JP2007200467A

JP2007200467A - 磁気ディスク装置および磁気ディスクの制御方法

Info

Publication number: JP2007200467A
Application number: JP2006018637A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Sakata; 浩実坂田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2006-01-27
Publication date: 2007-08-09

Abstract

【課題】実使用環境下でのエラー発生を利用してより適切な浮上量を学習し、ヘッド浮上量を変更することにより信頼性を向上させることが可能な磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【解決手段】エラーが発生した時、まずヘッド６の浮上量を高めてリトライ動作を行う。ヘッド６の浮上量を高くすることによりエラーから復帰した場合は、各環境におけるヘッド６の浮上量が適切になるように浮上量の既定値を変更する。ヘッド６の浮上量の既定値を適切に変更したらリトライルーチンを終了する。ヘッド６の浮上量を高くしてもエラーから復帰できなかった場合は、浮上量を下げて再びリトライ動作を行う。ヘッド６の浮上量を下げ過ぎるとメディア１と接触する危険性があるので、リトライ後に浮上量の既定値は変更せずにリトライルーチンを終了する。
【選択図】図４

Description

本発明は、磁気ディスク装置に関し、特に磁気ヘッド浮上量の制御技術に関する。

磁気ディスク装置（ＨＤＤ：ＨａｒｄＤｉｓｃＤｒｉｖｅ）では、リードエラーまたはライトエラーが発生した場合にはリトライを行ってエラーを回復させる試みを行なう。その際の動作としては例えば、同じ条件で動作を繰り返す、リードバイアス電流（電圧）を変えて動作を繰り返す、ダミーライト動作を行なった後に動作を繰り返す、ヘッドを磁気的にリセットした後に動作を繰り返す、といったものが挙げられる。

近年、メディアの高記録密度化に伴って、読み書きを行うヘッドの浮上量が低下する傾向にある。ヘッドの浮上量が低下することに対応して、浮上量をヘッドに通電する電流で制御する技術（ＤＦＨ：ＤｙｎａｍｉｃＦｌｙｉｎｇＨｅｉｇｈｔＣｏｎｔｒｏｌｌ）が適用され始めている。ＤＦＨが適用される場合に実使用状態の磁気ディスク装置で発生する特有のエラーとして、ＤＦＨで浮上量を下げ過ぎたことに起因するエラーやヘッドの状況変化によって浮上量が変化したことに起因するエラーが挙げられる。

ヘッドとメディアの接触を避け、信頼性を向上させるための制御技術として種々のものが考案されている。特許文献１には、アクチュエータからの出力信号を周波数解析して磁気ディスクの浮上量を制御するものが記載されている。周波数解析を行い、所定の範囲内の周波数の振動成分を検出した時に磁気ヘッドとメディアが接触していると判断する。周波数解析の結果に基づいて、磁気ディスク装置の信頼性上問題のない位置まで磁気ディスクの浮上量を増やすことで、ヘッドが磁気ディスクと接触せず、かつなるべく近接する浮上量を得ることができる。
特開２００５−４９０９号公報

しかし、上記の方式の場合、磁気ディスク装置の実使用状態で使用する方法については何ら言及されていない。また、磁気ディスク装置の実使用状況において何らかの原因でヘッドの浮上量が変化した場合の具体的な対処方法に関しては開示されていない。

そこで本発明の目的は、実使用環境下でのエラー発生を利用してより適切な浮上量を学習し、ヘッド浮上量を変更することにより信頼性を向上させることが可能な磁気ディスク装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明に係る磁気ディスク装置は、磁気ディスクと、前記磁気ディスク上を浮上してデータの読み書きを行う磁気ヘッドと、前記磁気ディスクの読み書きエラーを検出するエラー検出手段と、前記磁気ヘッド浮上量の既定値を記憶する記憶手段と、前記磁気ヘッドの浮上量を制御する浮上量制御手段と、前記浮上量制御手段により前記磁気ディスクの浮上量を変更することによって前記エラーから復帰した場合には、前記変更された浮上量と前記既定値とに基づいて前記既定値を変更する既定値変更手段と、を備え、前記磁気ヘッドの浮上量を上げることによって前記エラーから復帰した場合には、前記浮上量を上げた量に基づいて前記既定値を大きくし、前記磁気ヘッドの浮上量を下げることによって前記エラーから復帰した場合には、前記既定値を維持することを特徴とする。

本発明によれば、実使用環境下でのエラー発生を利用してより適切な浮上量を学習し、ヘッド浮上量を変更することにより信頼性を向上させることが可能な磁気ディスク装置を提供することができる。

以下本発明に係る実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１は本発明に係る磁気ディスク装置の外観斜視図である。メディア１はスピンドルモータ２にハブを介して固定されており、決められた速度で回転する。図示しないスライダーはサスペンション３に取り付けられ、メディア１への押し付け荷重を与えられている。スライダーはサスペンション３と共にアーム４を介してメディア１の上で制御により決められた半径に位置決めされる。メディア１の回転によって発生した空気の流れを受けてスライダーは一定の高さに浮上する。スライダーの先端に形成されているヘッド（図示せず）によって信号の記録再生を行う。スライダーの浮上量は、スライダーに加えられる荷重とメディア１の回転によって発生する風圧のバランスで決められる。

図２は本発明に係るヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ：ＨｅａｄＧｉｍｂａｌＡｓｓｅｍｂｌｙ）の外観斜視図である。スライダー５はサスペンション３によって支持され、サスペンション３はアーム４に接続されている。スライダー５の本体は例えばＡｌＴｉＣを加工して作られている。スライダー５本体に求められる性質としては、非磁性であること、導電性があること、高剛性で変形しにくいこと、割れたり欠けたりしないこと、等が挙げられる。スライダー５本体の先端部にはヘッド６が形成されている。ヘッド６には後述する浮上量制御用素子と記録再生素子が備えられている。ＨＤＤの記録再生特性はヘッド６とメディア１の距離に大きく左右される。記録再生素子とメディア１の距離を制御するために、ヒーター素子或いはピエゾ素子等で構成される浮上量制御素子が形成されている。浮上量制御素子に通電することで記録再生素子をメディア１に近づけたり遠ざけたりすることができる。記録再生素子がメディア１に近づいたり遠ざかったりすることで、メディア１に対するヘッド６の浮上量を制御することができる。

図３は本発明に係るスライダー先端断面を示す模式図である。スライダー５の先端にはヘッド６が取り付けられおり、ヘッド６には記録再生素子７と浮上量制御素子８とが備えられている。ヘッド６は例えばＡｌ_２Ｏ_３により覆わせている。一般的に記録再生素子７の先端７ａとスライダー５の底面５ａには段差が生じている。この段差は、鏡面研磨をしてヘッド６を作製する際に、スライダー５本体の材料と記録再生素子７の材料の硬さが異なること等から生じる。この段差を記録再生素子７のリセス量Ｄと呼ぶ。

浮上量制御素子８としてはヒーター素子が広く用いられている。ヘッド６に用いられているＡｌ_２Ｏ_３に比べて記録再生素子７の熱膨張率が高いため、ヒーター素子により加熱すると、記録再生素子７が膨張して出っ張る。膨張して記録再生素子７の先端がメディア１に近づくことで、結果的にヘッド６の浮上量が小さくなる。ヒーター素子は電流を流してヘッド６の温度を上げることにより記録再生素子７の変位を制御する。ヒーター素子に大きな電流を流すと温度が高くなり変位も大きくなる。電流を流すことで記録再生素子７の変位を制御し、ヘッド６とメディア１の距離を調整するという点ではピエゾ素子を用いた場合も同様である。

実際にヘッド６の浮上量を制御する際には、例えば記録再生素子７のリセス量Ｄも含めたヘッド６の浮上量や、ヒーター素子又はピエゾ素子によるヘッド６の浮上量の変化量を考慮する必要がある。ヒーター素子又はピエゾ素子によるヘッド６の浮上量変化量は、ヒーター素子の設計を一定にした場合にはヘッド６による個体差は小さい。しかし、リセス量Ｄも含めたヘッド６の浮上量はスライダー５を加工する際のばらつきや、アセンブリによるばらつきが大きく、浮上量制御に対する影響を無視することができない。一般的には、ＨＤＤの製造検査工程において、ヒーター素子又はピエゾ素子によって浮上量を変化させて、標準状態から浮上量をどれだけ変化させるとヘッド６とメディア１が接触するかを調べる。その時の浮上量変化量を基準にして、温度或いは気圧に応じてどれだけ浮上量を変化させるかを決定する。この時、各環境や動作モードにおける浮上量を既定値として定める。温度や気圧等を検出するセンサを設けて、検出した温度や気圧に応じて浮上量を計算するようにしても良い。既定値はテーブルや計算式としてメモリ等の記憶手段に格納しておいても良い。

ＨＤＤは実使用環境下において、気圧や温度や湿度の変化、振動や衝撃等があった場合にも性能を維持できるように設計されている。しかし、許容以上の応力や設計時に想定されていなかった衝撃が加わった場合には部品が塑性変形を起こす場合がある。ヘッド６に関しては、スライダー５を支持するサスペンション３の変形により浮上量が変化することがある。また、スライダー５の変形によりリセス量Ｄが変化したり、ヘッド６と他の部品が接触したことによりダストが付着して実効的な浮上量が変化することがある。

ヘッド６の浮上量が低下するとヘッド６とメディア１が接触して、ヘッド６が振動或いは位置ずれを起こしリード動作或いはライト動作中にエラーが発生することがある。ヘッド６の浮上量が上昇した場合には記録再生特性が劣化しリード動作中或いはライト動作中にエラーが発生することがある。一般に、リードエラー或いはライトエラーが発生した場合には、何らかの動作によってヘッド６の状態を変えてから再度元の動作を繰り返して行うリトライと呼ばれる動作を行って、エラーから復帰させることを試みる。ヘッド６の状態を変えるための動作としては、本来の情報を記録するのとは関係の無い場所でライト動作を行うダミーライト、ＭＲヘッドのバイアス電流を変えてヘッド６の状態を変える、等の動作が一般的に知られている。しかしこれらの動作ではヘッド６の浮上量変化によって発生したエラーからは復帰することができない。そこで、通常のリトライ動作を行ってもエラーから復帰できなかった場合はヘッド６の浮上量を変える必要がある。エラー後の環境でヘッド６の浮上量が適切となるように、メモリ等に記憶された浮上量の既定値（以下、単に既定値と呼ぶ）を変更する。

図４は本発明に係るリトライ動作を示すフローチャートである。エラーが発生した時、まずはダミーライトや、ＭＲヘッドのバイアス電流を変える等の通常のリトライ動作を行う（ステップ１）。上述のような通常のリトライ動作でエラーから復帰できなかった場合は（ステップ２のＮｏ）、まずヘッド６の浮上量を高めてリトライ動作を行う（ステップ４）。この時の浮上量を高める量は、実際の浮上量を考慮して決める。例えば、メディア１の表面粗さが５ｎｍ程度ある場合は、ヘッド６の先端とメディア１の距離を少なくとも８ｎｍは確保することが望ましい。加えて、問題なく記録再生可能なメディア１とヘッド６の距離の上限が１５ｎｍ程度だとすると、ヘッド６の浮上量はこれらの範囲内に収まるように変更することが必要とされる。例えば、ヘッド６の浮上量は１ｎｍステップで最大４ｎｍまで高めていくようにしても良い。ここで、ヘッド６の浮上量の変化させる量を浮上制御量と呼ぶ。この浮上制御量や最大浮上量は当然任意に決めることが可能である。このリトライ動作によってエラーから復帰できた場合、ヘッド６の浮上量の既定値がＨＤＤ製造時に想定していた値よりも低いということを意味する。ヘッド６の浮上量が低いと衝突のリスクが大きく、ＨＤＤの寿命を短くする可能性が高くなる。そのため、ヘッド６の浮上量の既定値をエラーから復帰した時の浮上量上昇分だけ高めることが必要になる。各温湿度環境下でのヘッド６の浮上量を記憶しているテーブルを持つＨＤＤではテーブルの浮上量を上方にオフセットさせ既定値を更新する方法や、各温湿度での浮上量の計算式を記憶しているＨＤＤにおいては計算式を変更する方法が考えられる。ヘッド６の浮上量を高くすることによりエラーから復帰した場合は（ステップ５のＹｅｓ）、各環境におけるヘッド６の浮上量が適切になるように既定値を変更する（ステップ６）。ヘッド６の浮上量を適切に変更したらリトライルーチンを終了する（ステップ７）。

上記のリトライ動作でもエラーから復帰できなかった場合は（ステップ５のＮｏ）、浮上量を下げて再びリトライ動作を行う（ステップ８）。この時の浮上量を下げる量は、実際の浮上量を考慮して決める。例えば０．５ｎｍステップで最大２ｎｍまで下げていくようにしても良い。ヘッド６の浮上量を下げる際はヘッド６とメディア１が衝突するというリスクがあるため、浮上量を上げる時よりもより細かいステップで少しずつ下げることが望ましい。このリトライ動作によってエラーから復帰できた場合（ステップ９のＹｅｓ）、ヘッド６の浮上量の既定値がＨＤＤ製造時に想定していた値よりも高いということを意味する。そのため、ＨＤＤの記録再生特性が劣化していた可能性がある。ただし、記録再生特性が劣化する原因はヘッド６の浮上量以外にも考えられ、ヘッド６の浮上量を下げ過ぎるとヘッド６とメディア１が接触することによりＨＤＤの寿命を短くする可能性がある。従って、この場合はヘッド６の浮上量の既定値を下方にオフセットすることはせず、既定値は変更せずにリトライルーチンを終了する（ステップ１０）。これらリトライ動作を行ってもエラーから復帰できなかった場合は（ステップ９のＮｏ）、リトライ動作を終了して予め決められているエラー発生時の処理を行う（ステップ１１）。この時の処理としては例えば、エラー報告や動作終了等が挙げられる。

従来は、ＨＤＤの製造検査工程においてヘッド６の浮上量の既定値を決めた後は、ＨＤＤ実使用状況下で浮上量の既定値を変更することはなかった。そのため、何らかの要因によってヘッド６の浮上量の既定値が変化した場合、あるいはＨＤＤ製造工程において設定した浮上量の既定値が最適でなかった場合には、信頼性または記録再生特性を損なうことがあった。本発明では、ＨＤＤの実使用状況下で浮上量が変化し、最適な浮上量からずれていた場合においても、エラーリトライルーチンを利用して最適な浮上量からのシフト量を求め、シフト量をその後の浮上量制御に反映させることによって信頼性あるいは記録再生特性を維持できるようになる。

本実施形態を実施した場合、実使用環境下でのエラー発生を利用してより適切な浮上量を学習し、ヘッド浮上量を変更することができる。

本発明ではその主旨を逸脱しない範囲であれば、上記の実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。

本発明に係る磁気ディスク装置の外観斜視図。本発明に係るヘッドジンバルアセンブリの外観斜視図。本発明に係るスライダー先端の断面図。本発明に係るリトライ動作を示すフローチャート。

符号の説明

１…メディア、２…スピンドルモータ、３…サスペンション、４…アーム、５…スライダー、６…ヘッド、７…記録再生素子、８…浮上量制御素子

Claims

磁気ディスクと、
前記磁気ディスク上を浮上してデータの読み書きを行う磁気ヘッドと、
前記磁気ディスクの読み書きエラーを検出するエラー検出手段と、
前記磁気ヘッド浮上量の既定値を記憶する記憶手段と、
前記磁気ヘッドの浮上量を制御する浮上量制御手段と、
前記浮上量制御手段により前記磁気ディスクの浮上量を変更することによって前記エラーから復帰した場合には、前記変更された浮上量と前記既定値とに基づいて前記既定値を変更する既定値変更手段と
を備えることを特徴とする磁気ディスク装置。
前記浮上量制御手段により前記磁気ディスクの浮上量を上げることによって前記エラーから復帰した場合には、前記浮上量を上げた分だけ前記既定値を大きくすることを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
前記浮上量制御手段により前記磁気ディスクの浮上量を下げることによって前記エラーから復帰した場合には、前記既定値を維持することを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
磁気ディスクと、
前記磁気ディスク上を浮上してデータの読み書きを行う磁気ヘッドと、
前記磁気ディスクの読み書きエラーを検出するエラー検出手段と、
前記磁気ヘッド浮上量の既定値を記憶する記憶手段と、
前記磁気ヘッドの浮上量を制御する浮上量制御手段と、
前記浮上量制御手段により前記磁気ディスクの浮上量を変更することによって前記エラーから復帰した場合には、前記変更された浮上量と前記既定値とに基づいて前記既定値を変更する既定値変更手段と、を備え、
前記磁気ヘッドの浮上量を上げることによって前記エラーから復帰した場合には、前記浮上量を上げた量に基づいて前記既定値を大きくし、
前記磁気ヘッドの浮上量を下げることによって前記エラーから復帰した場合には、前記既定値を維持することを特徴とする磁気ディスク装置。
磁気ディスクと、前記磁気ディスク上を浮上してデータの読み書きを行う磁気ヘッドを有する磁気ディスク装置の制御方法において、
前記磁気ディスクの読み書きエラーを検出し、
前記磁気ディスク浮上量の既定値を記憶し、
前記磁気ヘッドの浮上量を制御し、
前記磁気ヘッドの浮上量を上げることによって前記エラーから復帰した場合には、前記浮上量を上げた量に基づいて前記既定値を変更し、
前記磁気ヘッドの浮上量を下げることによって前記エラーから復帰した場合には、前記既定値を維持することを特徴とする磁気ディスク装置の制御方法。