(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチエータ駆動機構の速度制御機能を通常の高速シークモードと、アクチエータ駆動時に発生するベアリング回転騒音と自己振動を軽減する低速シークモードとを備えたハードディスクドライブ（以下ＨＤＤと略記）を有するパーソナルコンピュータにおいて、前記パーソナルコンピュータの周囲音レベルを検出するマイクロホンと、前記マイクロホンの出力レベルを判定するレベル判定回路と、前記レベル判定回路の出力に応じて前記ＨＤＤのシークモードを切り替え制御する制御手段を備えたパーソナルコンピュータ。
【請求項２】
パーソナルコンピュータの振動レベルを検出する振動センサーをさらに備え、レベル判定回路は前記振動センサーの出力レベルを判定し、制御手段は前記レベル判定回路の出力に応じてＨＤＤのシークモードを切り替え制御する請求項１に記載のパーソナルコンピュータ。
【請求項３】
ＣＰＵと、前記ＣＰＵが遂行する制御ソフトウエアで構成される制御手段と、前記ＣＰＵに割込み信号を出力するレベル判定回路を備えた請求項１に記載のパーソナルコンピュータ。
【請求項４】
マイクロホンと振動センサーの出力の少なくとも一方をレベル判定回路で判定した出力でＨＤＤのシークモードを切り替え制御する機能の有効または無効を選択するスイッチ手段を備えた請求項１に記載のパーソナルコンピュータ。
【請求項５】
ＨＤＤのシークモードを報知する表示手段を備えた請求項１に記載のパーソナルコンピュータ。
【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（以下ＨＤＤと略記する）を内蔵したパーソナルコンピュータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近は、可搬性を重視し、小型・軽量なノートブック型パーソナルコンピュータ（以降ノート型ＰＣと略す）の出荷台数が増加する傾向であるが、企業内の事務机上でネットワーク端末機としての需要も膨大なものである。何故ならば、デスクトップ型ＰＣでは、ディスプレイモニターやキーボードなどを設置しなければならず、机上スペースを圧迫する。従って、オフィスの省スペース化に貢献できるノート型ＰＣに対する要求が強くなってくると予想される。
【０００３】
従来、ノート型ＰＣは、補助記憶装置として２．５インチ型のハードディスクドライブを搭載してきた。その理由としてＨＤＤ自体の形状が小さく、また軽量であること、バッテリー駆動に適した低消費電力であること、超小型ヘッド形状及び特殊強化ガラス基材を用いたディスク媒体採用により、耐衝撃性能が高いことなどが挙げられる。
【０００４】
２．５インチＨＤＤが登場する以前にも、３．５インチ型のＨＤＤが搭載されたポータブル型パーソナルコンピュータが商品化された時代があった。
【０００５】
３．５インチ型ＨＤＤはヘッドアクチエータが２．５インチ型に較べて大きく、しかも、ディスク半径方向により広い範囲で、移動、位置決めしなければならないことから高速でシーク動作をするよう設計されているため、アクチエータ駆動支点部に使われているボールベアリング外輪の回転時にボールと外輪が擦れる音（シーク騒音と略記）が大きいという問題がある。これは、ランダムアクセスした場合に顕著に現れ、低騒音な事務所や夜中にユーザひとりだけで使用している時などに、ＨＤＤアクセス時に発生するシーク騒音が問題になることがある。
【０００６】
さらに、３．５インチ型ＨＤＤはアルミニウム基材のディスク媒体を採用している製品がほとんどで、ＨＤＤに衝撃が印加されたときヘッドスライダー底面がディスク媒体表面を叩き、表面上に打痕傷を生じさせて、データが損失する危険性が、２．５インチ型のＨＤＤに較べて大きい。
【０００７】
この低い耐衝撃性能の改善策として、ＨＤＤを取り付ける構造を工夫して、衝撃が直接ＨＤＤに伝わらないようにダンパー材等を使用した事例があるが、前述のようにアクチエータ移動の際、特に、ヘッド移動方向に生じる振動が、ＨＤＤを振動吸収不可能に固定する取り付け構造によって増幅され、ヘッドポジショニング性能に悪影響を及ぼし、最悪の場合シークエラーを起こすという副作用が生じる。特に、移動する乗り物内でユーザが膝上でノート型ＰＣを使用する場合は、ノート型ＰＣの筐体自体が不規則な振動を受けている状態であるため、内蔵ＨＤＤから発生する振動がノート型ＰＣの筐体を通して外部に散逸しにくくなり、前述の障害に至る可能性が増大する。
【０００８】
しかし、ＨＤＤ価格の面で同一記憶容量製品で比較すると、全世界での生産数量で桁違いの差があることから、３．５インチ型ＨＤＤを採用する方が価格メリットが大きい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
低価格・高性能なノート型ＰＣを実現するために、従来一般的に採用されてきた２．５インチ型ＨＤＤに替わり、３．５インチ型ＨＤＤを搭載すると、前述のヘッドアクチエータ駆動時に発生するシーク騒音の低減と、ＨＤＤ取り付け構造にダンパー効果を持たせて耐衝撃性能を改善することによるＨＤＤの自己振動によるシーク性能低下の防止とが必要である。
【００１０】
本発明は、従来のシーク騒音の低減やシーク性能低下という課題を解決し、低価格・高性能なパーソナルコンピュータ、特に、低価格・高性能なノート型ＰＣの提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
ＨＤＤが発生する騒音は、ディスクを一定の回転数で回転させるスピンドルモータの内部に組み込まれたベアリングレース音であるスピンドル騒音と、ヘッドシーク動作時に発生するアクチエータ支点部に組み込まれたベアリングの外輪とボール間での摩擦音（シーク騒音）に大別される。
【００１２】
スピンドル騒音については、回転数を下げれば、騒音レベルも下がるが、ヘッドを所定の浮上量に保たなければ性能が保証できないために回転数を下げられない。従って、アクセス要求が一定時間中断したことをＨＤＤが内蔵タイマーを使って検出してスピンドルモータを停止させるという本来は省電力消費化の目的の機能で騒音低減も兼ねることしかできなかった。
【００１３】
もう一方のアクチエータ駆動時に生じるシーク騒音ではノート型ＰＣに一般的に搭載される２．５インチ型ＨＤＤのアクチエータを構成するロータアームとボイスコイルモータ自体が３．５インチ型ＨＤＤのそれに較べて小さい構造になっていることと、消費電力の低減のためボイスコイルに供給する電流を抑制していることで、２．５インチ型ＨＤＤでは、シーク騒音レベルは問題にならない程度のものであった。
【００１４】
ところで、ヘッドをシークさせる際、現在の位置から目的のシリンダーに最小所要時間で移動させるべく加速・定速・減速プロフィール（速度制御曲線）がドライブ制御マイクロコードに予め記録されているのが通例であるが、この加速および減速時にアクチエータ支点部のベアリングの外輪とボールが擦れる音（シーク騒音）が発生することが知られている。加速度および減速度が大きいほど不快感を誘発する高周波成分を多く含む騒音となる傾向がある。また、周囲が非常に静かなオフィス環境や深夜自宅でパーソナルコンピュータを使用するときなどは、より一層この種の騒音がユーザに不快感を与える。
【００１５】
そこで、本発明は、前記シークモードの速度制御プロフィールを特殊コマンドで変更する機能を３．５インチ型ＨＤＤ側に持たせるとともに、ノート型ＰＣに内蔵する小型マイクロフォンを周囲音の検出器として使い、周囲騒音レベルが低い状況を検出回路で判定し、ＣＰＵに割り込みを発生させて、前記特殊コマンドをＨＤＤに発行することで、シーク騒音を低減しようとするものである。
【００１６】
また、本発明では、前記速度制御プロフィールが低速になるようにＨＤＤ側の設定を変更するため、それによるアクセス性能の低下が発生する。ディスクアクセス頻度が高いアプリケーションプログラムなどを実行する際には、かえって、この対策手段が使い勝手を低下させる問題が生じるため、検出機能をハードスイッチなどのスイッチ手段で、有効・無効の選択を可能にする機能を持たせることでこの問題を解消する。
【００１７】
また、耐衝撃性能が２．５インチ型に較べて劣る３．５インチＨＤＤをノート型ＰＣに搭載するには、衝撃が加わったときその作用時間を伸ばすことで衝撃レベルを緩和する様な取り付け構造が必要になってくるが、副作用としてＨＤＤ自体のスピンドル回転およびアクチエータ駆動による振動を逃がす経路が無く、ヘッド位置決め性能に悪影響を及ぼしてシークリトライが増大し、性能劣化を招くという問題がある。特に移動中の車内や電車内でノート型ＰＣを使うときには本体自体が外部から振動を受けており、衝撃緩和取り付け構造が逆に悪い影響を及ぼすことになる。
【００１８】
そこで、本発明では、ノート型ＰＣに振動を検出する振動センサーを取り付け、ノート型ＰＣの振動レベルを判定して規定以上の振動が有った場合に、ＣＰＵへの割り込みを発生させて、前述特殊コマンドをＨＤＤに発行し、低速シークモードに設定する。これにより、通常の高速シークモードでの加速及び減速時のアクチエータ駆動による、ＨＤＤ自体が発生する振動を軽減するとともにシークエラーの問題も解決できる。
【００１９】
また、低速シークモードをＣＰＵからの特殊なコマンドにより設定し、ソフトリセットで解除する。騒音レベルが規定値以上または振動レベルが規定値以下に変化したときには、再度割り込みを発生して、通常の高速シークモードに復帰させる。
【００２０】
また、ＨＤＤがどちらのシークモードに設定されているかは制御ソフトウエアが管理し、さらに、表示装置にシークモードを表示して、ユーザに通報する機能を持たせることで、ＨＤＤアクセス性能の状態を適時モニターできる。また、この機能を利用して前述ハードスイッチによりユーザに設定選択権を提供する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、アクチエータ駆動機構の速度制御機能を通常の高速シークモードと、アクチエータ駆動時に発生するベアリング回転騒音と自己振動を軽減する低速シークモードとを備えたハードディスクドライブ（以下ＨＤＤと略記）を有するパーソナルコンピュータにおいて、前記パーソナルコンピュータの周囲音レベルを検出するマイクロホンと、前記マイクロホンの出力レベルを判定するレベル判定回路と、前記判定回路の出力に応じて前記ＨＤＤのシークモードを切り替え制御する制御手段を備えたパーソナルコンピュータであり、静かな環境でもユーザに不快感を与えることなく使用できるパーソナルコンピュータを提供できるという作用が得られる。
【００２２】
本発明の請求項２に記載の発明は、パーソナルコンピュータの振動レベルを検出する振動センサーをさらに備え、レベル判定回路は前記振動センサーの出力レベルを判定し、制御手段は前記レベル判定回路の出力に応じてＨＤＤのシークモードを切り替え制御する請求項１に記載のパーソナルコンピュータであり、静かな環境だけでなく大きな振動を受ける乗り物内でも使用できるパーソナルコンピュータを提供できるという作用が得られる。
【００２３】
本発明の請求項３に記載の発明は、ＣＰＵと、前記ＣＰＵが遂行する制御ソフトウエアで構成される制御手段と、前記ＣＰＵに割込み信号を出力するレベル判定回路を備えた請求項１に記載のパーソナルコンピュータであり、制御手段の構成が簡素になり、安価なパーソナルコンピュータを提供できるという作用が得られる。
【００２４】
本発明の請求項４に記載の発明は、マイクロホンと振動センサーの出力の少なくとも一方をレベル判定回路で判定した出力でＨＤＤのシークモードを制御する機能の有効または無効を選択するスイッチ手段を備えた請求項１に記載のパーソナルコンピュータであり、使用者は、騒音低減や高い耐振動性能と、高速動作のいずれかを選択できるという作用が得られる。
【００２５】
本発明の請求項５に記載の発明は、ＨＤＤのシークモードを報知する表示手段を備えた請求項１に記載のパーソナルコンピュータであり、ＨＤＤのシークモードを報知する表示をみて、使用者はＨＤＤのシークモードを知り、または、ＨＤＤのシークモードを選択できるという作用が得られる。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図１から図４を参照して説明する。
（実施の形態）
図１は本発明のパーソナルコンピュータの構成図である。
【００２７】
図１において、内蔵マイクロフォン８及び加速度センサー９がそれぞれ増幅器１０ａ，１０ｂを介して切り替えスイッチ１１ａ，１１ｂに接続されている。内蔵マイクロフォン８については音声などを収録し記録・再生する本来の用途で使用する際には、スイッチ１１ａのＡ端子に接続され音声処理回路５に検出したアナログ信号が伝達され処理される。スイッチ１１ａのＢ端子はパーソナルコンピュータの周囲騒音レベルを検出するためにレベル判定回路１に接続される。
【００２８】
一方加速度センサー９はパーソナルコンピュータに加わる振動レベルを検出する目的で使われ、スイッチ１１ｂのＢ端子に接続されたとき、増幅器１０ｂで増幅されたアナログ信号をレベル判定回路１に伝達する。ここで、騒音及び振動のそれぞれの検出機能をハードウエアスイッチ１１ａ，１１ｂにより選択することができ、必要に応じてユーザが操作できる特徴を提供する。
【００２９】
レベル判定回路１は、マイクロフォン８からの外部騒音信号を入力端ＩＮ Ａから取り込み、加速度センサー９からのパーソナルコンピュータの振動信号を入力端ＩＮ Ｂに入力する。各信号は予め設定されたしきい値とアナログ的にレベル比較され、騒音信号の場合それ以下、振動信号の場合それを上回るレベルを検出したとき、出力端ＯＵＴ Ａ、または、出力端ＯＵＴ Ｂにハイレベルを出力する。判定に使用されるしきい値レベルは、実際に使用されるマイクロフォン８と加速度センサー９を用いて測定した周囲騒音レベルおよび振動レベルについて、内蔵するＨＤＤ６のシーク騒音ならびにシーク時のアクチエータ振動を基準にして、予め慎重に比較検討して設定される。
【００３０】
出力端ＯＵＴ ＡおよびＯＵＴ Ｂからの２値信号はＯＲゲート１２の入力端に接続され、周囲騒音レベルまたは、振動レベルのうち片方或いは両方がしきい値を超えた場合、割り込み要求信号１３となり、割り込み処理回路２に入力される。該割り込み処理回路２の内部で優先度の判定が行われた後に、ＣＰＵ３に割り込み要求を発生させる。ＣＰＵ３は割り込み要求を受け付けると、予め用意された内蔵ＨＤＤシーク速度制御プログラム（図４に示す）に処理が移行される。
【００３１】
図４に示す速度制御プログラムは、ＢＩＯＳと共に、通常本体実装ＲＯＭに格納され、低速シークモード設定コマンド発行Ｓ３、シークモード状態管理Ｓ４及びＬＣＤ画面表示Ｓ５などの処理を行う。電源投入時もしくはシステムリブート時には内蔵ＨＤＤに対し、通常ハードリセットまたはソフトリセットが発行され、低速シークモードが解除される仕組みになっている。シークモード設定、および、確認処理はシステムバス７を介し、ＩＤＥコントローラ４を経由して内蔵ＨＤＤ６に送られる特殊コマンドによって実現される。
【００３２】
次にＨＤＤ内部構造を図２を参照して説明する。
図２は一般的なＨＤＤの斜視図である。
【００３３】
図２において、記憶媒体１６及びデータの記録・再生を行うヘッド１９、及びヘッド１９を記憶媒体１６の半径方向移動させるボイスコイルモータ部１４、及びヘッド１９を支持するアクチエータ部１７などから構成される。
【００３４】
アクチエータ部１７は、支点部１５によって支えられており、ボイスコイルモータ部１４の内部で発生する磁気反発力を利用して、記憶媒体１６の半径方向に支点部１５を中心にして回転駆動するように設計される。通常支点部１５では、アルミダイキャスト製シャーシ１８底面に垂直に立てられた支持棒に複数個のボールベアリングを用いてアクチエータ部１７を取り付ける。つまり、ボールベアリング内輪が上記支持棒に、外輪がアクチエータ１７に接触するように組み立てられる。
【００３５】
さて、ヘッド１９は、記憶媒体１６の表裏両面に設けられ、記憶媒体１６の枚数の２倍数使われるのが一般的である。すべてのヘッドはアクチエータ１７の先端に取り付けられ、アクチエータ移動と共に、各ヘッドも相対位置関係を保って同時に移動するようになっている。そこで、選択されたヘッドを目的のトラックへシーク動作するには、物理的な移動量すなわち移動トラック距離を計算し、その結果に最も適した速度プロフィールを選び出し、ボイスコイルモータ部１４のアクチエータ側に固定された巻線に規定の電流を供給することで、ボイスコイルモータ部１４内の上下に接着された永久磁石プレートと巻線との間で磁気反発力を生みだし、アクチエータに推力を発生させて達せられる。この速度プロフィールはアクチエータ１７を如何に高速で、かつ正確に目的のトラックに位置決めするかを決定付けるＨＤＤアクセス性能に関して最も重要なパラメータであり、通常はＨＤＤ制御基板２０ブロック上に実装されたＲＯＭ内に、マイクロコードで記録されている。
【００３６】
図３に、この速度プロフィールの一例を示す。速度曲線２１は通常のシークモードの速度プロフィールを表し、このように移動トラック距離が大きい場合は３つの速度制御区間に分けられる。つまり、現在ヘッドが位置しているトラックから、目的のトラックが存在する方向にボイスコイルモータから推力を受けて一定速度に達するまで速度を増大させる加速区間Ｖ１１、および一定速度でヘッドを移動させる定速区間Ｖ１２、および目的トラックにヘッドを速やかに位置決めできるよう、目標位置手前で速度を減少させてヘッドが目的トラックを通過して逆方向に移動させる必要が無いよう、速度を最適にする減速区間Ｖ１３である。目的トラックに正確に位置決めするには、各トラックに記録されたサーボ信号、および、物理トラック番号などが記録されたヘッダー情報を読み込んでヘッド位置を微調整することで実現される。
【００３７】
さて、高速のシーク動作を得ようとすると、前記加速・減速区間で急峻な速度変化を起こさせる必要があるが、このときアクチエータ支点部１５に組み込まれたボールベアリングの外輪が回転するため、ボールと外輪・内輪間で摩擦音（シーク騒音）が発生する。アクチエータが外周方向・内周方向交互に、かつ、頻繁にシーク動作をするようなとき、このようなボール摩擦音が顕著に発生し、低騒音環境でのパーソナルコンピュータ使用の際ユーザに不快感を与えるといった問題があった。
【００３８】
図３に示すように、前述の摩擦音を解消するにあたって、本発明で定義する低速度曲線２２に従った低速シークモードを特殊コマンドによって起動することで対処しようとするものである。図３では、通常速度曲線２１と同様加速区間Ｖ２１、定速区間Ｖ２２および減速区間Ｖ２３を有するが、各々加速度、定速度および減速度は通常シークモードより低く設定される。これによりヘッドが目標位置に到達するまでに要する時間は長くなるが、急激な速度変化によるベアリング摩擦音が軽減される効果が生じる。
【００３９】
更に、通常の高速シークモードでアクチエータを回転駆動していた場合、３．５インチ型ＨＤＤの場合アクチエータ自重による慣性力が大きいため、ＨＤＤ自体が自己振動を起こしがちである。また、３．５インチ型ＨＤＤはドライブ単体の耐衝撃性能が２．５インチ型ＨＤＤのそれより劣るため、ノート型ＰＣに搭載するにあたって、低硬度ゴムなどの衝撃緩衝材を用いてこれを補うような取り付け構造が必要になるが、外部からの振動あるいは前述の自己振動による影響を受けやすくなるといった問題が生じる。つまり通常の高速シークモードでアクチエータ制御をしていると、目標位置近辺での微細な位置決め動作にＨＤＤへの振動が影響を及ぼし、シークリトライが増大したり、最悪の場合外部振動と自己振動が合成されて位置決め不能なシークエラーの原因になることが懸念される。
【００４０】
そこで、パソコン本体に取り付けられた加速度センサー９からの信号を基に、前述の低速シークモードに移行させることで、位置決め精度低下を防止することができるようにする。つまり加速・減速度が通常モードより低く抑えてあるので、前述自己振動レベルも軽減され、衝撃緩衝材による２次的な振動の影響を少なくすることができる。
【００４１】
以上の騒音、振動の両方または片方を検知して、発生源でもある内蔵ＨＤＤのアクチエータ制御を低速シークモードに変える手段で、前述問題の解決が図れるようなパーソナルコンピュータが得られる。
【００４２】
前述の実施の形態では、ＨＤＤの動作状態を制御する制御手段として、ＣＰＵと制御ソフトウエアによる構成を説明したが、判定回路の出力でＨＤＤのシークモードを制御するハード構成やパーソナルコンピュータのＣＰＵとは別個のマイクロプロセサー構成でも本発明と同じ効果が得られることは明らかである。
【００４３】
また、マイクロホンや振動センサーの出力レベルの判定結果に応じて、ＨＤＤを制御する機能の有効／無効を選択するスイッチ手段として、マイクロホンや振動センサーの出力をＯＮ／ＯＦＦするハードスイッチを説明したが、判定回路や制御手段で有効／無効を選択しても同じ効果が得られる。
【００４４】
また、ノート型ＰＣへの適用を説明したが、デスクトップ型ＰＣなどＨＤＤ内蔵パーソナルコンピュータに適用しても同じ効果が得られる。デスクトップ型ＰＣでは、振動対策は重要ではないが、静かな室内環境でデスクトップ型ＰＣを使用する場合、内蔵のＨＤＤからの騒音が使用者を不愉快にし、思考を妨害することもあるため、周囲音を検知して、ＨＤＤの騒音を軽減できる本発明は使用者にとって有益である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、静かな事務所や深夜自宅などで使用してもＨＤＤのアクセス騒音に悩まされることなく、また電車などの移動する乗り物の中で常時不規則な振動を受けるような、不安定な設置状態でも安定した動作が保証できるノート型ＰＣが提供できるようになる。
【００４６】
また、コストメリットのある３．５インチ型ＨＤＤを搭載した、低価格で、かつ、大容量の補助記憶装置を内蔵したノート型ＰＣの製品化が可能になる。
【００４７】
また、騒音、振動の悪条件がない室内の机上で、ノート型ＰＣをネットワーク端末機として使用する場合は、切り替えスイッチ手段の操作により騒音・振動の検出機能を無効にして、ＨＤＤのアクセス性能を劣化させることなく稼働させることができると共にノート型ＰＣの省スペースメリットが活かせる。
【００４８】
また、静かな室内環境の机上でデスクトップ型パーソナルコンピュータを使用する場合、ＨＤＤからの騒音が使用者を不愉快にし、思考を妨害することもあるため、周囲音を検知して、ＨＤＤの騒音を軽減できる本発明は、デスクトップ型パーソナルコンピュータの使用者にとっても有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパーソナルコンピュータ構成図
【図２】一般的なハードディスクドライブ内部斜視図
【図３】ハードディスクドライブのアクチエータ制御速度プロフィール図
【図４】シーク速度制御フローチャート
【符号の説明】
１  レベル判定回路
２  割り込み処理回路
３  ＣＰＵ
４  ＩＤＥコントローラ
５  音声処理回路
６  ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）
７  アドレス・データバス
８  小型マイクロフォン
９  加速度センサー
１０ａ，１０ｂ  増幅器
１１ａ，１１ｂ  切り替えスイッチ
１２  ＯＲゲート
１３  割り込み要求信号
１４  ボイスコイルモータ部
１５  アクチエータ支点部
１６  記憶媒体
１７  アクチエータ
１８  シャーシ
１９  記録・再生ヘッド
２０  ＨＤＤ制御基板
２１  高速度プロフィール
２２  低速度プロフィール
【図１】
0003663855.tif 000002
【図２】
0003663855.tif 000003
【図３】
0003663855.tif 000004
【図４】
0003663855.tif 000005