KR19980701269A - 디스크 드라이브 스틱션 해제 장치(disk drive stiction release system) - Google Patents

디스크 드라이브 스틱션 해제 장치(disk drive stiction release system) Download PDF

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KR19980701269A
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헨리 티안
마틴 스몰런
마이크 워크맨
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토마스 에프. 멀베니
시게이트 테크놀로지, 인코포레이티드
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Abstract

디스크 드라이브는 디스크가 휴지 상태에 있을 때 스틱션을 극복하고 디스크 표면에 부착된 디스크 드라이브의 헤드를 해제하는 펌웨어를 포함한다. 디스크 드라이브의 시동시, 스핀들 모터 및/또는 액츄에이터 모터에 대한 전압은 빠르게 요동쳐서 스핀들 모터 및 /또는 액츄에이터 모터에 펄스가 제공되도록 한다. 스핀들 모터 및 액츄에이터 모터 모두에 펄스를 제공하는 것은 다수의 방사 방향으로의 힘이 디스크로부터 헤드를 최소 저항 방향으로 해제하도록 한다. 또한, 스핀들 모터의 공진 주파수는 부착된 헤드 수에 따라 변하기 때문에, 펌웨어는 부착된 헤드 수에 따라 스핀들 모터의 여러 가지 공진 주파수를 포함하는 주파수 범위에 걸쳐 펄스를 제공한다.

Description

디스크 드라이브 스틱션 해제 장치
워크 스테이션, 개인 컴퓨터 및 휴대용 컴퓨터에 이용되는 종래의 디스크 드라이브는 물리적 최소 공간 내에 많은 양의 데이터 저장을 필요로 한다. 일반적으로, 디스크 드라이브는 자기 저장 디스크 위의 각각의 상에 판독/기록 변환 헤드를 배치시킴으로써 동작한다. 트랙 위에 헤드를 배치하는 것은 전자 제어부와 연결된 액츄에이터에 의하여 달성되며, 상기 전자 제어부는 액츄에이터의 배치 및 헤드의 판독/기록 기능을 제어한다. 드라이브가 동작하지 않는 주기 중에, 많은 드라이브 설계에서 헤드는 디스크의 안쪽 또는 외쪽중 하나에서 디스크의 비-데이터 이송 영역 위에 안착된다.
디스크 드라이브에서 중대한 고장 원인은 스틱션과 같은 형상으로부터 발생된다. 헤드가 디스크 상의 휴지상태에 있을 때 헤드 슬라이더는 상기 안착 영역의 디스크 표면에 점착되려고 한다. 디스크 드라이브를 시동할 때, 제한된 모터 토오크는 헤드/디스크 인터페이스에서 스틱션힘을 극복할 수 없으며, 따라서 드라이브는 정상 동작을 위해 회전할 수 없다. 스틱션은 하나 이상의 원인으로부터 발생된다. 첫째, 디스크 표면상의 액체 윤활유는 헤드/디스크 인터페이스로 이동하려고 하여 메니스커스 현상 때문에 높은 스틱션을 발생시킨다. 상기 액체 윤활유는 헤드/디스크 인터페이스의 내마멸성을 증가시키기 위하여 디스크 표면 위에서 공통적으로 이용된다. 둘 째, 수증기 및 디스크 드라이브의 다른 부품에 이용되는 윤활유와 같은 액체가 또한 헤드/디스크 인터페이스에 유입될 수 있으며, 따라서 스틱션 문제를 발생시킬 수 있다. 셋째, 가스고갈은 디스크 표면상에 접착제와 같은 물질이 부착되게 하여, 헤드/디스크 인터페이스에 스틱션을 발생시킨다. 마지막으로, 자기 기록 밀도를 높게 하도록 자기 디스크 상에 자기 헤드의 활주 높이가 감소되기 때문에, 디스크 및 헤드 표면은 드라이브가 동작 중에 헤드/디스크 접촉을 최소화하기 위하여 매우 매끄러워야 한다. 일반적으로 매끄러운 표면은 헤드 및 디스크 표면 사이에 큰 접촉 영역을 발생시키고, 따라서 헤드/디스크 인터페이스에 높은 스틱션을 야기한다.
디스크 드라이브 및 드라이브 부품의 소형화 경향은 헤드/디스크 인터페이스에서 스틱션을 감소시키는 문제를 복잡하게 한다. 현재의 디스크 드라이브에서, 스핀들 모터의 크기 및 이로부터 출력되는 파워는 헤드/디스크 인터페이스에서 스틱션힘이 스핀들 모터의 토오크 출력에 비하여 중요하게 되는 시점까지 감소되었다.
스틱션 문제를 해결하기 위하여 몇 가지 해결책이 제공되어 있다. 하나의 방법은 디스크 상에 안착 영역을 직조하는(texture; 짜 넣는) 것으로서, 이는 예를 들어 크루거등의 미국특허 제 4,973,496호 및 랜잔등의 미국특허 제 5,062,021호에 개시되어 있다. 안착 영역의 직조는 거친 디스크 표면을 발생시킨다. 따라서 디스크 표면상의 헤드 접촉 영역이 감소되며, 따라서 스틱션을 감소시킨다. 그러나, 거친 디스크 표면의 근본적인 단점은, 헤드가 낮은 헤드 활주 높이에서 디스크 표면을 접촉하기 때문에 헤드/디스크 인터페이스가 빨리 고장난다는 것이다. 일부 종래 디스크 드라이브는 안착 영역에만 직조된 표면을 가진다. 그러나, 디스크 표면을 선택적으로 직조하는 것은 직조 영역 및 직조되지 않은 영역 사이에 상이한 높이를 발생시킨다. 그 결과, 때때로 헤드는 디스크의 직조된 영역에서 직조되지 않은 영역을 이동할 때 디스크의 높은 높이 부분을 접촉하며, 상기 접촉은 헤드를 손상시키고 디스크 드라이브의 수명을 단축시킨다.
스틱션을 해결하기 위한 다른 방법은 작용 토오크 증폭을 시동하기 위한 자기 디스크 드라이브 시작 공정이라는 크냅프의 미국특허 제 4,970,610호에 개시되어 있다. 상기 크냅프의 특허에서는 드라이브 시동시 모든 헤드가 디스크 표면에 완전하게 부착될 때 모터의 공진 주파수에 가까운 주파수에서 스핀들 모터에 펄스를 제공한다. 스핀들 모터의 공진 주파수에서 펄스를 제공하는 것은 스핀들 모터로부터의 유효 토오크를 보강하고 증폭시키며 증폭된 힘은 헤드가 디스크 표면으로 자유롭게 한다. 그러나, 모터의 공진 주파수는 디스크 표면에 실제로 부착된 헤드 수에 따라 가변한다. 드라이브는 일반적으로 다수의 헤드 및 디스크를 포함하기 때문에, 모든 헤드가 디스크 표면에 부착될 수 없다. 많은 수의 헤드가 부착될 때, 스핀들 모터의 공진 주파수는 높아질 것이다. 따라서, 단지 몇 개의 헤드만이 부착되고, 공진 주파수는 상대적으로 낮아진다. 따라서, 모든 헤드가 디스크 표면에 부착된다는 하나의 경우에 대한 스핀들 모터의 펄스 주파수 세팅은 스틱션이 모든 헤드/디스크 인터페이스에서 발생하지 않을 경우 바람직한 펄스제공을 할 수 없다.
또한, 스핀들 모터의 펄스제공에 의한 증폭된 힘은 단지 디스크 회전 방향쪽으로만 발생된다. 그러나, 헤드/디스크 인터페이스에서의 스틱션은 일반적으로 방향 선택성을 가진다. 즉, 스틱션힘은 디스크 회전 방향과 다른 방향으로 작아질 수 있다. 스핀들 모터에 펄스를 제공하는 상기 방법은 디스크 회전 방향으로만 차단력을 제공할 수 있기 때문에, 이와 같이 생성된 힘은 불필요하게 방향으로 전달될 수 있으며 여러 가지 스틱션의 경우에 대하여 디스크 표면으로부터 헤드가 해제되게 하기에는 충분치 않을 수 있다.
본 발명은 데이터 저장 장치에 관한 것이며, 특히 많은 수의 헤드가 디스크 표면에 부착되는 것에 관계없이 헤드/디스크 인터페이스에서 스틱션(stiction)을 극복하기 위하여 소정 범위의 주파수에 걸쳐 디스크 드라이브 시동시 스핀들 모터 및 액츄에이터에 펄스를 제공하는 펌웨어를 포함하는 디스크 드라이브에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 투시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인쇄 회로 보드 및 헤드/디스크 어셈블리의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 펌웨어의 흐름도이다.
도 4는 모터 및 액츄에이터에 대한 펄스 제공을 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따라 헤드/디스크 인터페이스에서 발생된 힘 벡터 그래프이다.
도 6은 본 발명의 선택적인 실시예에 따라 헤드/디스크 인터페이스에서 발생된 힘 벡터 그래프이다.
따라서, 본 발명의 목적은 디스크 드라이브 시동시 헤드/디스크 인터페이스에서의 스틱션을 극복하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 스핀들 모터 및 액츄에이터에 위상이 늦지만 동일 주파수에서 동시에 펄스를 제공하여, 저항력이 적은 방향으로 스틱션을 극복하도록 각도 방향을 연속적으로 변경하는 합성힘을 발생시킴으로써 디스크 표면으로부터 헤드를 해제하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 스핀들 모터의 바람직한 공진 주파수 범위에 걸쳐 동시에 스핀들 모터 및 액츄에이터에 펄스를 제공하여 많은 수의 헤드가 디스크 표면에 실제로 부착되어 있는 것과 관계없이 헤드를 해제하는 것이다.
상기 목적은 헤드가 디스크 표면상에 휴지 상태에 있는 다음에 디스크 표면에 부착될 수 있는 디스크 드라이브 헤드를 해제하기 위한 펌웨어를 포함하는 디스크 드라이브에 관련된 본 발명에 의하여 달성된다. 상기 배경기술에서 설명한 것처럼, 한 방향으로의 스틱션은 다른 방향으로의 스틱션보다 작을 수 있다. 헤드/디스크 인터페이스 주위에 여러 방향으로 선택적으로 힘을 가함으로써, 헤드는 스틱션이 최소로 되는 방향으로 디스크 표면으로부터 해제될 수 있다. 디스크 드라이브의 시동시, 가용 모터 토오크가 헤드/디스크 인터페이스에서 스틱션힘을 극복할 수 없고 디스크를 회전시키지 못한다면, 스핀들 모터 및 액츄에이터로의 전류가 빠르게 요동쳐서 스핀들 모터 및/또는 액츄에이터의 이동이 요동치게 된다. π/2 만큼 위상이 지연되지만 동일한 주파수에서 스핀들 모터 및 액츄에이터에 펄스를 제공함으로써 그 힘이 헤드/디스크 인터페이스 주위의 다수 방향으로 헤드/디스크 인터페이스에 선택적으로 발생될 수 있다. 다수의 방향으로 힘을 발생시키는 다른 방법은 스핀들 모터의 공진 주파수에서 스핀들 모터 및 액츄에이터에 동시에 펄스를 제공하는 것이다. 펄스 주파수가 모터 또는 액츄에이터의 공진 주파수에 가까우면, 이들 주파수에서의 강제 진동은 소정 크기의 위상 지연을 가진다. 이러한 위상 지연은 다수의 방향으로 헤드/디스크 인터페이스에 힘을 발생시킨다.
액츄에이터의 공진 주파수는 디스크 표면에 부착되는 헤드 수에 무관하며 스핀들 모터의 공진 주파수보다 높다. 따라서, 증폭된 합성힘은 부착된 하나의 헤드, 또는 부착된 2개의 헤드의 공진 주파수에 의존하는 몇 개의 소정 주파수에서 모터에 펄스를 공급하고, 모터와 동일한 주파수에서 액츄에이터에 동시에 펄스를 제공함으로써 발생된다.
본 발명의 실시예에 따른 펌웨어는 재시도 모드에서, 즉 디스크 회전을 시도하였지만 스틱션이 디스크 회전을 방해했을 때 이용된다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 설명한다.
본 발명은 도 1-6을 참조로 설명되며, 이는 일반적으로 디스크 드라이브 시동시 스틱션을 극복하기 위한 펌웨어를 포함하는 디스크 드라이브이다. 본 발명은 여러 가지 디자인 및 크기를 가진 디스크 드라이브를 동작시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서 펌웨어의 기능 및 결과는 펌웨어에 상주하는 펌웨어 이외의 수단에 의하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 공지된 바와 같이, 본 발명의 장점은 디스크로부터 소프트웨어를 다운 로딩함으로써, 또는 호스트 컴퓨터 내에 상주하는 램덤 액세스 메모리와 같은 다이내믹 메모리 소스로부터 소프트웨어를 다운 로딩함으로써 이루어질 수 있다. 또한, 공지된 바와 같이, 본 발명에 따른 펌웨어의 기능 및 결과는 호스트 컴퓨터 내의 프로그램가능 로직 어래이에 프로그램을 하드웨어적으로 연결함으로써 수행될 수 있다.
도 1에는 다수의 저장 디스크(22a-d) 및 다수의 판독/기록 헤드(24a-h)를 포함하는 디스크 드라이브(20)가 도시된다. 하나의 헤드(24)는 디스크(22a-d)의 4디스크의 각 표면에 제공된다. 디스크 드라이브(20)는 선택적인 실시예로서 상기에 설명된 수의 디스크 및 헤드 수 보다 적거나 많을 수의 디스크 및 헤드를 포함할 수 있다. 각각의 판독/기록 헤드(24)는 슬라이더(26)에 장착된 변환기(25)를 포함한다. 각각의 헤드(24a)의 슬라이더(26)는 액츄에이터 암(28a-h) 위에 지지된다. 변환기(25)는 종래의 유도성 변환 엘리먼트일 수 있거나 또는 자기 저항성(MR) 변환 엘리먼트일 수 있다. 액츄에이터 암(28a-h)은 보이스 코일 모터(32)에 의하여 핀(30)을 축으로 선회하기 위하여 제공된다. 공지된 바와 같이, 드라이브(20)의 동작 중에, 디스크(22a-d)는 스핀들 모터(29)에 의하여 회전되며, 액츄에이터 암(28a-h)은 디스크 표면 사이에서 판독/기록 헤드(24a-h)를 선회시켜, 데이터가 다수의 동심 트랙에서 판독/기록 헤드(24a-h) 및 디스크(22a-d) 사이에 전달될 수 있다. 디스크 회전은 슬라이더(26) 및 디스크 표면 사이에 유체 쿠션이 형성되도록 하여, 헤드(24a-d)가 디스크 드라이브 동작 중에 디스크 표면 위를 활주하도록 한다. 슬라이더(26)는 각각의 판독/기록 헤드(24a-h)를 지탱한다.
도 1 및 2에서, 디스크 드라이브(20)는 드라이브를 위한 데이터 이전 및 제어 전자부를 가진 인쇄회로 보드(PCB)(34)를 추가로 포함한다. 마이크로프로세서(35)는 헤드(24a-h) 및 판독/기록 제어기(36)를 통하여 디스크(22a-d)에 데이터를 보내고 상기 디스크로부터 데이터 및 정보를 수신하기 위하여 PCB(34) 위에 제공된다. 마이크로프로세서(35)는 또한 스핀들 모터 제어기(38)에 신호를 제공하며, 상기 제어기(38)는 스핀들 모터(29)의 고정자에 전압을 공급하여 모터의 회전 속도를 제어하도록 한다. 유사하게, 마이크로프로세서(35)는 액츄에이터 제어기()에 신호를 제공하며, 상기 제어기()는 보이스 코일 모터(32)의 권선 단자에 전압을 제공하여 디스크(22a-d)에 대하여 액츄에이터 암(28a-h) 및 헤드(24a-h)의 축 위치를 제어하도록 한다. 공지된 바와 같이, PCB(34)는 디스크 드라이브(20)용 제어 프로그램을 저장하기 위하여 마이크로프로세서(35)에 연결된 판독전용 메모리(ROM) 칩(42)을 추가로 포함한다. 본 발명에 따른 펌웨어는 제어 프로그램의 일부이며 ROM(42)에 상주한다.
디스크 드라이브의 스핀들 모터의 중지시 디스크(22a-d)의 회전 속도 감속 중에, 헤드(24a-h)는 디스크(22a-d)의 내측에서 안착 영역(58)에 대하여 선회한다. 선택적인 실시예에서, 안착 영역은 외측 안착 영역(60)에 배치될 수 있다. 디스크(22a-d)의 각 속도가 충분하게 완만할 때, 헤드(24a-h)는 안착 영역(58) 또는 (60) 위에 안착되며, 다음 디스크 드라이브 시동시까지 안착 영역 부분과 접촉을 유지한다. 배경 기술에서 설명한 것처럼, 드라이브의 비동작 주기 중의 헤드 및 디스크 사이의 연장된 접촉은 하나 이상의 헤드/디스크 인터페이스에서 높은 스틱션을 발생시킬 수 있다. 디스크가 회전할 수 있고 헤드가 디스크 위를 활주할 수 있도록 스틱션힘을 극복하기 위하여, 본 발명은 개별 주파수 범위에 걸쳐 스핀들 모터 및/또는 보이스 코일 모터에 펄스를 제공하기 위하여 드라이브 펌웨어의 일부로서 스틱션 해제 코드를 포함한다. 상기 스틱션 해제 코드는 재시도 모드; 즉, 디스크 회전을 시도하였지만 스틱션이 디스크 회전을 방해했을 때, 수행된다. 스틱션 해제 코드는 선택적으로 드라이브(20)의 각각의 시동시 수행될 수 있다.
도 3에서, 본 발명에 따른 펌웨어는 먼저 정상적인 디스크 드라이브의 시동 시퀀스에서 오류가 발생되었는지를 확인하기 위하여 스핀들 모터로부터 피드백 신호를 체크한다. 오류가 발생하면, 펌웨어는 상기 에러가 스틱션과 관련된 것인지, 예를 들어, 정류 카운트가 3 보다 작거나 같은지를 체크한다. 만약 오류가 실제로 스틱션과 관련된 것이면, 펄스 제공 시퀀스가 짧은 지연(예를 들어 50마이크로초) 후에 시작된다. 스핀들 모터 및 액츄에이터에 펄스를 제공한 후에, 헤드는 디스크 표면으로부터 해제되어야 하며, 새로운 시도는 디스크(22)의 회전속도를 상승시키기 위하여 이루어진다. 스틱션 해제 코드의 시도가 디스크 표면으로부터 헤드를 해제시키는데 실패하면, 스틱션 해제 코드는 드라이브가 시동 메시지에 오류를 나타내기 전에 예를 들어 10회까지 수행된다.
스핀들 모터의 공진 주파수에서 스핀들 모터(29)에 전압 펄스를 제공함으로써, 각각의 펄스에서 스핀들 모터에 발생되는 힘은 실제적으로 재보강되고 증폭된다. 각각의 디스크(22a-d)의 표면에 부착된 헤드(24a-h)에 대하여, 스핀들 모터 파워 출력 증폭은 헤드/디스크 인터페이스에 큰 전단응력을 생성하며, 상기 전단응력은 디스크 표면에서 헤드를 해제하려고 할 것이다.
그러나, 헤드가 안착 영역 상에서 휴지 상태에 있을 때, 단지 헤드 일부만 디스크 표면에 점착되며, 다른 헤드는 점착되지 않을 수 있다. 따라서, 디스크 드라이브의 시동시, 얼마나 많은 수의 헤드가 실제로 디스크 표면에 부착되어 있는지를 알 수 없다.
스핀들 모터에 대하여 공진이 발생하는 주파수는 디스크 팩의 관성 모멘트 및 각각의 부착된 헤드의 누적 점착력을 포함하는 몇 가지 드라이브 특성에 의존한다. 따라서, 스핀들 모터에 대한 공진 주파수는 드라이브의 시동 시퀀스 중에 디스크(22a-d)에 실제로 부착된 헤드(24a-h)의 수에 따라 변화할 것이다. 예를 들어 8개의 헤드를 가진 디스크 드라이브는 잠재적으로 8개의 상이한 공진 주파수를 가지며, 각각의 주어진 시간에서의 공진 주파수는 상기 시간에 디스크에 부착된 실제 헤드 수에 의하여 결정된다. 예를 들어, 디스크에 많은 수의 헤드가 부착되면, 공진 주파수는 상대적으로 높아진다. 반대로 디스크에 적은 수의 헤드가 부착되면, 공진 주파수는 상대적으로 낮아진다.
따라서, 본 발명은 개별 주파수 범위에 걸쳐 스핀들 모터(29)에 펄스를 제공하며, 상기 범위는 1개의 부착된 헤드, 2개의 부착된 헤드... 최고 N개의 부착된 헤드에 상응하는 스핀들 모터의 공진 주파수를 포함한다. 여기서 N은 디스크 드라이브의 전체 헤드와 동일하다. 부착된 헤드의 상이한 수에 상응하는 각각의 공진 주파수는 특정 디스크 드라이브에 대하여 시험적으로 결정될 수 있다. 선택적으로, 부착된 상이한 헤드 수에 따라 스핀들 모터에 대하여 필요시 적어도 근접 공진 주파수를 포함하도록 상기 주파수 범위는 충분히 작은 개별 주파수 증분을 포함할 수 있다.
본 발명은 헤드/디스크 인터페이스에 힘을 인가하며, 상기 힘은 헤드/디스크 인터페이스 주위의 다수 방향으로 가해질 수 있다. 배경기술에서 설명한 바와 같이, 한 방향으로의 스틱션은 다른 방향으로의 스틱션보다 작다. 헤드/디스크 인터페이스 주위의 여러 방향으로 선택적으로 힘을 가함으로써, 헤드는 스틱션이 최소로 되는 방향으로 디스크 표면으로부터 해제될 수 있다. 디스크 드라이브의 시동시, 만약 가용 모터 토오크가 헤드/디스크 인터페이스에서 스틱션힘을 극복할 수 없어 디스크를 회전시키는 것을 실패하면, 스핀들 모터 및 액츄에이터에 대한 전류가 빠르게 요동쳐서 스핀들 모터 및 액츄에이터의 이동이 요동치도록 할 수 있다. 스핀들 모터 및 액츄에이터의 요동은 스틱션이 발생하는 각각의 헤드/디스크 인터페이스에서 디스크에 대하여 슬라이더에서 힘이 발생하도록 한다. 또한, 상기 힘의 방향은 헤드/디스크 인터페이스 주위의 다수 방향으로 가해지도록 가변한다.
상기 힘은 π/2 만큼 위상이 지연되지만 동일한 주파수에서 스핀들 모터 및 액츄에이터에 펄스를 제공함으로써 헤드/디스크 인터페이스 주위의 다수 방향으로 헤드/디스크 인터페이스에 선택적으로 발생될 수 있다. 다수의 방향으로 힘을 발생시키는 다른 방법은 스핀들 모터의 공진 주파수에서 스핀들 모터 및 액츄에이터에 동시에 펄스를 제공하는 것이다. 펄스 주파수가 모터 또는 액츄에이터의 공진 주파수에 가까우면, 이들 주파수에서의 강제 진동은 소정 크기의 위상 지연을 가진다. 이러한 위상 지연은 다수의 방향으로 헤드/디스크 인터페이스에 힘을 발생시킨다.
다음은 본 발명에 따른 펄스 제공 시퀀스의 예이다.
(실시예1):
모터 및 액츄에이터 모두는 ωHz에서 펄스가 제공되며, 액츄에이터에 대한 펄스는 π/2만큼 위상 지연을 가진다. 만약 ωHz의 주파수가 스핀들 모터 또는 액츄에이터의 공진 주파수로부터 멀어지면, 원주 방향 y(도 4)로의 디스크(22)의 요동 및 방사 방향 x로의 액츄에이터 요동은 다음과 같이 나타날 수 있다.
x = A cosθcosωt (1)
y = Bsinωt + Asinθcosωt (2)
여기서, θ는 방사 방향에 대한 헤드(24)의 비틀림 각도이며, ω는 펄스 주파수이며, t는 시간이며, A 및 B는 스핀들 모터 및 액츄에이터의 증폭상수이다. x 및 y방향으로 디스크(22) 및 헤드(24)의 상대 이동에 의하여 발생되는 힘은 다음과 같이 주어진다.
Fx= kAcosθcosωt (3)
Fy= kBsinωt + kAsinθcosωt (4)
상기 식(3) 및 (4)를 결합한 식은 다음과 같다
여기서 k는 헤드/디스크 인터페이스의 강성도이다. 식(5)에 의하여 주어진 힘의 윤곽선은 타원이다. 도 5는 힘의 방향이 10도의 비틀림 각도에 대하여 타원의 윤곽선을 따르는 것이 도시되어 있으며, 여기서 증폭 상수 A 및 B는 서로 동일하다. 힘이 타원 주위로 365°에 걸쳐 발생될 경우, 스핀들 모터 및 액츄에이터에 대한 펄스는 2π/ω초 동안 제공된다. 예를 들어, 0.209초가 30Hz의 펄스 주파수에 대하여 요구되며, 약 63밀리초가 100Hz의 펄스 주파수에 대하여 요구된다.
(실시예2):
모터 및 액츄에이터 모두는 ωHz에서 펄스가 제공되며, 액츄에이터에 대한 펄스는 π/2만큼 위상 지연을 가진다. 만약 ωHz의 주파수가 스핀들 모터 또는 액츄에이터의 공진 주파수에 가까워지면, y방향 및 x방향으로 디스크(22) 및 헤드(24)의 상대 운동으로부터 발생되는 힘은 다음과 같이 주어진다.
Fx= kAcosθcosωt (6)
Fy= kBsin(ωt+ψ) + kAsinθcosωt (7)
상기 식(6) 및 (7)를 결합한 식은 다음과 같다
여기서 ψ 스핀들 모터의 공진 주파수에 가까운 주파수에서 강제 진도에 의한 위상 쉬프트이다. 식(8)에 의하여 주어진 힘의 윤곽선 역시 타원이다. 스핀들 모터는 공진 주파수에 가까운 주파수에서 펄스가 제공되기 때문에, 증폭된 힘은 디스크 회전 방향으로 헤드/디스크 인터페이스에서 발생될 것이다. 그러나, 위상이 늦은 액츄에이터의 요동은 최종(증폭된) 힘이 타원을 따라 방향을 변경하도록 한다. 도 6은 힘의 방향이 ψ도의 상이한 값에 대하여 타원의 윤곽선을 따르는 것이 도시되어 있다.
(실시예3):
모터 및 액츄에이터는 모두 역 순서로 순차적으로 ω1, ω2, ω3, ...Hz에서 펄스가 제공되며, 액츄에이터에 대한 펄스는 π/2만큼 위상 지연을 가지지만 동일한 주파수이다. ω1, ω2, ω3, ...Hz 주파수는 디스크 표면에 부착된 하나의 헤드, 두개의 헤드, 세개의 헤드...에 상응하는 스핀들 모터의 공진 주파수이다. 이들 주파수는 실험치에 의하여 결정될 수 있다. 3½인치 형태 팩터 디스크 드라이브에 대하여, 예를 들어 50Hz 내지 0Hz의 공진 주파수 범위를 가지며, 액츄에이터의 공진 주파수는 그 보다 높은 약 2kHz이다. 실시예2에서 알 수 있는 바와 같이, 개별 주파수에서의 펄스 제공은 모든 방향으로 힘을 발생시키는 것과 동일한 효과를 가진다. ω1, ω2, ω3, ...Hz 주파수는 디스크 표면에 부착된 하나의 헤드, 두개의 헤드, 세개의 헤드...등에 상응하는 스핀들 모터의 공진 주파수이기 때문에, 펌웨어는 필연적으로 펄스 스위프를 발생시키며, 따라서 헤드는 디스크 표면에 부착된 헤드 수에 관계없이 가장 효율적인 방식으로 디스크 표면으로부터 해제된다.
(실시예4):
모터에는 ω1Hz에서 펄스가 제공되며, 액츄에이터에는 ω2Hz에서 펄스가 제공된다. 다음에 y방향 및 x방향으로 디스크(22) 및 헤드(24)의 상대 운동으로부터 발생되는 힘은 다음과 같이 주어진다.
Fx= kAcosθcosω1t (9)
Fy= kBsinω2+ kAsinθcosω1t (10)
상기 식(9) 및 (10)를 결합한 식은 다음과 같다
식(11)에 의하여 주어진 힘의 윤곽 역시 타원 주위로 365°에 걸쳐 발생될 수 있으며, 합성힘의 진폭은 시간에 따라 변경된다.
본 발명은 여기서 설명되었지만, 본 발명은 여기에 설명된 실시예에 국한되는 것이 아니다. 여러 가지 변경, 대체 및 변형은 첨부된 청구범위에 의하여 기술되고 한정되는 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 당업자에게 자명하다.

Claims (28)

  1. 데이터 트랙 및 안착 영역을 가진 저장 디스크, 저장 디스크를 회전시키는 스핀들 모터, 데이터 트랙에 데이터를 이전하고 데이터 트랙으로부터 데이터를 이전하며 디스크 드라이브의 동작 주기시 데이터 트랙 위를 활주하도록 설치되고 디스크 드라이브의 비동작 주기 중에 안착 영역과 접촉하도록 설치되는 헤드 및 데이터 트랙 및 안착 영역을 포함하는 디스크의 소정 방사 위치에 헤드를 제어가능하도록 배치하는 액츄에이터를 포함하는 디스크 드라이브에 이용되며, 디스크 드라이브가 동작하지 않다가 동작할 경우 헤드 및 안착 영역 사이의 스틱션을 극복하기 위한 방법에 있어서,
    제어 신호를 전송함으로써 스핀들 모터 및 액츄에이터의 동작을 제어하는 제어 전자부를 제공하는 단계; 및
    디스크 드라이브가 동작하지 않다가 동작할 경우,
    ⅰ) 원주 방향으로 저장 디스크가 요동치도록 하는 힘을 인가하기 위하여 제 1소정 주파수에서 스핀들 모터에 펄스를 제공하고;
    ⅱ) 방사 방향으로 액츄에이터가 요동치도록 하는 힘을 인가하기 위하여 제 2소정 주파수에서 액츄에이터에 펄스를 제공하고;
    ⅲ) 연속적으로 각도 방향을 변경하며 헤드 및 안착 영역 사이의 최소 스틱션 방향을 포함하는 헤드 및 안착 영역 사이의 접점에서 힘이 헤드에 작용하도록 스핀들 모터 및 액츄에이터의 펄스를 조정하도록; 제어 신호를 발생시키기 위하여 상기 제어 전자부를 동작시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스틱션 극복 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1주파수는 제 2주파수와 동일하며 제 2주파수는 제 1주파수와 위상이 상이한 것을 특징으로 하는 스틱션 극복 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 2주파수는 π/2 주기만큼 제 1주파수와 위상이 상이한 것을 특징으로 하는 스틱션 극복 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 1주파수는 제 2주파수와 동일하며 상기 주파수는 스핀들 모터 또는 액츄에이터의 공진 주파수에 동일하지 않은 값을 가지는 것을 특징으로 하는 스틱션 극복 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1주파수는 제 2주파수와 동일하며 상기 주파수는 스핀들 모터 또는 액츄에이터의 공진 주파수에 동일한 값을 가지는 것을 특징으로 하는 스틱션 극복 방법.
  6. 제 4 또는 5항에 있어서, 상기 제 2주파수는 제 1주파수와 위상이 상이한 것을 특징으로 하는 스틱션 극복 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제 2주파수는 π/2 주기만큼 제 1주파수와 위상이 상이한 것을 특징으로 하는 스틱션 극복 방법.
  8. 각각 데이터 트랙 및 안착 영역을 가진 다수의 저장 디스크, 상기 다수의 저장 디스크를 회전시키는 스핀들 모터, 각각 다수의 저장 디스크중 각각의 저장 디스크의 데이터 트랙에 데이터를 이전하고 상기 데이터 트랙으로부터 데이터를 이전하며 디스크 드라이브의 동작 주기시 데이터 트랙 위를 활주하도록 설치되고 디스크 드라이브의 비동작 주기 중에 안착 영역과 접촉하도록 설치되는 다수의 헤드 및 각각 데이터 트랙 및 안착 영역을 포함하는 각각의 헤드에 상응하는 디스크의 소정 방사 위치에 헤드를 제어가능하도록 배치하는 다수의 액츄에이터를 포함하는 디스크 드라이브에 이용되며, 디스크 드라이브가 동작하지 않다가 동작할 경우 헤드 및 안착 영역 사이의 스틱션을 극복하기 위한 방법에 있어서,
    제어 신호를 전송함으로써 스핀들 모터 및 액츄에이터의 동작을 제어하는 제어 전자부를 제공하는 단계; 및
    디스크 드라이브가 동작하지 않다가 동작할 경우,
    ⅰ) 원주 방향으로 저장 디스크가 요동치도록 하는 힘을 인가하기 위하여 각각의 제 1소정 주파수 세트에서 스핀들 모터에 펄스를 제공하고;
    ⅱ) 방사 방향으로 액츄에이터가 요동치도록 하는 힘을 인가하기 위하여 각각의 제 2소정 주파수 세트에서 액츄에이터에 펄스를 제공하고;
    ⅲ) 연속적으로 각도 방향을 변경하며 헤드 및 안착 영역 사이의 최소 스틱션 방향을 포함하는 헤드 및 안착 영역 사이의 접점에서 힘이 헤드에 작용하도록 스핀들 모터 및 액츄에이터의 펄스를 조정하도록; 제어 신호를 발생시키기 위하여 상기 제어 전자부를 동작시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스틱션 극복 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 제 1소정 주파수 세트는 상기 헤드중 하나가 각각의 안착 영역에 스틱션될 때의 스핀들 모터의 공진 주파수에 대응하는 주파수, 상기 헤드중 두개가 각각의 안착 영역에 스틱션될 때의 스핀들 모터의 공진 주파수에 대응하는 주파수, 다수의 헤드에서 헤드 수와 동일한 주파수의 수를 포함하는 것을 특징으로 하는 스틱션 극복 방법.
  10. 데이터 트랙 및 안착 영역을 가진 저장 디스크;
    제어 신호에 응답하여 저장 디스크를 회전시키는 스핀들 모터;
    데이터 트랙에 데이터를 이전하고 데이터 트랙으로부터 데이터를 이전하며 디스크 드라이브의 동작 주기시 데이터 트랙 위를 활주하도록 배치되고 디스크 드라이브의 비동작 주기 중에 안착 영역과 접촉하는 헤드;
    제어 신호에 응답하여 데이터 트랙 및 안착 영역을 포함하는 디스크의 소정 방사 위치에 헤드를 제어가능하도록 배치하는 액츄에이터; 및
    디스크 드라이브가 동작하지 않다가 동작할 경우,
    ⅰ) 원주 방향으로 저장 디스크가 요동치도록 하는 힘을 인가하기 위하여 제 1소정 주파수에서 스핀들 모터에 펄스를 제공하고;
    ⅱ) 방사 방향으로 액츄에이터가 요동치도록 하는 힘을 인가하기 위하여 제 2소정 주파수에서 액츄에이터에 펄스를 제공하고;
    ⅲ) 연속적으로 각도 방향을 변경하며 헤드 및 안착 영역 사이의 최소 스틱션 방향을 포함하는 헤드 및 안착 영역 사이의 접점에서 힘이 헤드에 작용하도록 스핀들 모터 및 액츄에이터의 펄스를 조정하도록; 제어 신호를 발생시키기 위하여 동작하는 제어 전자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 제 1주파수는 제 2주파수와 동일하며 제 2주파수는 제 1주파수와 위상이 상이한 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 제 2주파수는 π/2 주기만큼 제 1주파수와 위상이 상이한 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 제 1주파수는 제 2주파수와 동일하며 상기 주파수는 스핀들 모터 또는 액츄에이터의 공진 주파수에 동일하지 않은 값을 가지는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 제 1주파수는 제 2주파수와 동일하며 상기 주파수는 스핀들 모터 또는 액츄에이터의 공진 주파수에 동일한 값을 가지는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  15. 제 13 또는 14항에 있어서, 상기 제 2주파수는 제 1주파수와 위상이 상이한 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 제 2주파수는 π/2 주기만큼 제 1주파수와 위상이 상이한 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  17. 각각 데이터 트랙 및 안착 영역을 가진 다수의 저장 디스크;
    제어 신호에 응답하여 상기 다수의 저장 디스크를 회전시키는 스핀들 모터;
    각각 다수의 저장 디스크중 각각의 저장 디스크의 데이터 트랙에 데이터를 이전하고 상기 데이터 트랙으로부터 데이터를 이전하며 디스크 드라이브의 동작 주기시 데이터 트랙 위를 활주하도록 설치되고 디스크 드라이브의 비동작 주기 중에 안착 영역과 접촉하도록 설치되는 다수의 헤드;
    제어 신호에 응답하여 각각 데이터 트랙 및 안착 영역을 포함하는 각각의 헤드에 상응하는 디스크의 소정 방사 위치에 헤드를 제어가능하도록 배치하는 다수의 액츄에이터; 및
    디스크 드라이브가 동작하지 않다가 동작할 경우,
    ⅰ) 원주 방향으로 저장 디스크가 요동치도록 하는 힘을 인가하기 위하여 각각의 제 1소정 주파수 세트에서 스핀들 모터에 펄스를 제공하고;
    ⅱ) 방사 방향으로 액츄에이터가 요동치도록 하는 힘을 인가하기 위하여 각각의 제 2소정 주파수 세트에서 액츄에이터에 펄스를 제공하고;
    ⅲ) 연속적으로 각도 방향을 변경하며 헤드 및 안착 영역 사이의 최소 스틱션 방향을 포함하는 헤드 및 안착 영역 사이의 접점에서 힘이 헤드에 작용하도록 스핀들 모터 및 액츄에이터의 펄스를 조정하도록; 제어 신호를 발생시키기 위하여 동작하는 제어 전자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 제 1소정 주파수 세트는 상기 헤드중 하나가 각각의 안착 영역에 스틱션될 때의 스핀들 모터의 공진 주파수에 대응하는 주파수, 상기 헤드중 두개가 각각의 안착 영역에 스틱션될 때의 스핀들 모터의 공진 주파수에 대응하는 주파수, 다수의 헤드에서 헤드 수와 동일한 주파수의 수를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  19. 다수의 디스크에 데이터를 이전하고 상기 디스크로부터 데이터를 이전하는 하나 이상의 헤드 및 상기 하나 이상의 헤드 및 다수의 디스크 사이에 상대 운동을 발생시키는 모터 수단을 포함하는 디스크 드라이브에 이용되는, 하나 이상의 헤드 및 다수의 디스크 사이의 스틱션을 극복하기 위한 방법에 있어서,
    상기 하나 이상의 헤드 및 다수의 저장 디스크의 각각의 표면 사이의 스틱션 인터페이스에서 모터 수단에 의하여 발생되는 힘을 증폭시키기 위하여 주파수 범위에 걸쳐 모터 수단에 펄스를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스틱션 극복 방법.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 주파수 범위는 1헤드, 2헤드, ... N헤드가 부착된 모터 수단의 인접 공진 주파수를 포함하며, 여기서 N은 하나 이상의 헤드에서 전체 헤드 수와 동일한 것을 특징으로 하는 스틱션 극복 방법.
  21. 다수의 디스크에 데이터를 이전하고 상기 디스크로부터 데이터를 이전하는 하나 이상의 헤드 및 상기 다수의 디스크를 회전시키는 스핀들 모터를 포함하는 디스크 드라이브에 이용되는, 하나 이상의 헤드 및 다수의 디스크 사이의 스틱션을 극복하기 위한 방법에 있어서,
    소정 주파수 범위에 걸쳐 스핀들 모터에 펄스를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 소정 주파수는 다수의 디스크에 부착되는 헤드 수가 가변하는 스핀들 모터의 인접 공진 주파수를 포함하는 것을 특징으로 하는 스틱션 극복 방법.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 부착된 헤드 수는 1 내지 N 까지 변화되며, 여기서 N은 하나 이상의 헤드에서 전체 헤드 수와 동일한 것을 특징으로 하는 스틱션 극복 방법.
  23. 제 21항에 있어서, 상기 스핀들 모터의 펄스는 사백 헤르츠(400Hz) 이하 및 50헤르츠(50Hz)이상에서 발생하는 것을 특징으로 하는 스틱션 극복 방법.
  24. 다수의 디스크에 데이터를 이전하고 상기 디스크로부터 데이터를 이전하는 하나 이상의 헤드를 가진 헤드 및 디스크 어셈블리, 상기 다수의 디스크를 회전시키는 스핀들 모터 및 상기 다수의 디스크에 대하여 하나 이상의 헤드를 배치하는 액츄에이터 어셈블리를 포함하는 디스크 드라이브에 이용되는, 하나 이상의 헤드 및 다수의 디스크 사이의 스틱션을 극복하기 위한 방법에 있어서,
    개별 주파수 범위에 걸쳐 스핀들 모터에 펄스를 제공하는 단계를 포함하는데, 상기 개별 주파수는 1 내지 N개의 부착된 디스크에 대한 헤드 및 디스크 어셈블리의 인접 공진 주파수를 포함하며, 여기서 N은 하나 이상의 헤드에서 전체 헤드 수와 동일하며; 및
    상기 액츄에이터 어셈블리에 펄스를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스틱션 극복 방법.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 스핀들 모터에는 액츄에이터 어셈블리에 펄스가 제공되는 방향에 수직인 방향으로 펄스가 제공되는 것을 특징으로 하는 스틱션 극복 방법.
  26. 디스크 드라이브 시동시 적어도 하나의 저장 디스크의 각각의 표면상의 다수 헤드의 스틱션을 극복하기 위한 수단을 포함하는 디스크 드라이브에 있어서,
    하우징;
    데이터를 저장하기 위하여 상기 하우징 내에 배치되며 안착 영역을 포함하는 적어도 하나의 저장 디스크; 적어도 하나의 저장 디스크를 회전시키는 회전 수단을 포함하는데, 상기 다수의 헤드는 상기 적어도 하나의 저장 디스크에 대하여 데이터를 이전하며; 및 다수의 헤드가 부착되는 다수의 베어링 수단을 포함하는 헤드 및 디스크 어셈블리를 포함하는데, 상기 다수의 베어링 수단은 디스크 드라이브의 비동작 주기 중에 각각의 저장 디스크 상의 안착 영역 부분에 안착되며; 및
    상기 회전 수단의 회전을 제어하고 데이터의 이전을 제어하는 제어 수단을 포함하며, 상기 제어 수단은 주파수 범위에 걸쳐 상기 회전 수단에 펄스를 제공하는 수단을 포함하며, 상기 주파수 범위는 부착된 1헤드, 부착된 2헤드, ... 부착된 N헤드에 상응하는 상기 헤드 및 디스크 어셈블리의 인접 공진 주파수를 포함하며, 여기서 N은 하나 이상의 헤드에서 전체 헤드 수와 동일하며, 상기 펄스 수단은 디스크 드라이브 시동시 각각의 저장 디스크 상의 안착 영역으로부터 베어링 수단을 해제하기 위하여 제공되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 회전 수단의 펄스는 사백 헤르츠(400Hz) 이하 및 50헤르츠(50Hz)이상에서 발생하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  28. 제 26항에 있어서, 상기 적어도 하나의 저장 디스크에 대하여 다수의 헤드를 배치하기 위한 상기 하우징 내의 액츄에이터 수단을 추가로 포함하며,
    상기 제어 수단은 상기 액츄에이터 수단에 펄스를 제공하기 위한 제 2펄스 수단을 더 포함하며, 상기 제 2펄스 수단은 디스크 드라이브 시동시 각각의 저장 디스크 상의 안착 영역으로부터 베어링 수단을 해제하기 위하여 제공되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
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