JPH06259710A - データ記憶装置用の多ギャップ読出／書込ヘッド - Google Patents

データ記憶装置用の多ギャップ読出／書込ヘッド

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JPH06259710A
JPH06259710A JP5301904A JP30190493A JPH06259710A JP H06259710 A JPH06259710 A JP H06259710A JP 5301904 A JP5301904 A JP 5301904A JP 30190493 A JP30190493 A JP 30190493A JP H06259710 A JPH06259710 A JP H06259710A
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gap
head
lateral
central
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William D Llewellyn
ウイリアム・ディー・ルーエリン
Robert J Strain
ロバート・ジェイ・ストレイン
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National Semiconductor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 データ転送速度を大幅に向上させること 【構成】 記憶媒体との間でのテ゛ータ転送を行うための多
キ゛ャッフ゜ヘット゛。そのキ゛ャッフ゜により読み出されたテ゛ータは、テ゛
ータの処理及び同期化が行われる複数の直列テ゛ータハ゜スを介
して送られる。或る実施例ではテ゛ータシンクロナイサ゛の全て又は
一部が直列テ゛ータハ゜スにより共有される。テ゛ータはコンヒ゜ュータへ
の供給のため並列テ゛ータストリームに組み立てられる。多キ゛ャッフ
゜ヘット゛で同時にテ゛ータを読み出すことにより、記憶媒体と
の間でのテ゛ータ転送速度が数倍速くなる。別の実施例は、
記憶媒体のトラック密度を低下させるクロストーク及びノイス゛フリンシ゛
の問題を低減又は排除する3キ゛ャッフ゜ヘット゛を提供する。信
号減衰器及び信号反転器が各側方キ゛ャッフ゜に接続され、そ
の出力が中央キ゛ャッフ゜で生成される信号と加算され、側方
キ゛ャッフ゜からの反転信号が中央キ゛ャッフ゜で発生するクロストークを
キャンセルする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に、記憶媒体との間
でのデータ転送に用いられる記録ヘッドに関し、特に、
複数の磁極及びギャップを備えた記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にディスクといった形態をとる磁気
記憶媒体は、コンピュータの内部メモリで利用可能な記
憶容量を超えて記憶容量を増大させるために、コンピュ
ータ業界において広範に使用されている。そのような装
置により、コンピュータの記憶容量が大幅に拡張される
が、それに記憶されているデータは、例えば、ランダム
アクセスメモリ（RAM）に記憶されているデータほど迅
速に又は容易には取り出すことができない。
【０００３】従来、データは、ディスク上の同心のトラ
ックに記録される。ヘッドは、そのトラックに対して読
み出しを行って直列の１ビット幅のデータストリームを
生成する。そのデータは、次いでシフトレジスタを通過
して、並列データストリームに変換される。しかし、8b
it(1byte)並列バスを介して6Mbyte/secでデータを取り
出すためには、直列データは48Mbit/secで読み出されな
ければならない。この速度は今日の技術をもって達成可
能なものではあるが、一層高速、例えば、60又は100Mbi
t/secでは、直列データパスの能力が限界に達すること
になる。従って、ヘッドから延びる直列データパスは、
コンピュータが記憶ディスクからデータを取り出す能力
の潜在的に制限する「ボトルの首」を表すものである。
同様の考察が書込動作にも当てはまる。
【０００４】「トラック密度」という用語は、ディスク
上の所与の半径方向距離を占めるトラック数を意味し、
トラックの「ピッチ」は、前記トラック密度の逆数であ
る。一般的な低コストのウィンチェスタディスクでは、
トラック密度は、39.3track/mm(1000track/inch)前後で
あり、この値の２倍の密度が、より最新式のディスク駆
動装置で達成されている。明らかに、記憶可能な情報量
は、トラック密度に関係する。
【０００５】一般に、データは「ギャップ」により磁気
媒体との間での読み書きが行われる。ここで、前記ギャ
ップとは、一対の磁極の先端間が離間していることをい
う。トラック密度の増大を制限する１つの要因は、隣接
するトラック間にクロストークが存在することである。
読出動作中に、ギャップは、隣接トラックからデータを
ピックアップすることがよくある。これにより、読出チ
ャネルのＳＮ比が悪化し、データの翻訳誤りが発生する
可能性が増大する。トラック密度を高く（即ち、トラッ
クのピッチを小さく）すれば、その問題が悪化すること
になる。
【０００６】書込プロセスでは、ギャップの一方の側の
磁極の先端からの磁束線は、下方へと延び、磁気媒体を
介して他方の磁極の先端へと延びる。理想的には、磁極
の先端の幅は、書込データトラックの幅と一致するべき
である。しかし、実際には、磁極の先端の側方縁部及び
隅部の近傍の磁束線の中には、トラックの縁部を超えて
横外方へと延びるものがあり、これにより、トラックの
縁部に沿って「ノイズフリンジ」が生成される。このノ
イズフリンジもまた、トラック密度に制限を加えるもの
である。
【０００７】本発明による様々な実施例は、磁気記憶媒
体との間でのデータ転送の速度の増大と、クロストーク
及びノイズフリンジの問題の低減とを提供するものであ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明によれば、複数
のギャップが単一の読み書きヘッドに含まれる。ギャッ
プの各々は、読出動作中にギャップから発せられる電気
信号を処理する回路を含む直列データパスに関するもの
である。前記回路は、前置増幅器、フィルタ、及びピー
ク検出器を備え得るものであり、ディスク駆動装置の電
子装置に同期させる準備が整った形態へと前記信号を変
換するものである。データの同期が完了した後に、各直
列パスからのデータビットが、並列データストリームへ
と組み立てられる。
【０００９】一実施例では、単一のデータシンクロナイ
ザが、全ての直列データパスにより共有される。これが
可能なのは、ヘッド及び記憶媒体が剛性材料から形成さ
れており、ギャップと媒体上のトラックとの間の距離が
非常に小さいからである。従って、並列パス中のデータ
は互いに同期されている。別の実施例では、直列データ
パスがデータシンクロナイザの一部を共有することが可
能であり、または、各データパスが別個のデータシンク
ロナイザを含むことが可能である。特定の実施例が如何
なるものであろうと、多数の直列データパスを使用する
ことにより、ディスク駆動装置のデータ転送速度は大幅
に増大される。
【００１０】
【課題を解決するための手段】ギャップは、トラックの
ピッチに等しい距離の間隔に設定することが可能なもの
であり、また、その間隔の数倍の間隔に設定することが
可能であり、この場合、１つまたはそれ以上のトラック
が各ギャップ間に位置することになる。
【００１１】本発明の別の態様によれば、クロストーク
の問題の低減に有用な構成が提供される。ヘッドに３つ
のギャップが並置され、そのギャップは、トラックのピ
ッチに等しい間隔で互いに分離される。その中央のギャ
ップは、読み出し及び書き込みに使用され、その両側に
ある２つのギャップは、減衰及び位相反転回路に接続さ
れる。次いでこの３つのギャップの出力が加算される。
減衰回路は、加算装置により加算される側方ギャップか
らの信号が、中央ギャップによりピックアップされる隣
接トラックからの如何なるクロストークとも精確に平衡
するように、調節される。
【００１２】本発明の別の態様によれば、３つのギャッ
プが上述のように並べて隔置される。その２つの側方ギ
ャップの書込回路は、反転器及び減衰器を介して、中央
ギャップ用の書込回路に接続される。その結果、中央ギ
ャップが書込データの処理を行う際に、減衰された逆位
相の信号が、側方ギャップの各々で発生する。これらの
信号は、中央ギャップから目標トラックへと磁束を集中
させ又は集束させる傾向にある。これにより、データト
ラックの縁部でのノイズフリンジが低減又は排除され
る。
【００１３】
【実施例】図１は、媒体上の記録ヘッドの概念を示す側
面図である。記録ヘッド10は、巻線12により取り囲まれ
た磁気コア11を備えている。磁気コア11は、ギャップ15
で分離された磁極の先端13,14で終端している。動作時
には、ヘッド10は、記録媒体16上を飛行高さHで懸架さ
れ、図１の右方へ移動する。書込動作中に巻線12中に信
号が現れると、コア11に磁界が生成され、磁束線が磁極
の先端13,14から発せられ、記録媒体16中へと突入す
る。酸化鉄等の磁性材料がコーティングされた記録媒体
16が磁化されるようになり、その磁気極性は、巻線12中
の電流の方向によって決まる。一般に、誘導された磁気
極性の反転が存在する場合は２進数「１」を示し、磁気
極性の反転が存在しない場合には２進数「０」を示す。
【００１４】読出動作中には、状況は逆転する。ギャッ
プ15が、或る磁気極性から別の磁気極性への遷移にわた
って飛行する際に（その方向は何れでも良い）、コイル
11中に誘導される磁界が反転され、巻線12中に電流パル
スが誘導される。それらのパルス（正でも負でも良く、
また記憶媒体のトラックに記憶されているデータを表す
もの）は、パルス列を形成し、このパルス列は、以下に
示すように処理されて２進数「１」として翻訳される。
パルスが存在しない場合には、２進数「０」として翻訳
される。
【００１５】図２(a)は、読出動作中にギャップから発
せられるパルス列を示すグラフである。
【００１６】図３は、ヘッド10に関連する従来の直列読
出チャネルを示すブロック図である。巻線12からの出力
は、前置増幅器30及びフィルタ31を介してピーク検出器
32へと送られる。そのピーク検出器32の出力を図２(b)
に示す。ここで、各々の正の遷移は、記憶媒体上の磁束
の反転を表している。ピーク検出器32を出た信号は、デ
ータシンクロナイザ33、デコーダ34、及びデ・シリアラ
イザ35（典型的にはシフトレジスタ）を通過し、これに
より、並列出力へと変換される。
【００１７】図４は、データシンクロナイザ33を示すブ
ロック図である。ピーク検出器32からの信号は、ハーフ
セル遅延ライン40、及び、パルスゲート41のゲート入力
へと供給される。遅延ライン40の出力は、位相ロックル
ープ42の入力を構成するものである。ここで、位相ロッ
クループ42は、位相比較器43、ローパスフィルタ44、及
び電圧制御発振器(VCO)45を備えている。位相ロックル
ープ42は、VCO45の出力をパルスゲート41のクロック入
力に接続し、及び、パルスゲート41の出力を位相比較器
43の負入力端子に接続することにより完成する。VCO45
は、50％のデューティサイクルを有し、遅延ライン40に
より加えられる遅延は、VCO45の1/2サイクルに等しい。
【００１８】好適には、位相比較器43は、ナショナル
セミコンダクタ コーポレイションの「Mass Strage Han
dbook」（1989年版、9-36〜9-39頁）に記載のようなデ
ィジタル位相検出器である（なお、本引用をもってその
開示内容を本明細書に包含させたものとし、その詳細な
説明は省略する）。また、パルスゲート41は、本出願人
の同時係属米国特許出願第07/664,911号に記載した類の
ものである。VCO45は、好適には、50％のデューティサ
イクルを生成するために、不足(starved)リング発振器
またはエミッタ接続マルチバイブレータにトグルフリッ
プフロップを加えたものとなる。
【００１９】位相ロックループ42は、VCO45の出力から
の位相が遅延ライン40からの出力信号の位相を追跡する
ように強制する。これらの２つの信号の位相に位相差が
存在する程度に、位相比較器43は、その出力に「誤差」
信号を生成し、この信号は、検知された位相差に比例す
る。この誤差信号は、ローパスフィルタ44によりフィル
タリングされて不所望の高周波成分が全て抑制され、次
いでVCO45の入力に供給される。遅延ライン40からの信
号の位相がVCO45の出力の位相より進んでいる場合に
は、位相検出器43がフィルタ44を越えて正の誤差電圧を
生成し、VCO45がその周波数を増大させる（位相を進め
る）ことにより応答する。このプロセスは、誤差信号が
終了して制御電圧が休止値に戻るまで続行される。ま
た、位相比較器43により受信された遅延ライン40からの
信号がVCO45の出力より遅れている場合には、やはり平
衡が得られるまで制御電圧が下げられる。図２(c)は位
相比較器43の正端子における信号を示し、図２(d)はVCO
45の出力における信号を示すものである(パルスゲート4
1は本分析に関しては無遅延のものであると仮定する)。
【００２０】パルスゲート41は、データストリーム中に
２進値「０」が現れた際に遅延ライン40からパルスが現
れないという事実により、VCO45が妨害されないことを
保証するものである。パルスゲート41は、そのゲート入
力にパルスを受信した場合に、そのデータ入力に次に到
達するパルスを通過させる。従って、位相比較器43は、
その正端子に遅延ライン40からのパルスが存在する場合
に限り、その負入力でパルスを受信する。換言すれば、
データストリーム中に２進値「０」が現れた場合には位
相比較は行われない。
【００２１】遅延ライン40の出力はまた、データラッチ
46のデータ入力にも供給される。VCO45の出力における
クロック信号は、反転されてデータラッチ46のクロック
入力に供給される。従って、遅延ライン40からのパルス
がデータラッチ46に現れると、データラッチ46は、これ
を記憶し、VCO45のクロック出力が次に低レベルになっ
た際に出力を供給する。VCO45が50％のデューティサイ
クルを有するので、これは、遅延ライン40により供給さ
れたパルスの周りに「ウィンドウ」（図２(c)参照）を
形成し、各パルスは理想的にはそのウィンドウの中央に
位置決めされる。実際には、「パルスのジッタ」によ
り、パルスが遅く又は速くなる可能性があるが、それら
がウィンドウ内にある（アップエッジ＜1/2サイクルの
早すぎ又は遅れである）限り、それらは正しく翻訳され
ることになる。図２(e)に示すように、データラッチ46
の（高レベル）出力は、１クロックサイクルにわたって
継続する。従って、位相ロックループ42は「回復され
た」クロックパルスを提供し、データラッチ46は、ピー
ク検出器32から流れるデータストリームの再同期された
形態を提供する。
【００２２】図５は、本発明による多数の読出チャネル
を備えた多ギャップヘッドを示すブロック図である。ヘ
ッド50は、４つの磁極51A〜51Dを備え、これらの磁極
は、ギャップ52A〜52Dを規定するものである（図示の明
瞭化のため、磁極51A〜51Dは90度回転させて示されてい
る）。前置増幅器53A〜53D、フィルタ54A〜54D、及びピ
ーク検出器55A〜55Dは、図３に示した対応する要素と同
様のものである。データラッチ57A〜57Dは図４のデータ
ラッチ46と同様のもの、デコーダ59A〜59Dは図３のデコ
ーダ34と同様のもの、及び単一の位相ロックループ58は
図４の位相ロックループ42と同様のものである。ギャッ
プ52A〜52Dの底面図を図６に示す。これらのギャップ52
A〜52Dは、ヘッドに対する記憶媒体の移動方向に直交す
るラインに沿って並置されている。
【００２３】ギャップ52A〜52Dの互いに対する位置が厳
密に固定されているので、ギャップ52A〜52Dで発生する
データストリームは互いに同期化される。従って、位相
ロックループ58をギャップ52Bで発生するデータからの
クロックパルスを回復させるために用いることが可能で
あり、この回復されたクロックパルスをギャップ52A〜5
2Dの各々からのデータの再タイミング設定を行うことが
できる。従って、位相ロックループ58の出力は、データ
ラッチ57A〜57Dのクロック入力に（反転形態で）供給さ
れる。各データパス用の個別の位相ロックループを省く
ことにより、従来の構成に比較して装置の複雑性が大幅
に低減される。ピーク検出器55A〜55Dの出力は、データ
ラッチ57A〜57Dのデータ入力にそれぞれ供給され、この
場合、それらは事実上、位相ロックループ58により提供
される回復されたクロック信号を「共用」していること
になる。データラッチ57A〜57Dの出力は、デ・シリアラ
イザ59へ供給され、これにより１バイト幅の並列データ
ストリームに変換される。本発明は特定数のギャップ及
びヘッドに制限されるものではなく、また構成によって
はデ・シリアライザを排除することも可能である、とい
うことは明らかである。例えば、ヘッドが８つのギャッ
プを備えている場合には、デ・シリアライザを必要とす
ることなく１バイト幅のデータストリームを結果的に得
ることができる。更に、本発明の代替実施例としては、
デコーダ59A〜59Dの代わりに単一のデコーダをデ・シリ
アライザ59の下流側に設けることも可能である。
【００２４】図７は、各データストリームが、別個の位
相比較器及びパルスゲートを有する一方、電圧制御発振
器及びローパスフィルタが共有されている構成を示すも
のである。ヘッド50、前置増幅器53A〜53D、フィルタ54
A〜54D、及びピーク検出器55A〜55Dは、図５の場合と同
様に構成されている。しかし、ピーク検出器55A〜55Dの
出力は、遅延ライン56A〜56Dを介して位相比較器71A〜7
1Dの正入力へ送られる。位相比較器71A〜71Dの出力は、
加算器72で加算されて、ローパスフィルタ73及びVCO74
を通過する。VCO74の出力は、パルスゲート75A〜75Dを
介して位相比較器71A〜71Dの負入力にフィードバックさ
れる。パルスゲート75A〜75Dのゲート入力は、ピーク検
出器55A〜55Dの出力によりそれぞれ制御され、遅延ライ
ン56A〜56Dの出力は、データラッチ57A〜57Dのデータ入
力にそれぞれ接続される。VCO74の出力はまた、データ
ラッチ57A〜57Dのクロック入力にも接続される。図５に
示した実施例の場合と同様に、データラッチ57A〜57Dの
出力は、デコーダ59A〜59Dを介してデ・シリアライザ59
へと供給され、これにより８ビットの並列出力が得られ
る。
【００２５】図７の実施例では、位相比較器71A〜71Dか
ら流出する誤差信号が加算されて、ギャップ52A〜52Dの
各々から流出するデータに基づくタイミング「ウィンド
ウ」が発生する。このタイミングウィンドウは、平均し
て、データトラックのうちの１つのみから導出したウィ
ンドウより一層精確なものである。しかし、図７の実施
例は、図５の実施例より一層多くの回路を必要とし、場
合によっては、その付加的なコストが前記の向上された
精度に見合わないものとなる。
【００２６】データは、それが適切なタイミング情報
（スペクトル制限）を含んでいることを確認するため
に、その記録に先立ってエンコードされる。これによ
り、例えば、位相ロックループがデータストリームをロ
ックし続けることを可能とするのに十分な遷移（１）に
よって０というストリングが記録される、ということが
確実となる。図５の実施例では、このタイミング情報
は、ギャップ52Bの下方に位置するデータトラック中に
記録されているだけでよく、これにより、ギャップ52A,
52C,52Dの下方に位置するデータトラックの情報記憶容
量が増大する。図７の実施例の場合、４つのデータトラ
ックの全てがタイミング情報を含んでいなければならな
い。同様に、図５の実施例では、ヘッドの位置合わせに
用いられる「サーボバースト」情報は、ギャップ52Bの
下方のデータトラック中に記録されているだけでよい。
これにより、その他の３つのトラックにおける付加的な
記憶空間が必要なくなる。
【００２７】次に、第２の代替実施例を図８に示す。ヘ
ッド50、増幅器53A〜53D、フィルタ54A〜54D、及びピー
ク検出器55A〜55Dは、図５及び図７における同一符号が
付された構成要素と同様のものである。ピーク検出器55
A〜55Dの出力は、データシンクロナイザ33A〜33Dの入力
へ供給される。ここで、データシンクロナイザ33A〜33D
の各々は、図４に示したデータシンクロナイザ33と同様
のものである。データシンクロナイザ33A〜33Dの出力
は、デコーダ59A〜59Dを介してデ・シリアライザ59へと
送られ、これにより８ビット幅の並列出力が供給され
る。
【００２８】当業界では多くの形態のデータシンクロナ
イザが周知であり、これらで、図４に示したデータシン
クロナイザを置き換えることが可能である。代替的な形
態のデータシンクロナイザは、例えば、米国特許第5,02
7,085号に記載されている。そのようなデータシンクロ
ナイザは全て、本発明の広範な原理に従った実施例に使
用することが可能である。
【００２９】また、本発明の原理は、「サンプリングデ
ータチャネル」と称される装置に適用することができ
る。このような装置は、非常に多くの資料に記載されて
おり、例えば、Shahid U.H. Qureshi による「Time Rec
overy For Equalized Partial-Response Systems」（IE
EE Trans. on Commun., December 1976, pp.1326〜133
1）、Kurt H. Mueller 等による「Timing Recovery in
Digital Synchronous Data Receivers」（IEEE Trans.
on Commun., Vol.24 No.5, May 1976, pp.516〜531）、
W. L. Abbott 等による「Timing Recovery for Adaptiv
e Decision Feedback Equalization of the Magnetic S
torage Channel」（Globecom. '90, Paper901.6, pp.1
〜13）等の資料がある。なお、それらの開示内容は上記
引用をもって本明細書に包含させたものとし、それらの
詳細な説明は省略する。
【００３０】サンプリングデータチャネルでは、増幅及
びフィルタリングが行われたアナログデータが、部分応
答最大確度(PRML)システムまたは決定フィードバック等
化(DFE)システム等のシステムへ直接送られる。これら
のシステムでは、符号認識（データ「１」の存在又は不
存在）及びクロック回復が、ディジタル手段又はディジ
タル／アナログ・ハイブリッド手段により達成される。
この手段は、パルスのピーク位置には依存せず、波形の
振幅の周期的なサンプリングに依存するものである。こ
れらのシステムは、パルスの密集や符号間干渉が一層多
く存在する条件で、又は一層高いノイズが存在する条件
で、データを導出する際には、従来のデータシンクロナ
イザより一層効果的であると考察される。
【００３１】サンプリングデータチャネルでは、符号認
識及びタイミング導出のタスクは、本質的に別個の機能
である。サンプリングデータチャネル170を図１７に示
す。サンプリングデータチャネル170は、符号回復ブロ
ック170A及びタイミング導出ブロック170Bを含む。ブロ
ック170Aは、データ信号をデコーダ／デ・シリアライザ
171へ供給し、ブロック170Bは、クロックパルス信号を
前記デコーダ／デ・シリアライザ171へ供給する。
【００３２】図１８は、４つのサンプリングデータチャ
ネル180A〜180Dからなる１グループを示すものである。
これらのチャネルは、本発明に従って４つのデータパス
中に接続される。サンプリングデータチャネル180A〜18
0Dの各々は、サンプリングデータチャネル170と同様の
ものであり、デコーダ／デ・シリアライザ181へデータ
ストリームを供給する。サンプリングデータチャネル18
0B中のタイミング導出ブロックは、デコーダ／デ・シリ
アライザ181へクロックパルスを供給する。図１９は、
同様の構成を示すものではあるが、サンプリングデータ
チャネル190A,190C,190Dからタイミング導出ブロックが
排除され、それらのチャネル190A,190C,190Dがサンプリ
ングデータチャネル190Bにより生成されたクロックパル
スを共有するようになっている点が異なっている。ま
た、サンプリングデータチャネルの各々におけるタイミ
ング情報を単一のクロックパルスへと平均化し、次いで
そのクロックパルスを各サンプリングデータチャネルに
おける符号回復プログラムにより使用することも可能で
ある。
【００３３】個々のギャップは、記憶媒体上の隣接トラ
ックと位置合わせされる必要はない。図９は多ギャップ
ヘッド90を示す底面図であり、この場合、ギャップ91A
〜91Dは、トラック92のピッチの２倍だけ隔置されてい
る。また、これらのギャップは、トラックのピッチの整
数倍だけ隔置することが可能である。但しこの場合に
は、ギャップ間の距離が増大するにつれて、それらのギ
ャップから発せられるデータストリームが互いに一層同
期しなくなる、という制約のみを受けることになる。図
１０は、ヘッド100を示す底面図であり、この場合に
は、ギャップ101A,101Bが斜めに配置されている。ヘッ
ド100は、何れかの方向に僅かに回転可能であり、これ
により、そのギャップがトラック102A,102Bのそれぞれ
に精確に位置合わせされることが確実化される。
【００３４】本発明の別の態様に従い、多ギャップヘッ
ド110の読出書込チャネルのブロック図を図１１に示
す。図１３は、そのヘッド110の底面図である。ヘッド1
10は、３つの磁極111A〜111Cを含み、それらの磁極は、
ギャップ112A〜112Cを規定するものである。ギャップ11
2Bは、トラック113Bに対してデータの読み書きを行うた
めに使用され、またギャップ112A,112Cは、隣接トラッ
ク113A,113Cとそれぞれ位置合わせされている。ギャッ
プ112Bで発生した信号は、前置増幅器114Bを通過して、
加算器115の１つの入力へ送られる。またギャップ112A,
112Cで発生した信号は、前置増幅器114A,114C、減衰器1
15A,115C、及び位相反転器116A,116Cを通過して、加算
器115の別の入力へ供給される。
【００３５】トラックのピッチを小さくした場合に発生
する問題の１つは、読出動作中に、ヘッドが隣接トラッ
クからデータをピックアップすること（「クロストー
ク」）がよくある、ということである。多ギャップヘッ
ド110はこの問題を克服するものである。ギャップ112A
がトラック113Aからデータを読み出し、次いでコア111A
からの信号出力が減衰されて反転される。ギャップ112B
がトラック113Aからピックアップするクロストークを確
実にオフセットさせるように、減衰器115Aが適正レベル
に設定される。これらの信号が加算器115で加算され、
これにより、それらの信号がキャンセルされて、加算器
115の出力にクロストークが現れることはない。同様
に、減衰器115Cは、ギャップ112Bがトラック113Cからピ
ックアップするクロストークを平衡させるように設定さ
れる。
【００３６】トラックのピッチを小さくすることによる
別の障害として、書込動作中にトラックの縁部に沿って
ノイズフリンジが発生する、ということがある。このノ
イズフリンジが発生するのは、磁束線のうちの或るもの
が、磁極の先端の側縁部及び隅部から外方へ延びるから
である。これを図１２に示す。同図は、データトラック
121上に位置する磁極の先端120A,120Bの底面図を示すも
のである。同図に示すように、殆どの磁束線112は磁極
の先端120A,120B間の平行面内に延びるが、磁極の先端
の側縁部及び隅部の近傍の或る磁束線は外方へと曲がっ
ている。その結果として、トラック121は、明確には規
定されず、その何れの側にもノイズフリンジ123を有す
ることになる。
【００３７】この問題は、図１１に示した書込チャネル
により克服される。書込チャネル1110中に現れる信号は
３つの部分に分けられる。その主要部分は、増幅器119B
を通り、慣習的態様でコア111B中に磁束が生成される。
しかし、第２部分は、反転器117A及び減衰器118Aを介し
てコア111Aへ供給され、第３部分は、反転器117C及び減
衰器118Cを介してコア111Cへ供給される。従って、コア
111A,111C及びギャップ112A,112C内で誘導された磁束は
減衰され、反転形態の磁束がコア111B及びギャップ112B
内で生成される。その結果として、ギャップ112A,112C
に現れる磁束線の強度が減衰され、ギャップ112Bに現れ
る磁束線と方向が逆になる。これらの逆方向に向けられ
た磁束線は、図１２に示す外方へ延びる磁束線をトラッ
ク121の中央に向かって押し戻す効果を有し、これによ
り、トラック121の両側のノイズフリンジ123が低減又は
排除される。勿論、減衰器115A,115Cは、トラック113A,
113Cに書き込まれているデータに対してギャップ112A,1
12Cが消去又は書き込みを行うことを防止するのに十分
な低レベルに設定されるべきである。
【００３８】図１４は、ディスク141上のアクチュエー
タアーム140に取り付けられたヘッド110の概念を示す説
明図である（縮尺率は実際とは異なる）。
【００３９】図１５及び図１６は、本発明の態様に従っ
た２つの代替実施例を示す側面図である。図１５は、図
１(c)と同様の側面図であり、３つの巻線151A〜151C
と、ギャップ153A〜153Cをそれぞれ規定する３つの磁極
152A〜152Cとを有するヘッド150を示すものである。巻
線151A〜151Cの各々からのリード線の一方は接地され、
それ以外のリード線は加算器152の入力に接続されてい
る。読出動作中には、巻線151A,151Cは、巻線151Bの出
力に関して減衰及び反転された信号を供給する。巻線15
1Bの巻数に対する巻線151A,151Cの巻数、及び増幅器152
の入力の利得は、磁気コア152Bによりピックアップされ
るあらゆるクロストークを巻線151A,151Cの出力がキャ
ンセルするように設定される。また、書込動作中には、
磁極152A,152Cにおける磁束が磁極152Bにおける磁束に
抗し、これにより、磁極152Bにおける磁束が上述の態様
で集束される。
【００４０】図１６は、第２の代替実施例を示すもので
ある。ヘッド160は単一の巻線161を備え、この巻線161
は、３つの分岐162A〜162Cを有する磁気コア162を駆動
する。分岐162A〜162Cは、ギャップ163A〜163Cを規定す
るものである。ギャップ163A,163Cは、書込動作中には
ノイズフリンジを低減させ、読出動作中にはクロストー
クを低減させる。書込動作中にギャップ163A,163Cで生
成される磁束を低減させるために、幾つかの技術を利用
することができる。例えば、磁極の厚さを減じたり、磁
極の先端を記録表面から一層大きな距離だけ隔置するこ
とが可能である。図１６は、ギャップ163Bと比較して記
録表面から更に距離Lだけ隔置されたギャップ163A,163C
を示すものである。
【００４１】分岐162A,162Cに関する信号及び磁束の位
相反転は、物理的な交差（ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ）手段に
より得られる。これが図１６に示されている。同図にお
いて、分岐１６２Ａ，１６２Ｃの方位は、接点対164,16
5により180゜反転されている。従って、読出動作中に
は、ギャップ163A,163Cは、コア162中に減衰された磁束
を誘導し、この磁束は、ギャップ163Bによりピックアッ
プされたあらゆるクロストークからの磁束と精確に平衡
する。コア162内でキャンセル作用が行われるので、加
算器は必要ない。また、書込動作中には、ギャップ163B
で誘導された磁束より弱くて逆方向に向けられた磁束
が、ギャップ163A,163C内で誘導される。上述のよう
に、これにより、ギャップ163Bにより書き込まれるトラ
ックからノイズフリンジが低減又は排除される。
【００４２】上述の実施例は、本発明の例示を意図する
ものであり、本発明に制限を加えるものでは決してな
い。当業者には、数多くの別の代替的な実施例が自明で
あり、それら全ては、特許請求の範囲に記載の本発明の
広範な範囲に含まれる。
【００４３】
【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、デ
ータ転送速度を大幅に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】(a)は記憶媒体上の記録ヘッドの概念を示す断
面図、(b)は記録ヘッドの断面図、(c)はその記録ヘッド
の側面図である。
【図２】(a)ないし(e)は読出チャネルにおける様々なポ
イントでの波形を示すグラフである。
【図３】従来の直列データパスを示すブロック図であ
る。
【図４】本発明の実施例で使用可能なデータシンクロナ
イザを示すブロック図である。
【図５】本発明に従って構成された多数の直列データパ
スを示すブロック図である。
【図６】記録表面側から見た多ギャップヘッドの概念を
示す説明図である。
【図７】本発明の第２実施例に従って構成された多数の
直列データパスを示すブロック図である。
【図８】本発明の第３実施例に従って構成された多数の
直列データパスを示すブロック図である。
【図９】トラックのピッチの２倍に間隔が形成されたギ
ャップを有する実施例の概念を示す説明図である。
【図１０】ピッチ調節を可能とするよう斜めに配向され
た２つのギャップの概念を示す説明図である。
【図１１】クロストーク及びノイズフリンジの削減のた
めに使用される３ギャップヘッド用の回路を示すブロッ
ク図である。
【図１２】記録ヘッドの磁極の先端から発せられる磁束
線を示す説明図である。
【図１３】クロストーク及びノイズフリンジの削減のた
めに使用される３ギャップヘッドを示す底面図である。
【図１４】３ギャップヘッド、アクチュエータアーム、
及び記憶ディスクの概念を示す（縮尺率は実際とは異な
る）説明図である。
【図１５】３ギャップヘッド中の磁極及びコイルを示す
側面図である。
【図１６】クロストーク及びノイズフリンジの削減のた
めに使用される３ギャップヘッドの第２実施例を示す側
面図である。
【図１７】サンプリングデータチャネルを備えた従来の
直列データパスを示すブロック図である。
【図１８】サンプリングデータチャネルを各々が備え
た、本発明による多数の直列データパスを示すブロック
図である。
【図１９】本発明による多数の直列データパスであっ
て、そのうちの１つがサンプリングデータチャネルを含
み、そのチャネルが、データパスの各々における符号回
復プログラムにより共有されるクロックパルスを生成す
る、本発明による多数の直列データパスを示すブロック
図である。
【符号の説明】
50 ヘッド 51A〜51D 磁極 52A〜52D ギャップ 53A〜53D 前置増幅器 54A〜54D フィルタ 55A〜55D ピーク検出器 56A〜56D 遅延ライン 57A〜57D データラッチ 59A〜59D デコーダ 58 位相ロックループ 71A〜71D 位相比較器 72 加算器 73 ローパスフィルタ 74 VCO 75A〜75D パルスゲート 150 ヘッド 151A〜151C 巻線 152 加算器 152A〜152C 磁極 153A〜153C ギャップ 160 ヘッド 161 巻線 162 磁気コア 162A〜162C 分岐 163A〜163C ギャップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・ジェイ・ストレイン アメリカ合衆国カリフォルニア州95120サ ン・ホセ，エコー・リッジ・ドライヴ・ 7160

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】記憶媒体へのデータ転送及び／又は記憶媒
    体からのデータ転送を行うための多ギャップヘッドであ
    って、このヘッドが、 複数の磁極片であって、その磁極片の各々が一対の磁極
    先端を有し、その磁極先端の各対がギャップを規定す
    る、前記磁極片と、 複数のデータパスであって、その各データパスが前記ギ
    ャップのうちの１つに関連する、前記データパスと、 そのデータパス中の直列データストリームを並列データ
    ストリームへと組み立てる組立手段とを備えることを特
    徴とする、多ギャップヘッド。
  2. 【請求項２】前記組立手段がシフトレジスタを含むこと
    を特徴とする、請求項１記載の多ギャップヘッド。
  3. 【請求項３】前記データパスの各々がデータシンクロナ
    イザを含むことを特徴とする、請求項２記載の多ギャッ
    プヘッド。
  4. 【請求項４】前記データパスのうちの１つがデータシン
    クロナイザを含み、そのデータシンクロナイザの出力が
    前記データパスの各々におけるゲート手段に接続されて
    いることを特徴とする、請求項１記載の多ギャップヘッ
    ド。
  5. 【請求項５】前記データシンクロナイザが位相ロックル
    ープを含むことを特徴とする、請求項４記載の多ギャッ
    プヘッド。
  6. 【請求項６】前記位相ロックループが位相比較器及び可
    変発振器を含み、前記位相比較器の出力が前記発振器の
    入力に接続され、前記発振器の出力が前記位相比較器の
    入力に接続されていることを特徴とする、請求項５記載
    の多ギャップヘッド。
  7. 【請求項７】前記発振器の出力と前記位相比較器の入力
    との間の導電パスがパルスゲートを含み、前記データパ
    スのうちの前記１つにおけるデータビットを表すパルス
    に応じてイネーブルになるよう前記パルスゲートが構成
    されていることを特徴とする、請求項６記載の多ギャッ
    プヘッド。
  8. 【請求項８】前記データパスの各々が位相比較器を含
    み、その位相比較器の出力が加算手段に接続され、その
    加算手段の出力が可変発振器に接続され、その可変発振
    器の出力が前記位相比較器の各々の入力に接続されてい
    ることを特徴とする、請求項１記載の多ギャップヘッ
    ド。
  9. 【請求項９】前記可変発振器の出力と前記位相比較器の
    入力との間の複数の並列導電パスを含み、その並列導電
    パスの各々がパルスゲートを含み、前記データパスのう
    ちの１つにおけるデータビットを表すパルスに応じてイ
    ネーブルになるよう前記パルスゲートの各々が構成され
    ていることを特徴とする、請求項８記載の多ギャップヘ
    ッド。
  10. 【請求項１０】前記データパスの各々がサンプリングデ
    ータチャネルを含むことを特徴とする、請求項１記載の
    多ギャップヘッド。
  11. 【請求項１１】前記サンプリングデータチャネルが部分
    応答最大確度(PRML)装置を含むことを特徴とする、請求
    項１０記載の多ギャップヘッド。
  12. 【請求項１２】前記サンプリングデータチャネルが決定
    フィードバック等化(DFE)装置を含むことを特徴とす
    る、請求項１０記載の多ギャップヘッド。
  13. 【請求項１３】前記サンプリングデータチャネルの各々
    が符号回復ブロックを含み、前記サンプリングデータチ
    ャネルのうちの１つがタイミング導出ブロックを含み、
    そのタイミング導出ブロックの出力が前記符号回復ブロ
    ックの各々に接続されていることを特徴とする、請求項
    １０記載の多ギャップヘッド。
  14. 【請求項１４】前記ヘッドが、磁気的なデータ記憶材料
    からなるディスクへのデータ転送及び／又は前記ディス
    クからのデータ転送を行うためのものであることを特徴
    とする、請求項１記載の多ギャップヘッド。
  15. 【請求項１５】前記ヘッドが、磁気的なデータ記憶材料
    からなるテープへのデータ転送及び／又は前記テープか
    らのデータ転送を行うためのものであることを特徴とす
    る、請求項１記載の多ギャップヘッド。
  16. 【請求項１６】前記ヘッドが、光磁気的なデータ記憶材
    料からなるディスクへのデータ転送及び／又は前記ディ
    スクからのデータ転送を行うためのものであることを特
    徴とする、請求項１記載の多ギャップヘッド。
  17. 【請求項１７】前記ギャップが、前記ヘッドと記憶媒体
    との間の意図する相対的な移動方向に直交するラインに
    沿って整列されていることを特徴とする、請求項１記載
    の多ギャップヘッド。
  18. 【請求項１８】前記ギャップが、前記ヘッドと記憶媒体
    との間の意図する相対的な移動方向に対して斜めに整列
    されていることを特徴とする、請求項１記載の多ギャッ
    プヘッド。
  19. 【請求項１９】請求項１記載の多ギャップヘッドを備え
    ていることを特徴とする、ディスク駆動装置。
  20. 【請求項２０】記憶媒体からのデータの転送方法であっ
    て、この方法が、 前記記憶媒体上の複数のデータトラックから同時にデー
    タを読み出して、前記データトラックに記憶されている
    データを表す対応する複数のパルス列を生成し、 そのパルス列を直列データストリームへと処理して、そ
    のデータストリーム内のデータビットが共通のタイミン
    グウィンドウ内に含まれるようにし、 前記直列データストリームを並列データストリームへと
    組み立てる、というステップを備えることを特徴とす
    る、記憶媒体からのデータの転送方法。
  21. 【請求項２１】前記パルス列のうちの１つからのクロッ
    クパルスを回復させ、その回復されたクロックパルスが
    前記タイミングウィンドウを規定する、という処理を前
    記パルス列の処理ステップが含むことを特徴とする、請
    求項２０記載の方法。
  22. 【請求項２２】前記パルス列のうちの１つにおける個々
    のデータパルスの或る時間での位置を各々が表す複数の
    誤差信号を加算することにより前記回復されたクロック
    パルスが生成されることを特徴とする、請求項２１記載
    の方法。
  23. 【請求項２３】データ記憶媒体へのデータ転送及び／又
    はデータ記憶媒体からのデータ転送を行うためのヘッド
    であって、このヘッドが、 中央ギャップを規定する一対の磁極先端を有する中央磁
    極片と、 その中央磁極片の周りに巻かれた中央コイルと、 一対の磁極先端を各々が有する一対の側方磁極片であっ
    て、この側方磁極片の前記の二対の磁極先端が一対の側
    方ギャップを規定し、その側方ギャップが前記中央ギャ
    ップの両側に位置決めされている、前記側方磁極片と、 その側方磁極片のそれぞれの周りに巻かれた一対の側方
    コイルと、 前記中央コイルに接続されたデータパスと、 前記側方コイルと前記データパスとの間に延びる一対の
    側方導電パスであって、その側方導電パスの各々が信号
    減衰器及び信号反転器とを含んでいることを特徴とす
    る、ヘッド。
  24. 【請求項２４】前記データパスがデータ読出パスを含
    み、前記側方コイルのうちの１つで発生する信号を減衰
    させるように前記減衰器の各々の接続が行われているこ
    とを特徴とする、請求項２３記載のヘッド。
  25. 【請求項２５】前記導電パスの各々に含まれる減衰器
    が、前記中央ギャップで受信されるクロストーク信号に
    対して大きさが等しく符号が逆の信号を供給するように
    設計されていることを特徴とする、請求項２４記載のヘ
    ッド。
  26. 【請求項２６】前記データパスがデータ書込パスを含
    み、前記データパスに現れる信号を減衰させるように前
    記減衰器の各々の接続が行われていることを特徴とす
    る、請求項２３記載のヘッド。
  27. 【請求項２７】前記側方ギャップの各々で生成される磁
    束が前記中央ギャップで生成される磁束の拡散を制限す
    ることで、前記中央ギャップにより前記記憶媒体上に書
    き込まれるデータトラックからノイズフリンジを削減す
    るように、前記導電パスの各々における減衰器が設計さ
    れていることを特徴とする、請求項２６記載のヘッド。
  28. 【請求項２８】前記ヘッドが、磁気的なデータ記憶材料
    からなるディスクへのデータ転送及び／又は前記ディス
    クからのデータ転送を行うためのものであることを特徴
    とする、請求項２３記載のヘッド。
  29. 【請求項２９】前記ヘッドが、磁気的なデータ記憶材料
    からなるテープへのデータ転送及び／又は前記テープか
    らのデータ転送を行うためのものであることを特徴とす
    る、請求項２３記載のヘッド。
  30. 【請求項３０】前記ヘッドが、光磁気的なデータ記憶材
    料からなるディスクへのデータ転送及び／又は前記ディ
    スクからのデータ転送を行うためのものであることを特
    徴とする、請求項２３記載のヘッド。
  31. 【請求項３１】請求項２３記載のヘッドを備えることを
    特徴とする、ディスク駆動装置。
  32. 【請求項３２】データ記憶媒体へのデータ転送及び／又
    はデータ記憶媒体からのデータ転送を行うためのヘッド
    であって、このヘッドが、 中央ギャップを規定する一対の磁極先端を有する中央磁
    極片と、 その中央磁極片の周りに巻かれた中央コイルと、 一対の磁極先端を各々が有する一対の側方磁極片であっ
    て、この側方磁極片の前記の二対の磁極先端が一対の側
    方ギャップを規定し、その側方ギャップが前記中央ギャ
    ップの両側に位置決めされている、前記側方磁極片と、 その側方磁極片に１つずつ巻かれた一対の側方コイル
    と、 前記中央コイルに接続されたデータパスと、 前記側方コイルと前記データパスとの間に延びる一対の
    側方導電パスとを含んでいることを特徴とする、ヘッ
    ド。
  33. 【請求項３３】データ記憶媒体へのデータ転送及び／又
    はデータ記憶媒体からのデータ転送を行うためのヘッド
    であって、このヘッドが、 中央分岐部と一対の側方分岐部とを有する磁極片であっ
    て、前記中央分岐部が中央ギャップを規定し、前記側方
    分岐部が側方ギャップを規定する、前記磁極片と、 その磁極片の周りに巻かれたコイルと、 そのコイルに接続されたデータパスとからなり、 前記中央ギャップが第１のデータトラック上に位置決め
    された際に各々の側方トラックが前記第１のデータトラ
    ックに隣接するデータトラック上に位置決めされるよう
    に、前記中央ギャップと前記側方ギャップとの間隔が設
    計されており、 前記ヘッドの読出動作中に前記中央ギャップが前記第１
    のデータトラック上に位置決めされた際に、前記側方ギ
    ャップの下の隣接トラックからのクロストークの結果と
    して前記中央ギャップにより生成される磁束と大きさが
    等しくて逆方向の磁束を前記側方ギャップの各々が前記
    磁極片に生成するように前記側方分岐部が設計されてい
    ることを特徴とする、ヘッド。
  34. 【請求項３４】前記中央ギャップ及び前記側方ギャップ
    の各々が一対の磁極先端により規定され、その磁極先端
    が、前記中央ギャップを規定する磁極先端よりも記憶媒
    体から離れて位置するように前記側方ギャップを規定す
    ることを特徴とする、請求項３３記載のヘッド。
  35. 【請求項３５】前記側方分岐部の各々の断面積が前記中
    央分岐部の断面積より小さいことを特徴とする、請求項
    ３３記載のヘッド。
  36. 【請求項３６】ヘッドにより読み出しが行われているデ
    ータトラックに隣接するデータトラックから前記ヘッド
    によりピックアップされるクロストークを削減する方法
    であって、この方法が、 前記隣接データトラックに書き込まれているデータを表
    す信号を生成し、 その信号を減衰及び反転させ、 その信号を、前記ヘッドにより読み出しが行われる前記
    データトラックに書き込まれているデータを表すと共に
    前記隣接トラックからのクロストーク信号を含む信号に
    加算する、というステップを含むことを特徴とする、ク
    ロストークの削減方法。
  37. 【請求項３７】磁束によりデータ記憶媒体上に書き込ま
    れているデータトラックにおけるノイズフリンジを削減
    する方法であって、この方法が、 前記磁束の一方の側に第２の磁束を生成し、その第２の
    磁束が前記磁束の極性と逆の極性を有し、これにより前
    記磁束における磁束線が前記データトラックの縁部を越
    えて拡張するのを制限する、というステップを含むこと
    を特徴とする、ノイズフリンジの削減方法。
JP5301904A 1992-12-01 1993-12-01 データ記憶装置用の多ギャップ読出／書込ヘッド Pending JPH06259710A (ja)

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