KR20070060226A - 하드디스크 드라이브 및 그 하드디스크 드라이브의 헤드언래치 제어방법 - Google Patents

하드디스크 드라이브 및 그 하드디스크 드라이브의 헤드언래치 제어방법 Download PDF

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KR20070060226A
KR20070060226A KR1020050119329A KR20050119329A KR20070060226A KR 20070060226 A KR20070060226 A KR 20070060226A KR 1020050119329 A KR1020050119329 A KR 1020050119329A KR 20050119329 A KR20050119329 A KR 20050119329A KR 20070060226 A KR20070060226 A KR 20070060226A
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이남훈
김재형
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삼성전자주식회사
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    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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Abstract

하드디스크 드라이브 및 그 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법이 개시된다. 본 발명의 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법은, (a) 디스크(disk) 상에 데이터(data)를 기록하거나 재생하기 위한 헤드(head)가 디스크의 반경방향으로 파킹(parking) 영역에서 데이터 영역으로 이동하는 언래치 속도를 미리 설정된 기준 속도로 설정하는 단계; (b) 언래치 속도에 기초하여 헤드의 언래치(unlatch)를 수행하는 단계; (c) 헤드의 언래치의 성공여부를 판단하는 단계; 및 (d) 헤드의 언래치가 실패하는 경우 언래치 속도를 변화시키고 변화된 언래치 속도에 기초하여 헤드의 언래치를 재 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 디스크 영역에 부스러기(particle)나 헤이즈(haze)가 발생하여 서보섹터를 읽을 수 없는 경우에 계속적으로 언래치 실패가 발생하는 종래의 문제점을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 하드디스크 드라이브 별로 상이한 래치 포스(latch force)로 인하여 헤드의 언래치 속도가 과도하게 커져 헤드와 디스크 사이의 접촉으로 인한 스크래치(scratch)가 발생하거나 또는 언래치 속도가 너무 작아 헤드가 다시 파킹 영역으로 돌아감으로써 발생되는 언래치 실패를 종래보다 현저히 감소시킬 수 있다.
하드디스크 드라이브(HDD), 언래치(unlatch), 래치(latch), 언래치 속도 변화

Description

하드디스크 드라이브 및 그 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법{Hard Disk Drive and Method for Unlatch Control Thereof}
도 1은 종래의 일 실시예에 따른 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법의 플로 챠트이다.
도 2는 도 1의 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법에 따른 특성을 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하드디스크 드라이브의 평면도이다.
도 4는 도 3의 하드디스크 드라이브에 있어서 각 트랙의 데이터 포맷을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 서보섹터의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 도 3의 하드디스크 드라이브의 구성을 보이는 블록도이다.
도 7은 도 3의 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법의 플로 챠트이다.
도 8은 도 7의 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법에 따른 특성을 도시한 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 디스크(disk) 11 : 트랙(track)
12 : 서보섹터 15 : 데이터섹터
20 : 엑추에이터 아암 30 : 스핀들 모터
40 : 보빈(bobbin) 44 : 철편
46 : 마그네트(magnet) 60 : 베이스(base)
90 : 콘트롤러(controller)
본 발명은, 하드디스크 드라이브 및 그 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 헤드 언래치 수행 시 헤드의 언래치 속도를 변화시키면서 헤드 언래치를 수행할 수 있는 하드디스크 드라이브 및 그 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법에 관한 것이다.
하드디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive)는 전자장치와 기계장치로 이루어져 디지털 전자 펄스를 보다 영구적인 자기장으로 바꾸어서 데이터를 기록 및 재생해주는 방식의 기억장치로서, 대량의 데이터를 고속으로 액세스(access)할 수 있기 때문에 컴퓨터 시스템의 보조 기억 장치 등으로 현재 널리 사용되고 있다.
이러한 하드디스크 드라이브는 데이터의 기록을 위한 디스크(disk)와, 디스크를 회전시키는 스핀들 모터(spindle motor)와, 디스크에 데이터를 기록하고 재생하기 위한 헤드(head)를 갖는 엑추에이터(actuator)를 구비한다.
디스크는 하나 또는 복수개가 서로 소정 간격 이격되어 스핀들 모터에 의해 회전할 수 있도록 설치된다.
엑추에이터는 보이스코일모터(VCM, Voice Coil Motor)에 의해 회동축을 중심으로 회동하게 되는데, 이러한 엑추에이터는 회동축에 회동가능하게 결합된 엑추에이터 아암(actuator arm)과, 헤드가 탑재된 슬라이더(slider)와, 엑추에이터 아암에 설치되어 슬라이더를 디스크의 표면 쪽으로 탄성바이어스되게 지지하는 서스펜션(suspension)을 구비한다.
헤드는 디스크에 데이터를 기록 및 재생한다. 헤드가 탑재된 슬라이더(slider)에 디스크의 회전에 의한 양력과 서스펜션(suspension)에 의한 탄성력이 작용하게 된다. 이에 따라, 슬라이더는 양력과 탄성력이 평형을 이루는 높이에서 디스크의 데이터 영역 위에 부상된 상태를 유지하게 되므로, 슬라이더에 탑재된 헤드는 회전하는 디스크와 일정한 간격을 유지하며 디스크에 데이터를 기록 및 재생하게 된다.
한편, 전원이 오프(off)되어 디스크의 회전이 정지되는 경우에는, 슬라이더를 들어올리던 양력이 사라지기 때문에, 그 전에 슬라이더가 디스크의 데이터 영역을 벗어나도록 함으로써 슬라이더와 데이터 영역의 접촉에 의한 데이터 영역의 손상을 막게 된다. 즉, 디스크의 회전이 완전히 정지되기 전에 슬라이더가 디스크의 파킹 영역 위로 이동하도록 엑추에이터 아암을 회동시키면, 디스크의 회전이 정지되더라도 헤드는 파킹 영역(parking zone)에 안착되므로 데이터 영역의 손상은 방지될 수 있다.
한편, 전원이 오프시 헤드를 파킹(parking)영역으로 파킹시키는 방법은 램 프 로딩(ramp loading) 방식과 CSS(Contact Start Stop) 방식으로 대별된다.
램프 로딩 방식은 디스크와 인접한 바깥쪽에 램프를 설치하고, 이 램프 위에 헤드를 파킹시키는 방식이다. 이에 반해 CSS 방식은, 전원이 오프(off) 되면 오프(off) 시부터 정지할 때까지 스핀들 모터에 역기전력이 발생하는데, 이러한 역기전력을 이용하여 엑추에이터 아암을 동작시켜 헤드를 디스크의 최내주에 위치한 파킹 영역으로 이동시키는 방식이다.
통상적으로 헤드가 하강하기 시작하는 스핀들 모터의 회전속도는 대략적으로 1500RPM 정도이며, 스핀들모터의 회전속도가 1000RPM 정도까지 낮아지면 헤드는 파킹 영역에 완전히 착륙하게 된다. 전원이 오프되고 헤드가 파킹 영역에 안착되면, 헤드가 래치(latch)상태로 되어 헤드가 고정되는데, 이는 일반적으로 엑추에이터의 일단에 부착된 철편과 베이스(base)에 결합된 마그네트(magnet) 간의 자력에 의해서 이루어진다.
전원이 오프(off)되어 헤드가 래치된 상태에서 하드디스크 드라이브에 전원이 온(on)되면 언래치(unlatch) 동작이 수행되는데, 도 1은 종래의 일 실시예에 따른 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법의 플로 챠트로서, 이에 도시된 바와 같이 종래의 일 실시예에 따른 제어방법을 설명하면 다음과 같다.
전원이 온(on)되어 비동작 상태에서 동작 상태로 되면 하드디스크 드라이브에 내장된 콘트롤러(controller)는 스핀들 모터를 정속 회전하도록 제어한다. 스핀들 모터가 정속회전하게 되면 언래치가 진행된다.
먼저, 언래치 가속전류를 미리 설정된 값 및 미리 설정된 시간(XXmA, XXmsec)동안 인가하고(S110), 감속전류를 미리 설정된 값 및 미리 설정된 시간(XXmA, Xmsec) 동안 인가한다(S120). 그리고 나서, 타임아웃 여부를 판단한다(S130). 타임아웃은 헤드가 언래치 완료될 수 있는 충분한 시간 후에 발생된다. 그런데, 만약 타임아웃이 아닌 경우, 현재의 감속전류를 XmA만큼 줄이고(S135), 타임아웃 여부를 다시 판단한다(S130).
콘트롤러에 의하여 가속전류와 감속전류가 일정시간 인가되면, 헤드의 속도는 도 2에 도시한 바와 같이 변화하게 된다. 즉, 언래치 동작의 초기인 가속구간(A 구간)에서는 엑추에이터가 마그네트의 자력을 이기고 파킹 영역에서 사용자 데이터 영역으로 이동하도록 가속전류를 인가하여 헤드가 파킹 상태에서 벗어나도록 한다. 감속구간(B 구간)에서는 감속전류를 인가하여 헤드의 속도를 줄인다. 이때, 감속전류는 단계적으로 작아진다.
그러나, 이러한 방법은, 각각의 하드디스크 드라이브가 가지고 있는 래치 포스(latch force)가 다름에도 불구하고, 일률적으로 동일한 언래치 가속전류를 인가함으로써 헤드의 언래치 속도(unlatch velocity)가 과도하게 커져 헤드와 디스크 사이의 접촉으로 인한 스크래치(scratch)가 발생하기도 하고, 헤드의 언래치 속도(unlatch velocity)가 너무 작아 헤드가 다시 파킹 영역으로 돌아가는 문제점이 있다.
실제로 개발 신뢰성 시험 중에 과도한 언래치 속도로 인해 서스팬션이 크게 진동하여 디스크 면에 스크래치를 발생시키는 경우도 있었으며, 스크래치를 유발하지는 않았지만, 언래치를 성공하지 못하고 재수행(retry)하는 경우도 많았다.
따라서, 각각 다른 래치 포스(latch force)를 갖는 하드디스크 드라이브마다 상이한 언래치 포스(unlatch force)를 적용시키기 위하여 각 하드디스크 드라이브의 래치 포스를 반영한 언래치 포스에 관한 정보를 디스크에 저장하거나, 가속, 정속, 감속구간의 탈출조건으로 실린더 위치조건이나 VCM의 속도조건에 관한 정보를 디스크에 저장하여 언래치시에 사용할 수 있도록 하는 방법이 고려된다.
그러나, 이러한 방법은 래치 포스 정보를 얻기 전에 언래치 실패가 발생하는 경우에는 적용이 어렵고 또한, 래치 포스에 관한 데이터를 별도로 저장해야 하는 번거로운 문제점이 있다.
한편, 하나의 하드디스크 드라이브에도 동일한 언래치 속도를 적용할 경우에는 만약, 헤드가 읽게 될 디스크 영역에 부스러기(particle)나 헤이즈(haze)가 발생하여 서보섹터를 읽을 수 없는 때에 동일한 언래치 속도로 인하여 언래치 수행시마다 동일한 위치에 반복적으로 도달하게 되므로 언래치 실패가 계속하여 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 종래의 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 디스크 영역에 부스러기(particle)나 헤이즈(haze)가 발생하여 서보섹터를 읽을 수 없는 경우에 계속적으로 언래치 실패가 발생하는 종래의 문제점을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 하드디스크 드라이브 별로 상이한 래치 포스(latch force)로 인하여 헤드의 언래치 속도가 과도하게 커져 헤드와 디스크 사이의 접촉으로 인한 스크래치(scratch)가 발생하거나 또는 언래치 속도가 너무 작아 헤드가 다시 파킹 영역으로 돌아감으로써 발생되는 언래치 실패를 종래보다 현저히 감소시킬 수 있는 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, (a) 디스크(disk) 상에 데이터(data)를 기록하거나 재생하기 위한 헤드(head)가 상기 디스크의 반경방향으로 파킹(parking) 영역에서 데이터 영역으로 이동하는 언래치 속도를 미리 설정된 기준 속도로 설정하는 단계; (b) 상기 언래치 속도에 기초하여 상기 헤드의 언래치(unlatch)를 수행하는 단계; (c) 상기 헤드의 언래치의 성공여부를 판단하는 단계; 및 (d) 상기 헤드의 언래치가 실패하는 경우 상기 언래치 속도를 변화시키고 변화된 상기 언래치 속도에 기초하여 상기 헤드의 언래치를 재 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법에 의하여 달성된다.
여기서, 상기 (d) 단계는, (d1) 상기 헤드의 언래치를 시도한 횟수를 미리 설정된 기준 횟수와 비교하는 단계; (d2) 상기 헤드의 언래치를 시도한 횟수를 상기 기준 횟수와 비교하여 상기 기준 횟수 이상인지 여부에 따라 상기 언래치 속도를 각각 다르게 변화시키는 단계; 및 (d3) 변화된 상기 언래치 속도에 기초하여 상기 헤드의 언래치를 재 수행하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 (d2) 단계는, 상기 (d1) 단계에서 비교한 횟수가 상기 기준 횟수보다 작은 경우에는, 상기 언래치 속도를 감소시킬 수 있다.
이때, 상기 기준 횟수는 4이며, 상기 언래치 속도는, 다음의 수학식; 언래치 속도(target_vel)=VR-UR*VI 여기서, VR은 기준 속도(reference velocity)이며, UR 은 언래치 시도 횟수이고, VI는 속도 증감분에 기초하여 계산될 수 있다.
그리고, 상기 (d2) 단계는, 상기 (d1) 단계에서 비교한 횟수가 상기 기준 횟수 이상인 경우에는, 상기 언래치 속도를 증가시킬 수 있다.
이때, 상기 기준 횟수는 4이며, 상기 언래치 속도는, 다음의 수학식; 언래치 속도(target_vel)=VR+(UR-3)*VI 여기서, VR은 기준 속도(reference velocity)이며, UR은 언래치 시도 횟수이고, VI는 속도 증감분에 기초하여 계산될 수 있다.
또한, 상기 (d) 단계는, (d0) 상기 헤드의 언래치가 실패하는 경우 상기 헤드의 언래치를 시도한 횟수를 미리 설정된 최대횟수와 비교하여 상기 헤드의 언래치를 시도한 횟수가 상기 최대횟수 이상이면 언래치 실패로 판정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 헤드의 상기 파킹 영역에서 상기 데이터 영역으로 상기 디스크 반경방향의 헤드 속도를 증가시키는 정방향의 일정 언래치 전류를 보이스코일모터(VCM, Voice Coil Motor)에 인가하는 단계; (b2) 상기 헤드의 현재속도와 상기 언래치 속도를 비교하는 단계; 및 (b3) 상기 헤드의 현재속도가 상기 언래치 속도보다 큰 경우, 상기 헤드 속도를 파킹 영역에서 상기 데이터 영역으로 상기 디스크 반경방향의 헤드 속도를 감소시키는 역방향의 일정 언래치 전류를 상기 보이스코일모터에 인가하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은, 디스크(disk) 상에 데이터(data)를 기록하거나 기록된 데이터를 재생하기 위한 헤드(head); 상기 헤드가 장착되는 엑추에이터(actuator); 상기 엑추에이터를 구동시키는 보이스코일모터(VCM, Voice Coil Motor)에 전류를 인가하는 VCM 구동부; 및 상기 헤드가 상기 디스크의 반경방향으로 파킹(parking) 영역에서 데이터 영역으로 이동하는 언래치 속도를 미리 설정된 기준 속도로 설정하고 상기 언래치 속도에 기초하여 상기 헤드의 언래치(unlatch)를 수행하며, 상기 헤드의 언래치가 실패하는 경우 상기 언래치 속도를 변화시키고 변화된 상기 언래치 속도에 기초하여 상기 헤드의 언래치를 재 수행하도록 상기 VCM 구동부에 제어 신호를 인가하는 콘트롤러(controller)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 콘트롤러는, 상기 헤드의 언래치를 시도한 횟수를 미리 설정된 기준 횟수와 비교하여 상기 기준 횟수 이상인지 여부에 따라 상기 언래치 속도를 각각 다르게 변화시키고 변화된 상기 언래치 속도에 기초하여 상기 헤드의 언래치를 재 수행하는 것이 바람직하다.
상기 콘트롤러는, 상기 헤드의 언래치를 시도한 횟수가 상기 기준 횟수보다 작은 경우에는, 상기 언래치 속도를 감소시킬 수 있다.
이때, 상기 기준 횟수는 4이며, 상기 언래치 속도는, 다음의 수학식; 언래치 속도(target_vel)=VR-UR*VI 여기서, VR은 기준 속도(reference velocity)이며, UR은 언래치 시도 횟수이고, VI는 속도 증감분에 기초하여 계산될 수 있다.
상기 콘트롤러는, 상기 헤드의 언래치를 시도한 횟수가 상기 기준 횟수 이상인 경우에는, 상기 언래치 속도를 증가시킬 수 있다.
이때, 상기 기준 횟수는 4이며, 상기 언래치 속도는, 다음의 수학식; 언래치 속도(target_vel)=VR+(UR-3)*VI 여기서, VR은 기준 속도(reference velocity)이며, UR은 언래치 시도 횟수이고, VI는 속도 증감분에 기초하여 계산될 수 있다.
또한, 상기 콘트롤러는, 상기 헤드의 언래치를 시도한 횟수를 미리 설정된 최대횟수와 비교하여 상기 헤드의 언래치를 시도한 횟수가 상기 최대횟수 이상이면 언래치 실패로 판정하는 것을 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 콘트롤러는, 상기 언래치를 수행 시, 상기 헤드의 상기 파킹 영역에서 상기 데이터 영역으로 상기 디스크 반경방향의 헤드 속도를 증가시키는 정방향의 일정 언래치 전류를 보이스코일모터(VCM, Voice Coil Motor)에 인가하고, 상기 헤드의 현재속도와 상기 언래치 속도를 비교하여, 상기 헤드의 현재속도가 상기 언래치 속도보다 큰 경우, 상기 헤드 속도를 파킹 영역에서 상기 데이터 영역으로 상기 디스크 반경방향의 헤드 속도를 감소시키는 역방향의 일정 언래치 전류를 상기 보이스코일모터에 인가하도록 상기 VCM 구동부에 제어 신호를 인가하는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하드디스크 드라이브의 평면도이고, 도 4는 도 3의 하드디스크 드라이브에 있어서 각 트랙의 데이터 포맷을 도시한 도면이며, 도 5는 도 4에 도시된 서보섹터의 상세한 구성을 도시한 도면이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하드디스크 드라이브(1)는, 데이터를 기록 저장하기 위한 디스크(10)와, 고속으로 회전하는 디스크(10) 상을 부상하여 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 재생하는 헤드(21)와, 헤드(21)의 반대측에 마련되며 VCM코일이 권회되어 있는 보빈(40,bobbin)과, 헤드(21)의 디스크 (10) 외주방향으로의 회동 범위를 제한하는 아웃터 크래쉬 스토퍼(50, outter crash stopper)와, 대부분의 회로 부품들을 PCB(Printed Circuit Board) 상에 장착하여 전술한 부품들을 제어하는 인쇄회로기판조립체(미도시, PCBA, Printed Circuit Board Assembly)와, 이들 구성 부품들이 조립되는 베이스(60, base)를 구비한다.
디스크(10)는 하나 또는 복수개가 서로 소정 간격 이격되어 스핀들 모터(30)에 의해 회전할 수 있도록 설치된다. 일반적으로 디스크(10)의 최내주에는 전원이 오프(off)시 헤드(21)가 안착되는 파킹 영역(Z1, parking zone)이 마련되고, 파킹 영역에 인접한 외주에는 인너가드밴드 영역(Z2, inner-guard zone)이 마련되며, 그 다음 외주에는 사용자 데이터 영역(Z3, user data zone)이 마련된다. 그리고, 최외주에는 아웃터 가드 밴드 영역(Z4, outer-guard zone)이 마련된다.
한편, 하드디스크 드라이브(1)의 각 헤드(21)에 대응되는 디스크(10)의 표면에는 다수의 동심원을 형성하며 데이터가 기록되어지는 트랙(11, track)이 구비된다. 트랙(11)에는 트랙 탐색(track seeking) 및 트랙 추종(track following) 등의 서보 제어를 위한 서보섹터(12, servo sector)와, 사용자의 데이터를 기록하기 위한 데이터섹터(15, data sector)가 교호적으로 위치한다.
서보섹터(12)는 프리앰블(12a, preamble)과, SAM(12b, Servo Address Mark)과, 그레이코드(12c, gray code)와, 버스트 A,B,C,D(12d, burst A,B,C,D)와, PAD(12e)로 구성된다.
프리앰블(12a)은 서보 정보 독출시에 클럭 동기를 제공하는 동시에 서보섹터 의 앞에 갭(gap)을 제공하여 서보섹터임을 표시하는 것으로 서보 동기(servo sync)라고도 칭한다. 그리고, SAM(12b)은 서보의 시작을 알려 뒤에 이어지는 그레이 코드를 읽기 위한 동기를 제공한다. 즉, SAM(12b)은 서보 제어에 관련된 각종 타이밍 펄스를 생성하기 위한 기준점으로 제공된다. 한편, 그레이코드(12c)는 각 트랙에 대한 정보 즉, 트랙 정보를 제공한다. 버스트 A,B,C,D(12d)는 트랙 탐색 및 트랙 추종을 위해 요구되는 위치오차신호(PES, Position Error Signal)를 제공한다. 마지막으로, PAD(12e)는 서보섹터에서 데이터섹터로의 트랜지션 마진(transition margin)을 제공한다.
데이터섹터(15)는 서보섹터(12)의 전후에 위치하며, ID 필드(13, ID field)와 데이터 필드(14, data field)로 구분된다.
ID 필드(13)에는 해당 데이터섹터를 식별하기 위한 헤더(header)정보가 기록된다. 그리고, 데이터 필드(14)에는 사용자가 기록하고자 하는 디지털 데이터가 기록된다.
헤드(21)는 엑추에이터 아암(20)의 끝단에 마련된다. 디스크(10)의 표면에 형성된 자계를 감지하거나 디스크(10)의 표면을 자화시킴으로써 회전하는 디스크(10)로부터 정보를 읽거나 기록한다.
보빈(40)은 보이스코일모터(VCM, Voice Coil Motor,미도시)의 마그네트(미도시) 사이에 위치한다. 보빈(40)은 전류가 인가되는 VCM코일(42)과, 보빈(40)의 끝단에 마련되되 베이스(60)에 결합된 마그네트(46)와 자기적으로 결합되는 철편(44)을 구비한다.
VCM코일(42)은 보빈(40)의 몸체에 코일이 권회되어 있는 부분이다. 따라서, VCM코일(42)에 전류가 인가되면 보빈(40)에 힘이 가해져서 보빈(40)이 회동된다. 따라서, 피봇축 홀더(48)에서 보빈(40)과 반대방향으로 연장된 엑추에이터 아암(20)이 회동되며, 엑추에이터 아암(20) 끝단에 지지된 헤드(21)가 회전하는 디스크(10) 상의 반경방향으로 이동하면서 트랙을 검색하여 액세스한다.
철편(44)은 자력에 의하여 마그네트(46)에 부착되는 것으로서, 보빈(40)의 끝단에 연장되어 마련된다. 헤드(21)가 파킹 영역(Z1)으로 이동하면 베이스(60)로부터 연장된 마그네트(46)의 자력에 끌려 철편(44)이 마그네트(46)에 부착된다. 마그네트(46)는 자성물질이며, 마그네트(46)는 디스크(10) 반경방향 내측으로의 헤드(21) 이동을 제한하므로, 아웃터 크래쉬 스토퍼(50)에 대응되어 인너 크래쉬 스토퍼(inner crash stopper)라 불리기도 한다.
아웃터 크래쉬 스토퍼(50)는 헤드(21)가 디스크(10)의 외부로 이탈하지 못하도록 베이스(60)로부터 연장되는 돌기이다. 헤드(21)가 디스크(10)의 반경방향 외측으로 소정의 한도 이상으로 회동하게 되면 아웃터 크래쉬 스토퍼(50)가 보빈(40)과 맞닿게 되어 결국 헤드(21)의 디스크(10) 외주 방향 이동을 제한하게 된다.
도 6은 도 3의 하드디스크 드라이브의 구성을 보이는 블록도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하드디스크 드라이브(1)는, 보이스코일모터(미도시)에 구동 전류를 공급하는 VCM구동부(87)와, 리드/라이트(R/W) 채널(85) 및 리드 프리앰프 & 라이트 드라이버(80)에 의하여 헤드(21)에 결합된 콘트롤러(90)를 구비하고 있다. 그리고 읽기 전용 메모리(71, ROM, Read Only Memory) 또 는 플레쉬 메모리와 같은 비휘발성 메모리 및 랜덤 액세스 메모리(73, RAM, Random Access Memory)가 콘트롤러(20)에 또한 결합되어 있다. 여기서 메모리(70)는 소프트웨어 루틴을 실행시키기 위하여 콘트롤러(20)에 의하여 사용되어지는 명령어 및 데이터를 포함하고 있다.
콘트롤러(90)는 디지털 신호 프로세서(DSP : Digital Signal Processor), 마이크로프로세서, 마이크로 콘트롤러 등이 될 수 있으며, 소프트웨어(software) 또는 펌 웨어(firmware)로 구현될 수도 있다. 콘트롤러(90)는 디스크(10)로부터 데이터를 리드하거나 또는 디스크(10)에 데이터를 기록하기 위하여 리드/라이트(R/W) 채널(85)로 제어신호를 공급한다.
정보는 전형적으로 R/W 채널(85)로부터 호스트 인터페이스(81)로 전송된다. 호스트 인터페이스(81)는 퍼스널 컴퓨터와 같은 시스템에 인터페이스하기 위한 제어 회로를 포함하고 있다.
R/W 채널(85)은, 재생 모드에서는 헤드(10)로부터 읽혀져 리드 프리앰프 & 라이트 드라이버(80)에서 증폭된 아날로그 신호를 호스트 컴퓨터(미도시)가 판독할 수 있는 디지털 신호로 변조시켜 호스트 인터페이스(81)로 출력하고, 쓰기 모드에서는 호스트 컴퓨터로부터 사용자 데이터를 호스트 인터페이스(81)를 통하여 수신하여 디스크(10)에 기록할 수 있도록 기록 전류로 변환시켜 리드 프리앰프 & 라이트 드라이버(80)로 출력시키도록 신호처리를 실행한다.
콘트롤러(90)는 보이스코일(89)에 구동 전류를 공급하는 VCM구동부(87)에 결합되어, 보이스코일모터(미도시)의 구동 및 헤드(21)의 움직임을 제어하기 위하여 VCM구동부(87)로 제어신호를 공급한다.
이러한 콘트롤러(90)는 헤드(21)가 디스크(10)의 반경방향으로 파킹 영역에서 데이터 영역으로 이동하는 언래치 속도를 미리 설정된 기준 속도로 설정하고 언래치 속도에 기초하여 헤드(21)의 언래치를 수행하며, 헤드(21)의 언래치가 실패하는 경우 언래치 속도를 변화시키고 변화된 언래치 속도에 기초하여 헤드(21)의 언래치를 재 수행하도록 VCM 구동부(87)에 제어신호를 인가한다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 하드디스크 드라이브 및 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법에 대하여 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 전원을 인가하고 언래치가 시작되면, 언래치를 시도 횟수(UR)를 기준 횟수인 4와 비교한다(S10).
비교결과에 따라 만약 언래치를 시도한 횟수가 기준 횟수인 4보다 작은 경우에는 언래치 속도를 수학식 언래치 속도(target_vel)=VR-UR*VI에 기초하여 감소시킨다(S15). 여기서, VR은 기준 속도(reference velocity)이며, UR은 언래치 시도 횟수이고, VI는 속도 증감분이다. 따라서, 언래치를 처음 시도하게 되면 언래치를 시도한 횟수는 0(zero)이고, 계속해서 언래치가 실패하는 경우 최초 4번의 언래치의 수행시에는 언래치 속도를 감소시키게 된다.
이러한 방식으로 언래치 속도가 설정되면, 헤드의 속도를 증가시키는 방향으로 정방향의 언래치 전류(UK)를 인가한다(S20).
정방향의 언래치 전류(UK)를 인가하면, 헤드는 가속된다(A구간). 서보섹터 (12, 도 4 참조)의 SAM(12b, 도 5 참조)이 읽혀지면 헤드 속도(Vel)를 산출하여 헤드 속도(Vel)가 언래치 속도(target_vel)보다 큰가를 비교한다(S25). 헤드 속도(Vel)가 언래치 속도(target_vel)와 같거나 작은 경우, 헤드 속도(Vel)를 증가 시키는 정방향의 언래치 전류를 계속 인가한다(A'구간).
그러나, 헤드 속도(Vel)가 언래치 속도(target_vel)보다 큰 경우, 헤드 속도(Vel)를 감소시키는 역방향의 언래치 전류를 인가한다(S27). 따라서, 헤드 속도(Vel)는 감소하게 된다(B구간).
역방향의 언래치 전류를 인가하여 일정한 시간이 경과하고 C 구간에 이르게 되면 헤드 속도(Vel)가 안정된 값인가를 산출하여 언래치의 성공여부를 판단한다(S30).
헤드 속도(Vel)가 안정되지 못하여 언래치가 실패했다고 판단되면, 언래치를 시도한 횟수를 1회 증가시킨다(S40).
언래치를 시도한 횟수를 미리 설정된 최대횟수인 8과 비교하여 8보다 작은 경우에는 언래치가 계속하여 실패시 언래치가 계속 수행되는데, 최초 4회의 언래치는 언래치 속도(target_vel)를 줄여가며 수행하게 되고(S15), 다음 4회의 언래치는 언래치 속도(target_vel)를 수학식 언래치 속도(target_vel)=VR+(UR-3)*VI에 기초하여 증가시켜가며 수행하게 된다(S17). 이 과정에서 언래치가 성공하면 언래치 동작이 바로 완료됨은 물론이다.
언래치를 시도한 횟수를 미리 설정된 최대횟수인 8과 비교하여 8이상이면 언래치를 실패로 판정하고 언래치 동작은 완료된다(S45).
이상과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법에서는 언래치 시도 시마다 언래치 속도를 변화시킨다. 따라서, 헤드(21)의 이동 속도가 과도하게 커져 헤드(21)와 디스크(10) 사이의 접촉이 발생하여 디스크(10) 표면에 스크래치(scratch)가 발생하거나, 헤드(21)의 이동 속도가 너무 작아 다시 파킹 영역으로 돌아감으로써 발생되는 언래치 실패를 종래보다 현저히 감소시킬 수 있다. 또한, 헤드(21)가 정상적으로 언래치 되었는지 헤드(21)의 이동 속도를 판단하기 위하여 읽어야 하는 특정 디스크(10) 영역의 서보섹터(12)에 부스러기(particle)이나 헤이즈(haze)가 발생한 경우에도 정상적인 언래치가 수행된다.
전술한 실시예에서는, 기준 횟수를 4로 설정하고 언래치를 시도한 횟수가 8 이상이면 언래치를 실패로 판정하였으나, 기준 횟수는 변경될 수 있고, 언래치를 실패로 판정하는 횟수 또한 변경되어 설정될 수 있을 것이다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 디스크 영역에 부스러기(particle)나 헤이즈(haze)가 발생하여 서보섹터를 읽을 수 없는 경우에 계속적으로 언래치 실패가 발생하는 종래의 문제점을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 하드디스크 드라이브 별로 상이한 래치 포스(latch force)로 인하여 헤드의 언래치 속도 가 과도하게 커져 헤드와 디스크 사이의 접촉으로 인한 스크래치(scratch)가 발생하거나 또는 언래치 속도가 너무 작아 헤드가 다시 파킹 영역으로 돌아감으로써 발생되는 언래치 실패를 종래보다 현저히 감소시킬 수 있는 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법을 제공하는 것이다.

Claims (16)

  1. (a) 디스크(disk) 상에 데이터(data)를 기록하거나 재생하기 위한 헤드(head)가 상기 디스크의 반경방향으로 파킹(parking) 영역에서 데이터 영역으로 이동하는 언래치 속도를 미리 설정된 기준 속도로 설정하는 단계;
    (b) 상기 언래치 속도에 기초하여 상기 헤드의 언래치(unlatch)를 수행하는 단계;
    (c) 상기 헤드의 언래치의 성공여부를 판단하는 단계; 및
    (d) 상기 헤드의 언래치가 실패하는 경우 상기 언래치 속도를 변화시키고 변화된 상기 언래치 속도에 기초하여 상기 헤드의 언래치를 재 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    (d1) 상기 헤드의 언래치를 시도한 횟수를 미리 설정된 기준 횟수와 비교하는 단계;
    (d2) 상기 헤드의 언래치를 시도한 횟수를 상기 기준 횟수와 비교하여 상기 기준 횟수 이상인지 여부에 따라 상기 언래치 속도를 각각 다르게 변화시키는 단계; 및
    (d3) 변화된 상기 언래치 속도에 기초하여 상기 헤드의 언래치를 재 수행하 는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 (d2) 단계는, 상기 (d1) 단계에서 비교한 횟수가 상기 기준 횟수보다 작은 경우에는, 상기 언래치 속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기준 횟수는 4이며,
    상기 언래치 속도는,
    다음의 수학식;
    언래치 속도(target_vel)=VR-UR*VI
    여기서, VR은 기준 속도(reference velocity)이며, UR은 언래치 시도 횟수이고, VI는 속도 증감분
    에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 (d2) 단계는, 상기 (d1) 단계에서 비교한 횟수가 상기 기준 횟수 이상 인 경우에는, 상기 언래치 속도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기준 횟수는 4이며,
    상기 언래치 속도는,
    다음의 수학식;
    언래치 속도(target_vel)=VR+(UR-3)*VI
    여기서, VR은 기준 속도(reference velocity)이며, UR은 언래치 시도 횟수이고, VI는 속도 증감분
    에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법
  7. 제2항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    (d0) 상기 헤드의 언래치가 실패하는 경우 상기 헤드의 언래치를 시도한 횟수를 미리 설정된 최대횟수와 비교하여 상기 헤드의 언래치를 시도한 횟수가 상기 최대횟수 이상이면 언래치 실패로 판정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b1) 상기 헤드의 상기 파킹 영역에서 상기 데이터 영역으로 상기 디스크 반경방향의 헤드 속도를 증가시키는 정방향의 일정 언래치 전류를 보이스코일모터(VCM, Voice Coil Motor)에 인가하는 단계;
    (b2) 상기 헤드의 현재속도와 상기 언래치 속도를 비교하는 단계; 및
    (b3) 상기 헤드의 현재속도가 상기 언래치 속도보다 큰 경우, 상기 헤드 속도를 파킹 영역에서 상기 데이터 영역으로 상기 디스크 반경방향의 헤드 속도를 감소시키는 역방향의 일정 언래치 전류를 상기 보이스코일모터에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 언래치 제어방법.
  9. 디스크(disk) 상에 데이터(data)를 기록하거나 기록된 데이터를 재생하기 위한 헤드(head);
    상기 헤드가 장착되는 엑추에이터(actuator);
    상기 엑추에이터를 구동시키는 보이스코일모터(VCM, Voice Coil Motor)에 전류를 인가하는 VCM 구동부; 및
    상기 헤드가 상기 디스크의 반경방향으로 파킹(parking) 영역에서 데이터 영역으로 이동하는 언래치 속도를 미리 설정된 기준 속도로 설정하고 상기 언래치 속도에 기초하여 상기 헤드의 언래치(unlatch)를 수행하며, 상기 헤드의 언래치가 실패하는 경우 상기 언래치 속도를 변화시키고 변화된 상기 언래치 속도에 기초하여 상기 헤드의 언래치를 재 수행하도록 상기 VCM 구동부에 제어 신호를 인가하는 콘트롤러(controller)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 콘트롤러는, 상기 헤드의 언래치를 시도한 횟수를 미리 설정된 기준 횟수와 비교하여 상기 기준 횟수 이상인지 여부에 따라 상기 언래치 속도를 각각 다르게 변화시키고 변화된 상기 언래치 속도에 기초하여 상기 헤드의 언래치를 재 수행하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 콘트롤러는, 상기 헤드의 언래치를 시도한 횟수가 상기 기준 횟수보다 작은 경우에는, 상기 언래치 속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기준 횟수는 4이며, 상기 언래치 속도는,
    다음의 수학식;
    언래치 속도(target_vel)=VR-UR*VI
    여기서, VR은 기준 속도(reference velocity)이며, UR은 언래치 시도 횟수이고, VI는 속도 증감분
    에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 콘트롤러는, 상기 헤드의 언래치를 시도한 횟수가 상기 기준 횟수 이상인 경우에는, 상기 언래치 속도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 기준 횟수는 4이며, 상기 언래치 속도는,
    다음의 수학식;
    언래치 속도(target_vel)=VR+(UR-3)*VI
    여기서, VR은 기준 속도(reference velocity)이며, UR은 언래치 시도 횟수이고, VI는 속도 증감분
    에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 콘트롤러는, 상기 헤드의 언래치를 시도한 횟수를 미리 설정된 최대횟수와 비교하여 상기 헤드의 언래치를 시도한 횟수가 상기 최대횟수 이상이면 언래치 실패로 판정하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 콘트롤러는, 상기 언래치를 수행 시, 상기 헤드의 상기 파킹 영역에서 상기 데이터 영역으로 상기 디스크 반경방향의 헤드 속도를 증가시키는 정방향의 일정 언래치 전류를 보이스코일모터(VCM, Voice Coil Motor)에 인가하고, 상기 헤드의 현재속도와 상기 언래치 속도를 비교하여, 상기 헤드의 현재속도가 상기 언래치 속도보다 큰 경우, 상기 헤드 속도를 파킹 영역에서 상기 데이터 영역으로 상기 디스크 반경방향의 헤드 속도를 감소시키는 역방향의 일정 언래치 전류를 상기 보이스코일모터에 인가하도록 상기 VCM 구동부에 제어 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
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