JP2004171702A - データ記憶装置、データ書き込み方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】無駄な消費電力を低減し、また、電圧の変動に伴う書き込み不良の発生を抑える。
【解決手段】磁気ディスク５にデータを書き込むため、ライト回路においてライト・ヘッドに供給される書き込み電流を生成する。ライト回路は、ホスト・コンピュータ３００から供給される正の電源電圧、および、ＨＤＤ１のカード２００に設けられたプログラマブルＤＣ−ＤＣコンバータ２７で生成される負の電源電圧で動作する。磁気ディスク５がおかれる温度に応じて、プログラマブルＤＣ−ＤＣコンバータ２７で生成される負の電源電圧の大きさを可変する。また、ホスト・コンピュータ３００から供給される正の電源電圧の大きさに応じて、プログラマブルＤＣ−ＤＣコンバータ２７で生成される負の電源電圧の大きさを可変する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハード・ディスク・ドライブ等のデータ記憶装置等に係り、特に、磁気ディスクにデータを書き込む書き込み回路への電圧の供給に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハード・ディスク・ドライブは、現在最も普及しているコンピュータの外部記憶装置の一つである。ハード・ディスク・ドライブの記憶媒体である磁気ディスクは、周知のようにディスク表面を同心円状に分割したトラックをさらに放射状に区切ったセクタをデータの記録最小単位としている。ハード・ディスク・ドライブは、磁気ディスクに記憶されているデータを読み出す素子であるリード・ヘッドと、磁気ディスクにデータを書き込むライト・ヘッドとから構成される複合型の磁気ヘッド（リード・ライト・ヘッド）を備えている。この磁気ヘッドは、ＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）によって揺動するアクチュエータ機構に装着される。
【０００３】
磁気ヘッドによって磁気ディスクにデータを書き込む場合、ライト・ヘッドに対して所定の電流を流すことにより、磁気ディスク上に形成されている磁性膜を磁化する。磁気ディスクに対するデータの書き込みは、先行して書き込まれているデータ上に新たなデータを上書き（オーバーライト）することが多い。オーバーライトが適切になされたか否かを示すオーバーライト特性は、ライト・ヘッドでデータを書き込む際の電流値（書き込み電流値）に依存する。書き込み電流値が小さいと、先行して書き込まれているデータの磁化パターンを十分に磁化し直すことができないために、オーバーライト特性が劣化することが知られている。一方で、書き込み電流値が大きすぎる場合には、隣接するトラックの磁化パターンまでも磁化し直してしまうスクイーズ現象の発生が問題となる。また、読み出し信号の特性も悪化する場合も多い。したがって、書き込み電流値を適切な値に設定することが要求される。
【０００４】
ただし、最適な書き込み電流値は一義的に定まるものではない。例えば上述したオーバーライト特性は、ハード・ディスク・ドライブがおかれている環境、特に温度によって変化することが知られている。つまり、磁気ディスクの表面に形成される磁性膜の保磁力（Ｈｃ又はＣｏｅｒｃｉｖｉｔｙ）が低温ほど高くなるため、書き込み電流値が一定であることを前提とすると、低温域ほどオーバーライト特性が悪化することになる。
このような低温環境下におけるオーバーライト特性を改善するため、特許文献１には、低温環境下で高温環境下よりも書き込み電流値を増大させる技術が提案されている。
【０００５】
また、最近のハード・ディスク・ドライブでは、リード・ヘッドからの読み出し信号のＳ／Ｎ比を向上させる目的で、ヘッド・アンプに正電圧および負電圧を用いた差動増幅回路が実用化されている。これに伴い、ライト・ヘッドによる書き込み動作においても、正電圧および負電圧を利用するようになってきている。同じくヘッド・アンプに内蔵する書き込み回路に正電圧と負電圧とを供給することの利点は、ライト・ヘッドを駆動する電位差を大きくできることに伴う書き込み電流方向の反転速度の高速化すなわち書き込み速度の高速化にある。
そして、この種のハード・ディスク・ドライブでは、ホスト・コンピュータから正電圧を受電し、受電した正電圧をヘッド・アンプの書き込み回路に供給する一方、受電した正電圧をハード・ディスク・ドライブ側の回路で負電圧に変換し、変換した負電圧をヘッド・アンプの書き込み回路に供給するようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２５８２１５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したハード・ディスク・ドライブにおいて、ヘッド・アンプの書き込み回路に供給された負電圧を、可変の内部制限抵抗を介してライト・ヘッドに直接供給することにより書き込み電流方向の反転を行い、定電流駆動時も電圧駆動する書き込み回路を最初にとりあげる。必要以上の負電圧がヘッドにかかると、書き込み電流方向反転時の電流オーバーシュート量が大きくなり、等価的に書き込み電流の増加を招くので、必要な電流反転速度を得る最低限のオーバーシュート量になるように内部制限抵抗値を調整し、ヘッドにかかる電圧を供給する負電圧より小さくする。この時、内部制限抵抗で消費される電力は熱となり、なんらデータの書き込みに寄与しないことから、高速で魅力的だが電圧駆動型書き込み回路の消費電力が更に増大してしまうという技術的課題が見られた。
また、ハード・ディスク・ドライブがホスト・コンピュータから受電する正電圧は、ハード・ディスク・ドライブ内で生成する負電圧に比べ不安定であるため、電流方向の反転時には、安定している負電圧を低い抵抗値を通して使う回路形式を上記説明で用いたが、正電圧が下がった場合でも、逆側のヘッド端子にかかる正の電圧が下がるので（電流制限用の抵抗は固定で大きいが）オーバーシュート量がある割合小さくなるので、等価的に書き込み電流の減少を招き、データの書き込み不良を招く恐れがあった。
【０００８】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、無駄な消費電力を低減することにある。
また、本発明の他の目的は、受電する正電圧の変動に伴う書き込み不良の発生を抑えることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ハード・ディスク・ドライブ等のデータ記憶装置側の回路で生成する負の電圧を可変することを提案する。そうすることにより、無駄のない必要な電力のみを供給できたり、受電する正電圧の変動の影響を抑制できたりすることになる。
すなわち、本発明のデータ記憶装置は、磁気ディスクにデータを書き込むライト・ヘッドと、供給される正の電圧と負の電圧とを用いて、ライト・ヘッドに供給される書き込み電流を生成する書き込み回路と、書き込み回路に供給される負の電圧を、正の電圧から生成するコンバータと、負の電圧の大きさを可変に設定するコントローラとを含んでいる。
【００１０】
本発明のデータ記憶装置において、コントローラは、磁気ディスクの周囲温度に基づいて負の電圧の大きさを設定することを特徴とすることができ、周囲温度が低い場合に負の電圧の絶対値を高く設定し、周囲温度が高い場合に負の電圧の絶対値を低く設定することを特徴とすることができる。
また、本発明のデータ記憶装置において、コントローラは、正の電圧の大きさに基づいて負の電圧の大きさを設定することを特徴とすることができ、正の電圧の平均値が低い場合に負の電圧の絶対値を高く設定し、正の電圧の平均値が高い場合に負の電圧の絶対値を低く設定することを特徴とすることができる。
さらに、コントローラは、ライト・ヘッドによる書き込み動作が行われていない期間に、負の電圧の大きさを変更する（例えば、絶対値を小さくする）ことを特徴とすることができる。
【００１１】
また、書き込み回路は、書き込み開始から所定の期間内（例えば、ライト・ゲート信号のトグル数を数える）の書き込み電流値を、期間経過後の書き込み電流値よりも大きくすること、ライト・ヘッドを直接電圧駆動する電圧駆動型であることを特徴とすることができる。
さらに、コンバータは、コントローラからの電圧指令を格納するレジスタと、レジスタに格納される値に基づいて電圧を変換する電圧変換器とを有することを特徴とすることができる。
【００１２】
また、本発明は、コンピュータに、磁気ディスク上のリード・ライト・ヘッドへのシーク命令またはライト命令を受け付ける第一の機能と、所定の条件に応じて、リード・ライト・ヘッドを駆動する書き込み回路に供給する負の電圧の大きさを設定する第二の機能と、磁気ディスク上のリード・ライト・ヘッドのシーク動作またはライト動作を実行する第三の機能とを実現させるプログラムとして把握することができる。
【００１３】
さらに、本発明は、上述したプログラムの発明における各機能をステップで表現した方法の発明として把握することもできる。
このデータ書き込み方法において、所定の条件は、磁気ディスクの周囲温度であることを特徴とすることができ、第二のステップは、周囲温度が低い場合に負の電圧の絶対値を高く設定し、周囲温度が高い場合に負の電圧の絶対値を低く設定することを特徴とすることができる。
また、このデータ書き込み方法において、所定の条件は、供給される正の電圧の大きさであることを特徴とすることができ、第二のステップは、正の電圧が平均的に低い場合に負の電圧の絶対値を高く設定し、正の電圧が平均的に高い場合に負の電圧の絶対値を低く設定することを特徴とすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、実施の形態について詳細に説明する。
―実施の形態１―
図１は、実施の形態１にかかるハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）１の概略構成を示す斜視図、図２はＨＤＤ１の機能ブロック図である。図１に示すように、データ記憶装置としてのＨＤＤ１は、箱形の例えばアルミニウム合金からなるベース２の開放上部をトップ・カバー３で封止することによりディスク・エンクロージャ１００を構成している。トップ・カバー３は、例えばＳＵＳ（ステンレス）にて構成され、ベース２に矩形枠状のシール部材（図示せず）を介してビス止めされる。このディスク・エンクロージャ１００内には、例えばハブイン構造の三相直流サーボモータからなるスピンドル・モータ（Ｓｐｉｎｄｌｅ Ｍｏｔｏｒ）４が設けられており、このスピンドル・モータ４によって記憶媒体である磁気ディスク５が回転駆動される。磁気ディスク５は、ＨＤＤ１に要求される記憶容量に応じて単数または複数枚設置される。ベース２の下側には、カード２００が装着される。カード２００には、後述する信号処理回路やスピンドル・モータ４の駆動回路等が実装される。
【００１５】
また、ディスク・エンクロージャ１００内には、アクチュエータ・アーム６が設けられている。このアクチュエータ・アーム６は、中間部がピボット軸７を介してベース２上に回動可能な状態で支持されている。アクチュエータ・アーム６の一端部には複合磁気ヘッド８が、他端部にはＶＣＭ（ボイス・コイル・モータ）コイル９が設けてある。このＶＣＭコイル９と、永久磁石を要素としディスク・エンクロージャ１００に固定されるステータ１０とから、ＶＣＭ１１が構成される。このＶＣＭコイル９にＶＣＭ電流を供給することにより、アクチュエータ・アーム６を磁気ディスク５上の所定位置に向けて移動させることができる。この移動動作により、複合磁気ヘッド８のシークが実行される。磁気ディスク５は、スピンドルモータ４のスピンドル軸を中心にして回転駆動され、ＨＤＤ１が非動作のとき回転停止（静止）する。
【００１６】
複合磁気ヘッド８は、図３（ａ）に示すように、ＩＬＳ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｌｅａｄ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）８０と、ＩＬＳ８０の先端にＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）センサーからなるリード・ヘッド８１と、誘導型変換器からなるライト・ヘッド８２とが複合され装着されている。リード・ヘッド８１は、データの読み取り時、書き込み時およびシーク時にサーボ情報を読み取り、さらに読み取り時はサーボ情報間のデータを読み取る。データの書き込みまたは読み出し時には、アクチュエータ・アーム６が回転している磁気ディスク５の表面上を回動し、複合磁気ヘッド８が磁気ディスク５上の任意のトラックの位置を走査するシーク動作を行う。このとき複合磁気ヘッド８のディスク側のＡＢＳ（Ａｉｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）面は、磁気ディスク５との間に生じた気流により浮上力を受け、複合磁気ヘッド８は磁気ディスク５の表面から一定の距離を保って浮上しその距離が維持される。
【００１７】
複合磁気ヘッド８を構成するリード・ヘッド８１およびライト・ヘッド８２は、図１および図２に示すアクチュエータ・アーム６のピボット軸７側部に取り付けられたヘッド・アンプ１２と電気的に接続されている。ヘッド・アンプ１２には、カード２００とデータをやりとりするためのフレックス・ケーブル１３が装着されている。フレックス・ケーブル１３の他端部には、カード２００に接続するためのコネクタ１４が設けられている。そして、コネクタ１４の上面には、ディスク・エンクロージャ１００内の温度（磁気ディスク５の周囲温度）を測定する温度センサ１５が取り付けられる。ヘッド・アンプ１２は、リード・ヘッド８１にバイアス電流を供給すると共に、磁気ディスク５に記憶されたデータ・パターンからの磁束の変化をとらえたリード・ヘッド８１の微小再生信号を増幅する一方、データの書き込み時にはライト・ヘッド８２にデータ・パターンに対応した書き込み電流を供給する。なお、ヘッド・アンプ１２の詳細およびライト・ヘッド８２に対する書き込み電流の供給手法については後述する。
【００１８】
一方、カード２００は、アクチュエータ・アーム６の動作を制御し且つ磁気ディスク５に対するデータの読み書きを実行する電子回路を含む。カード２００は、スピンドル／ＶＣＭドライバ（Ｓｐｉｎｄｌｅ／ＶＣＭ Ｄｒｉｖｅｒ）２１を通じて磁気ディスク５の回転動作およびＶＣＭコイル９を駆動してアクチュエータ・アーム６のシーク動作を制御し、さらにデータのディジタル信号は、リード・ライト・チャネル（Ｒ／Ｗチャネル）２２、ヘッド・アンプ１２で、複合磁気ヘッド８に供給されまた複合磁気ヘッド８で生成された電圧電流信号とを相互に変換する。
【００１９】
Ｒ／Ｗチャネル２２はハード・ディスク・コントローラ（ＨＤＣ）２３に接続される。ＨＤＣ２３には、ＲＡＭ２４、図示しないホスト・インターフェースを介してホスト・コンピュータ３００、ヘッド・アンプ１２が接続される。ＨＤＣ２３は、ＲＡＭ２４の読み書き動作を制御し、ＲＡＭ２４と磁気ディスク５との間でデータを転送し、サーボ・データから位置エラー信号（ＰＥＳ：Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｅｒｒｏｒ Ｓｉｇｎａｌ）を生成し、複合磁気ヘッド８の位置情報を演算処理装置（ＭＰＵ）２５に送信する。ＲＡＭ２４には、装置起動時に磁気ディスク５から読み出された装置制御用のマイクロ・コード等が格納される。ＨＤＣ２３に接続されるＭＰＵ２５には、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２８を介して温度センサ（Ｔ Ｓｅｎｓｏｒ）１５、ＲＡＭ２４、ＲＯＭ２６、スピンドル／ＶＣＭドライバ（Ｓｐｉｎｄｌｅ ＶＣＭ Ｄｒｉｖｅｒ）２１、およびスピンドル／ＶＣＭドライバ２１内に搭載されるプログラマブルＤＣ−ＤＣコンバータ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＤＣ−ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２７が接続される。ＭＰＵ２５はＨＤＣ２３を介してホスト・コンピュータ３００から送られたコマンドを解釈して、ＨＤＣ２３にコマンドで指定されたアドレスに対してデータの読み書きを行うように命令する。また、ＭＰＵ２５は、ＨＤＣ２３で生成された複合磁気ヘッド８の位置情報に基づいて、複合磁気ヘッド８を所定のトラックにシークするための制御情報をスピンドル／ＶＣＭドライバ２１に送る。つまり、ＨＤＣ２３およびＭＰＵ２５によってコントローラが構成される。スピンドル／ＶＣＭドライバ２１は、ＭＰＵ２５からの制御情報に基づいて、複合磁気ヘッド８を所定のトラックに位置付けるようにＶＣＭコイル９を駆動する。ＲＯＭ２６には、ＨＤＤ１の起動等に必要なマイクロ・コードが格納されている。
【００２０】
また、本実施の形態では、ＨＤＤ１に対し、ホスト・コンピュータ３００の電源３０１から正の電源電圧＋Ｖｃｃ（例えば、ＤＣ＋５．０Ｖ又は＋３．３Ｖ）が供給される。ＨＤＤ１内の各デバイスは、基本的に正の電圧、＋ＤＣ５．０Ｖ、＋３．３Ｖ、又はそれ以下で動作する。ただしヘッド・アンプ１２では、後述する理由により＋ＤＣ５．０Ｖ又は＋ＤＣ３．３Ｖに加えて負の電源電圧も必要になる。そこで、正の電源電圧＋ＶｃｃをプログラマブルＤＣ−ＤＣコンバータ２７に供給し、供給された正の電源電圧＋ＶｃｃをプログラマブルＤＣ−ＤＣコンバータ２７において負のＤＣ電源電圧−Ｖｅｅに変換した後、ヘッド・アンプ１２に供給している。
【００２１】
図３（ａ）は、ヘッド・アンプ１２の概略構成を示す機能ブロック図を示している。ヘッド・アンプ１２は、読み出し回路としてのリード回路Ｒと書き込み回路としてのライト回路Ｗとを有している。ライト回路Ｗは、Ｒ／Ｗチャネル２２（図２参照）からライト・ゲート信号（図示せず）および書き込みデータ（＋ＷＤ、−ＷＤ）の供給を受ける。また、リード回路Ｒは、リード・ヘッド８１にバイアス電流を供給すると共に、リード・ヘッド８１から微小な信号供給を受け、プリ・アンプ３１を介して読み出し信号（＋ＲＤ、−ＲＤ）をＲ／Ｗチャネル２２（図２参照）に供給する。さらに、ライト回路Ｗは、ライト・ゲート信号および書き込みデータ（＋ＷＤ、−ＷＤ）に基づき、ライト・ドライバ３２を介してライト・ヘッド８２に対して書き込み電流を供給する。本実施の形態では、書き込みデータおよび読み出し信号の伝送を差動で行っており、リード用およびライト用の伝送線は＋および−の信号線のペアとなる。この書き込み電流値は、レジスタ３３によって設定される。なお、レジスタ３３の詳細については後述する。レジスタ３３には、ＨＤＣ２３（図２参照）からシリアル・インターフェースを構成するクロック信号（ｃｌｏｃｋ）、イネーブル信号（ｅｎａｂｌｅ）およびデータ信号（ｄａｔａ）が供給される。これらプリ・アンプ３１およびライト・ドライバ３２は、それぞれ、供給される正の電源電圧＋Ｖｃｃおよび負の電源電圧−Ｖｅｅによって動作するようになっている。
【００２２】
また、ライト回路Ｗのライト・ドライバ３２の出力には、スイッチ３５が内蔵され、更にライト・ヘッド８２との間の伝送線路には抵抗３４が直列に接続され、対になる逆位相のライト・ドライバ３２の出力には、スイッチ３７が内蔵され、更に対のライト・ヘッド８２との間の伝送線路には抵抗３６が直列に接続される。抵抗３４および抵抗３６は、ライト・ヘッド８２に供給される書き込み電流値をヘッドの抵抗値のばらつきに寄らず、ほぼ一定にするために挿入されるものであり、抵抗値は比較的大きく（数十オーム）、それぞれライト・ヘッド８２の抵抗値の数倍程度の大きさを有している。厳密には、ライト・ヘッド８２の抵抗値で書き込み電流が少し変わる。そして、負の電源電圧−Ｖｅｅの供給を受けるオーバーシュート回路３８が、ライト・ドライバ３２の差動出力に並列に２個接続されている。これらオーバーシュート回路３８、３９は同じ構成を有している。
図３（ｂ）には、オーバーシュート回路３８（３９）の詳細を示す。オーバーシュート回路３８（３９）は、それぞれ直列に接続される抵抗４１およびスイッチ４２、抵抗４３およびスイッチ４４、抵抗４５およびスイッチ４６、抵抗４７を並列に接続した回路にスイッチ４８を直列に接続した回路からなる。ここで、抵抗４７の抵抗値をＲ１とした時、抵抗４１の抵抗値はＲ１／２、抵抗４３の抵抗値はＲ１／４に、抵抗４５の抵抗値はＲ１／８に設定されている。後述するデータの書き込み初期ピーク電流を微妙に決める為に（スイッチング速度も同時に変わる）、オーバーシュート回路３８および３９のスイッチ４２、４４、４６のオン、オフの設定をする。更に、スイッチ４８は、オーバーシュート回路３８又は３９を動作させる時間（電流方向反転に必要な時間）だけオンにする。
【００２３】
図４は、コンバータとしてのプログラマブルＤＣ−ＤＣコンバータ２７の概略構成を示す機能ブロック図を示している。プログラマブルＤＣ−ＤＣコンバータ２７は、ＭＰＵ２５から受けた電圧指令情報を格納するレジスタ（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）２７１と、ホストコンピュータ３００から受けた正の電源電圧＋Ｖｃｃを所定の負の電源電圧−Ｖｅｅに変換する電圧変換器（ＤＣ−ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２７２とを備えている。本実施の形態では、レジスタ２７１のうち２ビット分を電圧指令情報の格納用に用いており、変換器２７２は、レジスタ２７１に格納される情報に応じて、受けた正の電源電圧＋Ｖｃｃを４段階の負の電源電圧−Ｖｅｅ（本実施の形態では−５．０Ｖ（レジスタ２７１：００）、−４．７Ｖ（レジスタ２７１：０１）、−４．４Ｖ（レジスタ２７１：１０）、−４．０Ｖ（レジスタ２７１：１１））に変換・出力できるようになっている。
【００２４】
また、本実施の形態では、図３に示すレジスタ３３のうち、８ビット分が書き込み電流値の設定用ビットとして割り当てられている。そのうち、５ビットが定常電流用に、３ビットが初期ピーク電流用に割り当てられる。ここで、定常電流とは、磁気ディスク５に対するデータの書き込み動作中に複合磁気ヘッド８のライト・ヘッド８２に対して定常的に供給する電流をいう。また、初期ピーク電流とは、磁気ディスク５に対するデータの書き込み動作初期において定常電流に付加して複合磁気ヘッド８のライト・ヘッド８２に対して供給する電流をいう。したがって、書き込み初期における書き込み電流値をＩｐｅａｋ、書き込み初期経過後の書き込み電流値をＩｆｌａｔとすると、図５（ａ）に示すように、普通、Ｉｐｅａｋ（初期電流）＞Ｉｆｌａｔ（定常電流）とし、電流方向反転に必要な時間を短くする。定格電流は５ビットでその電流値が決まることから、３２段階の定常電流の電流値を設定することができる。また、初期ピーク電流は３ビットでその電流値が決まることから、８段階の電流値を設定することができる。本実施の形態では、図３（ｂ）に示すオーバーシュート回路３８（３９）が働くスイッチ４８のオン時に、電流制限抵抗値をスイッチ４２、４４、４６（３ビットに相当）のオン・オフで予め設定することにより、初期ピーク電流の電流値を設定できるようになっている。また、図５（ｂ）は、実際の書き込み電流の波形を示す図である。同図より、実際の書き込み電流においては、初期ピ−ク電流経過後の電流値Ｉｆｌａｔよりも初期ピ−ク電流の波形（Ｉｐｅａｋを形成する）の方が支配的であることが理解される。
【００２５】
図６は、データの書き込み動作におけるライト回路Ｗの動作を説明する図である。次に、図６および図５を参照しながら、磁気ディスク５に対するデータの書き込み動作について説明する。なお、この説明において、「オーバーシュート回路３８（又は３９）が接続される」とは、オーバーシュート回路３８（又は３９）中のスイッチ４８が接続される状態をいい、「オーバーシュート回路３８（又は３９）が接続されていない」とは、オーバーシュート回路３８（又は３９）中のスイッチ４８が切断される状態をいう。なお、オーバーシュート回路３８（又は３９）では、スイッチ４８の状態と、他のスイッチ４２、４４、４６の状態とは関係ない。スイッチ４８は、オーバーシュート回路３８（又は３９）の作動時間を規定し、スイッチ４２、４４、４６は、オーバーシュート回路３８（又は３９）の働く強さを規定している。
【００２６】
図６（ａ）は、書き込み電流方向反転時におけるライト回路Ｗの接続状態を示している。スイッチ３７およびオーバーシュート回路３８内のスイッチ４８だけがオンになり、オーバーシュート回路３９は切り離されている。その結果、ライト・ヘッド８２には、図中矢印Ａに示す方向に電流が流れる。これは、図５（ａ）の時間領域αに対応する。つまり、電流反転初期には、ライト・ヘッド８２に書き込み電流値Ｉｐｅａｋが流れるようになり、データの書き込みにおいても磁気ディスク５（図１、図２参照）上の磁性膜の磁化方向の反転（図示せず）も、素早く強く行われる。
図６（ｂ）は、電流反転後（定常状態）におけるライト回路Ｗの接続状態を示している。定常状態では、スイッチ３５およびスイッチ３７が接続され、オーバーシュート回路３８およびオーバーシュート回路３９の両方が切り離されている。これは、図５（ａ）の領域βに対応する。すなわち、定常状態ではライト・ヘッド８２に書き込み電流値Ｉｆｌａｔが流れる。この状態では、磁気ディスク５上の磁化膜は、書き込み電流値Ｉｐｅａｋよりも小さい書き込み電流値Ｉｆｌａｔで容易に磁化されることになる。
【００２７】
また、さらに磁性膜の磁化方向を再度、反転させてデータを書き込む場合、スイッチ３５およびオーバーシュート回路３９内のスイッチ４８がオンになり、オーバーシュート回路３８が切り離される。そして、定常状態になると、スイッチ３５およびスイッチ３７が接続され、オーバーシュート回路３８およびオーバーシュート回路３９の両方が切り離される。
上述したスイッチング動作を順次切り換えながら、磁気ディスク５に対するデータの書き込み動作が行われる。
【００２８】
本実施の形態では、ＨＤＤ１がおかれる環境（温度）に応じて、プログラマブルＤＣ−ＤＣコンバータ２７で生成する負の電源電圧−Ｖｅｅの大きさを調整している。図７に示すフローチャートを参照しながら、負の電源電圧−Ｖｅｅの電圧設定プロセスについて説明する。なお、このプログラムは、ＲＯＭ２６にマイクロ・コードとして格納されている。又はＲＡＭ２４に、ディスクから読まれた追加マイクロ・コードに格納される。
【００２９】
ＨＤＣ２３がＳｅｅｋ命令またはＷｒｉｔｅ命令を受け付けると（ステップＳ１０１）、ＡＤＣ２８を介して温度センサ１５から温度情報をＭＰＵ２５が受け取り（ステップＳ１０２）、温度レンジに変更があるか否かが判断される（ステップＳ１０３）。温度レンジに変更がある場合、温度Ｔが４０℃以上の場合は負の電源電圧−Ｖｅｅを−４．０Ｖに（ステップＳ１０４）、温度Ｔが２０℃以上４０℃未満の場合は負の電源電圧−Ｖｅｅを−４．４Ｖに（ステップＳ１０５）、温度Ｔが１０℃以上２０℃未満の場合は負の電源電圧−Ｖｅｅを−４．７Ｖに（ステップＳ１０６）、温度Ｔが１０℃未満の場合は負の電源電圧−Ｖｅｅを−５．０Ｖに（ステップＳ１０７）設定する。具体的には、ＭＰＵ２５がプログラマブルＤＣ−ＤＣコンバータ２７に電圧指令を出し、プログラマブルＤＣ−ＤＣコンバータ２７では、受けた電圧指令情報に基づいてレジスタ２７１を書き換え、これに基づいて変換器２７２が正の電源電圧＋Ｖｃｃを目的とする負の電源電圧−Ｖｅｅに変換し、ヘッド・アンプ１２に供給する。そして、電圧が安定するまで所定時間待機し（ステップＳ１０８）、Ｓｅｅｋ命令またはＷｒｉｔｅ命令を実行し（ステップＳ１０９）、処理を終了する。なお、ステップＳ１０３において、温度レンジに変更なしと判断された場合には、そのままＳｅｅｋ命令またはＷｒｉｔｅ命令を実行し（ステップＳ１０９）、処理を終了する。
【００３０】
次に、温度Ｔに応じて負の電源電圧−Ｖｅｅを調整することのメリットについて説明する。図８は、ディスク周囲温度Ｔと負の電源電圧−Ｖｅｅとをパラメータとしたときの、ヘッド・アンプ１２に設けられたオーバーシュート回路３８（３９）の電流制限抵抗値設定レジスタ（３ｂｉｔ）の値とオーバーライト特性との関係を示すグラフ図である。上記３ビットに相当するスイッチ４２、４４、４６の状態において、すべてオフの場合に０（レジスタ３３：０００）、スイッチ４２だけをオンにした場合に１（レジスタ３３：００１）、スイッチ４２、４４をオンにした場合に３（レジスタ３３：０１１）、スイッチ４４、４６、４８をオンした場合に７（レジスタ３３：１１１）となる。オーバーシュート回路３８（３９）では、抵抗４１、４３、４５、４７が並列接続されているため、抵抗レジスタの値が大きいほどその合成抵抗値は小さくなる。同図より、負の電源電圧−Ｖｅｅの絶対値を大きくすることで、良好なオーバーライト特性を得られることが理解される。ただし、室温環境下であれば、負の電源電圧−Ｖｅｅの絶対値を大きくしなくても十分なオーバーライト特性を得られることもわかる。つまり、常温環境下で負の電源電圧−Ｖｅｅを−４．０Ｖとした場合のオーバーライト特性は、低温環境下で負の電源電圧−Ｖｅｅを−５．０Ｖとした場合のオーバーライト特性よりも良好なのである。これより、温度Ｔに応じて負の電源電圧−Ｖｅｅを調整すること、具体的には負の電源電圧−Ｖｅｅの絶対値を低温時には高くし、常温時には低くしても問題ないことがわかる。式を使って、おおまかに説明すると、負電圧の絶対値をＶｅｅ、抵抗レジスタで決まる合成抵抗値をＲとすると、書き込み初期のピーク電流値Ｉｐｅａｋは、Ｉｐｅａｋ＝Ｖｅｅ／Ｒで表せるが、電力Ｐｏｗｅｒは、Ｐｏｗｅｒ＝Ｖｅｅ＾２／Ｒであり、Ｉｐｅａｋを下げる場合、Ｒで調整するよりも−Ｖｅｅを下げた方がＰｏｗｅｒが小さくなることで説明できる。
【００３１】
また、図９は、負の電源電圧−Ｖｅｅと書き込み初期のピーク電流値Ｉｐｅａｋとの関係を示すグラフ図である。なおここでは、抵抗レジスタの値は一定としている。同図より、負の電源電圧−Ｖｅｅの絶対値を大きくするほど、書き込み初期のピーク電流値Ｉｐｅａｋを大きくできることがわかる。つまり、磁気ディスク５の磁化膜の保磁力Ｈｃ（又は、Ｃｏｅｒｃｉｖｉｔｙ）が大きくなる低温領域では、書き込み初期のピーク電流値Ｉｐｅａｋを大きくし、保磁力Ｈｃが低温領域よりも小さくなる常温・高温領域では、書き込み初期のピーク電流値Ｉｐｅａｋを小さくすればよいことがわかる。これは、負の電源電圧−Ｖｅｅの絶対値を低温時には高くし、常温時には低くしても問題ないことを意味する。
【００３２】
さらに、図１０は、負の電源電圧−Ｖｅｅをパラメータとしたときの、抵抗レジスタとライト回路Ｗの消費電力との関係を示すグラフ図である。なお、正の正電圧＋ＶｃｃはＤＣ＋５．０Ｖ一定である。同図より、負の電源電圧−Ｖｅｅの絶対値を小さくすることで、ライト回路Ｗ（ヘッド・アンプ１２）の消費電力を少なくできることが理解される。ヘッド・アンプ１２の消費電力が少なくて済むということは、換言すれば、ヘッド・アンプ１２の発熱量を少なくできることを意味する。したがって、ヘッド・アンプ１２を構成する内部のトランジスタ、ＦＥＴ等のライト時の接合温度（Ｔｊ）をその分だけ下げることが可能になる。
【００３３】
本実施の形態では、ＨＤＤ１がおかれる温度Ｔに応じて、オーバーライト特性に問題が生じないレベルでヘッド・アンプ１２に供給する負の電源電圧−Ｖｅｅを適宜調整するようにした。これにより、ヘッド・アンプ１２に無駄な電力を供給しなくて済むこととなり、消費電力の低減を図ることができる。また、消費電力を低減できることにより、ヘッド・アンプ１２の発熱量を抑えることができ、ヘッド・アンプ１２の接合温度を低下させ、信頼性を上げることができる。
また、負の電源電圧−Ｖｅｅを変更する際には、生成される負の電源電圧−Ｖｅｅが安定してから書き込み動作を行うので、電圧の不安定さに伴う書き込み不良の発生を避けることができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、負の電源電圧−Ｖｅｅを四段階に調整していたが、これに限られるものではなく、より多段階やより少段階にしたり、あるいは無段階にしてもよい。
【００３５】
―実施の形態２―
本実施の形態は、実施の形態１と略同様であるが、ライト・ヘッド８２に書き込み電流を供給するライト回路Ｗとして、ライト・ヘッド８２の駆動の仕方が異なる電流駆動型（電圧駆動に対して）とした点が異なる。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３６】
図１１は、電流駆動型のライト回路Ｗを示している。このライト回路Ｗは、ブリッジ状に接続される四つのトランジスタ５１〜５４と、このブリッジに直列に接続される定電流源５５と、この定電流源５５に並列に接続されるオーバーシュート回路を成す定電流源５６と、直列に接続されるスイッチ５７とを備えている。なお、ライト・ヘッド８２は、トランジスタ５１〜５４のブリッジに接続される。また、トランジスタ５１〜５４のブリッジの一端から正の電源電圧＋Ｖｃｃが供給され、定電流源５５の一端に負の電源電圧−Ｖｅｅが供給されるようになっている。このライト回路Ｗでは、トランジスタ５１およびトランジスタ５４をオンすることにより、ライト・ヘッド８２に矢印Ｍ方向の電流を流すことができ、また、トランジスタ５２およびトランジスタ５３をオンすることにより、ライト・ヘッド８２に矢印Ｎ方向の電流を流すことができる。ここで、定電流源５５と定電流源５７の電流値はレジスタ指定により普通、調整できる。
【００３７】
このライト回路Ｗでは、書き込み電流方向反転時に、スイッチ５７がオンされる。その結果、ライト・ヘッド８２には、定電流源５５および定電流源５６両方から電流が供給される。これは、図５（ａ）の領域αに対応する。つまり、書き込み電流方向反転時にはライト・ヘッド８２に書き込み初期ピーク電流値Ｉｐｅａｋが流れるようになり、データの書き込み初期においても磁気ディスク５（図１、図２参照）上の磁性膜の磁化方向の反転（図示せず）も、素早く強く行われる。それゆえ、形成されている磁化膜（図示せず）が容易に磁化される。
一方、電流方向反転後にスイッチ５７がオフされる。その結果、ライトヘッド８２には、定電流源５５のみから電流が供給される。これは、図５（ａ）の領域βに対応する。すなわち、定常状態ではライト・ヘッド８２に書き込み電流値Ｉｆｌａｔが流れる。この状態では、磁気ディスク５上の磁化膜は、書き込み初期ピーク電流値Ｉｐｅａｋよりも小さい書き込み電流値Ｉｆｌａｔで容易に磁化されることになる。
【００３８】
ここで、定電流源５５および定電流源５６両方から書き込み電流が供給される時、正または負の電源電圧の絶対値が下がると流しきれなくなる。電流駆動型は、電源電圧の変動やライト・ヘッド８２の抵抗値のばらつきに起因する書き込み初期ピーク電流値Ｉｐｅａｋや、その後の書き込み電流Ｉｆｌａｔ値への影響は、電圧駆動型に比べ小さい。なぜなら書き込み電流は、定電流源で一定にコントロールされているからである。しかし、正または負の電源電圧の絶対値が下がると、指定された電流が流せなくなる場合がある。この現象を逆に使うと、低温では、負の電源電圧の絶対値を大きくして、大きな書き込み初期ピーク電流値Ｉｐｅａｋや、その後の書き込み電流Ｉｆｌａｔの値を確保できるようにする。しかし、低温以外では、書き込み電流、すなわち、定電流源の電流値を小さくするので、その能力に合うように負の電源電圧の絶対値を小さくしても構わない。
【００３９】
本実施の形態においても、ＨＤＤ１がおかれる環境（温度）に応じてヘッド・アンプ１２に供給する負の電源電圧−Ｖｅｅを適宜調整することにより、ヘッド・アンプ１２に無駄な電力を供給しなくて済み、消費電力の低減を図ることができる。
つまり、ライト回路Ｗが電流駆動型の場合にも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
―実施の形態３―
本実施の形態は、実施の形態１と同様であるが、ＨＤＤ１に供給される正の電源電圧＋Ｖｃｃの平均値に基づいて、負の電源電圧−Ｖｅｅの大きさを調整している点が実施の形態１とは異なる。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
図１２は、実施の形態３にかかるＨＤＤ１の機能ブロック図である。本実施の形態では、ヘッド・アンプに供給される＋Ｖｃｃは、プログラマブルＤＣ−ＤＣコンバータ２７の入力電圧２８と一般的に同じだが、＋Ｖｃｃ電圧を測定するためにＡＤＣ２９が取り付けられており、ディジタル信号に変換された＋Ｖｃｃ電圧情報はＨＤＣ２３に伝えられる。
【００４１】
次に、図１３に示すフローチャートを参照しながら、負の電源電圧−Ｖｅｅの電圧設定プロセスについて説明する。なお、このプログラムは、ＲＯＭ２６又は起動後にディスクから読まれたマイクロ・コードとしてＲＡＭ２４に格納されている。
ＨＤＣ２３がＳｅｅｋ命令またはＷｒｉｔｅ命令を受け付けると（ステップＳ２０１）、ＡＤＣ２９を介して正の電源電圧＋Ｖｃｃの測定値を受け取り（ステップＳ２０２）、ＨＤＣ２３において本来の正の電源電圧（ＤＣ＋５Ｖ）との差分ΔＶを計算する（ステップＳ２０３）。そして、得られた差分ΔＶの５０％だけ、生成する負の電源電圧−Ｖｅｅをシフトさせる。（ステップＳ２０４）。例えば、受け取った正の電源電圧＋ＶｃｃがＤＣ＋５．２Ｖであった場合には、生成する負の電源電圧−Ｖｅｅの絶対値を０．１Ｖだけ低減させ、受け取った正の電源電圧＋ＶｃｃがＤＣ＋４．６Ｖであった場合には、生成する負の電源電圧−Ｖｅｅの絶対値を０．２Ｖだけ増加させるようにする。そして、電圧が安定するまで所定時間待機し（ステップＳ２０５）、Ｓｅｅｋ命令またはＷｒｉｔｅ命令を実行し（ステップＳ２０６）、処理を終了する。ここで、ΔＶの５０％としたのは例で、一般的に、図３で示したように、書き込み電流方向反転時のライト・ヘッドには、正の電圧からは、比較的大きい抵抗値（数十オーム）の抵抗３４又は３６を通り、負の電圧からは、抵抗レジスタの値で設定された抵抗３４又は３６より小さい合成抵抗値を通る。従って、書き込み電流初期ピーク電流値Ｉｐｅａｋは、正の電圧より負の電圧変化の方が影響を強く受ける。
【００４２】
一般に、ホスト・コンピュータ３００から受け取る正の電源電圧＋Ｖｃｃは、ＨＤＤ１内部で生成する負の電源電圧−Ｖｅｅよりも不安定であり、多少変動する。このため、上述したように、ホスト・コンピュータ３００から受け取った正の電源電圧＋Ｖｃｃに応じて電位差が狭まらないように負の電源電圧−Ｖｅｅを生成することにより、書き込み初期における書き込み電流値をＩｐｅａｋの減少を抑えることができ、オーバーライト特性を良好に維持することができる。また、ＨＤＣ２３がＳｅｅｋ命令またはＷｒｉｔｅ命令を受け付ける度に、正の電源電圧＋Ｖｃｃの一つの測定値を受け取る方法以外に、定期的に＋Ｖｃｃの電圧を得て、平均的な＋Ｖｃｃ電圧を得る方法がある。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、無駄な消費電力を低減することができる。
また、本発明によれば、供給される電源電圧の変動に伴う書き込み電流の減少を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）の概略構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１に係るＨＤＤの機能ブロック図である。
【図３】（ａ）はヘッド・アンプの概略構成を示す機能ブロック図、（ｂ）はオーバーシュート回路の詳細を示す図である。
【図４】プログラマブルＤＣ−ＤＣコンバータの概略構成を示す機能ブロック図である。
【図５】（ａ）は書き込み電流を説明するための図、（ｂ）は実際の書き込み電流の波形を示す図である。
【図６】データの書き込み動作におけるライト回路Ｗの動作を説明する図である。
【図７】実施の形態１における負の電源電圧の電圧設定プロセスを説明するためのフローチャートである。
【図８】温度と負の電源電圧とをパラメータとしたときの、書き込みピーク電流設定レジスタの値とオーバーライト特性との関係を示すグラフ図である。
【図９】負の電源電圧と書き込み初期ピ−ク電流値との関係を示すグラフ図である。
【図１０】負の電源電圧をパラメータとしたときの、書き込み初期ピーク電流値設定レジスタの値と書き込み回路の消費電力との関係を示すグラフ図である。
【図１１】実施の形態２に係る書き込み回路を示す図である。
【図１２】実施の形態３に係るＨＤＤの機能ブロック図である。
【図１３】実施の形態３における負の電源電圧の電圧設定プロセスを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１…ハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）、４…スピンドル・モータ（Ｓｐｉｎｄｌｅ Ｍｏｔｏｒ）、５…磁気ディスク、６…アクチュエータ・アーム、８…複合磁気ヘッド、１１…ＶＣＭ、１２…ヘッド・アンプ、１５…温度センサ、２１…スピンドル／ＶＣＭドライバ（Ｓｐｉｎｄｌｅ／ＶＣＭ Ｄｒｉｖｅｒ）、２２…リード・ライト・チャネル（Ｒ／Ｗ Ｃｈａｎｎｅｌ）、２３…ハード・ディスク・コントローラ（ＨＤＣ）、２４…ＲＡＭ、２５…ＭＰＵ、２６…ＲＯＭ、２７…プログラマブルＤＣ−ＤＣコンバータ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＤＣ−ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、３１…プリ・アンプ、３２…ライト・ドライバ、３３…レジスタ、３８、３９…オーバーシュート回路、８０…ＩＬＳ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｌｅａｄ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）、８１…リード・ヘッド、８２…ライト・ヘッド、１００…ディスク・エンクロージャ、２００…カード、２７１…レジスタ（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）、２７２…変換器（Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、３００…ホスト・コンピュータ、Ｒ…リード回路、Ｗ…ライト回路

Claims (15)

1. 磁気ディスクにデータを書き込むライト・ヘッドと、
   供給される正の電圧と負の電圧とを用いて、前記ライト・ヘッドに供給される書き込み電流を生成する書き込み回路と、
   前記書き込み回路に供給される前記負の電圧を、前記正の電圧から生成するコンバータと、
   前記負の電圧の大きさを可変に設定するコントローラと
   を含むデータ記憶装置。
2. 前記コントローラは、前記磁気ディスクの周囲温度に基づいて前記負の電圧の大きさを設定することを特徴とする請求項１に記載のデータ記憶装置。
3. 前記コントローラは、前記周囲温度が低い場合に前記負の電圧の絶対値を高く設定し、当該周囲温度が高い場合に当該負の電圧の絶対値を低く設定することを特徴とする請求項２記載のデータ記憶装置。
4. 前記コントローラは、前記正の電圧の大きさに基づいて前記負の電圧の大きさを設定することを特徴とする請求項１記載のデータ記憶装置。
5. 前記コントローラは、前記正の電圧が低い場合に前記負の電圧の絶対値を高く設定し、当該正の電圧が高い場合に前記負の電圧の絶対値を低く設定することを特徴とする請求項４記載のデータ記憶装置。
6. 前記コントローラは、前記ライト・ヘッドによる書き込み動作が行われていない期間に、前記負の電圧の大きさを変更することを特徴とする請求項１記載のデータ記憶装置。
7. 前記書き込み回路は、書き込み開始から所定の期間内の書き込み電流値を、当該期間経過後の書き込み電流値よりも大きくすることを特徴とする請求項１記載のデータ記憶装置。
8. 前記書き込み回路は、前記ライト・ヘッドを直接電圧駆動する電圧駆動型であることを特徴とする請求項１記載のデータ記憶装置。
9. 前記コンバータは、前記コントローラからの電圧指令を格納するレジスタと、
   前記レジスタに格納される値に基づいて電圧を変換する電圧変換器と
   を有することを特徴とする請求項１記載のデータ記憶装置。
10. 磁気ディスク上のリード・ライト・ヘッドへのシーク命令またはライト命令を受け付ける第一のステップと、
    所定の条件に応じて、前記リード・ライト・ヘッドの駆動回路に供給する負の電圧の大きさを設定する第二のステップと、
    前記磁気ディスク上の前記リード・ライト・ヘッドのシーク動作またはライト動作を実行する第三のステップと
    を含むデータ書き込み方法。
11. 前記所定の条件は、前記磁気ディスクの周囲温度であることを特徴とする請求項１０記載のデータ書き込み方法。
12. 前記第二のステップは、
    前記周囲温度が低い場合に前記負の電圧の絶対値を高く設定し、当該周囲温度が高い場合に当該負の電圧の絶対値を低く設定することを特徴とする請求項１１記載のデータ書き込み方法。
13. 前記所定の条件は、供給される前記正の電圧の大きさであることを特徴とする請求項１０記載のデータの書き込み方法。
14. 前記第二のステップは、
    前記正の電圧が低い場合に前記負の電圧の絶対値を高く設定し、当該正の電圧が高い場合に前記負の電圧の絶対値を低く設定することを特徴とする請求項１３記載のデータ書き込み方法。
15. コンピュータに、
    磁気ディスク上のリード・ライト・ヘッドへのシーク命令またはライト命令を受け付ける第一の機能と、
    所定の条件に応じて、前記リード・ライト・ヘッドを駆動する書き込み回路に供給する負の電圧の大きさを設定する第二の機能と、
    前記磁気ディスク上の前記リード・ライト・ヘッドのシーク動作またはライト動作を実行する第三の機能と
    を実現させるプログラム。

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