JP2006134377A - 磁気記録装置およびロード方法 - Google Patents

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の実施の形態にかかる磁気ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態にかかる磁気ディスク装置の概略構成を示す平面図である。 ヘッド・アンプの概略ブロック図である。 ランプの斜視図である。 ランプの摺動部の概略の側面図である。 本発明の実施の形態にかかるデータ記録のための第１のロード方法を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態にかかるデータ記録の第２のロード方法を説明するフローチャートである。 磁気ディスク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。

符号の説明

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

Claims (20)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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。
17. 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。
18. 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。
19. 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。
20. 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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