KR960016899B1 - 하드디스크 드라이브 축방향 제어에 의한 외부충격방지장치 및 그 방법 - Google Patents

하드디스크 드라이브 축방향 제어에 의한 외부충격방지장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

내용없음

Description

하드디스크 드라이브 축방향 제어에 의한 외부충격방지장치 및 그 방법
제1도는 본 발명에 따른 셔스펜션(105)을 스윙암(103)에 연결된 구성과 능동소자(165)를 설치한 예를 나타낸 사시도.
제2도는 제1도의 "10"의 방향(정면)에서 나타낸 도면.
제3도는 제2도의 헤드(161)의 디스크(106) 사이의 일정 부상높이(CFH)를 갖게되는 원인을 설명하기 위한 도면.
제4도는 제3도의 헤드(161)의 사시도.
제5도는 본 발명의 셔스팬션(105)의 제어를 위한 블럭도.
제6도는 로터리형 VCM 사용시 FH 변화 곡선도.
제7도는 셔스펜션(105)의 인장/압축에 따라 RNP로 돌아가는 상태를 설명하기 위한 도면.
제8도는 제5도의 셔스팬션 제어회로(500)를 구체적으로 나타낸 회로도.
제9도는 제5도의 셔스팬션 제어회로(500)의 다른 실시예시도.
제10도는 본 발명의 다른 실시예로 시그날 프로세서를 사용하여 추정부(883)를 이용한 LQR의 문제처리 예시도.
본 발명은 하드디스크 드라이브(HDD; Hard Disk Drive)의 축방향 제어 및 외부 충격방지장치에 관한 것으로, 특히 디스크상에 리드/라인트(Read/Write)되는 신호의 안정화를 위해 셔스팬션(Head Suspension)에 능동소자를 장착한 후 상기 능동소자의 제어로 비정상 상태에서 헤드를 일정부상높이(CFH; Constant Flying Height)로 계속유지토록 하는 하드디스크 드라이브 축방향 제어에 의한 충격방지장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 HDD에 대한 기술의 추세는 고요양 및 경박화되어져 가고 있다. 따라서, HDD의 디스크의 트랙피치(Track Pitch)와 비트셀(Bit cell)은 미세화 되어져 가고 있다. 이로 인하여 고정밀의 서보(Servo) 및 리드/라이트(Read/Write) 제어에 관한 기술이 강구된다. 여기서 기본적으로 요구되는 기술은 디스크의 전 영역에서 헤드가 디스크 상면으로부터 일정 미세부상높이(8.0μm 이하)에 있도록 해야한다. 상기 헤드가 디스크로부터 미세부상높이로 유지되어야 하는 이유는 우선 리드/라이트(Read/Write)시 발생되는 신호의 안정화를 위한 것이다. 상기 리드/라이트시의 신호의 안정화를 위해서는 서보(Servo)계가 고정밀 제어를 할때 이루어진다.
상기 미세부상 높이에 대해 제1도~제4도를 참조하여 설명하면, 제4도에서 도시하고 있는 헤드(161)는 제1도의 도시와 같이 스윙암(swing arm)(13)의 셔스팬션(105)의 끝단 짐벌(162)에 부착되어 있으며, 상기 스윙암(103)은 VCM의 전류 제어를 통해서 피봇베어링(Pivot Bearing)축(102)을 중심으로 디스크상을 회전운동하며, 헤드(Head)(161)는 회전운동에 따라 제3도와 가이 디스크(106)상의 원하는 위치로 이송되어 데이타를 읽거나 쓸 수 있게 된다. 이때 헤드(161)는 리드/라이트 처리의 안정화를 위해 제3도와 같이 디스크(106)면에서 일정 부상높이(163)를 가지게 된다.
상기 헤드(161)는 제4도와 같이 디스크로부터 데이타를 읽고 쓰기 위해 트랜듀셔(601)(602)가 부착되어 사용되며, 이를 부착할 수 있는 3본체를 헤드 슬라이더라 칭하기도 한다.
따라서 헤드(161)와 헤드슬라이더를 경우에 따라 같이 명명되어지게도 한다. 상기 헤드(161)는 제2도와 같이 스테인레스강 재질이 판 스프링(이하 "셔스펜션"이라 칭함)의 끝단에 짐벌(Gimbal)(162)에 의해 부착되며, 상기 셔스팬션(105)은 다시 스윙암(105)은 다시 스윙망(103)에 부착된다.
제2도는 한개의 디스크(106)의 상하면에 두개의 헤드(161)가 짐벌(162)에 의해 셔스팬션(105)을 통해 스윙암(103)에 연결된 경우를 보여준 것이다. HDD가 동작하지 않을시는 제2도와 같이 헤드(161)가 디스크(106)면의 데이타가 없는 안전구역에 안착되어 있다가 동작시는 디스크(106)를 돌리는 스핀들모터의 회전기류에 의해 일정부상높이(163)로 부상된다.
상기 헤드(161)와 셔스팬션(105)을 결합한 구성을 총체적으로 HGA(Head Gimbal Assembly)라 부른다.
상기 제2도에 도시된 헤드(161)는 초박편 판 스프링 짐벌(162)로부터 상기 셔스팬션(105)에 부착되어 있다. 상기 짐벌(162)에 부착된 헤드(161)의 부상은 제3도와 같이 소정의 기울기(θ)를 가지면서 부상된다.
제4도의 셔스팬션(601)는 헤드(161)의 트레일링에지(Trailing Edge)에 위치하여 셔스팬션(106)면에 신호를 쓰거나(Write), 상기 디스크(106)면으로부터 신호를 읽는다(Read). 헤드(161)의 부상높이[Flying Height, 이하 FH로 칭함(163)]는 제3도에서와 같이 상기 헤드(161)의 트레일링에지와 디스크(106)면 사이의 간격을 나타낸다.
상기 부상의 원리는 디스크(106)가 회전시 디스크(106)면과 헤드(161)의 면사이에 형성되는 공기의 동압에 의해 부상된다. 상기 헤드(161)의 부상면을 ABS(Air Bearing Surface)라 부르며, 공기 진입 부분에서 ABS에 경사(Taper)(404)를 주어 헤드(161)가 양력(Lifting force)을 받음으로써 부상이 시작된다.
제4도는 테이퍼 평판형(Taper Flat Type)의 헤드(161)의 ABS를 보여주고 있는데, 제4도의 셔스팬션(601)는 틴필름 인덕티브형(Thin Film Inductive Type)의 경우를 나타내며, 두개의 셔스팬션(601,602) 중 한개는 사용치 않는다.
상기한 헤드(161)의 ABS 형상의 변경으로 HDD의 작동이 정상상태(Steady State)에서는 일정한 원하는 높이의 CFH(Constant Flying Height)의 유지가 가능하나, 비정상 상태에서는 원하는 CFH의 유지가 불가능해진다.
상기 비정상상태에서 원하는 CFH의 유지가 불가능한 이유는 HGA의 셔스팬션(105)의 공진주파수(Resonant Frequency)에서의 비틀림 변형에 의해 FH의 변화와, 스핀들모터의 축방향의 비반복 가능한 런아웃(Non Repeatable Runout; NRRO)에 의한 FH의 변화, 그리고 HDD 외부의 충격으로 인한 헤드(161)의 디스크(106)의 면 충돌 등의 문제를 보상하여 줄 수 있는 방법이 없기 때문이다. 이같은 스핀들모터 축방향의 동적 외란(Dynamic disturbance)에 대한 보상은 결국 스핀들모터 축방향의 변위 즉, FH를 제어할 수 있는 방법이 요구된다.
상기 CFH를 제어하기 위한 종래 기술로서 1991년 4월 30일 "owe"에 허여된 미국특허 5,012,369호가 있다.
상기 "owe" 특허는 CFH 제어를 위해 부하빔을 사용한 입력수단을 헤드 셔스팬션(105)에 설치하고, 스프링판, 조절나사등에 의해 원하는 CFH를 유지시켜 왔었으나 헤드(161)가 디스크(106) 면을 충돌하는데 대한 문제를 보상할 수 있는 방법이 없었다.
종래의 또다른 예는 제2도와 같이 셔스팬션(105)의 공진주파수 및 헤드(161)의 안착에서의 변위 진폭을 줄이기 위해 셔스팬션(105)의 상단부에 박편인 패시브 댐퍼(165)를 부착하기도 하지만 상기 패시브 댐퍼(165) 역시 수동소자(Passive Element)의 역할 밖에는 하기 못하므로 동작상태에 따라 능동적인 원하는 CFH 유지는 어렵다.
따라서 본 발명의 목적은 스핀들 모터의 축방향 헤드변위를 제어할 능동소자를 HDD의 셔스팬션(105)에 설치하여 HDD의 작동 정상상태 및 비정상상태에서도 헤드의 원하는 CFH 유지를 계속적으로 가능케함으로써 리드/라이트 신호의 안정화를 기할 수 있는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 능동댐퍼의 사용으로 트랙 추정(Following) 모드이 초기세트링을 빠른 시간내에 안정화시켜 HDD의 억세스 타임을 개선시키기 위한 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 일정한계이상의 외부 충격이 가해졌을때 리드/라이트 수행중에 헤드를 디스크의 안전구역으로 일장 리트랙(Retrack)시켰다가 FH가 정상임이 확인될때 시이크(Seek) 모드전의 트랙위치로 헤드를 재위치시킬 수 있는 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 수행하기 위한 본 발명의 하드디스크 드라이브의 셔스팬션(105)의 제어에 의한 헤드의 일정 부상 높이의 위치 제어방법에 있어서, 상기 헤드의 부상높이(FH) 증가에 의한 셔스팬션(105)의 휨에 의한 인장 또는 압축상태를 능동 댐퍼에 의해 감지하는 제1과정과, 상기 제1과저엥서 셔스팬션(105)이 인장되어 헤드가 정상부상 높이보다 높을시 정상부상 높이로 돌아가기 위해 역인장력을 증가시키기 위한 값을 상기 능동댐퍼에 제공하는 제2과정과, 상기 제1과정에서 헤드의 FH 감소에 의한 셔스팬션(105)가 압축되어 정상 부상 높이보다 낮을시 상기 정상부상 높이로 돌아가기 위한 역압출력을 증가시키기 위한 값을 상기 능동댐퍼에 제공하는 제3과정으로 구성되어, 상기 제1과정에서 헤드의 부상높이(FH) 증가에 의한 셔스팬션(105)의 휨에 의한 인장 또는 압축상태는 능동댐퍼를 통해 감지된다. 상기 제2과정에서 감지된 셔스팬션(105)의 압축 또는 인장의 감지결과는 정상 부상높이로 조정하기 위해 인장 또는 압축과 역 인장력 또는 역 압축력이 CFH를 계속 발생되도록 능동댐퍼에 제어신호로 제공되어 헤드의 원하는 CFH를 계속 유지토록 하는데 있다.
또한 하드디스크 드라이브의 충격방지방법에 있어서, 상기 하드디스크의 외부 충격을 감지하는 외부충격 감지과정과, 상기 외부 충격감지 값이 기준 한계 충격값을 벗어났는지를 감지하는 한계충격 감지과정과, 상기 한계충격 감지과정에서 한계값을 벗어났을시 상기 헤드를 디스크의 데이타가 없는 안정영역으로 이송시켜 데이타를 보호하는 데이타 보호과정과, 상기 데이타 보호과정으로부터 FH 정상상태를 확인하는 FH 상태 확인과정과, 상기 FH 상태 확인과정에서 정상 FH 상태일때 리트랙전의 트랙위치로 상기 헤드를 재위치시키는 재위치 제어과정으로 구성되어, 일정한계이상의 외부충격이 가해졌을때 리드/라이트 수행중에 헤드를 디스크의 안정구역으로 일단 리트랙(Retrack)시켰다가 FH가 정상임이 확인될때 시이크(Seek) 모드전의 트랙위치로 헤드를 재위치 시킬 수 있도록 구성되어 있다.
이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제5도는 본 발명에 따른 HDD의 CFH 유지를 위한 블럭도로서, 도면중 동일기능에 동일소자를 나타내는 요소는 동일번호를 부여함을 유념하여야 한다.
스윙암(103)에 체결된 셔스팬션(105)의 상부에 압전 세라믹의 제1엑튜에이터(701)를 부착하여 헤드(161)의 FH 변화에 따른 셔스팬션(105)의 인장과 압축에 따른 미세변위를 보상하고, 상기 셔스팬션(105)의 하부에 압전폴리머의 제2엑튜에이터(702)를 부착하여 헤드(161)와 디스크(106)의 사이를 CFH 유지를 위해 미세 변위를 감지하는 센서기능을 하도록 한다. 상기 제2엑튜에이터(702)에서 감지된 셔스팬션(105)의 압축 또는 인장변화 감지값을 셔스팬션 제어회로(500)에 입력하여 셔스팬션(105)의 해당 변위를 보상하기 위한 출력이 발생된다. 상기 보상값을 제1엑튜에이터(701)에 인가하여 원하는 CFH로 유지토록 구성되어 있다.
특히 제2엑튜에이터(702)는 스트레인 게이지와 유사한 역할을 하는 것으로 전원단(Vcc)의 전원공급으로부터 셔스팬션(105)의 인장 또는 압축에 따라 저항값의 변화로 전류가 변화되어 셔스팬션(105)의 상태를 감지할 수 있다.
상기 HDD의 CFH 유지를 위해 스핀들 모터 축방향의 헤드변위를 제어하기 위한 능동소자인 제1,2액튜에이터(701,702) 또는 센서는 아래 사항을 만족하는 특성을 가져야 한다.
첫째, 동작 외란은 빠른 응답성을 갖고, 둘째, 최대 제어 변위는 0.1micron 이하(축방향)이고, 셋째, 최소 제어 변위는 0.1micron 이상(축방향)이며, 넷째, VCM 관성에 영향을 미치지 않는 경량 물질이어야 한다.
또한, 상기 제1,2엑튜에이터(701,702)의 부착위치는 셔스팬션(105)의 상,하단에 부착되어지되, 스핀들 모터의 축방향으로 매우 플렉시블하게 설치되어져야 하고 가능한 헤드(161)에서 가까은 위치를 택하여야 한다.
상기 셔스팬션(105)에 부착되는 제1,2엑튜에이터(701,702)의 구성은 헤드(161)의 FH의 변화에 다른 셔스팬션(105)의 미세 변위를 감지하는 센서 역할을 충분히 할 수 있도록 하여야 한다.
제6도는 로터리형 VCM 사용시 FH의 변화 곡선도로서, 가로축은 디스크의 반경을 나타내고, 세로축은 FH의 변화상태를 도시한 것이다.
제7도의 셔스팬션(105)의 상단에 부착된 제1엑튜에이터(701)의 인장과 압축에 따른 셔스팬션(105) 및 FH의 변화상태를 도시한 것이고, 제8도는 본 발명에 따른 셔스팬션(105)의 셔스팬션 제어회로(500)의 구체화도로서, 제2엑튜에이터(702)에서 감지된 셔스팬션(105)의 인장 또는 압축의 변화값을 증폭 및 신호 처리하여 출력하는 증폭 및 신호처리회로(662)와, FH 오프세트단(668)으로 입력되는 기존 FH 오프세트 값과 상기 증폭 및 신호처리회로(662)의 출력값과 비교하여 에러값[E(s)]을 추출하는 에러값 추출수단과, 상기 에러값 추출수단의 출력값으로부터 신호의 위상지연 또는 진상을 보상하는 신호 진상-지연 보상기(663)와, 상기 신호 진상-지연 보상기(663)의 보상을 위한 출력을 증폭하여 상기 제1엑튜에이터(701)에 제공하는 증폭기(661)로 구성된다.
제9도는 본 발명에 다른 셔스팬션(105) 제어의 또다른 실시예시도로서, 특히 상기 제8도는 아나로그 방식이나, 제9도는 디스크 방식으로 디스크 처리를 위해 상기 증폭 및 신호처리회로(662)의 출력신호를 디지탈화하는 A/D 변환기(667)와, FH 오프세트단(668)으로 인가되는 FH 오프세트값과 상기 A/D 변환기(663)의 출력을 비교하여 상기 에러값으로 추출하는 에러값 추출부(664)와, 상기 에러값 추출부(664)의 출력을 디지탈적으로 제어하여 그것을 미분 및 적분 한후 적당한 비율로 가압시켜 조정신호를 발생하는 디지탈 PID 콘트롤러(669)와, 상기 디지탈 PID 콘트롤러(669)의 출력을 아나로그 신호로 변환하여 증폭기(661)에 제공하는 D/A 변환기(668)로 구성된다.
제10도는 제8,9도로서 FH 오프세트 값을 헤드의 정상부상 상태(RNP:Reference Null Position)에서 제1,2엑튜에이터(701,702)로부터의 측정신호를 처리하는 신호처리부에서 계산을 통해 제로가 되게끔하여 추정부(883)를 이용한 LQR 문제를 해결할 수 있는 개념을 도시한 것이다.
추정부(883) 및 LQR 설계에 대한 내용은 참고서적("Digital Control of Dynamic Sstems" G.F.Franklin et al, 2nd ed, 1990, Addison Wesley)의 페이지 250-271 및 페이지 422-444에 자세히 설명되어 있다.
그리고, 제1,2엑튜에이터(701,702)로 사용된 압전 세라믹 또는 압전 폴리머의 압전특성에서 전계를 가하면 신장된다는 것은 국내 "기전연구사"사 1985년 9월 5일 발행"응용레이저 가이드 실례와 기초"의 196페이지에서 밝히고 있는 바와 같이 널리 알려진 원리이다.
따라서 본 발명의 구체적 일실시예를 제1도-제10도를 참조하여 상세히 설명하면, 제7도와 같이 정상(normal)부사(892) 상태에서 셔스팬션(105)의 제1,2엑튜에이터(701,720)에서 센싱결과 값은 아무런 변위변화가 감지되지 않는다.
그러나 헤드(161)의 FH가 증가하였을때 셔스팬션(105)의 휨에 의해 제7도의 893과 같이 FH가 변화되면 셔스팬션(105)의 하단부 즉, 제2엑튜에이터(702)에 센싱 부위는 인장(Tension)에 따른 변형이 감지된다. 즉 제2엑튜에이터(702)는 압전 폴리머가 스트레오게이지 역할로 셔스팬션(105)의 왜곡에 인장이 감지된다. 상기 인장 감지값은 제8도 또는 제9도의 셔스팬션 제어회로(500)에 입력되어 FH 오프세트단(668)으로 입력되는 FH 오프세트 값으로부터 셔스팬션(105)의 상기 인장력 감지에 따른 역 인장력을 발생토록 제어를 한다. 상기 셔스팬션 제어회로(500)의 셔스팬션(105)의 역인장력의 제어는 상기 제2엑튜에이터(702)에서 감지된 인장력을 증폭 및 신호처리회로(662)에서 증폭한다[Y(s)]. 상기 증폭 및 신호처리회로(662)의 출력신호[Y(s)]로부터 FH 오프세트단(668)으로 입력되는 FH 오프세트값[R(s)]을 감산기(664)에 감산하여 차로부터 에러값[E(s)]을 구한다. 그리고 신호지연-진상 보상기(663)에서 이전 신호와의 비교에 의해 지연 또는 진상에 따른 보상을 한다. 상기 신호 지연-진상보상기(663)의 출력은 증폭기(661)에서 증폭하여 압전세라믹의 제1엑튜에이터(701)에 제공된다. 이로 인하여 제7도와 같이 NP로 돌아가기 위해 제1엑튜에이터(701)는 장력을 발생한다. 반대로 제7도의 ""891"과 같이 헤드(405)의 FH가 감소되었을때 제2엑튜에이터(702)의 센싱부분은 압축(Compression) 변형감지 값이 발생된다. 이 값을 역시 셔스팬션 제어회로(500)에 입력되면 상기와 동일한 처리방법으로 RNP로 돌아가기 위해 제1엑튜에이터(701)에 역 압축력을 가한다.
상기와 같이 셔스팬션(105)의 변화에 따른 FH의 변화에 있어서 로터리 형태의 VCM을 사용할 경우는 상기 제6도와 같이 테이퍼 플레트형(Taper Flat Type)의 헤드(161)를 사용할 경우의 FH의 변화와 같은 형태로 나타난다.
제6도의 도시와 같이 FH의 변화는 내측트랙과 외측트랙에서의 디스크(106)의 신속도(Linear velocity)차에 따라 동압의 변화가 일어나 일차적으로 디스크(106)의 외부 반경방향으로 FH가 증가하게 된다. 그러나 로터리형 VCM의 경우 트랙에 따라서 헤드(161)의 중심선이 트랙의 법선과의 사잇각(Head skew angle)변화로 스큐각이 크게되어 최 외각 트랙에서의 FH의 감소를 가져와 결국 제6도와 같은 형태의 FH 변화 곡선이 얻어진다.
그리고 제4도에서 셔스팬션(601)의 리드/라이트 신호 진폭은 FH의 변화에 매우 민감하다. 예를들면 CDR(constant density recording)을 설계할 경우 전 데이타 트랙에서 헤드(161)의 일정 부상높이(CFH:constant flying height)의 유지는 필수적이다. 따라서 상기 헤드(161)가 디스크(106)면으로부터 전 데이타 구간에서 일정 부상높이의 유지를 위해서는 헤드(161)의 ABS의 형상 변경을 통인 일련의 개발 즉, TPC(Transverse Pressure Contours), TAB(Trirail Air Bearing) 및 NPAB(Negative Pressure Air Bearing) 등이 있다.
따라서 본 발명의 HDD에서는 CDR 설계의 필수조건인 전 데이타 트랙 구간에서의 CFH 유지를 위해 특수 ABS 형상을 이용한 CFH용 헤드슬라이더를 사용하지 않고도 정상작동 상태에서 규격화된 테이퍼 플랙트형의 헤드(161)의 사용이 가능하다.
그 이유는 하기 ①~③과 같은 HDD의 비정상 작동상태에서도 셔스팬션(105)에 설치한 제1,2엑튜에이터(701,702)로부터 셔스팬션(105)의 인장 또는 압축상태 감지, 즉 HDD 내부 및 외부로부터의 동적 외란(Dynamic Disturbance)에 대해서 셔스팬션 제어회로(500)에서 능동적으로 보상하여 원하는 CFH의 계속 유지를 가능토록 한 것이다.
① HGA 셔스팬션 자체 공진주파수에서의 공진에 의한 FH 변화
② 스핀들 모터의 축방향 NRRO에 의한 FH 변화
③ HDD 외부 충격에 의한 FH 변화
한편, 제2엑튜에이터(702)의 압전 폴리머 센서는 외부충격에 대해 헤드(161)의 디스크(106)의 충돌을 방지하여 데이타를 보호하기 위한 역할도 한다. 이는 특히 HDD의 소형화 추세에 따라 HDD의 내충격성 강화에 도움을 줄 수 있도록 한 것으로 HDD의 기구물 설계와 함께 "미국"의 "Segate"사의 "Safe-Rite HDD"와 같이 외부에 가속 감지를 위한 센서를 PCB에 설치하여 한계 충격이 상에서 헤드(161)가 디스크(106)상의 데이타가 없는 안전지역으로 위치하게끔 할 수 있으며, 상기 충격 방지에 의해 데이타를 안전하게 보호할 수 있다.
상기 제2엑튜에이터(702)의 압전폴리머 센서는 이의 동일목적으로도 사용될 수 있다.
즉, 상기 헤드(161)의 FH 변화가 일정 한계 이상의 외부 충격으로부터 변화가 일어날때, 본 발명의 서보 제어는 리드 혹은 라이트 수행중의 헤드(161)를 디스크의 안전 구역으로 일단 리트랙 하였다가 FH가 정상임을 확인후 시이크(Seek) 모드전의 트랙위치로 헤드를 재위치 시킬 수 있다.
VCM의 제어는 HDD 설계에서 잘 알려져 있듯이 시이크 모드(Seek Mode)와 트랙 추정모드(Track Following Mode)로 구분되어 진다. 상기 헤드(161)를 현재 위치트랙에서 목표위치 트랙으로 이송하는 VCM 제어모드를 시이크모드라 하고, 헤드가 목표위치 트랙의 중앙에서 리드/라이트 기능을 수행하기 위한 VCM 제어모드를 트랙추정모드라 할때 상기 시이크모드에서 트랙추정모드로 바뀌면서 중요한 제어기능으로써 헤드(161)의 세틀링(Setting) 특성이 있다. 상기 헤드(161)의 세틀링이 빠르면 빠를수록 리드/라이트의 실 수행이 빨라진다. 이때 반경방향의 세트링은 VCM 제어로써 개선이 가능하나 축방향의 세틀링은 셔스팬션(105)의 상단부에 부착된 수동댐퍼(Passive Damper)로서는 개선에 있어 한계가 있다. 그러나 본 발명의 제1,2엑튜에이터(701,702)의 압전 세라믹/폴리머에 의한 능동 댐퍼(Active damper)에 의해 트랙추정모드의 초기 세트링을 빠른시간에 안정화시켜 HDD의 억세스 타임을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서 예로 들지 않았지만 본 발명의 기술적 사상의 범주내에서 이 분야의 통상의 지시을 가진 자라면 이하에 기술한 방법에 의해 본 발명과의 동일한 기술적 사상을 실현할 수 있다. 즉, 압전소자를 이용한 엑튜에이터를 셔스팬션이나 연성암(Flexible Arm)에 적용함으로써 얻을 수 있는 다른 큰 이점으로 현재 사용되고 있는 헤드와 디스크의 접속 기동-정지(Contact Start-Stop)방식이 아니라 디스크의 기동과 정지 전후 엑튜에이터에 필요한 전원을 인가하여 헤드(161)와 셔스팬션(106)를 분리시킴으로써 HDD의 기동과 정지시에 헤드와 디스크의 접촉으로 인하여 발생될 수 있는 마찰력의 증가가 마모등의 문제를 해결할 수 있다.
또한 HDD의 헤드는 성능의 향상이나 고용량화의 목적에 따라 가능한 일정하고 낮은 FH를 갖도록 되어 있는데, 이의 구현을 위해 현재 사용되고 있는 방식은 헤드의 ABS(Air Bearing Surgace)와 디스크 사이의 유체흐름에 의한 압력분포를 조절하는 다양한 방식이 있는 것으로 알려져 있으나, 이러한 방식은 기동이나 정지시와 같이 스핀들 모터가 접속회전을 하지 않을 경우 헤드와 디스크가 접촉되어 마모로 인한 마찰력의 증가로 스핀들 모터의 기동부하가 증가하거나 데이타의 손실을 발생하는 문제가 있다.
그러나 본 발명에서는 압전 소자의 엑튜에이터 이용하여 디스크를 기동하여 정속회전 하기까지와 정속회전에서부터 정지 직후까지 셔스팬션의 상단에 부착된 엑튜에이터에 압축력을 발생시키도록 전원을 인가하여 헤드와 디스크를 분리시켜 헤드와 디스크의 접촉으로 인한 상기한 단점을 해결할 수 있다.

Claims (14)

  1. 하드디스크 드라이브의 셔스팬션(105)의 제어에 의한 헤드의 일정부상높이의 위치 제어방법에 있어서, 상기 헤드의 부상높이(FH)의 변화의 원인이 되는 상기 셔스팬션(105)의 인장 또는 압축상태를 감지하는 제1과정과, 상기 제1과저엥서 셔스팬션(105)이 인장시 헤드를 정상부상 높이로 하기 위해 역인장력을 증가시키기 위한 값을 발생하는 제2과정과, 상기 제1과정에서 헤드의 FH 감소에 의한 셔스팬션(105)가 압축시 정상부상 높이로 하기 위한 역압출력을 증가시키기 위한 값을 발생하는 제3과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브 축방향 제어와 외부충격 방지방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 셔스팬션(105)의 인장 또는 압축상태 감지가 상기 셔스팬션(105)의 하단서 FH 변위를 감지하고, 하단에서 CFH 유지를 위한 세변위를 감지함을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브 축방향 제어와 외부충격 방지방법.
  3. 하드디스크 드라이브이 셔스팬션(105)의 제어에 의해 헤드의 일정부상 높이위치 제조방법에 있어서, 상기 셔스팬션(105)의 휨으로부터 발생되는 인장 또는 압축상태를 감지하는 제1단계와, 상기 제1단계의 셔스팬션(105)의 인장 또는 압축값을 증폭하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 출력과 FH의 오프세트값과 비교하여 차에 따른 에러값을 검출하는 제3단계와, 상기 제3단계에서 에러검출값 신호와 이전신호와 위사차를 검출하여 지연 또는 진상을 보상하는 제4단계와, 상기 제3단계에서 보상된 에러신호를 증폭하여 상기 셔스팬션(105)의 상기 인장 또는 압축으로부터 헤드의 정상 부상상태로 돌리는 제4단계로 이루어짐을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브 축방향 제어와 외부충격 방지방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2단계로부터 디지탈 처리를 위해 아날로그 셔스팬션(105)의 인장 또는 압축신호를 디지탈화하는 과정과, 상기 과정의 디지탈된 신호와 FH 오프세트 값으로부터 차를 계산하여 비례적분한 후 일정비율로 가압시켜 헤드 부상높이 조절을 위한 제어신호를 발생하는 과정과, 상기 과정의 헤드 부상조절값을 아나로그화하여 증폭후 상기 헤드부상높이를 정상부상높이로 돌기기 위해 인장, 압축값을 상기 셔스팬션에 제공하는 과정을 더추가함을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브 축방향 제어와 외부충격 방지방법.
  5. 하드디스크 드라이브의 셔스팬션(105)의 제어회로에 있어서, 상기 셔스팬션(105)의 휨에 의한 인장 또는 압축 값을 센싱하는 제1,2엑튜에이터(701,702)와, 상기 제1,2엑튜에이터(701,702)로부터 셔스팬션(105)의 인장 또는 압축의 변화값을 증폭처리하여 출력하는 증폭 및 신호처리회로(662)와, 설정된 기존 FH 오프세트 값과 상기 증폭 및 신호처리회로(662)의 출력값과 비교하여 에러값을 추출하는 에러값 추출수단과, 상기 에지값 추출수단의 출력값으로부터 신호의 위상지연 또는 진상을 보상하는 신호 진상-지연 보상기(663)와 상기 신호 진상-지연 보상기(663)의 출력을 증폭하여 상기 제1,2엑튜에이터(701,702)에 제공하는 증폭기(661)로 구성됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브 축방향 제어와 외부충격 방지장치.
  6. 제5항에 있어서, 제1엑튜에이터(701)가 상기 셔스팬션(105)의 상단에 부착되어 헤드의 FH 감소에 따른 압축의 변형을 감지하는 압전세라믹 센서로 구성됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브 축방향 제어와 외부충격 방지장치.
  7. 제5항에 있어서, 제2엑튜에이터(702)가 상기 셔스팬션(105)의 하단에 부착되어 헤드의 FH 증가에 따른 변형을 감지하는 압전 폴리머 센서로 구성됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브 축방향 제어와 외부충격 방지장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제1,2액튜에이터(701,702)가 능동소자임을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브 축방향 제어와 외부충격 방지장치.
  9. 제8항에 있어서, 능동소자의 부착위치가 스핀들 모터의 축방향으로부터 플렉시블하고 헤드로부터 가까운 셔스팬션)(105)에 부착되어짐을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브 축방향 제어와 외부충격 방지장치.
  10. 제5항에 있어서, 헤드가 테이프 플렉트 형임을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브 축방향 제어와 외부충격 방지장치.
  11. 제5항에 있어서, 제2엑튜에이터(702)가 외부충격을 방지하는 압전 폴리머 센서로 구성됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브 축방향 제어와 외부충격 방지장치.
  12. 제5항에 있어서, 상기 증폭 및 신호처리회로(662)로부터 디지탈 방식으로 디지탈 처리를 위해 상기 증폭기 및 신호처리회로(662)의 출력신호를 디지탈화하는 A/D 변환기(667)와, 상기 FH 오프세트값과 상기 A/D 변환기(663)의 출력으로부터 상기 에러값 추출하는 에러값 추출부(664)와, 상기 에러값 추출부(664)의 출력을 디지탈적으로 제어동작신호의 그것을 미분한 것 및 적분한 것을 적당한 비율로 가합시켜 조정신호를 발생하는 디지탈 PID 콘트롤러(669)와, 상기 디지탈 PID 콘트롤러(669)의 출력을 아나로그 신호로 변환하여 증폭기(661)에 제공하는 D/A 변환기(668)가 더추가 됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브 축방향 제어장치.
  13. 하드디스크 드라이브의 충격방지방법에 있어서, 상기 하드디스크의 외부 충격을 감지하는 외부충격 감지과정과, 상기 제1수단의 출력값이 기준 한계 충격값을 벗어났는지를 감지하는 한계충격 감지과정과, 상기 한계충격 감지과정에서 한계값을 벗어났을 시 상기 헤드를 디스크의 데이타가 없는 안전영역으로 위치시켜 데이타를 보호하는 데이타 보호과정과, 상기 데이타 보호과정으로부터 FH 정상상태를 확인하는 FH 상태 확인 과정과, 상기 FH 상태 확인과정에서 정상 FH 상태일때 리트랙전의 트랙위치로 상기 헤드를 재위치시키는 재위치 제어과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브 축방향 제어와 외부충격 방지장치.
  14. 하드디스크의 드라이브의 디스크로부터 비접촉에 의한 기동-정지방법에 있어서, 상기 하드디스크 드라이브의 엑튜에이터에 압전 소자를 설치하여 상기 디스크의 마찰과 마모방지를 위해 스피들 모터의 가동 및 정지로부터 헤드와 디스크를 분리하여 비접촉 상태로 함을 특징으로 하는 방법.
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