(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1及び第２のMRエレメントを有する磁気抵抗（MR）ヘッドと、
前記第1のMRエレメントに検出される第１の信号及び前記第2のMRエレメントにより検出される第２の信号のうち、表面凹凸の変動の存在を示す信号成分として検出される情報を有するディスクと、
前記MRヘッドを支持し、ボイス・コイル・モータによって駆動するアクチュエータと、
前記MRヘッドに接合され、前記第1の信号の前記表面凹凸の変動の存在を示す信号成分と、前記第２の信号の前記表面凹凸の変動の存在を示す信号成分の振幅を調整し、前記MRヘッドを前記ディスクの所望のトラック位置上に位置決めする信号を生成する回路と、
前記回路に接続され、前記位置決め信号に応答して、前記アクチュエータ及び前記ボイス・コイル・モータを動作させる制御信号を発生させる制御装置とを有する記憶装置。
【請求項２】
前記ディスクがトラックマーカによって分離される複数のトラックを含む請求項１に記載の記憶装置。
【請求項３】
前記トラックマーカが前記表面凹凸の変動である請求項１に記載の記憶装置。
【請求項４】
前記表面凹凸の変動が円周方向のグルーブである請求項１に記載の記憶装置。
【請求項５】
前記第1及び第２のMRエレメントが互いに隣接した位置にある請求項１に記載の記憶装置。
【請求項６】
第1及び第２のMRエレメントを有する磁気抵抗（MR）ヘッドを、前記MRヘッドを支持し、ボイス・コイル・モータによって駆動するアクチュエータによって、スピンドル・モータによって回転するディスクの所望のトラック位置上に位置決めするヘッド・ディスク位置決め方法において、
前記第1及び第２のMRエレメントが前記ディスク上の表面凹凸の変動の存在を示す信号成分を検出するステップと、
前記エレメントに接続された較正回路が、前記第1の信号の前記表面凹凸の変動の存在を示す信号成分と、前記第２の信号の前記表面凹凸の変動の存在を示す信号成分の振幅を調整するステップと、
前記回路が前記較正済み信号成分に基づいて位置エラー信号を生成するステップと、
前記回路に接続された制御装置が前記位置エラー信号に応答して前記アクチュエータ及び前記ボイス・コイル・モータを動作させるための制御信号を発生させるステップと、
前記制御装置に接続された第1のドライバが前記制御信号に応答して前記アクチュエータを駆動するステップと、を含むことを特徴とするヘッド・ディスク位置決め方法。
【請求項７】
前記MRエレメントに接続された磁気分離器が前記信号から磁気信号と磁気タイミング信号とを生成するステップと、
前記磁気分離器に接続された時間差計算器が、前記磁気信号と前記磁気タイミング信号とを比較して差分動的タイミング信号を生成するステップと、
前記時間差計算器に接続された第2のドライバが前記差分動的タイミング信号に応答して前記スピンドル・モータを回転させるステップとをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のヘッド・ディスク位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には、データ記憶システムに関し、より詳細には、記憶媒体に対して２重エレメント磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドを位置決めするための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
典型的なデータ記憶システムは、磁気形式でデータを格納するための磁気媒体と、記憶媒体から磁気データを読み取ったり、記憶媒体に磁気データを書き込んだりするために使用する変換器とを含む。たとえば、ディスク記憶装置は、スピンドル・モータのハブに同軸状に取り付けられた１つまたは複数のデータ記憶ディスクを含む。スピンドル・モータは、通常、毎分数千回転程度の速度でディスクを回転させる。ディジタル情報は、様々なタイプのデータを表し、通常、アクチュエータ・アセンブリに取り付けられ、高速回転するディスクの表面上を通過する、１つまたは複数の変換器または読取り／書込みヘッドによって、データ記憶ディスクに書き込まれ、そこから読み取られる。
【０００３】
アクチュエータ・アセンブリは、通常、コイル・アセンブリと、柔軟なサスペンションを有する複数の外部に向かって延びるアームとを含み、１つまたは複数の変換器とスライダ本体がサスペンションに取り付けられている。サスペンションは、通常、アクチュエータ・アセンブリに取り付けられたアーム・アセンブリ（Ｅ／ブロック）により、回転ディスクのスタック内に挿入される。一般に、コイル・アセンブリは、永久磁石構造と相互作用し、制御装置に応答するものである。アクチュエータ・アセンブリには、まったく反対側のアクチュエータ・アームにボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）も取り付けられている。
【０００４】
典型的なディジタル・データ記憶システムでは、磁化可能な剛性データ記憶ディスクの表面を含む一連の同心で等間隔のトラック上に磁気転移の形でディジタル・データが格納される。このトラックは、一般に複数のセクタに分割され、それぞれのセクタが複数の情報フィールドを含む。その情報フィールドの１つは、通常、データ格納用に指定され、他のフィールドはたとえばトラックおよびセクタの位置ＩＤや同期情報などを含む。通常、制御装置のサーボ制御下で所与のトラックを追跡し、トラック間を移動する変換器によって、指定のトラック位置およびセクタ位置にデータが転送され、そこからデータが取り出される。
【０００５】
ヘッド・スライダ本体は、通常、スピンドル・モータの回転速度が増すにつれてＭＲヘッドをディスクの表面から持ち上げる、空力揚力物体として設計されており、高速のディスク回転によって生まれた空気軸受けクッション上のディスクの上をＭＲヘッドがホバリングする。ＭＲヘッドとディスクとの間の間隔は、通常、０．１ミクロン以下であり、一般にヘッド／ディスク間隔と呼ばれる。
【０００６】
一般に、データ記憶ディスクへのデータの書込みは、ディスク表面の特定の位置を磁化する磁束線を発生するために変換器アセンブリの書込みエレメントに電流を通すことが必要である。また、指定のディスク位置からのデータの読取りは、通常、ディスクの磁化位置から発する磁場または磁束線を感知する変換器アセンブリの読取りエレメントによって達成される。読取りエレメントが回転中のディスク表面上を通過する際に、読取りエレメントとディスク表面上の磁化位置との間の相互作用の結果、電気信号が読取りエレメント中に発生する。この電気信号は磁場内の転移に対応する。
【０００７】
一般に、従来のデータ記憶システムは、アクチュエータと読取り／書込み変換器をデータ記憶ディスク上の指定の記憶位置に位置決めするために閉ループ・サーボ制御システムを使用する。通常のデータ記憶システム動作中には、一般に読取り／書込み変換器付近に取り付けられているかあるいは変換器の読取りエレメントとして組み込まれているサーボ変換器を使用して、指定のトラックを追跡し（トラック追跡）、ディスク上の指定のトラックおよびデータ・セクタ位置をシークする（トラック・シーク）ための情報を読み取る。
【０００８】
サーボ書込み手順は、通常、１つまたは複数のデータ記憶ディスクの表面上に最初にサーボ・パターン情報を記録するように実施される。通常、データ記憶システムのメーカは、製造プロセス中の１つまたは複数のデータ記憶ディスクへのサーボ・パターン・データの転送を容易にするために、サーボ・ライタ・アセンブリを使用する。
【０００９】
既知のサーボ技法の１つによれば、ディスクの中心からほぼ外側に向かう方向に延びるセグメントに沿って、埋込みサーボ・パターン情報がディスクに書き込まれる。したがって、埋込みサーボ・パターンは、それぞれのトラックのデータ格納セクタ間に形成される。ただし、１つのサーボ・セクタは通常、トラック上の指定のデータ・セクタにデータを読み書きする場合にトラックの中心線上での読取り／書込み変換器の最適位置合せを維持するために使用する１つのデータ・パターン（サーボ・バースト・パターンと呼ばれることが多い）を含むことに留意されたい。また、サーボ情報は、変換器の位置を識別するために使用するセクタおよびトラック識別コードも含むことができる。埋込みサーボにより、専用サーボよりかなり高いトラック密度が得られる。というのは、サーボ情報は、目標データ情報と同じ場所に配置され（さらに、１つの単一ディスク表面からサーボ情報を取ることができ）るからである。
【００１０】
ディスク容量を増加しようというもう１つの試みでは、事前（プリ・）エンボス加工剛性磁気（ＰＥＲＭ）ディスク技術というサーボ情報フォーマット案が開発された。田中他によるCharacterization of Magnetizing Process for Pre-Embossed Servo Pattern of Plastic Hard Disks, I.E.E.E. Transactions on Magnetics 4209（Vol. 30, No. 2, １９９４年１１月）に記載され図示されているように、ＰＥＲＭディスクは、ディスク周囲の放射状に間隔をおいた複数のサーボ・ゾーンにサーボ情報を含んでいる。各サーボ・ゾーンは、精細パターン、クロック・マーク、アドレス・コードを形成するように、事前エンボス加工したくぼみと隆起部分とを含む。精細パターンとアドレス・コードは、サーボ情報信号を生成するために使用する。サーボ信号を生成するには、隆起部分とくぼみの磁化方向が反対になっていなければならない。磁化プロセスは、まず、高電界磁石を使用してディスク全体を１方向に磁化することを含む。次に、従来の書込みヘッドを使用して、隆起領域を反対方向に磁化する。
【００１１】
ＰＥＲＭディスクを使用するとディスク容量が増加する可能性があるが、このような手法にはいくつかの短所がある。前述のように、サーボ情報は２ステップ磁化プロセスでＰＥＲＭサーボ・ディスク上に設けられる。これにより、ディスクにサーボ情報を書き込むのに必要な時間が大幅に増加する。さらに、プロセスの第２のステップ中には、まだサーボ情報がディスク上に用意されていない。したがって、外部の位置決めシステムを使用しなければならず、それにより、サーボ書込みプロセスのコストが増加する。これ以外にＰＥＲＭディスク技術に関連する懸念としては、耐久性がある。
【００１２】
最後に、依然としてＰＥＲＭディスクは、他の埋込みサーボ技法のように、本来はデータ記憶に使用可能なディスク空間にサーボ情報を格納する。その結果、ＰＥＲＭディスク技術は、いまだに研究レベルにあるが、業界に広く受け入れられていない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
データ記憶システム製造業界では、安価に提供でき、ディスクのデータ容量を最適化するようなサーボ情報形式が必要とされている。本発明は、このような必要性およびその他の必要性に対処するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、記憶装置内の記憶媒体に対して２重エレメント磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドを位置決めするための方法および装置である。ＭＲヘッドは、第１および第２のＭＲエレメントを有する。記憶媒体は、ＭＲヘッドと記憶媒体との相対移動を可能にするように記憶装置内に取り付けられている。この記憶媒体は、ＭＲエレメントで第１および第２の熱応答を誘導するように設けられたサーボ情報を含む。ＭＲヘッドには制御装置が結合され、これがＭＲエレメント内の第１および第２の熱応答を使用してＭＲヘッドと記憶媒体との相対移動を制御する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面、特に図１および図２を参照すると、同図には、ハウジング２１のベース２２からそのカバー（図示せず）が除去されたデータ記憶システム２０が示されている。データ記憶システム２０は、通常、スピンドル・モータ２６の周りを回転する１つまたは複数の剛性データ記憶ディスク２４を含む。アクチュエータ・アセンブリ３７は、通常、複数の介在アクチュエータ・アーム３０を含み、それぞれのアームは１つまたは複数のサスペンション２８と変換器２７を支持している。変換器２７は、通常、データ記憶ディスク２４から情報を読み取ったり、そこに情報を書き込むための磁気抵抗（ＭＲ）エレメントを含む。また、変換器２７は、たとえば、書込みエレメントとＭＲ読取りエレメントとを有するＭＲヘッドにすることができる。アクチュエータ・アセンブリ３７は、制御装置５８が発生した制御信号に応答してアクチュエータのボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）３９として動作するように永久磁石構造３８と協同するコイル・アセンブリ３６を含む。制御装置５８は、データ記憶ディスク２４との間のデータの転送を調整し、ディスク２４でのデータの読み書き時に既定のトラック５０およびセクタ５２位置までアクチュエータ・アーム３０、サスペンション２８、変換器２７を移動させるようにＶＣＭ３９と協同する。
【００１６】
図３には、磁気データ記憶ディスク２４の表面２４ａに近接して浮動しているＭＲヘッド・スライダ７９の拡大側面図が示されている。ディスク表面２４ａは、顕微鏡レベルで全体的に変動する表面凹凸を有し、ピット１２２、こぶ１２４、磁性材料がない表面部分１２６などの様々な表面欠陥を含む場合が多い。ＭＲヘッド７７の熱応答は、ＭＲヘッド７７のＭＲエレメント７８とディスク表面２４ａとの間の間隔（パラメータｙで示す）の関数として変化すると発明者らは判断している。ヘッド／ディスク間隔が変化すると、それに付随してＭＲエレメント７８とディスク２４との間の熱伝達の変化が発生する。この熱伝達の結果、ＭＲエレメント７８の温度が変化する。ＭＲエレメント７８の温度変化の結果、それに対応してＭＲエレメント７８の電気抵抗が変化し、したがって、ＭＲエレメント７８の出力電圧が変化する。
【００１７】
瞬間的なヘッド／ディスク間隔（ｙ）が増加すると、それに対応してＭＲヘッド７７とディスク表面２４ａとの間のエアスペース絶縁部が増加し、それにより、ＭＲエレメント７８の温度が上昇する。このようにＭＲエレメント７８の温度が上昇すると、ＭＲエレメント７８の製作に通常使用されるＭＲエレメント材の温度係数が正であるために、それに対応してＭＲエレメント７８の抵抗が増加する。たとえば、パーマロイは、ＭＲエレメント７８の製作に使用する好ましい材料であり、＋３×１０-3／℃の温度係数を有する。一例として、ディスク表面２４ａ上のこぶ１２４の上をＭＲヘッド７７が通過すると、ＭＲエレメント７８とディスク表面２４ａとの間に発生した熱伝達が増加し、それにより、ＭＲエレメント７８が冷却される。このようにＭＲエレメント７８が冷却されると、ＭＲエレメントの抵抗が減少し、その結果、それに対応して一定のバイアス電流でＭＲエレメント７８での電圧ＶTHが減少する。
【００１８】
ディスク表面２４ａ上のピット１２２を参照することにより、ヘッド／ディスク間隔（ｙ）の増加の関数としてＭＲエレメントでの熱電圧信号ＶTH１１９の振幅が増加することが分かる。さらに、ディスク表面２４ａ上のこぶ１２４を参照することにより、ヘッド／ディスク間隔の減少の関数として熱電圧信号ＶTH１１９の振幅が減少することが分かる。したがって、読戻し信号の熱信号成分は、実際には、磁気データ記憶ディスク２４の表面での表面凹凸の変動の存在と相対的絶対値を検出するために使用可能な情報信号になる。
【００１９】
図３には、ディスク表面２４ａの変動に対応するように条件調整された磁気間隔信号１２１も示されている。磁気間隔信号１２１は、ディスク表面２４ａの表面凹凸の変動として、磁気空隙１２６などの一部の表面フィーチャの存在を間違って示すことが分かる。さらに、熱信号１１９の使用によって得られるディスク表面イメージ情報と比較したときに、磁気間隔信号１２１がこぶなどの他の表面フィーチャをある程度示すことも分かっている。
【００２０】
以下に詳述するように、ＭＲエレメント読戻し信号の熱成分を抽出すると、回転ディスク２４の表面特性に関する情報を得ることができる。本発明の例示的実施例によれば、サーボ情報はディスク２４の表面の輪郭にコード化され、ＭＲヘッドなど、ＭＲエレメントを有する変換器を使用して読み取られる。後述する実施例から分かるように、サーボ情報はディスクの輪郭に設けられ、磁気格納したデータと同時に読み取ることができるので、さらにディスクの１５〜２０％（すなわち、以前は埋込み磁気サーボ情報に使用していたディスク部分）がデータの格納に使用可能になる。
【００２１】
図４は、ヘッド／ディスク間隔の変動の形でディスク上にサーボ情報を提供するための事前エンボス加工または刻印したトラック・マーカ１０８およびセクタ・マーカ１０６を有するディスク２４の例を示している。ディスク２４には、データ格納に使用するデータ・トラック５０が設けられている。各トラック５０は、セクタ・マーカ１０６によって識別された一連のセクタ５２に区分することができる。隣接するトラック５０はトラック・マーカ１０８によって分離される。トラック・マーカ１０８とセクタ・マーカ１０６は、ＭＲヘッド読戻し信号の熱成分を使用して識別可能なディスク内の変動として形成される。図４に最もよく示されているように、トラック・マーカ１０８は円周方向のグルーブにすることができ、セクタ・マーカ１０６は半径方向のグルーブにすることができる。このグルーブは、１ミクロン程度の狭さにし、隣接するデータ・トラック５０およびセクタ５２間のヘッド／ディスク間隔の変動を示すことができる。以下に詳述するように、このグルーブによって形成されたヘッド／ディスク間隔の変動を使用すると、サーボ情報が得られる。また、ディスク２４には、密接な間隔のセクタ・マーカ１０６の対によって形成可能なインデックス・マーカ１１２と較正トラック１１０も設けられている。較正トラック１１０とインデックス・マーカ１１２の目的は、後で明らかになるだろう。
【００２２】
次に図５に移ると、同図には、トラック５０の中心線５１上に配向された２重エレメント磁気抵抗（ＭＲ）ヘッド８０が示されている。ＭＲヘッド８０が回転ディスク２４のトラック５０上を通過すると、ディスク２４の表面上で発生した磁気転移の結果、ＭＲヘッド８０で誘導された読戻し信号が発生する。限定ではなく、一例として、読戻し信号は電圧信号であることが好ましい。
【００２３】
図５に示す実施例のＭＲヘッド８０は、横並びに取り付けられている２つのＭＲエレメント８０ａおよび８０ｂを含む。ＭＲエレメント８０ａおよび８０ｂのそれぞれから得られる読戻し信号の熱成分を使用することにより、ディスク２４の輪郭からサーボ位置決め情報を得ることができる。各エレメント８０ａおよび８０ｂから得られる熱信号は、位置エラー信号（ＰＥＳ信号）などのサーボ制御情報を生成するために使用する。このようなＰＥＳ信号は、アクチュエータ・アーム３０とその結果、ＭＲヘッド８０を所望のトラック位置上に位置決めするためにＰＥＳ信号を使用する制御装置に供給される。等しい熱感度を有すると想定されている横に並んだ２つのＭＲエレメント８０ａおよび８０ｂを使用して生成したＰＥＳ信号は、次の関係式によって表すことができる。
【数２】
0003645054.tif 000002
式中、ｔaおよびｔbは、ＭＲエレメント８０ａおよび８０ｂからの熱信号の統合ピーク値をそれぞれ表す。
【００２４】
図６には、ディスク２４上を横切る２重エレメントＭＲヘッド８０によって生成されたＰＥＳ信号が示されている。図５を参照すると、図６のＰＥＳ信号は、以下のパラメータを有するディスク２４に対応する。
トラック・ピッチＰ＝４．８ミクロン
トラック幅Ｍ＝３．２ミクロン
トラック高Ｄ＝０．２ミクロン
最下部での谷幅Ｕ＝０．４８ミクロン
ＭＲエレメントＡの幅Ｗａ＝２．４ミクロン
ＭＲエレメントＢの幅Ｗｂ＝２．４ミクロン
エレメント間の中心線間隔Ｃ＝２．４ミクロン
【００２５】
前述のように、図６のＰＥＳ信号は、２つのＭＲエレメント８０ａおよび８０ｂの熱感度が等しいと想定している。しかし、実際には、たとえば２つのＭＲエレメントの寸法、くぼみ、シールドの間隔と寸法、ＭＲリードの熱伝導、その他の特性の差により、ＭＲエレメントの熱感度が異なる可能性がある。２つのＭＲエレメント８０ａおよび８０ｂの熱応答は、以下に詳述するように較正することができる。
【００２６】
較正すると、２重エレメントＭＲヘッド８０は、図６に示すように最小値と最大値との間で線形挙動を示すＰＥＳ波形を生成する。図４および図５を参照すると、トラック５０の上に２つのＭＲエレメント８０ａおよび８０ｂが集中すると、ｔaとｔbが等しくなり、それにより、ゼロに等しいＰＥＳ信号が生成される。ＭＲヘッド８０がトラックの中心から移動すると、値ｔaおよびｔbは変化し、ＰＥＳ信号は、トラック５０のエッジにほぼ相当する屈曲点を示す。この屈曲点は、トラック・エッジを判定し、シーク動作中にトラックをカウントするのに有用である。磁気信号はグルーブ交差部での大きいドロップアウトを含むので、ＭＲエレメント８０ａおよび８０ｂを使用して得られた読戻し信号の磁気成分も、ヘッドが隣接するトラック間のグルーブ上を移動するときにトラック・エッジを判定する場合に使用できることに留意されたい。磁気信号のこのようなドロップアウトは、シーク動作中にトラックをカウントするために使用可能である。
【００２７】
さらに、ＭＲエレメント８０ａおよび８０ｂは横並びに位置決めする必要がないことに留意されたい。ただし、ＭＲエレメントの位置の違いに対応するためにＰＥＳ信号の関係が適切に修正されているものとする。また、３つ以上のＭＲエレメントも使用可能であることにも留意されたい。
【００２８】
図７には、データ・トラック５０上にＭＲヘッド８０をサーボ位置決めするために２重エレメントＭＲヘッド８０の熱応答を使用するサーボ制御システム２００の実施例が示されている。このサーボ制御システムは、増幅器２０２と、２つのサンプラ２０６、２０８と、２つのフィルタ２１０、２１２と、復調／適応較正回路２１４と、制御装置２５０と、２つのドライバ２１６、２１８と、磁気分離器２６０と、時間差計算器２２０とを含む。
【００２９】
動作時には、ＭＲエレメント８０ａおよび８０ｂからの読戻し信号８１および８３が、２重経路アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）モジュール２０２などによって増幅される。増幅された読戻し信号２０３および２０５は、サンプリング率Ｎでサンプラ２０６、２０８によってサンプリングされ、第１および第２の読戻し信号２０７および２０９を生成する。典型的なサンプリング率Ｎは１００メガヘルツ（ＭＨｚ）を上回るものになる。読戻し信号２０７および２０９は、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ２１０、２１２などによって低域通過フィルタリングされ、熱信号２１１および２１３を生成する。熱信号２１１および２１３は、上記で導入した読戻し信号の熱成分ｔa（ｎ）およびｔb（ｎ）を表している。
【００３０】
熱信号２１１および２１３は、サブサンプラ２３０および２３２によってサンプリング率Ｍでサンプリングされる。サンプリング率Ｍは、通常、サンプラ２０６、２０８のサンプリング率Ｎよりかなり低い。サンプリング指数ｍ、すなわち、サンプリング率Ｍに対するサンプリング率Ｎの割合は、たとえば、５００にすることができる。サンプリング率が低いサブサンプラを使用することにより、正確さを一切失わずにシステムのコストが低減される。というのは、熱信号２１１および２１３は、アクチュエータ・アセンブリ３７に必要な機械的帯域幅が低いので、読戻し信号２０３、２０５の磁気成分より低い率でサンプリングすることができる。
【００３１】
サブサンプリングされた熱信号２３１および２３３は復調／適応較正回路２１４に供給され、その回路が以下の関係式に応じて位置エラー信号（ＰＥＳ）２１５を生成する。
【数３】
0003645054.tif 000003
式中、ｔ231およびｔ233は、それぞれ熱信号２３１および２３３を表す。
【００３２】
復調／適応較正回路２１４は、乗算器２４０および２４２内の所定の較正係数ｋ1およびｋ2によって熱信号２３１および２３３の振幅を調整する。較正係数ｋ1およびｋ2は、ＭＲエレメント８０ａおよび８０ｂの熱感度の違いに応じて調整するために設けられている。位置エラー信号ＰＥＳ（ｍ）の関係式の分子は差計算器２４４から得られ、ＰＥＳ（ｍ）の関係式の分母は加算器２４６から得られる。位置エラー信号ＰＥＳ（ｍ）は、ノイズの平滑化のためにＬ個のサンプルについて平均化することができる。たとえば、位置エラー信号ＰＥＳ（１）は、以下の関係式によって表すことができる。
【数４】
0003645054.tif 000004
式中、Ｌの現実的な値は１０になるはずである。したがって、読戻し信号のＭ×Ｌ個のサンプル当たり１回ずつ、位置エラー信号を生成することができる。たとえば、１００ＭＨｚの率Ｎで読戻し信号をサンプリングし、サンプリング指数ｍが５００である場合、位置エラー信号ＰＥＳ（１）は２０ＫＨｚの率で生成されるはずである。位置エラー信号の関係と較正は、復調／適応較正回路２４８内のマイクロコードによって処理することができる。
【００３３】
ＰＥＳ信号２１５は制御装置２５０に供給され、その制御装置が、ＰＥＳ信号２１５および動作モード、たとえば、トラック・シーク、決定、または追跡モードに応答して制御信号２５１を出力する。制御信号２５１はドライバ２０６に供給され、そのドライバが制御信号２５１をアナログ信号に変換し、ボイス・コイル・モータ３９がアクチュエータを動かすように連続電流を発生する。
【００３４】
読戻し信号２０７および２０９は、データ・チャネルにも供給され、スピンドル・モータ２６を駆動するために使用する。また、読戻し信号２０７および２０９は磁気分離器２６０に供給され、それが読戻し信号２０７および２０９の熱成分を除去し、データ・チャネルによる使用のために磁気信号２６１を生成する。磁気信号２６１は、読戻し信号２０７および２０９の磁気成分を加算し等化することにより生成される。磁気分離器２６０は、時間差計算器２２０に供給される磁気タイミング信号２６３も生成する。磁気タイミング信号２６３は、ＭＲヘッド８０がセクタ・マーカ１０６の上を通過するときに起こる読戻し信号２０７および２０９のドロップアウトから生成される。時間差計算器２２０は、位相ロック・ループを含むことができ、磁気タイミング信号２６３を発振器２７０から供給される基準信号２７１と比較し、差分動的タイミング信号２２１を生成する。タイミング信号２２１はドライバ２１８に供給され、それがディスクの適切な回転速度を維持するようにスピンドル・モータ２６に電流２１９を供給するためにこのタイミング信号を使用する。
【００３５】
タイミングとモータ制御に磁気信号２６３を使用するが、熱信号も使用できることに留意されたい。磁気信号のドロップアウトは、熱信号のドロップアウトよりかなり高い信号対雑音比を達成するので、より狭いセクタ・マーカ１０６の幅を見込んでいる。たとえば、磁気ドロップアウトを使用すると、約１ミクロン以下のセクタ・マーカ幅が可能になる。ＭＲヘッド８０の熱時間定数はより長いので、熱信号ではより幅広のセクタ・マーカ１０６が必要である。
【００３６】
ＭＲヘッド８０の熱信号は磁気信号と同時にサンプリングできることに留意されたい。したがって、連続トラック追跡サーボ制御なども実施可能である。従来の磁気サーボ技法とは異なり、熱サーボでは、１００キロヘルツ（ＫＨｚ）を上回るサンプリング率に達する可能性がある。熱サーボのサンプリング率が高くなればなるほど、得られるアクチュエータ・コイル電流は小さくなる。さらに、アクチュエータ・アセンブリ３０の機械的慣性のため、このような小電流を統合すると非常に滑らかな動きが得られ、それにより、アクチュエータのジャークが低減される。アクチュエータの制御がより細密になると、より高いトラック密度に対処でき、ディスクでの衝撃や振動の検出が大幅に改善される。さらに、予測障害分析（ＰＦＡ）のために、トラックの位置ずれ（ＴＭＲ）を発生する可能性のあるディスク上の欠陥を検出することができる。同様に、ＭＲヘッド８０のランダム変調、たとえば、ＭＲヘッド８０がディスクを離れて上昇していないことが原因で発生する変調も検出することができる。
【００３７】
さらに、サーボ情報が得られるＰＥＳ信号は、ヘッド／ディスク間隔から導出される熱信号から生成されることにも留意されたい。図示の実施例では、ＭＲヘッド８０が円周方向のグルーブの上を通過した結果発生する熱信号の変化を感知することにより、サーボ情報が得られる。また、ヘッド／ディスク間隔の変化はトラック５０間の隆起部分でも達成することができるが、ＭＲヘッド８０とデータ・トラック５０との間の間隔が最小でも記憶システム２０の動作を可能にするので、グルーブの方が好ましい。本発明の代替実施例では、読戻し信号の熱成分に反映できるディスク特性のその他の変動からサーボ情報を導出することができる。たとえば、ディスク２４の熱放射率など、ディスク／ＭＲヘッド間熱伝達パラメータの変動は、サーボ情報として使用することができる。したがって、隣接するトラック５０が表面凹凸の変化によって分離されるのではなく、読戻し信号の熱成分に反映される熱放射率の変化またはその他のパラメータによって、トラック・マーカ１０８がトラック５０同士を分離するはずである。ディスク特性の同様の変動は、セクタ・マーカ１０６に使用することができる。
【００３８】
上記のように、ＭＲエレメント８０ａおよび８０ｂの熱感度の違いに応じて調整を行うために、各ＭＲヘッド８０ごとに較正係数ｋ1およびｋ2が設けられている。ＭＲエレメント８０ａおよび８０ｂの熱感度を測定し、共通入力では各要素８０ａおよび８０ｂの利得調整熱応答が等しくなるように利得値ｋ1およびｋ2を調整することを伴う較正方法を実施することができる。
【００３９】
複数ディスク記憶装置用の構成手順例は以下のステップを含む。まず、記憶装置のすべてのＭＲヘッド８０をそれぞれのディスク２４の較正トラック１１０に移動させる。較正トラック１１０は、ディスク２４上の任意の場所、たとえば、図４に示すようにディスク２４の内径クラッシュ止めまたはディスク２４の外径クラッシュ止めの位置に設けることができる。較正トラック１１０は、ディスクの振れなどの機械的な許容誤差に十分対処できるだけの広さがあり、ＭＲヘッド８０が較正トラック１１０の上に集中したときにＭＲエレメント８０ａまたは８０ｂのいずれもトラック・マーカ１０８を感知しないような十分な広さのものでなければならない。
【００４０】
次に、ＭＲヘッド８０を選択し、較正係数ｋ1およびｋ2を１に設定する。選択したＭＲヘッド８０に関連するディスク２４を回転させる。ディスク２４はその軸の周りを回転するので、ＭＲエレメント８０ａおよび８０ｂは共通入力、すなわち、周期的なセクタ・マーカ１０６を感知する。較正トラック１１０内のセクタ・マーカ１０６について熱で感知可能な幅は５０〜１００ミクロンである。ただし、前述のように、トラックをカウントするためにデータ・トラック５０内のセクタ・マーカ１０６を磁気的に検出する場合、データ・トラック５０内のセクタ・マーカ１０６の幅は較正トラック内のそれぞれの幅と同じ広さである必要はないことに留意されたい。選択したＭＲヘッド８０のＭＲエレメント８０ａおよび８０ｂの熱信号のピーク振幅は、２つの振幅が等しくなるような較正利得ｋ1およびｋ2によってそれぞれ求められ、調整される。このピーク振幅はセクタ・マーカ１０６の交差部に対応し、多くのセクタ・マーカ１０６の交差部の統計平均から得ることができる。次に、選択したＭＲヘッド８０用の較正利得ｋ1およびｋ2をランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）に格納し、前述のように復調／適応較正回路２４８が使用する。記憶装置内のすべてのＭＲヘッド８０が較正されるまで、別のＭＲヘッド８０についてこの構成プロセスを繰り返す。
【００４１】
事前エンボス加工ディスクを使用する場合、ディスク・ドライブに組み立てる前にディスク上にサーボ情報を形成しておく必要があることに留意されたい。複数ディスクを使用する場合は、ディスク間のサーボ情報の位置合せを考慮する必要がある。たとえば、複数ディスク・ドライブには機械的許容誤差があるため、ディスク・パック全体でディスク２４の指数マーカ１１２が位置合せされることはあり得ない。したがって、ディスク・パック内の指数マーカ１１２の相対位置を決定する必要がある。ディスク・パック内のディスク２４の指数マーカ１１２のすべての位置を決定するためのタイミング構成方法を実行することができる。このタイミング較正手順は、第１の基準ディスク２４の指数マーカ１１２を識別することと、基準ディスク２４の指数マーカ１１２と第２のディスク２４の指数マーカ１１２との間の時間差（ヘッド切替え時間を含む）を測定することを含む。すべての指数マーカ１１２、したがって、セクタ５２の相対位置が確立するまでこれを繰り返す。相対タイミング較正が熱信号較正と同時に実行できることは有利である。
【００４２】
熱的に得られるサーボ情報は磁気信号とは無関係なので、本発明の他の実施例によれば、ＭＲヘッド８０の読戻し信号の熱成分を使用して、ＭＲヘッド８０が書込みを行っている間にそのヘッドをサーボ位置決めすることができる。書込み動作実行中のサーボ位置決めは、書込みエレメントによって生成された書込み磁場が発生するＭＲエレメント８０ａおよび８０ｂの温度の変化とそれに対応する抵抗の変化を補正することにより、実施することができる。補正の量は、書込み中のデータに関する既知の情報を使用して求めることができる。補正後、前述のように熱信号を抽出し、サーボ位置決めに使用することができる。サーボ位置感知の連続性、すなわち、読み書き中に感知することにより、ドライブ内の衝撃および振動を監視するために加速度計またはその他の外部センサを使用する必要性が解消される。
【００４３】
ＭＲヘッド８０で誘導された読戻し信号から熱信号成分と磁気信号成分を抽出するための装置および方法を理解するために、図８ないし図３２を参照する。図８を参照すると、同図には、磁気信号成分と熱信号成分とを有する情報信号を磁気記憶媒体から読み取り、熱信号成分と磁気信号成分を情報信号から分離するための装置が示されている。また、データ記憶ディスク２４の表面に近接してＭＲヘッド８０が示されている。ＭＲヘッド８０で誘導された読戻し信号は、通常、ＡＥモジュール２０２によって増幅される。また、ＡＥモジュール２０２による読戻し信号のフィルタリングも行うことができる。ＡＥモジュール２０２の出力側にグラフ形式で示すように、比較的高周波の磁気信号成分４６１ａを含むアナログ読戻し信号４６０は、低周波の変調信号成分の存在によるＤ．Ｃ．基線のひずみを示している。変調済み読戻し信号４６０、あるいはより具体的には読戻し信号４６０の変調済み磁気信号成分４６１ａが、サーボ制御エラーや不正確さなど、データ格納および検索の信頼性低減や、場合によっては回復不能なデータ紛失の原因になるような、いくつかあるデータ記憶システムの弊害の発生源の１つとして識別されていることは、当業者によって理解されている。
【００４４】
発明者らの発見によると、読戻し信号４６０は独立した磁気信号成分と熱信号成分とを含む複合信号であり、低周波変調の読戻し信号の基線は実際は読戻し信号４６０の独立した熱信号成分である。同じく以下に詳述するように、さらに発明者らが判断したところによると、不要な読戻し信号４６０の変調は解消するかまたは絶対値を大幅に低減することができ、その結果、データまたはサーボ情報を表す純粋な磁気信号に対応することができる。
【００４５】
図９および図１０には、ひずんだ読戻し信号と、図８に示すように信号分離／復元モジュール４７６によって復元されたひずみのない読戻し信号がそれぞれ示されている。信号分離／復元モジュール４７６は、読戻し信号４６０を処理し、不要な基線変調を除去することにより、図１０に示すように読戻し信号基線を復元し、それにより、乱されていない純粋な磁気信号４６１ｂを発生する。ただし、信号分離／復元モジュール４７６は、一般に、読戻し信号から熱信号を抽出するために必要な図７に示すサーボ制御システム２００の読戻し信号フィルタ装置を表すことに留意されたい。
【００４６】
磁気信号と熱信号の独立性は図１２および図１３に示す波形によって実証される。図１２に示す波形は、低域通過フィルタとして構成したディジタル・フィルタとＭＲヘッドを使用して複合読戻し信号から抽出した熱信号を表している。図１２に示す波形を獲得後、その波形の発生元であるトラックに対してＡＣ消去を行った。図１３に示す波形を得るため、消去したトラックの同一トラック位置まで同じＭＲヘッドを移動させた。図１２に示す抽出済み熱信号と図１３に示す消去トラックから導出した読戻し信号がほぼ同一であることが分かる。図１２および図１３に示す２つの波形は、２つの同時に読み取られた熱信号と磁気信号が独立していて分離可能であることを立証している。
【００４７】
図１１を参照すると、同図には、図８に関連して前述した信号分離／復元モジュール４７６の実施例が示されている。信号分離／復元モジュール４７６を使用すると、熱信号の影響に帰因する読戻し信号４６０の低周波変調成分を除去するために読戻し信号４６０から独立した磁気信号を分離するという単一作業を実行することができることに留意されたい。他の実施例では、信号分離／復元モジュール４７６を使用すると、低周波熱信号成分を除去するために読戻し信号４６０から磁気信号成分を分離し、さらに熱信号を抽出し、その結果、純粋な磁気信号と純粋な熱信号の両方を独立に後続処理に使用できるようにするという２重作業を実行することができる。
【００４８】
図１１に示すように、読戻し信号は、磁気データ記憶ディスク２４に近接した位置にあるＭＲヘッド８０によって感知される。一実施例では、ＭＲヘッド８０によりＡＥモジュール２０２から受け取った読戻し信号は、アナログ・ディジタル変換器２０６によってアナログ形式からディジタル形式に変換される。ディジタル化した読戻し信号は次に遅延装置４８６とプログラム可能フィルタ４８８とに通信される。プログラム可能フィルタ４８８は、長さＮを有する有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタであり、Ｎはプログラム可能フィルタ４８８のインパルス応答係数またはタップの数を表す。プログラム可能フィルタ４８８の入力に印加される読戻し信号は、プログラム可能フィルタ４８８を通過するときにプログラム可能フィルタ４８８の長さＮに対応する合計信号遅延を受ける。
【００４９】
この実施例によると、プログラム可能フィルタ４８８は、読戻し信号の比較的低周波の熱信号成分を通過させ、比較的高周波の磁気信号成分を除去するように、適当なタップ係数と重みでプログラミングされる。したがって、プログラム可能フィルタ４８８は、低域通過フィルタとして構成され、そのエネルギーの多くが約１０キロヘルツ（ＫＨｚ）から約１００〜２００ＫＨｚの周波数範囲に入るような中間周波信号として一般に特徴づけられる熱信号を通過させるようにプログラミングされている。ただし、読戻し信号の磁気信号成分が約２０メガヘルツ（ＭＨｚ）から１００ＭＨｚの範囲の周波数を有することに留意されたい。プログラム可能フィルタ４８８の出力側の熱信号４８０は信号加算装置４９０に通信される。熱信号４８０は、トラック追跡動作およびトラック・シーク動作を制御するために、プログラム可能フィルタ４８８の出力から、サーボ制御装置などのデータ記憶システム内の他の構成要素に送ることができる。
【００５０】
遅延装置４８６は、アナログ・ディジタル変換器２０６から読戻し信号４６０を受け取り、読戻し信号４６０がプログラム可能フィルタ４８８を通過するのに必要な遅延時間と同等の時間間隔分だけ、信号加算装置４９０への読戻し信号の伝送を遅延させる。したがって、磁気信号成分と熱信号成分の両方を含む読戻し信号４６０と、プログラム可能フィルタ４８８によって読戻し信号から抽出された熱信号４８０は、ほぼ同時に信号加算装置４９０に到着する。信号加算装置４９０は、読戻し信号４６０と熱信号８０の復調動作を実行し、復元した読戻し信号４７８を発生する。その結果、図１１に示す実施例に例示されている信号分離／復元モジュール４７６は、複合読戻し信号の磁気信号成分と熱信号成分を分離することができ、さらに、ひずみのない復元磁気読戻し信号４７８を発生する。信号分離／復元モジュール４７６で使用するためのＦＩＲフィルタの設計、実現、プログラミングの詳細については、E. C. イフィカ（Ifeachor）、B. W. ジャーヴィス（Jervis）による「Digital Signal Processing」（Addison-Wesley Publishing Company, Inc. 1993）を参照されたい。
【００５１】
図９および図１０に戻ると、図９に示す変調読戻し信号４６０は、信号分離／復元モジュール４７６によって処理される前の読戻し信号の外観を表している。図１０の読戻し信号の表現は、信号分離／復元モジュール４７６によって処理した後の図９の読戻し信号を示す図である。図９に示すひずんだ読戻し信号の熱信号成分による不要な影響は、図１０に示す復元磁気読戻し信号４７８を発生するために信号分離／復元モジュール４７６で９タップＦＩＲフィルタを使用することにより除去されている。図１０に示す復元磁気読戻し信号４８を発生するために使用する９タップＦＩＲフィルタの絶対値と位相特性については、図１７および図１８に示す。
【００５２】
特に、図１８では９タップ・フィルタが対象周波数範囲で完璧な線形位相応答を示すことが分かる。読戻し信号の基線シフトまたは変調を除去する際の９タップＦＩＲフィルタの有効性については、図１４ないし図１６で実証する。図１４は、不安定なまたは時間変動の基線を示す読戻し信号を示している。図１５では、適切にプログラミングされた９タップＦＩＲフィルタにひずんだ読戻し信号を通過させた後、図１４で明白な読戻し信号の変調基線が除去されている。読戻し信号の基線を復元するために使用する９タップ・フィルタ用のタップ重みは、以下のタップ重みを含むように定義されている。
b(i) = (1/9) * (-1, -1, -1, -1, 8, -1, -1, -1, -1)
または
b(i) = (-.111, -.111, -.111, -.111, .889, -.111, -.111, -.111, -.111)
【００５３】
図１６に示す波形は、単極高域通過フィルタである従来の高域通過バッタワース・フィルタに図１４に示す変調読戻し信号を通過させることによって得られたものである。また、従来の高域通過フィルタに読戻し信号を通過させた後でも読戻し信号の不要な変調基線の絶対値があまり低減されていないことが分かる。
【００５４】
前に示したように、図１５に示す読戻し信号の基線を復元するために使用する９タップＦＩＲフィルタの絶対値および位相特性については、図１７および図１８にそれぞれ示す。図１７では、９タップＦＩＲフィルタのタップ重みにウィンドウ機能を適用することにより除去可能なある程度のリプルがフィルタの通過帯域で発生する可能性があることが分かる。一例として、以下のタップ重みを有するウィンドウ式復元フィルタを作るために、９タップＦＩＲフィルタのタップ重みにハミング・ウィンドウを適用することができる。
b(i) = (-.0089, -.0239, -.06, -.0961, .8889, -.0961,
-.06, -.0239, -.0089)
上記のタップ重みを有する９タップウィンドウ式ＦＩＲフィルタの出力の結果、図１９に示すようにリプルが除去される。さらに図２０に示すように、ウィンドウ式９タップＦＩＲフィルタはその完璧な線形位相応答を保持する。ただし、プログラム可能ＦＩＲフィルタ４８８のタップ重みにハミング・ウィンドウなどのウィンドウ機能を適用することは、非ゼロのＤＣ利得とある程度の低周波応答の増加を見込んでいることに留意されたい。
【００５５】
次に図２５ないし図３２に移ると、信号分離／復元モジュール４７６のもう１つの実施例が示されている。図８に示すＡＥモジュール２０２の設計では、ＭＲヘッド８０が発生した複合読戻し信号の比較的低周波の信号内容を排除するために前置増幅器とともに高域通過フィルタを含むことが望ましい場合が多い。ＡＥモジュール２０２の高域通過フィルタにより、複合読戻し信号の熱信号成分が振幅と位相の両面でひずむ。高域通過フィルタによる熱信号ひずみの絶対値は、使用する特定の高域通過フィルタの周波数および位相応答に応じて重大度が変動する。
【００５６】
一例として、ＡＥモジュール２０２での使用に適した高域通過フィルタは、約５００ＫＨｚの遮断周波数を有し、非線形位相挙動を示すことができる。しかし、ヘッド／ディスク間隔の変化に関連する周波数は、通常、２００ＫＨｚ以下の範囲である。しかも、読戻し信号の熱信号は、通常、１０ＫＨｚから約１００ＫＨｚの範囲の周波数を有する。約５００ＫＨｚの遮断周波数を有する高域通過フィルタは、読戻し信号の熱信号成分の振幅および位相をかなりひずませることに留意されたい。しかし、読戻し信号の磁気信号成分は、引き続き高域通過フィルタの影響を受けない。というのは、一般に磁気信号の周波数範囲が高域フィルタ遮断周波数の２０〜４０倍程度であるからである。
【００５７】
図２３および図２４には、典型的なＡＥモジュール２０２の高域通過フィルタリング挙動の絶対値および位相応答を示すグラフがそれぞれ示されている。この高域通過フィルタは、約５００ＫＨｚの遮断周波数を有する。図２３および図２４に示す絶対値および位相応答と５００ＫＨｚの単一極を有する高域通過フィルタの伝達関数は、次のように定義することができる。
【数５】
0003645054.tif 000005
式中：
ｂh（１）＝．９８７６
ｂh（２）＝−．９８７６
ａh（２）＝−．９７５２
【００５８】
ＡＥモジュール２０２の高域通過フィルタによってもたらされた熱信号の絶対値および位相のひずみは、高域通過フィルタのそれとは逆の伝達関数を有する逆フィルタの使用によって効果的に除去される。ＡＥモジュール２０２から出力された読戻し信号を逆フィルタに通過させると、熱信号が振幅および位相の両面でその元の形式に復元される。たとえば、式［４］の上記の伝達関数を有する高域通過フィルタを通過した読戻し信号の条件調整を行うための逆フィルタの伝達関数は次の通りである。
【数６】
0003645054.tif 000006
【００５９】
ＡＥモジュール２０２の高域通過フィルタと前述の逆フィルタの絶対値および位相応答について、図２５および図２６にそれぞれ示す。特に、逆フィルタとＡＥモジュール２０２の高域通過フィルタの絶対値応答は、図２５の曲線５７０および５７２としてそれぞれ示す。また、逆フィルタと高域通過フィルタの位相応答は、曲線５７６および５７４としてそれぞれ示す。
【００６０】
一実施例では、高域通過フィルタリング読戻し信号の熱信号内容を復元するために逆フィルタとして応答するように、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタがプログラミングされている。代替実施例ではアナログ・フィルタを使用することができるが、ＩＩＲフィルタは、ＡＥモジュール２０２の高域通過フィルタ挙動によってひずんだ熱信号の振幅および位相を復元するために、逆フィルタとしての使用に適したいくつかの利点を提供する。
【００６１】
図２７に示す信号流れ図は、逆フィルタとして構成された１次ＩＩＲフィルタを表している。上記の式［５］で示される伝達関数を有する１次ＩＩＲ逆フィルタ用の図２７の信号流れ図に関連する係数は、以下の通りである。
ａ1＝．９８７６
ａ2＝−．９８７６
ｂ1＝．１
ｂ2＝−．９７５２
【００６２】
図２９ないし図３１には、高域通過フィルタを通過した読戻し信号の熱信号成分の元の振幅および位相を復元するための逆フィルタの有効性を実証する３通りの波形が示されている。図２９には、データ記憶ディスク表面のピットから検出した読戻し信号を示す。図２９に示す読戻し信号は、２０ＭＨｚの書込み周波数で書き込まれたトラックから検出されたものである。この読戻し信号は８ビットの解像度で１００ＭＨｚでサンプリングされている。図３０に示すグラフは、図２９の読戻し信号の計算ピーク間振幅を表している。したがって、図３０に示す信号は、ピットの上をＭＲ読取りエレメントが通過することによる磁気信号の損失を明確に示すような、磁気間隔信号１６０を表している。図３１は、ＡＥモジュール２０２の高域通過フィルタ５５０を通過した後の読戻し信号の熱信号成分を示している。図３０および図３１の波形を比較すると、熱信号を実質的に区別している高域通過フィルタ５５０による熱信号成分のひずみのために、磁気間隔情報と熱間隔情報が互いに密接に対応しないことが分かる。逆フィルタとして使用するためのＩＩＲフィルタの設計、実現、プログラミングの詳細については、E. C. Ifeachor、B. W. ジャーヴィスによる「Digital Signal Processing」（Addison-Wesley Publishing Company, Inc. 1993）を参照されたい。
【００６３】
図３２には、逆フィルタ５５６と平均フィルタ５５８によって処理された熱間隔信号５６２（１６２）が、ディジタル・フィルタ５５２とログ装置５５４を通過させた磁気間隔信号５６０（１６０）とともに示されている。ただし、線形化磁気間隔信号５６０は通常、ピーク間信号の対数を取ることによって計算され、周知のウォーレス式により磁気間隔変化に対する出力電圧変化の既知の感度が掛けられることに留意されたい。また、図３２では、熱間隔信号５６２に関連する信号の高さの差とそれよりわずかに長い時間定数を除き、磁気間隔信号５６０と熱間隔信号５６２がディスク表面のピットを表すことが分かる。したがって、図３１に示すひずんだ熱信号に対する逆フィルタ５５６の統合効果によって、正しい熱間隔信号５６２を発生することができる。
【００６４】
図２８を参照すると、同図には、読戻し信号を処理して磁気および熱のヘッド／ディスク間隔情報を得るためのシステムがブロック図形式で示されている。読戻し信号は、ＭＲヘッド８０によってディスク表面２４から検出される。この場合、読戻し信号は磁気信号成分と熱信号成分の両方を含む複合信号であると想定する。ＭＲヘッド８０によって検出された読戻し信号は、ＡＥモジュール２０２に通信され、次に高域通過フィルタ５５０に通信される。高域通過フィルタ５５０は、ＡＥモジュール２０２の外部の構成要素として示されている。しかし、一般には高域通過フィルタ５５０がＡＥモジュール２０２に組み込まれている。高域通過フィルタの伝達関数はＨ0として示されている。
【００６５】
高域通過フィルタ５５０からの出力信号は、アナログ・ディジタル変換器５５１によってサンプリングされ、高域通過フィルタリング読戻し信号のディジタル化サンプルが作成される。次に、ディジタル化読戻し信号は、ＡＥモジュール２０２の高域通過フィルタ５５０によってもたらされるひずみを矯正する逆フィルタ５５６に通信される。逆フィルタ５５６の伝達関数はＨ0-1として示されている。逆フィルタ５５６を通過した信号の平均は、ヘッド／ディスク間隔に直線的に関連する熱信号を発生するために平均フィルタ５５８を使用するディジタル・フィルタリングによって得られる。
【００６６】
アナログ・ディジタル変換器５５１の出力側に出力される読戻し信号は、読戻し信号から磁気信号成分を抽出するために読戻し信号のピーク間振幅を抽出するような、ＦＩＲフィルタなどのディジタル・フィルタ５５２にも通信することができる。磁気信号の対数は、ログ装置５５４で磁気信号を通過させることによって得られるが、この装置はヘッド／ディスク間隔に直線的に関係する磁気信号を発生する。磁気間隔信号５６０と熱間隔信号５６２の両方をそれぞれ抽出すると、熱信号を較正することができる。というのは、磁気較正は既知であり、その信号の記録済み波長のみに依存しているからである。磁気間隔信号５６０と熱間隔信号５６２がヘッド／ディスク間隔（ｙ）に直線的に比例することに留意することは重要である。
【００６７】
本発明の様々な態様をより完全に理解するために、従来のＭＲヘッドについて簡単に説明する。典型的な組合せＭＲヘッド６００内の主要要素の一般的なレイアウトを図２１および図２２に示す。これらの図は、一定の縮尺で描かれているわけではなく、むしろ、ＭＲヘッドの様々なエレメントの相対的な配向を示すためのものである。ＭＲヘッドは１対のシールド６０１および６０３を含む。ＭＲエレメント６０２は、シールド６０１と６０３との間に位置している。ＭＲエレメント６０２は、ＭＲヘッド６００の読取りエレメントとして機能する。
【００６８】
エレメント６０３は、エレメント６０４と相まって、ＭＲヘッド６００用の書込みエレメントとして機能する薄膜磁気ヘッドを形成する。また、エレメント６０３と６０４は、薄膜書込みエレメントの第１および第２の磁極としてそれぞれ機能する。エレメント６０３の２重機能（すなわち、書込みエレメントの第１の極として働くとともに第２のシールドとして働く）の結果、ＭＲヘッド６００は組み合わされた性格のものとなる。ガラスなどの絶縁層（わかりやすくするため図示せず）は通常、ＭＲヘッド６００の様々なエレメント同士の間に形成される。
【００６９】
図２１および図２２にさらに示されているように、第１のシールド６０１と、ＭＲエレメント６０２と、第２のシールド６０３は、それぞれの垂直平面でディスク５０１の表面５０１Ａから上方向に延びている。わかりやすくするため、第２の磁極６０４は図２１に示されていない。各種エレメントの平面は、図の平面の方向に並列に延びた状態で示されている。これらの図では、第１の磁極／第２のシールド６０３の平面が最も近く、次にＭＲエレメント６０２が続き、第１のシールド６０１が最も遠くなっている。また、負および正のＭＲリード７０１Ａおよび７０１Ｂもそれぞれ示されている。これらのリードは、第１のシールド３０１と第１の磁極／第２のシールド６０３との間の平面に形成されている。リード７０１Ａおよび７０１Ｂは、既知の方法でＭＲエレメント６０２に電気的に結合され、通常通り動作する。また、リード７０１Ａおよび７０１Ｂには、延長リード７０５Ａおよび７０５Ｂがそれぞれ接続されている。この延長リード７０５Ａおよび７０５Ｂは接続点７０７Ａおよび７０７Ｂを有し、この接続点はリード・ワイヤ７０９Ａおよび７０９Ｂにそれぞれ接続され、このリード・ワイヤは前置増幅器７１１に接続されている。
【００７０】
ＭＲヘッド・エレメント６０２の両端間で熱電圧応答ＶTHを発生するような物理現象は、瞬間的なヘッド／ディスク間隔が増加すると、ヘッド６００とディスク表面５０１Ａとの間のエアスペースが増加し、それにより、ＭＲエレメント６０２が加熱することである。この加熱により、ＭＲヘッド６００の抵抗は、ＭＲエレメント６０２を構成する材料の温度係数が正であるために増加する。たとえば、パーマロイは、前述のように＋３×１０-3／℃という温度係数を有する。バイアス電流が一定の場合、ＭＲエレメント６０２の抵抗での電圧ＶTHは増加する。ＭＲエレメント６０２がディスク表面５０１Ａに非常に接近すると、ＭＲエレメント６０２とディスク表面５０１Ａとの間で発生する熱伝達が増加し、それにより、ＭＲエレメント６０２の冷却が起こる。その結果、ＭＲヘッド６００の抵抗が低下し、それにより、一定のバイアス電流のときにＭＲエレメント６０２での電圧ＶTHが低下する。
【００７１】
当然のことながら、本発明の範囲または精神を逸脱せずに、上記の実施例について様々な変更および追加を行うことができることに留意されたい。たとえば、このサーボ位置決め方法および装置は、光データ・ディスクや、らせんまたはその他の非同心トラック構成を有するディスクを使用するシステムで使用することができる。
【００７２】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００７３】
（１）第１および第２のＭＲエレメントを有する磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドと、
前記ＭＲヘッドと記憶媒体との相対移動を可能にするように取り付けられ、前記ＭＲエレメントで第１および第２の熱応答を誘導するために設けられたサーボ情報を含む記憶媒体と、
前記ＭＲヘッドに結合され、前記第１および第２の熱応答を使用して前記ＭＲヘッドと前記記憶媒体との相対移動を制御するために設けられた制御装置とを含むことを特徴とする記憶装置。
（２）前記記憶媒体が磁気ディスクを含むことを特徴とする、上記（１）に記載の記憶装置。
（３）前記サーボ情報が前記磁気ディスクの表面輪郭変動を含むことを特徴とする、上記（２）に記載の記憶装置。
（４）前記ディスクが前記表面輪郭変動によって分離されたトラックを含むことを特徴とする、上記（３）に記載の記憶装置。
（５）前記第１および第２のＭＲエレメントが互いに隣接した位置にあることを特徴とする、上記（１）に記載の記憶装置。
（６）前記制御装置が、前記第１および第２の熱信号から生成された熱位置エラー信号に対して応答することを特徴とする、上記（１）に記載の記憶装置。
（７）前記熱位置エラー信号が線形信号であることを特徴とする、上記（６）に記載の記憶装置。
（８）前記熱位置エラー信号（ＰＥＳ）が関係式
【数７】
0003645054.tif 000007
から求められ、式中、ｔ1が前記第１の熱応答信号の関数を表し、ｔ2が前記第２の熱応答信号の関数を表すことを特徴とする、上記（７）に記載の記憶装置。
（９）前記位置エラー信号を生成するための復調／適応較正回路をさらに含むことを特徴とする、上記（６）に記載の記憶装置。
（１０）２つのＭＲエレメントを備えた磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドと、前記ＭＲエレメントに含まれる熱信号に応答して前記ＭＲヘッドを位置決めするためのサーボ制御システムとを有する記憶装置で使用するためのディスクにおいて、
前記サーボ・システムによって熱的に検出可能なトラック・マーカによって分離される複数のトラックを含むことを特徴とするディスク。
（１１）前記トラック・マーカが表面凹凸変動を含むことを特徴とする、上記（１０）に記載のディスク。
（１２）前記表面凹凸変動が円周方向のグルーブを含むことを特徴とする、上記（１１）に記載のディスク。
（１３）前記トラック・マーカが、前記トラックの熱放射率とは異なる熱放射率を有することを特徴とする、上記（１０）に記載のディスク。
（１４）前記トラック・マーカと交差し、それぞれの少なくとも一部が熱的に検出可能であるセクタ・マーカをさらに含むことを特徴とする、上記（１０）に記載のディスク。
（１５）前記セクタ・マーカが半径方向のグルーブであることを特徴とする、上記（１４）に記載のディスク。
（１６）前記ＭＲエレメントが較正トラック上に集中したときに前記ＭＲエレメントが前記トラック・マーカを検出しないような十分な広さの幅を有する較正トラックをさらに含むことを特徴とする、上記（１０）に記載のディスク。
（１７）熱検出に十分な広さの幅を較正トラック内に有するセクタ・マーカをさらに含むことを特徴とする、上記（１６）に記載のディスク。
（１８）前記セクタ・マーカが５０〜１００ミクロンの幅を較正トラック内に有することを特徴とする、上記（１５）に記載のディスク。
（１９）１対のＭＲエレメントを有する磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドを位置決めするための方法において、
前記ＭＲエレメントで第１および第２の熱信号を誘導するステップと、
前記第１および第２の熱信号に応答して前記ＭＲヘッドを移動させるステップとを含むことを特徴とする方法。
（２０）前記第１および第２の熱信号に基づいて位置エラー信号（ＰＥＳ信号）を生成するステップをさらに含み、前記ＭＲヘッドの前記移動が前記ＰＥＳ信号に応答して行われることを特徴とする、上記（１９）に記載の方法。
（２１）前記第１および第２の熱信号を較正するステップをさらに含み、前記移動が前記較正済み第１および第２の熱信号に応答して行われることを特徴とする、上記（２０）に記載の方法。
（２２）前記移動ステップが、前記ＰＥＳ信号に応答するドライバによってアクチュエータを駆動するステップをさらに含むことを特徴とする、上記（２０）に記載の方法。
（２３）前記ＭＲエレメントで第１および第２の磁気信号を誘導するステップと、
前記第１および第２の磁気信号に応答してスピンドル・モータを駆動するステップとをさらに含むことを特徴とする、上記（１９）に記載の方法。
（２４）前記駆動ステップが、前記第１および第２の磁気信号から示差タイミング信号を生成するステップをさらに含むことを特徴とする、上記（２３）に記載の方法。
（２５）前記第１および第２の磁気信号がデータ・チャネルによる使用のために処理されることを特徴とする、上記（２３）に記載の方法。
（２６）少なくとも１つのディスクと少なくとも１つのＭＲヘッドとを有する記憶システム内のＭＲヘッドの２つの磁気抵抗（ＭＲ）エレメントの熱感度を較正する方法において、
前記ＭＲヘッドを較正トラックまで移動させるステップと、
前記ＭＲエレメントで第１および第２の熱信号を誘導するステップと、
前記第１および第２の熱信号が等しくなるように前記第１および第２の熱信号の利得を調整するステップとを含むことを特徴とする方法。
（２７）前記誘導ステップが、前記較正済みトラックの周りに設けられたセクタ・マーカの上を前記ＭＲヘッドを通過させるステップを含むことを特徴とする、上記（２６）に記載の方法。
（２８）前記熱信号の第１および第２のピーク振幅を求めるステップをさらに含み、前記調整が前記第１および第２のピーク振幅の利得を調整することを含むことを特徴とする、上記（２６）に記載の方法。
（２９）較正用にＭＲヘッドを選択するステップをさらに含むことを特徴とする、上記（２６）に記載の方法。
（３０）前記調整が乗数によって前記第１および第２の熱信号を乗算するステップを含み、前記乗数がランダム・アクセス・メモリに保管されていることを特徴とする、上記（２６）に記載の方法。
（３１）第１のディスクの指数マーカを識別するステップと、
第２のディスクの指数マーカを識別するステップと、
前記第１のディスクの指数マーカの識別と前記第２のディスクの指数マーカの識別との時間差を測定するステップとをさらに含むことを特徴とする、上記（２６）に記載の方法。
（３２）前記識別ステップと前記測定ステップが前記誘導ステップと同時に行われることを特徴とする、上記（３１）に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】その上部ハウジング・カバーが除去されたデータ記憶システムの平面図である。
【図２】複数のデータ記憶ディスクを含むデータ記憶システムの側面図である。
【図３】様々な表面欠陥および特徴とこのような欠陥および特徴に対するＭＲヘッドの熱信号および磁気間隔信号応答とを示しているデータ記憶ディスクを示す拡大側面図である。
【図４】本発明によるディスクの平面図である。
【図５】ディスクのトラックの中心線上のトラック上に配向されて示されている変換器の読取りエレメントを示す図である。
【図６】ディスクのトラック上を通過する変換器のＭＲエレメントに関連する熱位置エラー信号を示す図である。
【図７】本発明によるＭＲエレメントの熱信号を使用してＭＲヘッドを位置決めするためのシステム構成要素の汎用ブロック図である。
【図８】ＭＲヘッドで誘導された読戻し信号から熱信号および磁気信号を抽出するための装置のブロック図である。
【図９】ひずんだＤ．Ｃ．基線を示しているＭＲヘッドで誘導された読戻し信号を示す図である。
【図１０】信号分離／変調モジュールによって処理した後の復元したＤ．Ｃ．基線を示している図９の読戻し信号を示す図である。
【図１１】ＭＲヘッドで誘導された読戻し信号から熱信号と磁気信号を抽出するための信号分離／変調モジュールのブロック図である。
【図１２】特定のトラック位置のＭＲヘッドで誘導された読戻し信号から抽出された熱信号を示す図である。
【図１３】ＡＣ消去後に同じトラック位置から得られる読戻し信号を示す図である。
【図１４】ＭＲヘッドで誘導された読戻し信号を示す図である。
【図１５】読戻し信号の復元磁気信号成分を示す図である。
【図１６】読戻し信号の未復元磁気信号成分を示す図である。
【図１７】信号分離／復元モジュールで使用する有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタの絶対値応答を示す図である。
【図１８】信号分離／復元モジュールで使用する有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタの位相応答を示す図である。
【図１９】信号分離／復元モジュールで使用するウィンドウ式ＦＩＲフィルタの絶対値応答を示す図である。
【図２０】信号分離／復元モジュールで使用するウィンドウ式ＦＩＲフィルタの位相応答を示す図である。
【図２１】従来のＭＲヘッドを示す図である。
【図２２】従来のＭＲヘッドを示す図である。
【図２３】典型的なアーム・エレクトロニクス（ＡＥ）モジュールの高域通過フィルタ挙動の絶対値応答を示す図である。
【図２４】典型的なアーム・エレクトロニクス（ＡＥ）モジュールの高域通過フィルタ挙動の位相応答を示す図である。
【図２５】典型的なＡＥモジュールとＡＥモジュールの有効高域通過フィルタのそれとは逆の伝達関数を有する逆フィルタとの高域通過フィルタ挙動の絶対値応答の比較を示す図である。
【図２６】典型的なＡＥモジュールとＡＥモジュールの有効高域通過フィルタのそれとは逆の伝達関数を有する逆フィルタとの高域通過フィルタ挙動の位相応答の比較を示す図である。
【図２７】図２５および図２６の逆フィルタを表す信号流れ図である。
【図２８】無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタを使用する信号分離／復元モジュールの他の実施例のブロック図である。
【図２９】図２８の信号分離／復元モジュール内の処理点に発生した波形を示す図である。
【図３０】図２８の信号分離／復元モジュール内の処理点に発生した波形を示す図である。
【図３１】図２８の信号分離／復元モジュール内の処理点に発生した波形を示す図である。
【図３２】ディスク表面上のこぶの存在を示す復元磁気信号と熱信号の比較図である。
【符号の説明】
２０  データ記憶システム
２１  ハウジング
２２  ベース
２４  データ記憶ディスク
２６  スピンドル・モータ
２７  変換器
２８  サスペンション
３０  アクチュエータ・アーム
３６  コイル・アセンブリ
３７  アクチュエータ・アセンブリ
３８  永久磁石構造
３９  ボイス・コイル・モータ
５０  トラック
５２  セクタ
５８  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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