JPH09245428A - 磁気ディスク装置及びそのスピンドルモータ制動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のＳＰＭの二相ブレーキ方式では、ＣＳ
Ｓゾーンでのディスクとヘッドとの擦接時間としてＳＰ
Ｍを停止させるのに必要な時間の半分程度の時間を要
し、これ以上擦接時間の短縮は望めない点が課題とされ
ていた。 【解決手段】 本発明のＳＰＭブレーキ回路は、電源オ
フ後のＳＰＭの惰性回転時に三相すべてのコイル２１、
２２、２３に発生した逆起電力を用いてリトラクトを行
い、その逆起電圧の合成電圧ＶC が基準電圧Ｖref より
も低い場合にリトラクト動作が既に終了しているものと
判定して三相すべてのコイル２１、２２、２３をグラン
ドと短絡接続して強い発電ブレーキをかけるように構成
したものである。これにより、ＳＰＭの停止に要する時
間及びＣＳＳゾーンでのディスクとヘッドとの擦接時間
も大幅に短縮することができ、ＣＳＳゾーンの摩耗を効
果的に抑制してディスク寿命を引き延ばすことが可能と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクド
ライブなどの磁気ディスク装置及びそのスピンドルモー
タ制動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤ
と呼ぶ。）においては、電源オフ時にディスク駆動用の
スピンドルモータ（以下、ＳＰＭとを呼ぶ。）がディス
ク面上でヘッドを浮上させるのに必要な回転数の範囲で
回転している間に、ヘッドをＣＳＳ（Contact Start St
op）ゾーンに移動させるリトラクトと呼ばれる動作を行
っている。ＣＳＳゾーンとはディスク上においてヘッド
との接触及び擦接が許されている場所であり、通常ディ
スクの最外周部に設けられている。

【０００３】かかるＨＤＤの電源オフ時の動作におい
て、ＳＰＭの停止にあまり長い時間をかけるとＣＳＳゾ
ーンでのディスクとヘッドとの擦接時間が平均して長く
なり、ＣＳＳゾーンの摩耗を早めることになる。そこ
で、ＳＰＭをより短時間で停止させるためのブレーキ回
路を設けることが要求される。

【０００４】図５は従来のＨＤＤにおけるＳＰＭブレー
キ回路の構成を示している。同図において、１、２及び
３はブラシレスＤＣモータ等の三相のＳＰＭにおける各
相のコイルである。４及び５は電源オフ時にＳＰＭ中の
二相の各コイル２、３をグランドに短絡接続することで
ＳＰＭに発電ブレーキをかけるためのＦＥＴである。６
は電源オフ後のＳＰＭの惰性回転時にモータマグネット
との電磁誘導の働きでコイル１に発生した逆起電力を整
流するショットキーダイオードである。７及び８は電源
オフ時にショットキーダイオード６の出力をリトラクト
電流調整用抵抗９を介してヘッド位置決め機構用のヴォ
イスコイルモータ（以下、ＶＣＭと呼ぶ。）１０に供給
するＦＥＴである。そして１１は電源オフ時にコントロ
ーラより出力されるＲＥＳＥＴ信号を各ＦＥＴ４、５、
７、８をオンさせるためのゲート電圧として印加するイ
ンバータである。

【０００５】以下、このＳＰＭブレーキ回路の動作を説
明する。コントローラよりＲＥＳＥＴ信号が出力される
と、そのＲＥＳＥＴ信号はインバータ１１を通じて各Ｆ
ＥＴ４、５、７、８のゲートに印加され、各ＦＥＴ４、
５、７、８がオンとなる。ＦＥＴ４、５がオンになるこ
とで二相の各コイル２、３が各々グランドと短絡接続さ
れ、ＳＰＭに効果的な発電ブレーキがかかる。これによ
り図６に示すように、ＳＰＭはブレーキ回路を使用しな
い場合に比べてＴ１時間（例えば２ｓ程度）早く停止す
る。

【０００６】一方、ＦＥＴ７、８がオンになることによ
って、惰性により回転し続けているＳＰＭのコイル１と
モータマグネットとの間での電磁誘導の働きでコイル１
に逆起電力が誘起される。その逆起電力は図７に示すよ
うに、ショットキーダイオード６にて半波整流された
後、リトラクト電流調整用抵抗９を介してＶＣＭ１０に
供給され、リトラクト動作が行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のＳＰＭのブ
レーキ方式によれば、図６に示すように、ＳＰＭの停止
時間Ｔ２を当該ブレーキ回路を使用しないものに比べて
Ｔ１時間（２秒程度）短くすることができ、ＣＳＳゾー
ンでのディスクとヘッドとの擦接時間の短縮化を実現で
きる。

【０００８】しかしながら、ヘッド浮上回転数の下限値
は通常回転数のおよそ半分（例えば、通常回転数が４２
００ｒｐｍの場合、ヘッド浮上回転数の下限は約２００
０ｒｐｍ）であり、したがって、上記従来のＳＰＭブレ
ーキ方式では、ＣＳＳゾーンでのディスクとヘッドとの
擦接時間Ｔ３として、少なくともＳＰＭを停止させるの
に必要な時間Ｔ２の半分程度の時間を依然要している。

【０００９】本発明はこのような課題を解決するための
もので、電源オフ後のＶＣＭ停止操作期間におけるＣＳ
Ｓゾーンでのディスクとヘッドとの擦接時間のよりいっ
そう短縮化を実現し、以てＣＳＳゾーンの摩耗速度を大
幅に抑制してディスク寿命を引き延ばすことのできる磁
気ディスク装置及びそのスピンドルモータ制動方法の提
供を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の磁気ディスク装置は、請求項１に記載
されるように、ディスクを駆動するスピンドルモータ
と、電源オフ後にスピンドルモータのコイルに発生した
逆起電力を用いてリトラクト動作を行うリトラクト手段
と、電源オフ後のスピンドルモータの回転数と予め設定
された回転数とを比較する比較手段と、比較手段により
比較の結果、スピンドルモータの回転数が予め設定され
た回転数より低い場合、スピンドルモータのコイルを短
絡して該スピンドルモータに制動をかけるモータ制動手
段とを具備することを特徴とするものである。

【００１１】また本発明の磁気ディスク装置のスピンド
ルモータ制動方法は、請求項５に記載されるように、電
源オフ後にスピンドルモータのコイルに発生した逆起電
力を用いてリトラクト動作を行うと共に、電源オフ後の
スピンドルモータの回転数と予め設定された回転数とを
比較し、スピンドルモータの回転数が予め設定された回
転数より低い場合、スピンドルモータのコイルを短絡し
て該スピンドルモータに制動をかけることを特徴とする
ものである。

【００１２】すなわち請求項１お呼び請求項２記載の発
明において、電源オフ直後は、コイルに発生した逆起電
力がリトラクト手段にて消費される。このため弱い制動
力がスピンドルモータに加わり、スピンドルモータの回
転数は緩やかに低下する。しかる後、スピンドルモータ
回転数が設定回転数より低くなるとスピンドルモータの
コイルを短絡することによってスピンドルモータに強い
制動がかかり、スピンドルモータの回転数が急速に低下
して停止に至る。

【００１３】その際、例えば請求項２及び請求項６に記
載されるように、スピンドルモータの全コイルを短絡し
てスピンドルモータに強い制動をかけることにより、ま
た、請求項３及び請求項７に記載されるように、電源オ
フ後にスピンドルモータの全コイルに発生した逆起電力
を用いて高速にリトラクト動作を行うことで、従来の二
相ブレーキ方式に比べ、スピンドルモータの停止させる
のに必要な時間を大幅に短縮でき、しかもＣＳＳゾーン
でのディスクとヘッドとの擦接時間も大幅に短縮するこ
とができる。

【００１４】また、請求項３及び請求項７に記載される
発明においては、電源オフ後にスピンドルモータの全コ
イルに発生した逆起電力をリトラクト手段に供給するの
で、変動の少ないリトラクト用電力がリトラクト手段に
供給されることになり、これによって非常に滑らかなリ
トラクト動作が保証される。

【００１５】ここで、スピンドルモータ回転数との比較
用の回転数としては、請求項４及び請求項８に記載され
るように、ヘッドを浮上させることの可能なスピンドル
モータ回転数の範囲で設定することが望ましい。この範
囲以外に回転数を設定すると、スピンドルモータの停止
時間及びＣＳＳゾーンでのディスクとヘッドとの擦接時
間を無駄に引き延ばしてしまうことになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の磁気ディスク装置
を実施する場合の形態について図面を参照しつつ説明す
る。

【００１７】図１は本実施形態であるＨＤＤのＳＰＭブ
レーキ回路の構成を示す回路図である。

【００１８】同図において、２１、２２及び２３はブラ
シレスＤＣモータ等の三相のＳＰＭにおける各相のコイ
ルである。２４、２５及び２６は電源オフ時にＳＰＭの
三相の各コイル２１、２２、２３をグランドと短絡接続
することでＳＰＭに発電ブレーキをかけるためのＦＥＴ
である。

【００１９】２７、２８及び２９は電源オフ後のＳＰＭ
の惰性回転時にモータマグネットとの間での電磁誘導の
働きで各相のコイル２１、２２、２３に発生した逆起電
圧を整流するショットキーダイオードである。３０は各
ショットキーダイオード２７、２８、２９より出力され
た整流後の逆起電圧の合成電圧Ｖc と予め設定された基
準電圧Ｖref とを比較し、合成電圧Ｖc が基準電圧Ｖre
f よりも低い場合にＳＰＭに発電ブレーキをかけるよう
に各ＦＥＴ２４、２５、２６にゲート電圧を印加するコ
ンパレータである。

【００２０】３１、３２及び３３は同じく電磁誘導の働
きで各相のコイル２１、２２、２３に発生した逆起電力
を整流するリトラクト用のショットキーダイオードであ
る。３４及び３５は電源オフ時に各ショットキーダイオ
ード３１、３２、３３より出力された整流後の逆起電力
を合成したものをリトラクト電流調整用抵抗３６を介し
てヘッド位置決め機構用のＶＣＭ３７に供給するＦＥＴ
である。そして３８は電源オフ時にコントローラより出
力されるＲＥＳＥＴ信号をリトラクト動作用の各ＦＥＴ
３４、３５に印加するインバータである。

【００２１】このＳＰＭブレーキ回路は、電源オフ後の
ＳＰＭの惰性回転時に三相すべてのコイル２１、２２、
２３に発生した逆起電力を用いてリトラクトを行い、そ
の逆起電圧の合成電圧ＶC が基準電圧Ｖref よりも低い
場合にリトラクト動作が既に終了しているものと判定し
て三相すべてのコイル２１、２２、２３をグランドと短
絡接続して発電ブレーキをかけるように構成したもので
ある。以下にこのＳＰＭブレーキ回路の動作の詳細を述
べる。

【００２２】コントローラよりＲＥＳＥＴ信号が出力さ
れると、そのＲＥＳＥＴ信号はインバータ３８を経てリ
トラクト動作用の各ＦＥＴ３４、３５のゲートに印加さ
れ、各ＦＥＴ３４、３５が共にオンとなる。これらリト
ラクト動作用の各ＦＥＴ３４、３５がオンになること
で、電源オフ後も惰性により回転し続けている三相すべ
てのコイル２１、２２、２３とモータマグネットとの間
での電磁誘導の働きで各相のコイル２１、２２、２３に
逆起電力が各々誘起される。これらの逆起電力はリトラ
クト用のショットキーダイオード３１、３２、３３にて
各々整流された後、合成され、リトラクト電流調整用抵
抗３６を介してＶＣＭ３６に供給される。これによりリ
トラクト動作が行われる。

【００２３】図２に整流後の三相合成電圧波形を示して
いる。このように、三相すべてのコイルの逆起電力を整
流、合成したものをリトラクト電流調整用抵抗３６を介
してＶＣＭ３６に供給することで、従来の一相のコイル
の逆起電力を整流したものをＶＣＭに供給する方式に比
べ、非常に変動の少ないリトラクト用電力をＶＣＭ３６
に供給することができ、高速且つ滑らかなリトラクト動
作が保証される。

【００２４】一方、三相すべてのコイル２１、２２、２
３に誘起された逆起電力はショットキーダイオード２
７、２８、２９にて各々整流された後、合成電圧Ｖc と
なってコンパレータ３０のマイナス端子に印加される。
コンパレータ３０は、この合成電圧Ｖc と予め設定され
た基準電圧Ｖref とを比較し、合成電圧Ｖc が基準電圧
Ｖref よりも低ければ、ＳＰＭに発電ブレーキをかける
ように各ＦＥＴ２４、２５、２６にゲート電圧を印加す
る。

【００２５】すなわち、電源オフ後、ＳＰＭの回転数
は、各コイル２１、２２、２３の逆起電力がリトラクト
回路で消費されることによって緩やかに低下し、いくら
かの時間を置いて基準電圧Ｖref に相当する設定回転数
に到達する。ＳＰＭ回転数が設定回転数より低くなった
ところで、三相すべてのコイル２１、２２、２３が短絡
し、この結果、ＳＰＭに三相分の強い発電ブレーキがか
かり、急速にＳＰＭの回転数が低下して停止に至る。

【００２６】図３に本実施形態のＳＰＭブレーキ回路に
よるＳＰＭ回転数の低下の様子を従来の二相ブレーキ方
式と比較して示す。このように、本実施形態のＳＰＭブ
レーキ回路によれば、ＳＰＭの停止に要する時間Ｔ５を
従来の二相ブレーキ方式よりもさらにＴ４時間（３〜５
秒程度）縮めることができ、ＣＳＳゾーンでのディスク
とヘッドとの擦接時間Ｔ６も従来よりも大幅に短縮する
ことができる。この結果、ＣＳＳゾーンの摩耗を効果的
に抑制してディスク寿命を引き延ばすことが可能とな
る。

【００２７】本発明に係る他の実施形態として、例えば
図４に示すように、三相のうち一部の相のコイル２１に
発生した逆起電力のみをショットキーダイオード３１に
て整流してリトラクト回路に供給するように構成したも
のを挙げることができる。この構成によっても、リトラ
クト動作終了後、ＳＰＭに三相分の強い発電ブレーキが
かかることによるＳＰＭの停止時間及びＣＳＳゾーンで
のディスクとヘッドとの擦接時間の短縮効果が得られ
る。

【００２８】以上、三相ＳＰＭのブレーキ回路について
説明したが、本発明は二相及び四相以上のコイルを有す
るＳＰＭにも同様に適用可能であることは言うまでもな
い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の磁気ディス
ク装置及びそのスピンドルモータ制動方法によれば、ス
ピンドルモータの停止させるのに必要な時間を大幅に短
縮でき、しかもＣＳＳゾーンでのディスクとヘッドとの
擦接時間も大幅に短縮することができる。この結果、Ｃ
ＳＳゾーンの摩耗速度が大幅に抑制され、ディスク寿命
を引き延ばすことが可能となる。

【００３０】また、本発明によれば、電源オフ後にスピ
ンドルモータの全コイルに発生した逆起電力をリトラク
ト手段に供給することで、変動の少ないリトラクト用電
力がリトラクト手段に供給されることになり、これによ
って高速且つ滑らかなリトラクト動作が保証される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態であるＨＤＤのＳＰＭブレー
キ回路の構成を示す回路図

【図２】図１のＨＤＤのＳＰＭブレーキ回路における整
流後の三相合成電圧を示す波形図

【図３】図１のＨＤＤのＳＰＭブレーキ回路によるＳＰ
Ｍ回転数の低下の様子を従来の二相ブレーキ方式と比較
して示す図

【図４】本発明の他の実施形態を示す回路図

【図５】従来のＨＤＤのＳＰＭブレーキ回路の構成を示
す回路図

【図６】従来のＨＤＤのＳＰＭブレーキ回路によるＳＰ
Ｍ回転数の低下の様子を示す図

【図７】従来のＨＤＤのＳＰＭブレーキ回路におけるリ
トラクト用電圧を示す波形図

【符号の説明】 ２１、２２、２３……ＳＰＭにおける各相のコイル ２４、２５、２６……発電ブレーキ作動用のＦＥＴ ２７、２８、２９……ショットキーダイオード ３０……コンパレータ ３１、３２、３３……リトラクト用のショットキーダイ
オード ３４、３５……リトラクト作動用のＦＥＴ ３６……リトラクト電流調整用抵抗 ３７……ＶＣＭ ３８……インバータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 浩二 東京都青梅市末広町２丁目９番地 東芝パ ーソナルシステムエンジニアリング株式会 社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスクを駆動するスピンドルモータ
   と、 電源オフ後に前記スピンドルモータのコイルに発生した
   逆起電力を用いてリトラクト動作を行うリトラクト手段
   と、 電源オフ後の前記スピンドルモータの回転数と予め設定
   された回転数とを比較する比較手段と、 前記比較手段により比較の結果、前記スピンドルモータ
   の回転数が予め設定された回転数より低い場合、前記ス
   ピンドルモータのコイルを短絡して該スピンドルモータ
   に制動をかけるモータ制動手段とを具備することを特徴
   とする磁気ディスク装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の磁気ディスク装置におい
   て、 前記モータ制動手段は、前記スピンドルモータの全コイ
   ルを短絡して該スピンドルモータに制動をかけることを
   特徴とする磁気ディスク装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の磁気ディスク装
   置において、 前記リトラクト手段は、電源オフ後に前記スピンドルモ
   ータの全コイルに発生した逆起電力を用いてリトラクト
   動作を行うことを特徴とする磁気ディスク装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３記載のいずれかの磁気デ
   ィスク装置において、 前記設定回転数は、ヘッドを浮上させることの可能な前
   記スピンドルモータの回転数の範囲で設定されているこ
   とを特徴とする磁気ディスク装置。
5. 【請求項５】 電源オフ後にスピンドルモータのコイル
   に発生した逆起電力を用いてリトラクト動作を行うと共
   に、電源オフ後の前記スピンドルモータの回転数と予め
   設定された回転数とを比較し、スピンドルモータの回転
   数が予め設定された回転数より低い場合、前記スピンド
   ルモータのコイルを短絡して該スピンドルモータに制動
   をかけることを特徴とする磁気ディスク装置のスピンド
   ルモータ制動方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の磁気ディスク装置におい
   て、 前記スピンドルモータの全コイルを短絡して該スピンド
   ルモータに制動をかけることを特徴とする磁気ディスク
   装置のスピンドルモータ制動方法。
7. 【請求項７】 請求項５または６記載の磁気ディスク装
   置において、 電源オフ後に前記スピンドルモータの全コイルに発生し
   た逆起電力を用いてリトラクト動作を行うことを特徴と
   する磁気ディスク装置のスピンドルモータ制動方法。
8. 【請求項８】 請求５乃至７記載のいずれかの磁気ディ
   スク装置において、 前記設定回転数は、ヘッドを浮上させることの可能な前
   記スピンドルモータの回転数の範囲で設定されているこ
   とを特徴とする磁気ディスク装置のスピンドルモータ制
   動方法。