盘驱动器

本发明涉及用于驱动或播放信息记录盘，例如磁盘的盘驱动器。

虽然硬盘驱动器(HDD)现已扩展为个人计算机的外存单元，但价格随着其记录密度增加而继续降低。近来，已经出现了具有内置HDD的家用电子产品。能够存储大量图像和音乐内容的HDD以及因此使用该HDD的产品被相继投放市场。期望把它们安装在汽车音频产品上。当今在汽车导航系统领域中的主流是DVD。但是期待从现在起进入HDD的主流时代。

图1示出一HDD的基本结构。该HDD采用的是斜面加载设计，放置在动臂54尖端的浮动磁头滑块51被机械地悬浮在磁盘的表面之上。

如图所示，动臂54上的磁头51被设计用于在磁盘53的径向运动(由箭头显示)，并且由直线电机(VCM)160定位。虽然该磁头51通过悬架57的弹力策动在磁盘53的表面，但是通过该磁盘53的旋转引起的对磁头51的空气浮力作用，磁头51距该磁盘53表面的距离被控制在几十微米。同时，不运转的磁头51位置定在一个回缩位置，在外壳结构50一端形成的斜面55的一个渐细部分上。

图2的断面图示出磁头51和斜面55之间的位置关系。如图所示，接近于磁盘53外围定位的斜面55具有渐细部分56，在朝着该磁盘径向外延方向上逐渐高出磁盘53的表面。当对磁盘53进行信息读写时(即驱动时)，磁头51定位在一个播放位置(位置a)，具有距磁盘53主面的一个正确的间隔。在不工作的状态下(即在无载状态下)，如箭头A所示，越过渐细部分56达到一个回缩位置，即初始位置b，进行等待。

同时，上述HDD有一种称为紧急卸载的功能。紧急卸载是指这样一种功能，其中加到马达上用于驱动主轴52和磁头51的电源电压被急剧减小，磁头51被强制移到回缩位置，以免磁盘53被磁头53损伤。为了执行该紧急卸载，需要一个电源。现有的一种已知设计是，当两个电源都失效时，通过使用反相电动势执行紧急卸载，该反相电动势即为由主轴马达52的惯性旋转引起的无负载电动势。

当上述盘驱动器装置用作安装在引擎驱动的车辆上的一个盘驱动器装置时，在引擎启动时电池电压急剧减小，因此会在引擎每次启动时启动上述紧急卸载操作。

图3示出在引擎驱动车辆中的一个电源电路的例子。即交流发电机G由一个没示出的引擎驱动。从交流发电机G提供的交流电由整流器D整流和平滑滤波，然后提供给电池B。电池B上的电池电压Vb提供给引擎按键开关SW的活动接点m。引擎按键开关SW具有固定终端ACC、ON和ST。电池电压Vb经过终端ACC提供给一个轻负载，例如一个音频单元，作为ACC电源。电池电压Vb经过终端ON提供给重负载HL，例如一个电动窗调节器，作为ON电源。电池电压Vb经过终端ST提供给起动电动机(没示出)作为MST电压，转动起动电动机并且启动引擎。另一方面，电池电压Vb通过线路BU提供给轻负载LL，作为备用电源(BACKUP)。

图4A和4B示出在电源线路上的电压在引擎起动时的BACKUP的电压和ACC改变的方式。图4A描述了备用电源电压改变的方式，而图4B描述了ACC电源的改变方式。同时，定时(I)、(II)、(III)和(IV)分别对应于引擎键的按键切换位置。(I)代表的情况是该引擎键定位在ACC位置，以便将电源提供给一个轻负载，例如一个音频单元，(II)代表在ON位置的情况，以便将电源提供给重负载，例如电动窗调节器等，(III)代表在ST位置的情况，以便将电源提供给起动电动机，(IV)代表引擎键返回到ON位置的情况。

在引擎起动操作过程中，存在的可能性是备用电源电压将由于电池电压的下降而减小。(图4A和4B中的期间(III)、(IV))相应地，在HDD安装于引擎驱动车辆上的场合，存在一种高可能性，即这种如上所述的紧急卸载操作在每次引擎启动时出现，因为由起动电动机的大量电力消耗会引起电源电压的下降。由于紧急卸载将如上所述地使用主轴马达的反相电动势而强制磁头运动，所以，与安装在家用装置，例如家用个人计算机上的盘驱动器比较，增加了车安装的盘驱动器在浮动磁头51滑块达到斜面55上的等待位置b的过程中冲撞渐细部分56的机会。换言之，车辆安装的HDD需要改善用在磁头51上的耐用性。这一状况是使用不稳定电源电压的盘驱动器装置的共有问题。

考虑到上述情况，本发明的一个目的是提供一种盘驱动器装置，即使该盘驱动器装置使用在一种不稳定电源下，也能避免其耐用性的降低。

为了解决上面的问题，本发明提供了一种盘驱动器装置，在提供一个预定电源电压的额定电压下，用于控制一个头驱动部分，以便在一个信息记录盘的径向定位一个头，并且在由一个旋转驱动马达驱动该信息记录盘旋转的同时，执行信息的写入和/或读取操作，该盘驱动器装置包括：  一个强制恢复部分，用于控制头驱动部分，以便借助当电源电压变成低于第一电压电平时旋转驱动马达产生的无负载电动势，将该头强制地带至一个回缩位置；以及一个正常恢复部分，用于控制头驱动部分，以便在电源电压小于额定电压但大于第一电压电平时，根据该电源电压将头朝着回缩位置方向移动。

图1是表示一个斜面加载设计的HDD的基本结构的平面图；图2是用于解释在图1中的斜面和头之间位置关系的剖面图；图3是表示用于引擎驱动车辆的一个电源系统的方框图；图4A和4B是说明在该引擎驱动车辆的引擎起动时电源电压改变的定时图；图5表示包括本发明的HDD装置一个汽车导航系统的方框图；图6是在图5系统中的HDD装置的方框图；图7A至7D是表示用于引擎驱动车辆电源电压改变的定时图；图8A和8B是表示在根据本发明的汽车导航系统中的控制操作流程图；和图9A和9B是表示在盘和头之间位置关系的剖面图，用于表示由图8A和8B的流程图所示的控制所执行的操作。

图5示出包括本发明的一个HDD的汽车导航系统。其中，HDD被用作汽车导航系统的一个成象信息存储器部分。注意，根据本发明的HDD可用于各种设备，不局限于汽车导航。示出的汽车导航系统具有一个主机CPU11，用作一个控制核心并且配置有ROM12、RAM13、定时器LSI(14)、HDD15、传感器部分16、GPS接收机部分17、接口18、输入设备19、显示器20、显示控制部分21、显示存储器22、伴音处理电路23、扬声器24、电源电路25、硬盘控制器(HDC)26和备用RAM27。

根据用户通过输入设备19给出的指令，主机CPU11管理导航的总体控制，包括搜索目标，以便根据在ROM12和RAM13中存储的程序并与显示控制部分21配合进行路由选择引导。在此情况下，使用的是可通过传感器部分16和GPS接收机部分17得到的地理信息。定时器LSI(14)具有可由主机CPU11编程设置的一个时间计数值，并且在定时结束时发出一个中断信号，从而开始一个中断处理程序。

HDC26管理装入在HDD15上的一个磁盘的格式控制，而且具有作为一主接口和HDD接口的功能。

传感器部分16涉及作为汽车导航系统的自行控制运行所需要的传感器，例如通过接口18连接到系统总线10的车辆的速度传感器、回转传感器等等。接口18还提供有GPS接收机部分17的一个输出，以便根据GPS定位和自行控制移动而提供混合移动控制。

显示器20是例如一个液晶监视器，通过显示控制部分21读入而显示由主机CPU11写入到显示存储器22中的地理信息的处理内容等。

输入设备19是一个遥控器或用作一个GUI的控制台，用于输入命令或通过显示器20实现与导航系统的通信。伴音处理电路23用作产生声音制导或作为一个GUI，以便通过声音输入与导航系统通话。声音制导通过扬声器24输出。如上所述，标号25是车辆的电源电路，包括一个备用电源线路和一个ACC电源线路。

图6示出电压监控器装置30，用于检测备用电源和HDD15的ACC电源的电压值以及检测车辆的电源电路25。

该车辆的电源电路25包括一个备用电源线路251和一个ACC电源线路252。电压监控器装置30由电压比较器电路301和阈值设置电路302构成。

电压监控器电路30监视通过电源线路251和252从备用电源和ACC电源分别提供的电源电压值。阈值设置电路302设有一个门限值，以检测电压下降，其值被送到电压比较器电路301。

HDD15包括：在HDD内作为核心的CPU152、主接口电路151、程序存储器153、数据存储器154、HDD接口电路155、R/W(读/写)电路156、头驱动控制电路157、主轴马达控制电路158、磁头51、直线电机(VCM)160和主轴马达161。

主接口151、HDD内置CPU152、程序存储器153、数据存储器154和HDD接口电路155通常连接到HDD系统总线150。

HDD内置CPU152通过主接口电路151从图5所示的CPU11接收命令(寻找、读/写等)，以便根据储存在程序存储器153中的程序，通过HDD接口电路155控制R/W电路156、头驱动控制电路157和主轴马达控制电路158。通过该磁头51对于磁盘53的数据读写是在R/W电路156的控制之下。同时，对VCM160的驱动是在头驱动控制电路157的控制之下。此外，对主轴马达161的旋转驱动是在主轴马达控制电路158的控制之下。当备用电源电压和ACC电源电压都下降时，由主轴马达161的惯性旋转引起的反相电动势通过继电触点和线路170提供给VCM160，以提供紧急卸载。

顺便说明，专门用于HDD的一个电源开关可设置在用于电压监控器电路30的监视点251a、252a上游的线路251、252上，例如设在由虚线B环绕的位置。

图7A和图7B示出在车辆引擎启动时各电源电压波形的定时图。

图7A示出通过电源线路251的备用电源的电压波形，而图7B示出通过ACC电源线路252的ACC电源的电压波形。这两个电源电压的电压波形类似于图4A和4B所示的电压波形，其详细解释省略。

如前所述，由于起动电动机的启动电流原因，观察到的现象是在图3中的周期(I)、(IV)中的电源电压值降低。电压开始下降时候的电压波形如该图的圆圈画出的情况，即控制每一电源电压，以便其下降呈缓和曲线，然后没有突变下降地返回。

因此，本发明的控制使得在紧靠开始紧急卸载之前(时间A)的一个电压值被检测，以便在检测该电压值时执行正常卸载操作。即，在正常电源电压或ACC电源电压给定在12V时，用于开始正常卸载的电压值是9V，而用于起动紧急卸载的电压值是4.5V，在备用电源或ACC电源上的电压值被监视。当电压值变成9V(时间A)时，起动正常卸载，以便开始向回缩位置方向移动所述头。在移动处理中，当电压值变成4.5V(时间B)时，例如主机CPU11和HDD内置CPU152的电路被复位，导致紧急卸载。

上述操作将参照图8A和8B来解释。图8A表示由主CPU11执行的程序，图8B表示由HDD内置CPU152执行的一个处理。

首先，主CPU11监视与按键开关相互作用的ACC输电线上的电源电压的改变是否存在，即是否为12V(步骤S41)。当ACC电源存在(ON)时，电源提供给整个图5的导航系统，驱动HDD15的主轴马达161转动。随后，监视备用电源251的电压值(步骤S42)。通过监视来自图6所示电压值监视电路301的一个输出信号来执行上述步骤S41和S42。

作为监视备用电源251上电压值的结果，当电压值α变得低于9V时，主CPU11指令头驱动控制电路157使头正常卸载，并且HDD内置CPU152指令头激励电路157正常卸载(步骤S43)。随后，当电压值α变成不到4.5V时，包括主CPU11在内的全部系统自动转到复位状态，由头激励电路157对磁头51的控制被中止。在HDD15中，继电器RL被恢复以使主轴马达161的反相电动势通过触点r1的断开触点提供给VCM160，实现紧急卸载操作(步骤S44)。

以此方式，主机CPU11在接通HDD电源开关之后监视备用电源的电压波形。当备用电源电压降低时，正常卸载指令发送给HDD控制器26的CPU152。

随后，HDD内置的CPU152根据主机CPU11的控制命令执行下面的处理。首先，被指令用于正常卸载(步骤S51)，HDD内置CPU152解码该指令。此时，如果HDD是在写入或读取操作模式中，则CPU152将使磁头51向外边缘移动(步骤S52)。随后，监视磁头51是否已经达到最外边缘(步骤S53)。当确认达到最外边缘时，完成处理以使磁头51攀到斜面55上(步骤S54)。

如果备用电源和ACC电源的电压都下降到低于4.5V并且启动紧急卸载操作，则磁头51借助主轴马达161的反相电动势向最外边缘移动，以便攀上斜面55。

以此方式，在提供ACC电源的场合下，当备用电压下降时，通过正常卸载来实现该紧急卸载。

下面将参考图9A和9B解释在此情况下的磁头操作。

首先，当备用电源的电压值α是稳定的12V电压时，磁头51被假设是在图9A中的阴影位置。如果在此位置的备用电源电压变成低于9V，则开始正常卸载。磁头51在图9A中箭头所示方向上移动。磁头51的移动继续到该备用电源电压变成4.5V为止。在图9A中，备用电源电压假设下降到4.5V时，磁头51到达虚线位置。

随后，当备用电源电压值变成不到4.5V时，开始紧急卸载(图9B)。磁头51在图9B中箭头所示方向上移动。即，从图9B中磁头51的阴影位置开始紧急卸载，然后当磁头运转到斜面55上时完成该卸载操作。

磁头51与斜面55的渐细部分56冲击，其程度正比于在磁头51和斜面55之间的距离，即该冲击程度随着磁头51和斜面55的距离越远而越大。结果是，正常卸载是在紧急卸载之前实现，磁头51向外边缘更均匀运动，因此缓和了磁头51和斜面55之间的碰撞。

如上所解释的，当在不发生紧急卸载的一个范围中检测到电源电压下降时，本发明使头朝着外边缘方向移动。即使当随后启动紧急卸载时，也能缓和该头与斜面渐细部分的碰撞，因此可避免HDD的寿命缩短。

顺便说明，由HDD装置实现的上述正常卸载操作不仅在引擎启动时有效而且在该引擎起动之后电源电压下降的过程中有效。

如上面解释的，在本发明的盘驱动器装置中，检测的是紧靠由电源电压中的突然降低所引起的紧急卸载发生之前的一个电压。当检测到电压下降时，磁头首先朝着外边缘的方向移动，随后执行紧急卸载。这能够缓和磁头与一个斜面的渐细部分的碰撞，因此提高了耐用性和改进了可靠性。