KR20090084648A - 자기 기록 장치 및 클록 신호 생성 방법 - Google Patents

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KR20090084648A
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모토미치 시바노
마사야 오타케
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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 자기 디스크 장치 등의 자기 기록 장치 및 클록 신호 생성 방법에 관한 것으로, 패터닝된 자성체에 대해서, 위상 및 주파수가 모두 최적인 클록 신호를 기록 동작시에 리얼타임으로 생성한다.
자기 기록 매체(120)가, 복수가 고립된 자성체로 이루어지는 기록 도트(122)가 회전 방향으로 배열되어 이루어지는 트랙이 동심원 형상으로 반경 방향으로 복수 배열된 패턴드 미디어(patterned media) 방식의 자기 기록 매체이고, 자기 헤드(130)가, 자기 기록 매체(120)에 대향하는 주(主) 자극(131)과, 자기 기록 매체에 주 자극을 통하여 전달되는 자기를 발생하는 자계 발생 코일(132)과, 주 자극으로부터 자기 기록 매체에 전달된 자기를 받아서 자계 발생 코일로 되돌리는 리턴 요크(yoke; 133)와, 리턴 요크를 통과하는 자속의 변화를 검출하는 서치 코일(134)을 구비했다.
자기 디스크 장치, 프리앰프, 리턴 요크, 외란 보상 코일

Description

자기 기록 장치 및 클록 신호 생성 방법{MAGNETIC RECORDING DEVICE AND METHOD FOR GENERATING CLOCK SIGNAL}
본 발명은, 회전하는 자기 기록 매체와 그 자기 기록 매체에 대면하여 그 자기 기록 매체에 정보를 기록하는 자기 헤드를 구비한 자기 기록 장치, 및 자기 기록 매체에 정보를 기록하는 타이밍을 결정하는 클록 신호를 생성하는 클록 신호 생성 방법에 관한 것이다.
최근, 컴퓨터 등의 성능의 향상에 따라, 자기 디스크 장치로 대표되는 자기 기록 장치에도 고전송 레이트나 대용량 기억과 같은 고성능이 더욱 요구되고 있다.
도 12는, 종래의 자기 디스크 장치의 구성도이다.
이 자기 디스크 장치(10A)의 장치 하우징(11) 내에는, 자기 디스크(12), 자기 디스크(12)를 화살표 A 방향으로 회전시키는 스핀들 모터(도시 생략), 자기 디스크(12)상에의 정보 기록 및 자기 디스크(12)로부터의 정보 재생을 행하는 자기 헤드(13)를 선단에 구비한 서스펜션(14), 및 회전 중의 자기 디스크(12)상의 원하는 위치에 자기 헤드(13)가 대향하도록 서스펜션(14)을 회동시키는 VCM(15)을 구비하고 있다.
또한, 도시의 형편상, 이 도 12에서는 장치 하우징(11)의 외부에 도시되어 있지만, 서스펜션(14)의 근방에 구비된 FPC(Flexible Printed Circuit)상에는 프리앰프(21), 이 자기 디스크 장치(10A)에 구비된 도시하지 않은 회로 기판 위에는, 기록 신호 및 재생 신호를 컨트롤하는 리드 채널(22), 외부의 퍼스널 컴퓨터(이하, 「PC」로 약기함) 등의 호스트로부터의 신호나 명령을 받아서, 이 자기 디스크 장치(10A)의 전체의 동작을 컨트롤하는 HD 컨트롤러(23), 및 그 HD 컨트롤러(23)로부터의 서보 신호에 따라, VCM(15)을 구동하는 파워 앰프(24)가 탑재되어 있다. 프리앰프(21)는 자기 헤드(13)의 근방에 배치되어 있다.
자기 디스크(12)에 기록되어 있는 정보의 재생에 있어서는, 그 정보가 자기 헤드(13)에 의해 픽업되고, 자기 헤드(13)로 픽업된 미약한 신호가 프리앰프(21)에 의해 증폭되어 리드 채널(22)에 이송된다. 리드 채널(22)에서는, 각종 필터를 작용시켜서, 서보 신호, 데이터 신호로서 취출된다. 자기 디스크(12)상에 기록되어 있는 정보는, 섹터라고 불리는 단위 영역 내에서 선두에 서보 신호용 영역을 가지며, 그 후에 데이터 신호용 영역이 계속되고 있다.
자기 헤드(13)의 위치 결정은, 서보 신호 영역으로부터 얻어진 서보 신호에 의거하여 행해진다. 리드 채널(22)에서 복조(復調)된 서보 신호는, HD 컨트롤러(23)에 의해, 자기 헤드(13)를 위치 결정하기 위한 VCM(13)을 구동하는 구동 신호로 변경되어 파워 앰프(24)에 이송된다. 파워 앰프(24)에서는 그 구동 신호가 전류 신호로 변경되어 그 전류 신호가 VCM(15)에 이송되고, 서스펜션(14)의 회동이 제어되어, 그 선단의 자기 헤드(13)의 위치가 제어된다.
한편, 자기 디스크(12)에의 정보의 기록에 있어서는, 우선, 자기 헤드(13)가 목표의 트랙에 대향하도록 위치 결정되고, 다음에 정보의 기입을 행하려고 하고 있는 섹터에 대해서 서보 신호를 픽업한 후에 기록 동작이 행해진다. 자기 디스크(12)에의 정보의 기입의 기본이 되는 라이트(write) 클록은 도시하지 않은 수정 발신기로부터 공급되고, 리드 채널(22) 내의 PLL 회로를 통하여, 정보를 기입하려고 하고 있는 섹터를 포함하는 트랙에 대해서 최적인 주파수로 변환됨으로써 리드 클록이 생성된다. 리드 채널(21) 내에서는, HD 컨트롤러(23)로부터 수취한 데이터 에 의거하여 기입용의 라이트 신호가 생성되고, 프리앰프(21) 내의 라이트 앰프에 이송되어, 그 라이트 앰프에서 자기 헤드(13)에 부여하는 전류 신호로 변환되어 라이트 클록에 동기(同期)하여 자기 헤드(13)에 공급된다. 자기 헤드(13)는, 그 라이트 클록에 동기하여 이송되어 온 전류 신호에 의거하여, 자기 디스크(12)상에 정보를 기록한다. 이와 같이, 라이트 클록에 동기시켜서 기록함으로써, 안정된 기록 동작을 가능하게 하고 있다.
최근, 기록 밀도의 향상, 신호 품질의 열화를 회피하기 위해서, 인접하는 트랙 사이에, 비자성체 영역을 형성하고, 자성체에 의해 형성되는 트랙부에만 기록되는 디스크리트(discrete) 트랙 기록 방식이 제창되고 있다. 또한, 자구(磁區) 입자를 고립화시켜서 1비트분의 기록 영역인 기록 도트를 배열하여, 기록 분해 성능을 향상시킨 패턴드 미디어(patterned media) 기록 방식이 제안되고 있다.
여기서, 패턴드 미디어 기록 방식에서는, 기입 동작을 행하는 순간에, 자기 헤드의 바로 아래에 기록해야 할 자기 도트가 존재할 필요가 있다. 즉, 자기 디스 크 매체상의 기록 도트의 위치를 예측하면서, 그 기록 도트의 배치 패턴에 동기한 클록 신호를 작성하는 것이 중요해진다.
이 클록 신호를 생성하기 위한 기술로서, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 비자성체부에서 기록을 행했을 때에 발생하는 누출 자장을 검출하여, 클록 신호의 위상 시프트를 보정하는 자기 기록 장치가 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 클록 신호의 위상을 시프트하면서 기록 재생을 행하여, 에러율이 가장 낮아지는 위상을 선택하는 자기 기록 장치가 제안되어 있다.
[특허문헌 1] 일본국 특허공개 2003-281701호 공보
[특허문헌 2] 일본국 특허공개 2006-164349호 공보
자성체의 배치 패턴에 동기한 클록 신호를 생성하기 위해서, 예를 들면, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 비자성체부에서 기록을 행했을 때에 발생하는 누출 자장을 검출하여, 클록 신호의 위상 시프트를 보정하는 방법에서는, 누출 자장의 검출이 정확하게 행해지지 않은 경우에 위상 시프트를 해소할 수 없다는 과제가 있다.
또한, 특허문헌 2의 방법에서는, 다음과 같은 과제가 있다. 일반적으로, 자기 디스크 장치에서의 기록 동작은, 호스트 컴퓨터로부터의 기록 지시를 수신 후에 신속히 실행할 필요가 있다. 그러나, 특허문헌 2의 방법에서는, 에러율 측정에 의한 시행에서 최적의 위상 시프트량을 구하기 위해서, 기록 지시 수신 후에 바로 기록 동작을 실시할 수 없고, 이것을 회피하기 위해서는 미리 측정한 위상 시프트량을 메모리 내에 저장해 두고, 장치 동작시에 재이용한다는 연구가 필요하게 된다.
그러나, 장치 내에 탑재되어 있는 자기 디스크 매체는, 이것을 회전시키는 스핀들 모터의 턴테이블에 마찰력으로 클램프되어 있는 것이 많고, 이 경우, 어떠한 충격에 의해 자기 디스크 매체가 턴테이블에 대해서 회전하는 경우가 있다. 따라서 최적의 위상 시프트량이 변화되어 버리는 경우가 있으므로, 미리 측정하여 메모리 내에 저장해 둔 위상 시프트량을 재이용할 수 없게 된다. 또한, 환경 온도 변화에 의한 자기 디스크 매체의 물리적인 수축 팽창에 의해, 최적의 위상 시프트량이 변화하는 것도 고려된다.
이 경우, 상기 특허문헌 2에 기재되어 있는 방법에서는, 위상 시프트량을 재차 측정하게 되기 때문에, 장치의 퍼포먼스를 현저하게 저하시키게 된다.
또한, 자기 디스크 매체의 편심의 변화나, 턴테이블의 회전 지터(jitter) 등의 영향에 의해, 클록 신호의 주파수가 상정치에서 벗어나는 경우도 있다.
또한, 특허문헌 1및 특허문헌 2에 기재된 방법은, 위상 시프트를 검출하는 방법이지만, 주파수 시프트를 검출하는 방법에 대해서는 언급되어 있지 않다.
그래서 본 발명은, 상기 과제의 해결을 도모하여, 패터닝된 자성체에 대해서, 위상 및 주파수가 모두 최적인 클록 신호를, 기록 동작시에 리얼타임으로 생성하는 자기 기록 장치 및 클록 신호 생성 방법을 실현하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하는 본 발명의 자기 기록 장치는, 회전하는 자기 기록 매체와 그 자기 기록 매체에 대면하여 그 자기 기록 매체에 정보를 기록하는 자기 헤드를 구비한 자기 기록 장치에 있어서,
상기 자기 기록 매체가, 복수의 고립된 자성체로 이루어지는 기록 도트가 회전 방향으로 배열되어 이루어지는 트랙이 동심원 형상으로 반경 방향으로 복수 배열된 패턴드 미디어 방식의 자기 기록 매체이고,
상기 자기 헤드가,
상기 자기 기록 매체에 대향하는 주(主) 자극과,
자기 기록 매체에 주 자극을 통하여 전달되는 자기를 발생하는 자계 발생 코일과,
주 자극으로부터 자기 기록 매체에 전달된 자기를 받아서 자계 발생 코일로 되돌리는 리턴 요크(yoke)와,
리턴 요크를 통과하는 자속의 변화를 검출하는 서치 코일을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 자기 기록 장치는, 상기의 서치 코일을 구비했기 때문에, 자기 기록 매체의 자기 특성의 변화를 검출할 수 있다. 여기서 말하는 자기 특성의 변화란, 자계 발생 코일, 주 자극, 자기 기록 매체, 리턴 요크로 구성되는 자기 회로에서 발생하는 자속 밀도의 변화를 나타낸다. 즉, 기록 도트가 있는 부분과 없는 부분에서는 자성체로서의 특성이 다르기 때문에, 자기 회로로서 본 경우 자기 저항값이 다르다. 따라서, 리턴 요크 중의 자속 밀도가 변화하기 때문에, 서치 코일로 그 변화를 검출하는 것이 가능해진다.
여기서, 본 발명의 자기 기록 장치에서, 자계 발생 코일로부터의 누출 자속을 받아서, 서치 코일이 자계 발생 코일로부터 받는 누출 자속의 영향을 상쇄하는 외란(外亂) 보상 코일을 더 구비하는 것이 바람직하고, 그 경우에, 그 외란 보상 코일은, 서치 코일이 받는 누출 자속을 상쇄하는 방향으로, 서치 코일에 직결된 것이 더 바람직하다.
상기의 외란 보상 코일을 구비하면, 누출 자속이 상쇄되어, 상기의 자기 회로에서의 자속 밀도의 변화를 보다 고정밀도로 검출하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 자기 기록 장치에 있어서, 상기 자기 헤드가, 주 자극을 사이에 끼고 대향하는 2개의 리턴 요크를 구비하는 동시에, 그들 2개의 리턴 요크 중 한쪽의 리턴 요크가, 주 자극 선단에 근접하는 방향으로 연장된 트레일링 실드(trailing shield)를 갖는 것으로서,
상기 서치 코일은, 2개의 리턴 요크 중, 트레일링 실드를 갖는 리턴 요크를 통과하는 자속을 검출하는 위치에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
트레일링 실드를 갖는 리턴 요크쪽이 그곳을 통과하는 자속 밀도가 크고, 따라서 SN비가 좋은 검출이 가능해진다.
또한, 본 발명의 자기 기록 장치에 있어서, 서치 코일에 의해 검출된, 자기 기록 매체의 회전에 따른 자속의 변화를 포착하여, 자기 헤드가 자기 기록 매체상에 배열된 기록 도트에 대향하는 주기에 따른 주기의 클록 신호를 생성하는 클록 생성 회로를 더 구비하는 것이 바람직하다.
전형적으로는, 자계 발생 코일에 소정의 DC 또는 AC 바이어스 자계를 부여하고, 서치 코일이 발생하는 기전력 변화를 측정하여 전압 신호로 변환하고, 또한 이것을 토대로 하여 라이트 클록 신호를 작성한다. 이 라이트 클록 신호를 이용하여, 자기 기록 매체상에 형성된 기록 도트에 동기한 기록 동작을 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 자기 기록 장치에 있어서, 자기 헤드가 동일 트랙 내에서 반경 방향으로 이동하도록 그 자기 헤드를 구동하는 구동 회로와, 자기 헤드를 동일 트랙 내에서 반경 방향으로 이동시켰을 때의 서치 코일에서 검출되는 자속 변화의 최대 위치를 검출하는 피크 위치 검출 회로를 구비하고, 상기 구동 회로는, 자기 기록 매체에의 정보의 기록에 있어서, 자기 헤드의 반경 방향의 위치를, 피크 위치 검출 회로에서 검출된 자속 변화의 최대 위치에 대응하는 위치로 조정하는 것 이 바람직하다.
이렇게 함으로써, 가장 강한 신호가 얻어지는 위치에 기록 헤드를 위치 결정하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 클록 신호 생성 방법은, 회전하는 자기 기록 매체와 그 자기 기록 매체에 대면하여 그 자기 기록 매체에 정보를 기록하는 자기 헤드를 구비하고, 자기 기록 매체가, 복수의 고립된 자성체로 이루어지는 기록 도트가 회전 방향으로 배열되어 이루어지는 트랙이 동심원 형상으로 반경 방향으로 복수 배열된 패턴드 미디어 방식의 자기 기록 매체이고, 자기 헤드가, 자기 기록 매체에 대향하는 주 자극과, 자기 기록 매체에 주 자극을 통하여 전달되는 자기를 발생하는 자계 발생 코일과, 주 자극으로부터 자기 기록 매체에 전달된 자기를 받아서 자계 발생 코일로 되돌리는 리턴 요크와, 리턴 요크를 통과하는 자속의 변화를 검출하는 서치 코일을 구비한 자기 기록 장치에서의 기록 도트에 정보를 기록하는 타이밍을 결정하는 클록 신호를 생성하는 클록 신호 생성 방법으로서,
자기 기록 매체를 회전시키면서 리턴 요크를 통과하는 자속의 변화를 서치 코일에 의해 검출하고,
서치 코일에 의해 검출된 자속의 변화를 포착하여, 자기 헤드가 자기 기록 매체상에 배열된 기록 도트에 대향하는 주기에 따른 주기의 클록 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 의하면, 서치 코일에 의해 기록 도트의 배열 에 따라 변화하는 자속 밀도의 변화를 검출하는 것이 가능해지고, 기록 도트의 배열과 동기한 데이터 기입이 가능해진다.
이하, 본 발명의 실시예에 관하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 자기 기록 장치의 제 1 실시예로서의 자기 디스크 장치의 구성도이다.
도 12에 나타낸 종래의 자기 디스크 장치(10)의 구성 요소와 동일한 구성 요소에는, 도 12에서 부여한 부호와 동일한 부호를 부여하여 나타내고, 상이점을 중심으로 설명한다.
도 12에 나타낸 자기 디스크 장치(10)에서는, 자기 디스크(12)의 구조에 대해서는 특별히 언급하지 않았지만, 이 도 1에 나타낸 자기 디스크 장치(100)를 구성하는 자기 디스크(120)는, 패턴드 미디어(patterned media) 방식의 자기 디스크이다. 즉, 이 도 1에 나타낸 자기 디스크(120)는, 복수의 고립된 자성체로 이루어지는 기록 도트가 회전 방향으로 배열되어 이루어지는 트랙이, 반경 방향으로 동심원 형상으로 복수 배열된 구조를 갖는 자기 디스크이다.
또한, 이 도 1에 나타낸 자기 디스크 장치(100)에는, 서스펜션(14)의 선단에, 도 12에 나타낸 자기 디스크 장치(10)에서의 자기 헤드(13)와는 다른 구조의 자기 헤드(130)가 구비되어 있다.
이 자기 헤드(130)에 대해서는 후술하지만, 이 자기 헤드(130)의, 도 12에 나타낸 자기 디스크 장치(10)에서의 자기 헤드(13)와의 상이점은, 서치 코일 (134)(도 2 참조)이 추가되어 있는 점이다.
또한, 이 도 1에 나타낸 자기 디스크 장치(100)에는, 도 12에 나타낸 자기 디스크 장치(10)에는 존재하지 않는 회로 요소인, 신호 검출 회로(31) 및 클록 생성 회로(32)가 도시되어 있다. 이들의 회로 요소의 상세에 관해서도 후술한다.
도 2는, 도 1에 나타낸 자기 디스크 장치(100)를 구성하는 자기 헤드(130)의 구조와, 그 자기 헤드(130)에 대향하는 자기 디스크(120)의 구조를 나타낸 도면이다.
자기 디스크(120)는 연자성층(121)의 표면에, 고립된 섬 형상의 자성체로 이루어지는 기록 헤드(122)가 배열되어 있다. 이 기록 도트(122)는, 통상의 수직 기록용의 자기 기록 매체를 에칭 등의 프로세스로 가공하여 제작한 것이다. 각 기록 도트(122)의 폭은 매체의 원주 방향(트랙 방향), 매체의 반경 방향 모두 수 십nm이고, 높이는 수 nm이다. 자기 헤드(130)의 부상(浮上) 특성을 안정하게 하기 위해서, 기록 도트의 간격은 비자성 재료에 의해 충전되고, 자기 디스크(120)의 표면은 CMP 연마에 의해 평활화되어 있다. 여기서, 비자성 재료는 기록 도트의 재료와는 다른 투자율을 갖는 물질로 구성되어 있고, 이산화실리콘(SiO2)을 사용하고 있다.
자기 헤드(130)는, 자기 디스크(120)상을, 자기 디스크(120)에 대해서 상대적으로, 화살표 B 방향으로 속도 V로 이동한다. 이 속도 V는, 자기 디스크(120)가 일정한 회전 속도로 회전하고 있어도, 자기 디스크(120)의 반경 방향의 위치에 따라 다르다.
이 도 2에 나타낸 자기 헤드(130)는, 기록 헤드(130A)와 재생 헤드(130B)가 일체 구조를 이루고 있다. 이 중, 재생 헤드(130B)는, 종래와 다른 점은 없어, 여기서의 설명은 생략한다.
기록 헤드(130A)는, 주 자극(131)과, 자계 발생 코일(132)과, 리턴 요크(133)와, 서치 코일(134)을 구비하고 있다.
이 자기 헤드(130)는, 기판 재료로서 알틱(AlTiC)을 사용한 슬라이더에 부착되고, 자계 발생 코일(132), 재생 헤드(130B)는, 도시하지 않은 배선을 통하여, 프리앰프(21)(도 1 참조)와 전기적으로 접속되어 있다.
주 자극(131)은, 자기 디스크(120)에 대향하여, 자기 디스크(120)에 기록용 자속을 전달하기 위한 것이다.
또한, 자계 발생 코일(132)은, 도 1에 나타낸 프리앰프(21)를 구성하는 라이트 앰프로부터의 전류 신호(I)가 흘러, 정보 기록용의 자속(φ)을 발생시키기 위한 것이다. 또한, 이 자계 발생 코일(132)은, 라이트 앰프로부터 DC 또는 AC 바이어스 전류의 공급을 받아 바이어스 자속(φ)을 발생시키는 역할도 담당하고 있다. 상세한 것은 후술한다.
또한, 이 기록 헤드(130A)에는, 리턴 요크(133)가 구비되어 있다. 이 리턴 요크(133)는 주 자극(131)으로부터 자기 디스크(120)에 전달된 자속(φ)을 받아서 자계 발생 코일(132)에 되돌리는 역할을 담당하고 있다.
또한, 이 기록 헤드(130A)에는, 리턴 요크(133)에 감긴 서치 코일(134)이 구비되어 있다. 이 서치 코일(134)은, 구리를 재료로 하여, 통상의 자기 코일 제작 공정으로 만들어진다. 이 서치 코일(134)은, 자계 발생 코일(132)에 바이어스 전류가 흘러 주 자성(131)을 통하여 바이어스 자속(φ)이 흘렀을 때의, 리턴 요크(133)를 지나서 자계 발생 코일(132)로 되돌아가는 자속을 픽업하는 역할을 담당하고 있다. 자기 헤드(130)가 자기 디스크(120)에 대해서 상대적으로 속도 V로 화살표 B 방향으로 이동하면, 주 자극(131)은, 기록 도트(122)에 대향한 위치와 기록 도트(122)로부터 벗어난 위치를 교대로 통과한다. 기록 도트가 있는 부분과 없는 부분에서는 자성체로서의 특성이 다르기 때문에, 자기 회로로서 본 경우 자기 저항값이 다르다. 따라서, 리턴 요크(133) 중의 자속 밀도가 변화하기 때문에, 서치 코일(134)에서 그 변화가 검출된다.
여기서, 이 서치 코일(134)의 감는 수를 많게 하면, 이 서치 코일(134)에서 검출되는 자속 밀도의 변화를 크게 포착할 수 있다.
도 3은, 도 2에 나타낸 자기 헤드(130)의 제작 공정의 개요를 나타낸 도면이다.
이 도 3의 (A)∼(E) 각각에 관하여, 상방이 주 자극측, 하방이 재생 헤드측이다. 여기서는, 재생 헤드는, 종래와 같은 제작 공정에 의해 이미 만들어져 있는 것으로 하고, 기록 헤드의 제작 공정에 관하여 설명한다.
우선, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 재생 헤드와의 사이를 차폐하는 실드막(139) 위에, 도 2에 나타낸 서치 코일(134)의 일부(134a)를 형성하고, 또한 그 위에 저팽창 충전재(138)에 매립하도록 하여 리턴 요크(133)를 형성한다(도 3의 (b)). 또한, 그 저팽창 충전재(138)에 매립하도록 하여 서치 코일(134)의 일 부(134b)를 형성하고(도 3의 (c)), 또한, 그 서치 코일의 나머지 부분(134c)을 형성함으로써, 서치 코일(134)을 완성시킨다(도 3의 (d)). 또한 그 위에, 저팽창 충전재(138)에 매립하도록 하여 자계 발생 코일(132), 그 위에 주 자극(131)을 형성한다(도 3의 (e)).
본 실시예의 자기 헤드는, 종래의 자기 헤드와 비교하면 서치 코일(134)이 추가되어 있는 점이 다르지만, 이 서치 코일(134)은, 상기와 같은 일반적인 프로세스로 제작할 수 있다.
도 4는, 서치 코일에 의해 검출되는 신호를 나타낸 도면이다.
도 2에 나타낸 구조의 자기 헤드(130)가 자기 디스크(120)에 대향하여 상대적으로 이동하면, 자기 디스크(120)상의, 기록 도트(122)가 존재하는 영역과 존재하지 않는 영역에서는 자기 저항값이 다르고, 자속의 변화가 기록 도트(122)의 단부(端部)에서 나타나기 때문에, 서치 코일(134)에는, 도 4에 나타낸 바와 같은 파형(波形)의 기전력이 나타난다. 이 서치 코일(132)에 나타난 도 4에 도시한 바와 같은 파형의 신호는, 신호 검출 회로(31)(도 1 참조)에 입력된다.
도 5는, 신호 검출 회로의 구성을 나타낸 회로도, 도 6은, 도 5에 나타낸 신호 검출 회로의 각 부(部)에 나타나는 신호 파형을 도시한 도면이다.
도 6에는, 위에서 차례로, 서치 코일(132)에서 검출된 신호(Vo)와, 미분 회로(311)의 출력 신호(Vd)와, 콤퍼레이터(312)의 출력 신호(V)가 도시되어 있다.
서치 코일(132)을 통과하는 자속(φ)이 변화하면, 서치 코일(132)에는, Vo=-N·(dφ/dt), (단, N은 서치 코일의 감는 수)인 기전력(Vo)(도 4 및 도 6의 (a) 참 조)이 발생한다. 이 기전력(Vo)은, 신호 처리 회로(31)를 구성하는 미분 회로(311)에 입력되어 미분 연산이 행해지고, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같은, 기록 도트(122)(도 4 참조)의 에지 부분에서 제로 크로싱하는 미분 파형 신호(Vd)가 생성된다. 또한, 이 미분 파형 신호(Vd)는 콤퍼레이터(312)에 입력되고, 콤퍼레이터(312)에서 제로 크로싱점이 검출되어, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같은 펄스 신호(V)로 변환된다. 이 펄스 신호(V)는, 클록 생성 회로(32)(도 1 참조)에 입력되고, 클록 생성 회로(32)에서는, 이 펄스 신호(V)에 의거하는 클록 신호가 생성된다.
도 7은, 클록 생성 회로의 구성을 나타낸 회로 블록도이다.
이 도 7에 나타낸 클록 생성 회로(32)는, PLL 회로라고 불리는 것이며, 이 클록 생성 회로(32)에 입력된 펄스 신호(V)는, 위상 비교 회로(321)에 의해, 이 클록 생성 회로(32)의 출력 신호인 피드백 신호(Vf)의 사이에서 위상 비교가 행해진다. 이 위상 비교 회로(321)로부터는, 2개의 입력 신호(V, Vf)가 동일 주파수이고, 또한 위상이 90도 벗어난 관계에 있을 때에, DC 성분이 제거된 신호로서 출력되고, 위상이 90도에서 벗어나 있으면, 그 시프트량에 따른 DC 성분을 갖는 신호가 출력된다. 이 위상 비교 회로(321)의 출력은 필터 회로(322)에 입력되어 고주파 성분이 제거되고, 2개의 신호 V, Vf의 위상차가 DC 오차 신호로서 출력된다. 이 필터 회로(32)로부터 출력된 DC 오차 신호는, VCO 회로(323)와 VCO 록 회로(324)에 입력된다. VCO 회로(323)는, 필터 회로(322)로부터 입력되어 온 DC 오차 신호의 변화에 따라 변화되는 주파수의 펄스 신호를 생성하는 발진기이다. VCO 록 회 로(324)는, 필터 회로(322)의 출력인 DC 오차 신호가 소정의 범위에 수용된 것을 검출하여, VCO 회로(323)의 발진 주파수를 고정하는 것이다.
이와 같이 하여, 이 클록 생성 회로(32)에서는, 기록 도트의 주기에 동기한 클록 신호가 생성된다.
이 클록 생성 회로(32)에서 생성된 클록 신호는 라이트 클록 신호로서 HD 컨트롤러(23)에 입력된다.
도 1에 나타낸 자기 디스크 장치(100)는, 이상과 같이 하여 생성된 라이트 클록 신호를 사용하여, 이하와 같이 하여 기록 동작이 실행된다.
(1) 우선 PC 등의 호스트로부터 기록 명령을 받는다.
(2) HD 컨트롤러(23)의 제어에 의해 자기 헤드(130)를 목적의 트랙에 이동시킨다.
(3) 리드 채널(22)은, 서보 정보를 판독하여, 목적의 트랙, 섹터에 도달한 것을 확인한다.
(4) 리드 채널(22)은, HD 컨트롤러(23)로부터 얻어진 라이트 명령에 따라, 자기 디스크(120)에 기입하는 펄스 신호를 생성한다.
(5) 자기 헤드(130)에 의한 서보 신호 영역의 서치가 종료된 후에, 자기 발생 코일(132)로부터 바이어스 자계를 부여한다.
(6) 서치 코일(134)은, 기록 비트에 동기한 신호를 검출하여, 신호 검출 회로(31) 및 클록 생성 회로(32)에 의해 라이트 클록 신호를 생성하고, HD 컨트롤러(23)를 경유하여 라이트 타이밍 신호가 리드 채널(22)에 이송된다.
(7) 리드 채널(22)은, 프리앰프(21)를 향하여 라이트 클록에 동기한 타이밍에서 라이트 신호를 취하고, 프리앰프(21)는 그 라이트 신호를 헤드 구동 전류 신호로 변환한다.
(8) 이 헤드 구동 전류 신호는, 자기 헤드의 자계 발생 코일(132)에 이송되어 기록 동작이 행해진다.
자기 디스크(120)의 기록 영역의 포맷으로서는, 데이터의 선두에 라이트 클록 신호를 생성하기 위한 영역이 설치되어 있고, 그 후에, 재생 신호용의 프리앰블 신호, 데이터 신호로 이어진다.
도 8은, 기록 도트와 자기 헤드의 상대 위치와, 서치 코일로 검출되는 신호의 레벨의 관계를 나타낸 구성도이다.
자기 헤드(130)가 트랙의 중심에 있을 때는, 서치 코일(134)에는 기록 도트(122)의 유무의 변화가 큰 신호로서 나타나고, 자기 헤드(130)가 트랙의 중심으로부터 벗어나 인접하는 트랙에 근접한 위치에 있으면 서치 코일(134)에는 작은 레벨의 신호가 나타난다.
그래서, 자기 헤드(130)를 목표의 트랙으로 이동시킨 후, 그 자기 헤드(130)를 그 목표의 트랙 내에서 반경 방향(도 8 상하 방향)으로 이동하도록 자기 헤드를 구동하고, 서치 코일(134)로 검출되는 자속 변화의 최대 위치를 검출하고, 자속 디스크에의 기록에 있어서는, 그 자기 헤드의 반경 방향의 위치를, 검출된 자속 변화의 최대 위치에 대응하는 위치로 조정한다. 이렇게 함으로써, 자기 헤드(130)를, 반경 방향에 대해서도 최적의 위치로 이동시킬 수 있다.
도 9는, 자기 헤드의, 반경 방향의 최적 위치의 서치에 사용하는 신호 검출 회로를 나타낸 회로이다.
반경 방향의 최적 위치 서치용의 검출 회로로서는, 클록 생성을 위한 검출 회로(도 5 참조)와는 달리, 서치 코일(134)에서 얻어진 기전력의 최대값을 구하기 위한 적분 회로(313)가 채용된다.
이 도 9에 나타낸 신호 검출 회로도 도 1에 나타낸 신호 검출 회로(31)에 배치되고, 그 출력은 클록 생성 회로(32)를 그냥 지나쳐서 HD 컨트롤러(23)에 입력된다. HD 컨트롤러(23)는, 서치시에는, 자기 헤드(130)를 목표의 트랙 내에서 반경 방향으로 이동시키면서 서치를 실행시키고, 서치 종료 후는, 자기 헤드(130)가 그 목표의 트랙의 중심에 위치하도록 자기 헤드(130)의 반경 방향의 위치를 제어한다.
이상에서 본 발명의 제 1 실시예에 관한 설명을 종료하고, 이하에서는, 다른 실시예에 관하여 설명한다. 이하에 설명하는 실시예의, 상술한 제 1 실시예와의 상이점은, 자기 헤드의 구조뿐이고, 또한 자기 헤드의 기록 헤드의 부분뿐이며, 이하에서는, 이 기록 헤드의 구조에 대해서만 설명한다.
도 10은, 본 발명의 제 2 실시예의 자기 디스크 장치를 구성하는 자기 헤드의, 기록 헤드 부분의 구조를 나타낸 도면이다. 상술한 제 1 실시예에서의 기록 헤드(130A)(도 2 참조)의 구성 요소와 동일한 구성 요소에는, 도 2에 부여한 부호와 동일한 부호를 부여하여 나타내고, 상이점을 중심으로 설명한다.
리턴 요크(133)에 서치 코일(134)을 부착하는 경우, 자계 발생 코일(132)로부터의 바이어스 자계의 인가시에, 그 누출 자속(φ')이 노이즈가 된다. 예를 들 면, 바이어스 자계로서 DC 바이어스를 부여했다고 해도, DC 전류에 포함되는 AC 노이즈 성분이 있기 때문에 경미하지만 AC 변조 자장이 발생한다. 이것이 서치 코일에 영향을 주어 노이즈를 발생시키는 요인이 된다.
도 10에 나타낸 자기 헤드의 구성에서는, 리턴 요크(133)에 대해서, 자계 발생 코일(132)과 자기 디스크(120)와 리턴 요크(133)로 형성되는 자기 회로 중에 배치된 서치 코일(134)과, 리턴 요크(133)의, 자기 회로로부터 벗어난 부분에 배치된 외란(外亂) 보상 코일(135)을 구비하고 있다. 자기 회로로부터 벗어난 부분에 배치된 외란 보상 코일(135)에서는, 자계 발생 코일(132)에서 발생한 AC 변조된 누출 자속(φ')의 영향을 받은 신호가 검출된다. 한편, 자기 회로 내에 배치된 서치 코일(134)에서는 리턴 요크(133)의 자속 변화에 따른 기전력에 의한 신호가 검출되지만, 이 서치 코일(134)에는 동시에 자계 발생 코일(132)에 의한 AC 변조된 누출 자속(φ')도 포함되어 있다
서치 코일(134)과 외란 보상 코일(135)은, 자계 발생 코일(132)에 대해서 자기적으로 대칭이 되는 위치에 배치되어 있고, AC 변조된 누출 자속(φ')의 영향도 동일하게 받기 때문에, 발생하는 노이즈 신호는 동일 레벨이 된다. 여기서, 서치 코일(134)과 외란 보상(135)의 권선(捲線)의 방향을 서로 반대로 하고, 양쪽을 결선(結線)함으로써, 양쪽에 발생하는 AC 변조 자계 신호는 상쇄되어 버린다. 이것으로부터, 신호의 SN비의 양호한 기록 비트 위치 검출 신호가 얻어진다.
도 11은, 본 발명의 제 3 실시예의 자기 디스크 장치를 구성하는 자기 헤드의, 기록 헤드 부분의 구조를 나타낸 도면이다. 제 2 실시예(도 10)의 경우와 마 찬가지로, 상술한 제 1 실시예에서의 기록 헤드(130A)(도 2 참조)의 구성 요소와 동일한 구성 요소에는, 도 2에 부여한 부호와 동일한 부호를 부여하여 나타내고, 상이점을 중심으로 설명한다.
이 도 11에 나타낸 기록 헤드는, 지금까지 설명해 온 단자극(싱글 폴)의 기록 헤드가 아니라, 더블 코일형의 기록 헤드이다. 이 더블 코일형의 기록 헤드의 경우, 중앙에 주 자극(131)이 형성되고, 그 주 자극(131)을 끼고 대향하는 2개의 리턴 요크(133A, 133B)를 구비하고 있다. 이 2개의 리턴 요크(133A, 133B) 중 한쪽의 리턴 요크(133A)에는, 주 자극(131)의 선단에 근접하는 방향으로 연장된 트레일링 실드(trailing shield; 133A_1)가 형성되어 있다.
이 더블 코일형의 기록 헤드의 경우, 자계 발생 코일(132)은, 주 자극(131)을 중심으로 해서 2분할되어 대향하도록 배치되어 있다. 이에 따라, 그 2분할된 각 부분이 발생하는 누출 자장은 서로 캔슬되어, 불필요한 자계 신호의 발생이 방지된다는 장점을 갖는다.
단자극(싱글 폴)의 자기 헤드가 아니라, 더블 코일형의 자기 헤드에서는, 리턴 요크가 분할되어 있기 때문에, 자속의 변화를 포착하는 것이 어려워진다. 그래서, 트레일링 실드측에 서치 코일을 부착한 예가 도 11에 나타내는 것이다.
즉, 자계 발생 코일(132)과 자기 디스크(120)로 형성되는 자기 회로로서는, 리턴 요크가 2분할되어 있기 때문에, 자기 디스크(120)의 표면의 기록 도트(122)에서의 자속의 변화를 포착하는 경우, 어느 한쪽의 리턴 요크에 서치 코일(134)을 부착하게 되지만, 자속이 보다 집중하는 트레일링 실드(133A_1)를 갖는 쪽에 서치 코 일(134)을 설치하는 것이 유리한 배치가 된다.
이 경우, 자기 헤드를 제작하는 데 있어서는, 자계 발생 코일(132)을 제작한 후에 서치 코일(134)을 제작하는 것이 되지만, 프로세스상에서는 큰 장해는 되지 않는다.
이상, 설명해 온 바와 같이, 이상의 각 실시예에 의하면, 패턴드 미디어 기록에서, 자기 디스크상의 기록 도트 위치에 동기한 라이트 클록 신호를 정밀도 좋게 생성할 수 있다.
자기 디스크 장치의 구성으로서는, 기록 헤드의 내부에서 리턴 요크에 자속의 변화를 검출하는 서치 코일을 설치하는 것을 특징으로 하고 있다. 서치 코일에서는 권선 수를 증가시킴으로써 자속의 변화를 나타내는 기전력을 크게 검출하는 것이 가능해진다.
제 2 실시예에서는, 자계 발생 코일의 누출 자장에 의한 영향에 대해서, 서치 코일과 외란 보상 코일을 자계 발생 코일에 대해서 자기적으로 대칭인 위치에 배치하고, 서치 코일은 자계 발생 코일과 자기 디스크로 구성하는 자기 회로 내에 배치하고, 외란 보상 코일은 자기 회로 외부에 배치하는 구성을 채용하고 있다. 서로의 코일의 권선 방향을 반대로 함으로써, 양쪽을 결선하면, 자계 발생 코일로부터의 누출 자장에 의한 노이즈 성분을 상쇄하는 것이 가능하게 되어, 신호 품질이 높은 기록 비트 위치 신호가 얻어져, 라이트 클록 신호를 정밀도 좋게 작성할 수 있다.
또한, 더블 코일형의 기록 헤드를 탑재한 제 3 실시예의 경우, 리턴 요크가 분할되어 버리지만, 보다 자속이 집중하는 트레일링 실드측에 서치 코일을 설치함으로써 양호한 신호를 얻고 있다.
또한, 상술의 각 실시예에서, 자속의 변화에 의한 기전력 신호의 크기를 측정하면서, 트랙에 대한 반경 방향으로 주사(走査)함으로써, 기전력 신호가 최대가 되는 위치에 기록 헤드를 제어함으로써, 기록 동작의 안정화를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 자기 기록 장치의 제 1 실시예인 자기 디스크 장치의 구성도.
도 2는 도 1에 나타낸 자기 디스크 장치를 구성하는 자기 헤드의 구조와, 그 자기 헤드에 대향하는 자기 디스크의 구조를 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 나타낸 자기 헤드의 제작 공정의 개요를 나타낸 도면.
도 4는 서치 코일에 의해 검출되는 신호를 나타낸 도면.
도 5는 신호 검출 회로의 구성을 나타낸 회로도.
도 6은 도 5에 나타낸 신호 검출 회로의 각 부에 나타나는 신호 파형을 도시한 도면.
도 7은 클록 생성 회로의 구성을 나타낸 회로 블록도.
도 8은 기록 도트와 자기 헤드의 상대 위치와, 서치 코일로 검출되는 신호의 레벨의 관계를 나타낸 구성도.
도 9는 자기 헤드의, 반경 방향의 최적 위치의 서치에 사용하는 신호 검출 회로를 나타낸 회로.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예의 자기 디스크 장치를 구성하는 자기 헤드의, 기록 헤드의 부분의 구조를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 제 3 실시예의 자기 디스크 장치를 구성하는 자기 헤드의, 기록 헤드의 부분의 구조를 나타낸 도면.
도 12는 종래의 자기 디스크 장치의 구성도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10, 10A, 100 : 자기 디스크 장치 11 : 장치 하우징
12, 120 : 자기 디스크 13, 130 : 자기 헤드
14 : 서스펜션 15 : VCM
21 : 프리앰프 22 : 리드 채널
23 : HD 컨트롤러 24 : 파워앰프
31 : 신호 검출 회로 32 : 클록 생성 회로
121 : 연자성층 122 : 기록 헤드
130A :기록 헤드 130B : 재생 헤드
131 : 주 자극 132 : 자계 발생 코일
133, 133A, 133B : 리턴 요크 133A_1 : 트레일링 실드
134 : 서치 코일 135 : 외란 보상 코일
138 : 저팽창 충전재 139 : 실드막
311 : 미분 회로 312 : 콤퍼레이터
313 : 적분 회로 321 : 위상 비교 회로
322 : 필터 회로 323 : VCO 회로
324 : VCO 록 회로

Claims (7)

  1. 회전하는 자기 기록 매체와 그 자기 기록 매체에 대면하여 그 자기 기록 매체에 정보를 기록하는 자기 헤드를 구비한 자기 기록 장치에 있어서,
    상기 자기 기록 매체가, 복수의 고립된 자성체로 이루어지는 기록 도트가 회전 방향으로 배열되어 이루어지는 트랙이 동심원 형상으로 반경 방향으로 복수 배열된 패턴드 미디어(patterned media) 방식의 자기 기록 매체이고,
    상기 자기 헤드가,
    상기 자기 기록 매체에 대향하는 주(主) 자극과,
    상기 자기 기록 매체에 상기 주 자극을 통하여 전달되는 자기를 발생하는 자계 발생 코일과,
    상기 주 자극으로부터 상기 자기 기록 매체에 전달된 자기를 받아서 상기 자계 발생 코일로 되돌리는 리턴 요크(yoke)와,
    상기 리턴 요크를 통과하는 자속의 변화를 검출하는 서치 코일을 구비한 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자계 발생 코일로부터의 누출 자속을 받아서, 상기 서치 코일이 상기 자계 발생 코일로부터 받는 누출 자속의 영향을 상쇄하는 외란(外亂) 보상 코일을 더 구비한 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 외란 보상 코일은, 상기 서치 코일이 받는 누출 자속을 상쇄하는 방향으로, 그 서치 코일에 직결된 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 헤드가, 상기 주 자극을 사이에 끼고 대향하는 2개의 리턴 요크를 구비하는 동시에, 그 2개의 리턴 요크 중 한쪽의 리턴 요크가, 상기 주 자극 선단에 근접하는 방향으로 연장된 트레일링 실드(trailing shield)를 갖는 것으로서,
    상기 서치 코일은, 상기 2개의 리턴 요크 중, 상기 트레일링 실드를 갖는 리턴 요크를 통과하는 자속을 검출하는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서치 코일에 의해 검출된, 상기 자기 기록 매체의 회전에 따른 자속의 변화를 포착하여, 상기 자기 헤드가 상기 자기 기록 매체 위에 배열된 상기 기록 도트에 대향하는 주기에 따른 주기의 클록 신호를 생성하는 클록 생성 회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 헤드가 동일 트랙 내에서 상기 반경 방향으로 이동하도록 그 자기 헤드를 구동하는 구동 회로와,
    상기 자기 헤드를 동일 트랙 내에서 상기 반경 방향으로 이동시켰을 때의 상기 서치 코일로 검출되는 자속 변화의 최대 위치를 검출하는 피크 위치 검출 회로를 구비하고,
    상기 구동 회로는, 상기 자기 기록 매체에의 정보의 기록에 있어서, 상기 자기 헤드의 상기 반경 방향의 위치를, 상기 피크 위치 검출 회로에서 검출된 자속 변화의 최대 위치에 대응하는 위치로 조정하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치.
  7. 회전하는 자기 기록 매체와 그 자기 기록 매체에 대면하여 그 자기 기록 매체에 정보를 기록하는 자기 헤드를 구비하고, 상기 자기 기록 매체가, 복수의 고립된 자성체로 이루어지는 기록 도트가 회전 방향으로 배열되어 이루어지는 트랙이 동심원 형상으로 반경 방향으로 복수 배열된 패턴드 미디어 방식의 자기 기록 매체이고, 상기 자기 헤드가, 상기 자기 기록 매체에 대향하는 주 자극과, 상기 자기 기록 매체에 그 주 자극을 통하여 전달되는 자기를 발생하는 자계 발생 코일과, 그 주 자극으로부터 상기 자기 기록 매체에 전달된 자기를 받아서 상기 자계 발생 코일로 되돌리는 리턴 요크와, 그 리턴 요크를 통과하는 자속의 변화를 검출하는 서치 코일을 구비한 자기 기록 장치에서의 상기 기록 도트에 정보를 기록하는 타이밍을 결정하는 클록 신호를 생성하는 클록 신호 생성 방법으로서,
    상기 자기 기록 매체를 회전시키면서 상기 리턴 요크를 통과하는 자속의 변화를 상기 서치 코일에 의해 검출하고,
    상기 서치 코일에 의해 검출된 자속의 변화를 포착하여, 상기 자기 헤드가 상기 자기 기록 매체 위에 배열된 상기 기록 도트에 대향하는 주기에 따른 주기의 클록 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 클록 신호 생성 방법.
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