JPH0696517A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低消費電力でありながら回転立ち上がり応答
の速い磁気ディスク装置を提供することを目的とする。 【構成】 マイコン６は、磁気ディスク１を回転させる
スピンドルモータ２の回転数が、データの記録再生のた
めの所定定常回転数になったことを定常回転検出回路１
３により検出した時点でスピンドル駆動回路７の駆動を
停止させ、そののち慣性で回転するスピンドルモータの
回転数が前記定常回転数よりも低い所定の低速回転数に
なったことを低速回転検出回路１４により検出した時点
でスピンドル駆動回路７を再度駆動するように制御す
る。この動作の繰り返しにより磁気ディスク１を回転さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気ディスク装置におけ
る磁気ディスクの回転制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気ディスク装置がコンピュータ
などに広く用いられ、とくにパーソナルコンピュータな
どには消費電力が小さくて動作が高速な磁気ディスク装
置が要求されている。

【０００３】以下、従来の磁気ディスク装置について図
面を参照しながら説明する。図５は従来の磁気ディスク
装置の構成をブロック図で示す。図において、１は磁気
ディスク、２は磁気ディスク１を回転させるスピンドル
モータ、３はデータの記録または再生のための磁気ヘッ
ド、４は磁気ヘッド３を磁気ディクク１の面上を移動さ
せるためのアーム、５はアーム４を軸中心に回転駆動す
るボイスコイルモータ、６は磁気ディスク装置に指令お
よびデータを与える外部の装置（本発明において、上位
装置と称す）の指令に対応し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、マイコンと称す）、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Ｗ／Ｒ回路８を制御し、
また、磁気ディスク１のサーボ情報を検出するためのロ
ジック回路、１０はロジック回路９で検出されたサーボ
情報をマイコン６が演算した結果を位相補償し、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
の間で信号を授受するためのインタフェース回路であ
る。

【０００４】以下、上記構成要素の相互関係と動作につ
いて説明する。磁気ディスク装置の電源がオンされたと
き、マイコン６はスピンドル駆動回路７に回転指令を出
力し、スピンドル駆動回路７が起動してスピンドルモー
タ２を回転駆動し、磁気ディスク１を回転させる。この
とき、マイコン６は磁気ディスク１の回転数が所定の回
転数になったことを検出し、磁気ディクス１の面上に浮
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によりサーボ情報を検出し、位置誤差信
号を生成して制御回路１０に出力する。制御回路１０は
位相補償などを行ってボイスコイルモータ５を駆動して
磁気ヘッド３の位置制御を行う。

【０００５】上位装置からデータの読み出し指令が到来
した場合、インタフェース回路１１に読み出し指令が入
力され、マイコン６は制御回路１０によりボイスコイル
モータ５を駆動して磁気ヘッド３を移動させ、目的のデ
ータが記録されているトラックに位置決めし、磁気ヘッ
ド３からＲ／Ｗ回路８とインタフェース回路１１を介し
て上位装置にデータを送信する。また、上位装置からデ
ータ記録指令が到来した場合、上位装置からのデータを
インタフェース回路１１が受信するとともに、上記と同
様に目的トラックに磁気ヘッド３を移動し、Ｒ／Ｗ回路
８、磁気ヘッド３を介して磁気ディスク１にデータを記
録する。

【０００６】このような磁気ディスク装置において、近
年、消費電力を下げるために、上位装置からの指令間隔
時間を検出し、ある一定時間、たとえば１０分間、上位
装置から指令が到来し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を磁気ディスク面外に待
避させるとともに、駆動回路などの電源をオフした状態
にしてスタンバイモードにしておき、再度、上位装置か
ら指令が到来したときに、電源オン時と同じ動作により
回転起動する手段が用いられている。

【０００７】また、小型化および低コスト化を実現する
ために、スピンドルモータ２の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、たとえば
ホール素子によって回転子の磁極位置を検出し、これを
基に転流位置を決めて回転させている。この磁気センサ
方式では、起動時、定常回転時を問わず転流位置が決定
できる特徴があるので従来から広く使用されてきたが、
磁気ディスク装置の小型化に対しては、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と、ホール素子
のためのリード線のスペースが問題である。この課題を
解決する手段として磁気センサを用いないセンサレス化
が進められている。

【０００８】このセンサレス化の手段について、図６、
図７を参照しながら説明する。図６はスピンドルモータ
２とスピンドル駆動回路との接続を回路図で示し、ま
た、図７は回転中のスピンドルモータの駆動波形を波形
図で示す。スピンドル駆動回路７は、まずスピンドルモ
ータ２のＵ相に回転するための電圧を与え、つぎにＶ
相、そのつぎにＷ相にと順次切り替えて電圧を与えるこ
とでスピンドルモータ２を駆動している。このとき、
Ｕ、Ｖ、Ｗ相の切り替えタイミングは逆起電力（Ｂack
ーＥＭＦ）と検出レベルを決定するためのニュウトラル
端子Ｎ（Ｎeutral point）とで決めることが可能であ
る。

【０００９】図８は上記のセンサレス磁気ディスク装置
の起動動作をタイミングチャートで示す。起動パルスが
起動発振の三角波から生成され、励磁指令にパルス列と
して分配される。マイコン６からスピンドルモータオン
指令が与えられたスピンドル駆動回路７は各相の電流を
まずこの起動パルスごとに切り替える。一旦、スピンド
ルモータ２が正逆いずれかの方向に回転し始めると、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
指令が起動パルスに代わって転流を制御する。図９は上
記の起動動作を行う磁気ディスク装置の回転数立ち上が
り特性を特性図で示す。図において、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を、縦軸を
回転数、横軸を時間とする特性図で示し、回転数が３６
００rpmになるまでに約３秒を要している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の磁気
ディスク装置では、センサレス化した場合、回転中の逆
起電力により位置検出を行うので起動時に位置検出がで
きない。したがって、起動時には停止時の磁極位置に無
関係に、あらかじめ決めたシーケンスに従った、一定周
波数のコイル電流とする手段が用いられている。そのた
め、回転子に無関係に巻線電流が流れ、回転開始時にス
ピンドルモータ２が逆転する場合もある。このような不
安定な起動動作では、何回も起動が繰り返される使用状
態の場合、ＣＳＳ（コンタクト・スタート・ストップ）
方式の磁気ヘッド動作を行う磁気ヘッド３が磁気ディス
ク面を傷つける可能性がある。また、所定の回転数にな
るまでに時間がかかって上位装置の指令に対する起動応
答性が悪い。なお、上記の説明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、磁気ヘッドをローディングするランプロー
ディング方式やスライダを用いた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ングするための時
間も必要となり、さらに起動時間がかかることとなる。
したがって、近年のノートブック型パーソナルコンピュ
ータを電池駆動する場合に求められている低消費電力
と、速い起動動作とをともに満たした磁気ディスク装置
を提供できないという問題点があった。

【００１１】本発明は上記の課題を解決するもので、低
消費電力と速い起動動作とを満たした磁気ディクク装置
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、データの記録媒体である磁気ディスク
と、前記磁気ディスクを回転させるスピンドルモータ
と、前記スピンドルモータを駆動するスピンドル駆動回
路と、前記スピンドルモータの回転数がデータを記録ま
たは再生するための所定の定常回転数になったことを検
出する第１の回転数検出手段と、前記スピンドルモータ
の回転数が前記定常回転数以下の所定の低速回転数にな
ったことを検出する第２の回転数検出手段と、外部の上
位装置とデータおよび指令を授受するためのインタフェ
ース回路と、前記上位装置の指令に従って装置全体の動
作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記
スピンドルモータの回転数が前記定常回転数になったこ
とを第１の回転数検出手段が検出したときに前記スピン
ドル駆動回路の駆動を停止して前記スピンドルモータを
慣性で回転させ、その後、前記スピンドルモータの回転
数が前記低速回転数になったことを前記第２の回転数検
出手段が検出したときに前記スピンドル駆動回路の駆動
を開始するように慣性動作制御を行う磁気ディスク装置
である。

【００１３】

【作用】本発明は上記の構成において、制御手段はスピ
ンドルモータの回転数がデータの記録再生のための所定
の定常回転数になったこと第１の回転数検出手段により
検出して、定常回転数になった場合にスピンドルモータ
の回転駆動を停止し、慣性により回転するスピンドルモ
ータが前記定常回転数より低い所定の低速回転数になっ
たことを第２の回転数検出手段で検出したときスピンド
ルモータを回転駆動するように制御する。

【００１４】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の一実施例の磁気ディスク装
置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明
の一実施例の磁気ディスク装置の構成をブロック図で示
す。なお、図５に示した従来例と同じ構成要素には同一
番号を付して詳細な説明を省略する。図１において、１
２はコンパレータ回路であって、スピンドル駆動回路７
の、たとえば図６に示したＵ相の駆動電圧をニュウトラ
ル端子Ｎで２値化するための回路である。１３はコンパ
レータ回路１２で得た２値化パルスの周期をカウントし
て、磁気ディスク１の回転数がデータの記録または再生
のための回転数（たとえば、３６００ｒｐｍ）であるか
どうかを検出する定常回転検出回路、１４はコンパレー
タ回路１２で得た２値化パルスの周期をカウントして、
磁気ディスク１の回転数が前記定常回転数より低い所定
の回転数、たとえば１００ｒｐｍ以下になったかどうか
を検出する低速回転検出回路である。

【００１５】磁気ディスク装置の電源がオンされたと
き、マイコン６はスピンドル駆動回路路７に回転指令を
出力して起動させ、スピンドル駆動回路７はスピンドル
モータ２を回転駆動して磁気ディスク１を所定の回転数
に回転駆動する。コンパレータ回路１２がスピンドル駆
動回路７のＵ相の駆動電圧をニュウトラル端子Ｎで２値
化し、定常回転検出回路１３が２値化パルスの周期をカ
ウントし、そのカウントにより定常回転数になったこと
をマイコン６は検出する。定常回転になったとき、磁気
ディスク１の面に浮上した磁気ヘッドからの信号を用い
て、Ｒ／Ｗ回路８、ロジック回路９からサーボ情報を検
出し、位置誤差信号を検出して制御回路１０に出力し、
制御回路１０は位相補償などを行ってボイスコイルモー
タ５を駆動して位相制御を行う。この状態で、上位装置
からデータの読み出し指令が到来した場合、インタフェ
ース回路１１に読み出し指令が入力され、目的のデータ
が記録され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を通じてボイスコイルモータ５を駆動
し、目的のトラックに位置決めする。磁気ヘッド３、Ｒ
／Ｗ回路８、インタフェース回路１１を介して上位装置
にデータを送信する。また、上位装置からデータの記録
指令が到来した場合、インタフェース回路１１が上位装
置からのデータを受信するとともに、上記と同様に目的
トラックに移動し、Ｒ／Ｗ回路８、磁気ヘッド３を介し
て磁気ディスク１にデータを記録する。

【００１６】このような記録または再生動作において、
上位装置からの指令が到来しないときにおける本発明の
慣性動作について説明する。まず、スピンドルモータ２
が定常回転であることを定常回転検出回路１３で検出し
たとき、マイコン６はスピンドル駆動回路７にオフ指令
を出力し、スピンドル駆動回路７はスピンドルモータ２
に駆動電流を流すことを停止する。駆動電流を停止され
たスピンドルモータ２は慣性で数秒回転しながら徐々に
速度を低下していく。このとき、低速回転検出回路１４
がスピンドルモータ２の回転数が所定の回転数以下にな
ったことを検出すると、マイコン６はふたたびスピンド
ル駆動回路７にオン指令を出力する。するとスピンドル
駆動回路７はスピンドルモータ２を回転駆動し始める。
このように駆動と駆動停止とを繰り返す動作において、
低速の慣性回転から駆動回転に移行する場合、スピンド
ルモータ２が回転中に駆動に移行するので逆起電力で位
置検出が可能であり、従来例で説明したような起動時の
シーケンス制御を行う必要がないので高速に応答し、ま
た、逆回転する可能性もない。このように、定常回転に
なったときに駆動を停止して慣性でスピンドルモータを
回転させ、停止する以前に再度駆動を開始する動作を繰
り返すことで、低消費電力と高速応性とをともに満たす
ことができる。

【００１７】以下、スピンドルモータの駆動状態を使い
分けて駆動に要する消費電力を低減する手段について説
明する。図２は本発明の磁気ディスク装置の慣性動作を
用いて消費電力を低減する動作をフローチャートで示
す。駆動スピンドルモータが定常回転数で回転していて
データの記録または再生が行われる定常モード、スピン
ドルモータが停止し、駆動回路の電源もオフとなってい
て上位装置から指令が到来するのを待っているスタンバ
イモード、スピンドルモータは定常回転数以下になって
いるが停止せず、上位装置から指令があったときに使用
者が遅いと感じない程度の応答性で回転数を回復する慣
性モードの各動作モードを選択する。上記各モードの動
作を上位装置から指令が到来する時間間隔に対応して選
択し、消費電力を低減することができる。たとえば、図
２に示したように、数秒以内に上位装置から指令が来た
ときには定常モード、数分以上の間に上位装置からの指
令が来ないときのスタンバイモード、その中間が慣性モ
ードで動作させることができる。上記の指令到来時間間
隔は磁気ディスク装置が使用されるシステムにより異な
り、ワークステーションなどでは一般的に短く、パーソ
ナルコンピュータ、ノートブック型パーソナルコンピュ
ータへと下位機能になるにつれて長くなるが、システム
に最適な値に設定すればよい。なお、モードとして３つ
のモードで説明したが、定常モードにおいても、たとえ
ばサーボ回路だけが働いているモードなどに細分できる
が、詳細は省略する。

【００１８】つぎに、低速回転検出回路１４で検出する
低速回転数の選定について図面を参照しながら説明す
る。図３は磁気ヘッドのスライダとして正圧スライダを
用いた場合、また、図４は負圧スライダを用いた場合の
回転数と浮上量との関係を特性図で示す。図３に示した
ように、正圧スライダにおいては回転数と浮上量との関
係はほぼ比例関係にあり、低速回転数の慣性で回転し、
低速から停止するまでの時間と駆動回路が応答する時間
とで決定すればよい。また、図４に示した負圧スライダ
においては、浮上量はほとんど回転数に関係せず、停止
寸前に磁気ディスクと離れる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
に設定すればよい。

【００１９】なお、慣性モードにおいては、スピンドル
モータを回転させるのに必要でない機能部分、たとえば
Ｂ／Ｗ回路８、制御回路９などを構成している集積回路
の電源をオフとしておけば、より低消費電力化が図れる
ことは言うまでもない。また、スピンドルモータ２の回
転数検出をスピンドル駆動回路７の駆動電圧で行ってい
るが、磁気ディスク１のサーボ情報の周期で検出しても
かまわない。また、定常回転検出回路１３は定常回転数
以上になったことを検出する回路であってよい。

【００２０】以上のように本発明の実施例の磁気ディス
ク装置は、常時駆動でないので低消費電力であって、停
止状態からの再駆動でないので回転の立ち上がり応答が
速く、かつ逆回転の可能性がないので動作の信頼性も高
い磁気ディスク装置である。

【００２１】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
は、データの記録媒体である磁気ディスクと、前記磁気
ディスクを回転させるスピンドルモータと、前記スピン
ドルモータを駆動するスピンドル駆動回路と、前記スピ
ンドルモータの回転数がデータを記録または再生するた
めの所定の定常回転数になったことを検出する第１の回
転数検出手段と、前記スピンドルモータの回転数が前記
定常回転数以下の所定の低速回転数になったことを検出
する第２の回転数検出手段と、外部の上位装置とデータ
および指令を授受するためのインタフェース回路と、前
記上位装置の指令に従って装置全体の動作を制御する制
御手段とを備え、前記制御手段は、前記スピンドルモー
タの回転数が前記定常回転数になったことを第１の回転
数検出手段が検出したときに前記スピンドル駆動回路の
駆動を停止して前記スピンドルモータを慣性で回転さ
せ、その後、前記スピンドルモータの回転数が前記低速
回転数になったことを前記第２の回転数検出手段が検出
したときに前記スピンドル駆動回路の駆動を開始するよ
うに慣性動作制御を行う磁気ディスク装置とすることに
より、低消費電力で、かつ、応答の速い磁気ディスク装
置を提供できる。

【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を
示すブロック図

【図２】本発明の一実施例の磁気ディスク装置の慣性動
作を選択して用いる動作を示すフローチャート

【図３】正圧スライダの浮上量と磁気ディスク回転数と
の関係を示す特性図

【図４】負圧スライダの浮上量と磁気ディスク回転数と
の関係を示す特性図

【図５】従来の磁気ディクス装置の構成を示すブロック
図

【図６】スピンドル駆動回路とスピンドルモータとの接
続を示す結線図

【図７】逆起電力を用いるスピンドル駆動回路の駆動波
形を示す波形図

【図８】従来の磁気ディスク装置のスピンドル駆動回路
の起動時の動作を示すタイミングチャート

【図９】従来の磁気ディスク装置の回転立ち上がり時間
特性を示す特性図

【符号の説明】

１ 磁気ディスク ２ スピンドルモータ ６ マイコン（制御手段） ７ スピンドル駆動回路 １１ インタフェース回路 １３ 定常回転検出回路（第１の回転数検出手段） １４ 低速回転検出回路（第２の回転数検出手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データの記録媒体である磁気ディスク
   と、前記磁気ディスクを回転させるスピンドルモータ
   と、前記スピンドルモータを駆動するスピンドル駆動回
   路と、前記スピンドルモータの回転数がデータを記録ま
   たは再生するための所定の定常回転数になったことを検
   出する第１の回転数検出手段と、前記スピンドルモータ
   の回転数が前記定常回転数以下の所定の低速回転数にな
   ったことを検出する第２の回転数検出手段と、外部の上
   位装置とデータおよび指令を授受するためのインタフェ
   ース回路と、前記上位装置の指令に従って装置全体の動
   作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記
   スピンドルモータの回転数が前記定常回転数になったこ
   とを第１の回転数検出手段が検出したときに前記スピン
   ドル駆動回路の駆動を停止して前記スピンドルモータを
   慣性で回転させ、その後、前記スピンドルモータの回転
   数が前記低速回転数になったことを前記第２の回転数検
   出手段が検出したときに前記スピンドル駆動回路の駆動
   を開始するように慣性動作制御を行う磁気ディスク装
   置。
2. 【請求項２】 制御手段が上位装置から入力する指令の
   到来間隔時間を検出し、前記間隔が所定の時間範囲内に
   あるときに慣性動作制御を行う請求項１記載の磁気ディ
   スク装置。