DE19801989C2 - Verfahren zum Steuern der Entriegelungsoperation eines Kopfes in einem Festplattenlaufwerk - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Entriegelungsoperation eines Kopfes in einem Festplattenlaufwerk gemäß dem Gegenstand des Patentanspruchs 1.

Üblicherweise ist ein Festplattenlaufwerk (nachstehend meist als HDD bezeichnet), welches in erheblichem Ausmaß als Hilfsspeichergerät bei Computersystemen verwendet wird, im wesentlichen in zwei hauptsächliche Teile unterteilt. Den ersten Teil bildet eine Schaltungsteilanordnung (allgemein als PCBA bezeichnet, nämlich als gedruckte Schaltung), auf welcher die meisten Schaltungsbauteile angebracht sind, und ein zweites Teil ist eine Mechanikteilanordnung (im allgemeinen als HDA, also als Kopfplattenanordnung bezeichnet), welche mit den meisten mechanischen Bauteilen versehen ist, einschließlich eines Kopfes und einer Magnetplatte, sowie mit den übrigen Schaltungsbauteilen.

Fig. 1 zeigt schematisch in einer Aufsicht den Aufbau eines Mechanismus einer üblichen Festplattenanordnung.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die Platte 2 drehbar an einem Spindelmotor angebracht, und wird auf Information dadurch zugegriffen, daß ein Lese/Schreibkopf 4 verwendet wird, der an einem Betätigungsgliedarm angebracht ist, der durch einen Schwingspulenmotor gedreht wird. Daten, die von einem Host- Computer übertragen werden, werden in Form magnetischer Daten auf der Platte 2 über die Köpfe 4 aufgezeichnet. Wenn sich die Platte 2 mit konstanter Geschwindigkeit dreht, schwimmt der Kopf in gleichmäßiger Höhe über der Oberfläche der Platte 2, um Daten aufzuzeichnen oder wiederzugeben. Die Köpfe 4 sind an einem seitlichen Vorderende des Betätigungsgliedes 6 angebracht, und ein Eisenstück 12, welches durch einen Magneten stark angezogen wird, ist an der anderen Seite des Betätigungsgliedes 6 vorgesehen. Das Betätigungsglied 6 wird durch ein Schwenklager 8 gehaltert, und bewegt sich über die Platte 2 in Radialrichtung um die Achse des Schwenklagers 8 herum, gesteuert durch einen Schwingspulenmotor (nachstehend als VCM bezeichnet). Eine Spule 10 des Schwingspulenmotors ist zwischen dem Schwenklager 8 und dem Eisenstück 12 in dem Betätigungsglied 6 angeordnet. In Fig. 1 können auf beiden Seiten des Betätigungsgliedes 6 ein äußerer und ein innerer Absturzanschlag 14 bzw. 16 angebracht werden. Der äußere Zusammenstoßanschlag 14 ist auf einer Basis angebracht, so daß verhindert werden kann, daß die Platte 2 von Spuren auf der Platte 2 abweicht, und der innere Absturzanschlag oder Absturzmagnet 16 in Berührung mit dem Eisenstück 12 gelangt, welches am anderen Ende des Betätigungsgliedes 6 angebracht ist, infolge der Magnetkraft, wenn die HDD nicht verwendet wird, so daß das Betätigungsglied 6 festgesetzt werden kann. Die Ansturzanschläge 14 und 16 bestimmen den Bewegungsbereich des Betätigungsgliedes 6, also den Hub des Kopfes. Der Kopfhub stellt die Bewegungsentfernung dar, die zwischen dem äußersten Umfangsbereich und dem innersten Umfangsbereich vorhanden ist, in denen der Kopf 4 durch das Betätigungsglied über die Platte 2 bewegt werden kann. In Fig. 1 ist jener Zustand dargestellt, in welchem das Betätigungsglied 6 durch den Magnet 16 verriegelt wird, und zu diesem Zeitpunkt ist der Kopf 4 in einer Parkzone 5 geparkt.

Fig. 2 stellt eine zum Teil geschnittene Ansicht von Platten in einem HDD dar, welches ein Mehrplattensystem verwendet. Das Mehrplattensystem wird zu dem Zweck eingesetzt, um die Speicherkapazität für Daten zu maximieren. In Fig. 2 sind zwei Platten 2, die normalerweise in Form eines Stapels angeordnet sind, drehbar auf einer Antriebswelle eines Spindelmotors 26 angebracht, und normalerweise sind jeweils Köpfe 4A, 4B, 4C und 4D für jede Plattenoberfläche 2A, 2B, 2C und 2D vorgesehen. Die Köpfe 4A, 4B, 4C und 4D sind auf jeder Oberfläche 2A, 2B, 2C und 2D der Platten 2 jeweils angeordnet, und sind an einem Ende eines in Horizontalrichtung verlaufenden Betätigungsgliedarms eines Betätigungsgliedes 6 angebracht. Hierbei ist eine vorbestimmte Anzahl an Spuren konzentrisch auf jeder Oberfläche 2A, 2b, 2C und 2D der Platten 2 angeordnet, und ist jeder Spur eine entsprechende Spuranzahl zugeordnet (Spur 0 bis Spur N). Spuren, deren Nummer auf jeder Plattenoberfläche 2A, 2B, 2C und 2D übereinstimmt, entsprechend jedem der Köpfe 4A, 4B, 4C und 4D, werden normalerweise als Zylinder bezeichnet. Bei identischer Spurnummer bei den Platten wird normalerweise dieselbe Zylindernummer festgelegt. Beispielsweise betreffen sämtliche Spurnummern "Spur 0" auf jeder Plattenoberfläche 2A, 2B, 2C und 2D entsprechend jedem der Köpfe 4A, 4B, 4C und 4D der "Zylindernummer 0".

Bei dem HDD kann ein Kopf auswählbar über irgendeiner gewünschten Spur unter den Spuren der Platte mit Hilfe eines Servomechanismus angeordnet werden. Die Positionierung des Kopfes über der betreffenden Spur wird normalerweise durch zwei Operationen durchgeführt, nämlich eine Servoregelbetriebsart, die eine Spursuchoperation und eine Spurverfolgungsoperation umfaßt. Die Spursuchoperation, die in allgemeinen als Suchbetriebsart bezeichnet wird, stellt die Operation zur Bewegung eines Kopfes von der momentanen Spur zu der gewünschten Spur dar. Die Spurverfolgungsoperation, die im allgemeinen als Nachlaufbetriebsart bezeichnet wird, stellt die Operation dar, welche es ermöglicht, daß ein Kopf exakt der aufgesuchten Spur folgen kann. Sobald der Kopf über einer vorbestimmten Spur angeordnet wird, ist es wünschenswert, daß der Kopf auf der Zentrumslinie der Spur bleibt, damit Daten exakt gelesen und geschrieben werden können.

Für die Spursuch- und Spurverfolgungsoperationen, und für die Lese- und Schreiboperationen von Daten weist jede Spur auf der Oberfläche einer Platte ein Sektorformat auf, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Fig. 3 zeigt ein Beispiel für ein Sektorformat für vier Spuren, die in demselben Zylinder einer Platte vorhanden sind, entsprechend jeder Spur in einem Festplattenlaufwerk, welches zwei Platten verwendet.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, sind ein Servosektor und ein Datensektor abwechselnd auf einer Spur entsprechend jedem Kopf angeordnet (Kopf ϕ, Kopf 1, Kopf 2 und Kopf 3). Der Servosektor ist so ausgebildet, daß die Servosteuerung der Spursuch- und Spurverfolgungsoperationen ermöglicht wird, und der Datensektor ist zum Einschreiben von Benutzerdaten vorgesehen. Der Servosektor nimmt im allgemeinen 9 bis 11% der gesamten Speicherkapazität einer Platte ein.

In Fig. 3 ist der Datensektor normalerweise in ein Identifikationsfeld (nachstehend als ID-Feld bezeichnet) und ein Datenfeld unterteilt. Vorspanninformation zum Identifizieren eines betreffenden Datensektors wird in das ID-Feld eingeschrieben, und Digitaldaten werden in das Datenfeld eingeschrieben. Unmittelbar vor und hinter dem Datensektor ist der Servosektor angeordnet.

Fig. 4 zeigt im einzelnen Servosektorinformation, die auf dem Servosektor in Fig. 3 eingeschrieben ist.

Einzelheiten der Servosektorinformation, die auf dem Servosektor aufgezeichnet ist, werden nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert.

Der Servosektor umfaßt einen Vorlauf, eine Servoadressenmarkierung (nachstehend als SAM bezeichnet), einen Graycode, Bursts A, B, C und D, sowie PAD in einer typischen Spuranordnung. Der Vorspann, der als "Servosynchronisierung" bezeichnet wird, stellt eine Taktsynchronisierung während des Lesens von Servoinformation zur Verfügung, und stellt darüber hinaus eine Lücke im vorderen Abschnitt des Servosektors zur Verfügung, um anzugeben, daß es sich bei einem betreffenden Sektor um einen Servosektor handelt. SAM teilt den Beginn des Servovorgangs mit, und stellt dann eine Synchronisierung zum Lesen des Graycodes zur Verfügung, der in einen Servosektorinformationsbereich eingeschrieben ist, welcher unmittelbar SAM folgt. SAM dient daher als Bezugspunkt zur Erzeugung verschiedener Taktimpulse, die mit der Servosteuerung oder Servoregelung verbunden sind. Der Graycode stellt Information in Bezug auf jede Spur zur Verfügung, also die Spurnummer. Die Bursts A, B, C und D stellen ein Positionsfehlersignal (nachstehend als PES bezeichnet) zur Verfügung, welches für die Spursuch- und Spurverfolgungsoperationen erforderlich ist. Schließlich stellt PAD einen Übergangsgrenzwert für den Übergang von dem Servosektor zum Datensektor zur Verfügung.

Fig. 5 zeigt als Blockschaltbild schematisch den inneren Aufbau eines typischen HDD einschließlich zweier Platten 2 und vier entsprechender Köpfe 4.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, sind Platten 2, die normalerweise in Form eines Stapels angeordnet sind, drehbar an einer Antriebswelle eines Spindelmotors 52 vorgesehen, und ist typischerweise ein einzelner Magnetkopf 4 für jede Plattenoberfläche vorgesehen. Der Magnetkopf 4 ist auf einer Oberfläche der Magnetplatte 2 angeordnet, und an einem Ende eines länglichen Betätigungsgliedarms 7 einer Betätigungsgliedarmanordnung 6 angeordnet, die mit einem Schwingspulmotor (nachstehend als VCM bezeichnet) versehen ist. Während eines Lesevorgangs für Daten führt ein Vorverstärker 8, der an eine Lese/Schreibkanalschaltung 22 (nachstehend als R/W-Kanalschaltung bezeichnet) angeschlossen ist, eine Vorverstärkung eines Lesesignals durch, welches von einem der Köpfe 4 aufgenommen wird, um dieses der R/W- Kanalschaltung 24 zuzuführen, und ermöglicht, daß während einer Schreiboperation von Daten kodierte Schreibdaten, die von der R/W-Kanalschaltung 24 angelegt werden, auf die Oberfläche der Platte 2 eingeschrieben werden, durch einen entsprechenden Antrieb der Köpfe 4. Hierbei wählt der Vorverstärker 22 einen der Köpfe 4 unter Steuerung einer Plattendatensteuerung 54 aus (nachstehend als DDC bezeichnet).

Die R/W-Kanalschaltung 24, die an den Vorverstärker 22 angeschlossen ist, ein Analog-Digitalwandler (nachstehend als A/D-Wandler bezeichnet) 36, und die DDC 54 dekodieren das Lesesignal, welches von dem Vorverstärker 22 zugeführt wird, und erzeugen Lesedaten RDATA, damit diese der DDC 54 zugeführt werden, und kodieren Schreibdaten WDATA, die von der DDC 54 angelegt werden, um die kodierten Daten dem Vorverstärker 22 zuzuführen. Darüber hinaus demoduliert die R/W-Kanalschaltung 24 Kopfpositionsinformation, die einen Teil der in die Platte 2 eingeschriebenen Servoinformation darstellt, um ein Positionsfehlersignal (nachstehend als PES bezeichnet) zu erzeugen. Das von der R/W-Kanalschaltung 24 erzeugte PES wird dem A/D-Wandler 36 zugeführt, der wiederum das an ihn angelegte PES in einen Digitalwert umwandelt, entsprechend dem Pegel, um dann den umgewandelten Signalwert einer Mikrosteuerung 14 zur Verfügung zu stellen. Die DDC 54 schickt Daten, die von einem Host-Computer empfangen werden, über die R/W-Kanalschaltung 24 und den Vorverstärker 22 an die Oberfläche der Platte 2, in Reaktion auf einen Datenlese/Schreibbefehl, der von dem Host-Computer empfangen wird, oder überträgt die Daten, die von der Platte 2 ausgelesen werden, an den Host-Computer. Zusätzlich dient die DDC 54 als Schnittstelle für die Kommunikationsvorgänge zwischen dem Host-Computer und der Mikrosteuerung 40, und ebenso zwischen dem Host-Computer und der R/W-Kanalschaltung 24. Die Mikrosteuerung 40, die an die DDC 54 angeschlossen ist, steuert die DDC 54 in Reaktion auf einen Datenlese/Schreibbefehl, der von dem Host-Computer empfangen wird, und steuert oder regelt die Spursuchoperationen und die Spurverfolgungsoperationen. Hierbei steuert die Mikrosteuerung 40 die voranstehend erwähnte Spurverfolgungsoperation unter Verwendung des PES-Wertes, der von dem A/D-Wandler 12 angelegt wird, und führt die Servoregeloperation entsprechend verschiedenen Signalen durch, welche die Servoregelung oder Servosteuerung betreffen, und die von einem Gatearray 38 ausgegeben werden. Ein Digital-Analogwandler (nachstehend als Digital-Analog- Wandler bezeichnet) 42 empfängt ein digitales Steuerausgangssignal zum Steuern oder Regeln der Position des Kopfes 4, welches von der Mikrosteuerung 14 erzeugt wird, wandelt das empfangene Signal in Analogdaten um, und gibt schließlich die umgewandelten Daten an den VCM-Treiber 44 aus. Der VCM-Treiber 44 empfängt einen Wert für die Servosteuerung oder Servoregelung (die Steuerung der Kopfposition) der Mikrosteuerung 40 über den D/A-Wandler 42, und erzeugt dann einen Treiberstrom zum Treiben des Betätigungsgliedes 6, um den Strom dem VCM des Betätigungsgliedes 6 zuzuführen. An einem Ende eines Betätigungsgliedarms ist der VCM angeordnet, und am anderen Ende ist der Kopf 4 angebracht. Der VCM des Betätigungsgliedes 6 führt eine Horizontalbewegung des Kopfes 4 über der Spur auf der Magnetplatte 2 durch, entsprechend der Richtung und dem Pegel des Treiberstroms, der von dem VCM-Treiber 44 angelegt wird. Eine Motorsteuerung 48 steuert den Spindelmotortreiber 50 entsprechend einem Steuerwert für die Umdrehungssteuerung der Platte 2 unter Steuerung durch die Mikrosteuerung 40. Der Spindelmotortreiber 50 steuert den Antrieb des Spindelmotors 52 unter Steuerung durch die Motorsteuerung 48, und der Spindelmotor 52 ermöglicht es, daß die Platte 2 unter Steuerung durch den Spindelmotortreiber 50 gedreht werden kann. Ein A/D-Wandler 36 wandelt das PES um, auf der Grundlage eines Burstsignals unter der Servoinformation, die über die R/W-Kanalschaltung 24 angelegt wird, und zwar in ein Digitalsignal, und gibt das umgewandelte Signal an die Mikrosteuerung 40 aus. Ein Gatearray 38 erzeigt verschiedene Zeittaktsignale, die für die Lese/Schreiboperation erforderlich sind, dekodiert Servoinformation, und legt die dekodierte Servoinformation an die Mikrosteuerung 40 an.

Ein derartiges HDD gestattet es, daß der Kopf 4 in einer Parkzone 5 geparkt wird, wenn kein Betrieb stattfindet. Hierbei gelangt, wie voranstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 geschildert wurde, ein Eisenstück 12, welches am anderen Seitenende des Betätigungsgliedes 6 angebracht ist, in Berührung mit der Seite eines Magneten 16. Das Eisenstück und der Magnet 16 arbeiten als Verriegelungseinrichtung, und dieser Zustand wird als "Verriegelungszustand" bezeichnet.

Wenn der Betrieb des HDD von dem Zustand ohne Betrieb in den Betriebszustand umgeschaltet wird, steuert die Mikrosteuerung 40 in Fig. 5 den Kopf 4, der wie in Fig. 1 gezeigt in der Parkzone geparkt ist, auf solche Weise, daß sich der Kopf 4 zu einer Datenzone auf der Platte 2 bewegt.

Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 5 eine Erläuterung der Entriegelungsoperation des Kopfes des HDD.

Wenn sich das HDD im Zustand ohne Betrieb im Betriebszustand befindet, steuert die Mikrosteuerung 40 den Spindelmotor 52 so, daß sich dieser mit konstanter Geschwindigkeit dreht. Dreht sich der Spindelmotor 52 mit konstanter Geschwindigkeit, so ermöglicht es die Mikrosteuerung 40, daß des Betätigungsglied 6 aus der Parkzone entweicht, zur Datenzone hin, wobei das Betätigungsglied 6 die Verriegelungskraft (Magnetkraft) des Magneten 16 dadurch überwindet, daß ein rechteckförmiger Strom mit gleichmäßiger Größe an das Betätigungsglied 6 über den VCM-Treiber 44 angelegt wird. Diese Abfolge von Bewegungsvorgängen für den Kopf von der Parkzone zur Datenzone wird als Entriegelungsoperation bezeichnet. Ein Beispiel für den rechteckförmigen Strom (nachstehend als Entriegelungstrom bezeichnet), der während der Entriegelungsoperation an das Betätigungsglied 6 angelegt wird, ist in Fig. 6 gezeigt.

Fig. 6 zeigt ein Signalformdiagramm des Entriegelungsstroms I und der Zeit, wenn die Kopfgeschwindigkeit V überprüft werden soll, nach dem Stand der Technik.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, umfaßt die Signalform des Entriegelungsstroms I ein rechteckförmiges Signal mit gleichförmiger Größe. Aus diesem Grund wird zu Beginn des Entriegelungsvorgangs der Kopf 4 von der Parkzone zur Datenzone dadurch bewegt, daß ein Vorwärtsstrom (Beschleunigungsflanke der Flanke A in Fig. 5) an das Betätigungsglied 6 angelegt wird, so daß das Betätigungsglied 6 die Verriegelungskraft (Magnetkraft) des Magneten 16 überwinden kann, und daraufhin wird ein entgegengesetzter Strom (Verzögerungsflanke der Flanke B in Fig. 6) an das Betätigungsglied 6 angelegt, so daß die Geschwindigkeit des Kopfes 4 verzögert oder verringert werden kann.

Bei einer derartigen herkömmlichen Entriegelungsoperation wird nur der vorbestimmte, rechteckförmige Strom mit gleichmäßiger Größe, also der Entriegelungsstrom, an der Beschleunigungsflanke A und der Verzögerungsflanke B angelegt. Der Entriegelungsstrom I von 1 A wird in Vorwärtsrichtung über 7 ms an der Beschleunigungsflanke A angelegt, und der Entriegelungsstrom I von 0,7 A wird in Gegenrichtung 10 ms an der Verzögerungsflanke B angelegt, wie durch das Bezugszeichen 60 dargestellt ist (oder es wird ein Entriegelungsstrom I von 0,7 A in Gegenrichtung über 5 ms angelegt, und dann 0,4 A über 5 ms an der Verzögerungsflanke B, wie durch das Bezugszeichen 62 bezeichnet). Daraufhin wird die Geschwindigkeit des Kopfes 4 an der Flanke oder Kante C überprüft. Kurz gefaßt wird bei der herkömmlichen Entriegelungsoperation das Anlegen des Entriegelungsstroms mit einer offenen Schleife erzielt.

Bei der voranstehend geschilderten Entriegelungsoperation trat in der Hinsicht eine Schwierigkeit auf, daß nach Entriegelung des Kopfes 4 die Geschwindigkeit des Kopfes 4 größer als ein gewünschter Wert oder kleiner als ein gewünschter Wert sein kann, was dazu führt, daß die Entriegelungsoperation instabil ist. Der Hauptgrund für die Änderung der Geschwindigkeit des Kopfes 4 besteht darin, daß die Verriegelungskraft (Magnetkraft) des Magneten 16 in Figur Fig. 7 erläutert derartige Schwierigkeiten bei der Entriegelungsoperation nach dem Stand der Technik. In Fig. 7 wird die Geschwindigkeit des Kopfes 4 an der Kante oder Flanke C gemessen. Dies führt dazu, daß dann, wenn festgestellt wird, daß die Geschwindigkeit des Kopfes 4 V1 beträgt, also mehr als ein gewünschter Geschwindigkeitswert V_ref, ein darauffolgender Betriebsablauf nicht durchgeführt werden kann. Wenn dagegen festgestellt wird, daß die Geschwindigkeit des Kopfes 4 den Wert V2 aufweist, also weniger als ein gewünschter Geschwindigkeitswert V_ref, so führt dies dazu, daß der Kopf 4 erneut geparkt wird, infolge der Verriegelungskraft (magnetischen Kraft) des Magneten 16 in Fig. 1.

Aus der DE 44 00 247 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine selbstsynchronisierende Suchbremsung eines Plattenkopfes in einem Plattenlaufwerk bekannt. Der Plattenkopf wird von einem Betätigungsmotor bewegt. Dem Betätigermotor wird ein kontrollierter Bremsstrom zugeführt, um den Plattenkopf auf einer Zielspur zu positionieren. Der tatsächliche Bremsstrom folgt einer treppenförmigen Kurve, die an einem gewünschten Gewschwindigkeitsbremsprofil für den Plattenkopf zentriert ist. Der Bremsstrom wird in Anlehnung an das vorgegebene Bremsprofil zu jedem Abtastzeitpunkt sukzessive dekrementiert, bis die gewünschte Zielspur erreicht und die Geschwindigkeit des Plattenkopfes Null ist. Mit der Ausrichtung des Bremsstroms an dem gewünschten Bremsprofil wird erreicht, daß die gesteuerte Suchbremsoperation selbstsynchronisierend ist. Die für jedes Abtastintervall neu zu berechnenden dekrementierten Bremsstromwerte werden, wie gesagt, aufgrund des vorgegebenen Geschwindigkeitsbremsprofils eingestellt, wobei das Geschwindigkeitsbremsprofil aufgrund der noch zurückzulegenden Distanz bis zur Zielspur ermittelt wird.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern der Entriegelungsoperation eines Kopfes in einem Festplattenlaufwerk bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch das in dem Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Entriegelungssteuerverfahrens, welches es ermöglicht, daß das HDD ordnungsgemäß einen folgenden Betriebsablauf durchführen kann, wobei eine stabile Geschwindigkeit eines Kopfes aufrechterhalten wird, nachdem der Kopf entriegelt wurde.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Entriegelungssteuerverfahrens zur stabilen Durchführung der Entriegelungsoperation eines Kopfes durch Einstellung des Entriegelungs-Verzögerungsstroms.

In der nachfolgenden Beschreibung ist der "Entriegelungsstrom" als der Strom definiert, der an das Betätigungsglied angelegt wird, wenn der Kopf entriegelt wird, und "Entriegelungs-Verzögerungsstrom" ist als der Strom definiert, der an das Betätigungsglied angelegt wird, um die Geschwindigkeit des Kopfes zu verzögern oder zu verringern, wenn der Kopf entriegelt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Bauteile bezeichnen. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Aufsicht auf eine übliche Festplattenanordnung;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansieht mit einer Darstellung von Platten in einem Festplattenlaufwerk, welches ein Mehrplattensystem verwendet;

Fig. 3 ein Sektorformatdiagramm, welches einen Servosektor und einen Datensektor zeigt, die abwechselnd auf jeder Spur der Oberfläche einer Platte vorgesehen sind;

Fig. 4 ein detailliertes Servosektorformatdiagramm, welches ein Servoburstmuster und andere Servosektorinformation zeigt, die in dem Servosektor in Fig. 3 aufgezeichnet ist;

Fig. 5 ein Blockschaltbild des Innenaufbaus eines üblichen Festplattenlaufwerks, welches ein Mehrplattensystem verwendet;

Fig. 6 ein Signalformdiagramm des Entriegelungsstroms und der Zeit, wenn die Kopfgeschwindigkeit überprüft werden soll, nach dem Stand der Technik;

Fig. 7 eine Darstellung der Schwierigkeiten bei der Entriegelungsoperation nach dem Stand der Technik;

Fig. 8 ein Signalformdiagramm des Entriegelungsstroms und der Zeit, wenn die Geschwindigkeit eines Kopfes überprüft werden soll, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 9A und 9B ein Flußdiagramm, welches einen Programmablauf zur Einstellung des Entriegelungsstroms gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Als nächstes wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden dieselben Bezugszeichen oder Bezugsziffern zur Bezeichnung gleicher oder entsprechender Bauteile mit derselben Funktion verwendet. Nachstehend erfolgt keine detaillierte Beschreibung bekannter Funktionen und Konstruktionen, die auf unnötige Weise das Verständnis der vorliegenden Erfindung erschweren würde. Technische Begriffe, die nachstehend erwähnt werden, stellen Begriffe dar, die unter Berücksichtigung der Funktion der entsprechenden Elemente bei der vorliegenden Erfindung festgelegt wurden, was sich entsprechend dem Wunsch eines Benutzers ändern kann, so daß die Begriffe so verstanden werden sollten, wie sie sich aus dem Gesamtinhalt der Anmeldeunterlagen ergeben. Bei der Schilderung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auch auf die Fig. 1 bis 5 Bezug genommen.

Wenn bei der Steuerung der Entriegelungsoperation eines Kopfes 4 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Servoinformation an einer Beschleunigungsflanke A und einer Verzögerungsflanke B gesucht und erfaßt wird, kann die Geschwindigkeit des Kopfes unter Verwendung der Servoinformation berechnet werden. Daraufhin wird bestimmt, ob der Geschwindigkeitswert des Kopfes, der erhalten wurde, ein stabiler Wert ist oder nicht. Ist der Geschwindigkeitswert des Kopfes kein stabiler Wert, so wird der Entriegelungsstrom so eingestellt, daß die Geschwindigkeit des Kopfes 4 stabil wird.

Der Aufbau einer Platte 2 wird nachstehend schematisch unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert. Die Oberfläche der Platte 2 ist im wesentlichen unterteilt in eine Parkzone 5, eine innere Schutzzone, die sich am Umfang neben der Parkzone 5 befindet, eine Benutzerdatenzone, die auf einer vorbestimmten Anzahl an Spuren am nächsten Umfang angeordnet ist, und eine äußere Schutzzone, die am äußersten Umfang angeordnet ist. In sämtlichen Zonen ist Servoinformation eingeschrieben (möglicherweise nicht in die Parkzone), wie in Fig. 4 gezeigt ist, und insbesondere sind in die Benutzerdatenzone sowohl Servoinformation als auch Dateninformation gemäß Fig. 3 eingeschrieben.

Bei der Steuerung der Entriegelungsoperation gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann daher die Geschwindigkeit des Kopfes 4 dadurch erhalten werden, daß ein Graycode in Servoinformation gelesen wird, die in die innere Schutzzone, die Datenzone und die äußere Schutzzone eingeschrieben ist.

Fig. 8 erläutert das Signalformdiagramm des Entriegelungsstroms und der Zeit, wenn die Geschwindigkeit des Kopfes 4 überprüft werden soll, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Wie aus Fig. 8 hervorgeht, wird die Überprüfung der Kopfgeschwindigkeit sofort an der Beschleunigungsflanke A und der Verzögerungsflanke B durchgeführt. Da es jedoch praktisch unmöglich ist, Servoinformation an der Beschleunigungsflanke A zu suchen und zu erfassen, kann die Überprüfung der Kopfgeschwindigkeit in der Praxis an der Flanke A nicht durchgeführt werden. Daher wird die Geschwindigkeit des Kopfes 4 an der Verzögerungsflanke B überprüft. Wenn die Geschwindigkeit des Kopfes 4 selbst an der Verzögerungsflanke B nicht überprüft wird, wird die Geschwindigkeit des Kopfes 4 an der Flanke C (nachstehend als "Abrufzeitflanke" bezeichnet) überprüft, die unmittelbar auf die Verzögerungsflanke B folgt. Hierdurch wird, wenn die Geschwindigkeit des Kopfes 4 überprüft wird, der Entriegelungs-Verzögerungsstrom eingestellt, um die Kopfgeschwindigkeit zu stabilisieren.

Die Fig. 9A und 9B sind ein Flußdiagramm, welches einen Programmablauf zur Einstellung des Entriegelungsstroms gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.

Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf die Fig. 5, 8, 9a und 9b eine Erläuterung der Entriegelungssteueroperation gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im einzelnen.

Kurz gefaßt wird, in einem ersten Servosynchronisierungs- und Kopfgeschwindigkeitsüberprüfungsvorgang, der die Verfahrensschritte 100 bis 116 in Fig. 9a umfaßt, wenn die Servoinformation nicht synchronisiert ist, selbst in dem Fall, in welchem ein Entriegelungs-Verzögerungsstromwert kleiner als Minimalwert ist, oder wenn ΔSpur < als ein erster Geschwindigkeitsgrenzwert ist, der Entriegelungs- Verzögerungsstromwert zwangsweise auf "0" gesetzt. Dann wird ein zweiter Servosynchronisierungs- und Kopfgeschwindigkeitsüberprüfungsvorgang durchgeführt. Der zweite Servosynchronisierungs- und Kopfgeschwindigkeitsüberprüfungsvorgang, der die Verfahrensschritte 118 in Fig. 9a bis 114 in Fig. 9b umfaßt, wird auf dieselbe Art und Weise wie der erste Servosynchronisierungs- und Kopfgeschwindigkeitsüberprüfungsvorgang durchgeführt, abgesehen davon, daß ein Bremsstromwert oder ΔBremse allmählich dekrementiert (schrittweise verringert) wird. Im Normalfall (also wenn beim ersten Servosynchronisierungs- und Kopfgeschwindigkeitsüberprüfungsvorgang die erforderlichen Bedingungen erfüllt sind), wird die Servoinformation erneut überprüft und bei einem nicht normalen Zustand (also dann, wenn bei dem ersten Servosynchronisierungs- und Kopfgeschwindigkeitsüberprüfungsvorgang die Bedingungen nicht erfüllt sind, oder ein Ausfall auftritt), erfolgt ein erneuter Versuch zum Entriegeln eines Kopfes.

In den Fig. 9a und 9b beginnt im Schritt 100 eine Mikrosteuerung 40 den Beschleunigungssteuerablauf für das Entriegeln des Kopfes. Wenn nämlich der Betriebszustand eines HDD von einem Zustand ohne Betrieb in den Betriebszustand umgeschaltet wird, steuert die Mikrosteuerung 40 einen Spindelmotor 52 so, daß dieser sich mit konstanter Geschwindigkeit dreht. Dreht sich der Spindelmotor 52 mit konstanter Geschwindigkeit, so ermöglicht es die Mikrosteuerung 40, daß das Betätigungsglied 6 aus einer Parkzone zu einer Datenzone hin entweichen kann, wobei das Betätigungsglied 6 die Verriegelungskraft (magnetische Kraft) des Magneten 16 dadurch überwindet, daß ein Vorwärts- Entriegelungsstrom I (beispielsweise 1 A über 7 ms) mit gleichmäßiger Größe für die Beschleunigung an der Flanke A in Fig. 8 an das Betätigungsglied 6 über den VCM-Treiber 44 angelegt wird. Die Mikrosteuerung 40 gestattet einen Zeitgeber-Interrupt (Unterbrechung) an einen Beschleunigungsstartpunkt für den Entriegelungsstrom I. Hierbei wird der Zeitgeber-Interrupt in jedem Servoabtastzeitraum (beispielsweise 154,3 µs) durchgeführt. Die Suche nach Servoinformation wird daher in jedem Abtastzeitraum durchgeführt. Da die Geschwindigkeit des Kopfes an der Flanke oder Kante A zu hoch ist, ist es allerdings praktisch unmöglich, nach Servoinformation zu suchen.

Im Schritt 102, wenn die Verzögerungsflanke B anfängt, geht das Programm zum Schritt 103 über, in welchem die Mikrosteuerung 40 die Anfangsstufe der Verzögerungsflanke steuert. Die Mikrosteuerung 40 sorgt daher dafür, daß der Kopf 4 dadurch verzögert wird, daß ein Gegen- Entriegelungsstrom von 1 A (nachstehend als "Entriegelungs- Anfangsbremsstrom") für die Verzögerung angelegt wird, wie in der Anfangsstufe der Kante oder Flanke B in Fig. 8 gezeigt ist, und zwar über einen Zeitraum von 1,27 ms (= Δt). Weiterhin wird zu diesem Zeitpunkt die Suche nach Servoinformation in jedem Servoabtastzeitraum durchgeführt.

Dann wird im darauffolgenden Schritt 106 festgestellt, ob die Servoinformation synchronisiert ist oder nicht. Ist dies der Fall (JA), also wenn die Servoinformation synchronisiert ist, so geht das Programm zum Schritt 108 über, in welchem die Mikrosteuerung 40 die Verzögerungsgeschwindigkeit des Kopfes 4 durch das Lesen von Graycode (Information bezüglich jeder der Spuren, also Spurnummern) in der synchronisierten Servoinformation berechnet. Die Verzögerungsgeschwindigkeit kann aus folgender Formel (1) berechnet werden:

mit
T = Servoabtastzeitraum
ΔSPUR = Entfernung zwischen vorheriger Spur und momentaner Spur.

Wie aus der voranstehenden Formel (1) hervorgeht, kann die Verzögerungsgeschwindigkeit durch ΔSPUR ausgedrückt werden und wird daher nachstehend durch ΔSPUR bezeichnet. Daher ergibt sich die Verzögerungsgeschwindigkeit ΔSPUR als "vorheriger Graycode - momentaner Graycode". Die Mikrosteuerung 40 berechnet die Verzögerungsgeschwindigkeit ΔSpur durch Subtrahieren des momentanen Graycodes von dem vorherigen Graycode im Schritt 108. Dann geht das Programm zum Schritt 110 über, in welchem festgestellt wird, ob die Verzögerungsgeschwindigkeit ΔSpur den ersten vorbestimmten Geschwindigkeitsgrenzwert überschreitet oder nicht. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, daß der erste vorbestimmte Geschwindigkeitsgrenzwert auf "5 Spuren" eingestellt ist.

Wenn im Schritt 110 festgestellt wird, daß die Verzögerungsgeschwindigkeit ΔSPUR den ersten vorbestimmten Geschwindigkeitsgrenzwert überschreitet, geht das Programm zum Schritt 114 über, in welchem die Mikrosteuerung 40 die Verzögerungssteuerung durch Dekrementieren (schrittweises Verringern) eines Bremsstromwertes ΔBREMS bei dem Entriegelungs-Anfangsbremsstrom (1 A) durchführt. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, daß der Bremsstromwert ΔBREMS auf "12 mA" eingestellt ist. Dann kehrt das Programm zum Schritt 104 zurück, von welchem aus die Verfahrensschritte 104 bis 112 erneut ausgeführt werden. Wenn die Verfahrensschritte 104 bis 112 erneut ausgeführt werden, wird der Verzögerungsstrom I ständig schrittweise verringert, wie in Fig. 8 gezeigt ist, was dazu führt, daß die Verzögerungsgeschwindigkeit ΔSPUR allmählich verringert wird.

Daher wird die Verzögerungsgeschwindigkeit ΔSPUR kleiner als der erste vorbestimmte Geschwindigkeitsgrenzwert. Wenn andererseits im Schritt 110 festgestellt wird, daß die Verzögerungsgeschwindigkeit ΔSPUR nicht den ersten vorbestimmten Geschwindigkeitsgrenzwert überschreitet, so geht das Programm zum Schritt 112 über, in welchem die Mikrosteuerung 40 überprüft, ob der momentane Verzögerungsstrom I kleiner als der vorbestimmte Minimalwert ist oder nicht. Der Minimalwert ist ein Bezugswert, der angibt, daß die Geschwindigkeit des Kopfes 4 ausreichend stabil ist. Falls für den momentanen Verzögerungsstrom I festgestellt wird, daß er größer als der vorbestimmte Minimalwert ist, im Schritt 112, so geht das Programm zum Schritt 114 über, in welchem die Mikrosteuerung 40 die Verzögerungssteuerung mittels Dekrementieren um einen Bremsstromwert ΔBREMS durchführt, und dann kehrt das Programm zum Schritt 104 zurück, von welchem aus die Verfahrensschritte 104 bis 112 erneut durchgeführt werden. Wenn sich andererseits herausstellt, daß der momentane Verzögerungsstrom I kleiner oder gleich dem vorbestimmten Minimalwert ist, im Schritt 112, so geht das Programm zum Schritt 116 über, in welchem die Mikrosteuerung 40 zwangsweise den Verzögerungsstrom I auf "0" setzt.

Darauf wird ein zweiter Servosynchronisierungs- und Kopfgeschwindigkeitsüberprüfungsvorgang durchgeführt, der die Verfahrensschritte 118 in Fig. 9a bis 114 in Fig. 9b umfaßt. Der zweite Servosynchronisierungs- und Kopfgeschwindigkeitsüberprüfungsvorgang wird an der Abrufzeitflanke C durchgeführt, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Wie voranstehend geschildert wird der zweite Servosynchronisierungs- und Kopfgeschwindigkeitsüberprüfungsvorgang auf dieselbe Art und Weise ausgeführt wie der erste Servosynchronisierungs- und Kopfgeschwindigkeitsüberprüfungsvorgang, abgesehen davon, daß ein Bremsstromwert ΔBREMS allmählich dekrementiert wird.

Im einzelnen sorgt im Schritt 118 in Fig. 9a die Mikrosteuerung 40 dafür, daß ein Abrufzeitgeber in Gang gesetzt wird. Im darauffolgenden Schritt 120 wird festgestellt, ob die Abrufzeit abgelaufen ist. Ist der Abrufzeitgeber nicht abgelaufen, geht das Programm zum Schritt 122 über, in welchem die Suche nach Servoinformation durchgeführt wird. Daraufhin wird im Schritt 124 festgestellt, ob die Servoinformation synchronisiert ist oder nicht. Ist die Antwort NEIN, kehrt das Programm zum Schritt 120 zurück. Wird andererseits festgestellt, daß die Servoinformation synchronisiert ist, so geht das Programm zum Schritt 125 in Fig. 9b über, in welchem die Mikrosteuerung 40 die momentane Verzögerungsgeschwindigkeit ΔSPUR berechnet. Dann geht das Programm zum Schritt 126 über, in welchem festgestellt wird, ob die momentane Verzögerungsgeschwindigkeit ΔSPUR den zweiten vorbestimmten Geschwindigkeitsgrenzwert überschreitet oder nicht. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, den zweiten vorbestimmten Geschwindigkeitsgrenzwert auf "5 Spuren" festzulegen, also auf denselben Wert wie den ersten vorbestimmten Geschwindigkeitsgrenzwert. Wenn im Schritt 126 festgestellt wird, daß die momentane Verzögerungsgeschwindigkeit ΔSPUR den zweiten vorbestimmten Geschwindigkeitsgrenzwert überschreitet, so kehrt das Programm zum Schritt 120 zurück, in welchem die Mikrosteuerung 40 ständig die Verzögerungssteuerung durchführt. Die Verfahrensschritte 120 bis 126 werden auf die voranstehend geschilderte Art und Weise durchgeführt. Wenn nämlich, bevor die Abrufzeit abgelaufen ist, die Synchronisation der Servoinformation erzielt wurde, und die momentane Verzögerungsgeschwindigkeit ΔSPUR nicht größer als der zweite vorbestimmte Geschwindigkeitsgrenzwert ist, geht das Programm zum Schritt 130 über, in welchem die Mikrosteuerung 40 die erste Suchbetriebsart nach Entriegelung des Kopfes 4 durchführt. Auf diese Weise wird der zweite Servosynchronisierungs- und Kopfgeschwindigkeitsüberprüfungsverfahrensablauf beendet. Wenn bis zum Ablauf der Abrufzeit die Synchronisation der Servoinformation erzielt wurde, und die momentane Verzögerungsgeschwindigkeit ΔSPUR größer als der zweite vorbestimmte Geschwindigkeitsgrenzwert ist, also wenn im Schritt 120 festgestellt wird, daß die Abrufzeit abgelaufen ist, so geht das Programm zum Schritt 128 über, in welchem die Mikrosteuerung 40 einen erneuten Versuch durchführt, den Kopf zu entriegeln.

Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht, wie voranstehend geschildert, darin, daß infolge der Einstellbarkeit des Entriegelungsstroms über den Rückkopplungsvorgang der Kopfgeschwindigkeit bei der Steuerung der Entriegelungsoperation eine stabilere Entriegelungsoperation erzielt wird.

Claims (4)

1. Verfahren zum Steuern der Entriegelungsoperation eines Kopfes (4) in einem Festplattenlaufwerk (HDD) mit folgenden Schritten:
Anlegen eines konstanten Vorwärts-Entriegelungsstromes (I) während eines ersten Zeitintervalls (A) an ein Betätigungsglied (6), an welchem der Kopf (4) angebracht ist, um den Kopf zu entriegeln und zu beschleunigen;
Anlegen eines konstanten Rückwärts-Entriegelungsstromes (I) während eines vorbestimmten zweiten Zeitintervalls (Δt) an das Betätigungsglied (6), um den Kopf nach seiner während des ersten Zeitintervalls (A) erfahrenen Beschleu­ nigung abzubremsen;
schrittweises Dekrementieren des Rückwärts-Entriegelungsstromes um je­ weils einen durch die momentane Geschwindigkeit des Kopfes bestimmten aktuellen Bremsstromwert, bis zunächst die von einer Platte in dem Festplat­ tenlaufwerk ausgelesenen Servodaten synchronisiert sind, wobei die Syn­ chronisation der Servodaten durch erfaßte Servoadressmarken überprüft wird;
weiterhin schrittweises Dekrementieren des Rückwärts-Entriegelungsstromes um jeweils den aktuellen Bremsstromwert, bis die aus den synchronen Servo­ daten berechnete Geschwindigkeit des Kopfes kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert ist; und
Setzen des Rückwärts-Entriegelungsstroms (I) zu Null, sobald die Geschwin­ digkeit des Kopfes den vorbestimmten Grenzwert unterschritten hat (Schritt 116).

2. Verfahren nach einem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß folgende weitere Schritte vorgesehen sind:
Durchführen der Suche nach Servoinformation in einem Zeitintervall zwi­ schen einer vorbestimmten Verzögerungsflanke (B) und einer unmittelbar nachfolgenden Abrufzeitflanke (C), wenn die Servoinformation nicht während des Zeitintervall zwischen einer Beschleunigungsflanke (A) und der Verzö­ gerungsflanke (B) erfaßt werden kann; und
Durchführen eines erneuten Versuches zum Entriegeln des Kopfes, wenn die Synchronisierung der Servodaten nicht bis zum Eintreffen der Abrufzeitflanke (C) festgestellt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aktuelle Kopfgeschwindigkeit entsprechend folgender Formel berech­ net wird:
wobei T einen Servoabtastzeitraum bezeichnet, und ΔSPUR die Entfernung zwischen einer vorherigen Spur und einer momentanen Spur.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin folgenden Schritt aufweist:
Überwachen, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Kopfes während eines dritten Zeitintervalls, welches sich unmittelbar an die Abrufzeitflanke (C) an­ schließt, einen zweiten Geschwindigkeitsgrenzwert unterschreitet (Schritte 120...126);
wenn ja, Starten des Suchvorganges (Schritt 130);
wenn nein, erneutes Starten eines Entriegelungsversuches (Schritt 128).