JP3863081B2

JP3863081B2 - ディスク装置とそのヘッド・アンロード制御方法

Info

Publication number: JP3863081B2
Application number: JP2002252198A
Authority: JP
Inventors: 久長谷川; 浩行苅田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: JP2004095009A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスク状の記憶媒体に対して信号の読み書きを行うヘッドを記憶媒体の外側の定位置に待避させるランプロード機構を採用したディスク装置とそのヘッド・アンロード制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ランプロード機構を採用したたとえばハードディスクドライブなどのディスク装置において、ヘッドをランプ上に退避（アンロード）させる方式としては、コントロール・アンロードとエマージェンシー・アンロードの二つがある。
【０００３】
コントロール・アンロードとは、ハードディスクドライブへの電源供給はされており、ＣＰＵ（ファームウェア）での制御によるアンロードを意味する。これは、ヘッドのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）から発生する逆起電力を利用し、アンロード時のヘッドの速度を最適に制御して、ヘッドをランプ上に安全かつ確実に退避させるうものである。
【０００４】
一方、エマージェンシー・アンロードとは、ハードディスクドライブへの電源供給が切られた場合に、ＣＰＵ（ファームウェア）での制御は実行できないため、強制的にヘッドをランプ上に退避させる機能である。これは、ハードディスクドライブ内に電荷をためておき、この電荷を強制的にボイスコイルモータ（ＶＣＭ）に放出する、あるいはハードディスク内のスピンドルモータ（ＳＰＭ）の回転により発生する逆起電力を利用し、この逆起電力による電荷をボイスコイルモータ（ＶＣＭ）に流すことによりヘッドをランプ上に退避させるものである。
【０００５】
ここでは特にコントロール・アンロード時の制御について注目する。
【０００６】
図４は、コントロール・アンロード時のヘッド、メディア、ランプの位置関係を側面から示す図、図５はボイスコイルモータ（ＶＣＭ）に流す電流の変化を示す図である。
【０００７】
コントロール・アンロード動作はたとえば以下の手順で行われる。下記の説明における括弧内の数字は図４および図５における各段階に対応する。
【０００８】
（１）コントロール・アンロードコマンドを認識する。
【０００９】
（２）ヘッド（スライダ）３１をメディア３２上の特定のシリンダーにシークさせ、そこから外周側（ランプ３３側）にアンロードを始める。
【００１０】
（３）ヘッド３１が目標速度になるまでボイスコイルモータ（ＶＣＭ）に電流を流す。この時点ではヘッド３１はメディア３２上にある。
【００１１】
（４）ヘッド３１の速度が目標速度を保つようにボイスコイルモータ（ＶＣＭ）の逆起電力を監視しながら、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）８に流す電流を制御する。この時点でもヘッド３１はメディア３２上にある。
【００１２】
（５）ヘッド３１がランプ烏口（メディア側先端）に達し、タブ３４がランプ３３の斜面３３ａを上り始める。
【００１３】
（６）ランプ３３に乗り上げることにより、ヘッド３１の速度が減少する。
【００１４】
（７）ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）の逆起電力監視によるフィードバックが働き、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）に流す電流を増加させる。
【００１５】
（８）ヘッド３１がランプ烏口の斜面３３ａを登り終えると、ランプ３３は平坦面もしくは緩やかな下り坂となるためヘッド３１の速度は増加する。
【００１６】
（９）ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）の逆起電力監視によるフィードバックが働き、ＶＣＭに流す電流を減少させる。
【００１７】
（１０）ヘッド３１のタブ３４がアウターストッパー３５に衝突し、ランプ３３のホームポジション（最終位置）に達する。
【００１８】
（１１）ヘッド３１がストッパー３５で跳ね返るのを抑えるように、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）に最大電流を流し、ヘッド３１をアウターストッパー３５に押し付ける。
【００１９】
（１２）ヘッド３１をランプ３３のホームポジションに停止させる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術においてはハードディスクドライブの使用環境によってヘッドがランプに乗り上げたときに受ける外力（摩擦力、オフセット力など）の影響に差があり、最適状態でのアンロードにならない場合がある。
【００２１】
具体的に生じ得る現象としては以下が挙げられる。
【００２２】
・ヘッドのタブとランプの摺動面との間にはたらく摩擦力、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）のオフセット力、ヘッドサスペンションアセンブリ（ＨＳＡ）のピボットベアリングの軸ロスなどの外力が想定していた以上に大きくなり、ヘッドのアンロード速度が著しく減少し、速度がゼロとなりランプ上で完全に停止してしまう。
【００２３】
・ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）に流す電流を増加させても、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）で発生するトルクが摩擦力などの外力を上回ることができず、ヘッドがランプ烏口の斜面を上りきることができない。
【００２４】
・ヘッドがランプ上に停止し、再び動き始めるまでに時間がかかると、アンロードの制御が終了してしまい、ヘッドはホームポジションに戻りきる前にランプの途中で止まってしまう。
【００２５】
・摩擦力などの外力が想定よりも小さい場合、目標速度を必要以上に大きく設定してしまっているため、ヘッドがストッパーに衝突する際に受ける衝撃も大きくなり、ヘッドの寿命を短くしてしまう。
【００２６】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、環境温度に応じてヘッドのアンロード動作を最適に制御することのできるディスク装置とそのヘッド・アンロード制御方法を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のディスク装置は、ディスク状の記憶媒体から信号を読み出すための素子を搭載したヘッド部と、前記ヘッド部を一端に支持し、前記記憶媒体に対して移動させるヘッドアクチュエータと、前記ヘッドアクチュエータを駆動するモータと、前記ヘッドアクチュエータによって前記記憶媒体の外周部に移動された前記ヘッド部を前記記憶媒体から離間した所定の待避位置にて定位させるランプと、温度を検出するセンサーと、前記センサーによって検出された温度に応じて前記ヘッド部を前記所定の待避位置まで移動させる時の最適な目標速度を設定し、この設定された目標速度で前記ヘッド部を前記所定の待避位置まで移動させるように前記モータを制御する制御手段とを具備するものである。
【００２８】
この発明によれば、環境温度に対してヘッド・アンロードの最適な目標速度を設定することによって、環境温度によるヘッド・アンロード速度の変動を抑えることが可能になる。これにより、低温環境時のヘッド・アンロードのエラー防止を図ることができるとともに、高温時のヘッドとストッパーとの衝突によるヘッド損傷などの事故の発生を抑止することができる。
【００２９】
また、本発明のディスク装置において、前記制御手段は、前記ヘッド部の移動速度を監視し、この監視結果である前記ヘッド部の移動速度と、前記温度に応じて設定された最適な目標速度との差を求め、この差に基づいて前記モータの供給電流を制御するものであってもよい。
【００３０】
これによると、速度のフィードバックによって高精度のヘッド・アンロード速度制御が可能になる。
【００３１】
また、本発明のディスク装置において、前記制御手段は、前記センサーによって検出された温度と基準温度との差を所定の温度幅を単位に求め、この求めた温度差に応じて最適な目標速度を設定するものであってよい。
【００３２】
さらに、本発明のディスク装置において、前記制御手段は、前記センサーによって検出された温度と基準温度とを変数とする所定の計算式に基づいて最適な目標速度を算出するものであってよい。これにより、より高分解能によるヘッド・アンロード速度制御が可能になる。
【００３３】
このように速度のフィードバックによる高精度のヘッド・アンロード速度制御や、高分解能によるヘッド・アンロード速度制御によって、ヘッド・アンロードのエラー防止効果、ヘッド部とストッパーとの衝突によるヘッド損傷防止の効果をより高めることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】
図１は本発明のディスク装置を適用した実施の一形態であるハードディスクドライブの構成を示す斜視図である。
【００３６】
同図に示すように、このハードディスクドライブ１は、上面の開口した矩形箱状のケース２と、複数のねじによりケースにねじ止めされケース２上面の開口を閉塞するトップカバー（図示せず）とを備えている。
【００３７】
ケース２内には、ディスク状の記憶媒体であるたとえば２枚のディスク（プラッター）３と、このディスク３を支持および回転させるディスク駆動機構としてのスピンドルモータ（ＳＰＭ）４と、ヘッドアクチュエータ６とが配置されている。ここで、ディスク３には、たとえば直径６５ｍｍ（２．５インチ）で、両面に磁気記録層がそれぞれ設けられたプラッターが採用されている。
【００３８】
ヘッドアクチュエータ６は、ディスク３に対する信号の読み書きを行う素子であるヘッドを搭載した磁気ヘッドスライダ５および後述のランプ９と摺動するタブ９ａを先端部にもつサスペンション５ａと、このサスペンション５ａを先端に支持したアーム７とからなるヘッドアームアセンブリ１５を複数積層して構成されるキャリッジと、このキャリッジをケース２の底壁に垂直に立設されたベアリングシャフト１３に対して回動自在に支持する軸受ユニット１２とで構成されている。
【００３９】
さらに、ケース２内には、ヘッドアクチュエータ６を駆動するボイスコイルモータ（ＶＣＭ）８と、磁気ヘッドスライダ５がディスク３の外周部に移動した際、上記タブ９ａと摺動してヘッドをディスク３から離間した所定の退避位置において保持するランプ９と、ヘッドドライバＩＣなどが搭載された基板ユニット１０が収容されている。
【００４０】
また、このケース２の部品収容部の裏側には、基板ユニット１０を介してスピンドルモータ（ＳＰＭ）４、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）８、およびヘッドの制御を行うためのＣＰＵ、メモリ、ＨＤＤコントローラ、その他の回路を搭載したプリント回路基板（図示せず）がねじ止めなどによって装着されている。
【００４１】
ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）８は、ヘッドアクチュエータ６の支持枠１６に固定されたボイスコイル１７と、ボイスコイル１７を挟み込むようにケース２上に固定された一対のヨーク１８と、一方のヨーク１８に固定された磁石１９とを備えている。
【００４２】
また、ケース内には、このハードディスクドライブ１内の温度を検知する温度センサー（図示せず）が配置されている。
【００４３】
図２は、このハードディスクドライブ１の制御システムの構成を示すブロック図である。
【００４４】
同図において、プリアンプ回路２１は、ヘッド２９により読み出されたリード信号を増幅するリードアンプ、およびライトデータをライト電流に変換するライトアンプを有する。リード／ライト（Ｗ／Ｒ）信号処理回路２２は、Ａ／Ｄ変換処理、ライトデータの符号化処理およびリードデータの復号化処理などの各種の信号処理を行う。ハード・ディスク・コントローラ（ＨＤＣ）２３は、当該ハードディスクドライブ１とホストシステム（パーソナルコンピュータやディジタル機器）とのインターフェースを処理し、たとえばリード／ライトデータの転送制御などを行う。
【００４５】
モータドライバ２４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）８を駆動するためのＶＣＭドライバ２４Ａと、スピンドルモータ（ＳＰＭ）４を駆動するためのＳＰＭドライバ２４Ｂとを有する。
【００４６】
ＣＰＵ２５は、このハードディスクドライブ１のメイン制御装置であり、特にこの実施形態ではヘッドアンロード速度制御を行うための要素である。ＣＰＵ２５は、ＶＣＭドライバ２４Ａで発生する逆起電力を監視して、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）８の回転数（速度）をヘッド・アンロード速度として算出し、このヘッド・アンロード速度と設定されている目標速度とを比較し、実際のヘッド・アンロード速度が目標速度に近づくようにボイスコイルモータ（ＶＣＭ）８に供給する電流を制御する。
【００４７】
メモリ２６は、ＲＡＭおよびフラッシュＥＥＰＲＯＭを含み、ＣＰＵ２５の制御プログラムや、ヘッド・アンロードの目標速度のデフォルト値などの各種パラメータを格納する。
【００４８】
温度センサー２８は、このハードディスクドライブ１内の温度を検知してＣＰＵ２５に伝達する。
【００４９】
ＣＰＵ２５は、この温度センサー２８から通知された温度情報に基づいてヘッド・アンロード時の目標速度を最適化し、この環境温度によって最適化された目標速度に基づいてヘッド・アンロード速度制御、すなわちボイスコイルモータ（ＶＣＭ）８の速度制御を行う。
【００５０】
すなわち、ＣＰＵ２５はボイスコイルモータ（ＶＣＭ）８で発生する逆起電力（電圧）のデータをＡ／Ｄ変換２７を通して取得し、実際のヘッド・アンロード速度を算出する。そして、この実際のヘッド・アンロード速度と環境温度によって最適化された目標速度とを比較し、この比較結果に基づいてヘッド・アンロード速度の制御を行う。
【００５１】
次に、このハードディスクドライブ１におけるヘッド・アンロード速度制御の動作を説明する。
【００５２】
たとえばヘッド・アンロード開始前などに温度センサー２８の出力をＣＰＵ２５が取り込む。もちろん、この場合、ヘッド・アンロード開始直前の温度だけではなく、たとえば過去一定時間の平均温度を算出した値を用いてもよい。
【００５３】
ＣＰＵ２５は、取得した温度情報に基づいて、ヘッド・アンロードの目標速度を環境温度に応じた最適な速度に設定する。
【００５４】
最適な目標温度を設定する具体的な方法には、以下のようなものがある。
【００５５】
▲１▼ 環境温度がある基準温度（範囲）を超えたり、下回ったときに目標速度の設定を変える。たとえば、１０〜５０℃を基準温度の範囲とした場合、環境温度が５０℃を超えたとき、環境温度が１０℃を下回ったとき、それぞれについて予め決められた最適な目標速度を設定して、この最適な目標速度をヘッド・アンロード速度制御に適用する。
【００５６】
▲２▼ 環境温度と基準温度の範囲との差をある温度幅を単位に求め、この求めた温度差に応じて最適な目標速度を設定し、ヘッド・アンロード速度制御に適用する。たとえば、３０〜４０℃を基準温度の範囲とした場合に、環境温度が２０℃台のときと１０℃台のときとで最適な目標速度を変える。
【００５７】
▲３▼ 環境温度−アンロード速度関係式から環境温度に対応した目標速度を設定する。環境温度−アンロード速度関係式の例として、たとえば、ｖｔ＝ｋ×Ｔ＋ｖａがある。ここで、ｖｔは目標速度、Ｔは環境温度、ｋ，ｖａはそれぞれ定数である。
【００５８】
以上の方法により、環境温度に応じた最適な目標温度が設定されたら、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）８で発生する逆起電力（電圧）のデータをＡ／Ｄ変換２７を通して取得し、ＣＰＵ２５でそのデータから実際のヘッド・アンロード速度を算出する。
【００５９】
続いて、実際のヘッド・アンロード速度と上記の最適目標速度とを比較する。この比較の結果から、実際のアンロード速度が最適目標速度に対して遅い場合はヘッド・アンロード速度を高めるようにボイスコイルモータ（ＶＣＭ）８に流す電流を増やし、実際のヘッド・アンロード速度が最適目標速度に対して速い場合はアンロード速度を下げるようにボイスコイルモータ（ＶＣＭ）８に流す電流を減らす。以上の温度センサー２８からの環境温度のデータ取得からボイスコイルモータ（ＶＣＭ）８に流す電流の制御までの手順を、たとえば一定時間周期で繰り返す。以上のヘッド・アンロード速度制御の例を図３に示す。
【００６０】
このようにして環境温度に対してヘッド・アンロードの目標速度を最適化することによって、環境温度が実際のヘッド・アンロード速度に及ぼす影響を緩和することが可能になり、たとえば低温環境時のヘッド・アンロードのエラーを防止できるとともに、高温時のヘッドとストッパーとの衝突によるヘッド損傷などの事故の発生確率を低減することができる。
【００６１】
なお、本発明は上述したいずれの実施形態にも限定されず、本発明の技術思想の範囲内で適宜変更して実施できる。
【００６２】
前記実施形態では、本発明をハードディスクドライブに適用したものについて説明したが、ハードディスク以外のディスク状の記憶媒体を用いたディスク装置にも本発明は適用することが可能である。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、環境温度の大きな変化に対して安定したヘッド・アンロード動作が実現され、信頼性の高いディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のディスク装置を適用した実施の一形態であるハードディスクドライブの構成を示す斜視図である。
【図２】図１のハードディスクドライブの制御システムの構成を示すブロック図である。
【図３】図１のハードディスクドライブにおけるヘッド・アンロード速度の制御を説明するための図である。
【図４】コントロール・アンロード時のヘッド、メディア、ランプの位置関係を側面から示した図である。
【図５】コントロール・アンロード時にボイスコイルモータに流す電流の変化を示す図である。
【符号の説明】
１・・・・ハードディスクドライブ、３・・・・ディスク、６・・・・ヘッドアクチュエータ、８・・・・ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、９・・・・ランプ、２５・・・・ＣＰＵ、２６・・・・メモリ、２８・・・・温度センサー、２９・・・・ヘッド

Claims

ディスク状の記憶媒体から信号を読み出すための素子を搭載したヘッド部と，
前記ヘッド部を一端に支持し，前記記憶媒体に対して移動させるヘッドアクチュエータと，
前記ヘッドアクチュエータを駆動するモータと，
前記ヘッドアクチュエータによって前記記憶媒体の外周部に移動された前記ヘッド部を前記記憶媒体から離間した所定の待避位置にて定位させるランプと，
温度を検出するセンサーと，
所定の温度範囲に対応する第１の速度と，前記所定の温度範囲より低い温度に対応し，かつ前記第１の速度より大きい第２の速度と，前記所定の温度範囲より高い温度に対応し，かつ前記第１の速度より小さい第３の速度と，を記憶するメモリと，
前記センサーによって検出された温度および前記メモリの記憶内容に基づいて，前記ヘッド部を前記所定の待避位置まで移動させる時の目標速度を設定する手段と，
前記設定された目標速度で前記ヘッド部を前記所定の待避位置まで移動させるように前記モータを制御する手段と，
を具備することを特徴とするディスク装置。
前記制御する手段は，前記ヘッド部の移動速度を監視し，この監視結果である前記ヘッド部の移動速度と，前記温度に応じて設定された目標速度との差を求め，この差に基づいて前記モータの供給電流を制御することを特徴とする請求項１に記載のディスク装置。
ディスク状の記憶媒体から信号を読み出す素子を搭載したヘッド部と，前記ヘッド部を一端に支持し，前記記憶媒体に対して移動させるヘッドアクチュエータと，前記ヘッドアクチュエータを駆動するモータと，前記ヘッドアクチュエータによって前記記憶媒体の外周部に移動された前記ヘッド部を前記記憶媒体から離間した所定の待避位置にて定位させるランプとを有するディスク装置のヘッド・アンロード制御方法であって，
センサによって温度を検出するステップと，
所定の温度範囲に対応する第１の速度と，前記所定の温度範囲より低い温度に対応し，かつ前記第１の速度より大きい第２の速度と，前記所定の温度範囲より高い温度に対応し，かつ前記第１の速度より小さい第３の速度と，を記憶するメモリの記憶内容，および前記検出された温度に基づいて，前記ヘッド部を前記所定の待避位置まで移動させる時の目標速度を設定するステップと，
前記設定された目標速度で前記ヘッド部を前記所定の待避位置まで移動させるように前記モータを制御するステップと，
を具備することを特徴とするディスク装置のヘッド・アンロード制御方法。