JPH10146096A

JPH10146096A - 情報記録装置の記録円盤駆動装置及び駆動方法

Info

Publication number: JPH10146096A
Application number: JP8314317A
Authority: JP
Inventors: Yuzuru Suzuki; 譲鈴木; Sakae Fujitani; 栄藤谷; Yoshiyuki Aono; 嘉幸青野; Masahisa Ezuka; 正久江塚
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 1996-11-11
Filing date: 1996-11-11
Publication date: 1998-05-29
Anticipated expiration: 2016-11-11
Also published as: US5929589A; JP3243517B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ステッピングモータの駆動装置において、モー
タ運転中は絶えず脱調現象を監視して、脱調が生じた場
合に自動的に再起動回路を働かせ、該脱調したモータを
自動的に再起動出来るようにすること。【解決手段】ステッピングモータを起動／停止する為の
起動指令と、該モータの回転数を指令する回転数指令
と、該モータの回転数を検出する速度センサまたはイン
デックスセンサと、該速度センサ出力から該モータの回
転数を検出する手段、または定格回転数との回転速度誤
差を検出する手段の回転速度検出手段と、該モータの回
転数が設定基準速度より低下した時、信号を出力する速
度判定手段と、該速度判定手段の出力に応じて自動的
に、周波数を所定時間、該モータの自起動周波数から所
望の周波数まで、漸増させる再起動パターン発生手段を
具備したステッピングモータの駆動装置と駆動方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は円盤状（ディスク）
の記録媒体を回転させて、これに対して情報のアクセス
を行う情報記録装置における記録円盤駆動に関し、特に
記録媒体を回転駆動する駆動源にステッピングモータ用
いた情報記録装置における記録円盤の駆動装置及び駆動
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワードプロセッサやパーソナルコンピュ
ータで用いられる、円盤状情報記録媒体いわゆるフロッ
ピーディスク（以下ディスクという）への情報の書込み
や、読取りにはフロッピーディスクドライブ（以下ＦＤ
Ｄという）が用いられる。ＦＤＤにおいて、ディスクを
回転駆動するのに用いるスピンドルモータは、従来ブラ
シレスＤＣモータが使用されている。

【０００３】ブラシレスＤＣモータは特性及び信頼性の
点では問題ないが、ロータ位置検出器及び速度検出器が
必要なために、モータ駆動回路は高価にならざるをえな
い。即ち回転精度を保証する為に、駆動回路に回転数フ
ィードバック制御が必要となり、結果として回路構成が
大規模となり、昨今のコストダウンの要請に応えきれな
いシステムとなってきた。このことから記録媒体を駆動
するスピンドルモータとして、コストが安価なステッピ
ングモータが検討されてきた。

【０００４】ところが、ステッピングモータは広い意味
では永久磁石型同期モータであることから、脱調という
致命的な問題を持っている。特に記録円盤の回転精度を
確保する為に、回転部のイナーシャを大きくして、はず
み車効果を利用して回転精度を上げている情報記録装置
においては、定格回転数をモータの連続（プルアウト）
領域において使用することが多く、その場合には該モー
タは自起動出来ず、何らかの要因によって一旦脱調を起
こすと負荷外乱を取り去っても、そのままでは永久に再
起動しない欠点がある。

【０００５】この対策として、情報記録用スピンドルモ
ータにステッピングモータを用いた構成においては、そ
の信頼性を確保するために、運転中に何らかの要因によ
り脱調した場合に、モータを再起動する回路が必要とな
る。勿論、従来のブラシレスＤＣモータを用いた構成で
は脱調現象は存在せず、万一モータが停止したとして
も、負荷外乱が取り除かれれば自動的に再起動するの
で、前述のような再起動回路は不要であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のようなステッピ
ングモータは、安価なデジタル回路技術で簡単に所望の
回転数で駆動させることが出来る。しかし回転精度を保
証する為には回転部のイナーシャを大きくする必要が生
じる。その結果、定格回転数はモータの自起動（プルイ
ン）領域から連続領域にシフトし、何らかの要因で一旦
脱調現象が起こると永久に再起動しないという致命的な
問題が生じる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はこの様な事情に
鑑み為されたもので、モータ運転中は絶えず脱調現象を
監視して、脱調が生じた場合に自動的に再起動回路を働
かせ、該脱調したモータを自動的に再起動出来るように
した駆動装置とその駆動方法を提供することにある。本
発明では、ステッピングモータを起動／停止する為の起
動指令と、該モータの回転数を指令する回転数指令と、
該モータの回転数を検出する速度センサまたはインデッ
クスセンサと、該速度センサ出力から該モータの回転数
を検出する手段、または定格回転数との回転速度誤差を
検出する手段の回転速度検出手段と、該モータの回転数
が設定基準速度より低下した時、信号を出力する速度判
定手段と、該速度判定手段の出力に応じて自動的に、周
波数を所定時間、該モータの自起動周波数から所望の周
波数まで、漸増させる再起動パターン発生手段を具備し
たステッピングモータの駆動装置によって、前記起動指
令がＯＮの時、前記速度判定手段の出力に応じて、前記
回転数指令の代わりに、前記再起動パターンの出力周波
数に切替える。

【０００８】モータ運転時には絶えず脱調現象を監視し
続けることが出来、万一脱調が発生した場合には自動的
に再起動回路を働かせて、該モータを再起動させること
が出来る。特に再起動パターン発生手段内に複数の再起
動のための周波数パターンを内蔵させておき、切替えに
よって複数の周波数パターンが発生出来る構成にしてお
いて、単位時間当たりの脱調発生頻度が大きい場合に
は、前記周波数パターンを変えることにより、再起動の
失敗の発生確率を低下させることができる。

【０００９】なお、複数回連続して再起動しても、連続
して再起動失敗するような場合には、機械的な損傷が考
えられるので、この場合にはモータ及び駆動回路の異常
発熱や焼損等を防止する為に、モータの励磁そのものを
停止して保護すると同時に、その異常状態を信号として
外部に出力することが可能である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明による情報記録装置の一例
として３．５インチのフロッピーディスクドライブを図
によって説明する。図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の説
明の都合上、必要な部分だけ抜き出して概念的に示した
ものであり、図１（ａ）はディスクを外した状態を示す
概念図、図１（ｂ）はディスクを装着した状態を示す概
念図である。１はディスクであり、このディスク１の表
裏両面に磁気的微粒子が塗布されており、中心部には２
個の穴を持つ皿状の鉄系チャッキングハブ１’が、はめ
込まれている。ディスク１全体は記録媒体面を保護し、
かつ可搬性を良くする為に、プラスチック製のケース
（図示せず）に収められた構造になっている。

【００１１】２は磁気ヘッドであり、ディスク１に対し
て情報のアクセスを行う。即ち磁気ヘッド２がディスク
１に接触した状態で、磁性粒子の磁気的変化として、デ
ィスク上の記録されている情報を読取る。また、書込み
についてはディスク１上の磁性粒子に磁気的変化を与え
ることにより、情報を書込む。つまり磁気ヘッド２は内
蔵しているコイルにより、ディスク１に書込まれている
情報を読み出したり、書込んだりする機能を持ってい
る。

【００１２】３は磁気ヘッド２を搭載したヘッドキャリ
ッヂと呼ばれる部分であり、磁気ヘッド２はその先端部
に設けられている。ヘッドキャリッヂ３は、磁気ヘッド
２をディスク１上の適切な位置（トラック）に直線移動
させる機構でありアクチュエータモータ６と、その回転
運動を直線運動に変換するスクリュ５とで構成されてい
る。そのためにヘッドキャリッヂ３の一部にナット３ａ
が、スクリュ５の溝に螺合しており、スクリュ５が回転
すると、ヘッドキャリッヂ３全体が直線運動するように
なっている。この様にしてアクチュエータモータ６に与
えるパルス数で決まる位置指令により、磁気ヘッド２を
ディスク１の任意トラック位置に移動させることが出来
る。

【００１３】７はディスク１を回転させるスピンドルモ
ータであり、本発明ではステッピングモータが採用され
ている。スピンドルモータ７の回転軸先端にはディスク
１の中心部の鉄系チャッキングハブ１’を、磁気力で安
定して保持しながら、回転させるチャッキング機構８が
設けられている。その結果ディスク１は、スピンドルモ
ータ７のチャッキング機構８に、クランプされた状態
で、安定して回転する。

【００１４】先ず本発明のディスク駆動用スピンドルモ
ータ７をステッピングモータで構成した例について説明
する。図２はインナーロータ型ステッピングモータの断
面図であるが、特にコスト的に優位な２相クローポール
型ステッピングモータの構造を示す。ステッピングモー
タは基板１０の上に取り付けられていて、２つのステー
タヨーク１１と１２が重ねて配置されている。各ステー
タヨーク１１、１２の内部にはステータコイル１３、１
４が収納されている。ステータヨーク１１、１２の中央
は円筒形に形成されていて、その側壁は極歯１５及び１
６が形成されている。

【００１５】ステータヨーク１１、１２の内側に形成さ
れた円筒形の空間の中央には、基板１０から軸受１７が
立設されており、この軸受１７には回転軸１８が回転自
在に軸承されている。この軸受１７の下端はスラスト受
け１９により基板１０に回転自在に支えられている。回
転軸１８の上端にはカップ状の回転子２０が取り付けら
れている。極歯１５、１６と対向している回転子２０に
は回転子磁石２１が固定されている。回転子２０の上部
即ちカップ形状の底部はディスク１のチャッキングハブ
１’を保持するチャッキング機構８を形成している。２
２はディスク１のハブの穴と嵌合するピンである。

【００１６】図３はアウタロータ型のステッピングモー
タの断面図で、その構造を説明する。なお図２に示す部
分と同一部分には、同一の符号を付し必要な場合を除き
説明は省略する。図２と同様にステッピングモータは基
板１０の上に取り付けられている。そしてステッピング
モータは基板１０の上に２つのステータヨーク１１、１
２が重ねて配置されている。各ステータヨーク１１、１
２の内部にはステータコイル１３、１４が施され、ステ
ータヨーク１１、１２の中央は円筒形に形成されてい
る。その円筒形空間の中には、基板１０から立設された
軸受１７が設けられており、この軸受１７には回転軸１
８が回転自在に軸承されている。この軸受１７の下端は
スラスト軸受１９により基板１０に回転自在に支えられ
ている。

【００１７】ステータヨーク１１、１２の外側の側壁に
は極歯１５、１６が形成されている。回転軸１８の上端
にはカップ状の回転子２０が取り付けられ、回転子２０
の極歯１５、１６と対向している部分には回転子磁石２
１が固定されている。回転子２０の上部即ちカップ形状
の底部はディスク１のチャッキングハブ１’を保持する
チャッキング機構８を形成している。２２はディスク１
のハブの穴と嵌合するピンである。なお上記説明では、
インナーロータ型またはアウターロータ型ステッピング
モータの説明を行ったが、これに限るものではなく、永
久磁石型モータであればよく、例えば特願平７ー３１３
８６１号で示した永久磁石型の同期モータでもよい。

【００１８】更に速度センサ一体型のモータの例を図
４、図５に示した。図４は図２に示したインナーロータ
型に速度センサ（本図では周波数発電機：ＦＧ）を一体
化したもので、図５は図３に示したアウターロータ型に
速度センサを一体化した図を各々示している。図２、図
３に示す部分と同一部分には同一の符号を付した。な
お、ここでは付加した速度センサに関連する部分のみ説
明するものとする。

【００１９】図４は基板１０と下側のステータヨーク１
１間に薄い電気回路板５０が挿入されている。該電気回
路板５０上には、検出コイル２０８がエッチングによっ
て形成されている。前記検出コイル２０８と軸方向に微
小エアギャップを隔てて配設された速度検出用マグネッ
ト１５１は回転子磁石２１と回転子２０の下部に配設
（本図では回転子磁石２１と別体）されており、モータ
の回転軸１８が回転することにより、該速度検出用マグ
ネット１５１も同一回転速度で回転する。結果として、
該速度検出用マグネット１５１に対向している検出コイ
ル２０８には、回転数に応じた周波数の微小交流電圧が
発生する。なお、周波数発電機の発電原理、検出コイル
２０８の形状、速度検出用マグネット１５１の形状、着
磁等については、一般的な周波数発電機と同一であるの
で、説明を省略する。

【００２０】図５も図４と全く同様である。即ち、基板
１０と下側のステータヨーク１１の間に、薄い電気回路
板５０が挿入されている。該電気回路板５０上には、検
出コイル２０８がエッチングによって形成されている。
検出コイル２０８と軸方向に微小エアギャップを隔てて
配設された速度検出用マグネット１５１は、回転磁石２
１と回転子２０の下部に配設（図５では回転子磁石２１
と別体）されており、モータ回転軸１８が回転すること
により、該速度検出用マグネット１５１も同一回転速度
で回転する。結果として、速度検出用マグネット１５１
に対向している検出コイル２０８には回転数に応じた周
波数の微小交流電圧が発生する。

【００２１】一体的に組込むとは、このようにモータ回
転軸１８にカップリング機構を用いずに、該モータの構
成部品の一部を共用して構成（図４、図５では回転軸を
共用している）した速度センサのことを言う。この場合
更なる一体化策として、モールド技術を使って、速度検
出用マグネット１５１とモータの回転子磁石２１を一体
的にモールドしたものに、必要な部分に必要な着磁を施
した構成としても良いことは当然である。

【００２２】次にスピンドルモータ７の駆動について説
明する。該モータを用い、ディスク１を定格回転数で駆
動する（情報をアクセスする）場合は、通常ステッピン
グモータの駆動と同じ駆動方法で駆動できる。即ち該モ
ータのステータコイル１３、１４に、回転数、ステップ
数と、励磁モードで決まる励磁周波数の励磁信号を与え
れば良い。このような信号の印加はトランジスタ等を用
いて所望の速度の回転磁界が出来るように、適切なタイ
ミングで該ステータコイルへの励磁を切替えれば良い
（詳細は後述する図６のモータ駆動回路１０２及び図６
のタイムチャート参照）。

【００２３】しかしながら、特にディスクの回転精度を
確保する為に、回転部のイナーシャを大きくし、はずみ
車効果を利用して、回転精度を上げている情報処理装置
においては、定格回転数をモータの連続（プルアウト）
領域に置いて使用することが多く、その場合には該モー
タは自起動できず、何等かの要因によって、一旦脱調を
起こすと負荷外乱を取り去っても、そのままでは永久に
再起動しない致命的な欠点がある。

【００２４】図６に第１の実施回路例を示す。本実施回
路例のモータ駆動回路は、再起動回路１０１，モータ駆
動回路１０２、スピンドルモータ７、速度センサ１０
４、回転速度検出回路１０５、速度判定回路１０６の６
つのブロックから成立っている。夫々の詳細機能を以下
説明する。再起動回路１０１は本発明では特に重要な機
能回路である。該回路は脱調検出信号（脱調そのもの
は、後述説明する速度判定回路１０６の出力Ｊで行う）
受付け後、自動的に再起動パターン発生器２０１を働か
せて、該モータの再起動に適切な周波数パターン（詳細
パターンについては後述）を生成して出力をＣとして、
モータ駆動回路１０２に出力する。

【００２５】なお、再起動の時間はタイマ２０２で決定
し、該タイマ２０２がＯＮしている間（再起動時間）
は、スピンドルモータ７へ供給される周波数は回転数指
令Ａの代わりに再起動パターン発生器２０１の出力周波
数Ｃに切替えられる。本実施形態の再起動パターン発生
器２０１はＲＯＭ（リードオンリーメモリ）に必要なパ
ターンを記憶しておき、それを読み出すことを前提とし
た構成であるが、図１１に示すようなＶＣＯ（電圧制御
発振器）を用いた構成でも良い（図１１に示す回路につ
いては後述）。また、再起動回路の構成はハードウェア
だけでなく、ソフトウェアを用いて数式で与えても良
く、本発明でいう再起動回路１０１はこれら手段の総称
を言う。

【００２６】モータ駆動回路１０２は本実施形態では、
２相のステッピングモータをバイポーラ駆動する標準的
なモータ駆動回路であり、回転数指令ＡまたはＣ（通常
運転時は指令Ａで再起動時は指令Ｃ）を分周器２１４で
分周した後、マトリクス回路２０３で適切な励磁タイミ
ングで、パワーＡＭＰ２０４，２０５に２相の励磁電圧
波形が発生するようにして、スピンドルモータ７に必要
な電力を与える為の回路である。

【００２７】７は構造について既に詳述した通り、ディ
スク駆動用のスピンドルモータを表しており、本実施形
態では２相クローポール型のステッピングモータの場合
で説明している。該スピンドルモータ７は図では概念的
にＡ相コイル１３（Ａ−Ａ’間）とＢ相コイル１４（Ｂ
−Ｂ’間）と、回転子磁石２１で示してある。

【００２８】１０４は速度センサであり、前記スピンド
ルモータ７の軸にカップリング等で結合されており、前
記スピンドルモータの回転数をセンスするためのもので
ある。本発明では周波数発電機（図４、図５でモータ組
込み型について説明済み）であり、スピンドルモータ７
の回転数に比例した周波数を出力する交流発電機であ
る。検出出力は検出コイル２０８から取り出される。な
お、図では速度センサ１０４も概念的に検出コイル２０
８と速度検出用マグネット１５１とで示してある。

【００２９】１０５は回転速度検出回路であり、前記速
度センサ１０４の微小電圧出力波形を増幅後、パルス波
形Ｈに成形する。一方、回転数指令Ａを分周器２１６で
適宜分周（定格回転時、前記パルス波形Ｈと回転数指令
Ａの分周後の周波数が等しく成るように、本実施例では
６４分周である）したパルス波形Ｒを生成し、パルス波
形ＨとＲを比較した後、アナログ電圧に変換する。回転
速度検出回路１０５にはモータの実回転数を検出する方
法と、定格回転数との回転速度誤差を検出する２つの方
法があるが、本実施例は後者の定格回転数に対する回転
速度誤差を検出する方式のものである。

【００３０】具体的には、検出コイル２０８からの検出
出力をＡＭＰ２０９で電圧増幅し、コンパレータ２１０
でパルス波形Ｈとする。回転数指令Ａを分周器２１６で
分周したパルス波形Ｒと速度センサ１０４の出力を、電
圧増幅したパルス波形ＨとをＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ２
１１で減算後、該カウンタ２１１に積算された値（これ
は定格回転数とモータの実回転数との回転速度誤差に相
当する量となる）をＤ／Ａ変換器２１２を用いてアナロ
グ電圧Ｉにするのである。

【００３１】１０６は速度判定回路であり、コンパレー
タ２１３で前記アナログ電圧Ｉと設定基準電圧Ｋを比較
し、アナログ電圧Ｉが設定基準電圧Ｋを超えた瞬間に出
力Ｊ（本実施例ではパルス）を出力する。出力Ｊのパル
スは、脱調が発生したということに対応する信号であ
る。なお、設定基準電圧Ｋの値は定格回転数に対応する
量であるが、必ずしも定格回転数そのものにする必要は
ない。つまり、この設定基準電圧Ｋは、定格回転数はも
とより、使用するモータや負荷の特性（駆動するディス
クのイナーシャ等）により、脱調発生を確実に検出する
よう決めなければならない。本実施例では、この量を定
格回転数の1/2 に対応する量とした。

【００３２】上述のような構成と駆動方法でスピンドル
モータ７を駆動することにより、該モータの脱調の検出
が確実に行われ、万一脱調が発生した際、回転数指令を
自動的に再起動パターン発生器２０１側の出力に切替え
ることによって、該モータを短時間に、確実に再起動さ
せることが出来るのである。

【００３３】図７に再起動回路１０１に示されている信
号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｆ，Ｊの各々について、そのタイミング
チャートを示した。図はｔ＞０でモータ運転中を、ｔ＝
０〜ｔ０までを通常運転状態を、ｔ＝ｔ０〜ｔ１までを
再起動状態を、更に、ｔ＞ｔ１で再度通常運転状態を表
し、ｔ＝０でモータ起動、ｔ＝ｔ０で脱調検出（再起動
開始）を、ｔ＝ｔ１で再起動終了の瞬間を夫々示す。図
中、信号Ｊは速度判定回路１０６の出力で、脱調が生じ
た瞬間を表すタイミングであり、図ではｔ＝ｔ０がその
瞬間である。

【００３４】信号Ｆはタイマ２０２の出力であり、信号
Ｊをトリガ信号として動作を開始し（図ではｔ＝ｔ
０）、ｔ＝ｔ１で終了する。タイマＯＮ時間ｔ１−ｔ０
は再起動回路が働いている時間に対応する。信号Ｃは再
起動パターン発生器２０１が、実際に発生する周波数パ
ターンとそのタイミングを示したもので、縦軸は周波数
を表している。周波数パターンは再起動が確実で、かつ
再起動時間が短くなるものが好ましく、本実施例では、
初期（ｔａ〜ｔｂ）１５６０Ｈｚの極低い一定の周波数
で低速励磁し、その後７０ｍｓかけて（ｔ＝ｔｂ〜ｔ
１）１５６０Ｈｚ〜３８４０Ｈｚまで直線的に周波数を
増加させるパターンである。また、タイミングは信号Ｆ
のタイマＯＮ時間と同期している。なお、周波数３８４
０Ｈｚは本モータの定格回転数３００ｒｐｍで運転する
時の周波数に相当する。勿論スピンドルモータ７の回転
数は前記周波数に比例した速度である。

【００３５】周波数パターンは本実施形態に限るもので
はなく、スピンドルモータ７の自起動周波数を漸次増大
して再起動を保証するものであれば、直流励磁（信号Ｃ
の時間ｔ＝ｔ０〜ｔａの間）無しでもステップ状に変化
させても良い。また、定格回転数近傍での回転数整定を
良くする為に、再起動当初は周波数を漸増させるが、定
格回転数近傍で周波数を低下させてから該定格回転数に
相当する周波数に同期させるパターンを用いても良い。
また、モータ回転数を一旦定格回転数以上に上げ、その
後定格回転数に同期させても良い。勿論これらの組合せ
でも良い。

【００３６】信号Ａは、回転数指令で常時モータの定格
回転数に相当する周波数（本実施形態では３８４０Ｈ
ｚ) が供給されている。しかしながら前述したとおり、
再起動時間中は回路上で強制的にカットされ、再起動パ
ターン発生器２０１の出力Ｃがモータ回転数指令とな
る。なお、図の縦軸はＣ同様に周波数を表す。信号Ｂは
モータ起動指令信号である。該信号は運転時ＬＯＷ，停
止時ＨＩＧＨである。当然のことながら、再起動回路の
動作は運転中であるので、該信号ＢはＬＯＷの時であ
る。ここで、ｔ＝０はモータ起動点を示している。

【００３７】モータ駆動回路１０２の通常（再起動回路
が働いていない状態）時の回転数指令Ａとモータ駆動回
路内の信号Ｌ，Ｄ，Ｅ，Ｆ並びにパワーＡＭＰ２０４、
２０５の出力のタイミングチャートを図８に示す。本モ
ータ駆動回路は先にも述べたとおり２相ステッピングモ
ータのバイポーラ駆動方式であるので、その説明は最小
限に留める。

【００３８】信号Ａは、定格回転数の回転数指令で説明
したように、３８４０Ｈｚのパルス列である。信号Ｌ
は、分周器２１４の出力であり、信号Ａを１／８分周し
たものである。信号Ｄは、信号Ｌを更に１／２分周した
ものである。信号Ｅは、信号Ｌを１／２分周したもので
あるが、信号Ｄとは電気角で９０度位相差があり、本図
では信号Ｅは信号Ｄより９０度進んでいる。

【００３９】パワーＡＭＰ２０４の出力は信号Ｄと同じ
タイミングで動作するが、バイポーラ動作のため、信号
ＤがＬＯＷの時、負電圧（Ａ相コイルのＡ’からＡに励
磁する方向に）を、また、信号ＤがＨＩＧＨの時、正電
圧（Ａ相コイルのＡからＡ’に励磁する方向に）を発生
する。パワーＡＭＰ２０５の出力もパワーＡＭＰ２０４
と同様に動作する。即ち、信号ＥがＬＯＷの時、負電圧
（Ｂ相コイルＢ’からＢに励磁する方向に）を、また、
信号ＥがＨＩＧＨの時、正電圧（Ｂ相コイルのＢから
Ｂ’に励磁する方向に）を発生する。なお、パワーＡＭ
Ｐ２０４とパワーＡＭＰ２０５の位相差も電気角で９０
度である。

【００４０】本発明は、図６に示す実施例に限るもので
はなく、例えば、速度センサ１０４は本実施形態では、
分解能６０ｐｐｒの周波数発電機であるが、速度センサ
１０４は回転速度に比例した物理量を出力するものであ
れば良く、アナログ電圧を発生するタイプのものでも良
い。この際、回転速度検出回路１０５はそれに対応して
アナログ方式に変えなければ成らないことは当然であ
る。

【００４１】３．５インチのＦＤＤにおいては、ロータ
の絶対位置を検出する為のインデックスセンサをモータ
に内蔵しており（図１〜図３には図示せず）、一回転に
一度、決まった位置で出力するインデックス信号を利用
して、モータ回転速度を検出しても良い。この場合、図
４の速度センサ１０４の周波数は低下する（本実施例で
は１／６０倍になる）ので、それに対応して回転速度検
出回路１０５内の分周器２１６の分周比を増大（６０
倍）する必要がある。こうするだけで、図４の構成がそ
のまま流用できる。その結果として、速度センサ１０４
をモータ内部に一体的に組込んだ構成のモータを用いて
も良い。

【００４２】回転速度検出回路１０５と速度判定回路１
０６もこれに限るものでない。これら２つの回路を合わ
せたものとして、例えば、高価なＤ／Ａ変換器２１２と
コンパレータ２１３を省略して、ＵＰ／ＤＯＷＮカウン
タ２１１のキャリー信号（図示せず）が立った時（ＵＰ
／ＤＯＷＮカウンタ２１１の正側のパルスの数が負側の
パルスの数より多く入った時カウント値が積算されて行
き、遂にはカウンタがオーバーフローしてしまう）をモ
ータの脱調と対応させておいても良い。即ち、カウンタ
２１１のキャリー出力を速度判定回路１０６の出力Ｊと
して用いる事が出来る。

【００４３】速度判定回路１０６として、リトリガブル
のワンショットマルチバイブレータを用い、そのワンシ
ョットの時間幅Ｔａを定格回転数の時の速度センサの周
期Ｔよりやや長く（例えば、１．１Ｔ＜Ｔａ＜１．５
Ｔ）設定しておけば、通常運転（脱調していない）状態
では、前記ワンショットマルチバイブレータが終了する
前に次々にトリガパルスが入力されることから、リトリ
ガされ続ける。しかし、モータが脱調すると、モータ速
度が落ちることから、そのトリガパルスの周期Ｔは次第
に長くなり（速度センサ１０４の周期が長くなることに
対応して起こる）、Ｔ＞Ｔａの時点でワンショットマル
チバイブレータは一旦終了パルスを出力する。このパル
ス出力を速度判回路１０６の出力信号として用いても良
いし、ソフトウェアを用いて構成しても良い。

【００４４】第２の実施形態を図９に示した。図６と異
なる所は、再起動回路１０１の回路だけである。その他
は同一であるので、重複する部分の説明は省略する。本
実施形態は、複数個の再起動時の周波数パターンを、再
起動パターン発生器２０１（図６と同様にＲＯＭを用い
た構成）内に持ち、脱調頻度が高い場合には、その都度
使用する周波数パターンを変えることが出来るようにな
っている。つまり、再起動回路が働いても実際に再起動
しない（いわゆる再起動失敗）場合に対応することが出
来る。

【００４５】具体的には速度判定回路１０６の出力Ｊを
カウンタ２１５に入れ、単位時間当たり（図１０では、
この単位時間を決めるタイマは図示していない）のカウ
ンタ２１５のカウント値が増大している時は再起動失敗
していると考えられるので、該カウント値に応じて再起
動パターン発生器２０１とタイマ２０２の時間を適宜変
えることにより、再々起動時、再々々起動時の起動失敗
の確率を低下させることが出来る。

【００４６】図１０に再起動パターン発生器２０１に複
数の周波数パターンを内蔵した実施例を示した。図では
Ｎ＝１は再起動時の、Ｎ＝２は再々起動時の、Ｎ＝３は
再々々起動時の、Ｎ＝４は再々々々起動時の周波数パタ
ーンを示している。Ｎの数が大きくなるに連れて、再起
動の為の時間を長くして、かつ周波数の平均勾配をなだ
らかにして、確実な起動（再起動時の同期引き込み時間
を大きくとる為）が期待できるようにしている。

【００４７】なお、本実施形態では直流励磁時間ｔａ、
及び低速励磁時間ｔａ−ｔｂ並びに低速励磁周波数１５
６０Ｈｚは同一であるが、これらの条件も順次変えても
良い。また、図では再起動の回数Ｎは４までとしたが、
これはＮ＝４でも再起動失敗した場合は予期していな
い、スピンドルモータを含めた駆動系に機械的にトラブ
ルが発生した可能性があり、むしろ再起動を停止してモ
ータの異常加熱、焼損を防止しなければならないという
例である。本実施例では明確に記述してないがＮ＝５で
は、再起動を停止することを意味している。（実施形態
４参照）

【００４８】図１１に第３の実施形態として、複数の周
波数パターンを発生することが出来る例を示した。本実
施形態は先にも述べたように再起動回路１０１中の再起
動パターン発生器２０１をＶＣＯ２２１、抵抗器Ｒ１，
コンデンサＣ１とＤ／Ａ変換器２２０で構成したもの
で、図９に示す実施形態と異なる所は再起動パターン発
生器２０１が複数の周波数パターンを記録しているＲＯ
Ｍの代わりに、再起動発生頻度に応じてＤ／Ａ変換器の
出力電圧が変化することを利用して、これをＶＣＯの入
力電圧に重畳して、ＶＣＯの周波数パターンを変えるこ
とが出来るようにしたものである。

【００４９】この様にして、複数の周波数パターンが生
成出来るようにしたものでも良い。なお、ＶＣＯは入力
のアナログ電圧に比例する周波数を出力する発振器であ
り、抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ１は、該発振器の基本周
波数を決める為の初期設定定数である。勿論、この抵抗
器Ｒ１、コンデンサＣ１の定数を、先にのべたＤ／Ａ変
換器２２０の出力に応じて変えることによって、周波数
パターンを変える構成でも良い。

【００５０】最後に、第４の実施形態を図１２に示す。
図１２に示す実施形態も図９に示す実施形態（第２の実
施形態）と同様に、再起動の為の複数個（４個）の周波
数パターンを持つ構成であるが、図１２に示す実施形態
は、図９に示す実施形態の構成に、モータ停止機能と異
常信号を出力する機能を付加した特徴を持つものであ
る。従って、ここでは付加した部分のみについて、以下
簡単に説明する。

【００５１】図１２では図９の再起動回路１０１内にデ
ィジタルコンパレータ２１７、ラッチ回路２１８とトラ
ンジスタ２１９を付加した構成である。その働きは脱調
（再起動）発生頻度が高いことを示すカウンタ２１５の
出力をディジタルコンパレータ２１７でチェックし、カ
ウンタ２１５の値がある値（実施形態２同様、５に設定
してある）になった時点で、ディジタルコンパレータ２
１７は比較結果として出力パルスＸ（このパルス信号Ｘ
は４回の繰返しの再起動に対して連続的に再起動失敗
し、スピンドルモータを含めた駆動系に何等かの機械的
トラブル発生を示す信号）を出力する。該出力パルスＸ
をラッチ回路２１８でラッチし、トランジスタ２１９を
ＯＮさせる。この事により起動指令Ｂは強制的にＬＯＷ
に落とされ、スピンドルモータ７の励磁は強制的にＯＦ
Ｆとなる。

【００５２】結果として、モータの励磁は断たれ、モー
タの異常温度上昇を未然に防ぐことが出来る。一方ディ
ジタルコンパレータ２１７の出力パルスＸは外部に出力
され、スピンドルモータを含めた駆動系に、何等かの機
械的トラブルが発生したことを示す異常信号となる。な
お、励磁停止までの回数はディジタルコンパレータ２１
７の設定値で任意に設定出来、本実施形態では５と設定
しているが、本発明は５に限るものではない。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、フロッピーディスクド
ライブ等の情報記録装置のスピンドルモータとして、安
価なステッピングモータ（特に２相クローポール型ステ
ッピングモータが効果的）を使用した場合の、致命的な
問題であったディスク駆動中に、何等かの要因によっ
て、該モータが脱調した場合において、自動的にモータ
再起動回路が働き該モータを再起動させることができ
る。また、再起動の発生頻度により、再起動パターンを
変更出来るので、更に確実なモータの再起動が保証出来
る。また、複数回連続して再起動しても、連続して再起
動失敗するような場合には、意図的に再起動を停止さ
せ、異常状態を外部に知らしめて、モータの異常発熱、
焼損の事前防止を図ることが出来る。その結果として、
装置の信頼性を大幅に改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、（ａ）（ｂ）共に情報記録装置の一例
であるフロッピーディスクドライブを示す斜視図であ
る。

【図２】図２は、ステッピングモータの断面図である。

【図３】図３は、ステッピングモータの断面図である。

【図４】図４は、ステッピングモータの断面図である。

【図５】図５は、ステッピングモータの断面図である。

【図６】図６は、本発明の第１の実施形態を示すブロッ
ク図である。

【図７】図７は、第１の実施形態のタイムチャートであ
る。

【図８】図８は、第１の実施形態のタイムチャートであ
る。

【図９】図９は、第２の実施形態を示すブロック図であ
る。

【図１０】図１０は、第２の実施形態の再起動パターン
図である。

【図１１】図１１は、本発明の第３の実施形態を示すブ
ロック図である。

【図１２】図１２は、本発明の第４の実施形態を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１・・・・・ディスク１‘・・・・チャッキングハブ２・・・・・磁気ヘッド３・・・・・ヘッドキャリッジ３ａ・・・・ナット５・・・・・スクリュ６・・・・・アクチュエータモータ７・・・・・スピンドルモータ８・・・・・チャッキング機構１０・・・・・基板１１・・・・・ステータヨーク１２・・・・・ステータヨーク１３・・・・・ステータコイル１４・・・・・ステータコイル１５・・・・・極歯１６・・・・・極歯１７・・・・・軸受１８・・・・・回転軸１９・・・・・スラスト軸受２０・・・・・回転子２１・・・・・回転子磁石２２・・・・・ピン５０・・・・・電気回路板１０１・・・・・再起動回路１０２・・・・・モータ駆動回路１０４・・・・・速度センサ１０５・・・・・回転速度検出回路１０６・・・・・速度判定回路１５１・・・・・速度検出用マグネット２０１・・・・・再起動パターン発生器２０２・・・・・タイマ２０３・・・・・マトリクス回路２０４・・・・・パワーＡＭＰ２０５・・・・・パワーＡＭＰ２０８・・・・・検出コイル２０９・・・・・ＡＭＰ２１０・・・・・コンパレータ２１１・・・・・ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ２１２・・・・・Ｄ／Ａ変換器２１３・・・・・コンパレータ２１４・・・・・分周器２１５・・・・・カウンタ２１６・・・・・分周器２１７・・・・・ディジタルコンパレータ２１８・・・・・ラッチ回路２１９・・・・・トランジスタ２２０・・・・・Ｄ／Ａ変換器２２１・・・・・ＶＣＯ

フロントページの続き (72)発明者青野嘉幸静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−１ミネベア株式会社開発技術センタ−内 (72)発明者江塚正久静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−１ミネベア株式会社開発技術センタ−内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステッピングモータを起動／停止する為の
起動指令、及び、該モータの回転数を指令する回転数指
令を外部から与えて、該モータを起動、停止するステッ
ピングモータ駆動装置において、該ステッピングモータの回転数を検出する速度センサ
と、該速度センサ出力から該モータの回転数を検出する
手段、または定格回転数との回転速度誤差を検出する手
段としての回転速度検出手段と、該モータの回転速度が
予め設定された基準速度より低下した時、信号を出力す
る速度判定手段と、該速度判定手段の出力に応じて、自
動的に該モータ駆動回路の周波数を、所定時間内で、該
モータ固有の自起動周波数から、所望の周波数まで漸増
させる再起動パターン発生手段を具備したことを特徴と
するステッピングモータ駆動装置。
【請求項２】前記再起動パターン発生手段内には、複数
個の周波数パターンを内蔵していることを特徴とする、
請求項１に記載のステッピングモータ駆動装置。
【請求項３】前記再起動パターン発生手段は、複数個の
周波数パターンを生成することが出来ることを特徴とす
る、請求項１に記載のステッピングモータ駆動装置。
【請求項４】前記速度判定手段の出力が、単位時間当た
りに所定回数以上発生する場合には、異常を示す信号を
出力することを特徴とする、請求項１に記載のステッピ
ングモータ駆動装置。
【請求項５】モータ回転数を検出する前記速度センサの
代わりに、ロータの絶対位置検出用のインデックスセン
サを、速度センサとして用いたことを特徴とする、請求
項１に記載のステッピングモータ駆動装置。
【請求項６】前記速度センサまたはインデックスセンサ
は、前記ステッピングモータ内部に一体的に組込まれて
いることを特徴とする、請求項１に記載のステッピング
モータ駆動装置。
【請求項７】前記モータを２相クローポール型ステッピ
ングモータで構成したことを特徴とする、請求項１に記
載のステッピングモータ駆動装置。
【請求項８】前記ステッピングモータは、フロッピーデ
ィスクドライブ（ＦＤＤ）用のスピンドルモータである
ことを特徴とする、請求項１に記載のステッピングモー
タ駆動装置。
【請求項９】ステッピングモータを起動／停止する為の
起動指令、及び、該モータの回転数を指令する回転数指
令を外部から与えることによって、該モータを起動、停
止するステッピングモータ駆動回路において、該モータ
の回転数を検出する速度センサの出力から該モータの回
転数を検出しまたは定格回転数との回転速度誤差を検出
して回転速度検出し、該モータの回転速度が予め設定さ
れた基準速度より低下した時、該ステッピングモータの
駆動周波数を、所定時間内で、該ステッピングモータに
必要な自起動周波数から、所望の周波数まで漸増させる
再起動パターンにより再起動することを特徴とするステ
ッピングモータの駆動方法。
【請求項１０】ステッピングモータの回転数が単位時間
当たりに所定回数所定回転数から変速する事態が発生す
る場合には、再起動パターンを切替えることを特徴とす
る請求項９に記載のステッピングモータの駆動方法。
【請求項１１】ステッピングモータの回転数が単位時間
当たりに所定回数所定回転数から変速する事態が発生す
る場合には、異常を示す信号を出力することを特徴とす
る請求項９に記載のステッピングモータの駆動方法。
【請求項１２】ステッピングモータの回転数が単位時間
当たりに所定回数所定回転数から変速する事態が発生す
る場合には、再起動のための起動指令を停止することを
特徴とする請求項９に記載のステッピングモータの駆動
方法。