JP2008299979A - 磁気ヘッドの再生素子の損傷予測診断ならびに、記録データの保護動作を実施する制御回路。 - Google Patents

Abstract

【課題】
再生素子に掛かる外乱による過電圧を検知することで、将来的な再生素子の損傷を予想し、損傷が予想された時には、その磁気ヘッドが使用していた記録再生媒体の記録データを他の記録再生媒体に移行させることにより、確実に記録データを保護することによって、磁気記録再生装置の信頼性を向上させる。
【解決手段】
磁気ヘッドの再生素子の電圧を検知するモニタと、前記再生素子に対する耐圧の閾値を判別するコンパレータと、前記コンパレータを通過した信号(ESDやEOSの発生回数)をカウントするカウンターを備える制御回路を配置する。更にカウンターに設定した閾値となった時に、記録データのバックアップとその閾値を満たした磁気ヘッドを使用しない様にする制御回路も配置する。
【選択図】 図3

Description

本発明は、磁気記録再生装置に用いられる磁気ヘッドの再生素子の損傷を予測診断するものである。更には、再生素子の損傷が予測された場合には、記録データを別の磁気ヘッドの再生素子により検出出来る様に、記録データの保護動作を実施したり、別の磁気ヘッドにより記録再生動作を実施させる制御回路に関するものである。

HDD(ハード・ディスク・ドライブ）を始めとする磁気記録再生装置は、高密度記録化、高転送速度化ならびに、小型化の技術の開発が進められ、業務用サーバー、ワークステーションや、複数のHDDを組み合わせることにより信頼性を高めたRAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)等の外部記録装置として用いられるビジネスユースに加え、ゲーム機器、オーディオ機器、携帯電話、ビデオレコーダー等の情報家電ユースなど多岐にわたって使用されており、今後もその市場は急速に拡大する見通しである。この様な背景により、磁気記録再生装置の記録密度は、年率30 〜 100 %の割合で増加しており、量産化されている磁気記録再生装置においては、既に100 Gb/in2の面記録密度が実現されている状況にある。また、転送速度においては、既に150 MByte/sec.を超える極めて早い転送速度が実現されている。装置の小型化については、例えば携帯電話の内部に配置出来る様に、0.85型の超小型の磁気記録再生装置の量産が開始されている状況にある。

ところで、磁気記録再生装置には、上述の高密度記録化、高転送速度化、小型化とともに、外乱に対する高信頼性が求められる。磁気記録再生装置において、最も外乱に弱い部分は、磁気ヘッドのGMR(Giant Magneto Resistance）等の磁気抵抗効果を有する再生素子であることが知られている。このGMR再生素子の外乱による耐圧は 300 mV程度と非常に低い。また、近年、 GMRの磁気抵抗効果率を遥かに凌駕するTuMR(Tunneling Magneto Resistance)が既に量産用の磁気ヘッドに採用されている。しかしながら、TuMRを用いた再生素子は、外乱による耐圧がGMRの再生素子と比較して更に低く、200 mV程度の更に低い耐圧となる。一般的に再生素子の損傷は、ESD(Electro-Static Discharge)やEOS(Electro Over Stress)による過電圧により発生する。ESDやEOSによる過電圧が発生した場合、再生素子を構成する金属層が溶解したり、ピニング層と称される磁化の配列が消失してすることで再生素子が損傷し、再生素子としての機能を果さなくなる。
ESDの発生は、磁気ヘッドと記録再生媒体との接触により発生することが知られている。この為、磁気ヘッドの再生素子と記録再生媒体との接触の問題については、磁気記録再生装置内に加速度センサを設けて、必要に応じて磁気ヘッドを記録再生媒体上から退避させることにより接触を回避させている。しかしながらこの方法は、装置の落下などの比較的長い時間加速度が掛かる場合には有効であるが、短時間の衝撃には効果を有するものでは無い。
EOSの発生は、主に磁気ヘッドの記録素子からのクロストークの影響により発生することが知られている。ここで、クロストークの発生原理について説明する。図1は、一般的な磁気記録再生装置の内部を示した図である。磁気記録再生装置1は、記録再生媒体24、ヘッドスライダに搭載される再生素子と記録素子から構成される磁気ヘッド2、ヘッドスライダを保持するジンバルとサスペンションを含むヘッドアーム25、ヘッドアーム25を駆動させるVCM(Voice Coil Mortar)26、記録再生信号の制御を担うヘッドアンプIC20、及びPRML(Partial Response Maximum Likelihood)方式の信号処理回路部やビタビ復調器等を有するリードライトチャネルLSI17等から構成されている。ここで、図示しないが磁気ヘッド2とヘッドアンプIC20は、FPC(Flexible Print Cable)で接続されている。また、図示しないが、記録再生媒体24と磁気ヘッド2は、磁気記録再生装置の厚さ方向に複数配置されている。図2は、磁気ヘッド2とヘッドアンプIC 20の伝送路構成を示した図である。磁気ヘッド2の再生素子4の配線22と記録素子3の配線23は、FPC基板21上に形成され、それぞれヘッドアンプIC 20に接続されている。ここで、磁気記録再生装置の小型化の要求の制約から、FPC基板21の面積も必然的に小さくなっている為、再生素子4の配線22と記録素子3の配線23の配線間隔を狭くする必要がある。この狭い配線間隔が主要因となり、記録素子3の配線23に流れる記録電流による配線間のカップリングから、再生素子の配線22にクロストークが発生することになる。
クロストーク発生の抑制には、再生素子と記録素子の配線を離すことが効果的であるが、上述の通り、装置の小型化の要求の制約から、配線を離す為にFPC基板21の幅を広げることは現実的ではない。これに加えて、近年、磁気ヘッドにヒーターを形成して通電させ、ヒーターの発熱により磁気ヘッドを膨張させることにより、浮上量を低下させるDFH（Dynamic Fly Height）技術(別名TFC(Thermal Fly-height Control))が採用されており、このヒーターの配線も、再生・記録素子の配線と同じFPC基板に配置される為、従来よりも更にクロストークの影響が大きくなる問題も指摘されている。また、転送速度が速くなると、共振周波数の存在確立が増加することによりクロストークの発生確率が大きくなる問題も生じる。つまり、磁気記録再生装置の高転送速度化と小型化が進むほど、クロストーク発生による再生素子の損傷が懸念されることになる。なお、クロストークが必ず発生することを前提として、その電圧量をモニタリングして記録動作が正常に実施されたかを確認する技術(例えば特許文献1を参照)も提唱されているが、クロストークの発生を抑制するものではない為、磁気記録再生装置の信頼性を高めることを可能とするものではない。
以上より、磁気ヘッドと記録再生媒体との接触によるESDと、クロストーク発生の影響によるEOSの発生は完全に抑制出来るものではない。ESDやEOSにより、再生素子に外乱による過電圧が掛かり、再生素子が劣化して損傷した場合には、その磁気ヘッドにより記録されていた記録再生媒体の記録データを再生することが困難となる。また、再生素子の劣化は、単発のESDやEOSによる過電圧の発生で具現化されるものではなく、複数回の過電圧による負荷が蓄積されて具現化するものが殆どである。このことは、磁気記録再生装置は経時的に信頼性が低くなることを意味している。この様な状況により、現状の磁気記録再生装置は充分な信頼性を達成していない状況にある。
本発明は、上述の問題を鑑みて、高い信頼性の磁気記録再生装置を提供することを目的とする。具体的には、再生素子に掛かる外乱による過電圧を検知することで、将来的な再生素子損傷を予想し、損傷が予想された時には、その磁気ヘッドが使用していた記録再生媒体の記録データを他の記録再生媒体に移行させることにより、確実に記録データを保護することや、損傷が予想された磁気ヘッドを使用せずに記録再生動作を実行することによって、磁気記録再生装置の信頼性を高くすることを目的とする。
特開2004-192676号公報

磁気記録再生装置に、磁気ヘッドの再生素子の電圧を検知するモニタと、前記再生素子に対する耐圧の閾値を判別するコンパレータと、前記コンパレータを通過した信号をカウントするカウンターを備える制御回路を配置する。更にカウンターに設定した閾値となった時に、バックアップの実施と、損傷が予想された磁気ヘッドを使用せずに、閾値を満たしていない別の磁気ヘッドを用いて記録再生動作を実行する指示を出すバックアップ制御回路も配置する。
この構成により、再生素子の劣化に影響し得るESDやEOSによる過電圧の発生回数をカウントし、カウンターに設定した閾値の回数となった時には、その磁気ヘッドにより、その磁気ヘッドが記録再生に割り当てられていた記録再生媒体上の記録データを読み取り、閾値の回数を満たしていない磁気ヘッドを用いて、その磁気ヘッドに割り当てられている記録再生媒体に記録データを移行することによって、記録データをバックアップすることが出来る。
更に、記録データのバックアップ後に、ホストから閾値を超えた磁気ヘッドに対して記録再生動作が指示された場合、その動作を磁気記録装置内に複数配置されている別の磁気ヘッドに実施させることで、過電圧よる損傷が予想された磁気ヘッドを動作させずに記録再生動作を実施することが可能となる。
また、更に上記のカウンターによるESDやEOSによる過電圧の発生回数や、バックアップの実施の情報を、SMART(Self Monitoring Analysis and Report Technology)を用いてユーザーに情報を与えて、カウンターに設定した閾値の回数となった場合には、新しい磁気記録再生装置に交換することをユーザーに促すことも、装置の信頼性を向上させる有効な方法となる。

再生素子の特性劣化に影響し得る外乱(EDSやEOS)による過電圧の発生回数をカウントし、その回数によって磁気ヘッドの使用を停止するとともに、記録データのバックアップを実施することで、確実に記録データを保護することが出来る。この結果、高い信頼性を有する磁気記録再生装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を、図3に基づいて説明する。 図3は本発明に係る制御回路を示した図である。なお、ここでは、2本の磁気ヘッド2(a)と2(b)を使用する場合の制御回路を用いて説明する。ヘッドアンプIC200には、ライトドライバ5(a)、5(b)と、ライトデータバッファ13が配置され、ライトドライバ5(a)、5(b)は、磁気ヘッド2(a)、2(b)のそれぞれの記録素子3(a)、3(b)の端子に接続される。また、リードアンプ6(a)、6(b)とリードデータバッファ14も配置され、リードアンプ6(a)、6(b)は、磁気ヘッド2(a)、2(b)のそれぞれの再生素子4(a)、4(b)の端子に接続される。なお、リードアンプ切り替え制御回路15とライトドライバ切り替え制御回路16は、リードライトチャネルLSI17より、記録再生動作に使用する磁気ヘッドの再生素子や記録素子の情報を受け、指定されたライトドライバ5(a)、5(b)やリードアンプ6(a)、6(b)を動作させる役割を持つ．
次に、本発明に係る制御回路について説明する。先ず，再生素子4(a)、4(b)とリードアンプ6(a)、6(b)の間に、電圧を検知するモニタ7を配置する。モニタ7は、差動信号からシングルエンド信号に変換する回路8と、ダイオードを組み合わせた全波整流回路9から構成される。これは、記録素子3(a)、3(b)はノイズ特性を考慮して差動信号を用いているが，これをシングルエンド信号に変換し、再生素子に掛かる電圧の絶対値を検出することを可能にさせる為である。また、ダイオードを組み合わせた全波整流回路9の他にピークホールド回路を用いても再生素子に掛かる電圧の絶対値を検出することが可能となる。なお、検出感度を増大させる為にゲインアンプ10を配置しても良い．次に、再生素子の耐圧に対する閾値を判別するコンパレータ11を配置する。また、コンパレータ11には、耐圧の閾値入力部12が接続されている。ここで耐圧の閾値は、磁気ヘッド2の性能により異なるが、例えば現在量産が始まっているTuMR素子の使用を想定した場合、耐圧が200 mV程度であることを考慮し、180 mVを閾値とすれば良い。また、複数本のヘッドをテストサンプルとして、故意に電圧を印加して耐圧を調査し、その耐圧の平均値を使用する方法もある。

続いて、再生素子の劣化に影響し得るESDやEOSによる過電圧の発生回数をカウントするカウンター19を配置する。このカウンター19は記録再生装置が動作していない時でも、再生素子4(a)、4(b)の劣化に影響し得るESDまたはEOSによる過電圧の発生回数を記憶させておく必要がある為、不揮発性のフラッシュメモリを使用するのが好ましい。なお、カウンター19はヘッドアンプIC200に配置することも可能である。この構成により、再生素子4(a)、4(b)の劣化に影響し得るESDやEOSによる過電圧の発生回数をカウントすることが可能となる。なお、カウンター19の閾値は、再生素子の耐圧の閾値と同じ様に、故意に耐圧付近の電圧を繰り返し印加して耐圧回数を調査し、その値をカウンター19の閾値として用いれば良い。
次に、カウンター19の閾値に到達した時に、記録データのバックアップ動作を実施する為に、バックアップ制御回路18を配置する。このバックアップ制御回路18は、カウンター19に接続され、カウンター19に設定した閾値となった時に制御回路18は、リードライトチャネルLSI17にバックアップの指示を出す。ここで，例えば磁気ヘッド2(a)の再生素子3(a)が閾値を超えて損傷が予想された時の動作例を説明する。バックアップの指示を受けたリードライトチャネルLSI17は、リードアンプ切り替え制御回路15によりリードアンプ6(a)を動作させて、記録データをリードデータバッファ14から経由させて、リードライトチャネルLSI17に送信させる。次に、リードライトチャネルLSI17は、ライトドライバ切り替え制御回路16によりライトドライバ5(b)を動作させて再生素子3(a)から再生された記録データを、もう一対の磁気ヘッド2(b)の記録素子3(b)により、記録再生媒体に記録させてバックアップ動作を実施する。また、バックアップ動作後に、ホストから閾値となった磁気ヘッド2(a)に対して記録再生動作の指示がきたら、リードライトチャネルLSI17は、閾値の回数を満たしていない磁気ヘッド2(b)を使用することにより、特性劣化が予想された磁気ヘッド2(a)を動作させずに記録再生動作を実施することが可能となる。
以上、自動的にバックアップを実施する方法と、閾値を満たした磁気ヘッドを使用しない実施の形態について述べてきたが、カウンター19と図示しないがSMARTの制御回路を接続した場合には、ユーザーにESDまたはEOSによる過電圧の発生回数や、バックアップの実施の情報を与えることにより、ユーザーに対して新しい磁気記録再生装置に交換することを促すことも可能となる。
以上の構成の制御回路を用いることで、再生素子の特性劣化に影響し得る外乱による過電圧の発生回数をカウントし、その回数によって磁気ヘッドの使用を停止するとともに、記録データのバックアップを実施することで、確実に記録データを保護することが出来る。この結果、高い信頼性を有する磁気記録再生装置を提供することが可能となる。
本発明は以下の付記を含むものである。
(付記1)磁気ヘッドの再生素子の電圧を検知するモニタと、前記再生素子の耐圧に対する閾値を判別するコンパレータと、前記コンパレータを通過した信号をカウントするカウンターと、を備えることを特徴とした制御回路。
(付記2)前記カウンターが設定された閾値の回数になった時に、閾値の回数となった磁気ヘッドが使用していた記録再生媒体の記録データを、他の記録再生媒体に移行するバックアップ制御回路を備えることを特徴とした付記1記載の制御回路。
(付記3)前記バックアップ制御回路は、前記カウンターが設定された閾値の回数になった時に、閾値の回数となった磁気ヘッドが使用していた記録再生媒体のデータを他の記録再生媒体に移行した後、別の磁気ヘッドを用いて記録再生動作を実施することを特徴とした付記2記載の制御回路。
(付記5)前記カウンターは、設定された閾値の回数になった時に、ユーザーにアラームを出すことを特徴とした付記1記載の制御回路。
(付記6)前記モニタは、差動信号からシングルエンド信号に変換する回路を備えることを特徴とした付記1記載の制御回路。
(付記7)磁気ヘッドの再生素子の電圧を検知するモニタと、前記再生素子に対する耐圧の閾値を判別するコンパレータと、前記コンパレータを通過した信号をカウントするカウンターと、を備える制御回路と、記録再生動作を実施する磁気ヘッドと、記録再生媒体と、を備えることを特徴とした磁気記録再生装置。
(付記8)前記カウンターが設定された閾値の回数になった時に、閾値の回数となった磁気ヘッドが使用していた記録再生媒体の記録データを、他の記録再生媒体に移行するバックアップ制御回路を備えることを特徴とした付記7記載の磁気記録再生装置。

一般的な磁気記録再生装置の内部を示した図である。 磁気ヘッドとヘッドアンプICの伝送路構成を示した図である。 本発明に係る制御回路を示した図である。

符号の説明

7 電圧モニタ
11 コンパレータ
18 カウンター
19 バックアップ制御回路

Claims (5)

1. 磁気ヘッドの再生素子の電圧を検知するモニタと、
   前記再生素子の耐圧に対する閾値を判別するコンパレータと、
   前記コンパレータを通過した信号をカウントするカウンターと、
   を備えることを特徴とした制御回路。
   
2. 前記カウンターが設定された閾値の回数になった時に、閾値の回数となった磁気ヘッドが使用していた記録再生媒体の記録データを、他の記録再生媒体に移行するバックアップ制御回路を備えることを特徴とした請求項1記載の制御回路。
   
3. 前記バックアップ制御回路は、前記カウンターが設定された閾値の回数になった時に、閾値の回数となった磁気ヘッドが使用していた記録再生媒体のデータを他の記録再生媒体に移行した後、
   別の磁気ヘッドを用いて記録再生動作を実施することを特徴とした請求項2記載の制御回路。
   
4. 磁気ヘッドの再生素子の電圧を検知するモニタと、
   前記再生素子に対する耐圧の閾値を判別するコンパレータと、
   前記コンパレータを通過した信号をカウントするカウンターと、
   を備える制御回路と、
   記録再生動作を実施する磁気ヘッドと、
   記録再生媒体と、
   を備えることを特徴とした磁気記録再生装置。
   
5. 前記カウンターが設定された閾値の回数になった時に、閾値の回数となった磁気ヘッドが使用していた記録再生媒体の記録データを、他の記録再生媒体に移行するバックアップ制御回路を備えることを特徴とした請求項4記載の磁気記録再生装置。
   
   
   

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