KR20100004931A

KR20100004931A - 자기 기록 장치 및 클록 신호 생성 방법

Info

Publication number: KR20100004931A
Application number: KR1020097016074A
Authority: KR
Inventors: 다카유키 가와베
Original assignee: 도시바 스토리지 디바이스 가부시키가이샤
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2010-01-13
Also published as: KR101069792B1; JPWO2008107988A1; US20090284858A1; US7889451B2; WO2008107988A1; JP4590011B2

Abstract

패턴드 미디어 방식의 자기 기록 매체(30)를 갖는 자기 기록 장치(1)에 있어서, 비자성체로 분단된 자성체의 중심에서 정확한 기록을 수행하는 것을 가능하게 하기 위해서, 코일 양단 전압 측정 회로(2)에 의해, 자기 헤드(10)의 기록 소자에 DC 전류를 인가했을 때의 자계 발생 코일의 양단 전압이 측정된다. 이 측정 전압으로부터, 전압 변화 검출 회로(3)에 의해, 자기 헤드(10)가 패턴드 미디어의 자성체부, 비자성체부를 통과한 때의 코일 인덕턴스의 변화가 검출되며, 클록 신호 생성 회로(4)에 의해, 코일 인덕턴스의 변화에 동기한 라이트 클록 신호가 생성된다.

Description

자기 기록 장치 및 클록 신호 생성 방법{MAGNETIC RECORDING APPARATUS AND CLOCK SIGNAL GENERATION METHOD}

본 발명은 정보 기록 재생에 이용하는 패턴드 미디어 방식의 자기 기록 장치 및 그 자기 기록 장치에서의 클록 신호 생성 방법에 관한 것이다.

도 14는 종래의 자기 기록 장치의 제어 블록도를 나타내고 있다.

종래의 자기 기록 장치(100)는, 예컨대 도 14에 나타낸 바와 같이, 자기 디스크의 자기 기록 매체(130)와, 기록 및 재생을 수행하는 자기 헤드(110)와, 그 자기 헤드(110)를 위치 결정하는 헤드 위치 결정 기구(VCM)(111)를 갖고, 또한 자기 헤드(110)의 재생 소자로부터의 신호를 재생 신호로 하는 리드 증폭기(112)와, 자기 헤드(110)의 기록 소자를 라이트 신호에 따라 구동하는 라이트 증폭기(113)와, 호스트 컴퓨터(140)로부터의 기록 또는 재생 지령을 수신하여, 자기 기록 매체(130)에 기록하는 신호를 연산 및 제어하고, 또한, 자기 기록 매체(130)로부터 재생된 데이터 신호를 데이터 비트열로서 호스트 컴퓨터(140)에 반환하는 디스크 컨트롤러 회로(114)와, 자기 기록 매체(130)로부터의 재생 신호를 복조하여 데이터 신호 혹은 서보 신호를 생성하거나 혹은 디스크 컨트롤러 회로(114)로부터 수신한 데이터 신호를 자기 기록 매체(130)에 기록하는 데 적합한 변조를 수행하고, 라이 트 클록 펄스에 동기하여 기록 신호를 생성하는 리드 채널 회로(115)와, 리드 채널 회로(115)에서 복조된 서보 신호에 기초하여 자기 헤드(110)를 위치 결정하기 위한 제어 신호를 출력하는 위치 결정 제어 회로(116)와, 위치 결정 제어 회로(116)로부터 출력된 구동 신호를 전류로 변환하여 헤드 위치 결정 기구(111)를 구동하는 구동 회로(파워 증폭기)(117)와, 리드 채널 회로(115)에 라이트 클록 펄스를 공급하는 발진기(120)를 갖고 있다.

종래, 라이트 증폭기(113)를 동작시키는 타이밍을 제공하는 라이트 클록 펄스는 일반적으로 고정 주파수의 발진기(120)를 이용해 생성되어 리드 채널 회로(115)에 공급되었다.

최근, 자기 디스크 장치는 소형화의 흐름이 현저하고, 이에 따라 고밀도 기록이 가능한 디스크 매체의 개발이 요구되고 있다. 그러나, 자기 디스크 장치의 기록 밀도가 향상됨에 따라, 인접하는 기록 비트로부터의 간섭을 어떻게 막을지가 과제로 되고 있다.

이러한 과제의 인식을 바탕으로, 종래, 자기 디스크 매체의 직경 방향의 간섭에 대하여, 자기 디스크 매체를 기록 트랙마다 물리적으로 분단하여, 인접하는 트랙으로부터의 간섭을 저감시키는 디스크리트 트랙 기록(discrete track recording)이라는 기술이 제안되어 있다.

또한, 상기 과제의 인식을 바탕으로, 자기 디스크 매체의 주위 방향에 대하여도 매체를 물리적으로 분단하는 것, 즉 기록 비트 단위로 패터닝함으로써, 인접 비트로부터의 간섭을 저감시키는 "패턴드 미디어(patterned media)"라는 기술도 제 안되어 있다.

인접하는 기록 비트로부터의 간섭을 막아야 한다고 하는 과제를 해결할 수 있었다고 해도, 실용화하기 위해서는 세밀화된 매체에 대하여 자기 헤드를 정확하게 위치 결정하여야 한다. 따라서, 인접하는 기록 비트로부터의 간섭을 막아야 한다는 과제 및 세밀화된 매체에 대하여 자기 헤드를 정확하게 위치 결정해야 한다는 과제 모두를 극복해야 한다.

특히, 주위 방향의 위치 결정, 즉 분단된 매체의 중앙에서 기록 또는 재생을 정확히 실시하는 수단에 관해서는, 기록 재생 헤드가 자성체부를 통과하는 타이밍을 검출 혹은 예측하여, 자성체의 배치 패턴에 동기한 클록 신호를 생성하는 것이 필요하다.

이 클록 신호를 생성하기 위한 기술로서, 예컨대 특허문헌 1에서는, 비자성체부에서 기록했을 때에 발생하는 누설 자장을 검출하여, 클록 신호의 위상 시프트를 보정하는 자기 기록 장치가 제안되어 있다.

또한, 특허문헌 2에서는, 클록 신호의 위상을 어긋나게 하면서 기록 재생을 수행하여, 에러율이 가장 좋아지는 위상을 선택하는 자기 기록 장치가 제안되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-281701호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2006-164349호 공보

<발명이 해결하고자 하는 과제>

자성체의 배치 패턴에 동기한 클록 신호를 생성하기 위해, 예컨대 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 비자성체부에서 기록했을 때에 발생하는 누설 자장을 검출하여, 클록 신호의 위상 시프트를 보정하는 방법에서는, 누설 자장이 정확하게 검출되지 않은 경우에 위상 시프트를 해소할 수 없다고 하는 과제가 있다.

또한, 특허 문헌 2의 방법에서는, 다음과 같은 과제가 있다. 일반적으로, 자기 기록 장치에서의 기록 동작은 호스트 컴퓨터로부터의 기록 지시를 수신한 후에 조속히 실행해야 한다. 그러나, 특허 문헌 2의 방법에서는, 에러율 측정에 의한 시행으로 최적의 위상 시프트량을 구하기 때문에, 기록 지시 수신 후에 곧 기록 동작을 실시할 수 없으며, 이것을 회피하기 위해서는 미리 측정한 위상 시프트량을 메모리 내에 유지해 두어, 장치 동작 시에 재이용하는 고안이 필요하다.

그러나, 장치 내에 탑재되어 있는 자기 기록 매체는, 이것을 회전시키는 스핀들 모터의 턴 테이블에 마찰력으로 클램프되어 있는 것이 많고, 이 경우, 어떠한 충격에 의해 자기 기록 매체가 턴 테이블에 대하여 회전하는 경우가 있어, 최적의 위상 시프트량이 변하는 일이 있기 때문에, 미리 측정하여 메모리 내에 유지해 둔 위상 시프트량을 재이용할 수 없게 된다. 또한, 환경 온도 변화에 따른 매체의 기계적인 압축 신장에 의해, 최적의 위상 시프트량이 변하는 것도 생각할 수 있다.

이 경우, 상기 특허 문헌 2에 기재되어 있는 방법에서는, 위상 시프트량을 재차 다시 측정해야 하기 때문에, 장치 성능을 현저히 저하시키게 된다.

또한, 자기 기록 매체의 편심 변화나 턴 테이블의 회전 지터 등의 영향에 의해, 클록 신호의 주파수가 상정 값으로부터 어긋나는 경우가 있다.

특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 기재된 방법은 위상 시프트를 검출하는 방법이지만, 주파수 어긋남을 검출하는 방법에 대해서는 언급하고 있지 않다.

그래서 본 발명은, 상기 과제의 해결을 도모하여, 패터닝된 자성체에 대하여 위상 및 주파수 모두가 최적인 클록 신호를 기록 동작 시에 실시간으로 생성할 수 있는 자기 기록 장치 및 클록 신호 생성 방법을 실현하는 것을 목적으로 한다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 자기 기록 장치는, 서로 물리적으로 분단된 복수의 기록 도트가 형성된 자기 기록 매체와, 자계 발생 코일을 갖고, 상기 자기 기록 매체에 데이터 기록을 수행하는 기록 소자와, 상기 자계 발생 코일의 코일 양단 전압을 측정하는 코일 양단 전압 측정 회로와, 상기 코일 양단 전압의 전압 변화를 검출하고, 검출한 전압 변화에 기초하여 클록 펄스를 생성하는 전압 변화 검출 회로와, 상기 클록 펄스에 동기하여 라이트 클록(write-clock) 신호를 발생시키는 클록 신호 생성 회로를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상의 구성에 의해, 자기 헤드의 기록 소자에 직류(DC) 전류를 인가했을 때의 코일 양단 전압에 기초하여, 자기 헤드가 패턴드 미디어의 자성체 및 비자성체를 통과했을 때의 코일 인덕턴스의 변화를 검출하고, 이에 기초하여 라이트 클록 신호를 생성한다. 이 라이트 클록 신호를 이용하여 기록함으로써, 패턴드 미디어에 있어서 비자성체로 분단된 자성체의 중심에서 정확한 기록을 수행할 수 있게 된다.

자기 기록 매체의 데이터 섹터 포맷은 데이터 섹터의 선두에서부터 라이트 클록 생성용 영역, 데이터 영역 순으로 기록 영역을 갖는 것으로 하고, 그 라이트 클록 생성용 영역에의 라이트 시에, 자계 발생 코일의 코일 양단 전압을 측정한다. 자기 기록 매체의 데이터 섹터 포맷은, 라이트 클록 생성용 영역과 데이터 영역 사이에 리드 클록(read-clock) 생성용 영역을 더 갖더라도 좋고, 이 경우, 기록 소자는 리드 클록 생성용 영역에 일정 주기의 패턴을 기록한다.

또, 이상의 방법에 의해, 데이터 섹터마다 라이트 클록 주파수 및 데이터 섹터의 선두로부터의 위상 시프트 정보를 얻어, 자기 기록 매체 또는 해당 자기 기록 장치 내의 메모리에 기록해 두고, 자기 기록 매체의 데이터 섹터에 기록할 때에, 클록 주파수 및 데이터 섹터의 선두로부터의 위상 시프트 정보를 판독하여, 라이트 클록 신호를 생성하도록 하더라도 좋다. 또한, 이상의 방법에 있어서, 코일 인덕턴스의 변화를 검출할 때에, 실제로 자기 기록 장치를 사용하여 데이터를 기록 및 재생할 때의 자기 기록 매체의 회전수보다 낮은 회전수에서로 검출하고, 그 회전수에서 측정한 결과로부터 얻어진 클록 주파수 및 데이터 섹터의 선두로부터의 위상 시프트 정보를, 실제로 자기 기록 장치를 사용할 때의 회전수에 맞도록 보정하여, 라이트 클록 신호를 생성하도록 실시할 수도 있다. 저속으로 회전하고 있는 상태에서 적절한 기록 타이밍 정보를 얻음으로써, 보다 정확한 라이트 클록 신호의 생성이 가능해진다.

<발명의 효과>

본 발명의 자기 기록 장치에 의하면, 패터닝된 자성체에 대하여, 위상뿐만 아니라 주파수에 관해서도 최적의 클록 신호를 생성할 수 있다고 하는 효과가 있다.

또한, 최적의 클록 신호의 조건을 미리 측정해 두는 것이 아니라, 기록 동작시에 실시간으로 클록 신호를 생성할 수 있기 때문에, 환경 변화 등에 적응할 수 있어, 장치 성능이 향상된다고 하는 효과가 있다.

또한, 미리 클록 신호를 생성하기 위한 클록 주파수 및 위상 시프트 정보를 취득해 두는 경우에도, 비교적 간이하고 정확하게 이들 정보를 취득할 수 있다.

도 1은 본 발명의 개요를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예의 제어 블록도이다.

도 3은 자기 헤드와 코일 양단 전압 측정 회로의 모식도이다.

도 4는 패턴드 미디어 상에서의 코일 인덕턴스 변화의 원리를 설명하는 도면이다.

도 5는 라이트 클록 펄스의 생성 원리식과 시간 파형의 모식도이다.

도 6은 본 발명의 데이터 섹터 포맷예를 나타내는 도면이다.

도 7은 라이트 동작의 타임 차트이다.

도 8은 리드 동작의 타임 차트이다.

도 9는 섹터 라이트 및 리드 시의 흐름도이다.

도 10은 비교기의 상세 회로도이다.

도 11은 비교기의 각 단의 파형도이다.

도 12는 PLL 회로의 블록도이다.

도 13은 본 발명의 제2 실시예의 제어 블록도이다.

도 14는 종래 장치의 제어 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 자기 기록 장치 10: 자기 헤드

11: 헤드 위치 결정 기구 12: 리드 증폭기

13: 라이트 증폭기 14: 디스크 컨트롤러 회로

15: 리드 채널 회로 16: 위치 결정 제어 회로(VCM 제어 회로)

17: 구동 회로(파워 증폭기) 20: 인덕턴스 증폭기

21: 비교기 22: PLL 회로

23: 제2 PLL 회로 30: 자기 기록 매체

31: 기판 32: 연자성 기초층

33: 수직 자기 기록막 33A: 자성체

33B: 비자성체 40: 호스트 컴퓨터

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 본 발명의 개요를 나타내는 도면이다. 자기 기록 장치(1)는 기록 비트를 인접 비트로부터 물리적으로 분단하도록 패터닝된 패턴드 미디어 방식의 자기 기록 매체(30)를 갖는 장치이다.

코일 양단 전압 측정 회로(2)는 자기 헤드(10)의 기록 소자에 있어서의 자계 발생 코일의 코일 양단 전압을 측정하는 회로이다. 코일 양단 전압은 제어 회로(5)에 의해 자기 기록 매체(30)의 데이터 섹터 포맷에 있어서의 라이트 클록 생성용 영역에 DC 라이트를 실행하면서 측정한다. 전압 변화 검출 회로(3)는 코일 양단 전압 측정 회로(2)가 측정한 코일 양단 전압의 전압 변화를 검출하고, 검출한 전압 변화에 기초하여 클록 펄스를 생성한다. 클록 신호 생성 회로(4)는 전압 변화 검출 회로(3)가 생성한 클록 펄스에 동기해서 라이트 클록 신호를 생성하여, 제어 회로(5)에 공급한다. 제어 회로(5)는 상위 장치로부터의 자기 기록 매체(30)에의 기록 지령에 대하여, 클록 신호 생성 회로(4)가 출력하는 라이트 클록 신호에 동기한 기록 신호를 생성하여, 자기 기록 매체(30)에의 기록을 제어한다.

도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 자기 기록 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 2에 나타내는 자기 기록 장치(1)는 패턴드 미디어로 구성된 섹터 서보 방식을 채용하는 자기 기록 매체를 구비하는 자기 디스크 장치이다.

이 자기 기록 장치(1)는 도 2에 나타낸 바와 같이 이하의 것에 의해 구성된다.

(a) 기록 비트를 인접 비트로부터 물리적으로 분단하도록 패터닝된 패턴드 미디어 방식의 자기 기록 매체(30),

(b) 기록 소자 및 재생 소자를 갖고 자기 기록 매체(30)에 근접하여 정보를 기록 및 재생하는 자기 헤드(10),

(c) 자기 헤드(10)를 자기 기록 매체(30) 상의 임의의 반경 위치에 위치 결정하는 헤드 위치 결정 기구(11),

(d) 자기 헤드(10)의 재생 소자로부터의 재생 신호를 전압 변환하여 재생 신호로 하는 리드 증폭기(12),

(e) 자기 헤드(10)의 기록 소자를 라이트 신호에 따라 구동하는 라이트 증폭기(13),

(f) 호스트 컴퓨터(40)로부터의 기록 또는 재생 지령을 수신하여, 자기 기록 매체(30)에 기록하는 신호를 연산 및 제어하고, 또한, 자기 기록 매체(30)로부터 재생된 데이터 신호를 데이터 비트열로서 호스트 컴퓨터(40)에 반환하는 디스크 컨트롤러 회로(14),

(g) 자기 기록 매체(30)로부터의 재생 신호를 복조하여 데이터 신호 혹은 서보 신호를 생성하거나, 혹은 디스크 컨트롤러 회로(14)로부터 수신한 데이터 신호를 자기 기록 매체(30)에 기록하는데 적합하게 변조해서, 라이트 클록 펄스에 동기하여 기록 신호를 생성하는 리드 채널 회로(15),

(h) 리드 채널 회로(15)에서 복조된 서보 신호로부터, 소정의 반경 위치에 자기 헤드(10)를 위치 결정하기 위한 제어 신호를 출력하는 위치 결정 제어 회로(VCM 제어 회로)(16),

(i) 위치 결정 제어 회로(16)로부터 출력된 VCM 구동 신호를 전류로 변환하여 헤드 위치 결정 기구(11)를 구동하는 구동 회로(파워 증폭기)(17),

(j) 자기 헤드(10)의 기록 소자의 코일 양단 전압을 측정하는 인덕턴스 증폭기(20)[도 1의 코일 양단 전압 측정 회로(2)에 해당함],

(k) 코일 양단 전압을 슬라이스하고 나서 클록 펄스를 생성하는 비교기(21)[도 1의 전압 변화 검출 회로(3)에 해당함],

(l) 클록 펄스에 동기하여 라이트 클록 펄스를 생성하는 PLL(Phase Locked Loop) 회로(22)[도 1의 클록 신호 생성 회로(4)에 해당함].

도 2에서의 인덕턴스 증폭기(20)가 패턴드 미디어의 자성체부를 검출하는 원리에 대해 도 3을 이용하여 설명한다.

도 3은 자기 헤드와 코일 양단 전압 측정 회로의 모식도이고, 도 2에서의 자기 헤드(10)의 기록 소자(기록 헤드), 자기 기록 매체(30), 인덕턴스 증폭기(20)를 나타내고 있다.

자기 기록 매체(30)는 수직 기록 방식의 기록 매체이고, 기판(31) 상에 제막되는 수직 자기 기록막(33) 아래에 연자성 기초층(32)을 제막함으로써, 자기 헤드(10)의 기록 소자와의 사이에 자기 회로를 형성하여 기록 효율을 향상시키도록 구성되어 있다.

자기 헤드(10)의 기록 소자는 단자극 구조로 되어 있고, 자기 기록 매체(30)에 대하여 수직으로 자계를 인가하며, 연자성 기초층(32)을 통과한 자장이 리턴 요크로 복귀되는 구성으로 되어 있다. 이 자기 헤드(10)의 기록 소자는 코어에 감긴 코일에 전류를 인가함으로써 자계를 발생시킨다. 코일에 흐르는 전류(i_W)는 라이트 증폭기(13)에 의해 공급된다.

여기서, 코일 인덕턴스(L)는 주자극 바로 아래에 자성체가 있는지 여부에 의해 변화된다. 이것을 도 4를 이용하여 설명한다.

도 4는 패턴드 미디어에서의 코일 인덕턴스의 변화를 설명하는 도면이다. 도 4의 좌측 도면은 주자극 바로 아래에 자성체(33A)가 있는 경우, 도 4의 우측 도면 은 주자극 바로 아래에 비자성체(33B)가 있는 경우의 예를 나타내고 있다.

μ _M 은 수직 자기 기록막(33)에 있어서의 자성체(33A)의 투자율, μ _N 은 수직 자기 기록막(33)에 있어서의 비자성체(33B)의 투자율을 나타내고 있고, μ _M >μ _N 이다. 자기 회로에 포함되는 전송로의 일부 투자율이 변하는 것은 코일의 코어 투자율이 변하는 것과 등화(等化)이기 때문에, 자성체 통과 시의 코일 인덕턴스(L_M)는 비자성체 통과 시의 코일 인덕턴스(L_N)보다 커진다고 생각할 수 있다. 따라서, 일정 전류 인가시의 코일 인덕턴스의 변화를 검출함으로써, 자성체(33A)의 부분과 비자성체(33B)의 부분을 통과했을 때의 타이밍을 검출할 수 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 인덕턴스 증폭기(20)의 출력(V_L)은 코일 저항(R)과 자속의 변화율[d(Li_W)/dt]의 합으로 나타난다.

라이트 증폭기(13)를 정전류원이라고 생각하면, 전류의 시간 변화(di_W/dt)는 제로라고 생각할 수 있기 때문에,

V_L = Ri_W-d(Li_W)/dt (1)

= Ri_W-(dL/dt)i_W-L(di_W/dt) (2)

= (R-dL/dt)i_W (3)

가 된다.

즉, 코일 양단 전압(V_L)은 코일 저항(R)에 의해 결정되는 오프셋 전압에, 코 일 인덕턴스의 변화에 의해 결정되는 전압이 가산되는 것과 같은 형태가 된다.

이 코일 인덕턴스의 변화를 검출하여 클록 펄스를 생성하는 방법을 도 5에 따라 설명한다. 정전류로 구동된 자기 헤드(10)의 기록 소자의 주자극이 패턴드 미디어 방식의 자기 기록 매체(30)의 기록 트랙을 트레이스하면, 도 5의 도면부호 501로 나타내는 바와 같은 코일 인덕턴스의 변화가 발생한다.

이 때, 인덕턴스 증폭기(20)에서 검출되는 코일 양단 전압(V_L)은 식 (3)으로부터, 도 5의 도면부호 502로 나타내는 바와 같이 코일 인덕턴스의 변화에 따라 임펄스형 출력이 된다.

여기서, 코일 양단 전압(V_L)을 2극 비교기로 슬라이스함으로써, 도 5의 도면부호 503으로 나타낸 바와 같이, 코일 인덕턴스 변화에 대응한 라이트 클록 펄스 신호를 생성할 수 있다.

도 2에서의 PLL 회로(22)는 이 클록 펄스 신호에 동기시켜 라이트 클록 펄스를 발생시킨다. 리드 채널 회로(15)는 라이트 클록 펄스에 따라 라이트 신호를 출력하기 때문에, 패턴드 미디어 방식의 자기 기록 매체(30)에서의 자성막 상에 정확히 기록할 수 있다.

다음에, 본 발명의 구성에 따른 자기 기록 장치(1)에서 데이터를 기록 재생하는 순서를 설명한다. 도 6은 본 발명의 구성에 따른 자기 기록 장치(1)에서 데이터를 기록 재생하기 위한 데이터 섹터 포맷이다. 데이터 섹터의 선두에는, 라이트 클록을 생성하기 위한 DC 자화 영역(WPLL)이 있고, 이어서 리드 클록 생성용 프리 앰블(Preamble) 영역(RPLL), 데이터 영역(DATA)을 갖도록 구성되어 있다.

도 7은 라이트 동작의 타임 차트이다. 자기 헤드(10)의 기록 소자가 목표 데이터 트랙 상에 위치 결정되어 있는 상태에서, 라이트 증폭기(13)는 데이터 섹터의 선두, 즉 영역(WPLL)에서 자기 헤드(10)의 기록 소자에 DC 전류를 인가한다. 이렇게 하면, 지금까지 설명한 바와 같이, 코일 인덕턴스의 변화가 검출되어, PLL 회로(22)에 의해 라이트 클록 펄스가 생성된다(라이트 클록 생성).

계속해서, 생성된 라이트 클록에 따라, 영역(RPLL)에 일정 주기의 패턴을 기록한다(RPLL 패턴 라이트). 마지막으로, 생성된 라이트 클록에 따라, 영역(DATA)에 데이터 패턴을 기록한다.

도 8은 리드 동작의 타임 차트이다. 자기 헤드(10)의 재생 소자가 목표 데이터 트랙 상에 위치 결정되어 있는 상태에서, 데이터 섹터의 선두, 즉 영역(WPLL)에 서는 라이트 클록 생성 시에 기록된 DC 패턴이 재생되지만, 이어서 재생되는 영역(RPLL)에서는 데이터 라이트 시에 기록된 리드 클록이 재생된다. 이 리드 클록에 동기함으로써, 영역(DATA)의 데이터 패턴을 정확히 리드할 수 있다.

도 9는 섹터 라이트 및 리드 시의 흐름도이다. 본 실시 형태에 있어서, 원하는 데이터 섹터에 라이트 및 리드할 때의 처리의 흐름을 설명한다.

우선, 원하는 데이터 섹터의 바로 앞에 있는 서보 섹터에 대하여 자기 헤드의 시크 동작이 행해진다. 이 동작은 라이트/리드 모두 공통된다(L1).

계속해서, 라이트 시의 동작은 L2∼L8과 같이 이루어진다. 원하는 서보 섹터에 시크가 완료된 것을 확인한 후, 자기 디스크 매체가 회전함으로써, 자기 헤 드(10)가 목표 데이터 섹터의 선두에 도달할 때까지 시간 대기가 행해진다(L2).

목표 데이터 섹터의 선두, 즉 WPLL 영역에 도달할 때에, 라이트 증폭기(13)에 일정한 코일 전류 지시값을 제공한다. 이에 따라, 목표 데이터 섹터의 WPLL 영역에 DC 라이트가 행해진다(L3).

도 12에 띠라 후술하는 바와 같이, PLL 회로(22)의 출력이 고정된 것을 판단하여, WPLL 클록 인입이 완료되고(L4), 이에 따라 라이트 클록의 주파수 및 위상이 설정된다(L5).

설정된 라이트 클록으로 데이터 섹터의 RPLL 영역에 리드 클록 인입을 위한 버스트 패턴을 라이트한다(L6). 그리고 규정 길이의 버스트 패턴의 라이트가 완료될 때까지 대기한다(L7). 계속해서, 데이터 패턴을 라이트한다(L8).

또한, 리드 시의 동작은 L11∼L14와 같이 이루어진다. WPLL 영역을 통과하여 RPLL 영역에 도달할 때까지 시간 대기한다(L11). 다음에, RPLL 영역에 기록된 버스트 패턴에 따라 리드 클록을 인입한다(L12). 이에 따라 리드 클록의 주파수 및 위상이 설정된다(L13). 설정된 리드 클록에 따라, 이어서 출현하는 데이터 패턴을 리드한다(L14).

도 10에 비교기(21)의 상세 회로도를 나타낸다. 또한, 도 11에 비교기(21)의 각 단의 파형을 나타낸다.

본 실시예에 있어서의 비교기(21)의 회로는 크게 나누면, 하이 패스 필터부(211)와, 전압 변화 검출부(212)와, RS 플립플롭부(213)의 3개의 블록으로 분할된다.

비교기(21)의 전단(前段)인 하이 패스 필터부(211)에서는 인덕턴스 증폭기(20)의 출력(V_L),

V_L=(R-dL/dt)i_W

의 DC 성분을 제거하여,

V_LH=(-dL/dt)i_w

를 얻는 작용이 있다. DC 성분 제거 전의 V_L의 파형이 도 11의 파형(601)으로 나타낸 바와 같다고 하면, DC 성분 제거 후의 V_LH의 파형은 도 11의 파형(602)으로 나타낸 바가 된다.

계속해서, 전압 변화 검출부(212)의 회로가 있고, 여기서는 인덕턴스 변화가 발생하는 타이밍을 검출하기 위해, 임펄스 파형 높이를 포지티브/네거티브 비교기에서 검출한다. 예컨대, 비교기에서 비교하는 전압을 +V_S, -V_S로 설정함으로써, 도 11의 신호도(603)로 나타낸 바와 같이, V_LH가 +V_S를 상회하는 타이밍을 나타내는 신호(R) 및 V_LH가 -V_S를 하회하는 타이밍을 나타내는 신호(S)를 출력한다.

마지막으로, 후단은 RS 플립플롭부(213)의 회로로 되어 있고, 도 11의 신호도(604)로 나타낸 바와 같이, 신호(R)가 하이(High)일 때에 출력(Q)이 로우(Low)이고, 신호(S)가 하이(High)일 때에 출력(Q)이 하이(High)가 되도록 동작한다.

이상에 의해 비교기(21)의 회로에서, 인덕턴스 변화에 동기한 펄스 신호를 얻을 수 있다.

도 12는 PLL 회로(22)의 블록도이다. PLL 회로(22)는 도 12에 나타낸 바와 같이 위상 비교 회로(221), 필터 회로(222), VCO 회로(223), VCO 로크 회로(224)의 4개의 블록으로 구성된다.

우선, 비교기(21)에서 생성된 클록 신호가 위상 비교 회로(221)에 입력되어, PLL 회로(22)의 출력[후술하는 VCO 회로(223)의 출력]과 비교된다. 여기서는, 2개의 입력이 동등한 주파수이고 90도의 위상 관계에 있을 때에, DC 성분이 제거된 신호로서 출력된다.

다음에, 필터 회로(222)에 의해 위상 비교 신호가 필터링된다. 여기서는, 대체로 고주파 성분을 제거하는 작용이 있고, PLL 회로(22)의 입출력차를 DC 오차 신호로서 출력하지만, 필터의 구성은 설계자의 목적에 따라 다르다.

VCO 회로(223)는 입력 전압의 변화에 비례한 주파수의 펄스를 출력하는 발진기이다. VCO 로크 회로(224)는 필터 회로(222)의 출력을 평가하고, 그 값이 원하는 범위 내에 수속된 것을 판단해서, VCO 회로(223)의 발진 주파수를 고정하기 위한 것이다.

이상의 구성으로, PLL 회로(22)에 의해, 비교기(21)의 출력에 동기한 펄스를 발생시킬 수 있다.

다음에, 본 발명의 제2 실시예에 대해 설명한다. 공장 출하 전의 시험 공정에 있어서, 전술한 방법을 이용하여 데이터 섹터마다 최적 라이트 클록 주파수 및 위상 시프트 정보를 미리 계측해 두고, 장치 내의 비휘발성 메모리 혹은 자기 기록 매체(30) 상의 시스템 영역이나 서보 섹터의 종단부에 기록해 둔다.

라이트 동작을 실행할 때는, 실제로 데이터 섹터에 기록하기 전에, 이들 정보를 판독하고, 주파수 설정이나 위상 보정을 수행하여, 최적의 라이트 클록 신호를 생성한다.

도 13은 본 발명의 제2 실시예의 제어 블록도이다. 이하, 본 발명의 제2 실시예를 실현하기 위한 구성을 설명한다. 도 13에서, 제2 PLL 회로(23)는 도 2의 PLL 회로(22)를 치환한 것이다. 다른 각 부는 각각 도 2에 나타내는 같은 부호의 것과 동일한 기능을 갖는다.

제2 PLL 회로(23)는 PLL 회로(22)와 마찬가지로 비교기(21)로부터 펄스 신호를 수신하여 리드 채널 회로(15)에 라이트 클록 펄스를 출력하는 것이지만, 그 내부 구성이 외부 메모리(231)에 의한 일부 오프라인 처리를 이용하고 있는 것과, 그 처리를 위해 리드 채널 회로(15)로부터 서보 섹터 번호와 서보 동기 신호를 수신하고 있는 점이 다르다. 이하, 제2 PLL 회로(23)를 상세하게 설명한다.

라이트 동작 시에, 리드 채널 회로(15)에 공급되는 라이트 클록 펄스는 제2 PLL 회로(23) 내의 외부 메모리(231)에 저장된, 각 서보 섹터에 대응한 주파수 데이터와 지연 시간 데이터로부터 생성된다. 도 9의 흐름도에서 설명한 바와 같이, 라이트 동작에서는, 먼저 원하는 서보 섹터에의 액세스가 행해지지만, 이 때 리드 채널 회로(15)에서 복조되는 서보 섹터 번호로 외부 메모리(231)를 참조하여, 그 서보 섹터에 이어서 나타나는 데이터 섹터에 적합한 주파수 데이터와 지연 시간 데이터를 얻는다.

라이트 동작 시에, 스위치(232)는 외부 메모리(231)측에 접속되어 있고, 주 파수 지시 전압이 VCO 회로(233)에 입력된다. VCO 회로(233)는 입력 전압에 비례한 주파수의 펄스 신호를 출력하고, 그 펄스 신호는 버퍼 회로(234)에 입력된다. 또한, 외부 메모리(231)로부터는, 지정된 서보 섹터에서의 지연 시간 데이터가 버퍼 회로(234)에 입력된다. 버퍼 회로(234)에서는, VCO 회로(233)로부터의 펄스 파형을 지시된 지연 시간만큼 지연시켜, 라이트 클록 펄스로서 리드 채널 회로(15)에 출력한다.

전술한 라이트 동작에서 필요한, 서보 섹터 번호에 대응한 주파수 데이터 및 지연 시간 데이터를 외부 메모리(231)에 기록하는 순서에 대해 설명한다.

먼저, 스위치(232)에의 입력이, 위상 비교 회로(235)의 출력을 필터링한 필터 회로(236)로부터의 출력으로 전환된다. 지정된 서보 섹터에 시크 동작을 실행하고, 도 9의 흐름도에 있어서 L1에서부터 L5까지의 시퀀스를 실행하여, 그 서보 섹터에서의 최적의 라이트 클록 주파수를 얻는다. 이것을 외부 메모리(231)에 기록한다. 또한, 이 때에 서보 섹터에서 검출된 서보 동기 신호와 VCO 회로(233)의 출력의 위상차를 위상차 검출 회로(237)에서 검출하여, 얻어진 값을 외부 메모리(231)에 기록한다.

이상의 동작에 의해, 그 서보 섹터 번호에 이어서 나타나는 데이터 섹터에 최적인 라이트 클록 주파수와 지연 시간을 얻어, 외부 메모리(231)에 기억시킬 수 있다.

이러한 동작을, 서보 섹터 번호를 바꾸면서 자기 기록 매체(30) 상의 모든 서보 섹터에 대하여 실행하여, 각각의 서보 섹터에 대해 최적의 라이트 클록 주파 수와 지연 시간을 외부 메모리(231)에 기억시킨다.

이 때의 외부 메모리(231)에의 기록 동작은 예컨대 장치의 공장 출하 전에 한번만 실행된다. 이에 따라, 출하 후의 데이터 라이트 동작에 있어서, 데이터 섹터의 WPLL 영역에서의 라이트 클록 동기를 실시할 필요가 없어져, 제1 실시예에 있어서의 WPLL 영역을 데이터 패턴용 영역으로서 사용하는 것이 가능해진다.

데이터 섹터에 액세스하는 경우에는, 그 데이터 섹터를 대표하는 서보 섹터에 시크 동작을 실행한 후에, 이어서 나타나는 데이터 섹터에 도달할 때까지 자기 기록 매체(30)의 회전 대기를 수행한다(도 9의 L1, L2 참조).

또, 본 발명의 제2 실시예에 있어서, 외부 메모리(231)에 기억시키는 것은, 서보 섹터 번호를 인덱스로 하여, 그것에 대표되는 연속하는 데이터 섹터군의 최적 라이트 클록 주파수 및 지연 시간이다. 이 때의 지연 시간이란, 서보 섹터에 포함되는 동기 신호와 데이터 섹터의 클록과의 어긋남이다.

여기서 나타낸 외부 메모리(231)는 비휘발성 반도체 메모리라도 좋고, 또한 자기 기록을 수행하는 자기 기록 매체(30) 형태라도 좋다.

마지막으로, 본 발명의 제3 실시예에 대해 설명한다. 공장 출하 전에 최적 클록 생성 정보를 취득하고 출하 후에 이것을 운용하는 방법에 대해서는, 제2 실시예와 동일하지만, 이 실시예에서는, 최적 클록 생성 정보의 취득 시, 즉 출하 전의 코일 인덕턴스 검출 동작 시에, 자기 기록 매체(30)의 회전수를 저하시키고, 자기 기록 매체의 회전수를 저하시킨 상태에서 코일 인덕턴스의 변화를 검출한다. 이렇게 함으로써, 코일 양단 전압 신호의 주파수를 저하시킬 수 있다.

이에 따라, 자성체부와 비자성체부의 인덕턴스 변화를 보다 정확하게 검출할 수 있게 된다. 즉, 제3 실시예에서는, 외부 메모리(231)에의 기록 동작 시에 자기 기록 매체(30)의 회전수를 줄임으로써, 보다 정밀도 좋은 최적 라이트 클록 주파수 및 지연 시간을 측정할 수 있다.

제1 및 제2, 제3 실시예에 있어서, 수직 자기 기록 방식을 전제로 하여 설명했지만, 이들 모두 수평 자기 기록 방식에 적용하더라도 상관없다.

본 발명은 계산기 시스템의 외부 기억 장치로서 이용되는 패턴드 미디어 방식의 자기 기록 매체를 갖는 자기 기록 장치로서, 특히, 비자성체로 분단된 자성체의 중심에서 정확한 기록을 수행하는 것을 가능하게 하기 위한 기술이다.

Claims

서로 물리적으로 분단된 복수의 기록 도트가 형성된 자기 기록 매체와,

자계 발생 코일을 갖고, 상기 자기 기록 매체에 데이터 기록을 수행하는 기록 소자와,

상기 자계 발생 코일의 코일 양단 전압을 측정하는 코일 양단 전압 측정 회로와,

상기 코일 양단 전압의 전압 변화를 검출하고, 검출한 전압 변화에 기초하여 클록 펄스를 생성하는 전압 변화 검출 회로와,

상기 클록 펄스에 동기하여 라이트 클록(write-clock) 신호를 발생시키는 클록 신호 생성 회로

를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치.
제1항에 있어서, 상기 자기 기록 매체는 데이터 섹터의 선두에서부터 라이트 클록 생성용 영역, 데이터 영역 순으로 포맷된 기록 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치.
제2항에 있어서, 상기 기록 소자는 상기 라이트 클록 생성용 영역에 DC 라이트를 실행하고,

상기 코일 양단 전압 측정 회로는 상기 기록 소자가 상기 라이트 클록 생성 용 영역에 라이트하고 있을 때에, 상기 자계 발생 코일의 양단 전압을 측정하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치.
제3항에 있어서, 상기 자기 기록 매체는 상기 라이트 클록 생성용 영역과 상기 데이터 영역 사이에 리드 클록(read-clock) 생성용 영역을 갖고,

상기 기록 소자는 상기 리드 클록 생성용 영역에 일정 주기의 패턴을 기록하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치.
서로 물리적으로 분단된 복수의 기록 도트가 형성된 자기 기록 매체에의 데이터의 기록 타이밍을 제공하는 라이트 클록 신호의 생성 방법에 있어서,

상기 자기 기록 매체에 대하여 기록하는 기록 소자의 자계 발생 코일의 코일 양단 전압으로부터 상기 자계 발생 코일의 인덕턴스의 변화를 측정하고,

상기 인덕턴스의 변화에 기초하여 상기 기록 소자가 상기 자기 기록 매체 상의 기록 비트 위치의 자성체부를 통과하는 타이밍을 검출하며,

상기 타이밍에 동기한 라이트 클록 신호를 생성하는

것을 특징으로 하는 클록 신호 생성 방법.
제5항에 있어서, 상기 기록 소자가 상기 자기 기록 매체에 DC 라이트를 실행하고 있을 때에, 상기 자계 발생 코일의 양단 전압을 측정하는 것을 특징으로 하는 클록 신호 생성 방법.
제6항에 있어서, 상기 자계 발생 코일의 양단 전압을 측정할 때의 상기 자기 기록 매체의 회전수는 그 자기 기록 매체의 데이터 섹터에 데이터를 기록할 때의 그 자기 기록 매체의 회전수보다 낮은 것을 특징으로 하는 클록 신호 생성 방법.