(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される電流制御信号に応じてモータに電流を供給するモータ駆動部と、モータ回転速度を指令する速度指令信号とモータ回転速度との差に基づく電流制御信号をモータ駆動部へ供給する制御部とからなる制御ループを備え、制御ループの安定のために制御部に設けられた位相進みコンデンサと、モータ回転速度の切り換え時に第１所定時間だけ前記コンデンサを短絡し、かつ、モータ回転速度を強制的に増大させる電流制御信号をモータ駆動部に供給する切り換え操作部と、第１所定時間の終了後に制御ループのゲインを第２所定時間だけ大きくするゲイン切り換え部を備えてなる光ディスク駆動モータの制御装置。
【請求項２】
モータが３相ブラシレスＤＣモータである請求項１記載の光ディスク駆動モータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は光ディスク駆動モータの制御装置に関し、特に光ディスクの半径方向のゾーンに応じて回転速度を切換えることが可能なモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光磁気ディスクは大容量の可換ディスクメモリであるが、最近は直径１２０ｍｍ記憶容量６ＧＢのＡＳＭＯ（アドバンスト・ストレージ光磁気ディスク）が規格統一に加わった１５社で提唱されるなど、さらに一層の大容量化が検討されている。その用途としては、動画像メモリなどが考えられる。その場合、データの転送速度は高速かつ一定であることが要求されるが、その一方で、画像が途切れないようにシーク（ディスクの書き込み／読み取り位置へのヘッドの位置付け操作）が高速であることも要求されている。
【０００３】
この種のモータ制御装置を適用して駆動される光ディスクのゾーンの構成例を図８に示す。
図８においてディスク１００は半径方向に一定幅で複数のゾーンＺ１〜Ｚ４に区切られており、各ゾーンも同じ線密度であるが、ゾーン内で外側に向かって半径位置に反比例して線密度が小さくなるような構成、いわゆるＺＣＡＶフォーマットを採用している。従って、このディスクをどのゾーンも同じ回転速度で記録再生（定回転角制御）すると、１つのゾーン内では記録再生信号の周波数は同じであるが、ゾーン間で異なり、外側のゾーンになるほど記録再生周波数は高くなる。つまり、ゾーンに関係なく一定の回転数で記録再生する場合は、外周ゾーンではデータ転送速度が大きいが内周ゾーンではデータ転送速度が小さくなってしまう。
【０００４】
これに対し、同じディスクであっても図９のグラフに示すように、内周に向かってゾーン毎に回転数が大きくなるようにすると、どのゾーンでも記録再生周波数を同じにすることができ、内周ゾーンでも外周ゾーンと同じデータ転送速度を得ることができる。
【０００５】
従って、この場合は、ディスクを駆動するスピンドルモータの回転速度をゾーンが異なる毎に速やかに加減速して対応する速度に切換えことが必要となる。
スピンドルモータの速度制御を行う装置としては、加速開始時に制御ゲインを一旦下げ、回転速度が定常状態に達するまでの間に必要な制御ゲインまで上げるように構成したものが知られている（例えば、特開平１０−１１２１０９号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこのような駆動装置は、スピンドルモータを一定速度まで加速する時の低消費電力化および低騒音化を目的としたものであり、回転速度が１つの定常状態から他の定常状態に達するまでの時間、つまり回転速度変更時間の短縮化などについて配慮されたものではない。
【０００７】
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、回転速度変更時間の短縮化を計ることにより、ディスクのゾーンの変化に対応してモータ回転速度の切換えを能率よく速やかに行うことが可能な光ディスク駆動モータの制御装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、入力される電流制御信号に応じてモータに電流を供給するモータ駆動部と、モータ回転速度を指令する速度指令信号とモータ回転速度との差に基づく電流制御信号をモータ駆動部へ供給する制御部とからなる制御ループを備え、制御ループの安定のために制御部に設けられた位相進みコンデンサと、モータ回転速度の切り換え時に第１所定時間だけ前記コンデンサを短絡し、かつ、モータ回転速度を強制的に増大させる電流制御信号をモータ駆動部に供給する切り換え操作部と、第１所定時間の終了後に制御ループのゲインを第２所定時間だけ大きくするゲイン切り換え部を備えてなる光ディスク駆動モータの制御装置を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の制御対象としては、ブラシレスＤＣモータや、ブラシ付きＤＣモータがあげられるが、騒音やメンテナンスなどの点からブラシレスモータであることが好ましい。
このモータの駆動部には、制御対象がブラシレスＤＣモータである場合には、市販のモータドライバーＩＣを用いることができる。
【００１０】
この発明において、制御部は、モータ回転速度を指令する速度指令信号とモータ回転速度との差に基づく電流制御信号をモータ駆動部へ供給するが、モータ回転速度は例えば、ホール素子や光学素子などを用いたパルス信号を出力するエンコーダで検出され、速度指令信号は例えばパルス信号で与えられる。この場合、モータ回転速度と速度指令信号との差は各パルス信号の周波数を比較することによって算出することが可能である。
【００１１】
この発明の制御ループにおいて、その安定のために設けられる位相進みコンデンサは、一般のＤＣサーボモータ制御用フィードバックループに安定のために設けられる位相進みコンデンサに対応するものである。
また、この発明における切り換え操作部は、位相進みコンデンの両端を短絡可能なスイッチング素子と、モータ駆動部に強制的に供給する電流制御信号を生成する信号源を備える。
【００１２】
モータ回転速度の切り換え時に制御ループのゲインを所定分だけ大きくするゲイン切り換え部をさらに備えてもよい。
この場合、モータ回転速度の切り換え時に、切り換え操作部が先に作動し、ゲイン切り換え部がその後に作動することが好ましい。それによって速度切り換えに要する時間がさらに短縮される。
【００１３】
実施例
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。
図１にこの発明が適用される光磁気ディスク記録／再生装置全体の構成例を示す。
【００１４】
光源や信号検出部などの光学系は光学系固定部１１にあり、光学系固定部１１から出射された光ビーム１２はＶＣＭキャリッジ１３上にある対物レンズ１４で光磁気ディスク１５に集光され、記録再生が行われるようになっている。
【００１５】
ディスク１５はスピンドルモータ１６で回転され、面ぶれや偏芯に追従できるように対物レンズ１４はアクチュエータ１７上にあり、アクチュエータ１７でフォーカシングを行い、アクチュエータ１７とＶＣＭキャリッジ１３でトラッキングを行う。シークの際にはＶＣＭキャリッジ１３をディスク１５の半径方向に移動させ、記録再生を行うディスク１５上のトラックにトラッキングする。ディスク１５の反対側にはバイアスコイル１８があり、ディスク１５に対して記録に必要な磁界を印加できるようになっている。
【００１６】
パソコン等から記録再生の要求がインタフェース１９を通じて与えられると、記録再生するトラックと現在トラッキングしているトラックの位置から移動すべきトラック数をドライブコントローラ２１が計算し、サーボコントローラ２６が横断トラック数をカウントしながらＶＣＭキャリッジ１３を移動させ、目標トラックにトラッキングさせる。
【００１７】
アドレス情報等により記録再生するトラックにあることをディスクコントローラ２０が認識すると、ディスクコントローラ２０は記録再生するデータをエンコード／デコードして、ＬＤドライバ２７とリードアンプ２２を介して記録再生を行う。記録時の磁界はドライブコントローラ２１がバイアスコイルドライバ２３を介して発生させている。スピンドルモータ１６はスピンドルドライバ２４を介してドライブコントローラ２１が制御する。また、アクチュエータ／ＶＣＭドライバ２５はサーボコントローラ２６からの信号をうけてアクチュエータ１７とＶＣＭキャリジ１３を制御する。
【００１８】
図２にスピンドルドライバ２４の電気回路を示す。ここでスピンドルモータ１６は３相ブラシレスＤＣモータであり、モータコイル３４〜３６とモータ回転角検出用のホール素子３１〜３３を備える。この電気回路は、駆動部６０，フィルタ５７，切り換え操作部５８およびゲイン切り換え部５９を備える。ホール素子３１〜３３の出力は駆動部６０のアンプ４０〜４２を介してマトリクス部１へ入力される。マトリクス部１はホール素子３１〜３３の出力状態から得られる各モータコイルへの通電切換えタイミングに従ってモータコイル３４〜３６に通電しスピンドルモータ１６を駆動する。
【００１９】
モータコイル３４〜３６に流す電流は、後述するように、モータ回転速度の基準となるクロックＣＬＫとホール素子３３の出力との周波数を比較し、その誤差を基にフィードバック制御されるようになっている。
【００２０】
制御ループとしては２次系となるように、位相進み型のフィルタ５７を用いている。フィルタ５７は、フィルタアンプ８、基準電圧部５、ゲイン設定用の抵抗Ｒ１、進み位相設定用のコンデンサＣ１，Ｃ２および抵抗Ｒ３から構成される。
【００２１】
また、ホールバイアス部９はホール素子３１〜３３にバイアス電流を供給し、ゼロクロス検出部３はホール素子３３の出力のゼロクロスを検出して周波数信号に変換し、スピードディスクリミネータ４はゼロクロス検出部３から得られた周波数信号とドライブコントローラ２１から供給されるクロックＣＬＫとの周波数の差を算出して、その差をフィルタ５７へ入力する。
【００２２】
フィルタ５７の出力はカレントリミッタ６を介してマトリクス部１に入力され、マトリクス部１はフィルタ５７の出力に対応する大きさの電流を出力アンプ３７〜３９を介してモータコイル３４〜３６に供給する。
【００２３】
また、マトリクス部１はドライブコントローラ２１からトルク正逆切り換え信号ＴＲＱをうけてモータのトルクの方向（回転方向）を切り換える。モータコイル３４〜３６には、安定用抵抗Ｒ１０２，Ｒ１０３，Ｒ１０４および安定用コンデンサＣ１０９，Ｃ１１０，Ｃ１１１が接続される。コンデンサＣ１１４，Ｃ１１５，Ｃ１１６はノイズ低減用コンデンサであり、コンデンサＣ１０８はマトリクス部１内の制御アンプの位相補償用コンデンサである。
【００２４】
カレントリミッタ６は、モータコイル３４〜３６に供給される電流の最大値を制限する。また、レディ部７はモータ回転速度が設定値に達したことを検出したときに信号ＲＤＹをドライブコントローラ２１へ入力する。
【００２５】
切り換え操作部５８は、アナログスイッチＳ１とトランジスタＱ１とトランジスタＱ１用抵抗Ｒ４，Ｒ５を備え、ドライブコントローラ２１からの強制加速信号ＡＣＳを受けてフィルタアンプ８の入力端子に一定電圧を印加すると共にコンデンサＣ２の両端を短絡する。
【００２６】
ゲイン切り換え部５９は、アナログスイッチＳ２と抵抗Ｒ２との直列回路からなり、ドライブコントローラ２１からのハイゲイン信号ＨＧＮを受けて抵抗Ｒ１の両端に抵抗Ｒ２を並列接続するようになっている。なお、図２における駆動部６０は、市販のモータドライバーＩＣ（株式会社日立製作所製ＨＡ１３４４１／Ｖ）を用いて構成されている。
【００２７】
このような構成において、回転数の基準であるクロック信号ＣＬＫの周波数を図８のゾーン毎に変えれば、ゾーンが異なっても同じデータ転送速度にすることが可能である。しかし、クロック信号ＣＬＫの周波数を切り換えただけでは回転数の変更に時間を長く要する。そこでこの発明では、次のようにして回転速度の変更の高速化をはかるようにしている。
【００２８】
（１）モータ回転速度の切換え時において、ドライブコントローラ２１は信号ＡＣＳを出力し、強制加速を行うための電圧をフィルタアンプ８に入力する。これにより、モータ電流制御信号が吊り上げられてスピードディスクリミネータ４の出力と関係なく強制的にモータのトルクを大きくすることができる。なお、トルクの方向はドライブコントローラ２１から出力されるトルク正逆切換え信号ＴＲＱで切換え、強制加速／強制減速を行う。
【００２９】
（２）進み位相設定用コンデンサＣ２は通常数μＦの大きい容量のものが用いられる。そのため、一旦大きな電圧が充電されるとなかなか放電されないため、強制加減速時の吊り上げの影響が尾を引いてしまう。そこで、ドライブコントローラ２１は、強制加速中にはコンデンサＣ２をアナログスイッチＳ１で短絡する。
【００３０】
（３）さらに、ドライブコントローラ２１は、制御ループのゲインをモータ回転速度の静定まで高くするために、信号ＨＧＮを出力し抵抗Ｒ１に抵抗Ｒ２をアナログスイッチＳ２で並列接続する。これにより、ループゲインを｛１＋（Ｒ１／Ｒ２）｝倍に大きくする。
【００３１】
次に、この発明の作用について比較例を用いて具体的に説明する。まず、通常の回転角制御（ＣＡＶ回転制御）のようにドライブコントローラ２１がスピンドルドライバ２４へクロック信号ＣＬＫのみ出力し、他の信号を出力しない状態で、モータ回転速度を１２６８ｒｐｍから３１６８ｒｐｍへ加速した場合の時間的変化を比較例として図６の（ａ）に示す。この場合、回転速度が変更された新しい速度に静定するまでの時間（回転速度変更時間）が２．９ｓｅｃもの時間を要する。また、強制加速信号ＡＣＳを出力させて強制加速を行っても、図７の（ａ）に示すように３．１ｓｅｃ要し、逆に時間が長くなってしまうという問題が生じる。なお、図６と図７の（ｂ）は信号ＲＤＹの変化を示している。
【００３２】
そこで、この発明の制御装置によって、モータ回転速度を同様に１２６８ｒｐｍから３１６８ｒｐｍへ加速する場合の回転速度変更の詳細な手順を図３に示す。回転数変更開始とともに、クロック信号ＣＬＫを１２６８ｒｐｍに対応する周波数Ｆ１から３１６８ｒｐｍに対応する周波数Ｆ２に切換え、同時に強制加速信号ＡＣＳをＯＮにする。所定時間（例えば２１０ｍｓｅｃ）後に強制加速を終了し、ハイゲイン信号ＨＧＮをＯＮとする。回転速度が３１６８ｒｐｍに静定したらハイゲイン信号ＨＧＮをＯＦＦとし回転速度変更動作を終了する。
【００３３】
このような手順を用いることにより、回転速度の変化の様子は図４と図５の（ａ）のようになる（（ｂ）は信号ＲＤＹ）。つまり、強制加速信号ＡＣＳにより強制加速と位相進みコンデンサＣ２の短絡とを行うことにより、回転速度の過渡変動が、図４のように小さくなり、回転速度変更時間が１．１ｓｅｃまで短縮し強制加減速の効果が得られる。さらにハイゲイン信号ＨＧＮを併用することにより過渡応答が図５に示すように高速化し、回転速度変更時間が０．６ｓｅｃまで短縮できる。
以上の例では、１２６８ｒｐｍから３１６８ｒｐｍへ回転速度を加速する場合で説明したが、他の回転数であっても、また減速の場合であっても同様に有効である。
【００３４】
このように、位相進み回路のコンデンサを強制加減速中は短絡し、さらにフィードバック制御ループのゲインを静定までの間は大きくすることにより、スピンドルモータの過渡応答の安定化と高速化が可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
この発明によれば、光ディスクにおいてゾーン毎にスピンドル回転数を変えてデータ転送速度の均一化を図った場合に、シーク作業に伴う回転数変更時間を短縮して高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の制御装置が適用される光磁気ディスク装置の構成図である。
【図２】この発明の制御装置の実施例を示す電気回路図である。
【図３】実施例の回転速度変更手順を示す説明図である。
【図４】実施例のモータ回転速度の過渡特性を示す説明図である。
【図５】実施例のモータ回転速度の過渡特性を示す説明図である。
【図６】比較例のモータ回転速度の過渡特性を示す説明図である。
【図７】比較例のモータ回転速度の過渡特性を示す説明図である。
【図８】光磁気ディスクのゾーン配置を示す説明図である。
【図９】光磁気ディスクの半径位置と回転速度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  マトリクス部
３  ゼロクロス検出部
４  スピードディスクリミネータ
５  基準電圧部
６  カレントリミッタ
７  レディ部
８  フィルタアンプ
９  ホールバイアス部
１６  スピンドルモータ
２１  ドライブコントローラ
３１  ホール素子
３２  ホール素子
３３  ホール素子
３４  モータコイル
３５  モータコイル
３６  モータコイル
４０  アンプ
４１  アンプ
４２  アンプ
５７  フィルタ
５８  切り換え操作部
５９  ゲイン切り換え部
６０  駆動部
【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】
0003833395.tif 000009
【図９】
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