(57)【要約】【課題】ＤＦＨ機能によってデータの記録品質を向上させる。【解決手段】実施形態によれば、磁気ディスク装置は、磁気ディスクに対してデータの記録・再生を行う磁気ヘッドを備え、前記磁気ヘッドの前記磁気ディスクからの浮上量を制御する。ここで、前記磁気ヘッドのデータ記録時に、データの記録先に応じて、前記浮上量として設定される２値以上のいずれかを選択する。【選択図】図１
2019160383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスクと、
前記磁気ディスクに対してデータの記録・再生を行う磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドの前記磁気ディスクからの浮上量を制御する制御手段と、
前記磁気ヘッドによって、前記磁気ディスクにデータが記録される時に、記録されるデータの前記磁気ディスク内における記録先に応じて、前記浮上量として設定された２値以上のいずれかを選択する選択手段と
を具備する磁気ディスク装置。
【請求項２】
前記選択手段は、前記データの記録先がデータ記録領域であるときは第１水準の浮上量を選択し、前記データの記録先がシステム領域である時は前記第１水準の浮上量より大の第２水準の浮上量を選択する請求項１記載の磁気ディスク装置。
【請求項３】
前記第１水準の浮上量と前記第２水準の浮上量との差が前記磁気ディスクの表面の粗さの３σよりも大きい請求項２記載の磁気ディスク装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第２水準の浮上量が選択されたとき、前記磁気ヘッドの記録時の電流を大きくする請求項２記載の磁気ディスク装置。
【請求項５】
前記制御手段は、さらに、前記データの記録後にデータ記録が正しく行われたかを検証する検証手段を備える請求項２記載の磁気ディスク装置。
【請求項６】
前記制御手段は、さらに、データを記録してから所定時間内の再生回数を計測し、前記再生回数が規定値に達したとき、余剰領域に前記第２水準の浮上量で書き換えを行う請求項２記載の磁気ディスク装置。
【請求項７】
前記制御手段は、さらに、前記再生回数が規定値に達したとき、前記記録データを前記余剰領域に書き換えられるか確認し、前記余剰領域が前記記録データの容量に満たないときはアラートを発する請求項６記載の磁気ディスク装置。
【請求項８】
磁気ディスクに対してデータの記録・再生を行う磁気ヘッドを備える磁気ディスク装置の記録方法において、
前記磁気ヘッドのデータ記録時に、データの記録先に応じて、前記浮上量として設定される２値以上のいずれかを選択する磁気ディスク装置の記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、磁気ディスク装置および記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置にあっては、磁気ヘッドに設けられているＤＦＨ（Dynamic Flying Height：熱アクチュエータ）素子に印加する電圧を変えることで、磁気ヘッドの、磁気メディアである磁気ディスクからの浮上量を制御するＤＦＨ機能を搭載している。このＤＦＨ機能は、磁気ヘッドを、シーク開始と同時にシーク用の浮上量位置まで上昇させ、シーク完了前に記録再生用の浮上量位置まで下降させるＤＦＨ制御に用いられる。
【０００３】
ところで、従来の磁気ディスク装置におけるＤＦＨ制御では、シーク時の前後で磁気メディアからの浮上量を切り替え、記録再生時での浮上量を固定するようにしている。しかしながら、磁気ヘッドの浮上量がデータの記録品質と密接に関係していることから、ＤＦＨ機能を活用することによってデータの記録品質の向上が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の実施形態の課題は、ＤＦＨ機能によってデータの記録品質を向上させることができる磁気ディスク装置および記録方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、磁気ディスク装置は、磁気ディスクに対してデータの記録・再生を行う磁気ヘッドと、制御手段と、選択手段とを備える。制御手段は、前記磁気ヘッドの前記磁気ディスクからの浮上量を制御する。前記選択手段は、前記磁気ヘッドのデータ記録時に、データの記録先に応じて、前記浮上量として設定される２値以上のいずれかを選択する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態に係る磁気ディスク装置を概略的に示すブロック図。
【図２】図２は、実施例１において、ＤＦＨ素子の印加電圧と磁気スペーシングとの関係を示す図。
【図３】図３は、実施例１において、磁気メディアの表面の粗さを示す図。
【図４】図４は、実施例１において、バックオフ変更量とＢＰＩ変更量との関係を説明するための図。
【図５】図５は、実施例２において、バックアップ記録時の処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、実施形態について説明する。  
【０００９】
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１０】
図１乃至図５を参照して本実施形態に係る磁気ディスク装置（Hard Disk Drive: ＨＤＤ）の構成を説明する。  
【００１１】
図１は、実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）を概略的に示すブロック図である。図１に示すＨＤＤ１０は、筐体１１と、筐体１１内に配設された記録媒体としての磁気メディア１２と、磁気メディア１２を支持および回転するスピンドルモータ１４と、磁気メディア１２に対してデータの記録再生を行う複数の磁気ヘッド１６と、を備えている。また、ＨＤＤ１０は、磁気ヘッド１６を磁気メディア１２上の任意のトラック上に移動させるとともに位置決めを行うヘッドアクチュエータ１８を備えている。ヘッドアクチュエータ１８は、詳細は図示しないが、磁気ヘッド１６を移動可能に支持するサスペンションアッセンブリと、このサスペンションアッセンブリを回動させるボイスコイルモータ（Voice Coil Motor: ＶＣＭ）と、磁気ヘッド１６の浮上量を制御するＤＦＨ素子を含んでいる。
【００１２】
ＨＤＤ１０は、ヘッドアンプ３０、メインコントローラ４０およびドライブコントローラ４８を備えている。ヘッドアンプ３０は、例えば、ヘッドアクチェータ１８のサスペンションアッセンブリに設けられ、磁気ヘッド１６に電気的に接続されている。メインコントローラ４０およびドライブコントローラ４８は、例えば、筐体１１の背面側に設けられた図示しない制御回路基板に構成されている。メインコントローラ４０は、演算プロセッサ（Central Processing Unit: ＣＰＵ）４０１、プログラム格納用のＲＯＭ（Read Only Memory）４０２、データ処理作業用のＲＡＭ（Random Access Memory）４０３、リード・ライト（Ｒ／Ｗ）制御部４０４、データ・バッファ制御部４０５、データ・バッファ部４０６、ホストＩＦ（インターフェース）制御部４０７、を備え、バス４０８を通じて接続されている。メインコントローラ４０は、ヘッドアンプＩＣ１８に電気的に接続されると共に、ドライブコントローラ４８を介してＶＣＭ、スピンドルモータ及びＤＦＨ素子に電気的に接続される。また、メインコントローラ４０は、ホストＩＦ制御部４０７の制御により、ホストコンピュータ（ＲＡＩＤコントローラ）２０に接続可能である。
【００１３】
上記メインコントローラ４０は、メディア・バンプ（Media Bump：媒体上突起）に関する情報を、メディア・バンプ・インフォメーション（Media Bump Information：媒体上突起情報）の形式でＲＡＭ４０３内に作成し保持している。メインコントローラ４０は、記録／再生の終了位置から記録／再生の開始位置へのシーク（Seek：探索）を実施する際に、磁気ヘッド１６の浮上量を待機浮上量からシーク用浮上量に切り替え、記録／再生前に記録／再生用浮上量に切り替えるＤＦＨ制御を実施する。さらに、本実施形態のＤＦＨ制御では、記録動作を行う際に、記録浮上量の設定値を２つ持ち、データの記録時には低い浮上量の第１設定値を用い、システム領域の記録時には、高い浮上量の設定値を用いる。
【００１４】
上記構成において、図２乃至図４を参照して実施例１の処理動作を説明する。  
【００１５】
（１）実施例１
前述したように、ＨＤＤ１０は、ＤＦＨ機能を有する磁気ヘッドで磁気メディア１２に対してデータの記録（ライト）、再生（リード）を行う。そして、ＤＦＨ素子に印加する電圧を変えることで、磁気メディア１２からの浮上量を変更することができる。ＤＦＨ素子の印加電圧（ＤＦＨ電圧印加量[dac]）と磁気スペーシング（浮上量[nm]）の関係を図２に示す（図２において、ａ：ＯＤヘッド１、ｂ：ＯＤヘッド２、ｃ：ＩＤヘッド１、ｄ：ＩＤヘッド２の特性を示す）。この時、磁気スペーシングがゼロの位置は、磁気メディアの粗さが平均（Ra）のときである。記録再生時のバックオフ量の設定は、磁気メディア１２の表面から浮上制御量のばらつき、ＡＢＳ（Air Bearding Surface：空気潤滑面）加工交差、ＨＧＡ（Head Gimbal Assembly：ヘッド・ジンバル・アセンブラ）取付交差などを加味した値とする。実際に、データの記録／再生時に上記設定量に応じたＤＦＨ印加電圧を掛けることで、浮上制御を行うことになる。
【００１６】
磁気スペーシングは、データの記録品質に影響し、極力小さな値を用いることでデータの記録品質を向上させることが可能となる。そこで、データの記録後にそのデータの記録が正しく行えたか検証する。これにより、例えば異常突起などがあってデータを正しく記録できなかった場合に、再度違うシリンダに記録する等の対処を行うことで、データを正しく記録することができる。
【００１７】
例えば、データ記録時のバックオフ量（WBO_data）を1.0nm、再生時のバックオフ量（RBO_data）を1.5nmと設定することで、再生時のＨＤＩ（Head Disk Interface）障害を避け、かつデータの記録品質を高く維持することが可能となる。
【００１８】
しかしながら、図３に示すように磁気メディアの表面は平滑ではなく、平均Raを中心としてばらついている。図３に示す例の場合、平均Raは0.21nmであるがσは0.5Åであり、表面の粗さの最大（Rmax）としては2.48nmの箇所が存在している。したがって、例えばシステム領域のように、記録失敗の場所が存在しては困るような領域では、浮上量を上げて記録することが望ましい。例えば、浮上量をWBO_dataに磁気メディア表面の粗さ3σを加算した値とすることで、異常突起時の記録損失を免れることができる。このため、非常に信頼性の高い装置を提供することが可能となる。
【００１９】
具体的には、システム領域の記録時のバックオフ量（WBO_sys）は、例えば上記のようにWBO_dataが1.0nm、RBO_dataが1.5nm、磁気メディア１２の表面の粗さが3σの場合を想定すると、下記のように計算できる。
【００２０】
WBO_sys ＝ WBO_data ＋3σ  
＝ 1.0＋3*(0.5/10)  
＝ 1.15nm
一方で、浮上を高くすることでデータの記録品質は下がる。このため、データの記録品質を上げるために、ＢＰＩ（Bite Per Inch）とＴＰＩ（Track Per Inch）の設定を下げて記録時の電流を上げる。これにより、データの記録品質を大きく損なうことなく、システム領域の記録が可能となる。
【００２１】
また、WBO_sysはWBO_data＋3σの値から上げてもよい。またWBO_sysの設定で記録を行った際も、記録後にデータ記録が正しく行えたか検証するステップを入れることで信頼性をより改善することができる。例えば、上記の数値例の場合、
WBO_sys ＝ WBO_data ＋ 3σ(Rmax−Ra)
＝ 1.0＋3*(0.5/10)*(2.48-0.21)
＝ 1.34nm
となる。
【００２２】
ところで、バックオフ量を変える時には、データの記録品質を維持するために、ＢＰＩを変更する必要がある。そこで、以下にバックオフ変更量とＢＰＩ変更量との関係について説明する。
【００２３】
図４（ａ）に示すように、ＢＯ（Back Off）を変えるとＢＥＲ（Bit Error Rate）が変化する。複数本で測定した平均から変化量を求めると、ＢＯ量0.3nmでＳＯＶＡ（Soft Output Viterbi Algorithm）は0.1桁変化する。図４（ｂ）にＢＥＲと到達ＢＰＩの関係を示す。このようにＢＥＲが悪くなると到達ＢＰＩが悪くなり、複数本測定して求めた平均相関線から求めた変化量は0.1桁のＢＥＲ変化で56[kBPI]の変化である。1[nm]のＢＯ変化当たりとして求めると187[kBPI]分となる。
【００２４】
以上より、システム領域の最高記録密度をBPI_WBO_sysとし、データ記録領域の最高記録密度をBPI_WBO_dataとした時に、  
BPI_WBO_sys≦BPI_WBO_data −(WBO_sys−WBO_data)*187 [kBPI]  
が成り立つようにする設定することで、システム領域の記録品質を維持することが可能となる。
【００２５】
（２）実施例２
実施例１では、２水準のＷＢＯ設定として、システム領域とデータ記録領域のＷＢＯを変える方法について説明したが、長期保存データを余剰領域にバックアップ記録する際に、WBO_sysを使うこともできる。図５に実施例２に係るバックアップ記録時のフローチャートを示す。
【００２６】
まず、メインコントローラ４０において、シリンダ毎のデータ記録を行った開始時間からの経過時間をカウントする経過時間カウンタＴと、再生を行った回数をカウントする再生回数カウンタＮを持たせる。メインコントローラ４０は、入力データの書き換えをモニタし（ステップＳ１）、データの書き換えがあった場合には、経過時間カウンタＴを０にリセットし（ステップＳ２）、データの記録を開始する（ステップＳ３）。これに合わせて、経過時間カウンタＴの計数をスタートさせ、それまでデータの記録を行った時間を記録する部分に経過時間カウンタＴの経過時間を上書きしていく（ステップＳ４）。この時点で再生回数カウンタＮを０にリセットしておく（ステップＳ５）。
【００２７】
その後、経過時間Ｔが時間閾値ｔ１に達したか監視し（ステップＳ６）、Ｔ＞ｔ１の場合において、記録データの再生があると（ステップＳ７）、Ｎ＋１をセットする（ステップＳ８）。ここで、再生回数Ｎが回数閾値ｎ１になったか監視し（ステップＳ９）、Ｎ＞ｎ１でなければステップＳ６に戻り、Ｎ＞ｎ１になった場合はステップＳ１０に移行する。ステップＳ６において、Ｔ＞ｔ１になった場合もステップＳ１０に移行する。
【００２８】
上記ステップＳ１０では、データ記録領域の余剰領域と記録対象とするデータ領域とを比較する。ここで、余剰領域が対象データ領域より多い場合には、WBO_sysを設定してデータの書き換えを行い（ステップＳ１１）、ステップＳ２に戻って次の書き換えを待機する。また、ステップＳ１０において、余剰領域が対象データ領域より少ない場合には、データ書き換えが行えないため、データ書き換えを喚起するワーニングを出力する（ステップＳ１２）。
【００２９】
すなわち、上記バックアップ記録処理では、経過時間カウンタＴ、再生カウンタＮをそれぞれ０にリセットし、一定時間毎に両カウンタＴ，Ｎをモニタする。経過時間カウンタＴのカウント値が多く、再生回数カウンタＮのカウント値が多い場合は、頻繁にアクセスされるがデータの書き換えが起きていないことを意味している。経過時間カウンタＴのカウント値が閾値ｔ１、および再生回数カウンタＮのカウント値が閾値ｎ１を超えた場合、この領域に書かれているデータを余剰領域に書き替えられるかどうか余剰領域確認を行う。
【００３０】
余剰領域があった場合には、WBO_sysの浮上設定を用いて書き換える。書き換え中は、書き換え完了フラグを０とし、この書き換え中にデータアクセスがあった場合には、書き換え前のデータを再生させる。書き換え完了後には書き換え完了フラグを１とし、この書き換え完了後にデータアクセスがあった場合には、書き換え後のデータを再生させる。書き換え完了フラグが１となり、データ記録が正しく行えたか確認するステップの処理完了後は、元の領域を解放する。また、余剰領域が不十分で書き換えられない場合には、システムから「データ書き換え不可」というワーニングを出すことで、ユーザにこの領域のみのデータのバックアップを促すことができる。これにより再生頻度は高いが、記録してから一定時間が経過していて書き換えの無いデータの記録品質を保つことが可能となる。
【００３１】
以上のように、本実施形態に係るＨＤＤでは、システム領域のような記録失敗の回避が要求される領域では、浮上量を上げて記録することができ、異常突起時の記録損失を免れることができ、非常に高い信頼性を得ることができる。このとき、浮上を高くすることでデータの記録品質は下がるが、ＢＰＩとＴＰＩの設定を下げて記録時の電流を上げることにより、データの記録品質を大きく損なうことなく、システム領域の記録が可能となる。また、記録後にデータ記録が正しく行えたか検証するステップを入れることで、信頼性をより改善することができる。さらに、システム領域の最高記録密度をデータ記録領域の最高記録密度より十分小さくすることで、システム領域の記録品質を維持することが可能となる。
【００３２】
また、頻繁にアクセスされるがデータの書き換えが起きていない場合には、余剰領域に書き替えられるかどうか余剰領域確認を行い、余剰領域があった場合には、WBO_sysの浮上設定を用いて書き換え、余剰領域が不十分で書き換えられない場合には、システムからワーニングを出して、その領域のデータバックアップを促すことで、再生頻度は高いが、記録してから一定時間が経過していて書き換えの無いデータの記録品質を保つことが可能となる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態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。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０…ＨＤＤ、１１…筐体、１２…磁気メディア、１４…スピンドルモータ、１６…磁気ヘッド、１８…ヘッドアクチュエータ、３０…ヘッドアンプ、４０…メインコントローラ、４０１…ＣＰＵ、４０２…ＲＯＭ、４０３…ＲＡＭ、４０４…リード・ライト制御部、４０５…データ・バッファ制御部、４０６…データ・バッファ部、４０７…ホストＩＦ制御部、４０８…バス、４８…ドライブコントローラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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