KR100365618B1 - Method for removing stiction error of hard disk drive - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로, 특히 헤드와 디스크간에 발생되는 스틱션 에러를 제거하기 위한 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to hard disk drives, and more particularly, to a method for eliminating stiction errors occurring between a head and a disk.
하드 디스크 드라이브는 회전하는 디스크상에 데이타를 자기적으로 기록하거나 디스크상에 기록된 데이타를 독출하는 장치로서 대량의 데이타를 고속으로 액세스할 수 있기 때문에 컴퓨터시스템의 보조기억장치로 널리 사용되고 있다. 제1도는 일반적인 하드 디스크 드라이브의 개략적인 블럭구성도를 도시한 것으로서 이하제1도를 참조하여 하드 디스크 드라이브의 헤드와 디스크간에 발생되는 스틱션 현상을 살펴보기로 한다.A hard disk drive is a device for magnetically recording data on a rotating disk or reading data recorded on a disk, and is widely used as a secondary memory device of a computer system because a large amount of data can be accessed at high speed. FIG. 1 is a schematic block diagram of a typical hard disk drive. Hereinafter, the stiction phenomenon between the head and the disk of the hard disk drive will be described with reference to FIG. 1.
제1도에서 기록매체인 디스크(10)는 스핀들모터(32)에 의해 회전한다. 헤드 (12)는 디스크(10)의 표면상에 위치하며 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor:이하 VCM이라함)(28)의 암 어셈블리(Arm Assembly)의 수직으로 신장된 암(14)에 설치된다. 전치증폭기(16)는 데이타독출시 헤드(12)에 의해 픽업된 신호를 전치증폭하며, 데이타기록시에는 헤드(12)를 구동시켜 리드/라이트 채널(18)로부터 인가되는 부호화된 기록데이타(Encoded Write Data) EWD를 디스크(10)에 기록토록 한다. 리드/라이트 채널(Read/Write Channel)(18)은 전치증폭기(16)와 A/D컨버터(Analog-to-Digital Converter: A/D컨버터라함)(20), DDC(Disk Data Controller: DDC라함)(34)에 연결되며 전치증폭기(16)에서 전치증폭된 신호로부터 데이타펄스를 검출하여 이를 순차적으로 부호화 및 복호화 독출데이타 RDATA를 DDC(34)에 인가하거나 DDC(34)로부터 인가되는 기록데이타 WDATA를 부호화하여 전치증폭기(16)에 인가한다. 또한 리드/라이트 채널(18)은 전치증폭기(16)에서 전치증폭된 신호로부터 아나로그리딩신호를 검출하여 A/D컨버터(20)로 인가한다. A/D컨버터(20)는 상기 리드/라이트 채널(18)에 연결되어 아나로그 서보리딩신호를 입력받으며 상기 입력신호를 PES로 디지탈 변환하여 마이크로 컨트롤러(22)로 출력한다. 마이크로 컨트롤러(22)는 DDC(34)에 연결되며 트랙탐색 및 트랙추종을 제어한다. 또한 마이크로 컨트롤러 (22)는 A/D컨버터(20)로부터 인가되는 PES값을 이용하여 트랙추종을 제어한다. D/A컨버터(Digital-to-Analog Converter:D/A컨버터라함)(24)는 상기 마이크로 컨트롤러(22)와 VCM구동부(26)에 연결되어 상기 마이크로 컨트롤러(22)로부터 디지탈 제어입력신호(U)를 입력받아 아나로그신호로 변환하여 상기 VCM구동부(26)로 출력한다. VCM구동부(26)는 스핀들모터(28)와 D/A 컨버터(24)에 연결되며 상기 마이크로 컨트롤러(22)의 제어를 받아 VCM(28)의 구동을 제어한다. VCM(28)은 VCM구동부(26)로부터 인가되는 구동전류의 방향 및 레벨에 대응하여 헤드(12)를 디스크(10)상에서 이동시킨다. 스핀들모터 구동부(30)는 마이크로 컨트롤러(22)의 제어에 따라 스핀들모터(32)의 구동을 제어하며 스핀들모터(32)의 정속회전시 레디(ready)신호를 마이크로 컨트롤러(22)에 인가한다. 스핀들모터(32)는 스핀들모터 구동부(30)의 제어에 따라 디스크(10)를 회전시킨다. DDC(34)는 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 독출/기록명명에 응답하여 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 데이타를 리드/라이트 채널(18)를 통해 디스크(10)상에 기록하거나 디스크(10)상에 기록되어 있는 데이타를 독출하여 호스트 컴퓨터로 전송한다. 또한 DDC(34)는 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 독출/기록명령에 응답하여 마이크로 컨트롤러(22)의 서보제어를 인터페이스한다. 상술한 구성을 갖는 하드 디스크 드라이브에 전원을 공급하면, 상기 스핀들모터(32)는 초기화 프로그램에 따라 회전하기 시작한다. 스핀들모터(32)의 회전속도가 약 1000[RPM]에 도달하였을때 헤드(12)는 디스크(10)상에서 부상하며, 스핀들모터(32)가 정상속도(예를들면 4500[RPM])일때 VCM(28)은 움직이기 시작한다. 그러나 접착 디스크 드라이브에 동작전원이 공급되기전에 헤드(12)와 디스크(10)사이의 마찰력이 스핀들모터(32)의 기동 토오크보다 클 경우에는 하드 디스크 드라이브에 동작전원을 인가하여도 스핀들모터(32)가 회전하지 못한다. 이와같은 현상을 스틱션에러(stiction error)라 한다. 상기 스틱션 에러의 발생원인으로는 헤드(12)와 디스크(10)의 형상 및 가공정도, 등의 여러가지 이유가 있다. 상술한 여러가지 이유를 원인으로 하여 발생하는 스틱션 에러를 제거하는 방법을 제2도를 참조하여 설명하기로 한다.In FIG. 1, the disk 10, which is a recording medium, is rotated by the spindle motor 32. As shown in FIG. The head 12 is located on the surface of the disk 10 and is mounted to a vertically extending arm 14 of an arm assembly of a voice coil motor (hereinafter referred to as VCM) 28. . The preamplifier 16 preamplifies the signal picked up by the head 12 at the time of data reading, and the encoded recording data applied from the read / write channel 18 by driving the head 12 to the data storage. Write Data) Write the EWD to the disc 10. The read / write channel 18 is referred to as a preamplifier 16, an analog-to-digital converter (A / D converter) 20, and a disk data controller (DDC). Data pulse from the preamplified signal in the preamplifier 16 and sequentially applies the encoded and decoded read data RDATA to the DDC 34 or the write data WDATA applied from the DDC 34. Is encoded and applied to the preamplifier 16. The read / write channel 18 also detects the analog reading signal from the preamplified signal in the preamplifier 16 and applies it to the A / D converter 20. The A / D converter 20 is connected to the read / write channel 18 to receive an analog servo reading signal, and digitally converts the input signal to PES to output to the microcontroller 22. The microcontroller 22 is connected to the DDC 34 and controls track search and track following. In addition, the microcontroller 22 controls the track following using the PES value applied from the A / D converter 20. A digital-to-analog converter (D / A converter) 24 is connected to the microcontroller 22 and the VCM driver 26 to control digital control input signals U from the microcontroller 22. ) Is converted into an analog signal and output to the VCM driver 26. The VCM driver 26 is connected to the spindle motor 28 and the D / A converter 24 and controls the driving of the VCM 28 under the control of the microcontroller 22. The VCM 28 moves the head 12 on the disk 10 in correspondence with the direction and level of the drive current applied from the VCM driver 26. The spindle motor driver 30 controls the driving of the spindle motor 32 under the control of the microcontroller 22 and applies a ready signal to the microcontroller 22 when the spindle motor 32 rotates at a constant speed. The spindle motor 32 rotates the disk 10 under the control of the spindle motor driver 30. The DDC 34 records data received from the host computer on the disk 10 through the read / write channel 18 or recorded on the disk 10 in response to a read / write name received from the host computer. Read the data and transfer it to the host computer. The DDC 34 also interfaces the servo control of the microcontroller 22 in response to read / write commands received from the host computer. When power is supplied to the hard disk drive having the above-described configuration, the spindle motor 32 starts to rotate according to the initialization program. When the rotational speed of the spindle motor 32 reaches about 1000 [RPM], the head 12 floats on the disk 10, and the VCM when the spindle motor 32 is at the normal speed (for example, 4500 [RPM]). 28 starts to move. However, if the friction force between the head 12 and the disk 10 is greater than the starting torque of the spindle motor 32 before the operating power is supplied to the adhesive disk drive, the spindle motor 32 may be applied even if the operating power is applied to the hard disk drive. Does not rotate. This phenomenon is called a stiction error. There are various reasons for the generation of the stiction error, such as the shape and the processing accuracy of the head 12 and the disk 10. A method of eliminating a stiction error caused by various reasons described above will be described with reference to FIG.
제2도는 하드 디스크 드라이브의 헤드(12)와 디스크(10)간에 발생되는 스틱션 에러를 제거하기 위한 종래의 제어흐름도를 나타낸 것으로 제1도 및 제2도를 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 먼저 하드 디스크 드라이브의 전원을 "온"시키면, 마이크로 컨트롤러(22)는 40단계에서 초기화 프로그램에 따라 하드 디스크 드라이브의 각 부를 초기화시키는 한편 스핀들모터(32)를 구동시키기 위한 스타트-온 (START-ON)신호를 출력한다. 이후 42단계에서 마이크로 컨트롤러(22)는 스핀들모터 구동부(30)로부터 레디신호가 수신되는가를 검사한다. 즉 스핀들모터가 레디상태인지를 검사한다. 상기 검사결과 레디신호의 수신이 있는 경우 마이크로 컨트롤러 (22)는 48단계로 진행하여 초기화 프로그램에 따른 바이어스-측정을 완료한후 HDD 레디상태로 전환한다. 반면 42단계의 검사결과 레디신호가 수신되지 않는 경우, 마이크로 컨트롤러(22)는 44단계로 진행하여 스핀들모터(32)를 쉐이킹(SHAKING)시킨후 46단계로 진행한다. 상기 쉐이킹방법으로는 스핀들모터(32)에 고주파 입력(즉 고주파 전압 혹은 전류)이 가해지도록 스핀들모터 구동부(30)를 제어한다. 46단계에서 마이크로 컨트롤러(22)는 또다시 레디신호가 수신되는가를 검사하여 레디신호가 수신되지 않는 경우 DDC(34)를 통해 호스트 컴퓨터로 에러 상황을 보고하고 스틱션 에러 제거과정을 종료한다. 반면 46단계의 검사결과 레디신호의 수신이 있는경우, 마이크로 컨트롤러(22)는 48단계로 진행하여 초기화 프로그램에 따른 바이어스-측정을 완료한후 드라이브 레디상태로 전환한다. 상술한 바와 같이 종래 하드 디스크 드라이브에서는 스틱션 에러가 발생할 경우 스핀들의 진동으로 인해 헤드(12)와 디스크(10)간의 마찰력을 감소시킬 수 있도록 스핀들모터(32)에 고주파 전압 또는 전류를 인가해 줌으로서 스틱션 에러를 제거하였다. 또한 상술한 바와 같이 스핀들모터(32)에 고주파 전압 또는 전류를 인가하여 스핀들모터(32)를 쉐이킹시켜도 스틱션 에러가 제거되지 않을 경우 순차적으로 VCM(28)에 고주파 전압 또는 전류를 인가하여 VCM(28)을 쉐이킹시킴으로서 스틱션 에러를 제거하려 하였다. 그러나 종래의 하드 디스크 드라이브에서는 스핀들모터의 쉐이킹만 혹은 스핀들모터의 쉐이킹과 VCM의 쉐이킹을 순차적으로 실시함으로서 스틱션 에러 제거 효과를 극대화시키지 못하는 문제점이 있었다.FIG. 2 shows a conventional control flow diagram for eliminating the stiction error occurring between the head 12 and the disk 10 of the hard disk drive, which will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. First, when the power of the hard disk drive is "on", the microcontroller 22 initializes each part of the hard disk drive according to the initialization program in step 40 and starts the start-on for driving the spindle motor 32. Outputs a signal. Thereafter, in step 42, the microcontroller 22 checks whether the ready signal is received from the spindle motor driver 30. In other words, check if the spindle motor is ready. When the test result is received, the microcontroller 22 proceeds to step 48 and completes the bias-measurement according to the initialization program, and then switches to the HDD ready state. On the other hand, if the ready signal is not received in step 42, the microcontroller 22 proceeds to step 44 and shakes the spindle motor 32 to proceed to step 46. In the shaking method, the spindle motor driving unit 30 is controlled to apply a high frequency input (that is, a high frequency voltage or a current) to the spindle motor 32. In step 46, the microcontroller 22 checks whether the ready signal is received, and if the ready signal is not received, reports the error situation to the host computer through the DDC 34 and terminates the stiction error elimination process. On the other hand, if there is a test result ready in step 46, the microcontroller 22 proceeds to step 48 and completes the bias-measurement according to the initialization program, and then switches to the drive ready state. As described above, the conventional hard disk drive applies a high frequency voltage or current to the spindle motor 32 so as to reduce friction between the head 12 and the disk 10 due to the vibration of the spindle when a stiction error occurs. As a result, the stiction error was eliminated. In addition, when the high frequency voltage or current is applied to the spindle motor 32 to shake the spindle motor 32, but the stiction error is not eliminated as described above, the high frequency voltage or current is sequentially applied to the VCM 28 so that the VCM ( 28) we tried to eliminate the stiction error by shaking. However, in the conventional hard disk drive, only the spindle motor shaking or the spindle motor shaking and the VCM are sequentially performed, thereby preventing the effect of eliminating the stiction error.
따라서 본 발명의 목적은 하드 디스크 드라이브에 스틱션 에러가 발생할 경우 스핀들모터의 쉐이킹과 VCM의 쉐이킹 타이밍을 일치시킴으로서 헤드와 디스크간의 마찰력을 최대로 감소시켜 스틱션 에러를 제거할 수 있는 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for eliminating stiction errors by maximally reducing friction between the head and the disk by matching the shaking timing of the spindle motor and the shaking timing of the VCM when a stiction error occurs in the hard disk drive. have.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 동작예를 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부도면에 기재된 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 구성에대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary operations of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Many specific details are set forth in order to provide a more thorough understanding of the present invention, such as the specific processing flows set forth in the following description and the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be practiced without these specific details. Detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
제3도는 본 발명의 일실시예로서 하드 디스크 드라이브의 헤드(12)와 디스크 (10)간에 발생되는 스틱션 에러를 제거하기 위한 제어흐름도를 나타낸 것이며, 제4도는 스틱션 에러를 제거하기 위한 제어과정중 스핀들모터(32) 및 VCM(28)의 쉐이킹 동작이 일어나는 타이밍도를 예시한 것이다. 제4도의 (A)는 T1시점에서 스틱션 에러가 발생한 경우의 타이밍도를 의미하며, (B)와 (C)는 각각 T1,T2시점에서 스핀들모터(32)와 VCM(28)의 쉐이킹 타이밍도를 나타낸 것이다. 이하 제1도 및 제3,4도를 참조하여 본 발명에 따른 스틱션 에러 제거과정을 설명하기로 한다.3 is a diagram illustrating a control flow diagram for eliminating stiction errors occurring between the head 12 and the disk 10 of the hard disk drive as an embodiment of the present invention, and FIG. The timing diagram of the shaking operation of the spindle motor 32 and the VCM 28 during the process is illustrated. (A) of FIG. 4 is a timing diagram when a stiction error occurs at the time T1, and (B) and (C) are the shaking timings of the spindle motor 32 and the VCM 28 at the time T1 and T2, respectively. Is shown. Hereinafter, the process of eliminating the stiction error according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 3 and 4.
우선 하드 디스크 드라이브의 전원을 "온"시키면, 마이크로 컨트롤러(22)는 50단계에서 하드 디스크 드라이브의 변수 초기화등의 전반적인 초기화작업을 수행하는 동시에 스핀들모터(32)를 구동시키기 위한 스타트-온 신호를 스핀들모터 구동부(30)로 출력한다. 이에따라 스핀들모터(32)는 구동하게 된다. 이후 52단계에서 마이크로 컨트롤러(22)는 스핀들모터(32)의 레디상태를 나타내는 레디신호가 스핀들모터 구동부(30)로부터 수신되는 가를 검사하며 상기 레디신호가 수신될 경우 58단계로 진행한다. 58단계에서 마이크로 컨트롤러(48)는 헤드(12)를 언래칭 (unlatching)시키며 초기화 프로그램에 따른 바이어스-측정을 완료한후 HDD레디상태로 전환한다. 반면, 52단계에서 레디신호가 수신되지 않는 경우 마이크로 컨트롤러(22)는 54단계로 진행하여 제4도의 (B), (C)에 도시된 바와 같은 동일 타이밍(T1,T2)에서 VCM(28) 및 스핀들모터(32)에 고주파 입력이 가해지도록 스핀들모터 구동부(30) 및 VCM 구동부(26)를 제어한다. 그 결과 스핀들모터(32)와 VCM(28)은 스틱션 에러 발생주기동안 동일 타이밍(T1,T2)에서 쉐이킹 동작이 수행된다. 그 결과 액츄에이터 및 스핀들이 진동을 하여 헤드(12)와 디스크(10)간의 마찰력은 감소하게 됨으로서 스틱션 에러는 제거된다. 이후 56단계에서 마이크로 컨트롤러(22)는 스핀들모터 구동부(30)로부터 레디신호가 수신되는가를 검사하여 레디신호가 수신되는 경우 상술한 58단계로 진행하여 초기화 프로그램에 따른 바이어스-측정을 완료한후 드라이브 레디상태로 전환한다. 반면 56단계의 검사결과 레디신호가 수신되지 않는 경우 마이크로 컨트롤러(22)는 DDC(34)를 통해 호스트 컴퓨터로 에러상황을 보고하고 상술한 스틱션 에러 제거과정을 종료한다.First, when the power of the hard disk drive is "on", the microcontroller 22 performs a start-on signal for driving the spindle motor 32 while performing general initialization operations such as initializing variables of the hard disk drive in step 50. Output to the spindle motor drive unit 30. Accordingly, the spindle motor 32 is driven. Thereafter, in step 52, the microcontroller 22 checks whether a ready signal indicating the ready state of the spindle motor 32 is received from the spindle motor driver 30, and proceeds to step 58 when the ready signal is received. In step 58, the microcontroller 48 unlatches the head 12, and after completing the bias-measurement according to the initialization program, switches to the HDD ready state. On the other hand, when the ready signal is not received in step 52, the microcontroller 22 proceeds to step 54 and the VCM 28 at the same timing (T1, T2) as shown in FIGS. 4B and 4C. And the spindle motor driver 30 and the VCM driver 26 to apply a high frequency input to the spindle motor 32. As a result, the spindle motor 32 and the VCM 28 perform the shaking operation at the same timing (T1, T2) during the stiction error occurrence period. As a result, the actuator and the spindle vibrate to reduce the friction force between the head 12 and the disk 10, thereby eliminating the stiction error. Thereafter, in step 56, the microcontroller 22 checks whether the ready signal is received from the spindle motor driver 30. When the ready signal is received, the microcontroller 22 proceeds to step 58 described above to complete the bias-measurement according to the initialization program. Switch to ready state. On the other hand, if the ready signal is not received in step 56, the microcontroller 22 reports the error situation to the host computer through the DDC 34 and terminates the above-described stiction error elimination process.
상술한 바와 같이 본 발명은 하드 디스크 드라이브에 스틱션 에러가 발생한 경우 스핀들모터와 VCM에 고주파 전압 혹은 고주파 전류를 동일시점에서 인가해 줌으로서 헤드와 디스크간의 마찰력을 감소시키고 그에따라 스틱션 에러 제거 효과를 극대화시킬 수 있는 잇점이 있다.As described above, the present invention reduces the frictional force between the head and the disk by applying a high frequency voltage or a high frequency current to the spindle motor and the VCM at the same time when a stiction error occurs in the hard disk drive. There is an advantage to maximize.
제1도는 일반적인 하드 디스크 드라이브의 개략적인 블럭구성도.1 is a schematic block diagram of a general hard disk drive.
제2도는 하드 디스크 드라이브의 헤드와 디스크간에 발생되는 스틱션 에러를 제거하기 위한 종래의 제어흐름도.2 is a conventional control flow diagram for eliminating stiction errors occurring between a head and a disk of a hard disk drive.
제3도는 본 발명의 일실시예로서 하드 디스크 드라이브의 헤드와 디스크간에 발생되는 스틱션 에러를 제거하기 위한 제어흐름도.3 is a control flow diagram for removing a stiction error generated between the head and the disk of the hard disk drive as an embodiment of the present invention.
제4도는 본 발명에 따른 스핀들모터 및 보이스 코일 모터의 쉐이킹 동작 타이밍도.4 is a timing diagram of the shaking operation of the spindle motor and the voice coil motor according to the present invention.
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