JP4078155B2 - 磁気ディスク装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗物に搭載される、周囲温度範囲が通常より厳しい環境で使用される磁気ディスク装置に係り、特に、その磁気ディスク媒体及びこの取り扱いに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平１１−１６３２７号では、環境温度の影響を断熱材で遮断して磁気ディスク装置内部の結露を防止している。周囲温度が磁気ディスク媒体に与える影響は考慮されておらず、信頼性の高い磁気記録又は再生を実現するためには不十分である。
【０００３】
また、特開平９−２４５４１９号では、磁気ディスク装置が、保証温度より高温となった際に、装置温度を低下させることについて開示されるのみであり、通常の保証温度より低温で磁気ディスク装置を動作させる配慮が無い。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１- １６３２７号公報
【特許文献２】
特開平 ９-２４５４１９号公報
【発明が解決しようとする課題】
磁気ディスク装置（ＨＤＤ、Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）は、当初、大型コンピュータの外部記憶装置として用いられ、次第にパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと略す）、ノート型コンピュータに用いらるようになった。最近では、オーディオ、ビデオ、カーナビ、コピー機などにも用途が広がり、これに従い、使用条件が次第に厳しくなってきている。
ＨＤＤの使用される環境温度は、パソコンでは、５℃から５５℃であったが、車載の場合には、−２０℃から７０℃と非常に厳しい温度範囲で動作を保証しなければならない。
【０００５】
低温では磁気ディスク媒体の保持力が増加し、従来の記録方法では記録能力が不足する。つまり、記録ヘッドのコイルに流す電流を増加させる程度では十分には対応できない。一方、低温環境下での使用に合わせて保持力を低くすると、周囲温度が高温となった際に熱減磁による消磁が大きくなり、データの消失の虞がある。低温記録能力と高温での記録保持能力との両立は困難である。
【０００６】
本発明では、周囲の温度条件が厳しくなっても、記録再生の信頼性を落とすことのない、磁気ディスク装置を提供している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
磁気ヘッドが対向する磁気ディスク媒体であって、磁気ディスク装置の周囲温度が低温のときに情報の書込み又は記録が容易である第１の磁気ディスク媒体の領域と、磁気ディスク装置の周囲温度が高温のときに情報の保持が容易である第２の磁気ディスク媒体の領域とを備え、周囲温度が低温の際には第１の領域に記録し、適宜、第２の領域に記録し直す機能を設ける。
【０００８】
つまり、記録の際に温度を測定し、所定の温度より低い場合には第１の領域のセクタを割り当てる。そしてホストからの記録・再生命令の無い待機時間に、適宜、周囲温度を測定し、所定の温度より高い場合には、第１の領域に記録しておいた情報を、第２の領域に記録し直す機能を設ける。なお、第１の領域に記録する際に、磁気ヘッドへの書き込み電流を増加させても良い。
【０００９】
更に、１）第１の領域の保磁力を、第２の領域の保磁力より小さくする。２）第１の領域と第２の領域とは、１つの磁気ディスク媒体の同一の面に設けられても良いし、異なる磁気ディスク媒体のそれぞれの面に設けられても良い。３）第１の媒体面のＢＰＩ（トラックの周方向の記録ビット密度）を、第２の媒体面のＢＰＩより小さくする態様でも良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に適用される磁気ディスク媒体２の平面図である。図１（ａ）のように、１つの磁気ディスク媒体の１つの媒体面上に、同芯円状に、低温用の第１の媒体領域と、通常温度又は高温用の第２の媒体領域の２種類の領域が設けられている。これに限られず、同（ｂ）のようにセクタ毎に第１の媒体領域と第２の媒体領域とを分けても良い。媒体の特性を変えること又は記録条件を変えることで、第１、第２の領域を区別している。
【００１１】
図３に、本発明を適用した実施の態様を示す。図３は、メモリ３３を内蔵する磁気ディスク装置３を用いた、コンピュータシステムの構成例を示す。メモリ３３は、ＣＰＵの外部メモリであっても、キャッシュメモリであっても良い。また、このシステムでは、その一部を構成する上位装置であるホスト１と、外部記憶装置としての磁気ディスク装置３を有している。この基本構成は、いわゆる大型計算機システムの上位装置としてのホスト１と、外部記憶装置としての磁気ディスク装置３であっても良い。
【００１２】
磁気ディスク装置３は、マイクロプロセッサ３１、ハードディスクコントローラ３２、メモリ３３、リードライトチャネル３４、リードライトＩＣ３５、温度センサ３６、磁気ディスク媒体２を主要構成要素とし、これら以外の機構部分も有している。マイクロプロセッサ３１は、ハードディスクコントローラ３２、メモリ３３、リードライトチャネル３４を支配し、ホスト１と磁気ディスク媒体２との間の情報のやりとりその他の磁気ディスク装置３の制御を行う。ハードディスクコントローラ３２は、ホスト１と磁気ディスク媒体２の間にあって、データ及びコマンドの入出力などの制御を受け持っている。メモリ３３は、ホスト１からアクセスされたデータを保持する領域と、磁気ディスク媒体２に格納されている管理情報である交替情報テーブル４（図２）を格納する領域を持っている。
【００１３】
図４は、磁気ディスク媒体２の構成を示したものである。記憶媒体である磁気ディスク媒体２は、周囲温度が低温のときに情報の書込み又は記録が容易な第１の媒体領域と、高温のときに情報の保持が確実である第２の媒体領域との、複数の媒体領域を有している。また媒体２は、媒体面を２つとし、一方の面に第１の媒体領域を、残る面に第２の媒体領域を有していても良い。前者では、同一のシリンダ２１であっても媒体面番号その他の媒体ＩＤによって、第１の媒体領域と第２の媒体領域とが区別できる。後者では、一の媒体面に同心円状に複数のトラック２２が設けられ、トラック番号によって、第１の媒体と第２の媒体とが区別できる。セクタの所定のグループ毎に第１の媒体領域と第２の媒体領域としても良い。
【００１４】
両者とも各々のトラック２２には、データの記録単位の一種であるセクタが複数個設けられている。また、個々の磁気ディスク媒体２の両面には、それぞれ磁気ディスク媒体２の回転中心からの距離が互いにほぼ等しい状態で、当該磁気ディスク媒体２の径方向に同時に同一方向に移動して目的のトラック２２上への位置付け動作（シーク動作）を行う、複数の磁気ヘッドが対向して配置されている。なお、磁気ヘッドを１つとし、対向する媒体面を１つとしても良い。
【００１５】
この磁気ヘッドを介して任意のトラック２２に対する前記セクタの記録又は再生が行われる。またトラック２２は、ユーザデータの記録又は読出しを行うユーザデータ領域２２ａ、第１の媒体領域と第２の媒体領域との対応関係の情報を格納する対応情報格納領域を有する管理領域２２ｂ、第１の媒体の領域２２ｃ及び第２の媒体の領域２２ｄを有する。
【００１６】
ここで、第２の媒体領域は通常に用いられる磁気媒体とし、第１の媒体領域を低温のときに磁気記録が容易である特性を有する媒体としても良い。また、磁気ディスク装置の書込み機能において、第１の媒体領域への記録周波数を通常よりも下げて記録する、通常よりも書込み電流を増加されて記録するその他の記録条件の変更を行って、書込み機能を第１の媒体領域と、第２の媒体領域とで異なるように制御しても良い。
なぜなら磁気ディスク装置３は、低温であっても、第２の通常の磁気領域に既に格納済みの情報を読むことができるからである。低温環境下では、情報の書込み（記録）が困難となり、読出し（再生）は書込みほど影響を受けないからである。
【００１７】
ホスト１からの任意のアクセスは、論理アドレスを指定して為され、これを磁気ディスク装置３が、シリンダ番号、ヘッド番号、セクタ番号その他の物理アドレスに変換してアクセスする。
【００１８】
図２は、対応情報格納領域の内容である対応情報テーブル４の構成の一例を示したものである。テーブル４の情報は、磁気ディスク媒体２の管理領域２２ｂ（図４）に格納されており、磁気ディスク装置３へ電源が投入されると即座に読み出され、メモリ３３（図３）へ展開され、対応関係の管理に用いられる。テーブル４の情報の読み出しは、磁気ディスク媒体２からユーザのデータをリードをする直前、又は、ユーザデータ領域２２ａ（図４）へデータのライトをする直前に行っても良い。なお、テーブル４の情報その他の管理データは、磁気ディスク装置の電源遮断前、又は、電源投入後の所定時間の経過後、管理領域２２ｂに保存され、次の電源投入直後その他の必要な契機で使用される。
【００１９】
対応情報テーブル４は、低温時にデータを格納する第１の媒体領域のアドレスを内容とする、低温時格納アドレス部４１と、低温状態が解除された後、磁気ディスク装置３によって、低温時に格納されたデータを移動する先である第２の媒体領域のアドレスを内容とする、通常格納アドレス部４２とを対応させて備える。
【００２０】
そして、磁気ディスク装置３が、ホスト１からのデータを書き込む際に、周囲温度が低温であることを検出すると、第１の媒体領域にデータを書き込み、その旨を対応情報テーブルに格納する。磁気ディスク装置３は、別の機会に、低温時格納アドレスで示されたデータを、対応する通常格納アドレスで示された通常の第２の媒体領域へ移動させる。つまり、データの移動・書き換えを行う。
【００２１】
図５に、本発明を適用した磁気ディスク装置におけるライト処理の制御フローを示す。ホスト１は、所定のインタフェースを介して、論理アドレスを用いてハードディスクコントローラ３２にライト命令を発する（ステップ５０１）。磁気ディスク装置３は、目的のセクタへ磁気ヘッドをシークさせる前に、磁気ディスク装置３に設けられた温度センサの出力信号から、周囲温度を測定し所定の温度より高いか否かを判断する（ステップ５０２）。周囲温度が所定温度より低い、つまり低温環境下であるときは、磁気ディスク装置３は、論理アドレスを、第１の磁気ディスク媒体又は領域を示す物理アドレスに変換する（ステップ５０３）。そして第１の媒体領域へデータを書き込む（ステップ５０４）。更に、ホスト１からライト命令が有るか否かを判断し（ステップ５０５）、有ればステップ５０２へ戻る。ステップ５０４では、例えば、書込み条件（記録電流の大きさ、記録周波数）を変えて書込みしやすい条件下で書込みを行う。
【００２２】
ステップ５０５で更なるライト命令が無いときは、周囲温度を測定し所定の温度より高いか否かを判断する（ステップ５０６）。低温であれば、ホスト１が新たな指令を発するまで低温環境下で待機する（ステップ５０７）。待機状態では、磁気ディスク装置３は、低消費電力モ−ドへ移る。周辺温度が、Ｔｃより高温の環境からＴｃより低温の環境下へ移行しても、ステップ５０２で周囲温度を測定しＴｃと比較しているので、対応関係を把握でき即座に、低温環境下で動作可能である。
【００２３】
一方、ステップ５０２で、周囲温度が所定の温度より高いと判断されると、磁気ディスク装置３は、論理アドレスを、第２の磁気ディスク媒体又は領域を示す物理アドレスに変換する（ステップ５０８）。そして第２の媒体領域へデータを書き込む（ステップ５０９）。これは、通常のライト動作となっている。更に、ホスト１からライト命令が有るか否かを判断し（ステップ５１０）、有ればステップ５０２へ戻る。
【００２４】
ステップ５１０で更なるライト命令が無いときは、図２で説明した対応情報テーブル４の検索を行う（ステップ５１１）。そしてテーブル４に対応情報が登録されているか否かを判断する（ステップ５１２）。
【００２５】
登録されていれば、第１の媒体領域に書き込まれたデータが存在することを意味しているので、第１の媒体領域からデータを読み出す（ステップ５１３）。読み出したデータは、磁気ディスク装置３に設けられたキャッシュメモリを介して、又は、介さずに、第２の媒体領域へ書き込まれる（ステップ５１４）。こうしてデータを第１の媒体領域から第２の媒体領域へ移動したので、テーブル４から対応情報を削除して（ステップ５１５）、ステップ５１２へ戻る。テーブル４に対応情報が登録されていなければ、磁気ディスク装置３は、通常の周囲温度環境下で、ホスト１が新たな指令を発するまで待機する（ステップ５０７）。
【００２６】
図６を用いて、媒体へデータを書き込んだ後に、ホスト１から更にライト命令が来るか否か、判断するステップ、即ち、ステップ５０５や５１０の「Ｎｏ」の判定について説明する。図６でライト命令６０１が発せられると、ライトゲート６０２が有効となってデータが磁気媒体面に書き込まれる。このライト動作が終了することを契機としてタイマーが有効となり（６０３）、例えば、約３秒経過するとタイマーがオフする。このタイマーオフの時点で、磁気ディスク装置３は周囲温度の計測、所定の温度との比較（ステップ５０２、ステップ５０６）を行っている。
【００２７】
図７は、磁気ディスク装置３の周囲温度の上昇を示すグラフである。摂氏約マイナス２０度から序々に周囲温度が上昇し、第１の媒体でなくともライト動作が可能となる臨界温度Ｔｃ、摂氏約５度を越える様子を模式的に示した。低温環境下でデータの書き込みを行った直後に、磁気ディスク装置３の周囲温度が、臨界温度Ｔｃより高くなったときは、ステップ５０６で対応情報の検索のステップ５１１へ分岐する。これは、現実には周囲温度の上昇は緩慢であり、低温環境下でデータの書き込みを行っている途中で、ライト動作が、通常の温度環境下のモードに移行する場合があり、この事態に対応するためである。
【００２８】
【発明の効果】
本発明を適用した磁気ディスク装置では、周囲温度範囲が低温から高温であるような厳しい温度環境下においても、情報の安定した記録・保持が可能であり、磁気ディスク装置の信頼性が高まる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に適用される磁気ディスク媒体２の平面図である。
【図２】対応情報テーブル４の構成の一例を示した図である。
【図３】本発明を適用した別の実施の態様である、磁気ディスク装置３の概念的構成例を示す。
【図４】本発明に適用される磁気ディスク媒体２の概略構成を示した図である。
【図５】本発明を適用した磁気ディスク装置におけるライト処理の制御フローを示す図である。
【図６】図５のステップ５０５・ステップ５１０の判定を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】磁気ディスク装置３の周囲温度の上昇を示すグラフである。
【符号の説明】
４……対応情報テーブル、 ３６……温度センサ、
５０２……周囲温度の計測・比較、
５１１……対応情報の検索、 ５１２……対応情報の有無。

Claims (3)

1. 周囲温度が低いときに記録が容易な第１の媒体領域と、周囲温度が高いときに記録の保持が確実となるように当該第１の媒体領域の保持力よりも保持力が大きい第２の媒体領域を有する磁気ディスク媒体と、
   前記磁気ディスク媒体を回転させるスピンドルモータと、
   回転する前記磁気ディスク媒体に対して情報の記録又は再生を行う磁気ヘッドと、
   前記磁気ヘッドを前記磁気ディスク媒体上に位置付けるアクチュエータと、
   前記スピンドルモータ及び前記アクチュエータを固定するベースと、
   周囲温度を感知する温度センサーと、
   前記磁気ヘッドと、外部との信号のやりとりをするインタフェース、制御回路、Ｒ／Ｗチャネル、その他電子回路と、
   前記アクチュエータ、前記スピンドルモータ、前記電子回路の制御を行うＣＰＵと、
   ベースと組み合って空間を形成するカバ−とを有する磁気ディスク装置において、
   磁気ディスク装置の周囲温度に基づいて、前記磁気ディスク媒体の少なくとも２つの領域を使い分ける機能を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 周囲温度が低いときに記録が容易な第１の媒体領域と、周囲温度が高いときに記録の保持が確実となるように当該第１の媒体領域の保持力よりも保持力が大きい第２の媒体領域を有する磁気ディスク媒体と、
   周囲温度を感知する温度センサーとを有する磁気ディスク装置の制御方法であって、
   周囲温度が低いときに、所定量のデータを、前記第１の媒体領域に記録する第１のステップと、
   周囲温度が高いときに、所定量のデータを、前記第２の媒体領域に記録する第２のステップと、を有することを特徴とする磁気ディスク装置の制御方法。
3. 周囲温度が低いときに記録が容易な第１の媒体領域と、周囲温度が高いときに記録の保持が確実となるように当該第１の媒体領域の保持力よりも保持力が大きい第２の媒体領域を有する磁気ディスク媒体と、
   周囲温度を感知する温度センサーとを有する磁気ディスク装置の制御方法であって、
   周囲温度が低いときに、所定量のデータを、前記第１の媒体領域に記録する第１のステップと、
   周囲温度がある温度を越えたときに、第１のステップで記録したデータを、前記第２の媒体領域に記録する第２のステップと、を有することを特徴とする磁気ディスク装置。

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