JP2005050402A - ハードディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のハードディスクドライブを利用しながら、当該ハードディスクドライブの動作時の耐振動性を超える振動下でも動作が可能なハードディスク装置を提供する。
【解決手段】本装置１に加わる振動を、制御信号入出力２に入力される制御信号からハードウェア制御部４が判断し、必要によりハードディスクドライブ７を停止させ、その間はデータ転送制御部５が外部装置とメモリ６との間でデータ転送を続けることで、データ入出力動作を停止することなく、本装置１の耐振性能を、ハードディスクドライブ７の非動作時の耐振性能にまで高められる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、耐振動性に優れたハードディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ハードディスクドライブは、主としてコンピュータ装置の外部記憶装置として利用されてきたが、近年ではコンピュータ装置に限らず、ビデオレコーダーやカーナビゲーションなど様々な製品へとその利用範囲が広まっている。さらに、最近では、ビルやエレベーターなどに設置される監視カメラの映像データの記録や、広告などの情報掲示板に表示する各種データの記憶など、家電製品以外の分野でも広く利用されている。
【０００３】
これらの中には、従来の据え置き型のコンピュータ装置と異なり、移動しながら使用するものや、屋外に設置されて使用するものなど、温度や振動などについて、従来よりも厳しい環境下で利用されるものがある。そのため、内蔵されるハードディスクドライブにも、耐環境性の向上が求められている。特に、メモリなどの半導体デバイスと異なり、機械的にデータの入出力を行うハードディスクドライブの場合、耐振動性が問題になることが多い。
【０００４】
ハードディスクドライブは、電気的にデータを読み書きするメモリと異なり、ヘッドと呼ばれる部品によって、プラッタと呼ばれるディスク表面の磁性体を磁化したり、磁化情報を読みとることでデータの読み書きを行う。具体的には、スイングアームの先にサスペンションを介して取り付けられたヘッドが、スピンドルモーターによって高速回転するプラッタ上を移動しながらデータの読み書きを行っている。このとき、プラッタの回転によって、ヘッドとプラッタの間には、空気流による動圧が発生し、これにより、ヘッドはプラッタ上にナノメートル単位の隙間を保って浮上している。則ち、ヘッドはプラッタと非接触状態でデータの読み書きを行っている。データの読み書きを行わず、プラッタが停止するときには、動圧が消失しヘッドがプラッタに接触するのを防ぐため、ヘッドはプラッタ外のランプと呼ばれる部分に待避される。最近のハードディスクは、このようにヘッドとプラッタが非接触でデータの読み書きを行い、プラッタが停止するときは、ヘッドがランプに待避するランプ・ロード方式が主流となっている。
【０００５】
もし、データの読み書きを行っている最中にハードディスクドライブに振動が加えられ、ヘッドがプラッタに接触すれば、ヘッドやプラッタなどの部品が破損するだけでなく、プラッタ上に記録したデータも破壊されてしまう。そのため、従来のハードディスクドライブは、低振動環境下での使用が前提とされ、その耐振性能はデータの読み書きを行う動作時で９．８ｍ／ｓ２（１Ｇ）以下でしかない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ハードディスクドライブを、室内に据え置かれたコンピュータ装置やビデオレコーダーなどの装置で利用する場合であれば、振動による影響を考慮する必要はない。しかし、カーナビゲーションや、エレベーターに搭載される監視カメラで利用される場合など、ハードディスクドライブが移動物体に設置される場合には、その移動物体の動作に伴う振動の影響を受けることとなる。このときの振動はハードディスクドライブの動作時の耐振性能を超える可能性があり、その場合、従来のハードディスク装置では、内蔵するハードディスクドライブが破損し、動作不能となることは避けられない。
【０００７】
記憶媒体として、ハードディスクドライブでなく半導体メモリを利用すれば、容易に耐振性能を高めることが可能であるが、半導体メモリによって、ハードディスクドライブに匹敵する記憶容量を確保しようとすれば、ハードディスクを利用する場合に比べて、巨大な設置スペースが必要となる上に、コストも高くなるという問題があった。
【０００８】
そこで、この発明の課題は、従来のハードディスクドライブを利用しながら、当該ハードディスクドライブの動作時の耐振性能を超える振動下でも正常に動作を継続することが可能なハードディスク装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、請求項１に記載の発明は、接続された外部装置とデータの入出力を行うハードディスク装置であって、ハードディスクドライブと、外部から制御信号が入力される制御信号入力手段と、前記外部装置からデータが入出力されるデータ入出力手段と、前記データを一時的に記憶する記憶手段と、前記データ入出力手段と前記記憶手段との間で、または前記記憶手段を介して前記データ入出力手段と前記ハードディスクドライブとの間で、前記データの入出力を行うデータ転送制御手段と、前記ハードディスクドライブを動作、または停止させるハードウェア制御手段と、を備え、前記制御信号が、利用者の指定する信号条件と一致するときは、前記ハードウェア制御手段が前記ハードディスクドライブおよび前記データ転送制御手段の動作を制御することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のハードディスク装置であって、前記データ転送制御手段が、前記記憶手段を介して、前記データ入出力手段と前記ハードディスクドライブとの間で、所定容量ずつの前記データを入出力する動作と、前記ハードディスクドライブの動作が停止すると共に、前記データ転送制御部が、前記データ入出力手段と前記記憶手段との間でのみ前記データを入出力する動作と、のいずれか一方の動作を行い、前記制御信号が指定された条件を満たしている間だけ、前記ハードウェア制御手段によって切り換えられた他方の動作を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のハードディスク装置であって、前記ハードウェア制御手段は、前記ハードディスク内部において、ヘッドをプラッタ上から待避させる手段、を含むことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のハードディスク装置であって、前記制御信号は、前記ハードディスクドライブに加わる振動に係る信号であり、前記指定された条件は、前記振動の大きさ、または前記振動の大きさの変化量が所定の値を超えたとき、という条件であることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
＜本装置の構成＞
図１は、この発明の一の実施の形態に係るハードディスクレコーダー１を示す基本構成図である。図１の如く、本装置１は、ハードディスクドライブ７と、外部から制御信号を入力するための制御信号入力インターフェース（制御信号入力手段）２と、ハードディスクドライブ７を制御するハードウェア制御部（ハードウェア制御手段）４と、外部からデータを入出力するためのデータ入出力インターフェース（データ入出力手段）３と、入出力するデータを制御するデータ転送制御部（データ転送制御手段）５と、入出力するデータを一時的に記憶するために利用するメモリ（記憶手段）６と、から構成される。
【００１４】
ここで、利用するハードディスクドライブ７は、耐振性能を高めるために特別な材質や構造を有するものではなく、現在市販されている一般的なハードディスクドライブである。
【００１５】
制御信号入力インターフェース２には、外部からの制御信号として、本装置１の振動に係る信号を入力する。この信号は、加速度センサで計測した振動加速度など、直接振動の大きさを示すものであってもよいし、間接的に振動の大きさを示す信号であっても構わない。ここで、間接的に振動の大きさを示す信号とは、ある入力信号に応答して、本装置１に決まった振動が発生する場合に、その入力信号のことを言う。具体的には、例えば、本装置１がエンジンやモーターなどの回転機械の影響を受ける場合であれば、本装置１に発生する振動は、これらの回転機械の回転数と関連性が高く、この回転数から本装置１に発生する振動を予測することができることから、この回転数を制御信号として利用することができる。
【００１６】
ハードウェア制御部４は、制御信号入力インターフェース２から入力された制御信号に基づいて、ハードディスクドライブ７の読み書きに係る動作を停止するか否かを決定する。具体的には、例えば、制御信号として入力される振動加速度や回転数の大きさを示す値を監視し、その値が所定の数値を超えた段階でハードディスクドライブ７を停止し、所定の数値以下になれば再びハードディスクドライブ７を動作させる。あるいは、これらの値の変化量が、所定の条件に一致するか否かによって、同様にハードディスクドライブ７の動作を制御してもよい。具体的には、振動が急激に増大し、その値を監視してハードディスクドライブ７を停止させていたのでは間に合わないような場合には、振動加速度や回転数の変化量を監視し、その値が所定の条件と一致すれば、振動の大きさが小さくても、ハードディスクドライブ７を停止する。また、ハードウェア制御部４は、ハードディスクドライブ７の停止および動作を制御すると同時に、データ転送制御部５に対して、これを通知する機能も有する。
【００１７】
尚、ここで言う所定の数値または所定の条件とは、予め、利用者が指定するハードディスクドライブ７を停止、または動作させるときの信号条件のことである。また、ハードディスクドライブ７の停止とは、単にデータの読み書きを停止することを言うのではなく、ハードディスクドライブ７内部において、ヘッドをプラッタ外部にあるランプに待避させることを言う。よって、停止時には、ハードディスクドライブ７の非動作時の耐振性能を確保することができる。一般的に、ハードディスクドライブ７の耐振性能は、読み書きの動作時が９．８ｍ／ｓ２（１Ｇ）以下であるのに対し、非動作時では４９ｍ／ｓ２（５Ｇ）以上にも及ぶ。
【００１８】
データ入出力インターフェース３は、画像、映像、音声、およびテキストなど様々な形式のデータを外部装置との間で入出力するためのインターフェースである。
【００１９】
データ転送制御部５は、データ入出力インターフェース３とメモリ６との間、またはメモリ６を介してデータ入出力インターフェース３とハードディスクドライブ７との間、でデータの入出力を行う。ハードウェア制御部４から、ハードディスクドライブ７停止の通知がないとき、または停止後、ハードディスクドライブ７が動作を再開したとの通知があったとき、則ちハードディスクドライブ７が動作しているときは、ハードディスクドライブ７から、一旦メモリ６上に所定量のデータを読み出して、これをデータ入出力インターフェース３を介して外部に出力すると共に、外部から入出力インターフェース３を介して、一旦メモリ６上に所定量のデータを書き込んでから、これをハードディスクドライブ７に書き込むという動作を繰り返し行う。これに対し、ハードウェア制御部４から、ハードディスクドライブ７の動作を停止したとの通知を受けたとき、則ちハードディスクドライブ７が停止しているときは、ハードディスクドライブ７からデータの入出力は行えないので、予めメモリ上に所定の量だけ読み出しておいたデータを、続けて外部に出力すると共に、外部からのデータを、続けてメモリ６上に書き込む。
【００２０】
メモリ６は、データ転送制御部５を介して、外部とハードディスクドライブ７との間で入出力するデータを、一時的に記憶するために利用される。
【００２１】
尚、上述した本装置１の各部、各機能は、専用のハードウェアおよびソフトウェアプログラムによって実現するが、データ転送制御部５は、上述したデータの入出力に係る機能のみを有する場合に限らず、これに加えて画像処理などの機能を持っていても構わない。具体的には、データ入出力インターフェース３に監視カメラなどの撮像装置が接続され、これから入力される画像データに対し、データ転送制御部５が画像処理を施し、生成したデータを、上述したようにメモリ６、またはメモリ６を介してハードディスクドライブ７に記録するような態様であっても構わない。
【００２２】
＜本装置の動作＞
図２は、本装置１を、エレベーター８に設置して利用する際の接続図である。本装置１の制御信号入力信号インターフェース２には、エレベーター制御部９が接続され、エレベーター８の昇降を制御する信号（以下、昇降制御信号と呼ぶ）が、制御信号として入力される。昇降制御信号とは、具体的には、エレベーター８を昇降させるモーターの制御電圧や回転数に係る信号で、エレベーター８の昇降動作に同調して変化する。
【００２３】
そして、本装置１のデータ入出力インターフェース３には、外部装置として、監視カメラ１０と表示装置１１とが接続されている。エレベーター８内部には、エレベーター内部の様子を撮像する監視カメラ１０が設けられ、本装置１には、この監視カメラ１０で撮像した映像データを記憶するために利用される。また、エレベーター８内部の操作部に、エレベーター８の停止階に係る情報や広告などを表示する表示装置１１が設けられ、本装置１は、この表示装置１１で表示する各種データの記憶装置としても利用される。
【００２４】
尚、本実施例では、外部装置として監視カメラ１０および表示装置１１を示したが、外部装置は、映像、画像、音声およびテキストデータなど様々な形式のデータを本装置１に入出力するものであれば、これら以外のものであっても構わない。
【００２５】
図３は、本装置１の動作を示すフローチャートである。以下に、図１〜３を用いて、本装置１の動作について説明する。
【００２６】
まず、本装置１を利用するに当たって、ハードディスクドライブ７を停止させる条件である信号条件を設定する（ステップＳ１）。具体的には、利用者が、入力される制御信号について、所定の数値や変化量を信号条件として設定する。そして、利用者が設定した信号条件は、本装置１のハードウェア制御部４内部に記憶される。
【００２７】
尚、信号条件の決定は、利用者が、大きな振動が発生しハードディスクドライブ７に影響が及ぶと考える経験的な条件に基づいて行えばよい。例えば、本実施例のようにエレベーター８など、所定の動作を行う機械に本装置１を搭載して利用する場合、エレベーター８の昇降動作を制御する昇降制御信号からエレベーター８の動作を認識し、その動作から本装置１に発生する振動の大きさも予測できる。よって、制御信号として、この昇降制御信号を利用し、例えば、エレベーター８の昇降開始および停止に係る動作時に振動が発生することが既知であれば、これをハードディスクドライブ７を停止させる信号条件にするとか、あるいはエレベーター８を昇降させるモーターのある回転数領域で共振による大きな振動が発生することが既知であれば、この回転数領域でハードディスクドライブ７を停止させる信号条件にするといったことも可能である。
【００２８】
また、信号条件の決定方法としては、その他、本装置１をエレベーター８に搭載し、ハードディスクドライブ７を停止させた状態のままエレベーター８を実際に動作させて、このときの本装置１に発生する振動を計測し、この振動加速度がハードディスクドライブ７の動作時の耐振性能を超える条件を求めて決定するといった実験的な方法を用いても構わない。
【００２９】
さらに、制御信号として利用する信号は、昇降制御信号のような信号に限らず、加速度センサーをエレベーター８や本装置１に取り付けて、これから入力される振動加速度信号などを利用しても構わない。
【００３０】
信号条件の設定が済めば、実際に本装置１を動作させ、データの入出力を開始する（ステップＳ２）。
【００３１】
まず、本装置１のデータ転送制御部５が、データ入出力インターフェース３に接続された監視カメラ１０および表示装置１１と、メモリ６との間でデータの入出力を行う（ステップＳ３）。ここで言うデータの入出力とは、具体的には、監視カメラ１０で撮像した映像データの本装置１のメモリ６への書き込みと、本装置１のメモリ６から表示装置１１への映像、画像、およびテキストなどのデータの読み出しを示す。
【００３２】
メモリ６への所定容量分のデータの入出力を終えると、次に、本装置１のハードウェア制御部４が、制御信号入出力インターフェース２を介して、エレベーター制御部９から入力される制御信号と、利用者の設定により記憶した信号条件とを比較する（ステップＳ４）。
【００３３】
制御信号と信号条件とが一致すれば、本装置１のハードウェア制御部４は、ハードディスクドライブ７の動作を停止させると共に、これをデータ転送制御部５に通知する（ステップＳ６）。データ転送制御部５は、この通知信号を受信すると、監視カメラ１０および表示装置１１とメモリ６との間で所定容量分のデータの入出力を終えた後も、引き続き、監視カメラ１０および表示装置１１とメモリ６との間で、データの入出力を行う（ステップＳ３）。則ち、本装置１が、振動の影響を受けると判断される間は、ハードディスクドライブ７を停止させ、メモリ６を利用したデータの入出力動作だけを継続して行うのである。
【００３４】
制御信号と信号条件とが一致しなければ、あるいは、制御信号と信号条件とが一致した後、再び制御信号と信号条件とが一致しない状態になれば、本装置１のハードウェア制御部５は、ハードディスクドライブ７の停止状態を解除し動作を再開させると共に、これをデータ転送制御部５に通知する。データ転送制御部５は、この通知信号を受信すると、監視カメラ１０および表示装置１１とメモリ６との間で所定容量分のデータの入出力を終えた後、メモリ６とハードディスクドライブ７との間でデータの入出力を行う（ステップＳ５）。ここで言うデータの入出力とは、具体的には、メモリ６に蓄積した監視カメラ１０で撮像した映像データのハードディスクドライブ７への書き込みと、表示装置１１で利用する各種データのハードディスクドライブ７からメモリ６への読み出しを示す。
【００３５】
メモリ６とハードディスクドライブ７との間でデータの入出力が終了した後、さらに入出力するデータが残っていれば、データ転送制御部５は、再び、監視カメラ１０および表示装置１１とメモリ６との間でデータの入出力を開始する（ステップＳ３）。また、全てのデータの入出力が終了していれば、本装置１の動作を終了する（ステップＳ７）。
【００３６】
尚、本装置１が振動の影響を受ける時間は予測可能であり、その時間内に本装置１が入出力するデータ容量も計算可能である。例えば、エレベーター８の昇降開始または停止時に振動の影響を受けるのであれば、その動作にかかる時間は予測可能であるし、動作を検証することによって実験的にその時間を求めることもできる。また、本装置１のデータ転送に係る性能、または外部装置１０，１１の動作性能から、その時間内に入出力するデータ容量を求めることも可能である。本装置１は、このようにして求めたデータ容量を十分に超える容量を持つモリ６を備えることで、振動の影響によりハードディスクドライブ７が停止する間も、メモリ６と外部装置１０，１１との間でデータの入出力を行い、外部装置１０，１１の動作を停止することなく継続することができる。
【００３７】
また、本装置１が動作を開始した直後に実行されるステップＳ３においてのみ、メモリ６上にデータは記憶されておらず、メモリ６から表示装置１１へのデータの読み出しを行うことはできない。そのため、表示装置１１は、本装置１の動作開始後、１回目のハードディスクドライブ７からメモリ６へのデータの読み出し（ステップＳ５）が行われるまでは表示装置１１は動作しない。則ち、本装置１の動作開始直後から、初めてハードディスクドライブ７からメモリ６へのデータの読み出し（ステップＳ５）が行われるまでは、ステップＳ３においては、メモリ６から表示装置１１へのデータの読み出しは行わず、監視カメラ１０で撮像した映像データの本装置１のメモリ６への書き込みのみを行う。そして、それ以降は上述した通りステップＳ３の動作、則ち監視カメラ１０および表示装置１１とメモリ６の間でのデータ入出力が行われる。本装置１の動作開始直後には、表示装置１１は動作しないが、実際には、本装置１の動作開始直後から長時間に渡って連続して振動が加わることはなく、データの入出力などの各動作も短時間であることから、本装置１の動作開始後、表示装置１１が動作を開始するまでの時間は小さく実用上の問題は生じない。
【００３８】
さらに、本実施例は、制御信号が利用者の指定する信号条件に一致するときにのみハードディスクドライブ７を停止する態様であるが、本発明は、これに限らず、例えば、車載するハードディスク装置において、エンジン回転数を制御信号として利用し、エンジン回転数が一定またはアイドリング回転数に一致するとき、則ち一定速度での安定した運転状態または停車時に限って、ハードディスクドライブを動作させるというように、利用者が、本装置１が振動の影響を受けないと考える条件を信号条件として設定し、制御信号がその信号条件に一致するときに限ってハードディスクドライブ７を動作させる態様であっても構わない。
【００３９】
このように、本装置１では、接続された外部装置である監視カメラ１０および表示装置１１と、ハードディスクドライブ７との間で、データの入出力を直接行わず、メモリ６を介してデータの入出力を行う。そして、メモリ６に所定量のデータの入出力を終えて、さらに、制御信号が信号条件と一致しないときにのみ、ハードディスクドライブ７とメモリ６間でデータの入出力を行う。制御信号が信号条件と一致するときは、ハードディスクドライブ７の動作を停止するが、ここで言う停止とは、上述したように、単にデータの入出力を停止するのではなく、ハードディスクドライブ７内部において、ヘッドをプラッタ外部にあるランプに待避させることを言う。そのため、制御信号が信号条件に一致する間、則ち利用者が、本装置１が振動の影響を受けると考える間は、ハードディスクドライブ７は非動作時の高い耐振性能を確保することができる。また、その間も、メモリ６を利用したデータの入出力は継続して行われるため、本装置１に接続された監視カメラ１０や表示装置１１などの外部装置は、停止することなく動作を継続することが可能である。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、制御信号が指定された条件と一致するか否かによって、ハードウェア制御部が、ハードディスクドライブおよびデータ転送制御部の動作を変更することで、外部からの制御信号に基づいて、ハードディスクドライブの動作およびデータの入出力動作を制御することができる。
【００４１】
請求項２に記載の発明によれば、制御信号が指定された条件と一致するか否かによって、データの入出力動作を切り換えることで、外部からの制御信号に基づいて、ハードディスクドライブの動作を制御すると共に、ハードディスクドライブが停止している間も、外部装置とメモリとの間でデータの入出力動作を行うことができる。
【００４２】
請求項３に記載の発明によれば、制御信号が指定された条件と一致するときに、ハードディスクドライブを非動作状態にすることで、そのときの本装置の耐振性能を、ハードディスクドライブの非動作時の耐振性能にまで高めることが可能である。
【００４３】
請求項４に記載の発明によれば、制御信号に振動に係る信号を利用し、この値または変化量を条件とすることで、本装置に振動の影響が加わると判断するときに限って、ハードディスクドライブの動作を停止させて耐振性能を高めると共に、外部装置とメモリとの間でデータの入出力動作を行うことで本装置の動作を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一の実施の形態に係るハードディスク装置を示す構成図である。
【図２】この発明の一の実施の形態に係るハードディスク装置をエレベーターで利用するときの説明図である。
【図３】この発明の一の実施の形態に係るハードディスク装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ ハードディスクレコーダー
２ 制御信号入出力インターフェース
３ データ入出力インターフェース
４ ハードウェア制御部
５ データ転送制御部
６ メモリ
７ ハードディスクドライブ
８ エレベーター
９ エレベーター制御部
１０ 監視カメラ
１１ 表示装置

Claims (4)

1. 接続された外部装置とデータの入出力を行うハードディスク装置であって、
   ハードディスクドライブと、
   外部から制御信号が入力される制御信号入力手段と、
   前記外部装置からデータが入出力されるデータ入出力手段と、
   前記データを一時的に記憶する記憶手段と、
   前記データ入出力手段と前記記憶手段との間で、または前記記憶手段を介して前記データ入出力手段と前記ハードディスクドライブとの間で、前記データの入出力を行うデータ転送制御手段と、
   前記ハードディスクドライブを動作、または停止させるハードウェア制御手段と、
   を備え、
   前記制御信号が、指定された条件を満たすか否かによって、前記ハードウェア制御手段が、前記ハードディスクドライブおよび前記データ転送制御手段の動作を変更することを特徴とするハードディスク装置。
2. 請求項１に記載のハードディスク装置であって、
   前記データ転送制御手段が、前記記憶手段を介して、前記データ入出力手段と前記ハードディスクドライブとの間で、所定容量ずつの前記データを入出力する動作と、
   前記ハードディスクドライブの動作が停止すると共に、前記データ転送制御手段が、前記データ入出力手段と前記記憶手段との間でのみ前記データを入出力する動作と、
   のいずれか一方の動作を行い、前記制御信号が指定された条件を満たしている間だけ、前記ハードウェア制御手段によって切り換えられた他方の動作を行うことを特徴とするハードディスク装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のハードディスク装置であって、
   前記ハードウェア制御手段は、
   前記ハードディスクドライブ内部において、ヘッドをプラッタ上から待避させる手段、
   を含むことを特徴とするハードディスク装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のハードディスク装置であって、
   前記制御信号は、前記ハードディスクドライブに加わる振動に係る信号であり、前記指定された条件は、前記振動の大きさ、または前記振動の大きさの変化量が所定の値を超えたとき、という条件であることを特徴とするハードディスク装置。

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