(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクを回転させるための、常温時における駆動に必要な最低電圧が第２の電源電圧より低くなるように設計された流体軸受スピンドルモータを備えたディスク記憶装置におけるスピンドルモータの駆動方法であって、
前記ディスク記憶装置の起動時に、前記スピンドルモータを駆動するスピンドルモータドライバの電源電圧を前記第２の電源電圧よりも高い第１の電源電圧に設定するステップと、
前記スピンドルモータが定常回転速度に到達した前記ディスク記憶装置の起動後に、前記スピンドルモータドライバの電源電圧を前記第２の電源電圧に設定するステップと、
前記ディスク記憶装置の起動後に、前記スピンドルモータの端子電圧または当該スピンドルモータのコイルを流れる電流を検出する動作を繰り返すステップと、
前記スピンドルモータの端子電圧または当該スピンドルモータのコイルを流れる電流が検出される都度、当該検出された端子電圧または当該検出された電流と当該スピンドルモータのコイルの抵抗値とから算出される当該スピンドルモータの端子電圧に、予め定められたマージン電圧を加算することにより、当該スピンドルモータを定常回転速度で駆動するのに必要な最低電圧を算出するステップと、
前記算出された最低電圧が前記第２の電源電圧を超えているか否かにより、前記スピンドルモータが定常回転速度で駆動できない状態にあるか否かを検出するステップと、
前記スピンドルモータが定常回転速度で駆動できない状態が検出された場合、前記スピンドルモータドライバの電源電圧を前記第１の電源電圧に切り換えるステップと
を具備することを特徴とするディスク記憶装置におけるスピンドルモータの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスクを回転させるスピンドルモータを備えたディスク記憶装置に係り、特に、当該ディスク記憶装置におけるスピンドルモータの駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置は、記録媒体としてのディスクに記録された情報をヘッドにより読み取るディスク記憶装置の代表として知られている。この磁気ディスク装置では、スピンドルモータとボイスコイルモータとの２種のモータが用いられている。スピンドルモータは、ディスクを回転させるブラシレス直流モータである。ボイスコイルモータは、ヘッドをディスクの半径方向に移動させるヘッドアクチュエータの駆動源である。
【０００３】
さて、スピンドルモータなどのブラシレス直流モータを駆動するのに必要な電圧Ｅは、次式
Ｅ＝Ｅｅ＋Ｉ×Ｒ                        （１）
により表される。
【０００４】
ここで、Ｅｅはモータの回転によってモータコイルに発生する逆起電圧であり、トルク定数と回転速度とに比例する。Ｉはモータコイルへ流れる電流である。Ｒはモータのコイル抵抗及びモータドライバの抵抗との和である。電流Iはモータの駆動トルクに比例するので、環境温度の変化などによりモータの軸損が変化すると、それに応じて変動する。またトルク定数、コイル抵抗は、モータの特性によりばらつきを持っている。そのため、モータの駆動電圧は、これらの変動分を考慮して、Ｅより大きくなるように余裕をもって設計されている。
【０００５】
しかし、この余裕分はモータを駆動するモータドライバでの電力損失となってしまう。このため、モータの駆動電圧を余裕をもって設計すると、消費電力が増加するという問題がある。この問題は、近年磁気ディスク装置に用いられるスピンドルモータとして主流になりつつある流体軸受スピンドルモータでは、特に顕著となる。その理由は、流体軸受スピンドルモータでは、環境温度により軸損が大きく変化するので駆動電圧Ｅの変動が大きく、余裕を大きくとる必要があるためである。つまり、余裕を大きくとると、モータドライバでの電力損失もその分増加する。特開平４−２０８０９１号公報には、このモータドライバでの電力損失を減らす方法が記載されている。この公報記載の方法は、電圧を可変可能な電源回路により、モータコイルに流れる電流の値の増減に応じて電源電圧を変化させることで、コイル端子電圧と電源電圧との差が最小になるようにして、モータドライバでの損失を減らすようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
スピンドルモータを高速回転させる磁気ディスク装置では、起動時間、効率の点で、高速になればなるほど高い駆動電圧が必要となる。また、流体軸受スピンドルモータを、車載用途の磁気ディスク装置など、厳しい低温環境で使用される磁気ディスク装置に搭載することを考えた場合、大きな駆動トルクが必要となるため同様に高い駆動電圧が必要となる。
【０００７】
そこで、磁気ディスク装置を利用するパーソナルコンピュータ等のホストから供給される電圧を昇圧回路により昇圧して、スピンドルモータを駆動することが考えられる。この電圧を昇圧する方法は、昇圧回路により駆動電圧が可変であることから、次のような利点を有する。即ち、上記公報記載の技術（先行技術）のように、スピンドルモータを定常回転速度で駆動するのに最低必要な電圧まで昇圧して当該スピンドルモータを駆動することが可能なため、モータドライバでの損失を最低限にできるという利点である。
【０００８】
また、電圧を昇圧する方法の他の利点として、ヘッドをディスク上の目標トラックに移動させるシーク動作を高速化できることが挙げられる。その理由は、ボイスコイルモータには、駆動電圧が高いほど大きな電流を流すことができ、これによりシーク速度を上げることができる点にある。したがって、昇圧された電源によりスピンドルモータとボイスコイルモータとの両方を駆動することにより、シーク動作の高速化が可能となる。
【０００９】
このように、１つの昇圧電源をスピンドルモータとボイスコイルモータとの駆動に用いることにより、スピンドルモータの高速回転（或いは低温環境下での駆動）とボイスコイルモータによるシーク動作の高速化を実現することができる。
【００１０】
ところが、上述の先行技術である、モータの駆動に必要な電圧に合わせて電源電圧を変化させることでモータドライバでの損失を減らす技術を用いようとすると、次のような問題が発生する。つまり、スピンドルモータの負荷の変動等に応じてボイスコイルモータの駆動電圧も変化するという問題である。逆に、ボイスコイルモータに多くの電流を流せるように、昇圧回路により電源電圧を最大限まで上昇させると、スピンドルモータを駆動するのに最低限必要な電圧に対して電源電圧が大きくなり、モータドライバでの電力損失が大きくなるという問題も発生する。
【００１１】
本発明は上記事情を考慮してなされたものでその目的は、モータドライバでの電力損失を減らすことができる、ディスク記憶装置におけるスピンドルモータの駆動方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの観点によれば、ディスクを回転させる流体軸受スピンドルモータを備えたディスク記憶装置におけるスピンドルモータの駆動方法が提供される。このスピンドルモータの駆動方法は、ディスク記憶装置の起動時に、スピンドルモータドライバの電源電圧を第１の電源電圧に設定するステップと、ディスク記憶装置が定常回転速度に到達した起動後に、スピンドルモータドライバの電源電圧を上記第１の電源電圧より低い第２の電源電圧に設定するステップと、ディスク記憶装置の起動後に、スピンドルモータの端子電圧または当該スピンドルモータのコイルを流れる電流を検出する動作を繰り返すステップと、スピンドルモータの端子電圧または当該スピンドルモータのコイルを流れる電流が検出される都度、当該検出された端子電圧または当該検出された電流と当該スピンドルモータのコイルの抵抗値とから算出される当該スピンドルモータの端子電圧に、予め定められたマージン電圧を加算することにより、当該スピンドルモータを定常回転速度で駆動するのに必要な最低電圧を算出するステップと、算出された最低電圧が上記第２の電源電圧を超えているか否かにより、スピンドルモータが定常回転速度で駆動できない状態にあるか否かを検出するステップと、スピンドルモータが定常回転速度で駆動できない状態が検出された場合、スピンドルモータドライバの電源電圧を上記第１の電源電圧に切り換えるステップとを備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明の第３の観点に係るディスク記憶装置におけるスピンドルモータの駆動方法においては、通常時はスピンドルモータドライバの電源に低電圧の電源が用いられ、スピンドルモータの負荷が増大して定常回転速度で駆動できなくなった場合には、スピンドルモータドライバの電源が、高電圧の電源に切り換えられる。このように、スピンドルモータドライバの電源電圧は、スピンドルモータの負荷が増加した場合のみ高い電圧に切り換わる。即ち、スピンドルモータドライバは通常時は低い電圧で駆動され、これにより当該ドライバでの電力損失を低く抑えることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を磁気ディスク装置に適用した実施の形態につき図面を参照して説明する。
【００２４】
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態に係る磁気ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【００２５】
図１において、磁気ディスク装置（以下、ＨＤＤと称する）のホスト（ここではパーソナルコンピュータ）から供給される電源電圧、例えば５Ｖの電源電圧は、昇圧回路１１に供給される。昇圧回路１１は、電圧を可変可能な電源回路である。昇圧回路１１は、ホストからの電源電圧を昇圧する。昇圧回路１１により昇圧された電圧は、モータドライバ１２の電源電圧として当該モータドライバ１２に供給される。モータドライバ１２は、スピンドルモータ（以下、ＳＰＭと称する）１３を駆動するＳＰＭドライバ１２１とボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭと称する）１４を駆動するＶＣＭドライバ１２２とを含んでいる。
【００２６】
ＳＰＭ１３は、記録媒体としてのディスク１５を高速に回転させる３相のブラシレス直流モータである。ＶＣＭ１４は、ヘッド１６を支持するアクチュエータ１７の駆動源をなす。ＶＣＭ１４は、アクチュエータ１７を駆動することで、ヘッド１６をディスク１５の半径方向に移動する。
【００２７】
ディスク１５の記録面には、複数のサーボ領域（図示せず）が当該ディスク１５の半径方向に放射状に且つ円周方向に等間隔で離散的に配置されている。各サーボ領域には、ヘッド１２を目標トラックに移動させて当該目標トラックの所定範囲内に位置付けるのに用いられるサーボデータが記録されている。このサーボデータは、当該サーボデータを識別するための固有のパターンであるサーボマーク、トラックコード（シリンダ番号）及びバースト信号を含む。トラックコード及びバースト信号は、ヘッド１６を目標トラックの目標範囲内に位置付けるための位置情報として用いられる、更に詳細に述べるならば、トラックコードは、対応するサーボ領域が位置するトラック（シリンダ）を示す。このトラックコードに基づき、ヘッド１６を目標トラックに移動させるシーク制御が行われる。バースト信号は、対応するサーボ領域が位置するトラックにおけるヘッドの相対的な位置情報（位置誤差）を、再生波形の振幅で示す。シーク制御の完了後、このバースト信号に基づき、ヘッド１６を目標トラックの目標範囲内に位置付けるためのトラックキング制御が行われる。
【００２８】
ヘッド１６によりディスク１５から読み取られた微弱な信号（リード信号）はリードアンプにより増幅されて、リード／ライトチャネル（いずれも図示せず）により２値化される。サーボコントローラ１９は、リード／ライトチャネルにより２値化された信号から、サーボデータ中のサーボマークを検出し、そのサーボマークに後続する位置情報、即ちトラックコード及びバースト信号を検出してＣＰＵ１８に出力する。またサーボコントローラ１９は、サーボマーク検出の都度、パルス（以下、サーボマーク検出パルスと称する）ＳＳＰを生成する。このパルスＳＳＰは、ＣＰＵ１８に対する割り込み信号として用いられる。
【００２９】
昇圧回路１１は、５Ｖの電源電圧を、ＣＰＵ１８によって指定された電圧に昇圧する。ＣＰＵ１８は、不揮発性メモリ、例えばＲＯＭ１８０を内蔵する。ＲＯＭ１８０には、ＣＰＵ１８により実行される制御プログラム１８１が格納されている。ＣＰＵ１８は、制御プログラム１８１を実行することにより、以下に述べる機能を実現す。即ちＣＰＵ１８は、ＳＰＭ１３のモータコイルのＵ，Ｖ，Ｗの２相間の電圧、つまりＳＰＭ１３の端子電圧を検出する機能と、このＳＰＭ１３の端子電圧の増減に応じて昇圧回路１１を制御することで、当該昇圧回路１１の出力電圧を変化させる機能とを有する。ＣＰＵ１８はまた、サーボコントローラ１９からサーボマーク検出パルスＳＳＰが出力される都度、割り込み処理（サーボ割り込み処理）を開始し、サーボコントローラ１９からの位置情報をもとにモータドライバ１２内のＶＣＭドライバ１２２に与える制御量（ＶＣＭ操作量）を決定することで、ヘッド１６を目標トラックに移動させるシーク制御、またはヘッド１６を目標トラックの目標範囲内に位置付けるトラッキング制御（ヘッド位置決め制御）を実行する機能を有する。
【００３０】
次に、図１の構成におけるモータ駆動動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。
まず、図１のＨＤＤの起動時には、ＣＰＵ１８は、ＳＰＭ１３を素早く定常回転速度に到達させるために昇圧回路１１を制御する。即ちＣＰＵ１８は、昇圧回路１１の出力電圧ＥBOOSTを昇圧可能な最高電圧ＥMAXまで上昇させる（ステップＳ１）。この昇圧回路１１の出力電圧ＥBOOST（＝最高電圧ＥMAX）はモータドライバ１２内のＳＰＭドライバ１２１及びＶＣＭドライバ１２２の電源電圧として当該ＳＰＭドライバ１２１及びＶＣＭドライバ１２２に供給される。モータドライバ１２内のＳＰＭドライバ１２１は、昇圧回路１１からの出力電圧ＥBOOST、即ち最高電圧ＥMAXにより動作し、これにより当該電圧ＥMAXをＳＰＭ１３の駆動電圧として当該ＳＰＭ１３を速やかに定常回転速度で駆動させる（ステップＳ２）。
【００３１】
ＣＰＵ１８は、ＳＰＭ１３が定常回転速度に到達すると、ホストからの指令等で決まるモードに応じて以下に述べるように昇圧回路１１を制御することで、モータドライバ１２の電源電圧を可変設定させる。
【００３２】
まず、ホストからの指令等で決まるモードには、高速シークモード（第１のモード）と高効率モード（第２のモード）との２種がある。高効率モードは、モータドライバ１２での電力損失を低減するように、昇圧回路１１の出力電圧を制御するモードである。一方、高速シークモードは、シーク制御期間におけるＶＣＭ１４の速度、つまり当該ＶＣＭ１４により駆動されるアクチュエータ１７に支持されているヘッド１６の移動速度（シーク速度）を上げるように、昇圧回路１１の出力電圧を制御するモードである。
【００３３】
ＣＰＵ１８は、ＨＤＤが高速シークモードまたは高効率モードのいずれのモードに設定されているかを判定する（ステップＳ３）。ＣＰＵ１８は、高効率モードが設定されている場合、まずＳＰＭ１３の端子電圧ＥSPMを検出する（ステップＳ４）。次にＣＰＵ１８は、検出した端子電圧ＥSPMから、ＳＰＭ１３を定常回転速度で駆動するのに必要な最低の電圧ＥMINを算出する（ステップＳ５）。ここでは、端子電圧ＥSPMにマージンΔＥを持たせ、次式
ＥMIN＝ＥSPM＋ΔＥ                      （２）
の演算により、電圧ＥMIN（≒ＥSPM）が算出される。なお、ＳＰＭ１３の端子電圧ＥSPMを検出する代わりに、ＳＰＭ１３のコイルを流れる電流（ＳＰＭ電流）ＩSPMを検出しても、ＥMIN＝ＩSPM＊ＲSPM＋ΔＥ（ＲSPMはＳＰＭ１３のコイルの抵抗）の演算により電圧ＥMINを算出することが可能である。但し、この演算は、ＳＰＭ１３のコイルの抵抗ＲSPMのばらつきの影響を受けるため、ＳＰＭ１３の端子電圧ＥSPMを用いて上記（２）式により電圧ＥMINを算出する場合に比べて、精度の点で劣る。
【００３４】
次にＣＰＵ１８は、昇圧回路１１の出力電圧ＥBOOSTが電圧ＥMINとなるように当該昇圧回路１１を制御する（ステップＳ６）。これにより、ＳＰＭ１３は当該ＳＰＭ１３を定常回転速度で駆動するのに必要な最低の電圧ＥMINで駆動される。この結果、モータドライバ１２での電力損失を最低限に抑えられる。
【００３５】
これに対し、ホストから高速シークモードが指定されている場合（ステップＳ３）、ＣＰＵ１８は、昇圧回路１１の出力電圧ＥBOOSTが最高電圧ＥMAXとなるように昇圧回路１１を制御する（ステップＳ７）。この昇圧回路１１の出力電圧ＥBOOST（＝最高電圧ＥMAX）はモータドライバ１２内のＳＰＭドライバ１２１及びＶＣＭドライバ１２２に供給される。すると、モータドライバ１２内のＶＣＭドライバ１２２からＶＣＭ１４に流すことが可能な最大電流（最大ＶＣＭ電流）が増加する。したがって、ＣＰＵ１８が、この電流増加に対応する制御量をモータドライバ１２内のＶＣＭドライバ１２２に設定することで、高速でのシーク動作が可能になる。
【００３６】
次に、図１の構成におけるモード設定について、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００３７】
本実施形態においてＣＰＵ１８は、ホストからコマンドを受信した場合に、以下に述べるコマンド受信時処理を実行する。まずＣＰＵ１８は、受信コマンドがシークコマンドであるか否かを判定する（ステップＳ１１）。もし、シークコマンド以外のコマンドを受信した場合、ＣＰＵ１８はその受信コマンドを実行する。
【００３８】
これに対し、シークコマンドを受信した場合、ＣＰＵ１８は図１のＨＤＤを高速シークモードに設定する（ステップＳ１２）。そしてＣＰＵ１８は、受信したシークコマンドの指定するトラック、つまりディスク１５上の目標トラックに、ヘッド１６を移動させるシーク制御を開始する（ステップＳ１３）。このシーク制御の期間、図１のＨＤＤは高速シークモードに設定されている。したがって、上述のように高速でのシーク動作が可能になる。ＣＰＵ１８は、ヘッド１６を目標トラックに移動させるまで、つまりシーク動作が完了するまで（ステップＳ１４）、シーク制御（ステップＳ１３）を続ける。
【００３９】
やがて、シーク動作が完了すると（ステップＳ１４）、ＣＰＵ１８は高速シークモードから高効率モードに切り換える（ステップＳ１５）。この高効率モードでは、上述のように、ＳＰＭ１３が当該ＳＰＭ１３を定常回転速度で駆動するのに必要な最低の電圧ＥMINで駆動され、モータドライバ１２での電力損失が最低限に抑えられる。
【００４０】
これにより、高速シークが要求されるシーク制御の期間だけは、昇圧回路１１の出力電圧ＥBOOSTを最高電圧ＥMAXにセットすることで、高速シーク速度が実現できる。しかも、図１のＨＤＤが動作している期間の殆どを占める、シーク制御以外の期間には、モータドライバ１２での電力損失を低減できる。
【００４１】
［第１の実施形態の変形例］
次に、上記第１の実施形態の変形例について、図３のフローチャートとは異なる手順でモード設定を行う場合を例に、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００４２】
まずＣＰＵ１８は、ホストからシークコマンドを受信した場合（ステップＳ２１）、図１のＨＤＤを高速シークモードに設定する（ステップＳ２２）。このように、高速シークモードの設定条件は、図３のフローチャートと同様である。図３のフローチャートと異なる点は、以下に述べるように高効率モードの設定条件である。
【００４３】
ＣＰＵ１８は、ホストから指定されるコマンドの実行を終了した場合、まず予め設定された時間を計測するタイマを起動して（ステップＳ３１）、ホストから次のコマンドが与えられるのを待つ（ステップＳ３２）。ＣＰＵ１８は、タイマがタイムアウトとなる前に、次のコマンドを受信できなかった場合、つまり一定時間ホストからコマンドが与えられなかった場合（ステップＳ３２，Ｓ３３）、図１のＨＤＤを高効率モードに設定すると共に、アイドル状態に移行する（ステップＳ３４，Ｓ３５）。アイドル状態とは、一定時間ホストからの要求がない場合に、ＳＰＭ１３によりディスク１５を回転させたまま、ヘッド１６をランプ機構等の退避箇所に退避させておく状態をいう。
【００４４】
このように、第１の実施形態の変形例によれば、図１のＨＤＤがアイドル状態にある期間（アイドル期間）は、昇圧回路１１が高効率モードで制御される。つまり、モータドライバ１２が高効率モードで動作させられる。そして、ホストからＨＤＤに対してシークコマンドが発行されると、高速シークモードに切り換えられる。シーク制御の期間を含む非アイドル期間は、一般にアイドル期間に比べると十分に短い。したがって、図４のフローチャートに従うモード設定を適用しても、シーク制御の期間はシーク速度を高速度に維持しながら、アイドル期間は、モータドライバ１２での電力損失を低減することができる。
【００４５】
なお、昇圧回路１１の出力電圧ＥBOOSTを高速に可変させることが難しいような場合でも、消費電力が重要となるバッテリ駆動時は高効率モード、バッテリ駆動時以外は高速シークモードというように、用途に応じて動作モードを使い分けることも可能である。
【００４６】
［第２の実施形態］
図５は本発明の第２の実施形態に係るＨＤＤ（磁気ディスク装置）の構成を示すブロック図である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４７】
図５において、ＨＤＤには、前記第１の実施形態と同様に、ホストからの５Ｖ電源電圧が供給される。また、図５のＨＤＤには、ホストから５Ｖ電源電圧を一定電圧、例えば１２Ｖに昇圧する昇圧回路２１が設けられている。この昇圧回路２１からの１２Ｖの出力電圧は、モータドライバ２２内のＶＣＭドライバ２２２の電源電圧として、当該ＶＣＭドライバ２２２に供給される。一方、モータドライバ２２内のＳＰＭドライバ２２１には、ホストからの５Ｖ電源電圧または昇圧回路２１の出力電圧である１２Ｖ電源電圧が、切り換えスイッチ２９を介して供給される。この切り換えスイッチ２９は、図１中のＣＰＵ１８に相当するＣＰＵ２８から出力される電圧切り換え制御信号２８２に応じて切り換えられる。ＣＰＵ２８は、ＣＰＵ１８と同様に、ＳＰＭ１３の端子電圧を検出する機能を有する。またＣＰＵ２８は、ＳＰＭ１３の端子電圧の増減に応じて切り換えスイッチ２９を制御することによりＳＰＭドライバ２２１の電源電圧を切り換える機能を有する。
【００４８】
次に、図５の構成におけるモータ駆動動作について、図６のフローチャートを参照して説明する。
まず、図１のＨＤＤの起動時には、ＣＰＵ２８は、ＳＰＭ１３を素早く定常回転速度に到達させるために、モータドライバ２２内のＳＰＭドライバ２２１の電源電圧を、切り換えスイッチ２１により１２Ｖ側に切り換える（ステップＳ４１）。これにより、ＳＰＭドライバ２２１は、１２Ｖの電源電圧により動作し、５Ｖの電源電圧により動作する場合に比べて、ＳＰＭ１３を速やかに定常回転速度で駆動させる（ステップＳ４２）。
【００４９】
ＣＰＵ２８は、ＳＰＭ１３が定常回転速度に到達すると、モータドライバ２２内のＳＰＭドライバ２２１の電源電圧を、切り換えスイッチ２１により５Ｖ側に切り換える（ステップＳ４１）。一方、モータドライバ２２内のＶＣＭドライバ２２２には、昇圧回路２１により昇圧された１２Ｖの電源電圧が常時供給される。
【００５０】
このように、本実施形態では、ＨＤＤ（ＳＰＭ１３）の起動時には、ＳＰＭドライバ２２１の電源を１２Ｖ電源に切り換えることで、ＳＰＭ１３を速やかに定常回転速度で駆動させて、起動時間を短縮している。一方、ＶＣＭドライバ２２２の電源には上記１２Ｖ電源が常時用いられている。しかし、ＨＤＤ（ＳＰＭ１３）の起動時には、ＶＣＭドライバ２２２からＶＣＭ１４に電流（ＶＣＭ電流）を供給する必要がないため、１２Ｖ電源をＳＰＭドライバ２２１によるＳＰＭ１３の駆動に有効に利用できる。
【００５１】
また、ＨＤＤ（ＳＰＭ１３）の起動後、つまりＳＰＭ１３の定常回転時は、ＳＰＭ１３は起動時に比べて大きな電流（ＳＰＭ電流）を必要としない。このため、ＳＰＭドライバ２２１の電源を１２Ｖ電源から５Ｖ電源に切り換えることができ、これによりＳＰＭドライバ２２１での電力損失を低減することができる。一方、ＶＣＭドライバ２２２の電源には１２Ｖ電源が用いられているため、ＳＰＭ１３の定常回転時においてシーク動作が行われた場合、高速シーク速度が実現できる。
【００５２】
［第２の実施形態の変形例］
上記第２の実施形態では、ＨＤＤ（ＳＰＭ１３）の起動後は、ＳＰＭドライバ２２１の電源に常時１２Ｖ電源が用いられている。しかし、ＳＰＭ１３に流体軸受ＳＰＭを用いる場合、環境温度により軸損が大きく変化するので、当該ＳＰＭ１３を定常回転させるのに必要な最低電圧も変化し、５Ｖを超えることもあり得る。つまり、ＳＰＭ１３の起動後であっても、ＳＰＭ１３の負荷が増大した場合には、５Ｖ電源によりＳＰＭ１３を定常回転速度で駆動することが困難となることもある。
【００５３】
そこで、ＨＤＤ（ＳＰＭ１３）の起動後において、ＳＰＭ１３の端子電圧から、当該ＳＰＭ１３を定常回転させるのに必要な最低電圧ＥMINを求めて、その電圧ＥMINからＳＰＭドライバ２２１の電源を切り換えるようにした、上記第２の実施形態の変形例について、図７のフローチャートを参照して説明する。
【００５４】
まず、図１のＨＤＤの起動時には、ＣＰＵ２８は、ＳＰＭ１３を素早く定常回転速度に到達させるために、モータドライバ２２内のＳＰＭドライバ２２１の電源電圧を、切り換えスイッチ２１により１２Ｖ側に切り換える（ステップＳ５１）。これにより、ＳＰＭドライバ２２１は、１２Ｖの電源電圧により動作し、５Ｖの電源電圧により動作する場合に比べて、ＳＰＭ１３を速やかに定常回転速度で駆動させる（ステップＳ５２）。
【００５５】
ＣＰＵ２８は、ＳＰＭ１３が定常回転速度に到達すると、当該ＳＰＭ１３の端子電圧ＥSPMを検出する（ステップＳ５３）。次にＣＰＵ２８は、検出した端子電圧ＥSPMから、ＳＰＭ１３を定常回転速度で駆動するのに必要な最低の電圧ＥMINを、前記第１の実施形態におけるステップＳ５と同様に前記（２）式に従ってＥMIN＝ＥSPM＋ΔＥにより算出する（ステップＳ５４）。
【００５６】
次にＣＰＵ２８は、最低電圧ＥMINが５Ｖを超えているか否かを判定し（ステップＳ５５）、ＥMINが５Ｖを超えていないときは、ＳＰＭドライバ２２１の電源電圧を、切り換えスイッチ２１により５Ｖ側に切り換える（ステップＳ５６）。これに対し、ＥMINが５Ｖを超えているときは、ＣＰＵ２８は、ＳＰＭドライバ２２１の電源電圧を、切り換えスイッチ２１により１２Ｖ側に切り換える（ステップＳ５７）。ＣＰＵ１８は、ＳＰＭ１３が定常回転速度に到達した後は、つまりＨＤＤ（ＳＰＭ１３）の起動後は、上記ステップＳ５３以降の処理を繰り返す。
【００５７】
以上により、ＳＰＭ１３の駆動に必要な最低電圧ＥMINをノミナル時（常温時）に５Ｖよりわずかに低くなるように、当該ＳＰＭ１３を設計しておけば、通常時、ＳＰＭ１３は５Ｖで駆動されるのでＳＰＭドライバ２２１での電力損失は小さくて済む。また、ＳＰＭ１３の負荷が増加し、当該ＳＰＭ１３を駆動する最低電圧ＥMINが増加した場合には、当該ＳＰＭ１３は１２Ｖでの駆動に切り換えられるため、当該ＳＰＭ１３での定常回転速度を維持することができる。特に、ＳＰＭ１３に流体軸受ＳＰＭを用いた場合、当該ＳＰＭ１３は環境温度によって駆動する負荷が大きく変動するため、本実施形態でのモータ駆動方法を適用するならば、常温での消費電力の増加を防ぎつつ、負荷の大きい低温環境でのＳＰＭ駆動も可能となる。
【００５８】
なお、上記第２の実施形態及びその変形例では、ホストから図５のＨＤＤに対して、５Ｖの電源電圧のみが供給されているものとして説明したが、これに限るものではない。例えば、ホストからＨＤＤに対して、５Ｖと１２Ｖとの２種類の電源電圧が供給される構成であっても構わない。この場合、図５のＨＤＤに昇圧回路２１を設ける必要はない。また、ホストからＨＤＤに対して１２Ｖの電源電圧のみが供給され、その１２Ｖの電源電圧が降圧回路により５Ｖに降圧される構成であっても構わない。この場合、ＶＣＭドライバ２２２には、ホストからの１２Ｖの電源電圧がそのまま供給され、ＳＰＭドライバ２２１には、当該１２Ｖの電源電圧または降圧回路から出力される５Ｖの電源電圧が切り換えスイッチ２９を介して供給されることになる。
【００５９】
また、１２Ｖ電源及び５Ｖ電源、即ち電圧の異なる２つの電源（電圧源）を用いる代わりに、供給可能な最大電流の異なる２つの電源（電流源）を用いることも可能である。ここでは、１２Ｖ電源（第１の電源）に代えて供給可能な最大電流が大きい第１の電流源を用い、５Ｖ電源（第２の電源）に代えて当該第１の電流源より供給可能な最大電流が小さい第２の電流源を用いればよい。
【００６０】
［第３の実施例］
図８は本発明の第３の実施形態に係るＨＤＤ（磁気ディスク装置）の構成を示すブロック図である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６１】
図８において、ＨＤＤには、ホストから５Ｖと１２Ｖとの２種類の電源電圧が供給される。この２種類の電源電圧のうち、１２Ｖの電源電圧は、モータドライバ３２内のＳＰＭドライバ３２１の電源電圧として、当該ＳＰＭドライバ３２１に供給される。一方、モータドライバ３２内のＶＣＭドライバ３２２には、上記ホストからの５Ｖ電源電圧または１２Ｖ電源電圧が、切り換えスイッチ３９を介して供給される。この切り換えスイッチ３９は、ＣＰＵ３８から出力される電圧切り換え制御信号３８２に応じて切り換えられる。ＣＰＵ３８は、切り換えスイッチ３９を制御することによりＶＣＭドライバ３２２の電源電圧を切り換える機能を有する。
【００６２】
さて、図８のＨＤＤにおいて、モータドライバ３２内のＶＣＭドライバ３２２からＶＣＭ１４に流すことが可能な最大電流（最大ＳＰＭ電流）ＩMAXは次式
ＩMAX＝（Ｅ−Ｅｅ）／Ｒ              （３）
により表される。
【００６３】
ここで、ＥはＶＣＭドライバ３２２の電源電圧、つまりＶＣＭ１４を駆動するための駆動電圧、ＥｅはＶＣＭ１４の回転によって当該ＶＣＭ１４のモータコイル（ＶＣＭコイル）に発生する逆起電圧、ＲはＶＣＭ１４のコイル抵抗とＶＣＭドライバ３２２の抵抗との和である。
【００６４】
ＶＣＭ１４に発生する加速度、つまり当該ＶＣＭ１４により駆動されるアクチュエータ１７に支持されているヘッド１６の加速度は、当該ＶＣＭ１４のコイルに流れる電流に比例する。このため，ＶＣＭドライバ３２２の電源電圧Ｅが大きいほど、ＶＣＭ１４に流せる電流ＩMAXが増加し，高速でシーク動作を行うことができる。
【００６５】
一方、ＶＣＭ１４の駆動に要する電力Ｗは、ＶＣＭ１４に流れる電流（ＶＣＭ電流）をＩVCMとすると、次式
Ｗ＝ＩVCM＊Ｅ                        （４）
により表される。
【００６６】
上記（４）式から明らかなように、電流ＩVCMを下げることにより、つまりシーク速度を下げることにより、消費電力Ｗを低減することができる。また、最大電流ＩMAXが下がれば、上記（３）式から、電源電圧Ｅも下げることができる。電源電圧Ｅを下げると、上記（４）式から、消費電力を低減することができる。そこで、所望のシーク速度を実現するのに必要なＶＣＭ電流ＩVCMにマージンΔＩを加えた値にＩMAXが一致するように、つまりＩMAX＝ＩVCM＋ΔＩ（≒ＩVCM）となるように電源電圧Ｅを変化させることにより、ＶＣＭ１４の駆動に要する電力を最低限にすることができる。
【００６７】
次に、図８の構成におけるモータ駆動動作について、図９のフローチャートを参照して説明する。
まず、ディスク１５上の各サーボ領域に記録されているサーボデータは、当該サーボデータを識別するための固有のパターンであるサーボマークを含んでいる。サーボコントローラ１９は、ヘッド１６によりディスク１５から読み取られて増幅されて２値化された信号から、サーボデータ中のサーボマークを検出する。そしてサーボコントローラ１９は、そのサーボマークに後続する位置情報、即ちトラックコード及びバースト信号を検出してＣＰＵ１８に出力する。またサーボコントローラ１９は、サーボマーク検出の都度、サーボマーク検出パルスＳＳＰを生成してＣＰＵ３８に出力する。ＣＰＵ３８は、サーボコントローラ１９からサーボマーク検出パルスＳＳＰが出力される都度、図９のフローチャートに従う割り込み処理（サーボ割り込み処理）を実行する。
【００６８】
まずＣＰＵ３８は、サーボコントローラ１９により検出されて当該コントローラ１９から出力される位置情報を取り込んで、当該位置情報の示すヘッド位置と目標位置との差から、ＶＣＭ１４に流す電流（ＶＣＭ電流）ＩVCMを算出する（ステップＳ６１）。明らかなように、ヘッド１６を目標トラックに移動させるシーク制御時においては、ＶＣＭ電流ＩVCMの値は大きくなる。これに対し、ヘッド１６を目標トラックに移動後に、つまりシーク完了後に、当該ヘッド１６を目標トラックの目標範囲内に位置付けるためのトラックキング制御時においては、ＶＣＭ電流ＩVCMの値は小さくなる。
【００６９】
ＣＰＵ３８は、ステップＳ６１を実行すると、当該ステップＳ６１で算出したＶＣＭ電流ＩVCMをＩMAXとして流すことが可能な駆動電圧、即ちモータドライバ３２内のＶＣＭドライバ３２２の電源電圧ＥVCMを算出する（ステップＳ６２）。そしてＣＰＵ３８は、算出した電圧ＥVCMが５Ｖを超えているか否かを判定する（ステップＳ６３）。
【００７０】
もし、算出した電圧ＥVCMが５Ｖを超えていないならば、ＣＰＵ３８は切り換えスイッチ３９を制御して、ＶＣＭドライバ３２２の電源電圧を５Ｖに切り換える（ステップＳ６４）。これに対し、電圧ＥVCMが５Ｖを超えているならば、ＣＰＵ３８は切り換えスイッチ３９を制御して、ＶＣＭドライバ３２２の電源電圧を１２Ｖに切り換える（ステップＳ６５）。
【００７１】
ＣＰＵ３８は、ステップＳ６４またはＳ６５を実行すると、ステップＳ６１で算出したＶＣＭ電流ＩVCMの値に対応する制御量をＶＣＭドライバ３２２に設定することで、当該ＶＣＭドライバ３２２からＶＣＭ１４にその値のＶＣＭ電流ＩVCMを流させる（ステップＳ６６）。
【００７２】
このように、本発明の第３の実施形態において、ＣＰＵ３８は、シーク制御時など、ＶＣＭ１４にＶＣＭ電流を多く流す必要がある第１の状態と、トラッキング制御時など、ＶＣＭ１４に流すＶＣＭ電流が少なくて済む第２の状態とで、ＶＣＭドライバ３２２の電源電圧を切り換えている。つまりＣＰＵ３８は、第１の状態ではＶＣＭドライバ３２２を１２Ｖで動作させ、第２の状態では当該ＶＣＭドライバ３２２をそれより低い５Ｖで動作させている。これにより、ＶＣＭ１４を駆動する際のモータドライバ３２内のＶＣＭドライバ３２２での電力損失を低減することができる。これに対して従来は、ＶＣＭドライバの電源電圧を変えずに、当該ＶＣＭドライバに設定される制御量だけ変えている。このため、ＶＣＭドライバでの電力損失を低減することは困難である。
【００７３】
上記実施形態では、本発明をＨＤＤ（磁気ディスク装置）に適用した場合について説明した。しかし本発明は、ディスクを回転させるスピンドルモータとヘッドアクチュエータの駆動源となるボイスコイルモータとを備えたディスク記憶装置であれば、光磁気ディスク装置などＨＤＤ以外のディスク記憶装置にも適用可能である。
【００７４】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００７５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、流体軸受スピンドルモータの起動後はスピンドルモータドライバの電源電圧が高電圧から低電圧に切り換えれ、この起動後においてスピンドルモータが定常回転速度で駆動できなくなった場合のみ、当該スピンドルモータドライバの電源電圧が高電圧に切り換えられるようにしたので、スピンドルモータを定常回転速度に維持しながら、モータドライバでの電力損失を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る磁気ディスク装置の構成を示すブロック図。
【図２】同第１の実施形態におけるモータ駆動動作を説明するためのフローチャート。
【図３】同第１の実施形態におけるモード設定を説明するためのフローチャート。
【図４】同第１の実施形態の変形例を説明するためのフローチャート。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る磁気ディスク装置の構成を示すブロック図。
【図６】同第２の実施形態におけるモータ駆動動作を説明するためのフローチャート。
【図７】同第２の実施形態の変形例を説明するためのフローチャート。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る磁気ディスク装置の構成を示すブロック図。
【図９】同第３の実施形態におけるモータ駆動動作を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１１，２１…昇圧回路（電源回路）
１２，２２…モータドライバ
１３…ＳＰＭ（スピンドルモータ）
１４…ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）
１５…ディスク
１６…ヘッド
１７…ヘッドアクチュエータ
１８，２８，３８…ＣＰＵ（コントローラ）
１９…サーボコントローラ
２９，３９…切り換えスイッチ
１２１，２２１…ＳＰＭドライバ
１２２，２２２…ＶＣＭドライバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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