KR100537513B1 - 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 장치 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 장치 및 제어 방법이 개시된다. 개시된 헤드 로딩 제어 장치는, 디스크의 수직 변위를 측정하는 변위 측정 수단과, 스핀들 모터의 회전각을 검출하는 회전각 검출 수단과, 스핀들 모터의 회전각에 따라 헤드가 로딩되는 위치에서의 디스크의 수직 변위가 헤드의 파킹 위치로부터 멀어지는 중에 헤드가 디스크 상에 로딩되도록 액츄에이터의 회전을 제어하는 제어부를 구비한다. 그리고, 개시된 헤드 로딩 제어 방법은, 스핀들 모터의 회전각에 따른 디스크의 수직 변위를 측정하는 단계와, 스핀들 모터의 회전각을 검출하는 단계와, 스핀들 모터의 회전각에 따라 헤드가 로딩되는 위치에서의 디스크의 수직 변위가 헤드의 파킹 위치로부터 멀어지는 중에 헤드가 디스크 상에 로딩되도록 액츄에이터의 회전을 제어하는 단계를 구비한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 헤드 로딩시 헤드와 디스크의 충돌이 줄어들게 되므로 헤드와 디스크의 손상이 억제되며 디스크 드라이브의 신뢰성이 향상된다.

Description

디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 장치 및 제어 방법{Apparatus and method of controlling head loading for disk drive}
본 발명은 디스크 드라이브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전하는 디스크 상에 헤드를 로딩할 때 헤드와 디스크의 충돌을 줄일 수 있는 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
컴퓨터의 정보 저장 장치들 중의 하나인 하드 디스크 드라이브(HDD; Hard Disk Drive)는 읽기/쓰기 헤드(read/write head)를 사용하여 디스크에 저장된 데이터를 재생하거나, 디스크에 데이터를 기록하는 장치이다. 이러한 하드 디스크 드라이브에 있어서, 상기 헤드는 회전하는 디스크의 기록면으로부터 소정 높이 부상한 상태로 액츄에이터에 의해 원하는 위치로 이동하면서 그 기능을 수행하게 된다.
도 1은 종래의 하드 디스크 드라이브의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 램프와 액츄에이터의 서스펜션 부위를 확대하여 도시한 사시도이다.
도 1과 도 2를 함께 참조하면, 하드 디스크 드라이브에는 베이스 부재(10) 상에 설치된 스핀들 모터(12)와, 상기 스핀들 모터(12)에 고정 설치된 디스크(20)와, 데이터의 재생 및 기록을 위한 읽기/쓰기 헤드(35)를 디스크(20) 상의 소정 위치로 이동시키기 위한 액츄에이터(30)가 구비된다. 상기 액츄에이터(30)는, 베이스 부재(10)에 설치된 피봇 베어링(31)에 회전 가능하게 결합된 스윙 아암(32)과, 스윙 아암(32)의 일측 단부에 설치되어 상기 헤드(35)가 탑재된 슬라이더(34)를 디스크(20)의 표면쪽으로 탄성 바이어스되게 지지하는 서스펜션(33)과, 스윙 아암(32)을 회전시키기 위한 보이스 코일 모터(VCM; Voice Coil Motor)를 가진다. 상기 보이스 코일 모터는 스윙 아암(32)의 타측 단부에 결합되는 VCM 코일(37)과, VCM 코일(37)에 대면하도록 그 하부와 상부에 배치된 마그네트(38)를 구비한다.
상기한 구성을 가진 보이스 코일 모터는, VCM 코일(37)에 입력되는 전류와 마그네트(38)에 의해 형성된 자기장의 상호 작용에 의해 플레밍의 왼손 법칙에 따르는 방향으로 스윙 아암(32)을 회전시키게 된다. 즉, 하드 디스크 드라이브의 전원이 온(on)되어 디스크(20)가 화살표 D방향으로 회전하기 시작하면, 보이스 코일 모터는 스윙 아암(32)을 반시계 방향(화살표 A방향)으로 회전시켜 읽기/쓰기 헤드(35)가 탑재된 슬라이더(34)를 디스크(20)의 기록면 위로 이동시킨다. 상기 슬라이더(34)는 회전하는 디스크(20)에 의해 발생되는 양력에 의해 디스크(20)의 표면으로부터 소정 높이 부상하게 되고, 이와 같은 상태에서 슬라이더(34)에 탑재된 헤드(35)는 디스크(20)의 기록면에 대해 데이터를 재생하거나 기록하는 기능을 수행하게 된다.
하드 디스크 드라이브가 작동하지 않는 때, 즉 디스크(20)의 회전이 정지된 때에는 상기 헤드(35)가 디스크(20)의 기록면에 부딪치지 않도록 상기 헤드(35)를 디스크(20)의 기록면을 벗어난 위치에 파킹시키게 된다. 이를 위해, 디스크(20)의 외곽측에는 램프(40)가 설치되고, 액츄에이터(30)의 서스펜션(33) 단부에는 상기 램프(40)의 지지면(41)에 접촉 지지되는 엔드-탭(end-tab, 36)이 연장 형성된다.
하드 디스크 드라이브의 전원이 오프(off)되어 디스크(20)의 회전이 정지하면, 보이스 코일 모터는 스윙 아암(32)을 시계 방향(화살표 B방향)으로 회전시키게 된다. 이에 따라, 엔드-탭(36)은 디스크(20)로부터 램프(40)의 지지면(41) 상으로 이동하여 안착됨으로써, 상기 헤드(35)는 디스크(20)로부터 언로딩된다. 반대로, 하드 디스크 드라이브의 전원이 온(on)되어 디스크(20)가 회전하기 시작하면, 전술한 바와 같이 스윙 아암(32)의 반시계 방향 회전에 의해 엔드-탭(36)은 램프(40)의 지지면(41)으로부터 디스크(20) 위로 이동하게 됨으로써, 상기 헤드(35)는 디스크(20) 상에 로딩된다.
한편, 참조부호 50은 상기 램프(40)에 읽기/쓰기 헤드(35)가 파킹된 상태에서, 디스크 드라이브에 가해지는 외부 충격이나 진동에 의해 액츄에이터(30)가 임의로 회전하지 않도록 액츄에이터(30)를 일정 위치에 로킹시키는 액츄에이터 래치(50)를 가리킨다.
도 3a는 슬라이더의 PSA를 설명하기 위한 디스크의 원주 방향 수직 단면도이고, 도 3b는 슬라이더의 RSA를 설명하기 위한 디스크의 반경 방향 수직 단면도이다.
도 3a와 도 3b를 참조하면, 상기한 바와 같은 구조를 가진 하드 디스크 드라이브에 있어서, 상기 헤드(35)를 램프(40)로부터 디스크(20) 상으로 로딩할 때, 헤드(35)를 탑재한 슬라이더(34)가 디스크(20)의 표면에 충돌하는 경우가 발생하게 된다. 이와 같은 슬라이더(34)와 디스크(20)의 충돌을 방지하기 위해서는, 헤드(35)의 로딩시에 헤드(35)를 탑재한 슬라이더(34)와 디스크(20) 사이에 공기 베어링을 안정적으로 생성하는 것이 필요하다. 그런데, 헤드(35)의 로딩 과정에는 아주 짧은 시간 동안에 매우 복잡한 유체역학적, 진동학적인 현상이 슬라이더(34)와 디스크(20)에 작용하게 된다. 특히, 슬라이더(34)의 정적 각도, 즉 헤드(35)가 램프(40)로부터 디스크(20)로 이동할 때의 슬라이더(34)의 순간 각도인 PSA(Pitch Static Angle, θP)와 RSA(Roll Static Angle, θR)가 슬라이더(34)와 디스크(20)의 충돌에 밀접한 영향을 끼친다. 여기에서, PSA(θP)는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 디스크(20) 표면에 대한 디스크(20) 회전 방향의 슬라이더(34)의 경사 각도를 가리킨다. 그리고, RSA(θR)는 디스크(20) 표면에 대한 디스크(20) 반경 방향의 슬라이더(34)의 경사 각도를 가리킨다. 많은 연구에서 PSA(θP)와 RSA(θR)가 양의 값을 유지하는 것이 슬라이더(34)와 디스크(20)의 충돌 가능성이 줄어드는 것으로 해석되었다. 보다 상세하게 설명하면, 도 3a에 도시된 바와 같이 PSA(θP)가 양의 값을 가지게 되면, 슬라이더(34)와 디스크(20) 사이로 보다 많은 공기가 유입되고, 이에 따라 공기 베어링이 보다 원활하고 강하게 생성될 수 있으므로, 슬라이더(34)가 디스크(20)에 충돌할 가능성이 줄어들게 된다. 이와 마찬가지로, 도 3b에 도시된 바와 같이 슬라이더(34)가 램프(40)로부터 디스크(20) 위로 이동할 때 RSA(θR)가 양의 값을 가지게 되면, 슬라이더(34)가 디스크(20)에 충돌할 가능성이 줄어들게 된다.
그러나, PSA(θP)와 RSA(θR)가 비록 양의 값을 가지더라도 디스크(20)의 상태에 따라 슬라이더(34)와 디스크(20)의 충돌 가능성이 증가할 수 있다. 즉, 슬라이더(34)가 로딩되는 위치에서의 디스크(20)의 수직 변위에 따라 슬라이더(34)와 디스크(20)의 충돌 가능성이 변하게 된다.
도 4는 헤드 로딩시 헤드와 디스크의 충돌을 설명하기 위한 디스크의 수직 변위를 보여주는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 디스크는 회전할 때 진동하게 되며, 그 진폭은 디스크의 가장자리 부위에서 가장 크게 나타난다. 이러한 디스크의 진동은 디스크의 조립 편향, 디스크의 편평도 불량 및 디스크 드라이브 내의 공기 유동 등에 의해 야기되며, 디스크의 회전시마다 일정한 주기로 반복된다. 이와 같이 반복되는 진동을 RRO(Repeatable Runout)라고 하며, 이러한 RRO에 의해 디스크의 가장자리 부위는 시간에 따라 반복되는 수직 변위를 가지게 된다.
그런데, 종래에는 헤드를 디스크 상에 로딩할 때 디스크의 수직 변위는 고려되지 않았다. 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 헤드가 로딩되는 위치에서의 디스크의 변위가 상승하는 시기에 헤드가 디스크 상으로 로딩되는 경우에는, 헤드와 디스크 사이의 간격이 급격이 짧아져 헤드가 탑재된 슬라이더와 디스크 사이에 충분한 공기 베어링이 생성될 수 있는 시간이 부족하게 된다. 따라서, 헤드와 디스크의 충돌이 발생할 가능성이 매우 높아지게 되며, 헤드에 가해지는 충격량도 비교적 높아지게 되는 것이다.
상기한 바와 같이, 헤드와 디스크의 충돌이 반복적으로 일어나게 되면, 헤드가 손상되거나 파손될 수 있으며, 또한 디스크의 표면도 손상될 수 있으므로, 디스크 드라이브의 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 디스크의 수직 변위가 읽기/쓰기 헤드의 파킹 위치로부터 멀어지는 중에 상기 헤드가 디스크 상에 로딩되도록 제어함으로써 헤드와 디스크의 충돌을 줄일 수 있는 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은,
베이스 부재 및 커버 부재와, 상기 베이스 부재에 설치되어 데이터 저장용 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터와, 읽기/쓰기 헤드를 상기 디스크의 기록면 상으로 이동시키기 위한 액츄에이터와, 상기 헤드를 파킹시키기 위한 램프를 가진 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 장치에 있어서,
상기 디스크의 수직 변위를 측정하는 변위 측정 수단;
상기 스핀들 모터의 회전각을 검출하는 회전각 검출 수단; 및
상기 스핀들 모터의 회전각에 따라 상기 헤드가 로딩되는 위치에서의 상기 디스크의 수직 변위가 상기 헤드의 파킹 위치로부터 멀어지는 중에 상기 헤드가 상기 디스크 상에 로딩되도록 상기 액츄에이터의 회전을 제어하는 제어부;를 구비하는 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 장치를 제공한다.
여기에서, 상기 변위 측정 수단은, 상기 디스크의 가장자리 부위 표면으로부터 소정 간격 이격된 상태로 배치되어 상기 디스크와의 간격에 따라 휨 변형되는 캔틸 레버와, 상기 캔틸 레버에 부착되어 상기 캔틸 레버의 변형량을 측정하는 스트레인 게이지를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 캔틸 레버는 상기 디스크의 데이터 기록면에 대면하도록 상기 베이스 부재 또는 커버 부재에 고정 설치될 수 있다.
상기 회전각 검출 수단으로는, 상기 스핀들 모터에 마련된 복수의 홀 센서가 이용될 수 있다.
한편, 상기 회전각 검출 수단은, 상기 스핀들 모터에서 발생하는 역기전력으로부터 상기 스핀들 모터의 회전각을 검출하는 것일 수 있다.
그리고, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은,
베이스 부재 및 커버 부재와, 상기 베이스 부재에 설치되어 데이터 저장용 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터와, 읽기/쓰기 헤드를 상기 디스크의 기록면 상으로 이동시키기 위한 액츄에이터와, 상기 헤드를 파킹시키기 위한 램프를 가진 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 방법에 있어서,
(가) 상기 스핀들 모터의 회전각에 따른 상기 디스크의 수직 변위를 측정하는 단계;
(나) 상기 스핀들 모터의 회전각을 검출하는 단계; 및
(다) 상기 스핀들 모터의 회전각에 따라 상기 헤드가 로딩되는 위치에서의 상기 디스크의 수직 변위가 상기 헤드의 파킹 위치로부터 멀어지는 중에 상기 헤드가 상기 디스크 상에 로딩되도록 상기 액츄에이터의 회전을 제어하는 단계;를 구비하는 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 방법을 제공한다.
상기 (가) 단계에서는, 상기 디스크의 회전에 따라 일정한 주기로 반복되는 반복 진동(RRO)에 의한 상기 디스크의 가장자리 부위의 수직 변위를 측정하는 것이 바람직하다.
상기 (나) 단계에서는, 상기 스핀들 모터에 마련된 복수의 홀센서로부터 발생되는 신호를 이용하거나, 상기 스핀들 모터에서 발생되는 역기전력 신호를 이용할 수 있다.
상기 (다) 단계에서는, 상기 디스크의 수직 변위가 상기 헤드의 파킹 위치로부터 멀어지는 시기의 전반기 내에서 상기 헤드가 상기 디스크 상에 로딩되도록 제어하는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 헤드 로딩시 헤드와 디스크의 충돌이 줄어들게 되므로 헤드와 디스크의 손상이 억제되며 디스크 드라이브의 신뢰성이 향상된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 장치 및 제어 방법의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 5는 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 변위 측정 센서의 수직 단면도이며, 도 7은 도 5에 도시된 변위 측정 센서에 의해 측정된 시간에 따른 헤드 로딩 위치에서의 디스크의 수직 변위와 헤드 로딩 시기를 보여주는 그래프이다.
먼저 도 5와 도 6을 함께 참조하면, 본 발명에 따른 헤드 로딩 제어 장치는, 디스크(120)에 저장된 데이터를 재생하거나 디스크(120)에 데이터를 기록하는 디스크 드라이브에 채용된다.
상기 디스크 드라이브는, 베이스 부재(111) 및 커버 부재(112)와, 디스크(120)를 회전시키기 위한 스핀들 모터(122)와, 액츄에이터(130)와, 램프(140) 및 본 발명에 따른 헤드 로딩 제어 장치를 구비한다.
상기 스핀들 모터(122)는 디스크 드라이브의 베이스 부재(111) 상에 설치된다. 이 스핀들 모터(122)의 허브에는 상기 디스크(120)가 설치되어 허브와 함께 회전하게 된다.
상기 액츄에이터(130)는, 데이터의 기록 및 재생을 위한 읽기/쓰기 헤드를 상기 디스크(120) 상의 소정 위치로 이동시키기 위한 것으로, 스윙 아암(132)과, 읽기/쓰기 헤드가 탑재된 슬라이더(134)와, 서스펜션(133)과, 보이스 코일 모터를 가진다. 상기 스윙 아암(132)은 베이스 부재(111)에 설치된 피봇 베어링(131)에 회전 가능하게 결합된다. 상기 서스펜션(133)은 스윙 아암(132)의 선단부에 결합되어 상기 슬라이더(134)를 디스크(120)의 표면쪽으로 탄성 바이어스되게 지지한다. 그리고, 상기 서스펜션(133)의 단부에는 후술하는 램프(140)의 지지면(141)에 접촉 지지되는 엔드-탭(136)이 연장 형성된다.
상기 보이스 코일 모터는, 상기 스윙 아암(132)을 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 것으로, VCM 코일(137)에 입력되는 전류와 마그네트(138)에 의해 형성된 자기장의 상호 작용에 의해 플레밍의 왼손 법칙에 따르는 방향으로 스윙 아암(132)을 회전시키게 된다. 상기 VCM 코일(137)은 스윙 아암(132)의 후단부에 결합되며, 상기 마그네트(138)는 VCM 코일(137)에 대면하도록 그 상부와 하부에 배치된다. 구체적으로, 디스크 드라이브의 전원이 온(on) 되어 디스크(120)가 화살표 D방향으로 회전하기 시작하면, 보이스 코일 모터는 스윙 아암(132)을 반시계 방향으로 회전시켜 상기 헤드를 디스크(120)의 데이터 기록면(121) 상으로 로딩시킨다. 반대로, 디스크 드라이브의 전원이 오프(off) 되어 디스크(120)의 회전이 정지하면, 보이스 코일 모터는 스윙 아암(132)을 시계 방향으로 회전시켜 상기 헤드가 디스크(120)를 벗어나도록 한다. 이와 같이 디스크(120)의 기록면(121)으로부터 언로딩된 헤드는 디스크(120)의 바깥쪽 가장자리에 인접하도록 베이스 부재(111)에 설치된 램프(140)에 파킹된다. 구체적으로, 상기 디스크(120)이 회전이 정지되면, 보이스 코일 모터에 의해 상기 스윙 아암(132)은 시계 방향으로 회전되고, 이에 따라 서스펜션(133) 단부에 형성된 엔드-탭(136)이 램프(140)의 지지면(141) 상으로 이동하여 안착됨으로써 상기 헤드의 파킹이 이루어지게 되는 것이다.
한편, 위에서는 디스크(120)의 상면이 데이터 기록면(121)인 경우를 기준으로 도시되고 설명되었다. 이 경우에는, 상기한 바와 같이 디스크(120)의 상부에 헤드를 탑재한 슬라이더(134)가 위치하게 되고, 헤드는 램프(140)의 지지면(141)으로부터 아래쪽으로 내려오면서 디스크(120)의 기록면(121) 상에 로딩된다.
그런데, 일반적인 디스크 드라이브에 있어서, 상기한 배치와는 반대로 디스크(120)의 저면이 데이터 기록면이 될 수도 있다. 이 경우에는, 디스크(120)의 아래쪽에 헤드를 탑재한 슬라이더와 램프의 지지면이 위치하게 되고, 헤드는 서스펜션의 탄성력에 의해 램프의 지지면으로부터 윗쪽으로 올라가면서 디스크(120)의 기록면에 로딩된다.
본 발명에 따른 헤드 로딩 제어 장치는 상기한 두 가지 경우 모두에 적용될 수 있다. 그러나, 이하에서는 설명의 반복을 피하기 위해 디스크(120)의 상면이 데이터 기록면(121)인 경우를 기준으로 본 발명에 따른 헤드 로딩 제어 장치를 도시하고 설명하기로 한다.
상기한 바와 같이 구성된 디스크 드라이브에 채용되는 본 발명에 따른 헤드 로딩 제어 장치는, 램프(140)로부터 디스크(120)의 기록면(121) 상으로 헤드를 로딩할 때 디스크(120)의 수직 변위가 상기 헤드의 파킹 위치로부터 멀어지는 중에 헤드가 디스크(120)의 기록면(121) 상에 로딩되도록 제어하는 기능을 하는 것을 특징으로 한다.
이러한 기능을 수행하기 위해, 상기 헤드 로딩 제어 장치는 디스크(120)의 수직 변위를 측정하는 변위 측정 수단과, 스핀들 모터(122)의 회전각을 검출하는 회전각 검출 수단과, 상기 스핀들 모터(122)의 회전각 및 디스크(120)의 수직 변위에 따라 액츄에이터(130)의 회전을 제어하는 제어부(151)를 구비한다.
상기 변위 측정 수단은, 디스크(120)의 회전에 따라 일정한 주기로 반복되는 반복 진동(RRO)에 의한 디스크(120)의 가장자리 부위의 수직 변위를 측정한다. 이러한 변위 측정 수단으로는 후술하는 스트레인 게이지(152b)를 이용한 변위 측정 센서(152) 뿐만 아니라 광센서 등 알려진 여러가지 센서들이 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 변위 측정 센서(152)는 캔틸 레버(152a)와 스트레인 게이지(152b)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 캔틸 레버(152a)는 디스크(120)의 기록면(121)과 대면하는 커버 부재(112)에 그 일단부가 고정되고, 그 타단부는 디스크(120)의 가장자리 부위 표면으로부터 소정 간격 이격되도록 배치된다. 이와 같이 설치된 캔틸 레버(152a)는 디스크(120)의 가장자리 부위의 수직 방향 진동에 따라 휨변형되면서 그 타단부가 수직방향으로 진동하게 된다. 다시 설명하면, 디스크(120)의 가장자리 부위가 수직방향으로 진동하게 되면, 디스크(120)와 캔틸 레버(152a) 사이의 간격이 변하게 되고, 이에 따라 그 사이의 공기 압력도 변하게 된다. 이와 같은 공기 압력의 변동에 의해 캔틸 레버(152a)는 수직 방향으로 미소하게 휨변형되는 것이다.
상기 스트레인 게이지(152b)는 상기 캔틸 레버(152a)의 변형량을 측정하기 위한 것으로 상기 캔틸 레버(152a)에 부착된다. 상기 스트레인 게이지(152b)는 도 7에 도시된 바와 같이 캔틸 레버(152a)의 저면, 즉 디스크(120)에 대향하는 면에 부착될 수 있다. 한편, 상기 스트레인 게이지(152b)는 캔틸 레버(152a)의 상면에 부착될 수도 있다. 이와 같이 캔틸 레버(152a)에 부착된 스트레인 게이지(152b)는 캔틸 레버(152a)의 변형량을 이에 비례하는 전기적 신호로 변환한다.
상기 디스크(120) 가장자리 부위의 수직 방향 진동은 디스크(120)의 회전에 따라 일정한 주기로 반복되므로, 상기 캔틸 레버(152a)의 휨변형도 디스크(120)의 진동 주기와 일치하여 위쪽 및 아래쪽으로 반복된다. 또한, 상기 캔틸 레버(152a)의 변형량은 디스크(120)의 수직 변위에 대략 비례하게 된다. 따라서, 상기 스트레인 게이지(152b)로부터 발생된 신호에 의해 디스크(120)의 가장자리 부위의 수직 변위를 구할 수 있게 된다.
한편, 상기 캔틸 레버(152a)는 상기 디스크(120)의 아래쪽에 배치될 수도 있다. 그러나, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 디스크(120)의 위쪽에 데이터 기록면(121)에 대면하도록 캔틸 레버(152a)를 배치하는 것이 바람직하다. 이는, 디스크(120)의 두께가 그 원주 방향을 따라 균일하지 않을 수 있으므로, 디스크(120)의 상부쪽에서 디스크(120)의 가장자리 부위의 수직 변위를 측정하는 것이 헤드가 로딩되는 디스크(120)의 데이터 기록면(121)의 수직 변위를 보다 정확하게 얻을 수 있기 때문이다. 따라서, 상기 캔틸 레버(152a)는 디스크(120)의 데이터 기록면(121)과 대면하는 커버 부재(112)에 설치된다.
그러나, 전술한 바와 같이 데이터 기록면이 디스크(120)의 저면인 경우에는, 상기 캔틸 레버는 디스크(120)의 아래쪽에 배치되는 것이 바람직하며, 이 경우 캔틸 레버는 베이스 부재(111)에 고정 설치된다.
그리고, 상기 변위 측정 센서(152)는 디스크(120)의 원주 방향의 어느 위치에도 배치될 수 있다. 이는, 전술한 바와 같이 디스크(120)의 진동은 디스크(120)의 회전에 따라 일정한 주기로 반복되므로, 디스크(120)의 원주 방향의 어느 위치에서 디스크(120)의 수직 변위를 측정하여도 헤드가 로딩되는 위치에서의 디스크(120)의 수직 변위를 얻을 수 있기 때문이다.
상기 회전각 검출 수단으로는, 상기 스핀들 모터(122)에 마련된 복수의 홀 센서(154)가 이용될 수 있다. 일반적으로, 스핀들 모터(122)에는 복수, 예컨대 네 개의 홀 센서(154)가 마련되어 있으며, 이 홀 센서(154)에 의해 스핀들 모터(122)의 회전자의 위치, 즉 회전각과 회전 속도를 검출하게 된다. 따라서, 상기 홀 센서(154)의 신호로부터 스핀들 모터(122)의 회전각을 얻을 수 있다. 이와 같이 얻어진 스핀들 모터(122)의 회전각은 디스크(120)의 회전각과 일치하게 된다.
한편, 상기 스핀들 모터(122)에서 발생하는 역기전력(Back-EMF)으로부터 상기 스핀들 모터(122)의 회전각을 검출할 수도 있다. 상기 스핀들 모터(122)가 회전하게 되면 역기전력이 발생하게 된다. 스핀들 모터(122)의 u, v, w 각 상의 역기전력의 파형은 120°의 위상차를 가지게 되므로, 역기전력 신호로부터 스핀들 모터(122)의 회전자의 위치, 즉 회전각을 얻을 수 있다.
상기 제어부(151)는 상기 회전각 검출 수단으로부터의 스핀들 모터(122)의 회전각 신호와 변위 측정 센서(152)로부터의 디스크(120)의 수직 변위 신호를 수신하고, 이 신호들로부터 스핀들 모터(122)의 회전각에 따른 헤드가 로딩되는 위치에서의 디스크(120)의 수직 변위를 구하는 기능을 하게 된다. 그리고, 상기 제어부(151)는 스핀들 모터(122)의 회전각에 따라 디스크(120)의 수직 변위가 헤드의 파킹 위치, 즉 램프(140)의 지지면(141)으로부터 멀어지는 중에 상기 헤드가 디스크(120)의 기록면(121) 상에 로딩되도록 상기 액츄에이터(130)의 회전을 제어하는 기능을 하게 된다. 상기 제어부(151)의 기능에 대해서는 이하에서 보다 상세하게 설명된다.
이하에서는, 도 7을 참조하며 상기한 바와 같은 구성을 가진 본 발명에 따른 헤드 로딩 제어 방법을 설명하기로 한다.
먼저, 스핀들 모터(122)의 회전각에 따른 디스크(122)의 수직 변위를 측정한다. 구체적으로, 회전각 검출 수단에 의해 스핀들 모터(122)의 회전각을 검출하고, 상기 변위 측정 센서(152)에 의해 디스크(120)의 수직 변위를 측정한다. 이어서, 상기 제어부(151)에서 스핀들 모터(122)의 회전각 신호와 디스크(120)의 수직 변위 신호로부터 헤드가 로딩되는 위치에서의 스핀들 모터(122)의 회전각에 따른 디스크(120)의 수직 변위를 얻고, 얻어진 디스크(120)의 수직 변위에 대한 데이터를 제어부(151)에 저장한다. 이와 같이 얻어진 헤드가 로딩되는 위치에서의 디스크(120)의 수직 변위는, 도 7에 도시된 바와 같이, 디스크(120)의 회전에 따라 일정한 주기로 상승과 하강을 반복하게 된다.
그리고, 상기한 디스크(120)의 수직 변위 측정은 디스크 드라이브를 조립한 후 1회만 수행될 수 있다. 즉, 디스크(120)의 수직 변위는 스핀들 모터(122)의 회전에 따라 일정한 주기로 반복되기 때문이다.
다음으로, 디스크(120)가 회전하기 시작하면 헤드를 램프(140)로부터 디스크(120)의 기록면(121) 상으로 로딩하기 전에 상기 스핀들 모터(122)의 회전각을 검출한다. 이 때, 스핀들 모터(122)의 회전각 검출은 전술한 바와 같이 스핀들 모터(122)에 마련된 홀센서(154)로부터 발생되는 신호나 스핀들 모터(122)에서 발생되는 역기전력 신호를 이용할 수 있다. 이와 같이 스핀들 모터(122)의 회전각을 검출하면, 제어부(151)에 저장된 스핀들 모터(122)의 회전각에 따른 디스크(120)의 수직 변위에 대한 데이터로부터 헤드가 로딩되는 위치에서의 디스크(120)의 수직 변위를 알 수 있다.
이어서, 상기 제어부(151)는 상기 헤드가 로딩되는 위치에서의 디스크(120)의 수직 변위가 하강하는 중에, 즉 도 7에 도시된 헤드 로딩 시기(R) 내에서 상기 헤드가 디스크(120)의 기록면(121) 상에 로딩되도록 상기 액츄에이터(130)의 회전을 제어한다. 구체적으로, 상기 제어부(151)는 액츄에이터(130)의 회전 시점 및 회전 속도를 제어하여 헤드 로딩 시기(R) 내에서 상기 헤드의 로딩이 이루어지도록 한다. 이를 위해서, 액츄에이터(130)의 회전은 그 회전 속도를 고려하여 헤드 로딩 시기(R)보다 소정 시간 전에 시작된다. 이는, 헤드가 램프(140)로부터 이동하여 디스크(120)의 헤드 로딩 위치에 도달할 때 까지 소정 시간이 소요되기 때문이다. 따라서, 헤드가 디스크(120) 상에 로딩될 때 디스크(120)의 수직 변위가 하강하는 중에 있도록 액츄에이터(130)의 회전 시점과 회전 속도가 결정되는 것이다.
상기한 바와 같이, 헤드의 로딩이 디스크(120)의 수직 변위가 하강하는 중에, 즉 헤드 파킹 위치로부터 멀어지는 중에 이루어지게 되면, 헤드 로딩시 헤드와 디스크(120)의 충돌 가능성이 현저하게 줄어들게 된다. 특히, 상기한 헤드 로딩 시기(R)를 전반기(R1)와 후반기(R2)로 나눌 때, 전반기(R1) 내에서 상기 헤드가 상기 디스크(120) 상에 로딩되도록 제어하는 것이 바람직하다. 이는, 로딩되는 헤드의 수직 방향 위치와 디스크(120)의 수직 변위가 같은 방향으로 이동하게 되므로 헤드가 탑재된 슬라이더(134)와 디스크(120) 사이에 공기 베어링이 생성될 수 있는 시간이 충분히 확보될 수 있기 때문이다. 그리고, 만약 헤드와 디스크(120)의 충돌이 일어나더라도 헤드와 디스크(120)가 동일한 방향으로 움직이고 있으므로 헤드에 가해지는 충격량이 종래에 비해 매우 낮아지게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 헤드 로딩 위치에서의 디스크의 수직 변위가 헤드 파킹 위치로부터 멀어지는 중에 헤드의 로딩이 이루어지게 되므로, 헤드 로딩시 헤드와 디스크의 충돌 가능성이 현저하게 줄어들게 된다. 따라서, 헤드와 디스크의 손상이 억제되어 그 수명이 증가하게 되며 디스크 드라이브의 신뢰성이 향상된다.
도 1은 종래의 하드 디스크 드라이브의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 램프와 액츄에이터의 서스펜션 부위를 확대하여 도시한 사시도이다.
도 3a는 슬라이더의 PSA를 설명하기 위한 디스크의 원주 방향 수직 단면도이다.
도 3b는 슬라이더의 RSA를 설명하기 위한 디스크의 반경 방향 수직 단면도이다.
도 4는 헤드 로딩시 헤드와 디스크의 충돌을 설명하기 위한 디스크의 수직 변위를 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 변위 측정 센서의 수직 단면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 변위 측정 센서에 의해 측정된 시간에 따른 헤드 로딩 위치에서의 디스크의 수직 변위와 헤드 로딩 시기를 보여주는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
111,,,베이스 부재 112...커버 부재
120...디스크 121...데이터 기록면
122...스핀들 모터 130...액츄에이터
131...피봇 베어링 132...스윙 아암
133...서스펜션 134...슬라이더
135...읽기/쓰기 헤드 136...엔드-탭
137...VCM 코일 138...마그네트
140...램프 141...지지면
151...제어부 152...변위 측정 센서
152a...캔틸 레버 152b...스트레인 게이지
154...홀 센서

Claims (16)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 베이스 부재 및 커버 부재와, 상기 베이스 부재에 설치되어 데이터 저장용 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터와, 읽기/쓰기 헤드를 상기 디스크의 기록면 상으로 이동시키기 위한 액츄에이터와, 상기 헤드를 파킹시키기 위한 램프를 가진 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 장치에 있어서,
    상기 디스크의 수직 변위를 측정하는 변위 측정 수단;
    상기 스핀들 모터의 회전각을 검출하는 회전각 검출 수단; 및
    상기 스핀들 모터의 회전각에 따라 상기 헤드가 로딩되는 위치에서의 상기 디스크의 수직 변위가 상기 헤드의 파킹 위치로부터 멀어지는 중에 상기 헤드가 상기 디스크 상에 로딩되도록 상기 액츄에이터의 회전을 제어하는 제어부;를 구비하며,
    상기 회전각 검출 수단은, 상기 스핀들 모터에 마련된 복수의 홀 센서인 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 장치.
  6. 베이스 부재 및 커버 부재와, 상기 베이스 부재에 설치되어 데이터 저장용 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터와, 읽기/쓰기 헤드를 상기 디스크의 기록면 상으로 이동시키기 위한 액츄에이터와, 상기 헤드를 파킹시키기 위한 램프를 가진 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 장치에 있어서,
    상기 디스크의 수직 변위를 측정하는 변위 측정 수단;
    상기 스핀들 모터의 회전각을 검출하는 회전각 검출 수단; 및
    상기 스핀들 모터의 회전각에 따라 상기 헤드가 로딩되는 위치에서의 상기 디스크의 수직 변위가 상기 헤드의 파킹 위치로부터 멀어지는 중에 상기 헤드가 상기 디스크 상에 로딩되도록 상기 액츄에이터의 회전을 제어하는 제어부;를 구비하며,
    상기 회전각 검출 수단은, 상기 스핀들 모터에서 발생하는 역기전력으로부터 상기 스핀들 모터의 회전각을 검출하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 베이스 부재 및 커버 부재와, 상기 베이스 부재에 설치되어 데이터 저장용 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터와, 읽기/쓰기 헤드를 상기 디스크의 기록면 상으로 이동시키기 위한 액츄에이터와, 상기 헤드를 파킹시키기 위한 램프를 가진 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 방법에 있어서,
    (가) 상기 스핀들 모터의 회전각에 따른 상기 디스크의 수직 변위를 측정하는 단계;
    (나) 상기 스핀들 모터의 회전각을 검출하는 단계; 및
    (다) 상기 스핀들 모터의 회전각에 따라 상기 헤드가 로딩되는 위치에서의 상기 디스크의 수직 변위가 상기 헤드의 파킹 위치로부터 멀어지는 중에 상기 헤드가 상기 디스크 상에 로딩되도록 상기 액츄에이터의 회전을 제어하는 단계;를 구비하며,
    상기 (나) 단계에서는, 상기 스핀들 모터에 마련된 복수의 홀센서로부터 발생되는 신호를 이용하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 방법.
  10. 베이스 부재 및 커버 부재와, 상기 베이스 부재에 설치되어 데이터 저장용 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터와, 읽기/쓰기 헤드를 상기 디스크의 기록면 상으로 이동시키기 위한 액츄에이터와, 상기 헤드를 파킹시키기 위한 램프를 가진 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 방법에 있어서,
    (가) 상기 스핀들 모터의 회전각에 따른 상기 디스크의 수직 변위를 측정하는 단계;
    (나) 상기 스핀들 모터의 회전각을 검출하는 단계; 및
    (다) 상기 스핀들 모터의 회전각에 따라 상기 헤드가 로딩되는 위치에서의 상기 디스크의 수직 변위가 상기 헤드의 파킹 위치로부터 멀어지는 중에 상기 헤드가 상기 디스크 상에 로딩되도록 상기 액츄에이터의 회전을 제어하는 단계;를 구비하며,
    상기 (나) 단계에서는, 상기 스핀들 모터에서 발생되는 역기전력 신호를 이용하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 방법.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 (다) 단계에서는, 상기 액츄에이터의 회전 시점 및 회전 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 방법.
  12. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 (다) 단계에서, 상기 디스크의 수직 변위가 상기 헤드의 파킹 위치로부터 멀어지는 시기의 전반기 내에서 상기 헤드가 상기 디스크 상에 로딩되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 방법.
  13. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 (가) 단계에서는, 상기 디스크의 회전에 따라 일정한 주기로 반복되는 반복 진동(RRO)에 의한 상기 디스크의 가장자리 부위의 수직 변위를 측정하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 방법.
  14. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 변위 측정 수단은,
    상기 디스크의 가장자리 부위 표면으로부터 소정 간격 이격된 상태로 배치되어 상기 디스크와의 간격에 따라 휨 변형되는 캔틸 레버와,
    상기 캔틸 레버에 부착되어 상기 캔틸 레버의 변형량을 측정하는 스트레인 게이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 캔틸 레버는 상기 디스크의 데이터 기록면에 대면하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 캔틸 레버는 상기 디스크의 데이터 기록면과 대면하는 상기 베이스 부재 또는 커버 부재에 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 로딩 제어 장치.
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