この動作モードは、「旋回」と呼ばれる。

データトラック間の距離はモータの多くのステップに等
しいので、ヘッドが一方のデータトラックから他方のデ
ータトラックに移動されなければならないとき、ステッ
ピングモータがその旋回モードで動作される。位置決め
の完全性を損なうことなく、可能な限り迅速にモータが
旋回されることが都合良い。

動作のその旋回モードでのステッピングモータの性能を
改良するいくつかの方法が、従来採用されてきた。１つ
のこのような方法は、その旋回周波数までステッピング
モータの速度に「傾斜をつけ」、予め定められた時間期
間、旋回周波数でモータを駆動し、それからモータが静
止するまで速度を下方に傾斜させることを必要とする。

このように傾斜させるために、時間期間を変化させるこ
とにより分離されたモータに一連の励起が伝達されなけ
ればならない。たとえば、傾斜上昇期間、第１の励起と
第２の励起との間の時間期間が１４ミリセカンドであり
、また第２の励起と第３の励起との間の時間期間が１２
ミリセカンドであり、かつ第３の励起と第４の励起との
間の時間期間が１０ミリセカンドであってもよく、以下
同様である。このような励起シーケンスは、「傾斜プロ
ファイル」と呼ばれる。旋回周波数が到達されると、モ
ータは一定の割合で励起される。

ステッピングモータを旋回するこの方法には、いくつか
の不利な点がある。第１に、傾斜期間変化する時間間隔
でモータを励起すると、駆動回路に不必要な複雑性が加
わる。さらに、ある場合にはいかに多くのステップがと
られることが必要であるかに依存して異なる傾斜プロフ
ァイルが用いられることが必要である。このように、多
数の傾斜プロファイルの記憶が必要となるかもしれない
。

この方法に対する第２の不利な点は、旋回周波数がモー
タに固有の共鳴効果により制限されることである。その
結果、モータを励起するこの方法は負荷共鳴の場所に依
存して、いくつかの応用において旋回周波数に不必要に
低い制限を生じる。

傾斜方法のわずかな変更は、一連のステップにおける最
終ステップの間、後方位相の利用を組入れる。旋回モー
ドでのこの最終ステップの後方位相は、一連の交互の順
および逆位相をモータに与えることからなる。交互の逆
位相の効果は、回転子のブレーキとして作用することで
あり、こうして回転子がその最終停止位置に静止するの
にかかる時間を減じる。最終ステップの前のステップの
各々は、単−順位相からなる励起を与えることにより生
じられる。この方法においては、一連のステップにおけ
る最終ステップ以外の任意のステップに対して後方位相
は利用されない。

モータがその最終位置に静止するのにかかる時間が減じ
られるが、モータを励起するこの変更された傾斜方法は
、多数の傾斜プロファイルに対する必要性および旋回周
波数に関する不必要に低い制限という上記の不利な点を
保有する。

モータはまた、単一ステップを移動しかつ迅速に静止す
るようになることが可能でなければならない。モータが
その単一ステップモードで動作されるのに必要な１つの
手順は、データがテープに書込まれる前に援用される。

テープへのデータの書込みは、磁気ヘッドがテープの端
縁をまず発見し、かつそれからこの端縁からの予め定め
られた距離に第１のデータトラックを書込むことを必要
とする。テープの端縁を発見するために、磁気ヘッドは
予め定められた開始点にまず位置決めされる。励起はそ
れから、それが１つの角増分またはステップを介して回
転するようにステッピングモータに伝達され、こうして
たとえば１０００分の１インチであってもよい固定され
た距離にヘッドを移動させる。ステップが完了されると
、テープの端縁検査が行なわれる。もし端縁が発見され
るならば、ヘッドは第１のトラックに至る予め定められ
た距離を移動されてもよい。もし端縁が発見されないな
らば、モータは他のステップに移動されかつテープの端
縁検査が繰返される。

テープの公差および横方向移動を生じることにより、モ
ータの単一ステップは、テープの端縁が発見される迄何
回も必要になるかもしれない。もし各単一ステップが迅
速に行なわれるならば、これは問題を提示しない。しか
しながら、振動性である単一ステップ応答を有する従来
のステッピングモータは、各ステップがとられた後成る
量の整定時間を必要とする。テープの端縁検査はモータ
の振動が終わるまで行なわれ得ないので、時間を浪費し
て振動がなくなるのを待つ。

前に書き込まれた磁気テープを読出す前に、第１のデー
タトラックを発見するために異なる手順が用いられる。

テープ端縁を見つける代わりに、磁気ヘッドはテープの
始めとデータトラックの始めとの間にありかつ書込まれ
るべき第１のデータトラックと整列される固定された長
さの基準バーストを見つける。この手順は、単一ステッ
プにより磁気ヘッドを進めかつそれから基準バーストが
発見されるまでテープの始めとデータトラックの始めと
の間のテープ部分を読出すことを含む。データトラック
の開始に先立つテープの二の部分は比較的短いので、も
し磁気ヘッドがデータトラックの・開始に到達するまで
に基準バーストが発見されないならば、テープは巻戻さ
れなければならない。データトラックの開始を過ぎたば
かりの点からその始めまでテープを巻戻すには、かなり
の時間がかかる。このように、テープの巻戻しが必要に
なる前に基準バーストに対し、てできるだけ多くの検査
を行なうことが都合良い。各ステップの後ヘッドが振動
を停止するまで、磁気ヘッドは基準バーストを効果的に
読出すことが不可能であるので、振動期間は、振動が衰
えるのにかかる時間および余分のテープ巻戻し時間によ
り基準バーストを発見する際の不所望に長い遅延の一因
となる。

ステッピングモータの単一ステップに続く不所望に長い
振動期間の問題を解決する試みが、なされてきた。ステ
ッピングモータの単一ステップ応答は、「後方位相ダン
ピング」と呼ばれる技術により短縮されてきた。この技
術は、ステップの最後の部分の間、一旦回転子の速度を
落とすようにステッピングモータの逆位相をオンにする
ことを必要とする。最終位置に到達すると、順位用がオ
ンに戻される。

この技術はモータの単一ステップ応答の短縮を生じるが
、モータでわかるようにかなりの負荷変化を有するシス
テムにおいてそれを利用することにより問題が生じ得る
。後方位相ダンピングが用いられるとき、もし逆位相が
活性化される時間があまりに早すぎるならば、ステッピ
ングモータはその開始位置に戻る傾向がある。最終順位
相が実質的にオンにされるとき、モータはそのダンピン
グされていない単一ステップ応答と同じ態様で振動する
。もし逆位相があまりに遅く活性化されるならば、ステ
ッピングモータはその最終静止位置のまわりに不所望の
量の振動を有する。

システムにかなりの負荷の変化がある場合、逆位相が活
性化される時間が負荷に依存して変化しないならば、逆
位相の成るものはあまりに早く活性化されかつ成るもの
はあまりに遅く活性化される。たとえば、もしモータで
わかる負荷が前のステップから増加するならば、逆位相
が活性化される時間はあまりに早すぎ、かつモータは逆
位相が活性化されるとき次のステップに到達するのに十
分な慣性を有さない。その結果、モータはその開。

始位置に戻る傾向がある。最終順位相が実質的にオンに
されるとき、モータはそのダンピングされていない単一
ステップ応答と同じ態様で振動する。

ステッピングモータ内の回転子の位置を連続的に感知す
るためにこれらの問題が閉ループ帰還システムを用いて
克服され得るが、このようなシステムの付加物は増加さ
れた価格および複雑性を付加する。

発明の要約 この発明は、動作のその単一ステッピングモータでステ
ッピングモータを駆動する新規な方法を提供することに
より上記のステッピングモータの性能の問題を解決する
。これは、ステッピングモータにおける回転子を次の角
位置に進める傾向がある順励起または位相を、かつ回転
子がモータにおけるその前の角位置を占有する傾向があ
る逆励起または位相を発生することにより達成される。

単一スチッピング性能は、一連の交互の順および逆励起
をモータに与えることにより改良される。

この交互の連続の結果として、モータ内の回転子の加速
は、モータの結果として生じる単一ステップ応答がその
臨界的にダンピングされた応答に近似するように制御さ
れる。

この発明の他の重要な特徴は、動作のその旋回モードで
ステッピングモータを駆動する新規な方法を含む。その
旋回モードでは、ステッピングモータはそれが停止する
前に複数個のステップを介して回転する。この発明に従
った動作のその旋回モードで駆動されたステッピングモ
ータのステップは、順および逆位相の交互のシーケンス
を含む励起シーケンスにより生じられる。その結果、達
成され得る旋回周波数はかなり増加される。さらに、回
転子がその最終位置に静止するのに必要な時間がかなり
減じられる。

この発明のこれらのならびに他の目的、特徴および利点
は、以下の図面を参照してなされる好ましい実施例の詳
細な説明に鑑み、当業者に明らかである。

好ましい実施例の詳細な説明 第２図は、ストリーミングカートリッジテープドライブ
で用いられる磁気読出し／書込みヘッドおよびステッピ
ングモータアセンブリ１６を例示する。アセンブリ１６
は、磁気読出し／書込みヘッド２０、結合器３６、親ね
じ４０、カラー４２およびステッピングモータ６０を含
む。磁気ヘッド２０は親ねじ４０に結合され、そのため
ヘッドの垂直位置は、ステッピングモークロ０により制
御されるねじの回転により調整され得る。カラー４２と
モータ６０との間の親ねじ４０の部分は、テープドライ
ブに接続されたベースプレート４４を通過する。

ベースプレート４４は機械的停止または基準点として用
いられ、そこから様々なヘッド位置がステッピングモー
タ６０の多くのディスクリートなステップとして測定さ
れ得る。ベースプレート４４は、この能力を与えるよう
にカラー４２と協働する。カラー４２は親ねじ４０に関
して固定され、かつそれとともに回転する。ヘッド２０
は、カラー４２の底部表面がベースプレート４４と同じ
高さであるとき、その基準点または「定位置」にあると
考えられ得る。

ステッピングモータ６０の各ステップまたは角回転によ
り、親ねじ４０は回転の方向に依存してヘッドを固定さ
れた量だけ上げるかまたは下げる。

このように、多くのステップとして距離が測定され得る
。ステップごとにヘッド２０が移動する距離は、用いら
れる特定のステッピングモータ、親ねじおよびヘッド結
合機構に依有する。この発明の一実施例では、ヘッド２
０はステップごとに１０００分の１インチだけ移動され
る。

もし特定の場所が定位置から成る距離にあることが既知
であるならば、この場所はまずヘッド２０を定位置に移
動させ、かつそれから定位置からの距離に対応するステ
ップの数を介してモータ６０をステップすることにより
到達され得る。代わりに、テープドライブは現在のステ
ップ位置のトラックを維持し、かつ現在の位置から所望
の位置へのステップの数の差異を算定することにより所
望の位置を発見してもよい。

親ねじ４０に関してヘッド２０のかなりの量の位置的遊
びが存在する可能性があるので、１対の片持ちばね（図
示せず）はヘッド２０をステッピングモータ６０に向け
るように強いる。片持ちばねの利用の不所望の副作用は
、ヘッド２０が異なる位置にあるときステッピングモー
タ６０でわかるかなりの量の負荷変化である。すなわち
、モータ６０でわかる負荷はヘッド２０の垂直位置の関
数として変化する。

磁気ヘッド２０は、２つの読出しヘッド２４．２６．２
つの書込みヘッド２２．２８、および消去ヘッド３０を
有する。データがヘッド２０により磁気テープ上に記録
されるとき、データはまず書込みヘッド２２．２８のう
ちの１個により書込まれ、かつ新たに書込まれたデータ
の完全性をチェックするように後に読出しヘッド２４．
２６のうちの１個により読出される。

ストリーミングカートリッジテープ下ライブに関して用
いられる磁気テープは、その長さに沿って延びる複数個
の実質的に並列のデータトラックを有する。このような
テープの部分１０は、第１図で例示される。図示される
テープ１０は４個のデータトラック１２を有するが、こ
のような磁気テープはその端縁間で２０個のデータトラ
ックを有してもよい。データは、１個のトラック１２上
で連続して一度にテープに記録される。１個のトラック
が十分に読出されるかまたは書込まれると、テープの方
向が逆になり、かつ他のデータトラックが反対の方向に
読出されるかまたは書込まれる。

この双方向能力は、他の態様ではテープ巻戻しの間失わ
れる時間を節約する。

磁気ヘッドは、この双方向能力を考慮に入れるために、
２個の読出しヘッド２４．２６および２個の書込みヘッ
ド２２．２８を有する。磁気テープが第２図において左
から右にヘッド２０上を通過するとき、テープは上方書
込みヘッド２２により書込まれ、かつ後に上方読出しヘ
ッド２６により読出されて精度のためのデータをチェッ
クしてもよい。新たなデータトラック１２が記録される
べきでありかつテープが反対の方向に右から左ヘヘッド
２０を通過するとき、下方の書込みヘッド２８はテープ
にデータを書込んでもよく、他方読出しヘッド２４が後
に精度のためそれをチェックする。

アセンブリ１６で用いられるステッピングモータは、任
意の型式の従来のステッピングモータであってもよい。

実際に用いられる特定のステッピングモータは、１２個
の極が総計２４個の極のために各スタック上にある２ス
タック４柑永久磁石ステッピングモータである。任意の
ステッピングモータでは、単一ステップにおいて回転子
が回転する角度は回転子および固定子上の極の数により
支配される。上記の特定のステッピングモータは、ステ
ップごとに１５°回転する。

明瞭にするために、ステッピングモータの動作は４個の
極が固定子上にかつ２個の極が回転子上にある４相モー
タに関して述べられる。ここで述べられる全く同じ励起
シーケンスは、実際に用いられる４極モータまたは２４
極モータのいずれかを駆動するために用いられ得る、な
ぜなら両方とも４相モータであるからである。結果とし
て生じる単なる差異は、２４極モータがステップごとに
１５°回転するが４極モータはステップごとに９０°回
転するということである。

ステッピングモータの動作は、第３８図ないし第３ｅ図
を参照して説明され得る。第３ａ図で例示されるように
、ステッピングモータは固定子６２、車軸７０、および
順に親ねじ４０を駆動する車軸７０の回転を生じる回転
子６４を含む。北極６６および南極６８を有する永久磁
石である回転子６４の位置は、４個の極８０．８２．８
４．８６に磁界を生じることにより制御される。長尽の
ワイヤは、巻線７４を形成す°るように固定子の上方部
分および下方部分上の極８０．８４のまわりにそれぞれ
巻かれ、かつ他の長尽のワイヤは巻線７６を形成するよ
うに固定子の右側および左側の極８２．８６のまわりに
それぞれ巻かれる。第３ａ図で示されるように、巻線７
４は極８０．８４のまわりを底部から上部に逆時計回り
に巻かれる。

巻線７６は、極８２．８６のまわりを左から右に逆時計
回りに巻かれる。電流が巻線７４．７６内に導入される
とき、磁界は固定子６２上の極に生じられ、各磁界の方
向は電流の方向に依有する。

たとえば、第３ａ図の回転子６４は、その北極端部が固
定子６２上の極８０．８２間に直接に位置決めされる。

この回転子位置は、矢印で示されるように巻線７４にお
ける上向き電流および巻線７６における右向き電流によ
り生じられる。巻線７４における上向き電流は極８０上
に南磁界を誘起し、かつ巻線７６における右向き電流は
極８２上に南磁界を誘起する。その結果、回転子６４の
北端部は極８０．８２間に直接に存在するこれらの南極
のベクトル和に引き付けられる。ｕ転子６４は、巻線７
４．７６の電流が変えられないままである限りこの位置
に固定されたままである。

巻線７４の電流の方向が効果的に逆にされるとき、回転
子６４は時計回りに９０°回転しかつ極８２．８４間に
直接に静止する。巻線７６の電流が変えられないままで
あるので、極８２は南極として今なお作用する。しかし
ながら、矢印で示されるように巻線７４の電流が今流れ
出すので、南磁界は極８４において誘起される。その結
果、回転子６４はそれ自体をこれらの２個の南極８２．
８４のベクトル和と整列するようにされる。

第３ｃ図ないし第３ｅ図は、矢印で示されるように巻線
を介する電流が流れるときの回転子の位置を例示する。

第３ｅ図で例示される回転子６４は、３６０°回転され
た後その元の位置（第３ａ図）に戻る。

巻線７４．７６を介する電流の発生は、ステッピングモ
ータ、および４個のトランジスタ９０．９２．９４．９
６を含む駆動回路の概略図である第４図を参照して理解
され得る。巻線７４の一端部はトランジスタ９０のコレ
クタに接続されるが、他方の端部はトランジスタ９２に
接続される。トランジスタ９０．９２のエミッタは接地
に接続され、かつ巻線７４は電圧源に接続されるセンタ
タップを有する。巻線７６は同様に接続され、その上方
端部はトランジスタ９４のコレクタに接続されかつその
下方端部はトランジスタ９６のコレクタに接続される。

これらの２個のトランジスタ９４．９６のエミッタはま
た接地に接続され、かつ巻線７６は電圧源に接続される
センタタップを有する。

動作する間、巻線７４に接続されたトランジスタ９０．
９２のうちの１個だけが電流を導通するようにオンにさ
れ、かつトランジスタ９４．９６のうちの１個だけがま
た導通するようにオンにされる。トランジスタ９０がオ
ンにされかつトランジスタ９２がオフにされるとき、電
流は電圧源から巻線７４の上方部分を介して上向きに、
かつトランジスタ９０を介して下向きに接地へ流れる。

トランジスタ９２がオンにされかつトランジスタ９０が
オフにされるとき、電流は、電圧源から巻線７４の下方
部分を介して下向きに、かつトランジスタ９２を介して
接地に流れる。同様に、トランジスタ９４がオンであり
かつトランジスタ９６がオフであるとき、上向き電流は
コイル７６の上方部分を介して流れる。トランジスタ９
４がオフでありかつトランジスタ９６がオンであるとき
、電流は巻線７６の下方部分を介して下方に流れるよう
に誘起される。

第４図で示される概略巻線７４の上方部分は、第３ａ図
で例示される極８０のまわりの巻線７４に対応する。下
方の概略巻線７４は、極８４のまわりの巻線７４に対応
する。上方の概略巻線７６は極８２のまわりの巻線７６
に対応し、かつ下方の概略巻線７６は極８６のまわりの
巻線７６に対応する。このように、第４図で示される概
略巻線７４．７６の各々を介する電流の上向きの流れは
、矢印で例示されるように第３ａ図の巻線７４．７６の
電流の流れに対応する。以下の表は、トランジスタフ０
．９２．９４．９６の各々のオン／オフ状態を第３ａ図
ないし第３ｅ図における回転子６４の結果として生じる
位置により十分に関連させる。

（以下余白） 第１表で示されるように、回転子６４を第３ａ図で示さ
れるその位置から第３ｂ図におけるその位置に移動させ
るために、トランジスタ９４．９６はそれぞれオンおよ
びオフのままでなければならず、かつトランジスタ９０
はオフにされ、またトランジスタ９２はオンにされなけ
ればならない。

トランジスタ９０．９２がその新たな状態にスイッチさ
れるとすぐに、回転子６４は第３ｂ図で示されるその位
置に向けて移動し始める。しかながら、それがこの位置
に到達すると、その位置のまわりで振動し、徐々に静止
する傾向がある。

第５ａ図は、時間の関数としてトランジスタ９０．９２
．９４．９６の導電状態の変化を例示する。ステッピン
グモータが典型的に励起される方法である、ライン１０
４．１０６で示されるようにトランジスタ９４．９６の
状態を１回単にスイッチングすることにより、第５ｂ図
で例示される振動性単一ステップ応答が生じる。交互に
連続する徐々に減少する「オーバシュート」および「ア
ンダシュート」からなる振動性応答は、上記の特定の磁
気ヘッドおよびモータアセンブリ１６において衰えるの
にほぼ１００ミリセカンドかかる。

この発明は、振動性単一ステップ応答の整定時間が通常
のダンピングされていない整定時間のほぼ５分の１まで
かなり減じられ得るステッピングモータの動作の単一ス
テップモードのための新規な励起シーケンスを提供する
。これは、第６ａ図で例示されるようにステッピングモ
ータの順および逆位相を繰返し互い違いにすることによ
り達成される。単にトランジスタ９４をオフに、かつト
ランジスタ９６をオンにする代わりに、これらのトラン
ジスタはその新たな導通状態までスイッチされる前にオ
フおよびオンに繰返しスイッチされる。第６ｂ図で例示
される、結果として生じる単一ステップ応答は、ステッ
ピングモータの臨界的にダンピングされた応答に近似し
、結果として生じる整定時間がかなり減じられる。

トランジスタ９４．９６が繰返しスイッチされる時間は
、多くの標準に依有する。第６ａ図を説明するために、
順位用は、ライン１１４．１１６で示されるようにトラ
ンジスタ９４がオフでありかつトランジスタ９６がオン
である時間期間として規定され、かつ逆位相はトランジ
スタ９４がオンでありかつトランジスタ９６がオフであ
る時間期間として規定される。このように、ライン１１
４．１１６の各々は多くの互い違いの順および逆位相か
らなる。一般に、各順位用は回転子６４をその行き先に
向けるように強いるが、各逆位相は回転子をその開始点
に向けるように強いることが注目されるべきである。回
転子がその開始点からその行き先に移動することが望ま
しいので、各互い違いの順位用の長さは各逆位相のそれ
よりも太き（なければならない。これを説明するために
、位相率は順位用時間の長さの、逆位相のそれに対する
比率として規定される。このように、位相率は常に１よ
り大きくなければならない。この発明の一実施例では、
各順位用は０．９ミリセカンド続くが、各逆位相は０．
６ミリセカンド続き、１゜５の位相率を生じる。１．２
５ないし２．００の範囲の位相率はステッピングモータ
の単一ステップ応答を最も効果的にダンピングするため
に用いられるべきであることがわかった。さらに、順位
用の持続期間はモータの電気時間定数τより大きくなけ
ればならず、そこではτ−Ｌ／Ｒであり、かつＬはモー
タのインダクタンスでありかつＲはモータの抵抗である
。最終的に、逆位相が活性化される回数は単一ステップ
応答に影響を与える他のファクタである。第６ａ図にお
けるライン１１４．１１６は逆位相が二度活性化される
ことを示すが、単一ステップ応答は、最終順位相が活性
化される前に逆位相が２回から８回活性化されるとき最
も効果的にダンピングされる。

この発明の他の特徴は、動作のその旋回モードでステッ
ピングモータを駆動するための新規な励起シーケンスを
含む。この励起シーケンスは、予め定められた数のステ
ップにおける各ステップに対して互い違いの順位用およ
び逆位相を利用することを組み入れる。第７図は、バイ
ポーラモータの３個のステップに対するこのような励起
シーケンスを例示する。２個のワイヤ巻線を有してもよ
いバイポーラモータは、１個の巻線を介して電流の流れ
を一度に互い違いに逆にすることにより駆動される。第
７図におけるライン１３０．１３４は巻線１および２の
各々における電流の流れの方向ＡまたはＢをそれぞれ示
し、方向Ａは方向Ｂの逆である。ステップＡでは、順位
用は巻線２における方向Ａの電流の流れに対応し、また
逆位相は巻線２における方向Ｂの電流の流れに対応する
。

第７図のステップＡでは、巻線２が１．０ミリセカンド
の最初の順位用、Ｏ，４ミリセカンドの逆位相、０．６
ミリセカンドの第２の順位用、Ｏ１４ミリセカンドの第
２の逆位相、および０．６ミリセカンドの最終順位用を
与えられる。順および逆位相がステップＢおよびＣに対
して活性化される時間は、ステップＡのそれど同じであ
る。第７図は２つの逆位相のみが各ステップで用いられ
るということを示すが、より多くの逆位相が用いられて
もよい。動作の旋回モードでの逆位相の数および持続期
間を決定するための標準は、単一ステッピングモータで
用いられるそれと同じである。

第８図は、ユニポーラモータを駆動するための同じ励起
ンーケンスを例示する。このようなモータでは、各巻線
のうちの半分だけが一度に付勢される。第３ａ図で示さ
れるモータはユニポーラモータであるので、電流は巻線
７４．７６のうちの半分だけを介して一度に流れる。た
とえば、第３ａ図の２個の矢印は、電流が巻線７４の上
半分および巻線７６の右半分を介して流れることを例示
する。もしｍａａ図のモータがバイポーラモータである
ならば、電流は常に巻線７４．７６の両方の部分を介し
て流れる。ユニポーラモータは、より簡単な駆動回路を
考慮するので用いられる。ユニポーラモータの代わりに
バイポーラモータを用いる実践的効果は、より強力な磁
界が生じられ、回転子の加速度がより大きくなることで
ある。

第８図の励起シーケンスは、ユニポーラモータにおいて
生じられる、より弱い磁界を考慮に入れる。第３ｄ図に
おけるその位置から第３Ｃ図のその位置への逆時計回り
の回転子進みを表わすステップＤは、回転子に対する余
分の時間期間がそのより低い加速度によりその最終位置
に到達するのを可能にする遅延がその後に続く。励起シ
ーケンスにおける各ステップは、同じ遅延期間がその後
に続く。

第８図においてライン１４０．１４２．１４４．１４６
で表わされる各ステップに対する励起シーケンスは、１
．５ミリセカンドの最初の順位用、０．６ミリセカンド
の逆位相、０．９ミリセカンドの第２の順位用、０．６
ミリセカンドの第２の逆位相、および０．９ミリセカン
ドの最終順位用からなり、それは付加的５，０ミリセカ
ンドの遅延期間に対して変えられないままである。

モータが動作のその旋回モードであるとき各ステップ中
の互い違いの順および逆位相の利用は、達成されるべき
劇的に増加された旋回周波数を考慮する。たとえば、第
７図における各ステップに対する励起シーケンスは３．
０ミリセカンドの持続期間を有し、それは３３３Ｈｚの
旋回周波数に対応する。第７図で用いられるものと同じ
モータおよびヘッドアセンブリがこの新規な励起シーケ
ンスなしに駆動されたとき、最高の十分な旋回周波数は
１００Ｈｚであり、３倍以上遅かった。

この発明に従った励起シーケンスは、リードオンリメモ
リ（ＲＯＭ）でストアされるコンピュータソフトウェア
サブルーチンにより生じられる。

サブルーチンは、モータの単一ステップに対して必要な
順および逆励起を発生する。このように、もしモータが
その単一ステップモードで動作しているならば、サブル
ーチンは各ステップに対して一度だけ繰返して援用され
る。ユニポーラモータの場合のように各ステップ間で遅
延が必要であるとき、遅延は各ステップ間のサブルーチ
ンの援用を遅延することにより達成される。

用いられる特定の型式のステッピングモータにもかかわ
らず、この発明の利点は得られ得る。永久磁石モータが
開示されるが、可変的リラクタンスモータが用いられて
もよい。用いられる特定のステッピングモータの固定子
および回転子上の極の数は、この発明の利点を得る際に
は意味がない。

開示された方法はモータの全ステッピングを利用するが
、半ステッピングまたはマイクロステッピングもまたこ
の発明に関して用いられてもよい。

この発明のさらなる変更および代わりの実施例は、前記
の説明に鑑み当業者に明らかである。したがって、この
説明は例示としてのみ解釈されるべきであり、かつこの
発明を実施する態様を当業者に教示するためのものであ
る。構造の詳細はこの発明の精神を逸脱することなく実
質的に変化されてもよく、かつ前掲の特許請求の範囲内
のこのような変更の排他的利用が企図されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、カートリッジテープドライブに関して用いら
れる磁気テープ部分を例示する。 第２図は、カートリッジテープドライブで用いられる磁
気読出し／書込みヘッドおよびモータアセンブリの概略
図である。 第３ａ図は、第１の位置におけるその回転子を有する４
相ステツピングモータの概略図である。 第３ｂ図は　第２の位置における回転子を有する第３ａ
図のステッピングモータの概略図で±る。 第３Ｃ図は、第３の位置における回転子を有するステッ
ピングモータの概略図である。 第３ｄ図は、第４の位置における回転子を有するステッ
ピングモータの概略図である。 第３ｅ図は、第１の位置における回転子を有するステッ
ピングモータの概略図である。 第４図は、第３ａ図ないし第３ｅ図で示されるステッピ
ングモータの概略図である。 第５ａ図は、ステッピングモータのための典型的単一ス
テップ励起を例示する。 ＭＳｂ図は、ステッピングモータのダンピングされてい
ない振動性単一ステップ応答を例示する。 第６ａ図は、この発明に従った動作のその単一ステップ
モードでのステッピングモータの励起シーケンスを例示
する。 第６ｂ図は、この発明に従ったステッピングモータのダ
ンピングされた単一ステップ応答を例示する。 第７図は、この発明に従って動作のその旋回モードでバ
イポーラステッピングモータを駆動するのに用いられる
励起シーケンスを例示する。 第８図は、この発明に従って動作のその旋回モードでユ
ニポーラステッピングモータを駆動するのに用いられる
励起シーケンスを例示する。 図において、１０はテープ、１２はデータトラック、１
６はアセンブリ、２０，２２，２４．２６．２８．３０
はヘッド、３６は結合器、４０は親ねじ、４２はカラー
、４４はベースプレート、６０はモータ、６２は固定子
、６４は回転子、６６．６ｇ、８０，８２，８４．８６
は極、７０は車軸、７４．７６は巻線、９０．　９２．
　９４．　９６はトランジスタである。 特許出願人　アーカイブ・コーポレーション図面の浄書
（内容に変更なし） ／２７−、″ ／’２５７．　Ｊｅｔ　　　Ｉ−砂出　　４タＪ′ベタ
Ｊ／　　　　ｌ’夕３− □ｃ６　　　　　　　　／”ｌタａノ １ステ１７−１ステツプβ　レルフａｃ　　１港繊ｌノ
　　　　　　　　　８゜ １　＾テ・ンどρ　１　−−４巨　　　　１ズ九フ’ｅ
　　１−ｆｆｉＡ区　　　　ｌＪ″２ｑ−８

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. （１）カートリッジテープドライブにおける磁気読出し
   ／書込みヘッドを、その単一ステップ移動させることに
   よりそのヘッドを微細に位置決めするための装置であっ
   て、 磁気ヘッドと、 回転子を有するステッピングモータと、 前記磁気ヘッドおよび前記モータに結合され、前記回転
   子の角変位を前記磁気ヘッドの線形変位に変換するため
   の手段と、 前記回転子に前記モータ内の第１の角位置を占有させよ
   うとする逆励起を発生するための手段と、前記回転子に
   前記モータ内の第２の角位置を占有させようとする順励
   起を発生するための手段と、第１の順励起、第１の逆励
   起、第２の順励起、第２の逆励起、および最終順励起を
   含む励起のシーケンスを前記モータに与えることにより
   、前記回転子に、前記第１の位置から開始しかつ前記第
   ２の位置で終了する単一ステップ回転させるための手段
   とを含む、磁気読出し／書込みヘッドを微細に位置決め
   するための装置。
2. （２）前記ステッピングモータが２４個の磁極を有する
   ２スタック４相モータであり、それによって前記回転子
   がステップごとに１５°の角度を回転する、特許請求の
   範囲第１項に記載の装置。
3. （３）前記順励起の１つの持続期間の、前記逆励起の１
   つの持続期間に対する比率が実質的に１（１／４）ない
   し２の範囲にある、特許請求の範囲第１項に記載の装置
   。
4. （４）前記比率が実質的に１（１／２）に等しい、特許
   請求の範囲第３項に記載の装置。
5. （５）単一ステップ中に前記モータに与えられた逆励起
   の数が２と８の間である、特許請求の範囲第１項に記載
   の装置。
6. （６）前記逆励起の各々が実質的に等しい持続期間であ
   る、特許請求の範囲第１項に記載の装置。
7. （７）カートリッジテープドライブにおける磁気読出し
   ／書込みヘッドを位置決めするための装置であって、 磁気ヘッドと、 回転子を有するステッピングモータと、 前記磁気ヘッドおよび前記モータに結合され、前記回転
   子の角変位を前記磁気ヘッドの線形変位に変換するため
   の手段と、 前記回転子に前記モータ内の第１の位置を占有させよう
   とする逆励起を発生するための手段と、前記回転子に、
   単一ステップにより前記第１の位置から角変位される第
   ２の位置を占有させようとする順励起を発生するための
   手段と、 前記発生手段に結合され、その複数個が前記モータに与
   えられた励起のシーケンスにより生じられる予め定めら
   れた数のステップを介して前記回転子に旋回させるため
   の駆動手段とを含み、前記シーケンスが第１の順励起、
   第１の逆励起、第２の順励起、第２の逆励起および最終
   順励起を含む、磁気読出し／書込みヘッドを位置決めす
   るための装置。
8. （８）前記ステッピングモータが２４個の磁極を有する
   ２スタック４相モータであり、それによって前記回転子
   がステップごとに実質的に１５°の角度を回転する、特
   許請求の範囲第７項に記載の装置。
9. （９）前記順励起の１つの持続期間の、前記逆励起の１
   つの持続期間に対する比率が実質的に１（１／４）ない
   し２の範囲にある、特許請求の範囲第７項に記載の装置
   。
10. （１０）前記比率が実質的に１（１／２）に等しい、特
    許請求の範囲第９項に記載の装置。
11. （１１）単一ステップ中に前記モータに与えられた逆励
    起の数が２ないし８の範囲内にある、特許請求の範囲第
    ７項に記載の装置。
12. （１２）前記逆励起の各々が実質的に等しい持続期間で
    ある、特許請求の範囲第７項に記載の装置。
13. （１３）前記予め定められた数のステップにおける各ス
    テップ間に予め定められた遅延を含むための手段をさら
    に含む、特許請求の範囲第７項に記載の装置。
14. （１４）前記予め定められた数のステップの各々が前記
    励起のシーケンスにより生じられる、特許請求の範囲第
    ７項に記載の装置。
15. （１５）動作のその単一ステッピングモードでステッピ
    ングモータを駆動する方法であって、（ａ）前記ステッ
    ピングモータの回転子に前記モータ内の第１の角位置を
    占有させようとする逆励起を発生する段階と、 （ｂ）前記回転子に、単一ステップにより前記第１の位
    置から角変位された第２の角位置を占有させようとする
    順励起を発生する段階と、（ｃ）前記回転子に、第１の
    順励起、第１の逆励起、第２の順励起、第２の逆励起、
    および最終順励起を含む励起のシーケンスを前記モータ
    に与えることにより、前記第１の位置から開始しかつ前
    記第２の位置で終了する単一ステップ、前記回転子を回
    転させる段階とを含む、ステッピングモータを駆動する
    方法。
16. （１６）前記順励起の１つの持続期間の、前記逆励起の
    １つの持続期間に対する比率が実質的に１（１／４）な
    いし２の範囲内にある、特許請求の範囲第１５項に記載
    の方法。
17. （１７）前記比率が実質的に１（１／２）に等しい、特
    許請求の範囲第１６項に記載の方法。
18. （１８）単一ステップ中に前記モータに与えられた逆励
    起の数が２ないし８の範囲内にある、特許請求の範囲第
    １５項に記載の方法。
19. （１９）前記逆励起の各々が実質的に等しい持続期間で
    ある、特許請求の範囲第１５項に記載の方法。
20. （２０）動作のその旋回モードでステッピングモータを
    駆動する方法であって、 （ａ）前記ステッピングモータの回転子に前記モータ内
    の第１の角位置を占有させようとする逆励起を発生する
    段階と、 （ｂ）前記回転子に、単一ステップにより前記第１の位
    置から角変位された第２の角位置を占有させようとする
    順励起を発生する段階と、（ｃ）その複数個が前記モー
    タに与えられた励起のシーケンスにより生じられる予め
    定められた数のステップを介して前記回転子を旋回させ
    る段階とを含み、前記シーケンスが第１の順励起、第１
    の逆励起、第２の順励起、第２の逆励起、および最終順
    励起を含む、ステッピングモータを駆動する方法。
21. （２１）前記順励起の１つの持続期間の、前記逆励起の
    １つの持続期間に対する比率が実質的に１（１／４）な
    いし２の範囲内にある、特許請求の範囲第２０項に記載
    の方法。
22. （２２）前記比率が実質的に１（１／２）に等しい、特
    許請求の範囲第２１項に記載の方法。
23. （２３）単一ステップ中に前記モータに与えられた逆励
    起の数が２ないし８の範囲内にある、特許請求の範囲第
    ２０項に記載の方法。
24. （２４）前記逆励起の各々が実質的に等しい持続期間で
    ある、特許請求の範囲第２０項に記載の方法。
25. （２５）前記予め定められた数のステップにおける各ス
    テップ間に予め定められた遅延を含むステップをさらに
    含む、特許請求の範囲第２０項に記載の方法。
26. （２６）前記予め定められた数のステップの各々が前記
    励起のシーケンスにより生じられる、特許請求の範囲第
    ２０項に記載の方法。