JP4289670B2 - データ記憶装置及びその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明はデータ記憶装置及びその制御方法に関し、特に、ヘッド浮上高を判定するデータ記憶装置及びその制御方法に関する。
データ記憶装置として、光ディスクや磁気テープなどの様々な態様のメディアを使用する装置が知られているが、その中で、ハード・ディスク・ドライブ(HDD)は、コンピュータの記憶装置として広く普及し、現在のコンピュータ・システムにおいて欠かすことができない記憶装置の一つとなっている。さらに、コンピュータにとどまらず、動画像記録再生装置、カーナビゲーション・システム録音/再生装置、あるいはデジタル・カメラなどで使用されるリムーバブルメモリなど、HDDの用途は、その優れた特性により益々拡大している。
HDDは、データを記憶する磁気ディスクと、磁気ディスクとの間のデータ読み出し及び書き込みを行うヘッド素子部、ヘッド素子部が固定されたスライダ、及び、スライダを保持し、ヘッド素子部を磁気ディスク上の所望の位置に移動するアクチュエータを備えている。アクチュエータはボイス・コイル・モータによって駆動され、ピボットを中心として回動することによって、回転する磁気ディスク上でヘッドを半径方向に移動する。これによって、ヘッド素子部が磁気ディスクに形成された所望のトラックにアクセスし、データの読み出し/書き込み処理を行うことができる。
アクチュエータは弾性を有するサスペンションを備え、スライダはサスペンションに固着されている。磁気ディスクに対向するスライダのABS(Air Bearing Surface)面と回転している磁気ディスクとの間の空気の粘性による圧力が、アクチュエータによって磁気ディスク方向に加えられる圧力とバランスすることによって、ヘッド素子部は磁気ディスク上を一定のギャップをおいて浮上する。ヘッド素子部と磁気ディスクとの間のギャップは、ヘッド浮上高(fly height)と呼ばれる。
HDDの運転中にヘッド浮上高が異常に高くなる場合がある。この現象は、磁気ディスクの突起(thermal asperity)や塵埃による空気ベアリングの乱れや、外部からの衝撃等により起こると考えられている。ヘッド素子部が異常に高く浮上すると、ヘッド素子部が磁気ディスクに加える磁気信号のレベルが低下する。このときに書込動作が行われると、正しいデータを記録することができない、あるいは、データを全く記録できない場合がある。
このような書込時のエラーを防止するため、サーボ・ゲインを使用してヘッド浮上高を検出し、浮上高が異常な場合にデータ書き込みを禁止する技術が提案されている(特許文献1を参照)。HDDにおいて、磁気ディスクから読み出されたリード信号は、AGC(Auto Gain Control)によって、一定電位に増幅される。ヘッド素子部による再生信号のレベルは、ヘッド浮上高の高さに反比例する。従って、浮上高が高くなるとAGCのゲインが大きくなる。特許文献1に開示の技術は、書込動作が開始されたとき、サーボ信号の増幅におけるAGC(Auto Gain Control)のゲインをモニタし、基準値と比較することによって、ヘッド浮上高の異常を検出する。浮上高が以上と判定されると、データの書き込みが禁止される。
特許文献2は、ヘッドによりディスクに記録されたデータが読出されたときに得られる再生信号を入力し、所定のデータ再生処理を実行するデータ再生処理回路のAGC回路のAGC電圧を利用して、ヘッドの浮上変動を監視するシステムを開示する。CPUは、入力したAGC電圧とメモリに保存された閾値データDTとを比較し、許容範囲を越えたときに、ヘッドの浮上量が異常変動したことを指示する浮上変動検出信号FSを出力する。また、特許文献2は、ヘッドからの再生信号に応じたAGC電圧CVを測定し、その平均値CVaと閾値データDTとを比較し、AGC電圧CVが閾値データDTで示す許容範囲に含まれるか否かを判定することを開示する。
特開2001−229637号公報 特開平09−139040号公報
しかし、サーボ信号の再生信号レベルは、ヘッド浮上高にかかわりなく、サーボ・パターンの品質に起因して変化する場合がある。このため、特許文献1の技術によれば、一つ一つのサーボ・パターンに対するAGCゲインについて浮上高の異常を判定しているため、実際のヘッド浮上高が正常であっても、サーボ信号の再生信号レベル変化に応じて、浮上高が異常であると誤って判定することがある。このため、本来データを書き込むべきである場合に、書き込みを禁止するオーバー・キルが発生する。
特許文献2は、AGC電圧の平均値と閾値を比較してヘッド浮上高の異常を検出することを開示する。しかし、閾値と比較すべき値を決定するAGCゲインの関数は、HDDによって、あるいは、異常浮上高の発現態様によって異なるものである。従って、AGCゲインの関数を容易に変更、設定することができることが要求されるが、上記従来技術は、この要求に応えることができない。
一方、ヘッド浮上高は、温度によって変化する。具体的には、低温において浮上高が高くなり、高温において低下する。このため、AGCゲインと比較される基準値が一定である場合、特定の温度を基準に設定された基準値は、他の温度において不適切となりうる。
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであって、本発明の一つの目的は、装置に応じたヘッド浮上高検出の設計を容易にすることである。本発明の他の目的は、温度変化に応じて、ヘッド浮上高の適切な検出を可能とすることである。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるだろう。
本発明の第1の態様は、データを記憶するメディアと、前記メディア上を浮上して移動し前記メディアの記憶領域にアクセスするヘッドとを有し、前記ヘッドの浮上高を判定するデータ記憶装置であって、前記ヘッドが前記メディアから読み出したリード信号から、前記ヘッドの浮上高を表す浮上高データを生成する浮上高データ生成部と、変更可能なパラメータを記憶する記憶部と、前記浮上高データ生成部によって生成された複数の浮上高データを取得し、前記記憶部に記憶されているパラメータに従って前記複数の浮上高データを演算処理することによって評価値を生成する評価値生成部と、前記評価値が予め定められた範囲内にあるかを判定する判定部とを有する。変更可能なパラメータに従って複数の浮上高データを演算処理することによって評価値を生成し、その評価値を使用して浮上高判定を行うことによって、装置に応じた設定を容易に行うことができる。尚、判定部の判定する範囲は、所定値以上もしくは以下の全ての範囲、所定値間の範囲などを含む。この点は、以下の本解決手段の項目の記載において同様である。
前記判定部が前記評価値は前記予め定められた範囲外にあると決定することを条件として前記メディアへのデータ書き込みを禁止する書き込み制御部をさらに有することが好ましい。データ書き込みを禁止することによって、例えば浮上高が高く必要なデータ書き込みができない場合に、書き込みエラーを防止することができる。
前記リード信号を一定出力に増幅する可変ゲイン・アンプをさらに備え、前記浮上高データ生成部は、前記可変ゲイン・アンプに設定されるゲインから前記浮上高データを生成することが好ましい。ゲインから浮上高データを生成することによって、浮上高の判定を効率的に行うことができる。
前記ヘッドは、前記メディアから読み出した複数のサーボ・データのそれぞれに対するリード信号を順次出力し、前記浮上高データ生成部は、前記各サーボ・データのリード信号に対するゲインから前記浮上高データを生成することができる。随時読み出されるサーボ・データを利用することによって、浮上高判定を必要なタイミングを行うことができる。
前記評価値生成部は、前記変更可能なパラメータによって設定されるFIRフィルタを含むことが好ましい。FIRフィルタを使用することで好適な評価値を得ることができる。さらに、前記変更可能なパラメータは、前記FIRフィルタのタップ数と各タップのフィルタ係数を含むことが好ましい。これによって、FIRフィルタの設定を容易かつ効果的に行うことができる。あるいは、前記ヘッドは、前記メディアから読み出した複数のサーボ・データのそれぞれに対するリード信号を順次出力し、前記浮上高データ生成部は、前記各サーボ・データのリード信号に対するゲインから前記浮上高データを順次生成し、前記評価値生成部は、前記浮上高データ生成部が順次生成する浮上高データを、前記FIRフィルタよって処理することによって前記評価値を生成することが好ましい。
温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部によって検出された温度に応じた基準値を生成する基準値生成部と、をさらに備え、前記判定部は、前記基準値によって規定される範囲内に前記評価値があるかを判定することが好ましい。温度に応じた基準値を生成することによって、浮上高が温度変化する場合にも浮上高判定を正確に行うことができる。
本発明の他の態様は、データを記憶するメディアと、前記メディア上を浮上して移動し前記メディアの記憶領域にアクセスするヘッドとを有するデータ記憶装置であって、前記ヘッドの浮上高と対応するデータを生成するデータ生成部と、温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部によって検出された温度に基づき基準値を生成する基準値生成部と、前記生成されたデータと前記基準値に基づき、前記ヘッドの浮上高を判定する判定部と、を有する。温度に応じた基準値を生成することによって、浮上高が温度変化する場合にも浮上高判定を正確に行うことができる。
前記浮上高判定部の判定に基づき、前記メディアへのデータ書き込みを禁止するデータ書き込み制御部をさらに有することが好ましい。さらに、前記浮上高判定部が、前記基準値によって規定される範囲外に前記生成されたデータがある場合と判定することを条件として、前記書き込み制御部は前記メディアへのデータ書き込みを禁止することが好ましい。データ書き込みを禁止することによって、例えば浮上高が高く必要なデータ書き込みができない場合に、書き込みエラーを防止することができる。
前記基準値生成部は、予め定められた関数によって前記温度検出部によって検出された温度を表す温度データを演算処理することによって前記基準値を生成することが好ましい。これによって、温度に応じた適切な基準値を生成することができる。さらに、前記関数は、温度低下に応じて減少する、前記温度データの一次関数であることが好ましい。これによって、温度低下によって上昇する浮上高に応じた適切基準値を効率的に生成することができる。
前記基準値生成部は、温度低下による前記浮上高の上昇に応じた基準値を生成することが好ましい。これによって、温度低下によって浮上高が上昇するヘッドの浮上高を適切に判定することができる。
さらに、前記ヘッドが前記メディアから読み出した前記リード信号を一定出力に増幅する可変ゲイン・アンプを備え、前記データ生成部は、前記可変ゲイン・アンプに設定されるゲインから前記データを生成することが好ましい。ゲインから浮上高データを生成することによって、浮上高の判定を効率的に行うことができる。さらに、前記ヘッドは、前記メディアから読み出した複数のサーボ・データのそれぞれに対するリード信号を順次出力し、前記データ生成部は、前記各サーボ・データのリード信号に対する複数のゲインから前記データを生成することが好ましい。これによって、複数のゲインから前記データを生成することによって、より正確な浮上高判定を行うことができる。
本発明の他の態様は、メディア上を浮上して移動し前記メディアの記憶領域にアクセスするヘッドの浮上高に応じてデータ記憶装置を制御する、データ記憶装置制御方法であって、ヘッドがメディアから読み出したリード信号から、前記ヘッドの浮上高を表す浮上高データを生成するステップと、生成された複数の浮上高データを取得し、予め設定されている可変パラメータに従って前記複数の浮上高データを演算処理することによって評価値を生成するステップと、前記評価値と予め定められた基準値に基づき前記浮上高を判定するステップと、を有する。変更可能なパラメータに従って複数の浮上高データを演算処理することによって評価値を生成し、その評価値を使用して浮上高判定を行うことによって、HDDに応じた設定を容易に行うことができる。さらに、前記判定するステップの判定結果に応じて、前記メディアへのデータ書き込みを禁止するステップをさらに備えることが好ましい。データ書き込みを禁止することによって、例えば浮上高が高く必要なデータ書き込みができない場合に、書き込みエラーを防止することができる。尚、予め定められた基準値は、例えばメモリに記憶されている値の他、所定値から演算処理によって算出される値などを含む。
本発明の他の態様は、データ記憶装置において、メディア上を浮上して移動し前記メディアの記憶領域にアクセスするヘッドの浮上高を判定する方法であって、前記ヘッドの浮上高と対応するデータを生成するステップと、温度を検出するステップと、前記検出された温度に基づき基準値を生成するステップと、前記生成されたデータと前記基準値に基づき、前記ヘッドの浮上高を判定するステップと、を有する。温度に応じた基準値を生成することによって、浮上高が温度変化する場合にも浮上高判定を正確に行うことができる。さらに、前記判定するステップの判定結果に応じて、前記メディアへのデータ書き込みを禁止するステップをさらに備えることが好ましい。データ書き込みを禁止することによって、例えば浮上高が高く必要なデータ書き込みができない場合に、書き込みエラーを防止することができる。
本発明によれば、ヘッド浮上高を適切に判定することが可能となる。
以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。尚、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係るハード・ディスク・ドライブ(HDD)100の概略構成を示している。HDD100は、筺体110内に、メディアの一例である磁気ディスク111、ヘッドの一例であるヘッド素子部112、アーム電子回路(アームエレクトロニクス:AE)113、スピンドル・モータ(SPM)114、ボイス・コイル・モータ(VCM)115を備えている。また、HDD100は、筺体110の外側に固定された回路基板120を備えている。回路基板120上には、リード・ライト・チャネル(R/Wチャネル)121、モータ・ドライバ・ユニット122、ハード・ディスク・コントローラ(HDC)/MPU集積回路(以下HDC/MPU)123、及びメモリの一例としてのRAM124を備えている。
外部ホストからの書き込みデータは、HDC/MPU123によって受信され、R/Wチャネル121、AE113を介して、ヘッド素子部112によって磁気ディスク111に書き込まれる。また、磁気ディスク111に記憶されているデータは、ヘッド素子部112によって読み出され、読み出しデータは、AE113、R/Wチャネル121を介して、HDC/MPU123から外部ホストに出力される。
次に、HDDの各構成要素について説明する。まず、図2を参照して、磁気ディスク111及びヘッド素子部112の駆動機構の概略を説明する。磁気ディスク111は、SPM114の回転軸に固定されている。SPM114は、モータ・ドライバ・ユニット122によって駆動され、SPM114は所定の速度で磁気ディスク111を回転する。磁気ディスク111は、データを記録する記録面を両面に備え、各記録面に対応するヘッド素子部112(不図示)が設けられている。各ヘッド素子部112はスライダ201に固定されている。また、スライダ201は、キャリッジ202に固定されている。キャリッジ202はVCM115に固定され、VCM115は、揺動することによってスライダ201及びヘッド素子部112を移動する。
磁気ディスク111からのデータの読み取り/書き込みのため、キャリッジ202は回転している磁気ディスク111表面のデータ領域上空にヘッド素子部112を移動する。キャリッジ202が揺動することによって、ヘッド素子部112が磁気ディスク111の表面の半径方向に沿って移動する。これによって、ヘッド素子部112が所望の領域にアクセスすることができる。
ヘッド素子部112において、典型的には、磁気ディスク111への記憶データに応じて電気信号を磁界に変換する記録ヘッド、及び、は磁気ディスク111からの磁界を電気信号に変換する再生ヘッドが一体的に形成されている。磁気ディスク111に対向するスライダ201のABS(Air Bearing Surface)面と回転している磁気ディスク111との間の空気の粘性による圧力が、キャリッジ202によって磁気ディスク111方向に加えられる圧力とバランスすることによって、ヘッド素子部112は磁気ディスク111上を一定のギャップを置いて浮上する。このギャップをヘッド浮上高と呼ぶ。なお、磁気ディスク111は、1枚以上あればよく、記録面は、磁気ディスク111の片面および両面に形成することができる。
続いて、図1を参照して、各回路部の説明を行う。AE113は、複数のヘッド素子部112の中からデータ・アクセスが行われる1つのヘッド素子部112を選択し、選択されたヘッド素子部112により再生される再生信号を一定のゲインで増幅(プリアンプ)し、R/Wチャネル121に送る。また、R/Wチャネル121からの記録信号を選択されたヘッド素子部112に送る。
R/Wチャネル121は、ホストから取得したデータについて、ライト処理を実行する。ライト処理において、R/Wチャネル121はHDC/MPU123から供給されたライト・データをコード変調し、さらにコード変調されたライト・データをライト信号(電流)に変換してAE113に供給する。また、ホストにデータを供給する際にはリード処理を行う。
リード処理において、R/Wチャネル121はAE113から供給されたリード信号を一定の振幅となるように増幅し、取得したリード信号からデータを抽出し、デコード処理を行う。読み出されるデータは、ユーザ・データとサーボ・データを含む。デコード処理されたリード・データは、HDC/MPU123に供給される。特に、本形態において、R/Wチャネル121によるリード信号の増幅ゲインがライト処理の制御に利用される。この点については、後に詳述される。
HDC/MPU123は、MPUとHDCが一つのチップに集積された回路である。MPUは、RAM124にロードされたマイクロ・コードに従って動作し、ヘッド素子部112のポジショニング制御、インターフェース制御、ディフェクト管理などのハード・ディスク・ドライブ100の全体の制御のほか、データ処理に関する必要な処理を実行する。ハード・ディスク・ドライブ100の起動に伴い、RAM124には、MPU上で動作するマイクロ・コードの他、制御及びデータ処理に必要とされるデータが磁気ディスク111あるいはROM(不図示)からロードされる。
HDC/MPU123は、ホストとの間のインターフェース機能を備えており、ホストから伝送されたユーザ・データ及びリード・コマンドやライト・コマンドといったコマンドなどを受信する。受信したユーザ・データは、R/Wチャネル121に転送される。また、R/Wチャネル121から取得した磁気ディスクからの読み出しデータを、ホストに伝送する。HDC/MPU123は、さらに、ホストから取得した、あるいは、磁気ディスク111から読み出したユーザ・データについて、誤り訂正(ECC)のための処理を実行する。
R/Wチャネル121によって読み出されるデータは、ユーザ・データの他に、サーボ・データを含んでいる。HDC/MPU123は、サーボ・データを使用したヘッド素子部112の位置決め制御を行う。HDC/MPU123からの制御データはモータ・ドライバ・ユニット122に出力される。モータ・ドライバ・ユニット122は制御信号に応じて駆動電流をVCM115に供給する。また、HDC/MPU123は、サーボ・データを使用して、データのリード/ライト処理の制御を行う。特に、本形態において、HDC/MPU123は、R/Wチャネル121から取得する信号増幅のゲイン値に応じて、ライト処理における磁気ディスク111へのデータ・書き込みの許可/禁止を制御する。この点については後に説明される。
図3を参照して、磁気ディスク111上の記録データについて説明する。図3は、磁気ディスク111の記録面の記録データの状態を模式的に示している。図3に示されるように、磁気ディスク111の記録面には、磁気ディスク111の中心から半径方向に放射状に延び、所定の角度毎に形成された複数のサーボ領域301と、隣り合う2つのサーボ領域301の間にデータ領域302が形成されている。サーボ領域301とデータ領域302は、所定の角度で交互に設けられている。各サーボ領域301には、ヘッド素子部112の位置決め制御を行うためのサーボ・データが記録される。各データ領域302には、ユーザ・データが記録される。
磁気ディスク111の記録面には、半径方向の所定幅を有し、同心円状に形成された複数本のトラック303が形成される。サーボ・データおよびユーザ・データは、トラック303に沿って記録される。サーボ領域301間の一つのトラック303は、複数のデータ・セクタ(ユーザ・データの記録単位)を備えている。また、トラック303は、磁気ディスク111の半径方向の位置に従って、複数のゾーンにグループ化されている。1つのトラック303に含まれるセクタ304の数は、ゾーンのそれぞれに設定される。図3においては、3つのゾーンが例示されている。ゾーン毎に記録周波数を変更することで、記録密度を向上することができる。
以下に、R/Wチャネル121におけるリード処理について説明する。図4は、R/Wチャネル121における、本形態のリード処理に関連する論理構成を示すブロック図である。図4に示すように、R/Wチャネル121は、磁気ディスクからのデータ・リード処理を実行するリード処理部410と、リード処理部410のデータ・リード処理を制御するチャネル制御部450とを有している。チャネル制御部450は、リード処理部410のパラメータを設定することによって、リード処理を制御することができる。また、チャネル制御部450はレジスタ451を備え、リード処理部410から取得したパラメータを記憶する。本形態においては、特に、AGC(Auto Gain Control)コントローラ415からのゲイン・データが、レジスタ451に記憶される。
磁気ディスク111からデータを読み出すリード処理について説明する。図4に示すように、リード処理部410は、VGA(Variable Gain Amp)411、波形等化フィルタ412、ADコンバータ413、FIR(Finite Impulse Response)フィルタ414、AGCコントローラ415、データ・デコーダ416、シリアル−パラレル変換器417、及び、サーボ・データ・デコーダ418を有している。AGCコントローラ415は、浮上高データ生成部、ヘッド浮上高と対応するデータを生成するデータ生成部の一例である。
VGA411は、AGCコントローラ415の制御によって、出力が一定となるようにゲインを変化させる。波形等化フィルタ412は、入力アナログ信号の波形等化処理を行う。ADコンバータ413は、アナログ信号のサンプリング及び量子化を行う。トランスバーサル・フィルタの一例であるFIRフィルタ414は、デジタル信号のトランスバーサル等化処理を行う。AGCコントローラ415は入力電圧が一定となるように、VGA411を制御する。データ・デコーダ416は、入力されたデータの復号処理信及び復調処理を行う。シリアル−パラレル変換器417は、入力されたシリアルデータをパラレルデータに変換する。サーボ・データ・デコーダ418は、サーボ信号のサーボ・アドレスを復号し、HDC/MPU123に出力する。
ヘッド素子部112により再生され、AE113により一定のゲインで増幅(プリアンプ)されたリード信号は、VGA411に入力される。VGA411は、入力信号を、HDC/MPU123で処理される信号レベルに増幅する。AGCコントローラ415は、再生信号がユーザ・データのときには、増幅された再生信号の振幅が一定範囲になるように、デジタル的な処理に基づくフィードバック制御により再生信号の信号レベルの変化に追従してゲインを自動的に調整する。AGCコントローラ415は、再生信号がサーボ・データのときには、サーボ信号の先頭部分に基づいてゲインを決定し、決定された一定のゲインに従って先頭部分に後続する部分のサーボ信号を増幅する。
波形等化フィルタ412はローパス・フィルタとしての機能を有している。波形等化フィルタ412は、後の信号処理のため、入力信号からのノイズ除去、及び、信号波形をスリミングする波形等化処理を行う。波形等化フィルタ412からの出力は、ADコンバータ413によるサンプリング及び量子化によってデジタル信号に変換され、FIRフィルタ414に入力される。
FIRフィルタ414は正確にデータを復元するために入力波形を整形し、入力波形を目標波形に等化する。FIRフィルタ414の出力信号は、データ・デコーダ416に入力される。データ・デコーダ416は、FIRフィルタで等化された波形をPRML(Partial Response Maximum Likelihood)処理回路で処理し、RLL(Run Length Limited)信号を生成、所定のアルゴリズムに従って、データ列における前後関係から、最も確からしいデータ列を決定する。さらに、符号化されたRLL信号を元信号に復調する。データ・デコーダ416が復調したシリアルデータは、シリアル−パラレル変換器417によってパラレルデータに変換され、HDC/MPU123に転送される。サーボ・データの場合、サーボ・データ・デコーダ418は、FIRフィルタ414によって波形整形されたサーボ信号のサーボ・アドレスを復号し、HDC/MPU123に出力する。
ここで、磁気ディスク111に記憶されているサーボ信号について説明する。図5に示されるように、サーボ信号(サーボ・データの再生信号)は、ギャップ、サーボAGC、サーボ・アドレス、およびバースト・パターンを含む。ギャップは、回転変動などによるタイミングのずれを吸収する。サーボAGCは。サーボ信号のAGCゲインを決定するために使用される。サーボ・アドレスは、シリンダID、サーボ・セクタ番号等の位置情報を備えている。バースト・パターンは、再生信号の振幅の変化を数値化し、ヘッド素子部112のトラッキング制御(トラック・フォローイング)等に使用される。
サーボAGCが再生されるときには、AGC・HOLD信号がL(low)レベルに立ち下がり、AGCコントローラ415によりゲイン調整が行われる。所定のタイミングでAGC・HOLD信号がH(high)レベルに立ち上がり、AGCコントローラ415によりサーボ信号のゲインが決定されて、一定に保持される(AGC・HOLD状態になる)。サーボ・アドレスおよびバースト・パターンは、VGA411により決定されたゲインで増幅される。チャネル制御部450は、決定されたゲインを示すゲイン・データをAGCコントローラ415から取得し、それをレジスタ451に記憶する。
上記のように、ヘッド素子部112は、磁気ディスク111上を、ギャップを介して浮上している。しかし、ヘッド素子部112が異常に高く浮上すると、完全な状態でデータを書き込むことができない。あるいは、全くデータを書き込むことができず、過去のデータが磁気ディスク111に残ってしまう。本形態のHDD100は、ヘッド素子部112の浮上高が異常であると判断された場合、磁気ディスク111へのデータ書き込みを禁止する。これによって、不完全なデータの書き込みの防止、あるいは、データ書き込みが行われず、過去データが磁気ディスク111に残っているにもかかわらず、ホストに対してデータ書き込みが正常に終了したことを通知するエラーを防止することができる。
ヘッド素子部112の浮上高が大きくなると、ヘッド素子部112により再生される信号のレベルが低下する。上記のように、AGCコントローラ415は、デジタル的な処理に基づくフィードバック制御により再生信号の信号レベルの変化に追従してゲインを自動的に調整する。ヘッド素子部112の再生レベルが小さい場合に設定ゲインは増加し、再生レベルが大きい場合に設定ゲインは低下する。従って、AGCコントローラ415によって設定されるゲインをモニタすることによって、ヘッド素子部112の浮上高に関する情報を取得することができる。
本形態のHDD100は、サーボ・データのリードにおけるAGCゲインによってヘッドの異常高を検出し、不完全なデータの書き込みを防止する。ヘッド素子部112が異常高の決定において、設計あるいは製造段階において予め決定されている基準値が利用される。基準値とAGCゲインとを比較することによって、AGCゲインの異常値及びそれによるヘッド浮上高の異常を判定することができる。
さらに、本形態のHDD100は、サーボ・セクタ毎に取得される個々のAGCゲインと基準値とを比較するのではなく、複数のサーボ・データを評価関数によって処理した値を使用する。本形態において、複数サーボ・セクタのAGCゲインのそれぞれに重み係数を掛けた値の和を、異常高検出の基準値として算出する、フィルタ関数が好ましい例として使用される。これによって、例えば、一つのAGCゲインがサーボ・パターンの品質等に起因して、浮上高と関わりなく大きくなった場合であっても、オーバー・キル(本来データを書き込むべき場合に、データ書き込みを禁止する)を防止することができる。
特に、本形態において、評価関数のパラメータを変更、設定することができる。具体的には、AGCゲインに掛けられる重み係数、あるいは、使用されるAGCゲインの数(サーボ・データの数)はデータとしてメモリに記憶され、変更可能なパラメータ値として設定される。これらをプログラマブル・パラメータとして容易に変更することができることによって、HDDに応じた評価関数の設計を効率的に行うことが可能となる。
以下に、ヘッド素子部112の浮上高異常の決定及びそれに伴うデータ書込み禁止処理について、図6から9を参照して説明する。図6はAGCゲイン(ヘッド浮上高)をモニタし、データのライト処理を制御する論理構成を示している。ヘッド浮上高によるライト処理制御の主な処理は、HDC/MPU123内において実行される。図6において、610は評価関数の好ましい例であるデジタル・フィルタである。デジタル・フィルタ610は、評価値生成部、ヘッド浮上高と対応するデータを生成するデータ生成部の一例である。620はVGAに設定されるゲイン・データと基準値テーブル640に予め登録されている基準値から、浮上高の異常を決定する比較判定部である。比較判定部620は、基準値によって規定される範囲内にゲイン・データがあるかを判定する。
630は、HDD100内において、磁気ディスク111へのデータ書き込みの許可/禁止を制御するライト・コントロール・ロジックである。ライト・コントロール・ロジック630は、ライトのタイミングを制御するライト・ゲート(WG)信号を各部に出力する。このWG信号をマスクすることによって、磁気ディスク111へのデータ書き込みを、禁止することができる。WG信号は、浮上高異常の他、ポジション・エラーやその他の条件によってもマスクされ、データ書き込みを禁止する。640はRAM124に記憶されている基準値テーブルである。マイクロ・コードに従って動作するMPUは、デジタル・フィルタ610及び比較判定部620として機能することができる。ライト・コントロール・ロジック630は、HDC/MPU123内に回路ロジックとして実装することができる。
デジタル・フィルタ610は、R/Wチャネル121のチャネル制御部450から取得したゲイン・データをフィルタリング処理する。図7は、デジタル・フィルタ610の構成の一例を示している。デジタル・フィルタ610の好ましい一例は、FIRフィルタとして構成することができる。図7は、フィルタ長が5(タップ数が5)、4次のFIRフィルタを例示している。フィルタ長(タップ数)は、設計に応じて適切な値が選択される。
図7において、Dは1クロック分データを遅らせる遅延演算処理である。フィルタ係数An−iは、各ゲイン・データの変更可能な重み係数に相当する。デジタル・フィルタ610の出力Gは、図7の数式によって示されているように、現在のサーボ・セクタと過去のサーボ・セクタの各ゲイン・データgに重み係数An−iを掛けた値の和である。重み係数An−iは正負いずれでもよく、設計、製造段階においてプログラマブル・パラメータとして設定される。また、デジタル・フィルタ610のフィルタ長も、変更可能なプログラマブル・パラメータとして設定される。例えば、デジタル・フィルタ610の出力は、複数のゲイン・データの平均、あるいは、現在サーボ・セクタのゲイン・データと、一つ前のサーボ・セクタのゲイン・データの差分とすることなどが可能である。
AGCゲインに対する基準値は、RAM124に記憶される基準値テーブル640に登録されている。基準値は、ヘッドの浮上高が正常なときのAGCコントローラ415のゲインの実測データに基づいて、あらかじめ設定することができる。ヘッドの浮上高の異常を検出するための基準値は、ヘッドの浮上高が正常なときのAGCゲインの実測値に好ましいマージン値を加えた値となる。例えば、基準値を、実測値の1.1倍の値に設定することができる。
図8は、基準値テーブル640の一構成例を示している。基準値CRITERIAは、図8に示すように、各ヘッド素子部112のそれぞれについて設定することが好ましい。各ヘッド素子部112のそれぞれに対して、最適な基準値を設定することができる。また、磁気ディスク111の半径方向の位置によるヘッド素子部112の浮上高の変化を考慮し、ゾーン毎に最適な基準値を設定することが好ましい。尚、基準値テーブルの代わりに実測値テーブルを記憶しておき、必要な基準値を演算により求めることもできる。
続いて、ヘッド浮上高についての決定処理及びそれに付随するライト処理制御を説明する。ホストからのデータ書き込みのコマンドに応答して、磁気ディスク111上のサーボ・データを読み取りながら、ヘッド素子部112が目標トラックにシークされる。目標トラックに到着すると、目標トラック上でバースト・パターンを使用した位置制御(トラック・フォローイング)が実行される。
以下、図9のフローチャートを参照して説明する。シークあるいはトラック・フォローイングにおいてヘッド素子部112によって再生されたサーボ信号は、AE113を介してR/Wチャネル121に入力される(S101)。AGCコントローラ415は、サーボ信号のサーボAGCにより、再生信号のゲイン調整を行い、サーボ信号のゲインを決定する(S102)。決定されたゲインを示すゲイン・データが、チャネル制御部450のレジスタ451に記憶される(S103)。
ゲイン・データgは、レジスタからHDC/MPU123に入力される。デジタル・フィルタ610は取得したゲイン・データgと過去セクタのゲイン・データを使用して、フィルタリング処理を実行する(S104)。比較判定部620は、基準値テーブル640から、該当するヘッド及びゾーンに対応する基準値CRITERIAを取得する(S105)。比較判定部620は、デジタル・フィルタ610からフィルタリングされたゲイン・データGを取得し、基準値とゲイン・データGと基準値CRITERIAを比較して、浮上高についての判定を実行する(S106)。
ゲイン・データGが基準値CRITERIA以下である場合(S106)、比較判定部620は、ヘッドの浮上高(ゲイン・データG)は正常であると決定する。ライト・コントロール・ロジック630への書き込み許可の信号が出力される。目標アドレスに到着するまでゲイン・データGを使用した浮上高のモニタ処理が繰り返され、データは、目標アドレスの領域に書き込まれる(S107)。
ゲインGが基準値CRITERIAより大きい場合には(S106)、比較判定部620は、ヘッドの浮上高(ゲイン・データG)は異常であると決定し、磁気ディスク111へのデータの書き込みが禁止される(S108)。比較判定部620は、ライト・コントロール・ロジック630への制御信号を、書き込み禁止にセットする。ライト・コントロール・ロジック630は、書き込み禁止の信号を取得すると、ライト・ゲート信号(WG信号)をマスクする。これによって、ライト処理が中止される。尚、ライト処理が中止された後、ヘッド素子部112のロード/アンロードを繰り返す、ヘッド素子部112を揺するなどのERP(Error Recovery Procedure)処理を行うことができる。
尚、上記各構成要素と処理との関係は上記のものに限定されず、特定の処理を上記構成要素と異なる構成要素が行うことが可能である。例えば、R/Wチャネル121の機能の一部をHDC/MPU123が行うことも可能である。また、本発明における処理は、設計に応じて、ハードウェアもしくはソフトウェアによって実装することが可能であり、また、各機能をいずれのチップに実装するかは、設定により決定される。また、浮上高が高い場合を検出する他、浮上高が低い場合を検出し、HDDの制御を行うことも可能である。本発明は、特に磁気ディスクを利用する情報記憶装置に好適であるが、本発明を、光その他を利用する情報記憶装置に適用することも可能である。また、本発明のヘッド浮上高のモニタリングは、データ書き込みの禁止制御の以外のHDD制御に利用することも可能である。これらの点は、以下の実施形態において同様である。
実施の形態2.
本実施形態のHDDは、ゲイン・データの基準値CRITERIA及び基準値CRITERIAに関連する処理が、実施の形態1におけるHDD100と異なる。その他の点については、実施の形態1のHDD100と実質的に同様である。従って、以下において、実施の形態1と異なる点を中心に、本実施形態のHDDについて説明する。
図10は、温度による通常ヘッド浮上高の変化、及び、通常ヘッド浮上高と、浮上高の異常を規定する基準高との関係を示している。例えば、基準高をヘッド素子部112の下面が越えると、ヘッド浮上高が異常と判定される。ヘッド素子部112の浮上高(スライダの浮上高)は温度によって変化する。図10(a)に示すように、温度が低下するとヘッド素子部112の浮上高は高くなり、温度が上昇すると浮上高が低くなる。基準高が一定の場合、低い温度においては、ヘッド素子部112の正常な浮上高と基準高との間のマージンが小さくなる。
一方、高い温度において、ヘッド素子部112の正常な浮上高と基準高との間のマージンが大きくなる。浮上高の異常を確実に検出するためには、通常浮上高と基準高との間のマージンは、小さくすることが要求される。このため、低温に合わせてマージンを設定すると、マージンの大きい高温において、浮上高の異常を正確に検出できない場合がある。一方、マージンを高温に合わせて設定すると、低温におけるマージンが小さくなり、浮上高が上昇した場合に、正常な浮上高であるにも関わらず、浮上高の異常と判断される可能性がある。
本形態のHDDは、温度によって異なるゲイン・データの基準値CRITERIAを使用する。言い換えれば、図10(b)に示すように、温度によって基準高を変化させる。低温における基準値CRITERIAは、高温における基準値CRITERIAよりも大きく設定される。これによって、低温においける基準高よりも高温における基準高が低い値に設定される。これによって、温度による浮上高の変化に応じて、通常のヘッド浮上高と基準高との間のマージンを適切な値に設定することができるため、各温度において異常浮上高の検出を適切に行うことができる。
図11は、本形態のHDDにおける、AGCゲイン(ヘッド浮上高)をモニタし、データのライト処理を制御する論理構成を示している。図11において、デジタル・フィルタ610、比較判定部620、及びライト・コントロール・ロジック630は、実施の形態1と同様であり、詳細な説明は省略される。670は、抵抗温度計等によって構成される温度検出部である。温度検出部によって検出された温度は、AD変換されて、基準値生成部の一例であるMPUの基準値決定部680の処理に使用される。MPUがマイクロ・コードに従って動作することで、基準値決定部680として機能する。基準値決定部680は、基準値テーブル690を参照し、温度検出部670から取得した温度データに対応する基準値CRITERIAを決定する。
基準値決定部680は、予め決定されている演算式に従って、温度に応じた基準値CRITERIAを決定する。演算式を使用することによって、連続的に変化する検出温度に応じて、より適切な基準値CRITERIAを算出することができる。好ましい演算式の一つは、
CRITERIA=第1基準温度のCRITERIA+k(検出温度−第1基準温度)
である。第1基準温度のCRITERIAは、製造段階において実際に浮上高(AGCゲイン)を測定することによって決定することができる。kは実数であり、複数の温度において浮上高(AGCゲイン)を測定し、温度と浮上高(AGCゲイン)の関係から決定することができる。より正確なkを算出すためには、測定点を多くすることが好ましいが、製造効率の観点などからは、少ない測定点、特に2点測定により決定することが好ましい。
例えば、2つの基準温度において、測定によりCRITERIAを決定した場合、kは、
k=(第1基準温度のCRITERIA−第2基準温度のCRITERIA)/(第1基準温度−第2基準温度)
である。
図12は、温度と通常のAGCゲインとの関係を示す測定データである。グラフのY軸はAGCゲインを示し、X軸は温度(セ氏)を示している。測定は、3つのプロダクトについて行い、各プロダクトの2つのヘッド(0HD、1HDとして示されている)について、温度とAGCゲインとの関係が示されている。図12から理解されるように、温度とAGCゲインとはほぼ線形の関係を示しており、温度とAGCゲインとの関係を一次関数によって近似することができる。
このため、例えば、2つの温度点においてAGCゲインを測定することによって、他の温度におけるAGCゲインを予測することができる。3以上の温度における測定が可能な場合、例えば、最小二乗法などにより関数のパラメータを決定することができる。浮上高異常の判定基準として使用される基準値CRITERIAは、測定されたAGCゲインに対して適切なマージンを加えることによって決定することができる。
図13は、本形態における基準値テーブル690の一構成例を示している。基準値テーブル690は、ヘッド及びゾーンに対応した基準値の決定に使用されるパラメータPを記憶している。上記の好ましい例に従えば、パラメータPとして、第1基準温度、第1基準温度のCRITERIA及び実数kのそれぞれが、ヘッド及びゾーンに対応して記憶されている。
図10に示された論理構成の処理について、図14のフローチャートを参照して説明する。データ・ライト処理が開始されると、デジタル・フィルタ610にゲイン・データgがAGCコントローラ415から入力される。ゲイン・データgはデジタル・フィルタ610によってフィルタ処理され、ゲイン・データGが算出される(S201)。ゲイン・データGは、比較判定部620に渡される。基準値決定部680は、温度検出部670が検出した温度を示す温度データを取得する(S202)。さらに、基準値決定部680は、基準値テーブル690から、該当するヘッド及びゾーンに対応する基準値決定パラメータを取得する(S203)。
基準値決定部680は、取得した温度データと基準値決定パラメータを使用して演算処理を行い、該当温度に対応する基準値CRITERIAを算出する(S204)。算出された基準値CRITERIAは、基準値決定部680から比較判定部620に渡される。比較判定部620は、取得したゲイン・データGと基準値CRITERIAとを比較し、ゲイン・データ(浮上高)の異常についての判定を行う(S205)。この判定処理及びその後のライト処理の制御は、実施の形態1と同様である。
以上のように、本実施形態によれば、温度に応じた基準値が使用されるため、温度変化により浮上高及びAGCゲインが変化した場合であっても、通常AGCゲインと基準値との間の適切なマージンを維持することができる。これによって、低温におけるオーバー・キル、あるいは、高温における異常浮上高の未検出を効果的に防止することができる。
尚、基準値テーブルに登録されているパラメータから決定された演算式を使用して、基準値CRITERIAを算出することに代えて、温度と対応した基準値CRITERIAを登録した基準値テーブルを用意することによって、温度に応じた基準値CRITERIAを決定することができる。例えば、基準値テーブルは所定の温度幅を有する複数の温度領域と、各温度領域に対応付けられた基準値CRITERIAを記憶している。基準値決定部680は、温度検出部670から取得した温度データが示す温度に対応する基準値CRITERIAを、基準値テーブルを参照することによって決定することができる。
テーブルに登録されている基準値CRITERIAを直接に使用することによって、処理の高速化を図ることができる。あるいは、温度により変化する基準値CRITERIAは、複数のAGCゲインを使用して浮上高異常を判定する上記の例の他、単一のAGCゲインと基準値CRITERIAを比較するHDDに適用することが可能である。
その他の実施形態
実施の形態1および2では、AGCコントローラ415により設定されたゲインを基準値と比較するようにしているが、AE113から出力された再生信号の振幅(ピーク値)を測定する回路を設け、この回路により測定された振幅と基準値とを比較するようにHDDを構成することもできる。
図15は、サーボ信号の振幅を測定する測定回路の要部構成図である。図に示されるように、この測定回路は、全波整流回路701、サンプル・ホールド回路702、コンデンサ73およびリセットスイッチ704を備える。全波整流回路701の2つの入力端は、入力線801aおよび801bを介してAE113の正極側および負極側の出力端にそれぞれ接続されている。サンプル・ホールド回路702の出力端は、出力線802を介して図示しないA/D変換器に接続されている。出力線802には、一端が接地されたコンデンサ703が接続されるとともに、リセットスイッチ704が接続されている。
全波整流回路701は、AE113により出力される再生信号(交流信号)を直流に変換するものである。サンプル・ホールド回路702は、直流信号に変換された再生信号をサンプリングし、再生信号の振幅を求めるものである。リセットスイッチ704がON/OFF制御されると、ある一定時間における再生信号の最大電圧が、サンプル・ホールド回路702によりコンデンサ703に充電され、これにより再生信号のピーク値が得られる。このピーク値は、図示しないA/D変換器によりデジタル値に変換される。
実施の形態1における、HDDの概略構成を示すブロック図である。 実施の形態1における、磁気ディスク及びヘッド素子部の駆動機構の概略を示す図である。 実施の形態1における、磁気ディスクの記録面の記録データの状態を模式的に示す図である。 実施の形態1における、R/Wチャネルにおけるリード処理に関連する論理構成を示すブロック図である。 実施の形態1における、サーボ信号を示す図である。 実施の形態1における、AGCゲイン(ヘッド浮上高)をモニタし、データのライト処理を制御する論理構成を示す図である。 実施の形態1における、デジタル・フィルタの構成を示す図である。 実施の形態1における、基準値テーブルの一構成例を示す図である。 実施の形態1における、ヘッド浮上高についての決定処理及びそれに付随するライト処理制御を示すフローチャートである。 実施の形態2における、ヘッド浮上高の温度変化を説明する図である。 実施の形態2における、AGCゲイン(ヘッド浮上高)をモニタし、データのライト処理を制御する論理構成を示すブロック図である。 実施の形態2における、温度と通常のAGCゲインとの関係を示す測定データである。 実施の形態2における、基準値テーブルの一構成例を示す図である。 実施の形態2における、AGCゲイン(ヘッド浮上高)をモニタし、データのライト処理を制御する論理構成の処理を示すフローチャートである。 その他の実施の形態における、サーボ信号の振幅を測定する測定回路の要部構成図である。
符号の説明
100 ハード・ディスク・ドライブ、110 筺体、111 磁気ディスク、
112 ヘッド素子部、120 回路基板、121 R/Wチャネル、
122 モータ・ドライバ・ユニット、201 スライダ、202 キャリッジ、
301 サーボ領域、302 データ領域、303 トラック、304 セクタ、
410 リード処理部、412 波形等化フィルタ、413 コンバータ、
414 フィルタ、415 AGCコントローラ、416 データ・デコーダ、
417 パラレル変換器、418 サーボ・データ・デコーダ、
450 チャネル制御部、451 レジスタ、610 デジタル・フィルタ、
620 比較判定部、630 ライト・コントロール・ロジック、
640 基準値テーブル、670 温度検出部、680 基準値決定部、
690 基準値テーブル、70 全波整流回路、
702 サンプル・ホールド回路、703 コンデンサ、704 リセットスイッチ、
801a 入力線、802 出力線

Claims (15)

  1. データを記憶するメディアと、前記メディア上を浮上して移動し前記メディアの記憶領域にアクセスするヘッドとを有し、前記ヘッドの浮上高を判定するデータ記憶装置であって、
    前記ヘッドが前記メディアから読み出したリード信号から、前記ヘッドの浮上高を表す浮上高データを生成する浮上高データ生成部と、
    変更可能なパラメータを記憶する記憶部と、
    前記浮上高データ生成部によって生成された複数の浮上高データを取得し、前記記憶部に記憶されているパラメータに従って前記複数の浮上高データを演算処理することによって評価値を生成し、前記変更可能なパラメータによって設定されるFIRフィルタを含む、評価値生成部と、
    前記評価値が予め定められた範囲内にあるかを判定する判定部と、
    を有する、データ記憶装置。
  2. 前記判定部が前記評価値は前記予め定められた範囲外にあると決定することを条件として前記メディアへのデータ書き込みを禁止する書き込み制御部をさらに有する、
    請求項1に記載のデータ記憶装置。
  3. 前記リード信号を一定出力に増幅する可変ゲイン・アンプをさらに備え、
    前記浮上高データ生成部は、前記可変ゲイン・アンプに設定されるゲインから前記浮上高データを生成する、
    請求項1に記載のデータ記憶装置。
  4. 前記ヘッドは、前記メディアから読み出した複数のサーボ・データのそれぞれに対するリード信号を順次出力し、
    前記浮上高データ生成部は、前記各サーボ・データのリード信号に対するゲインから前記浮上高データを生成する、
    請求項3に記載のデータ記憶装置。
  5. 前記変更可能なパラメータは、前記FIRフィルタのタップ数と各タップのフィルタ係数を含む、
    請求項1に記載のデータ記憶装置。
  6. 前記ヘッドは、前記メディアから読み出した複数のサーボ・データのそれぞれに対するリード信号を順次出力し、
    前記浮上高データ生成部は、前記各サーボ・データのリード信号に対するゲインから前記浮上高データを順次生成し、
    前記評価値生成部は、前記浮上高データ生成部が順次生成する浮上高データを、前記FIRフィルタよって処理することによって前記評価値を生成する、
    請求項1に記載のデータ記憶装置。
  7. 温度を検出する温度検出部と、
    前記温度検出部によって検出された温度に応じた基準値を生成する基準値生成部と、
    をさらに備え、
    前記判定部は、前記基準値によって規定される範囲内に前記評価値があるかを判定する、
    請求項1に記載のデータ記憶装置。
  8. 前記判定部が、前記基準値によって規定される範囲外に前記生成されたデータがある場合と判定することを条件として、前記メディアへのデータ書き込みを禁止する書き込み制御部をさらに有する、
    請求項7に記載のデータ記憶装置。
  9. 前記基準値生成部は、予め定められた関数によって前記温度検出部によって検出された温度を表す温度データを演算処理することによって前記基準値を生成する、
    請求項7に記載のデータ記憶装置。
  10. 前記基準値生成部は、温度低下による前記浮上高の上昇に応じた基準値を生成する、
    請求項7に記載のデータ記憶装置。
  11. さらに、前記ヘッドが前記メディアから読み出した前記リード信号を一定出力に増幅する可変ゲイン・アンプを備え、
    前記データ生成部は、前記可変ゲイン・アンプに設定されるゲインから前記データを生成する、
    請求項7に記載のデータ記憶装置。
  12. 前記ヘッドは、前記メディアから読み出した複数のサーボ・データのそれぞれに対するリード信号を順次出力し、
    前記データ生成部は、前記各サーボ・データのリード信号に対する複数のゲインから前記データを生成する、
    請求項11に記載のデータ記憶装置。
  13. 前記関数は、温度低下に応じて減少する、前記温度データの一次関数である、
    請求項9に記載のデータ記憶装置。
  14. メディア上を浮上して移動し前記メディアの記憶領域にアクセスするヘッドの浮上高に応じてデータ記憶装置を制御する、データ記憶装置制御方法であって、
    ヘッドがメディアから読み出したリード信号から、前記ヘッドの浮上高を表す浮上高データを生成するステップと、
    生成された複数の浮上高データを取得し、予め設定されている可変パラメータによって設定されているFIRフィルタを使用して前記複数の浮上高データを演算処理することによって評価値を生成するステップと、
    前記評価値と予め定められた基準値に基づき前記浮上高を判定するステップと、
    を有する、データ記憶装置制御方法。
  15. 前記判定するステップの判定結果に応じて、前記メディアへのデータ書き込みを禁止するステップをさらに備える、
    請求項14に記載のデータ記憶装置制御方法。
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