JP3607672B2 - 垂直磁気記録方式の磁気ディスク装置及び同装置に適用する記録補償方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には垂直磁気記録方式の磁気ディスク装置に関し、特に、外乱磁界に起因する記録歪みを補償する記録補償技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスクドライブを代表とする磁気ディスク装置（以下ディスクドライブと呼ぶ場合がある）の分野では、長手磁気記録方式での記録密度の限界を超えるための技術として、垂直磁気記録方式が注目されている。
【０００３】
ところで、従来の長手磁気記録方式のディスクドライブでは、ディスク媒体上に記録された磁気記録データにおいて、隣接ビットパターンの影響により磁化転移位置（信号反転位置）が正規の位置より前方にシフトする非線形ビットシフトが起こる。このような記録歪み現象は、データ再生時にエラーレートの劣化を招く。このため、ライト動作時に、磁化転移を正規の位置に補正する記録補償処理が実行されている。記録補償機能の原理は、ビットシフト量が隣接ビットパターンに依存するため、ビットシフト量（方向も含む）を予測し、記録タイミングを遅延させることにより、結果として磁化転移を正規の位置に補正する。
【０００４】
一方、垂直磁気記録方式のディスクドライブでは、隣接ビットパターンによって磁化転移位置が正規の位置よりシフトするが、その方向は長手磁気記録方式とは異なり、後方にシフトする記録歪み現象が発生する。よって、一般的には、垂直磁気記録方式の場合は、磁化転移の記録タイミングを正規の位置よりも先行させる記録補償機能が必要となる。
【０００５】
従来では、記録信号系列の中で予め隣接ビットパターンによる磁化反転位置を予測し、当該隣接ビットパターンに合わせて磁化反転タイミングを先行もしくは遅延させる記録補償方法が提案されている（例えば特開２０００−２０７７０４号公報を参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年の垂直磁気記録方式では、ライトヘッドとして単磁極型ヘッドを使用し、ディスク媒体としては２層構造のディスクを使用するディスクドライブの実用化が推進されている。単磁極ヘッドは主磁極と補助磁極から構成され、主磁極から垂直方向に発生する記録磁界で、ディスクの垂直方向（深さ方向）に磁化する。なお、リードヘッドは、長手磁気記録方式と同様のＭＲ素子（磁気抵抗型素子）又はＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗型素子）からなる。
【０００７】
また、２層構造のディスクは、垂直方向の磁気異方性を示す記録層と、当該記録層と基板との間に軟磁性層とを有する。軟磁性層は、ライト動作時に、ライトヘッドの主磁極から発生する磁束が記録層を垂直方向に通過するように引き込み、さらに当該磁束を補助磁極まで誘導する、いわばデータ記録動作を支援するような機能を有する。
【０００８】
このような方式のドライブでは、記録効率が高い反面、外部に浮遊する磁束による磁界（外乱磁界）の影響を受けた場合に、特にライトヘッドの直下のディスク上の記録データには、非線形ビットシフトによる記録歪みが発生する可能性が高い。このような記録歪み現象も、データ再生処理系では補償できず、データ再生時にエラーレートの劣化を招く要因となる。従って、そのような外乱磁界に対する記録補償機能が必要となるが、前述のような先行技術における記録補償方法は、外乱磁界によるビットシフトを想定していないため対処できない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、垂直磁気記録方式のディスクドライブにおいて、外乱磁界に対して有効な記録補償機能を実現することにより、当該外乱磁界による記録歪みを解消し、データ再生時のエラーレートを向上させることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の観点は、垂直磁気記録方式のディスクドライブにおいて、ライト動作時に、外乱磁界を検知したときに、ディスク上の記録磁化方向、外乱磁界強度、及び外乱磁界方向に基づいて、記録データのビットシフトを解消して、記録歪みを補償する垂直記録補償機能に関する。
【００１１】
本発明の観点に従ったディスクドライブは、垂直磁気記録方式によりデータ信号の磁気記録が可能なディスク媒体と、前記ディスク媒体に対するデータ信号のライト動作及びリード動作を行なうための磁気ヘッドと、前記ディスク媒体の近傍の外乱磁界を検出する外乱検出手段と、ライト動作時に、前記ディスク媒体に垂直磁気記録される前記データ信号の記録パターンを出力する手段と、前記ライト動作時に、前記外乱検出手段により検出された外乱磁界に関する情報、及び前記記録パターンに基づいて判定した前記ディスク媒体上に垂直磁気記録される磁化方向に従って、記録補償処理を実行する記録補償手段とを備えた構成である。
【００１２】
このような構成により、特に単磁極型ヘッドをライトヘッドとして使用し、２層構造のディスクを使用する垂直磁気記録方式のディスクドライブに適用した場合に、ライト動作時での外乱磁界を起因とする記録歪みを解消することができる。従って、ディスク上に記録されたデータを再生するデータ再生時に、記録歪みを要因とするリードエラーレートの劣化を抑制することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
（ディスクドライブの構成）
図１は、本実施形態に関する垂直磁気記録方式のディスクドライブの要部を示すブロック図である。
【００１５】
本ディスクドライブ１は、図１に示すように、垂直磁気記録方式のディスク４と、磁気ヘッド（以下単にヘッド）４と、スピンドルモータ（ＳＰＭ）５と、アクチュエータ６とを有する。
【００１６】
ディスク４は例えば単一枚（複数舞の場合もある）の円板上のデータ記録媒体であり、ＳＰＭ５により回転駆動される。ディスク４の各データ面には、同心円状の多数のトラックが形成される。各トラックには、主としてヘッド位置決め制御（サーボ制御）に使用されるサーボデータが記録された複数のサーボエリアが等間隔で配置されている。各トラックでは、サーボエリア間がデータエリア（ユーザデータの記録エリア）であり、当該データエリアは複数のデータセクタが設定される。
【００１７】
ヘッド４は、アクチュエータ６に搭載されており、ディスク４の各データ面に対応してそれぞれ設けられている。アクチュエータ６は、サーボ制御により、ボイスコイルモータ７の駆動力で、ディスク３上の半径方向にヘッド４を移動させる機構である。ヘッド４は、データ記録するためのライトヘッドと、データを再生するためのリードヘッドとが分離して、同一スライダ上に実装された複合型磁気ヘッドである。リードヘッドは、通常ではＧＭＲ（ｇｉａｎｔ ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子から構成されている。ライトヘッドは、インダクティブヘッド素子から構成されて、垂直磁気記録方式に適合する単磁極型ヘッドである。
【００１８】
更に、ディスクドライブは、ヘッドアンプ回路（プリアンプ回路）８と、リード／ライト（Ｒ／Ｗ）チャネル９と、ディスクコントローラ（ＨＤＣ）１０と、サーボコントローラ１１と、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１２とを有する。
【００１９】
ヘッドアンプ回路８は、ヘッド４との間でリード／ライト信号の入出力機能、ヘッド４の切替機能、及びリード／ライト信号の増幅機能を実現している。ライトアンプ８０は、後述するライトチャネル９０からのライトデータ（記録信号）をライト電流に変換してライトヘッドに供給する。リードアンプ８１は、リードヘッドから出力されるリード信号を増幅してリードチャネル９１に送出する。
【００２０】
リード／ライトチャネル９は、リード／ライト信号処理回路であり、ユーザデータと共に、リード信号からサーボデータを抽出する信号処理機能も含む。リードチャネル９１はデコーダなどの回路を有し、リードアンプ８１により増幅されたリード信号を入力し、データ再生動作に必要な信号処理を実行する。
【００２１】
ライトチャネル９は、記録補償回路９０１及びライトデータの符号化を行うための符号化回路（エンコーダ）９０２を有し、垂直磁気記録するための記録信号を生成する。記録補償回路９０１は、後述するように外乱磁界に対する記録補償機能も含み、記録信号の反転位置を正規の位置から遅延あるい先行させる記録補償処理を行う。
【００２２】
ＨＤＣ１０は、ドライブとホストシステム２とのインターフェースを構成し、ホストシステム２との間で、コマンド及びリード／ライトデータの通信を制御する。また、ＨＤＣ１０は、リード／ライトチャネル９を介して、ディスク３との間でリード／ライトデータの通信を制御する。ホストシステム２は、製造工程では各種のテスト装置に相当し、また製品出荷後ではパーソナルコンピュータ（携帯型情報端末を含む）や各種のディジタル機器に相当する。
【００２３】
サーボコントローラ１１は、リードチャネル９１により抽出されたサーボデータから、サーボエリアの期間だけ有効となるサーボゲート等の各種タイミング信号を生成するタイミング生成機能を有する。また、サーボコントローラ１１は、サーボエリアに記録されているサーボデータ中のシリンダコード（トラックアドレス）を復号化するデコード機能を有する。
【００２４】
ＣＰＵ１２は、通常ではＲＯＭ１５に格納されている制御プログラムに従って、各種の制御動作を実行するドライブのメイン制御装置である。具体的には、ＣＰＵ１０は、サーボコントローラ１１により抽出されたシリンダコード、及びリードチャネル９１により抽出されたサーボデータの中のサーボバーストデータを使用して、ヘッド４をディスク３上の目標位置に位置決めさせるサーボ制御を実行する。
【００２５】
更に、ＣＰＵ１２は、ディスク３の近傍に設けられた磁気センサ１６（または後述するＧＭＲ素子）からの外乱磁界の検出情報、及び記録補償用テーブル（図６の１３０）に基づいて、外乱磁界による記録歪みを解消するための記録補償動作に関する制御を実行する（図６を参照）。
【００２６】
ＣＰＵ１２には、前記ＲＯＭ１５以外に、ＣＰＵ１２のワークメモリとして機能するＲＡＭ１４が接続されている。また、ＣＰＵ１２には、同実施形態に関係する記録補償用テーブルや、各種の制御用パラメータなどを保存するための書き換え可能なフラッシュメモリ（ＦＲＯＭ）１３が接続されている。
【００２７】
（記録補償用テーブル）
同実施形態では、ＣＰＵ１２は、フラッシュメモリ１３に保存されている記録補償用テーブルを参照して、外乱磁界による記録歪みを解消するための記録補償量を求める。ＣＰＵ１２は、記録補償量と共に、記録補償処理の指示をライトチャネル９０に含まれる記録補償回路９０１に発行する。
【００２８】
記録補償用テーブルは、ディスクドライブの製造工程時に、テスト装置による所定のテスト処理により生成される。即ち、図６に示すように、ホストシステムとしてテスト装置２が、ＨＤＣ１０を介してディスクドライブに接続される。テスト装置２は、各ヘッド４ごとに、磁化方向、隣接記録パターン（隣接ビットパターン）、外乱磁界の強度の各情報に対応付けされる最適な記録補償量を算出し、記録補償用テーブル１３０としてフラッシュメモリ１３に登録する。
【００２９】
（ヘッドとディスクの構造）
図２は、同実施形態のディスクドライブに使用されるヘッド４及びディスク３の構造を示す。
【００３０】
当該ヘッド４は、スライダ２１側にリードヘッド２２を有し、その後にライトヘッド２３を有する。リードヘッド２２は、ＧＭＲ素子２４、上部シールドコア２５、及び下部シールドコア２６を有する。ＧＭＲ素子２４は、それらの一対のシールドコア２５，２６に挟まれた所定のギャップを形成する空間内に配置されている。
【００３１】
ライトヘッド２３は、上部磁極（主磁極）２７、コイル２８、下部磁極（補助磁極）２９を有するインダクティブ・単磁極型ヘッドである。主磁極２７は、磁極先端が垂直記録方式特有の構造であり、垂直方向の磁束によりディスク３の深さ方向に磁化する。補助磁極２９は、主磁極２７からディスク３に流入した磁束を引き上げて磁束路を形成する。
【００３２】
一方、同実施形態のディスク３は、垂直方向の磁気異方性を示す記録層３０と、当該記録層３０と基板３２との間に軟磁性層３１とを有する２層構造ディスクである。軟磁性層３１は、主磁極２７から発生した磁束を垂直方向に引き込み、記録層３０を垂直に磁化するための補助的な役割を果たす。軟磁性層３１に流入した磁束は、長手方向に通過し、補助磁極２９へ流出する。即ち、主磁極２７から発生した磁束は、記録層３０、軟磁性層３１、及び補助磁極２９からなる磁束路を形成する。
【００３３】
（記録補償動作）
以下同実施形態の垂直磁気記録での記録補償動作を説明する。
【００３４】
まず、図３及び図４を参照して、垂直磁気記録と、外乱磁界によるビットシフト現象を説明する。
【００３５】
図４に示すように、回転しているディスク３（回転方向４０Ａ）に対して、ライトヘッド（相対的走行方向４０Ｂ）の主磁極２７から、垂直方向の磁束が印加される。この記録動作により、主磁極２７のトレーリングエッジ（ｔｒａｉｌｉｎｇ ｅｄｇｅ）側のディスク３上には、磁化転移がデータ４２として残留する。
【００３６】
ここで、垂直方向の外乱磁界４１の影響がない場合には、主磁極２７からディスク３上に印加される記録磁界（ＭＦ）の分布は、実線４３に示すようになる。なお、便宜的に、隣接ビットパターンからの記録磁界の影響を無視する。記録磁界が保磁力（Ｈｃ）を超える領域で、ディスク３上で磁化反転するため磁化転移位置は点線４４となり、ここを正規の磁化反転位置と想定する。
【００３７】
一方、ヘッド４が垂直方向の外乱磁界４１の影響を受けた場合、主磁極２７には、記録電流により発生する磁束と、外乱磁界４１による磁束が加算されて、ディスク３に印加される記録磁界（ＭＦ）の分布は、点線４５に示すようになる。即ち、実線４３で示す記録磁界分布に対して、オフセットが生じる。この場合、磁化転移位置４６は、正規の磁化反転位置４４よりも、ヘッド４の走行方向４０Ｂに対して後方にシフトする。
【００３８】
ここで、記録磁界の方向（ディスクの深さ方向）とは、逆となる上向きの外乱磁界の影響を受けた場合には、記録磁界の分布は、実線４３に対して下方向（ディスク３の表面側の方向）にシフトし、磁化転移位置は、正規の磁化反転位置４４よりも前方に移動する。要するに、外乱磁界が、ライトヘッドの主磁極２７による記録磁界を補助する方向（同方向）に働いた場合には、磁化転移位置は正規の位置に対して後方に、また反対方向に働いた場合は前方にシフトする。このような現象が、外乱磁界によるビットシフト現象であり、垂直磁気記録における記録歪みとなる。
【００３９】
図３（Ａ）は、ライト動作（データ記録）時に、外乱磁界に対するビットシフト量の変化を示す。また、同図（Ｂ）は、リード動作（データ再生）での当該外乱磁界に対するエラーレートの関係を示す。これらから、データ記録時の外乱磁界の影響により、ディスク３上の記録ビットシフト量が増加し、これに伴なってデータ再生時のエラーレートが大きく変動していることが確認できる。
【００４０】
このようなビットシフトによる記録歪みを解消するための記録補償動作を、図５及び図６を参照して説明する。
【００４１】
まず、例えばパーソナルコンピュータであるホストシステム２からライトコマンドが発行されると、ＣＰＵ１２は、ＨＤＣ１０を介して当該コマンドを解読する。ライトチャネル９０は、ＨＤＣ１０から当該コマンドに伴なって転送された記録データを受信すると、符号化回路９０２により所定の符号化データに変換する。
【００４２】
図５（Ａ）は、符号化回路９０２からの符号化データに対応するライト信号の一例を示す。ここでは、ライトヘッドは、ライト信号が論理レベル“Ｈ”のときに、ディスク３上に対して深さ方向（下方向）に磁化し、論理レベル“Ｌ”のときに表面側方向（上方向）に磁化させる（同図（Ｂ）を参照）。なお、図中のＴｃは、ビット間隔を示し、最短の信号反転間隔に相当する。
【００４３】
ここで、前述したように、ライトヘッドの主磁極２７が下向きに外乱磁界の影響を受けた場合、図５（Ｂ）に示すように、外乱磁界と同方向である下向きの磁化転移Ｂ１、Ｂ３は、正規の磁化反転位置よりも先行し、逆に上向きの磁化転移Ｂ２、Ｂ４は後方にシフトする。当該ビットシフト量は、外乱磁界の強度に応じて変化する。なお、便宜的に、隣接ビットパターンによる磁界の影響によるビットシフト量は無視する。
【００４４】
同実施形態では、ＣＰＵ１０は、ライトコマンドに従ったデータ記録時に、磁気センサ１６からの外乱磁界に関する情報（外乱磁界の磁束方向と強度）に基づいて、フラッシユメモリ１３の記録補償テーブル１３０を参照して、最適な記録補償量を選択して、記録補償回路９０１に送出する。
【００４５】
記録補償回路９０１では、記録タイミング算出回路９０１Ｂは、符号化回路９０２から得られる記録パターンと、ＣＰＵ１０からの記録補償量とから記録補償するための記録タイミングを求めて、記録信号調整回路９０１Ａに指示する。具体的には、記録タイミング算出回路９０１Ｂは、記録磁化の反転方向と外乱磁界の方向との判定処理や、この判定結果（方向の一致又は不一致）による磁化反転の先行または遅延のタイミングの判定処理を実行する。記録タイミング算出回路９０１Ｂは、先行または遅延のタイミングの指示と、補償量（ビットシフト量）とを記録信号調整回路９０１Ａに指示する。
【００４６】
記録信号調整回路９０１Ａは、記録タイミング算出回路９０１Ｂからの記録タイミング調整の指示に従って、図５（Ｃ）に示すように、外乱磁界による磁界の方向および強度に合わせて、記録信号の記録タイミングを調整する。ライトアンプ８０は、記録信号調整回路９０１Ａにより調整（記録補償）された記録信号をライト電流に変換して、ライトヘッドに供給する。従って、ライトヘッドにより、図５（Ｄ）に示すように、正規の位置で磁化反転される記録データを、ディスク３上に垂直磁気記録する。
【００４７】
以上のように同実施形態により、ＣＰＵ１２は、磁気センサ１６からの外乱磁界の検出結果と、予め用意された記録補償テーブル１３０とを使用して、外乱磁界の影響により発生する記録歪みを解消するための記録補償をライトチャネル９０に対して指示する。ライトチャネル９０では、記録補償回路９０１は、記録信号に対して、外乱磁界の方向と記録磁化の方向とが一致する場合には、正規の磁化反転位置より遅延させる記録タイミングで記録補償を実行する。一方、外乱磁界の方向と記録磁化方向とが不一致の場合には、正規の磁化反転位置より先行させる記録タイミングで記録補償を実行する。この場合、ビットシフト量は、外乱磁界の強度に応じて決定される。
【００４８】
従って、垂直磁気記録時に、ライトヘッドに対して外乱磁界の影響がある場合でも、当該外乱磁界に適応する記録補償機能により、結果として正規の位置が磁化転移位置となる垂直磁気記録を実現できる。従って、データ再生時には、記録歪みの影響を抑制できるため、最良のリードエラーレートでのデータ再生を実現できる。
【００４９】
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図である。
【００５０】
本実施形態は、記録補償機能として、図７に示す記録電流オフセット調整回路７０により、ライトアンプ８０から出力されるライト電流パターン（記録電流パターン）を調整（オフセット）して、外乱磁界による記録歪みを解消させる補償方法である。具体的には、図４に示す記録磁界分布４５を、正規の記録磁界分布４３になるように、記録電流パターンをオフセットさせる垂直記録補償機能である。なお、本実施形態に関係する構成要素以外については、図１に示す第１の実施形態の場合と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００５１】
まず、本実施形態での記録補償機能の原理は、外乱磁界を打ち消す方向に記録磁界、即ち記録電流パターンをオフセットすることによりビットシフトを解消し、正規の位置での磁化反転を得ることにある。具体的には、前述の図４に示すように、記録磁界と外乱磁界とが同一方向である場合には、外乱磁界が記録磁界を強める方向に作用するため記録歪みが生じる。従って、この場合は記録磁界を弱める、即ち記録電流を低減することにより、ビットシフトを解消することができる。逆に、外乱磁界が記録磁界に対して逆方向に作用し、記録磁界を弱める方向に働く場合には、記録電流を増加することによりビットシフトを解消することができる。また、外乱磁界の強度によって主磁極２７の記録磁界分布のオフセット量が変化するため、それに合わせて記録電流のオフセット量を調整する必要がある。
【００５２】
以下図７を参照して、具体的に説明する。
【００５３】
前述の第１の実施形態と同様に、ＣＰＵ１２は、ライト動作時に、磁気センサ１６からの検出情報（外乱磁界の方向と強度）に基づいて、フラッシュメモリ１３に予め保存されている記録電流オフセット量テーブルを参照し、記録電流オフセット情報を選択する。記録電流オフセット量テーブルは、ディスクドライブの製造工程時に、所定のテスト装置により、リードエラーレートを指標として最適化された値が算出されてフラッシュメモリ１３に格納されている。
【００５４】
ＣＰＵ１２は、記録電流オフセット量テーブルから、外乱磁界に適合する記録電流オフセット情報を記録電流オフセット回路７０にセットする。記録電流オフセット回路７０は、記録電流オフセット情報から、外乱磁界によるビットシフトを解消するために、正負の記録磁化方向に合わせた記録電流値を算出し、ライトアンプ８０に与える。ライトアンプ８０は、当該記録電流値を受けて、ライトチャネル９０からの記録磁化方向と同期させてライトヘッドへ正負で異なる記録電流を印加する。
【００５５】
以上のように本実施形態によれば、ライトアンプ８０から出力されるライト電流パターン（記録電流パターン）を、外乱磁界に応じて調整して、外乱磁界による記録歪みを解消させる記録補償機能を実現できる。換言すれば、記録磁化方向に応じて記録電流値を可変とするライトアンプ８０を使用することにより、ディスク３上の記録データのビットシフト量を調整することができる。ここで、本実施形態の記録補償方法であれば、ライトチャネル９０中の記録補償回路は、隣接パターンビットによるビットシフトのみを補償する機能に限定することができる。従って、隣接ビットシフト起因による記録補償は、ライトチャネル９０により実行される。これとは区別して、外乱磁界を起因とする記録補償はライトアンプ８０により実行されるため、ビットシフト量の調整が容易となる。
【００５６】
（変形例）
前述したように、各実施形態では、外乱磁界を検出する磁気センサ１６が設けられている。本変形例は、磁気センサ１６の代替として、ヘッド４のリードヘッドを構成するＧＭＲ素子を利用する構成である。即ち、ライト動作時に、ＣＰＵ１２は、サーボデータに含まれる所定のパターンをＧＭＲ素子によりリードして、そのリード信号波形から外乱磁界の強度及び方向を推定する。
【００５７】
以下、図８及び図９を参照して具体的に説明する。
【００５８】
垂直磁気記録では、ディスク３からＧＭＲ素子に流入する磁界が大きいため、外乱磁界の影響が大きい場合には、ＧＭＲ素子からのリード信号波形には、波形歪を生じる。例えば、外乱磁界がある状態で記録された孤立波形に対応するリード信号波形は、図８（Ａ）に示すように、外乱磁界による出力振幅の変動が招じた波形となる。一方、外乱磁界がない状態でのリード信号波形は、図８（Ｂ）に示す波形である。このような出力振幅の変動に基づいて、ＣＰＵ１２は、外乱磁界の強度を推定する。
【００５９】
また、ＣＰＵ１２は、サーボデータに含まれる特定パターンに対応するリード信号波形から、外乱磁界の方向を推定する。具体的には、図８（Ｃ）に示すような高周波信号とＤＣの繰り返しパターンのリード信号波形である。ここで、ＤＣ部分は、高周波信号部分の干渉の影響を受けない方が感度が高く望ましいが、高周波信号の出力よりＤＣパターン部の出力が高ければ測定が可能である。また、高周波信号の磁化反転は奇数回であることを特徴としている。本変形例では、ＮＲＺＩ表記でＦＦＦＦ８０パターンが使用されている。
【００６０】
さらに、特定パターンの正負方向に、外乱磁界が印加されたときのリード信号波形は、図８（Ｄ），（Ｅ）に示すような波形となる。図８（Ｄ），（Ｅ）から明白であるように、低周波部の上下対称性が、外乱磁界の印可方向により逆転していることが分かる。特に、同図（Ｄ）は強磁場での外乱磁界の印可が顕著である。に見える。図９（Ａ）は、高周波波形の中央から上向きのＤＣ出力をＡ、下向きＤＣ出力をＢとし、「（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）」を指標（アシメントリ：Ａｓｙｍ−Ｄｉｓ）とした場合に、外乱磁界と当該指標との関係を示す。この指標により、外乱磁界の強度と方向を特定できる。
【００６１】
また、垂直磁気記録では、リード信号波形は矩形波である。このため、リードチャネルの中に微分回路を設けて、リード信号矩形波を微分波形に変換することにより、長手磁気記録方式と同様の信号処理方式を採用できる。この場合、孤立波形のリード信号波形は、長手磁気記録方式と同様の波形となるため、外乱磁界の影響を受けたときの波形歪が、図９（Ｂ）に示すように、ピークシフトの変化として現れる。当該ピークシフトは、図９（Ｂ）に示すように、外乱磁界と方向との１対１の関係にあるため、外乱磁界の強度と方向の検出に利用することができる。
【００６２】
以上要するに、本変形例は、当該特定パターンをディスク３上のサーボエリアに、サーボデータ（サーボパターン）と連続または近傍に記録し、ライト動作時に、リードヘッドであるＧＭＲ素子により当該特定パターンを読出す。ＣＰＵ１２は、当該特定パターンに対応するリード信号波形から外乱磁界の強度及び方向を推定する。従って、ディスクドライブの内部には、外乱磁界を検出するための特別の磁気センサ１６を設ける必要がない。
【００６３】
ここで、ディスクドライブの中には、ＧＭＲ素子のＭＲ抵抗値をモニタするためのモニタ端子を搭載しているリードアンプ８１が設けられたものがある。ＧＭＲ素子は、ディスク３上の記録磁界により抵抗値が変化すると共に、外部磁界（外乱磁界）の変動によっても変化する。図９（Ｃ）は、横軸の外乱磁界と、縦軸のモニタ出力（振幅値）との関係を示す。即ち、モニタ出力（振幅値）は、外乱磁界に対して１対１の関係にあることが明白である。従って、ＣＰＵ１２は、リードヘッドのＧＭＲ素子のＭＲ抵抗値をモニタすることにより、外乱磁界を検出することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、垂直磁気記録方式のディスクドライブにおいて、ライト動作時に、外乱磁界の検出結果に基づいて、記録データのビットシフトを解消して、記録歪みを補償する垂直記録補償機能を実現できる。従って、外乱磁界に対して有効な記録補償機能を実現することにより、データ再生時のエラーレートを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に関する垂直磁気記録方式のディスクドライブの要部を示すブロック図。
【図２】同実施形態に関する磁気ヘッドとディスクの構造を説明するための図。
【図３】同実施形態に関する外乱磁界に対するビットシフト量とエラーレートの関係を示す図。
【図４】同実施形態に関する垂直磁気記録とビットシフトを説明するための図。
【図５】同実施形態の記録補償動作を説明するためのタイミングチャート。
【図６】同実施形態に関する記録補償用テーブルと記録補償回路の構成を説明するためのブロック図。
【図７】本発明の第２の実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図。
【図８】同実施形態の変形例を説明するための図。
【図９】同実施形態の変形例を説明するための図。
【符号の説明】
１…ディスクドライブ
２…ホストシステム（テスト装置）
３…ディスク
４…磁気ヘッド
５…スピンドルモータ（ＳＰＭ）６とを有する。
６…アクチュエータ
７…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
８…ヘッドアンプ回路
９…リード／ライト（Ｒ／Ｗ）チャネル
１０…ディスクコントローラ（ＨＤＣ）
１１…サーボコントローラ
１２…マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）
１３…フラッシュメモリ（ＦＲＯＭ）
１４…ＲＡＭ
１５…ＲＯＭ
１６…磁気センサ
２２…リードヘッド
２３…ライトヘッド
２４…ＧＭＲ素子
２５…上部シールドコア
２６…下部シールドコア２６
２７…上部磁極（主磁極）
２８…コイル
２９…下部磁極（補助磁極）
３０…記録層
３１…軟磁性層
３２…基板
７０…記録電流オフセット回路
８０…ライトアンプ
８１…リードアンプ
９０…ライトチャネル
９１…リードチャネル
９０１…記録補償回路
９０２…符号化回路（エンコーダ）

Claims (20)

1. 垂直磁気記録方式によりデータ信号の磁気記録が可能なディスク媒体と、
   前記ディスク媒体に対するデータ信号のライト動作及びリード動作を行なうための磁気ヘッドと、
   前記ディスク媒体の近傍の外乱磁界を検出する外乱検出手段と、
   ライト動作時に、前記ディスク媒体に垂直磁気記録される前記データ信号の記録パターンを出力する手段と、
   前記ライト動作時に、前記外乱検出手段により検出された外乱磁界に関する情報、及び前記記録パターンに基づいて判定した前記ディスク媒体上に垂直磁気記録される磁化方向に従って、記録補償処理を実行する記録補償手段と
   を具備したことを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 前記記録補償手段は、
   前記ディスク媒体上に垂直磁気記録されるデータビット列のビットシフトを補償することを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
3. 前記記録補償手段は、
   前記ディスク媒体上に垂直磁気記録されるデータの正規の磁化反転位置に対して、記録磁化タイミングを先行または遅延させることによりビットシフトを補償することを特徴とする請求項２に記載の磁気ディスク装置。
4. 前記記録補償手段は、
   前記外乱磁界の強度と方向、及び前記ディスク媒体上の記録パターンを関係付けた記録補償用テーブルを有し、
   当該記録補償用テーブルを参照して、データビット列のビットシフトを補償することを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
5. 前記記録補償手段は、
   前記記録補償用テーブルを参照して、前記ディスク媒体上に垂直磁気記録されるデータの正規の磁化反転位置に対して、記録磁化タイミングを先行または遅延させることによりビットシフトを補償することを特徴とする請求項４に記載の磁気ディスク装置。
6. 前記ディスク媒体は、
   垂直方向の磁気異方性を示す記録層と、当該記録層と基板の間に設けられた軟磁性層とを有する２層構造から構成されることを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
7. 前記磁気ヘッドは、ライトヘッドとリードヘッドとが分離されている構造であり、
   当該ライトヘッドは前記ディスク媒体の垂直方向に記録磁界を印加する単磁極式ヘッドから構成されることを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
8. 前記ディスク媒体は、
   垂直方向の磁気異方性を示す記録層と、当該記録層と基板の間に設けられた軟磁性層とを有する２層構造から構成されており、
   前記ライトヘッドは、
   前記ディスク媒体の垂直方向に磁束を発生する主磁極を有し、かつ、当該主磁極と前記軟磁性層と共に磁束路を構成する補助磁極を有する単磁極式ヘッドから構成されることを特徴とする請求項７に記載の磁気ディスク装置。
9. 前記外乱検出手段は、
   前記磁気ヘッドに含まれるリードヘッドを構成する磁気抵抗型素子を利用して、当該リードヘッドから出力されるリード信号波形に従って、前記外乱磁界の強度と方向を推定する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
10. 前記ディスク媒体上のサーボエリア内に、前記外乱磁界を検出するための外乱検出用パターンが記録されており、
    前記外乱検出手段は、
    前記リードヘッドにより当該外乱検出用パターンがリードされたときのリード信号波形に従って、前記外乱磁界の強度と方向を推定する手段を有することを特徴とする請求項９に記載の磁気ディスク装置。
11. 前記外乱検出用パターンは、磁化反転が奇数回である高周波信号パターンとＤＣパターンとの繰り返しパターンから構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の磁気ディスク装置。
12. 前記外乱検出用パターンは、低周波の微分波形のピークシフトを指標とする繰り返しパターンから構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の磁気ディスク装置。
13. 前記外乱検出手段は、
    前記外乱磁界の強度と方向を検出する磁気センサを有することを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
14. ライト動作時に、前記磁気ヘッドに含まれるライトヘッドに対して記録データに対応する記録電流パターンを出力するライトチャネルを有し、
    前記記録補償手段は、前記外乱検出手段により検出された外乱磁界に関する情報、及び前記ディスク媒体上に垂直磁気記録される磁化方向に従って、当該記録電流パターンにオフセットを与えるような記録補償処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
15. 前記記録補償手段は、
    前記外乱磁界の強度と方向、及び前記ディスク媒体上の記録パターンを関係付けた記録補償用テーブルを有し、
    当該記録補償用テーブルを参照して、前記記録電流パターンにオフセットを与えるような記録補償処理を実行することを特徴とする請求項１４に記載の磁気ディスク装置。
16. ライト動作時に、記録データに対応する記録電流パターンを出力するライトチャネル、及び当該記録電流パターンに応じた記録電流を前記磁気ヘッドに含まれるライトヘッドに供給するライトアンプを有し、
    前記記録補償手段は、前記外乱検出手段により検出された外乱磁界に関する情報、及び前記ディスク媒体上に垂直磁気記録される磁化方向に従って、前記ライトアンプから出力される記録電流値を可変させるような記録補償処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
17. 垂直磁気記録方式によりデータ信号の磁気記録が可能なディスク媒体と、前記ディスク媒体に対するデータ信号のライト動作及びリード動作を行なうための磁気ヘッドとを有する磁気ディスク装置に適用する記録補償方法であって、
    前記ディスク媒体の近傍の外乱磁界を検出するステップと、
    ライト動作時に、前記ディスク媒体に垂直磁気記録される前記データ信号の記録パターンを出力するステップと、
    前記ライト動作時に、前記外乱検出ステップにより検出された外乱磁界に関する情報、及び前記記録パターンに基づいて判定した前記ディスク媒体上に垂直磁気記録される磁化方向に従って、記録補償処理を実行するステップと、
    前記記録補償処理ステップにより記録補償された記録パターンに従って、前記磁気ヘッドに含まれるライトヘッドにより前記ディスク媒体上に垂直磁気記録を実行するステップと
    を具備したことを特徴とする記録補償方法。
18. 前記外乱磁界の強度と方向、及び前記ディスク媒体上の記録パターンを関係付けた記録補償用テーブルを有し、
    前記記録補償処理ステップは、当該記録補償用テーブルを参照して、前記ディスク媒体上に垂直磁気記録されるデータビット列のビットシフトを補償することを特徴とする請求項１７に記載の記録補償方法。
19. 前記外乱磁界検出ステップは、前記磁気ヘッドに含まれるリードヘッドを構成する磁気抵抗型素子を利用して、当該リードヘッドから出力されるリード信号波形に従って、前記外乱磁界の強度と方向を推定することを特徴とする請求項１７に記載の磁気ディスク装置。
20. ライト動作時に、前記磁気ヘッドに含まれるライトヘッドに対して記録データに対応する記録電流パターンを出力するライトチャネルを有し、
    前記記録補償処理ステップは、前記外乱磁界検出ステップにより検出された外乱磁界に関する情報、及び前記ディスク媒体上に垂直磁気記録される磁化方向に従って、当該記録電流パターンにオフセットを与えるような記録補償処理を実行することを特徴とする請求項１７に記載の記録補償方法。

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