(57)【要約】【課題】落下有無を判断するために、スピンドルモータの機械的な変化を感知し、これに基づいて落下を判断することが可能なハードディスクドライブを提供すること。【解決手段】データ記録／再生用のディスク１３０を回動させるスピンドルモータ１００と、データの記録／再生のための読取り／書込みヘッド１６１をディスク上の所定位置に移動させるためのアクチュエータ１６０と、スピンドルモータで回転体１２０が浮上する高さをリアルタイムで測定する浮上高さセンサーと、センサーで検出された浮上高さをモニタし、ハードディスクドライブが自由落下状態であると判断されれば、自由落下信号を発生させるモニター部２００と、自由落下信号に応答して、読取り／書込みヘッドの緊急パーキングを開始する中央制御部２２０とを備えることを特徴とする。【選択図】図２３
2007141432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ記録／再生用のディスクを回動させるスピンドルモータと、
データの記録／再生のための読取り／書込みヘッドを前記ディスク上の所定位置に移動させるためのアクチュエータと、
前記スピンドルモータで回転体が浮上する高さをリアルタイムで測定する浮上高さセンサーと、
前記センサーで検出された浮上高さをモニタし、前記ハードディスクドライブが自由落下状態であると判断されれば、自由落下信号を発生させるモニター部と、
前記自由落下信号に応答して、前記読取り／書込みヘッドの緊急パーキングを開始する中央制御部と、
を備えることを特徴とする、ハードディスクドライブ。
【請求項２】
前記浮上高さセンサーは、前記スピンドルモータが装着されたベース部材上に位置され、前記ベース部材から前記回転体の浮上高さを測定して電気的な信号として出力することを特徴とする、請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項３】
前記モニター部は、前記センサーを通じて測定された浮上高さの上昇幅が既定の臨界値を超過する場合、自由落下状態であると判断することを特徴とする、請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項４】
前記自由落下信号を受信した前記中央制御部は、非常電源供給部を稼動して最大可用電源を前記アクチュエータに供給することによって、前記読取り／書込みヘッドを安全なパーキング位置に迅速に待避させることを特徴とする、請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項５】
データ記録／再生用のディスクを回動させるスピンドルモータと、
データの記録／再生のための読取り／書込みヘッドを前記ディスク上の所定位置に移動させるためのアクチュエータと、
前記スピンドルモータの回転速度をリアルタイムで測定する回転速度センサーと、
前記回転速度信号をモニタし、前記ハードディスクドライブが自由落下状態であると判断されれば、自由落下信号を発生させるモニター部と、
前記モニター部の自由落下信号に応答して、前記読取り／書込みヘッドの緊急パーキングを開始する中央制御部と、
を備えることを特徴とする、ハードディスクドライブ。
【請求項６】
前記モニター部は、前記回転速度の上昇幅が既定の臨界値を超過する場合、自由落下状態であると判断することを特徴とする、請求項５に記載のハードディスクドライブ。
【請求項７】
前記自由落下信号を受信した前記中央制御部は、非常電源供給部を稼動して最大可用電源を前記アクチュエータに供給することによって、前記読取り／書込みヘッドを安全なパーキング位置に迅速に待避させることを特徴とする、請求項５に記載のハードディスクドライブ。
【請求項８】
データ記録／再生用のディスクを回動させるものであって、フィードバック制御ループにより回転速度がリアルタイムで制御されるスピンドルモータと、
データの記録／再生のための読取り／書込みヘッドを前記ディスク上の所定位置に移動させるためのアクチュエータと、
前記スピンドルモータの制御された駆動信号をリアルタイムでモニタし、前記ハードディスクドライブが自由落下状態であると判断されれば、自由落下信号を発生させるモニター部と、
前記モニター部の自由落下信号に応答して、前記読取り／書込みヘッドの緊急パーキングを開始する中央制御部と、
を備えることを特徴とする、ハードディスクドライブ。
【請求項９】
前記モニター部は、前記駆動信号のＰＷＭデューティ比をリアルタイムでモニタし、前記デューティ比の下降幅が既定の臨界値を超過する場合、自由落下状態であると判断することを特徴とする、請求項８に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１０】
前記自由落下信号を受信した前記中央制御部は、非常電源供給部を稼動して最大可用電源を前記アクチュエータに供給することによって、前記読取り／書込みヘッドを安全なパーキング位置に迅速に待避させることを特徴とする、請求項８に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１１】
データ記録／再生用のディスクを回動させるスピンドルモータと、
データの記録／再生のための読取り／書込みヘッドを前記ディスク上の所定位置に移動させるためのアクチュエータと、
前記スピンドルモータで回転体の中心が、前記回転体を支持する固定体との間に設けられた軸受間隙を介して、中央位置から側方向に微小偏心された量を静的偏心量としたとき、
前記静的偏心量を測定する静的偏心センサーと、
前記センサーで検出された前記静的偏心量をモニタし、前記ハードディスクドライブが自由落下状態であると判断されれば、自由落下信号を発生させるモニター部と、
前記自由落下信号に応答して、前記読取り／書込みヘッドの緊急パーキングを開始する中央制御部と、
を備えることを特徴とする、ハードディスクドライブ。
【請求項１２】
前記モニター部は、前記静的偏心量をリアルタイムでモニタし、前記静的偏心量の下降幅が既定の臨界値を超過する場合、自由落下状態であると判断することを特徴とする、請求項１１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１３】
前記自由落下信号を受信した前記中央制御部は、非常電源供給部を稼動して最大可用電源を前記アクチュエータに供給することによって、前記読取り／書込みヘッドを安全なパーキング位置に迅速に待避させることを特徴とする、請求項１１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１４】
データ記録／再生用のディスクを回動させるスピンドルモータと、
先端に読取り／書込みヘッドを付着し、前記読取り／書込みヘッドを前記ディスク上の所定位置に移動させるためにピボット軸を中心に旋回駆動されるアクチュエータと、
前記読取り／書込みヘッドと目的トラックとの位置誤差をリアルタイムで測定する位置エラーセンサーと、
前記位置エラー信号をモニタし、前記ハードディスクドライブが自由落下状態であると判断されれば、自由落下信号を発生させるモニター部と、
前記モニター部の自由落下信号に応答して、前記読取り／書込みヘッドの緊急パーキングを開始する中央制御部と、
を備えることを特徴とする、ハードディスクドライブ。
【請求項１５】
前記モニター部は、前記位置エラー信号をリアルタイムでモニタし、突然の変動を示す外乱信号（ｂｕｒｓｔ  ｓｉｇｎａｌ）の下限ピークと上限ピークとの間の大きさが既定の臨界値を超過する場合、自由落下状態であると判断することを特徴とする、請求項１４に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１６】
前記自由落下信号を受信した前記中央制御部は、非常電源供給部を稼動して最大可用電源を前記アクチュエータに供給することによって、前記読取り／書込みヘッドを安全なパーキング位置に迅速に待避させることを特徴とする、請求項１４に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１７】
データ記録／再生用のディスクを回動させるスピンドルモータと、先端の読取り／書込みヘッドを付着したアクチュエータに対して回動力を提供するボイスコイルモータと、
前記読取り／書込みヘッドが前記ディスク上の目的トラックを追従するように、前記ボイスコイルモータに制御された駆動信号を印加するフィードバック制御ループと、
前記ボイスコイルモータの駆動信号をリアルタイムでモニタし、前記ハードディスクドライブが自由落下状態であると判断されれば、自由落下信号を発生させるモニター部と、
前記モニター部の自由落下信号に応答して、前記読取り／書込みヘッドの緊急パーキングを開始する中央制御部と、
を備えることを特徴とする、ハードディスクドライブ。
【請求項１８】
前記モニター部は、前記駆動信号をリアルタイムでモニタし、前記駆動信号の変動幅が既定の臨界値を超過する場合、自由落下状態であると判断することを特徴とする、請求項１７に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１９】
前記駆動信号は、前記ボイスコイルモータに印加される入力電流であることを特徴とする、請求項１７に記載のハードディスクドライブ。
【請求項２０】
前記駆動信号は、前記ボイスコイルモータに印加される入力電圧であることを特徴とする、請求項１７に記載のハードディスクドライブ。
【請求項２１】
前記自由落下信号を受信した前記中央制御部は、非常電源供給部を稼動して最大可用電源を前記アクチュエータに供給することによって、前記読取り／書込みヘッドを安全なパーキング位置に迅速に待避させることを特徴とする、請求項１７に記載のハードディスクドライブ。
【請求項２２】
データ記録／再生用のディスクを回動させるものであって、速度制御ループにより回転速度がリアルタイムで制御されるスピンドルモータと、
先端の読取り／書込みヘッドを付着したアクチュエータに回動力を提供するボイスコイルモータと、
前記読取り／書込みヘッドが前記ディスク上の目的トラックを追従するように、前記ボイスコイルモータに制御された駆動信号を印加する位置制御ループと、
前記スピンドルモータの駆動信号及びボイスコイルモータの駆動信号をリアルタイムでモニタし、前記ハードディスクドライブが自由落下状態であると判断されれば、自由落下信号を発生させるモニター部と、
前記モニター部の自由落下信号に応答して、前記読取り／書込みヘッドの緊急パーキングを開始する中央制御部と、
を備えることを特徴とする、ハードディスクドライブ。
【請求項２３】
前記モニター部は、前記スピンドルモータに対する駆動信号の変動幅が既定の第１臨界値を超過するか、前記ボイスコイルモータに対する駆動信号の変動幅が既定の第２臨界値を超過する場合、または前記スピンドルモータに対する駆動信号の変動幅と前記ボイスコイルモータに対する駆動信号の変動幅とを組合わせた演算値が既定の第３臨界値を超過する場合に、自由落下状態であると判断することを特徴とする、請求項２２に記載のハードディスクドライブ。
【請求項２４】
前記自由落下信号を受信した前記中央制御部は、非常電源供給部を稼動して最大可用電源を前記アクチュエータに供給することによって、前記読取り／書込みヘッドを安全なパーキング位置に迅速に待避させることを特徴とする、請求項２２に記載のハードディスクドライブ。
【請求項２５】
データ記録／再生用のディスクを回動させるスピンドルモータと、
データの記録／再生のための読取り／書込みヘッドを前記ディスク上の所定位置に移動させるためのアクチュエータと、
前記スピンドルモータで回転体が浮上する高さをリアルタイムで測定する第１測定センサーと、
前記スピンドルモータで回転体の中心が、前記回転体を支持する固定体との間に設けられた軸受間隙を介して、中央位置から側方向に微小偏心された量を静的偏心量とした時、前記静的偏心量をリアルタイムで測定する第２測定センサーと、
前記第１、第２測定センサーで検出された前記浮上高さおよび静的偏心量をモニタし、前記ハードディスクドライブが自由落下状態であると判断されれば、自由落下信号を発生させるモニター部と、
前記自由落下信号に応答して、前記読取り／書込みヘッドの緊急パーキングを開始する中央制御部と、
を備えることを特徴とする、ハードディスクドライブ。
【請求項２６】
前記モニター部は、前記第１測定センサーを通じて測定された浮上高さの上昇幅が既定の第１臨界値を超過するか、前記第２測定センサーを通じて測定された前記静的偏心量の下降幅が既定の第２臨界値を超過する場合、または前記浮上高さの上昇幅と静的偏心量の下降幅とを組合わせて得られた演算値が既定の第３臨界値を超過する場合に、自由落下状態であると判断することを特徴とする、請求項２５に記載のハードディスクドライブ。
【請求項２７】
前記自由落下信号を受信した前記中央制御部は、非常電源供給部を稼動して最大可用電源を前記アクチュエータに供給することによって、前記読取り／書込みヘッドを安全なパーキング位置に迅速に待避させることを特徴とする、請求項２５に記載のハードディスクドライブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスクドライブに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの情報保存装置のうちの１つであるハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）は、読取り／書込みヘッドを使用してディスクからデータを再生、又はディスクにデータを記録する装置である。このようなＨＤＤにおいて、ヘッドは、回転するディスクの表面から所定高さほど浮上した状態でアクチュエータにより所望の位置に移動しながら、その機能を行う。
【０００３】
しかし、データの記録／再生動作を行なった読取り／書込みヘッドが突然の衝撃によってディスク表面に衝突すると、ディスクに保存されたデータが損傷されて読み取りが不可能になり、ヘッドクラッシュによって読取り／書込みヘッドが物理的に損傷されて、その機能を働かせないという問題がある。このように外部衝撃に脆弱なＨＤＤの構造によって、優れた価格対保存容量比にもかかわらず、ＨＤＤを各種モバイル機器に適用するのに一定の制限を受けてきた。しかし、最近では、１インチ以下のマイクロドライブについての研究が活発に進むなど、ＨＤＤをモバイル環境に適用するための一貫した努力が行われてきていた。
【０００４】
そのうち、特許文献１には、ＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ）基板の加速度センサーを利用してＨＤＤの落下状態を衝撃以前に感知して、読取り／書込みヘッドを安全な位置にアンロードさせる方法が開示されている。しかし、上記従来技術によれば、別途の加速度センサーを設けるための追加的な費用が要求されるだけでなく、一般的にモバイル用として開発される超小型ＨＤＤに加速度センサーの装着空間を別途に設けることは、装置の体積を増加させることにより軽薄短小化を阻害するという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】米国再発行特許発明第ＲＥ３５，２６９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来技術によれば、別途の加速度センサーを設けるための追加的な費用が要求されるだけでなく、一般的にモバイル用として開発される超小型ＨＤＤに加速度センサーの装着空間を別途に設けることは、装置の体積を増加させることにより軽薄短小化を阻害するという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、落下有無を判断するために、スピンドルモータの機械的な変化を感知し、これに基づいて落下を判断することが可能な、新規かつ改良されたハードディスクドライブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、データ記録／再生用のディスクを回動させるスピンドルモータと、データの記録／再生のための読取り／書込みヘッドをディスク上の所定位置に移動させるためのアクチュエータと、スピンドルモータで回転体が浮上する高さをリアルタイムで測定する浮上高さセンサーと、センサーで検出された浮上高さをモニタし、ハードディスクドライブが自由落下状態であると判断されれば、自由落下信号を発生させるモニター部と、自由落下信号に応答して、読取り／書込みヘッドの緊急パーキングを開始する中央制御部と、を備えることを特徴とする、ハードディスクドライブが提供される。
【０００９】
上記浮上高さセンサーは、スピンドルモータが装着されたベース部材上に位置され、ベース部材から回転体の浮上高さを測定して電気的な信号として出力することができる。
【００１０】
上記モニター部は、センサーを通じて測定された浮上高さの上昇幅が既定の臨界値を超過する場合、自由落下状態であると判断することができる。
【００１１】
上記自由落下信号を受信した中央制御部は、非常電源供給部を稼動して最大可用電源をアクチュエータに供給することによって、読取り／書込みヘッドを安全なパーキング位置に迅速に待避させることができる。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、データ記録／再生用のディスクを回動させるスピンドルモータと、データの記録／再生のための読取り／書込みヘッドをディスク上の所定位置に移動させるためのアクチュエータと、スピンドルモータの回転速度をリアルタイムで測定する回転速度センサーと、回転速度信号をモニタし、ハードディスクドライブが自由落下状態であると判断されれば、自由落下信号を発生させるモニター部と、モニター部の自由落下信号に応答して、読取り／書込みヘッドの緊急パーキングを開始する中央制御部と、を備えることを特徴とする、ハードディスクドライブが提供される。
【００１３】
上記モニター部は、回転速度の上昇幅が既定の臨界値を超過する場合、自由落下状態であると判断することができる。
【００１４】
上記自由落下信号を受信した中央制御部は、非常電源供給部を稼動して最大可用電源をアクチュエータに供給することによって、読取り／書込みヘッドを安全なパーキング位置に迅速に待避させることができる。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、データ記録／再生用のディスクを回動させるものであって、フィードバック制御ループにより回転速度がリアルタイムで制御されるスピンドルモータと、データの記録／再生のための読取り／書込みヘッドをディスク上の所定位置に移動させるためのアクチュエータと、スピンドルモータの制御された駆動信号をリアルタイムでモニタし、ハードディスクドライブが自由落下状態であると判断されれば、自由落下信号を発生させるモニター部と、モニター部の自由落下信号に応答して、読取り／書込みヘッドの緊急パーキングを開始する中央制御部と、を備えることを特徴とする、ハードディスクドライブが提供される。
【００１６】
上記モニター部は、駆動信号のＰＷＭデューティ比をリアルタイムでモニタし、デューティ比の下降幅が既定の臨界値を超過する場合、自由落下状態であると判断することができる。
【００１７】
上記自由落下信号を受信した中央制御部は、非常電源供給部を稼動して最大可用電源をアクチュエータに供給することによって、読取り／書込みヘッドを安全なパーキング位置に迅速に待避させることができる。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、データ記録／再生用のディスクを回動させるスピンドルモータと、データの記録／再生のための読取り／書込みヘッドをディスク上の所定位置に移動させるためのアクチュエータと、スピンドルモータで回転体の中心が、回転体を支持する固定体との間に設けられた軸受間隙を介して、中央位置から側方向に微小偏心された量を静的偏心量としたとき、静的偏心量を測定する静的偏心センサーと、センサーで検出された静的偏心量をモニタし、ハードディスクドライブが自由落下状態であると判断されれば、自由落下信号を発生させるモニター部と、自由落下信号に応答して、読取り／書込みヘッドの緊急パーキングを開始する中央制御部と、を備えることを特徴とする、ハードディスクドライブが提供される。
【００１９】
上記モニター部は、静的偏心量をリアルタイムでモニタし、静的偏心量の下降幅が既定の臨界値を超過する場合、自由落下状態であると判断することができる。
【００２０】
上記自由落下信号を受信した中央制御部は、非常電源供給部を稼動して最大可用電源をアクチュエータに供給することによって、読取り／書込みヘッドを安全なパーキング位置に迅速に待避させることができる。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、データ記録／再生用のディスクを回動させるスピンドルモータと、先端に読取り／書込みヘッドを付着し、読取り／書込みヘッドをディスク上の所定位置に移動させるためにピボット軸を中心に旋回駆動されるアクチュエータと、読取り／書込みヘッドと目的トラックとの位置誤差をリアルタイムで測定する位置エラーセンサーと、位置エラー信号をモニタし、ハードディスクドライブが自由落下状態であると判断されれば、自由落下信号を発生させるモニター部と、モニター部の自由落下信号に応答して、読取り／書込みヘッドの緊急パーキングを開始する中央制御部と、を備えることを特徴とする、ハードディスクドライブが提供される。
【００２２】
上記モニター部は、位置エラー信号をリアルタイムでモニタし、突然の変動を示す外乱信号（ｂｕｒｓｔ  ｓｉｇｎａｌ）の下限ピークと上限ピークとの間の大きさが既定の臨界値を超過する場合、自由落下状態であると判断することができる。
【００２３】
上記自由落下信号を受信した中央制御部は、非常電源供給部を稼動して最大可用電源をアクチュエータに供給することによって、読取り／書込みヘッドを安全なパーキング位置に迅速に待避させることができる。
【００２４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、データ記録／再生用のディスクを回動させるスピンドルモータと、先端の読取り／書込みヘッドを付着したアクチュエータに対して回動力を提供するボイスコイルモータと、読取り／書込みヘッドがディスク上の目的トラックを追従するように、ボイスコイルモータに制御された駆動信号を印加するフィードバック制御ループと、ボイスコイルモータの駆動信号をリアルタイムでモニタし、ハードディスクドライブが自由落下状態であると判断されれば、自由落下信号を発生させるモニター部と、モニター部の自由落下信号に応答して、読取り／書込みヘッドの緊急パーキングを開始する中央制御部と、を備えることを特徴とする、ハードディスクドライブが提供される。
【００２５】
上記モニター部は、駆動信号をリアルタイムでモニタし、駆動信号の変動幅が既定の臨界値を超過する場合、自由落下状態であると判断することができる。
【００２６】
上記駆動信号は、ボイスコイルモータに印加される入力電流であるとすることができる。また、上記駆動信号は、ボイスコイルモータに印加される入力電圧であるとすることができる。
【００２７】
上記自由落下信号を受信した中央制御部は、非常電源供給部を稼動して最大可用電源をアクチュエータに供給することによって、読取り／書込みヘッドを安全なパーキング位置に迅速に待避させることができる。
【００２８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、データ記録／再生用のディスクを回動させるものであって、速度制御ループにより回転速度がリアルタイムで制御されるスピンドルモータと、先端の読取り／書込みヘッドを付着したアクチュエータに回動力を提供するボイスコイルモータと、読取り／書込みヘッドがディスク上の目的トラックを追従するように、ボイスコイルモータに制御された駆動信号を印加する位置制御ループと、スピンドルモータの駆動信号及びボイスコイルモータの駆動信号をリアルタイムでモニタし、ハードディスクドライブが自由落下状態であると判断されれば、自由落下信号を発生させるモニター部と、モニター部の自由落下信号に応答して、読取り／書込みヘッドの緊急パーキングを開始する中央制御部と、を備えることを特徴とする、ハードディスクドライブが提供される。
【００２９】
上記モニター部は、スピンドルモータに対する駆動信号の変動幅が既定の第１臨界値を超過するか、ボイスコイルモータに対する駆動信号の変動幅が既定の第２臨界値を超過する場合、またはスピンドルモータに対する駆動信号の変動幅とボイスコイルモータに対する駆動信号の変動幅とを組合わせた演算値が既定の第３臨界値を超過する場合に、自由落下状態であると判断することができる。
【００３０】
上記自由落下信号を受信した中央制御部は、非常電源供給部を稼動して最大可用電源をアクチュエータに供給することによって、読取り／書込みヘッドを安全なパーキング位置に迅速に待避させることができる。
【００３１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、データ記録／再生用のディスクを回動させるスピンドルモータと、データの記録／再生のための読取り／書込みヘッドをディスク上の所定位置に移動させるためのアクチュエータと、スピンドルモータで回転体が浮上する高さをリアルタイムで測定する第１測定センサーと、スピンドルモータで回転体の中心が、回転体を支持する固定体との間に設けられた軸受間隙を介して、中央位置から側方向に微小偏心された量を静的偏心量とした時、静的偏心量をリアルタイムで測定する第２測定センサーと、第１、第２測定センサーで検出された浮上高さおよび静的偏心量をモニタし、ハードディスクドライブが自由落下状態であると判断されれば、自由落下信号を発生させるモニター部と、自由落下信号に応答して、読取り／書込みヘッドの緊急パーキングを開始する中央制御部と、を備えることを特徴とする、ハードディスクドライブが提供される。
【００３２】
上記モニター部は、第１測定センサーを通じて測定された浮上高さの上昇幅が既定の第１臨界値を超過するか、第２測定センサーを通じて測定された静的偏心量の下降幅が既定の第２臨界値を超過する場合、または浮上高さの上昇幅と静的偏心量の下降幅とを組合わせて得られた演算値が既定の第３臨界値を超過する場合に、自由落下状態であると判断することができる。
【００３３】
上記自由落下信号を受信した中央制御部は、非常電源供給部を稼動して最大可用電源をアクチュエータに供給することによって、読取り／書込みヘッドを安全なパーキング位置に迅速に待避させることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、落下有無を判断するために、スピンドルモータの機械的な変化を感知し、これに基づいて落下を判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３６】
まず、本発明の第１の実施形態に係るハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤという。）について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＨＤＤの概略的な構造を示す分解斜視図である。
【００３７】
図１を参照すれば、ＨＤＤは、データ記録用のディスク１３０を回転させるためのスピンドルモータ１００と、ディスク１３０の外郭にピボッティングされ、その先端の読取り／書込みヘッド（図示せず。）をディスク１３０上の所定位置に移動させるためのアクチュエータ１６０と、アクチュエータ１６０に駆動力を提供するボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭという。）とを備える。
【００３８】
スピンドルモータ１００は、ＨＤＤのベース部材１１１上に設置される。このスピンドルモータ１００には、１枚または複数枚のデータ記録／再生用のディスク１３０が装着され、ディスク１３０は、スピンドルモータ１００により一定の角速度で回転する。
【００３９】
アクチュエータ１６０は、ベース部材１１１に設置されたアクチュエータピボット１６５、スイングアーム１６３、サスペンション１６２、及びコイル支持部１６７を備える。スイングアーム１６３は、アクチュエータピボット１６５に回転可能に結合される。サスペンション１６２は、スイングアーム１６３の先端部に結合されて読取り／書込みヘッド１６１をディスク１３０の表面側に付勢されるように支持する。読取り／書込みヘッド１６１は、スイングアーム１６３に支持された状態で高速回転するディスク１３０上の特定トラックＴを追従しながら、ディスク１３０に所定のデータを記録、又はディスク１３０から所定のデータを再生する。ディスク１３０の回転が停止すれば、読取り／書込みヘッド１６１は、ディスク１３０外郭に設けられたパーキングランプ１７０に置かれる。
【００４０】
ＶＣＭは、スイングアーム１６３を回転させるための駆動力を提供するものであって、ＶＣＭコイル１６４に入力される電流とマグネット１８４によって形成された磁場との相互作用によって、フレミングの左手の法則による方向にスイングアーム１６３を回転させる。ＶＣＭコイル１６４は、スイングアーム１６３の後端部に結合されたコイル支持部１６７に組立てられる。マグネット１８４は、ＶＣＭコイル１６４と対面するようにマグネット１８４の上部と下部にそれぞれ配置され、ヨーク１８１に付着されて支持される。スピンドルモータ１００とアクチュエータ１６０とは、上下に対向するように結合されるベース部材１１１とカバー部材１９１とによって設けられた内部空間に収容される。
【００４１】
図２には、図１に示すスピンドルモータの垂直断面構造が示されている。図面を参照すれば、スピンドルモータ１００は、回転中心となるシャフト１２１と、シャフト１２１に挟まれてシャフト１２１と共に一体に回転するハブ１２５と、ハブ１２５の外側でハブ１２５と所定間隔を置いて対向するようにベース部材１１１上に固設されたステータ１１２とを備える。ハブ１２５の外周端部には永久磁石１２６が設置され、永久磁石１２６と対向するように配置されたステータ１１２は、磁性体からなるヨーク１１３と、ヨーク１１３に巻線されたコイル１１５とを備える。ＨＤＤに電源がオンされれば、ハブ１２５に支持された永久磁石１２６と駆動電流が印加されて磁化されたステータ１１２との間で電磁気的な相互作用が起こり、電磁気的な引力と斥力によってハブ１２５は、回転中心となるシャフト１２１と共に回転する。
【００４２】
ベース部材１１１には、シャフト１２１を支持するために所定高さに突出するようにネック部１１１ａが設けられ、ネック部１１１ａの開口には、シャフト１２１を取り囲むスリーブ１１７が挿入される。シャフト１２１は、円筒形状の胴体をなすジャーナル部１２１ａと、シャフト１２１がスリーブ１１７で軸方向に離脱されないように半径方向に突出したスラスト部１２１ｂとを備える。スピンドルモータ１００は、回転駆動される回転体１２０と、回転体１２０を支持するための支持構造として固設された固定体１１０とを備えるが、本明細書において、回転体１２０は、シャフト１２１、ハブ１２５を備え、固定体１１０は、ステータ１１２、ベース部材１１１、及びスリーブ１１７を備える。
【００４３】
一方、シャフト１２１周囲には、シャフト１２１を回転可能に支持するように流体動圧軸受１５０が設けられるが、さらに具体的に、シャフト１２１をその軸方向に回転可能に支持する上部及び下部のスラスト軸受１５３ａ、１５３ｂと、シャフト１２１をその半径方向に回転可能に支持するジャーナル軸受１５１とが設けられる。図示されているように、シャフト１２１の外周面には、シャフト１２１の回転によって半径方向に流体動圧を発生させるための櫛状のグルーブが形成される。なお、グルーブは、図示された例に限定されず、シャフト１２１と対向するスリーブ１１７の内周面に形成されてもよい。
【００４４】
図３には、ハブに装着された永久磁石１２６と永久磁石１２６と対向するように配置されたステータ１１２との配置構造が示されている。図示された一例として、円形の永久磁石１２６は、１２個の極から構成されており、永久磁石１２６と対向するように９個のヨーク１１３が永久磁石１２６の外部に円形に配列されている。ヨーク１１３は、ヨーク１１３を外側で支持する環形の外輪部から内部の永久磁石１２６に向けて突出して設けられる。隣接した２つのヨーク１１３には、コイル１１５が巻線され、コイル１１５が巻線されたヨーク１１３の間には、コイルが巻線されていないヨーク１１３が配置される。ブラシレスＤＣモータが適用された一例において、コイル１１５に正極性（＋）信号と負極性（−）信号とを交互に有する交流信号を印加することによって、コイル１１５が巻線されたヨーク１１３は、一定の周期でＮ極とＳ極の磁性を交互に有する。
【００４５】
以下、本発明のＨＤＤに採用された落下感知方法について説明する。図４は、スピンドルモータ１００の固定体１１０と回転体１２０とに加えられる力とモーメントの作用状態を模式的に示す。図面を参照すれば、固定体１１０と回転体１２０には、それぞれ固定座標系ｘＳ、ｙＳ、ｚＳと相対座標系ｘＲ、ｙＲ、ｚＲが設定されており、固定体１１０と回転体１２０との軸受間隙は、潤滑流体によって充填されている。固定体１１０には、重力による自重ＦＧＳと、流体動圧軸受１５０からの反力ＦＨＤＢ、そして、不平型電磁気力ＦＥＭが加えられ、回転体１２０には、重力による自重ＦＧＲと、回転軸から偏心された質量分布に起因する遠心力ＦＵＲ、流体動圧軸受１５０からの反力ＦＨＤＢ、及び不平型電磁気力ＦＥＭが加えられる。ここで、固定体１１０と回転体１２０とに加えられる流体動圧軸受１５０からの反力ＦＨＤＢや不平型電磁気力ＦＥＭは、互いに反対方向に作用する作用−反作用的な関係を有する。一方、回転方向に加えられるモーメントとして、固定体１１０には、回転体１２０の駆動のための電磁気トルクＭＥＭと軸受の摩擦による摩擦トルクＭＨＤＢとが作用し、これと同様に、回転体１２０には、回転駆動力としての電磁気トルクＭＥＭと軸受の摩擦トルクＭＨＤＢとがそれぞれ加えられる。上述したように、それぞれの固定体１１０と回転体１２０に作用する力とモーメントの合力は、下記数式１のＮｅｗｔｏｎ−Ｅｕｌｅｒ方程式で整理できる。
【００４６】
【数１】
2007141432.tif 000003
【００４７】
ここで、ＦＧ、ＦＨＤＢ、ＦＥＭ、ＦＵ、ＭＥＭ、ＭＨＤＢは、それぞれ重力、流体動圧軸受１５０の反力、不平型電磁気力、回転体１２０の不平型質量によって発生する遠心力、電磁気トルク、及び軸受の摩擦トルクを示し、上付き文字Ｓ、Ｒは、それぞれ固定体１１０と回転体１２０とに作用する力またはモーメントを表示するためのものである。
【００４８】
Ｎｅｗｔｏｎ−Ｅｕｌｅｒ方程式をＲｕｎｇｅ−Ｋｕｔｔａアルゴリズムを適用して時間に対する数値積分を行なうことによって、初期固定体１１０に対する回転体１２０の位置から微小時間Δｔ回転体１２０が移動した変位を求め、求めた結果に基づいた新しい回転体１２０の位置を入力して時間積分を行う過程を繰り返すことによって、一定時間以後の回転体１２０の位置と姿勢などの情報を得ることができる。但し、固定体１１０と回転体１２０との自重ＦＧＳ、ＦＧＲを除いた他の力やモーメントは、後述するＲｅｙｎｏｌｄｓ方程式による潤滑流体の解析と、Ｍａｘｗｅｌｌ方程式による電磁場の解析から得られるので、Ｎｅｗｔｏｎ−Ｅｕｌｅｒ方程式と共に方程式に対する積分も共に行われる必要がある。
【００４９】
流体動圧軸受１５０からの反力ＦＨＤＢと、流体動圧軸受１５０からの摩擦トルクＭＨＤＢとは、固定体１１０と回転体１２０間の潤滑流体に対する有限要素解析を通じて得られ、有限要素解析に使われた支配方程式としてＲｅｙｎｏｌｄｓ方程式は、下記数式で表すことができる。下記数式２と数式３は、それぞれジャーナル軸受１５１およびスラスト軸受１５３の潤滑流体に対する支配方程式を円筒座標系ｒ、θ、ｚで表したものである。
【００５０】
【数２】
2007141432.tif 000004
【００５１】
【数３】
2007141432.tif 000005
【００５２】
ここで、ｈ、ｐ、μ、Ｒは、それぞれ油膜の厚さ、油膜で発生する圧力、潤滑流体の粘性、ジャーナル軸受１５１の半径を示す。
【００５３】
Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程式の有限要素展開を通じて、回転体１２０が回転することにより、回転体１２０と固定体１１０との間で発生する潤滑流体の流体動圧の分布を計算でき、流体動圧軸受１５０による反力ＦＨＤＢと摩擦トルクＭＨＤＢは、潤滑流体による圧力及びせん断応力を該当領域にかけて積分することによって得られる。図５及び図６には、任意の時間に対するジャーナル軸受１５１の圧力分布及びスラスト軸受１５３の圧力分布がそれぞれ示されている。
【００５４】
一方、数式１において電磁気トルクＭＥＭと不平型電磁気力ＦＥＭは、下記数式４に表示されたスピンドルモータ１００の駆動回路に対する電圧方程式及び下記数式５に表示された電磁場に対するＭａｘｗｅｌｌ方程式を解析することによって得られる。
【００５５】
【数４】
2007141432.tif 000006
【００５６】
【数５】
2007141432.tif 000007
【００５７】
ここで、ν、Ｊ、ＡＺ、Ｍは、それぞれ透磁率の逆数である抵抗率、スピンドルモータ１００に流入される電流密度、磁気ベクトルポテンシャル、永久磁石の磁化を示す。
【００５８】
一方、図７及び図８には、上述した電磁気的な解析を通じて得られた結果が示されているが、図７には、スピンドルモータ１００の電磁場に対する磁束の分布が示されており、図８には、スピンドルモータ１００が定速で回転するためにスピンドルモータ１００に入力される駆動電流の波形が示されている。
【００５９】
図９には、上述した解析結果により得られた回転体１２０中心の移動軌跡が示されている。図面において点線は、回転体１２０の幾何学的中心に対する移動軌跡を示すが、スピンドルモータ１００の稼動時点で幾何学的中心は、原点（０，０）に存在し、スピンドルモータ１００の駆動により、らせん状の軌跡をたどりながら次第に原点からオフセットされた状態に偏心される。図面において実線は、回転体１２０の質量中心の移動軌跡を示すが、回転体１２０の質量中心と幾何学的中心とは、互いに類似した運動軌跡を有するが一致してはいない。
【００６０】
図１０〜図１４は、ドライブ装置が地面に対して水平に落下する場合に、上述の数式１〜数式４を時間に対して数値積分して得られた解析結果である。各図面で表示されたｘ、ｙ、ｚは、それぞれ図４に示すように、固定体１１０に対して設定された固定座標系を基準とした座標値である。図１０には、経時的な重力方向の変位（ｚ方向変位）を示すが、約０．０６秒に落下が開始されたことが分かる。図１１には、経時的にｘ、ｙ、ｚ軸方向に回転体１２０に作用する分力を示すが、ｘ軸方向の分力とｙ軸方向の分力とは、経時的に一定の幅を有して正弦波型に振動する傾向を示し、ｚ軸方向の分力、すなわち、重力方向に作用する分力は、約０．０１Ｎの一定のレベルに維持され、落下が始まる瞬間にゼロレベル状態に急激に落ち、これにより、落下と同時に重力方向の分力が瞬間的に除去されることが分かる。このように、落下と同時に重力方向の分力が除去されることは、自由落下によって回転体１２０の自重による力が除去されることによって、流体動圧軸受１５０の軸方向支持力が発生しないためである。
【００６１】
図１２には、経時的な回転体１２０の浮上高さを示すものであり、落下が始まると同時に浮上高さが約１．６μｍほど高まることが分かる。このように、固定体１１０に対する回転体１２０の浮上高さが急増することによって、固定体１１０と回転体１２０との軸受間隙が急激に変化し、後述するように、流体動圧軸受１５０による摩擦トルクが変化する。図１３には、経時的に回転体１２０に作用する摩擦トルクの変化が示されているが、さらに具体的には、上部スラスト軸受１５３ａと下部スラスト軸受１５３ｂとによる摩擦トルクと、ジャーナル軸受１５１による摩擦トルクがそれぞれ示されている。ジャーナル軸受１５１による摩擦トルクは、落下時点前後に一定に維持される一方、上部スラスト軸受１５３ａによる摩擦トルクは、落下以後に小幅増加し、下部スラスト軸受１５３ｂによる摩擦トルクは、落下以後に明確に減少する傾向を見せる。これにより、ジャーナル軸受１５１と上下部スラスト軸受１５３ａ、１５３ｂとによる摩擦トルクの合算摩擦トルクは、落下と同時に約４．４％減少する。このように、摩擦トルク、特に、スラスト軸受１５３の摩擦トルクが減少することは、図１２を参照して説明したように、ＨＤＤの自由落下時点において固定体１１０に対する回転体１２０の浮上高さが急増することにより、回転体１２０と固定体１１０間の上部および下部軸受間隙が変化するためである。流体動圧軸受１５０の摩擦トルクは、一定の回転速度で定速駆動されるスピンドルモータ１００に対しては、一種の回転負荷として作用する。ドライブ装置の落下時、一定に維持されていた摩擦トルクが突然に減少するので、定速回転のためのスピンドルモータ１００の入力駆動信号は、落下と共に減少する。
【００６２】
図１４は、スピンドルモータ駆動信号のＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）デューティ比の変化が経時的に示されている。ＰＷＭデューティ比は、ローレベルとハイレベルとが一定の周期で繰り返される傾向を示す。ドライブ装置の落下時、デューティ比のハイレベルとローレベルとは、それぞれ０．２％ほど減少する。このようにＰＷＭデューティ比が減少することは、図１３に示すように、ドライブ装置の落下と共に摩擦トルクが減少するので、スピンドルモータ１００にさらに少ない駆動電流を印加しても定速回転が可能であるためである。
【００６３】
図１５には、スピンドルモータ１００が互いに異なる角度で落下する３つの場合が示されている。さらに具体的には、図１５（ａ）には、ドライブ装置が地面に平行な水平に落下する場合が示されており、図１５（ｃ）には、ドライブ装置が地面に垂直な姿勢で落下する場合が示されており、図１５（ｂ）には、ドライブ装置が水平でも垂直でもない任意の角度で落下する場合が示されているが、一例として、地面に対して４５°傾斜した姿勢で落下する場合が示されている。図１５において、図面符号Ｇは重力方向を示す。後述するように、ドライブ装置の落下時、落下姿勢によって落下感知のために測定されるシステム変数が互いに異なる。以下では、これについて説明する。
【００６４】
図１５（ａ）のように、ドライブ装置が水平姿勢で落下する場合、スピンドルモータ１００に備えられた回転体１２０の自重は、スラスト軸受１５３が支持し、落下と同時にスラスト軸受１５３による反力が除去されるので、回転体１２０の浮上高さの変化を感知することによって、自由落下如何を判断できる。図１６Ａ〜図１６Ｃには、それぞれスピンドルモータ１００の落下姿勢による浮上高さの変化が示されており、以下の表１には、図に示す浮上高さの変化が数値的に示されている。角度θｘは、スピンドルモータ１００のベース部材１１１と水平延長線との角度を示し、θｘ＝０°であるときは、ドライブ装置が水平に落下する場合（以下、水平落下）であり、θｘ＝９０°であるときは、ドライブ装置が垂直に落下する場合（以下、垂直落下）であり、θｘ＝４５°であるときは、ドライブ装置が水平と垂直との間で４５°の角度で落下する場合（以下、傾斜落下）である。
【００６５】
【表１】
2007141432.tif 000008
【００６６】
図１５（ｂ）に示すように、ドライブ装置が傾斜した姿勢で落下する場合、回転体１２０の自重は、スラスト軸受１５３とジャーナル軸受１５１とが共に支持し、それぞれの軸受が担当する回転体１２０の自重は、具体的なドライブ装置の傾斜角度θｘによって変わる。例えば、ドライブ装置が４５°の角度で傾斜した姿勢であれば、スラスト軸受１５３とジャーナル軸受１５１とがそれぞれ等分された程度の自重を支持するようになる。これにより、傾斜落下時にも落下と同時に自重の一部を支持していたスラスト軸受１５３の反力が除去されるので、表１に示すように、回転体１２０の浮上高さに変化が生じるが、スラスト軸受１５３によってのみ自重が支持される水平落下時よりその変動幅が小さい。
【００６７】
図１７Ａ〜図１７Ｃには、落下前後に観察されるスピンドルモータ１００の回転速度変化が示されている。水平落下時には、回転体１２０自重を担当したスラスト軸受１５３の摩擦トルクが落下と同時に減少するので、スピンドルモータ１００の回転速度は、落下時点（０．３４１８ｓｅｃ）で瞬間的に増加する（図１７Ａ参照）。一方、垂直落下時には、落下前後にスピンドルモータ１００の回転速度が一定に維持されるが、これは、垂直姿勢では落下有無に関係なく、スラスト軸受１５３による摩擦トルクがスピンドルモータ１００の回転速度に影響を与えないためである。傾斜落下時にも回転速度の変化が感知されるが、水平落下に比べて非常に緩やかな増加を見せる。落下によるスピンドルモータ１００の速度変化は、ドライブ装置内に設けられた速度制御ループによって感知され、該速度制御ループは、瞬間的に増加した速度変化を除去し、正常回転速度に復帰するようにスピンドルモータ１００に入力される駆動信号のレベルを下げるが、例えば、駆動信号のＰＷＭデューティ比を下げる。図１８Ａ〜図１８Ｃには、スピンドルモータ１００に印加される駆動信号のＰＷＭデューティ比が示されている。図面を参照すれば、落下によって回転速度が増加する水平落下及び傾斜落下ではＰＷＭデューティ比が減少し、定量的には、水平落下時に０．６２％程度、傾斜落下時には０．４４％程度減少する。
【００６８】
一方、図１５（ｃ）のように、ドライブ装置が垂直姿勢で落下する場合であれば、スピンドルモータ１００に備えられた回転体１２０の自重は、ジャーナル軸受１５１が支持し、落下と同時にジャーナル軸受１５１による反力が除去されるので、浮上高さの代りに回転体１２０の静的偏心量を測定することによって、落下有無を判断することができる。回転体１２０の静的偏心量は、回転体１２０と固定体１１０との間に設けられた軸受間隙を介して、回転体１２０の中心が中央位置から側方向に偏心された量と定義されるが、回転体１２０の中心が中央に位置するということは、回転体１２０が固定体１１０の中央で回転することを意味し、この場合、ジャーナル軸受１５１の間隙は、回転方向に沿って均一に形成される。スピンドルモータ１００が垂直に落下すれば、回転体１２０を偏心させようとする自重が除去されながら、回転体１２０の静的偏心が瞬間的に除去されるので、その変化を測定することによって落下有無を判断できる。図１９Ａ〜図１９Ｃには、スピンドルモータ１００の回転体１２０の中心が移動する軌跡が示されている。水平落下時には、図１９Ａに示すように、およそ原点を中心にした所定半径に沿って回転体１２０中心が移動し、落下前後に移動軌跡の変化がほとんどない。図１９Ｃには、垂直落下の前後の回転体１２０中心の移動軌跡が示されているが、示されているように、落下前には回転体１２０の自重を支持するジャーナル軸受１５１が押さえられながら、回転体１２０の中心が偏心された状態となり、回転体１２０中心は、（ｘ，ｙ）＝（約３５ｎｍ，約−２０ｎｍ）を中心とした円形軌跡Ｃ１に沿って移動する。落下と同時に回転体１２０の自重によるジャーナル軸受１５１の変形が除去され、落下時点Ｆの後、回転体１２０の中心はおよそ原点を中心にした円形軌跡Ｃ２に沿って移動する。図１９Ｂには、傾斜落下時の回転体１２０の中心の移動軌跡が示されているが、落下以前には、（ｘ，ｙ）＝（約３０ｎｍ，約−１５ｎｍ）を中心とした偏心された円形軌跡Ｃ１に沿って回転し、落下と同時に（落下時点Ｆ）、ジャーナル軸受１５１の変形が除去されながら、原点中心の円形軌跡Ｃ２に沿って移動する。
【００６９】
上述のとおり、静的偏心量が、落下前後の回転体１２０中心の移動変位から測定され、表２には落下姿勢による静的偏心量の変化が数値的に示されている。
【００７０】
【表２】
2007141432.tif 000009
【００７１】
一方、図２０Ａ〜図２０Ｃには、位置エラー信号（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｅｒｒｏｒ  Ｓｉｇｎａｌ：ＰＥＳ）の変化が示されている。垂直落下時には、回転体１２０の自重を支持していたジャーナル軸受１５１の反力が落下と同時に除去されながら、回転体１２０に挟まれたディスク１３０上のトラック位置が瞬間的にシフトされる。このために、読取り／書込みヘッドは、追従中である特定トラックから外れ、ヘッド１６１のトラックキングエラーを補正するための位置制御ループは、ヘッドとトラックとの位置差に該当する位置エラー信号を感知する。位置エラー信号は、突然の変動を示す一種の外乱信号として検出されるが、隣接したトラックとトラックとの間隔を５１２カウントで等分した時、外乱信号の下限ピークと上限ピークとの間の大きさは、垂直落下時に約１６カウント程度、傾斜落下時にはこれより少ない約９カウント程度となる。この時、位置エラーの定量的な大きさは、位置制御ループに適用されたコントローラの利得と制御分解能によって影響を受ける。位置制御ループは、落下による位置エラーを除去し、読取り／書込みヘッド１６１を目的トラック上に接近させるために、読取り／書込みヘッド１６１を作動するＶＣＭに対して制御された駆動信号を印加する。
【００７２】
ＶＣＭは、駆動方式によって、入力電流を駆動信号として利用する電流駆動方式と、入力電圧を駆動信号として利用する電圧駆動方式とに分類される。図２１Ａ〜図２１Ｃには、ＶＣＭの駆動信号として入力電流の変化が示されている。ＶＣＭの駆動信号は、垂直落下及び傾斜落下時の位置エラーを除去するために、落下直後に大幅の変動を示す。定量的に、垂直落下時には、約０．５１％、傾斜落下時には、これより少ない約０．３６％の変化を示し、落下後、一定時間が経過すれば、微小スケールの周期的な波形を有する定常状態に復帰する。一方、水平落下時には、落下前後に駆動信号の変化が現れず、定常状態での周期的な波形が連続するが、水平落下時にはヘッドとトラックとの位置エラーが生じないためである。図２２Ａ〜図２２Ｃには、ＶＣＭの駆動信号として入力電圧が示されている。上述したところと同様に、垂直落下と傾斜落下時には駆動信号の変化が感知されるが、但し、ＶＣＭコイル１６４に対する入力が電圧信号として印加されるという点が異なり、定量的に、電流駆動信号と同じように垂直落下時には、０．５１％程度、傾斜落下時には、０．３６％程度の変化が感知される。
【００７３】
一方、自由落下有無を効果的に判定するためのシステム変数は、落下姿勢によって異なる。下記の表３には、水平落下、傾斜落下、及び垂直落下のそれぞれの場合に、落下有無を判断するための効果的な変数または変数の組合せが表示されている。
【００７４】
【表３】
2007141432.tif 000010
【００７５】
表３から分かるように、水平落下時には、スピンドルモータ信号、例えば、デューティ比のみで落下有無を容易に判定でき、垂直落下時には、アクチュエータ信号、例えば、ヘッドと目的トラック間の位置エラー信号（ＴＭＲ信号）またはＶＣＭの入力信号のみで自由落下有無を容易に判定できる。例えば、ＰＷＭデューティ比をリアルタイムでモニターリングしつつ、既定の臨界値を超えるデューティ比の変動を感知することによって、自由落下時点を判断できる。
【００７６】
水平落下または垂直落下とは違って、傾斜落下の場合には、スピンドルモータ信号またはアクチュエータ信号のいずれか一つの信号だけでは自由落下有無を判定できず、スピンドルモータ信号とアクチュエータ信号とをいずれも検出し、該２信号の変化をモニタすることで自由落下有無を判定できる。例えば、スピンドルモータ信号の変動幅とアクチュエータ信号の変動幅とを組合わせて得られた演算値が、既定の臨界値を超過する瞬間を感知することによって落下時点を得ることができる。例えば、演算値は、スピンドルモータ信号とアクチュエータ信号とをそれぞれ異なる加重値で合算して得られる。結果的に、ドライブ装置の落下姿勢に関係なく、例えば、水平、垂直、または任意の角度で傾斜した姿勢に関係なく高精度で落下有無を判定するためには、スピンドルモータ信号とアクチュエータ信号とを同時に測定して、これらに基づいて判定することが望ましい。
【００７７】
以下では、ＨＤＤの落下感知動作と、落下衝撃に備えた保護動作について説明する。図２３は、ＨＤＤの自由落下を感知し、落下衝撃以前に読取り／書込みヘッド１６１を安全に待避させるための本発明ＨＤＤの一形態を示す概略構成図である。図示されたＨＤＤは、データ記録／再生用のディスク１３０と、ディスク１３０を一定の速度で回転駆動するスピンドルモータ１００とを備え、データの記録／再生のための読取り／書込みヘッド１６１をディスク１３０上の所定位置に移動させるためのアクチュエータ１６０を備える。特に、本発明のＨＤＤは、スピンドルモータ１００の入力信号をモニタし、落下如何を判断するためのモニター部２００と、モニター部２００の出力信号に基づいて保護動作を開始するために非常電源供給部２１０を稼動する中央制御部２２０とをさらに備える。
【００７８】
スピンドルモータ１００は、フィードバック制御ループＬを通じてリアルタイムで制御され、制御ループＬによってスピンドルモータ１００の回転速度は正常回転速度で一定に維持される。さらに具体的には、示された制御ループＬでは、スピンドルモータ１００の正常回転速度Ωｒｅｆと測定された回転速度Ωとの差に該当するエラー信号ｅが検出され、エラー信号ｅは、例えば、比例−積分制御器を通じて、ＰＷＭデューティ比が調整された新しい駆動信号に変換されてスピンドルモータ１００に入力される。ここで、スピンドルモータ１００の回転速度Ωは、スピンドルモータ１００で発生する逆起電力（ｂａｃｋ  ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｏｔｉｖｅ  ｆｏｒｃｅ：ＥＭＦ）を検出するか、またはスピンドルモータ１００の位相を測定してスピンドルモータ１００の単位回転当り発生するクロックパルスを計数することで測定できる。
【００７９】
一方、モニター部２００は、比例−積分制御器から出力された駆動信号に基づいてＨＤＤの落下有無を判断する。図示された一例において、モニター部２００は、ＰＷＭのデューティ比の変化を感知し、デューティ比が事前にシステムに入力された臨界比率以下に急激に落ちる場合、ドライブ装置が自由落下状態であると判断し、自由落下信号を発生させる。
【００８０】
モニター部２００から自由落下を感知する自由落下信号が受信されれば、中央制御部２２０では、非常電源供給部２１０に緊急パーキング信号を出力して非常電源供給部２１０を稼動する。非常電源供給部２１０では、この緊急パーキング信号に応答して、アクチュエータ１６０に最大稼動電流を供給することによって、落下衝撃が加えられる前に読取り／書込みヘッド１６１を安全な位置に緊急待避させる。これにより、ディスク１３０上で情報の記録または再生動作を行っていた読取り／書込みヘッド１６１は、動作を中断し、ディスク１３０の記録面から外れたパーキングランプ１７０に迅速にアンロードされる。このとき、ＨＤＤのパーキング方式に応じて、ランプパーキング方式では、読取り／書込みヘッド１６１がディスク１３０の外郭に設けられたパーキングランプ１７０に待避され、ＣＳＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｓｔａｒｔ  Ｓｔｏｐ）方式では、ヘッドがディスクの内周に沿って設けられたパーキング領域に待避される。
【００８１】
図２４には、任意の時点でＨＤＤが自由落下する時、ＨＤＤの内部で発生する内部信号を経時的に示すタイミング図である。図２４（ａ）は、ＨＤＤの重力方向の変位を示す図であるが、示された例で時間ｔ＝ｔ０であるとき、自由落下が始まる。図２４（ｂ）には、スピンドルモータ１００の駆動信号が示されているが、自由落下時点でＰＷＭのデューティ比が急激に落ちることを確認することができる。このような駆動信号の急激な変化は、スピンドルモータ１００の駆動信号をリアルタイムでモニタするモニター部２００によって感知され、事前に入力された臨界比率との対照を通じてドライブ装置の落下であると判断したモニター部２００は、図２４（ｃ）に示すように、直ちに自由落下信号を発生させる。モニター部２００によって出力された自由落下信号は、中央制御部２２０に伝えられ、図２４（ｄ）に示すように、中央制御部２２０は、非常電源供給部２１０に緊急パーキング信号を出力して電源供給回路を稼動することによって、アクチュエータ１６０に最大可用電流を入力させる。図２４（ｅ）には、読取り／書込みヘッド１６１の位置が示されているが、初期にディスク１３０の内径ＩＤと外径ＯＤとの間の特定トラックＴを追従して再生／記録動作を行っていた読取り／書込みヘッド１６１は、落下が感知された直後、アクチュエータ１６０によって緊急にディスク１３０外郭に配置されたランプ１７０上にパーキングされる。図示された例では、時間ｔ＝ｔ１であるとき、読取り／書込みヘッド１６１がディスク１３０外郭のランプ１７０にパーキングされる。
【００８２】
一方、図２３に示すＨＤＤでは、スピンドルモータ１００の入力信号をモニタし、その信号の変化を感知することによって、ドライブ装置の落下有無を判断するプロセスが採用されているが、固定体１１０に対する回転体１２０の浮上高さをモニタすることでドライブ装置の落下有無を判断することも可能である。例えば、固定体１１０としてベース部材１１１上に浮上高さを測定できる測定センサーを装着し、回転体１２０としてハブ１２５の浮上高さをリアルタイムで測定し、測定センサーと連結されたモニター部２００が、臨界比率を超過する浮上高さの上昇を感知することによって、ドライブ装置の落下有無を判断できる。
【００８３】
一方、ドライブ装置の落下姿勢に関係ずに高精度で落下有無を判断するためには、表３を参照して説明したように、スピンドルモータ信号と共にアクチュエータ信号を同時にモニタし、これらの組合わせから自由落下有無を判断することが望ましい。すなわち、読取り／書込みヘッド１６１は、ディスク１３０上の特定トラックを追従しつつ記録または再生動作を行い、ヘッドが追従中であるトラックから外れないように、ヘッド１６１を先端に付着したアクチュエータ１６０は、位置制御ループを通じてリアルタイムで制御される。例えば、位置制御ループでは追従中であるトラックとヘッド１６１との位置差に該当するエラー信号を発生し、制御部は、エラー信号に基づいてアクチュエータ１６０に対して新しい駆動信号を印加することによって、先端のヘッド１６１を目的トラックに近接して移動させる。ここで、アクチュエータ１６０の駆動信号をリアルタイムで検出し、このように得られたアクチュエータ１６０の駆動信号とスピンドルモータ１００の駆動信号とを同時にモニタすることで、ドライブ装置の落下姿勢に関係なく落下瞬間を正確に感知し、これに対応してヘッド１６１の保護動作を開始させうる。
【００８４】
本発明の実施形態に係るハードディスクドライブによれば、自由落下を事前に感知し、落下衝撃が加える前に、データの記録／再生を担当する読取り／書込みヘッドを安全な位置に待避させることができる。
【００８５】
そして、落下衝撃によるヘッドとディスクの損傷を防止することによって、モバイル環境で要求される耐衝撃性能を確保することができる。また、落下姿勢に関係なく高精度で自由落下有無を判断し、ヘッドの緊急パーキングを開始することができる。更に、上記のような効果を達成しつつ、モバイル用に適したコンパクトなハードディスクドライブを提供することができる。
【００８６】
特に、本発明の実施形態によれば、落下有無を判断するために、従来のような別途の加速度計が要求されず、システムの機械的または電気的な変数の変化を感知し、これに基づいて落下を判断するので、モバイル機器に有利なコンパクトなＨＤＤを提供することができる。
【００８７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、ＨＤＤ関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を示す分解斜視図である。
【図２】図１のＨＤＤで採用されたスピンドルモータの構造を説明するための図面であって、図１のＩＩ−ＩＩ線による垂直断面図である。
【図３】図２に示す永久磁石とステータとの配置構造を示す斜視図である。
【図４】図２に示すスピンドルモータの固定体および回転体にそれぞれ作用する力とモーメントの作用状態を示す図である。
【図５】ジャーナル軸受の圧力分布を示す図である。
【図６】スラスト軸受の圧力分布を示す図である。
【図７】スピンドルモータの永久磁石とステータの磁束分布を示す図である。
【図８】スピンドルモータに入力される駆動信号の一形態を示す図である。
【図９】スピンドルモータに備えられた回転体の幾何学的中心と質量中心の移動軌跡を示す図である。
【図１０】有限要素解析を通じた数値積分により得られた解析結果である。
【図１１】有限要素解析を通じた数値積分により得られた解析結果である。
【図１２】有限要素解析を通じた数値積分により得られた解析結果である。
【図１３】有限要素解析を通じた数値積分により得られた解析結果である。
【図１４】有限要素解析を通じた数値積分により得られた解析結果である。
【図１５】スピンドルモータの落下姿勢の代表的な類型を示す図である。
【図１６Ａ】互いに異なる落下姿勢でスピンドルモータに備えられた回転体の浮上高さの変化を示す図である。
【図１６Ｂ】互いに異なる落下姿勢でスピンドルモータに備えられた回転体の浮上高さの変化を示す図である。
【図１６Ｃ】互いに異なる落下姿勢でスピンドルモータに備えられた回転体の浮上高さの変化を示す図である。
【図１７Ａ】互いに異なる落下姿勢でスピンドルモータの回転速度の変化を示す図である。
【図１７Ｂ】互いに異なる落下姿勢でスピンドルモータの回転速度の変化を示す図である。
【図１７Ｃ】互いに異なる落下姿勢でスピンドルモータの回転速度の変化を示す図である。
【図１８Ａ】互いに異なる落下姿勢でスピンドルモータに印加される駆動信号のＰＷＭデューティ比変化を示す図である。
【図１８Ｂ】互いに異なる落下姿勢でスピンドルモータに印加される駆動信号のＰＷＭデューティ比変化を示す図である。
【図１８Ｃ】互いに異なる落下姿勢でスピンドルモータに印加される駆動信号のＰＷＭデューティ比変化を示す図である。
【図１９Ａ】互いに異なる落下姿勢でスピンドルモータ回転体の位置変化を示す図である。
【図１９Ｂ】互いに異なる落下姿勢でスピンドルモータ回転体の位置変化を示す図である。
【図１９Ｃ】互いに異なる落下姿勢でスピンドルモータ回転体の位置変化を示す図である。
【図２０Ａ】それぞれ互いに異なる落下姿勢で読取り／書込みヘッドとトラックとの位置エラーの変化を示す図である。
【図２０Ｂ】それぞれ互いに異なる落下姿勢で読取り／書込みヘッドとトラックとの位置エラーの変化を示す図である。
【図２０Ｃ】それぞれ互いに異なる落下姿勢で読取り／書込みヘッドとトラックとの位置エラーの変化を示す図である。
【図２１Ａ】互いに異なる落下姿勢でＶＣＭの駆動信号として電流信号の変化を示す図である。
【図２１Ｂ】互いに異なる落下姿勢でＶＣＭの駆動信号として電流信号の変化を示す図である。
【図２１Ｃ】互いに異なる落下姿勢でＶＣＭの駆動信号として電流信号の変化を示す図である。
【図２２Ａ】互いに異なる落下姿勢でＶＣＭの駆動信号として電圧信号の変化を示す図である。
【図２２Ｂ】互いに異なる落下姿勢でＶＣＭの駆動信号として電圧信号の変化を示す図である。
【図２２Ｃ】互いに異なる落下姿勢でＶＣＭの駆動信号として電圧信号の変化を示す図である。
【図２３】本発明の実施形態に係るＨＤＤの概略的な構造図である。
【図２４】図２３に示すＨＤＤの自由落下時、ＨＤＤで発生する内部信号を経時的に示すタイミング図である。
【符号の説明】
【００９０】
１００      スピンドルモータ
１１０      固定体
１１１      ベース部材
１１１ａ      ネック部
１１２      ステータ
１１３、１８１      ヨーク
１１５      コイル
１１７      スリーブ
１２０      回転体
１２１      シャフト
１２１ａ      ジャーナル部
１２１ｂ      スラスト部
１２５      ハブ
１２６      永久磁石
１３０      ディスク
１５０      流体動圧軸受
１５１      ジャーナル軸受
１５３      スラスト軸受
１６０      アクチュエータ
１６１      読取り／書込みヘッド
１６２      サスペンション
１６３      スイングアーム
１６４      ＶＣＭコイル
１６５      アクチュエータピボット
１６７      コイル支持部
１７０      パーキングランプ
１８４      マグネット
１９１      カバー部材
２００      モニター部
２１０      非常電源供給部
２２０      中央制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2007141432.tif 000019
【図１０】
2007141432.tif 000020
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2007141432.tif 000023
【図１４】
2007141432.tif 000024
【図１５】
2007141432.tif 000025
【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
2007141432.tif 000027
【図１６Ｃ】
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【図１７Ａ】
2007141432.tif 000029
【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
2007141432.tif 000032
【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
2007141432.tif 000036
【図１９Ｃ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３】
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【図２４】
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