JP2010015634A

JP2010015634A - 磁気ディスク装置及び同装置におけるヘッド浮上高異常予測方法

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Publication number: JP2010015634A
Application number: JP2008173866A
Authority: JP
Inventors: Takumi Sato; 佐藤　　巧
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2010-01-21
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Abstract

【課題】ヘッドの故障またはメディア傷の発生を防ぐことができるようにする。
【解決手段】気圧センサー１６０は、ＨＤＤが使用される環境における気圧を検知する。ＣＰＵ２７０は、気圧センサー１６０によって検知された気圧に基づいて電力をヒータ１２２に供給するよう指示する。センサー故障検出器２４２は、気圧センサー１６０の故障を検出する。ＣＰＵ２７０は、センサー故障検出器２４２による気圧センサー１６０の故障の検出に応じてヘッド１２１の浮上高の異常を予測して、当該ヘッド１２１をディスク１１０上からアンロードさせるよう指示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、気圧センサーによって検知される気圧に基づいて決定される量の電力が浮上高調整体に供給されることによりヘッドの浮上高（ヘッド浮上高）が調整される磁気ディスク装置に係り、特に気圧センサーの故障のために浮上高調整体に必要以上の電力が供給されてヘッド浮上高が異常に低下するのを防止するのに好適な、磁気ディスク装置及び同装置におけるヘッド浮上高異常予測方法に関する。

従来から、ヘッド浮上高（Dynamic Fly Height: DFH）の調整が可能なアクチュエータを備えた磁気ディスク装置が知られている。このアクチュエータは、ヘッド（磁気ヘッド）が搭載された磁気ヘッドスライダを有しており、当該スライダをディスク（磁気ディスク）の半径方向に移動可能に支持する。ヘッド浮上高とは、ヘッドとディスク（詳しくはディスクの表面、つまりディスク面）との距離を指すのが一般的である。

ヘッド浮上高の調整が可能なアクチュエータ（浮上高アクチュエータ）として、熱アクチュエータ、圧電アクチュエータ等が知られている。このようなアクチュエータを用いたヘッド浮上高の調整は、当該アクチュエータの一部を変形させることによって行われる。

例えば熱アクチュエータでは、熱膨張による磁気ヘッドスライダの変形が用いられる。この熱膨張のための熱源（浮上高調整体）にはヒータ（抵抗性発熱素子）が用いられる。このヒータは、アクチュエータに含まれる磁気ヘッドスライダのヘッドに近い位置に配置される。熱アクチュエータでは、ヒータに供給される電力の量を制御して磁気ヘッドスライダ（ヘッドの部分）の熱膨張量（変形量）を可変することにより、ヘッド浮上高が調整される。ヘッド浮上高は、例えば特許文献１に記載されているように、再生信号の高調波比を用いて測定（推定）される。

圧電アクチュエータでは、磁気ヘッドスライダ（または磁気ヘッドスライダを支持するサスペンション）に配置された圧電素子に印加される電圧を制御して、ヘッドの部分の変形量を可変することにより、ヘッド浮上高が調整される。つまり圧電アクチュエータでは、浮上高調整体として圧電素子が用いられる。

ヘッド浮上高は、例えば特許文献２乃至５に記載されているように、磁気ディスク装置が使用される環境における気圧（周囲気圧）によって変化する。つまり、ヘッド浮上高は、周囲気圧が高くなると高くなり、周囲気圧が低くなると低くなる。このように、ヘッド浮上高が周囲気圧の変化によって変化した場合、ヘッドによるディスクへの書き込み／ディスクからの読み出しが安定して行えなくなる。

そこで、ヘッド浮上高を周囲気圧に影響されずに常に目標高さに維持できるように、例えば上記特許文献２に記載されているような技術（先行技術）が用いられる。この先行技術によれば、磁気ディスク装置の周囲気圧が気圧センサーで計測され、浮上高調整体に供給される電力（電圧または電流）の量が、当該計測された気圧に応じて制御される。この制御により、ヘッド浮上高を目標高さに維持することが可能となる。
特開２００４−０１４０９２号公報特開平０９−０６３２２０号公報特開平０６−１５０５２２号公報特開平１０−３３４６２６号公報特開２００７−３１０９５７号公報

ところが、上記先行技術においても、気圧センサーが故障した場合には、ヘッド浮上高を目標高さに維持することが困難となる。特に、気圧センサーによって検知される気圧の値が実際よりも高くなる場合には、以下に述べるようにヘッド浮上高が異常に低く設定される可能性がある。

もし、気圧センサーによって検知された気圧の値が実際よりも高くなると、ヘッド浮上高が目標高さよりも高くなると誤って推定される。このような場合、ヘッド浮上高を目標高さまで下げようとして、浮上高調整体に供給される電力の量が本来設定されるべき量よりも多くなるように設定される。ところが、実際の気圧は、気圧センサーによって検知された気圧よりも低い。それにも拘わらずに、浮上高調整体に多くの電力が供給されるため、実際のヘッド浮上高は目標高さよりも異常に低く設定される可能性がある。このような状況では、ヘッドが高速に回転しているディスク（ディスクメディア）に接触して、当該ヘッドの故障もしくはディスクの傷（メディア傷）が発生するおそれがある。

本発明は上記事情を考慮してなされたものでその目的は、気圧センサーの異常に起因するようなヘッド浮上高の異常を予測してヘッドをディスク上からアンロードすることにより、ヘッドの故障またはメディア傷の発生を防ぐことができる磁気ディスク装置及び同装置におけるヘッド浮上高異常予測方法を提供することにある。

本発明の１つの観点に係る磁気ディスク装置は、前記磁気ディスク装置が利用される環境における気圧を検知する気圧センサーと、供給される電力の量に応じてヘッドの浮上高を調整するように構成された浮上高調整体に、前記気圧センサーによって検知された気圧に基づいて電力を供給するよう指示する電力コントローラと、前記気圧センサーの故障を検出する故障検出手段と、前記気圧センサーの故障検出に応じて前記ヘッドの浮上高の異常を予測して、前記ヘッドをディスク上からアンロードさせるよう指示するアンロードコントローラとを具備することを特徴とする。

本発明によれば、気圧センサーの故障が検出されたことをもって、ヘッドの浮上高の異常が予測されて、当該ヘッドがディスク上からアンロードされるため、たとえ気圧センサーが故障しているとしても、当該ヘッドの故障またはメディア傷が発生するのを防止できる。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）の構成を示すブロック図である。このＨＤＤは、大きく分けて、ヘッドディスクアセンブリ部（ＨＤＡ部）１００と、印刷回路基板部（ＰＣＢ部）２００とから構成される。

ＨＤＡ部１００は、ＨＤＤの本体部であり、磁気ディスク（ディスク）１１０と、スピンドルモータ（ＳＰＭ）１３０と、アクチュエータ１４０と、ヘッドＩＣ（ＨＩＣ）１５０と、気圧センサー１６０とを有する。ディスク１１０は上側と下側の２つのディスク面を有している。ディスク１１０の２つのディスク面の少なくとも一方のディスク面は、データが磁気記録される記録面をなしている。ディスク１１０の記録面には同心円状の多数のトラック（図示せず）が形成されている。ディスク１１０の記録面の内周側の所定数のトラックからなる領域は、システムのみが使用するシステム領域１１１として割り当てられている。ディスク１１０はスピンドルモータ（ＳＰＭ）１３０により高速に回転させられる。

アクチュエータ１４０は磁気ヘッドスライダ１２０を有する。スライダ１２０は、ディスク１１０の記録面に対応するように配置される。スライダ１２０は、ディスク１１０の回転により当該ディスク１１０上で浮上する。スライダ１２０は、ヘッド（磁気ヘッド）１２１及びヒータ１２２を含む。ヘッド１２１は、リードヘッド素子及びライトヘッド素子を有する複合ヘッドである。ヘッド１２１は、ディスク１１０へ／からのデータの書き込み／読み出しに用いられる。

ヒータ１２２は、抵抗性発熱素子から構成される。ヒータ１２２は、当該ヒータ１２２に電力（電流）が供給されることにより発熱する。ヒータ１２２は、発熱によってスライダ１２０の一部分（ここではヘッド１２１の部分）を熱膨張させることにより、ヘッド１２１とディスク１１０の記録面との距離、つまりヘッド１２１の浮上高（ヘッド浮上高）を調整するための浮上高調整体として用いられる。

アクチュエータ１４０は熱アクチュエータである。アクチュエータ１４０はスライダ１２０に加えて、当該スライダ１２０を支持するサスペンションアーム１４１と、当該サスペンションアーム１４１を回転自在に支持するピボット軸１４２と、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１４３とを有する。ＶＣＭ１４３はアクチュエータ１４０の駆動源であり、サスペンションアーム１４１にピボット軸１４２周りの回転トルクを発生させて、スライダ１２０をディスク１１０の半径方向に移動させる。これにより、スライダ１２０に搭載されたヘッド１２１は、目標トラック上に位置付けられる。

ＳＰＭ１３０及びＶＣＭ１４３は、後述するモータドライバＩＣ２１０からそれぞれ供給される駆動電流（ＳＰＭ電流及びＶＣＭ電流）により駆動される。

ヘッド１２１及びヒータ１２２はＨＩＣ１５０と接続されている。ＨＩＣ１５０は、例えばアクチュエータ１４０の所定部位に固定され、フレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣ）で、ＰＣＢ部２００側と電気的に接続されている。但し、図１では、作図の都合で、ＨＩＣ１５０は、アクチュエータ１４０から離れた箇所に配置されている。なお、ＨＩＣ１５０がＰＣＢ部２００に固定された構成であっても良い。

ＨＩＣ１５０は、リードアンプ（ヘッドアンプ）１５１、ライトドライバ１５２及びヒータコントローラ１５３を含む単一チップのＩＣである。リードアンプ１５１は、ヘッド１２１により読み出された信号（リード信号）を増幅する。ライトドライバ１５２は、後述するリード／ライトチャネル２３０（詳細にはリード／ライトチャネル２３０内のライトチャネル２３３）から転送されるライトデータをライト電流に変換してヘッド１２１に出力する。

ヒータコントローラ１５３は、後述するＣＰＵ２７０によって指定された量の電力（以下、ＤＦＨパワーと称する）をヒータ１２２に供給する。本実施形態では、ヒータコントローラ１５３によってヒータ１２２に供給されるＤＦＨパワーの値は、ＨＩＣ１５０に設けられた専用レジスタ（図示せず）に、その値を示すパラメータ（ＤＦＨパワーパラメータ）を設定することによって指定される。この専用レジスタへのパラメータの設定は、ＣＰＵ２７０によって後述するＨＤＣ２４０経由でシリアルインタフェースを介して行われる。
気圧センサー１６０は、ＨＤＤが使用される環境における気圧（環境気圧）を検知する。本実施形態では、気圧センサー１６０はＨＤＡ部１００内に設けられる。しかし気圧センサー１６０がＰＣＢ部２００内に設けられていても、ＨＤＡ部１００及びＰＣＢ部２００の外部に設けられていても構わない。

一方、ＰＣＢ部２００は、主として２つのＬＳＩ、即ちモータドライバＩＣ２１０及びシステムＬＳＩ２２０を有している。モータドライバＩＣ２１０は、ＳＰＭ１３０及びＶＣＭ１４３を駆動する。即ちモータドライバＩＣ２１０は、ＳＰＭ１３０を一定の回転速度で駆動制御する。モータドライバＩＣ２１０はまた、ＣＰＵ２７０から指定されたＶＣＭ操作量の示す値の電流（ＶＣＭ電流）をＶＣＭ１４３に与えることで、アクチュエータ１４０を駆動する。

システムＬＳＩ２２０は、リード／ライトチャネル２３０、ディスクコントローラ（ＨＤＣ）２４０、フラッシュＲＯＭ（ＦＲＯＭ）２５０、ＲＡＭ２６０及びＣＰＵ２７０が単一チップに集積されたＳＯＣ（System on Chip）と呼ばれるＬＳＩである。

リード／ライトチャネル２３０は、リード／ライトに関連する信号処理を行う信号処理デバイスである。リード／ライトチャネル２３０（の後述するリードチャネル２３２）は、ハーモニックセンサー回路（ＨＳＣ）２３１を有する。ＨＳＣ２３１については後述する。リード／ライトチャネル２３０は、ＨＩＣ１５０と接続されている。

ＨＤＣ２４０は、ホスト（ホスト装置）、リード／ライトチャネル２３０、ＲＡＭ２６０及びＣＰＵ２７０と接続されている。ホストは、ＨＤＤを利用する、パーソナルコンピュータのようなデジタル機器である。ＨＤＣ２４０は、ホストから転送されるコマンド（ライトコマンド、リードコマンド等）を受信すると共にホストと当該ＨＤＣ２４０との間のデータ転送を制御するホストインタフェース制御機能を有する。ＨＤＣ２４０はまた、リード／ライトチャネル２３０を介して行われるディスク１１０と当該ＨＤＣ２４０との間のデータ転送を制御するディスクインタフェース制御機能を有する。

ＨＤＣ２４０は、ヘッド浮上高算出器（Ｆ算出器）２４１、センサー故障検出器２４２及びＤＦＨパワー決定器（ＤＦＨＰ決定器）２４３を含む。Ｆ算出器２４１、センサー故障検出器２４２及びＤＦＨＰ決定器２４３の機能については後述する。

ＦＲＯＭ２５０は、書き換え可能な不揮発性メモリである。ＦＲＯＭ２５０は、制御プログラム（ファームウェアプログラム）を保存する。ＣＰＵ２７０は、この制御プログラムに従ってＨＤＤを制御する。ＦＲＯＭ２５０の記憶領域の一部は気圧予測パラメータ領域２５１として用いられる。気圧予測パラメータ領域２５１は、図１のＨＤＤが使用される環境における気圧を予測（算出）するのに必要なパラメータ（気圧予測パラメータ）ｋ，Ｐｒ，Ｆｒを保存するのに用いられる。

パラメータｋは、図１のＨＤＤが利用される環境における気圧の変化に対するヘッド１２１の浮上高（ヘッド浮上高）の変化の度合いを表す係数（比例定数）である。以下、パラメータｋを係数ｋと称する。係数ｋは、気圧の変化量をΔＰ、気圧がΔＰだけ変化した場合のヘッド浮上高の変化量をΔＦとすると、次式
ｋ＝ΔＦ／ΔＰ（１）
で表される。つまり係数ｋは、気圧の変化に対するヘッド浮上高変化の感度を表す。係数ｋは、ＨＤＤの製造工程で取得される。

パラメータＰｒは基準の気圧を表す。以下、パラメータＰｒを基準の気圧Ｐｒと称する。本実施形態における基準の気圧Ｐｒは大気圧（１０１，３２５Ｐａ）であるが、これに限らない。

パラメータＦｒは、図１のＨＤＤが基準の気圧Ｐｒの下に置かれ、且つヒータ１２２に電力が供給されていない状態におけるヘッド１２１の浮上高（第１の浮上高）を表す。以下、パラメータＦｒをヘッド浮上高Ｆｒと称する。本実施形態において、ヘッド浮上高Ｆｒは、ＨＤＤの製造工程（詳細にはヒートランテスト工程）において後述するＦ測定器２４１によって測定される。

ＲＡＭ２６０は、書き換え可能な揮発性のメモリである。ＲＡＭ２６０の記憶領域の一部は、ＨＤＣ２４０を介してディスク１１０に書き込まれるべきデータ（ライトデータ）を一時格納するためのライトバッファとして用いられる。ＲＡＭ２６０の記憶領域の別の一部は、リード／ライトチャネル２３０を介してディスク１１０から読み出されたデータ（リードデータ）を一時格納するためのリードバッファとして用いられる。ＲＡＭ２６０の更に別の一部はレジスタファイル２６１として用いられる。レジスタファイル２６１はレジスタ２６１ａ乃至２６１ｄを含む。レジスタ２６１ａ，２６１ｂ及び２６１ｃは、それぞれ、上記ｋ，Ｐｒ及びＦｒを保持するのに用いられる。レジスタ２６１ｄは、目標となるヘッド浮上高（目標ヘッド浮上高）Ｆｔを実現するのに現時点において最適なＤＦＨパワーを表す値（ＤＦＨＰｃ）を保持するのに用いられる。

ＣＰＵ２７０は、ＨＤＤの主コントローラとして用いられる。ＣＰＵ２７０はＦＲＯＭ２５０に格納されている制御プログラムに従ってＨＤＤを制御する。

本実施形態では、リード／ライトチャネル２３０及びＨＤＣ２４０にまたがって、ヘッド１２１の浮上高（ヘッド浮上高）を測定するためのヘッド浮上高測定器（Ｆ測定器）２８０が設けられている。Ｆ測定器２８０は、リード／ライトチャネル２３０が有するＨＳＣ２３１及びＨＤＣ２４０が有するＦ算出器２４１から構成される。

図２は、図１に示されるＦ測定器２８０及びセンサー故障検出器２４２とその周辺の構成を示すブロック図である。
リード／ライトチャネル２３０は、リードチャネル２３２及びライトチャネル２３３を有する。リードチャネル２３２は、ヘッド１２１によって読み取られてリードアンプ１５１によって増幅されたリード信号を処理するための周知の回路構成を有している。即ちリードチャネル２３２は、アナログフィルタ２３４、アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）２３５、デジタルフィルタ２３６及びビタビ復号器２３７を含む。

アナログフィルタ２３４は、リードアンプ１５１によって増幅されたリード信号に含まれる高周波ノイズを除去するのに用いられる。ＡＤＣ２３５は、アナログフィルタ２３４の出力信号（リード信号）をデジタルデータに変換する。デジタルフィルタ２３６は、ＡＤＣ２３５の出力データに対してパーシャルレスポンス（ＰＲ）のクラスに合わせた波形等化（ＰＲ等化）を施す。ビタビ復号器２３７は、デジタルフィルタ２３６の出力から最尤のデータ系列（最も確からしい系列）を検出し、当該検出されたデータ系列をＮＲＺコードのようなデータに復号化する。

リードチャネル２３２はまた、ＨＳＣ２３１を含む。ＨＳＣ２３１は、例えばデジタルフィルタ２３６の出力から、ヘッド浮上高を測定するのに必要な第１高調波振幅Ｈ１及び第３高調波振幅Ｈ３を検出する。

ＨＤＣ２４０は、前述したように、Ｆ算出器２４１、センサー故障検出器２４２及びＤＦＨＰ決定器２４３を有する。
Ｆ算出器２４１は、ＨＳＣ２３１によって検出された第１高調波振幅Ｈ１及び第３高調波振幅Ｈ３に基づき、ヘッド浮上高を算出する。ＨＳＣ２３１及びＦ算出器２４１は前述したようにＦ測定器２８０を構成する。

センサー故障検出器２４２は、気圧センサー１６０の故障を検出するように構成されている。センサー故障検出器２４２は、気圧予測器２４２ａ及び比較器２４２ｂを含む。気圧予測器２４２ａは、ヒータ１２２に電力が供給されていない状態でＦ測定器２８０（のＦ算出器２４１）によって測定（算出）されるヘッド１２１の浮上高（第２の浮上高）Ｆｐに基づいて、その時点の気圧Ｐｐを予測する。更に詳細に述べるならば、気圧予測器２４２ａは、レジスタファイル２６１のレジスタ２６１ａ，２６１ｂ及び２６１ｃに保持されているｋ，Ｐｒ及びＦｐから、上記浮上高Ｆｐとなる現在の気圧Ｐｐを予測する。

比較器２４２ｂは、気圧予測器２４２ａによって予測された気圧Ｐｐと、その時点において気圧センサー１６０によって検知される気圧Ｐｃとの差分の絶対値｜Ｐｃ−Ｐｐ｜を、予め定められた閾値Ｐｔｈと比較する。比較器２４２ｂは、｜Ｐｃ−Ｐｐ｜が閾値Ｐｔｈを超えている場合、気圧センサー１６０の故障が検出されたことを示す有効な信号（例えば高レベルの信号）２４２ｃを出力する。この信号２４２ｃはＣＰＵ２７０に転送される。

ＤＦＨＰ決定器２４３は、気圧センサー１６０によって検知される気圧に基づき、当該検知された気圧の下で、ヘッド１２１の浮上高を目標ヘッド浮上高Ｆｔに調整（設定）するのに最適な、ヒータ１２２に供給されるべきＤＦＨパワーを示すパラメータ値ＤＦＨＰｃを決定する。ヒータ１２２に電力が供給されていない状態では、気圧が高くなるほど、ヘッド１２１の浮上高が高くなり、逆に気圧が低くなるほどヘッド１２１の浮上高が低くなる。

そこでＤＦＨＰ決定器２４３は、気圧センサー１６０によって検知される気圧が高いほど、ヘッド１２１の浮上高を目標ヘッド浮上高Ｆｔまで低くするために、より大きな値のＤＦＨパワーを示すパラメータ値ＤＦＨＰｃを決定する。またＤＦＨＰ決定器２４３は、気圧センサー１６０によって検知される気圧が低いほど、より小さな値のＤＦＨパワーを示すパラメータ値ＤＦＨＰｃを決定する。決定されたパラメータ値ＤＦＨＰｃはレジスタ２６１ｄに保持される。ＣＰＵ２７０は電力コントローラとして機能して、レジスタ２６１ｄに保持されているＤＦＨＰｃを、ＨＤＣ２４０を介してＨＩＣ１５０内の専用レジスタに設定することによって、ＤＦＨパワーをヒータ１２２に供給するようヒータコントローラ１５３に指示する。これによりヒータコントローラ１５３は、専用レジスタに設定されているパラメータ値ＤＦＨＰｃの示す量のＤＦＨパワー、つまり現在の気圧に最適な量のＤＦＨパワーをヒータ１２２に供給する。これにより、ヘッド１２１の浮上高は、目標ヘッド浮上高Ｆｔに維持される。

ＨＤＣ２４０はまた、エラー訂正回路（ＥＣＣ）２４４を有する。ＥＣＣ２４４は、リードチャネル２３２内のビタビ復号器２３７によって復号化されたデータのエラーを当該データに付されているエラー訂正符号に基づき訂正する。

次に、本実施形態の動作について、（Ａ）係数ｋを取得する処理、（Ｂ）ヘッド浮上高Ｆｒを取得する処理、（Ｃ）ＨＤＤの起動時におけるヘッド浮上高異常予測処理を例に順次説明する。

（Ａ）係数ｋを取得する処理
まず、係数ｋを取得する処理について説明する。本実施形態では、ＨＤＤの製造段階で、複数ロットのヘッド１２１（ＨＤＡ部１００）に対して、ＨＤＤが置かれる環境における気圧Ｐを変えながら当該ヘッド１２１の浮上高（ヘッド浮上高）Ｆを測定する動作が行われる。このヘッド浮上高Ｆの測定にはＦ測定器２８０（内のＦ算出器２４１）が用いられる。このとき、ヒータ１２２は、ヒータコントローラ１５３によって電力（ＤＦＨパワー）が供給されない状態に設定される。なお、Ｆ測定器２８０（内のＦ算出器２４１）によるヘッド浮上高測定の詳細については後述する。

図３は、ヒータ１２２にＤＦＨパワーが供給されていない状態における気圧Ｐとヘッド浮上高Ｆとの関係を示す。図３から明らかなように、気圧Ｐに対するヘッド浮上高Ｆの関係は直線３１で近似されることが知られている。

そこで本実施形態では、ＨＤＤの動作が保証されている気圧範囲の下限気圧Ｐｍｉｎ及び上限気圧Ｐｍａｘで、それぞれヘッド浮上高Ｆｍｉｎ及びＦｍａｘが測定される。そして、次式
ｋ＝（Ｆｍａｘ−Ｆｍｉｎ）／（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）（２）
に示されるように、ＰｍａｘとＰｍｉｎとの差分（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）、つまり気圧の変化量に対する、ＦｍａｘとＦｍｉｎとの差分（Ｆｍａｘ−Ｆｍｉｎ）、つまりヘッド浮上高の変化量の比率が、係数ｋとして取得される。この係数ｋは、図３に示す直線３１の傾きである。取得された係数ｋはＦＲＯＭ２５０内の気圧予測パラメータ領域２５１の所定位置に保存される。本実施形態では。取得された係数ｋは同一機種のＨＤＤにおいて共通に用いられる。しかし、ＨＤＤ毎に係数ｋが取得されても構わない。

（Ｂ）ヘッド浮上高Ｆｒを取得する処理
次に、ヘッド浮上高Ｆｒを取得する処理について、図４のフローチャートを参照して説明する。この処理は、図１に示すＨＤＤの製造段階におけるヒートランテスト工程で、当該ＨＤＤが基準の気圧Ｐｒの下に置かれ、且つヒータ１２２にＤＦＨパワーが供給されていない状態で実行される。このとき、ディスク１１０上に確保されているシステム領域１１１内の予め定められているトラック（特定トラック）には、ヘッド浮上高測定用の一定周波数のデータ（単一周波数基準パターン）が書き込まれているものとする。

まずＣＰＵ２７０は、基準の気圧Ｐｒの下で、且つヒータ１２２にヒータコントローラ１５３によってＤＦＨパワーが供給されていない（“ＤＦＨパワー＝０”の）状態で、ヘッド１２１の浮上高（ヘッド浮上高）ＦｒをＦ測定器２８０によって測定させる（ステップ４０１）。ここでは周知の調和比浮上高（ＨＲＦ）方法を用いて、次のようにヘッド浮上高Ｆｒが測定される。

まず、ヘッド１２１によって上記特定トラックから上記一定周波数のデータが読み出される。ヘッド１２１によって読み出されたデータ信号、つまりリード信号（リードバック信号）は、ＨＩＣ１５０内のリードアンプ１５１によって増幅されて、リード／ライトチャネル２３０内のリードチャネル２３２に入力される。このリード信号は、アナログフィルタ２３４を介してＡＤＣ２３５に入力されて、当該ＡＤＣ２３５によってデジタルデータに変換される。このデジタルデータは、デジタルフィルタ２３６によって波形等化される。Ｆ測定器２８０内のＨＳＣ２３１は、この波形等化されたデジタルデータから、第１高調波振幅Ｈ１及び第３高調波振幅Ｈ３を検出する。なお、波形等化前のデジタルデータ（つまりＡＤＣ２３５の出力）から、第１高調波振幅Ｈ１及び第３高調波振幅Ｈ３が検出される構成であっても構わない。

Ｆ測定器２８０内のＦ算出器２４１は、ＨＳＣ２３１によって検出された第１高調波振幅Ｈ１及び第３高調波振幅Ｈ３に基づき、ＨＲＦ方法を用いてヘッド浮上高Ｆｒを算出する。ここでは、Ｈ１／Ｈ３の自然対数値を変数ｘとしてヘッド浮上高Ｆｒを算出するための予め定められた関数ｆ（ｘ）が用いられる。つまりＦ算出器２４１は、
Ｆｒ＝ｆ｛ｌｎ（Ｈ１／Ｈ３）｝（３）
の演算によりヘッド浮上高Ｆｒを算出する。

ＣＰＵ２７０は、Ｆ算出器２４１によって算出された、つまりＦ測定器２８０によって測定されたヘッド浮上高Ｆｒの値を、基準の気圧Ｐｒの値と共に、ＦＲＯＭ２５０内の気圧予測パラメータ領域２５１の所定位置に保存する（ステップ４０２）。

（Ｃ）ＨＤＤの起動時におけるヘッド浮上高異常予測処理
次に図１に示すＨＤＤの起動（パワーオン）時において実行されるヘッド浮上高異常予測処理について、図５のフローチャートを参照して説明する。

ＨＤＤの起動時には、当該ＨＤＤを初期化する初期化処理が行われる。この初期化処理は、ＣＰＵ２７０の制御によって行われるヘッド浮上高異常予測処理を含む。まずＣＰＵ２７０は、ＲＡＭ２６０内のレジスタファイル２６１を初期化する。ここではＣＰＵ２７０は、ＦＲＯＭ２５０の気圧予測パラメータ領域２５１に保存されているｋ，Ｐｒ及びＦｒの各パラメータを、それぞれ、レジスタファイル２６１のレジスタ２６１ａ，２６１ｂ及び２６１ｃにロードする（ステップ５０１）。このステップ５０１において、ＣＰＵ２７０は、レジスタファイル２６１のレジスタ２６１ｄに、ＤＦＨパワー「０」（“ＤＦＨパワー＝０”）を示す「ＤＦＨＰｃ」を設定する。

次にＣＰＵ２７０は、レジスタファイル２６１のレジスタ２６１ｄに設定されているＤＦＨパワー「０」を示す「ＤＦＨＰｃ」を、ＨＩＣ１５０の専用レジスタに設定する（ステップ５０２）。これにより、ヒータコントローラ１５３によってヒータ１２２に供給されるＤＦＨパワーが「０」に設定される。つまりＨＤＤは、ヒータコントローラ１５３からヒータ１２２にＤＦＨパワー（電力）が供給されない状態に設定される。

この状態でＣＰＵ２７０は、先のヘッド浮上高Ｆｒの測定と同様に、ヒータ１２２にＤＦＨパワーが供給されていない状態におけるヘッド１２１の浮上高（ヘッド浮上高）ＦｐをＦ測定器２８０によって測定させる（ステップ５０３）。

センサー故障検出器２４２の気圧予測器２４２ａは、測定器２８０によって測定されたヘッド浮上高Ｆｐと、レジスタ２６１ａ，２６１ｂ及び２６１ｃにそれぞれロード（保持）されているｋ，Ｐｒ及びＦｒとを入力する。気圧予測器２４２ａは、入力されたＦｐ，ｋ，Ｐｒ及びＦｒに基づき、現在、ＨＤＤが置かれている環境における気圧Ｐｐを、次式
Ｐｐ＝Ｐｒ−（Ｆｒ−Ｆｐ）／ｋ（４）
に従って予測する（ステップ５０４）。つまり、センサー故障検出器２４２は、現在、ＨＤＤが置かれている環境における予測される気圧Ｐｐを、上記（４）式に従って算出する。

図６に、気圧予測器２４２ａにより上記（４）式に従って気圧Ｐｐが予測される原理を示す。図６には、気圧Ｐに対するヘッド浮上高Ｆの関係を示す、図３と同様の、傾き（係数）ｋの直線３１が示されている。ここで、傾き（係数）ｋは、気圧Ｐｒ及びＰｐと、気圧Ｐｒ及びＰｐにおけるヘッド浮上高Ｆｒ及びＦｐとから、次式
ｋ＝（Ｆｒ−Ｆｐ）／（Ｐｒ−Ｐｐ）（５）
で表される。この（５）式から、気圧（予測気圧）Ｐｐが上記（４）式で表されることは明らかである。

気圧予測器２４２ａによって予測（算出）された気圧（予測気圧）Ｐｐの値はセンサー故障検出器２４２の比較器２４２ｂに入力される。この比較器２４２ｂには、気圧センサー１６０によって検知される現在の気圧（実測気圧）Ｐｃの値も入力される。比較器２４２ｂは、実測気圧Ｐｃと予測気圧Ｐｐとの差分の絶対値｜Ｐｃ−Ｐｐ｜を、予め定められた閾値Ｐｔｈと比較する（ステップ５０５）。

比較器２４２ｂは、｜Ｐｃ−Ｐｐ｜が閾値Ｐｔｈを超えている場合（ステップ５０６）、つまり予測気圧Ｐｐに対する実測気圧Ｐｃのずれ（の絶対値）が閾値Ｐｔｈを超えている場合、気圧センサー１６０の故障が検出されたことを示す例えば高レベルの信号２４２ｃをＣＰＵ２７０に出力する（ステップ５０７）。これにより、比較器２４２ｂ（センサー故障検出器２４２）からＣＰＵ２７０に対して、気圧センサー１６０の故障が検出されたことが通知される。

これに対し、｜Ｐｃ−Ｐｐ｜が閾値Ｐｔｈ以下の場合（ステップ５０６）、つまり予測気圧Ｐｐに対する実測気圧Ｐｃのずれ（の絶対値）が閾値Ｐｔｈ以下の場合、気圧センサー１６０が正常であることを示す例えば低レベルの信号２４２ｃをＣＰＵ２７０に出力する（ステップ５０８）。

ＣＰＵ２７０は、比較器２４２ｂから出力された信号２４２ｃが高レベルであるか否かに基づき、センサー故障検出器２４２によって気圧センサー１６０の故障が検出されたかを判定する（ステップ５０９）
もし、気圧センサー１６０の故障が検出されたならば（ステップ５０９がＹＥＳ）、ＣＰＵ２７０はヘッド１２１の浮上高が異常となることを予測する（ステップ５１０）。つまりＣＰＵ２７０は、気圧センサー１６０によって検知される気圧に基づいて、ヒータ１２２に供給されるべきＤＦＨパワーの値（電力の量）がＤＦＨＰ決定器２４３によって決定され、その決定された値のＤＦＨパワーがヒータコントローラ１５３によってヒータ１２２に供給された場合、ヘッド１２１の浮上高が目標ヘッド浮上高Ｆｔから大きく外れることを予測する。

ここで、故障が検出された気圧センサー１６０によって検知された気圧の値が、実際よりも上記閾値Ｐｔｈを超えて高い方にずれている場合を想定する。このような状態で、ＨＤＤを通常と同様に動作させるならば、ヘッド１２１の浮上高を目標ヘッド浮上高Ｆｔに維持するのに最適なＤＦＨパワーよりも大きなＤＦＨパワーがヒータ１２２に供給されることになる。この場合、ヘッド１２１の浮上高が目標ヘッド浮上高Ｆｔよりも異常に低くなる。ヘッド１２１の浮上高が異常に低下すると、当該ヘッド１２１がディスク１１０に接触し、当該ヘッド１２１の故障または当該ディスク１１０の傷が発生するおそれがある。

次に、故障が検出された気圧センサー１６０によって検知された気圧の値が、実際よりも上記閾値Ｐｔｈを超えて低い方にずれている場合を想定する。このような状態で、ＨＤＤを通常と同様に動作させるならば、ヘッド１２１の浮上高を目標ヘッド浮上高Ｆｔに維持するのに最適なＤＦＨパワーよりも小さなＤＦＨパワーがヒータ１２２に供給されることになる。この場合、ヘッド１２１の浮上高が目標ヘッド浮上高Ｆｔよりも異常に高くなる。ヘッド１２１の浮上高が異常に高くなると、当該ヘッド１２１によるディスク１１０へ／からのデータの書き込み／読み出しを正しく行えなくなるおそれがある。

そこで本実施形態では、ＣＰＵ２７０はヘッド１２１の浮上高が異常となることを予測すると（ステップ５１０）、アンロードコントローラとして機能して、当該ヘッド１２１をディスク１１０の外に配置されているランプ（図示せず）にアンロードさせる（ステップ５１１）。これにより、ヘッド１２１がディスク１１０に接触するのを防止して、当該ヘッド１２１の故障または当該ディスク１１０の傷が発生するのを防止できる。また、エラーが多発するような、ディスク１１０へ／からのデータの書き込み／読み出しが行われるのを防止できる。なお、ヘッド１２１のアンロードは、周知のように、ＣＰＵ２７０が当該アンロードをモータドライバＩＣ２１０に指示することで、つまりモータドライバＩＣ２１０を介してアクチュエータ１４０のＶＣＭ１４３を制御することで、実行される。

ＣＰＵ２７０は、ヘッド１２１をアンロードさせると（ステップ５１１）、ヘッド１２１の浮上高の異常が予測されたことを示すログ情報を、例えばＦＲＯＭ２５０内に予め確保されている異常予測履歴領域に保存する（ステップ５１２）。このＦＲＯＭ２５０の異常予測履歴領域に保存されたログ情報は、ホストからの要求に応じて読み出され、ＨＤＣ２４０を介して当該ホストに転送される。

ＣＰＵ２７０は、上記ログ情報を異常予測履歴領域に保存すると（ステップ５１２）、ＨＤＣ２４０を介してホストにエラーを通知する（ステップ５１３）。ここで、ステップ５１２及び５１３の実行順が、上記とは逆であっても構わない。

ところで、気圧センサー１６０によって検知される気圧（実測気圧）Ｐｃが正しくても、例えばスライダ１２０の異常により、測定器２８０によって測定されるヘッド浮上高Ｆｐが実測気圧Ｐｃに対応したヘッド浮上高からずれることが発生し得る。このような場合、気圧予測器２４２ａによって上記（４）式に従って予測（算出）される気圧（予測気圧）Ｒｐは、当該気圧Ｐｃから閾値Ｐｔｈを超えてずれる可能性がある。もし、実測気圧Ｐｃが正しくても、実測気圧Ｐｃと予測気圧Ｐｐとの差分の絶対値が閾値Ｐｔｈを超えるならば、気圧センサー１６０の故障が検出される。

つまり本実施形態では、実測気圧Ｐｃと予測気圧Ｐｐとの差分の絶対値が閾値Ｐｔｈを超える特定の状態が検出されたことをもって（ステップ５０６）、たとえ、その要因が、スライダ１２０の異常のような、気圧センサー１６０以外にあったとしても、その要因が、気圧センサー１６０の故障にあるとして検出される（ステップ５０７）。このように、上記特定の状態の要因を、その真の要因に無関係に気圧センサー１６０の故障にあるとしても、本実施形態では、以下に述べるように問題は生じない。

まず、上記特定の状態が検出されたことをもって（ステップ５０６）、気圧センサー１６０の故障が検出されたことがセンサー故障検出器２４２（比較器２４２ｂ）からＣＰＵ２７０に通知されると（ステップ５０７）、ＣＰＵ２７０は、ヘッド１２１の浮上高が異常となることを予測する（ステップ５０９，５１０）。するとＣＰＵ２７０は、ヘッド１２１をアンロードさせる（ステップ５１１）。

ここで、上記特定の状態の要因が、気圧センサー１６０以外の要因、例えばスライダ１２０の異常にあるものとする。また、上記特定の状態が検出されたにも拘わらずに、ヘッド１２１がアンロードされないものとする。この場合、気圧センサー１６０によって検知される気圧（実測気圧）Ｐｃが正しくても、その気圧Ｐｃに対応したＤＦＨパワーがヒータ１２２に供給されると、ヘッド１２１の浮上高が目標ヘッド浮上高Ｆｔから大きく外れるおそれがある。最悪の場合、ヘッド１２１がディスク１１０に接触し、当該ヘッド１２１の故障または当該ディスク１１０の傷が発生するおそれがある。

しかしながら本実施形態では、上記特定の状態が検出された場合（ステップ５０６）、その真の要因に無関係に、センサー故障検出器２４２によって気圧センサー１６０の故障が判定（検出）される（ステップ５０７）。この場合、ＣＰＵ２７０によってヘッド浮上高の異常が予測され（ステップ５０９，５１０）、ヘッド１２１がアンロードされる（ステップ５１１）。これにより、上記特定の状態の要因が気圧センサー１６０以外にあったとしても、ヘッド１２１の故障またはディスク１１０の傷が発生するのを防止できる。

上記実施形態では、ヘッド浮上高の測定にＨＲＦ方法が適用されている。しかし、ヘッド浮上高を測定する方法は種々知られており、ＨＲＦ以外の方法を適用しても構わない。例えば、周知のパルス幅方法を用いても構わない。また、上記実施形態では、アクチュエータ１４０として熱アクチュエータが用いられている。しかし、アクチュエータ１４０に、圧電アクチュエータまたは静電アクチュエータを用いても構わない。

また、ＨＤＣ２４０から、Ｆ算出器２４１、気圧予測器２４２ａ、比較器２４２ｂ及びＤＦＨＰ決定器２４３のうちの少なくとも１つの回路を取り除き、その取り除かれた回路の処理をＣＰＵ２７０で行わせることも可能である。

なお、本発明は、上記実施形態またはその変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態またはその変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態またはその変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）の構成を示すブロック図。図１に示されるヘッド浮上高測定器（Ｆ測定器）及びセンサー故障検出器とその周辺の構成を示すブロック図。ヒータにＤＦＨパワーが供給されていない状態における気圧とヘッド浮上高との関係を示す図。ＨＤＤのヒートランテスト工程で実行されるヘッド浮上高を取得する処理の手順を示すフローチャート。ＨＤＤの起動時に実行されるヘッド浮上高異常予測処理の手順を示すフローチャート。気圧予測器による気圧予測の原理を説明するための図。

符号の説明

１１０…ディスク、１２０…スライダ（磁気ヘッドスライダ）、１２１…ヘッド、１２２…ヒータ（浮上高調整体）、１３０…ＳＰＭ（スピンドルモータ）、１４０…アクチュエータ、１５３…ヒータコントローラ、１６０…気圧センサー、２３０…リード／ライトチャネル、２３１…ＨＳＣ（ハーモニックセンサー回路）、２３２…リードチャネル、２４０…ＨＤＣ（ディスクコントローラ）、２４１…Ｆ算出器（ヘッド浮上高算出器）、２４２…センサー故障検出器、２４２ａ…気圧予測器、２４２ｂ…比較器、２４３…ＤＦＨＰ決定器（ＤＦＨパワー決定器）、２５０…ＦＲＯＭ（フラッシュＲＯＭ、不揮発性メモリ）、２５１…気圧予測パラメータ領域、２６０…ＲＡＭ、２６１…レジスタファイル、２６１ａ〜２６１ｄ…レジスタ、２７０…ＣＰＵ（電力コントローラ、アンロードコントローラ）、２８０…Ｆ測定器（ヘッド浮上高測定器）。

Claims

磁気ディスク装置において、
前記磁気ディスク装置が利用される環境における気圧を検知する気圧センサーと、
供給される電力の量に応じてヘッドの浮上高を調整するように構成された浮上高調整体に、前記気圧センサーによって検知された気圧に基づいて電力を供給するよう指示する電力コントローラと、
前記気圧センサーの故障を検出する故障検出手段と、
前記気圧センサーの故障検出に応じて前記ヘッドの浮上高の異常を予測して、前記ヘッドをディスク上からアンロードさせるよう指示するアンロードコントローラと
を具備することを特徴とする磁気ディスク装置。
前記ヘッドの浮上高を測定する浮上高測定手段を更に具備し、
前記故障検出手段は、前記浮上調整体に電力が供給されていない状態で前記浮上高測定手段によって測定される前記ヘッドの浮上高に基づいて、その時点の前記環境における気圧Ｐｐを予測する気圧予測手段を含み、前記気圧センサーによって検知された気圧Ｐｃとその時点において前記気圧予測手段によって予測された気圧Ｐｐとの差分に基づいて、前記気圧センサーの故障を検出する
ことを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
前記気圧予測手段は、前記磁気ディスク装置が利用される環境における気圧の変化に対する前記ヘッドの浮上高の変化の度合いを表す係数ｋと、前記磁気ディスク装置が基準の気圧Ｐｒの下に置かれ、且つ前記浮上調整体に電力が供給されていない状態で前記浮上高測定手段によって測定された前記ヘッドの浮上高である第１の浮上高Ｆｒとから、前記浮上調整体に電力が供給されていない状態で前記浮上高測定手段によって測定される現在の前記ヘッドの浮上高である第２の浮上高Ｆｐとなる現在の気圧Ｐｐを予測することを特徴とする請求項２記載の磁気ディスク装置。
前記気圧予測手段は、前記気圧Ｐｐを、次式
Ｐｐ＝Ｐｒ−（Ｆｒ−Ｆｐ）／ｋ
に従って算出することを特徴とする請求項３記載の磁気ディスク装置。
前記気圧予測手段は、前記磁気ディスク装置の起動時に、前記気圧Ｐｐを予測することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の磁気ディスク装置。
前記係数ｋ、前記第１の浮上高Ｆｒ及び前記基準の気圧Ｐｒの値を予め格納する不揮発性メモリを更に具備することを特徴とする請求項３または４に記載の磁気ディスク装置。
前記故障検出手段は、前記差分の絶対値を予め定められた閾値と比較し、前記差分の絶対値が前記閾値を超えている場合に前記気圧センサーの故障が検出されたことを示す故障検出信号を出力する比較器を更に含むことを特徴とする請求項２記載の磁気ディスク装置。
前記アンロードコントローラは、前記浮上高の異常を予測した場合、前記磁気ディスク装置を利用するホスト装置にエラーを通知することを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
前記アンロードコントローラは、前記浮上高の異常の予測の履歴を、前記ホスト装置からの要求に応じて読み出し可能なように、不揮発性メモリの所定領域に保存することを特徴とする請求項８に記載の磁気ディスク装置。
気圧センサーによって検知される気圧に基づいて決定される量の電力が浮上高調整体に供給されることによりヘッドの浮上高が調整される磁気ディスク装置において、前記ヘッドの浮上高の異常を予測するためのヘッド浮上高異常予測方法であって、
前記気圧センサーの故障を検出するステップと、
前記気圧センサーの故障の検出に応じて前記ヘッドの浮上高の異常を予測するステップと、
前記ヘッドの浮上高の異常が予測された場合、前記ヘッドをディスク上からアンロードするステップと
を具備することを特徴とするヘッド浮上高異常予測方法。
前記浮上調整体に電力が供給されていない状態で前記ヘッドの浮上高を測定するステップと、
前記測定された前記ヘッドの浮上高に基づいて、その時点における前記磁気ディスク装置が利用される環境における気圧Ｐｐを予測するステップとを更に具備し、
前記検出するステップでは、前記気圧Ｐｐが予測された時点において前記気圧センサーによって検知される気圧Ｐｃと当該予測された気圧Ｐｐとの差分に基づいて、前記気圧センサーの故障が検出される
ことを特徴とする請求項１０記載のヘッド浮上高異常予測方法。
前記予測するステップでは、前記磁気ディスク装置が利用される環境における気圧の変化に対する前記ヘッドの浮上高の変化の度合いを表す係数ｋと、前記磁気ディスク装置が基準の気圧Ｐｒの下に置かれ、且つ前記浮上調整体に電力が供給されていない状態における前記ヘッドの浮上高である第１の浮上高Ｆｒとから、前記測定するステップで測定される現在の前記ヘッドの浮上高である第２の浮上高Ｆｐとなる現在の気圧Ｐｐが予測されることを特徴とする請求項１１記載のヘッド浮上高異常予測方法。