KR20100041147A - 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법 - Google Patents

하드 디스크 드라이브의 언래치 방법 Download PDF

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KR20100041147A
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삼성전자주식회사
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Abstract

하드 디스크 드라이브의 언래치 방법이 개시된다. 본 발명의 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법은, 파킹 영역에 위치한 헤드를 데이터 영역으로 이동시키기 위한 전류 방향과 반대되는 역방향의 푸시백 전류를 보이스 코일 모터에 인가하는 단계; 보이스 코일 모터에 정방향의 가속 전류를 인가하는 단계; 및 가속 전류 인가 단계 후에, 보이스 코일 모터에 역방향의 감속 전류를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 사용 환경의 온도 조건과 무관하게 언래치 동작을 안정적으로 수행하는 것이 가능하여 언래치 동작의 신뢰성 및 하드 디스크 드라이브의 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
하드 디스크 드라이브, 래치, 언래치, 마그네트, 파킹

Description

하드 디스크 드라이브의 언래치 방법{METHOD FOR UNLATCHING OF HARD DISK DRIVE}
본 발명은, 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법에 관한 것이다.
하드 디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive)는 데이터 정보를 포함한 디지털 전자 펄스를 영구적인 자기장으로 바꾸어 디스크에 기록하거나 디스크에 기록된 데이터를 재생할 수 있는 데이터 저장 장치이다. 이와 같은 하드 디스크 드라이브는 대량의 데이터를 고속으로 기록 및 재생할 수 있는 장점으로 인하여, 컴퓨터 시스템의 대표적인 보조 기억 장치로 활용되고 있다.
통상적인 하드 디스크 드라이브는, 데이터를 기록 저장하는 디스크(Disk)와, 디스크를 지지하여 회전시키는 스핀들 모터(Spindle Motor)와, 디스크 상에 데이터를 기록하거나 디스크(10) 상의 데이터를 판독하는 헤드(Head)와, 헤드가 디스크 상의 데이터를 액세스(access)할 수 있도록 헤드를 이동시키는 액추에이터와, 이들 구성 부품들이 조립되는 베이스(base)를 구비한다. 이때, 액추에이터는, 베이스 상에서 회동 가능하게 결합되는 액추에이터 아암(actuator arm)과, 헤드의 반대 측에 마련되어 액추에이터 아암에 구동력을 제공하는 보이스 코일 모터(VCM:Voice Coil Motor)를 구비한다.
한편, 하드 디스크 드라이브의 헤드는, 전원이 오프(OFF)되어 디스크의 회전 동작이 정지되었을 때 디스크의 데이터 영역에 접촉되어 데이터 영역을 손상시키지 않도록, 디스크의 안쪽에 위치한 파킹 영역(parking zone)에 머무르게 된다. 이때, 헤드를 파킹 영역에 고정 유지시키는 방식으로 마그네트 래치 시스템(magnet latch system)이 대표적이다.
마그네트 래치 시스템은, 자력을 이용하여 헤드를 파킹 영역에 고정 유지시키기 위한 래치 포스(latch force)를 제공하는 방식인데, 일반적으로 액추에이터의 일단에 마련된 철편과 베이스(base)에 마련된 마그네트 사이의 자력에 의해 헤드가 파킹 영역에 고정 유지된다.
한편, 마그네트 래치 시스템에서, 기록 및 재생을 위한 동작 명령이 입력되면, 기록 및 재생 동작을 준비하기 위하여 스핀들 모터가 목표 속도에 도달할 때까지 헤드는 파킹 영역에 자력에 의하여 래치된 상태로 부상한 후, 스핀들 모터가 목표 속도에 도달하게 되면 래치 포스를 초과하는 토크를 발생시키는 전류를 보이스 코일 모터에 인가하여 파킹 영역에 위치한 헤드을 데이터 영역으로 이동시키는 언래치 동작을 수행한다.
도 1은 통상적인 마그네트 래치 방식의 하드 디스크 드라이브에서 보이스 코일 모터에 인가되는 언래치 전류 파형의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하여 통상적인 마그네트 래치 방식의 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법의 일 예 를 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 통상적인 마그네트 래치 방식의 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법은, 헤드가 파킹 영역에 래치된 상태에서 보이스 코일 모터에 가속 전류를 인가하는 가속 단계(도 1의 A 구간)와, 가속 단계 이후에 보이스 코일 모터에 감속 전류를 인가하는 감속 단계(도 2의 B 구간)를 포함하여 파킹 영역에 위치한 헤드를 데이터 영역으로 이동시킨다. 이때, 가속 전류와 감속 전류를 포함한 언래치 전류는 VCM 구동부(VCM driver)에 의해 보이스 코일 모터에 인가되며, VCM 구동부는 하드 디스크 드라이브에 내장된 컨트롤러(controller)에 의해 제어된다. 한편, 가속 전류는 자력에 의한 래치 포스를 극복하는 토크(torque)를 발생시킬 수 있는 크기로 보이스 코일 모터에 인가된다.
일반적으로, 마그네트 래치 방식의 하드 디스크 드라이브에서 래치 포스는 하드 디스크 드라이브의 기구적인 공차에 따라 다른 값을 가지며, 사용 환경의 온도 조건에 따라 달라진다. 이때, 래치 포스는 온도가 감소함에 따라 증가하는 경향을 갖는데, 이는 래치 포스의 크기를 결정하는 자력이 온도가 감소함에 따라 증가하기 때문이다.
위와 같은 사용 환경의 온도 조건에 따른 래치 포스의 변화로 인해, 전술한 언래치 방법이 적용되는 하드 디스크 드라이브는, 저온 환경에서 보이스 코일 모터에 VCM 구동부에서 출력할 수 있는 최대 전류를 언래치 전류로 인가하여도 언래치 동작이 정상적으로 수행되지 못하는 경우가 발생하여 언래치 동작의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
또한, 전술한 언래치 방법이 적용되는 하드 디스크 드라이브는, 고온 환경에서 래치 포스가 약간 감소하지만, VCM 코일의 저항이 증가하여 같은 크기의 전류에 대한 보이스 코일 모터의 토크(torque)가 감소하기 때문에, 저온 환경에서와 마찬가지로 보이스 코일 모터에 최대 전류를 언래치 전류로 인가하여도 언래치 동작이 정상적으로 수행되지 못하는 경우가 발생하게 된다.
한편, 마그네트 래치 방식의 하드 디스크 드라이브에서 래치 포스는 하드 디스크 드라이브의 기구적인 공차에 따라 달라지게 때문에, 제품 출하 전에 테스트 과정을 거쳐 기준값 이상의 래치 포스를 갖는 하드 디스크 드라이브를 불량 처리하는 스크린 작업을 수행하고 있는데, 이때 전술한 바와 같은 저온 환경 또는 고온 환경에서의 언래치 동작의 실패 발생을 감안하여 기준값을 낮게 설정하게 되면, 불량으로 처리되는 하드 디스크 드라이브가 많아져 생산 수율이 떨어지는 문제점이 있다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 VCM 구동부에서 출력할 수 있는 최대 전류를 상향 설계하는 방안을 생각해볼 수 있지만, 이러한 최대 전류의 상향 설계는 VCM 컨트롤 성능을 떨어뜨리는 문제점이 있으며, 또한 하드 디스크 드라이브의 하드웨어 변경에 따른 시간적 및 물리적 손실을 초래하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 사용 환경의 온도 조건과 무관하게 언래치 동작을 안정적으로 수행하는 것이 가능하여 언래치 동작의 신뢰성 및 하드 디스크 드라이브의 생 산 수율을 향상시킬 수 있는 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 파킹 영역에 위치한 헤드를 데이터 영역으로 이동시키기 위한 전류 방향과 반대되는 역방향의 푸시백 전류를 보이스 코일 모터에 인가하는 단계; 상기 보이스 코일 모터에 정방향의 가속 전류를 인가하는 단계; 및 상기 가속 전류 인가 단계 후에, 상기 보이스 코일 모터에 역방향의 감속 전류를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 푸시백 전류의 파형은 구형파일 수 있다.
상기 푸시백 전류의 파형은 선형 증가 구간을 포함할 수 있으며, 상기 선형 구간은 상기 푸시백 전류의 인가 시작점부터 시작될 수 있다.
상기 푸시백 전류의 파형은 비선형 증가 구간을 포함할 수 있으며, 상기 푸시백 전류는 정현파의 일부 구간에 해당하는 파형을 가질 수 있고, 상기 일부 구간에 해당하는 파형은 상기 푸시백 전류의 인가 시작점과 인가 종료점에서 '0'의 접선 기울기를 가질 수 있다.
상기 푸시백 전류 인가 단계는, 동일한 언래치 동작 명령에 대하여 언래치 동작을 재시도하는 경우에 한하여 수행될 수 있다.
상기 푸시백 전류 인가 단계 전에, 상기 하드 디스크 드라이브의 온도를 측정하고 상기 측정된 온도를 미리 설정된 상한임계온도 및 하한임계온도와 비교하는 단계를 더 포함하며, 상기 푸시백 전류 인가 단계는, 상기 측정된 온도가 상기 상한임계온도 이상이거나 하한임계온도 이하인 경우에 한하여 수행될 수 있다.
상기 감속 전류 인가 단계 전에, 상기 보이스 코일 모터에 '0' 전류를 인가하여 상기 헤드를 등속으로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은, 하드 디스크 드라이브의 언래치 동작에서 가속 전류를 인가하기 전에 가속 전류와 반대 방향을 갖는 푸시백 전류를 인가함으로써, 사용 환경의 온도 조건과 무관하게 언래치 동작을 안정적으로 수행하는 것이 가능하여 언래치 동작의 신뢰성 및 하드 디스크 드라이브의 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 언래치 방법이 적용되는 하드 디스크 드라이브의 사시도이고, 도 3은 도 2의 보이스 코일 모터 부분의 확대 사시도이며, 도 4는 도 2의 하드 디스크 드라이브의 구동 회로를 개략적으로 나타낸 블록도이 다.
도 2을 참조하면, 하드 디스크 드라이브는, 데이터를 기록 저장하는 디스크(10, Disk)와, 디스크(10)를 지지하여 회전시키는 스핀들 모터(20, Spindle Motor)와, 디스크(10) 상에 데이터를 기록하거나 디스크(10) 상의 데이터를 판독하는 헤드(31)와, 헤드(31)가 디스크(10) 상의 데이터를 액세스(access)할 수 있도록 피봇축(32)을 축심으로 디스크(10) 상을 선회하는 액추에이터 아암(30)과, 헤드(31)의 반대 측에 마련되어 액추에이터 아암(30)에 구동력을 제공하는 보이스 코일 모터(40, VCM:Voice Coil Motor)와, 이들 구성 부품들이 조립되는 베이스(50, base)와, 베이스(50)의 하부에 결합되며 대부분의 회로 부품들을 PCB(Printed Circuit Board) 상에 장착하여 각종 부품들을 제어하는 인쇄회로기판조립체(60, PCBA, Printed Circuit Board Assembly)를 구비한다.
디스크(10)는, 한 개 또는 복수 개가 서로 이격되어 스핀들 모터(20)에 의해 회전 가능하도록 설치된다. 일반적으로 디스크(10)의 최내주에는 헤드(31)가 래치되는 파킹 영역(parking zone)이 마련되고, 파킹 영역의 외주에는 헤드(31)에 의해 기록 및 판독 동작이 수행되는 데이터 영역(data zone)이 마련된다.
도 3을 참조하면, 보이스 코일 모터(40)의 상/하부 마그네트(미도시) 사이에는 VCM 코일(42)이 권회되어 있는 보빈(41, bobbin)이 마련된다. 이러한 보빈(41)은 액추에이터 아암(30)에 연결되며, 액추에이터 아암(30)의 반대 측에는 래치 고무(43, latch rubber)가 끼워지는 돌출부(41a)가 마련된다. 또한, 래치 고무(43)의 끝단에는 헤드(31)가 파킹 영역에 위치한 상태에서 보이스 코일 모터(40)의 자화된 래치부(45)와 자기적으로 결합되는 철편(44)이 마련된다. 이에 따라, 헤드(31)가 파킹 영역으로 이동하면, 철편(44)은 자화된 래치부(45)에 부착되어 디스크(10)의 반경 방향으로 헤드(31)의 이동을 제한한다. 즉, 헤드(31)를 파킹 영역에 고정 유지시키기 위한 래치 포스는 철편(44)과 래치부(45) 사이의 자력에 의해 발생한다.
한편, 본 실시예에서는 래치 동작 및 언래치 동작에서 발생하는 소음을 감소시키기 위해 철편(44)이 래치 고무(43)의 끝단에 결합되지만, 보빈(41)의 돌출부(41a)에 철편(44)을 직접 결합시켜 래치 고무(43)를 생략할 수도 있을 것이다.
도 4를 참조하면, 하드 디스크 드라이브는, 디스크(10) 상에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 재생하기 위한 헤드(31)와, 헤드(31)에 의해 데이터가 기록되는 디스크(10)와, 스핀들 모터(20)를 구동하여 디스크(10)의 회전을 제어하기 위하여 스핀들 모터(20)에 구동 전류를 공급하는 SPM 구동부(65, SPM Driver)와, 헤드(31)의 움직임을 제어하기 위하여 보이스 코일 모터(40)에 구동 전류를 공급하는 VCM 구동부(55, VCM Driver)와, 리드/라이트 채널(72, R/W Channel) 및 프리엠프(71, Pre-AMP)에 의하여 헤드(31)에 연결된 컨트롤러(70, controller)와, 소프트웨어 루틴(software routine)을 실행시키기 위하여 컨트롤러(70)에 의하여 사용되어지는 명령어 및 데이터가 저장되는 메모리(74, Memory)를 구비한다.
정보는 전형적으로 리드/라이트 채널(72)로부터 호스트 인터페이스(73)로 전송된다. 호스트 인터페이스(73)는 퍼스널 컴퓨터와 같은 시스템에 인터페이스하기 위한 제어 회로를 포함하고 있다.
리드/라이트 채널(72)은, 재생 모드에서 헤드(31)로부터 읽혀져 프리엠 프(71)에서 증폭된 아날로그 신호를 호스트 컴퓨터(미도시)가 판독할 수 있는 디지털 신호로 변조시켜 호스트 인터페이스(73)로 출력한다. 또한, 기록 모드에서 호스트 인터페이스(73)를 통하여 수신된 사용자 데이터를 변환하여 기록 신호(write signal)를 프리앰프(71)로 출력하면, 프리앰프(71)는 기록 신호(write signal)를 기록 전류(write current)로 변환하여 헤드(31)를 통하여 출력되도록 한다.
컨트롤러(70)는 디지털 신호 프로세서(DSP : Digital Signal Processor), 마이크로 프로세서(Micro Processor), 마이크로 컨트롤러(Micro Controller) 등이 될 수 있으며, 소프트웨어(software) 또는 펌 웨어(firmware)로 구현될 수도 있다. 컨트롤러(70)는 디스크(10)로부터 데이터를 판독하거나 또는 디스크(10)에 데이터를 기록하기 위하여 리드/라이트 채널(72)로 제어신호를 공급한다.
한편, 컨트롤러(70)는 보이스 코일 모터(40)에 구동 전류를 공급하는 VCM 구동부(55)에 연결되어 헤드(31)의 움직임을 제어하기 위하여 VCM 구동부(55)로 제어신호를 공급한다. VCM 구동부(55)가 보이스 코일 모터(40)에 공급하는 구동 전류에는 파킹 영역에 위치한 헤드(31)를 데이터 영역으로 이동시키는 언래치 동작을 위한 소정의 파형을 갖는 구동 전류가 포함되며, 이때 컨트롤러(70)는 언래치 동작을 수행하도록 VCM 구동부(55)에 제어신호를 공급한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법의 흐름도이고, 도 6은 도 5의 언래치 방법에서 보이스 코일 모터에 인가되는 언래치 전류 파형의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법을 상세히 설명한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법은, 파킹 영역에 위치한 헤드(31)를 데이터 영역으로 이동시키는 언래치 동작을 수행하는 것으로, 보이스 코일 모터(40)에 역방향의 푸시백(Push-Back) 전류를 제1 설정시간(t1) 동안 인가하는 단계(S110)와, 보이스 코일 모터(40)에 정방향의 가속 전류를 제2 설정시간(t2) 동안 인가하는 단계(S120)와, 보이스 코일 모터(40)에 '0' 전류를 제3 설정시간(t3) 동안 인가하는 단계(S130)와, 보이스 코일 모터(40)에 역방향의 감속 전류를 인가하는 단계(S140)를 포함한다.
먼저, 보이스 코일 모터(40)에 역방향의 푸시백 전류를 제1 설정시간(t1) 동안 인가하는 단계가 수행된다(S110, 도 6의 'A' 구간). 본 실시예에서 푸시백 전류의 파형은 구형파(square wave)이며, 제1 설정시간(t1)은 3msec 이다.
이때, 보이스 코일 모터(40)에 인가되는 구동 전류에 있어서, 「역방향」은 헤드(31)를 디스크(10)의 반경 내측으로 이동시키는 전류 방향을 의미하는 것으로서 도 6에서 (+) 전류로 표시되며, 「정방향」은 헤드(31)를 디스크(10)의 반경 외측으로 이동시키는 전류 방향을 의미하는 것으로서 도 6에서 (-) 전류로 표시된다. 따라서 역방향의 푸시백 전류는 파킹 영역에 위치한 헤드(31)를 데이터 영역으로 이동시키기 위한 전류 방향(헤드(31)를 디스크(10)의 반경 외측으로 이동시키기 위한 전류 방향)과 반대되는 방향을 갖는다. 즉, 역방향의 푸시백 전류는 이후 인가되는 가속 전류와 반대되는 방향으로 보이스 코일 모터(40)에 인가된다.
한편, 가속 전류를 인가하기에 앞서 가속 전류와 반대 방향을 갖는 푸시백 전류를 인가하는 이유에 대해서는 후술하기로 한다.
다음으로, 보이스 코일 모터(40)에 정방향의 가속 전류를 제2 설정시간(t2) 동안 인가하는 단계가 수행된다(S120, 도 6의 'B' 구간). 본 실시예에서 가속 전류의 파형은 구형파이며, 제2 설정시간(t2)은 2.5msec 이다.
보이스 코일 모터(40)에 정방향의 가속 전류가 인가되면, 보이스 코일 모터(40)는 자력에 의한 래치 포스를 극복하기 위한 토크를 발생시키고, 이러한 토크는 철편(44)을 래치부(45)로부터 분리시키고 보빈(41)을 도 3의 화살표 방향으로 회동시킨다. 이에 따라, 피봇축(32)을 기준으로 보빈(41)과 반대 방향으로 연장된 액추에이터 아암(30)이 회동되며, 액추에이터 아암(30)에 의해 지지되는 헤드(31)가 파킹 영역에서 데이터 영역을 향하여 가속 이동하게 된다.
이때, 액추에이터 아암(30)을 회동시키는데 기여하는 전체 토크는, 가속 전류 인가에 의한 보이스 코일 모터(40) 자체의 토크와, 이전 단계(S110)에서 가속 전류와 반대 방향을 갖는 푸시백 전류를 인가함으로써 얻어지는 추가적인 토크의 합으로 나타낼 수 있다. 가속 전류를 인가하기에 앞서 푸시백 전류를 인가함으로써 보이스 코일 모터(40) 자체의 토크 이외에 추가적인 토크가 얻어지는 원리를 설명하면 다음과 같다.
도 1에 예시된 바와 같은 통상적인 언래치 방법에서 처럼 정지된 상태에서 가속 전류를 보이스 코일 모터(40)에 인가하여 언래치 동작을 수행하게 되면, 래치 포스를 극복하기 위한 토크는 전기적인 특성에 의해 제한된 보이스 코일 모터(40)의 출력 토크로 제한된다.
그러나, 본 실시예에서 처럼 가속 전류를 인가하기에 앞서 가속 전류와 반대 방향을 갖는 푸시백 전류를 인가하면, 래치 고무(43)의 수축 및 이완 작용에서 발생하는 작용 반작용의 효과를 얻을 수 있기 때문에, 언래치 동작 수행시 전기적인 특성에 의해 제한된 보이스 코일 모터(40)의 출력 토크 이상의 토크가 발생하게 되는 것이다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법은, 사용 환경의 온도 조건과 무관하게 언래치 동작을 안정적으로 수행할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법은, 저온 환경 또는 고온 환경에서 보이스 코일 모터(40)에 최대 전류를 인가하여도 정상적인 언래치 동작이 수행되는 못하는 문제점을 해결할 수 있으므로, 언래치 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 작용 반작용의 원리에 의해 얻어지는 추가적인 토크는 래치 고무(43)의 수축 및 이완 작용에 한정되지 아니하며 철편(44)이 보빈(41)의 돌출부(41a)에 직접 결합되어 래치 고무(43)가 생략된 구성에서도 얻을 수 있다. 다만, 추가적인 토크를 충분히 확보하기 위해서는 래치 고무(43)를 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 보이스 코일 모터(40)에 '0' 전류를 제3 설정시간(t3) 동안 인가하여 헤드(31)를 등속으로 이동시키는 단계가 수행된다(S130, 도 6의 'C' 구간). 본 실시예에서 제3 설정시간(t3)은 4msec 이다.
다만, 본 발명은 가속 전류 인가 단계(S120) 이후에 곧바로 감속 전류 인가 단계(S140)가 수행되도록 구성될 수도 있지만, 이러한 경우 가속 전류 인가 시간이 길어지기 때문에 헤드(31)의 이동을 제어하기 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 본 실시예와 같이 가속 전류 인가 단계(S120)와 감속 전류 인가 단계(S140) 사이에 '0' 전류 인가 단계(S130)를 추가하여 가속 전류 인가 시간을 짧게 함으로써, 헤드(31)의 이동에 대한 제어를 용이하게 하는 것이 바람직하다.
한편, '0' 전류 인가 시간인 제3 설정시간(t3)은 푸시백 전류 인가 단계(S110)를 적용하지 않고 언래치 동작을 수행할 때보다 짧게 설정되는 것이 바람직한데, 이는 푸시백 전류 인가 단계(S110)의 적용시 추가적인 토크의 발생으로 인해 언래치 동작 완료 후 헤드(31)가 요구되는 데이터 영역의 위치보다 바깥쪽으로 위치하기 때문이다.
다음으로, 보이스 코일 모터(40)에 역방향의 감속 전류를 인가하는 단계가 수행된다(S140, 도 6의 'D' 구간).
보이스 코일 모터(40)에 역방향의 감속 전류가 인가되면, 보이스 코일 모터(40)는 도 3의 화살표와 반대되는 방향으로의 토크를 발생시키고, 이러한 토크에 의해 액추에이터 아암(30)에 의해 지지되는 헤드(31)는 그 이동 속도는 점차 줄어들어 요구되는 데이터 영역 위치에서 정지하게 됨으로써, 본 실시예에 따른 언래치 동작이 완료된다.
이때, 감속 전류 인가 단계(S140)의 개시 시점은 2가지 방식으로 결정될 수 있는데, 첫 번째는 헤드(31)의 이동 속도가 미리 설정된 속도에 도달하면 감속 전류를 인가하기 시작하는 방식이고, 두 번째는 설정 시간에 도달하면 감속 전류를 인가하기 시작하는 방식이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법은, 가속 전류를 인가하기에 앞서 가속 전류와 반대 방향을 갖는 푸시백 전류를 인가함으로써, 언래치 동작 수행시 전기적인 특성에 의해 제한된 보이스 코일 모터(40)의 출력 토크 이상의 토크를 발생시켜 사용 환경의 온도 조건과 무관하게 언래치 동작을 안정적으로 수행할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법은, 하드 디스크 드라이브에 기구적인 설계 변경을 가하지 않고서도, 저온 환경 또는 고온 환경에서 보이스 코일 모터(40)에 최대 전류를 인가하여도 정상적인 언래치 동작이 수행되는 못하는 문제점을 해결할 수 있으므로, 언래치 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법은, 제품 출하 전에 기준값 이상의 래치 포스를 갖는 하드 디스크 드라이브를 불량 처리하는 스크린 작업에서 저온 환경 또는 고온 환경에서의 언래치 동작의 실패 발생을 감안하여 기준값을 낮게 설정할 필요가 없으므로, 불량으로 처리되는 하드 디스크 드라이브가 적어져 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
한편, 언래치 동작 수행시 전기적인 특성에 의해 제한된 보이스 코일 모터(40)의 출력 토크 이상의 토크를 발생시키기 위하여, 가속 전류 인가 단계(S120) 이전에 푸시백 전류 인가 단계(S110)를 수행하는 것은, 래치 고무(43)의 수축 및 이완작용의 반복을 초래하므로, 래치 고무(43)와 철편(44)에서 기구적인 소음을 발생시키고 래치 고무(43)의 수명을 감소시킬 가능성이 있다.
따라서, 푸시백 전류 인가 단계(S110)를 포함한 본 실시예에 따른 하드 디스 크 드라이브의 언래치 방법은, 푸시백 전류 인가 단계(110)가 생략된 통상적인 언래치 방법으로 보이스 코일 모터(40)에 최대 전류까지 인가하여도 정상적인 언래치 동작이 실패된 경우에 한하여 수행되는 것이 바람직하다. 즉, 푸시백 전류 인가 단계(S110)는, 동일한 언래치 동작 명령에 대하여 언래치 동작을 재시도하는 경우에 한하여 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 래치 고무(43)와 철편(44)에서 발생하는 기구적인 소음과 래치 고무(43)의 수명 단축을 최소화하는 측면에서, 푸시백 전류 인가 단계(S110)의 개시 조건으로 상한임계온도 및 하한임계온도를 미리 설정해두고 하드 디스크 드라이브에 마련된 서미스터(Thermistor)에 의해 측정된 온도를 상한임계온도 및 하한임계온도와 비교하여, 측정된 온도가 상한임계온도 이상이거나 하한임계온도 이하인 경우에 한하여 푸시백 전류 인가 단계(S110)를 수행하는 것이 바람직하다.
도 7은 도 5의 언래치 방법에서 보이스 코일 모터에 인가되는 언래치 전류 파형의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7에 도시된 언래치 전류 파형에서 푸시백 전류 인가 구간(A)의 파형은 푸시백 전류의 인가 시작점부터 시작되는 선형 증가 구간을 포함한다는 점에서 도 6에 도시된 언래치 전류 파형과 차이가 있다.
이와 같이, 푸시백 전류의 파형을 선형적으로 증가하도록 구성하는 것은, 푸시백 전류를 이용하여 언래치 동작 수행시 래치 고무(43)와 철편(44)에서 발생하는 기구적인 소음과 래치 고무(43)의 수명 단축을 최소화하기 위함이다.
아울러, 푸시백 전류의 파형을 선형적으로 증가하도록 구성함으로써, 구형파 의 푸시백 전류에 비해 헤드(31)의 이동 속도를 점진적으로 증가시킬 수 있기 때문에, 언래치 동작 수행시 급작스런 헤드(31)의 이동으로 인해 발생할 수 있는 헤드(31)와 디스크(10) 사이의 스크래치 현상을 방지할 수 있다.
도 8은 도 5의 언래치 방법에서 보이스 코일 모터에 인가되는 언래치 전류 파형의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이고, 도 9은 도 5의 언래치 방법에서 보이스 코일 모터에 인가되는 언래치 전류 파형의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9 각각에 도시된 언래치 전류 파형에서 푸시백 전류 인가 구간(A)의 파형은 비선형 증가 구간을 포함한다. 보다 구체적으로, 도 8에 도시된 푸시백 전류와 도 9에 도시된 푸시백 전류 모두는 정현파의 일부 구간에 해당하는 파형을 갖는다. 다만, 비선형 증가 구간은 정현파의 일부 구간에 해당하는 파형에 한정되지 아니하며 다양한 형태의 곡률 파형으로 구현될 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 푸시백 전류의 파형을 비선형적으로 증가하도록 구성하는 것은, 도 7에 도시된 선형 증가 구간을 포함하는 푸시백 전류와 마찬가지로, 푸시백 전류를 이용하여 언래치 동작 수행시 래치 고무(43)와 철편(44)에서 발생하는 기구적인 소음과 래치 고무(43)의 수명 단축을 최소화하고, 언래치 동작 수행시 급작스런 헤드(31)의 이동으로 인해 발생할 수 있는 헤드(31)와 디스크(10) 사이의 스크래치 현상을 방지하기 위함이다.
특히, 도 9에 도시된 언래치 전류 파형에서 푸시백 전류 인가 구간(A)의 파형은, 푸시백 전류의 인가 시작점과 인가 종료점에서 '0'의 접선 기울기를 가지므 로, 위에서 언급한 푸시백 전류의 파형을 선형 또는 비선형적으로 증가하도록 구성함으로써 얻을 수 있는 효과를 더욱 증진시킬 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예들에 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.
도 1은 통상적인 마그네트 래치 방식의 하드 디스크 드라이브에서 보이스 코일 모터에 인가되는 언래치 전류 파형의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 언래치 방법이 적용되는 하드 디스크 드라이브의 사시도이다.
도 3은 도 2의 보이스 코일 모터 부분의 확대 사시도이다.
도 4는 도 2의 하드 디스크 드라이브의 구동 회로를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법의 흐름도이다.
도 6은 도 5의 언래치 방법에서 보이스 코일 모터에 인가되는 언래치 전류 파형의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 5의 언래치 방법에서 보이스 코일 모터에 인가되는 언래치 전류 파형의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 5의 언래치 방법에서 보이스 코일 모터에 인가되는 언래치 전류 파형의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9은 도 5의 언래치 방법에서 보이스 코일 모터에 인가되는 언래치 전류 파형의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 디스크 20 : 스핀들 모터
30 : 액추에이터 아암 40 : 보이스 코일 모터
41 : 보빈 41a : 돌출부
42 : VCM 코일 43 : 래치 고무
44 : 철편 45 : 래치부

Claims (10)

  1. 파킹 영역에 위치한 헤드를 데이터 영역으로 이동시키기 위한 전류 방향과 반대되는 역방향의 푸시백 전류를 보이스 코일 모터에 인가하는 단계;
    상기 보이스 코일 모터에 정방향의 가속 전류를 인가하는 단계; 및
    상기 가속 전류 인가 단계 후에, 상기 보이스 코일 모터에 역방향의 감속 전류를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 푸시백 전류의 파형은 구형파인 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 푸시백 전류의 파형은 선형 증가 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 선형 구간은 상기 푸시백 전류의 인가 시작점부터 시작되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 푸시백 전류의 파형은 비선형 증가 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 푸시백 전류는 정현파의 일부 구간에 해당하는 파형을 갖는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 일부 구간에 해당하는 파형은 상기 푸시백 전류의 인가 시작점과 인가 종료점에서 '0'의 접선 기울기를 갖는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 푸시백 전류 인가 단계는,
    동일한 언래치 동작 명령에 대하여 언래치 동작을 재시도하는 경우에 한하여 수행되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 푸시백 전류 인가 단계 전에, 상기 하드 디스크 드라이브의 온도를 측정하고 상기 측정된 온도를 미리 설정된 상한임계온도 및 하한임계온도와 비교하는 단계를 더 포함하며,
    상기 푸시백 전류 인가 단계는, 상기 측정된 온도가 상기 상한임계온도 이상이거나 하한임계온도 이하인 경우에 한하여 수행되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 감속 전류 인가 단계 전에,
    상기 보이스 코일 모터에 '0' 전류를 인가하여 상기 헤드를 등속으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 언래치 방법.
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