JP2012526338A

JP2012526338A - 光ディスク記憶システム

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Publication number: JP2012526338A
Application number: JP2012510023A
Authority: JP
Inventors: ベリーンタージスプライス; ミシンアルテム; モントゴメリーカーペンタークリストファー; ヘイルネルソンブライアン; バーカークレイグ
Original assignee: パワーファイル，インク．
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2010-05-07
Publication date: 2012-10-25
Also published as: US8341653B2; EP2427883B1; EP2427883A4; KR101292827B1; US20100287576A1; CN102598136B; KR20120115080A; WO2010129906A2; WO2010129906A3; CA2761640A1; CN102598136A; EP2427883A2

Abstract

【課題】メディアライブラリ機器において光ディスクを操作する光ドライブを交換するための方法及びシステムを提供すること。
【解決手段】本発明のメディアライブラリ機器は，１９インチラックに搭載された光ディスク操作ロボットを備え，ロボットの両側に垂直方向に配置されたスリムフォームファクタのスロットロードドライブのために開発されている。光ディスク記憶システムは，システムレベルでモジュール化及び拡張性を提供する。ドライブは水平後面に垂直に向けられたフィールド交換可能ユニット（ＦＲＵ）内にある。ディスク操作ロボットは大きなディスクカートリッジ内の水平スタックに格納されたディスクの両面にアクセスする。小さなディスクシャトルカートリッジは大きいディスクカートリッジに装着されて，ディスクカートリッジにいくつかのディスクを挿入し，引き出す手段を提供する。
【選択図】なし

Description

本発明は，概略，データ記憶システムにおける光ディスクの操作及びディスクドライブの交換に関する。

本願は，２００９年５月８日出願の"Optical Disc Storage System"と題する米国仮特許出願第６１／１７６，７０４号に基づく優先権を主張するものである。
多様な光ディスクライブラリが知られている。例えば，１９９１年１月８日に公告された米国特許第４，９８４，２２８号 "Dual Drive Changer for Records"には，ディスク記憶のための環状のマガジンが二つのディスクドライブを取り囲むシステムが記載されている。マガジンはディスクドライブに対して回転し，マガジンにドライブをロードし，マガジンからディスクをアンロードする二つの機構を実現する。

本発明の目的は，モジュール化可能，かつ拡張可能な光ディスク記憶システムを提供することにある。

本発明の実施形態は，メディアライブラリ機器において光ディスクを操作し，フィールドで光ドライブを交換するための方法及びシステムを提供する。本発明の一実施形態において，メディアライブラリ機器は，垂直方向にスリムなフォームファクタを有するスロットロードドライブのために開発された光ディスク操作ロボットを備える。光ディスク記憶システムは，システムレベルでモジュール性及び拡張性を提供する。各ドライブ対は，水平バックプレーン上に垂直に配置された別個のフィールド交換可能ユニット（ＦＲＵ）内にある。ディスク操作ロボットは，ディスクカートリッジの長手方向に沿って横方向に移動することによって，大きなディスクカートリッジ内の水平スタックに格納されたディスクにアクセスする，ディスクピッカアセンブリを備える。大きなディスクカートリッジに取り付けられた小さなディスクシャトルカートリッジは，ディスクカートリッジに少数のディスクを挿入し，又はディスクカートリッジから少数のディスクを取り出す手段を提供する。

水平に配置されたディスクカートリッジを備えたスリムスロットロードドライブを使用することによって，ロボットの複雑性が減少し，ドライブ当たりのディスク数が増加するため，設計の機械配置が非常に強化される。ネットワークラック環境に制限がある（例えば，ラックの幅は固定され，ラックの高さは高価であり，ラックの奥行きは費用が掛かる）状態で，ディスクスタックの方向を水平にすることがディスク密度を高めるのに費用面で一番効果的である。類似の観点で，中心ロボットの各側面にドライブを置けるように，スリムドライブのフォームファクタの幅を小さくすることによって，同じライブラリシャーシにあるハーフハイト光ドライブより４倍多いドライブを収容することができるようになる。一つの実施形態においては，これによって，より高いデータ処理量が得られ，より多くのドライブがより多くのデータ要求に対応することができるようになる。

一つの実施形態においては，このような配置がまた，ロボットを単純化し，開発時間と，稼動休止時間（ｄｏｗｎ‐ｔｉｍｅ）と，部品費用とを節約できるようにもなる。多様な実施形態において，すべての必要なディスク移動は二つの独立軸によって達成される。スレッド（ｓｌｅｄ）上のピッカは機器の一方から他方へディスクを移動し，スレッドはピッカを前面カートリッジスロットから背面ドライブ位置に配置する。したがって，ディスク又はピッカの回転が必要なくなる。

以上説明したように，本発明はディスクを移動させる機器の複雑性を減らし，設計の機械配置が向上する。また，少ない費用でディスク密度を向上できるようになる。

また，データ処理量を高めることができ，多くのデータ要求にも対応することができるようになる。さらに，システムの稼動休止時間及び部品費用を減らすことができるようになる。

添付の図面は，本発明の実施形態を例示するためのものに過ぎない。当業者であれば以降の説明から，ここで説明する原理から逸脱することなく，代替の構造及び方法の実施形態を適用できることを容易に理解するであろう。

本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器の光ディスク操作システムの正面透視図を例示した図である。図１Ａのメディアライブラリ機器の光ディスク操作システムの背面透視図を例示した図である。図１Ａ及び図１Ｂのメディアライブラリ機器の後ドアに設置されたファンフィールド交換可能ユニットの詳細透視図を例示した図である。本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器のフィールド交換可能ユニット（ＦＲＵ）を例示した図である。本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器のフィールド交換可能ユニット（ＦＲＵ）を例示した図である。本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器のフィールド交換可能ユニット（ＦＲＵ）を例示した図である。本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器のフィールド交換可能ユニット（ＦＲＵ）を例示した図である。本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器で用いられる高密度ディスクカートリッジを例示した図である。本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器で用いられる高密度ディスクカートリッジを例示した図である。本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器で用いられる高密度ディスクカートリッジを例示した図である。本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器で用いられる高密度ディスクカートリッジを例示した図である。本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器で用いられる高密度ディスクカートリッジを例示した図である。本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器で用いられる高密度ディスクカートリッジを例示した図である。本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器で用いられる高密度ディスクカートリッジを例示した図である。本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器のディスクドライブにディスクをロードするステップを例示した図である。本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器のディスクドライブにディスクをロードするステップを例示した図である。本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器のディスクドライブにディスクをロードするステップを例示した図である。本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器のディスクドライブにディスクをロードするステップを例示した図である。本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器のディスクドライブにディスクをロードするステップを例示した図である。本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器のディスクドライブにディスクをロードするステップを例示した図である。本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器のディスクドライブにディスクをロードするステップを例示した図である。本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器の衝突センサモジュールを例示した図である。本発明の一つの実施形態によるディスク検出システムの透視図を例示した図である。本発明の一つの実施形態によるディスク検出システムの透視図を例示した図である。本発明の一つの実施形態によるディスク検出システムの透視図を例示した図である。本発明の一つの実施形態による，センサ出力によるディスクスロット対粗位置及び精密位置符号化を例示した図である。本発明の一つの実施形態によるディスクスロット対粗位置符号化を例示した図である。本発明の一つの実施形態による一つのセンサ電圧を位置の関数として例示した図である。本発明の一つの実施形態による二つのセンサ電圧を位置の関数として例示した図である。本発明の一つの実施形態による光学系を含むエンコーダパネル，送信器，受信器ＰＣＡを例示した図である。本発明の一つの実施形態によるエンコーダパネルの詳細透視図を例示した図である。本発明の一つの実施形態によるエンコーダパネルの詳細透視図を例示した図である。本発明の一つの実施形態によるエンコーダパネルの詳細透視図を例示した図である。本発明の一つの実施形態によるエンコーダパネルの詳細透視図を例示した図である。

＜メディアライブラリ機器＞
図１Ａ乃至図１Ｃは，本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器の光ディスク操作システムを例示した図である。一つの実施形態において，ライブラリは標準「１９インチラック」（最大４４４．５ｍｍ（１７．５インチ）の機器幅）に搭載することができ，ライブラリの大きさは，高さ４ラック搭載ユニット（ＲＭＵ），奥行き９１４．４ｍｍ（３６インチ）である。メディアライブラリ機器のシャシ１０１は，内部部品を見られるように上カバーを取り外した状態になっている。一つの実施形態において，シャシ１０１は構造的剛性を達成し，ピッカ１０５及びディスクカートリッジ１０８を含むメディアライブラリ機器の部品の周囲に冷却用空気を回すための２層構造を含むことができる。一つの実施形態において，ラック搭載を可能にし，冷却用の追加吸気孔(ｉｎｌｅｔ)を配置できるように，調整可能な，穴のあいたスライドレール１０２が含まれる。

シャシ１０１に加えて，図１Ａ乃至図１Ｃに示されたメディアライブラリ機器は，フィールド交換可能ユニット（ＦＲＵ）アクセスドア１０３と，ファンＦＲＵ１１０と，ピッカ１０５と呼ばれる冗長な前方及び後方ディスク操作アセンブリと，メインスライドレール１０４と，正確なラック位置合わせのための加工調整されたハードストッパ（ｓｔｏｐｓ）１０７と，ラッチ型（ｌａｔｃｈｉｎｇ）フロントドア１０６と，ディスクカートリッジ１０８と，ドライブベイ１０９と，を含む。各部品は後で説明する。

図１Ａ乃至図１Ｃは開いた位置にある，ＦＲＵアクセスドア１０３を示す。各側面のドアはメディアライブラリ機器の電源を切らずに保守（ｓｅｒｖｉｃｅ）ができるようにする。いくつかの実施形態において，ＦＲＵアクセスドア１０３はまた，ファンＦＲＵ１１０も含む。ファンＦＲＵ１１０は正常なライブラリ運用の中断を最小にしつつ，故障したファンを容易に取り替えることができるようにする。図１Ａ乃至図１Ｃに示されたファンＦＲＵ１１０は二つのファンを含むが，代替具現形態は１又は複数を含んでもよい。一つの実施形態において，ファンＦＲＵ１１０は後ドアを開き，ラッチ型コネクタを抜いて，ドアからファンＦＲＵ１１０をはずすことができる。ファンＦＲＵ１１０の交換品は，このような過程と反対にして装着される。一つの実施形態において，この過程はメディアライブラリ機器の電源を切らないで実行することができる。

また，図１Ａには冗長な前方及び後方ディスク操作アセンブリであるピッカ１０５が示されている。メディアライブラリ機器の一つの実施形態において，メインスライドレール１０４は，２．５０ｍｍディスクピッチでディスクを扱うために十分な構造的剛性，精密度，速度でピッカ１０５を機器内で前後に駆動するための非常に低側面のレール及び親ねじ（ｌｅａｄｓｃｒｅｗ）アセンブリを提供する。標準ディスクは外径で厚さが１．２５ｍｍである。一つの実施形態において，カートリッジにディスクを挿入するためにディスクを適当な位置に置くためには，ピッカスロットとカートリッジスロットとの間を中央線から＋／− ０．３０ｍｍ内に位置合わせしなければならない。一つの実施形態において，メディアライブラリ機器はまた，正確なラック位置合わせのために加工調整されたハードストッパ１０７を含む。ハードストッパ１０７は，滑らかなディスク操作のためにカートリッジスロットとピッカスロットとが平行になるように，カートリッジロックと相互作用する。類似の調整可能なハードストッパはバルクカートリッジ１０８の一部であって，後で説明するシャトルカートリッジを調整することができるようにする。

メディアライブラリ機器はまた，ラッチ型フロントドア１０６を含んでもよい。ラッチ型フロントドア１０６はファームウエア制御されて，二つのディスクカートリッジ１０８にアクセスできるようにする。

また，図１Ａには任意に統合されたシャトルカートリッジが設置された２．５ｍｍピッチのバルクカートリッジを備えるディスクカートリッジ１０８が示されている。ディスクカートリッジ１０８及びシャトルカートリッジについては，後で詳しく説明する。

メディアライブラリ機器はまたドライブベイ１０９も含む。この実施形態においては，左側及び右側のＦＲＵドライブベイ１０９によって冗長性，性能，保守性が可能になる。フィールド交換可能な電子回路はこのようなベイの一つにほとんどが存在し，メディアライブラリ機器をオフラインにせずに，取り外したり，保守したりすることができる。

図２Ａ乃至図２Ｄは，本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器のＦＲＵを例示した図である。ＦＲＵは冗長性及び性能向上のために，複数のライブラリの相互接続端子（ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）２０１を含む。ボードコンピュータ２０２は，接続された複数のドライブの保守が容易になり，高い性能を出すことができるように，小さなフォームファクタ及びブラインドメイト（ｂｌｉｎｄｍａｔｅ）相互接続端子を備えるように設計される。この例において，二つのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）ＦＲＵ２０３は，パッケージ費用を減少又は最小化しつつ，実装（ｐａｃｋｉｎｇ）密度及び冷却効果を最大化できるように，一つのパッケージに二つのドライブを含む。また，二つの光ディスクドライブ（ＯＤＤ）ＦＲＵ２０４も示されている。各ＦＲＵに二つの光ドライブを実装することによって，ＦＲＵ部品の費用を減少又は最小化しつつ，実装密度及び冷却効果が最大化される。２ドライブ実装（ｄｕａｌｄｒｉｖｅｐａｃｋａｇｉｎｇ）はまた，垂直方向の安定性を向上し最大冗長度を提供する。このＦＲＵパッケージ設計は，標準ドライブフォームファクタのディスクスロットの垂直移動を補償しつつ，ＦＲＵが左側又は右側いずれかのドライブベイ１０９に設置できるように構成することができる。デュアルＯＤＤＦＲＵ２０４上にドライブ位置エンコーダ及び安定器２０５がある。鋸歯模様の突起であるクレニュレーション（ｃｒｅｎｕｌａｔｉｏｎ）がすべてのＦＲＵを一つの更に安定したブロックに固定し，ドライブのピッカ１０５に対する並列性を維持するようにする。またクレニュレーション内の交番する隆起（ｒａｍｐ）２０６がＯＤＤＦＲＵ２０４を中央に置き，互いに圧迫するようにする。

ＦＲＵアセンブリは，メディアライブラリ機器が両面メディアに互換性を保つようにする。現在の片面メディアは，ライブラリ内のすべてのディスクが一方向，例えばラベルのある面がライブラリの前方を向き，データ面が後方を向くことを意味する。ＯＤＤＦＲＵアセンブリ内において，各ドライブは反対方向に配置することができ，二つのドライブが同じ方向を向くセットと，二つのドライブが異なる方向を向くセットとをフィールド交換することによって，必要なデータ面が各ドライブの光ピックアップユニットを向くようにディスクを裏返す機構を追加しないで，メディアドライブ機器が両面にデータを有するメディアに対応するように容易に更新することができる。

シングルボードコンピュータ（ＳＢＣ）２０２は，プロセッサと，メモリと，オペレーティングシステムと，個別応用プログラムコードと，ハードウェアとを含み，ライブラリ内の他のハードウェアに指示するか，制御するために用いられる。一つの実施形態において，ＳＢＣ２０２はギガビットイーサネット（登録商標）（ＧｉｇＥ）を介してシステムサーバコンピュータと通信し，ＧｉｇＥを介してコマンド，制御及びデータを受信し，その情報をライブラリ内の作業タスク，例えばディスク移動と，ドライブとの通信と，利用者との対話と，サーバへのフィードバック提供と，に変換する。各ＳＢＣ２０２のプロセスは，ピッカ１０５を含むロボット及び光ドライブを制御する。ＳＢＣ２０２は，データアクセス及び記憶に対する要求を処理し，ロボットが適当なディスクを選択して適当なドライブにロードするように指示する。ＳＢＣ２０２の動作は，後でＦＲＵの代替と関連し詳しく説明する。

メディアライブラリ機器は統合された空冷システムを含む。システムは，空気がディスクを通過して吸引されることを防ぎ，システム内の全体のほこりを減らす。気流は，ディスク記憶装置から密閉されて隔離された，システムを操作する電気システムから移動する。穴があいたバックプレーン及びキャリア２０７は，冷却用空気がライブラリに水平に入り，金属板（ｓｈｅｅｔｍｅｔａｌ）キャリア内のデフレクタによって垂直に方向が変えられ，バックプレーンの穴を通じて上に上がる。これによってドライブが過熱することなく，垂直方向にぴったりと実装できるようになる。ドライブが垂直方向を向いていることは，ディスクカートリッジ１０８内の高密度な垂直ディスク方向（例えば線形水平ディスクスタック）に対応するために決定的である。

図２はまた，全体ドライブベイ１０９を取り外すための一つの排出器／注入器及びブラインドメイト接続端子２０８を例示する。この特徴は，ＦＲＵ部品アセンブリ全体を速く容易に取り外し，再装着することを容易にする。追加ドライブベイを使用すると，ライブラリ機能が完全に回復した後，技術者がＦＲＵ部品を交換することができるため，修繕時間が減少するか，最小化される。

図３Ａ乃至図３Ｇは本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器で用いられる高密度ディスクカートリッジ１０８を例示した図である。前に説明したとおり，バルクカートリッジ１０８は，裸の（ｂａｒｅ）ディスクについては２．５ｍｍピッチで２２５ディスクを搭載し，さらに統合シャトルカートリッジ３０４内に２５個の更なるディスクを搭載する。

一つの実施形態において，バルクカートリッジは図３Ｂに示されたバルクカートリッジフラッシュ３０２を含み，該バルクカートリッジフラッシュは，一つの実施形態において４ＭＢ又はその以上であり，カートリッジ１０８内のディスクに対するメタデータを記憶するために使用される。これによって，一つのカートリッジがカートリッジ１０８の再棚卸し（ｒｅ−ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ）をせずに新しい位置に移動することができるようになる。一つの実施形態において，カートリッジフラッシュ３０２は，カートリッジの各スロットに何があるかを列挙するリスト（ｍａｎｉｆｅｓｔ）であって，各ディスクに対するボリューム識別子，並びにＢＤ−ＲＥの再記録回数及び誤差回数を含むディスクの簡単な履歴を完備したリストを含む。カートリッジの内容は，カートリッジフラッシュ３０２に書かれたリストと一致すると想定される。システムが，ディスクがあると予想されたスロットが空であったか，空と予想されたスロットにディスクがあったか，又はスロットに予想の外のボリュームがあることを発見したときは，ソフトウェアがカートリッジの完全な棚卸し（ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ）を実行する。結果的に内部データベース及び／又はカートリッジフラッシュ３０２内に記憶されたリストが更新される。

バルクカートリッジキーロッド３０３はカートリッジをライブラリに固定するか解放するために用いられる。カートリッジがライブラリの外にあるときは，キーロッド３０３はディスクをカートリッジに固定し，カートリッジを運搬するために用いられる。キーロッド３０３は，カートリッジ１０８内のディスクの中心穴を貫く。

シャトルカートリッジ３０４は，２５個までのディスクを容易に搬入又は搬出できるようにする，統合され取り外し可能なカートリッジである。シャトルカートリッジ３０４は，バルクカートリッジの容量を２５０ディスクまで増加させることができるように，バルクカートリッジ１０８に滑り込ませて，固定されるように設計される。シャトルカートリッジ３０４はまた，図３Ｅのようにシャトルカートリッジフラッシュ３０５を含み，該シャトルカートリッジフラッシュは，一つの実施形態においては，４ＭＢ又はその以上であり，シャトルカートリッジ３０４にあるディスクについてのメタデータを含む。これによって，各ディスクを個々に搭載する必要なく，カートリッジリストデータを早く新しいライブラリに更新できるようになる。シャトルカートリッジ３０４はまたキーロッド３０６を含み，該キーロッドはシャトルカートリッジをバルクカートリッジ１０８に固定するか解放するために用いられる。シャトルカートリッジ３０４がライブラリ外にあるときは，キーロッド３０６はディスクをシャトルカートリッジ３０４に固定する役割をし，カートリッジ３０４を運搬するために用いられる。シャトルカートリッジ３０４は多くの利用が可能である。例えば，シャトルカートリッジ３０４はバルクカートリッジ１０８内の故障したディスクを新しいディスクに交換するか，別個のライブラリ又は他の所に格納されなければならない複製を含む，一群のディスクをバルクカートリッジ１０８から搬出するために用いることができる。

バルクカートリッジ１０８及びシャトルカートリッジ３０４はまた，エンコーダ３０７も含む。エンコーダは，ピッカが閉ループ制御システムによってディスクスロットに対応して配置されるようにする。金属カートリッジフレーム及びプラスチックディスクラックのスロット及びタブ構成は，このような位置システムが正しく作動するようにする。また，カートリッジ較正方法がカートリッジの個別ベイのオフセットを測定するために用いられる。較正値はカートリッジフラッシュ３０２に記憶される。類似の較正をピッカに適用し，オフセット値をスレッドのメモリに記憶してもよい。較正値を測定し，記憶する能力によって，カートリッジの製造能力及びライブラリ動作の全般的な信頼性が顕著に増加する。

バルクカートリッジ１０８及びシャトルカートリッジ３０４はまた，図３Ｆに示したディスク存在フラグ３０８を含む。スロット内にディスクが存在するとスロットに対応するフラグが移動し，ピッカ１０５のセンサによって検出される。バルクカートリッジ１０８及びシャトルカートリッジ３０４内のディスクをピッカ１０５のセンサによって検出することは，ある時にライブラリ内のどこにディスクがあるかを示すソフトウェアマップにハードウェア冗長性を加えることによって，信頼性を向上させる。図３Ｇに示したように，ばね制限器３０９はフラグが光学又は他の方法によってディスク存在センサの動作を誘発する位置に，ばねフィンガを設定する。ディスク保持ばねの偏向（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を制限することによって，取り外し可能なカートリッジ１０８とライブラリシャーシ１０１との間又は他の移動する部品との間の干渉が防止される。ばね復帰（ｒｅｔｕｒｎ）３１０は，バルクカートリッジ１０８又はシャトルカートリッジ３０４に用いられる弾性体又は板ばねのような圧縮ばねである。ばね復帰３１０は，ディスク保持ばねを補助し，ディスクがないときに，力の弱いばねが元の位置に確実に引き込まれるようにする。

一つの実施形態において，ディスクの存在は，スレッドピッカに統合された光ディスクエッジ検出器を用いて判定される。このような形態のディスク存在検出は，カートリッジばね設計の複雑性を減らす。

＜ディスク操作＞
図４Ａ乃至図４Ｈは，本発明の一つの実施形態によるメディアライブラリ機器の光ドライブ４４０にディスク４０４をロードするステップを例示した図である。一つの実施形態において，ライブラリはドライブ４４０からディスク４０４を取り外し，他のディスクを１０秒以内に再ロードできる。ピッカ又はピッカロボット１０５と呼ばれるディスク移送アセンブリは，ディスクロード動作の際に各光ディスクをカートリッジ１０８からドライブ４４０に移送し，アンロード動作の際にドライブ４４０からカートリッジ１０８に移送するように配置される。前に説明したように，ディスクはシャトルカートリッジ３０４を利用して，バルクカートリッジ１０８からロードされ，アンロードされる。

図４Ａは，カートリッジ１０８及び光ドライブ４４０に関係し，キッカアーム４４５と，メディアディスク４０４と，ディスク操作アクチュエータ機構４５５と，ピッカロボット１０５との初期位置を示している。示された例において，キッカアーム４４５は前方向に開く（ｈｉｎｇｅ）ことによって動作する。他の実施形態においては，キッカアーム４４５は多様な他の方法で接合（ａｒｔｉｃｕｌａｔｅ）してもよい。例えば，キッカアーム４４５は，ディスク４０４をドライブ４４０に滑り込ませるようにするカム動作ができる。図４Ａを参照すると，ディスク４０４がカートリッジ１０８から光ドライブ４４０に移送されることに備えて，キッカアーム４４５は光ドライブ４４０から一番遠い位置に停止し，ディスク４０４はカートリッジ１０８内において休止している。

図４Ｂは，ディスク４０４をピッカ１０５にロードする際の，キッカアーム４４５と，ディスク４０４と，ディスク操作アクチュエータ機構４５５との位置を示している。示された例において，キッカアーム４４５はディスクがカートリッジ１０８からピッカ１０５に部分的に転り込むか滑り込むために十分な力で前方向に開く。ディスク操作過程における多様な遷移，例えばディスクをカートリッジ１０８からピッカ１０５に移動させる際に，ディスクトラック内にきわどく位置したばね４４６がディスク制御を維持し，ばね４４６がディスクがピッカ１０５を越えて転がることを防ぎ，一方，ディスク操作アクチュエータ機構４５５はディスク４０４の中央をつかもうと試みる。

図４Ｃは，中央穴のそばの，ディスク４０４をつかむための位置にディスク操作アクチュエータ機構４５５が移動した時点のキッカアーム４４５と，ディスク４０４と，ディスク操作アクチュエータ機構４５５とを例示した図である。カートリッジ１０８及びピッカロボット１０５の部品は，データに損失を与える可能性があるディスク領域に損傷が生じないように，ディスク端及び中央穴を除いてディスク４０４には触れない。キッカ４４５は，ディスク操作アクチュエータ機構４５５がディスク４０４をつかむまでディスク４０４を安定化させるために，前方に開いた位置に留まる。一つの実施形態において，カートリッジ１０８は後が開いた設計になっており，カートリッジディスクラックの後に非常に大きい隙間を有していて，キッカ４４５がディスク４０４をピッカ１０５に押し入れるために十分侵入できるようにする。また，図４Ｃの詳細な引き出した図面に，キッカの半径端の形状が示されている。キッカのディスク案内形状は，キッカ４４５の端（ｔｉｐ）周辺に延長され，キッカ４４５の移動範囲全体にわたってディスク制御を維持する。

図４Ｄは，ディスク４０４がピッカ１０５の中心に停止しているときの，キッカアーム４４５と，ディスク４０４と，ディスク操作アクチュエータ機構４５５との位置を例示している。キッカアーム４４５は休止位置に戻る。ディスク４０４はピッカ１０５にロードされ，ピッカ１０５は続いてディスク４０４を機器内の任意の位置に移動させることができる。例えば，一つの実施形態において，ピッカ１０５はディスク４０４をライブラリ内の任意のドライブに移動させるか，カートリッジ１０８内のディスクをライブラリ内の他のカートリッジ又は他のドライブ，例えば両面メディアを許容できるように他の方向を向いたドライブに移動させることに用いられる。一つの実施形態において，ピッカ１０５はカートリッジ１０８及びドライブ４４０に対して横方向にスライドする。他の変形実施形態において，カートリッジ１０８及び／又はドライブ４４０は，静止したピッカ１０５に対して横方向にスライドすることができる。

図４Ｅは，ディスク４０４が光ドライブ４４０に移動する際の，ディスク操作アクチュエータ機構４５５及びディスクの位置を例示した図である。図４Ｆは，ディスク４０４の後からディスク４０４の端を押して，ディスク４０４を光ドライブ４４０に挿入し終えたディスク操作アクチュエータ機構４５５を例示した図である。図４Ｇは，光ドライブ４４０にディスク挿入し終えたディスク操作アクチュエータ機構４５５を例示した図である。

図４Ｈは，ピッカの衝突センサモジュールを例示した図である。衝突センサモジュールは，移動するロボット／ピッカ１０５がピッカ１０５の経路にあるメディア，ディスク又は他の異物と衝突することを防止する。例えば，不注意で移動したディスクがピッカ１０５の経路に突き出ていると衝突状況が発生し，これを１又は複数の衝突センサ４４９が感知する。感知センサモジュールは迅速にピッカ位置モーターを停止させ，ロボット／ピッカの移動によってディスクが損傷される前にロボット／ピッカ１０５の移動を止め，したがってディスクメディアに記憶されたデータが損失することを防ぐことができる。一つの実施形態においては光センサが衝突センサ４４９で用いられ，他の実施形態においては物体の存在を検出するために接触センサ又は他の種類のセンサが衝突センサモジュールに用いられる。

アンロード過程において，ディスク４０４はドライブ４４０からピッカ１０５に放出され，ディスク操作アクチュエータは，ディスク４０４をピッカ１０５の中央に配置する。ピッカ１０５がカートリッジ７０８内のディスクのスロット位置と位置合わせされると，ディスク４０４をドライブ４４０にロードするために用いられたものと類似するが，反対方向の移動を用いて，ディスク操作アクチュエータ機構４５５がディスク４０４をカートリッジ１０８にロードする。

＜ユニットのフィールド交換＞
説明したメディアライブラリ機器の部品はフィールド交換が可能であり，これによって装置の総稼動停止時間が減少する。各フィールド交換可能部品は特定の交換種別を有する。交換種別は，交換が行われるときのハードウェアのモードである。停電中交換（ｃｏｌｄｓｗａｐｓ）においては，ユニットは完全に電源が切られる。停電中交換は，サービス中断が延長されることがある。冷却ＦＲＵの稼動停止時間は，交換時間と，ライブラリブート時間と，任意の再構成及び品質検査時間との合計である。通電中交換（ｗａｒｍｓｗａｐｓ）においては，ユニットは大部分が保守モードであり，一方交換される部品は電源が切られる。部品が交換されるとき，保守モードにあるハードウェアのポートは迅速に再開し，サービスを提供し始める。通電中交換によるサービスの中断は，限定された期間，例えば３０分の通電中交換による稼動停止時間である。通電中交換に関しては，部品が交換される間，ユニットは起動しており，全力パワーで動作している。通電中交換にはサービスの中止がない。一つの実施形態において，ライブラリは，どれも通電中交換が可能な，二つのディスクからなるＨＤＤと，それぞれ二つの光ドライブからなる３個のＯＤＤと，バルクカートリッジと，シャトルカートリッジとを含む。

一つの実施形態において，メディアライブラリ機器が作動するコンピュータ環境はサーバを含む。サーバはメディアライブラリ機器の保守及び状態に関係する情報を記憶するためのデータベースを含む。一つの実施形態において，すべてのハードウェア故障はデータベースにおいて追跡される。このように，サーバは，いつメディアライブラリ機器の部品を交換しなければならないかを追跡することができる。次の章において，一つの実施形態によるサーバを含むメディアライブラリ機器のＦＲＵの流れを説明するが，他の変形もまた考慮することができる。この流れは，ライブラリが起動されサーバに接続されていることを仮定する。また，二つのＳＢＣ２０２間に通信機構がないことも仮定する。これは，サーバ上で，二つのＳＢＣのシャットダウンが同期していることを意味する。一つの実施形態において流れは次のようになる。
１．グラヒックユーザインタフェース（ＧＵＩ）を介してＦＲＵ過程が開始され，ハードウェアを適当な交換モードにする。
２．サーバはＳＢＣにオフラインモードで移行するように指示する。
３．ＳＢＣは実行中の書き込み（ｂｕｒｎ）及び読み出しジョブを完了させる。ドライブ内のすべてのディスクはカートリッジスロットに戻される。
４．ＳＢＣはサーバにオフラインモードになったことを知らせる。
５．サーバはＳＢＣに保守モードへの移行を指示する。
６．ＳＢＣはロボットに安全領域に移動することを指示する。ＳＢＣは，これ以上ディスク移動命令の受付，ディスク読み出し又は書き込みを実行しない。
７．ＳＢＣはサーバに保守モードにあることを知らせる。
８．ＧＵＩは利用者に，今ドアボタンを押下できることを知らせる。
９．利用者はドアボタンを押下する。
１０．ロボットはドア照明を第１の色に設定する。
１１．ＳＢＣはサーバにボタンが押下されたことを知らせる。
１２．サーバはＳＢＣにドアボタンを第２の色に設定することを指示する。
１３．利用者は再度ボタンを押下する。
１４．ロボットはドア照明を第３の色に設定する。
１５．ＳＢＣはサーバに，利用者がボタンを再度押下したことを知らせる。
１６．サーバはＳＢＣに次を半自動で実行することを指示する。これはハードウェアＡＰＩコールによって行われる。
ａ．潜在的にＳＢＣの電源を切る。
ｂ．潜在的にハッチを開錠する。
ｃ．ドア照明を第４の色に変える。
１７．利用者はドアを開ける。
１８．利用者はＦＲＵ操作を実行する。
１９．利用者はドアを閉める。
２０．利用者はＧＵＩを通じサーバにＦＲＵ動作が終わったことを知らせる。
２１．ライブラリの電源が切られているとき，ＧＵＩは利用者にライブラリの電源を投入することを指示する。ライブラリが通電中交換モードにあるときは，保守モードにあるＳＢＣが潜在的に兄弟機（ｓｉｂｌｉｎｇ）の電源を投入することを知らせる。
２２．正常状態移行の一部として，ライブラリはハードウェアリストを検査し，オフラインモードに入る。これはドアを施錠すること及びボタン照明を初期条件に設定することを含む。
２３．そしてサーバは，どのようにＦＲＵ操作を続けるかを決める。特定ＳＢＣに関してもはや何もする必要がなく，ロボット又はメディアについて発見された課題がないとき，ＳＢＣはオンライン状態に移行することができる。
又は，ＳＢＣは新しい光ドライブの品質検査を始めてもよい。これは新しいＦＲＵサイクルの始めになることがある。

一つの実施形態において，ＦＲＵ操作はサーバによって完成される。一つの実施形態において，メディアライブラリ機器はＦＲＵ過程を実行するために電源が切られる。

＜ディスク検出システム＞
図５Ａ乃至図５Ｃは，本発明の一つの実施形態によるピッカ内のディスク検出システムの透視図を例示した図である。光トランジスタの円弧状アレイ５０１，例えば赤外線発光ダイオード（ＩＲＬＥＤ）トランジスタはディスク端５５５を検出する位置に配置される。アレイ５０１は，検出アレイ５０１の円弧とディスク端５５５の円弧とが交差するように設計される。一つの実施形態において，ディスクが正しい位置，例えば正しくピッカ１０５内にあるとき，光トランジスタの半分はオンであり半分はオフである。交差する円弧は差動的かつ冗長な検出能力を提供する。この構成は，正確なディスクの位置決めのための高解像度端検出能力を提供する。光トランジスタの線形アレイ５０２，例えばＩＲＬＥＤトランジスタは全体端５５５の位置を検出することによって，全体ディスク位置を検出するようになっている。ディスク線形アレイが使用中のときは，光トランジスタの一部はオンであり，一部はオフである。このような構成は，低解像度及び低費用のディスク位置検出能力を提供する。光トランジスタを保護するための光シールド５０３は，複数のトランジスタから，ダガーボードＰＣＢの表面５０４に垂直の視線に対して複数の角度で到来するＩＲＬＥＤ漏話を減少させる。光シールド５０３は検出精度を向上させる。選択的に又は追加で，ＩＲＬＥＤアレイは，漏話を減少させ，解像度を向上させ，寿命を延ばし，電力を節約するために，輝度で変調してもよい。

＜ピッカ位置決めシステム＞
図６は，センサ出力によるディスクスロット対粗位置及び精密位置符号化の本発明の一つの実施形態を例示した図である。図６の実施形態において，二つの光トランジスタＦＡ６６１及びＦＢ６６２は精密位置センサに用いられる。システムは，ライブラリシャシ１０１の長手方向に沿ってスライドするピッカ１０５が搭載されるスレッドの最適の位置を探すため，それぞれセンサＦＡ６６１及びＦＢ６６２に対応するセンサ出力ＶＦＡ６７１とＶＦＢ６７２とをバランスさせる。二つの反転されたセンサ信号をバランスさせることによって，閉ループ位置決めシステムに対する予測可能な傾きを提供する線形化された位置誤差信号６８０を与える。このバランスは誤差拒否及び誤差削除を与える。二つの精巧な位置センサは，システムの位置決めのために予測可能で反復した位置符号化レファレンスを提供する。一つの実施形態において，二つ又は三つの光トランジスタは粗位置センサＧＯ６６３と，Ｇｌ６６４と，Ｇ２６６５として用いられる。システムは，センサＧＯ６６３と，Ｇｌ６６４と，Ｇ２６６５とのデジタル出力を読み込み，スレッド位置アドレスを復号する。各センサは１ビットの情報である。粗位置センサは，デジタルデータ誤差拒否に対するグレイ符号を与えるように配置される。

図７は，本発明の一つの実施形態によるディスクスロット対粗位置符号化を例示した図である。エンコーダパネルの空間は制限される。粗ビットエンコーダパネル空間に割り当てられた全空間は，スレッド探索に関係する誤差に起因する予想最大誤差距離７７１を計算することによって減少することができる。そして，それぞれ１ビットの情報を含む，粗位置センサ（Ｇｎ）の最小個数は，粗位置センサ光学系に必要な全空間を減少させ，エンコーダパネルパターンに要求される空間を減少させるように，選択することができる。しかし，粗位置センサの最小個数は最大誤差距離７７１より長い最小エリアス距離７７２を提供しなければならない。エリアス距離７７２は符号が反復を始める前の距離である。最大誤差距離７７１がエリアス距離７７２を超えることを許容すると，（例えば，最大誤差距離７７１が図７に示された距離の２倍になると），すべての符号からスレッドの位置を確定的に決めることができない。これは，例えばスレッドが７７８と記されたディスクスロット中央線に位置合わせされるときと，７７７と記されたディスクスロット中央線に位置合わせされるときとの符号が同じになることがあるからである。したがって，任意選択として７７７及び７７８の内一つをとり除くようにする十分な最大誤差距離７７１がなければ，スレッド位置に曖昧さが残る。図７の“スロット符号”７７３に示された符号化は単純な例に過ぎない。代替として，符号化は誤差拒否を提供するどのような符号化でもよい。一つの実施形態においてはグレイ符号が用いられる。

図８は本発明の一つの実施形態による，位置の関数としての一つのセンサ電圧を例示した図である。センサは一つの発光器・受光器（ｅｍｉｔｔｅｒ‐ｄｅｔｅｃｔｏｒ）対を表すことができる。この図面は，位置の関数としての，一つのセンサの基本動作に関する詳細な情報を提供する。センサ位置が穴と完全に重なるように移動するとき，センサ信号は最小ｖ１（穴と重ならないセンサ位置１)からセンサ位置３の最大ｖ３まで増加する。センサ位置が穴を通り過ぎると，センサ信号は穴と重ならないセンサ位置４の他の最小値ｖ４まで減少する。次の図に説明するように，穴の二つの端（カートリッジ及びドライブのエンコーダパネルに配置される）を読み取る二つのセンサ（スレッドに配置される）を用いて位置決めが行われる。

図９は本発明の一つの実施形態による，位置の関数としての二つのセンサ電圧を例示した図である。この図は位置の関数としての組み合わせた二つのセンサの基本動作に関して詳細に説明する。二つのセンサの電圧値のデジタル化した差が０になるようにすることによって，最適の位置が得られる。センサが穴端に位置合わせされていないとき，システムはスレッドを移動させてセンサの位置を調整することができる。移動方向はどちらのセンサがより高い電圧を返すかによって判定され，その電圧が他のセンサに一致するように減少するようにスレッドを駆動する。

図１０は本発明の一つの実施形態によって，光学系を含むエンコーダパネルと，送信器と，受信器ＰＣＡとの断面を例示した図である。送信器及びエンコーダの対は，エンコーダの反対の方に見える。パターンの寸法は，大部分の製造及び組立て誤差を排除するように選択される。フォーカスレンズの端にあるセンサ領域は穴より小さく，垂直及び水平製造欠陷及び組立て誤差がセンサに当たる光に影響しないようにする。一つの実施形態において，近くのセンサが互いに干渉しないようにし，それでも光学レンズを使うより低い費用で更に小さな位置決めセンサセットが得られるように，発光器及び／又は受光器の上の小さな開口部を用いることもできる。

図１１Ａ乃至図１１Ｄは，本発明の一つの実施形態によるエンコーダパネルの詳細透視図を例示した図である。二つの精密位置センサ１２０１は，一つのエンコーダパネル穴パターンを使うように設計され，それによってエンコーダパネル及びセンサアセンブリに必要な全体領域を減少することができる。ばらばらに(ｎｏｎ‐ｉｎｔｅｇｒａｌｌｙ）配置されたセンサ中心を有する一つの列はアナログセンサ位置設計要求条件を満足させ，空間の半分を使う。同一の空間削減原理を粗位置センサ１２０２に適用することができる。一つの穴列が二つのセンサのために用いられ，必要なエンコーダパターン空間を減少させる。ディスク存在センサ１２０３が図１１Ａ乃至図１１Ｄに示されているが，空間削減技術とは無関係である。また精密位置センサ１２０１及び粗位置センサ１２０２の配列に対する一例が示されているが，他の配列も用いることができる。例えば，列削減技術に大きい影響を与えずに，センサ１２０１及び１２０２とディスク存在センサ１２０３との相対水平位置を変更することができる。

＜その他構成上の考慮事項＞
上述の説明は実施形態の動作を例示するためのものであり，本明細書の範囲を制限することを意図するものではない。上述の説明から，この分野の当業者には多くの変形が明らかであり，また当業者は明細書の教示から他の実施形態を認識するであろう。部品の特定の命名，用語の大文字，属性，データ構造又は他のプログラミング若しくは構造的な態様は，強制又は重要ではなく，特徴を具現する機構は他の名前，フォーマット，プロトコルを有してもよい。また，明細書に記載した多くのシステム部品間の相関関係の特定の分離は，例示のために過ぎず，強制されない。一つのシステム部品によって実行される機能は，代わりに複数の部品によって実行してもよく，複数の部品による機能は一つの部品によって実行してもよい。

明細書に提示された方法及び動作は，特定コンピュータ又は装置に固有のものではない。このような多様なシステムに対する要求される構造は，均等変換物と共にこの分野の当業者には明白である。また，実施形態は特定のプログラム言語を参照して説明されない。多様なプログラム言語を明細書に記載した教示を実行するために用いることができ，特定言語に対する参照は，説明した最も好適な実施形態を実現させるために提供されたものである。

開示された実施形態は非常に多様なトポロジのコンピュータネットワークシステムに適合する。この分野で，大きなネットワークの構成及び管理は，インターネットのようなネットワークを介して別のコンピュータ及び記憶装置と通信で接続された記憶装置及びコンピュータを含む。

明細書で使用された文言は，主に可読性及び教示のために選択されたものであり，発明の主な特徴を制限するために選択されたものではない。したがって，記載内容は例示のためのものであり，発明の範囲を制限するものではない。

Claims

垂直方向を向いた二つの光ディスクドライブを備えた光ディスクドライブフィールド交換可能ユニットと，
水平スタックに格納されたディスクを収容するためのディスクカートリッジと，
前記光ディスクドライブにロードする，前記ディスクカートリッジに格納されたディスクにアクセスするために，前記ディスクカートリッジ及び前記光ディスクドライブに対して横方向にスライドするディスクピッカアセンブリを備えるディスク操作ロボットと，
を備えるメディアライブラリ機器。
前記機器は最大４４４．５ｍｍ（１７．５インチ）の幅を有し，標準１９インチラックに搭載することができる，請求項１に記載のメディアライブラリ機器。
より大きなディスクカートリッジに，より小さな数のディスクを挿入し，かつ該より大きなディスクカートリッジから該より小さな数のディスクを抜き出すために，ディスクカートリッジに取り外し可能に装着することができるシャトルカートリッジを更に備える請求項１記載のメディアライブラリ機器。
前記シャトルカートリッジは，前記シャトルカートリッジ内にあるディスクに関するメタデータを記憶するために使われるシャトルカートリッジフラッシュを更に備える，請求項３記載のメディアライブラリ機器。
前記ディスクカートリッジは，前記ディスクカートリッジ内にあるディスクに関するメタデータを記憶するために使われるカートリッジフラッシュを更に備える，請求項１記載のメディアライブラリ機器。
前記ディスクカートリッジは前記メディアライブラリ機器から取り外し可能であり，前記メディアライブラリ機器は，前記カートリッジを前記メディアライブラリ機器に固定及び解放し，また前記カートリッジを前記メディアライブラリ機器から取り外したとき，ディスクを前記カートリッジに固定するためのカートリッジキーロッドを更に備える，請求項１記載のメディアライブラリ機器。
前記光ディスクフィールド交換可能ユニット内の前記垂直方向を向いた二つの光ディスクドライブは，両面にメディアを有するディスクの反対面を読めるように方向付けられている，請求項１記載のメディアライブラリ機器。
垂直方向を向いた二つの光ディスクドライブを含む別の光ディスクドライブフィールド交換可能ユニットを更に備え，前記ディスク操作ロボットはディスクを前記別の光ディスクドライブフィールド交換可能ユニットにロードし，二つの光ディスクドライブフィールド交換可能ユニットは前記ディスク操作ロボットの反対面に配置される，請求項１記載のメディアライブラリ機器。
水平スタックに格納されたディスクを収容するための別のディスクカートリッジを更に備え，前記二つのディスクカートリッジは前記ディスク操作ロボットの反対面に配置され，前記ディスク操作ロボットは，前記光ドライブにロードする，前記カートリッジに格納されたディスクにアクセスするために，双方のディスクカートリッジに対して横方向にスライドする，請求項１記載のメディアライブラリ機器。
前記ディスク操作ロボットは，前記光ディスクドライブにロードする，前記カートリッジに格納されたディスクにアクセスするために，前記ディスクカートリッジ及び前記光ディスクドライブに対して横方向にスライドする，冗長な前方ピッカアセンブリ及び後方ピッカアセンブリを備える，請求項１記載のメディアライブラリ機器。
前記メディアライブラリ機器のハウジング内にアクセスドアを更に備え，前記メディアライブラリ機器の電源を切らずに前記光ディスクドライブフィールド交換可能ユニットにアクセスできる，請求項１記載のメディアライブラリ機器。
前記アクセスドアは，ファンフィールド交換可能ユニットを備える，請求項１１記載のメディアライブラリ機器。
前記ディスクカートリッジ及び前記ディスク操作ロボットは，データが記憶された領域に損傷を与えないようにディスク端又は中央穴にだけ接触する，請求項１記載のメディアライブラリ機器。
前記ディスクカートリッジは，前記ディスクカートリッジのスロット内にディスクが存在することを知らせるためのスプリングフィンガを更に備える，請求項１記載のメディアライブラリ機器。
前記ディスク操作ロボットは，移動するディスクピッカセンブリが前記ディスクピッカセンブリの経路にある物体と衝突することを防ぐための衝突センサモジュールを更に備える，請求項１記載のメディアライブラリ機器。
ディスク端を検出するためにＬＥＤ送信器の円弧状アレイの反対側に光トランジスタの円弧状アレイを備えたディスク検出システムを更に備える，請求項１記載のメディアライブラリ機器。
前記ディスク検出システムは，粗いディスク位置を検出するためにＬＥＤ送信器の線形アレイの反対側に光トランジスタの線形アレイを更に備える，請求項１６記載のメディアライブラリ機器。
二つのセンサからの出力に基づいて，閉ループ制御信号によって動作するディスクピッカセンブリを更に備える，請求項１記載のメディアライブラリ機器。