JPH05290500A - ディスク装置におけるディスク回転用モータの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はディスク装置におけるディスク回転用
のいわゆるホールレススピンドルモータの制御方法に関
し、起動時間を短縮し効率良く起動することを目的とす
る。 【構成】回転するディスク１１に対しヘッド２１によっ
て情報の記録又は再生を行うディスク装置１におけるデ
ィスク回転用モータ１２の制御方法であって、ディスク
１１に、当該ディスクの回転角度位置に関連する情報を
記録しておき、ヘッド２１によって回転角度位置に関連
する情報を読み出し、その情報を用いてディスク回転用
モータ１２の起動又は停止のための制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディスク装置におけるデ
ィスク回転用モータの制御方法に関する。近年におい
て、ディスク装置、特に磁気ディスク装置の需要は益々
拡大しており、それにともなって磁気ディスク装置の小
型薄型化、高性能化、低消費電力化が強く要求されてい
る。

【０００２】磁気ディスクを回転させるためのスピンド
ルモータとして、ブラシレスＤＣモータが多く用いられ
ているが、特に小型薄型化の要求から、ホール素子など
の回転角度位置検出センサーの設置スペースの確保が困
難となっており、いわゆるホールレススピンドルモータ
がその主流となってきている。このホールレススピンド
ルモータは、静止時及び低速回転時においては自己の回
転角度位置を検出することができないため効率の良い起
動を行うことができず、その改善が望まれている。

【０００３】

【従来の技術】図８は従来の磁気ディスク装置８０のブ
ロック図である。磁気ディスク装置８０は、磁気ディス
ク８１、スピンドルモータ８２、モータコントローラ８
３、ヘッド８４、Ｒ／Ｗ復調部８５、制御部８６などか
ら構成されている。

【０００４】スピンドルモータ８２は、３相巻線を有し
た4 極又は８極のブラシレスＤＣモータであり、特に小
型化低価格化のために回転角度位置検出センサーを有し
ないもの（ホールレススピンドルモータ）である。

【０００５】モータコントローラ８３は、スピンドルモ
ータ８２の各相の巻線への電圧の接続状態をロータの回
転角度位置に応じたタイミングで順次切り換え、各巻線
に対して適切なタイミングで正負方向の電流を流すため
のパワーコントローラ９１と、スピンドルモータ８２の
巻線に発生する逆起電力のゼロクロス点を検出して転流
のタイミングを得るためのゼロクロス検出部９２などか
らなっている（例えばトランジスタ技術１９９１年８月
号５５５〜５６２頁）。

【０００６】磁気ディスク装置８０において、スピンド
ルモータ８２の回転制御は、その起動指令又は停止指令
などを除いて、モータコントローラ８３を含むモータコ
ントロール系のみによって行われており、ヘッド８４な
どからなるＲ／Ｗ系からは独立して行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、スピンドルモ
ータ８２を起動する前の静止状態では、巻線に逆起電力
が発生していないからゼロクロス点を検出することがで
きない。そのため、特別な起動シーケンスによる起動が
行われている。

【０００８】例えば、まず、スピンドルモータ８２の特
定の巻線に電流を流し、これによって特定の励磁状態と
してロータの位置を定めた後、低い周波数で強制的に転
流させて同期モータの如く回転させ、その周波数を一定
の割合で上昇させ、回転数が１００ＲＰＭ程度になった
ところで通常の制御に切り換えて起動を完了する。

【０００９】ところが、このような従来の制御方法で
は、起動初期においてある程度の回転角度だけ逆回転す
る可能性があった。そのため、磁気ディスク８１が逆回
転してヘッドクラッシュの発生する可能性が高かった。

【００１０】また、強制的な転流によって回転数を上昇
させている間はオープン制御であるために回転数（周波
数）の上昇率を低くしなければならず、起動に長い時間
を要するとともに、電流効率が悪いため起動トルクが低
く、ヘッド８４と磁気ディスク８１の吸着が発生した場
合にそれを解除することができず、その結果起動不可能
となる可能性もあった。

【００１１】さらに、消費電力が多い、効率が低いなど
の問題があり、特に起動停止を頻繁に繰り返す場合には
全体的なパフォーマンスが大きく低下していた。本発明
は、上述の問題に鑑み、起動時間を短縮し効率良く起動
することのできるディスク回転用モータの制御方法を提
供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る方
法は、上述の課題を解決するため、図１〜図７に示すよ
うに、回転するディスク１１に対しヘッド２１によって
情報の記録又は再生を行うディスク装置１，１ａ，１ｂ
におけるディスク回転用モータ１２の制御方法であっ
て、前記ディスク１１に、当該ディスクの回転角度位置
に関連する情報ＤＰＡを記録しておき、前記ヘッド２１
によって前記回転角度位置に関連する情報ＤＰＡを読み
出し、その情報ＤＰＡを用いて前記ディスク回転用モー
タ１２の起動又は停止のための制御を行う。

【００１３】請求項２の発明に係る方法は、情報ＤＰＡ
を用いて前記ディスク回転用モータ１２が停止したとき
の回転角度位置を検出してメモリ４３に記憶し、メモリ
４３に記憶された回転角度位置に基づいて、前記ディス
ク回転用モータ１２の次の起動時における起動のための
制御を行う。

【００１４】請求項３の発明に係る方法は、情報ＤＰＡ
を用いて、前記ディスク回転用モータ１２が予め定めら
れた回転角度位置に停止するように制御する。請求項４
の発明に係る方法においては、前記ディスク１１は磁気
ディスクであり、前記回転角度位置に関連する情報ＤＰ
Ａを当該磁気ディスクのＣＳＳゾーンに記録しておく。

【００１５】請求項５の発明に係る方法においては、前
記ディスク１１は磁気ディスクであり、前記ヘッド２１
として磁気抵抗効果ヘッドを用いる。

【００１６】

【作用】ディスク回転用モータ１２の回転角度位置は、
ディスク１１に記録された情報（位置情報）ＤＰＡをヘ
ッド２１により読み取ることによって得られ、位置情報
ＤＰＡに基づいてディスク回転用モータ１２の起動又は
停止のための制御が行われる。

【００１７】メモリ４３を用いた場合には、ディスク回
転用モータ１２が停止したときの回転角度位置をメモリ
４３に記憶しておき、次の起動時においてメモリ４３か
ら読み出した情報に基づいて起動制御を行う。

【００１８】また、位置情報ＤＰＡに基づいてディスク
回転用モータ１２を予め定められた回転角度位置に停止
させた場合には、起動時においては定められた起動制御
が行われる。

【００１９】

【実施例】図１は本発明に係る制御方法を用いた磁気デ
ィスク装置１のブロック図、図２は磁気ディスク１１の
表面の領域を示す図、図３は磁気ディスク１１への位置
情報ＤＰＡ１，２の記録状態を示す図である。

【００２０】磁気ディスク装置１は、磁気ディスク１
１、スピンドルモータ１２、ヘッド２１、Ｒ／Ｗ復調部
２２、制御部２３、パワーコントローラ３１、切換え部
３２、ゼロクロス検出部３３、回転角度位置検出部３４
などから構成されている。

【００２１】図２（ａ）に示すように、磁気ディスク１
１の表面には、データ及びサーボ情報を記録するための
データゾーンＺＤと、起動時及び停止時におけるヘッド
２１の接触のためのＣＳＳゾーン（コンタクトスタート
アンドストップゾーン）ＺＣとが設けられている。ＣＳ
ＳゾーンＺＣは、通常、データゾーンＺＤの内周側に設
けられている。

【００２２】ＣＳＳゾーンＺＣには、磁気ディスク１１
の回転角度位置ＰＡに関連する情報（以下「位置情報」
という）ＤＰＡが記録されている。位置情報ＤＰＡは、
ＣＳＳゾーンＺＣの全周に渡って記録されているが、そ
の記録内容及び記録状態は、スピンドルモータ１２の極
数及び回転角度位置検出部３４の動作などに応じて異な
る。

【００２３】例えば、スピンドルモータ１２が３相巻線
を有した８極のブラシレスＤＣモータである場合には、
図２（ｂ）に示すように、９０度毎に４つのＣＳＳゾー
ンＺＣ１〜４に区画され、図３（ａ）（ｂ）に示すよう
に各ＣＳＳゾーンＺＣ１〜４には互いに同一のパターン
の位置情報ＤＰＡ１，２が記録される。

【００２４】図３（ａ）において、位置情報ＤＰＡ１
は、それぞれのＣＳＳゾーンＺＣ内で回転角度位置ＰＡ
が増大するにしたがって磁極の強さＭが増大するように
磁化されたデータである。このようなデータは、各ビッ
ト毎に所定の磁極の強さＭを持ったパルス状のデータで
あるが、磁極の強さＭが連続的に変化するようなデータ
でもよい。

【００２５】したがって、この位置情報ＤＰＡ１をヘッ
ド２１で読み取ると、各ＣＳＳゾーンＺＣ内における回
転角度位置ＰＡに応じた出力値の位置情報信号Ｓ１が得
られるので、回転角度位置検出部３４においてその位置
情報信号Ｓ１を例えば基準値と比較し又は演算すること
によって、回転角度位置ＰＡに対応した位置検出信号Ｓ
２を出力することができる。

【００２６】図３（ｂ）において、位置情報ＤＰＡ２
は、それぞれのＣＳＳゾーンＺＣ内で回転角度位置ＰＡ
が増大するにしたがって磁極の強さＭが段階的に増大す
るように磁化されたデータである。この例においては、
磁極の強さＭは６段階に区画されており、したがって、
回転角度位置検出部３４からは、各ＣＳＳゾーンＺＣ内
における６区画の位置のうちのいずれであるかを示す位
置検出信号Ｓ２が出力される。この６区画の位置を示す
位置検出信号Ｓ２によって、上述したスピンドルモータ
１２の起動時の制御を完全に行うことができる。

【００２７】なお、例えば図３（ａ）に示した位置情報
ＤＰＡ１による位置情報信号Ｓ１から、図３（ｂ）に示
したような６区画の位置を示す位置検出信号Ｓ２を出力
するように、回転角度位置検出部３４を構成することも
できる。

【００２８】切換え部３２は、磁気ディスク１１の起動
時においては回転角度位置検出部３４からの位置検出信
号Ｓ２を選択し、回転数が例えば１００ＲＰＭ程度に上
昇した場合、又はゼロクロス検出部３３におけるゼロク
ロス点の検出が可能になった時点で、ゼロクロス検出部
３３からの検出信号Ｓ３を選択するように切り換える。
切換え部３２の切り換えのための指令は、例えば図示し
ないＭＰＵから発せられる。

【００２９】なお、ヘッド２１は、再生用にＭＲ素子
（磁気抵抗効果素子）を用いたＭＲヘッド（磁気抵抗効
果ヘッド）であり、誘導型のヘッドとは異なって速度依
存性がなく、磁気ディスク１１が低速回転中又は静止状
態であってもデータを読み取ることが可能である。した
がって、スピンドルモータ１２が静止状態であるか回転
中であるかにかかわりなく、上述した位置情報ＤＰＡ
１，２を読み取ってその磁極の強さＭに応じた位置情報
信号Ｓ１を出力することができる。

【００３０】磁気ディスク装置１におけるＲ／Ｗ復調部
２２、制御部２３、パワーコントローラ３１、ゼロクロ
ス検出部３３などは、従来から公知のものが用いられ
る。上述の磁気ディスク装置１におけるスピンドルモー
タ１２の制御方法は次のとおりである。

【００３１】すなわち、スピンドルモータ１２の起動時
において、切換え部３２は位置検出信号Ｓ２の側に切り
換えられており、スピンドルモータ１２の静止状態にお
いて、ヘッド２１がＣＳＳゾーンＺＣに記録された位置
情報ＤＰＡを読み取って位置情報信号Ｓ１を出力し、こ
れを受けた回転角度位置検出部３４は位置検出信号Ｓ２
を出力する。

【００３２】この位置検出信号Ｓ２は、静止状態でのス
ピンドルモータ１２の回転角度位置ＰＡを示すものであ
るから、位置検出信号Ｓ２に基づいてパワーコントロー
ラ３１が起動制御を行い、スピンドルモータ１２が逆回
転しないように各相の巻線に電流を流すとともに、回転
し始めた後には位置検出信号Ｓ２に基づいて転流のタイ
ミングを得て巻線の接続状態を順次切り換える。

【００３３】スピンドルモータ１２の回転数が上昇して
くると、切換え部３２はゼロクロス検出部３３からの検
出信号Ｓ３を選択するように切り換え、その後は検出信
号Ｓ３に基づいてパワーコントローラ３１による通常の
制御が行われる。また、ヘッド２１はＣＳＳゾーンＺＣ
において浮上した後にデータゾーンＺＤの目標位置へ移
動する。スピンドルモータ１２の停止時の制御方法は従
来と同様である。

【００３４】上述の制御方法によると、磁気ディスク１
１に記録された位置情報ＤＰＡをヘッド２１が読み取る
ことによってスピンドルモータ１２の回転角度位置ＰＡ
を得ることができ、これによってスピンドルモータ１２
の起動時における巻線の接続状態などを制御することが
できるので、スピンドルモータ１２が逆回転するおそれ
がなく、したがってそれによるヘッドクラッシュの発生
が防止され、磁気ディスク装置１の信頼性が大幅に向上
する。

【００３５】また、巻線の接続状態を適切なタイミング
で切り換えて電流を流すことができるので電流効率の向
上が図られ、起動時間が短縮され、起動トルクが増大
し、効率の向上が図られ、消費電力の低減が図られる。

【００３６】また、位置情報ＤＰＡ１，２はＣＳＳゾー
ンＺＣに記録されているので、位置情報ＤＰＡの記録の
ための特別なゾーンが不要であり、且つ起動時及び停止
時においてヘッド２１を特別な位置に移動させることな
く位置情報ＤＰＡ１，２を読み取ることができる。

【００３７】図４は本発明に係る他の制御方法を用いた
磁気ディスク装置１ａのブロック図、図５は磁気ディス
ク１１への位置情報ＤＰＡ３の記録状態を示す図、図６
はカウンタ４１から出力される位置検出信号Ｓ２の状態
を示す図である。なお、上述の磁気ディスク装置１と同
一の機能を有した構成要素には同一の符号を付して説明
を省略する。

【００３８】磁気ディスク装置１ａにおいて、磁気ディ
スク１１の各ＣＳＳゾーンＺＣ１〜４には、位置情報Ｄ
ＰＡ３として、図５に示すようにそれぞれのＣＳＳゾー
ンＺＣの開始位置に幅の広いパルスＰｗが記録されてお
り、パルスＰｗの後は一定の間隔で幅の狭いパルスＰｎ
が記録されている。

【００３９】したがって、ヘッド２１からの位置情報信
号Ｓ１は、各ＣＳＳゾーンＺＣ１〜４の開始位置におい
て幅の広い１つのパルスと、回転角度位置ＰＡに応じた
幅の狭いパルスとなる。

【００４０】原点位置検出部４２は、位置情報信号Ｓ１
のパルスの幅を比較し、前後よりも幅の広いパルスであ
った場合にそれを原点位置信号Ｓ４としてカウンタ４１
に出力する。

【００４１】カウンタ４１は、図６に示すように、原点
位置信号Ｓ４によって零にリセットされるとともに、位
置情報信号Ｓ１のパルスをカウントしてそのカウント値
を位置検出信号Ｓ２として出力する。この位置検出信号
Ｓ２は、回転角度位置ＰＡに応じた値を有するデータで
ある。

【００４２】磁気ディスク１１へのデータの記録又は再
生の開始時及び終了時には、ヘッド２１がＣＳＳゾーン
ＺＣにあるので、そのときにＣＳＳゾーンＺＣに記録さ
れた位置情報ＤＰＡ３が読み取られて位置情報信号Ｓ１
が出力され、カウンタ４１から位置検出信号Ｓ２が出力
される。

【００４３】磁気ディスク１１へのデータの記録又は再
生の終了時において、カウンタ４１から出力された位置
検出信号Ｓ２の最終値は、メモリ４３に記憶される。つ
まり、メモリ４３には、スピンドルモータ１２が完全に
停止したときの回転角度位置ＰＡが記憶される。

【００４４】そして、次にスピンドルモータ１２を起動
する際に、メモリ４３から位置検出信号Ｓ２の最終値Ｓ
２ａが読み出され、最終値Ｓ２ａに基づいて起動制御が
行われる。

【００４５】つまり、パワーコントローラ３１ａは、最
終値Ｓ２ａに基づいてスピンドルモータ１２が逆回転し
ないように起動制御し、回転し始めた後にはカウンタ４
１から出力される位置検出信号Ｓ２に基づいて転流のタ
イミングを得て巻線の接続状態を順次切り換え、回転数
が上昇してくると検出信号Ｓ３に基づいて通常の制御を
行う。そして、停止時においては、位置検出信号Ｓ２の
最終値Ｓ２ａがメモリ４３に記憶され、次の起動時の制
御に用いられる。

【００４６】磁気ディスク装置１ａによると、上述と同
様の効果を得ることができるとともに、位置情報ＤＰＡ
３が単なるパルス状であるから磁気ディスク装置１への
記録が容易である。

【００４７】図７は本発明に係るさらに他の制御方法を
用いた磁気ディスク装置１ｂのブロック図である。な
お、上述の磁気ディスク装置１ａと同一の機能を有した
構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

【００４８】磁気ディスク装置１ｂにおいては、スピン
ドルモータ１２の停止時において、スピンドルモータ１
２が所定の回転角度位置ＰＡに停止するように制御が行
われる。

【００４９】すなわち、スピンドルモータ１２の停止制
御時において、ヘッド２１は磁気ディスク１１に記録さ
れた位置情報ＤＰＡ３を読み取って位置情報信号Ｓ１を
出力しており、カウンタ４１からは位置検出信号Ｓ２
が、原点位置検出部４２からは原点位置信号Ｓ４が、そ
れぞれ出力されている。

【００５０】パワーコントローラ３１ｂは、スピンドル
モータ１２の各相の巻線の接続状態の切り換え速度又は
電流値などを制御して、例えば４つのＣＳＳゾーンＺＣ
の開始位置（原点位置）のうちのいずれかに停止させ
る。これによって、スピンドルモータ１２は必ず原点位
置において静止状態となる。

【００５１】次にスピンドルモータ１２を起動する際に
は、スピンドルモータ１２の回転角度位置ＰＡが原点位
置から逆回転しないように各相の巻線に電流を流して起
動制御を行い、回転し始めた後にはカウンタ４１から出
力される位置検出信号Ｓ２に基づいて制御を行う。

【００５２】これによると、メモリ４３を用いることな
く、上述と同様の効果を得ることができる。上述の実施
例においては、磁気ディスク１１の各ＣＳＳゾーンＺＣ
１〜４内における位置情報ＤＰＡ２，３を６段階に区画
したが、さらにそれ以上の段階に区画し、又は多数のパ
ルスを記録してもよい。ＣＳＳゾーンＺＣを４つに区画
したが、区画することなく３６０度の角度に対して位置
情報ＤＰＡを記録してもよい。２つに区画してもよい。
これらの区画数はスピンドルモータ１２の相数及び極数
に応じても変更することができる。

【００５３】上述の実施例において、ＣＳＳゾーンＺＣ
への位置情報ＤＰＡの記録状態は上述以外に種々変更す
ることができる。例えば、各ＣＳＳゾーンＺＣ内におけ
る段階毎にパルスの記録密度を変えてもよい。又は、異
なった周波数のパルス信号を記録しておき、ヘッド２１
からの位置情報信号Ｓ１を積分することで位置検出信号
Ｓ２を作成しても良い。

【００５４】上述の実施例においては、ＣＳＳゾーンＺ
Ｃに記録した位置情報ＤＰＡから原点位置信号Ｓ４を得
たが、データゾーンＺＤに記録されているサーボ情報な
どに基づいて原点位置信号Ｓ４を得てもよい。原点位置
信号Ｓ４は１回転（３６０度）について１つのみとして
もよい。

【００５５】上述の実施例において、磁気ディスク装置
１，１ａ，１ｂの構成及び各部の構成は、上述した以外
に種々変更することができる。本発明は、光ディスク装
置又は光磁気ディスク装置などに対しても適用すること
ができる。

【００５６】

【発明の効果】本発明によると、ディスク装置における
ディスク回転用モータの起動時において、その起動時間
を短縮し効率良く起動することができる。

【００５７】請求項２の発明によると、ディスクへの位
置情報の記録が容易である。請求項３の発明によると、
ディスクへの位置情報の記録が容易であり且つメモリを
用いる必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る制御方法を用いた磁気ディスク装
置のブロック図である。

【図２】磁気ディスクの表面を示す図である。

【図３】磁気ディスクへの位置情報の記録状態を示す図
である。

【図４】本発明に係る他の制御方法を用いた磁気ディス
ク装置のブロック図である。

【図５】磁気ディスクへの位置情報の記録状態を示す図
である。

【図６】カウンタから出力される位置検出信号の状態を
示す図である。

【図７】本発明に係るさらに他の制御方法を用いた磁気
ディスク装置のブロック図である。

【図８】従来の磁気ディスク装置のブロック図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ 磁気ディスク装置 １１ 磁気ディスク（ディスク） １２ スピンドルモータ（ディスク回転用モータ） ２１ ヘッド ４３ メモリ ＤＰＡ 位置情報（回転角度位置に関連する情報） ＺＣ ＣＳＳゾーン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転するディスク（１１）に対しヘッド
   （２１）によって情報の記録又は再生を行うディスク装
   置（１，１ａ，１ｂ）におけるディスク回転用モータ
   （１２）の制御方法であって、 前記ディスク（１１）に、当該ディスクの回転角度位置
   に関連する情報（ＤＰＡ）を記録しておき、 前記ヘッド（２１）によって前記回転角度位置に関連す
   る情報（ＤＰＡ）を読み出し、その情報（ＤＰＡ）を用
   いて前記ディスク回転用モータ（１２）の起動又は停止
   のための制御を行うことを特徴とするディスク装置にお
   けるディスク回転用モータの制御方法。
2. 【請求項２】回転するディスク（１１）に対しヘッド
   （２１）によって情報の記録又は再生を行うディスク装
   置（１，１ａ，１ｂ）におけるディスク回転用モータ
   （１２）の制御方法であって、 前記ディスク（１１）に、当該ディスクの回転角度位置
   に関連する情報（ＤＰＡ）を記録しておき、 前記ヘッド（２１）によって前記回転角度位置に関連す
   る情報（ＤＰＡ）を読み出し、その情報（ＤＰＡ）を用
   いて前記ディスク回転用モータ（１２）が停止したとき
   の回転角度位置を検出してメモリ（４３）に記憶し、 メモリ（４３）に記憶された回転角度位置に基づいて、
   前記ディスク回転用モータ（１２）の次の起動時におけ
   る起動のための制御を行うことを特徴とするディスク装
   置におけるディスク回転用モータの制御方法。
3. 【請求項３】回転するディスク（１１）に対しヘッド
   （２１）によって情報の記録又は再生を行うディスク装
   置（１，１ａ，１ｂ）におけるディスク回転用モータ
   （１２）の制御方法であって、 前記ディスク（１１）に、当該ディスクの回転角度位置
   に関連する情報（ＤＰＡ）を記録しておき、 前記ヘッド（２１）によって前記回転角度位置に関連す
   る情報（ＤＰＡ）を読み出し、その情報（ＤＰＡ）を用
   いて、前記ディスク回転用モータ（１２）が予め定めら
   れた回転角度位置に停止するように制御することを特徴
   とするディスク装置におけるディスク回転用モータの制
   御方法。
4. 【請求項４】前記ディスク（１１）は磁気ディスクであ
   り、前記回転角度位置に関連する情報（ＤＰＡ）を当該
   磁気ディスクのＣＳＳゾーンに記録しておくことを特徴
   とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のデ
   ィスク装置におけるディスク回転用モータの制御方法。
5. 【請求項５】前記ディスク（１１）は磁気ディスクであ
   り、前記ヘッド（２１）は磁気抵抗効果ヘッドであるこ
   とを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に
   記載のディスク装置におけるディスク回転用モータの制
   御方法。