JP2006134377A - 磁気記録装置およびロード方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ロード/アンロード方式を採用する磁気ディスク装置において、低い動作環境温度においてデータの記録を安定させ、かつ、ライト・コマンドの処理を早く行う。
【解決手段】
ランプに記録ヘッドが退避しているときに、磁気ディスクが定格回転速度に到達する時刻X2の前に、予熱時間T1で記録ヘッドの予熱を完了させる。記録ヘッドの予熱を完了した後に、ロード時間T2の間に記録ヘッドをランプからロードする。予熱時間T1とロード時間T2がシーケンシャルに経過しないため、ライト・コマンドの処理を早くしながら、サーマル・プロトリュージョンによる不安定な記録動作を解消することができる。
【選択図】 図8
【解決手段】
ランプに記録ヘッドが退避しているときに、磁気ディスクが定格回転速度に到達する時刻X2の前に、予熱時間T1で記録ヘッドの予熱を完了させる。記録ヘッドの予熱を完了した後に、ロード時間T2の間に記録ヘッドをランプからロードする。予熱時間T1とロード時間T2がシーケンシャルに経過しないため、ライト・コマンドの処理を早くしながら、サーマル・プロトリュージョンによる不安定な記録動作を解消することができる。
【選択図】 図8
Description
本発明は、ロード/アンロード方式を採用する磁気記録装置において、低い動作環境温度のときに安定したデータの記録を行う技術に関し、さらに詳細には、低い動作環境温度のときに短時間で安定したデータの記録を行う技術に関する。
磁気記録装置の典型である磁気ディスク装置に使用する磁気ヘッドは、アルティックとよばれるAl、Ti、Cの燒結体で形成されたスライダの端に薄膜プロセスを用いて形成される。以後、磁気ヘッドとスライダの組み合わせをヘッド/スライダという。ヘッド/スライダが磁気ディスクと対向する面には空気軸受面(以下、ABSという。)が形成されている。回転する磁気ディスクの表面に発生した粘性気流がABSと磁気ディスクの表面の間隙を通過する際ABSが浮力を受け、この浮力とスライダを支持するヘッド・ジンバル・アセンブリ(以下、HGAという。)の押付荷重とが均衡を保つ位置にヘッド/スライダが磁気ディスクの表面から浮上する。その結果、磁気ディスクが回転している間磁気ヘッドと磁気ディスクの磁性層との間に所定範囲の間隔が維持される。磁気ヘッドが磁性層に対して安定した記録を行うためには、磁気ヘッドと磁性層との間隔が所定の範囲に維持されている必要がある。
磁気ヘッドと磁性層との間隔が近づきすぎると、ヘッド/スライダが磁気ディスクの表面に接触して磁気ディスクや磁気ヘッドが損傷する恐れがあり、また、広がりすぎると磁気ヘッドと磁性層との磁気的結合が弱まりデータの記録が不安定になる。磁気ヘッドは一般には、コイル、磁極、記録ギャップからなる誘導型の記録ヘッドと、巨大磁気抵抗効果素子を使用したGMR再生ヘッドまたは磁気抵抗効果素子を使用したMR再生ヘッドで構成される。
磁気ディスクにデータを書き込むために記録ヘッドに記録電流を流すと、記録ヘッドのコイルに存在する抵抗により熱が発生してコイル周辺の温度が上昇する。このとき、記録ヘッドおよびスライダ本体を構成する材料の熱膨張係数の差により、記録ヘッドの磁極が記録ギャップを形成している部分がABSから突出してしまうサーマル・プロトリュージョンという現象が発生する。ヘッド/スライダと磁気ディスク表面との間隔が同一だとしてもサーマル・プロトリュージョン(以下、熱膨張という。)により記録ヘッドと磁性層との間隔が変化してしまうため、安定した記録動作には支障をきたす。
特許文献1は、低温度時に発生する再生エラーを低減すると同時に、特に、記録密度を高めた磁気ディスク装置において磁気ヘッドと磁気ディスクとの間に生ずるヘッド・メディア・クラッシュを防止して高い信頼性、高安定を確保しつつ、使用温度範囲を拡大した磁気ディスク装置を実現する技術を開示する。同文献には、先行擬似記録動作を実施する前に一時的に磁気ヘッドをアンロード位置に移動させて先行擬似記録動作を行う技術を開示する。
近年、磁気ディスクの記録密度が向上するとともに磁気ヘッドと磁気ディスク表面との間隔が一層狭くなり、ヘッド/スライダと磁性層との間隔の変化が記録性能に大きな影響をもたらすようになってきた。以後、本明細書においては記録ヘッドと回転する磁気ディスク表面との間隔をフライ・ハイトということにする。記録ヘッドのコイルに記録電流を流したときのジュール熱で発生するサーマル・プロトリュージョンは、記録動作開始直後における記録ヘッドの温度が低い期間のフライ・ハイトに比べて、記録動作を所定時間継続して記録ヘッドの温度が上昇したあとのフライ・ハイトを低下させる。
磁気ディスクが回転している間は、記録ヘッドと磁気ディスクの接触を極力防止する必要があるため、記録ヘッドの温度が上昇したときの低いフライ・ハイトを基準にして、フライ・ハイトに関係するABSやHGAのパラメータを決定する。しかし、サーマル・プロトリュージョンが発生する前はフライ・ハイトが高いため記録ヘッドと磁性層の間隔が大きくなって、記録ヘッドが磁性層を十分な磁界強度で磁化できない場合がある。現実には、ホスト・コンピュータからライト・コマンドとユーザ・データを受けとって磁気ディスクに記録したとき、ユーザ・データを書き込んだセクタのうち、先頭アドレスのセクタから20個程度のセクタのソフト・エラー・レート(以下、SERという。)がそれ以降のデータ・セクタに比べて高いことが確認されている。
ところで、ロード/アンロード方式を採用する磁気ディスク装置においては、電源の停止モードやスタンバイ・モードのときに記録ヘッドをランプに退避させて磁気ディスクの回転を停止させている。磁気ディスク装置の動作環境温度が低い場合は、記録ヘッドがランプに退避している間に、記録ヘッドの温度が低下してつぎの記録動作のときにフライ・ハイトを上昇させる原因をつくる。したがって、記録ヘッドがランプに退避した後にライト・コマンドを受けとって記録動作を開始するときは、安定したデータの記録ができない場合がある。
特開2004−79126号公報
停止モードやスタンバイ・モードにある磁気ディスク装置は、ホスト・コンピュータからライト・コマンドがきたときにできるだけ早くコマンドを処理する必要がある。停止モードまたはスタンバイ・モードにある磁気ディスク装置がライト・コマンドを実行するときは、最初に磁気ディスクを定格回転速度に達するまで回転させたのち、ランプに退避していた磁気ヘッドをロードさせるようにキャリッジを制御する。ここで、ロードとはヘッド/スライダをランプから磁気ディスク表面上に移動させる動作をいい、アンロードとは浮上しているヘッド/スライダを磁気ディスク表面上からランプに移動させる動作をいう。
ランプに退避している記録ヘッドに熱膨張を発生させるために電流を供給してからロードしたのでは、その分ライト・コマンドの処理時間が長くなりパフォーマンスの低下をもたらしてしまう。また、ヘッド/スライダが、退避しているランプ上の退避位置からデータの記録を行う磁気ディスクのシリンダまで移動するには、一定の時間必要とするため一旦は電流の供給により熱膨張した記録ヘッドがその間に冷却してしまうおそれがある。また、磁気ディスク装置では、磁気ディスクの記録面の数に対応して記録ヘッドを複数設ける場合に、同一シリンダ内にあるセクタ・アドレスに応じていずれか1つを選択して使用している。複数の記録ヘッドに順番に電流を通電してそれぞれ熱膨張を発生させる場合には、ロードするときに最初に通電した記録ヘッドが冷却している場合がある。
そこで本発明の目的は、記録ヘッドがランプに退避している状態からデータの記録を開始するときに、ライト・コマンド処理のパフォーマンスを低下させないで安定した記録を実現する磁気記録装置を提供することにある。さらに本発明の目的は、この磁気記録装置が実行するロード方法を提供することにある。
本発明の第1の態様は、磁気ディスクと、前記磁気ディスクにデータを記録する記録ヘッドと、前記記録ヘッドを退避させるランプと、前記記録ヘッドが前記ランプに退避しているときに前記磁気ディスクの回転を開始する手段と、前記磁気ディスク装置内の動作環境温度を計測する手段と、前記動作環境温度が所定値以下のときに、前記磁気ディスクが定格回転速度に到達する前に予熱電流の供給による前記記録ヘッドの予熱を完了する予熱手段とを有する磁気記録装置を提供する。
磁気ディスクが定格回転速度に到達したときは、ヘッド/スライダの浮上特性の観点においてロードを完了する条件が成立するので、それまでに記録ヘッドの予熱を完了すればライト・コマンド処理のパフォーマンスを低下させることがない。予熱時間と定格回転速度までの残り時間が等しくなるように予熱すれば、磁気ディスクが定格回転速度に到達する時刻と予熱が完了する時刻を一致させることができ、予熱が完了した時点でロード完了の条件が成立する。
予熱シーケンスを複数回実行すると、複数の記録ヘッドのそれぞれの間での温度差が減少するので冷却効果を低減することができ、ロード後に最初にデータ記録に使用する記録ヘッドがいずれであっても安定した記録動作ができる。予熱シーケンスにおいて最初にデータ記録に使用する記録ヘッドから予熱電流の供給を開始すると、より一層冷却効果を軽減することができる。また、複数の記録ヘッドに同時に予熱電流を供給する時間帯を含むようにすることで、さらに冷却効果を軽減することができる。
予熱電流の大きさを、実際にデータを記録するときの記録電流と同じ値にしておくと、特に再生ヘッドに対する悪影響が生ずることがない。記録電流の値は、磁気ヘッドの特性や動作環境温度によって設定された値である。また、予熱電流の周波数をプリアンブルの周波数にしておくと予熱電流の生成が容易で、かつ、直流電流に比べて短時間で予熱ができる。
本発明の第2の態様は、磁気ディスクと、前記磁気ディスクにデータを記録する記録ヘッドと、前記記録ヘッドを退避させるランプと、前記ランプに退避している記録ヘッドをロードさせるロード手段と、前記磁気ディスク装置内の動作環境温度を計測する手段と、前記動作環境温度が所定値以下のときに、前記記録ヘッドのロードを開始してからロードが完了するまでの間に予熱電流の供給による前記記録ヘッドの予熱を完了させる予熱手段とを有する磁気記録装置を提供する。
記録ヘッドのロードを開始してからロードが完了するまでの間に予熱電流の供給による記録ヘッドの予熱を完了すると、予熱時間とロード時間がシーケンシャルに経過しないために、ライト・コマンドを早く処理することができる。
本発明の第3の態様は、磁気ディスクと、前記磁気ディスクにデータを記録する複数の記録ヘッドと、前記複数の記録ヘッドを退避させるランプと、前記ランプに退避している記録ヘッドをロードさせるロード手段と、前記磁気ディスク装置内の動作環境温度を計測する手段と、前記動作環境温度が所定値以下のときに、前記記録ヘッドのロードが完了する前に前記複数の記録ヘッドを順番に切り替えながら予熱電流を供給する予熱シーケンスを複数回実行して予熱を完了する予熱手段とを有する磁気記録装置を提供する。
本発明により、記録ヘッドがランプに退避している状態からデータの記録を開始するときに、コマンド処理のパフォーマンスを低下させないで安定したデータ記録を実現する磁気記録装置を提供することができた。さらに本発明により、この磁気記録装置が実行するロード方法を提供することができた。
[磁気ディスク装置の概略構成]
図1は、本発明の実施の形態にかかる磁気ディスク装置10の概略ブロック図で、図2は概略平面図である。磁気ディスク装置10は、ベース45の中に様々な構成要素が収納されている。記録媒体としての2枚の磁気ディスク11、12は、それぞれ記録面11a、11bおよび記録面12a、12bを備えている。各記録面にはデータ記録のための磁性層が形成され表面には保護層が設けられている。磁気ディスク11、12は、所定の間隔でスピンドル軸15に固定されており、スピンドル・モータ(以下、SPMという。)13により両者一体となって回転する。各記録面には、サーボ情報により同心円状に複数のトラックが定義されている。各記録面の最外周側には、データ記録に使用しない領域であるガード・バンド14が設けられている。
図1は、本発明の実施の形態にかかる磁気ディスク装置10の概略ブロック図で、図2は概略平面図である。磁気ディスク装置10は、ベース45の中に様々な構成要素が収納されている。記録媒体としての2枚の磁気ディスク11、12は、それぞれ記録面11a、11bおよび記録面12a、12bを備えている。各記録面にはデータ記録のための磁性層が形成され表面には保護層が設けられている。磁気ディスク11、12は、所定の間隔でスピンドル軸15に固定されており、スピンドル・モータ(以下、SPMという。)13により両者一体となって回転する。各記録面には、サーボ情報により同心円状に複数のトラックが定義されている。各記録面の最外周側には、データ記録に使用しない領域であるガード・バンド14が設けられている。
磁気ディスク装置10には、各記録面11a、11b、12a、12bにそれぞれ対応して4つの磁気ヘッド17a、17b、17c、17dが設けられている。各磁気ヘッドは、誘導型記録ヘッドとGMR再生ヘッドの複合型ヘッドとして各スライダに形成されている。4つの磁気ヘッドは、ホスト・コンピュータから指定されたアドレスのセクタにアクセスするために動作中にいずれか1つがアクティブになるように切り替えられる。
磁気ヘッド17a、17b、17c、17dが形成されたそれぞれのヘッド/スライダは、ヘッド支持機構25a、25b、25c、25dに取り付けられている。ヘッド支持機構は、サスペンション・アセンブリ、キャリッジ、およびボイス・コイル・モータ(以下、VCMという。)19で構成され、ピボット軸55を中心に回動して各磁気ヘッドを対応する磁気ディスクの所定のシリンダに位置づける。シリンダとは、磁気ヘッドが磁気ディスクの所定のトラックに位置づけられたときに、各磁気ヘッド17a、17b、17c、17dに対応する各記録面11a、11b、12a、12bのトラックで構成される円環状の記録領域をいう。ヘッド支持機構とヘッド/スライダの組み合わせをヘッド・スタック・アセンブリ(以後、HSAという。)43という。HSA43の先端には、ランプ47に係合するマージ・リップ57が形成されている。
ヘッド支持機構には、磁気ヘッドに接続された配線と外部端子61に接続されたフレキシブル印刷回路基板(FPC)49を接続する中継端子台51の位置にヘッド・アンプ21が取り付けられている。ヘッド・アンプ21は、リード/ライト・ドライバ(以下、R/Wドライバという。)、ドライバ・レジスタ、リード/ライト切替回路(以下、R/W切替回路という。)などで構成されているが詳細な構成は図3を参照して説明する。磁気ディスク装置10は、磁気ディスク11、12の外周外側近辺にランプ47を設け、ロード/アンロード方式を実現している。ランプ47は、SPM13を制御して磁気ディスクの回転を停止させる前に、ヘッド/スライダを磁気ディスクの記録面から退避させる場所として利用される。
ヘッド/スライダを磁気ディスクから退避させるためにアンロードするときは、VCM19がHSA43をアウター・クラッシュ・ストップ(図示せず。)に衝突するまで矢印A方向に移動させる。このときマージ・リップ57がランプ47のガイド面を摺動し退避面で停止する。本明細書において、退避、ロード、またはアンロードという用語は、磁気ヘッド、ヘッド/スライダ、HSA43、またはマージ・リップ57など様々な要素について使用するが、これらはHSA43として一体に動作するので前述の用語に対しては同じ意味になる。
磁気ディスク装置10は、リード/ライト・チャネル(以下、R/Wチャネルという。)29、MPUユニット31、電源/ドライバ35、HDC37、およびバッファ・メモリ41を実装する回路基板27を備える。回路基板27は、ベース45の外側に取り付けられ、外部端子61を経由してFPC49に接続される。R/Wチャネル29はデータ・ビット列を磁気ディスクに記録するビット列に変換する変調回路および逆方向に変換する復調回路、パラレル・データとシリアル・データを変換するパラレル/シリアル変換器、再生信号を一定の電圧レベルに調整する可変利得増幅器(VGA)などを備えている。
MPUユニット31は、磁気ディスク装置100の全体動作を制御するマイクロ・プロセッサ(MPU)、各種プログラムや本発明の実施の形態にかかるデータ記録方法をMPUに実行させるプログラムを格納するROM、各種パラメータを格納するEEPROM、プログラムの実行や作業領域として使用するRAMなどで構成されている。MPUユニット31には、内部の温度を計測する温度センサ33が接続されている。温度センサ33は、外部端子61の近辺に取り付けられ、磁気ディスク装置内部の代表的な温度を計測してMPUユニット31に送る。
HDC37は、サーボ・データに基づいてシーク動作やトラック・フォローイング動作を制御するサーボ・コントローラ、バッファ・メモリ41を制御するバッファ・コントローラ、ホスト・コンピュータから送られたデータ・ビットに対する訂正ビットを生成したり、磁気ディスクから再生したユーザ・データを訂正したりするECC回路などを含んでいる。バッファ・メモリ41は、ホスト・コンピュータと磁気ディスク装置10との間で高速のデータ転送を実現するために使用する。
電源/ドライバ35は、SPM13に動作電流を供給するSPMドライバ、VCM119に動作電流を供給するVCMドライバ、DAコンバータ、電源回路などで構成されている。回路基板27には、ホスト・コンピュータに接続するためのインターフェース・コネクタ39が取り付けられている。
[ヘッド・アンプの構成]
図3は、記録電流を生成するヘッド・アンプ21の概略ブロック図である。R/Wドライバ101は、ライン123を通じて電源/ドライバ35からドライバ駆動電流を受けとる。R/Wドライバ101は、ライト・ドライバ103、107、111、115を備えており、それぞれ磁気ヘッド(記録ヘッド)17a、17b、17c、17dに記録電流を供給する。R/Wドライバ101は、さらに、リード・アンプ105、109、113、117を備えており、それぞれ磁気ヘッド(再生ヘッド)17a、17b、17c、17dにバイアス電流を供給し、磁気ディスクに記録された磁界による電気抵抗の変化を電圧の変化として取り出す。
図3は、記録電流を生成するヘッド・アンプ21の概略ブロック図である。R/Wドライバ101は、ライン123を通じて電源/ドライバ35からドライバ駆動電流を受けとる。R/Wドライバ101は、ライト・ドライバ103、107、111、115を備えており、それぞれ磁気ヘッド(記録ヘッド)17a、17b、17c、17dに記録電流を供給する。R/Wドライバ101は、さらに、リード・アンプ105、109、113、117を備えており、それぞれ磁気ヘッド(再生ヘッド)17a、17b、17c、17dにバイアス電流を供給し、磁気ディスクに記録された磁界による電気抵抗の変化を電圧の変化として取り出す。
R/Wドライバ101は、矩形波電流を生成する回路とオーバーシュート電流を生成する回路とそれらを合成する回路を有している。R/Wドライバ101は、ドライバ・レジスタ119からデジタル信号を受けとって、記録電流の矩形波電流分とオーバーシュート電流分の大きさをそれぞれ独立して変更することができるようになっている。ドライバ・レジスタ119は、矩形波電流に関するデジタル設定値を記憶するレジスタとオーバーシュート電流値に関するデジタル設定値を記憶するレジスタを備える。
ドライバ・レジスタ119を構成する各レジスタに対する制御データの記憶は、MPUユニット31が試験工程で設定された最適なパラメータを参照してライン125を通じて各磁気ヘッドごとに行う。磁気ディスク装置の通常の動作モードにおいて記録ヘッドに供給される記録電流の値は、個々の磁気ヘッドや動作環境温度などにより異なるものとなる。本明細書においてデータの記録電流の大きさは、ユーザにおいて実際にデータを記録するときの値として設定されている電流の値を意味しており固定された一定の値ではない。R/W切替回路129は、ライン133を通じてHDC37が生成した記録動作または再生動作のいずれかの動作モードに関するR/Wゲート信号を受けとり、R/Wドライバ101およびR/Wバッファ131の動作モードを切り替える。
R/Wバッファ131は、ライン135を通じてR/Wチャネル29との間で記録または再生にかかるユーザ・データの転送を行う際に、ユーザ・データを一時的に記録する。ヘッド選択回路121は、HDC37が生成したヘッド選択信号をライン127を通じて受けとり、4つの磁気ヘッド117a、117b、117c、117dの中のいずれか1つをアクティブにする。
[ランプの構造]
図4はランプ47の斜視図を示す。ランプ47は支持部81、同一形状に形成された摺動部83および85を備える。支持部81には、ランプ47をベース45に固定するためのボルト孔87が設けられている。摺動部83は磁気ディスク11の記録面11a、11bに対応するヘッド/スライダを退避させるために使用され、摺動部85は磁気ディスク12の記録面12a、12bに対応するヘッド/スライダを退避させるために使用される。摺動部83は、図1の磁気ヘッド17aに対応するガイド面89、91、93、97、および99、ならびに退避面95を備える。ガイド面89はガイド面91に対して上向き傾斜に形成され、ガイド面93および97は退避面95に対して下向き傾斜に形成され、さらにガイド面99はガイド面97から下向き傾斜に形成されている。
図4はランプ47の斜視図を示す。ランプ47は支持部81、同一形状に形成された摺動部83および85を備える。支持部81には、ランプ47をベース45に固定するためのボルト孔87が設けられている。摺動部83は磁気ディスク11の記録面11a、11bに対応するヘッド/スライダを退避させるために使用され、摺動部85は磁気ディスク12の記録面12a、12bに対応するヘッド/スライダを退避させるために使用される。摺動部83は、図1の磁気ヘッド17aに対応するガイド面89、91、93、97、および99、ならびに退避面95を備える。ガイド面89はガイド面91に対して上向き傾斜に形成され、ガイド面93および97は退避面95に対して下向き傾斜に形成され、さらにガイド面99はガイド面97から下向き傾斜に形成されている。
ガイド面91および退避面95はベース45に取り付けたときほぼ水平になるように形成されている。停電や暴走が発生したときを除いた通常の動作状態でHSA43をアンロードするときは、VCMを駆動してHSA43を図2の矢印A方向に回動させる。このとき、HGAのマージ・リップ57が最初に摺動部83の前端部94の所定の位置に接触してガイド面89に乗り上げ、つづいて、ガイド面89、91、93を摺動して退避面95まで移動し、キャリッジがアウター・クラッシュ・ストップに衝突して停止する。このようにしてマージ・リップ57が退避面95上で停止した位置をHSA43またはマージ・リップ57のホーム・ポジションということにする。
ガイド面93、97は退避面95に向かって下向き傾斜に形成されており、HGAにはマージ・リップ57を退避面95に押し付ける方向に弾力が付与されているため、ヘッド/スライダが退避面95に退避しているときに磁気ディスク装置に外部から衝撃力が加えられても、HSA43は退避面95に保持される。摺動部83にはさらにセパレータ92が設けられ、ヘッド/スライダがランプ47に退避している間に生じた衝撃力により、HGAが跳ね上がってスライダ同士が接触しないようになっている。
[HSAをロードするときの動作説明]
図5は、ランプ47の摺動部83を側面からみた簡略的な図である。P1で示した位置は、ホーム・ポジションでマージ・リップ57が退避面95に押し付けられた状態でHSA43が停止している。ここで、HSA43をロードさせるときの通常の動作を説明する。最初に磁気ディスクを回転させて所定の回転速度まで上昇させる。つづいて、HSA43を図2の矢印B方向に移動させると、マージ・リップ57はガイド面93、91、89を経由してついに前端部94に到達する。マージ・リップ57がランプ47のガイド面に接触している間は、ヘッド/スライダはランプ47からつり下げられた状態である。マージ・リップ57が前端部94に近づくにしたがって、ヘッド/スライダは回転している磁気ディスクの表面に発生した空気流から浮力を受ける。
図5は、ランプ47の摺動部83を側面からみた簡略的な図である。P1で示した位置は、ホーム・ポジションでマージ・リップ57が退避面95に押し付けられた状態でHSA43が停止している。ここで、HSA43をロードさせるときの通常の動作を説明する。最初に磁気ディスクを回転させて所定の回転速度まで上昇させる。つづいて、HSA43を図2の矢印B方向に移動させると、マージ・リップ57はガイド面93、91、89を経由してついに前端部94に到達する。マージ・リップ57がランプ47のガイド面に接触している間は、ヘッド/スライダはランプ47からつり下げられた状態である。マージ・リップ57が前端部94に近づくにしたがって、ヘッド/スライダは回転している磁気ディスクの表面に発生した空気流から浮力を受ける。
さらに回転が進んでマージ・リップ57が前端部94から離れた後は、ヘッド/スライダは空気流による浮力とHGAの押付荷重がバランスした位置で磁気ディスク表面に対してわずかの間隔を空けて浮上する。位置P2でマージ・リップ57が前端部94から離れた瞬間は、ヘッド/スライダの姿勢が不安定になりがちで、ヘッド/スライダが磁気ディスク表面に衝突する可能性が高いため、データ記録に使用しない円環状の領域であるガード・バンド14が設けられている。マージ・リップ57が前端部94から離れる瞬間には、磁気ディスクの回転速度がヘッド/スライダに十分な浮力を与えることができる値まで上昇している必要がある。そのときの磁気ディスクの回転速度は、好ましくは定格回転速度である。
本明細書において、「ロードの開始」とは、ホーム・ポジションP1から前端部94に向かってHSA43が回転を開始することをいう。また、「ロードの完了」とは、マージ・リップ57が前端部101から離れる瞬間のP2の位置にあることをいう。ロードの完了は、最内周トラック方向に向かって移動するヘッド/スライダの外形がガード・バンドの最内周に接触する瞬間の位置P3として定義することもできる。ロードを開始してからロードが完了するまでの時間は、HSA43は退避面95およびガイド面93、91、89に押し付けられたマージ・リップ57に発生する摩擦力にうち勝って回転する必要があるので、ヘッド/スライダが磁気ディスク上に浮上しているときのシーク時間に比べてはるかに長くなる。したがって、安定したデータ記録を行うためにランプ上にある記録ヘッドに予熱電流を供給して予熱する場合には、ライト・コマンド処理の時間が増大することは避ける必要がある。
[データの記録方法]
つぎに、ランプ47に記録ヘッドが退避しているときに、磁気ディスク装置10においてデータの記録を実行するためのロード方法を説明する。図6は、本実施の形態にかかるデータ記録の手順を説明するフローチャートである。図6に示した手順は、MPUがMPUユニット31のROMに格納されたプログラムを実行して行う。ブロック201は、HSA43がランプ47に退避して、マージ・リップ57はホーム・ポジションP1に位置づけられている状態である。HSA43のランプ47に対する退避動作は、磁気ディスク装置10の動作を停止するために電源を停止する停止モードや、磁気ディスク装置に対してホスト・コンピュータからアクセスがないために一定時間以上リード/ライト動作を停止しているときに行うスタンバイ・モードの中でMPUによって行われる。スタンバイ・モードでも電力の節約のために磁気ディスクの回転を停止させる。ただし、スタンバイ・モードでは、ホスト・コンピュータからのコマンドを受け付けるために必要な最低限の電子回路に対しては電源が供給されている。
つぎに、ランプ47に記録ヘッドが退避しているときに、磁気ディスク装置10においてデータの記録を実行するためのロード方法を説明する。図6は、本実施の形態にかかるデータ記録の手順を説明するフローチャートである。図6に示した手順は、MPUがMPUユニット31のROMに格納されたプログラムを実行して行う。ブロック201は、HSA43がランプ47に退避して、マージ・リップ57はホーム・ポジションP1に位置づけられている状態である。HSA43のランプ47に対する退避動作は、磁気ディスク装置10の動作を停止するために電源を停止する停止モードや、磁気ディスク装置に対してホスト・コンピュータからアクセスがないために一定時間以上リード/ライト動作を停止しているときに行うスタンバイ・モードの中でMPUによって行われる。スタンバイ・モードでも電力の節約のために磁気ディスクの回転を停止させる。ただし、スタンバイ・モードでは、ホスト・コンピュータからのコマンドを受け付けるために必要な最低限の電子回路に対しては電源が供給されている。
ただし、本発明の範囲には、磁気ディスクの回転を停止させないで記録ヘッドをランプ47に退避させる場合のデータ記録方法に関するものも含んでいる。ブロック203では、記録ヘッドの予熱時間T1を設定する。予熱時間T1は工場であらかじめ設定して、MPUユニット31内のROMに格納することによりMPUが参照できるようになっている。予熱時間T1は、記録ヘッドにライト・ドライバ103、107、111、115(図3参照)を通じて予熱電流を供給し、記録ヘッドに熱膨張を発生させてデータ記録を開始したときにフライ・ハイトを低下させるのに必要な時間である。予熱時間T1は、記録ヘッドをジュール熱で所定値まで温度上昇させるのに必要な時間でもあり、予熱電流の大きさに依存する。
本実施の形態では、予熱電流値として実際にデータを記録するときに使用する記録電流値を使用する。予熱電流値は記録電流値よりも多少大きくして予熱時間を短縮することもできるが、あまり大きくしすぎると再生ヘッドに悪影響を及ぼすので制約がある。予熱電流の周波数は、各セクタの先頭部分に記録する利得調整のためのプリアンブルのパターン周波数として選定している。プリアンブルのパターン周波数は磁気ディスク装置で通常使用している周波数であるため予熱電流での利用が容易であり、直流電流よりも短時間で予熱することができる。また、予熱時間T1は、磁気ディスク10のように記録ヘッドが複数ある場合には、すべての記録ヘッドを予熱するために必要な時間となる。
ブロック205では、磁気ディスク装置10の動作環境温度を温度センサ33が計測した値をMPUが参照する。ブロック207では、磁気ディスク装置10に対してインターフェース・コネクタ39で接続されたホスト・コンピュータよりライト・コマンドが送られる。または、停止中の磁気ディスク装置に電源が供給されてホスト・コンピュータよりライト・コマンドが送られてくる。
ブロック209では、MPUが電源ドライバ35からSPM13に電流を供給して磁気ディスクの回転を開始させる。ブロック211では、MPUが磁気ディスクが定格回転速度に到達するまでの残り時間Tを計測する。磁気ディスクは回転を開始してから定格回転速度に到達するまでの起動時間がほぼ一定なので、起動時間から回転開始後の経過時間を差し引くことで残り時間を計測することができる。残り時間Tに代えて、磁気ディスクの回転速度を代用してもよい。ブロック213では、MPUユニット31が、動作環境温度が基準値以下かどうかを判断する。本発明は、磁気ディスク装置の動作環境温度が0℃ないし5℃といった低い値のときのデータ記録に特に有効であるが、基準値は10℃ないし20℃といった余裕をもった値に設定しておく。
動作環境温度が基準値以上の場合は、ブロック221に移行して記録ヘッドの予熱をしないでHSA43のロードを開始する。ブロック213で動作環境温度が基準値以下の場合は、ブロック215で残り時間Tと予熱時間T1を比較し等しくなった場合にブロック217に移行する。ブロック217で記録ヘッドの予熱を開始する。ライト・ドライバ103、107、111、115は、特定のシリンダ内にデータを記録するときにR/W切替回路129(図3)により常にいずれか1つがアクティブになるように切り替えが行われるために、複数の記録ヘッドに対する予熱電流は各記録ヘッドに順番に供給される。
磁気ディスク装置10は、4つの記録ヘッドを備えているので、記録ヘッド17a、記録ヘッド17b、記録ヘッド17c、記録ヘッド17dの順番に切り替えながら所定時間ずつ各記録ヘッドに予熱電流を供給する。記録ヘッド17aから記録ヘッド17dまで切り替えながら予熱電流を供給する動作を予熱シーケンスということにする。
1回の予熱シーケンスが完了してブロック219で記録ヘッドの予熱を完了する。ブロック217からブロック219までは、ブロック203で設定した予熱時間T1が経過しており、ブロック215で残り時間Tが予熱時間T1に等しくなるように予熱を開始しているので、ブロック219の時点では磁気ディスクの回転速度は定格回転速度に到達している。したがって、ブロック221でHSA43のロードを開始することができる。その後、マージ・リップはランプ47のホーム・ポジションP1からロード完了位置P1またはP2まで移動してブロック223でHSA43のロードが完了する。
[磁気ディスクの起動時間と予熱およびロード完了のタイミング]
図8は、磁気ディスク10の起動時間との関係において、各記録ヘッドの予熱およびロードのタイミングを説明する図である。図8全体において時間は矢印tの方向に向かって経過している。(a)の線図は、磁気ディスクが起動開始時刻X1で回転を開始して、起動完了時刻X2で所定の回転速度に達した状態を示している。所定の回転速度は、本実施の形態において定格回転速度としている。(a)の線図には時刻Xにおける起動完了時刻X2までの残り時間Tが示されている。(b)ないし(f)の線図は、磁気ディスク装置が複数の記録ヘッドを備える場合の各記録ヘッドの予熱時間T1およびロード時間T2を磁気ディスクの回転速度との関係で示したもので、図6のブロック215ないしブロック221の内容を規定するものである。
図8は、磁気ディスク10の起動時間との関係において、各記録ヘッドの予熱およびロードのタイミングを説明する図である。図8全体において時間は矢印tの方向に向かって経過している。(a)の線図は、磁気ディスクが起動開始時刻X1で回転を開始して、起動完了時刻X2で所定の回転速度に達した状態を示している。所定の回転速度は、本実施の形態において定格回転速度としている。(a)の線図には時刻Xにおける起動完了時刻X2までの残り時間Tが示されている。(b)ないし(f)の線図は、磁気ディスク装置が複数の記録ヘッドを備える場合の各記録ヘッドの予熱時間T1およびロード時間T2を磁気ディスクの回転速度との関係で示したもので、図6のブロック215ないしブロック221の内容を規定するものである。
本実施の形態を実現する上で、予熱時間T1、磁気ディスクの回転速度、およびロード完了時刻X6の関係において遵守しなければならない条件がいくつかある。第1の条件は、HSA43のロード完了時刻X6は、磁気ディスクが定格回転速度に達した起動完了時刻X2を経過した後でなければならないことである。この場合の回転速度は、マージ・リップ57がランプ47の前端部94から離れたときに、磁気ディスクがヘッド/スライダに対して十分な浮力を与えることができる速度としての意義を有しているので、定格回転速度に限定するものではなくこれより低い値に設定してもよい。
第2の条件は、ロード完了時刻X6において、各記録ヘッドの予熱が完了している必要があるというものである。ロードの完了は、記録ヘッドがいずれのデータ・トラックに対してでも記録を開始することができることを意味しているからである。第3の条件は、一旦予熱した記録ヘッドがデータの記録を行うまでの時間経過により冷却して記録開始時にフライ・ハイトが上昇せず、かつ、記録ヘッドが複数ある場合には、いずれの記録ヘッドに対してもこの条件が満たされるようになっていることである。第4の条件は、ホスト・コンピュータからライト・コマンドを受けとってから記録を開始できる状態になるまでの時間ができるだけ短いことである。また、前提として、前述のとおり予熱電流の大きさまたは記録ヘッドに供給する熱エネルギーの大きさには、磁気ヘッドの性能に悪影響を与えないための制約がある。
図8(b)の線図に示す動作では、起動完了時刻X2で磁気ディスクが定格回転速度に到達した後に、4つの記録ヘッド17a、17b、17c、17dに順番に50ミリ秒ずつ予熱電流を供給して予熱シーケンスを1回行って、合計0.2ミリ秒の予熱時間T1を経過した後の予熱完了時刻X4でHSA43のロードを開始する。したがって、起動完了時刻X2と予熱開始時刻X3が等しく、予熱完了時刻X4とロード開始時刻X5が等しい。
その後、図5の位置P2または位置P3までのロード時間T2を経過してロード完了時刻X6でロードを完了する。この動作では、起動完了時刻X2の後に予熱時間T1とロード時間T2が必要となるので、条件1ないし条件3は満足できるが条件4を十分に満足しない。
図8(c)の線図に示す動作では、起動完了時刻X2の前に経過する予熱開始時刻X3において(b)の場合と同様の予熱シーケンスで予熱を開始して、起動完了時刻X2の前に経過する予熱完了時刻X4で予熱が完了しており、その後所定の時間を空けて起動完了時刻X2でロードを開始している。この動作では、予熱完了時刻X4で予熱を完了してからロード完了時刻X6でロードを完了するまでに経過する時間が長くなりすぎると、一旦予熱した記録ヘッドが冷却してしまいフライ・ハイトが上昇するといった冷却効果が働いて、条件3を十分に満足しない場合が生ずる。特に、4つの記録ヘッドに対する予熱シーケンスにおいては、最初に予熱する記録ヘッド17aに対して冷却効果が大きく作用する。さらに、ロード完了時刻X6以降において、特定のシリンダにデータを記録するときに4つの記録ヘッドに対する予熱シーケンスの中で最初に予熱した記録ヘッド17aが最後に使用される場合には一層冷却効果が増大してしまう。
図8(d)の線図に示す動作では、起動完了時刻X2の前に経過する予熱開始時刻X3において(b)の場合と同様の予熱シーケンスで予熱を開始して、予熱完了時刻X4でロードを開始している。この動作では、予熱完了時刻X4、起動完了時刻X2、およびロード開始時刻X5は等しくなっている。この動作は図6のブロック215ないしブロック221に示したものに相当しており、起動完了時刻X2までの残り時間Tは予熱時間T1に等しくなるように設定されている。この動作は、条件1ないし条件4を満足する。ところでホスト・コンピュータからは、ライト・コマンドと一緒に記録するデータのセクタ・アドレスも送られてくる。したがって、MPUはシリンダの中のどの記録面に対応する記録ヘッドが最初にデータを記録するのかを知ることができる。この情報を利用して、MPUは最初にデータ記録に使用される記録ヘッドから予熱シーケンスを開始すると、データ記録の電流で記録ヘッドに熱が発生するので、当該記録ヘッドに対する冷却効果を軽減することができる。たとえば、記録ヘッド17bが最初にデータ記録に使用されるとすれば、予熱シーケンスを記録ヘッド17b、記録ヘッド17c、記録ヘッド17d、記録ヘッド17aの順番に設定する。
図8(e)の線図に示す動作では、起動完了時刻X2の前に経過する予熱開始時刻X3で予熱を開始して起動完了時刻X2で予熱を完了するが、4つの記録ヘッドに対する予熱シーケンスは(b)の場合と異なっている。この例では、予熱完了時刻X4、起動完了時刻X2、およびロード開始時刻X5は等しくなっているが、これはこの動作の本質的な条件ではない。この場合の予熱は、各記録ヘッドに(b)の場合の半分の時間である25ミリ秒ずつ予熱電流を順番に供給する予熱シーケンスを2回繰り返して行っている。
具体的には、記録ヘッド17a(25ミリ秒)、記録ヘッド17b(25ミリ秒)、記録ヘッド17c(25ミリ秒)、記録ヘッド17d(25ミリ秒)、記録ヘッド17a(25ミリ秒)、記録ヘッド17b(25ミリ秒)、記録ヘッド17c(25ミリ秒)、記録ヘッド17d(25ミリ秒)の順番に切り替えて、(b)ないし(d)の場合と同じ0.2秒の予熱時間T1をかけて予熱する。この結果、冷却効果を考慮したとき、予熱完了時刻X4において、予熱シーケンスの中で最初に予熱される記録ヘッドと最後に予熱される記録ヘッドとの温度が接近するため条件3をより一層満足することができる。予熱シーケンスの回数はできるだけ多くした方が予熱完了時刻X4における記録ヘッド間の温度差を小さくできるので都合がよい。
図8(f)の線図に示す動作では、起動完了時刻X2の前に経過する予熱開始時刻X3で予熱を開始して予熱完了時刻X4で予熱を完了するが、4つの記録ヘッドに対して同時に予熱電流を通電して予熱する。したがって、予熱時間T1は(d)の場合に比べて1/4になる。この例では、予熱完了時刻X4、起動完了時刻X2、およびロード開始時刻X5は等しくなっているが、これはこの動作の本質的な条件ではない。この動作では、条件1ないし条件4をすべて満足し、特に条件3を好適に満足する。ただし、通常の磁気ディスク装置は、ユーザの使用環境下で4つのライト・ドライバに同時に記録電流を供給することはないように構成されている。4つのライト・ドライバに対する記録電流の同時供給は、工場の試験・調整工程で磁気ディスクにサーボ・データを記録するときの特殊な動作モードとして行われている。工場では記録電流の同時供給のために磁気ディスク装置10に対して外部から電源を供給することができるが、磁気ディスク装置10単体で同時供給を実現する場合には、ライト・ドライバ103、107、111、115を駆動するための電源/ドライバ35の容量が大型化するという欠点がある。予熱電流の供給時間帯は、4つの記録ヘッドについて完全に一致している必要はなく同時に供給されている時間帯があればよい。
図8(g)の線図は、起動完了時刻X2に対するロード完了時刻X6の関係を示している。第1の条件と第2の条件は、ロード完了時刻X6が起動完了時刻X2の後に経過し、かつ、予熱完了時刻X4がロード完了時刻X6の前に経過する必要があることを示している。このことより、残り時間Tと予熱時間T1が等しくなるように予熱開始時刻X3を設定し、予熱完了時刻X4が起動完了時刻X2に等しくなるように設定したとき、ロード完了時刻X6は起動完了時刻X2と等しいか起動完了時刻X2を経過した後であればよいことになる。したがって、(g)に示すようにロード開始時刻X5を、起動完了時刻X2より先の時刻に設定することができる。こうすることで、(c)ないし(f)の場合に比べて条件4をより一層満足することができる。ロード開始時刻X5の設定は、予熱開始時刻X3の設定と同様に起動完了時刻X2までの残り時間Tを計測することで行うことができる。ロード時間T2と時間T3の差は、起動完了時刻X2を経過した後にロード完了時刻X6が経過するためのマージンである。
図7は、図8(g)に示す線図の動作に対応するデータ記録のためのロード方法を説明するフローチャートである。ブロック201からブロック213までの動作は、図6と同一なので説明を省略する。ブロック213で動作環境温度が所定値以下のときブロック215では、残り時間Tと予熱時間T1を比較して等しくなった場合にブロック217に移行する。ブロック217で記録ヘッドの予熱を開始し、ブロック219で記録ヘッドの予熱を完了する。図6で示した手順と異なるのは、記録ヘッドの予熱を完了した後にHSA43のロードを開始することにはなっていないことである。
HSA43のロードは、ブロック221以降の手順で行う。ブロック213で動作環境温度が所定値以下のとき、ブロック215と並行してブロック221に移行する。ブロック221では、ロード開始時刻X5を検出するために時間T3と残り時間Tを比較して、両者が等しくなったときブロック223に移行してHSA43のロードを開始する。そしてロード時間T2が経過した後にブロック225でHSA43のロードが完了する。記録ヘッドの予熱時間T1と、ロード時間T2に対してマージンを見込んだ時間T3を適正に設定すれば、条件1と条件2を満たすことができ、かつ、条件4をより一層満たすことができる。ロード開始時刻X5を決定するためには、残り時間Tに代えて磁気ディスクの回転速度を使用してもよい。
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。
43 HSA
47 ランプ
57 マージ・リップ
94 前端部
X1 起動開始時刻
X2 起動完了時刻
X3 予熱開始時刻
X4 予熱完了時刻
X5 ロード開始時刻
X6 ロード完了時刻
T 残り時間
T1 予熱時間
T2 ロード時間
47 ランプ
57 マージ・リップ
94 前端部
X1 起動開始時刻
X2 起動完了時刻
X3 予熱開始時刻
X4 予熱完了時刻
X5 ロード開始時刻
X6 ロード完了時刻
T 残り時間
T1 予熱時間
T2 ロード時間
Claims (20)
- 磁気ディスクと、
前記磁気ディスクにデータを記録する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドを退避させるランプと、
前記記録ヘッドが前記ランプに退避しているときに前記磁気ディスクの回転を開始する手段と、
前記磁気ディスク装置内の動作環境温度を計測する手段と、
前記動作環境温度が所定値以下のときに、前記磁気ディスクが定格回転速度に到達する前に予熱電流の供給による前記記録ヘッドの予熱を完了する予熱手段と
を有する磁気記録装置。 - 前記予熱手段が、前記記録ヘッドの予熱に必要な予熱時間を設定し、前記磁気ディスクが前記定格回転速度に到達するまでの残り時間を計測し、前記予熱時間と前記残り時間が等しくなった時刻に前記記録ヘッドに対する前記予熱電流の供給を開始する請求項1記載の磁気記録装置。
- 前記磁気ディスク装置が複数の記録ヘッドを備え、前記予熱手段が、前記磁気ディスクが前記定格回転速度に到達する前に前記複数の記録ヘッドを順番に切り替えながら前記予熱電流を供給する予熱シーケンスを複数回実行する請求項1記載の磁気記録装置。
- 前記予熱シーケンスが、前記磁気ディスクに最初にデータを記録する記録ヘッドから予熱電流の供給を開始する請求項3記載の磁気記録装置。
- 前記磁気ディスク装置が複数の記録ヘッドを備え、前記予熱手段が、前記複数の記録ヘッドに同時に前記予熱電流を供給する時間帯を含むように構成されている請求項1記載の磁気記録装置。
- 前記予熱電流の大きさが、前記磁気ディスクにデータを記録するときの記録電流値として設定されている請求項1記載の磁気記録装置。
- 前記予熱電流の周波数が、セクタの先頭に記録するプリアンブルのパターン周波数である請求項1記載の磁気記録装置。
- 磁気ディスクと、
前記磁気ディスクにデータを記録する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドを退避させるランプと、
前記ランプに退避している記録ヘッドをロードさせるロード手段と、
前記磁気ディスク装置内の動作環境温度を計測する手段と、
前記動作環境温度が所定値以下のときに、前記記録ヘッドのロードを開始してからロードが完了するまでの間に予熱電流の供給による前記記録ヘッドの予熱を完了させる予熱手段と
を有する磁気記録装置。 - 前記ロード手段は、前記磁気ディスクが定格回転速度に到達する前に前記ロードを開始する請求項8記載の磁気記録装置。
- 前記ロード手段は、前記ロードの開始時刻を前記磁気ディスクが前記定格回転速度に到達するまでの残り時間を計測して決定する請求項9記載の磁気記録装置。
- 前記ロード手段は、前記ロードの開始時刻を前記磁気ディスクの回転速度を計測して決定する請求項9記載の磁気記録装置。
- 前記ロード手段は、前記磁気ディスクが前記定格回転速度に到達した後に前記ロードを開始する請求項8記載の磁気記録装置。
- 前記予熱手段は、前記磁気ディスクが定格回転速度に到達する前に前記予熱を完了する請求項8記載の磁気記録装置。
- 前記磁気ディスク装置が複数の記録ヘッドを備え、前記予熱手段が、前記複数の記録ヘッドを順番に切り替えながら前記予熱電流を供給する予熱シーケンスを複数回実行する請求項8記載の磁気記録装置。
- 磁気ディスクと、
前記磁気ディスクにデータを記録する複数の記録ヘッドと、
前記複数の記録ヘッドを退避させるランプと、
前記ランプに退避している記録ヘッドをロードさせるロード手段と、
前記磁気ディスク装置内の動作環境温度を計測する手段と、
前記動作環境温度が所定値以下のときに、前記記録ヘッドのロードが完了する前に前記複数の記録ヘッドを順番に切り替えながら予熱電流を供給する予熱シーケンスを複数回実行して予熱を完了する予熱手段と
を有する磁気記録装置。 - 前記予熱手段は、前記磁気ディスクが定格回転速度に到達する前に前記予熱を開始する請求項15記載の磁気記録装置。
- 前記ロード手段は、前記磁気ディスクが定格回転速度に到達する前に前記記録ヘッドのロードを開始する請求項15記載の磁気記録装置。
- 前記ロード手段は、前記磁気ディスクが定格回転速度に到達した後に前記記録ヘッドのロードを開始する請求項15記載の磁気記録装置。
- 磁気ディスクと、前記磁気ディスクにデータを記録する記録ヘッドと、前記記録ヘッドを退避させるランプとを有する磁気ディスク装置において、前記磁気ディスクにデータを記録するために前記記録ヘッドを前記ランプからロードする方法であって、
前記磁気ディスクの回転を開始するステップと、
前記磁気ディスク装置内の動作環境温度を計測するステップと、
前記動作環境温度が所定値以下のときに、前記磁気ディスクが定格回転速度に到達する前に予熱電流の供給による前記記録ヘッドの予熱を完了する予熱ステップと
を有するロード方法。 - 前記予熱ステップが、前記記録ヘッドのロードを開始してからロードが完了するまでの間に予熱電流の供給による前記記録ヘッドの予熱を完了する予熱ステップを含む請求項19記載のロード方法。
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