JP2004342141A - 磁気ディスク装置及びこの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の磁気ディスク装置は、外部環境のモニター機能を有し、装置に不利な環境で格納したデータを、装置に有利な環境となった場合に、装置が不利な環境にあるとき不使用とされるライト制限領域に、移す処理を行う。
モニター素子として温度センサ、気圧センサ、媒体の所定領域に格納された基準信号を所定間隔で読み出す機能等により、外部環境の良否を判断する。
外部環境にあわせて設定した情報格納容量が、外部環境が装置に有利となった場合に、拡張できる効果がある。
【選択図】 図6
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、低圧環境下で動作可能な磁気ディスク装置に係り、特に、環境が有利となった場合に、情報格納領域が増加する磁気ディスク装置の制御技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子装置の進展に伴い、磁気ディスク装置が、あらゆる製品分野で用いられるようになって来た。例えば、磁気ディスク装置は、外部記憶装置、家庭用パーソナルコンピュータその他の電子機器に搭載されており、これらの機器は室内で使用されている。従って、磁気ディスク装置は、静止した状態で使用することを前提に設計すれば良かった。
これに対し、ノートパソコンやカーナビでは、キーボード入力の衝撃や、車両走行に伴う振動その他の過酷な使用条件を考慮しなければならない。
【0003】
このため磁気ディスク装置を取り巻く使用環境は必ずしも磁気ディスク装置に有利でなく、例えば、車両、小型飛行機に搭載される場合には、環境圧力が大きく変動する。また顧客から海抜3000mを越える高地で動作する磁気ディスク装置が求められるようになって来た。
【0004】
磁気ヘッドを搭載するスライダの浮上が下がることにより、データ記録を禁止する制御動作は、気圧の低下や、温度の上昇が、それぞれ独立して発生する場合には起動しないように設計するのが普通である。
しかし高温かつ低圧の環境下では、スライダと、これが対向する磁気ディスク媒体との「接触」が起こり、スライダの浮上が安定しない。
【0005】
所定の温度範囲を越える高温環境下で、書き込み動作を可能とする磁気ディスク装置を開示する文献として、特開平9−245419号が挙げられる。
【0006】
減圧環境下においても磁気ヘッドの浮上マージンを確保できる磁気ヘッドスライダを開示する文献として、特開2002−298532号が挙げられる。
【0007】
【特許文献1】特開平9−245419号公報
【特許文献2】特開2002−298532号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ロータリーアクチュエータを用いた磁気ディスク装置では、スライダを支持するアクチュエータのアームが、回転する磁気ディスク媒体上を揺動する。そして、スライダと、磁気ディスク媒体の回転方向との間に所定の角度(YAW角)が生ずるため、スライダを磁気ディスク媒体の内周から中周を経て外周に、又はその逆方向に揺動させると、スライダの浮上量は、YAW角ゼロに対応する半径位置で高くなり、その他の半径位置で低くなる。典型的には、磁気ディスク媒体の中周で高く、内周、外周で低くなる。
【0009】
一方、低圧環境下ではスライダの浮上量が小さくなり、磁気ディスク媒体と接触しやすくなる。更に高温環境となると浮上量が小さくなってスライダと媒体との接触が生じるようになる。従って、ロータリーアクチュエータを用いた磁気ディスク装置では、磁気ディスク媒体の所定の半径位置で接触が生じるため、この部分は、データ記録ができなかった。このため係る領域は情報格納として用いられなかった。
【0010】
しかし本願の発明者らは、高温かつ低圧により生じた接触状態が解消すれば、その領域が何ら支障なく情報の記録に使えることを見出した。
上記の「データ記録ができない」とは、接触によるRRO成分の増加をオフトラック量の増加とみなして、制御回路が情報記録を禁止するため、「記録できない」ことを意味し、接触なく浮上した場合に、その領域が情報記録に耐えられないことを意味しない。通常は、RRO成分の増加が所定値を越えると、ライト制限信号が発せられ、「データ記録ができない」状態となる。
【0011】
一方、高温・低圧環境下で動作可能とするために、磁気ディスク媒体上の情報格納領域を狭めた磁気ディスク装置であっても、必ずしも高温・低圧環境下で使用されるとは限らない。このような磁気ディスク装置では、外部環境が低圧でなく、又は、高温でなければ、何ら支障なく使用できる所定の領域、例えば、磁気ディスク媒体の内周と外周が、全く無駄となっていた。
本願の発明者らは、情報格納容量が不用意に減少した用いられ方をしていたことを見出した。また、RRO成分の所定値以上の定常的な増加が、スライダとディスク媒体との軽度の接触現象に対応していること、そのようなRRO成分の定常的な増加により「接触」を検出できること、気圧センサの代替と成り得ることをも見出した。
【0012】
【課題を解決するための手段】
磁気ディスク装置自身が、外部環境のモニター機能を有し、自己に不利な環境で格納したデータを、自己に有利な環境となった場合に、不利な環境にあるとき不使用とされるライト制限領域に、移す機能を設ける。
モニター素子としては、温度センサ、気圧センサを用いてもよい。また、磁気ディスク媒体の所定領域に格納された基準信号を、所定の時間間隔で読み出す機能その他環境が低圧かつ高温であることを意味する情報を検出する機能により、温度センサ等の機能を代替させてもよい。こうして外部環境の良否を磁気ディスク装置自身が判断する。
【0013】
不利な条件下で従来、不使用とされていた領域(ライト制限領域)と、不利な条件下でも記録できる領域(ライト可能領域)と、これらの対応関係を記録する対応情報テーブルとを設け、モニター機能の出力に応じて、不利な条件下ではライト制限領域にはデータを記録せず、条件が有利となったときにライト制限領域へデータを移す制御を行う手段を設ける。
ライト制限領域として、例えば、磁気ディスク媒体の内周又は外周を設定する。
【0014】
別の実施の態様として、磁気ディスク装置の外部から、環境が高温又は低圧であることを意味する情報を入力する手段と、かかる入力情報から環境が磁気ディスク装置に不利であること、つまり、高温かつ低圧を判定する手段とを設け、この結果に従い、上記の制御を行う。
環境が高温又は低圧であることを意味する情報を入力する機能として、例えば、カーナビからの情報入力機能が挙げられる。
カーナビで磁気ディスク装置の現在位置と海抜を認識し、特定の範囲にあるとき特定の気圧の下にあると判断する。また、各センサから直接、出力信号を磁気ディスク装置に入力して、その際の気圧や温度を認識し、特定の気圧又は温度範囲の下にあると判断する。
【0015】
別の実施の態様として、媒体の所定領域に格納された基準信号を、所定の時間間隔で読み出す機能により、予め読み出された基準信号の振幅と、読み出された信号の振幅とを比較し、一定値以上の増加を、不利な環境であると判断する機能を設ける。
【0016】
別の実施の態様として、磁気ディスク装置に不利な特定の温度または気圧の下で、データのライト可能領域を設定する機能を設ける。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の磁気ディスク媒体2の一例を示す平面図である。1つの磁気ディスク媒体の1つの媒体面上に、同芯円状に、内側からライト制限領域11a、ライト可能領域12、ライト制限領域11bが設けられている。各領域の境界は予め定められる。
【0018】
図2は、磁気ディスク装置を説明するための図である。
磁気ディスク装置3には、磁気ディスク媒体2、磁気ヘッド20、スピンドルモータ4、キャリッジ6、その他の機構部品がある。データをリード及びライトする磁気ヘッド20と、データを記録する磁気ディスク媒体2が主要部品である。ベース22の裏面には電子回路基板が取り付けられている。電子回路基板は、磁気ディスク装置3の内部に設けられてもよい。
【0019】
スピンドルモータ4により磁気ディスク媒体2が回転し定常回転に至ると、回転により磁気ディスク媒体2の表面に生じた空気流が、一定の間隔(浮上量)を保って、磁気ヘッド20を浮上させる。磁気ヘッド20と磁気ディスク媒体2とは、微小な距離を保って離れているため、秒速数十メートルの相対速度で対向していても、お互いは損傷しない。
【0020】
キャリッジ6は、ピボット10を中心に回転可能にベース22に設けられ、ボイスコイル8に流れる電流により、マグネット7の磁界との相互作用で揺動する。キャリッジ6の先端には、ヘッドアーム5、この先端に設けられた図示しないスライダ、スライダに搭載された磁気ヘッド20が設けられている。
キャリッジ6の揺動に伴い、磁気ヘッド20がランプ9を滑り降りて、回転する磁気ディスク媒体2の上で浮上し、任意の位置に位置決めされる。位置決めされた磁気ヘッド20は、磁気ディスク媒体2上の所定の図示しないトラックを追従し(フォローイング)、データのライト又はリードを行う。
【0021】
磁気ヘッド20が搭載されるスライダには、磁気ディスク媒体2と対向する面に図示しない所定のパターンが設けられており、その一部が負圧を発生させる。このパターンには正圧を発生する部分も設けられており、これらにより生じる圧力の均衡と、ヘッドアーム5等がスライダを磁気ディスク媒体2へ押し付ける荷重との釣り合いにより、スライダが磁気ディスク媒体2上で浮上する。
【0022】
磁気ヘッド20の浮上量は、磁気ディスク装置内部の気圧や空気の粘性により決まる。高温環境下では、空気の粘性が低下し、磁気ヘッド20が受ける浮力が低下するため、浮上量が小さくなる。また低圧環境下では、磁気ディスク装置内部の圧力が減少し、磁気ヘッド20が受ける浮力が低下するため、やはり浮上量が小さくなる。
浮上量が小さくなると、磁気ディスク媒体2と磁気ヘッド20との接触が生じ始め、安定した浮上ができなくなる。この接触は、磁気ヘッド20に、不要な振動や衝撃を発生させるため、磁気ヘッド20は磁気ディスク媒体2のトラックに、所定の範囲でフォローイングすることが困難となる。
【0023】
フォローイングが所定の精度で行えなければ(オフトラック)、隣接するトラックの情報を上書きして破壊してしまうので、データ記録が禁止される(ライト禁止機能)。
なお所定量のオフトラックを検出してライト禁止をする機能は、気圧低下に限らず、物理的衝撃を契機に発揮される。
ここでは、RRO成分の所定値以上の定常的な増加を、スライダとディスク媒体とが、軽度に接触しているものとして検出している。より正確に表現すれば、スライダが、潤滑剤を介して磁気ディスク媒体と接触していると考えている。
【0024】
磁気ディスク装置3は、ピボット10を回転中心とするロータリーアクチュエーターを採用している。このアクチュエータの揺動に伴い、磁気ヘッド20を搭載するスライダと、磁気ディスク媒体2の接線方向の傾き(YAW角)が変化する。
YAW角を、磁気ディスク媒体2のどの半径位置でゼロとするかは設計的事項である。通常は、磁気ディスク装置のアクセス可能な磁気ディスク媒体2の内周から外周において、スライダの浮上量が一定となるよう、媒体2の中周でゼロとなるよう設計する。このため浮上量は、媒体2の中周付近で高く、外周及び内周で低くなる。
【0025】
図3は、磁気ディスク媒体2とスピンドルモータ4の断面図である。媒体2の半径位置に対する磁気ヘッド20の浮上プロファイルを、温度と気圧をパラメータとして点線で示してある。常温・常圧15、高温・常圧又は常温・高圧16、高温・低圧17である。
【0026】
磁気ディスク媒体2の半径位置において、最内周から所定の幅11a、最外周から所定の幅11bは、情報の記録を制限する領域(以下、ライト制限領域という。)である。また、これらを除く中央部分12は、情報の記録を制限なく行う領域(以下、ライト可能領域という。)である。
【0027】
図4は、本発明の磁気ディスク装置3及びこれを適用したシステム全体の概略を例示する。メモリ33を内蔵し、磁気ディスク媒体2を用いて、ホスト1に結合したシステム構成である。
メモリ33は、磁気ディスク装置3のCPU31の外部メモリであっても、キャッシュメモリであっても良い。また、このシステムは、上位装置であるホスト1と、外部記憶装置としての磁気ディスク装置3を有している。
この構成は、いわゆる大型計算機システムの上位装置としてのホスト1と、外部記憶装置としての磁気ディスク装置3であっても良い。
【0028】
磁気ディスク装置3は、マイクロプロセッサ31、ハードディスクコントローラ32、メモリ33、リードライトチャネル34、リードライトIC35、気圧・温度センサ36、磁気ディスク媒体2を主要構成要素とし、これら以外の機構部分も有している。
センサ36のアナログ出力は、アナログデジタル変換器37を介して、CPU31に入力される。所定の補償回路38を介在させても良い。またリードライトチャネル34は、磁気ヘッド20へ所定の直流電流を供給する機能Is、所定のライト電流Iwを供給する機能、ライトすべき情報を予め補償する機能WPC、補償のパラメータを設定するWPCレジスタを有している。
【0029】
マイクロプロセッサ31は、ハードディスクコントローラ32、メモリ33、リードライトチャネル34を支配し、ホスト1と磁気ディスク媒体2との間の情報のやりとりその他の磁気ディスク装置3の制御を行う。ハードディスクコントローラ32は、ホスト1と磁気ディスク媒体2の間にあって、データ及びコマンドの入出力などの制御を受け持っている。メモリ33は、ホスト1からアクセスされたデータを保持する領域と、磁気ディスク媒体2に格納されている管理情報である対応情報テーブル24(図5)を格納する領域を持っている。
【0030】
ホスト1からの任意のアクセスは、論理アドレスを指定して為され、これを磁気ディスク装置3が、シリンダ番号、ヘッド番号、セクタ番号その他の物理アドレスに変換してアクセスする。
図5は、対応情報テーブル24の構成の一例を示したものである。テーブル24の情報は、磁気ディスク媒体2の図示しない管理領域に格納されており、磁気ディスク装置3へ電源が投入されると即座に読み出され、メモリ33(図4)へ展開され、対応関係の管理に用いられる。テーブル24の情報の読み出しは、磁気ディスク媒体2からユーザのデータをリードをする直前、又は、図示しないユーザデータ領域へデータのライトをする直前に行っても良い。なお、テーブル24の情報その他の管理データは、磁気ディスク装置の電源遮断前、又は、電源投入後の所定時間の経過後、管理領域に保存され、次の電源投入直後その他の必要な契機で使用される。
【0031】
対応情報テーブル24は、高温低圧時格納アドレス部41と、通常格納アドレス部42とを対応させて備える。
高温低圧時格納アドレス部41は、外部環境が高温かつ低圧の際にデータを格納するライト可能領域のアドレスである。通常格納アドレス部42は、外部環境が「高温かつ低圧」ではなくなった後、磁気ディスク装置3によって、高温かつ低圧の際に格納されたデータを移動する先であるライト制限領域のアドレスである。
【0032】
磁気ディスク装置3が、ホスト1からのデータを書き込む際に、外部環境が磁気ディスク装置に不利であることを検出すると、ライト可能領域にデータを書き込み、その旨を対応情報テーブル24に格納する。磁気ディスク装置3は、別の機会に、高温低圧時の格納アドレスで示されたデータを、対応する通常格納アドレスで示されたライト可能領域へ移動する。つまり、データの移動・書き換えを行う。
【0033】
常温又は常圧の環境下では、磁気ディスク媒体2のデータ面13(図3)全てを、リードエリア及びライトエリアとして使用する。一方、
1)磁気ディスク装置3が摂氏60℃以上、若しくは、外部温度が換算して磁気ディスク装置で摂氏60℃以上、又は、
2)外部環境が、海抜2000m以上の気圧となった場合、磁気ディスク媒体2の内周11a及び外周11bをライト制限領域と認識して、データの格納を行わない。
例えば、全データエリアの15%を、内周11aと外周11bに割り当てる。かかる内外周11は、高温低圧環境下で磁気ヘッド20と媒体2との接触が生じる領域に該当する。
【0034】
高温低圧であっても磁気ディスク媒体2の中周であれば、問題なくデータライトが可能である。
高温低圧の環境下で、どの領域をライト可能領域とするかは、磁気ヘッド2の浮上量をどのように初期設計するか、磁気ディスク媒体2に設けられたトラックの密度、セクタのフォーマットの形式に依存する。
従って、磁気ディスク装置3のロット毎、機種毎に一律にライト可能領域、ライト制限領域を設定しても良い。また、磁気ディスク装置3を高温(摂氏60度以上)又は低圧(海抜2000m以上に相当する気圧)の環境下に曝し、装置毎に実測して設定しても良い。
【0035】
図6に、本発明を適用した磁気ディスク装置におけるライト処理の制御フローを示す。
ホスト1は、所定のインタフェースを介して、論理アドレスを用いてハードディスクコントローラ32にライト命令を発する(ステップ501)。磁気ディスク装置3は、目的のセクタへ磁気ヘッドをシークさせる前に、論理アドレスを物理アドレスに変換し(ステップ503)、ライト制限領域であればシークした後、ライトできるか否かを試みる(ステップ505)。
ここで物理アドレスがライト可能領域であれば通常のライト処理をすれば良いので、制御フローには示さない。
【0036】
ステップ505で肯定されたなら、ライト制限領域に書き込み(ステップ507)、ホストから次の指令が有るかをチェックし(ステップ509)、指令が有れば503へ戻る。指令が無ければライト処理を終了する。
【0037】
ステップ505で否定されたなら、磁気ディスク装置3は、その物理アドレスを、対応情報テーブル24にない領域のライト可能領域の物理アドレスに変換し、その対応関係を対応情報テーブル24に登録する(ステップ511)。そしてライト可能領域へ書き込む(ステップ513)。ライト可能領域へ実際に書き込んだ後に、その対応関係をテーブル24に登録しても良い。
ホストから次の指令が有るかをチェックし(ステップ515)、指令が有れば503へ戻る。指令が無ければ、対応情報テーブル24を検索し(ステップ517)、登録の有無をチェックする(ステップ519)。
ステップ519が肯定的であればライト処理を終了する。通常は、肯定的であり否定的とはならず、ステップ521へは進まない。
【0038】
WAIT機能について説明する。
この機能は、対応情報テーブル24に対応関係が登録されており、外部環境が通常の気圧となっているとき、起動する。また、これ以外に、単に、一定時間の経過により起動してもよいし、気圧センサから入力する信号値が所定の閾値をこえたことを契機に起動しても良い。
気圧センサの出力信号を監視するのが直接的であるが、磁気ディスク装置の外部から情報を入手して、通常の気圧であることを察知してもよい。
外部が通常の気圧となっており、所定の期間が経過した後に、対応関係が登録されているか否か、本来の登録情報とは成り得ないダミーの登録情報を初期値として、対応情報の検索を起動する(ステップ517)。
【0039】
これにより登録情報が無いので、ステップ519が否定的となり、ライト可能領域からデータを読み出す(ステップ521)。ライト制限領域へ、読み出したデータを書き込む(ステップ523)。対応情報の登録を対応情報テーブル24から削除して(ステップ525)、WAIT機能を終了する。
【0040】
なお、図6の開始前に、磁気ディスク装置の電源が投入され、所定の初期化が行なわれることを要する。
どの領域をライト可能領域、ライト制限領域とするかの設定は、通常は、磁気ディスク装置3の製造工程で行われる。ロット毎、機種毎に一律に設定しても良い。減圧雰囲気中で個別に、気圧センサや温度センサからの信号に基づき、装置毎に設定しても良い。
【0041】
気圧低下によりデータが書けないことは、実際に、磁気ディスク媒体2の内周、外周で生じる。YAW角との関係でこれら以外の半径位置でも、データが書けないことが有り得る。気圧が低下してもライト処理が可能な領域を、ライト可能領域として設定しておく。
気圧センサや温度センサの信号、磁気ディスク装置の外部からの信号を用いて、「データ記録ができない」状態を直接、検出してもよい。しかし、RRO成分が所定値を越えると、磁気ディスク装置が「データ記録ができない」と認識するので、RRO成分に対応する信号や、オフトラック信号を監視することで代替できる。
【0042】
外部環境の温度、気圧を検出するために、温度センサ、気圧センサを設置する場合には、磁気ディスク装置の内外におけるセンサの取付け位置も考慮する。カーナビやGPSの位置情報から、その環境で海抜が何mであること、その他標高の情報を算出し、気圧情報に替えても良い。
【0043】
またWAIT機能を用いて、所定の時間経過を待って、磁気ディスク媒体2上の定まったトラックをフォローイングし、そのデータを読み出す際の出力信号の値と、予め定めた出力信号の基準値との比較により、外部環境の変化を察知し、磁気ディスク装置に不利か有利かを判断してもよい。
ヘッドの浮上量が小さくなると、媒体上に格納された基準信号の再生信号の振幅が大きくなることを利用する方法である。所定の閾値、例えば、15%の増加で浮上量が小さくなったこと、ライトに不適であること等を検知してもよい。フォローイングする所定のトラックは、浮上量が小さくなる、内周又は外周が好ましい。
【0044】
【発明の効果】
外部環境にあわせて設定した情報格納容量が、設定した外部環境より磁気ディスク装置に有利となった場合に、情報格納容量を拡張できる効果がある。
予め、ライト制限領域、ライト可能領域を設定できるため、磁気ディスク装置の動作環境を拡張できる。
通常の環境であれば、ライト可能領域に対応する情報格納容量を越えた容量を保証できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に適用される磁気ディスク媒体2の一例を示す平面図である。
【図2】磁気ディスク装置を説明するための図である。
【図3】磁気ディスク媒体2とスピンドルモータ4の断面図である。
【図4】本発明の磁気ディスク装置3及びこれを適用したシステム全体の概略を示す図である。
【図5】対応情報テーブル24の構成の一例を示した図である。
【図6】本発明を適用した磁気ディスク装置におけるライト処理の制御フローを示す図である。
【符号の説明】
11…ライト制限領域、 12…ライト可能領域、
13…データ面、 15…常温常圧、
16…高温常圧又は常温高圧、 17…高温低圧、
24…対応情報テーブル。
Claims (5)
- 磁気ディスク媒体と、
前記磁気ディスク媒体を回転させるスピンドルモータと、
回転する前記磁気ディスク媒体に対して情報の記録又は再生を行う磁気ヘッドを搭載するスライダと、
前記磁気ヘッドを前記スライダごと前記磁気ディスク媒体上に位置付けるアクチュエータと、
前記スピンドルモータ及び前記アクチュエータを固定するベースと、
気圧を感知する機能と、
前記磁気ヘッドと、外部との信号のやりとりをするインタフェース、制御回路、R/Wチャネル、その他電子回路と、
前記アクチュエータ、前記スピンドルモータ、前記電子回路の制御を行うCPUと、
ベースと組み合って空間を形成するカバーとを有する磁気ディスク装置において、
磁気ディスク装置が置かれた環境の気圧に基づいて、前記磁気ディスク媒体の少なくとも2つの領域を使い分ける機能を有することを特徴とする磁気ディスク装置。 - 請求項1記載の磁気ディスク装置において、気圧を感知する機能として、オフトラック信号を用いる磁気ディスク装置。
- 請求項1記載の磁気ディスク装置において、前記少なくとも2つの領域の1は、気圧が低く温度が高いときに、前記スライダと前記磁気ディスク媒体とが接触する領域である磁気ディスク装置。
- 磁気ディスク装置が分けて管理する少なくとも2つの領域を有する磁気ディスク媒体と、気圧を感知する機能とを有する磁気ディスク装置の制御方法であって、
気圧が低いときに、データを、前記磁気ディスク媒体の1つの領域に記録する第1のステップと、
気圧が高いときに、データを、前記磁気ディスク媒体のもう1つの領域に記録する第2のステップと、を有することを特徴とする磁気ディスク装置の制御方法。 - 請求項4記載の磁気ディスク装置の制御方法において、更に、
第1のステップで記録したデータを、気圧が高いときに前記磁気ディスク媒体のもう1つの領域に移す第3のステップと、を有する磁気ディスク装置の制御方法。
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