(57)【要約】【課題】磁気ディスク装置では電池駆動の製品適用のため低消費電力が必要である。特に非記録再生時の電力は不要であるが、停止させると復帰時に大電力と長い時間が必要となった。【解決手段】ディスク１０１の回転数を減少させる低回転モードを設け、低回転モードは慣性駆動とオープンループによる加速によって行う。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを記録するディスクと、該ディスクを回転させるモータと、該モータの速度を検出し検出速度を発生する速度検出手段と、前記モータの目標速度を発生する目標速度発生手段と、目標速度と検出速度により前記モータの制御信号を発生するモータ制御手段と、前記ディスク上のデータを記録再生するヘッドと、該ヘッドを移動するアクチュエータを備えた磁気ディスク装置において、
データを記録再生していない時間帯において、前記ディスクの回転数を減少させる低回転モードを有し、該低回転モードにおいては、前記ディスクを減速させる制御信号は発生せず慣性駆動による減速を行い、検出速度が目標速度を下回った場合に前記ディスクを加速することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気ディスク装置において、使用する電力の一部もしくは全部を供給するための充電手段を装置内部もしくは接続された外部装置に備え、慣性駆動時の回生電流を前記充電手段に充電することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項３】
請求項２に記載の磁気ディスク装置において、前記ディスクを停止する際に生ずる回生電流を前記充電手段に充電することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項４】
請求項１に記載の磁気ディスク装置において、前記ヘッドは前記ディスク上に浮上しており、前記低回転モードでは、記録再生時に比べ前記ヘッドの浮上量が増加する回転数を前記目標速度とする磁気ディスク装置。
【請求項５】
請求項１に記載の磁気ディスク装置において、前記ディスクの停止時に前記ヘッドを待避させるランプ機構を有し、前記低回転モードでは、前記ヘッドを前記ランプ機構に待避させることを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置における省電力化の技術に関する。本発明は、特に省電力化が必要とされるモバイル・ウェアラブル機器に使用するのに適する。
【０００２】
【従来の技術】
可撓性のディスク媒体を使用したディスクドライブ装置において、電力消費量を低減し、データの転送の高速化を図るため、先読みメモリ・バッファを用意し、最後に要求されたデータの近傍に記録されたデータをディスク上から読み取って先読みメモリ・バッファに保管すると共に、先読みメモリ・バッファに保管されたデータが使用されるか、他のデータが要求されるまで、ディスクの回転駆動を停止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】
特開平９−１２０６１７号公報（第１頁）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ノート型パーソナルコンピュータを始めとする、電池駆動を行う装置での大容量記憶デバイスとして、磁気ディスク装置が用いられている。電池駆動をする装置およびこれに組込まれる磁気ディスク装置では、１回の充電に対する使用時間増大のため省電力化が求められる。従来知られているように、記録再生を行わない際に、ディスクの回転を停止するといった方法では、停止した状態で記録再生要求があり、起動動作を行った際に時間が掛かる、また大きな電力が消費されるといった課題がある。また磁気ディスク装置では、ディスクの回転を停止するためにはヘッドを退避位置まで退避させる必要があり、このための時間も必要になる。従って、頻繁に行うことはできなかった。
【０００４】
本発明の目的は、省電力モードの状態からの起動に掛かる時間が短く、小さな電力で行える磁気ディスク装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、記録再生要求のない時間帯に、ディスクの回転数を停止させず減少させるモードを設ける。このモードでは、ディスクを減速させる制御信号は発生せず慣性駆動による減速を行い、検出速度が目標速度を下回った場合にディスクを加速する。また、減速による回生電流を充電する充電手段を設けるとよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。
【０００７】
図１は、本発明の一実施例を示す磁気ディスク装置のブロック線図である。具体的な説明に入る前に、図１を用いて本発明の基本的な構成を示す。
【０００８】
図１の磁気ディスク装置は、データを記録するディスク１０１およびデータを記録再生するヘッド１０３より構成される。ディスク１０１はモータ１０２によって回転し、ヘッド１０３はアクチュエータ１０４によって移動する。記録再生時は、ヘッド１０３はディスク１０１上の指定位置に高精度に位置決めを行い、この為にアクチュエータ１０４で電力を消費する。同様にモータ１０２も制御される。速度検出手段１０５は、モータ１０２の発生した速度信号１１０より、検出速度１１１を生成する。制御手段１０７は、検出速度１１１および、目標速度発生手段１０６の発生する目標速度１１２より制御信号１１３を発生する。駆動電流印加手段１０８は、制御信号１１３より駆動電流１１４を生成し、モータ１０２に印加する。システム１０９は装置の使用状況などを判断し、例えばモータの停止や起動といった動作に対応した指令１１５を各手段に対して発生する。
ここで、システム１０９は低回転モードを有ししばらく記録再生動作が必要ないなどの理由から低回転モードを指定した際に、記録再生時よりも小さな目標速度１１２を発生する指令１１５を目標速度発生手段１０６に与え、モータ１０２の回転速度低下に対応した指令１１５を駆動電流印加手段１０８および速度検出手段１０５に与える。
【０００９】
本発明は、低回転モードにおいてディスク１０１およびモータ１０２を低速回転にすることによって低消費電力とでき、ディスク１０１およびモータ１０２を停止させた場合に比べ高速で記録再生の可能な状態に復帰できると共に、復帰時の消費電力を小さくできるという効果が得られる。
【００１０】
図２に、低回転モードの一実施例の速度プロファイルを示す。まず、記録再生のできる状態を通常動作とすると、通常動作においてモータ１０２は一定の回転を行う。このため、目標速度１１２は一定値であり、通常、制御手段１０７は目標速度１１２と検出速度１１１の差が零となるよう加速および減速のための制御信号１１３を発生する。低回転モードでは、減速のための制御は行わず慣性駆動２１０により減速する。検出速度１０５が低回転モード目標速度２０５以下となった場合、低回転モード内状態２１１は加速２０９状態となり、駆動電流１１４を出力して加速動作を行う。この加速２０９は、クローズドループによる通常の速度制御を行ってもよいが、一定時間一定の加速時駆動電流２０６を印加するといったオープンループによる加速動作で十分である。
図３に、モータ１０２がよく用いられる３相ブラシレス直流モータであった場合の駆動電流印加手段１０８および速度検出手段１０５の一実施例のブロック線図を示す。３相ブラシレスモータ１０２は、Ｕ相３０１、Ｖ相３０２、Ｗ相３０３の３相の電機子および中性点３０４をもち、モータ１０２の回転子位置に応じたこれらの相間に電流を印加することにより回転を生ずる。ここで入力である制御信号（駆動電流指令）１１３は直流信号であるため、スイッチ１およびスイッチ２を用いて、回転子位置に応じた相間、図３ではＵ相３０１Ｖ相３０２間、に制御信号１１３を印加する。
この印加する相間の遷移時間Ｔｐｈａｓｅ：３１５は、モータ１０２の磁極数をＮｐ：３１６、目標速度１１２をｒ［Ｈｚ］とすると、式１となる。
【００１１】
Ｔｐｈａｓｅ＝１／（３　ｒ　Ｎｐ）　　　（式１）
この印加する相間をスイッチタイミング発生手段３１５によって制御する。まず、駆動電流の印加されていない相、図３ではＷ相、では逆起電力が発生する。この逆起電力が中性点３０４の電圧となる時間Ｔｄｅｌａｙ：３１７は、理論的にＴｐｈａｓｅ：３１５の半分となることを利用する。
Ｔｄｅｌａｙ＝０．５　Ｔｐｈａｓｅ＝１／（６　ｒ　Ｎｐ）　　　（式２）
スイッチ３：３１３は駆動電流の印加されていない相がＯＮし、逆起電力を比較器３０６に入力する。比較器３０６は、逆起電力と中性点電圧３０５を比較し、この結果よりトリガ発生手段３０７は、逆起電力が中性点電圧を横切ったタイミングでトリガを発生する。ここで、中性点電圧３０５は、実際の中性点３０４の電圧を用いても、理論的な中性点電圧を用いてもよい。　速度演算手段は、状態が遷移してからトリガが発生するまでの時間Ｔｔｒｉｇ：３１８を測定し、式３より検出速度Ｒ：１１１を出力する。
【００１２】
Ｒ＝１／（６　Ｎｐ　Ｔｔｒｉｇ）　　　（式３）
一方、トリガ発生手段３０７によって発生されたトリガは、時間遅れ手段３０９によってＴｄｅｌａｙ：３１７だけ遅れてスイッチ状態遷移手段３１０に入力され、スイッチ１：３１１、スイッチ２：３１２、スイッチ３：３１３を変化させることによって、制御信号１１３を印加する相を変化、遷移させる。
【００１３】
図４に各指令１１５における状態を表す表を示す。まず、通常モード指令２０２の場合は、ＩからＶＩの状態４０１を順に遷移していくことにより、モータを回転させる。例えば、状態４０１　Ｉの場合は図３となり、スイッチ１：３１１はＶ相３０２のスイッチがＯＮ、スイッチ２：３１２はＵ相３０１がＯＮとなり、Ｕ相３０１からＶ相３０２へ制御信号１１３が印加される。この際、スイッチ３：３１３ではＷ相３０３がＯＮとなり、Ｗ相３０３での逆起電力を観察することにより、速度検出および次の状態４０１であるＩＩに遷移するタイミングを発生する。したがって、１磁極周間に６回のスイッチング及びタイミング演算、速度演算を行っている。次に、本発明の低モード指令２０３時は、図２で示す通り慣性駆動２１０時、加速２０９時に分類される。慣性駆動２１０では、駆動電流１１４は０Ａ２０８であるため、スイッチ１：３１１およびスイッチ２：３１２はすべてＯＦＦであり、タイミング演算およびスイッチングを行う必要がない。加速２０９では、通常モード指令２０２と同様に、状態４０１ＩからＶＩを遷移することにより、加速動作を行う。但し、この際は速度制御を行わず、オープンループによる印加で十分である。さらに、低回転モード指令２０３では、通常モード指令２０２のような厳密な速度制御を必要としないため、スイッチ３：３１３のスイッチングを停止しすることができる。例えば、図４ではＵ相３０１のみを常にＯＮにしておき、トリガ発生手段３０７の発生するトリガ間の時刻をＴｔｒｉｇ２：４０２とすると、式４によって検出速度１１１を演算する。
【００１４】
Ｒ＝１／（Ｎｐ　Ｔｔｒｉｇ２）　　　（式４）
これにより、低速回転による低消費電力として、モータに関する低消費電力化の他に、ドライブ回路を部分的に停止することによる低消費電力化という効果が得られる。
【００１５】
図５に本発明の別の実施例を表すブロック線図を示す。基本的な構成は図１と同様であるが、磁気ディスク装置内部もしくは磁気ディスク装置を用いる装置内に、コンデンサや２次電池などの充電装置５０３をもち、モータ１０２の回生電流５０１を充電手段５０２を用いて充電することを特徴とする。図２で示した低回転モード２０３時やディスク停止時には、慣性駆動２１０を行う。慣性駆動ではモータ１０２に駆動電流１１４を印加しないため、ディスク１０１およびモータ１０２は、その慣性によって回転し、モータ１０２は発電機となる。充電手段５０２は、この回生電流５０１を取り出し、充電装置５０３に充電する。これにより、特にディスク停止時などに無駄に捨てられていたエネルギーを有効活用でき、装置全体として省電力のシステムとすることができる。
【００１６】
図６に本発明の一実施例を示すヘッド浮上量とディスク回転数の関係を示す。ヘッド１０３はディスク１０１上に浮上している。このヘッド浮上量は、ディスク回転数６０１によりその大きさを変える。ここで、同じディスク回転数６０１であっても、浮上しているディスク１０１上の位置によって、ヘッド浮上量６０２は異なる。例えば、外周と内周では周速度や回転方向に対するアクチュエータ１０４の角度が変わるため、ヘッド浮上量６０２も変動し、ディスク回転数６０１に対するプロファイルも、外周プロファイル６０３、内周プロファイル６０４と変動する。通常の磁気ディスク装置では、記録再生を行う通常モード目標速度２０４でのヘッド浮上量６０２よりも大きなヘッド浮上量６０２を得る領域を低い回転領域にもっており、特に外周で顕著に表れる。また、一般にヘッドの浮上は通常モード目標速度２０４でのヘッド位置に対する浮上量ばらつき６０５が、小さくなるよう設計する。本発明では、低回転モード目標速度２０５をヘッド浮上量６０２が増大する領域とし、ディスク１０１上のヘッド１０３の位置もヘッド浮上量６０２の特に増大する位置とする。例えば、浮上量ばらつき６０５が１ｎｍであり、低回転領域でのヘッド浮上量６０２のもちあがりが外周で顕著だった場合。外周プロファイルにおける低回転モード浮上量６０６が、通常モード目標速度２０４でのヘッド浮上量６０２に比べ、浮上量ばらつき６０５の３倍である３ｎｍ以上となるディスク回転数６０１を低回転モード目標速度２０５と定め、低回転モード指令２０３でのヘッド位置は外周とする。これにより、低回転モード指令２０３でのヘッド浮上量６０２は、通常モード指令２０２時より増大し、ヘッド１０３とディスク１０１の接触する確率が減少することにより、磁気ディスク装置の信頼度が上がる。
また、低回転モード指令２０３時にヘッドがディスク１０１外に待避してもよい。
【００１７】
【発明の効果】
記録再生を行わない場合に、ディスクの回転数を落とす低回転モードに入ることにより消費電力を低減するとともに、完全に停止してしまう場合に比べ、復帰時の電力や復帰に掛かる時間を低減できる。また、低回転モードでは慣性駆動と加速を繰り返すことにより、速度制御を行わずドライバ回路の低消費電力化を行える。このとき、慣性駆動時の充電なども行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すブロック線図である。
【図２】本発明の一実施例を示す応答波形である。
【図３】本発明の一実施例を示すブロック線図である。
【図４】本発明の一実施例を示す表である。
【図５】本発明の一実施例を示すブロック線図である。
【図６】本発明の一実施例を示す特性図である。
【符号の説明】
１０１…ディスク、１０２…モータ、１０３…ヘッド、１０４…アクチュエータ、１０５…速度検出手段、１０６…目標速度発生手段、１０７…制御手段、１０８…駆動電流印加手段、１０９…システム、１１０…速度信号、１１１…検出速度、１１２…目標速度、１１３…制御信号、１１４…駆動電流、１１５…指令、２０１…時刻、２０２…通常モード指令、２０３…低回転モード指令、２０４…通常モード目標速度、２０５…低回転モード目標速度、２０６…加速時駆動電流、２０７…通常駆動電流、２０８…０Ａ（慣性駆動時駆動電流）、２０９…加速、２１０…慣性駆動、２１１…低回転モード内状態、３０１…Ｕ相、３０２…Ｖ相、３０３…Ｗ相、３０４…中性点、３０５…中性点電圧、３０６…比較器、３０７…トリガ発生手段、３０８…速度演算手段、３０９…時間遅れ手段、３１０…スイッチ状態遷移手段、３１１…スイッチ１、３１２…スイッチ２、３１３…スイッチ３、３１４…スイッチタイミング発生手段、３１５…Ｔｐｈａｓｅ、３１６…磁極数Ｎｐ、３１７…Ｔｄｅｌａｙ、３１８…Ｔｔｒｉｇ、４０１…状態、４０２…Ｔｔｒｉｇ２、５０１…回生電流、５０２…充電手段、５０３…充電装置、６０１…ディスク回転数、６０２…ヘッド浮上量、６０３…外周プロファイル、６０４…内周プロファイル、６０５…浮上量ばらつき、６０６…低回転モード浮上量。
【図１】
2004110942.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004110942.tif 000006
【図５】
2004110942.tif 000007
【図６】
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