JPH06131812A

JPH06131812A - 磁気ディスク装置

Info

Publication number: JPH06131812A
Application number: JP4280014A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Yada; 博昭矢田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-10-19
Filing date: 1992-10-19
Publication date: 1994-05-13

Abstract

(57)【要約】【目的】高精度のデータ存在点クロックを効率良く得る
と共に、大記憶容量かつ高信頼性の磁気ディスク装置を
提供する。【構成】磁気ディスク１８上に、放射状に連続したユニ
ークパターン２０及び磁気クロックパターン１９を設
け、その間にデータセグメント２１を設ける。記録及び
再生のモードでは、パターン２０，１９の再生信号をク
ロック生成回路２８に供給し、パターン１９に同期した
データ存在点クロックＣＫｄを形成し、このクロックＣ
Ｋｄを使用して、再生時のデータ検出、あるいは記録時
のデータセグメント２１へのデータ記録をする。高精度
なクロックＣＫｄを効率よく得ることができ、またクロ
ック精度に起因するビットデータ検出エラー発生頻度が
小さく、磁気ディスク装置の高信頼性化を図ることがで
き、さらにクロック成分保持のためのチャネル符号化が
不要になり、ディスク面上の有効記録情報量が増大す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばハードディス
クドライブなどの磁気ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の磁気ディスク装置の一例
を示している。図４において、１はデータを記録する磁
気ディスク、２は磁気ヘッド、３は記録再生切換スイッ
チである。磁気ディスク１の面上には同心円状の記録ト
ラックがあり、各記録トラックは複数のセクタ４に分割
されている。

【０００３】セクタ４は、ひとまとまりのデータを記録
するデータ領域５と、その直前に設けられ簡単な繰り返
し信号が記録されたプリアンブル領域６からなってい
る。

【０００４】これらデータ領域５およびプリアンブル領
域６にデータ等を記録するために、チャネル符号用エン
コーダ１４と記録アンプ１３からなる記録回路系が構成
されている。エンコーダ１４には水晶発振器１５より記
録データＤｗのビットクロックが供給されている。

【０００５】１つのセクタ４は、磁気ディスク１の回転
とは同期しない独立した固定クロックに従って、一括し
て記録される。よって、異なるセクタ４間では磁気ディ
スク１の面上の記録磁化パターンの位相はそろっていな
い。そのため、セクタ４間にはジッタを許容するための
ギャップ７が設けられている。

【０００６】また、磁気ヘッド２の再生信号から再生デ
ータＤｒを得るために、再生アンプ８、等化器９、セル
フクロッキング用ＰＬＬ１０、データ検出器１１、チャ
ネル符号用デコーダ１２からなる再生回路系が構成され
ている。

【０００７】一般に、ディジタル磁気記録再生装置にお
いて再生信号からデータを検出するためには、データ存
在点を示すクロックＣＫｄが必要である。図４の例で
は、データ存在点クロックＣＫｄをデータ再生信号その
ものから得る、いわゆるセルフクロッキング方式が用い
られている。あるセクタ４のデータを検出するために
は、まずプリアンブル領域６の再生信号にセルフクロッ
キング用ＰＬＬ１０を同期させ、その同期確立後にデー
タ領域５の再生信号を用いながら同期を維持する。

【０００８】ところで、最近の磁気ディスク装置におい
ては、線記録密度向上のためにチャネル変復調方式とし
てパーシャルレスポンスチャネル（以下、「ＰＲチャネ
ル」という）が用いられている。ＰＲチャネルには種々
のクラスがある（「Kabel P.and Pasupathy S.,"Partia
l-Response Signaling," IEEE Transaction on Communi
cations, Vol.COM-23, No.9, Sept.1975」参照）。

【０００９】その中でも、PR(1,0,-1)（クラスIV、PR-I
V4、PR4とも表現する）は、ディジタル磁気記録に適
し、さらにビタビ復号法と組み合わせることにより、線
密度を向上させると同時にエラーレート改善も図ること
ができる（「Kobayashi H.,"Application of Probablis
tic Decoding to Digital Magnetic Recording System
s," IBM J.Res.Develop, Vol.15, pp.65-74,July.197
0」参照）。

【００１０】図４において、等化器９の特性を調整する
ことにより、磁気ディスク１と磁気ヘッド２からなるデ
ィジタル磁気記録再生チャネルをPR(1,0,-1)チャネルに
することができる。

【００１１】ところが、PR(1,0,-1)チャネル出力波形に
基づくセルフクロッキングは容易ではない。図５は、PR
(1,0,-1)チャネルのアイパターンである。再生波形から
クロック情報を抽出する方法としてゼロ交差点を検出す
る方法がある。しかし、図５から明らかなように、デー
タ存在点位相でのゼロ交差点１６の他にも、その逆位相
でのゼロ交差点１７が存在し、一意にデータ存在点位相
のみを抽出することは困難である。図６のPR(1,0,-1)チ
ャネル出力波形例からも、同様のことが言える。

【００１２】図７は、等化後孤立波形と、そのパワース
ペクトラム密度を示している。後者には、チャネルビッ
トレート（1/Tb）に等しい周波数成分、あるいはその１
／２（1/2Tb）に等しい周波数成分が存在せず、周波数
軸上で見ても上述したセルフクロッキングは容易ではな
い。

【００１３】そのため従来では、セルフクロッキング用
ＰＬＬ１０において、まず信号波形からデータを仮検出
し、その結果に従ってクロック情報が含まれる波形部分
のみを抽出してセルフクロッキングを行っていた。また
クロック情報が等化後波形に頻繁に含まれるようにする
ために、記録前に一旦データを２値チャネル符号化して
いた。図４のデコーダ１２とおよびエンコーダ１４は、
そのための処理回路である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の磁気デ
ィスク装置では、セルフクロッキング方式を用いるため
に、以下のような問題点があった。

【００１５】（１）困難なＰＲチャネル出力波形からの
クロック抽出を行うために、複雑かつ大規模なクロック
再生ＰＬＬ回路を必要としていた。

【００１６】（２）データ内容に依存した再生波形に基
づきクロック生成を行うので、データ存在点クロックの
精度が低く、データ検出時のエラーレート劣化の一因と
なっていた。

【００１７】（３）セルフクロッキングを可能にするた
めに、記録データのゼロランレングスを制限するチャネ
ル符号化が必要であり、それにより付加される冗長度
が、ディスク面上の有効記録情報量低下をもたらしてい
た。

【００１８】この発明の目的は、上述した問題点を回避
し、高精度のデータ存在点クロックを効率良く得ると共
に、大記憶容量かつ高信頼性の磁気ディスク装置を提供
することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明は、チャネル変
復調方式としてパーシャルレスポンスチャネルを使用
し、データ記録領域と磁気クロックパターン領域とが各
々独立して形成された磁気ディスクと、この磁気ディス
クの磁気クロックパターン領域の再生信号よりデータ存
在点クロックを生成するクロック生成手段と、このクロ
ック生成手段からのデータ存在点クロックに従って上記
磁気ディスクのデータ記録領域の再生信号よりデータ検
出をするデータ検出手段とを備えるものである。

【００２０】またこの発明は、チャネル変復調方式とし
てパーシャルレスポンスチャネルを使用し、データ記録
領域と磁気クロックパターン領域とが各々独立して形成
された磁気ディスクと、この磁気ディスクの磁気クロッ
クパターン領域の再生信号よりデータ存在点クロックを
生成するクロック生成手段と、このクロック生成手段か
らのデータ存在点クロックに同期して上記磁気ディスク
のデータ記録領域にデータを記録するデータ記録手段と
を備えるものである。

【００２１】

【作用】この発明においては、データ記録領域からの再
生信号、つまりＰＲチャネル再生信号よりデータ存在点
クロックを生成するものでなく、データ記録領域とは独
立した磁気クロックパターン領域の再生信号よりデータ
存在点クロックを生成するので、高精度のデータ存在点
クロックを得ることが可能となる。そして、このデータ
存在点クロックを使用することで、再生時のデータ検
出、あるいは記録時のデータ記録領域へのデータ記録を
良好に行い得る。

【００２２】

【実施例】以下、図１を参照しながら、この発明の一実
施例について説明する。本例においては、チャネル変復
調方式としてパーシャルレスポンスチャネルが使用され
る。

【００２３】図１において、磁気ディスク１８上には、
データ存在点クロックＣＫｄを生成するため、放射状に
連続した磁気クロックパターン１９とユニークパターン
２０が設けられ、それらの間にデータ記録領域としての
データセグメント２１が設けられる。

【００２４】図２は、１つの磁気クロックパターン１９
とユニークパターン２０の近傍の拡大図と断面図であ
る。エッチング等の方法によって磁性層の一部が除去さ
れ、データセグメント２４とは独立したパターンが形成
されている。このパターンを磁気ヘッドによって一方向
に直流磁化（磁化の向きを矢印で図示）することによ
り、磁気クロックパターン１９とユニークパターン２０
が形成される。

【００２５】これらのパターンを磁気ヘッドで再生する
と、パターンの前縁と後縁にて孤立波形が再生される。
ユニークパターン２０は、いくつかの磁気パターンのま
とまりであり、それからの再生パルス列は特に正確なク
ロックの助けを借りなくとも容易に検出できる特徴を持
っている。ユニークパターン２０は、磁気クロックパタ
ーン１９のおおよその存在時刻を知るためにあり、特に
電源投入時などの初期同期確率過程で必要となる。

【００２６】磁気クロックパターン２２の再生孤立波形
のピークの存在時刻を検出することにより、ディスク回
転に同期したクロック情報が得られる。

【００２７】図１に戻って、実施例の全体について説明
する。

【００２８】データの記録／再生は磁気ヘッド２３によ
り行われ、その動作モード切り換えは記録再生切換スイ
ッチ２４で行われる。再生アンプ２５、等化器２６、デ
ータ検出器２７でデータ再生回路系が構成され、データ
検出器２７より再生データＤｒが出力される。

【００２９】また、クロック生成回路２８ではユニーク
パターン２０と磁気クロックパターン１９の再生信号か
らディスク回転に同期したデータ存在点クロックＣＫｄ
が生成され、このデータ存在点クロックＣＫｄはデータ
検出器２７および記録回路系のＤフリップフロップ３５
に供給される。

【００３０】次に、図１と図３を使用して、データ再生
モードにおけるクロック生成動作を説明する。

【００３１】図３Ａには、ディスク面上の同心円状トラ
ックの一部を直線状に展開したものをトラックパターン
として示している。トラックは、ギャップ２２、ユニー
クパターン２０、磁気クロックパターン１９、ギャップ
２２およびデータセグメント２１からなるセグメントの
繰り返しにより構成される。

【００３２】データ再生モードでは、クロック生成回路
２８のタイミング発生器３１より出力される記録再生制
御信号ＳW/Rが常にローレベルであり（図３Ｊに図
示）、磁気ヘッド２３は切換スイッチ２４を介して常に
再生アンプ２５に接続されている。

【００３３】再生アンプ２５より出力される再生信号
（図３Ｂに図示）がクロック生成回路２８に供給され、
以下のようにクロック生成動作が行なわれる。すなわ
ち、この再生信号がクロック生成回路２８を構成するピ
ーク検出器２９に供給されて孤立波形に対応したピーク
検出パルスＰpが得られる（図３Ｃに図示）。この検出
パルスＰpはユニークパターン検出器３０に供給され
る。ユニークパターン検出器３０ではユニークパターン
の存在時刻が検出されてユニークパターン検出パルスＰ
uが出力され（図３Ｄに図示）、この検出パルスＰuはタ
イミング発生器３１に供給される。

【００３４】タイミング発生器３１は磁気クロックパタ
ーン１９の存在間隔を周期とし、データ存在点クロック
ＣＫｄに同期して動作するシーケンサであり、その内部
状態は検出パルスＰuが入力される毎に初期化される。
このタイミング発生器３１よりクロックゲートパルスＰ
gが発生され（図３Ｅに図示）、このゲートパルスＰgと
上述したピーク検出器２９からの検出パルスＰpはアン
ド回路３２に供給され、このアンド回路３２よりクロッ
クパターン検出パルスＰcが出力される（図３Ｆに図
示）。この検出パルスＰcは、ピーク検出器２９からの
ピーク検出パルスＰpより磁気クロックパターン１９に
対応していない不必要なパルスを除去したものである。

【００３５】アンド回路３２より出力される検出パルス
ＰcはＰＬＬ３３に同期基準信号として供給され、ＰＬ
Ｌ３３では磁気ディスク１８の回転むら等によるジッタ
を含む検出パルスＰcに同期したデータ存在点クロック
ＣＫｄが形成される（図３Ｇに図示）。このクロックＣ
Ｋｄはタイミング発生器３１に供給されてその内部状態
遷移時刻を与える。また、このクロックＣＫｄは、デー
タ検出器２７に供給されて、そのデータ検出時刻が指示
される。

【００３６】図３Ｈは等化器２６より出力される等化後
の信号を示しており、データ存在点クロックＣＫｄの時
刻でデータ検出することにより、同図Ｉに示すように再
生データＤｒが得られる。

【００３７】ここで、データ検出器２７はデータ存在点
クロック（ビットクロック）ＣＫｄを用いてデータを検
出する一般的なコヒーレント型検出器であるが、特にビ
タビ復号器を用いれば、ＰＲチャネルの特性と相俟って
良好な良エラーレート特性が得られる。

【００３８】また、上述したクロック生成過程におい
て、ユニークパターン検出パルスＰuは初期同期確立の
ために必要であるが、一旦同期が確立した後は必ずしも
必要ではない。過去のデータ存在点クロックＣＫｄが正
しくディスク面上のトラックの各パターンに同期してお
り、サイクルスリップなどの同期はずれが無ければ、ユ
ニークパターン検出パルスＰuによる初期化を行わなく
とも、タイミング発生器３１のシーケンサとしての内部
状態は常にディスク回転に同期して遷移する。

【００３９】その結果、タイミング発生器３１により発
生されるクロックゲートパルスＰgは常に正しく磁気ク
ロックパターン１９の位置に存在し、クロックパターン
検出が正しく行なわれる。そして、データ存在点クロッ
クＣＫｄは正しくディスク面上の各パターンに同期し続
ける。

【００４０】次に、図１と図３を使用して、データ記録
モードにおける動作を説明する。本例において、上述し
たデータ再生モードにおけるデータ検出が正しく動作す
るためには、磁気クロックパターン１９にほぼ同期し
て、データセグメント２１に記録データＤｗを記録する
必要がある。

【００４１】そのために、データ記録モードにおいて
も、上記データ再生モードで述べたと同じ動作により、
データ存在点クロックを生成する必要がある。まず、タ
イミング発生器３１より記録再生制御信号ＳW/Rが発生
される（図３Ｋに図示）。この制御信号ＳW/Rは、磁気
ヘッド２３がデータセグメント２１に対応する期間はハ
イレベルとなり、それ以外のユニークパターン２０と磁
気クロックパターン１９に対応する期間はローレベルと
なる。

【００４２】制御信号ＳW/Rがローレベルのときは磁気
ヘッド２３が切換スイッチ２４を介して再生アンプ２５
に接続され、この再生アンプ２５よりユニークパターン
２０と磁気クロックパターン１９の再生信号が出力さ
れ、クロック生成回路２８では上述したデータ再生モー
ドと同様にしてデータ存在点クロックＣＫｄが生成され
る。

【００４３】ユニークパターン２０と磁気クロックパタ
ーン１９の期間が過ぎると、タイミング発生器３１より
出力される制御信号ＳW/Rはハイレベルに切り換えら
れ、データセグメント２１に対するデータ記録が行われ
る。このとき、切換スイッチ２４が切り換えられ、磁気
ヘッド２３は記録アンプ３４に接続され、記録データＤ
ｒがＤフリップフロップ３５および記録アンプ３４を介
して磁気ヘッド２３に供給されてデータセグメント２１
に記録データＤｗが記録される。

【００４４】１つのデータセグメント長に相当する所定
の時間（データ存在点クロック単位）が経過すると、タ
イミング発生器３１より出力される制御信号ＳW/Rは再
びローレベルになる。これにより、切換スイッチ２４が
切り換えられ、再びユニークパターン２０および磁気ク
ロックパターン１９の再生信号がクロック生成回路２８
に供給されてクロック生成が続行される。つまり、デー
タ記録モードにおいても磁気クロックパターン１９とデ
ータ存在点クロックＣＫｄの同期が維持される。

【００４５】なお、記録再生の切り換え時間（再生アン
プ２５や記録アンプ３４等の動作の整定に要する時間）
を許容するために、データセグメント２１と磁気クロッ
クパターン１９の間、およびデータセグメント２１とユ
ニークパターン２０の間には、ギャップ２２を設けてい
る。

【００４６】ここで、記録データＤｗはＤフリップフロ
ップ３５によりデータ存在点クロックＣＫｄに同期して
記録される。これにより、結果として、磁気クロックパ
ターン１９に同期して記録データＤｗが記録されること
になる。したがって、データ再生モードにおいて、上述
したように磁気クロックパターン１９に同期して生成さ
れたデータ存在点クロックＣＫｄを参照することで、正
しくＰＲチャネルデータが検出されることになる。

【００４７】なお、上述実施例においては録再用の磁気
ディスク装置の例を示したが、製造時にデータ記録が行
なわれ、その後の使用時にはデータ再生のみを行う再生
専用磁気ディスク装置にも、この発明は有効である。

【００４８】また、上述実施例では、１つの磁気クロッ
クパターン１９は、独立して存在する１つの直流磁化パ
ターンであるとしたが、いくつかの磁化パターンのまと
まりであってもよい。

【００４９】また、上述実施例では、１つの磁気クロッ
クパターン１９あるいは１つのユニークパターン２０
は、ディスク面上に放射上に連続して形成されるとした
が、これは各トラック毎あるいは数トラック毎に断続し
て形成されたものであってもよい。

【００５０】さらに、上述実施例では、磁気クロックパ
ターン１９とユニークパターン２０は、エッチングによ
りディスク面上に形成されるとしたが、これは従来の平
坦なメディア上に磁気記録により記録された磁化パター
ンであってもよい。

【００５１】

【発明の効果】この発明によれば、ディスク面上でデー
タ領域とは独立して存在する磁気クロックパターン領域
の再生信号に基づいてデータ存在点クロックの生成を行
うので、以下のような効果を得ることができる。

【００５２】（１）従来のセルフクロッキング方式と比
較して、クロック生成回路が簡単となる。

【００５３】（２）従来と比較して、記録データの内容
に無関係に、常に高精度なクロックが得られるため、ク
ロック精度に起因するビットデータ検出エラー発生頻度
が小さくなり、磁気ディスク装置の高信頼性化を図るこ
とができる。

【００５４】（３）従来方式では必須であったクロック
成分保持のためのチャネル符号化が不要になり、ディス
ク面上の有効記録情報量の増大が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】ユニークパターンとクロックパターン近傍の拡
大図と断面図である。

【図３】図１の例におけるデータ再生モードおよびデー
タ記録モードにおける動作タイミングを示す図である。

【図４】従来の磁気ディスク装置の一例を示す構成図で
ある。

【図５】ＰＲ（１，０，−１）チャネル出力でのアイパ
ターン例を示す図である。

【図６】ＰＲ（１，０，−１）チャネル出力波形例を示
す図である。

【図７】ＰＲ（１，０，−１）チャネルにおける等化後
孤立波形と、そのパワースペクトラム密度を示す図であ
る。

【符号の説明】

１８磁気ディスク１９磁気クロックパターン２０ユニークパターン２１データセグメント２２ギャップ２３磁気ヘッド２４記録再生切換スイッチ２５再生アンプ２６等化器２７データ検出器２８クロック生成回路２９ピーク検出器３０ユニークパターン検出器３１タイミング発生器３２アンド回路３３ＰＬＬ３４記録アンプ３５Ｄフリップフロップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チャネル変復調方式としてパーシャルレ
スポンスチャネルを使用し、データ記録領域と磁気クロックパターン領域とが各々独
立して形成された磁気ディスクと、この磁気ディスクの磁気クロックパターン領域の再生信
号よりデータ存在点クロックを生成するクロック生成手
段と、このクロック生成手段からのデータ存在点クロックに従
って上記磁気ディスクのデータ記録領域の再生信号より
データ検出をするデータ検出手段とを備えることを特徴
とする磁気ディスク装置。
【請求項２】上記データ検出手段はビタビ復号等の最
尤復号を行なうことを特徴とする請求項１記載の磁気デ
ィスク装置。
【請求項３】チャネル変復調方式としてパーシャルレ
スポンスチャネルを使用し、データ記録領域と磁気クロックパターン領域とが各々独
立して形成された磁気ディスクと、この磁気ディスクの磁気クロックパターン領域の再生信
号よりデータ存在点クロックを生成するクロック生成手
段と、このクロック生成手段からのデータ存在点クロックに同
期して上記磁気ディスクのデータ記録領域にデータを記
録するデータ記録手段とを備えることを特徴とする磁気
ディスク装置。
【請求項４】上記パーシャルレスポンスチャネルがＰ
Ｒ（１，０，−１）であることを特徴とする請求項１ま
たは３記載の磁気ディスク装置。
【請求項５】上記クロックパターン領域が記録トラッ
ク上に配置された複数のデータ記録領域の間に存在する
ことを特徴とする請求項１または３記載の磁気ディスク
装置。