JP4198873B2

JP4198873B2 - 垂直磁気記録方式の磁気ディスク装置

Info

Publication number: JP4198873B2
Application number: JP2000287390A
Authority: JP
Inventors: 由果高橋; 昭彦竹尾; 知子田口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: US20020034029A1; JP2002100141A; SG101473A1; US6930843B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には垂直記録方式の磁気ディスク装置に関し、特に外乱磁界によりデータの記録又は再生時の誤動作を回避するための機能を備えた磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスクドライブを代表とする磁気ディスク装置の分野では、長手磁気記録（面内磁気記録）方式での記録密度の限界を超えるための技術として、垂直磁気記録方式が注目されている。この垂直磁気記録方式の中で、記録媒体として２層構造のディスク記録媒体（以下単にディスクと称する）を使用するディスクドライブの実用化が推進されている。
【０００３】
２層構造のディスクは、垂直方向の磁気異方性を示す記録層と、当該記録層と基板との間に軟磁性層（裏打ち軟磁性層とも呼ばれる）とを有する。軟磁性層は、データ記録動作時に、ヘッドの一方の磁極から発生する磁束の一部を他方の磁極まで通過させて、いわばヘッドの記録動作を支援するような機能を有するものである。軟磁性層は、磁化しても元の非磁化の状態に戻る性質を有し、かつ外部磁界に対する高感度の特性を備えている。
【０００４】
このような特性から、ディスクドライブに対して外乱磁界が発生した場合に、当該外乱磁界による軟磁性層の変化に伴って、記録層の磁化状態が不安定に変化する可能性が高くなる。特に、データの記録又は再生動作時に、外乱磁界が発生した場合に、記録データや再生データが変化し、誤ったデータの記録又は再生のような誤動作を招くことがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、２層構造のディスクを使用する垂直磁気記録方式のディスクドライブでは、外乱磁界の影響によるデータの記録又は再生時の誤動作を回避するための対策が必要不可欠になっている。
【０００６】
従来では、ヘッドの保護膜上に磁気シールド用磁性薄膜を設けて、ディスクに対する外乱磁界の影響を防止する提案がなされている（例えば特開平２−１０３９２２号公報を参照）。しかしながら、この提案方法では、ディスクに対してヘッドの上側又は横側からの外乱磁界をシールドできるが、反対側等の他の方向からの外乱磁界をシールドできない。また、磁気シールド用磁性薄膜とも、ディスク表面との間隔が狭い場合には、当該磁気シールド用磁性薄膜からの記録磁界（即ち磁気ノイズ）が影響する可能性がある。
【０００７】
また、別の提案として、ディスクの軟磁性層の透磁率を小さくする方法もある（例えば特開平１０−２５７０５９号公報を参照）。しかし、ヘッドの真上からディスク表面に対して垂直方向の外乱磁界に対しては有効ではない。
【０００８】
さらに、外乱磁界を検出し、当該外乱磁界を打ち消すための補正用磁界を発生する方法の提案もなされている（例えば特開平１−１７８９３１号公報を参照）。しかしながら、補正用磁界を発生させる特別の機構が必要であり、また補正用磁界よりも強度のある外乱磁界の場合には、その影響を回避することは実際上困難である。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、許容範囲を超える外乱磁界が発生した場合には、データの記録又は再生動作を中止して、データの記録又は再生の誤動作を確実に回避し、外乱に対して安定性の優れた垂直磁気記録方式の磁気ディスク装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外乱磁界をモニタできるようにして、許容範囲外の外乱磁界が発生した場合には、ディスク上からヘッドを退避させることにより、データの記録又は再生時での誤動作を回避する機能を備えた磁気ディスク装置に関する。
【００１１】
本発明の観点に従った磁気ディスク装置は、垂直磁気記録方式のディスク記録媒体と、前記ディスク記録媒体に対してデータの記録及び再生を行なうための磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを搭載し、前記ディスク記録媒体上に当該磁気ヘッドをロード及びアンロードするためのアクチュエータ機構と、前記ディスク記録媒体上のサーボセクタとユーザデータセクタ以外の領域に記録されている特定のビットパターンを有する信号で、前記ディスク記録媒体から前記磁気ヘッドにより読出されたリード信号の振幅値をモニタし、当該振幅値が基準値に対して増減した時の増減量が許容範囲外の場合には許容範囲外の外乱磁界が発生したことを判定する判定手段と、前記判定手段により判定結果に応じて、前記アクチュエータ機構を駆動制御して、前記ディスク記録媒体上から前記磁気ヘッドを強制的にアンロードさせるアンロード制御手段とを備えた構成である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図２は、後述する各実施形態に関するディスクドライブのドライブ機構を説明するための図である。
【００１６】
（ディスクドライブの構成）
同ディスクドライブは垂直磁気記録方式を想定し、図２に示すように、ドライブ本体である筐体（上部カバーを省略している）の内部に、ディスク１、スピンドルモータ（ＳＰＭ）２、及びヘッドアクチュエータからなるドライブ機構が組み込まれた構成である。
【００１７】
ヘッドアクチュエータは、ヘッド３を搭載しているアーム４と、アーム４をディスク１上の半径方向に回転駆動させるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５とからなる。ヘッドアクチュエータは、ディスク１の外側に配置されたランプ部材（図示せず）にヘッド３を退避させるアンロード動作と、当該ヘッド３をディスク１上まで移動させるロード動作を実行する。データのリード／ライト動作（記録及び再生動作）時には、後述するマイクロコントローラのサーボ制御により、ヘッドアクチュエータはディスク１の半径方向に移動制御されて、ヘッド３を目標位置（目標シリンダ）に位置決めする。
【００１８】
ディスク１は、垂直方向の磁気異方性を示す記録層と、当該記録層と基板との間に軟磁性層（裏打ち軟磁性層とも呼ばれる）とを有する２層構造からなる。また、ディスク１の記録層には、後述するように、予めサーボデータが記録されている。さらに、ディスク１は、スピンドルモータ２に取り付けられて、データのリード／ライト動作時には、スピンドルモータ３により高速回転される。
【００１９】
（第１の実施形態）
以下図２と共に、図１、図３及び図４を参照して、第１の実施形態を説明する。
【００２０】
同実施形態のディスクドライブは、図２に示すように、ディスク１の近傍に磁気センサ１０が設けられている。この磁気センサ１０は、例えばホール素子からなり、ドライブに対して影響する外乱磁界を検出する。磁気センサ１０には、多方向からの外乱磁界の検出が可能な無指向性のホール素子が望ましいが、同様の検出機能を有するものであれば他の磁気センサ素子でもよい。また、磁気センサ１０は、図示しない筐体の上部カバーに設けられていてもよい（図２の点線１０で示す位置）。この位置であれば、特にディスク１に対して垂直方向に影響する外乱磁界を検出することができる。
【００２１】
同実施形態は、図１に示すように、磁気センサ１０を使用した外乱磁界のモニタ機能を有するマイクロコントローラ７、及びヘッド３のロード動作とアンロード動作を制御するためのロード／アンロードコントローラ６を備えたディスクドライブである。
【００２２】
マイクロコントローラ７は、具体的にはマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）とメモリとからなるドライブのメインコントローラであり、ＣＰＵ及びメモリに格納されたプログラムとデータによりモニタ機能を実現している。以下、マイクロコントローラ７をＣＰＵと表記する。ＣＰＵ７は、検出演算部７０、平均値計算部７３、比較部７４及びフラグ出力部７６の各機能（ソフトウェア）を実行して、外乱磁界のモニタ動作を実行する。
【００２３】
ＣＰＵ７は、磁気センサ１０の処理回路系から外乱磁界の検出値（ディジタル値）を入力し、所定の手順でモニタ動作を実行する。当該処理回路系は、磁気センサ１０の出力値（外乱磁界に応じた電圧値）を所定の時間間隔でサンプリングするサンプルホールド回路１１と、Ａ／Ｄコンバータ１２と、メモリ（ＲＡＭ）１３とからなる。Ａ／Ｄコンバータ１２は、サンプルホールドした電圧値（磁界強度を示すレベル値）をディジタル値に変換してメモリ１３に格納する。
【００２４】
ロード／アンロードコントローラ６は、ヘッドアクチュエータのＶＣＭ５を駆動制御して、ヘッド３をディスク１上から退避させるアンロード動作と、当該ヘッド３をディスク１上まで移動させるロード動作を実行する。アンロード動作では、ヘッド３は，ディスク１の外側に配置されたランプ部材（図示せず）まで移動する。当該コントローラ６は具体的には、ＶＣＭ５を駆動するためのＶＣＭドライバや、ＣＰＵ７のフラグ出力部７６から送出されるフラグの受信に応じてアンロード動作を実行させるゲートアレイなどから構成されている。なお、当該コントローラ６は、通常のＣＰＵとゲートアレイとからなるサーボコントローラでもよい。
【００２５】
（外乱磁界のモニタ動作とアンロード制御）
以下図１と共に、図３及び図４を参照して、同実施形態の外乱磁界のモニタ動作とアンロード制御を説明する。
【００２６】
ディスクドライブの電源が投入された直後から、ＣＰＵ７は、磁気センサ１０の出力値に応じた外乱磁界の検出値（ディジタル値）を入力し、所定の手順でのモニタ動作を開始する（ステップＳ１）。ＣＰＵ７では、まず検出演算部７０は、メモリ１３に格納された検出値（センサ１０の出力値）を入力し、メモリ（例えばフラッシュＥＥＰＲＯＭ）７１に保存されている既知の内部磁界の強度レベルに対応する電圧値（ディジタル値）との差分を演算して、その時点での外乱磁界に対応する電圧値（即ち磁界強度のレベル値）を確定する。即ち、ディスクドライブの内部には、外乱には含まれない低レベルの磁界が発生している。磁気センサ１０は当該内部磁界を含めて検出するため、検出演算部７０は当該内部磁界のレベル値を除く外乱磁界のレベル値を確定するための換算を行なう。
【００２７】
検出演算部７０は、所定の時間間隔ごとの演算結果をメモリ（ＲＡＭ）７２に格納する。メモリ７２には、図３に示すように、時間経過に応じてプロットされる黒点で示す検出値（換算されたセンサ１０の出力値）が格納される。図３のレベル値３０は、初期状態での許容範囲内の基準レベル値を意味する。レベル値３１は、当該基準レベル値３０から例えば１０％程度の増分を示す許容範囲外のレベル値を意味する。
【００２８】
ここで、外乱磁界のレベル値は変動するため、平均値計算部７３は、例えば検出回数が５回分の検出値を平均し、当該平均値データを比較部７４に送る（ステップＳ２）と。比較部７４は、メモリ（例えばフラッシュＥＥＰＲＯＭ）７５に保存されている初期状態での許容範囲内の基準レベル値３０と、当該平均値とを比較する（ステップＳ３）。比較部７４は、検出値（外乱磁界のレベル平均値）が基準レベル値３０の例えば１０％程度を超えるレベル値の場合には、許容範囲外の外乱磁界が発生していると判定する（ステップＳ３のＹＥＳ）。フラグ出力部７６は、比較部７４の比較結果に従って、通知フラグをコントローラ６に送出する。
【００２９】
コントローラ６は、ＣＰＵ７から通知フラグを受信すると、ＶＣＭ５を駆動制御して、ヘッドアクチュエータをディスク１の外周側へ移動させて、ヘッド３をディスク１上から退避させるアンロード動作を実行する（ステップＳ４）。
【００３０】
以上のようなモニタ動作とアンロード制御により、ヘッド３がディスク１上の目標シリンダでデータのリード／ライト（記録又は再生）動作を実行しているときに、ＣＰＵ７は外乱磁界の発生を常にモニタしている。そして、許容範囲外の外乱磁界が発生したと判定された時点で、コントローラ６はＣＰＵ７からの通知に応じて、ヘッド３を強制的にアンロードさせる。従って、ヘッド３のリード／ライト動作は中止されて、ヘッド３はディスク１上から退避することになる。これにより、データのリード／ライト動作時に、外乱磁界の発生による影響で誤ったデータをディスク１の記録層に記録したり、または当該記録層から誤ったデータを再生するような事態を未然に回避することができる。
【００３１】
また、同実施形態のモニタ方法であれば、許容範囲内の磁界発生により、徒にデータのリード／ライト動作を中止するようなことは無く、許容範囲外の場合のみデータのリード／ライト動作を中止できる。従って、ディスクドライブの動作効率を損なうことなく、垂直磁気記録方式での確実なデータの記録又は再生動作を確保することが可能となる。
【００３２】
なお、磁気センサ１０の配置は１箇所だけでなく、外乱磁界の検出精度を高めるために、複数箇所に配置させる構成でもよい。この場合，ＣＰＵ７は、各センサからの検出値のそれぞれを連続的にモニタし、いずれかのセンサによる検出値が許容範囲外であれば、コントローラ６に対してアンロード動作の指示を行なうことになる。
【００３３】
（第２の実施形態）
図５及び図６は、第２の実施形態に関する図である。同実施形態は、磁気センサ１０を使用することなく、外乱磁界のモニタ動作を実現する構成である。以下具体的に説明する。
【００３４】
同実施形態のＣＰＵ７は、ヘッド３により読出されたリード信号の中で、特定の信号パターンに対応する振幅値（ディジタル値）を、外乱磁界の検出値としてメモリ（ＲＡＭ）８０に格納する。そして、比較部８２は、当該振幅値と、メモリ（フラッシュＥＥＰＲＯＭ）８３に保存されている基準値（例えば初期状態での許容範囲内の振幅値）に対する増減量が例えば１０％程度を超える場合に、許容範囲外の外乱磁界が発生していると判定する。ここで、外乱磁界の磁束の方向に応じて、特定の信号パターンの振幅値が基準値から増大又は減少することになる。
【００３５】
平均値計算部８１は、振幅値の検出変動を吸収するために、メモリ８０に格納された振幅値を平均し、当該平均値データを比較部８２に送る。従って、比較部８２は、メモリ８３に保存されている基準値と、当該平均値とを比較して、許容範囲外の外乱磁界の発生を判定する。
【００３６】
ところで、特定の信号パターンは、図５に示すように、サーボセクタに含まれるサーボデータとデータセクタ間に配置されるギャップ部５３に記録されている高い周波数のビットパターン（ａｌｌ−ｏｎｅパターンとも呼ばれている）である。このギャップ部５３は、サーボデータを記録しているサーボエリアの最後部と、データセクタの先頭部との間に配置されている時間調整用エリアである。
【００３７】
なお、ディスク１には、多数のシリンダが同心円状に構成されている。各シリンダは、図５に示すように、サーボセクタに分割された構成である。サーボセクタは、サーボデータが記録されているサーボエリアと、通常では、では複数のデータセクタからなるデータエリアとからなる。サーボデータは、ＡＧＣパターン５０、シリンダを識別するためのシリンダアドレス５１、及びヘッド３のトラック追従動作に使用されるサーボバーストデータ５２などから構成されている。
【００３８】
コントローラ６は、ＣＰＵ７のフラグ出力部７６から通知フラグを受信すると、ＶＣＭ５を駆動制御して、ヘッドアクチュエータをディスク１の外周側へ移動させて、ヘッド３をディスク１上から退避させるアンロード動作を実行する。
【００３９】
以上のように同実施形態によれば、特定の信号パターンの振幅値の増減量を検出することにより、許容範囲外の外乱磁界の発生をモニタすることができる。同実施形態のモニタ方法であれば、ディスク１上の全シリンダに配置されているサーボセクタからの信号振幅値の変動に従って、外乱磁界の発生を検出できるため、ディスク１のほぼ全範囲に対するモニタを実現することができる。
【００４０】
なお、同実施形態は、ギャップ部迩記録されている特定の信号パターンの振幅値の変動を利用した構成である。しかし、これに限定されること無く、各シリンダに外乱磁界のモニタ用の特定データを予め記録し、ＣＰＵ７が当該特定データを再生したときの振幅値の変動検出により、外乱磁界の発生を判定する方法でもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、２層構造のディスクを使用する垂直磁気記録方式のディスクドライブにおいて、許容範囲を超える外乱磁界の発生をモニタし、当該外乱磁界が発生した場合には、ディスク上からヘッドを強制的に退避させることにより、データの記録又は再生動作を中止できる。従って、外乱磁界の影響により、データの記録又は再生に誤動作が生ずるような事態を未然に回避することができる。これにより、外乱磁界に対して安定性の優れた垂直磁気記録方式の磁気ディスク装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図。
【図２】本発明の各実施形態に関するディスクドライブの機構を示す図。
【図３】第１の実施形態に関する外乱磁界の判定方法を説明するための図。
【図４】同実施形態に関する動作を説明するためのフローチャート。
【図５】本発明の第２の実施形態に関する外乱磁界のモニタ用信号パターンを説明するための図。
【図６】第２の実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図。
【符号の説明】
１…ディスク（垂直磁気記録方式の２層構造）
２…スピンドルモータ
３…ヘッド
４…アーム
５…ボイスコイルモータ
６…ロード／アンロードコントローラ
７…マイクロコントローラ（ＣＰＵ）
１０…磁気センサ
１１…サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）
１２…Ａ／Ｄコンバータ
１３…メモリ
２０…プリアンプ回路
２１…リードチャネル

Claims

垂直磁気記録方式のディスク記録媒体と、
前記ディスク記録媒体に対してデータの記録及び再生を行なうための磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを搭載し、前記ディスク記録媒体上に当該磁気ヘッドをロード及びアンロードするためのアクチュエータ機構と、
前記ディスク記録媒体上のサーボセクタとユーザデータセクタ以外の領域に記録されている特定のビットパターンを有する信号で、前記磁気ヘッドにより読出されたリード信号の振幅値をモニタし、当該振幅値が基準値に対して増減した時の増減量が許容範囲外の場合には許容範囲外の外乱磁界が発生したことを判定する判定手段と、
前記判定手段により判定結果に応じて、前記アクチュエータ機構を駆動制御して、前記ディスク記録媒体上から前記磁気ヘッドを強制的にアンロードさせるアンロード制御手段と
を具備したことを特徴とする磁気ディスク装置。
前記判定手段は、
前記ディスク記録媒体上のサーボセクタとユーザデータセクタとの境界部に記録されている特定のビットパターンを有する信号で、前記磁気ヘッドにより読出されたリード信号の振幅値をモニタし、当該振幅値が基準値に対して増減した時の増減量が許容範囲外の場合には許容範囲外の外乱磁界が発生したことを判定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。
前記判定手段は、
前記特定のビットパターンを有する信号として、前記ディスク記録媒体上に予め記録されている外乱磁界のモニタ用の特定データが、前記磁気ヘッドにより読出されたときの前記リード信号の振幅値をモニタしてい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。
前記判定手段は、
前記磁気ヘッドにより読出された前記リード信号の振幅値の平均値を算出し、当該平均値が前記基準値に対して増減した時の増減量が許容範囲外の場合には許容範囲外の外乱磁界が発生したことを判定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。