KR100223645B1 - 디스크 파킹존의 마모를 분산시키기 위한 하드 디스크 드라이브의 브이.씨.엠 제어방법 - Google Patents

디스크 파킹존의 마모를 분산시키기 위한 하드 디스크 드라이브의 브이.씨.엠 제어방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야 :
하드 디스크 드라이브에 관한 것으로, 특히 디스크상에 존재하는 파킹 존의 마모를 분산시키기 위해 보이스 코일 모터에 인가해 주는 전류를 제어하는 VCM제어 방법에 관한 것이다.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제 :
자기 기록매체인 디스크 파킹 존의 마모를 분산시킴으로서 하드 디스크 드라이브의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 브이.씨.엠 제어방법을 제공함에 있다.
3. 발명의 해결방법의 요지 :
하드 디스크 드라이브에 전원 인가시 스핀들모터의 정속회전 도달이전에 VCM에 전류를 인가하여 헤드를 파킹 존 내의 임의의 위치로 이동시킨후 다시 VCM에 역방향전류를 인가하여 상기 임의의 위치에 있던 헤드를 제2의 임의의 위치로 이동시킨다. 이후 상기 스핀들모터가 정속회전하면 상기 헤드를 언래칭시키기 위한 언래칭전류를 VCM에 인가해줌으로서 헤드와 디스크간의 접촉위치를 분산시켜 파킹 존의 마모를 완화시킴을 특징으로 한다.
4. 발명의 중요한 용도 :
파킹 존을 구비하는 디스크를 기록매체로 사용하는 하드 디스크 드라이브에 유용히 사용될 수 있다.

Description

디스크 파킹존의 마모를 분산시키기 위한 하드 디스크 드라이브의 브이.씨.엠 제어방법.
제1도는 일반적인 하드 디스크 드라이브의 개략적인 사시도.
제2도는 일반적인 하드 디스크 드라이브의 블럭구성도.
제3도는 본 발명의 일실시예로서 보이스 코일 모터에 인가되는 전류량을 제어하기 위한 마이크로 콘트롤러의 제어흐름도.
제4도는 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브의 구동전원 인가시 스핀들 모터의 구동 및 보이스 코일 모터에 인가되는 전류량에 대한 타이밍도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 디스크 4 : 헤드
6 : HGA(Head Gimbal Assembly) 8 : E-블럭 어셈블리
10 : 피봇 베어링(Pivot Bearing)
12 : 마그네틱 래치(Magnetic Latch)
14 : 철편 16 : 요오크(Yoke)
A : CSS 존(Contact Start Stop Zone) B : 파킹 존(Parking Zone)
C : 데이타 존(Data Zone) D : NON-CSS 존
E : 내부 가이드 밴드(Inner Guide Band) F : 외부(Outter) 가이드 밴드
본 발명은 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로, 특히 디스크상에 존재하는 파킹 존의 마모를 분산시키기 위해 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor : 이하 VCM이라함)에 인가해 주는 전류를 제어하는 VCM제어방법에 관한 것이다.
하드 디스크 드라이브는 회전하는 디스크상에 데이타를 자기적으로 기록하거나 디스크상에 기록된 데이타를 독출하는 장치로서 대량의 데이타를 고속으로 액세스할 수 있기 때문에 컴퓨터시스템의 보조기억장치로 널리 사용된다. 하드 디스크 드라이브의 디스크는 통상 제1도에 도시된 바와 같이 데이타 존(C)과 파킹 존(B)으로 구분할 수 있다. 데이타 존(C)은 헤드(4)의 위치 및 속도제어를 위한 서보(Servo)정보가 기록되어 있는 서보정보구간과 실제 데이타가 기록되는 데이타구간 및 디스크상의 디펙(Defect)등의 정보가 기록되는 메인터넌스(Maintenance)구간등을 포함한다. 한편 파킹 존(B)은 하드 디스크 드라이브가 정상동작하지 않을 경우, 즉 하드 디스크 드라이브의 구동전원이 오프(off)된 상태에서 헤드(4)가 위치하는 영역으로서 통상 디스크(2)의 내측에 위치한다. 일반적으로 하드 디스크 드라이브는 헤드(4) 및 디스크(2)의 파손을 방지하기 위하여 구동전원 차단시 데이타 존(C)에 위치한 헤드(4)를 파킹 존(B)내의 CSS 존(Contact Start Stop Zone:이하 CSS 존이라함)(A)으로 이동시킨후 스핀들모터의 회전을 정지시키도록 설계되어진다. 그 결과 헤드(4)와 디스크(2)간의 접촉은 파킹 존(B)내의 CSS 존(A)에서만 일어날 수 있으며 이러한 경우 스핀들모터가 스타트/스톱(START/STOP)할 때 헤드(4)와 디스크(2)사이의 마찰로 인해 디스크(2)가 마모된다. 이로 인해 CSS(Contact Start Stop: 이하 CSS라함)가 빈번히 수행될 경우, 예를 들면 하드 디스크 드라이브의 구동전원을 빈번히 온/오프 하는 경우, 디스크(2)의 마모영역(CSS 존)이 일정하여 디스크(2) 윤활층의 파손이 가속화된다. 디스크(2) 윤활층의 파손이 가속화될 경우 헤드(4)와 디스크(2)사이에 스틱션(STICTION), 즉 스핀들모터가 회전하지 못하는 문제가 발생하게 된다. 또한 디스크(2)의 마모가 더욱 심해지면 디스크(2)회전에 따른 이물질(particle)의 발생확률이 더욱 높아져 헤드(4)의 데이타 리드/라이트 성능 저하를 야기시키는 문제가 발생하게 된다.
따라서 본 발명의 목적은 자기 기록매체인 디스크 파킹 존의 마모를 분산시킴으로서 하드 디스크 드라이브의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 브이.씨.엠 제어방법을 제공함에 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 동작예를 상세히 설명한다. 하기 설명에서 구체적인 처리 흐름과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들 없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 자명할 것이다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제2도는 일반적인 하드 디스크 드라이브의 개략적인 블럭구성도를 도시한 것으로 디스크들(2)은 스핀들(spindle) 모터(40)에 의해 회전한다. 헤드들(4)은 디스크들(2) 중 대응하는 하나의 디스크면상에 위치하며, 환상 보이스 코일 모터(rotary voice coil Motor)(34)와 결합한 E-블럭 어셈블리(8)로부터 디스크들(2) 쪽으로 신장된 서포트 암들에 각각 대응되게 설치된다. 전치증폭기(18)는 데이타독출시 헤드들(4)중 하나에 의해 픽업된 신호를 전치증폭하여 아나로그 독출신호를 리드/라이트 채널(read/write channel)회로(20)에 인가하며, 데이타기록시에는 리드/라이트 채널회로(20)로부터 인가되는 부호화된 기록데이타(encoded write data)를 헤드들(4) 중 대응하는 하나의 헤드를 구동시켜 디스크상에 기록되도록 한다. 이때 전치증폭기(18)는 마이크로 콘트롤러(28)에 의해 제어되는 DDC(Disk Data Controller)(26)의 제어에 의해 헤드들(4)중 하나를 선택한다. 리드/라이트 채널회로(20)는 전치증폭기(18)로부터 인가되는 독출신호로부터 데이타 펄스를 검출하고 디코딩하여 독출데이타 RDATA를 발생하며, DDC(26)로부터 인가되는 기록데이타 WDATA를 디코딩하여 전치증폭기(18)에 인가한다. 리드/라이트 채널회로(20)는 또한 디스크상에 기록되어 있는 서보정보의 일부인 헤드위치정보를 복조(demodulation)하여 PES(Position Error Signal)를 발생한다. 리드/라이트 채널회로(20)로부터 발생된 PES는 A/D컨버터(Analog-to-Digital Converter)(22)에 인가되고 독출데이타 RDATA는 트랙정보 검출부(24)와 DDC(26)에 인가된다. A/D컨버터(22)는 PES를 그의 레벨에 대응하는 디지탈 단계값으로 변환하여 마이크로 콘트롤러(28)에 제공한다. 트랙정보 검출부(24)는 독출데이타 RDATA로부터 현재 헤드가 위치하고 있는 트랙번호등을 검출하여 마이크로 콘트롤러(28)에 제공한다. DDC(26)는 마이크로 콘트롤러(28)에 의해 제어되며 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 데이타를 리드/라이트 채널회로(20)와 전치증폭기(18)를 통해 디스크상에 기록하거나 디스크상으로부터 데이타를 독출하여 호스트 컴퓨터로 송신한다. 또한 DDC(26)는 호스트 컴퓨터와 마이크로 콘트롤러(28)간의 통신을 인터페이스한다. 마이크로 콘트롤러(28)는 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 리드 또는 라이트 명령에 응답하여 DDC(26)를 제어하며 트랙 탐색 및 트랙 추종을 제어한다. 이때 마이크로 콘트롤러(28)는 트랙정보 검출부(24)로부터 인가되는 트랙번호와 A/D컨버터(22)로부터 인가되는 PES값을 이용하여 전술한 바와 같은 트랙 탐색 및 트랙 추종을 제어한다. D/A컨버터(Digital-to-Analog Converter)(30)는 마이크로 콘트롤러(28)로부터 발생되는 헤드들(4)의 위치 제어를 위한 제어값을 아나로그신호로 변환한다. VCM구동부(32)는 D/A컨버터(30)로부터 인가되는 신호에 의해 액츄에이터를 구동하기 위한 구동전류 I(t)를 발생하여 VCM(34)에 인가한다. VCM(34)은 VCM구동부(32)로부터 입력되는 구동전류의 방향 및 레벨에 대응하여 헤드들(4)을 디스크들(2)상에서 이동시킨다. 모터제어부(36)는 마이크로 콘트롤러(28)로부터 발생되는 디스크들(2)의 회전 제어를 위한 제어값에 따라 스핀들 모터 구동부(38)를 제어한다. 스핀들 모터 구동부(38)는 모터제어부(36)의 제어에 따라 스핀들 모터(40)를 구동하여 디스크들(2)을 회전시킨다.
제3도는 본 발명의 일실시예로서 VCM(34)에 인가되는 전류량을 제어하기 위한 마이크로 콘트롤러(28)의 제어흐름도를 나타낸 것이며, 제4도는 본 발명의 일실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 구동전원 인가시 스핀들모터(40)의 구동 및 VCM(34)에 인가되는 전류량에 대한 타이밍도를 나타낸 것이다. 제4도에서 60,62,64,66은 각각 하드 디스크 드라이브의 구동전원 인가시점, 스핀들모터(40)의 구동시점, 상기 스핀들모터(40)의 정속회전(예를들면 4500RPM)도달시점, VCM(34)에 인가되는 전류량의 변화시점을 비교하기 위한 타이밍도이며, 68은 시간축으로서 A,B,C는 상기 하드 디스크 드라이브에 구동전원이 인가된 시점, 스핀들모터(40)의 구동시점, 상기 스핀들모터(40)의 정속회전 도달시점을 각각 나타낸다. 또한 A와 B, A와 C는 각각 500[ms]와 4[sec]의 시간차를 가진다. 한편 스핀들모터(40)의 정속회전 도달시점을 나타내는 타이밍도 64에서 64a는 헤드(4)와 디스크(2)가 접촉하는 약 1[sec]동안의 시구간을 나타내며, 64b는 헤드(4)가 디스크(2)에서 부상하는 구간을 나타낸다. 한편 VCM(34)에 인가되는 전류량의 변화시점을 나타내는 타이밍도 66에서 66a, 66b, 66c, 66d는 각각 200[ms], 100[ms], 2[ms], 8[ms]를 나타내며, 66e, 66f, 66g는 각각 -40[mA], -8[mA], 4[mA]로서 마이크로 콘트롤러(28)의 제어에 의해 VCM(34)에 인가되는 전류량을 나타낸 것이다.
이하 제2도 내지 제4도를 참조하여 디스크(2) 파킹 존(B)의 마모를 분산시키기 위한 VCM(34)제어과정을 설명하기로 한다. 우선 하드 디스크 드라이브의 구동전원을 온 시키면, 70단계에서 마이크로 콘트롤러(28)는 초기화 프로그램에 따라 초기변수 세팅 및 상기 하드 디스크 드라이브시스템을 제어하기 위한 초기화과정을 수행한 후 72단계로 진행한다. 상기 하드 디스크 드라이브의 구동전원을 온시킨 시점이 바로 기준시점으로서 0[sec]가 된다. 72단계에서 마이크로 콘트롤러(28)는 모터 제어부(36)를 통해 스핀들모터 구동부(38)로 인에이블(enable)신호를 인가하여 스핀들모터(40)를 구동시킨후 74단계로 진행한다. 상기 스핀들모터(40)의 구동시점(B)은 상기 구동전원이 인가된 기준시점(A)으로부터 약 500[ms]후이다. 74단계에서 마이크로 콘트롤러(28)는 VCM구동부(32)를 제어하여 약 200[ms](66a)동안 VCM(34)으로 4[mA]의 전류를 인가한후 76단계로 진행한다. 상기 VCM(34)에 인가되는 4[mA]의 전류는 액츄에이터를 마그네트 래치에 고정시키기 위한 전류로서 하기 설명에서 이를 고정전류라 명기하기로 한다. 상기 고정전류를 인가하는 목적은 스핀들모터(40)의 초기구동시 헤드(4)와 디스크(2)간의 마찰로 인해 헤드(4)가 데이타 존(C)으로 이동하는 것을 방지하기 위함이다. 한편 상기 고정전류를 VCM(34)에 인가해준후 마이크로 콘트롤러(28)는 76단계에서 VCM구동부(32)를 제어하여 VCM(34)에 인가해주던 고정전류를 약 100[ms](66b)동안 차단시킨후 78단계로 진행한다. 이후 78단계에서 마이크로 콘트롤러(28)는 VCM구동부(32)를 제어하여 VCM(34)에 2[ms](66c)동안 -48[mA](66e+66f)의 역방향전류를 인가함으로서 CSS존(A)에 위치하고 있던 헤드(4)를 내부 가이드 밴드(E) 방향으로 이동시킨다. 따라서 헤드(4)와 디스크(2)는 CSS존(A) 이외의 영역(이하 이를 제2영역이라 정의한다)에서 접촉하게 된다. 이후 마이크로 콘트롤러(28)는 상기 VCM(34)에 인가해주던 역방향전류(66e+66f)를 -40[mA](66e)로 감소시켜 약 8[ms](66d)동안 VCM(34)에 인가해줌으로서 다시 헤드(4)를 파킹 존(B)내의 임의의 영역(이하 이를 제3영역이라 정의한다)으로 이동시킨 후 80단계로 진행한다. 이후 스핀들모터(40)가 정속회전(4500RPM)에 근접하는 64b 시간동안에 헤드(4)는 디스크(2)상에서 일정높이로 부상하는 동시에 스핀들모터 구동부(38)는 상기 스핀들모터(40)가 정속회전에 도달하는가를 감지한다. 스핀들모터(40)의 정속회전(C시점)이 감지되면 스핀들모터 구동부(38)는 상기 감지상태에 대응하여 레디(Ready)신호를 출력한다. 80단계에서 마이크로 콘트롤러(28)는 상기 레디신호의 입력이 있는가를 검사하여 레디신호의 입력이 없는 경우 82단계로 진행하여 에러루틴을 수행하고 본 발명의 일실시예에 따른 VCM(34)제어과정을 종료한다. 반면 80단계에서 레디신호의 입력이 있는 경우 마이크로 콘트롤러(28)는 84단계로 진행하여 VCM구동부(32)를 제어하여 헤드(4)를 언래칭(unlatching)시키기 위한 언래칭전류를 VCM(34)에 인가한다. 그 결과 파킹 존(B)의 제3영역에 위치하고 있던 헤드(4)는 데이타 존(C)으로 이동하게 되고 이후 호스트컴퓨터로부터 수신되는 데이타 리드/라이트 명령에 응답할 수 있는 드라이브 레디상태가 된다. 즉 스핀들모터(40)의 스타트시에 VCM(34)에 입력되는 구동전류 I(t)의 방향 및 레벨을 변화시켜 헤드(4)를 파킹 존(B)내 제2, 제3역으로 이동시킴으로서 헤드(4)와 디스크(2)간의 접촉위치를 분산시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 스핀들모터의 스타트/스톱시에 헤드와 디스크간의 접촉위치를 서로 다르게 분산시킴으로서 디스크의 윤활층 손상을 완화시켜 하드 디시크 드라이브의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.

Claims (5)

  1. 디스크 파킹 존의 마모를 분산시키기 위한 하드 디스크 드라이브의 브이.씨.엠 제어방법에 있어서, 파킹 존 내의 제1영역에 헤드가 위치하고 있는 하드 디스크 드라이브에 전원이 인가될 경우, 스핀들모터를 구동시킨 후 상기 제1영역에 위치한 헤드를 고정시키기 위한 고정전류를 보이스 코일 모터에 인가하는 고정전류 인가과정과, 상기 고정전류의 역방향 전류를 상기 보이스 코일 모터에 인가하여 헤드를 파킹 존내의 제2영역으로 이동시키는 헤드이동과정과, 상기 스핀들모터의 정속회전 감지시 헤드를 데이타 존으로 이동시키기 위한 언래칭 전류를 상기 보이스 코일 모터에 인가해 주는 언래칭전류 인가과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 브이.씨.엠 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 헤드이동과정 완료후 언래칭 전류 인가전에 상기 보이스 코일 모터에 상기 고정전류와 동일 방향의 전류를 재 인가함으로서 헤드를 파킹 존내 제3영역으로 이동시키는 과정을 더 구비함을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 브이.씨.엠 제어방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 헤드를 파킹 존내 임의의 영역으로 이동시키기 위해 상기 보이스 코일 모터에 인가되는 전류는 상기 스핀들모터의 정속회전 이전에 인가됨을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 브이.씨.엠 제어방법.
  4. 디스크 파킹 존의 마모를 분산시키기 위한 하드 디스크 드라이브의 브이.씨.엠 제어방법에 있어서, 파킹 존내의 제1영역에 헤드가 위치하고 있는 하드 디스크 드라이브에 전원이 인가될 경우, 스핀들모터를 구동시킨 후 상기 파킹 존내의 제1영역에 위치한 헤드를 고정시키기 위한 고정전류를 보이스 코일 모터에 인가하는 고정전류 인가과정과, 상기 고정전류의 역방향 전류를 상기 보이스 코일 모터에 인가하여 헤드를 파킹 존내의 제2영역으로 이동시키는 헤드 이동과정과, 상기 고정전류의 역방향 전류를 상기 보이스 코일 모터에 재 인가함으로서 상기 헤드를 파킹 존내의 제3영역으로 이동시키는 헤드 재이동과정과, 상기 스핀들모터의 정속회전 감지시 헤드를 데이타 존으로 이동시키기 위한 언래칭 전류를 상기 보이스 코일 모터에 인가해 주는 언래칭전류 인가과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 브이.씨.엠 제어방법.
  5. 제5항에 있어서, 상기 스핀들모터의 정속회전 감지 이전까지 상기 보이스 코일 모터에 고정전류의 역방향 전류를 반복 인가해 줌으로서 상기 헤드를 파킹 존내 임의의 영역으로 이동시킴을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 브이.씨.엠 제어방법.
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