JPH05325401A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】スピンドルモータを低速で回転させるモードを
設けることで低消費電力化および高速立ち上げを行う。 【構成】スピンドルモータ２の回転数を定常の回転数に
設定する定常回転設定回路13と低速回転数に設定する低
速回転設定回路14を設け、上位装置からの指令が少ない
場合には、低速回転設定回路14にて、スピンドルモータ
２を低速回転動作で駆動することにより、記録または再
生の指令があったときに、低消費電力化および高速立ち
上げが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ヘッドによって磁
気ディスクにデータを記録したり、磁気ディスクに記録
したデータを読みだしたりする磁気ディスク装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の磁気ディスク装置の一例を
示したブロック図である。図５において、１は磁気ディ
スク、２は磁気ディスク１を回転するスピンドルモー
タ、３は磁気ディスク１にデータを記録または再生する
磁気ヘッド、４は磁気ヘッドを回転させるためのアー
ム、５はアーム４を回転駆動するボイスコイルモータ、
６は上位装置からの指令によって磁気ディスク装置の各
構成要素を所定の手段で動作させるマイクロ・プロセッ
サ（以下マイコンと記す）、７は磁気ディスク１を回転
させるスピンドルモータ２を駆動するスピンドル駆動回
路、８は磁気ヘッド３からの再生信号を再生したり、ま
たは記録するＲ／Ｗ回路、９はＲ／Ｗ回路８の制御を行
ったり、磁気ディスク１のサーボ情報信号を検出したり
するためのロジック回路、10はロジック回路９で検出さ
れたサーボ情報信号をマイコン６で演算して得た結果を
用いて位相補償などを行って、ボイスコイルモータ５を
駆動する制御回路、11は上位装置との間での信号の授受
を制御するインターフェース回路である。

【０００３】ここで、磁気ディスク装置の電源がＯＮさ
れたときに、マイコン６はスピンドル駆動回路７に回転
指令を出してスピンドル駆動回路７は起動し、スピンド
ルモータ２を駆動して磁気ディスク１を所定の回転数に
回転制御する。所定の回転数になったことをマイコン６
は検出し、磁気ディスク１に浮上した磁気ヘッド３から
の信号を用いて、Ｒ／Ｗ回路８、ロジック回路９でサー
ボ情報信号を検出し、得られた位置誤差信号を制御回路
10に出力する。制御回路10は位相補償などを行い、ボイ
スコイルモータ５を駆動して位置制御を行う。この状態
で、上位装置からのデータの読み出しが発生した場合
は、インターフェース回路11に読み出し指令が入り、こ
れに従って磁気ヘッド３を目的のデータが入っているト
ラックに移動するために、マイコン６は制御回路10を通
してボイスコイルモータ５を移動させたのちに、目的ト
ラックに位置決めを行い、磁気ヘッド３、Ｒ／Ｗ回路８
を介して、インターフェース回路11から上位装置へデー
タを送信する。また、データの記録を行うときには、上
位装置からのデータをインターフェース回路11が受信し
て、同様に磁気ヘッド３を目的トラックに移動させ、Ｒ
／Ｗ回路８、磁気ヘッド３を介して、磁気ディスク１に
データの記録を行う。

【０００４】ところが、近年、磁気ディスク装置の消費
電力を下げるために、上位装置からの指令時間を検出し
て、ある一定時間たとえば10分間、上位装置からの指令
がない場合には、スピンドルモータ２の回転を停止し、
磁気ヘッド３を退避させて、駆動回路などの電源をＯＦ
Ｆした状態にするスタンバイモードにしておき、再度、
上位装置からの指令がきたときに、電源ＯＮ時と同じ動
作を行う方式がとられている。

【０００５】また、近年、小型化・低コスト化のため
に、スピンドルモータ２はセンサレス化が行われてい
る。従来のスピンドルモータは、磁気センサであるホー
ル素子によって回転子の磁極位置を検出し、これを基に
転流位置をきめて回転させていた。このホール素子方式
は、起動時、定常回転時とも転流位置が決定できるた
め、従来使用されてきたが、磁気ディスク装置の小型化
に対して、スピンドルモータ内に組み込まれたホール素
子の大きさが問題になるとともに、ホール素子のための
リード線が必要であるという、スペースとコストの問題
からセンサレス化が進められている。

【０００６】この方式について、図６、図７を用いて説
明する。図６はスピンドルモータ２とスピンドル駆動回
路７の結線図であり、図７はスピンドルモータの回転中
の駆動波形図である。ここで、スピンドル駆動回路７は
スピンドルモータ２のＵ相に回転するための電圧を与
え、次にＶ相、そしてＷ相に順序与えることで、スピン
ドルモータ２の駆動を行っている。このときのＵ、Ｖ、
Ｗ相の切り換えタイミングを逆起電力（Ｂａｃｋ−ＥＭ
Ｆ）と検出レベルを決定するためのニュートラル端子Ｎ
（Ｎｅｕｔｒａｌ ｐｏｉｎｔ）で行うことで可能とな
る。

【０００７】ところが、このセンサレス方式では、回転
しているときの逆起電力を用いるために、起動時に位置
検出ができない。したがって、起動では、停止時の磁極
位置にかかわらず、あらかじめ決められたシーケンスに
従って一定周波数のコイル電流方式がとられている。こ
のため、回転子に無関係に巻線電流が流れ、スピンドル
モータ２は回転開始時、逆転することがある。したがっ
て、何度も起動の繰り返しを行う場合、ＣＳＳ（コンタ
クト・スタート・ストップ）方式では磁気ヘッド３が磁
気ディスク１に傷をつける可能性もある。

【０００８】次に、起動に関して図８を用いて説明す
る。図８は起動時の各部の論理回路の動作を示した波形
図であり、起動パルスは起動発振の三角波から作られ、
励磁指令へパルス列として分配される。マイコン６よ
り、スピンドルモータＯＮ指令が与えられると、スピン
ドル駆動回路７は各相の電流はまずこの起動パルスごと
に切り換えられる。スピンドルモータ２が正逆いずれか
の方向に回転すると逆起電力による電圧検出出力が生成
され、これによる励磁指令信号が起動パルスに代わって
転流を制御する。図９は2.5 インチの磁気ディスク２枚
を実装したときの立ち上がり時間を示した図であり、縦
軸が回転速度、横軸が時間で、3600rpm になるまでの立
ち上がり時間に約３秒必要である。

【０００９】以上、述べたように、スピンドルモータ２
が停止した状態から、起動するまでに時間がかかること
から、上位装置から指示がないことでスタンバイモード
にしておいた場合に、上位装置から指令が有った場合、
応答性が悪くなる。また、スピンドルモータ２が回転開
始時、逆転することがあるため、何度も起動動作を繰り
返すことで、磁気ヘッド３が磁気ディスク１に傷をつけ
る可能性もある。また、ここでは、スピンドルモータの
起動時間のみについて説明したが、近年では、大容量化
を図るために、ＵＳＰ第４９３３７８５号明細書に示さ
れているように、スピンドルモータが起動後に、磁気ヘ
ッドをローディングするランプローディング方式や負圧
スライダーを用いてローディング方式が考案されてい
て、この場合には、ローディスグするための時間が必要
となるため、さらに起動時間はかかることになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
構成では、近年のノートブックパソコンて電池駆動で求
められている低消費電力化と早い起動時間を満すことが
できないとともにセンサレス方式では磁気ヘッドが磁気
ディスクに傷をつける可能性があるという問題点を有し
ていた。

【００１１】本発明は、このような問題を解決するもの
であり、磁気ディスクを低速で回転するモードを設定す
ることにより、低消費電力化と早い起動時間を満し、か
つセンサレス方式でも磁気ディスクに傷をつけることの
少ない磁気ディスク装置を提供することを目的とするも
のである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の磁気ディスク装置は、データを記録または
再生する磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドが浮上する磁気
ディスクと、前記磁気ディスクを回転させるためのスピ
ンドルモータと、前記スピンドルモータを駆動する駆動
回路と、前記駆動回路による前記スピンドルモータの回
転数をデータを記録または再生する所定の回転数に設定
する第１の回転数設定手段と、前記スピンドルモータを
低速回転に設定する第２の回転数設定手段と、上位装置
とのインターフェース部と、前記上位装置よりの動作指
令のタイミング間隔を検出するタイミング検出手段と、
前記磁気ディスクへの定常の記録または再生の場合に
は、前記第１の回転数設定手段を選択して前記スピンド
ルモータを定常回転に設定し、前記タイミング検出手段
の間隔か数秒から数十秒の場合は、前記第２の回転数設
定手段を選択して、前記スピンドルモータを低速回転に
設定するセレクト手段とを備えたものである。

【００１３】

【作用】本発明は、スピンドルモータの回転数を定常の
回転数に設定する定常回転設定手段と低速回転数に設定
する低速回転設定手段を有して、上位装置からの指令が
少ない場合には、低速回転設定手段により、スピンドル
モータを低速回転で動作させることで、低消費電力化お
よび高速立ち上げが可能となり、かつ低速回転から定常
回転への移行時にはセンサレス方式でも逆転することが
ないので、それだけ磁気ディスクに傷をつけることも少
なくなる。

【００１４】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。図１は本発明の一実施例における磁気ディスク
装置の構成図であり、図５と同一番号のものは同一機能
のものを示す。図１において、12はセレクタ回路で、マ
イコン６の指令により、定常回転発生回路13と低速回転
発性回路14のいずれかを選択し、スピンドル駆動回路７
への基準クロックをセレクトする。定常回転発生回路13
は、スピンドル駆動回路７で、磁気ヘッド３が磁気ディ
スク１にデータを記録または再生するためのスピンドル
モータ２の回転数をたとえば3600ｒｐｍに設定するため
の基準クロックとして、たとえば８ＭＨｚのクロックを
発生する。低速回転発性回路14は、スピンドルモータ２
の回転数をたとえば36ｒｐｍに設定するための基準クロ
ックとして、たとえば８ＭＨｚを百分の一に分周したク
ロックを発生する。

【００１５】ここで、磁気ディスク装置の電源がＯＮさ
れたときに、マイコン６は定常回転発生回路13のクロッ
クを選択する指令をセレクタ12に行い、スピンドル駆動
回路７に回転指令を出すことで、スピンドル駆動回路７
は起動し、スピンドルモータ２を回転駆動し、磁気ディ
スク１を所定の回転数で駆動する。所定の回転数になっ
たことをマイコン６が検出し、磁気ディスク１に浮上し
た磁気ヘッド３からの信号を用いて、Ｒ／Ｗ回路８、ロ
ジック回路９でサーボ情報信号を検出し、このサーボ情
報信号から位置誤差信号を検出して、制御回路10に出力
する。制御回路10は位相補償などを行い、ボイスコイル
モータ５を駆動して位置制御を行う。この状態で、上位
装置からのデータの読み出しが発生した場合は、インタ
ーフェース回路11に読み出し指令が入り、これにより磁
気ヘッド３を目的のデータが入っているトラックに移動
させるために、マイコン６は制御回路10を通してボイス
コイルモータ５を移動させたのちに、目的トラックに位
置決めを行い、磁気ヘッド３、Ｒ／Ｗ回路８を介して、
インターフェース回路11により上位装置へデータを送信
する。また、データの記録を行うときには、上位装置か
らのデータをインターフェース回路11が受信して、同様
に磁気ヘッド３を目的トラックに移動させ、Ｒ／Ｗ回路
８磁気ヘッド３を介して、磁気ディスク１にデータの記
録を行う。

【００１６】この動作の状態において、上位装置からの
指令がないときの低速モードの動作について説明する。
低速モードにあっては、マイコン６は低速回転発生回路
14のクロックを選択する指令をセレクタ回路12に出力
し、スピンドル駆動回路７は低速回転のクロックをうけ
て、スピンドルモータ２を低速で回転駆動する。ここ
で、上位装置からの指令があった場合には、マイコン６
は定常回転発生回路13のクロックを選択する指令をセレ
クタ12に出力し、スピンドルモータ２がまだ回転してい
て、逆起電力による位置検出が可能であることから、起
動時シーケンスを行うこともなく、かつ逆転することも
なく、高速に応答して立ち上がる。

【００１７】次に、各動作モードについて図２を用いて
説明する。大きく３つのモードに分けるとすると、デー
タの記録または再生するための定常モード、上位装置の
指令の頻度が少ない場合に、スピンドルモータ２の回転
を停止し、駆動回路の電源をＯＦＦするスタンバイモー
ド、スピンドルモータ２は回転しているが、上位装置か
らの指令があったときに低消費電力で人間が遅いと感じ
ない程度に応答性を早くできる低速モードよりなる。

【００１８】すなわち、電源ＯＮから数秒以内は定常モ
ードであり、この期間に上位装置からの指令がきたとき
は、定常の記録再生が行われる。また、数分以上、上位
装置からの指令がないときはスタンバイモードであり、
電源はＯＦＦされる。さらに数秒から数分以内の間は低
速モードであり、この期間に上位装置からの指令がきた
ときは、低速回転から定常回転に移行する。この時間に
ついては、使用されるシステムで違っていて、ワークス
テーションなどでは一般的に短く、パソコン、ノートパ
ソコンと下位機能になれば、長くなっていくと思われる
が、システムでの最適化を行う値にすればよい。なお、
モードとして３つモードしか記述しなかったが、定常モ
ードにおいてもたとえばサーボ回路だけが動いているモ
ードなどに区別できるが詳細は省略する。

【００１９】ところで、低速回転発生回路14における低
速回転数を決定するための説明を図３、図４を用いて行
う。図３は磁気ヘッドのスライダーとして、正圧スライ
ダーを用いた場合の図、図４は負圧スライダーを用いた
場合の回転数と浮上量の関係を示した図である。図３に
示したように、正圧スライダーにおいては、回転数と浮
上量の関係は、ほぼ比例関係にあり、低速回転数の設定
は、低速で回転し、低速から定常回転するまでの時間の
駆動回路が応答する時間で決定すれば良い。また、図４
に示した負圧スライダーにおいては、回転数と浮上量の
関係の依存が少なく、停止寸前に磁気ディスクと離れた
アンロード状態になることから、低速回転数の設定は、
このアンロード状態になる前に設定すれば良い。

【００２０】なお、低速モードにおいてはスピンドルモ
ータを回転させるのに必要でないブロック、たとえばＲ
／Ｗ回路８、制御回路９などを構成しているＩＣの電源
をＯＦＦしておけば、より低消費電力化が図れることは
言うまでもない。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、スピン
ドルモータの回転数を定常の回転数に設定する定常回転
設定手段と低速回転数に設定する低速回転設定手段を有
して、上位装置からの指令が少ない場合には、低速回転
設定手段にて、スピンドルモータを低速回転動作で駆動
を行う低速モードを設定することで、定常の記録または
再生の指令時に、スピンドルモータが逆転することもな
く信頼性が向上し、かつ、低消費電力化と早い起動時間
を満足した低消費電力化および高速立ち上げが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の磁気ディスク装置の構成図
である。

【図２】本発明の一実施例の磁気ディスク装置における
異なるモードを説明するフローチャートである。

【図３】正圧スライダーの回転数と浮上量の関係を示す
特性図である。

【図４】負圧スライダーの回転数と浮上量の関係を示す
特性図である。

【図５】従来の磁気ディスク装置の構成図である。

【図６】磁気ディスク装置のスピンドル駆動回路を説明
する構成図である。

【図７】磁気ディスク装置のスピンドル駆動回路の駆動
波形を説明する図である。

【図８】磁気ディスク装置のスピンドル駆動回路の起動
時の動作を説明する図である。

【図９】磁気ディスク装置の立ち上がり時間と回転速度
の関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１ 磁気ディスク ２ スピンドルモータ ３ 磁気ヘッド ４ アーム ５ ボイスコイルモータ ６ マイコン ７ スピンドル駆動回路 ８ Ｒ／Ｗ回路 ９ ロジック回路 10 制御回路 11 インターフェース回路 12 セレクタ回路 13 定常回転発生回路 14 低速回転発生回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データを記録または再生する磁気ヘッド
   と、前期磁気ヘッドが浮上する磁気ディスクと、前記磁
   気ディスクを回転させるためのスピンドルモータと、前
   記スピンドルモータを駆動する駆動回路と、前期駆動回
   路による前記スピンドルモータの回転数をデータを記録
   または再生する所定の回転数に設定する第１の回転数設
   定手段と、前記スピンドルモータを低速回転に設定する
   第２の回転数設定手段と、上位装置とのインターフェー
   ス部と、前記上位装置よりの動作指令のタイミング間隔
   を検出するタイミング検出手段と、前記磁気ディスクへ
   の定常の記録または再生の場合には、前記第１の回転数
   設定手段を選択して前記スピンドルモータを定常回転に
   設定し、前記タイミング検出手段の間隔が数秒から数十
   秒の場合は、前記第２の回転数設定手段を選択して前記
   スピンドルモータを低速回転に設定するセレクト手段と
   を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。