JP4371885B2 - 垂直磁気ヘッドの異常検出方法及び磁気記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、垂直磁気記録方式に再生ヘッドとして適用されるＧＭＲ型磁気ヘッドの異常検出方法及び、その異常検出方法を備えた磁気記録再生装置に関し、特にＧＭＲ型磁気ヘッドにストレスを与えることなくその異常を検出することができるようした垂直磁気ヘッドの異常検出方法及びその方法を備えた磁気記録再生装置に関する。

磁気ディスク装置においては、長年、長手磁気記録方式を用いて高記録密度化が図られてきたが、近年、Ｓ／Ｎ（信号対雑音）比不足や熱緩和現象の顕在化等により、高密度化の限界が見え始めている。そこで、次世代の記録再生方式として、垂直磁気記録方式による記録と、ＧＭＲ（Giant MagnetoResistive effect：巨大磁気抵抗効果型）ヘッドによる再生を組合わせて適用する研究が進められ、実用化目前の段階となっている。

それによって、大記録容量の磁気ディスク装置を実現することが可能になった。しかしながら、ＧＭＲ型磁気ヘッドは、通常使用状態でも、磁気感度が急激に変化して、再生出力にバルクハウゼンノイズと呼ばれるノイズが発生することが知られている。

バルクハウゼンノイズを発生すると、再生データエラーが多発したり、サーボ機能が正しく働かなくなったりして、正常な再生動作ができなくなり、磁気ディスク装置そのものがもはや価値のないものになってしまう。

このため、ＧＭＲ型磁気ヘッドは、その製造段階で、バルクハウゼンノイズを発生するものであるか否かのチェックを受けると共に、将来バルクハウゼンノイズを発生する可能性が高いか否かのチェックを受け、さらに実際に磁気ディスク装置に組み込んだ状態で、バルクハウゼンノイズを発生している否かの判定を行って、不良品が製品として使われてしまうのを回避したり、磁気ディスク装置において、完全に不良になる前にユーザに警告を出し、注意を喚起することが可能となっている。

従来、そのようなＧＭＲ型磁気ヘッドの不良品を見極めるために、検査を行うことが一般的に行われており、例えば特許文献１においては、磁気ヘッドのＭＲ素子にセンス電流を流すと共に、このセンス電流を変化させて、センス電流の種々の値に対してＭＲ素子から出力されるノイズ信号を測定することでＭＲ素子の良否を判断するようにした提案が開示されている。

この検査方法では、ＭＲ素子にセンス電流を流すために、ヘッドにストレスを与えることになり好ましくない。

また、特許文献２には、ヘッドに低周波または直流の外部磁界を印加し、ヘッドの出力を高周波増幅して高周波成分を取り出し、その高周波成分からノイズが発生しているか否かを判定するようにした提案が開示されている。

この提案の検査方法では、ヘッドにストレスを与えないことを目的にしており、より通常使用状態に近い条件でヘッドの良否を判断することができるものであるが、ヘッドに外部磁界を与えるための手段が必要であり、また、外部磁界が必ずしも通常使用状態と同等ではないため、確実な検査を行えるとは限らない。

さらに、特許文献３には、磁気媒体に低記録周波数で、かつ単一パターンのデータを記録し、再生した信号からデータを再生してそのエラーレートを求め、記録前のデータのエラーレートと比較することでヘッドの良否を判定するようにした提案が開示されている。

この提案においては、ヘッドにセンス電流を流したり、外部磁界を与えることがなく、より通常使用状態に近い状態で検査できるが、必ずしも高い検査精度を得ることができない。また、バルクハウゼンノイズが将来発生する可能性が高いか否かの判定を行うことはできない。

さらに、特許文献４には、サーボ信号部分の再生信号に基づいてヘッドの良否を判定するようにした提案が開示されているが、この提案においてもバルクハウゼンノイズが将来発生する可能性が高いか否かの判定を行うことはできず、さらに改善の余地がある。
特開２００２−１３３６２１号公報 米国特許第６４７９９８８号明細書 特許第２９５４１０４号公報 特開平１１−２４２８０８号公報

以上のように、従来、ＧＭＲ型磁気ヘッドがバルクハウゼンノイズを発生しているか、また発生する可能性が高いかを検査する方法としては、ヘッドにストレスを与えるものであったり、磁界を発生するめたの装置が必要であったり、さらに検査精度の点で充分でなかったりして、改善の余地があるものであった。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、磁気媒体を、垂直磁化方式のＤＣ（Direct Current：直流）イレーズ処理によって、隣接する領域が互いに逆極性で磁化するように構成し、その領域の境界を跨ぐようにＧＭＲヘッドを配置して磁化された両領域からＧＭＲヘッドに流入する磁束によって、ＧＭＲヘッドのフリー層の磁化の向きを逆方向に制御して、再生信号の絶対値または分散値からヘッドの異常を検出するようにしたものである。

それによって、ヘッドにストレスを与えることなく、通常使用状態と同様の条件で、簡単にかつ確実にヘッドの異常を検出することができるものである。

本発明の垂直磁気ヘッドの異常検出方法は、垂直磁気記録方式に適用される、所定極性に磁化されたフリー層を有したＧＭＲ型磁気ヘッドの異常検出方法であって、直流信号によって媒体面に対して直交する方向に所定極性で磁化された第１の領域と、直流信号によって媒体面に対して直交する方向に前記第１の領域とは逆極性で磁化された第２の領域とを有した磁気媒体の面方向に、前記ＧＭＲ型磁気ヘッドを、前記第１及び第２の領域によって当該ＧＭＲ型磁気ヘッドに投入される磁束が、前記フリー層の磁化の向きと逆向きとなるように配置して当該ＧＭＲ型磁気ヘッドの再生信号波形の絶対値または分散値を求めるステップと、求められた絶対値または分散値を所定閾値と比較することで、当該ＧＭＲ型磁気ヘッドの異常を検出するステップと、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の垂直磁気ヘッドの異常検出方法は、垂直磁気記録方式に適用される、所定極性に磁化されたフリー層を有したＧＭＲ型磁気ヘッドの異常検出方法であって、直流信号によって媒体面に対して垂直方向に所定極性で磁化された第１の領域と、直流信号によって媒体面に対して垂直方向に前記第１の領域とは逆極性で磁化された第２の領域とを有した磁気媒体の面方向に、前記ＧＭＲ型磁気ヘッドを、前記第１及び第２の領域によって当該ＧＭＲに投入される磁束が、前記フリー層の磁化の向きと逆向きとなるように配置して当該ＧＭＲ型磁気ヘッドの再生信号波形の絶対値または分散値を求めるステップと、前記磁気媒体の面方向に、前記ＧＭＲ型磁気ヘッドを、前記第１及び第２の領域によって当該ＧＭＲ型ヘッドに投入される磁束が、前記フリー層の磁化の向き同じ向きとなるように配置して当該ＧＭＲ型磁気ヘッドの再生信号波形の絶対値または分散値を求めるステップと、各ステップで求められた絶対値または分散値をそれぞれ互いに比較して当該ＧＭＲ型磁気ヘッドの異常を検出するステップと、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の垂直磁気ヘッドの異常検出方法は、垂直磁気記録方式に適用される、所定極性に磁化されたフリー層を有したＧＭＲ型磁気ヘッドの異常検出方法であって、直流信号によって媒体面に対して垂直方向に所定極性で磁化された前記面方向に所定幅を有する第１の領域と、この第１の領域を面方向に挟むように形成され、それぞれ直流信号によって前記媒体面に対して垂直方向に前記第１の領域とは逆極性で磁化された第２及び第３の領域とを有した磁気媒体に、前記ＧＭＲ型磁気ヘッドを、前記第１及び第２の領域に跨るように配置して当該ＧＭＲ型磁気ヘッドの再生信号波形の絶対値または分散値を求めるステップと、前記ＧＭＲ型磁気ヘッドを、前記第１及び第３の領域に跨るように配置して当該ＧＭＲ型磁気ヘッドの再生信号波形の絶対値または分散値を求めるステップと、各ステップで求められた絶対値または分散値をそれぞれ互いに比較して当該ＧＭＲ型磁気ヘッドの異常を検出するステップと、を備えたことを特徴とする。

さらに本発明の磁気記録再生装置は、記録媒体に対して垂直磁気記録方式で、複数のトラックを形成するように信号を記録する記録手段及びＧＭＲ型磁気ヘッドを有し前記記録媒体に記録された信号を再生する再生手段を備えた磁気記録再生装置において、前記記録手段が、隣接する第１、第２及び第３のトラックのうち真ん中の第２のトラックを、ＤＣイレーズによって所定の極性に垂直磁化すると共に、前記第１及び第３のトラックをＤＣイレーズによってそれぞれ前記第２のトラックとは反対の極性に垂直磁化する手段を備え、前記再生手段が、前記ＧＭＲ型磁気ヘッドを、それが前記第１及び第２のトラックに跨る第１の位置かまたは前記第２及び第３のトラックに跨る第２の位置に配置するトラッキング制御手段と、第１及び第２の位置においてそれぞれ当該ＧＭＲ型磁気ヘッドから再生される信号の絶対値または分散値を検出してそれを記憶する記憶手段を含み、さらに前記記憶手段に記憶された前記ＧＭＲヘッドの第１の位置の絶対値または分散値と、第２の位置の絶対値または分散値とを比較して、その結果に基づいて前記ＧＭＲ磁気ヘッドの異常を判別する制御手段と、を具備したことを特徴とする。

本発明によれば、ヘッドにストレスを与えることなく、通常使用状態と同じ条件で、簡単かつ確実にヘッドの異常を検出することができると共に将来異常が発生する可能性をも予測することができる異常検出方法と、その検出方法を適用した磁気記録再生装置を提供することができるものである。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の原理及び基本的動作を説明するためにＧＭＲ型磁気ヘッドを模式的に示す図である。
図１において、ＧＭＲ型磁気ヘッド１００は、中核構造として磁性膜内の磁化の方向（矢印Ａで示す）が、外部磁界に応じて動くフリー層１０１と、常に同じ方向（矢印Ｂ方向）に固定されているピン層１０２を備え、さらにその他にピン層１０２の磁化を固定するための反強磁性膜（図示せず）が、ピン層１０２を挟んで、フリー層１０１と反対側に設けられている。

フリー層１０１には、容易軸が望ましい方向（矢印Ａ０方向）に向くように、アニール（加熱処理）しての着磁が施され、さらにフリー層１０１の矢印Ａ０方向の両端部には、その矢印Ａ０方向への着磁を補強すべく、矢印Ｃ方向の極性を有するハードマグネット１０３，１０４が設けられている。

このような構成のＧＭＲ型磁気ヘッド１００は、フリー層１０１内の磁化の向き（Ａ０，Ａ１，Ａ２…）が、ピン層１０２内の磁化の向きＢに対して採る角度によって、磁性膜全体の抵抗が変化することを利用して、磁気記録された信号を再生するものである。

すなわち、記録された信号によって生成される磁束１０５の向きＣによって、フリー層１０１内の磁化の向きＡが変動し、磁化の向きＡが、Ｂと同じ方向にそろえば抵抗が最小になり、逆方向にそろえば抵抗が最大になり、それに応じて再生信号のレベルが変化するのを信号として捉えるものである。

磁化の向きＡがＢに対して直交する状態では中間の抵抗となり、磁性膜に磁束１０５が流入しない条件のときに、ＡとＢが直交状態となるように、各層の膜厚や、バイアス電流の最適値などが設定される。

またＧＭＲ型磁気ヘッドとしては、近年では、そのピン層１０２が、図のような単層構造だけではなく、強磁性体膜を積層して、よりピンの固着を強固なものにしたシンセティック構造のもの、さらにフリー層１０１に新たな層を積層して、磁気抵抗変化率を向上させる構造のもの、またピン層の磁化を固定する反強磁性層を省略したもの等、多種多様の構成のものが提案されている。しかし、フリー層１０１内の磁化の向きＡと、ピン層８内の磁化の向きＢとがなす角度によって、磁性膜全体の抵抗が変化する現象を利用するという基本動作は同じである。

次に本発明の異常検出方法の一実施の形態について説明する。
図２，３は、本発明による、ＧＭＲ型磁気ヘッド１００の異常を検出する原理を説明するための図である。
図２は、媒体を磁性膜厚み方向に見たもので、磁気メディア中の記録トラック２０１，２０２，２０３として、３トラック分が図示されており、それぞれ垂直磁化方式によってＤＣイレーズされている。このうち、隣接するトラック同士（トラック２０１と２０２、及びトラック２０２と２０３）では、逆極性になるようにＤＣイレーズされているものとする。すなわち、トラック２０１と２０２は、図中上方向（プラス方向）に磁化され、トラック２０２が図中下方向（マイナス方向）に磁化されている。

ＧＭＲ磁気ヘッド１００は、このように用意されたトラック２０１〜２０３上の所定位置に位置するようにトラッキングされている。なお、説明を解り易くするためにＧＭＲ型磁気ヘッド１００として、フリー層１０１とハードマグネット１０３，１０４のみを図示している。

図２中（ａ）〜（ｅ）の記号はＧＭＲ型磁気ヘッド１００がポジショニングされる位置を示すためのものである。

すなわち、ＧＭＲ型磁気ヘッド１００がトラック２０１にのみ対向している状態が図２（ａ）であり、同様にＧＭＲ型磁気ヘッド１００がそれぞれトラック２０２，２０３にのみ対向している状態が図２（ｃ），（ｅ）である。また、ＧＭＲ型磁気ヘッド１００がトラック２０１と２０２に跨るような位置に位置決めされている図２に示す状態が、図２（ｂ）であり、ＧＭＲ型磁気ヘッド１００がトラック２０２と２０３に跨るような位置に位置決めされる状態が、図２（ｄ）である。

図２（ｂ）に示す位置にＧＭＲ型磁気ヘッド１００がある場合は、フリー層１０１の図中左半分には主として、トラック２０１からの磁束が流入し、右半分には主としてトラック２０２からの、トラック２０１とは反対の極性の磁束が流入することになる。その結果、等価的に、ＧＭＲ型磁気ヘッド１００内に、磁束の流れ２０４が現れることになる。

この場合、フリー層１０１の磁化の向きＡが設定されていたとすると、磁束の流れ２０４は、フリー層１０１の磁化の向きＡを打ち消す方向に働くことになり、ＧＭＲ型磁気ヘッド１００のフリー層１０１内の磁化を容易軸方向に向かせておく力が弱められることになる。

また、図３は、ＧＭＲ型磁気ヘッド１００が、図２（ｄ）に位置している状態を示すもので、フリー層１０１の図中右半分には主として、トラック２０３からの磁束が流入し、左半分には主としてトラック２０２からの、トラック２０３とは反対の極性の磁束が流入することになる。その結果、等価的に、ＧＭＲ型磁気ヘッド１００内に、磁束の流れ３０１が現れることになる。

この場合、フリー層１０１の磁化の向きＡが設定されていたとすると、磁束の流れ３０１は、フリー層１０１の磁化の向きＡと同じ方向に生成されることがわかる。この場合には、ＧＭＲ型磁気ヘッド１００のフリー層１０１内の磁化を容易軸方向に向かせておく力が補足されて強められた状態になる。

図４は、ＧＭＲ型磁気ヘッド１００の図２（ａ）〜（ｅ）で示す位置に、位置された際の、再生信号の例を示すものである。図４（ａ）は、図２（ａ）に対応し、同様に、図４（ｂ）〜（ｅ）は図２（ｂ）〜（ｅ）に対応する。

図４（ａ）〜（ｅ）において、各再生信号は、時間的に３つの期間に分けられれ、中央の期間４０１は、データ記録領域から再生された信号を示し、端部の期間４０２はサーボ等のシステム用の信号記録領域からの再生信号を示し、ＤＣイレーズされたトラックからの再生信号は、期間４０１に現れる。

ＧＭＲ磁気ヘッド１００が、図２（ａ），（ｃ），（ｅ）に示すように、トラック２０１，２０２，２０３のみに対向するように配置されている場合においては、図４（ａ），（ｃ），（ｅ）に示すように、そのトラックの極性に応じた信号が安定して観測される。

これに対して、ＧＭＲ磁気ヘッド１００が、図２（ｄ）に示す位置にある場合には、フリー層１０１内の磁化を容易軸方向に向かせておく力が強くなっていることにより、流入する磁束に対する応答が安定するため、ＧＭＲ型磁気ヘッド１００は、その半分でプラスの極性、他方の半分でマイナスの極性を持つ磁束を受けるが、両磁束は打ち消しあって、結局、出力信号は、図４（ｄ）に示すようにＧＮＤ（ground.：中立）レベルの波形となる。

しかしＧＭＲ型磁気ヘッド１００が、図２（ｂ）に示す位置にある場合には、フリー層１０１内の磁化を容易軸方向に向かせておく力が弱められるため、流入する磁束に対する応答が不安定になって、図４（ｂ）に示すような、いわゆるバルクハウゼンノイズが４０３が発生する場合がある。このバルクハウゼンノイズが発生するか否かは、ヘッドによって異なり、もともと磁化の方向Ａを容易軸方向に向かせておく力が相対的に弱いヘッドにおいて発生しやすい。またこの力は磁性膜の形状にも影響され、膜幅と膜高さが近づいてくる０．５μｍ以下の狭トラックヘッドにおいてより発現しやすくなる。

このように、図４に示すデータ部の信号４０１の振幅の絶対値、もしくは分散を測定することによりバルクハウゼンノイズの発生を検出することが可能となるが、基本的にＤＣイレーズされたトラックでの測定であるため、信号が単一となって安定しており、通常の信号が存在する場所での検出方法と比較して、極めて容易にまた高精度に、バルクハウゼンノイズの検出が可能である。

つまり再生信号をコンデンサでＡＣ（Alternating Current：交流）カップリングさせた上で、一般的なＴＡＡ(Track Average Amplitude)の測定を行い、振幅値、分散を測定すればよい。バルクハウゼンノイズが発生していない場合のＤＣイレーズ領域のＴＡＡは、極めて小さな値を取り、これに、システムノイズなどの他のノイズのマージンを加えて、閾値を決めておき、この閾値を越えた場合に、バルクハウゼンノイズが発生したと判定すればよい。

なお、基本的には、ＤＣイレーズされたプラス極性、マイナス極性の両トラックの中央（１／２オフトラック位置）に再生ヘッドを位置決めさせるが、ＧＭＲ型磁気ヘッドの特性により、ちょうど１／２オフトラックの位置で、最大限のノイズが発生するとは限らないため、１／２オフトラック近辺の数箇所でデータを取得することが望ましい。

以上のように、本発明の垂直磁気ヘッドの異常検出方法によれば、記録メディアの隣接するトラックを垂直磁化方式で、ＤＣイレーズによって互いに異なる極性に磁化し、ＧＭＲ型磁気ヘッドを、そのフリー層内の磁化を容易軸方向に向かせておく力が弱められる磁束を受けるように、ＤＣイレーズしたトラックに跨るように配置して、当該ＧＭＲ型磁気ヘッドから再生される振幅値あるいは分散値に基づきバルクハウゼンノイズが発生したか否かを判定するようにした。

このため、ＧＭＲ型磁気ヘッドに、規定以上のバイアス電流を流す等、破壊ストレスを与えることがなく、長期的信頼性の向上につながる。また、通常使用状態では、バルクハウゼンノイズが発生しないヘッドにおいても、バルクハウゼンノイズが発生する可能性が高いか否かの判定を行うこともでき、また、トラックをＤＣイレーズすると共に、略１／２オフトラックしてその出力信号を判定するだけであるので、簡単にかつ確実にＧＭＲ型ヘッドの異常を検出することができるものである。

以上のように、本発明の方法は、トラックをＤＣイレーズすると共、略１／２オフトラックしてその出力信号を判定するだけであるので、それを磁気記録再生装置に組み込むことも極めて容易に行うことができるものである。

図５は、本発明の異常検出方法を搭載した磁気記録再生装置の構成を示す回路ブロック図である。磁気記録再生装置５００は、垂直方向に磁気異方性を有するディスク５０１と、当該ディスク５０１を回転させるスピンドルモータ（ＳＰＭ）５０２と、垂直磁気記録が可能なライトヘッドとＧＭＲ素子からなる再生ヘッドとを含むヘッド５０３と、当該ヘッド５０３を搭載してディスク５０１上の半径方向に移動させるアクチュエータ５０４とを有するドライブ機構、及び制御・信号処理回路系を備えている。

アクチュエータ５０４は、ヘッド５０３を搭載しているアーム（サスペンションを含む）５０５と、駆動力を発生するボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５０６とからなる。アクチュエータ５０４は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）５０７のサーボ制御により、ヘッド５０３をディスク５０１上の目標位置（目標トラック）に位置決めする。

制御・信号処理回路系は、ヘッド増幅回路５０８と、記録／再生チャネル５０９と、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）５１０と、ＣＰＵ５０７と、メモリ５１１と、ＳＰＭ５０２とＶＣＭ５０６に駆動電流を供給するモータドライバ５１２とを有する。

ＨＤＣ５１０は、ディスクドライブとホストシステム（パーソナルコンピュータやデジタル機器）とのインタフェースを構成し、記録／再生データの転送制御などを実行する。また、ＨＤＣ５１０は、誤り訂正（ＥＣＣ）回路５１３を内蔵し、記録／再生チャネル５０９から送出された再生データの誤りの有無を検出するとともに、訂正可能な場合は誤り訂正を行う。

ＣＰＵ５０７は、磁気記録再生装置５００のメイン制御手段であり、ヘッド５０３の位置決め制御（サーボ制御）を実行するためのサーボシステムを構成するメイン要素である。ＣＰＵ５０７は、記録／再生チャネル５０９のサーボ復調回路５１４により再生されるサーボデータにしたがって、シーク動作及びトラック追従動作を制御する。具体的には、ＣＰＵ５０７は、ＶＣＭドライバ５１２Ｂの入力値（制御電圧値）を制御することにより、アクチュエータのＶＣＭ５０６を駆動制御する。

メモリ５１１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びフラッシュメモリを含み、ＣＰＵ５０７の制御プログラム及び各種制御データを格納する。モータドライバ５１２は、ＶＣＭドライバ５１２Ｂと共に、スピンドルモータ（ＳＰＭ）５０２を駆動するためのＳＰＭドライバ５１２Ａを有する。

ヘッド増幅回路５０８は、記録データを記録電流に変換して記録ヘッドに供給する記録増幅回路５１５と、再生ヘッドにより読出された再生信号を増幅して記録／再生チャネル５０９に送出する再生増幅回路５１６とを有する。再生増幅回路５１６は、ディスク５０１上に記録ヘッドにより垂直記録されたデータ信号系列（シンクマーク及びユーザデータ）に対応する再生信号を増幅する。

記録／再生チャネル５０９は、大別して再生チャネルと記録チャネルからなる。記録チャネルは、シンクマーク発生回路５１７及びデータ変調回路を有する。なお、データ変調回路は、後述するデータ復調回路と共に、データ変調／復調回路５１８と表記する。データ変調／復調回路５１８は、ユーザデータやそれに付加されるＥＣＣデータに対して、例えば所定の符号化率（Ｍ／Ｎ：ＭビットのユーザデータをＮビットの記録データに符号化）のＲＬＬ(Run Length Limited)符号化／復号化処理を実行する。

シンクマーク発生回路５１７は、後述するように、ディスク５０１上に構成されるデータセクタのデータフォーマットにおいて、第１及び第２のシンクマークに対応するビットパターン（ビット列）を発生し、データ変調／復調回路５１８により変調された後に実際に記録するユーザデータに付加させる。

再生チャネルは、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）５１９と、ＡＧＣ（Auto Gain Control：自動ゲイン制御）増幅回路５２０と、再生信号処理部５２１を備える。

ＨＰＦ５１９は、ＡＧＣ増幅回路３２とヘッド増幅回路５０８の再生増幅回路５１６とをＤＣバイアスに対して遮断し、ＡＣカップリングするためのフィルタである。ＡＧＣ増幅回路５２０は、再生信号の振幅を所望の一定値になるように自動調整を行うための増幅回路であり、例えばＨＰＦ５１９の出力のピーク振幅値を検出し、それに対応した電圧を有する制御信号を生成して、この制御信号によってＨＰＦ５１９の出力の振幅を一定の値に制御するように動作する。

この制御信号の電圧は、ＨＰＦ５１９の出力の振幅を反映するものであり、この信号が、ＨＤＣ５１０を介してＣＰＵ５０７に送られ、ＣＰＵ５０７が、メモリ５１１に記憶された所定の閾値と比較を行うことで、バルクハウゼンノイズが発生しているか否かの判定を行うものであるが詳細は後述する。

再生信号処理部５２１は、所要の伝送帯域以上のノイズを除去するための低域通過フィルタ（ＬＰＦ）と、アナログ信号である再生信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、変換されたデジタル信号を、例えばＰＲ３方式のような垂直磁気記録方式に適したＰＲ（perpartial response）方式のデジタル波形へ等化するためのデジタルＦＩＲフィルタと、ＰＲ波形へ等化されたデジタル信号系列からビタビアルゴリズムを用いて最尤（maximum likelihood）系列の復号化を行って記録ビットの検出を行うビタビ検出回路と、ビタビ検出回路により復号化されたビット系列から、ビットパターンマッチングによりシンクマークを検出するシンクマーク検出回路を含む。

図５において、通常のデータの記録の際は、ＨＤＣ５１０からの信号がデータ変／復調回路５１８において変調され、さらにシンクマーク発生回路５１７によりシンクマークが付加された後、ヘッド増幅回路５０８に入力され、記録増幅回路５１５で増幅されて磁気ヘッド５０３によりディスク５０１に記録される。なお、当然ながら、ディスク５０１には、トラッキング処理を行うための一般的なサーボデータが書き込まれており、磁気ヘッド５０３が読み出したサーボデータが、サーボ復調回路５１４で復調されてＨＤＣに送られ、ホストシステムから要求される所定のアドレスにデータが記録される。

磁気ヘッド５０３で再生された信号は、ヘッド増幅回路５０８の再生増幅回路５１６で増幅された後、ＨＰＦ５１９、ＡＧＣ増幅回路５２０及び再生信号処理部５２１を介してデータ変／復調回路５１８に供給され、ここで復調されてＨＤＣ５１０からホストシステムへと伝送される。再生時においても、磁気ヘッド５０３から読み出されたサーボデータに基づいて、サーボ制御が実行される。

さて、本発明を構成する部分について説明すると、まず、ディスク５０１の通常のデータ記録部として使用されない最内周エリアもしくは最外周エリアに、ＤＣイレーズのみのトラックを最低３トラック（２０１，２０２，２０３）設ける。

垂直記録におけるＤＣイレーズは、“１”もしくは“０”の繰り返しパターンを、データ変／復調回路５１８をバイパスさせ、シンクマーク回路５１７によりシンクマークのみを付加し、ディスク５０１に記録させればよい。

また、再生の際には、サーボ復調回路５１４の出力に基づく通常の位置決めプロセスを用いて、略トラックピッチの１／２オフトラックさせた位置で再生を行う。ヘッドの特性により、ちょうど１／２オフトラックせた位置で、ノイズが発生するとは限らないため、１／２オフトラック近辺で数箇所でデータを取得することが望ましい。

磁気ヘッド５０３で再生された信号が再生増幅回路５１６を経て、記録／再生チャネル５０９に入力される。ＤＣイレーズパターンは変調されていない信号のため、再生信号処理部５２１での処理はできない。したがって、ＡＧＣ増幅回路５２０の制御信号の値によりＣＰＵ５０７において磁気ヘッド５０３の異常ならびに劣化の予兆を検出する。

すなわち、磁気ヘッド５０３が再生しているトラックが、ＤＣイレーズされたトラックであることにより、図４（ａ）（ｃ）（ｅ）に示すように、データ領域から再生される信号としては、交流レベル的に略ゼロの信号であり、ＡＧＣ増幅回路５２０では、これを所定レベルまで増幅しようとするため、増幅利得を最も高くするような制御信号でＡＧＣ増幅回路５２０が制御されるようになる。すなわち、制御信号として、例えば最も大きな値（電圧値）を持つ信号が使われるようになる。

しかしながら、バルクハウゼンノイズが発生していれば、ＨＰＦ５１９からＡＧＣ増幅回路５２０に供給される再生信号は、それなりの交流レベルの信号となるため、ＡＧＣ増幅回路の利得を高くする必要はなく、制御信号の値としては低いものでよいことになる。

つまりＡＧＣの制御信号の電圧値が、所定の閾値より小さな値をとれば、バルクハウゼンノイズの発生により振幅が増大していることがわかる。またセクタごとのＡＧＣ値の分散が所定値より大きければ、不安定なバルクハウゼンノイズが発生していると判断できる。これにより磁気記録再生装置５００の製造時にノイズの発生を検出することも可能であり、また出荷後もＳＭＡＲＴ（Self-Monitoring, Analysys and Reporting Technology）などの情報として出力して注意を喚起することが可能となる。

また本方法を用いれば、通常状態でバルクハウゼンノイズの発生しているヘッドの検出も容易となる。例えば、ＧＭＲ型磁気ヘッドが、図２（ａ）〜（ｅ）に示すいずれの位置に配置されても、図６（ａ）〜（ｅ）に示すようにバルクハウゼンノイズが検出される。この場合も、検出する信号波形はＤＣイレーズであるので、検出Ｓ／Ｎ（信号対雑音比）が高くわずかなバルクハウゼンノイズによる信号変化も容易に検出できる。特に（ａ），（ｃ），（ｅ）の位置では、磁束流入があるため、信号出力が発生し、しかも、波形はＤＣ成分による一定値となるので、その波形が乱れた場合の検出精度は極めて高い。なお、図６において、中央の期間６０１はデータ記録領域から再生された信号を示し、端部の期間６０２はサーボ等のシステム用の信号記録領域からの再生信号を示す。

図７は、本発明の垂直磁気ヘッドの異常検出方法を改めて説明するためのフローチャートである。
図において、ステップＳ７０１で開始され、ステップＳ７０２で、垂直磁化方式によって、隣接するトラックが互いに異なる極性でＤＣイレーズされた、少なくとも３本のトラックを用意する。

次いで、ステップＳ７０３で、検査を行うＧＭＲ型磁気ヘッドを、３本のトラックで構成される２つの１／２オフトラック位置の一方に配置し、そのときの再生信号の絶対値または分散値を検出する。

さらにステップＳ７０４で、そのＧＭＲ型磁気ヘッドを、１／２オフトラック位置からずらして、出力信号の絶対値または分散値を検出する。次に、ステップＳ７０５で絶対値または分散値の最大値が検出されたか否かの判定を行い、最大値が検出されない場合には、ステップＳ７０４に戻って、１／２オフトラック位置をさらにずらす。

ステップＳ７０５で絶対値または分散値の最大値が検出されたと判定されたら、ステップＳ７０６で、その最大値として検出された絶対値または分散値をメモリに記憶する。

次に、ステップＳ７０７で、検査を行うＧＭＲ型磁気ヘッドを、もう一方の１／２オフトラック位置に配置し、再生信号の絶対値または分散値を検出し、次いでステップＳ７０８で、そのＧＭＲ型磁気ヘッドを、１／２オフトラック位置からずらして、出力信号の絶対値または分散値を検出する。

次に、ステップＳ７０９で絶対値または分散値の最大値が検出されたか否かの判定を行い、最大値が検出されない場合には、ステップＳ７０８に戻って、１／２オフトラック位置をさらにずらす。

ステップＳ７０９で絶対値または分散値の最大値が検出されたと判定されたら、ステップＳ７１０で、その最大値として検出された絶対値または分散値をメモリに記憶する。

次いで、ステップＳ７１１でメモリに記憶された２とおりの絶対値または分散値から検査したヘッドの異常、または劣化の予兆を検出し、ステップＳ７１２で処理を修了する。

なお、以上の説明では、ＤＣイレーズするトラックをディスク５０１の最内周もしくは最外周に配置するとしたが、それに限定する必要はなく、磁気記録再生装置の構成に応じて、トラックを自由に選択できることは言うまでもない。

以上のように、本発明によれば、垂直磁化方式によって、隣接トラックで互いに極性が異なるようにＤＣイレーズされて形成された少なくとも３本のトラックを用意し、ＧＭＲ型磁気ヘッドを、そのトラックに、フリー層内の磁化を容易軸方向に向かせておく力が弱くなるように１／２オフトラック位置に配置して、その状態で再生出力の絶対値または分散値からバルクハウゼンノイズが発生しているか、または、発生する可能性が高いかを検出するようにした。

そのため、検査対象のＧＭＲ型磁気ヘッドにバイアス電流等でストレスを与えることがなく信頼性を低下させることがない。また、実際にバルクハウゼンノイズが発生している状態を検出できるばかりでなく、将来バルクハウゼンノイズが発生する可能性が高いか否かも検出することができるため、ＧＭＲ型磁気ヘッドの製品としての歩留まりを高めることができる。

さらにまた検査のために外部から磁界を与える等の特別な手段を必要としないため、簡単にかつ確実に検査することができ、さらに磁気記録再生装置に組み込んで通常使用状態での検査が可能となるため、故障の確率を低下させることができるものである。

ＧＭＲ型磁気ヘッドの構成を説明するための模式図。 本発明の垂直磁気ヘッドの異常検出方法の原理を説明するための図。 本発明の垂直磁気ヘッドの異常検出方法の原理を説明するための図。 本発明の垂直磁気ヘッドの異常検出方法を実行する際に、当該ヘッドから出力される信号の波形を示す波形図。 本発明の磁気記録再生装置の構成を説明するための回路ブロック図。 図５に示す装置の動作を説明するための波形図。 本発明の垂直磁気ヘッドの異常検出方法の処理手順を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１００…ＧＭＲ型磁気ヘッド
１０１…フリー層
１０２…ピン層
１０３，１０４…ハードマグネット
１０５…磁束
２０１，２０２，２０３…ＤＣイレーズされたトラック
２０４，３０１…磁束の流れ
５００…磁気記録再生装置
５０１…ディスク
５０２…スピンドルモータ
５０３…磁気ヘッド
５０４…アクチュエータ
５０５…アーム
５０６…ボイスコイルモータ
５０８…ヘッド増幅回路
５０９…記録／再生チャンネル
５１２…モータドライバ

Claims (9)

1. 垂直磁気記録方式に適用される、所定極性に磁化されたフリー層を有したＧＭＲ型磁気ヘッドの異常検出方法であって、
   直流信号によって媒体面に対して直交する方向に所定極性で磁化された第１の領域と、直流信号によって媒体面に対して直交する方向に前記第１の領域とは逆極性で磁化された第２の領域とを有した磁気媒体の面方向に、前記ＧＭＲ型磁気ヘッドを、前記第１及び第２の領域によって当該ＧＭＲ型磁気ヘッドに投入される磁束が、前記フリー層の磁化の向きと逆向きとなるように配置して当該ＧＭＲ型磁気ヘッドの再生信号波形の絶対値または分散値を求めるステップと、
   求められた絶対値または分散値を所定閾値と比較することで、当該ＧＭＲ型磁気ヘッドの異常を検出するステップと、
   を備えたことを特徴とする垂直磁気ヘッドの異常検出方法。
2. 垂直磁気記録方式に適用される、所定極性に磁化されたフリー層を有したＧＭＲ型磁気ヘッドの異常検出方法であって、
   直流信号によって媒体面に対して垂直方向に所定極性で磁化された第１の領域と、直流信号によって媒体面に対して垂直方向に前記第１の領域とは逆極性で磁化された第２の領域とを有した磁気媒体の面方向に、前記ＧＭＲ型磁気ヘッドを、前記第１及び第２の領域によって当該ＧＭＲ型磁気ヘッドに投入される磁束が、前記フリー層の磁化の向きと逆向きとなるように配置して当該ＧＭＲ型磁気ヘッドの再生信号波形の絶対値または分散値を求めるステップと、
   前記磁気媒体の面方向に、前記ＧＭＲ型磁気ヘッドを、前記第１及び第２の領域によって当該ＧＭＲ型ヘッドに投入される磁束が、前記フリー層の磁化の向き同じ向きとなるように配置して当該ＧＭＲ型磁気ヘッドの再生信号波形の絶対値または分散値を求めるステップと、
   各ステップで求められた絶対値または分散値をそれぞれ互いに比較して当該ＧＭＲ型磁気ヘッドの異常を検出するステップと、
   を備えたことを特徴とする垂直磁気ヘッドの異常検出方法。
3. 前記磁気媒体の第１及び第２の領域は隣接して設けられており、前記ＧＭＲ型磁気ヘッドが、当該２つの領域を跨ぐように配置されることで、当該２つの領域から前記ＧＭＲ型ヘッドに磁束が投入されてそのフリー層の磁化を容易軸方向に向かせておく力を制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気ヘッドの異常検出方法。
4. 前記磁気媒体は複数のトラックに信号が記録されかつ再生される磁気記録媒体であり、前記第１及び第２の領域は、前記トラックをＤＣイレーズすることで形成されたものであり、第１の領域として形成されるトラックに隣接する両側のトラックが第２の領域として形成されているものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の垂直磁気ヘッドの異常検出方法。
5. 前記絶対値または分散値を求めるステップの少なくとも一つが、前記ＧＭＲ型磁気ヘッドを前記磁気媒体の面方向に移動させて、複数の位置で前記絶対値または分散値を求める処理を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の垂直磁気ヘッドの異常検出方法。
6. 垂直磁気記録方式に適用される、所定極性に磁化されたフリー層を有したＧＭＲ型磁気ヘッドの異常検出方法であって、
   直流信号によって媒体面に対して垂直方向に所定極性で磁化された前記面方向に所定幅を有する第１の領域と、この第１の領域を面方向に挟むように形成され、それぞれ直流信号によって前記媒体面に対して垂直方向に前記第１の領域とは逆極性で磁化された第２及び第３の領域とを有した磁気媒体に、前記ＧＭＲ型磁気ヘッドを、前記第１及び第２の領域に跨るように配置して当該ＧＭＲ型磁気ヘッドの再生信号波形の絶対値または分散値を求めるステップと、
   前記ＧＭＲ型磁気ヘッドを、前記第１及び第３の領域に跨るように配置して当該ＧＭＲ型磁気ヘッドの再生信号波形の絶対値または分散値を求めるステップと、
   前記各ステップで求められた絶対値または分散値をそれぞれ互いに比較して当該ＧＭＲ
   型磁気ヘッドの異常を検出するステップと、
   を備えたことを特徴とする垂直磁気ヘッドの異常検出方法。
7. 前記磁気媒体は複数のトラックに信号が記録されかつ再生される磁気記録媒体であり、前記第１、第２及び第３の領域は、前記トラックをＤＣイレーズすることで形成されたものであることを特徴とする請求項６に記載の垂直磁気ヘッドの異常検出方法。
8. 前記ＧＭＲ型磁気ヘッドの再生信号波形の絶対値または分散値を求めるステップが、当該ＧＭＲ型磁気ヘッドを前記磁気媒体の面方向に移動させて連続的に処理されるものであることを特徴とする請求項６に記載の垂直磁気ヘッドの異常検出方法。
9. 記録媒体に対して垂直磁気記録方式で、複数のトラックを形成するように信号を記録する記録手段及びＧＭＲ型磁気ヘッドを有し前記記録媒体に記録された信号を再生する再生手段を備えた磁気記録再生装置において、
   前記記録手段が、隣接する第１、第２及び第３のトラックのうち真ん中の第２のトラックを、ＤＣイレーズによって所定の極性に垂直磁化すると共に、前記第１及び第３のトラックをＤＣイレーズによってそれぞれ前記第２のトラックとは反対の極性に垂直磁化する手段を備え、
   前記再生手段が、前記ＧＭＲ型磁気ヘッドを、それが前記第１及び第２のトラックに跨る第１の位置かまたは前記第２及び第３のトラックに跨る第２の位置に配置するトラッキング制御手段と、第１及び第２の位置においてそれぞれ当該ＧＭＲ型磁気ヘッドから再生される信号の絶対値または分散値を検出してそれを記憶する記憶手段を含み、
   さらに前記記憶手段に記憶された前記ＧＭＲヘッドの第１の位置の絶対値または分散値と、第２の位置の絶対値または分散値とを比較して、その結果に基づいて前記ＧＭＲ磁気ヘッドの異常を判別する制御手段と、
   を具備したことを特徴とする磁気記録再生装置。

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