JPH07201124A - ディスク駆動装置 - Google Patents

ディスク駆動装置

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JPH07201124A
JPH07201124A JP6307994A JP30799494A JPH07201124A JP H07201124 A JPH07201124 A JP H07201124A JP 6307994 A JP6307994 A JP 6307994A JP 30799494 A JP30799494 A JP 30799494A JP H07201124 A JPH07201124 A JP H07201124A
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disk drive
acceleration
disk
net
height
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Richard H Henze
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    • G11B5/59694—System adaptation for working during or after external perturbation, e.g. in the presence of a mechanical oscillation caused by a shock

Abstract

(57)【要約】 【目的】 衝撃による損傷とオフ・トラック誤差の発生
を防止できるディスク駆動装置を提供する。 【構成】 ディスク駆動装置に加速度計デバイス４２を
取り付け、ディスク駆動装置が第１の高さから第２の高
さに落下中であること検出し、加速度を表すベクトルａ
x 、ａY 、ａZ をプロセッサ５２内のベクトル加算回路
４４で加算し、ディスク駆動装置の正味加速度ａnet を
生じさせ、正味加速度ａnet を比較器４６で比較し、正
味加速度ａnet が加速度閾値レベルａTLを上回る場合に
は、第１の信号ＦＳをタイマ４８に出力し、第１の信号
ＦＳの持続時間が基準時間期間ｔre f 以上の時にタイマ
４８から警報信号ＷＳを制御装置５０に出力し、制御装
置５０により、ディスク駆動装置が第２の高さに衝突す
る時の準備を記憶ディスクとアクチュエータに整えさせ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディスク駆動装置に係
わり、特に、落下等の衝撃によって引き起こされる損傷
を最小限にするためのディスク駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のディスク駆動装置は、回転中の記
憶ディスクに対するアクチュエータ・アームの半径方向
位置を制御するサーボ装置を使用する。アクチュエータ
・アームは、読取り書込みヘッド又はトランスデューサ
を記憶ディスク表面の真上にカンチレバー式に支持す
る。記憶ディスク表面上の選択されたトラックの中央位
置の真上に、読取り書き込みヘッドが保持されることが
理想的である。読取り書込みヘッドはトラックから位置
情報を検出し、この位置情報は位置誤差信号を発生させ
るために使用される。この誤差信号は、位置誤差を減少
させる方向に読取り書き込みヘッドを移動させるため
に、補正回路を経由してアクチュエータ・アーム用駆動
モータにフィード・バックされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ある時期にはディスク
駆動装置は主として非可搬型のコンピュータで使用さ
れ、この場合には、ディスク駆動装置は机又はテーブル
上に置かれたコンピュータ内に固定的に設置された。こ
うしたディスク駆動装置が落下や激しい動揺による大き
な衝撃を被る可能性は殆ど無いに等しかった。外部障害
は振動の形であり、こうした振動は大である場合には、
読取り書込みヘッドとディスクとの間に相対移動を引き
起こし、結果的にオフ・トラック誤差を生じさせる可能
性があった。
【０００４】今日では、ラップトップ型、ノートブック
型、パームトップ型等の携帯型装置のような携帯型コン
ピュータ内でディスク駆動装置が使用される割合が、ま
すます増大しつつある。従来設計のディスク駆動装置に
関連した主要な問題点の１つは、携帯型装置が落下して
何らかの表面に衝突する際の衝撃によって生じる損傷に
係わる。例えば、小型ディスク駆動装置（例えば１．３
インチ型ディスク駆動装置）を内蔵したパームトップ型
コンピュータが机又はユーザの手元から硬い床に落下し
た時には、衝撃時に発生する衝撃パルスの大きさは、数
１００ｇ又は数１０００ｇに達する可能性がある。
【０００５】外部衝撃は、２つの有害な結果、即ち、物
理的損傷とトラック位置ずれをもたらす。物理的損傷に
関しては、衝撃パルスが、ディスク駆動装置に対して大
きな物理的損傷を与える可能性がある。十分な大きさと
方向と有する衝撃パルスは、回転中のディスクからスラ
イダ(slider)を隔てるエア・ギャップ軸受(air gap bea
ring) を無効にし、それによって磁気媒体薄膜、ディス
ク基体、又はスライダに損傷を与える可能性がある。
【０００６】トラック位置ずれに関しては、外部衝撃
が、アクチュエータ・アームにモーメントを与える半径
方向の直線加速度を生じさせる。このモーメントは、許
容可能なデータ保全を得るために必要とされる割当てト
ラッキング・エラー範囲内に読取り書込みヘッドを維持
するトラッキング・サーボ装置の能力を越える可能性も
ある。この問題点は、許容可能トラッキング・エラー範
囲を実質的に狭めることになるトラック密度の増大と、
より一層過酷な動作環境に置かれる、形状因子(form fa
ctor) がより小さいディスク駆動装置に向かう傾向とに
よって、更に悪化させられる。データ書込みプロセス中
に衝撃が生じた場合には、ディスク駆動装置がトラック
を外してデータを誤書込みする危険性があり、更に悪い
場合には、隣接トラック上の書込み済データの上にデー
タを上書きする危険性がある。
【０００７】従来技術のディスク駆動装置には、軽微な
外部障害を補償するためにサーボ装置と共に加速度計を
使用するものがある。この加速度計は、振動等によって
生じる加速度を検出する。外部障害の補償に加速度計出
力を使用するための主要な手法は２つある。第１の手法
は、振動の作用を能動的に且つ制御的に補償することで
ある。振動を相殺してオフ・トラック・エラー(off tra
ck error) を排除するために有効な方向に読取り書込み
ヘッドを移動させるように、アクチュエータが制御され
る。
【０００８】第２の手法は、外部障害によって引き起こ
される位置ずれ誤差を低減させるように設計された書込
み保護機能である。この書込み保護機能は、加速度計か
ら出力される大きな正味加速度信号によって起動させら
れる。加速度が予め決められたレベル（平行移動センサ
の場合には２．５ｇから１０ｇが典型的である）を越え
る時に、データがトラックを外して書き込まれる前に書
込みが中断され、データの損失又は位置ずれが防止され
る。しかし、この書込み保護機能は、自由落下するディ
スク駆動装置によって結果的に生じる衝突衝撃の作用を
軽減するためには、あまり有効であるとはいえない。落
下中のディスク駆動装置の公称加速度は１ｇであるにす
ぎず、この加速度は書込み保護機能を起動するには不十
分である。読取り書込みヘッドはデータトラックの真上
に留まったままである。衝突時には、加速度は２．５ｇ
から１０ｇの閾値を容易に越え、書込み保護機能をイネ
ーブルにするが、読取り書込みヘッドは依然としてディ
スクの真上に位置しており、このことはディスク駆動装
置の著しい物理的損傷を引き起こす可能性がある。
【０００９】本発明は、衝撃を発生させる事象（例えば
自由落下状態）を検出するための、及び、衝撃によって
引き起こされる損傷とエラーとを最小限にする保護動作
を実現するための、ディスク駆動装置を提供することを
目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施態様で
は、ディスク駆動装置は、ハウジングと、回転軸を中心
として回転するように上記ハウジングに回転自在に連結
された少なくとも１つの記憶ディスクとを有する。記憶
ディスクに対して相対移動し、記憶ディスク全面に亙っ
て読取り書込みヘッドを半径方向に位置決めするよう
に、アクチュエータ・アームが上記ハウジングに可動的
に連結される。このディスク駆動装置は更に、ディスク
駆動装置の加速度を監視することによってディスク駆動
装置が第１の高さから第２の高さに落下中であることを
感知するための、上記ハウジング内に装着された落下検
出手段を含む。ディスク駆動装置の落下を表す選択され
た加速度閾値レベルを、選択された基準時間期間に亙っ
てディスク駆動装置の加速度が越える時に、上記落下検
出手段が警告信号を出力する。更に、上記落下検出手段
によって出力される警告信号に応答して、制御手段が、
第２の高さにある表面にディスク駆動装置が衝突する時
に生じる衝撃に対する、記憶ディスク及び／又はアクチ
ュエータ・アームの準備を整える。
【００１１】また、本発明の別の実施態様によって、上
記落下検出手段が加速度計デバイスとプロセッサとを有
する。この加速度計デバイスは、互いに直交する３つの
軸ｘ、ｙ、ｚに沿ってディスク駆動装置の加速度を測定
し、その測定量を各ベクトルａX 、ａY 、ａZ に分解す
る。上記プロセッサは、（１）ベクトルａX 、ａY 、ａ
Z からディスク駆動装置の正味加速度ａnet を計算し、
（２）選択された加速度閾値レベルに対して正味加速度
ａnet を比較し、（３）正味加速度ａnet が上記加速度
閾値レベルを上回っている状態が続く持続時間を測定
し、（４）この測定した持続時間を、選択された基準時
間期間と比較し、（５）この測定した持続時間が上記基
準時間期間を越える時に警告信号を出力するようにプロ
グラムされる。
【００１２】さらに、本発明の別の実施態様は、ディス
ク駆動装置が第１の高さから落下して第２の高さの表面
に衝突する時にディスク駆動装置の衝撃損傷を軽減させ
るための方法は、（１）互いに直交する３つの軸Ｘ、
Ｙ、Ｚに沿ったディスク駆動装置の加速度を表すベクト
ルａx 、ａy 、ａz を生じさせる工程と、（２）落下時
のディスク駆動装置の正味加速度ａnet を導出する工程
と、（３）ディスク駆動装置の落下を表す選択された加
速度閾値レベルに対して上記正味加速度ａnet を比較す
る工程と、（４）正味加速度ａnet が上記加速度閾値レ
ベルを上回っている状態が続く持続時間を測定する工程
と、（５）この測定した持続時間を、選択された基準時
間期間と比較する工程と、（６）この測定した持続時間
が上記基準時間期間を越える時に、ディスク駆動装置が
上記表面に衝突する際に生じる衝撃に対する準備を行う
工程とを含むディスク駆動装置に適用されるディスク駆
動装置の衝撃損傷軽減方法である。
【００１３】さらに、本発明の別の実施態様では、上記
加速度閾値レベルは概ね０．４から１．０ｇの範囲内で
あり、上記基準時間期間は９０ミリ秒以上である。
【００１４】
【実施例】本明細書で使用される文字「ｇ」は、物体に
対する重力によって引き起こされる、地表における物体
の下向きの加速度を表す。加速度「ｇ」の値は、海面の
高さで９．８ｍ／ｓｅｃ2 、即ち、約３２ｆｔ／ｓｅｃ
2 である。この値は地表上の位置及び／又は高さに応じ
て約１／２％から１％に亙って変化する。この「ｇ」の
値は別の形で定義されることも可能である。即ち、この
値は、質量と重量との間の比例定数であり、又は、別の
形で言えば、単位質量当たりの重力である（即ち、ｍ＝
１である場合に、Ｆ＝ｍｇ＝ｇ）。本明細書で言及され
る衝突衝撃、自由落下等の事象は、加速度「ｇ」を基準
にして数値化される。例えば、ディスク駆動装置が衝突
時に５０ｇを受けると表現される時には、このことは、
ディスク駆動装置が、単位質量当たり重力の５０倍に等
しい力を受けるということを意味する。
【００１５】図１は、回転アクチュエータ型のディスク
駆動装置１０を示すが、本発明は、例えばリニア・アク
チュエータ型のディスク駆動装置のような他のタイプの
ディスク駆動装置でも実施されることが可能である。デ
ィスク駆動装置１０は、回転中心軸１４に沿って一列に
並べられた１つ以上の磁気ディスクの積み重ねアレイ１
２（以下、ディスク・アレイという）を有し、最上部の
記憶ディスク１６が図１に示されている。これらの磁気
ディスクによる記憶ディスクは、主軸アセンブリを介し
てハウジング１８に回転自在に連結され、回転軸として
の回転中心軸１４を中心として実質的に定速度で回転す
るようにモータ又は他の駆動機構（図示されていない）
によって駆動される。ディスク・アレイを支持する上記
主軸アセンブリと上記ハウジングは従来通りの設計であ
り、従って、本明細書では詳しく説明しない。
【００１６】回転アクチュエータ・アセンブリ２０が、
ディスク・アレイ１２に隣接して配置される。この回転
アクチュエータ・アセンブリ２０は、軸受ハウジング２
２と、この軸受ハウジング２２に対して軸２４を中心と
して制御可能な形で旋回させられる複数のロード・ビー
ム・アクチュエータ・アーム(load beam actuator)とを
含む。図１には１つのアクチュエータ・アーム２６だけ
しか示されていないが、他のアクチュエータ・アーム
は、１つ以上のアクチュエータ・アームが各磁気ディス
ク用に備えられるように、アクチュエータ・アーム２６
の下方に一列に配置される。これらの回転アクチュエー
タ・アームは、記憶ディスクに対して相対移動すること
が可能である。
【００１７】回転アクチュエータ・アセンブリ２０は、
軸受ハウジング２２に固定されたボイス・コイル駆動モ
ータ２８を有する。このボイス・コイル駆動モータ２８
は、永久磁石構造物３２と磁束結合状態で配置されたボ
イス・コイル３０を含む。動作時には、このボイス・コ
イル３０は、永久磁石構造物３２の各磁石の間を軸２４
を中心として円弧状に（励磁の極性に応じて）両方向に
揺動するように付勢される。
【００１８】アクチュエータ・アーム２６は、上部の記
憶ディスク１６の上方に吊り下げられた遠位端部３４を
有する。ヘッド・ジンバル・アセンブリ３６が遠位端部
３４に取り付けられる。このヘッド・ジンバル・アセン
ブリ３６は、ジンバル・マウントを介してアクチュエー
タ・アーム２６に物理的に接続されたスライダと、この
スライダ上に配置された読取り書込みヘッドとを含む。
読取り書込みヘッドは、記憶ディスク１６に対して磁気
によって情報を出し入れする磁気トランスデューサであ
ることが好ましい。アクチュエータ・アームを制御可能
な形で軸２４を中心として回転させるためにボイス・コ
イル３０が付勢されると、アクチュエータ・アーム２６
が読取り書込みヘッドを支持し、記憶ディスク１６全面
に亙って半径方向に位置決めされる。
【００１９】個々の記憶ディスクは、データを格納する
ための多数の同心トラックを有する。記憶ディスクと読
取り書込みヘッドとの動作を制御し同期化するために有
効なサーボ情報も、上記磁気トラック内に格納されてい
る。こうしたサーボ情報は、ディスク・アレイ内の１つ
の記憶ディスクの表面全体に格納される（即ち、専用サ
ーボ・ディスク駆動装置）か、又は、代わりに、ディス
ク・アレイ内の各ディスク上において、データ格納用に
確保された複数のより大きな領域の間に挿入された細い
セクタ内に格納される（埋込みサーボ・ディスク駆動装
置）ことが可能である。このサーボ装置は従来通りの設
計であり、本明細書では詳しくは説明しない。
【００２０】本発明では、ディスク駆動装置１０はハウ
ジング１８内に取り付けられた落下検出手段と制御手段
とを有する。一般的に、この落下検出手段は、ディスク
駆動装置の加速度を監視することによって、ディスク駆
動装置が第１の高さ（例えば、床の上方の机の高さ）か
ら第２の高さ（例えば、床の高さ）に落下中であること
を感知する。落下中は、ディスク駆動装置の公称加速度
は約１ｇである。ディスク駆動装置の落下を表す選択さ
れた加速度閾値レベルを、選択された基準時間期間に亙
ってディスク駆動装置の加速度が越える時に、上記落下
検出手段によって警告信号が出力される。この警告信号
に応答して、保護制御手段としての制御手段が、第２の
高さにある表面にディスク駆動装置が衝突する時に生じ
る目前の衝撃に対して準備するように、記憶ディスク及
び／又はアクチュエータ・アームに命令する。
【００２１】落下と衝突とが完了すると、ディスク駆動
装置が、落下事象が生じる以前の動作状態を回復する。
衝突前にとられた保護動作が物理的損傷を（完全に防止
しはしないとしても）最小限に留めるので、そのディス
ク駆動装置は動作可能な状態のままである。更に、落下
に起因するデータの損失は非常に僅かであるか皆無であ
る。
【００２２】図８は、上記の動作を更に明確な形で示し
ている。最初に、ディスク駆動装置の正味加速度ａnet
が連続的に監視される（ステップ９０）。正味加速度ａ
netが例えば０．４ｇの閾値レベルを越える時には（ス
テップ９２、ｙｅｓ分岐）、この正味加速度を生じさせ
ている事象の持続時間が計時される（ステップ９４）。
この測定持続時間が例えば９０ミリ秒を越える時には
（ステップ９６、ｙｅｓ分岐）、衝突に対するディスク
の準備が整っていることを確保するための保護動作が行
われる。従って、この手順は、保護のための予備措置を
開始する前に、２つのテスト、即ち、（１）正味加速度
が自由落下物体の正味加速度と同じであるかどうかを判
定するテストと、（２）上記加速度が同じである時に、
ディスク駆動装置が落下中なのであって外部振動を受け
ているわけではないという結論を確かめるのに十分な長
さの時間に亙って正味加速度事象が持続しているかどう
かを判定するテストとを必要とする。
【００２３】図３は、上記落下検出手段と上記制御手段
の好適な実施例をブロック図の形で示しており、この図
は、衝突衝撃によって生じる損傷を最小限にするための
落下検出及び保護制御装置４０を本質的な形で表してい
る。この保護制御装置４０は、（図１にも示されるよう
に）ディスク駆動装置１０のハウジング１８内に装着さ
れ固定された加速度計デバイス４２を含むことが好まし
い。加速度計デバイス４２は、少なくとも３つの互いに
直交する軸Ｘ、Ｙ、Ｚに沿ってディスク駆動装置１０の
加速度を測定するために、複数のセンサを有する。これ
は図２に更に詳細に示されている。加速度計デバイス４
２は、その測定量を、上記３つの軸に沿った加速度を表
す各ベクトルａX 、ａY 、ａZ に分解する。平行移動加
速度の監視に加えて、加速度計デバイス４２は、Ｚ軸を
中心とする回転加速度によって表されるような上記軸
Ｘ、Ｙ、Ｚを中心とする１つ以上の回転加速度を測定す
るためのセンサを含むことも可能である。
【００２４】３つのベクトルａX 、ａY 、ａZ の各々に
関連した信号が、ベクトル加算回路４４（図３）に入力
される。ベクトル加算回路４４は、これらのベクトルを
加算し、ディスク駆動装置１０が第１の高さから第２の
高さに空中落下する時のこのディスク駆動装置１０の正
味加速度ａnet を表すベクトル合計量(vector sum magn
itude)を生じさせる。このベクトル合計量は、次の
（１）式によって示される。
【００２５】
【数１】
【００２６】このベクトル合計量は、アナログ又はディ
ジタル手法で計算することが可能である。
【００２７】ベクトル合計を表す信号の抽出は、加速度
計デバイス４２とその支援電子回路との特性に大きく依
存しているということに留意されたい。上記の二乗和計
算は、ベクトル合計量を得るのに適切である。しかし、
積分器、絶対値回路、又は、複数の入力の最大値を出力
する回路を組み込んだ、より単純な又はより実用的な実
施例が、使用されることも可能である。こうした他の実
施例は、本明細書で説明されるプロセッサ又は加算回路
の実施例に加えて、落下中のディスク駆動装置１０の正
味加速度ａnet を導出するための幾つかの異なったタイ
プの計算手段の例を与える。
【００２８】上記落下検出手段は、更に、選択された加
速度閾値レベルａTLに対して正味加速度ａnet を比較す
るための比較器４６も含む。この選択された加速度閾値
レベルａTLが０．４ｇから１．０ｇまでの範囲内である
ことが好ましい。自由落下中のディスク駆動装置の公称
加速度が約１．０ｇであるので、この範囲が望ましい。
比較器４６に加えて、特殊な論理回路又はルックアップ
・テーブルのような、上記閾値レベルに対して正味加速
度を比較するための他の評価手段が使用されることも可
能である。
【００２９】ディスク駆動装置１０の正味加速度ａnet
が閾値レベルａTLを越え、そのディスク駆動装置１０が
自由落下状態にある可能性を示す場合には、上記比較器
４６は第１の信号ＦＳを出力する。一方、正味加速度ａ
net が閾値レベルａTLを越えない場合には、上記比較器
４６は第１の信号ＦＳを出力しない。
【００３０】比較器４６からの第１の信号ＦＳを受け取
って、この信号の持続時間を計時するために、タイマ４
８が接続される。測定した持続時間が基準時間期間ｔ
ref を越える場合には、タイマ４８は警告信号ＷＳを制
御装置５０に出力する。上記タイマ４８によって測定さ
れた第１の信号ＦＳの持続時間を基準時間期間ｔref と
比較するために、別の比較器（図示されていない）が使
用されてもよい。この基準時間期間は、短い時間期間に
亙って正味加速度の大きさの増加を引き起こす何らかの
軽微な振動又は揺動をディスク駆動装置が受けているの
ではなく、そのディスク駆動装置が実際に危険な自由落
下状態にあるということを結論付けるのに十分な長さの
持続時間であることが好ましい。後で更に詳細に説明す
るように、好ましい基準時間期間は９０ミリ秒以上であ
る。
【００３１】タイマ４８は、絶対持続時間を測定するた
めの装置か、カウンタか、又は、信号の持続時間を測定
するための他の任意形態の計時手段として、実施化され
ることが可能である。これに加えて、タイマ４８は、正
味加速度信号自体を感知することが可能であってもよ
い。このタイマは、正味加速度信号が閾値レベルを上回
ったままである時に正味加速度信号の持続時間を測定す
るように、又は、正味加速度のゼロ通過(zero crossin
g) を検出するように構成されてもよく、短い持続時間
での正味加速度のゼロ通過は、多くの場合に、ディスク
駆動装置が振動を受けている状態にあるのであって、自
由落下状態にあるのではないということを表す。
【００３２】上記手順によって、２つの条件が満たされ
た時にだけ警告信号ＷＳが発生させられる。即ち、第１
に、ディスク駆動装置１０が自由落下加速度条件を満た
さなければならない（即ち、ディスク駆動装置の正味加
速度の大きさが約０．４ｇから１．０ｇまでの閾値を越
える）。第２に、この自由落下状態が、通常の振動やラ
ンダムなノイズ等の持続時間を上回る特定の時間期間に
亙って存続しなければならない。従って、警告信号ＷＳ
は、ディスク駆動装置１０が本当に自由落下状態にあ
り、従って、床や他の何らかの表面と衝突するための準
備をディスク駆動装置１０に整えさせなければならない
ということを示す。
【００３３】制御装置５０は、目前の衝撃によって引き
起こされるはずの損傷を最小限にするのに有効であるよ
うに、差し迫った衝突に対する準備をディスク駆動装置
１０に整えさせる。この準備の手法の１つは、読取り書
込みヘッドを移動させてトラックから離れさせるように
記憶ディスクの内周部ランディング・ゾーン(inner rad
ius landing zone) に対するシークを起動することであ
る。この位置は、スライダやヘッドやサスペンションや
ディスクに対して起こりうる損傷を最小限に留めると同
時に、書込みエラーを防止する。第２の手法は、データ
の真上での揺動に対するヘッドの抵抗を最大にするため
に、最大の作動トルクでディスク・アセンブリ・クラッ
シュ・ストップ(disk assembly crash stop)に対してア
クチュエータを押し付けて保持することである。第３の
手法は、スピンドル・アセンブリにブレーキをかけ、そ
れによってディスク・アレイ１２が軸１４の周りを回転
することを停止させることである。スライダを動的にロ
ード又はアンロードすることが可能なディスク駆動装置
と共に使用するための第４の方法は、単純にスライダを
ディスクからアンロードする又は取り除くことである。
【００３４】自由落下状態を検出して衝撃に対する準備
をディスク駆動装置に整えさせる新規の落下検出及び保
護制御装置の理解を容易にするために、この保護制御装
置の構成要素ブロックを図３に示す。他の実施例を使用
することも可能である。例えば、ベクトル加算と比較と
計時とに関連した各々の関数が、点線の四角形で包囲す
るプロセッサ５２によって示されるようなプロセッサ内
にプログラムされることが可能である。プロセッサ５２
は、マイクロプロセッサ、ディジタル信号プロセッサ、
特殊なＡＳＩＣ（特殊用途向けＩＣ）、又は、他の何ら
かのタイプの集積ユニットであることが可能である。同
様に、加速度閾値レベルａTLと基準時間期間ｔref は、
上記プロセッサ内の内蔵記憶装置内に又は別の記憶装置
５４（例えばＲＯＭ）内に格納されることが可能であ
る。
【００３５】このプロセッサの具体例を含む実現可能な
１つの装置では、単純な加速度ベクトル信号ａX 、
ａY 、ａZ がサンプリングされ、相対的に低いサンプリ
ング・レート（例えば、数１００ミリ秒台のサーボ位置
サンプリング周期）で閾値比較のためのベクトル合計を
導出するためにディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）又
はマイクロプロセッサによって数値処理されることが可
能である。ベクトル合計加速度又は速度を表す信号が、
落下事象と振動との間を区別するために各サンプル間の
ゼロ通過に関して監視される。この装置に回転位置セン
サが備えられているときには、これらのセンサからの出
力が、平行移動センサから正味平行移動加速度を得るた
めに使用されることが可能である。
【００３６】上記のように、好ましい加速度閾値レベル
ａTLは、約０．４ｇから１．０ｇまでである。自由落下
中のディスク駆動装置が受ける正味加速度は１ｇである
が、低周波数特性に起因する加速度計信号の劣化のせい
で、１ｇ未満の出力しか得られない可能性がある。従っ
て１ｇ未満の閾値レベルが適切である。好ましい基準時
間期間ｔref は約９０ミリ秒以上である。本発明の理解
を容易にするために、好ましい基準時間期間を選択する
際に考慮すべき問題点を次に説明する。
【００３７】基準時間期間ｔref を選択する際に考慮に
入れなければならない主要な問題点は４つある。第１
に、通常振動によってディスク駆動装置の加速度が加速
度閾値レベルを越える場合には保護的動作を起動しない
ように上記落下検出装置が設定されなければならない。
例えば、ディスク駆動装置に与えられる外部振動が、１
ｇの閾値レベルを越える加速度を生じさせる可能性もあ
るが、この加速度の発生は非常に短い時間期間の間しか
生じない。瞬間的な加速度のスパイク(spike) は、ディ
スク駆動装置が自由落下状態にあるということを表すわ
けではなく、従って、落下検出及び保護制御装置４０
は、こうした事象を無視しなければならない。従って、
基準時間期間ｔref は、通常の振動（典型的な環境仕様
は５Ｈｚまでの作動振動を含む）の殆どを排除するのに
十分な長さの持続時間に設定されなければならない。一
方、第２の問題点は、基準時間期間が長すぎるために衝
突の前に落下検出装置が予防措置を適時にとることが不
可能になるということがあってはならないということで
ある。
【００３８】第３の問題点は、加速度計デバイス４２の
センサが理想的なものではないということである。この
装置は精確に校正されない可能性があるし、その低周波
数動作が何らかのハイパスロールオフ特性(high pass r
oll off characteristics)を有する可能性もある。更
に、センサ間のクロストークが生じる可能性もある。こ
の第３の問題点にも幾分か関連した第４の問題点は、信
号処理能力が、低電圧アナログ回路の能力によって、又
は、加速度センサの形状によって制限される可能性があ
るということである。従って、基準時間期間ｔref は、
加速度計デバイス４２の低精度と周波数応答特性とに適
応したものでなければならない。
【００３９】従って、基準時間期間ｔref は、自然落下
を振動から区別することと、非理想的な加速度計を補正
することに有効である。損傷を与えるほど激しい衝撃を
生じさせる可能性がある落下に対する保護動作を起動す
るのに十分なだけ短く、且つ、動作仕様の範囲内の外部
振動を受けている状態中に保護動作を誤って起動するこ
とを防止するのに十分なだけ長い、基準時間期間ｔref
を選択することが望ましい。
【００４０】図４は、落下持続時間と落下距離（左側の
垂直軸）との関係を表すグラフ（実線で示される）であ
る。このグラフは更に、落下持続時間０．１秒（１００
ミリ秒）と、落下持続時間０．２５秒（２５０ミリ秒）
と、落下持続時間０．３５秒（３５０ミリ秒）との場合
の、硬質表面上に落下したパームトップ型コンピュータ
が受けた衝突衝撃の大きさ（右側の垂直軸）の記録（黒
丸点で示される）も示している。第１に、衝突衝撃の大
きさは落下距離の増加に応じて増加するということに留
意されたい。第２に、たった９インチの落下距離でさえ
４００ｇ近くの大きな衝突衝撃を結果的に生じさせるこ
とに留意されたい。
【００４１】図５と図６は、ディスク駆動装置の２つの
対照的な事象を示している。図５は、ディスク駆動装置
が一方の高さから他方の高さに落下させられる落下事象
の一例を示している。一方、図６は、ディスク駆動装置
に対するランダムな振動の作用を示している。更に明確
に述べれば、図５は、約３インチの自由落下から生じる
（小型ディスク駆動装置を表す）加速度計を備えた小物
体の正味加速度出力を示している。落下持続時間は水平
目盛りに沿って示され、各々のグリッド・セグメントが
２０ミリ秒を表している。下側の波形６０は、各々の垂
直グリッド・セグメントが０．５ｇを表す高感度目盛り
で示した落下事象である。下側の波形６０によって示さ
れるように、落下はポイントＡで始まり、その後直ぐに
ディスク駆動装置はポイントＢで１．０ｇの正味加速度
成分を受ける。加速度計デバイスに固有の低周波数ロー
ルオフのために、加速度の大きさは１．０ｇのレベルか
ら時間の経過と共に低下していく。ポイントＣでは、デ
ィスク駆動装置が表面に衝突し、瞬間的な下向きの加速
度ピークによって表されるように大きな衝撃を引き起こ
す。この衝突（ポイントＣ）は、落下開始（ポイント
Ａ）から約１３０ミリ秒後に生じる。
【００４２】上側の波形６２は、衝撃の相対的大きさを
示すために、低感度目盛りで上記と同一の落下事象を示
すものである。この目盛りでは、各垂直グリッド・セグ
メントが５０ｇを表し、衝撃の大きさのスパイクは約５
０ｇに達する。
【００４３】上記の「自由落下」事象とは対照的に、図
６は、ランダムな振動が物体に加えられる場合の例を示
している。下側の波形６４は、各々の垂直グリッドセグ
メントが１．０ｇを表す高感度目盛りで示されている。
上側の波形６６は、各々の垂直グリッド・セグメントが
５０ｇを表す目盛りで示されている。この事象を図５の
自由落下事象と比較すると、このランダムな振動は数多
くのゼロ通過を有し、このことによってランダムな振動
が自由落下から区別される。このランダムな振動は、例
えば１ｇの加速度閾値レベルを越える大きさを有するス
パイクを多数有するが、これらのスパイクの比較的短い
持続時間は全て２０ミリ秒未満である。
【００４４】図７は、図５に示された落下事象波形と同
一の落下事象波形６０を示すが、この波形は、５Ｈｚの
周波数を有し、ピークの大きさが２ｇである正弦波６８
が上に重ねられている。５Ｈｚは、動作仕様によって典
型的に必要とされる最低周波数振動を表す。５Ｈｚ正弦
波６８の半周期は１００ミリ秒である。これは許容可能
な最低振動周波数を表しているので、上記落下検出手段
は、５Ｈｚの振動中に保護動作を起動することが起きな
いようにするように校正されなければならない。加速度
閾値レベルａTLは０．４ｇに設定される。５Ｈｚの正弦
波は、約８７ミリ秒である持続時間Ｔ５に亙って加速度
閾値レベルａTLを上回る。しかし、落下事象の波形は、
約９１ミリ秒に亙って加速度閾値レベルａTLを上回る。
従って、約９０ミリ秒の基準時間期間ｔref は、５Ｈｚ
低周波数振動と落下事象との間を有効に識別する。
【００４５】本発明の落下検出機能は、従来技術のディ
スク駆動装置で現在使用されている書込み保護機能を補
完する。書込み保護機能の一例では、いずれか一方向の
加速度が（平行移動センサの場合に）典型的には２．５
ｇから１０ｇである予め決められたレベルを越える時
に、書込みが中断される。激しい振動等の場合には、こ
の書込み保護機能はデータ損失又は位置ずれを防止する
だろう。一方、ディスク駆動装置が落下する場合には、
加速度は１ｇに達するだけであり、この加速度は書込み
保護機能をイネーブルにするには不十分である。しか
し、１ｇの加速度は、落下検出機能をイネーブルにする
のに十分である。
【００４６】本発明の落下検出及び保護制御装置が従来
技術の書込み保護機能とどのように協働するかというこ
とを説明するために、１ｇの落下が（落下検出装置及び
保護制御装置の両条件を満たすように）１００ミリ秒の
持続時間に亙って検出される事例を説明する。落下物体
の総移動距離は、次の（２）式によって求められる。
【００４７】
【数２】
【００４８】ここで、ｄは距離であり、ａは重力の正味
加速度（すなわち、９．８ｍ／ｓｅｃ2 ）であり、ｔは
時間である。１００ミリ秒後に、ディスク駆動装置は約
０．０４９メートル（即ち約２インチ）落下している。
この時点で、保護制御装置は、ランディング・ゾーン(l
anding zone)へのシーク命令のような保護動作を起動す
る。フル・ストロークのシーク命令は約２５ミリ秒を要
し、落下持続時間合計を１２５ミリ秒にする。１２５ミ
リ秒後には、ディスク駆動装置の移動距離は約０．０７
７メートル（約３インチ）である。
【００４９】従って、３インチ以上の落下の場合には、
本発明の落下検出及び保護制御装置は、衝突の前に読取
り書込みヘッドをランディング・ゾーンに引き込み終わ
っており、それによって衝撃に起因する損傷を最小限に
するか回避する。３インチ未満の落下の場合には、こう
した短い距離がディスク駆動装置に損傷を与える可能性
は殆ど無いので、衝突によって書込み保護機能が起動さ
れ、全ての書込みプロセスをディスエイブルにする。
【００５０】以上のとおり、本発明を、その構造的特徴
と方法的特徴とに関して、ある程度具体的な言葉で説明
してきた。しかし、本明細書で開示した諸手段は本発明
の好適な実施態様を構成するにすぎず、本発明は本明細
書で示され説明した具体的な特徴には限定されないとい
うことを理解されたい。従って、本発明は、均等の原則
に従って適切に解釈される特許請求の範囲の適正な範囲
内に含まれる任意の形態又は変形において特許請求され
る。
【００５１】以上、本発明の各実施例について詳述した
が、ここで各実施例の理解を容易にするために、各実施
例ごとに要約して以下に列挙す。
【００５２】１． ハウジング（１８）と、回転軸（１
４）を中心として回転するように前記ハウジング（１
８）に回転自在に連結された少なくとも１つの記憶ディ
スク（１６）と、前記記憶ディスク（１６）に対して相
対的に移動し且つ前記記憶ディスク（１６）全面に亙っ
て読取り書込みヘッドを半径方向に位置決めするように
前記ハウジング（１８）に可動的に接続された少なくと
も１つのアクチュエータ・アーム（２６）と、ディスク
駆動装置の加速度を監視することによって前記ディスク
駆動装置が第１の高さから第２の高さに落下中であるこ
とを感知し、且つ、前記ディスク駆動装置の落下を表す
選択された加速度閾値レベルを選択された基準時間期間
に亙ってディスク駆動装置の加速度が上回る時に警告信
号を出力する前記ハウジング内に取り付けられた落下検
出手段と、前記落下検出手段によって出力される前記警
告信号に応答して、前記第２の高さにある表面に前記デ
ィスク駆動装置が衝突する時に生じる衝撃に対する準備
を前記少なくとも１つの記憶ディスク（１６）と前記ア
クチュエータ・アーム（２６）とに整えさせるための制
御手段と、を含むディスク駆動装置である。
【００５３】２． 前記加速度閾値レベルが概ね０．４
ｇから１．０ｇまでの範囲内である前記１に記載のディ
スク駆動装置である。
【００５４】３． 前記基準時間期間が９０ミリ秒以上
である前記１に記載のディスク駆動装置である。
【００５５】４． 前記落下検出手段と前記制御手段と
がディジタル信号プロセッサを含む前記１に記載のディ
スク駆動装置である。
【００５６】５． 前記落下検出手段が、互いに直交す
る３つの軸Ｘ、Ｙ、Ｚに沿って前記ディスク駆動装置の
加速度を測定し、その測定量を各ベクトルａX 、ａY 、
ａZ に分解する加速度計デバイス（４２）と、（ａ）前
記ベクトルａX 、ａY 、ａZ から前記ディスク駆動装置
の正味加速度ａnet を計算し、（ｂ）前記選択された加
速度閾値レベルに対して前記正味加速度ａnet を比較
し、（ｃ）前記正味加速度ａnet が前記加速度閾値レベ
ルを上回っている状態が続く持続時間を測定し、（ｄ）
前記測定持続時間を、前記選択された基準時間期間と比
較し、（ｅ）前記測定持続時間が上記基準時間期間を越
える時に警告信号を出力するようにプログラムされた、
前記加速度計デバイスに結合されたプロセッサ（５２）
と、を含む前記１に記載のディスク駆動装置である。
【００５７】６． 前記記憶ディスクが、データ記録用
区域を画定するために内周と外周とを有し、前記制御手
段が、前記表面との衝突に備えるために前記記憶ディス
ク（１６）の前記内周に向かって移動することを前記ア
クチュエータ・アーム（２６）に命令するように構成さ
れる前記１に記載のディスク駆動装置である。
【００５８】７． 前記記憶ディスク（１６）がクラッ
シュ・ストップを有し、前記制御手段が、前記表面との
衝突に備えるために前記クラッシュ・ストップ上に移動
し且つその上に押し当たることを前記アクチュエータ・
アームに命令するように構成される前記１に記載のディ
スク駆動装置である。
【００５９】８． 前記制御手段が、前記表面との衝突
に備えるために前記回転軸を中心とした旋回を停止する
ことを前記記憶ディスク（１６）に命令するように構成
される前記１に記載のディスク駆動装置である。
【００６０】９． 前記アクチュエータ・アーム（２
６）が前記読取り書込みヘッドの付近にスライダを支持
し、前記ディスク駆動装置が、前記記憶ディスク（１
６）に対する前記スライダのロードとアンロードを交互
に行うことが可能であり、前記制御手段が、前記記憶デ
ィスク（１６）からアンロードされることを前記スライ
ダに命令するように構成される前記１に記載のディスク
駆動装置である。
【００６１】１０． ディスク駆動装置が第１の高さか
ら第２の高さに落下して前記第２の高さにある表面に衝
突する時の前記ディスク駆動装置の衝撃損傷を軽減させ
るためのディスク駆動装置に適用する方法であって、互
いに直交する３つの軸Ｘ、Ｙ、Ｚに沿った前記ディスク
駆動装置の加速度を表すベクトルａX 、ａY 、ａZ を発
生させる工程と、前記ディスク駆動装置の落下中の正味
加速度ａnet を導出する段階と、前記ディスク駆動装置
の落下を表す選択された加速度閾値レベルに対して前記
正味加速度ａnet を比較する工程と、前記正味加速度ａ
net が前記加速度閾値レベルを上回っている状態が続く
持続時間を測定する工程と、選択された基準時間期間に
対して前記持続時間を比較する工程と、前記持続時間が
前記基準時間期間を越える時に、前記表面への衝突に対
する準備を前記ディスク駆動装置に整えさせる工程と、
を含むディスク駆動装置に適用されるディスク駆動装置
の衝撃損傷軽減方法である。
【００６２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ディス
ク駆動装置のハウジングに落下検出手段を取り付け、デ
ィスク駆動装置が第１の高さから第２の高さに落下中で
あることを検出すると、その落下を表す選択された加速
度閾値レベルを、選択された基準時間間隔に亘ってディ
スク駆動装置の加速度が上回る時に警告信号を出力し、
この警告信号に応答して第２の高さにある表面にディス
ク駆動装置が衝突する時に生じる衝撃に対する準備を保
護制御装置により記憶ディスクとこの記憶ディスクの半
径方向に読み取り書込みヘッドを位置決めするためのア
クチュエータとに整えさせるようにしたので、ディスク
駆動装置の衝撃によって生じる損傷と記憶ディスクの読
み取り書込みヘッドに対する相対的移動を防止し、オフ
・トラック誤差の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加速度計デバイスを有する回転アクチュエータ
型ディスク駆動装置の平面図である。
【図２】図１のディスク駆動装置で使用される加速度計
デバイスの動作を説明するために使用する説明図であ
る。
【図３】図１のディスク駆動装置で使用される本発明に
よる落下検出及び保護制御装置のブロック図である。
【図４】落下距離と、落下持続時間と、その結果として
生じる衝突時の衝撃レベルとの間の関係を示すグラフで
ある。
【図５】自由落下事象とそれに続く衝突とが生じる間の
ディスク駆動装置を表す物体の影響を示す概略的なオシ
ロスコープ出力を示す説明図である。
【図６】ランダムな振動を受けている間のディスク駆動
装置を表す物体の影響を示す概略的なオシロスコープ出
力を示す説明図である。
【図７】５０Ｈｚ正弦波が上に重畳された、図５の概略
的なオシロスコープ出力を示す説明図である。
【図８】本発明による動作手順を示すフローチャートで
ある。
【符号の説明】
１０ ディスク駆動装置 １２ 磁気積み重ねアレイ（ディスク・アレイ） １４ 回転中心軸 １６ 記憶ディスク １８ ハウジング ２０ 回転アクチュエータ・アセンブリ ２２ 軸受ハウジング ２６ アクチュエータアーム ２８ ボイスコイル駆動モータ ３０ コイル ３２ 永久磁石構造物 ４０ 落下検出及び保護制御装置 ４２ 加速度計デバイス ４４ ベクトル加算器 ４６ 比較器 ４８ タイマ ５０ 制御装置 ５２ プロセッサ ５４ 記憶装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハウジング（１８）と、 回転軸（１４）を中心として回転するように前記ハウジ
    ング（１８）に回転自在に連結された少なくとも１つの
    記憶ディスク（１６）と、 前記記憶ディスク（１６）に対して相対的に移動し且つ
    前記記憶ディスク（１６）全面に亙って読取り書込みヘ
    ッドを半径方向に位置決めするように前記ハウジング
    （１８）に作動的に接続された少なくとも１つのアクチ
    ュエータ・アーム（２６）と、 ディスク駆動装置の加速度を監視することによって前記
    ディスク駆動装置が第１の高さから第２の高さに落下中
    であることを感知し、且つ、前記ディスク駆動装置の落
    下を表す選択された加速度閾値レベルを選択された基準
    時間期間に亙ってディスク駆動装置の加速度が上回る時
    に警告信号を出力する前記ハウジング内に取り付けられ
    た落下検出手段と、 前記落下検出手段によって出力される前記警告信号に応
    答して、前記第２の高さにある表面に前記ディスク駆動
    装置が衝突する時に生じる衝撃に対する準備を前記少な
    くとも１つの記憶ディスク（１６）と前記アクチュエー
    タ・アーム（２６）とに整えさせるための制御手段と、
    を含むディスク駆動装置。
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