(57)【要約】【課題】電力損失とＣＰＵの負荷を抑えながら、スピンドルモータの起動時または回転速度が大きく低下した場合などに、素早く定常回転速度に到達させる。【解決手段】電圧決定回路１２４は、ＳＰＭ１１の回転速度を定常回転速度に維持するのに必要な第１の電圧を、当該ＳＰＭ１１の回転状態に応じて動的に決定する。ＣＰＵ１３は、ソフトウェア制御モードにおいて、任意の第２の電圧をソフトウェア処理により決定する。電圧生成回路１２２は、ハードウェア制御モードでは、電圧決定回路１２４により決定される第１の電圧を、ＳＰＭ１１を駆動するための駆動電圧として生成し、ソフトウェア制御モードでは、ＣＰＵ１３により決定される第２の電圧を上記駆動電圧として生成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体にディスクを用いたディスク記憶装置において、
前記ディスクを回転させるスピンドルモータと、
前記スピンドルモータの回転速度を定常回転速度に維持するのに必要な、前記スピンドルモータを駆動するための第１の電圧を、前記スピンドルモータの回転状態に応じて動的に決定する電圧決定回路と、
ソフトウェア制御モードにおいて、前記スピンドルモータを駆動するための第２の電圧をソフトウェア処理により任意に決定するＣＰＵと、
前記スピンドルモータを駆動電圧により駆動する駆動回路と、
ハードウェア制御モードでは、前記電圧決定回路により動的に決定される第１の電圧を前記駆動電圧として生成し、前記ソフトウェア制御モードでは、前記ＣＰＵにより決定される第２の電圧を前記駆動電圧として生成する電圧生成回路と
を具備することを特徴とするディスク記憶装置。
【請求項２】
前記ＣＰＵは、前記スピンドルモータの起動時に、前記ソフトウェア制御モードを設定し、前記スピンドルモータが定常回転速度に到達した際には、前記ソフトウェア制御モードから前記ハードウェア制御モードに切り替えることを特徴とする請求項１記載のディスク記憶装置。
【請求項３】
前記ＣＰＵは、前記ハードウェア制御モードの期間において、前記スピンドルモータの回転速度が低下した割合または低下量がしきい値を超えた場合、或いはショックセンサ等により外部からの衝撃を検知した場合に、前記ハードウェア制御モードから前記ソフトウェア制御モードに切り替えることを特徴とする請求項２記載のディスク記憶装置。
【請求項４】
前記スピンドルモータの端子電圧を検出する端子電圧検出器を更に具備し、
前記電圧決定回路は、前記端子電圧検出器によって検出される端子電圧の値に応じて前記第１の電圧を決定することを特徴とする請求項１記載のディスク記憶装置。
【請求項５】
前記電圧決定回路は、前記端子電圧検出器によって検出される端子電圧の値と予め定められたマージンとを加算する演算器を含み、当該演算器の加算結果を前記第１の電圧の値とすることを特徴とする請求項４記載のディスク記憶装置。
【請求項６】
前記電圧決定回路は、前記駆動回路により前記スピンドルモータを駆動するのに用いられる駆動電圧の値と前記端子電圧検出器によって検出される端子電圧の値との差分を算出する演算器を含み、当該演算器の算出結果に応じて前記第１の電圧を決定することを特徴とする請求項４記載のディスク記憶装置。
【請求項７】
前記電圧決定回路により決定される前記第１の電圧の値を指定する第１のデータ及び前記ＣＰＵにより決定される前記第２の電圧の値を指定する第２のデータのいずれか一方を、前記ＣＰＵにより設定されているモードが前記ハードウェア制御モード及び前記ソフトウェア制御モードのいずれであるかに応じて選択するマルチプレクサを更に具備し、
前記電圧生成回路は、前記マルチプレクサにより選択されるデータの示す値の駆動電圧を生成することを特徴とする請求項１記載のディスク記憶装置。
【請求項８】
記録媒体にディスクを用いたディスク記憶装置において、前記ディスクを回転させるスピンドルモータを駆動する駆動回路へ加える電圧を制御するスピンドルモータの駆動電圧制御方法であって、
前記スピンドルモータの回転速度を定常回転速度に維持するのに必要な、前記スピンドルモータを駆動するための第１の電圧を、前記スピンドルモータの回転状態に応じてハードウェア処理により動的に決定するステップと、
ソフトウェア制御モードにおいて、前記スピンドルモータを駆動するための第２の電圧をソフトウェア処理により任意に決定するステップと、
ハードウェア制御モードでは、前記ハードウェア処理により動的に決定される第１の電圧を前記駆動電圧として生成するステップと、
前記ソフトウェア制御モードでは、前記ソフトウェア処理により決定される第２の電圧を前記駆動電圧として生成するステップと
を具備することを特徴とするスピンドルモータの駆動電圧制御方法。
【請求項９】
前記スピンドルモータの起動時に、前記ソフトウェア制御モードを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際に、前記ソフトウェア制御モードから前記ハードウェア制御モードに切り替えるステップと
を更に具備することを特徴とする請求項８記載のスピンドルモータの駆動電圧制御方法。
【請求項１０】
前記ハードウェア制御モードの期間において、前記スピンドルモータの回転速度が低下した割合または低下量がしきい値を超えた場合、或いはショックセンサ等により外部からの衝撃を検知した場合に前記ハードウェア制御モードから前記ソフトウェア制御モードに切り替えるステップを更に具備することを特徴とする請求項９記載のスピンドルモータの駆動電圧制御方法。
【請求項１１】
前記第１の電圧が前記スピンドルモータの端子電圧の値に応じて決定されることを特徴とする請求項８記載のスピンドルモータの駆動電圧制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体にディスクを用いたディスク記憶装置に係り、特にディスクを回転させるスピンドルモータを駆動するための駆動電圧を制御するのに好適な、ディスク記憶装置及び同装置におけるスピンドルモータの駆動電圧制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、記録媒体にディスクを用いたディスク記憶装置では、当該ディスクを高速回転させるのにスピンドルモータと呼ばれるモータが用いられている。スピンドルモータはブラシレス直流モータである。
【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Ｖは、次式
Ｖ＝ＶＢ＋Ｉ×Ｒ                    ……（１）
により表される。
【０００４】
ここで、ＶＢ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と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（駆動回路に加わる電圧）は、これらの変動分を考慮して、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、近年ディスク記憶装置（例えば磁気ディスク装置）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。
【０００６】
そこで、このモータドライバでの電力損失を減らすモータ駆動回路が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載されたモータ駆動回路では、電圧を可変することが可能な電源回路により、モータのコイルに流れる電流の増減に応じてモータの駆動電圧（電源電圧）が制御される。この制御により、モータの端子電圧（コイル端子電圧）と駆動電圧との差が最小になるようにすることで、モータドライバでの損失が低減される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−２０８０９１号公報（第３頁右下欄第４行乃至第６行、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように従来技術においては、モータのコイルに流れる電流に応じ、モータ端子電圧と駆動電圧との差が最小になるように、当該駆動電圧がハードウェア回路により制御される。これによりモータドライバでの電力損失が低減される。
【０００９】
しかし、このような従来の駆動電圧制御技術は、モータの異常やモータの負荷の大きな変動に伴うモータ端子電圧の大きな変動に対し速やかに追従できないという問題がある。つまり、スピンドルモータの駆動電圧制御をハードウェアで実現しようとすると、モータの回転速度が大きく低下した場合に、元の定常回転速度に到達するまでの時間が長くなる可能性がある。また、スピンドルモータの起動時には、モータ端子（コイル端子）には電圧は発生しない。このため、スピンドルモータの駆動電圧制御をハードウェアで実現しようとすると、スピンドルモータの起動直後は大きな電流を流すことができず、定常回転速度に到達するまでの時間が長くなる可能性がある。
【００１０】
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、ハードウェアによるスピンドルモータの駆動電圧制御とソフトウェアによるスピンドルモータの駆動電圧制御とを切り替えることにより、電力損失とＣＰＵの負荷を極力抑えながら、スピンドルモータの起動時、或いは当該スピンドルモータの回転速度が大きく低下した場合に、当該スピンドルモータを素早く定常回転速度に到達させることができるディスク記憶装置及びスピンドルモータの駆動電圧制御方法を提供することにある。
【００１１】
【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、記録媒体にディスクを用いたディスク記憶装置が提供される。このディスク記憶装置は、上記ディスクを回転させるスピンドルモータと、このスピンドルモータの回転速度を定常回転速度に維持するのに必要な、当該スピンドルモータを駆動するための第１の電圧を、当該スピンドルモータの回転状態に応じて動的に決定する電圧決定回路と、ソフトウェア制御モードにおいて、当該スピンドルモータを駆動するための第２の電圧をソフトウェア処理により任意に決定するＣＰＵと、上記スピンドルモータを駆動電圧により駆動する駆動回路と、ハードウェア制御モードでは、上記電圧決定回路により動的に決定される第１の電圧を上記駆動電圧として生成し、上記ソフトウェア制御モードでは、上記ＣＰＵにより決定される第２の電圧を上記駆動電圧として生成する電圧生成回路とから構成される。
【００１２】
このような構成において、電圧決定回路（ハードウェア）は、スピンドルモータを駆動するための駆動回路に印加される駆動電圧の値として、当該スピンドルモータの回転速度を定常回転速度に維持するのに必要な第１の電圧の値を、当該スピンドルモータの回転状態に応じて動的に決定する。
【００１３】
ハードウェア制御モードでは、電圧決定回路によりスピンドルモータの回転状態に応じて動的に決定される第１の電圧値の駆動電圧が生成されて、当該駆動電圧によりスピンドルモータが駆動される。これによりスピンドルモータの回転速度は、最小の電力損失で、定常回転速度に維持される。このように、上記の構成においては、ハードウェア制御モードの期間、当該スピンドルモータの駆動電圧制御がハードウェアで実現される。このため、ＣＰＵの負荷が低減される。
【００１４】
これに対し、ソフトウェア制御モードでは、第２の電圧の値がＣＰＵの処理、即ちソフトウェア処理により任意に決定される。そしてソフトウェア制御モードでは、このソフトウェア処理により決定された第２の電圧値の駆動電圧が生成されて、当該駆動電圧によりスピンドルモータが駆動される。この第２の電圧値の駆動電圧はソフトウェア処理により第１の電圧より高電圧に設定可能であり、これによりスピンドルモータを定常回転速度まで素早く加速することが可能となる。このように、上記の構成においては、ソフトウェア制御モードが設定されると、スピンドルモータの駆動電圧制御がソフトウェアで実現されるため、定常回転速度まで加速するのに要する時間が長くなるといった、ハードウェア制御により生じる問題を解決できる。
【００１５】
ここで、スピンドルモータの起動時に、ソフトウェア制御モードを設定し、スピンドルモータが定常回転速度に到達した際には、ソフトウェア制御モードからハードウェア制御モードに切り替える構成とするとよい。このようにすると、スピンドルモータの起動時に、ソフトウェア処理による駆動電圧制御が行われることから、スピンドルモータを素早く定常回転速度に到達させることが可能となる。また、スピンドルモータが定常回転速度に到達すると、ハードウェアによる駆動電圧制御が行われることから、ＣＰＵの負荷の増加を抑えながら、定常回転時における電力損失の増加を抑えることが可能となる。
【００１６】
また、ハードウェア制御モードの期間において、ショックセンサ等により外部からの衝撃を検知した場合やスピンドルモータの回転速度が低下した割合（低下率）または低下量がしきい値を超えた場合に、ハードウェア制御モードからソフトウェア制御モードに戻す構成とするとよい。このようにすると、スピンドルモータの回転速度が大きく低下した場合には、再び、ソフトウェア処理による駆動電圧制御が行われることから、スピンドルモータを素早く定常回転速度に戻すことが可能となる。
【００１７】
なお、上記ディスク記憶装置に係る本発明は、スピンドルモータの駆動電圧制御方法に係る発明としても成立する。
【００１８】
【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。
【００１９】
図１は本発明の一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。図１の磁気ディスク装置（以下、ＨＤＤと称する）は、スピンドルモータ（以下、ＳＰＭと称する）１１と、ＳＰＭドライバ１２と、ＣＰＵ１３とを含んでいる。
【００２０】
ＳＰＭ１１は、記録媒体としての磁気ディスク（図示せず）を高速回転させる。ＳＰＭ１１は、例えば、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相の１２極モータである。ＳＰＭドライバ１２は、ＳＰＭ１１を駆動する。ＳＰＭドライバ１２は、例えば５Ｖの電源電圧ＶＣＣによって動作する。この電源電圧ＶＣＣは、例えば、ホスト（図示せず）から供給される。ホストは、図１のＨＤＤを利用する電子機器である。ここでは、ホストは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）であるものとする。つまり、本実施形態において、図１のＨＤＤは、ＰＣの外部記憶装置として用いられるものとする。
【００２１】
ＣＰＵ１３は、制御プログラム（ソフトウェア）を実行することで、ＨＤＤ内の各部を制御するコントローラである。この制御プログラムは、不揮発性メモリとしての例えばＲＯＭ（図示せず）に格納されている。
【００２２】
ＣＰＵ１３は、後述する駆動回路１２１にかかる電圧（モータ駆動電圧）ＶＭを制御するための、ＨＤＤのモードとして、ハードウェア制御モード及びソフトウェア制御モードのいずれか一方を設定する。
【００２３】
ハードウェア制御モードとは、ＳＰＭドライバ１２にて自動でモータ駆動電圧ＶＭを制御するモードである。このハードウェア制御モードでは、モータ駆動電圧ＶＭは、ＳＰＭ１１を定常回転速度で回転させるのに必要な最低の電圧（第１の電圧）ＶＭＩＮに、ＳＰＭドライバ１２により自動調整される。この電圧ＶＭＩＮは、後述するＳＰＭ端子電圧ＶＳＰＭに応じて可変設定される。
【００２４】
一方、ソフトウェア制御モードとは、モータ駆動電圧ＶＭを、ＣＰＵ１３が指定した電圧（第２の電圧）ＶＨに制御するモードである。本実施形態では、電圧ＶＨは電源電圧ＶＣＣ及び電圧ＶＭＩＮよりも高電圧である。そこで、電圧ＶＨを高電圧ＶＨと呼ぶこともある。ソフトウェア制御モードは、ＳＰＭ１１の起動時と、当該ＳＰＭ１１の回転速度が定常回転速度から大きく（急激に）低下した場合などに設定される。
【００２５】
ＳＰＭドライバ１２は、駆動回路１２１と、電圧生成回路１２２と、端子電圧検出器１２３と、電圧決定回路１２４と、マージンレジスタ１２５と、マルチプレクサ１２６と、回転パルス生成器１２７とから構成される。
【００２６】
駆動回路１２１は、電圧生成回路１２２により生成される電圧（モータ駆動電圧）ＶＭを受けて、定常回転速度を維持するための電流をＳＰＭ１１のＵ、Ｖ、Ｗの各相間に供給する。
【００２７】
電圧生成回路１２２は、電圧を可変可能な電源回路である。電圧生成回路１２２は、電源電圧ＶＣＣからデータＤの指定する値の電圧を生成する。電圧生成回路１２２により生成された電圧はモータ駆動電圧ＶＭとして駆動回路１２１に供給される。データＤは、ＣＰＵ１３または電圧決定回路１２４からマルチプレクサ１２６を介して与えられる。
【００２８】
端子電圧検出器１２３は、ＳＰＭ１１のＵ、Ｖ、Ｗのグランドに対するそれぞれの電圧、つまりＳＰＭ１１の端子（コイル端子）間の電圧（ＳＰＭ端子電圧）ＶＳＰＭを検出する。
【００２９】
電圧決定回路１２４は、端子電圧検出器１２３により検出されるＳＰＭ端子電圧ＶＳＰＭの値をもとに、電圧生成回路１２２に対して指定すべきモータ駆動電圧ＶＭの値を動的に決定する。電圧決定回路１２４は、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器（ＡＤＣ）１２４ａと、演算器１２４ｂとから構成される。Ａ／Ｄ変換器１２４ａは、端子電圧検出器１２３により検出されるＳＰＭ端子電圧ＶＳＰＭをデジタル値に変換する。演算器１２４ｂは、Ａ／Ｄ変換器１２４ａによりデジタル値に変換されたＳＰＭ端子電圧ＶＳＰＭをもとに、電圧生成回路１２２に対して指定すべきモータ駆動電圧ＶＭの値を算出する。本実施形態において、演算器１２４ｂは、ＳＰＭ端子電圧ＶＳＰＭの値と、マージンレジスタ１２５に設定されているマージンΔＶとを加算する加算器である。なお、Ａ／Ｄ変換器１２４ａが電圧決定回路１２４から独立に設けられていても構わない。
【００３０】
マージンレジスタ１２５は、上記マージンΔＶを保持するのに用いられる。このマージンΔＶは、例えばＨＤＤの起動時に、ＣＰＵ１３により設定される。
【００３１】
マルチプレクサ１２６は、２つの入力Ａ及びＢを有する２入力１出力マルチプレクサである。マルチプレクサ１２６の入力Ａには、ＣＰＵ１３により決定されるモータ駆動電圧ＶＭの値を示す第１のデータＤＡが供給される。マルチプレクサ１２６の入力Ｂには、電圧決定回路１２４により決定されるモータ駆動電圧ＶＭの値を示す第２のデータＤＢが供給される。マルチプレクサ１２６は、入力Ａ（データＤＡ）及び入力Ｂ（データＤＢ）のいずれか一方を、モード信号Ｍに応じてデータＤとして選択する。モード信号Ｍは、ソフトウェア制御モードまたはハードウェア制御モードのいずれのモードが設定されているかを示す。モード信号Ｍの状態は、ソフトウェア制御モードまたはハードウェア制御モードの設定に応じてＣＰＵ１３により切り替えられる。マルチプレクサ１２６により選択されたモータ駆動電圧値は電圧生成回路１２２に与えらる。
【００３２】
回転パルス生成器１２７は、ＳＰＭ１１の回転速度に比例した周期のパルス信号（回転パルス信号）を生成する。回転パルス生成器１２７により生成される回転パルス信号はＣＰＵ１３に供給される。
【００３３】
次に、図１のＨＤＤにおいて、ＳＰＭ１１の起動から定常回転までを制御する場合の手順について、図２及び図３のフローチャートを参照して説明する。
ＣＰＵ１３は、例えばホスト（ＰＣ）の電源がＯＮされた結果、ＳＰＭ１１を起動する必要がある場合、ＨＤＤをソフトウェア制御モードに設定する（ステップＳ１）。即ち、ＣＰＵ１３は、モード信号Ｍをソフトウェア制御モードを示す状態、例えば低レベルに設定する。ＣＰＵ１３は、ソフトウェア制御モードにおいて、予め定められた高電圧ＶＨを指定するデータＤＡをマルチプレクサ１２６の入力Ａに供給する（ステップＳ２）。つまりＣＰＵ１３は、ＳＰＭドライバ１２内の駆動回路１２１がＳＰＭ１１を駆動するのに必要なモータ駆動電圧ＶＭとして、高電圧ＶＨを指定する。
【００３４】
マルチプレクサ１２６は、モード信号Ｍがソフトウェア制御モードを示す低レベルの期間、ＣＰＵ１３から当該マルチプレクサ１２６の入力Ａに供給されるデータＤＡをデータＤとして選択する。このデータＤ（＝ＤＡ）は電圧生成回路１２２に与えられる。
【００３５】
電圧生成回路１２２は、マルチプレクサ１２６から与えられるデータＤに応じ、電源電圧ＶＣＣから当該データＤの指定する値の電圧を生成する。この例のようにソフトウェア制御モードの場合、データＤは、高電圧ＶＨを指定するデータＤＡである。この場合、電圧ＶＨは、ＳＰＭ１１の起動時、或いはＳＰＭ１１の回転速度が定常回転速度から大きく低下した場合に、当該ＳＰＭ１１を素早く定常回転速度に到達させるのに十分なレベルの電圧である。電圧生成回路１２２は、データＤ＝ＤＡに応じ、電源電圧ＶＣＣを昇圧してＣＰＵ１３の指定する高電圧ＶＨを生成する。
【００３６】
電圧生成回路１２２によって生成された高電圧ＶＨは、モータ駆動電圧ＶＭとして駆動回路１２１に供給される（ステップＳ３）。駆動回路１２１は、ソフトウェア制御モードの期間、高電圧ＶＨに昇圧されたモータ駆動電圧ＶＭによって、ＳＰＭ１１を定常回転速度まで加速する。
【００３７】
このように本実施形態においては、ＳＰＭ１１の起動時には、当該ＳＰＭ１１がＳＰＭ端子電圧ＶＳＰＭに無関係に、高電圧ＶＨで駆動される。これにより、端子電圧ＶＳＰＭに基づいて決定される電圧によりＳＰＭ１１を駆動するのと異なり、ＳＰＭ１１を素早く定常回転速度に到達させることができる。
【００３８】
ＣＰＵ１３は、ＨＤＤをソフトウェア制御モードに設定すると、ＳＰＭドライバ１２内の回転パルス生成器１２７から出力される回転パルス信号の周期から、ＳＰＭ１１の現在の回転速度を検出（算出）する（ステップＳ４）。そしてＣＰＵ１３は、検出された回転速度からＳＰＭ１１が定常回転速度に到達したか否かを判定する（ステップＳ５）。ＣＰＵ１３は、このステップＳ４及びＳ５を、ＳＰＭ１１が定常回転速度に到達したと判定できるまで、一定時間間隔で繰り返す。
【００３９】
やがて、ＳＰＭ１１が定常回転速度に到達したと判定できた場合、ＣＰＵ１３はＳＰＭ１１の起動が完了したものと判断する。この場合、ＣＰＵ１３は、ＳＰＭドライバ１２での電力損失を低減するために、ＨＤＤのモードを、ソフトウェア制御モードからハードウェア制御モードに切り替える（ステップＳ６）。即ち、ＣＰＵ１３は、モード信号Ｍをハードウェア制御モードを示す状態、例えば高レベルに設定する。
【００４０】
ＳＰＭドライバ１２内の端子電圧検出器１２３は、動作状態において、ＳＰＭ１１の端子電圧（ＳＰＭ端子電圧）ＶＳＰＭをある間隔で検出している（ステップＳ７）。この端子電圧検出器１２３により検出されるＳＰＭ端子電圧ＶＳＰＭは、電圧決定回路１２４内のＡ／Ｄ変換器１２４ａによりデジタル値に変換される。電圧決定回路１２４内の演算器１２４ｂは、Ａ／Ｄ変換器１２４ａによるＡ／Ｄ変換後のＳＰＭ端子電圧ＶＳＰＭの値をもとに、モータ駆動電圧ＶＭを算出する（ステップＳ８）。ここでは、モータ駆動電圧ＶＭとして、ＳＰＭ１３を定常回転速度で駆動するのに必要な最低のモータ駆動電圧ＶＭＩＮが算出（決定）される。このモータ駆動電圧ＶＭ＝ＶＭＩＮの算出では、当該電圧ＶＭ＝ＶＭＩＮに若干の余裕を持たせるために、マージンレジスタ１２５に設定されているマージンΔＶが使用される。具体的には、電圧ＶＭ＝ＶＭＩＮは、次式
ＶＭ＝ＶＭＩＮ＝ＶＳＰＭ＋ΔＶ              ……（２）
に従い、演算器１２４ｂの加算動作により算出される。この演算器１２４ｂによる加算動作は、例えばＨＤＤのモードに無関係に定常的に行われる。明らかなように、演算器１２４ｂでの加算動作により算出される電圧ＶＭ＝ＶＭＩＮは、ＳＰＭ端子電圧ＶＳＰＭの変動に応じて変動する。
【００４１】
なお、ＳＰＭ端子電圧ＶＳＰＭを検出する代わりに、ＳＰＭ１３のコイルを流れる電流（ＳＰＭ電流）ＩＳＰＭを検出してもよい。この場合、
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の演算により、モータ駆動電圧ＶＭ＝ＶＭＩＮを決定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のばらつきと逆起電圧ＶＢのばらつきの影響を受けるため、ＳＰＭ端子電圧ＶＳＰＭを用いて上記（２）式により電圧ＶＭ＝ＶＭＩＮを算出する場合に比べて、精度の点で劣る。
【００４２】
また、前記特許文献１に記載の技術と同様に、現在のモータ駆動電圧ＶＭとＳＰＭ端子電圧ＶＳＰＭとの差分に応じ、当該差分が常に最小となるように、新たなモータ駆動電圧ＶＭ＝ＶＭＩＮを決定してもよい。この場合、電圧決定回路１２４内の演算器１２４ｂに、現在のモータ駆動電圧ＶＭの値とＳＰＭ端子電圧ＶＳＰＭの値との差分を算出する減算動作を行わせればよい。
【００４３】
電圧決定回路１２４は、演算器１２４ｂにより算出（決定）されたモータ駆動電圧ＶＭ＝ＶＭＩＮの値を示すデータＤＢを、マルチプレクサ１２６の入力Ｂに供給する（ステップＳ８）。つまり電圧決定回路１２４は、モータ駆動電圧ＶＭとして、ＶＭ＝ＶＭＩＮ＝ＶＳＰＭ＋ΔＶを指定する。マルチプレクサ１２６は、モード信号Ｍがハードウェア制御モードを示す高レベルの期間、電圧決定回路１２４から当該マルチプレクサ１２６の入力Ｂに供給されるデータＤＢをデータＤとして選択する。このデータＤ（＝ＤＢ）は電圧生成回路１２２に与えられる。
【００４４】
電圧生成回路１２２は、マルチプレクサ１２６から与えられるデータＤに応じ、電源電圧ＶＣＣから当該データＤの指定する値の電圧を生成する。この例のようにハードウェア制御モードの場合、データＤは、ＳＰＭ１３を定常回転速度で駆動するのに必要な最低のモータ駆動電圧ＶＭ＝ＶＭＩＮ＝ＶＳＰＭ＋ΔＶを指定するデータＤＢである。この場合、電圧生成回路１２２は、出力電圧であるモータ駆動電圧ＶＭが、電圧決定回路１２４の指定する最低電圧ＶＭＩＮ＝ＶＳＰＭ＋ΔＶとなるように自動調整する。
【００４５】
電圧生成回路１２２によって最低電圧ＶＭＩＮ＝ＶＳＰＭ＋ΔＶに調整されたモータ駆動電圧ＶＭは駆動回路１２１に供給される。駆動回路１２１は、ハードウェア制御モードの期間、上記電圧ＶＭＩＮ＝ＶＳＰＭ＋ΔＶに自動調整されたモータ駆動電圧ＶＭによって、ＳＰＭ１１を駆動する（ステップＳ９）。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ＶＭＩＮ＝ＶＳＰＭ＋ΔＶで駆動される。この結果、ＳＰＭドライバ１２での電力損失を最低限に抑えられる。
【００４６】
ＣＰＵ１３は、ハードウェア制御モードの期間も、回転パルス生成器１２７から出力される回転パルス信号の周期からＳＰＭ１１の現在の回転速度を常時検出（算出）する（ステップＳ１０）。
【００４７】
ＣＰＵ１３は、ＳＰＭ１１の現在の回転速度と目標とする回転速度（例えば定常回転速度）を比較する（ステップＳ１１）。そして、ＳＰＭ１１の回転速度が目標とする回転速度に対して例えば１０％以上低下した場合、ＣＰＵ１３は、ＳＰＭ１１を素早く定常回転速度に戻すために、ＨＤＤのモードを、ハードウェア制御モードからソフトウェア制御モードに切り替える（ステップＳ１２）。即ちＣＰＵ１３は、ＨＤＤのモードを、ＳＰＭ１１の起動時のモードであるソフトウェア制御モードに戻す。なお、ＳＰＭ１１の回転速度の目標回転速度に対する低下量がしきい値以上である場合に、ソフトウェア制御モードに切り替えるようにしてもよい、また、上記ステップＳ１１に代えて、ＳＰＭ１１の現在の回転速度と前回の検出時の回転速度とをもとに、前回検出時点から今回検出時点までの間にＳＰＭ１１の回転速度が低下した割合（低下率）をしきい値（例えば１０％）と比較するステップを適用してもよい。このようにすると、ＳＰＭ１１の回転速度の急激な低下を検出できる。
【００４８】
ＣＰＵ１３は、ソフトウェア制御モードにおいて、高電圧ＶＨを指定するデータＤＡをマルチプレクサ１２６の入力Ａに供給する（ステップＳ２）。マルチプレクサ１２６は、ソフトウェア制御モードの期間、ＣＰＵ１３から当該マルチプレクサ１２６の入力Ａに供給されるデータＤＡをデータＤとして電圧生成回路１２２に出力する。
【００４９】
電圧生成回路１２２は、駆動回路１２１に出力するモータ駆動電圧ＶＭを、ＳＰＭ端子電圧ＶＳＰＭに無関係に、データＤ（＝ＤＡ）の指定する高電圧ＶＨに上昇させる（ステップＳ３）。これにより駆動回路１２１は、ＳＰＭ１１の起動時のソフトウェア制御モードの場合と同様に、高電圧ＶＨに昇圧されたモータ駆動電圧ＶＭによって、ＳＰＭ１１を駆動する。
【００５０】
ところで、近年のＨＤＤでは、ＳＰＭ１１の回転速度が高速になる傾向がある。ＳＰＭ１１の回転速度が高速になると、当該ＳＰＭ１１の起動時間及び効率の点で、より高いモータ駆動電圧ＶＭが必要となる。もし、ホストから供給される電源電圧ＶＣＣより高いモータ駆動電圧ＶＭを必要とする場合、当該電源電圧ＶＣＣを昇圧する必要がある。そこで本実施形態では、電源電圧ＶＣＣを昇圧可能な電圧生成回路１２２を用いることで、電源電圧ＶＣＣより高いモータ駆動電圧ＶＭを実現している。
【００５１】
このような電圧生成回路１２２を用いた場合、当該電圧生成回路１２２を、ＳＰＭ端子電圧ＶＳＰＭに応じてハードウェア（電圧決定回路１２４）により制御するならば、ＳＰＭドライバ１２での電力損失を低減できる。しかし、モータ駆動電圧ＶＭを、ＳＰＭ端子電圧ＶＳＰＭに応じてハードウェア（電圧決定回路１２４）により制御すると、当該ＳＰＭ１１の起動、或いは当該ＳＰＭ１１の回転速度の大きな低減に、速やかに対応できない可能性がある。そこで、そのような場合にモータ駆動電圧ＶＭの制御を、ＣＰＵ１３によりソフトウェア的に行うことが考えられる。しかし、全ての制御をソフトウェアにより行おうとすると、そのためには、ＣＰＵ１３は定期的にＳＰＭ１１の端子電圧を検出しなければならず、当該ＣＰＵ１３の負担が増加する。
【００５２】
これに対して本実施形態では、ＳＰＭ１１の起動時と、ＳＰＭ１１の回転速度が大きく低下した場合だけ、ＨＤＤがソフトウェア制御モードに設定され、モータ駆動電圧ＶＭの制御が、ＣＰＵ１３によりソフトウェア的に行われる。具体的には、ソフトウェア制御モードでは、ＣＰＵ１３（ソフトウェア）により、モータ駆動電圧ＶＭとして、一定の電圧ＶＨがＳＰＭ端子電圧ＶＳＰＭ（ＳＰＭ１１の回転状態）に無関係に指定される。この指定に応じ、電圧生成回路１２２から駆動回路１２１に供給されるモータ駆動電圧ＶＭが高電圧ＶＨに上昇される。これにより、ＳＰＭ１１は、ハードウェア制御モードとは異なって、大電流で起動される。よって、ＳＰＭ１１を素早く起動できる。
【００５３】
しかも本実施形態では、ＳＰＭ１１が定常回転速度に到達すると、或いは定常回転速度に戻ると、ソフトウェア制御モードからハードウェア制御モードに切り替えられる。このハードウェア制御モードでは、モータ駆動電圧ＶＭが、ハードウェア（電圧決定回路１２４）により制御される。明らかなように、ＳＰＭ１１がＳＰＭドライバ１２により駆動されている期間の殆どはハードウェア制御モードの期間である。つまり、ソフトウェア制御モードの期間はごく僅かである。したがって、ＣＰＵ１３の負担が増加するのを最小限に抑えることができる。同様の理由により、ソフトウェア制御モードにおいて、モータ駆動電圧ＶＭが、ＳＰＭ端子電圧に無関係の電圧（電圧ＶＨ）に設定されても、ＳＰＭドライバ１２での電力損失は僅かで済む。
【００５４】
上記実施形態では、ＳＰＭ１１の起動時と、ＳＰＭ１１の回転速度が大きく低下した場合だけ、ＨＤＤがソフトウェア制御モードに設定される。ＳＰＭ１１の回転速度は、外部からＨＤＤに衝撃が加わった場合にも大きく低下する可能性がある。しかし、衝撃が加わってからＳＰＭ１１の回転速度が低下するまでに時間遅れがある。そこで、ショックセンサ等の衝撃検知手段により外部からＨＤＤに加わる衝撃を検知し、一定のレベル（閾値）を超える衝撃を検知した場合には、ＳＰＭ１１の回転速度が大きく低下するものとして、ＨＤＤをソフトウェア制御モードに設定するとよい。このようにすると、ＳＰＭ１１の回転速度の低下の要因が外部からの衝撃にある場合、上記実施形態のようにＳＰＭ１１の回転速度自体を検出してソフトウェア制御モードへの切り替えを決定するのに比べて、より高速な対応が可能となる。
【００５５】
また、上記実施形態では、電圧生成回路１２２は、ソフトウェア制御モードにおいて電源電圧ＶＣＣを昇圧することで電圧ＶＨを生成している。しかし、電源電圧ＶＣＣとして、ＳＰＭ１１を速やかに且つ確実に起動するのに十分な電圧レベルの電源電圧が利用できる場合には、電圧生成回路１２２は当該ＶＣＣを降圧することで電圧ＶＨを生成すればよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、電圧生成回路１２２はＳＰＭドライバ１２に内蔵されている。しかし、電圧生成回路１２２がＳＰＭドライバ１２から独立に設けられていても構わない。
【００５７】
また、上記実施形態では、本発明を、磁気ディスクを回転させるＳＰＭを備えたＨＤＤ（磁気ディスク装置）に適用した。しかし本発明は、他の種類のディスク、例えば光磁気ディスクを回転させるＳＰＭを備えた光磁気ディスク装置、或いは光ディスクを回転させるＳＰＭを備えた光ディスク装置などの、ディスク記憶装置全般に適用することができる。
【００５８】
なお、本発明は、上記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。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ハードウェア制御モードでは、スピンドルモータの駆動電圧制御がハードウェアで実現される。ここでは、スピンドルモータの回転速度を定常回転速度に維持するのに必要な、当該スピンドルモータを駆動するための第１の電圧が、当該スピンドルモータの回転状態に応じて決定される。これにより、スピンドルモータの回転速度を、ＣＰＵの負荷の増加及び電力損失の増加を招くことなく、定常回転速度に維持することができる。
【００６０】
また本発明によれば、ソフトウェア制御モードでは、スピンドルモータの駆動電圧制御がソフトウェアで実現されるため、スピンドルモータの起動時、或いは当該スピンドルモータの回転速度が大きく低下した場合において、当該スピンドルモータを定常回転速度まで素早く加速できる。
【００６１】
以上により、本発明によれば、電力損失とＣＰＵの負荷を極力抑えながら、スピンドルモータの起動時、或いは当該スピンドルモータの回転速度が大きく低下した場合などに、当該スピンドルモータを素早く定常回転速度に到達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一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】同実施形態において、ＳＰＭ１１の起動から定常回転までを制御する場合の手順を説明するためのフローチャートの一部を示す図。
【図３】同実施形態において、ＳＰＭ１１の起動から定常回転までを制御する場合の手順を説明するためのフローチャートの残りを示す図。
【符号の説明】
１１…スピンドルモータ（ＳＰＭ）
１２…ＳＰＭドライバ（モータドライバ）
１３…ＣＰＵ
１２１…駆動回路
１２２…電圧生成回路
１２３…端子電圧検出器
１２４…電圧決定回路
１２４ａ…Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）
１２４ｂ…演算器
１２５…マージンレジスタ
１２６…マルチプレクサ
１２７…回転パルス生成器
【図１】
2004152441.tif 000004
【図２】
2004152441.tif 000005
【図３】
2004152441.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成16年1月28日(2004.1.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体にディスクを用いたディスク記憶装置において、
前記ディスクを回転させるスピンドルモータと、
印加された駆動電圧に応じて前記スピンドルモータに電流を供給することにより当該モータを駆動する駆動回路と、
前記駆動回路が前記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第１の電圧を当該モータの回転状態に応じて決定して、当該第１の電圧を指定する第１のデータを出力する電圧決定回路と、
ソフトウェア制御モードにおいて、前記駆動回路が前記スピンドルモータを駆動するための、前記第１の電圧より高電圧の、予め定められた第２の電圧を指定する第２のデータをソフトウェア処理により出力するＣＰＵであって、前記スピンドルモータの起動時には、前記ソフトウェア制御モードを設定し、前記スピンドルモータが定常回転速度に到達した際には、前記ソフトウェア制御モードからハードウェア制御モードに切り替えるＣＰＵと、
前記ハードウェア制御モードでは、前記電圧決定回路から前記スピンドルモータの回転状態に応じて出力される前記第１のデータの指定する前記第１の電圧を生成して、当該第１の電圧を前記駆動電圧として前記駆動回路に印加し、前記ソフトウェア制御モードでは、前記ＣＰＵから出力される前記第２のデータの指定する前記第２の電圧を生成して、当該第２の電圧を前記駆動電圧として前記駆動回路に印加する電圧生成回路と
を具備することを特徴とするディスク記憶装置。
【請求項２】
前記ＣＰＵは、前記ハードウェア制御モードの期間において、前記スピンドルモータの回転速度が低下した割合または低下量がしきい値を超えた場合、或いは衝撃検知手段により一定レベルを超える外部からの衝撃が検知された場合に、前記ハードウェア制御モードから前記ソフトウェア制御モードに切り替えることを特徴とする請求項１記載のディスク記憶装置。
【請求項３】
記録媒体にディスクを用い、前記ディスクを回転させるスピンドルモータと、印加された駆動電圧に応じて前記スピンドルモータに電流を供給することにより当該モータを駆動する駆動回路とを備えたディスク記憶装置において、前記駆動回路に印加される駆動電圧を制御するスピンドルモータの駆動電圧制御方法であって、
前記駆動回路が前記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第１の電圧を、前記スピンドルモータの回転状態に応じてハードウェア回路により決定して、当該第１の電圧を指定する第１のデータを前記ハードウェア回路から出力するステップと、
ソフトウェア制御モードにおいて、前記駆動回路が前記スピンドルモータを駆動するための、前記第１の電圧より高電圧の、予め定められた第２の電圧を指定する第２のデータを、ＣＰＵのソフトウェア処理により出力するステップと、
ハードウェア制御モードにおいて、前記第１のデータの指定する前記第１の電圧を生成して、当該第１の電圧を前記駆動電圧として前記駆動回路に印加するステップと、
前記ソフトウェア制御モードにおいて、前記第２のデータの指定する前記第２の電圧を生成して、当該第２の電圧を前記駆動電圧として前記駆動回路に印加するステップと、
前記スピンドルモータの起動時に、前記ソフトウェア制御モードを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際に、前記ソフトウェア制御モードから前記ハードウェア制御モードに切り替えるステップと
を具備することを特徴とするスピンドルモータの駆動電圧制御方法。
【請求項４】
前記ハードウェア制御モードの期間において、前記スピンドルモータの回転速度が低下した割合または低下量がしきい値を超えた場合、或いは衝撃検知手段により一定レベルを超える外部からの衝撃が検知された場合に、前記ハードウェア制御モードから前記ソフトウェア制御モードに切り替えるステップを更に具備することを特徴とする請求項３記載のスピンドルモータの駆動電圧制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【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、記録媒体にディスクを用いたディスク記憶装置が提供される。このディスク記憶装置は、上記ディスクを回転させるスピンドルモータと、印加された駆動電圧に応じて上記スピンドルモータに電流を供給することにより当該モータを駆動する駆動回路と、この駆動回路が上記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第１の電圧を当該モータの回転状態に応じて決定して、当該第１の電圧を指定する第１のデータを出力する電圧決定回路と、ソフトウェア制御モードにおいて、上記駆動回路が上記スピンドルモータを駆動するための、上記第１の電圧より高電圧の、予め定められた第２の電圧を指定する第２のデータをソフトウェア処理により出力するＣＰＵであって、上記スピンドルモータの起動時には、上記ソフトウェア制御モードを設定し、上記スピンドルモータが定常回転速度に到達した際には、上記ソフトウェア制御モードからハードウェア制御モードに切り替えるＣＰＵと、上記ハードウェア制御モードでは、上記電圧決定回路から上記スピンドルモータの回転状態に応じて出力される上記第１のデータの指定する第１の電圧を生成して、当該第１の電圧を上記駆動電圧として上記駆動回路に印加し、上記ソフトウェア制御モードでは、上記ＣＰＵから出力される上記第２のデータの指定する第２の電圧を生成して、当該第２の電圧を上記駆動電圧として上記駆動回路に印加する電圧生成回路とから構成される。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
ハードウェア制御モードでは、電圧決定回路によりスピンドルモータの回転状態に応じて決定される第１の電圧が生成されて、駆動電圧として駆動回路に印加される。駆動回路は、この駆動電圧に応じてスピンドルモータに電流を供給することにより当該モータを駆動する。これによりスピンドルモータの回転速度は、最小の電力損失で、定常回転速度に維持される。このように、上記の構成においては、ハードウェア制御モードの期間、当該スピンドルモータの駆動電圧制御がハードウェア回路で実現される。このため、ＣＰＵの負荷が低減される。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
これに対し、ソフトウェア制御モードでは、予め定められた第２の電圧がＣＰＵの処理、即ちソフトウェア処理により決定される。そしてソフトウェア制御モードでは、このソフトウェア処理により決定された第２の電圧が生成されて、駆動電圧として駆動回路に印加される。駆動回路は、この駆動電圧に応じてスピンドルモータに電流を供給することにより当該モータを駆動する。この第２の電圧は上記第１の電圧より高電圧に設定されており、これによりスピンドルモータを定常回転速度まで素早く加速することが可能となる。このように、上記の構成においては、ソフトウェア制御モードが設定されると、スピンドルモータの駆動電圧制御がソフトウェアで実現されるため、定常回転速度まで加速するのに要する時間が長くなるといった、ハードウェア制御により生じる問題を解決できる。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】削除
【補正の内容】