WO2004093076A1

WO2004093076A1 - ハードディスク装置

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Publication number: WO2004093076A1
Application number: PCT/JP2003/013137
Authority: WO
Inventors: Mitsuhiro Yuasa
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-04-11
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2005-10-11
Also published as: AU2003271190A1; JP2003263853A

Abstract

落下衝撃を事前に予測して、落下によるクラッシュを防止するために、ハードディスク装置において、加速度センサを内蔵し、落下状態を検出した場合に、ヘッド退避を行う機構を設ける。更に詳細には、ハードディスク装置において、加速度センサと、該センサにより、速度が一定値を超えたとき、ヘッドをシップゾーンに退避するよう制御する制御装置とを備え、落下によりハードディスク装置が衝撃を受ける前にハードディスク装置のヘッドをシッピングゾーンに退避するように構成する。

Description

明細書ハードディスク装置技術の分野 '

本発明は、ハードディスク装置、特に落下衝撃によるへッドとプラッタの衝突を予防するハードディスク装置に関する。背景技術

ハードディスク装置は、パソコンの記憶装置として重要な要素であり、磁気密度の高密度化について開発が進められて来た結果、小型化、薄型化が進み、最近になって携帯可能な、リムーパブルハードディスク装置ディスクが出現した（特開 2 0 0 2 - 3 6 7 3 6 2 号）。

リムーパブルハードディスクは、他のリムーパブルメディアと比ぺると容量が大きく、データ転送レートも高く、又、パックアップが快適にでき、テンポラリのストレージも快適にできるので、様々な分野で、その有用性、利便性が認められてきている。

このようなハードディスク装置は、小型化され、例えば、音楽プレーャとして持ち蓮びされるので、固定タイプのハードディスク装置とは異なり、手元から落とすケースが予想される。該ハードディスク装置を落とした場合、読み書きをしていない状態では、ヘッドはシップヤードに退避しているため、へッドがプラックに衝突することは無い。しかし、読み書きしている場合は、落下によるハードディスクドライブ装置への衝撃により、へッドがブラッタに衝突し、ブラッタ表面の磁性層及び、へッドの破壊を引き起こす。さらに、衝突個所だけでなく、更に、その際発生した破片が高速回転しているブラッタの他の領域に衝突し、破壌を繰り返し、ディスクの全領域が使えなくなるという、所謂へッドクラッシュという問題を引き起こす可能性がある。

この種の問題に対し、特開平 2— 4 4 4 5 8号公報には、ハードディスク装置のへッドアセンブリの内部にへッドの振動を感知するセンサを備え、センサの検知信号でへッドアセンブリの動作を停止するものが示されている。

また、特開平 8— 3 1 5 4 9 8号公報には、衝擊を 3軸加速度センサで検出し、この検出器により検出された値が規定値以上であるときに、スピンドルモータの回転数を定常回転より高速に回転させ、ヘッドを浮上させ、シッビングゾーンに退避させる（図における Bの位置）ものが開示されている。前記特開平 8— 3 1 5 4 9 8号公報に開示される技術は、検出器により検出された値が規定値以上であるときに、スピンドルモータの回転数を定常回転より高速に回転させて、へッドを浮上させてシップゾーンに退避するものであり、いわば衝撃後の処理を行うものであって、装置の落下に対し、衝突を予測し、へッドクラッシュを未然に防止するものではなかった前記したように、リムーパブル · ハードディスク装置は、最近、携帯音楽プレーヤ用の記憶装置として使用され始めているが、このような携帯音楽プレーヤは、パソコンと異なり、使用時には常時、データを読み込み、処理を行って、演奏再生を行っている。これは、ヘッドがブラッタ上に位置する状態が長く続くことを意味している。

このために、このような携帯プレーヤ装置においては、落下対策は極めて重要な課題である。発明の開示

本発明は、このような課題に対して、特に落下によるヘッドクラッシュに対し、衝擊を事前に予測して、予めヘッドを退避するように構成し、落下によるクラッシュを未然に防止しようとするものである。

このために、本発明は、ハードディスク装置において、ヘッド衝突防止回路を内蔵し、落下状態を検出した場合に、ヘッド退避命令を発行する構成を設けるものである。即ち、本発明は、加速度を検出し、速度が一定値を超えたときへッドを退避する信号を生成するへッド衝突防止回路を備え、前記信号によりへッドをシップゾーンに退避するよう構成されてなることを特徴とするハードディスクドライブ装置である。

又、本発明は、前記ヘッド衝突防止回路が、加速度センサと、前記加速度センサに接続され、該センサからの出力に基づいて速度を計算する速度計算回路と、前記速度計算回路に接続し、前記計算された速度と、予め定められた臨界速度とを比較し、前記計算された速度が前記臨界速度を上回る場合にアラーム信号を生成する臨界速度判別回路とからなることを特徴とする請求項 1記載のハードディスク装置である。

更に、本発明は、前記ヘッド衝突防止回路が 1チップからなることを特徴とする請求項 2記載のハードディスク装置である。

更に、本発明は、前記加速度センサを除く前記ヘッド衝突防止回路の少なくとも一部と加速度センサとが 1チップからなることを特徴とする請求項 2記載のハードディスク装置である。

更に、本発明は、前記加速度センサが 3軸加速度センサであることを特徴とする請求項 2記載のハードディスク装置である。

更に、本発明は、前記 3軸加速度センサがピエゾ抵抗型 3軸加速度センサであることを特徴とする請求項 5記載のハードディスク装置である。

更に、本発明は、前記ヘッド衝突防止回路がハードディスク装置の基板に载置されることを特徴とする請求項 2又は 3記載のハードディスク装置である。

更に、本発明は、前記へッド衝突防止回路がハードディスクドラィブ回路と一体的に I C化されてなることを特徴とする請求項 2記載のハードディスク装置である。

本発明によれば、データの読み書き中にハードディスク装置を落としても、衝突前にへッドを退避させることが可能となるので、ハ一ドディスクのへッドクラッシュを未然に防止することができる。従って、従来技術のようにスピンドルモータを高速回転させへッドを浮上させながら退避する必要は無く、制御も簡単である。図面の簡単な説明

本発明を添付する図面を参照しながら以下に説明する。

第 1図は、本発明のへッド衝突防止回路のブロック図である第 2図は、本発明の実施態様を示すフローチャートである。

第 3図は、ピエゾ抵抗型 3軸加速度センサ 2の基本構成を示す斜視図である。

第 4図は、第 3図において、切新線 A A ' に沿って切り取ったセンサ 2の断面 (1である。

第 5図は、第 4図において X軸、又は y軸方向に加速度が加わつた時のセンサ 2の変形を表す断面図である。

第 6図は、第 4図において z軸方向に加速度が加わった時のセンサ 2の変形を表す断面図である。

第 7図は、従来のリムーバブルハードディスク 1 1装置の概観図である。

第 8図は、第 7図の装置のディスクカートリッジのトップカバーを取り外した、該カートリッジ 1 2の内部を示す正面図である。第 9図は、第 7図の装置の電気回路構成のブロック図である。発明の実施の形態

以下、図面を用いて本発明の実施の態様を説明する前に、リムーバブルハードディスク装置について説明する。

このようなリムーバブルハードディスク装置 5の概観を図 7に示す。図 7は、下記特許文献 1 に記載された図であって、特に、ディスクカートリッジ 1 2がリムーパブルハードディスク 1 3力、ら取り出され状態を示す図である。ディスクカートリッジ 1 2は、シヤーシ 1 4 とトップカバー 1 5、コイル力パー 1 6等を備えてなる。又、リムーパプルハードディスク 1 3は、回路基板 1 6、カートリッジ 1 2 とのコネクタ 1 7、へッドアームァクチユエータ駆動用の磁気回路 1 8等を備えてなる。

図 8は、前記ディスクカートリッジ 1 2のトップ力パー 1 5を取り外した状態を示す。中央部の円盤 1 9は、ブラッタと呼ばれ、金属製のディスクからなり、'磁性体が塗布されている。前記ブラッタ上の磁性体の磁化状態を、へッドアームァクチユエータ 2 0の先端にあるヘッド 2 1 により、変化させることにより記憶を行い、又は：ヘッド 2 1から磁化状態を検出することにより情報の読み出しを行なっている。ヘッドアームァクチユエータ 2 0は、ボイスコイルモータ駆動用可動コイル 2 2 と前記磁気回路 1 8により移動制御される。なお図において、破線で示すヘッドアームァクチユエータ 2 0は、非動作領域であるシップヤードに退避している。

図 9は、前記リムーパブルハードディスク装置の電気回路構成のブロック図である。図 9に示すように、リムーパブルハードデイスクー 1 3に搭載した回路基板 1 6には、インタフェース回路 2 0 1 と、へッドア一ムァクチユエータ駆動制御回路 2 0 3 と、位置制御回路 2 0 5 と、ディスク回転制御回路 2 0 7 と、データ処理回路 2 0 9が組み込まれている。へッドアームァクチユエータ駆動制御回路 2 0 3は、位置制御回路 2 0 5からの位置制御信号に基づいてポイスコィルモータの可動コイル 2 2へ駆動信号を供給してへッドア一ムァクチユエータ 2 0を駆動する。

次に、本発明の考え方を、携帯音楽プレーヤを例にとって説明する。

携帯音楽プレーヤが落下する場合、該プレーヤに内蔵されるハードディスク装置に加わる加速度は、重力加速度 g となるが、この状態は該プレーヤが地面に衝突するまで継続する。従って、逆に、ハードディスク装置に加わる加速度が重力加速度 gである状態が所定時間以上継続する場合は、ハードディスク装置が落下しているといえる。

ハードディスク装置に加わる加速度が重力加速度 g となり、その状態が所定時間継続し、従って速度がある臨界値を越える場合は、落下していると判断し、へッドアームをシップヤードに退避するように制御しなければならない。

そこで本発明においては、加速度を検出し、ハードディスク装置が重力に従って落下して、その速度が一定値を超えたことを検知すると、本装置が落下していると判断して、その旨の信号をヘッドァームァクチユエータ制御回路に送り、へッドをシップヤードに退避させるようにする。

図 1 は、本発明の構成を示すブロック図である。図 1 において、ヘッド衝突防止回路 1 は、加速度を検出し、この加速度に基づいて速度を計算し、速度が一定値を超えたときへッドを退避する信号を生成するものであり、前記信号を受けてへッドアームァクチユエ一タ駆動制御回路は、ヘッドをシップゾーンに退避するものである。

このようなへッド衝突防止回路 1 は.，加速度センサ 2 と、これに接続する速度計算回路 3 と、更に該速度計算回路 3に接続する臨界速度判別回路 4を備えてなる。

へッド衝突防止回路 1 は、実装面積、重量を削減する為に 1チップで構成し、例えば、ディスクカートリッジのシャーシ、又は、へッドアームァクチユエータ等の可動体の動作を阻害しないシップャ一ド付近の適当な位置、又は下記説明するリムーバブルハードディスク 1 6の回路基板に载置される。また、ハードディスクドライブ回路と一体に I C化することもできる。又は、ハードディスクドラィブ回路と一体化した I Cとして作成することも出来る。

へッド衝突防止回路 1 が 1チップ化されている例を説明したが、加速度センサを除くへッド衝突防止回路の一部と前記加速度センサ 2 とを 1チップとしてもよいし、ヘッド衝突防止回路 1 を構成する加速度センサ 2、速度計算回路 3、臨界速度判別回路 4を個別のデパイスとして作成してもよい。又、 1チップ化の方法として、同一ダイ上に各機能要素搭載してもよいし、パッケージで 1チップ化してもよい。更に、ハードディスク装置に搭載された他のデバイス及び/又はハードディスク装置と通信可能な外部のデパイスにへッド衝突防止回路の機能の一部を負わせてもよい。

次に、本発明のへッド衝突防止回路の主要な構成要素である加速度センサ 2について説明する。最新の加速度センサとして、 1チップで 3軸の加速度を同時に検出を行うものが出現し、ゲーム機、携帯電話、カメラ、自動車等様々の分野で使用されているが、これを例にとって説明する。図 3は、ピエゾ抵抗素子型 3軸加速度センサ 2の斜視図を示す。該センサ 2は、例えば、 5 mm X 5 mm X l . 2 mmの大きさの ⁰ッケージ内にピエゾ電気素子を収納するもので、該素子の抵抗変化を利用し、 1チップで、 X y zの 3軸の加速度を同時に検出を行うものである。該センサ 2の形状は、中央矩形部 6 と、これと空間をもつて囲む 4辺からなる側部 7 と、各 4辺の中央部 7 7 ₂ · · • と前記中央矩形部 6 とを連結する連結部 8 _t 8 ₂ 、 · · · からなる。ピエゾ素子 9は、この連結部 8の上面に形成される。なお、 A A，は、前記センサ 2の中央部を X軸方向に切断する切断線を表す。

図 4は、図 3の切断線 A A ' に沿って切断した断面図である。ピェゾ抵抗素子 9は、各連結部 8 i 8 ₂ 、 · · · 上に形成されてなる。中央矩形部 6は下部に突き出す錘 1 0を備えている。

このような構成において、その素子に加速度により力 Fが加わると、錘 1 0の動きによりセンサ 2は変形を起こし、前記センサ 2に加速度に比例した応力 σが発生し、応力に比例して、該ピエゾ抵抗素子 2 5の抵抗値 Rが変化する。

図 5は、センサの表面の 2次元方向 x y方向に力が加わる時の前記センサの変形を示す模式図である。

又、図 6は、センサ 2の表面に垂直である z軸方向に力が加わる時の前記センサ 2の変形を示す模式図である。四組の前記ピエゾ抵抗素子 9からなるブリッジ回路（図示しない）を構成することにより、非平衡の電圧を検出して、これにより加速度を検出するものである。

このような 3軸加速度センサ 2は、前記 X軸、 y軸、 z軸の動的加速度を検出できるが、この出力を使って、静止時の傾き及び静止加速度である重力加速度を算出することが可能になっている。前記したように、 3軸加速度センサ 2からは x、 y、 z軸方向の各加速度を表す信号が生成されるが、これら信号に基づいて加速度 αが算出され、該加速度 αは速度計算回路 3に供給される。速度計算回路 3は、前記加速度《とが重力加速度 gに等しい時に、該加速度 αから速度 Vを算出する回路で、公知の計算方法で計算される。臨界速度判別回路 4は、速度計算回路 3から受け取った速度 Vと臨界速度 V c とを比較し、 V≥ V cである時に、落下状態を示すァラーム信号 A L発生する。

これは、装置が、落下していることを意味する。アラーム信号 A Lは、ヘッドをシップヤードに退避する旨の信号として、ヘッドァームァクチユエータ駆動制御回路 2 0 3へ供給される。

このアラーム信号 A Lを受け、へッドアームァクチユエータ制御回路 2 0 3は、ヘッドアームをシッビングゾーンに退避するように制御を行う。

以上の動作を、図 2に示すへッド衝突防止回路 1 に関するフローチャートに従って説明する。

落下検出処理のフローは、所定時間間隔でスタートする処理フロ一である。

始めに、 3軸加速度センサ 2から X、 y、 z軸方向の各加速度信号が検出される（ステップ 1 ) 。該加速度信号に基づいて、装置の加速度ひが算出される（ステップ 2 ) 。

速度計算回路 3において、前記加速度 ο; と重力加速度 g とを比較し (ステップ 3 ) 、方向が一致し、ひ ≠ g の時 ( n 0 の場合) は、メイン処理に移行する（ステップ 9 ) 。

方向が一致し、 o; = g の時は、この状態が継続する時間を計時し、これを用いて速度 Vを計算する（ステップ 4 ) 。該速度 Vと装置が落下していると見なせる速度である臨界速度 V c とを比較し（ステツプ 5 ) 、 V≥ V cの時には、ハードディスク装置が落下していると判断し、アラーム信号 A Lを発生する（ステップ 6 ) 。該ァラーム信号 A Lを受信すると、ヘッドアームァクチユエータ駆動制御回路 2 0 3は、へッドアームをシッビングゾーンに退避するように制御を行う（ステップ 7 ) 。その後、全ての処理を終了する (ステップ 8 ) 。

ステップ 5において、 Vく V cの場合、ステップ 1 に戻る。

この処理は、マイクロプロセッサを使って実現することができるし、個別機能回路を使用して実現することもできる。又このフローは一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。

又、階段を下りる際等の短時間の落下状態では、ヘッドの退避を行わないように設計するとよい。なお、ステップ 8の代わりに一定時間を経過した後、メイン処理に復帰するようにできる。又、音楽再生に限らず、音楽プレーヤに書き込みを行う場合にも、本発明の考えが適用できることは明らかである。

ここでは、ポータブルハードディスク装置の例をとつて説明したが、固定型ハードディスク装置に 3軸加速度センサを応用して、落下によるへッドクラッシュの問題を予防できる。

更なる応用として、上記説明した技術を用いて落下を予測し、予測結果に従ってアラーム音を発生することにより、ユーザ或いは他の人の注意をひきつけることもできる。

Claims

求の範囲

1 . 加速度を検出し、速度が一定値を超えたときヘッドを退避する信号を生成するへッド衝突防止回路を備え、前記信号によりへッドをシップゾーンに退避するよう構成されてなることを特徴とするハードディスク装置。

言青

2 . 前記ヘッド衝突防止回路が、加速度センサと、前記加速度センサに接続され、該センサからの出力に基づいて速度を計算する速度計算回路と、前記速度計算回路に接続し、前記計算された速度と、予め定められた臨界速度とを比較し、前記計算された速度が前記臨界速度を上回る場合にアラーム信号を生成する臨界速度判別回路とからなることを特徴とする請求項 1記載のハードディスク装置。

3 . 前記へッド衝突防止回路が 1チップからなることを特徴とする請求項 2記載のハードディスク装置。

4 . 前記加速度センサを除く前記へッド衝突防止回路の少なくとも一部と加速度センサとが 1チップからなることを特徴とする請求項 2記載のハードディスク装置。

5 . 前記加速度センサが 3軸加速度センサであることを特徴とする請求項 2記載のハードディスク装置。

6 . 前記 3軸加速度センサがピエゾ抵抗型 3軸加速度センサであることを特徴とする請求項 5記載のハードディスク装置。

7 . 前記へッド衝突防止回路がハードディスク装置の基板に载置されることを特徴とする請求項 2又は 3記載のハードディスク装置

8 . 前記ヘッド衝突防止回路がハードディスクドライブ回路と一体的に I C化されてなることを特徴とする請求項 2記載のハードディスク装置。