专利名称：磁盘设备、磁头退回方法和磁头致动器控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁盘设备、磁头退回方法和磁头致动器的控制电路，用于在发生断电时把用来读/写磁盘的磁头退回到收藏位置。
背景技术：
在磁盘驱动器中，磁介质(磁盘)在运行期间由主轴电机带动旋转，其中，磁头悬浮在磁介质上。如果在这种状态下发生了断电，则执行磁头退回操作。当发生断电时，从电源供给VCM的驱动器以移动磁头的电力停止，因此，退回磁头所要使用的电力必须是该电源之外的电力。
使用除电源之外的能量的一个实例是使用主轴电机的旋转能量作为驱动VCM并退回磁头的电力(SPM BEMF整流)，或使用蓄电池中积蓄的电力，其在通电时在所包含的电容器中积蓄电能，并在断电时利用其驱动VCM并退回磁头。
前一种方法是目前经常使用的主流方法。后一种方法使用的不是主轴电机的旋转能量，而是电转换能量，该方法用于主轴电机中积蓄的能量不充足的使用小介质的磁盘设备。
但是，随着磁盘记录密度的增大，磁头的悬浮高度逐年变低。这使得难以同时实现CSS(Contact Start Stop，接触启停)区的表面粗糙度以防止作为传统主流系统的CSS系统所需的介质与滑块的吸合，以及磁头滑块的悬浮。
作为解决这个问题的一种手段，使用了磁头加载/卸载方法。但对于加载/卸载方法，与CSS系统不同，需要在正好完全退回磁头之前爬上坡道(ramp)的卸载操作。为了稳定地爬上坡道，必须以预定范围内的初始速度和力靠近坡道。
但是，难以预测何时发生断电。例如，断电会发生在下列情况下当在磁盘的外区进行磁道跟随时，在磁盘的内区进行磁道跟随时，或当朝外区/内区寻道时，无法确定此时的磁头位置及速度，而是处于一个很宽的范围内，这使得难以执行稳定的磁头退回(卸载)操作。
为了解决这个问题，提出了图17至图19所示的磁头退回方法(例如日本专利申请公开No.H5-54573(特别是第3-4页和图2))。如图17所示，磁盘驱动器100使用VCM(音圈电机)110在由主轴电机104驱动旋转的磁盘102的半径方向上移动含有磁头的臂108，并在预期磁道上读/写数据。坡道(撑板)106设置在磁盘102的圆周位置上，磁头臂108退回在坡道106上。
电源监视器120检测到断电并把断电信号通报给主轴反电动势整流器122和VCM驱动器124。主轴反电动势整流器122由发生断电后惯性转动的主轴电机104的反电动势产生电力，并将该电力供给VCM驱动器124。
如图18所示，VCM驱动器124使用计时器126在预定时间(80ms)内向VCM 110供给具有一个极性的恒定电流(-30mA)，从而首先把磁头(臂)108移向撑板(坡道)106的相反方向(箭头a)，如图19所示。然后如图18所示，VCM驱动器124在预定时间内向VCM 110供给相反极性的恒定电流(+30mA)，随后，如图19所示，从而把磁头朝与第一方向相反的撑板(坡道)方向(箭头b)移动，把磁头退回到撑板106上。
在这种传统方法中，在预定的时间中使用VCM驱动器的电流驱动功能把磁头移动到预定的位置，然后以不同的预定电流在预定时间内在卸载(退回)方向上移动磁头，因此如果磁头的速度和位置的变化在预定范围内的话就可以实现稳定的卸载操作。
但是，对于用恒定电流驱动磁头的方法，电流与力成正比，且力与加速度成正比，因此根据发生断电时磁头的移动速度和位置，当朝着撑板(坡道)106的相反方向驱动磁头时，难以保证磁头对臂108的内挡块的碰撞速度，磁头组件可能会受损。
根据发生断电时磁头的移动速度和位置，其接近撑板(坡道)106的速度也会有偏差，臂108可能会高速接触撑板106而导致磁头组件受损。另外，由于外力的偏差导致各个磁盘驱动器的偏差很大，很难设计确保以不会导致磁头组件受损的速度安全退回(卸载)磁头。
发明内容
考虑到前述内容，本发明的一个目的在于提供一种磁盘设备、磁头退回方法和磁头致动器控制电路，用于在发生断电时稳定地卸载磁头。
本发明的另一个目的在于提供一种磁盘设备、磁头退回方法和磁头致动器控制电路，用于与发生断电时磁头的移动速度和位置无关地执行稳定的卸载操作。
本发明的再一个目的在于提供一种磁盘设备、磁头退回方法和磁头致动器控制电路，用于在发生断电时在磁头的卸载操作中控制速度并防止磁头组件受损。
为实现上述目的，本发明的磁头退回方法是一种根据断电而把至少读取信息记录磁盘的信息的磁头退回至收藏位置的磁头退回方法，该方法包括第一步骤，控制磁头在与收藏位置相反的方向上移动到一个预定位置，使得磁头的速度在该预定位置附近变得恒定；第二步骤，在磁头到达该预定位置后控制磁头移动到收藏位置，使得磁头的速度在收藏位置附近变得恒定。
本发明的磁盘设备是一种根据断电而把至少读取信息记录磁盘的信息的磁头退回至收藏位置的磁头退回方法，该设备包括致动器，用于移动磁头；控制单元，其控制磁头在与收藏位置相反的方向上移动到一个预定位置，使得磁头的速度至少在该预定位置附近变得恒定，并在磁头到达该预定位置后控制磁头移动到收藏位置，使得磁头的速度至少在收藏位置附近变得恒定。
本发明的磁头制动器控制电路是一种根据断电而把至少读取信息记录磁盘的磁头退回至收藏位置的磁头致动器控制电路，该电路包括电源监视电路，用于检测断电；致动器控制电路，其对磁头进行运动控制，使其在与收藏位置相反的方向上移动到一个预定位置，使得磁头的速度在该预定位置附近变得恒定，并在磁头到达该预定位置后对磁头进行运动控制，使其移动到收藏位置，使得磁头的速度至少在收藏位置附近变得恒定。
在本发明的这一方面，断电时磁头以预定速度朝坡道的反方向到达预定位置处的内挡块，这样，不管磁头处于什么位置或磁头以什么速度移动，磁头都可以不受冲击地停止在预定位置的内挡块处。
磁头以恒定速度从预定位置卸载，因此，磁头接触坡道并以预定速度爬升至坡道上，这防止了当接触力过大及磁头在臂倾斜的情况下接触磁盘时会发生的磁头受损，从而确保完成卸载。因此，可以实现具有高可靠性的磁盘设备。
在本发明的磁头退回方法中，上述第一步骤优选包括利用预定的第一电压驱动移动磁头的致动器，从而控制磁头在与收藏位置相反的方向上向预定位置移动的步骤，上述第二步骤包括利用不同于第一电压的预定第二电压驱动致动器，从而控制磁头移动到收藏位置的步骤。
在本发明的磁盘设备中，控制单元优选利用预定的第一电压驱动移动磁头的致动器，从而控制磁头在与收藏位置相反的方向上向预定位置移动，然后利用不同于第一电压的预定第二电压驱动致动器，从而控制磁头移动到收藏位置。
在本发明的磁头致动器控制电路中，致动器控制电路优选包括电压模式驱动器和控制器，该控制器用于控制电压模式驱动器，以利用预定的第一电压驱动移动磁头的致动器，使得磁头在与收藏位置相反的方向上移动到一个预定位置，然后利用不同于第一电压的预定第二电压来驱动致动器，使得磁头移动到收藏位置。
根据本发明的这个方面，通过恒压驱动，利用致动器的反电动势电压来控制速度，从而可以容易地实施本发明。
在本发明的磁头退回方法中，第一步骤优选包括根据预定的目标速度，利用从用于检测磁头移动速度的速度检测单元反馈来的速度信号，来控制磁头在与收藏位置相反的方向上朝预定位置移动的步骤，第二步骤优选包括根据预定的目标速度，利用从速度检测单元反馈来的速度信号，来控制磁头移动到收藏位置的步骤。
本发明的磁盘设备优选还包括速度检测单元，用于检测磁头的移动速度；控制单元，用于根据预定的目标速度，利用从速度检测单元反馈的速度信号来控制磁头在与收藏位置相反的方向上朝预定位置移动，然后根据预定的目标速度，利用从速度检测单元反馈的速度信号来控制磁头移动到收藏位置。
在本发明的磁头致动器控制电路中，致动器控制电路优选还包括速度检测单元，用于检测磁头的移动速度；控制器，用于根据预定的目标速度，利用从速度检测单元反馈的速度信号来控制磁头在与收藏位置相反的方向上朝预定位置移动，然后根据预定的目标速度，利用从速度检测单元反馈的速度信号来控制磁头移动到收藏位置。
根据本发明的这个方面，在利用速度检测单元的检测速度把速度控制为目标速度之后，对磁头进行卸载，从而可以在准确的预定速度下卸载磁头。
本发明的磁头退回方法优选还包括根据断电在一段预定时间内对用于移动磁头的致动器进行制动的步骤。同样在本发明的磁盘设备中，控制单元优选根据断电在一段预定时间内对用于移动磁头的致动器进行制动。同样磁头致动器控制电路优选还包括用于根据断电在一段预定时间内对用于移动磁头的致动器进行制动的制动电路。
根据本发明的这个方面，在卸载开始时执行制动，从而即使磁头速度很快，磁头也能够稳定地卸载。
在本发明的磁头退回方法、磁盘设备和磁头致动器控制电路中，优选根据断电在一段预定时间内把用于移动磁头的致动器的线圈两端短接来执行制动。
在本发明的磁头退回方法、磁盘设备和磁头致动器控制电路中，第一步骤优选包括在一段预定时间内驱动用以移动磁头的致动器，从而控制磁头在与收藏位置相反的方向上朝预定位置移动的步骤，第二步骤优选包括在另一段预定时间内驱动致动器，从而控制磁头移动到收藏位置的步骤。
由此，可以在时间控制的基础上控制速度，磁头的卸载控制可以更容易些。
本发明的磁头退回方法、磁盘设备和磁头致动器控制电路优选还包括一个第三步骤，在第一步骤中的移动控制之后监视磁头速度，并在磁头速度等于或小于一个预定速度时切换至第二步骤。由此，在检测到磁头已经到达预定位置后，可以平稳地向卸载切换。
图1描述了根据本发明第一实施例的磁盘设备的结构；图2描述了图1中的VCM驱动器的结构；图3是图1中的臂和坡道的剖视图；图4是图1中的臂和坡道的俯视图；图5描述了图1中的控制器的结构；图6是本发明第一实施例的时序图；图7是本发明第一实施例的卸载处理的流程图；图8描述了本发明第一实施例的速度控制；图9描述了根据本发明第二实施例的磁盘设备的结构；图10描述了图9中的VCM驱动器的结构；图11是本发明第二实施例的时序图；图12是本发明第二实施例的卸载处理的流程图；图13描述了根据本发明第三实施例的磁盘设备的结构；图14描述了图13中的VCM驱动器的结构；图15描述了图14中的本地控制器的结构；图16是本发明第三实施例的时序图；图17描述了传统的磁盘设备；图18描述了传统卸载控制的驱动电流；以及图19描述了传统的卸载操作。
具体实施例方式
现在将以第一实施例、第二实施例、第三实施例和其它实施例的顺序来描述本发明的实施例，但本发明并不局限于这些实施例。
图1描述了本发明的磁盘设备的第一实施例的结构，图2描述了图1的VCM驱动器的结构，图3是图1中的臂和坡道的剖视图，图4是图3中的臂和坡道的俯视图，图5描述了图1中的控制器的结构。
如图1所示，磁盘驱动器10包括磁盘12、用于旋转磁盘12的主轴电机14、顶端具有磁头滑块的臂16、用于在磁盘12的半径方向上移动含有磁头滑块的臂16的VCM(音圈电机)18，以及设置在磁盘12的外圆周位置上的坡道20，臂16退回在其上。
VCM 18包括固定磁铁和设置在臂16的后端的驱动线圈。臂16包括以旋转轴24为中心旋转的摆动臂和设置在VCM 18上用于限制臂16的内圆周位置的内挡块22。
下面将参考图3和图4描述臂16和坡道20。坡道20包括从磁盘12一侧斜着上升的斜面20-1、接续着斜面20-1的第一平面20-2、从第一平面20-2到第二平面20-4的凹槽20-3。
在臂16的顶端有凸起28，且在臂16的前部设置了含有磁头的磁头滑块26。在磁头的卸载(退回)操作中，臂16的凸起28通过臂16向图3和图4的右方移动而爬上坡道20的斜面20-1，经过第一平面20-2到达凹槽20-3，并停止在与第二平面的阶梯差部分上。由此，凸起28卡在凹槽20-3中并停住。
另一方面，在磁头的加载操作中，通过朝图3和图4中的左方移动停靠在凹槽20-3中的臂16，使得凸起28爬上凹槽20的斜面和第一平面20-2，并且凸起28沿斜面20-1滑下而使含有磁头的臂16返回到磁盘12上。
图1中，电源监视电路32监视电源，当检测到断电时，电源监视电路32把断电信号通报给主轴反电动势整流器30和控制器40。主轴反电动势整流器30从断电后惯性转动的主轴电机14的反电动势中产生电力，并把该电力供给电源监视电路32、VCM反电动势检测器34、控制器40和VCM驱动器36。
VCM反电动势检测器34从VCM 18的线圈中检测到与速度成正比的反电动势，并将其输出给控制器40。控制器40通常执行寻道控制和磁道跟随控制。当接收到断电信号时，控制器40执行后面所述的磁头卸载处理。
VCM驱动器36根据控制器40的指令驱动VCM 18。如图2所示，除了电流模式驱动器54之外，VCM驱动器36还包括电压模式驱动器52和驱动模式选择器50。电流模式驱动器54和电压模式驱动器52根据控制器40的控制信号输出电流和电压。
驱动模式选择器50根据控制器40的电压/电流控制模式把电流模式驱动器54或电压模式驱动器52连接到VCM 18上。在通常的寻道控制和磁道跟随控制中，利用电流模式驱动器54以电流驱动VCM 18。
如图5所示，控制器40包括AD转换器60，其把模拟VCM反电动势信号转换成数字值；MPU(微处理器单元)62；计时器64；DA转换器68，其把MPU 62的数字控制信号转换成模拟控制信号；以及存储器66，其存储MPU 62的程序和数据。
现在将参考图6至图8来描述断电时MPU 62执行的卸载处理。图6是根据本发明第一实施例的VCM驱动电压和磁头的平面移动速度的时序图，图7是断电时的卸载处理的流程图，图8描述了图7中的卸载操作。
下面将参考图6和图8，根据图7描述发生断电时的卸载操作。图6中，断电之前的时间是“0”之前的时间，其没有包含在该图中，假定图6中在“0”时刻发生断电。
(S10)当检测到断电时，电源监视电路32把断电信号通报给主轴反电动势整流器30和控制器40。接收到该通报后，主轴反电动势整流器30把利用主轴电机14作为发电机所产生的电力供给电源监视电路32、VCM反电动势检测器34、控制器40和VCM驱动器36。
(S12)控制器40的MPU 62为控制信号设定V1[伏特]并把电压/电流控制模式设定为电压模式，并把这些信号都发送给VCM驱动器36。由此，在图6中，VCM驱动器36从时刻“0”开始以电压模式利用V1伏特的电压驱动VCM 18。
换句话说，MPU 62的数字控制值V1被DA转换器68转换为模拟值，并被输入至VCM驱动器36的电压模式驱动器52和电流模式驱动器54中，MPU 62的电压模式信号被输入给VCM驱动器36的驱动模式选择器50。驱动模式选择器50具有三个输入，并包括两个输出端选择器，因此，电压模式驱动器52的V1伏特的电压被施加给连接到这两个输出端的VCM 18的线圈两端。
通过这种恒压驱动，在发生断电时，磁头(臂)16的速度如图中虚线所示根据磁头位置和速度而变化，并最终收敛于速度Vel1。图8中，当臂16以速度V移动时，在VCM 18的线圈18-1上产生与速度v成正比的反电动势电压V0(＝B1·v)。
当向VCM 18的线圈18-1施加恒压V时，若V＝V0，则电流i1并不流经线圈18-1。若V＞V0，则电流i1流经线圈18-1。换句话说，若臂16的速度快，则驱动电流并不流动，于是，臂16的速度减小，另一方面，若臂16的速度慢，则驱动电流流动且臂16加速。
因此，当臂16由电压V1的恒压驱动时，无论臂16的速度和位置如何，臂16的速度将收敛于电压V1所确定的速度Vel1。换句话说，无论臂16的速度和位置如何，磁头(臂)16都会被驱动至磁盘12的内侧(坡道的反方向)，并以速度Vel1碰撞内挡块22。
(S14)控制器40的MPU 62基于计时器64所计时的时刻“a”，利用AD转换器60从VCM反电动势电压检测器34中读取反电动势电压信号VCM BEMF，并根据上述关系把其转换为磁头速度v。时刻“a”被定义为无论磁头位于磁盘上任何位置，在利用电压V1开始进行恒压驱动之后，预计磁头(臂)16与内挡块22碰撞的那个时刻。
(S16)控制器40的MPU 62把所转换的速度v与一个预定的片值(slicevalue)Slice1相比较(见图6)。若所转换的速度v不是等于或小于片值Slice1，则磁头(臂)16在与内挡块22碰撞后并未停止，于是处理返回到步骤S14。
(S18)另一方面，若所转换的速度v是等于或小于片值Slice1，则控制器40的MPU 62判断在预定时间T1内所转换的速度v是否等于或小于片值Slice1。若在预定时间T1内所转换的速度v不等于或小于片值Slice1，则处理返回到步骤S14。
(S20)若在预定时间T1内所转换的速度v等于或小于片值Slice1，则可断定臂发生碰撞并停止，在为了确认而再等待时间T2之后(见图6)，把控制信号更新为电压V2[伏特](见图6中的时间(a)→(b)→(c))。该电压V2具有与电压V1相反的极性，于是磁头(臂)16开始在退回方向(朝着坡道的方向)上操作，速度最终收敛于速度Vel2。如图8所述，速度在图6中的时刻(c)至(d)期间内变化，并由于恒压驱动而收敛于速度Vel2。这个收敛速度Vel2是VCM 18的反电动势电压与驱动电压V2平衡的速度。依靠该速度，磁头爬上坡道20并被卸载。
(S22)控制器40的MPU 62基于计时器64所计时的时刻“d”，利用AD转换器60从VCM反电动势电压检测器34中读取反电动势电压信号VCM BEMF，并根据上述关系把其转换为磁头速度v。时刻“d”被定义为在以电压V2开始恒压驱动之后，预计磁头从内挡块22爬上坡道20的那个时刻。
(S24)控制器40的MPU 62把所转换的速度v与预定的片值Slice2相比较(见图6)。若所转换的速度v不等于或小于片值Slice2，则磁头(臂)16的凸起28没有在坡道20的凹槽20-3内卡住，也没有停止，于是处理返回到步骤S22。
(S26)另一方面，若所转换的速度v等于或小于片值Slice2，则控制器40的MPU 62判断在预定时间T3内所转换的速度v是否等于或小于片值Slice2。若在预定时间T3内所转换的速度v不等于或小于片值Slice2，则处理返回到步骤S22。
(S28)若在预定时间T3内所转换的速度v等于或小于片值Slice2，则MPU 62断定磁头在坡道20的凹槽20-3内卡住并停止，为了确认再等待时间T4(见图6)，在经过时间T4之后，把控制信号更新为电压V3[伏特](见图6中的时间(d)→(e)→(f))。由于该电压V3具有与电压V1相反的极性并高于电压V2，于是磁头(臂)16的凸起20-3被压紧在坡道20的凹槽20-3的第二平面20-4上，磁头完全退回。施加电压V3的时间是T5，由此，凸起28在凹槽20-3内的停靠位置变得恒定。因此，完成了退回处理。
以这种方式，在检测到断电后，磁头16在恒压驱动下在与坡道20相反的方向上移动。在恒压驱动下，磁头以使VCM 18的BEMF和驱动电压完全平衡的预定速度移动到一个与坡道20相反的位置。当磁头到达该预定位置(内挡块)时，磁头接触挡块，且磁头速度几乎变为“0”。于是，通过检测磁头速度接近为“0”的状态，就可检测到磁头已到达预定位置，并且在坡道20的方向上由恒压驱动进行磁头卸载。并且磁头以使VCM的BEMF和驱动电压完全平衡的预定速度爬上坡道。
这样，断电时，磁头16以预定速度到达与坡道20相反方向的预定位置处的内挡块，于是，无论磁头所处位置，或无论磁头的移动速度，磁头都能够不受冲击地停止在预定位置的内挡块处。磁头以恒定速度从预定位置卸载，于是，磁头接触到坡道并以预定速度爬升到坡道上，这就防止了在接触力过大和磁头在臂倾斜的情况下接触磁盘时发生的磁头受损，从而，确保完成卸载。因此，可以实现具有高可靠性的磁盘设备。
若需要，可由VCM的BEMF检测磁头的退回。并且，可以由此确认卸载操作。
在上述实例中，描述了由控制器40的固件(firmware)实施本发明的实例，但可以构建执行上述步骤的硬件(hardware)。
图9描述了本发明的磁盘驱动器的第二实施例的结构，图10描述了图9中VCM驱动器的结构。
在图9和图10中，与图1中相同的部件用相同的标号表示。换句话说，如图9所示，磁盘驱动器10包括磁盘12、旋转磁盘12的主轴电机14、顶端具有磁头滑块的臂16、用于沿磁盘12的半径方向移动含有磁头滑块的臂16的VCM(音圈电机)18，以及设置在磁盘12的外圆周位置上的坡道20，臂16退回在其上。
VCM 18包括固定磁铁和设置在臂16的后端的驱动线圈。臂16包括以旋转轴24为中心旋转的摆动臂，并且用于限制臂16的内圆周位置的内挡块22设置在VCM 18上。臂16和坡道20的结构与图3和图4中的相同。
电源监视电路32监视电源，当其检测到断电时，电源监视电路32把断电信号通报给主轴反电动势整流器30和控制器40。主轴反电动势整流器30从断电后惯性转动的主轴电机14的反电动势中产生电力，并把该电力供给电源监视电路32、VCM反电动势检测器34、控制器40和VCM驱动器36。
VCM反电动势检测器34从VCM 18的线圈中检测到与速度成正比的反电动势，并将其输出给控制器40。控制器40通常执行寻道控制和磁道跟随控制。当接收到断电信号时，控制器40执行后面所述的磁头卸载处理。
VCM驱动器36根据来自控制器40的指令驱动VCM 18。如图10所示，除了电流模式驱动器54之外，VCM驱动器36还包括电压模式驱动器52、制动(短接)电路56和驱动模式选择器50。电流模式驱动器54和电压模式驱动器52根据控制器40的控制信号输出电流和电压。制动电路56把VCM线圈18-1的两端短接并制动VCM 18。
驱动模式选择器50根据控制器40的制动/电压/电流控制模式把制动电路56、电流模式驱动器54或电压模式驱动器52连接到VCM 18上。在通常的寻道控制和磁道跟随控制中，利用电流模式驱动器54以电流驱动VCM 18。控制器40的结构与图5所示的结构相同。
现在将参考图11和图12来描述发生断电时控制器40的MPU 62执行的卸载处理。图11是根据本发明第二实施例的VCM驱动电压和磁头的平面移动速度的时序图，图12是断电时的卸载处理的流程图。
下面将参考图11来根据图12描述发生断电时的卸载操作。图11中，断电之前的时间是“0”之前的时间，其没有包含在该图中，假定图11中在“0”时刻发生断电。
(S30)当检测到断电时，电源监视电路32把断电信号通报给主轴反电动势整流器30和控制器40。接收到该通报后，主轴反电动势整流器30把利用主轴电机14作为发电机所产生的电力供给电源监视电路32、VCM反电动势检测器34、控制器40和VCM驱动器36。
(S32)控制器40的MPU 62将制动/电压/电流控制模式设定为制动模式，并把制动模式信号发送给VCM驱动器36的驱动模式选择器50。由此，VCM驱动器36利用制动电路56把VCM 18的线圈18-1的两端短接。短接时间为T1。由此，电流不流入VCM 18的线圈18-1，正如图11中的虚线所示，无论发生断电时的磁头速度如何，在所有情况下磁头速度收敛于“0”，如虚线所示。
(S34)控制器40的MPU 62为控制信号设定V1[伏特]，并把制动/电压/电流控制模式设定为电压模式，并把这两个信号发送给VCM驱动器36。由此，VCM驱动器36从图6中的时刻“0”开始以电压模式利用V1伏特的电压驱动VCM 18。
换句话说，MPU 62的数字控制值V1被DA转换器68转换为模拟值，并被输入至VCM驱动器36的电压模式驱动器52和电流模式驱动器54，MPU 62的电压模式信号被输入至VCM驱动器36的驱动模式选择器50。驱动模式选择器50具有四个输入，并包括两个输出端选择器，因此，电压模式驱动器52的V1伏特的电压被施加给连接至这两个输出端的VCM 18的线圈两端。
通过这种恒压驱动，不管磁头处于什么位置，磁头(臂)16的速度从“0”开始最终收敛于速度Vel1。如图8所示，若用电压V1执行恒压驱动，则无论臂16在什么位置上，臂16的速度都会收敛在由电压V1限定的速度Vel1上。换句话说，不管臂16的位置在哪，磁头(臂)16都被驱动至磁盘12的内侧(坡道的反方向)，以速度Vel1碰撞内挡块22。
(S36)控制器40的MPU 62根据由计时器64所计时的时间T2后的时刻“b”，利用AD转换器60从VCM反电动势电压检测器34中读取反电动势电压信号VCM BEMF，并根据上述关系把其转换为磁头速度v。时刻“b”被定义为无论磁头位于磁盘上什么位置，在利用电压V1开始进行恒压驱动之后，预计磁头(臂)16与内挡块22碰撞的那个时刻。
(S38)控制器40的MPU 62把所转换的速度v与预定片值Slice1相比较(见图11)。若所转换的速度v不是等于或小于片值Slice1，则磁头(臂)16在与内挡块22碰撞后并未停止，于是处理返回到步骤S36。
(S40)另一方面，若所转换的速度v等于或小于片值Slice1，则控制器40的MPU 62判断在预定时间T3内所转换的速度v是否等于或小于片值Slice1。若在预定时间T3内所转换的速度v不等于或小于片值Slice1，则处理返回到步骤S36。
(S42)若在预定时间T3内所转换的速度v等于或小于片值Slice1，则断定臂发生碰撞并停止，为了确认再等待时间T4(见图11)，在经过时间T4之后，把控制信号更新为电压V2[伏特](见图11中的时间(b)→(c)→(d))。该电压V2具有与电压V1相反的极性，于是磁头(臂)16以退回方向(朝着坡道的方向)开始操作，速度最终收敛于速度Vel2。如图8所示，速度在图11中的时刻(d)至(e)期间由恒压驱动而变化，并收敛于速度Vel2。该收敛速度Vel2是VCM 18的反电动势电压与驱动电压V2平衡的速度。依靠该速度，磁头爬上坡道20并被卸载。
(S44)控制器40的MPU 62基于计时器64所计时的时刻“e”，利用AD转换器60从VCM反电动势电压检测器34中读取反电动势电压信号VCM BEMF，并根据上述关系把其转换为磁头速度v。时刻“e”被定义为在以电压V2开始恒压驱动之后，预计磁头从内挡块22爬上坡道的那个时刻。
(S46)控制器40的MPU 62把所转换的速度v与预定片值Slice2相比较(见图11)。若所转换的速度v不等于或小于片值Slice2，则磁头(臂)16的凸起28没有在坡道20的凹槽20-3内卡住，也没有停止，于是处理返回到步骤S44。
(S48)另一方面，若所转换的速度v等于或小于片值Slice2，则控制器40的MPU 62判断在预定时间T5内所转换的速度v是否等于或小于片值Slice2。若在预定时间T5内所转换的速度v不等于或小于片值Slice2，则处理返回到步骤S44。
(S50)若在预定时间T5内所转换的速度v等于或小于片值Slice2，则MPU 62断定磁头在坡道20的凹槽20-3内卡住并停止，为了确认再等待时间T6(见图11)，在经过时间T6之后，把控制信号更新为电压V3[伏特](见图11中的时间(e)→(f)→(g))。由于该电压V3具有与电压V1相反的极性并高于电压V2，于是磁头(臂)16的凸起20-3被压紧在坡道20的凹槽20-3的第二平面20-4上，磁头被完全退回。施加电压V3的时间是T7，由此，凸起28在凹槽20-3内的停靠位置变得恒定。从而完成了退回处理。
以此方式，在检测到断电后，对VCM执行制动，然后磁头16朝坡道20的反方向移动。由于执行了制动，即使寻道期间的寻道速度很快，磁头速度也可以转换为“0”。若采用了恒压驱动，则磁头以预定速度移动到坡道20的相反位置上，该预定速度是使VCM 18的BEMF和驱动电压完全平衡的速度。当磁头到达该预定位置(内挡块)后，磁头接触到挡块且磁头速度几乎变为“0”。因此，通过检测磁头速度接近为“0”的状态，可检测到磁头到达预定位置，且磁头在坡道20方向上由恒压驱动进行卸载。磁头以预定速度爬上坡道，该预定速度是使VCM 18的BEMF和驱动电压完全平衡的速度。
这样，当发生断电时，在对VCM 18执行制动后，磁头16以预定速度到达与坡道20反方向的预定位置处的内挡块，因此，无论磁头在什么位置或磁头的移动速度如何，磁头都能够不受冲击地停止在预定位置的内挡块处。同样因为制动，即使寻道期间的寻道速度很快，磁头也能够在短时间内以预定速度到达内挡块。以恒定的速度从预定位置对磁头进行卸载，于是，磁头接触坡道并以预定速度爬升到坡道上，这样防止了当接触力过大和磁头在臂倾斜的情况下接触磁盘时发生的磁头受损，从而确保完成卸载。因此，可以实现具有高可靠性的磁盘设备。
图13描述了本发明的磁盘设备的第三实施例的结构，图14描述了图13中VCM驱动器的结构，图15描述了图13中的本地控制器的结构。
在图13中，与图1和图9中相同的部件利用相同的标号表示。换句话说，如图13所示，磁盘驱动器10包括磁盘12、旋转磁盘12的主轴电机14、顶端具有磁头滑块的臂16、用于沿磁盘12的半径方向移动包括磁头滑块的臂16的VCM(音圈电机)18，以及设置在磁盘12的外圆周位置上的坡道20，臂16退回在其上。
VCM 18包括固定磁铁和设置在臂16的后端的驱动线圈。臂16包括以旋转轴24为中心旋转的摆动臂，用于限制臂16的内圆周位置的内挡块22设置在VCM 18上。臂16和坡道20的结构与图3和图4中所示的相同。
电源监视电路32监视电源，当其检测到断电时，电源监视电路32把断电信号通报给主轴反电动势整流器30和VCM驱动器36。主轴反电动势整流器30从断电后惯性转动的主轴电机14的反电动势中产生电力，并把该电力供给电源监视电路32、VCM反电动势检测器34和VCM驱动器36。
VCM反电动势检测器34从VCM 18的线圈中检测到与速度成正比的反电动势，并将其输出给控制器40和VCM驱动器36。控制器40向VCM驱动器36输出控制信号，并执行寻道控制和磁道跟随控制。控制器40还在断电之外的情况下利用来自VCM反电动势检测器34的反电动势信号执行磁头卸载处理。
VCM驱动器36根据控制器40的指令驱动VCM 18。如图14所示，除了电流模式驱动器54之外，VCM驱动器36还包括电压模式驱动器52、制动(短接)电路56、驱动模式选择器50和本地控制器58。
电流模式驱动器54和电压模式驱动器52根据本地控制器58的控制信号输出电流和电压。制动电路56把VCM线圈18-1的两端短接并对VCM 18执行制动。
驱动模式选择器50接收断电信号，并把制动电路56或电压模式驱动器52连接到VCM 18上。当没有接收到断电信号时，电流模式驱动器54在正常的寻道控制和磁道跟随控制中利用电流驱动VCM 18。
本地控制器58包括用于把模拟VCM反电动势信号转换为数字值的AD转换器70、MPU(微处理器单元)72、计时器74、用于把MPU 72的数字控制信号转换为模拟控制信号的DA转换器78和80、用于存储MPU 72的程序和数据的存储器76，如图15所示。
这个实施例是图9和图10中的实施例，其中，当发生断电时，由控制器40的MPU 62执行的卸载处理由设置在VCM驱动器36中的本地控制器58执行。由此，可以减少控制器40的负载。
图16是描述第三实施例中VCM驱动电压和磁头速度的变化的时序图。该时序图基本上与图11所示的相同。
换句话说，在本地控制器58通过执行图12所示的卸载处理而检测到断电后，对VCM执行制动，然后磁头16向坡道20的反方向移动。由于执行了制动，所以即使寻道期间的寻道速度很快，磁头速度也可以转换为“0”。当利用恒压驱动时，磁头以预定速度移动到坡道20相反的位置上，该预定速度是使VCM 18的BEMF和驱动电压完全平衡的速度。当磁头到达预定位置(内挡块)时，磁头接触到挡块，磁头速度几乎变为“0”。因此通过检测磁头速度接近为“0”的状态，可检测到磁头到达预定位置，且在坡道20方向上通过恒压驱动对磁头进行卸载。磁头以使VCM的BEMF和驱动电压完全平衡的预定速度爬上坡道。
这样，当发生断电时，在对VCM 18执行了制动之后，磁头16以预定速度到达与坡道20反方向的预定位置处的内挡块，因此，无论磁头处于什么位置，或无论磁头以何速度移动，磁头都能够不受冲击地停止在预定位置的内挡块处。同样因为制动，即使寻道期间的寻道速度很快，磁头也能够在短时间内以预定速度到达内挡块。磁头以恒定速度从预定位置卸载，因此磁头以预定速度接触坡道并爬升到坡道上，这样防止了当接触力过大和磁头在臂倾斜的情况下接触磁盘时将发生的磁头受损，从而确保完成卸载。因此，可以实现具有高可靠性的磁盘设备。
在图14的上述实施例中，本地控制器58执行图12中的卸载处理，但也可以执行图7中实施例的卸载处理。安装在磁盘设备上的磁盘的数量可以是一个或多个盘。坡道的结构和臂的凸起的结构可以不同。
在图12的卸载处理中，增加了制动处理，但除了在检测到断电时根据VCM反电动势电压检测磁头速度并且磁头速度大于预定速度的情况之外，可以省略制动处理。制动时间是固定的，但可以检测磁头速度，并可以在磁头速度变为预定速度或更小之前持续制动。
通过实施例描述了本发明，但本发明可以在本发明的基本特征范围内进行不同形式的修改，这些修改不应被排除在本发明的范围之外。
综上所述，当发生断电时，磁头以预定速度到达与坡道反方向的预定位置处的内挡块，因此无论磁头处于什么位置，或无论磁头以何速度移动，磁头都能够不受冲击地停止在预定位置的内挡块处。
以恒定速度从预定位置卸载磁头，于是，磁头以预定速度接触坡道并爬升到坡道上，这样防止了当接触力过大和磁头在臂倾斜的情况下接触磁盘时发生的磁头受损，从而确保完成卸载。因此，可以实现具有高可靠性的磁盘设备。
权利要求
1.一种磁头退回方法，用于根据断电而把信息记录磁盘的至少用于读取信息的磁头退回到收藏位置，包括第一步骤，对所述磁头进行运动控制，使其在与所述收藏位置相反的方向上移动到一个预定位置，使得所述磁头的速度在所述预定位置附近变得恒定；以及第二步骤，在所述磁头到达所述预定位置后，对所述磁头进行运动控制，使其移动到所述收藏位置，使得所述磁头的速度在所述收藏位置附近变得恒定。
2.根据权利要求1所述的磁头退回方法，其中所述第一步骤包括利用预定的第一电压来驱动用于移动所述磁头的致动器，从而在与所述收藏位置相反的方向上将磁头移动到所述预定位置的步骤，所述第二步骤包括利用不同于所述第一电压的预定第二电压来驱动所述致动器，从而将所述磁头移动到所述收藏位置的步骤。
3.根据权利要求1所述的磁头退回方法，其中所述第一步骤包括根据所述预定的目标速度，利用从用于检测所述磁头的移动速度的速度检测单元反馈的速度信号来控制磁头在与所述收藏位置相反的方向上移动到预定位置的步骤，所述第二步骤包括根据预定的目标速度，利用从所述速度检测单元反馈的速度信号来控制磁头移动到所述收藏位置的步骤。
4.根据权利要求1所述的磁头退回方法，还包括根据所述断电在一段预定时间内制动用于移动所述磁头的致动器的步骤。
5.根据权利要求2所述的磁头退回方法，还包括根据所述断电在一段预定时间内通过把用于移动所述磁头的致动器的线圈两端短接来使致动器制动的步骤。
6.根据权利要求1所述的磁头退回方法，其中所述第一步骤包括在一段预定时间内驱动用于移动所述磁头的致动器，从而在与所述收藏位置相反的方向上把所述磁头移动到所述预定位置的步骤，所述第二步骤包括在另一段预定时间内驱动所述致动器，从而把所述磁头移动到所述收藏位置的步骤。
7.根据权利要求1所述的磁头退回方法，还包括在所述第一步骤的所述运动控制之后监视所述磁头的速度，并在所述磁头的速度等于或小于一个预定速度时切换至所述第二步骤的第三步骤。
8.一种磁盘设备，其根据断电而把信息记录磁盘的至少用于读取信息的磁头退回到收藏位置，该磁盘设备包括致动器，用于移动所述磁头；以及控制单元，其对所述磁头进行运动控制，使其在与所述收藏位置相反的方向上移动到一个预定位置，使得所述磁头的速度在所述预定位置附近变得恒定，并在所述磁头到达所述预定位置后对所述磁头进行运动控制，使其移动到所述收藏位置，使得所述磁头的速度在所述收藏位置附近变得恒定。
9.根据权利要求8所述的磁盘设备，其中所述控制单元利用预定的第一电压驱动所述致动器，从而在与所述收藏位置相反的方向上把所述磁头移动到一个预定位置，然后利用不同于所述第一电压的预定第二电压驱动所述致动器，从而把所述磁头移动到所述收藏位置。
10.根据权利要求8所述的磁盘设备，还包括速度检测单元，用于检测所述磁头的移动速度；其中，所述控制单元根据所述预定的目标速度，利用从所述速度检测单元反馈的速度信号来控制磁头在与所述收藏位置相反的方向上移动到预定位置，然后根据预定的目标速度，利用从所述速度检测单元反馈的速度信号来控制磁头移动到所述收藏位置。
11.根据权利要求8所述的磁盘设备，其中，所述控制单元根据所述断电在一段预定时间内对移动所述磁头的致动器进行制动。
12.根据权利要求11所述的磁盘设备，其中，所述控制单元根据所述断电，在一段预定时间内通过把用于移动所述磁头的致动器的线圈两端短接而使致动器制动。
13.根据权利要求8所述的磁盘设备，其中，所述控制单元通过在一段预定时间内驱动用于移动所述磁头的致动器来控制磁头在与所述存储位置相反的方向上移动到预定位置，然后通过在另一段预定时间内驱动所述致动器来控制磁头移动到所述收藏位置。
14.根据权利要求8所述的磁盘设备，其中，所述控制单元在所述预定位置的所述运动控制后对所述磁头的速度进行监视，并且当所述磁头的速度等于或小于一个预定速度时切换成所述收藏位置的运动控制。
15.根据权利要求8所述的磁盘设备，其中，所述预定位置是所述致动器的挡块的位置，还包括用于在所述收藏位置停放所述磁头的坡道。
16.一种磁头致动器控制电路，其根据断电而把信息记录磁盘的至少用于读取信息的磁头退回到收藏位置，包括电源监视电路，用于检测所述断电；以及致动器控制电路，其根据所述电源监视电路的断电检测，对所述磁头进行运动控制，使其在与所述收藏位置相反的方向上移动到一个预定位置，使得所述磁头的速度在所述预定位置附近变得恒定，然后在所述磁头到达所述预定位置后对所述磁头进行运动控制，使其移动到所述收藏位置，使得所述磁头移向所述收藏位置的速度在所述收藏位置附近变得恒定。
17.根据权利要求16所述的磁头致动器控制电路，其中所述致动器控制电路包括电压模式驱动器；以及控制器，其用于控制所述电压模式驱动器利用预定的第一电压来驱动用于移动所述磁头的致动器，从而在与所述收藏位置相反的方向上将磁头移动到一个预定位置，然后该控制器利用不同于所述第一电压的预定第二电压驱动所述致动器，从而将磁头移动到所述收藏位置。
18.根据权利要求16所述的磁头致动器控制电路，其中所述致动器控制电路包括速度检测单元，用于检测所述磁头的移动速度；以及控制器，用于根据所述预定的目标速度，利用从所述速度检测单元反馈的速度信号来控制磁头在与所述收藏位置相反的方向上移动到预定位置，然后该控制器根据预定的目标速度，利用从所述速度检测单元反馈的速度信号来控制磁头移动到所述收藏位置。
19.根据权利要求16所述的磁头致动器控制电路，还包括制动电路，其根据所述断电在一段预定时间内使用于移动所述磁头的致动器制动。
20.根据权利要求19所述的磁头致动器控制电路，其中所述制动电路包括根据所述断电在一段预定时间把用于移动所述磁头的致动器的线圈两端短接的电路。
21.根据权利要求16所述的磁头致动器控制电路，其中所述控制单元通过在一段预定时间内驱动用于移动所述磁头的致动器来控制磁头在与所述收藏位置相反的方向上移动到预定位置，然后该控制器通过在另一段预定时间内驱动所述致动器来控制磁头移动到所述收藏位置。
22.根据权利要求16所述的磁头致动器控制电路，其中所述控制单元在执行向所述预定位置移动的控制后对所述磁头的速度进行监视，并且当所述磁头的速度等于或小于一个预定速度时切换至向所述收藏位置移动的控制。
全文摘要
一种磁头退回方法，用于在发生断电时与磁头的位置和速度无关地把磁头退回到不同于磁盘的收藏位置上，以执行稳定的卸载操作。当发生断电时，无论磁头处于什么位置和磁头的运动速度如何，控制器都控制磁头到达在坡道相反方向上的预定位置的内挡块处，从而不受冲击地停止在预定位置的内挡块处。通过恒压驱动，从预定位置卸载磁头，从而磁头以预定的速度接触坡道并爬上该坡道。
文档编号G11B21/12GK1501389SQ20031010384
公开日2004年6月2日 申请日期2003年11月12日 优先权日2002年11月12日
发明者铃木伸幸 申请人:富士通株式会社