JP2006172670A - 磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】再生信号の出力極性が反転した場合でも、記録再生可能な磁気記録再生装置を提供する。
【解決手段】サーボセクタ３内のグレイコード(シリンダ番号)の再生波形をマッチドフィルタ（ＭＦ）で等化した波形の極性を検出するか、出力極性検出のための特殊パターンが記録された磁気ディスク１のエリアの再生波形から出力極性を常時検出し、極性反転が検出された場合はリードエラーとし、復号できた位置情報を基にシークやフォロイングを行わないようにする。出力信号の極性をリード／ライトチャネル７内の極性反転器８または前段に設けた極性反転器８で反転させた後に、サーボおよび記録再生動作を再開する。
【選択図】図１

Description

本発明は記録ヘッドを用いて記録媒体上にデータを磁気情報として記録し、再生ヘッドによりこの記録された磁気情報を再生し復号する磁気記録再生装置に係わり、特に再生ヘッドからの再生出力の極性反転に起因する誤動作を防止する技術に関する。

磁気記録再生装置の高記録密度化を実現するための一つの方法として、再生ヘッドにＧＭＲヘッド(Giant Magnetoresistive Head)を用いることが主流となっている。ＧＭＲヘッドは外部からの磁界に応じて自由層の磁化方向が変化し、この磁化方向に応じてＧＭＲ素子の抵抗が変化する。この抵抗変化を電圧に変換して記録された情報の読み出しを行う。

通常はこの出力の極性は一定に保たれているが、ヘッドの構成によっては、動作途中に極性が反転してしまうことが起こり得る。この時、同じ記録信号を再生しても、その波形は上下さかさまになってしまう。従来、このような出力極性の反転が発生しないようにＧＭＲヘッドは設計されているが、素子寸法の縮小、再生シールド間隔の狭小化により出力極性反転に対する耐力を十分に確保することが難しくなってきている。ＧＭＲヘッドの素子寸法を縮小化する方法として、固定層に隣接して設けられる反強磁性層を省略した自動ピン止め型ＧＭＲヘッドが検討されている。自動ピン止め型ＧＭＲヘッドは再生性能は非常に良好であるが、媒体との接触などに起因して固定層磁化方向が反転しやすいという欠点がある。

再生出力の極性が反転すると位置情報を再生する際に位置情報を復号できなくなったり、誤復号してしまい、ヘッドの位置決めができなくなり、最悪の場合、暴走して装置が壊れてしまうことがある。暴走に至らない場合でも、ヘッドを位置決めできなくなるためユーザデータの復号ができなくなってしまう。

特許文献１には、再生ヘッドの劣化に伴う出力反転に対する対策として、リードデータエラーが発生した場合にサーボデータ内の基準信号（アドレスマーク）を再生して出力極性の判定を行い、反転が検出されたら再生ヘッドにリフレッシュ電流を流して出力極性を正常に戻す方法が開示されている。

特許文献２には、プリサーボライト方式において、装置内で使用されるヘッドとサーボライトを行ったヘッドが異なることに起因する出力極性の反転に対応するため、ヘッド毎の出力極性を記憶しておき、リードチャネルの極性切り替え機能を利用して出力極性の異なるヘッドでもサーボ情報を識別できるようにする方法が開示されている。

特開２０００−２５１２０３号公報 特開２００３−８５７０４号公報

上記従来技術は、リードデータエラーまたはサーボエラーが検出された後に出力極性を調べ、出力極性の回復処理を行い、通常の記録再生動作に戻るという手順をとっており、出力極性が反転した状態でサーボ情報が誤復号された場合、サーボ系が暴走を引き起こす可能性がある。また出力極性の検出と対応に時間を要するため極性反転の頻度が多い場合、装置の転送速度が著しく低くなる可能性がある。出力極性が反転しているような状況でも、位置決めの問題がなければユーザデータはエラーレートの劣化なく復号することが可能である。したがって、出力極性反転時でも正しく位置情報を得ることができれば、出力の極性が反転してもそれ以前と同様に磁気記録再生装置としての機能を保持できることになる。

本発明の目的は、再生信号の出力極性が反転した場合でも記録再生が可能な磁気記録再生装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の磁気記録再生装置においては、サーボセクタと該サーボセクタの間にデータセクタが配置されたトラックを複数有する磁気記録媒体と、該磁気記録媒体の前記トラックに記録された情報を再生する磁気ヘッドと、該磁気ヘッドの再生出力を入力し前記サーボセクタの位置情報から再生信号の極性が反転していることを検出した場合リードエラーとする信号処理回路とを有することを特徴とする。

前記信号処理回路は、前記サーボセクタ毎に再生信号の極性を検出する。

前記位置情報は、グレイコードで記録された情報である。

前記位置情報は、シリンダ番号である。

前記位置情報は、セクタ番号であっても良い。

前記信号処理回路は、リードエラーの処理として前記再生した位置情報による前記磁気ヘッドの位置制御を中断し、再生信号の極性を反転した後前記磁気ヘッドの位置制御を再開する。

上記目的を達成するために、本発明の磁気記録再生装置においては、サーボセクタと該サーボセクタの間にデータセクタが配置されたトラックを複数有する磁気記録媒体と、該磁気記録媒体の前記トラックに記録された情報を再生する磁気ヘッドと、該磁気ヘッドの再生出力を入力し前記サーボセクタの位置情報から再生信号の極性が反転していることを検出した場合リードエラーとする信号処理回路と、該信号処理回路が再生信号の極性が反転していることを検出した場合前記再生信号の極性を反転する極性反転器とを有することを特徴とする。

前記極性反転器は、前記信号処理回路の前段に設けられても良い。

上記目的を達成するために、本発明の磁気記録再生装置においては、複数のトラックを有し該トラックの一部に再生信号の極性を検出するためのパターンが記録された磁気記録媒体と、該磁気記録媒体の前記トラックに記録された情報を再生する磁気ヘッドと、該磁気ヘッドの再生出力を入力し前記再生信号の極性を検出するためのパターンの再生信号から当該再生信号の極性が反転していることを検出した場合リードエラーとする信号処理回路とを有することを特徴とする。

前記再生信号の極性を検出するためのパターンは、片側の極性のみに単峰波形が現れる信号である。

本発明によれば、再生信号の出力極性が反転した場合でも記録再生が可能な磁気記録再生装置を提供することができる。また、サーボセクタ間隔で出力極性の反転を検出し補正することができるので、出力極性の反転を検出したサーボセクタの次のサーボセクタからは再生信号の復号が可能となる、信頼性が高く、転送速度の低下を抑えた磁気ディスク装置を提供することができる。

磁気記録再生装置として、セクタサーボ方式の磁気ディスク装置を例に説明する。図２に記録媒体（磁気ディスク）１のトラック２上でのサーボセクタ３とデータセクタ４の配置、およびサーボセクタ３の再生波形を示す。磁気ディスク１には位置情報が記録された複数のサーボセクタ３が配置され、サーボセクタ間にユーザデータが記録される複数のデータセクタ４が存在する。記録再生時はサーボセクタ３の情報を復号して磁気ヘッドのトラッキングを行い、所望のデータセクタ４に対し記録再生の処理を行う。サーボセクタ３の情報は主として、再生信号の位相を引き込むためのバーストパターン（ＤＰＬＬ）、位置情報の開始を表すアドレスマーク（ＡＭ）、シリンダ番号あるいはトラック番号，セクタ番号を表すグレイコード部、および位置誤差信号（ＰＥＳ）を生成するためのバーストパターン（Ａ〜Ｄ）により構成されている。

グレイコード部はダイパルスの有無で“０”、“１”を表している。図３に示すように、復号の際はサーボセクタ３の再生波形をリード／ライトチャネル（信号処理回路）内のマッチドフィルタ（ＭＦ）を通し、ダイパルス波形を片極性の単峰波形に波形整形し、ピークの有無で“０”、“１”の判定を行う。この時グレイコード部のピークは全て同極性のピークとなる。出力極性が反転してしまった場合は、図４に示すようにグレイコード部のダイパルスの形状は正常時と較べ上下逆転した形となる。このためマッチドフィルタ等化後の波形は正常時とは逆極性のピークのみとなる。マッチドフィルタ等化後のピークの極性を検出すればそのときの出力極性を検知することができる。

出力極性の反転は、ＧＭＲヘッドの素子寸法の縮小、再生シールド間隔の狭小化により、極性反転に対する耐力が低下していることに起因する。特に、自動ピン止め型ＧＭＲヘッドの場合、反転が生じやすい。図１１に自動ピン止め型ＧＭＲヘッドの素子構成を示すが、自由層Ｆに隣接して、２層の強磁性膜Ｐ１とＰ２からなる固定層を配置した構成である。固定層の外部磁界耐力を大きくするために強磁性膜Ｐ１とＰ２はほぼ同じ磁気モーメントとし、Ｒｕなどの反強磁性結合膜を間に有し、磁気モーメントが反平行に強く結合した構成となっている。しかしながら、強磁性膜Ｐ２のみでは保磁力が低く、外部磁界及び機械的衝撃に対する耐力が不十分である。従って、固定層の磁性を固定させる機能をもつ反強磁性層がなく、固定層が下部ギャップに接して配置される自動ピン止め型GMRには本発明は特に有効となる。

図５に本発明の第１の実施例のブロック図を示す。磁気ディスク１から磁気ヘッド５で読み取られた信号はプリアンプ（ＰＡ）６で増幅され、リード／ライトチャネル７に入力される。リード／ライトチャネル（Ｒ／Ｗ Ｃｈ）７に、図２に示されたサーボセクタ３のグレイコードで記録された位置情報（シリンダ番号あるいはトラック番号、セクタ番号）が入力されると、その極性が検出され、検出された極性に従って、入力された信号はそのまま復号されるか、あるいは極性反転回路（ＳＲ）８で反転されて復号される。リード／ライトチャネル７で復号された信号は、ハードディスクコントローラ（ＮＤＣ）９に出力されエラー訂正処理が行われ上位装置に出力される。

図６にリード／ライトチャネル７のブロック構成図を示す。リード／ライトチャネル７は、磁気ヘッド１の再生信号を入力する極性反転器（ＳＲ）８と、再生信号の利得を調整する利得制御回路（ＧＣ）１１と、再生信号からユーザデータを復号するデータ復号器（ＤＥ）１２と、再生信号から位置情報を復号するサーボ信号復号器（ＳＶ）１３と、上位装置からの書き込みデータを入力し符号化するデータ符号器（ＥＮ）１０とで構成される。サーボ信号復号器１３は、位置情報（シリンダ番号）の極性を検出し極性反転器８に出力する極性検出器（ＳＤＴ）１５を内蔵する同期信号及びグレイコード検出器（ＳＭ＆ＧＣ ＤＥＴ）１４と、バーストパターン（Ａ〜Ｄ）を入力し磁気ヘッドの位置誤差信号を生成する位置誤差信号生成器（ＰＥＳ）１６とで構成される。

図７に出力極性検出と極性反転器８の動作のタイミングチャートの一例を示す。サーボセクタ毎に出力極性を検出し、極性の反転が生じた場合、極性反転検出直後に極性反転器８にて再生信号の極性を反転させる。

上記実施例の動作を図１のフローチャートを用いて説明する。同期信号及びグレイコード検出器１４にてサーボセクタの位置情報を再生し（ステップ１００）、極性検出器１５で出力極性を検出し（ステップ１０１）、続いて出力極性の判定を行い（ステップ１０２）、もし出力極性の反転が発生した場合には、たとえ位置信号を復号できたとしてもサーボセクタのリードエラーとして取り扱い（ステップ１０５）、復号できた位置情報を基にシークやフォロイングを行わないようにする。その後出力極性を反転させ（ステップ１０４）、通常のシークまたはトラックフォロイングに復帰する。ステップ１０２において、出力極性が正常と判定された場合は、そのまま位置情報を復号し（ステップ１０５）、シークまたはトラックフォローイングを行う（ステップ１０６）。なお、上記実施例では、出力極性の検出を極性検出器１５にて行っているが、位置情報の復号の中で行ってもよい。

通常、磁気ヘッドを位置決めするためにはサーボセクタ内の位置情報（シリンダ番号）を再生・復号して現在位置を調べ、この情報に基づき目標のシリンダへのシークやフォローイングを行う。従来の方法では出力極性の反転が発生してもサーボエラーが検出されるまで磁気ヘッドを位置決めしようとするので、出力極性の反転により位置情報が誤って復号された場合には、磁気ヘッドが暴走しストッパに衝突したりする可能性がある。上記本発明の実施例によれば、出力極性の反転が検出された場合、そのサーボセクタの位置情報はリードエラーとして取り扱うので、位置情報の誤復号によるサーボの暴走を防止することができる。また、サーボセクタ間隔で出力極性の反転を検出し補正することができるので、出力極性の反転を検出したサーボセクタの次のサーボセクタからは再生信号の復号が可能となる。

上記実施例では、極性反転器８はリード／ライトチャネル７が備えている極性切換え機能で実現しているが、図８に示すように、リード／ライトチャネル７の前段に極性反転器８を設け、リード／ライトチャネル７が出力極性の極性反転を検出した際、極性反転器８にフィードバックするようにしても良い。また、出力極性が反転した場合、再生波形の形状も変化することがあるが、この場合はリード／ライトチャネルのパラメータの最適化を行えば良い。

次に本発明の第２の実施例について図９および図１０を用いて説明する。本実施例は記録媒体面上に出力極性を検出するための特殊な記録パターンを記録しておき、これを再生しながら出力極性の検出を行うものである。図９には垂直磁気記録の場合の出力極性検出のための記録パターン(記録磁化状態)の例を示す。図９に示すように同一方向に磁化された短いビット長及び長いビット長のパターンを記録することで、片側の極性のみにパルスを有する再生波形を得ることができる。出力極性の反転が発生した場合にはこのパルスの極性が逆になるため、このパルスの極性を判定することで出力極性を検出することができる。

また図１０に示すように高密度の単一周波数パターン内に磁化反転間隔が長い部分を有するパターンを用いても同様に出力極性を検出することができる。このようなパターンが記録された極性検出領域を記録媒体上に配置し、極性検出領域を磁気ヘッドが通過した際に磁気ヘッドの再生信号の出力極性を検出する。本実施例を実現するための磁気ディスク装置の構成は、上記第１の実施例の図５〜図８に示された構成と同じである。また、磁気ディスク装置の動作も上記第１の実施例の図１に示された動作と同じである。

以上の説明のとおり本発明の実施例によれば、磁気ディスク装置の動作中に出力極性の反転が発生してもサーボセクタ間隔または出力極性検出用パターン領域の間隔で出力反転を検出できるため、出力極性の反転による位置情報の誤復号に起因したシークまたはフォローイングエラーを防ぐことができ、磁気ヘッドの退避等の特別な処理を行うことなく短時間で通常の記録再生動作に復帰することができる。また、サーボセクタ間隔で出力極性の反転を検出し補正することができるので、出力極性の反転を検出したサーボセクタの次のサーボセクタからは再生信号の復号が可能となる、信頼性が高く、転送速度の低下を抑えた磁気ディスク装置を提供することができる。

本発明の実施例による磁気ディスク装置の動作を示すフローチャートである。 磁気ディスク上のサーボセクタの配置および再生波形を示す図である。 グレイコードの正常時の再生波形を示す図である。 グレイコードの出力極性反転時の再生波形を示す図である。 本発明の第１の実施例を示すブロック構成図である。 リード／ライトチャネルのブロック構成図である。 第１の実施例による磁気ディスク装置の動作タイミングを示す図である。 第１の実施例の変形例を示すブロック構成図である。 第２の実施例を説明するための図である。 第２の実施例の変形例を説明するための図である。 自動ピン止め型ＧＭＲヘッドの素子構成を示す図である。

符号の説明

１…磁気ディスク、２…トラック、３…サーボセクタ、４…データセクタ、
５…磁気ヘッド、６…プリアンプ、７…リード／ライトチャネル、８…極性反転器、
９…ハードディスクコントローラ、１０…データ符号器、１２…データ復号器、１３…サーボ信号復号器、１４…同期信号及びグレイコード検出器、１５…極性検出器。

Claims (10)

1. サーボセクタと該サーボセクタの間にデータセクタが配置されたトラックを複数有する磁気記録媒体と、該磁気記録媒体の前記トラックに記録された情報を再生する磁気ヘッドと、該磁気ヘッドの再生出力を入力し前記サーボセクタの位置情報から再生信号の極性が反転していることを検出した場合リードエラーとする信号処理回路とを有することを特徴とする磁気記録再生装置。
2. 前記信号処理回路は、前記サーボセクタ毎に再生信号の極性を検出することを特徴とする請求項１記載の磁気記録再生装置。
3. 前記位置情報は、グレイコードで記録された情報であることを特徴とする請求項１記載の磁気記録再生装置。
4. 前記位置情報は、シリンダ番号であることを特徴とする請求項１記載の磁気記録再生装置。
5. 前記位置情報は、セクタ番号であることを特徴とする請求項１記載の磁気記録再生装置。
6. 前記信号処理回路は、リードエラーの処理として前記再生した位置情報による前記磁気ヘッドの位置制御を中断し、再生信号の極性を反転した後前記磁気ヘッドの位置制御を再開することを特徴とする請求項１記載の磁気記録再生装置。
7. サーボセクタと該サーボセクタの間にデータセクタが配置されたトラックを複数有する磁気記録媒体と、該磁気記録媒体の前記トラックに記録された情報を再生する磁気ヘッドと、該磁気ヘッドの再生出力を入力し前記サーボセクタの位置情報から再生信号の極性が反転していることを検出した場合リードエラーとする信号処理回路と、該信号処理回路が再生信号の極性が反転していることを検出した場合前記再生信号の極性を反転する極性反転器とを有することを特徴とする磁気記録再生装置。
8. 前記極性反転器は、前記信号処理回路の前段に設けられることを特徴とする請求項７記載の磁気記録再生装置。
9. 複数のトラックを有し該トラックの一部に再生信号の極性を検出するためのパターンが記録された磁気記録媒体と、該磁気記録媒体の前記トラックに記録された情報を再生する磁気ヘッドと、該磁気ヘッドの再生出力を入力し前記再生信号の極性を検出するためのパターンの再生信号から当該再生信号の極性が反転していることを検出した場合リードエラーとする信号処理回路とを有することを特徴とする磁気記録再生装置。
10. 前記再生信号の極性を検出するためのパターンは、片側の極性のみに単峰波形が現れる信号であることを特徴とする請求項９記載の磁気記録再生装置。
    

Images