JP4317527B2 - データ保存装置におけるヘッド動作制御方法，及びそれを利用したディスクドライブ，及びディスクドライブの設計方法 - Google Patents

Description

本発明は，データ保存装置におけるヘッド動作制御方法，及びそれを利用したディスクドライブ，及びディスクドライブの設計方法に関し，さらに詳細には，ディスクドライブに外部衝撃が引き込まれた場合に，ヘッドを安全な領域に移動させるためのデータ保存装置におけるヘッド動作制御方法，及びそれを利用したディスクドライブ，及びディスクドライブの設計方法に関する。

本発明と関連して公開された技術文献としては，特許文献１がある。特許文献１には，ディスク表面のＸ及びＹ軸方向への衝撃を感知するためのセンサを設置し，ヘッドから読み出されるディスクでの現在位置情報から衝撃の回転方向成分を計算することにより，外部衝撃によるヘッド位置決定エラーを減少させる技術が開示されている。

一般的に，データ保存装置の一つであるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は，磁気ヘッドを利用してディスクに記録されたデータを再生したり，ディスクにユーザデータを記録することによってコンピュータシステムのオペレーションに寄与する。そして，ＨＤＤは，順次高容量化，高密度化及び小型化されつつ，マルチメディアシステムのデータ保存手段として利用が拡大されている勢いである。

ＨＤＤは，回転するディスク上に磁気的に保存された情報を記録／再生する機能を行う。かかるドライブは，通常，ディスクアセンブリとアクチュエータアセンブリとを含む。ディスクアセンブリは，モータにより回転されるハブに結合される少なくとも１枚の磁気ディスクを含んでおり，アクチュエータアセンブリは，通常，磁気ディスクに／からデータを記録／再生するための部品をその一端に支持するアクチュエータアームを含み，その他端でアクチュエータアームの動作を可能にするモータと結合される構造を有する。

特開２００２−１０９８４０公報

ディスクドライブは，コンピュータシステムの携帯性が向上するにつれて，外部の衝撃を受けやすい環境に露出される。ディスクドライブのデータ再生及び記録中に，外部からの衝撃がＨＤＤに加えられると，ヘッドとディスク表面とが接触される可能性が高まり，ヘッドとディスク表面とが接触する場合に，ディスクまたはヘッドを損傷させる，という問題がある。

したがって，本発明の目的は，上記課題を解決するために，ディスクドライブに加えられる衝撃量によりディスク上でのヘッドの位置を考慮し，ヘッドを迅速に安全な領域に移動させることが可能な新規かつ改良されたデータ保存装置におけるヘッド動作制御方法及びこれを利用したディスクドライブを提供することにある。

上記課題を解決するため，本発明の第１の観点においては，ディスクドライブ制御方法において，ディスクドライブに印加される衝撃量を検出し，検出された衝撃量が臨界値を超えているか否かを判断する段階，上記検出された衝撃量が上記臨界値を超える場合に，ヘッドが位置したシリンダの位置情報を読み込み，実行中である命令を停止させる段階，上記読み込まれたシリンダ番号が基準シリンダ番号を超えているか否かを判断する段階，及び上記読み込まれたシリンダ番号が上記基準シリンダ番号を超える場合には，ヘッドをディスクの最内周方向に移動させ，そうではない場合には，ヘッドをディスクの最外周方向に移動させる段階を含むことを特徴とするデータ保存装置におけるヘッド動作制御方法が提供される。

上記課題を解決するため，本発明の第２の観点においては，データ保存装置において，衝撃量に相応する電気的な信号を生成する衝撃感知部，ディスク，上記ディスクの表面を横切ってヘッドを移動させるアクチュエータ，及び上記電気的な信号に基づいて衝撃量を算出し，上記算出された衝撃量が臨界値を超える場合に，上記ディスク上にあるヘッドの位置により，衝撃の影響を少なく受ける方向に上記ヘッドが移動するように，上記アクチュエータを制御するコントローラを含むことを特徴とするディスクドライブが提供される。

また，本発明は，上記方法を実行させる命令を処理するプログラムコードをコンピュータ読み取り可能保存媒体に保存して実施することもできる。

本発明によれば，ディスクドライブに許容される範囲を超える衝撃が引き込まれる場合に，ディスク上のヘッドの位置を把握し，決定された方向にヘッドを迅速に移動させるように制御することにより，外部の衝撃がヘッド及び関連部品に及ぼす影響を最小化することができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず，図１に基づいて，第１の実施の形態にかかるディスクドライブの構成を説明する。なお，図１は，第１の実施の形態にかかるディスクドライブの構成を示す正面図である。

図１に示すように，ドライブは，スピンドルモータ２によって回転される少なくとも１枚以上の磁気ディスク３を含む。ディスクドライブは，ディスク３の表面に隣接するように位置したヘッド６をさらに含む。

ヘッド６は，各々のディスク３の磁界を感知し，磁化させることによって回転するディスク３に／から情報を記録／再生できる。通常，ヘッド６は，各ディスク３の表面に結合されている。なお，本実施形態においては，単一のヘッド６として図示されて説明されているが，それはディスク３を磁化させるための記録用ヘッドと，ディスク３の磁界を感知するための分離された再生用ヘッドからなると理解せねばならない。再生用ヘッドは，磁気抵抗（ＭＲ：Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子から構成される。

ヘッド６は，ボイスコイル９を有するアクチュエータアーム５に付着されている。ボイスコイル９は，ボイスコイルモータ（ＶＣＭ：Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ；図示せず）を特定するマグネチックアセンブリ８に隣接するように位置している。これにより，ボイスコイル９に供給される電流は，ベアリングアセンブリ４を中心にアクチュエータアーム５を回転させるトルクを発生させる。アクチュエータアーム５の回転は，ディスク３の表面を横切ってヘッド６を移動させる。

上記ベアリングアセンブリ４，アクチュエータアーム５，マグネチックアセンブリ８及びボイスコイル９が結合され，ヘッド６を移動させる構成手段を総称してアクチュエータと呼ぶ。

電源オフ時またはスリープモード（ｓｌｅｅ ｐｍｏｄｅ）においては，ヘッド６はランプ７に固定され，アクチュエータは，ラッチ１０によってロッキングされて外部からの衝撃が引き込まれても，ヘッド６は動かず，ヘッド６が他の部品（例えばディスク３）と衝突することが防止される。

また，ストッパー１４は，ディスク３の最内周１３のシリンダ位置を超えてデータを記録できない領域にヘッド６が内周方向に移動することを防止する。

図３は，本実施形態にかかるディスクドライブの電気的な回路を示す。

図３に示すように，本実施形態にかかるディスクドライブは，ディスク３，ヘッド６，プリアンプ２１０，記録／再生チャンネル２２０，バッファ２３０，コントローラ２４０，ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２５０，ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２６０，ＶＣＭ駆動部ボイスコイルモータ２７０，ホストインターフェース２８０及び衝撃感知部２９０を備える。

ディスク３は，環状トラックの構造を有しており，各トラックは，一般的に複数のセクタを含んでいる。各セクタは，データフィールドと識別フィールドとを含んでいる。識別フィールドは，セクタ及びトラック（シリンダ）を識別するグレーコード（Ｇｒａｙ ｃｏｄｅ）より構成されている。ディスク３の特定シリンダ領域に，ＨＤＤ動作に必要なデータが保存されるが，これをメインテナンスシリンダ（Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ）領域と称し，この領域は，一般ユーザがアクセスできないディスク領域である。

ＲＯＭ２５０には，ディスクドライブを制御するための各種プログラム及びデータが保存されており，ＲＡＭ２６０にはブーティングのたびにディスク３のメインテナンス領域から読み込んだディスクドライブ動作に必要なデータがローディングされる。

バッファ２３０には，書き込みモードでホストインターフェース２８０を介してホスト機器から受信されるデータが順次に保存され，読み込みモードでディスク３から読み込んだデータが順次に保存される。

プリアンプ２１０は，再生用ヘッド３で感知された信号を増幅させる増幅回路，及び記録用ヘッド３に最適の読み込み電流を供給するための読み込み電流制御回路より構成されている。当然ながら，書き込み電流を供給するための書き込み電流制御回路も内蔵されている。

衝撃感知部２９０は，ディスクドライブに引き込まれる衝撃量を感知し，衝撃量に相応する電気的な信号を生成する。

図２は，ディスクドライブが受ける衝撃によるブレ量（Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）のスペクトルを図示したものである。このとき，印加された衝撃パルスは，ガウス分布の形態でピーク値が２５０ Ｇであり，維持時間は，２ｍｓである。かかる衝撃は，ディスクドライブで図２に図示されたようにＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ …のように振動形態で現れる。

まず，一般的なディスクドライブの動作を説明すれば次の通りである。

データ読み込みモードで，ディスクドライブは，ディスク３から再生用ヘッド６（または，変換器）によって感知された電気的な信号をプリアンプ２１０で信号処理に容易なように増幅させる。その後，記録／再生チャンネル２２０では，増幅されたアナログ信号をホスト機器（図示せず）が再生できるデジタル信号に符号化し，ストリームデータに変換してバッファ２３０に一時保存させた後で，ホストインターフェース２８０を介してホスト機器に伝送する。

データ書き込みモードで，ディスクドライブは，ホストインターフェース２８０を介してホスト機器からデータを入力されてバッファ２３０に一時保存させた後，バッファ２３０からデータを出力し，記録／再生チャンネル２２０によって記録チャンネルに適した二進データストリームに変換させた後，プリアンプ２１０によって増幅された記録電流を記録用ヘッド６を介してディスク３に記録させる。

コントローラ２４０は，ディスクドライブを総括的に制御し，ホストインターフェース２８０を介して受信される命令を分析して当該命令を実行するように制御する。コントローラ２４０は，ボイスコイル９に駆動電流を供給するＶＣＭ駆動部２７０にまた結合されており，ヘッド６の動作を制御するためにＶＣＭ駆動部２７０に制御信号を供給する。

ＶＣＭ駆動部２７０は，コントローラ２４０から印加される制御信号に相応する電流をボイスコイル９に供給し，ヘッド６がアクチュエータを移動させる。

コントローラ２４０は，読み込みまたは書き込みモードで衝撃感知部２９０から入力される電気的な信号を利用して衝撃量を算出し，算出された衝撃量及び臨界値を比較するプロセスを実行する。算出された衝撃量が臨界値を超える場合には，ヘッド６の位置をグレーコードを利用して読み込み，読み込まれたシリンダ番号により衝撃の影響を少なく受ける方向にヘッド６を移動させるようにアクチュエータを制御する。なお，臨界値は，ディスクドライブが正常に動作できる臨界衝撃量を意味する。

即ち，コントローラ２４０は，算出された衝撃量が臨界値を超える場合に，基準シリンダを境界にヘッド６がディスクの内周領域に位置する場合には，ヘッド６をディスク３の最内周（図１中の符号１３）方向に移動させるように，アクチュエータの動作を制御するために，ＶＣＭ駆動部２７０にアクチュエータ駆動制御信号を出力する。一方，ヘッド６が基準シリンダを境界として基準シリンダを含む外周領域に位置する場合には，ヘッド６をディスク３の最外周（図１中の符号１２）方向に移動させるように，アクチュエータの動作を制御するために，ＶＣＭ駆動部２７０にアクチュエータ駆動制御信号を出力する。

上記のアクチュエータ駆動制御信号は，ヘッド６を衝撃に対して安全な領域に迅速に移動させるためにアクチュエータが許容される最大速度で移動させるように設計する。

当然ながら，コントローラ２４０は，臨界値以上の衝撃量が感知される場合には，正常な動作を実行し難いので，現在実行中である命令を停止させるように制御する。

衝撃からヘッド６を安全な領域に移動させる方向を決定する基準シリンダは，ディスク３の最内周（図１中の符号１３）と最外周（図１中の符号１２）の半分位置から一定の距離だけ外周方向に偏った位置のシリンダと決定する。その理由は，ディスク３の内周領域よりは外周領域の方が衝撃の影響を多く受けるためである。

次に，図４のフローチャートに基づいて，本実施形態にかかるデータ保存装置におけるヘッド動作制御方法について説明する。

まず，ステップＳ４０１で，コントローラ２４０は，ディスクドライブが現在実行中であるモードがデータ読み込みモードであるか，または書き込みモードであるかを判断する（ステップＳ４０１）。

次いで，ステップＳ４０１の判断結果，データ読み込みモードまたは書き込みモード実行中である場合に，ステップＳ４０２に移行し，ディスクドライブに引き込まれる衝撃量を衝撃感知部２９０（衝撃センサと称する）を利用して連続的に検出する（ステップＳ４０２）。

さらに，ステップＳ４０３で，ステップＳ４０２で検出された衝撃量が初期設定の臨界値を超えているか否かを判断する（ステップＳ４０３）。

その後，ステップＳ４０３の判断結果，検出された衝撃量が臨界値を超える場合に，ステップＳ４０４に移行し，ディスク３上でヘッド６が位置するシリンダの位置情報を再生する（ステップＳ４０４）。シリンダの位置情報再生は，ディスク３に記録されたグレーコードを利用する。

次いで，ステップＳ４０６で，コントローラ２４０は，実行中であるという命令を停止し，読み込まれたシリンダ番号が基準シリンダ番号を超えているか否かを判断する（ステップＳ４０６）。ここで，基準シリンダは，ディスク３の最内周（図１中の符号１３）と最外周（図１中の符号１２）の半分位置から一定の距離だけ外周方向に偏った位置のシリンダと決定する。その理由は，ディスク３の内周領域よりは外周領域の方が衝撃の影響を多く受けるためである。

さらに，ステップＳ４０６の判断結果，読み込まれたシリンダ番号が基準シリンダ番号を超えている場合には，ステップＳ４０７で，基準シリンダを境界にヘッド６がディスクの内周領域に位置するケースに該当し，この場合には，ヘッド６をディスク３の最内周（図１中の符号１３）方向に移動させるようにアクチュエータの動作を制御する（ステップＳ４０７）。

一方，ステップＳ４０６の判断結果，読み込まれたシリンダ番号が基準シリンダ番号を超えていない場合には，ステップＳ４０８で，基準シリンダを境界として基準シリンダを含む外周領域に位置するケースに該当し，この場合には，ヘッド６をディスク３の最外周（図１中の符号１２）方向に移動させるようにアクチュエータの動作を制御する（ステップＳ４０８）。

ステップＳ４０７及びステップＳ４０８のヘッドの移動速度は，ディスクドライブが許容される最大速度で移動させるように設計する。

これにより，ディスクドライブの動作中に，許容される衝撃量を超える衝撃量が引き込まれる場合には，ディスク上でのヘッドの位置により，ヘッドの移動方向を決定してヘッドを安全な領域に迅速に移動させることができる。

本発明は，方法，装置，システムとして実行できる。ソフトウェアで実行される時，本発明の構成手段は，必然的に必要な作業を実行するコードセグメントである。プログラムまたはコードセグメントは，プロセッサ再生可能媒体に保存され，または伝送媒体または通信網で搬送波と結合されたコンピュータデータ信号によって伝送できる。プロセッサ読み込み可能な媒体は，情報を保存または伝送できるいかなる媒体も含む。プロセッサ読み込み可能な媒体の例としては，電子回路，半導体メモリ素子，ＲＯＭ，フラッシュメモリ，イレーザブルＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＲＯＭ），フロッピー(登録商標）ディスク，光ディスク，ハードディスク，光ファイバ媒体，無線周波数（ＲＦ）網などがある。コンピュータデータ信号は，電子網チャンネル，光ファイバ，空気，電子系，ＲＦ網のような伝送媒体上に伝播できるいかなる信号も含まれる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は，多様な形態のディスクドライブに適用され，特に本発明をＨＤＤに適用する場合に，外部の衝撃に対して効果的に対処できるので，ＨＤＤ関連技術分野に利用可能である。

第１の実施の形態にかかるディスクドライブの機構的な構成を示す正面図である。 ディスクドライブが受ける衝撃によるブレ量のスペクトルを図示したグラフ図である。 第１の実施の形態にかかるディスクドライブの電気的な回路構成を示す回路図である。 第１の実施の形態にかかるデータ保存装置におけるヘッド動作制御方法を示すフローチャートである。

符号の説明

２１０ プリアンプ
２２０ 記録／再生チャネル
２３０ バッファ
２４０ コントローラ
２５０ ＲＯＭ
２６０ ＲＡＭ
２７０ ＶＣＭ駆動部
２８０ ホストインターフェース
２９０ 衝撃感知部

Claims (9)

1. ディスクドライブ制御方法において：
   前記ディスクドライブに印加される衝撃量を検出し，前記検出された衝撃量が臨界値を超えているか否かを判断する段階と；
   前記検出された衝撃量が前記臨界値を超える場合に，ヘッドが位置したシリンダの位置情報を読み込み，実行中である命令を停止させる段階と；
   前記読み込まれたシリンダ番号が基準シリンダ番号を超えているか否かを判断する段階と；
   前記読み込まれたシリンダ番号が前記基準シリンダ番号を超える場合には，ヘッドをディスクの最内周方向に移動させ，そうではない場合には，ヘッドをディスクの最外周方向に移動させる段階と；
   を含み，
   前記基準シリンダは，ディスクの最内周と最外周の半分位置から外周方向に偏った領域に位置するシリンダのうちから決定される一のシリンダであることを特徴とするデータ保存装置におけるヘッドの動作制御方法。
2. 前記ヘッドの移動速度は，許容される最大速度になるように制御する，ことを特徴とする請求項１に記載のデータ保存装置におけるヘッドの動作制御方法。
3. ディスクドライブ設計方法において，
   所定の臨界値を超える衝撃量が感知される場合に，前記ヘッドが基準シリンダを境界に内周領域に位置する場合には前記ヘッドをディスクの最内周方向に移動させ，かつ前記ヘッドが基準シリンダを境界として基準シリンダを含む外周領域に位置する場合には前記ヘッドをディスクの最外周方向に移動させるように，前記ヘッド移動制御回路が設計され，
   前記基準シリンダは，ディスクの最内周と最外周の半分位置から外周方向に偏った領域に位置するシリンダのうちから決定される一のシリンダであることを特徴とする，ディスクドライブ設計方法。
4. 前記ヘッドの移動時に，ディスクドライブが許容される最大速度で移動するように，前記ヘッド移動制御回路が設計される，ことを特徴とする請求項３に記載のディスクドライブ設計方法。
5. データ保存装置において：
   衝撃量に相応する電気的な信号を生成する衝撃感知部と；
   ディスクと；
   前記ディスクの表面を横切ってヘッドを移動させるアクチュエータと；
   前記電気的な信号に基づいて衝撃量を算出し，前記算出された衝撃量が臨界値を超える場合に，前記ディスク上にあるヘッドの位置に基づいて，前記アクチュエータを制御するコントローラと；
   を備え，
   前記コントローラは，前記算出された衝撃量が臨界値を超える場合に，前記ヘッドが基準シリンダを境界に内周領域に位置する場合には，前記ヘッドをディスクの最内周方向に移動させるようにアクチュエータを制御し，前記ヘッドが基準シリンダを境界として基準シリンダを含む外周領域に位置する場合には，前記ヘッドをディスクの最外周方向に移動させるようにアクチュエータを制御し，
   前記基準シリンダは，ディスクの最内周と最外周の半分位置から外周方向に偏った領域に位置するシリンダのうちから決定される一のシリンダであることを特徴とする，ディスクドライブ。
6. 前記コントローラは，前記ヘッドの移動時に許容される最大速度で移動するように，前記アクチュエータを制御する，ことを特徴とする請求項５に記載のディスクドライブ。
7. 前記コントローラは，臨界値以上の衝撃量が感知される場合に，現在実行中である命令を停止させるように制御する，ことを特徴とする請求項５に記載のディスクドライブ。
8. ディスクドライブで臨界値を超える衝撃量が感知される場合に，ディスク上にあるヘッドが，ディスクの最内周と最外周の半分位置から外周方向に偏った領域に位置するシリンダのうちから決定される一のシリンダである基準シリンダを境界に内周領域に位置する場合には，前記ヘッドをディスクの最内周方向に移動させるようにアクチュエータを制御し，前記ヘッドが基準シリンダを境界として基準シリンダを含む外周領域に位置する場合には，前記ヘッドをディスクの最外周方向に移動させる命令を処理するプログラムコードが保存されたコンピュータ読み取り可能保存媒体。
9. ディスクドライブ制御方法において：
   ディスクドライブに印加される衝撃量が臨界値を超え，ヘッドが，ディスクの最内周と最外周の半分位置から外周方向に偏った領域に位置するシリンダのうちから決定される一のシリンダである基準シリンダを境界に内周領域に位置する場合には，前記ヘッドをディスクの最内周方向に移動させる段階と；
   ディスクドライブに印加される衝撃量が臨界値を超え，前記ヘッドが基準シリンダを境界として基準シリンダを含む外周領域に位置する場合には，前記ヘッドをディスクの最外周方向に移動させる段階と；
   を含む，ことを特徴とするデータ保存装置におけるヘッドの動作制御方法。
   

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