JP2006024326A - ディスク回転速度を変更可能なハードディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホスト装置、ホストＯＳ及びディスク回転制御用アプリケーションプログラムによらずに、ハードディスク装置上に実装された振動検出手段又は回転速度設定手段に基づいて、ハードディスク装置内部のディスクの回転速度を選択して振動を軽減させること。
【解決手段】情報をリード又はライトする円盤状記録媒体２１４と、円盤状記録媒体を複数の回転速度で回転駆動し得るモータ２１３と、複数の回転速度の内の１つの回転速度を設定する回転速度選択部２０３と、を備えたハードディスク装置であって、ハードディスク装置自体に振動センサ２０２を実装し、回転速度選択部は、振動センサからの出力によって１つの回転速度を設定し（２０４）、この設定によってハードディスク装置を含めた情報処理装置を覆う筐体の振動を低減する。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気ディスク等の円盤状記録媒体の回転駆動を行うディスクドライブ装置に係り、特に、情報処理装置に搭載されるハードディスク装置の回転速度について、情報処理装置筐体の振動による自動設定やハードディスク装置自体の手動設定に応じて変更するハードディスク装置に関する。

ハードディスク装置への外部からの振動に対してデータの信頼性を確保する技術として、ハードディスク装置上に振動検出手段を実装させ、振動検出手段で検出した振動を利用することが、例えば、特許文献１に開示されている。これによると、検出した振動に基づき円盤状記録媒体からのヘッド浮上量を増加させることで振動に対する対策を施している。

また、ハードディスク装置に外部接続されたホスト装置からの指示によって、ハードディスク装置におけるスピンドルモータの回転速度を変更することは、例えば、特許文献２に開示されている。これによると、ホスト装置上の制御ソフトウェアを用いてスピンドルモータの回転速度制御を行っている。この制御ソフトウェアはホスト装置のＯＳに依存し、ＯＳが正常稼動時のみ回転速度制御が可能となる。
特開２００３−３４６４４５ 特開２００１−２２２３８０

ところで、ハードディスク装置は、実運用時には、複数台が情報処理システム装置に搭載されて動作することとなり、ハードディスク装置内部の円盤状記録媒体を回転駆動する際に発生する振動が、情報処理システム装置のフレームを媒介して、搭載されている他のハードディスク装置への連続的な外部振動となる。このような条件下において、上述した特許文献１の技術を適用すると、ハードディスク装置の外部の振動源に対してのみ処理することができず、他のハードディスク装置からの振動の影響を受けてヘッドの浮上量が増加した状態が継続し、リード／ライト等のハードディスク装置の通常動作が行ない得ないという課題が生じる。

また、上述した特許文献２では、制御ソフトウェアによる回転速度制御は、ホスト装置が正常稼動し、かつホストＯＳが正常稼動し、さらに制御ソフトウェア（専用アプリケーションプログラム）が正常稼動した状態でなくては回転速度が制御できない。したがって、ホスト装置に障害が発生した場合には回転速度制御が不可能となる課題が生じる。

本発明の目的は、ホスト装置、ホストＯＳ及びディスク回転制御用アプリケーションプログラムによらずに、ハードディスク装置上に実装された振動検出手段又は回転速度設定手段に基づいて、ハードディスク装置内部のディスクの回転速度を選択して振動を軽減させるハードディスク装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
情報をリード又はライトする円盤状記録媒体と、前記円盤状記録媒体を複数の回転速度で回転駆動し得るモータと、前記複数の回転速度の内の１つの回転速度を設定する回転速度選択部と、を備えたハードディスク装置であって、
前記ハードディスク装置自体に振動センサを実装し、
前記回転速度選択部は、前記振動センサからの出力によって前記１つの回転速度を設定し、
前記設定によって前記ハードディスク装置を覆う筐体の振動を低減する構成とする。

本発明によれば、情報処理装置内に搭載したハードディスク装置の振動検出手段による自動設定又は操作可能な回転速度の手動設定、すなわち、ハードディスク装置自体での設定に基づいて、ディスク回転速度を制御することができる。

また、ディスク回転速度の制御によって、ハードディスク装置から発生する振動、騒音、発熱等を低減することが可能である。さらに、ハードディスク装置から発生する熱を低減することによってハードディスク装置の長寿命化が可能である。

本発明の実施形態に係るハードディスク装置について、図面を参照しながら以下説明する。図１は本発明の実施形態に係るハードディスク装置を搭載した情報処理装置の全体構成を示すブロック図である。図２は本実施形態に係るハードディスク装置の内部構成を示すブロック図である。図３は本実施形態における振動センサを設置したハードディスク装置の構成図である。図４は本実施形態に係るハードディスク装置の動作を示すフローチャートである。

図１において、１０１は情報処理装置（例．ＰＣサーバ）、１０２は搭載ハードディスク装置（ＨＤＤ）、１０３はＣＤ−ＲＯＭドライブ、１０４は電源部、１０５は制御部、１０６はマザーボード、１０７は筐体、１０８はＨＤＤ支持部、１０９は交替用ＨＤＤ、をそれぞれ表す。図１で、ハードディスク装置（ＨＤＤ）１０２は、ＨＤＤ支持部１０８と情報処理装置１０１の筐体１０７によって、ＨＤＤの回転に起因する振動が抑制されている。ＨＤＤ１０２は、図示例ではｎ回転／分の回転数で稼働するものであり、ＨＤＤ１，２，３，４，５の５個のＨＤＤが搭載されている。ＨＤＤから発生する振動はその回転数ｎによって決まるので、この共振振動を抑制するようにＨＤＤ支持部１０８を含めた筐体１０７の構造と材料が決められているのである。

ここでまず、本発明の概要を説明する。いま、ｎ回転／分のＨＤＤの搭載された情報処理装置（一例として、ＰＣサーバであっても良い）１０１が、格納すべきデータの増大に答えるために、または、不具合のｎ回転／分のＨＤＤを交換するために、ｎ回転／分のＨＤＤに代えて、ｊ回転／分、ｋ回転／分またはｍ回転／分のＨＤＤ（ｎ＜ｊ，ｋ，ｍ）を搭載する場合、回転数の異なるＨＤＤをそのまま交換すると（１または複数のＨＤＤについて）、交換したＨＤＤに起因する振動が発生し、支持部１０８及び筐体１０７（以下、筐体と云う）が当該発生振動に対応する耐振構造となっていないので、筐体が振動し引いてはＨＤＤが振動することとなり、記録再生機能に障害を引き起こす。これを避けるためには、筐体の耐振構造を変更することも考えられるが、本発明では、交換したＨＤＤによる振動を検出し、この検出振動に基づいて当該交換ＨＤＤの回転数を変更制御して振動を発生させないようにすることに特徴がある。

具体的例示をもって換言して説明すると、運用中の古いｎ回転／分のハードディスク装置が生産中止で入手できない状況のもとで、ハードディスク装置増設の要求があった場合、現在入手可能な別ハードディスク装置（ｊ，ｋ，ｍ回転／分（ｎ＜ｊ，ｋ，ｍ））を代替品又は交換品とする必要があるが、古い情報処理装置の筐体がｊ，ｋ，ｍ回転／分から発生する振動に対応していない場合、振動が大きくなってハードディスク装置でオフトラックライト等の不具合が生じる可能性が高くなる。ハードディスク上に実装した振動センサにより情報処理装置の筐体の振動を測定して振動が大きかった場合、ディスクの回転速度を変更するハードディスク装置を用いて、ｊ，ｋ，ｍ回転／分からｎ回転／分に回転速度を変更することにより振動を低減し、情報処理装置のそのままの筐体に搭載を可能とすることである。

次に、本実施形態に係るハードディスク装置の構成を図２で説明すると、ハードディスク装置２０１は、振動検出手段２０２、回転速度選択手段２０３、リード／ライト周波数生成回路２０５、回転速度制御回路２０７、リード／ライトデータ処理回路２０９、スピンドル・モータ回転速度検出回路２１１、スピンドル・モータドライバ２１２、スピンドル・モータ２１３、円盤状記録媒体２１４、を備えている。また、ハードディスク装置２０１は、上述の構成要素以外の構成要素、例えば、ハードディスクコントローラ、マイコン、ボイス・コイル・モータ、モータドライバ、リード・ライト・チャネル、ＲＡＭ、ディスクインターフェイスコントローラ、電源コネクタ等を備えている、又は備えていても良い。

ここで、振動検出手段２０２はハードディスク装置への振動を検出するもの、回転速度選択手段２０３は、ハードディスク装置２０１にハードウェアとして実装された円盤状記録媒体２１４の回転速度を選択するためのものである。この回転速度選択手段２０３は、振動検出手段２０２を用いて、ハードディスク装置の搭載された情報処理装置の筐体の振動を測定した結果に応じて回転速度の選択手段として実装される。

振動検出手段としての振動センサ２０２のハードディスク装置への実装について、図３を参照して説明する。ハードディスク装置３０１は、内部に円盤状記録媒体３０２と、ヘッドスタックアセンブリ３０３と、信号線３０４と、基台／プリント基板接続部３０５と、振動センサ１（３０６）が実装され、ハードディスク装置の表面に振動センサ２（３０７）と振動センサ３（３０８）とプリント基板３０９が実装される。そして、円盤状記録媒体３０２上のデータをヘッドスタックアセンブリ３０３で読み取り、信号線３０４、基台／プリント基板接続部３０５を経由してプリント基板３０９に信号を伝達する。このとき、Ｚ方向の情報処理装置の筐体の振動を測定する振動センサ１（３０６）を基台／プリント基板接続部に、Ｘ方向の情報処理装置の筐体の振動を測定する振動センサ２（３０７）をプリント基板３０９上に、Ｙ方向の情報処理装置の筐体の振動を測定する振動センサ３（３０８）をプリント基板３０９上に、それぞれ実装する。

回転速度設定２０４は、回転速度選択手段２０３によって選択されて円盤状記録媒体２１４の回転速度を設定するものである。振動センサ２０２は図３に示すようなＸ，Ｙ，Ｚ方向のいずれか１つの方向の振動を検出し、具体的には、振動振幅と振動数を検出するものである。振動センサ２０２（いずれか１つの方向の振動を検出する振動センサでもよい）からの出力によって回転速度選択手段は、その振動振幅が閾値に達すると適宜の回転速度設定２０４を行う。

振動センサからの出力に対してどのような回転速度設定を選択するかは種々の手法が有り得るが、出力振動数より低い回転速度設定を順に設定してその都度振動を検出することでもよく、また、検出振動数と種々の回転速度設定との変換テーブルを予め用意しておいてこのテーブルに基づいて回転速度選択手段が設定してもよく、初期設定された回転速度設定を選択してもよい。さらに、振動数の検出ではなくて、振動振幅のみを検出して、当該振幅が閾値に達しないように適宜に回転速度を設定しても良い。

また、図示はしていないが、上述した振動センサによる自動的な回転速度設定に代えて、手動的な回転速度設定でも良い。具体的には、図示のように種々の回転速度設定が可能なように構成しておき、接続端子にジャンパピン接続の手動設定やヒューズ切断の手動設定をしてもよい。また、図２に示すいずれかの回転速度設定２０４を外部からのソフトウェア指示で行っても良い。このような手動設定は、新たな交換用ＨＤＤを情報処理装置に装着する際に手動入力すれがよい。

リード／ライト周波数生成回路２０５は、円盤状記録媒体２１４上のデータを、磁気ヘッド２１０、リード／ライトデータ処理回路２０９がリード／ライトする周波数を生成するものである。また、リードラト周波数テーブル２０６は回転速度選択手段２０３と回転速度設定２０４に対応するものである。回転速度制御回路２０７は、回転速度選択手段２０３と回転速度設定２０４にて選択された任意の回転速度でスピンドル・モータ２１３を回転させるため、スピンドル・モータ回転速度検出回路２１１が検出したスピンドル・モータ２１３の回転速度の情報と、選択された任意の回転速度と対応する回転速度基準信号２０８の比較を行い、選択された任意の回転速度でスピンドル・モータ２１３を回転させるための情報をスピンドル・モータドライバ２１２に伝達することで制御を行うものである。

また、２０８は回転速度選択手段２０３と回転速度設定２０４に対応する回転速度基準信号を表す。２０９はリード／ライト周波数生成回路２０５で生成された周波数で、磁気ヘッド２１０を用いて円盤状記録媒体２１４上のデータをリード／ライトするリード／ライトデータ処理回路を表す。２１０は円盤状記録媒体２１４上のデータをリード／ライトする磁気ヘッドを表す。２１１はスピンドル・モータ２１３の回転速度を検出するスピンドル・モータ回転速度検出回路を表す。２１２はスピンドル・モータ２１３の回転動作を制御するスピンドル・モータドライバを表す。２１３は円盤状記録媒体２１４を回転させるためのスピンドル・モータを表す。２１４はデータが記録されている円盤状記録媒体を表す。

次に、本実施形態に係るハードディスク装置の動作の流れを図２、図４を用いて説明する。ハードディスク装置２０１上に実装された振動検出手段２０２を用いて検出された振動に基づき回転速度選択手段２０３を用いて任意の回転速度を回転速度設定２０４から選択し設定する（Ｓ４０１）。次に、ハードディスク装置起動時に回転速度選択手段２０３で選択された回転速度の情報が、リード／ライト周波数生成回路２０５に伝達される（Ｓ４０２）。リード／ライト周波数生成回路２０５と接続されているリード／ライト周波数テーブル２０６の、選択された回転速度に対応する周波数が選択される（Ｓ４０３）。続いて、リード／ライトデータ処理回路２０９に周波数の情報を伝達する（Ｓ４０４）。

同様に、回転速度選択手段２０３で選択された回転速度の情報が、回転速度制御回路２０７に伝達される（Ｓ４０６）。次いで、回転速度制御回路２０７と接続されている回転速度基準信号２０８の、選択された回転速度に対応する回転速度基準信号が選択される（Ｓ４０７）。さらに、スピンドル・モータ回転速度検出回路２１１は、円盤状記録媒体２１４を回転させるためのスピンドル・モータ２１３の回転速度を検出して、その情報を回転速度制御回路２０７に伝達する（Ｓ４０８）。回転速度制御回路２０７は伝達されたスピンドル・モータ２１３の回転速度の情報と、選択された回転速度基準信号を比較し、スピンドル・モータ２１３の回転速度が選択された回転速度と同じくなるように情報をスピンドル・モータドライバ２１２に伝達する（Ｓ４０９）。スピンドル・モータドライバ２１２は回転速度制御回路２０７から伝達された情報を用いて、スピンドル・モータ２１３の回転速度を制御する（Ｓ４１０）。スピンドル・モータ２１３は、スピンドル・モータドライバ２１２に回転速度を制御され、使用者が選択した回転速度で円盤状記録媒体２１４を回転させる（Ｓ４１１）。

また、リード／ライトデータ処理回路２０９は、リード／ライト周波数生成回路２０５で選択され伝達された周波数を用いて、磁気ヘッド２１０を制御し円盤状記録媒体２１４上のデータを選択された周波数でリード／ライトする（Ｓ４０５）。

このように、本発明の実施形態に係るハードディスク装置の構成例は、ハードウェア装置である回転速度選択手段と回転速度選択手段に接続された振動検出手段を実装する。回転速度選択手段は配線によりハードディスク装置に実装された回転速度制御回路とリード／ライト周波数生成回路に接続する。また、ハードディスク装置内部の円盤状記録媒体の回転速度を制御するために、あらかじめ設定された複数の回転速度のうち、或る回転速度を回転速度選択手段で選択する。この回転速度選択手段はハードディスク装置上に実装された振動検出手段で検出した、情報処理装置の筐体の振動測定結果に基づくものである。検出された振動に対応する回転速度を回転速度選択手段により選択し、回転速度制御回路の、回転速度選択手段により選択された回転速度に対応する回転基準信号と、リード／ライト周波数生成回路の、回転速度選択手段により選択された回転速度に対応するリード／ライト周波数が選択された後、ハードディスク装置のスピンドル・モータは選択された回転速度で円盤状記録媒体を回転させ、磁気ヘッドによるデータのリード／ライトを選択されたリード／ライト周波数で行う。

このような構成例によると、ホスト装置、ホストＯＳ及び専用アプリケーションプログラムが不要で、ハードディスク装置外部の振動を検出し、検出した振動に基づいてハードディスク装置内部の円盤状記録媒体の回転速度を制御することが可能になる。

ここで再度、本発明の特徴を具体的に述べると、例えば、マグネットとコイルの電磁誘導で振動を検出する振動センサが実装されており、円盤状記録媒体が１５０００回転／分の速度で回転している場合、マグネットが振動してコイルに電磁誘導される電流値が０．１μＡの電流が誘導される構成とし、増幅回路により１０００倍に増幅する回路構成とする。増幅された電流を５０μＡを閾値として、回転速度を１５０００回転／分から１００００回転／分に切り替える回転速度選択手段が電流を読み取り、回転速度を１００００回転／分に設定することにより、ハードディスク装置への振動に基づいた回転速度選択が可能となる。

以上説明したような本実施形態を採用することによって、ハードディスク装置上に実装された振動検出手段により検出された振動に基いて回転速度選択手段によりハードディスク装置の円盤状記録媒体の回転速度を変更することで、その円盤状記録媒体上に記録されたデータのリード／ライトが実現可能となる。

したがって、本実施形態では、従来必要としていたホスト装置、ホストＯＳ又は専用アプリケーションプログラムが不要であり、ハードディスク装置外部の振動を検知してそれに基づき円盤状記録媒体の回転速度を制御でき、ハードディスク装置の搭載された情報処理装置筐体への振動の伝播を軽減させて、発生する振動、騒音及び発熱（高いディスク回転速度に伴うモータ発熱）等を低減できるハードディスク装置が実現可能である。

また、円盤状記録媒体の回転速度を制御し変更することにより、ハードディスク装置の固有振動数の変更が実現可能である。また、円盤状記録媒体の回転速度を制御し変更することによる発熱の低減によってハードディスク装置の長寿命化（ＨＤＤの寿命と温度とは因果関係がある）が実現可能であり、すなわち、ハードディスク装置に対する冷却が十分でない情報処理装置筐体においてもＨＤＤ搭載が可能である。

本発明の実施形態に係るハードディスク装置を搭載した情報処理装置の全体構成を示すブロック図である。 本実施形態に係るハードディスク装置の内部構成を示すブロック図である。 本実施形態における振動センサを設置したハードディスク装置の構成図である。 本実施形態に係るハードディスク装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０１ 情報処理装置（例．ＰＣサーバ）
１０２ 搭載ハードディスク装置（ＨＤＤ）
１０３ ＣＤ−ＲＯＭドライブ
１０４ 電源部
１０５ 制御部
１０６ マザーボード
１０７ 筐体
１０８ ＨＤＤ支持部
１０９ 交替用ＨＤＤ
２０１ ハードディスク装置
２０２ 振動検出手段
２０３ 回転速度選択手段
２０４ 回転速度設定
２０５ リード／ライト周波数生成回路
２０６ リード／ライト周波数テーブル
２０７ 回転速度制御回路
２０８ 回転速度基準信号
２０９ リード／ライトデータ処理回路
２１０ 磁気ヘッド
２１１ スピンドル・モータ回転速度検出回路
２１２ スピンドル・モータドライバ
２１３ スピンドル・モータ
２１４ 円盤状記録媒体
３０１ ハードディスク装置
３０２ 円盤状記録媒体
３０３ ヘッドスタックアセンブリ
３０４ 信号線
３０５ 基台／プリント基板接続部
３０６ 振動センサ１
３０７ 振動センサ２
３０８ 振動センサ３
３０９ プリント基板

Claims (3)

1. 情報をリード又はライトする円盤状記録媒体と、前記円盤状記録媒体を複数の回転速度で回転駆動し得るモータと、前記複数の回転速度の内の１つの回転速度を設定する回転速度選択部と、を備えたハードディスク装置であって、
   前記ハードディスク装置内に属するハードウェアを用いて前記１つの回転速度を設定し、
   前記設定によって前記ハードディスク装置を覆う筐体の振動を低減する
   ことを特徴とするハードディスク装置。
2. 情報をリード又はライトする円盤状記録媒体と、前記円盤状記録媒体を複数の回転速度で回転駆動し得るモータと、前記複数の回転速度の内の１つの回転速度を設定する回転速度選択部と、を備えたハードディスク装置であって、
   前記ハードディスク装置自体に振動センサを実装し、
   前記回転速度選択部は、前記振動センサからの出力によって前記１つの回転速度を設定し、
   前記設定によって前記ハードディスク装置を覆う筐体の振動を低減する
   ことを特徴とするハードディスク装置。
3. 情報をリード又はライトする円盤状記録媒体と、前記円盤状記録媒体を複数の回転速度で回転駆動し得るモータと、前記複数の回転速度の内の１つの回転速度を設定する回転速度選択部と、を備えたハードディスク装置であって、
   前記回転速度選択部は、前記複数の回転速度の内から１つの回転速度を設定し得るジャンパピン、ヒューズ等の設定手段を有し、
   前記設定手段による前記１つの回転速度を設定し、
   前記設定によって前記ハードディスク装置を覆う筐体の振動を低減する
   ことを特徴とするハードディスク装置。

Images