JP3624136B2

JP3624136B2 - 磁気ディスク装置の制御方法

Info

Publication number: JP3624136B2
Application number: JP2000127628A
Authority: JP
Inventors: 秋夫塩谷; 裕二秦
Original assignee: 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 2000-04-24
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: JP2000348450A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッド（ＭＲヘッド）を搭載した磁気ディスク装置の制御方法に係り、特に、所定位置に磁気ヘッドを位置決めしてからシーク動作を開始する磁気ディスク装置の位置決め技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラック密度向上の目的から、磁気ヘッドの位置決め精度を向上するために、データ面の位置決め情報を用いるデータトラックサーボ（又はデータ面サーボ）が広く使われている。このデータトラックサーボ技術にＭＲヘッドを適用しようとすると次のような寿命の問題がある。
【０００３】
つまり、データの再生時にも位置決め信号の復号時にも常にＭＲヘッドを動作させて位置決め制御（フォローイング動作）を行わねばならないため、ＭＲヘッドへの通電時間が長期化しＭＲヘッドの寿命がすぐに尽きてしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
磁気ディスク装置の高密度化にともない、再生出力の確保のためにヘッド感度の向上が求められている。そのため磁気抵抗効果素子に流すセンス電流を大きくし、大きい再生出力を得ようとすると、次のような技術的課題があった。
【０００５】
一般にセンス電流の密度は、１０の７乗アンペア／平方センチ程度と非常に高い。このためＭＲ素子の素材や配線にエレクトロマイグレーションが生じたり、それらの温度上昇によりエレクトロマイグレーションが加速して素子が破断するといったＭＲ素子の寿命の短命化という問題が生じる。
【０００６】
また、トラック密度向上の目的から、ヘッドの位置決め精度を向上するためにデータ面の位置決め情報を用いるデータトラックサーボが広く使われる様になってきている。この方式と磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドを併用すると次のような技術的課題が生じる。
【０００７】
データトラックサーボ技術では、フォローイング動作中のＭＲヘッドで常に磁気ディスク上に扇状に分割されたセクタと呼ばれる部分の先頭に記録された位置情報を再生する。そのため、あるヘッドでデータ再生を行なった後は、次の記録再生の命令が来るまで同一ヘッドで位置情報の再生をしながらフォローイングを継続する。そのため、再生頻度の低い磁気ディスク装置では、次の記録再生の命令がなかなか来ないため位置情報を含めたＭＲヘッドの累計使用時間が大幅に増えることとなる。これはＭＲヘッドの短命化に直結する。
【０００８】
本発明の目的は、磁気ディスク装置が上位装置からのデータアクセス指令の無い動作待ちの状態の時には、磁気抵抗効果素子にセンス電流を流している時間を可能な限り少なくすることにより、磁気抵抗効果素子の寿命を向上することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
ＭＲヘッドの寿命を向上させる技術として、特願平５−２２６８５０号（平成５年９月１３日出願）にて提案されているように、位置決めやデータ等の再生時間を合計した各ＭＲヘッドの累積使用時間が一定となるように、位置決めに費される時間を制御するものがある。しかし本願発明では以下に開示する技術により上記課題を解決しようとするものである。
【００１０】
上記課題は、磁気ディスク装置が動作待ちのときには、位置決め精度の劣化（シーク起動時間の長期化）を代償として、ＭＲヘッドの動作頻度を減少させることにより達成できる。尚、本発明が適用される磁気ディスク装置が、１）サーボトラックサーボ（又はサーボ面サーボ）制御系を有するときはシーク動作開始に先立ち所定位置に磁気ヘッドを移動させる初期設定（ＲＴＺ動作：ＲｅｔｕｒｎｔｏＺｅｒｏ動作）を行うので、また、２）データ面サーボ制御系を有するときはシーク動作再開時にトラック位置情報を読取るので、動作待ち（待機状態）におけるシーク起動時間の長期化は特に問題とはならない。尚、データ面サーボ技術において、ＲＴＺ動作を行っても良い。
【００１１】
本発明の第１の特徴は、ＭＲヘッドを有する磁気記録再生装置において、上位装置からのデータアクセス指令の無いときは、位置決めの為のフィードバック制御（閉ループ制御）回路を遮断することとし、ＭＲヘッドの磁気抵抗効果素子にセンス電流を流さないよう制御することにある。
【００１２】
本発明の第２の特徴は、ＭＲヘッドを有する磁気記録再生装置において、上位装置からのデータアクセス指令の無いときは、サーボ情報のサンプリング周期を長期化することにより、ヘッドの位置決め精度は劣化するが、ＭＲ素子への通電時間を減少させることにある。
【００１３】
本発明の第３の特徴は、アイドルシーク動作を行うＭＲヘッドを有する磁気記録再生装置において、上位装置からのデータアクセス指令の無いときは、ＭＲヘッドからの信号出力を用いないでアイドルシーク動作を行うこととし、ＭＲ素子にセンス電流を流さないようにすると共に、ボイスコイルモータに一定電圧を交互に印加することにある。
【００１４】
尚、ここでアイドルシーク動作とは、磁気ヘッドが特定トラックに位置決めしつづけた場合、磁気ヘッドのスライダ部分に汚れが付着し成長することを予防する目的で、磁気記録再生装置自身が単独で行うシーク動作をいう。これ以外の目的で行う場合もある。
【００１５】
一般に、磁気ディスク装置では、上位装置からのアクセスを受けて記録再生又はシーク動作を行う命令実行時間に比べ、上位装置からアクセスを受けずにフォローイング動作を行っている動作待ち（待機状態）時間の方が圧倒的に長い。このような動作待機状態でフォローイング又はアイドルシークの位置決め信号再生のためＭＲ素子にセンス電流を流し続けることは、磁気抵抗効果素子の寿命に大きく影響する。従って、上記手段により上位装置からアクセスされていない動作待機状態でフォローイング又はアイドルシークするときは、ＭＲヘッドの磁気抵抗効果素子にセンス電流を流す時間を零とするか又はできるだけ短く制御することで、ＭＲ素子の長寿命化が図れる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に第１の実施例ついて説明を行なう。本実施例における磁気記録再生装置の主要な構成は、図１に示すように、１枚あるいは複数の磁気ディスク１、磁気ディスク枚数に対応したＭＲヘッド２（このＭＲヘッド２は磁気抵抗効果素子を用いた再生用の複合ヘッドを形成している）、キャリッジ３、ボイスコイルモータ４、ＭＲヘッド２にセンス電流を注入する機能を有する記録再生増幅器５、モードの選択、記録又は再生の選択、及び磁気ヘッドの選択を制御するモード等選択制御回路６、記録信号発生回路７、再生選択回路８、データ信号再生回路９、サーボ信号再生回路１０、インターフェース及び制御回路１１、サーボ制御回路１２、パワーアンプ１３等を含んでいる。
【００１７】
図１では、キャリッジ３、ボイスコイルモータ４はリニアアクチュェータで示してあるが、小型ディスク装置で広く用いられているロータリーアクチュェータを用いた装置でも、本発明は同様に適用可能である。
【００１８】
記録又は再生の際には共通して、インターフェース及び制御回路１１は、上位装置１４からの命令を受け取るとモード等選択制御回路６に記録再生制御命令１５を送る。また同回路１１は、サーボ制御回路１２にサーボ制御命令１９を送る。モード等選択制御回路６は、記録再生制御命令１５から、記録動作か再生動作かを判断しヘッドの選択信号と記録再生増幅器５を制御する信号１６、再生選択回路８を制御する信号１７を送り出す。
【００１９】
情報を記録するときには、記録信号発生回路７が、上位装置１４から送られてきた記録のためのデータを、インターフェース及び制御回路１１を経由して受け取り、記録用信号に変換して磁気ディスク１の目的のトラックに記録する。
【００２０】
また、情報を再生するときには、記録再生増幅器５は、磁気ヘッドの選択信号と記録再生増幅器５を制御する信号１６により磁気ディスク１の目的のデータをＭＲヘッド２より読みだす。そして、再生選択回路８は、この回路８を制御する信号１７を用いて、記録再生増幅器５からの信号をサーボ信号とデータの変調信号に切り分ける。データ信号再生回路９は、再生選択回路８により選択されたデータの変調信号からデータ信号を復調し、インターフェース及び制御回路１１を介して上位装置に送る。サーボ信号再生回路１０は、再生選択回路８により選択されたサーボ信号からサーボ制御で使う位置信号を作成する。サーボ制御回路１２は、サーボ信号再生回路１０で作成された位置信号から目標のトラックへのシーク又はフォローイング動作の為の信号を作成し、パワーアンプ１３、ボイスコイルモータ４、キャリッジ３を介してＭＲヘッド２を目標のトラックに正確に位置決めする。
【００２１】
上位装置と接続されていないとき（記録再生動作以外のとき）を次に説明する。
【００２２】
インターフェース及び制御回路１１は、サーボ制御回路１２に対し上位装置と接続されていない状態であることをサーボ制御命令１９に載せる。するとサーボ制御回路１２は、サーボ制御を止める為に現在位置を記憶し、モード等選択制御回路６にサーボ制御を止める信号１８を送る。モード等選択制御回路６は、ＭＲヘッド２の動作を停止させるべく、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）にセンス電流を流すのをやめるよう記録再生増幅器５に信号を送る。サーボ制御を止めた結果、キャリッジ３は位置決め制御を受けないフリーの状態となる。
【００２３】
次に、上位装置からの接続命令をインターフェース及び制御回路１１が受け取ると、回路１１は、サーボ制御回路１２に対し、上位装置と接続状態であることを示す信号をサーボ制御命令１９に載せる。サーボ制御回路１２は、サーボ制御を再開する為に、モード等選択制御回路６にサーボ制御を再開する信号１８を送る。モード等選択制御回路６は、ＭＲヘッド２の動作を再開するため、記録再生増幅器５に対し、磁気抵抗効果素子にセンス電流を流してサーボ信号を読みだすよう信号を送る。サーボ制御回路１２は、記憶していた位置に再度キャリッジを位置決めし、上位装置からの命令を処理する。
【００２４】
これらの構成により、磁気ディスク装置全体の機能上で見積もった、磁気抵抗効果素子に流すセンス電流の通電時間の短縮をはかることができた。
【００２５】
次に本発明に係るサーボ制御の作動と停止、サーボ制御の再開の方法について図２のフローチャートを用いて説明する。
【００２６】
磁気ディスク装置の電源投入後、本実施例の装置は自身をＲＥＡＤＹ状態とするためＭＲヘッド２を０シリンダーに位置決めする。上位装置からの動作命令が所定時間発行されない場合、常に０シリンダーに位置決めしつづける必要は特に無いため、上位装置と接続され命令を処理中か否かを判断し、上位装置と接続されていない状態でかつ上位装置から接続命令がこないときは、サーボ制御をやめてＭＲヘッド２が動作しないようにセンス電流を流すのを止める。この状態で、上位装置からの接続命令を待つ。
【００２７】
上位装置からの接続命令を受け取るとサーボ制御を再開し、ＭＲヘッド２が動作するようにセンス電流を流し、ＲＴＺ動作（ＲｅｔｕｒｎｔｏＺｅｒｏ）を実行し、ＭＲヘッドを０シリンダーに位置決めし上位装置からの動作命令を実行する。図２の説明では、０シリンダーでの位置決め状態を例示したが、磁気ディスク１上のいかなる位置に於いても同様にＲＴＺ動作を行うことができる。
【００２８】
第２の実施例は、図１に示した構成の磁気ディスク装置において、所定のサンプリング周期でサーボ信号をサンプリングしてヘッドの位置決め制御を行い、上位装置からのデータアクセス指令の無い動作待機状態のときは、サンプリング周期を２倍以上に延長して磁気抵抗効果素子にセンス電流を流す時間を半分以下にするものである。
【００２９】
上記サンプリング周期の切り換え動作の方法について図３のフローチャートを用いて説明する。
【００３０】
磁気ディスク装置の電源投入後、本実施例の装置は自身をＲＥＡＤＹ状態とするため、ＭＲヘッド２を０シリンダーに位置決めする。上位装置からの動作命令が所定時間発行されない場合、０シリンダーに精度良く位置決めしつづける必要は特に無いため、サンプリング周期を２倍以上に延長し磁気抵抗効果素子にセンス電流を流す時間を半分以下にする。この状態で、上位装置からの接続命令を待つ。上位装置からの接続命令を受け取るとサンプリング周期を規定値に戻し磁気抵抗効果素子にセンス電流を流す時間を通常に戻し０シリンダーに精度良く位置決めする。ここでは、０シリンダでの位置決め状態を例に示したが、磁気ディスク１上のいかなる位置に於いても同様に実施可能である。
【００３１】
第３の実施例は、図１に示した構成の磁気ディスク装置において、アイドルシーク時にサーボ制御をやめてＭＲヘッド２が動作しないようにセンス電流を流すのを止めるものである。
【００３２】
通常、ＲＥＡＤＹ状態で、ある特定のシリンダに長い間フォローイング動作を行なわないように、磁気ディスク装置では上位装置からある一定時間以上動作命令がこない場合、アイドルシーク動作を行う。つまり、磁気ディスク装置が自分自身で一定のシーク動作を行なうのである。この時、サーボのフィードバック制御を遮断してサーボ制御回路１２はパワーアンプ１３に小さい値を入れ、ボイスコイルモータ４をゆっくり動かす。
【００３３】
上記アイドルシーク動作でのサーボ制御動作の停止と再開の方法について図４のフローチャートを用いて説明する。本実施例の装置はＭＲヘッド２を０シリンダーもしくは任意のシリンダに位置決めし、フォローイング状態で上位装置からの動作命令を待っている。一定時間以上、上位装置から動作命令が来ない場合は、耐摺動性を向上させるためアイドルシークを実行する。アイドルシーク動作は、フィードバック制御を解除し、ボイスコイルモータに一定電圧を交互に印加する方法を用いる。
【００３４】
印加電圧をＶｃ、コイルの逆起電圧定数をＫｂとすると発生最大速度Ｖは、Ｖ＝Ｖｃ／Ｋｂとなり、このアイドルシーク動作は印加電圧Ｖｃにより決定される一種の速度制御である。この制御方法によりアイドルシーク中は、ＭＲヘッド２を動作させないようにし、磁気抵抗効果素子にセンス電流を流すのを止めることができる。この状態で、上位装置からの接続命令を待つ。上位装置からの接続命令を受け取るとサーボ制御を再開し、磁気抵抗効果素子にセンス電流を流し、ＲＴＺ動作を実行し０シリンダーに位置決めし、上位装置からの動作命令を実行する。図４の説明では、０シリンダーでの位置決め状態を例示したが、磁気ディスク１上のいかなる位置に於いても同様にアイドルシーク動作を行うことができる。データ面サーボによる制御であればトラック番号等の情報を読み出して、即座にシーク動作に移ることができる。
【００３５】
これらの構成により、磁気ディスク装置全体の機能から見積もった磁気抵抗効果素子に流すセンス電流の通電時間の短縮をはかることができた。
【００３６】
【発明の効果】
本発明により、ＭＲヘッドの磁気抵抗効果素子にセンス電流を流す時間が大幅に短縮されるため、エレクトロマイグレーションなどにより素子特性が劣化することを防止でき、ＭＲヘッドの寿命を向上できる。また、ＭＲヘッドの出力を信頼性を損なうことなく高める効果がある。従って、磁気抵抗効果素子を用いた高出力の磁気記録再生装置の寿命を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である磁気記録再生装置の主たる構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１におけるサーボ制御方法のフローチャート図である。
【図３】本発明の実施例２におけるサーボ制御方法のフローチャート図である。
【図４】本発明の実施例３におけるサーボ制御方法のフローチャート図である。
【符号の説明】
１…磁気ディスク、２…ＭＲ磁気ヘッド、
３…キャリッジ、４…ボイスコイルモータ、
５…記録再生増幅器、６…モード等選択制御回路、
７…記録信号発生回路、８…再生選択回路、
９…データ信号再生回路、１０…サーボ信号再生回路、
１１…インターフェース及び制御回路、１２…サーボ制御回路、
１３…パワーアンプ、１４…上位装置。

Claims

１枚又は複数枚の磁気ディスク、前記磁気ディスクに対応して設けられ、かつ、磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッド、前記磁気ヘッドを前記磁気ディスク上へ移動可能に保持するキャリッジ、前記キャリッジを駆動するボイスコイルモータ、及び、前記磁気ディスクから読み出した情報を用いて行なう前記キャリッジを位置決めするフィードバック制御回路、を有する磁気ディスク装置の制御方法において、
上位装置からのデータアクセス指令を所定時間受け取らない場合にフィードバック制御を遮断する第１のステップと、
前記フィードバック制御を遮断した状態で、前記ボイスコイルモータに一定電圧を印加し、ボイスコイルモータに流れる電流を検出して、前記一定電圧とコイルの逆起電圧定数との比で決定される速度による速度制御を行なう第２のステップと、
第２のステップを繰り返すことで前記フィードバック制御を行なわず、かつ、磁気ディスク装置自身が単独でアイドルシーク動作をする第３のステップを有する磁気ディスク装置の制御方法。
請求項１記載の磁気ディスク装置の制御方法において、
前記フィードバック制御の遮断は、前記磁気ヘッドにセンス電流を流すのをやめることで為される磁気ディスク装置の制御方法。