JPH11288553A - 多相ｄｃモ―タの制動方法および制動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 停電時にディスクドライブのヘッド機構を後
退させてディスクドライブを制動すること。 【解決手段】 停電時にディスクドライブにブレーキを
かける回路および方法において、停電発生後にディスク
ドライブのモータ回転が少なくとも所定回転速度まで低
下したことを表す出力信号（２８）を生成する回路（１
０）を設ける。回路（１０）の部品はモータ駆動回路ま
たはヘッド後退回路と同一の集積回路上に形成可能なも
のとする。停電発生からディスクドライブ回転が所定回
転速度に低下するまでの時間に、読み書きヘッド機構
（１７）を後退させる。前記出力信号（２８）が発生す
ると、制動回路によってディスクドライブにブレーキが
作動する。回路（１０）はモータ回転が所定レベル以下
に低下したときに発生する逆起電力（１４）によって起
動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータ関連機
器としてのハードディスクドライブに応用される方法お
よび装置の改良に関するもので、具体的には、停電発生
時などにおけるディスクドライブの制動方法の改良、さ
らに詳細に云えば、ディスクドライブの読み書きヘッド
が適切な位置に戻り得る時間だけ待ってディスクドライ
ブモータのスピンドルにブレーキをかける制動方法およ
び制動装置を改良するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ用ハードディスクの動作に
おいて、ディスクドライブ回転用モータの制動制御のた
めにある種のプロトコールが使用される。通常、ディス
クドライブに含まれる一個以上の回転ディスクに施され
た記録媒体上で周知の方式でデータを表す磁気フィール
ドの書込みまたは読出し、あるいは読み書きの双方を行
なうために、ハードディスクは一個以上のヘッドを備え
ている。ヘッド保持アームの移動を制御する「ボイスコ
イル」によって、ヘッドは半径方向の正確な位置決めが
可能になっている。ディスク静止時には通常、ヘッドは
ディスク上に停止しているが、ディスクが回転すると、
ディスクヘッド間に発生する空気力によってヘッドは磁
気媒体から僅かに浮上する。

【０００３】したがってディスクの回転が停止すると、
空気力も消滅し、ヘッドは降下して磁気媒体上に接触す
る。磁気媒体がまだ完全に停止していない状態でヘッド
が磁気媒体に接触したとすれば、媒体の記録領域および
ヘッドに磨耗や損傷の恐れが生じる。そのため、ディス
クとヘッドの接触による損傷が「ランディング帯」のみ
に留まるように、そのランディング帯の上方でヘッドの
位置決めを行なう手段が従来から提案されている。しか
し、ディスクとヘッドの接触が繰り返されると、やはり
最終的にはヘッドの磨耗は避けられない。このような接
触損傷を防止するため、コンピュータの電源を切断しな
いことを薦めるメーカも実際にある。

【０００４】ヘッドを所定位置に止めてディスクドライ
ブの電源を切断した場合でも、携帯型やラップトップ型
のようにコンピュータが移動すると、ディスク媒体に接
触状態のヘッド機構が動くことがある。したがって、ラ
ンディング帯上の接触位置にヘッドを保持するためのロ
ック機構として通常は機械的構造を設けているメーカも
ある。ある種のロック機構では、ヘッドがランディング
位置に達したときに機械的拘束力に対抗してヘッドをロ
ック位置に移動させるために、少し余分の電気エネルギ
が必要になる。

【０００５】電源切断時に指定ランディングパッド以外
の磁気媒体部分へのヘッドの接触を避けるため、停電検
出時には、ディスク駆動モータはディスクドライブの各
部の質量の慣性によって回転し続けるようになってい
る。その結果、モータコイルから逆起電力が発生する。
モータ巻線に生じる逆起電力由来の電圧を回路駆動に利
用したり、ランディング帯へのヘッド移動に要するボイ
スコイルへのエネルギとして利用し得るように、駆動モ
ータのコイルの接続が行なわれる。

【０００６】ランディング帯上方でヘッドが位置決めさ
れると、ヘッドがディスクに接触する時間を最小限にす
るように、なるべく早くモータの停止制動を行なう。こ
の制動にも当然、エネルギが必要である。したがって、
ランディング帯へ完全にヘッド移動させてロックするた
めのエネルギや、また必要に応じて、ディスク上の好ま
しくない位置での早めのランディングを回避するための
エネルギも十分に得られような設計にする必要がある。
ランディング時間中、ディスク媒体上方でヘッドを垂直
位置に維持し得るだけの十分な空気流量を確保するため
にモータは十分なスピードで回転する必要がある。

【０００７】しかし、ヘッドが適正に位置決めされた後
は直ちにモータを停止させる必要がある。通常、数組の
駆動トランジスタを接地（あるいは、Ｖ_CC等の特定電位
に接続）することによってモータの停止が行なわれる。
そのときロータが自由回転することによってモータ巻線
に生じる磁界がモータ回転を抑止するため、直ちにディ
スクが停止する。しかし、ディスクの停止が早すぎる
と、ヘッドがランディング帯位置まで達することができ
ずに、ディスク表面でヘッドのスリップが生じる場合が
ある。また逆に、モータが高速回転中にトランジスタの
短絡を行なうと、過剰電流によって駆動トランジスタが
損傷することがある。

【０００８】停電等でモータが減速した場合のモータ制
動とヘッドの後退位置決めとの関係を調整するため、従
来はＲＣ回路を用いて低下スピードを推定していた。こ
の種の回路では、停電になると、キャパシタが放電を開
始する。所定レベルまで放電が進むと、制動回路が起動
する。しかし、制動時間が比較的長く、例えば数秒程度
になるので、このＲＣ回路は比較的大型の部品を必要と
する。そのような部品はチップ部品にならない。つま
り、ヘッド機構の位置決めおよび制御を行なうドライバ
回路の一部と共に集積回路に内蔵させることができなか
った。

【０００９】以上のことから、実際のモータスピード低
下に応答してヘッド機構の後退動作を制御するヘッド機
構制御・位置決め回路またはモータ駆動回路と同一集積
回路チップに形成可能な部品を使用してハードディスク
ドライブ等のディスク制動を行なうための方法および装
置が必要である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記にかんがみ、本発
明の目的はハードディスクドライブ等のディスクの制動
を行なう方法および装置を提供することである。

【００１１】本発明の目的はまた、ディスク回転速度を
検出し、ディスクが所定回転数より低下したときヘッド
後退動作を始動する上記タイプの方法および装置を提供
することである。

【００１２】本発明の目的はさらに、モータドライバ用
またはヘッド機構位置決め用ドライバ回路を内蔵した同
一集積回路チップに形成可能な部品を使用する上記タイ
プの方法および装置を提供することである。

【００１３】本発明に関する上記目的やその他の目的、
特徴、特長について、当業者は付図および添付「特許請
求の範囲」と対照して以下の詳細説明を読むことによっ
て理解することができる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】広い観点において、本発
明はコンピュータ等に利用されるハードディスクドライ
ブのディスク制動回路を提供する。この制動回路はディ
スクが少なくとも所定の実回転速度まで低下したことを
示す出力信号を生成する回路と、ディスクが少なくとも
所定の実回転速度まで低下したことを示す出力信号が発
生したときにディスクドライブのモータにブレーキをか
ける制動回路とを含む。ディスクが少なくとも所定の実
回転速度まで低下したことを示す出力信号を生成する回
路と、ディスクが少なくとも所定の実回転速度まで低下
したことを示す出力信号が発生したときにディスクドラ
イブのモータにブレーキをかける制動回路は、モータ電
源遮断時にモータから発生する逆起電力によって起動さ
れる。

【００１５】広い観点において、本発明はさらに、停電
時に作動するディスクドライブ制動回路を提供する。こ
の回路は所定基準電圧を出力する回路を含む。その所定
基準電圧とディスクドライブモータから発生する逆起電
力とを比較する回路を設け、逆起電力が所定基準電圧よ
り降下してその差が所定電圧レベルを超えたときにディ
スクドライブモータの制動動作を始動する信号を生成す
る。さらに、停電発生時に逆起電力が所定基準電圧以下
になる前にディスクドライブのヘッド機構を後退させる
回路を設ける。

【００１６】一実施例において、所定基準電圧を出力す
る回路にはキャパシタとトランジスタが含まれる。トラ
ンジスタは、ディスクドライブの正常動作時には基準電
圧源によって所定基準電圧までキャパシタを充電させ、
停電時にはキャパシタを切り離すような接続になってい
る。キャパシタの容量は、逆起電力が所定基準電圧より
降下してその差が所定電圧レベルを超えるまでの間に、
ヘッドを所定位置まで後退させる回路がその動作を完了
し得るように設定される。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施例を
付図と対照して説明する。本明細書記載の方法および構
成は必ずしも完全な多相ＤＣモータ、ディスクドライ
ブ、ディスクドライブドライバ回路、制御回路を形成し
ているわけではない。本発明は現在当該分野で使用され
ているディスクドライブおよび制御回路に関連して実施
することができるものであり、しかも、共通に実施され
る装置や方法といったものは、本発明を理解するために
必要なものとして本発明に含まれるものとする。

【００１８】本発明の方法の目的は、停電時にモータの
逆起電力が所定電圧に達し、さらにそれ以下になったと
きにモータから発生する逆起電力信号を検出すること
と、その後スピンドルモータにブレーキをかけるために
ブレーキ信号を生成することである。逆起電力が正常動
作レベルから所定電圧レベル以下に下がるまでの間に、
ヘッド機構の後退が始動される。すなわち、停電検出直
後に後退が始まり、逆起電力信号が所定レベル以下にな
ったときに終了する。

【００１９】ディスクブレーキ機能の起動に先立って時
定数を決めるために外付けの固定抵抗および固定キャパ
シタを使用する従来技術と異なり、本発明はアクチュエ
ータが所要の時間を費やして後退することを可能にする
のに何らの外付け部品を必要としない。本発明はまた、
スピンドル回転速度の直接指標となる逆起電力信号を利
用して、ブレーキ信号発生前に後退時間を決定してい
る。

【００２０】本発明の好ましい実施例によれば、図１に
示す回路１０によって遅延ディスクブレーキ動作が実行
される。回路１０は、線１２上からＲＥＴＲＡＣＴ信
号、線１４からＢＥＭＦ（逆起電力）信号を入力するよ
うな接続になっている。ＲＥＴＲＡＣＴ信号は制御回路
で生成され、対応のディスクドライブ（図示せず）に送
られ、逆起電力はディスクドライブモータ（図示せず）
から発生する。ＲＥＴＲＡＣＴ信号および逆起電力信号
は当該分野では周知のものである。

【００２１】ＲＥＴＲＡＣＴ信号はヘッド機構後退回路
１６に入力され、周知の制御が行なわれる。すなわち、
ＲＥＴＲＡＣＴ信号の状態変化によって、ヘッド機構後
退回路が作動し、読み書きヘッドアセンブリ１７が現在
位置から停止位置または他の所望位置に移動する。周知
のように、ＲＥＴＲＡＣＴ信号の状態は停電発生時、例
えば電源遮断、電源瞬断等の場合に変化する。

【００２２】ＲＥＴＲＡＣＴ信号を乗せた線１２は第１
のＮＭＯＳトランジスタ１８のゲートに接続され、その
トランジスタのドレインには基準電圧Ｖ_REF が印加さ
れ、ソースは第２のＮＭＯＳトランジスタ２０のゲート
に接続される。ＮＭＯＳトランジスタ２０のゲートと、
Ｖ_SSや接地などの基準電位との間には充電キャパシタ２
２が接続される。

【００２３】一方、ＮＭＯＳトランジスタ２０のソース
と基準電位Ｖ_SSとの間にはフィルタキャパシタ２４が接
続される。ＮＭＯＳトランジスタ２０のドレインはラッ
チ２６の一端に接続され、ラッチ２６の他端から線２８
に遅延ブレーキ信号が出力される。

【００２４】充電キャパシタ２２は、例えば約５０ｐＦ
とし、その充電電圧（Ｖ_REF ）をＮＭＯＳトランジスタ
２０のゲートに印加する。線１４上の逆起電力信号に高
周波スパイクが含まれる場合、それはキャパシタ２４に
よって平滑化され、後述のように所望逆起電力検出電圧
からショットキダイオード降下を差し引いた値に等しい
基準電圧Ｖ_REF が得られる。

【００２５】ＮＭＯＳトランジスタ１８は、対応するハ
ードディスクドライブのモータが正常に動作している間
はサンプリングスイッチとして機能する。正常な動作中
は、ＲＥＴＲＡＣＴ信号はハイの状態にあるので、充電
キャパシタはＶ_REF に充電される。

【００２６】ＮＭＯＳトランジスタ２０はゲートとソー
スの電圧差を検出し、その差が閾値より高ければ、ＮＭ
ＯＳ２０の導通によってノード３０がプルダウンされ
る。それにより、ラッチ２６が起動され、線２８上のブ
レーキ信号がハイになってディスクドライブのブレーキ
が作動する。

【００２７】ヘッド機構後退回路１６およびラッチ２６
はチャージポンプ電圧３１（すなわち、５Ｖモータに対
して１０Ｖ）で駆動されているので、停電になっても機
能し続ける。したがって、停電になると直ちにヘッド機
構後退回路１６は所望のパワーオフ位置へのヘッド機構
の移動を開始する。

【００２８】システムの正常動作時は、線２０のＲＥＴ
ＲＡＣＴ信号はハイの状態であるので、トランジスタ１
８は導通し、そしてキャパシタ２２の端子間には所定電
圧が印加されて基準電圧まで充電される。この間、ＮＭ
ＯＳトランジスタ２０はオフ状態である。その理由は、
そのソース電圧（逆起電力電圧からダイオードドロップ
を差し引いた値）が、所定ゲート基準電圧（Ｖ_REF ）か
らゲートソース間電圧を差し引いた値より高いためであ
る。

【００２９】しかし、停電が発生すると、ＲＥＴＲＡＣ
Ｔ信号がローになる。その結果、ヘッド後退機構の後退
動作が始まり、ＮＭＯＳトランジスタ１８がオフにな
る。この状態ではキャパシタ２２の放電路はトランジス
タ１８の逆バイアスｐｎ接合リーケージのみに限られる
ので、キャパシタの端子間電圧は充電時の値に保たれ
る。停電時にはまた、モータの逆起電力電圧も低下し始
める。逆起電力が所定電圧より低下して、その差がＮＭ
ＯＳトランジスタ２０のターンオン電圧に達すると、Ｎ
ＭＯＳトランジスタ２０によってラッチ２６がセットさ
れ、ディスクドライブのモータスピンドルに対するブレ
ーキ信号がラッチから発生する。なお、スピンドルに対
するブレーキ信号が発生する前にヘッド機構の後退が完
了する時間的な余裕が得られるように、所定基準電圧Ｖ
_REF を定めるものとする。

【００３０】従来必要とされていた大型の外付けキャパ
シタ等の部品を使用することなく、モータ駆動回路（図
示せず）、ヘッド機構後退回路１６の一方または双方と
同一集積回路に回路１０を内蔵することが可能である。

【００３１】以上、いくぶん限られた例をあげて本発明
の説明を行なったが、発明の趣旨および「特許請求の範
囲」から逸脱することなく、当業者が部品の組合せおよ
び構成に種々の変形を求めることが可能である。

【００３２】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 （１）ディスクドライブの制動方法であって、ディスク
ドライブのモータ回転速度を表す第１の電圧を生成する
ステップと、少なくとも前記モータに接続されたヘッド
機構用の駆動回路を含む集積回路チップ上に形成された
キャパシタに第２の電圧を維持するステップと、第１の
電圧と第２の電圧を比較するステップと、前記比較の結
果、前記第２の電圧が前記第１の電圧より低いと判定さ
れたとき、前記モータの回転を止めるために制動回路を
起動するステップとを含む前記制動方法。 （２）第１項記載の方法であって、モータ回転速度を表
す第１の電圧を生成する前記ステップが前記モータから
発生する逆起電力信号を検出するステップを含む前記制
動方法。 （３）第２項記載の制動方法であって、さらに、前記ヘ
ッド機構が停止位置へ移動する後退時間を規定するた
め、前記第１および第２電圧が等しくなる前に前記キャ
パシタの前記第１電圧を減衰させるような遅延時間が得
られるように前記第２電圧の値を設定するステップを含
む前記制動方法。 （４）停電時にディスクドライブにブレーキをかける制
動回路であって、前記ディスクドライブのモータ回転が
少なくとも所定回転速度まで低下したことを表す出力信
号を生成する回路と、モータ回転が少なくとも所定回転
速度まで低下したことを表わす前記出力信号が発生した
とき前記ディスクドライブにブレーキをかける回路とを
有する前記制動回路。 （５）第４項記載の制動回路であって、前記モータ回転
が少なくとも所定回転速度まで低下したことを表す出力
信号を生成する前記回路が、前記モータ回転が所定レベ
ル以下に低下したときに発生する逆起電力によって起動
される前記制動回路。

【００３３】（６）停電時にディスクドライブにブレー
キをかける制動回路であって、所定基準電圧を生成する
回路と、ディスクドライブのモータから発生する逆起電
力電圧と所定基準電圧を比較し、逆起電力電圧が前記所
定基準電圧より低下してその差が所定電圧レベルを超え
たときにディスクドライブモータのブレーキ動作を開始
する回路と、停電時、逆起電力が前記所定基準電圧以下
に低下する前にディスクドライブのヘッド機構を後退さ
せる回路とを有する前記制動回路。 （７）第６項記載の制動回路であって、所定基準電圧を
生成する前記回路にキャパシタおよびトランジスタが含
まれ、ディスクドライブの正常動作時には基準電圧源に
よって前記キャパシタが所定基準電圧まで充電され、停
電時には前記キャパシタが切り離されるように前記トラ
ンジスタを接続した前記制動回路。 （８）第７項記載の制動回路であって、逆起電力が所定
基準電圧より降下してその差が所定電圧レベルを超える
までの間に、前記ヘッド機構を所定位置まで後退させる
前記回路が動作を完了するように前記キャパシタの容量
を設定する前記制動回路。 （９）第７項記載の制動回路であって、前記トランジス
タを第１のＮＭＯＳトランジスタとする前記制動回路。 （１０）第９項記載の制動回路であって、前記モータの
正常動作時にはハイ、停電時にはローとなる後退信号を
前記ＮＭＯＳトランジスタのゲートに入力する前記制動
回路。 （１１）第６項記載の制動回路であって、ソースに逆起
電力を入力し、ゲートに基準電圧を入力し、逆起電力電
圧が基準電圧より低くなってその差が閾値を超えたとき
にドレインからブレーキ信号を出力する第２のＮＭＯＳ
トランジスタを、逆起電力電圧と所定基準電圧を比較す
る前記回路に設けた前記制動回路。 （１２）第６項記載の制動回路であって、逆起電力電圧
が所定基準電圧より低下したときにディスクドライブモ
ータのブレーキ動作を開始するための前記信号をラッチ
するように接続されたラッチ回路を追加した前記制動回
路。 （１３）第６項記載の制動回路であって、前記逆起電力
信号に含まれる電圧スパイクを減らすように接続された
フィルタを追加した前記制動回路。 （１４）第６項記載の制動回路であって、前記回路の部
品を一つの集積回路チップ上に形成した前記制動回路。

【００３４】（１５）停電時にディスクドライブにブレ
ーキをかける回路および方法において、停電発生後にデ
ィスクドライブのモータ回転が少なくとも所定回転速度
まで低下したことを表す出力信号２８を生成する回路１
０を設ける。回路１０の部品はモータ駆動回路またはヘ
ッド後退回路と同一の集積回路上に形成可能なものとす
る。停電発生からディスクドライブ回転が所定回転速度
に低下するまでの時間に、読み書きヘッド機構１７を後
退させる。モータが所定回転速度まで低下したことを表
す前記出力信号２８が発生すると、制動回路によってデ
ィスクドライブにブレーキが作動する。ディスクドライ
ブのモータ回転が少なくとも所定回転速度まで低下した
ことを表す出力信号２８を生成する回路１０はモータ回
転が所定レベル以下に低下したときに発生する逆起電力
１４によって起動される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施例として、コンピュータ
等に使用されるディスクドライブの制動回路の実施例を
示す電気回路。

【符号の説明】

１０ 回路 １２ 信号線 １４ 信号線 １６ ヘッド機構後退回路 １７ ヘッド機構 １８ ＮＭＯＳトランジスタ ２０ ＮＭＯＳトランジスタ ２２ キャパシタ ２４ キャパシタ ２６ ラッチ ２８ 信号線 ３０ ノード ３１ チャージポンプ（パワー）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスクドライブの制動方法であって、 ディスクドライブのモータ回転速度を表す第１の電圧を
   生成するステップと、 少なくとも前記モータに接続されたヘッド機構用の駆動
   回路を含む集積回路チップ上に形成されたキャパシタに
   第２の電圧を維持するステップと、 第１の電圧と第２の電圧を比較するステップと、 前記比較の結果、前記第２の電圧が前記第１の電圧より
   低いと判定されたとき、前記モータの回転を止めるため
   に制動回路を起動するステップとを含む前記制動方法。
2. 【請求項２】 停電時にディスクドライブにブレーキを
   かける制動回路であって、 前記ディスクドライブのモータ回転が少なくとも所定回
   転速度まで低下したことを表す出力信号を生成する回路
   と、 モータ回転が少なくとも所定回転速度まで低下したこと
   を表わす前記出力信号が発生したとき前記ディスクドラ
   イブにブレーキをかける回路とを有する前記制動回路。