JPH09231702A - ディスク装置およびアクチュエータの一時停止方法 - Google Patents
ディスク装置およびアクチュエータの一時停止方法Info
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- JPH09231702A JPH09231702A JP8276592A JP27659296A JPH09231702A JP H09231702 A JPH09231702 A JP H09231702A JP 8276592 A JP8276592 A JP 8276592A JP 27659296 A JP27659296 A JP 27659296A JP H09231702 A JPH09231702 A JP H09231702A
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- G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
- G11B5/54—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head into or out of its operative position or across tracks
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- G11B21/16—Supporting the heads; Supporting the sockets for plug-in heads
- G11B21/22—Supporting the heads; Supporting the sockets for plug-in heads while the head is out of operative position
Abstract
タを低速で後退させる。 【解決手段】 複数の直流電圧レベルを発生する回路8
4、一連のタイミングパルスを発生する回路、電圧発生
器回路及びタイミング回路に応答して電圧レベル及びタ
イミングパルスから増大する電圧ステップの電圧プロフ
ィールを出力する選定回路を具備する。電圧プロフィー
ルはボイスコイルモータ20の駆動回路へ送られアクチ
ュエータをディスクに対して位置決めする。一時停止動
作中に電圧プロフィールを印加して駆動回路をボイスコ
イルモータの電圧源として作用させる。外部バイアス力
によりアクチュエータは一時停止位置へ向かって押し進
められ、駆動回路の電圧源及びアクチュエータの動きに
対抗する、逆起電力がコイル内に発生する。コイルは減
速され許容限界以下の音響ノイズを発生するのに十分低
い終端速度でアクチュエータを一時停止位置へ近づける
電圧プロフィールが選定される。
Description
装置に関し、限定はしないが、ディスク装置ボイスコイ
ルモータへ指数的に傾斜する電圧を印加してアクチュエ
ータの低速後退を行う方法および装置に関する。
体が被覆されスピンドルモータのハブに載置して低速回
転する1枚以上の剛性ディスクを具備している。電子制
御されたアクチュエータ機構へ移動するように載置され
たトランスジューサアレイ(“ヘッド”)によってディ
スク上の複数の同心円トラック内に情報が記憶される。
チュエータ機構は、ボイスコイルモータを利用する、回
転ボイスコイルアクチュエータである。この種のアクチ
ュエータでは、データのリードおよびライトに使用され
るヘッドは実質的に円筒状のアクチュエータ本体から半
径方向外向きに突出する複数のアームの終端の屈曲部を
介して載置される。アクチュエータ本体はディスク外端
のすぐ隣の位置でディスク装置ハウジングに載置される
ピボット軸周りを回転するようにボールベアリングアセ
ンブリを介して支承されている。ピボット軸はスピンド
ルモータの回転軸と平行でありディスクおよびヘッドは
ディスク表面に平行な面内を移動する。
チュエータ本体のヘッドアームとは反対側に載置され永
久磁石アレイの磁界に浸されるようにされたコイルを含
んでいる。コイルに制御された直流電流が通されると、
永久磁石の磁界と相互作用して周知のローレンツ関係に
従ってコイルを永久磁石に対して移動させる磁界が引き
起こされる。コイルが永久磁石に対して移動すると、ア
クチュエータ本体がピボット軸周りに旋回してヘッドが
ディスク表面を横切移動する。
受け参照としてここに組み入れられているDuffy,
McKenzie,HeydariおよびWoodの米
国特許第5,262,907号改良型サーボシステムを
有するハードディスク装置に開示されているような閉ル
ープサーボシステムによって行われる。このようなシス
テムでは、位置すなわちサーボ情報が1枚のディスクの
少なくとも1面に予め記録されている。サーボシステム
は専用サーボディスク面上にサーボ情報が与えられる専
用サーボシステム、もしくはディスクの全面でサーボ情
報がユーザデータとインターリーブされる埋込サーボシ
ステムとすることができる。
は、ヘッドは通常“一時停止される”、もしくは一般的
にはディスクの内径である指示された一時停止ゾーンを
越えた位置へ移動させられる。ヘッドは一般的に装置の
電力消失、もしくは節電のために送られる“スリープ”
コマンドに応答して一時停止され、それはポータブルコ
ンピュータに使用する装置にとっては重要な要件であ
る。ヘッドを一時停止させるために、アクチュエータを
固定するためのラッチが設けられている一時停止ゾーン
を越えてアクチュエータをディスクに対して横切移動さ
せるための電流がコイルへ供給される。代表的なラッチ
ング構造がHickoxおよびStramの米国特許第
5,187,627号磁気ラッチおよび衝突ストップ、
CaseyおよびWestの米国特許第5,224,0
00号ボイスコイルアクチュエータ用衝突ストップおよ
び磁気ラッチ、および1994年11月15日発行のJ
abbariおよびTafreshiの米国特許第5,
365,389号衝突ストップおよび磁気ラッチに開示
されており、それらは全て本発明の譲受人が譲り受けて
おり参照としてここに組み入れられている。
は代表的にはスピンドルモータの逆起電力により供給さ
れる、すなわち電力消失後にスピンドルモータは慣性に
より回転を続けて発電機として使用されるため、一般的
にヘッドは迅速に一時停止させることが望ましい。面積
密度が増大しディスクサイズが減少し続けているため、
電源を切った後で回転しているスピンドルモータの慣性
により得られる電力量は減少し続け、ヘッドを迅速に一
時停止させることは将来さらに重要な要件になるものと
思われる。一般的にスピンドルモータの逆起電力を使用
してディスク装置の遮断シーケンス中に使用される電力
を供給することは、本発明の譲受人が譲り受け参照とし
てここに組み入れられている、Wevers,Krau
seおよびBattuの米国特許第4,679,102
号スピンドルモータの逆起電力を使用してステッパーモ
ータを作動させるディスク装置のリード/ライトヘッド
一時停止方法および装置で検討されている。
転により発生される空気軸受面によってディスク上に支
持されディスクの回転速度が十分減少するとこの空気軸
受面は消失する。代表的には、アクチュエータを一時停
止位置へ移動させるためにコイルへ直流電流パルスを加
えることによりヘッドは一時停止される。ディスクの最
外径を含む、ディスク上の任意の位置からヘッドが確実
に一時停止されるのを保証するために電流パルスの持続
時間と大きさが選定される。
しいが、一時停止中にアクチュエータを急速に移動させ
すぎることに伴う問題点が生じてきている。特に、ボイ
スコイルモータへ電流パルスを加えてヘッドを一時停止
させるとヘッドが一時停止位置へ向かって著しく加速さ
れ、アクチュエータが限界ストップすなわち磁気ラッチ
と接触する時に不快な音響ノイズを生じることがある。
さらに、アクチュエータが限界ストップに接触して突然
減速するとヘッドは制御不能な機械的動きおよび振動を
受けて、ヘッド、アクチュエータアームおよびディスク
媒体が損傷することがある。ヘッドの機械的動きおよび
衝撃を低減する、MRおよびGMRヘッド等の、小型で
より複雑なヘッド設計が将来にわたって望まれるものと
思われる。
が補償されない場合、ヘッドの一時停止に伴う問題点は
複合される。(データ信号および駆動信号経路を提供す
る)アクチュエータに接続されたフレックス回路からの
バイアス力だけでなくヘッド上の空気力学力がディスク
半径にわたって変動してヘッドを一時停止位置に向かっ
て余分に加速させ、アクチュエータを一時停止させる時
にさらに音響ノイズおよびヘッドの動きを生じることが
ある。さらに、アクチュエータおよび関連する制御回路
で使用される部品の電気的および機械的公差により装置
毎に一時停止特性に変動を生じて、製作中に装置を個別
に調整して許容できる一時停止特性を提供することが必
要となることがある。
作中にディスク装置のアクチュエータを低速で後退させ
る方法および装置が提供される。本装置は複数の個別の
直流電圧レベルを発生する電圧発生器回路と、一連のタ
イミングパルスを与えるタイミング回路と、電圧発生器
およびタイミング回路に応答して電圧レベルおよびタイ
ミングパルスから増大する電圧ステップの電圧プロフィ
ールを出力する選定回路とを具備している。
駆動する駆動回路へ与えられディスク装置のディスクに
対してアクチュエータが位置決めされる。一時停止動作
中に電圧プロフィールを印加することにより駆動回路は
ボイスコイルモータの電圧源として作用する。アクチュ
エータを一時停止位置へ向けて押し進めるようにアクチ
ュエータに加わる外部バイアス力により、駆動回路の電
圧源および一時停止位置に向かうアクチュエータの動き
に対抗する、逆起電力がコイル内に発生する。したがっ
て、アクチュエータは速度が制限され所定の許容限界以
下の音響ノイズおよび動きを生じるのに十分な終端速度
でアクチュエータを一時停止位置へ近づけるように電圧
プロフィールが選定される。
320mVまでの8つの個別の電圧レベルからなってい
る。別の実施例では、電圧プロフィールは160および
320mVの2つの個別の電圧レベルからなっている。
装置アクチュエータを低速で後退させる方法および装置
を提供することである。
を達成しながら、一時停止動作中に増大する電圧の電圧
プロフィールを発生してディスク装置ボイスコイルモー
タ回路へ出力する方法および装置を提供することであ
る。
を達成しながら、一時停止位置に到達する時のアクチュ
エータの速度により生じるアクチュエータの音響ノイズ
および機械的動きが所定の許容限界以下となるような電
圧プロフィールを提供することである。
を達成しながら、アクチュエータを一時停止位置に向か
って加速させるアクチュエータに加わる外部バイアス力
を補償することである。
た目的を達成しながら、システム内の著しい量の機械的
および電気的オフセットを補償することである。
発明が特に有用である種類のディスク装置10の斜視図
を示す。ディスク装置10はハウジングベース12およ
び協同的に係合して繊細な内部部品を外部の汚染物質か
ら保護する封止ハウジングを形成する(図示せぬ)上蓋
を含んでいる。
ククランプを使用してスピンドルモータハブ14上に回
転するように載置されている。一般的に20に示すボイ
スコイルモータの制御の元でピボット軸24周りを旋回
運動するようにされているアクチュエータ本体22の一
部であるヘッドアーム26を介して(1個を30で示
す)ヘッドアレイが載置されている。
1には図示せぬ)電子回路により駆動されてヘッド30
を円弧経路32に沿ったディスク16上の複数の同心円
形トラック18の中の任意所望のトラックへ制御可能に
移動させる。ヘッド30を“一時停止させる”ような時
には、ディスク16の最内径へ向かう位置へヘッド30
が移動され(図示せぬ)従来のラッチング構造によりア
クチュエータ本体20が正しい位置にラッチされる。
いて、(図1には図示せぬ)“一時停止位置”がディス
ク16の最内径に確立され、スピンドルモータハブ14
がディスクを回転させていない場合には、ヘッド30は
この一時停止ゾーンに停止するように移動されて、ディ
スク16のデータ記録面およびヘッド30に対する機械
的破損が防止される。もちろん、ディスク16の最外径
に向かう位置等の、別の場所に一時停止ゾーンを配置す
ることもできるが、ここでは最内径に向かって一時停止
ゾーンが配置されるものとする。
VCM20を制御するのに使用する信号がフレックス回
路34を介して通される。本発明が特に有用である代表
的なサーボシステムの単純化されたブロック図である図
2に示すサーボシステムによりVCM20が制御され
る。図2には図1のアクチュエータ本体22が示されて
おり、それは(図2には図示せぬ)1対の永久磁石間に
あるコイル36に電流が加わるとピボット軸24周りを
旋回する。アクチュエータ本体22のコイル36とは反
対側には回転すべくスピンドルモータハブ14上に載置
されたディスク(16A,16B)と協同するように配
列されたヘッド(その中の2個を30A,30Bに示
す)を支持するヘッドアーム26が示されている。実際
のディスク装置には多数のディスクがあり、各ディスク
面にヘッドが関連していることがあるが、判り易くする
ために、2枚のディスク16A,16Bと2個のヘッド
30A,30Bしか図示されていない。
0は専用サーボシステムを利用しており、したがって頂
部ヘッド30Aはサーボヘッドであり頂部ディスク16
Aの頂面は予め記録された位置サーボ情報を含むサーボ
ディスクであるものとする。他の全てのヘッドおよびデ
ィスクは、それぞれ、“データヘッド”もしくは“リー
ド/ライトヘッド”および“データディスク”と呼ばれ
る。しかしながら、本発明は特定タイプのサーボシステ
ムを使用することには左右されず、埋込サーボシステム
を使用するディスク装置にも利用できることをご理解願
いたい。
サーボヘッド30Aがサーボディスク16A上の所与の
サーボトラック18Aをシークして追従できるようにさ
れると、全データヘッド30Bが対応するデータトラッ
ク18Bを同時にシークして追従することがお判りと思
われる。このシークおよびトラック追従を容易にするた
めに、サーボディスク16Aから読み出されるサーボデ
ータは信号経路38を介してプリアンプブロック42を
含むサーボループ40、(個別には図示せぬ)アナログ
/デジタル(A/D)コンバータを含むサーボデータデ
コード論理44、関連するRAM48を有するサーボマ
イクロプロセッサ46および、(個別には図示せぬ)パ
ワーアンプおよびデジタル/アナログ(D/A)コンバ
ータを含む、VCM制御回路50へ向けられる。サーボ
ループ40の詳細な動作説明は前記したDuffy等の
米国特許第5,262,907号に記載されているが、
一般的には、図2のサーボループによりディスク16
A,16Bに対するヘッド30A,30Bの位置が制御
される。
ヘッドの一時停止装置および方法が提供され、図3は図
2のVCM制御回路50を示し本発明の実施例をインプ
リメントする回路が含まれている。しかしながら、図3
の回路の構造および動作について説明する前に、まず図
3の実施例について本発明のあらましを説明する。
動するのに使用するhブリッジ駆動回路へ増大する値の
タイミングのとられた電圧ステップの電圧プロフィール
を印加してアクチュエータを一時停止させるものであ
る。特に、hブリッジ駆動回路は一時停止動作中にコイ
ル両端間に漸増する電圧を印加するコイルの電圧源とし
て作用するように構成されている。このようにしてhブ
リッジ回路は、コイルを流れる電流の大きさおよび方向
に無関係に、永久磁石により生じる磁界中をコイルが通
過する時にコイル両端間の電圧を設定して維持する。し
たがって、一時停止動作中に回路は正常な駆動動作中に
使用される閉ループ状態ではなく開ループ状態で作動さ
れる。
エータに作用するバイアス力により一時停止ゾーンに向
かって内向きにアクチュエータが押し進められるように
設計されたディスク装置の場合、一時停止動作中にこれ
らの力によりアクチュエータは一時停止されている時に
電圧源から与えられる速度よりも高速で一時停止ゾーン
へ向かって加速されようとする。しかしながら、バイア
ス力によるコイルの付加加速によりアクチュエータのこ
の加速に対抗する逆起電力がコイル内に発生する。した
がって電圧源はアクチュエータの速度を制限しダイナミ
ックブレーキとして作用してアクチュエータを許容速度
軌道に従って一時停止位置内へ押し進める。
(ディスク全体もしくはゼロ点に達するまでディスク上
のある半径だけを横切して)一時停止ゾーンから外向き
に押し進められるような設計であれば、外向きのバイア
ス力を克服するのに十分な力がアクチュエータに与えら
れてアクチュエータが一時停止位置へ移動されるまで増
大する電圧プロフィールがコイルへ印加される。ディス
ク表面全体にわたってバイアス力が外向きにである場合
には、コイル両端間に漸次電圧を印加することによりア
クチュエータは許容速度で一時停止位置へ到達すること
が保証される。一方、より代表的なことであるが、ディ
スク表面のある部分に対してバイアス力が内向きとされ
次に最初の部分の内側の第2の部分で外向きとされる場
合には、電圧プロフィールはゼロ点に達するまで内向き
のバイアス力の影響を制限するように作動し、次に電圧
プロフィールは外向きの力を克服するのに十分な力をア
クチュエータへ与えて許容速度でアクチュエータを継続
的に一時停止位置へ向けて移動させる。
る電圧プロフィールが展開される。しかしながら、いず
れのケースにおいても、一般的にはプロフィール内の全
電圧がコイルに印加された後でヘッドが一時停止され、
これはアクチュエータに加わるバイアス力だけでなく、
一時停止動作開始時のヘッドの初期位置およびディスク
装置の機械的および電気的オフセットの関数となる。そ
れにもかかわらず、ヘッドが常に正しく一時停止される
ことを保証するために、プロフィールの最大電圧(すな
わち、最終ステップ電圧)は少なくともヘッドを一時停
止させるためにコイルに指定された最少量の電流を供給
するように選択される。次に、実施例の構造および動作
説明に関連してこれらの考慮すべき点を他の考慮すべき
点と共に詳細に説明する。
M制御回路50が示されており、それには従来のhブリ
ッジ駆動回路54によりコイル36の正規の閉ループ動
作制御を行う従来のVCM制御ブロック52が含まれて
いる。特に、図2を参照して、ディスク装置の正規の動
作中(すなわち、RETRACTコマンドの受信時に開
始されるヘッド一時停止動作以外の全動作中)に、サー
ボマイクロプロセッサ46によりコイル36へ印加され
る必要な電流の大きさと極性が決定され、信号経路56
を介してVCM制御ブロック52へそれを表すデジタル
信号が送られる。VCM制御ブロック52はデジタル信
号をアナログ信号へ変換し、(図示せぬ)電力増幅器に
より、(以後“mux”と呼ぶ)アナログマルチプレク
サ60へ信号経路58を介してアナログ信号を送る。ア
ナログマルチプレクサ60については後記するが、ディ
スク装置の正規の動作中に、アナログマルチプレクサ6
0により信号経路58は出力信号経路62に接続され、
それはhブリッジ駆動回路54の入力となる。
ロック図を示し、それはFET64,66,68,7
0,(電圧Vsを供給する)電圧源72、およびグラン
ド接続74を介してコイル36へ所望の電流を供給す
る。図4に示すように、図3のアナログmux60から
の信号は信号経路62を介してFET64および70の
ゲートへ与えられる。同時に、信号経路62上の信号は
反転増幅器76により反転され信号経路78を介してF
ET66,68のゲートへ送られる。このようにして、
電圧源72からFET64もしくは66(経路62から
の信号の極性による)、コイル36、対応するFET6
8もしくは70を介してグランド74へ電流が流され
る。もちろん、コイル36を流れる電流の大きさは、そ
れぞれ、1対のFET64,70もしくは66,68へ
印加される電圧の大きさによって決まる。
電流を感知し、それに応答して、図3のVCM制御ブロ
ック52へ信号経路82を介して電流センス信号を返送
する電流センスブロック80が含まれている。図4の電
流センスブロック80は図4の回路の正規の動作と干渉
することなく従来の電流センシングを行う。参照として
電流センスブロック80は、共に従来技術において周知
の、コンパレータと関連した電流センス抵抗もしくはカ
レントミラー構成を使用する種々の方法で実施されても
良い。後記するように、電流センシングは本発明の一時
停止動作中は使用されない。
に、本発明のディスク装置は従来のhブリッジ付きVC
M制御構造を利用してVCMコイルを通る電流を制御す
ることがお判りと思われる。さらに、図4のhブリッジ
駆動回路は著しく単純化されており、電圧センス回路や
保護部品等の、付加部品は共通的に利用できるが、ここ
には図示されていないこともお判りと思われる。しかし
ながら、図示するhブリッジ駆動回路は本発明の実施例
の動作を説明するのには十分であり、その最初の例につ
いて再び図3を参照して検討を行う。
に、電圧発生器回路84、4ビットカウンタ86、およ
び8入力(AからH)と、3セレクト入力(S0,S
1,S2)と1出力(Vout)を有するアナログmu
x88が図示されている。特に、電圧発生器回路84は
信号経路85を介して基準電圧(Vref)を受電し複
数の電圧レベルを発生する。基準電圧Vrefは所望の
出力電圧を発生するのに十分な利用可能な任意のディス
ク装置電圧とすることができる。図示するように、実施
例では電圧発生器回路84は0,5,10,20,4
0,80,160,320mVの8つの電圧を発生す
る。電圧発生器回路は従来技術で周知であり抵抗ラダー
網を含むさまざまな方法でインプリメントすることがで
きる。図3に示すように、電圧発生器回路84から発生
される8つの電圧は(図3にアイテム90として集約的
に示す)8つの信号経路を介してアナログmux88の
対応する8つの入力へ出力として接続される。
カウンタ86が接続されており、それは出力Q1,Q
2,Q3,Q4を有し、Q1は最下位出力ビットであり
Q4は最上位出力ビットである。図示するように、出力
Q1,Q2,Q3はアナログmux88の、それぞれ、
セレクト入力S0,S1,S2に接続されている。カウ
ンタ86は信号経路92からクロック入力および信号経
路94を介したRETRACT信号からのイネーブル入
力を受信し、その両方について後記する。したがって、
カウンタ86はイネーブルされると、クロックによって
決まる周波数でカウント開始して増大するデジタルカウ
ントを出力Q1−Q4へ与える。
6を介してアナログmux60の“A”入力へ出力Vo
utが供給され、前記したようにRETRACT信号を
イネーブルメント信号としてカウンタ86へ与える、信
号経路94もRETRACT信号をセレクト入力として
アナログmux60へ供給する。
ので、次に回路の動作について検討する。前記したよう
に、ディスク装置の正規の動作中にVCM制御ブロック
52は(図2のサーボループの残りと連係して)アクチ
ュエータ位置の閉ループ制御を行う。そのために、信号
経路94上のRETRACT信号はアナログmux60
が(VCM制御ブロック52の出力を与える)信号経路
58からの“B”入力を出力信号経路62およびhブリ
ッジ駆動回路54に接続するような状態とされる。しか
しながら、後記するように、RETRACTコマンドを
受信すると、VCM制御ブロック52は回路から切り替
えられてヘッド一時停止動作中は使用されない。
れないが)電力消失、重要な故障状態やエラー、もしく
は“スリープ”コマンドの受信等の状態が発生すると、
(アクチュエータに反応する)RETRACTコマンド
が発生される。前記したように、コンピュータがオフと
されるかもしくは故障状態が検出された時には迅速にヘ
ッドを一時停止させることが望ましい。同様に、バッテ
リ寿命を節約するために、多くのコンピュータには(ユ
ーザもしくはタイムアウトベースにより)スピンドルモ
ータの動作を遮断するスリープオプションがある。もち
ろん、本発明はRETRACTコマンドを取り巻く状況
に左右されることはなく、このようなコマンドを受信し
たら単純に作動開始する。
RACTコマンドが発生される時には、図3を参照し
て、カウンタ86をイネーブルさせて信号経路96を出
力信号経路62へ接続するようアナログmux60を命
令する信号が信号経路94を介して送られる。イネーブ
ルされると、カウンタ86はクロック入力から与えられ
る周波数で上向きにカウント開始して、アナログmux
88のセレクト入力S0,S1,S2へ増分カウントを
出力する。したがって、カウンタ86の最初の8カウン
トによりアナログmux88は電圧発生器回路84によ
り入力A−Hへ与えられる入力電圧の各々を逐次セレク
トして、最初のクロック期間に対しては0mV、第2の
クロック期間に対しては5mV等の電圧が信号経路96
に与えられるようにする。(各々に印加される電圧の数
および値だけでなく)各クロック期間の持続時間の設定
は、ディスク装置の機械的および電気的構造を含む、さ
まざまな要因によって決まり、ディスク装置の電圧プロ
フィールの調整については後記する。しかしながら、本
例では、8つのクロック期間の各々が100mS程度で
ある(およそ800mSの最大ヘッド一時停止時間が提
供される)。このような比較的“遅い”クロックはシス
テムクロックと連係した1つ以上の駆動回路(図示せ
ず)を使用して得ることができ、このような技術の使用
は周知である。もちろん、電力遮断状態中は、前記した
ように回路へ供給される電力は図2に示すスピンドルモ
ータジェネレータ回路100を介してスピンドルモータ
から発生される。このようなスピンドルモータジェネレ
ータ回路100は周知でありヘッドを適切に一時停止さ
せてディスク装置を遮断するのに十分長く回路の動作を
持続させることができる整流された直流電圧レベルを供
給するように作動する。さらに検討を行うには、前記し
たWevers等の米国特許第4,679,102号を
参照することができる。
りアナログmux60は“A”入力を経路62上の出力
に接続するため、アナログmux88により信号経路9
6へ与えられる電圧はhブリッジ駆動回路54へ供給さ
れる。図4を参照して、信号経路62上の電圧はコイル
の方位に従って適切なFET対64,70もしくは6
6,68へ印加される(もちろん、一時停止ゾーンに向
かってコイルを移動させるFETが選択される)。hブ
リッジ駆動回路は正規の動作中はコイルの電流源として
作用し、コイルを流れる電流はコイルの両端間電圧に無
関係に維持されるが、ヘッド一時停止動作中はhブリッ
ジは電圧源として作用して、コイル両端間電圧がコイル
を流れる電流に無関係に維持されることをお判り願いた
い。
アクチュエータは最初にヘッドを一時停止ゾーンに向か
って加速開始する。しかしながら、アクチュエータの内
向きバイアス力(偏流およびフレックス回路力を含む)
によりコイルは最初に電圧源により誘起された磁界を越
えて永久磁石の磁界中をより高速で加速される。磁界中
のこの付加加速によりhブリッジの電圧源から供給され
る電圧と平衡される逆起電力がコイル内に発生される。
正味の効果として、FETに漸増電圧が印加されると、
コイルの速度が制限されてヘッドは所定の許容限界内の
速度で一時停止ゾーンへ到達する。
ック期間の終り(すなわち、図3の回路の第8期間)で
はなく、ある点に有効に一時停止することをお判り願い
たい。RETRACTコマンドが発せられる時のディス
ク表面に対するヘッドの位置だけでなく、ディスク装置
の電気的および機械的構造に従って、アクチュエータは
一時停止位置に到達して全クロック期間が終わる前にラ
ッチすることができる。事実、ヘッド位置だけでなくか
なりの量の電気的および機械的オフセットを含む、公称
的に同じ1群のディスク装置間の広範な変動が補償され
るため、これは本発明の1つの利点である。
と、図3の回路の動作が継続されてアクチュエータを内
向きに駆動して、アクチュエータが限界ストップその他
のラッチング構造と係合する時のバウンシングの影響を
最小限に抑える。さらに、図3に示すように、所望によ
り信号経路97を介したカウンタ86のQ4出力を使用
して(図示せぬ)適切なスピンドル駆動回路を始動させ
ることによりスピンドルモータダイナミックブレーキ回
路98を始動させることができる。このようなスピンド
ルモータダイナミックブレーキ回路は周知でありスピン
ドルモータの多数の位相を有効にショートするようスピ
ンドルモータ駆動回路に命令することによりスピンドル
モータハブ(図1および図2の14)の以後の回転を停
止させる。
に、図5および図6に(同じモデルタイプの)電気的お
よび機械的特性の幾分異なる特定の2台のディスク装置
の一時停止動作中のヘッド速度、コイル電圧およびコイ
ル電流のグラフを示す。参照として、図5および図6に
示す装置はバイアス力により全ディスク半径においてア
クチュエータが一時停止位置へ向かって押し進められる
6.35cm(2.5インチ)径、4ディスクシステム
である。これらの装置はヘッドの空力学効果から比較的
大きいスピンドル慣性、フレックス回路バイアスおよび
半径方向力を有している。最初に図5を参照して、速度
曲線102、正味の電圧曲線104および正味の電流曲
線106が一時停止動作中に経過する時間を表す共通x
軸上に描かれている。x軸は8つに分けられており、各
々が前記した一時停止動作を構成する8つのクロック期
間の中の1つに対応している。特に、図3を参照して、
図5の第1の区分はアナログmux88が0mVを出力
するクロック期間を表し、第2の区分はmuxから5m
Vが出力されるクロック期間を表し、以下同様である。
これらの曲線は平坦化されており実際の濾波されない測
定値で観察される(ノイズ等による)低レベル効果を無
視した近似曲線である。
ETRACTコマンドに応答して第1の区分(区分1)
においてヘッド一時停止動作が開始される前にヘッドは
ディスクの最外径に位置決めされ、一時停止動作中に、
アクチュエータはディスクを横切掃引する時に最少距離
を移動するようにされる。速度曲線102に示すよう
に、ヘッド一時停止動作の開始時に、ヘッドは一時停止
ゾーンに向かって加速され次に迅速に減速され、第2の
区分のほぼ中程で破線110により指示される一時停止
位置を読み取る。
04を調べるとhブリッジドライバには公称量の電圧し
か印加されないことが判るが、電流曲線106はこの同
じ期間中にかなりの量の電流がコイルの負方向へ実際に
流れることを示している。図5にさらに示すように、電
流曲線106には接触点(破線110)に不連続性10
8があり、電流が幾分振動することを示している(接触
時のアクチュエータの少量のバウンシングを表してい
る)。グラフから、アクチュエータが一時停止位置に到
達してラッチされると、残りの区分に対する電圧曲線1
04および電流曲線106は密接に相関され、この時間
中に速度曲線102にはアクチュエータの動きは現れな
い。
06の電圧は0mVに近く、図3の電圧発生器回路84
から図4のコイル36までの回路に対して測定した電気
的オフセットが本質的に公称値であることを示してい
る。図6のディスク装置の電気的オフセットについては
同じことはいえず、後記するようにかなりの量の負のオ
フセットがある。
を示し、特に図6には第2のディスク装置の速度曲線1
12、電圧曲線114および電流曲線116が示されて
いる。図5と同様に、一時停止動作は区分1の始めにヘ
ッドをディスクの最外径として開始される。RETRA
CTコマンドにより一時停止動作が開始されると、速度
曲線112に示すようにアクチュエータは一時停止位置
に向かって加速され次にほぼ区分6の始めに向かって徐
々に減速され、そこでアクチュエータは120で示す破
線においてラッチング構造に最終的に接触する。図5の
速度曲線102と同様に、図6の速度曲線112も接触
時のアクチュエータの速度は十分低減されて所定の許容
限界内の音響ノイズおよび動きとされることを示してい
る。一時停止位置に到達した後で、アクチュエータの速
度は0にとどまる。
はコイルに負の電圧量が印加されることが判りこれは制
御回路の負の電気的オフセットによるものである。しか
しながら、このオフセットにもかかわらず、アクチュエ
ータは第6番目の区分のほぼ始めに有効に一時停止され
る。図6の電流曲線116にはヘッドが一時停止されて
いる時は負の方向に電流が流れることも示されている。
検討を終えたので、次に一般的に50Aとして示す図3
のVCM制御回路50の第2の実施例を示す図7を参照
する。この第2の実施例は図3−図6に示すものとは異
なる特性を有するディスク装置の回路の構造および動作
を簡単に示すものである。特に、図7はスピンドル慣性
が比較的低く、フレックス回路バイアスゼロ点がディス
ク内径の十分外側にありかつヘッドの空力効果による半
径方向の力成分が小さい5.08cm(2インチ)ディ
スク、4.57(1.8インチ)径ディスク装置のVC
M制御回路50Aの実施例を示すものである。アクチュ
エータの一時停止時間がおよそ800mSである図3−
図6のスピンドル慣性が比較的高いディスク装置に対し
て、図7のディスク装置はスピンドル慣性が遥かに低く
アクチュエータの一時停止はおよそ350mS以下であ
る。
160mVと320mVの2つの電圧を発生し、アナロ
グmux88Aがカウンタ86Aからのタイミングパル
スに応答して選定する点を除けば、VCM制御回路50
Aは図3のVCM制御回路50と構造および動作が非常
に類似している。図7の回路の動作によりhブリッジド
ライバ54に印加される、アナログmux60に対して
160mVと320mVの、持続時間の等しい2つのス
テップからなる電圧プロフィールが生じ、各ステップ
(すなわちクロック期間)はおよそ150mSの持続時
間を有している。図7のディスク装置に対するプロフィ
ールの2つの電圧ステップの選定は一部ヘッドの一時停
止に利用できる短い時間により支配され、選定される電
圧レベルはさらにアクチュエータに加わるバイアス力に
よりヘッドを一時停止させるのに必要な付加エネルギに
より支配される。もちろん、カウンタ86Aはアナログ
mux88Aへ選定入力S0を与えるQ3出力およびス
ピンドルダイナミックブレーキ回路98と係合するQ4
出力を有する4ビットカウンタとして図示されている
が、任意数のnビットカウンタ構成を使用することがで
き(図3および図7において)4ビットカウンタを使用
するのは単に説明上の都合によるものであって制約的意
味合いはないことが容易にお判りと思われる。
ク装置の正味の速度、電圧および電流のグラフを示し、
図8のグラフは前記した図5および図6と同様である。
図8のx軸に示すように、プロフィールで使用される2
つのクロック期間を示す2つの区分があり、図7のアナ
ログmux88Aは第1の区分中は160mVを第1の
区分中は320mVを出力する。
はヘッドがディスクの最外径に配置されている位置で始
まる速度プロフィール曲線122で表される。速度プロ
フィール曲線122は一時停止位置へ向かうアクチュエ
ータの初期加速、その後減速して一時停止位置へ到達し
破線130で示す点において許容速度で(図示せぬ)磁
気ラッチと係合する様子を示している。同様に、ヘッド
の一時停止動作中に、コイル36を流れる電流だけでな
くコイル36両端間の正味の電圧が、それぞれ、電圧曲
線124および電流曲線126により示されている。
で、次にディスク装置アクチュエータの一時停止中に使
用される電圧プロフィールの整形について検討する。最
初に、前記した検討に従ってアクチュエータの後退は短
時間で完了させることが望ましい、すなわちヘッドをデ
ィスク上へ支持するのにもはや空気軸受面を利用できな
い点までスピンドルモータの回転速度が減少する前ま
た、スピンドルモータの逆起電力が(電源遮断シーケン
ス等において)発電機として使用される場合には、スピ
ンドルモータから発生される電圧が許容レール電圧より
も降下する前に完了させることが望ましい。しかしなが
ら、あまり短時間で後退を完了させると、前記したよう
に、一般的に望ましくない量の音響ノイズおよび動きが
生じる。もちろん、アクチュエータを後退させるのに利
用できる時間はスピンドルモータの速度と回転ディスク
の慣性の関数であり、さまざまなディスク装置の設計毎
に著しく異なる。しかしながら、一般的にさまざまな構
成のディスク装置についてアクチュエータを後退させる
のに利用できる時間はおよそ200mSから800mS
以上まで変動することが判っている。したがって、面積
密度の高い小型ディスク装置へ向かう現在のトレンドに
より、将来トレンドは後退時間の短縮に向かうものと思
われる。最初にアクチュエータの後退に利用できる総時
間を理解して割り当られた時間枠内で後退を行うよう保
証することが重要である。
作用するバイアス力の影響およびこれらのバイアス力に
よりアクチュエータが一時停止位置へ押し進められる程
度である。例えば、図3−図6を参照して検討した4デ
ィスク、6.35cm(2.5インチ)ディスク装置の
場合、バイアス力はVCMコイル両端間にさらに電圧を
印加することなくディスクの最外径位置からヘッドを後
退させるのに十分であることが判った。したがってそこ
で説明した回路の動作により図7および図8を参照して
説明した2ディスク、4.57cm(1.8インチ)の
ような内向きの小さいバイアス力を有する他のディスク
装置よりも余計にこれらの力による速度が制限された。
しかしながら、いずれの場合にも、ここに開示された回
路はこれらの力の影響を低減してアクチュエータが一時
停止する時に許容できない音響ノイズやヘッドの動きを
解消するように作動する。もちろん、当業者ならばディ
スクの半径にわたってアクチュエータに加えられるバイ
アス力はよく理解しておりシステムの質量、ディスクの
回転速度、フレックス回路から与えられるスプリング力
およびディスクに対するアクチュエータのピボット点位
置を含むいくつかの要因の関数である。一般的に、アク
チュエータを一時停止位置へ向けて押し進めるバイアス
力が大きいほど、アクチュエータを一時停止位置へ駆動
するのに必要な駆動電流は少なくなることが判ってい
る。したがってこのような場合、割り当てられた後退時
間が許す限り、電圧レベルの低い多数の電圧ステップを
有する電圧プロフィールをプロフィールの最初の部分中
に使用すると有利であることが判っている。逆に、一時
停止位置へ向かうバイアス力が小さい装置では、一般的
にアクチュエータを一時停止位置へ駆動するのにより多
くの駆動電流が必要でありアクチュエータの後退中の速
度制限は少ない。しかしながら、このような装置のアク
チュエータを後退させる電圧プロフィールは速度を制限
するように容易に工夫することができ一般的にこのよう
な装置の場合、図7の回路に示すように、ステップ数が
少なく各ステップの電圧レベルが高い電圧プロフィール
が有用であることが判っている。
開する上で考慮すべき第3の点はアクチュエータの完全
な後退を保証するためにコイルメーカが推奨する指定電
流である。例えば、指定後退電流が20mAで最大VC
Mコイル抵抗がおよそ14オームであるコイルの場合、
いかなる状況においてもヘッドの適切な後退を保証する
ために電圧プロフィールの最終電圧として少なくとも
(20)(14)=280mVの電圧レベルが一般的に
望ましい。しかしながら、発生されたプロフィール内の
最終電圧ステップに計算された所要値を越える電圧を与
え次に先行するステップの電圧レベルをこの計算された
所要値よりも低く選定すると有用であることが判ってい
る。もちろん、電圧プロフィールの選定値は前記した他
の点を考慮して選択しなければならない。
特定サイズおよび特性のディスク装置に限定されず、ア
クチュエータを位置決めするボイスコイルモータを使用
するいかなるディスク装置にも応用できることがお判り
と思われる。さらに、ここに示した電圧プロフィールは
説明用であって限定的なものではなく、電圧が時間的に
変化し大きさが増大する限り、いかなる数の電圧プロフ
ィールでも使用することができる。すなわち、電圧レベ
ル数および時間間隔が十分であれば、線形ランプ、指数
ランプ、さらにはS字ランプでも使用することができ
る。また構造に応じて正電圧の替わりに負電圧をドライ
バ回路へ印加して、電圧の“増大”や“減少”はプロフ
ィールの電圧を正に増大せさるだけでなく負に増大させ
ることも含むようにすることも考えられる。
圧プロフィールの時間間隔は一定としたが、これは説明
用であって限定的なものではなく、時間間隔が非均一で
ある電圧プロフィールを構成して前記したように使用す
ることができる。
だけでなく前記した利点および結果を得るようにされて
いることは明らかである。この開示のために実施例につ
いて説明してきたが、当業者であればさまざまな変更が
自明でありそれらは特許請求の範囲に開示され明記され
た発明の精神に含まれるものとする。
図。
る、本発明に従って構成されたサーボシステムのブロッ
ク図。
CM制御回路のブロック図。
リッジ駆動回路のブロック図。
チ)径ディスク装置のヘッド一時停止動作中の図2−図
4のコイルを通る電圧および電流波形だけでなく図2の
アクチュエータの速度を表すグラフ。
う2つの4ディスク、6.35cm(2.5インチ)径
ディスク装置のヘッド一時停止動作中の図3のコイルを
通る電圧および電流波形だけでなく図2のアクチュエー
タの速度を表すグラフ。
CM制御回路のブロック図。
チ)径ディスク装置のヘッド一時停止動作中の図7のコ
イルを通る電圧および電流波形だけでなく図2のアクチ
ュエータの速度を表すグラフ。
Claims (17)
- 【請求項1】 ディスクおよびディスクに隣接するアク
チュエータを有するディスク装置であって、ディスクは
複数の同心状データトラックを有し、ディスク装置は選
定データトラックに対してアクチュエータを位置決めす
る制御回路を有し、制御回路はボイスコイルモータを駆
動してアクチュエータを位置決めする駆動回路を含み、
該ディスク装置は、複数の個別の電圧レベルを発生する
電圧発生手段と、電圧発生手段に応答して一連のタイミ
ングのとられたステップ電圧として個別の電圧レベルを
駆動回路へ印加してアクチュエータを一時停止位置へ後
退させる後退手段とを具備するディスク装置。 - 【請求項2】 請求項1記載のディスク装置であって、
アクチュエータは後退コマンドに応答して後退手段によ
り後退させられるディスク装置。 - 【請求項3】 請求項1記載のディスク装置であって、
後退手段は、タイミングパルスのデジタル出力を与える
カウント手段と、カウント手段および電圧発生手段に応
答しカウント手段からのタイミングパルスに従って電圧
発生手段からの電圧レベルを選定して出力する選定手段
とを具備するディスク装置。 - 【請求項4】 請求項3記載のディスク装置であって、
アクチュエータは許容限界よりも低い音響ノイズを発生
するのに十分低い速度で一時停止位置へ到達するディス
ク装置。 - 【請求項5】 請求項3記載のディスク装置であって、
アクチュエータの速度はそこに加わる内向きバイアス力
に応答してコイルから発生する逆起電力により制限され
るディスク装置。 - 【請求項6】 請求項3記載のディスク装置であって、
複数の個別の電圧レベルは、それぞれ、0,5,10,
20,40,80,160および320mVからなるデ
ィスク装置。 - 【請求項7】 請求項3記載のディスク装置であって、
複数の個別の電圧レベルは、それぞれ、160および3
20mVからなるディスク装置。 - 【請求項8】 ディスクと、ディスクに隣接するアクチ
ュエータと、ディスクを回転させるスピンドルモータ
と、ボイスコイルモータ制御回路からの信号に応答して
アクチュエータをディスクに対して位置決めするボイス
コイルモータとを有する改良型ディスク装置であって、
ディスクは同心状データトラックおよび一時停止ゾーン
を含み、アクチュエータはディスクの回転中は同心状デ
ータトラックに対して位置決めされディスクの非回転中
は一時停止ゾーンに対して位置決めされるトランスジュ
ーサを有し、ボイスコイルモータ制御回路はボイスコイ
ルモータを駆動するボイスコイルモータ駆動回路を含
み、該ディスク装置は、複数の個別の電圧レベルを発生
する電圧発生手段と、電圧発生手段に応答して一連のタ
イミングのとられた値の増大するステップ電圧として個
別の電圧レベルをボイスコイルモータ駆動回路へ印加し
てトランスジューサを一時停止位置へ移動させる後退手
段とを具備する改良型ディスク装置。 - 【請求項9】 ディスクと、ディスクを正規の動作速度
で回転させるスピンドルモータと、ディスクに隣接する
アクチュエータとアクチュエータをディスクに対して位
置決めする制御回路とを有するディスク装置であって、
ディスクは同心状データトラックおよび一時停止ゾーン
を含み、アクチュエータはディスクが正規の動作速度で
回転している中は制御回路により選定されたデータトラ
ックに対して位置決めされるトランスジューサを有し、
アクチュエータはディスク装置ボイスコイルモータのコ
イルを含み、制御回路はアクチュエータコイルへ電流を
供給する駆動回路を含み、該ディスク装置は、ディスク
の回転を動作速度で停止させるコマンドの受信を示す表
示手段と、個別の直流電圧レベルの複数の電圧を発生す
る電圧発生手段と、一連のタイミング信号を与えるタイ
ミング手段と、表示手段、電圧発生手段およびタイミン
グ手段に接続され各ステップが増大する直流電圧レベル
を有する一連のタイミングのとられた逐次電圧ステップ
として配列された電圧発生手段から発生される電圧から
なる電圧プロフィールを、表示手段に応答して駆動回路
へ出力してトランスジューサを一時停止ゾーンへ移動さ
せる選定手段とを具備するディスク装置。 - 【請求項10】 請求項9記載のディスク装置であっ
て、トランスジューサが一時停止ゾーンへ移動される時
のアクチュエータの速度は許容限界よりも低い音響ノイ
ズを発生するのに十分な低速であるディスク装置。 - 【請求項11】 請求項9記載のディスク装置であっ
て、アクチュエータの速度はそこに加わる内向きバイア
ス力に応答してコイルから発生する逆起電力により制限
されるディスク装置。 - 【請求項12】 請求項9記載のディスク装置であっ
て、複数の電圧レベルは、それぞれ、0,5,10,2
0,40,80,160および320mVからなるディ
スク装置。 - 【請求項13】 請求項9記載のディスク装置であっ
て、複数の電圧レベルは、それぞれ、160および32
0mVからなるディスク装置。 - 【請求項14】 ディスクと、ディスクを正規の動作速
度で回転させるスピンドルモータと、ディスクに隣接す
るアクチュエータとアクチュエータをディスクに対して
位置決めする制御回路とを有し、ディスクは同心状デー
タトラックおよび一時停止ゾーンを有し、アクチュエー
タはディスクが正規の動作速度で回転している中は制御
回路により選定されたデータトラックに対して位置決め
されるトランスジューサを有し、アクチュエータはディ
スク装置ボイスコイルモータのコイルを含み、制御回路
はボイスコイルモータへ電流を供給する駆動回路を含む
ディスク装置における、アクチュエータを一時停止させ
るための改良された方法であって、該方法は、個別の電
圧レベルの複数の電圧を発生するステップと、一連のタ
イミング信号を与えるステップと、各ステップが増大す
る電圧レベルを有する一連のタイミングのとられた逐次
電圧ステップとして配列された複数の電圧からなる電圧
プロフィールを複数の電圧および一連のタイミング信号
を使用して発生するステップと、電圧プロフィールをボ
イスコイルモータへ印加してアクチュエータを一時停止
位置へ後退させるステップとからなるアクチュエータの
一時停止方法。 - 【請求項15】 請求項14記載の方法であって、ボイ
スコイルモータへ電圧プロフィールが印加される時のア
クチュエータの速度は許容限界よりも低い音響ノイズを
発生するのに十分な低速であるアクチュエータの一時停
止方法。 - 【請求項16】 請求項15記載の方法であって、複数
の電圧を発生するステップは、それぞれ、0,5,1
0,20,40,80,160および320mVの電圧
を発生することからなるアクチュエータの一時停止方
法。 - 【請求項17】 請求項15記載の方法であって、複数
の電圧を発生するステップは、それぞれ、160および
320mVの電圧を発生することからなるアクチュエー
タの一時停止方法。
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