(57)【要約】【課題】長期間にわたり安定で、書き込みやすく、Ｓ／Ｎの優れるサーボパターンを提供する。【解決手段】サーボパターンのバースト部分に含まれる直流信号部分を、正と負の直流信号要素の組み合わせ、低密度のダミービット、もしくは位相をずらしたパターンで構成することにより、サーボパターンのバースト部分の磁化量の総和を０とする。【選択図】図５
2008192306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心円状又は螺旋状に配置された複数のトラックと、前記複数のトラックを放射状に横切るサーボ領域とを有し、前記サーボ領域にはヘッド位置信号を復調するためのサーボパターンが膜面に垂直な方向を主成分とする磁化情報によって記録されているディスク状の垂直磁気記録媒体において、
前記サーボパターンは、磁化方向が正の磁化と負の磁化がトラック方向に一定周期で交互に配置された引き込み信号部分と、磁化方向が正の磁化と負の磁化が前記引き込み信号部分と同じ周期で交互に配置された複数の第１のバースト信号部分及び複数の第２のバースト信号部分とを含み、前記第１のバースト信号部分と第２のバースト信号部分はディスク半径方向に交互に配置され、前記第１のバースト信号部分における磁化と前記第２のバースト信号部分における磁化は位相差を有して配置され、隣接する一対の第１及び第２のバースト信号部分の磁化量の和がほぼ０であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１記載の垂直磁気記録媒体において、前記位相差が１８０度であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１記載の垂直磁気記録媒体において、前記位相差が９０度であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
請求項１記載の垂直磁気記録媒体において、前記サーボパターンはトラック番号部分を含み、前記トラック番号部分の再生信号の最低周波数が前記引き込み信号部分の再生信号の周波数の２分の１以上であり、前記引き込み信号部分と前記トラック番号部分と前記バースト信号部分の再生信号の最高周波数が同じであり、ひとつのトラックの幅に相当する前記トラック番号部分の磁化量の和がほぼ０であり、前記トラック番号部分の再生波形の直流信号成分がほぼ０であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項４記載の垂直磁気記録媒体において、前記トラック番号部分がマンチェスタコードもしくは位相シフトコードによって符号化されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項６】
同心円状又は螺旋状に配置された複数のトラックと前記複数のトラックを放射状に横切るサーボ領域とを有し、前記サーボ領域にはヘッド位置信号を復調するためのサーボパターンが膜面に垂直な方向を主成分とする磁化情報によって記録されているディスク状の垂直磁気記録媒体と、前記垂直磁気記録媒体を回転駆動するモータと、記録素子と再生素子を搭載した磁気ヘッドと、前記垂直磁気記録媒体上における前記磁気ヘッドの位置を制御するアクチュエータと、前記記録素子からの再生信号が入力されヘッド位置信号を出力するサーボ復号化器と、前記サーボ復号化器からの信号を受けて前記アクチュエータに駆動信号を供給するサーボ回路とを備える磁気ディスク装置において、
前記サーボパターンは、磁化方向が正の磁化と負の磁化がトラック方向に一定周期で交互に配置された引き込み信号部分と、磁化方向が正の磁化と負の磁化が前記引き込み信号部分と同じ周期で交互に配置された複数の第１のバースト信号部分及び複数の第２のバースト信号部分とを含み、前記第１のバースト信号部分と第２のバースト信号部分はディスク半径方向に交互に配置され、前記第１のバースト信号部分における磁化と前記第２のバースト信号部分における磁化は位相差を有して配置され、隣接する一対の第１及び第２のバースト信号部分の磁化量の和がほぼ０であることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項７】
請求項６記載の磁気ディスク装置において、前記位相差が９０度であり、前記サーボ復号化器は前記第１及び第２のバースト信号部分の再生波形をフーリエ変換して正弦成分と余弦成分を出力するサーボ復調回路を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報を記録する磁気ディスク装置に関し、特に膜面に垂直な方向の磁化情報によってデータを保持する垂直磁気記録媒体を用いた磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置は、回転する磁気ディスクに対して磁気ヘッドを半径方向に移動させて、目的とするデータトラックに正確に位置決めを行い、磁気的に情報の書き込み及び読み出しを行う装置である。磁気ディスクには、磁気ヘッドをトラックに位置決めさせるためのサーボ領域が設けられている。サーボ領域に記録されるサーボパターンの一例を図１８に示す。磁気ヘッドの再生素子は、ディスクの回転に伴い相対的に図の左から右方向へとサーボパターンの再生を行う。サーボパターンは、ディスクの全面にわたるおおまかなヘッド位置信号を得るためのトラック番号情報が記述されたトラックコード部と、各トラック内部の精密な位置情報を得るためのバースト部を有して構成されている。このバースト部は、トラック幅で交互に繰り返すＡ及びＢバーストの組と、Ｃ及びＤバーストの組から構成されている。Ａ及びＢバーストの組と、Ｃ及びＤバーストの組は、トラック幅の半分だけずらされた配置となっている。この構成は、特開昭５８−２２２４６８号公報に開示された技術に類似する構成であり、多くの磁気ディスク装置で採用されている。さらにサーボパターンには、ディスクの磁気特性や浮上量の変動の影響を低減するために、引き込み部と呼ばれる連続パターンが設けられている。また、引き込み部の終了、及びトラックコード部以下のパターンの開始するタイミングを検出するために、マーク部が設けられている。
【０００３】
図１８に示した再生素子の位置で得られる再生波形を図１９（Ａ）に示す。説明を簡単にするため、マーク部とトラックコード部の再生波形は省略している。
【０００４】
Ａ〜Ｄの各バースト振幅は引き込み振幅で規格化され、ＡバーストとＢバーストの振幅値の差がＮ位置信号となる。同様にＣバーストとＤバーストの振幅値の差がＱ位置信号となる。図１９（Ｂ）にＮ及びＱ位置信号の変化を示したように、再生素子がＡバーストとＢバーストに等しくまたがる位置でＮ位置信号は０となり、この位置からのずれの量にほぼ比例してＮ位置信号は変化する。サーボ回路は、Ｎ位置信号が０となる位置を目標としてロータリ型アクチュエータ１３の制御を行うことにより、トラックの中心に対する追従動作を行う。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−２２２４６８号公報
【特許文献１】特開２００２−２３０７３４号公報
【特許文献１】特開２００２−１５０７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
磁気ディスク装置の記憶容量を高めるためには、より小さな磁化パターンで小さなビットを磁気ディスクに形成することが要求される。また、形成した小さなビットが長期間にわたり安定して存在できることも必要である。垂直磁気記録方式は、垂直方向に磁化容易軸をもつ記録膜と軟磁性膜とを積層した垂直ディスクを用いる記録方式であり、軟磁性膜が磁気ヘッドの磁界を集中させる効果があることから、従来の方式と比較して強い記録磁界を発生できる特徴を備えている。強い記録磁界を発生させることができれば、保持力の高い記録膜を用いることができ、保持力の高い記録膜は小さなビットを安定して保持することが可能となる。さらに、垂直磁気記録方式では、小さなビットほど隣接するビットの影響により反磁界が減少して安定する特徴を備えており、より小さな磁化パターンほど形成しやすい利点を有している。
【０００７】
垂直磁気記録方式で記録した磁化パターンの、経過時間に伴う再生出力の低下を図２０に示す。ここでは、記録密度が１０ｋＦＣＩ、９０ｋＦＣＩ、１２０ｋＦＣＩの各記録密度の例を表している。垂直磁気記録方式では、この図に示されているように低い記録密度ほど大きく再生出力が減少する性質がある。サーボ領域のバースト部は、直流消去部に囲まれるように配置されているため、この図に示した１０ｋＦＣＩに相当する低い記録密度の成分を含んでいる。このため、図１８を用いて説明した従来のサーボパターンを垂直磁気記録方式に適用した場合、経過時間と共にサーボパターンの再生出力が低下する現象が発生する。サーボ領域の記録には特殊なシーケンスを必要とすることから、出荷した後に書き直して出力を回復させることはできない。
【０００８】
さらに、従来の面内磁気記録方式では磁化の遷移部分からだけ漏洩磁界が発生したのに対して、垂直磁気記録方式では磁化パターンそのものから漏洩磁界が発生する。すなわち、直流信号成分はとりわけ大きな漏洩磁界を発生し、大きな漏洩磁界は磁気ヘッド全体にバイアス磁界を印加して再生素子及び記録素子の動作点をずらして特性を劣化させる結果となる。この現象を回避するために、サーボパターンを記録する前に高密度のパターンを書き込んで直流信号の影響を減じる技術が、特開２００２−２３０７３４号公報に提案されている。この手法では、直流信号の影響を減じることができるものの、特にサーボライト工程においてはトラックピッチから記録素子の幅を減じた１０から３０％程度の一部の領域でしか、その効果を得ることはできない。
【０００９】
また、垂直磁気記録方式における、記録密度とオーバーライト特性の関係を図２１に示す。低い記録密度ほどオーバーライト特性が劣化しており、低い記録密度を形成しにくい性質が現れている。図１８を用いて説明した従来のサーボパターンを垂直磁気記録方式に適用した場合、磁気ヘッドの書き込み性能が不足して十分な飽和記録を行うことができず、ディスクのノイズ成分が増大して位置決め精度が劣化する現象が発生する。図中に記載した「本発明のパターン１」及び「本発明のパターン２」については後述する。
【００１０】
以上に説明を行ったように、従来のサーボパターンと垂直磁気記録方式の組み合わせでは、低い記録密度の時間の経過に伴う再生出力の低下、直流信号成分の発生する大きなバイアス磁界、直流信号成分の書き込み性能不足などの現象が発生して、信頼性の低い磁気ディスク装置しか作製することができなかった。
【００１１】
これらの課題を解決するためには、サーボパターンに低い記録密度の成分が含まれないように改善することが必要である。特開２００２−１５０７２９号公報では、直流消去部分に高い記録密度のダミービットを埋め込んだ、図２２に示すようなサーボパターンが提案されている。この手法により、サーボパターンに含まれる周波数の成分を高め、記録パターンの安定性や、オーバーライト性能を改善することができる。しかし、高い記録密度の磁化から発生するノイズが、サーボパターンの再生信号に重畳して、位置決め精度を劣化させる問題がある。ダミービットの周波数を基本周波数の２倍に設定したパターンを記録して、トラックコードの検出性能を測定した結果を図２３に示す。より記録密度が高くなる内周側ほど、ダミービットの磁化から湧き出した成分により、トラックコードのエラーレートが劣化する現象が観察されている。
【００１２】
このため、垂直磁気記録方式による大きな記憶容量と、長期間にわたり安定で、書き込みやすく、Ｓ／Ｎの優れるサーボパターンの特徴をあわせもった磁気ディスク装置を実現するための、新しい技術の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記要請に応え、垂直磁気記録方式に最適なサーボパターンを提供する。具体的には、サーボパターンに含まれる直流信号部分を、正と負の直流信号要素を組み合わせた構成とし、直流信号部分の磁化量の和を０とするものである。このとき、１つの直流信号部分内に正と負の両方の直流信号要素を含んで、１つの直流信号部分の磁化量の和が０となるようにすることもできるし、１つの直流信号部分は正か負のどちらかの直流信号要素だけによって構成し、複数の直流信号部分にわたる磁化量の和が０となるようにすることもできる。さらに、磁化量の和が０となるように補正信号要素を用いることもできる。
【００１４】
本発明の別の態様では、サーボパターンに含まれる直流信号部分を位相をずらしたバースト信号で構成することにより、サーボパターンのバースト部分の磁化量の総和を０とする。このとき、位相のずれ量を９０度あるいは１８０度に設定して、フーリエ変換によりバースト部分の出力を検出することができる。
【００１５】
さらに別の態様では、サーボパターンに含まれる直流信号部分を、低密度のダミービットを埋め込んだ構成とし、直流信号部分の磁化量の和を０とする。このとき、ダミービットの記録密度は、引き込み信号部の記録密度の３分の２や、２分の１あるいは３分の１に設定するのが好ましい。
【００１６】
さらに、サーボパターンのマーク部及びトラックコード部を、バースト信号の記録密度の２分の１から１倍までの記録密度で符号化する。このとき、マーク部やトラックコード部の符号化方式として、位相シフト符号化方式やマンチェスタ符号化方式を用いることにより、サーボパターン全体の磁化量の総和を０とすることができる。
【００１７】
バイアス磁界は、サーボパターンの書き込み時に非線形遷移シフトや、容易／困難シフトによるジッターノイズを誘起する。またバイアス磁界は、サーボパターンの読み出し時に再生素子の動作点を狂わせて、再生波形に上下非対称誤差を誘起する。本発明は、タイミングが正確で再生しやすいサーボパターンを提供して、トラック密度の高い大容量の磁気ディスク装置を実現するものである。
【００１８】
また、サーボパターンの最低記録密度を高め、かつ最高記録密度を従来のサーボパターンと同じ密度に維持することにより、オーバーライト性能を改善することができる。本発明は、飽和記録しやすいＳ／Ｎの優れたサーボパターンを提供して、トラック密度の高い大容量の磁気ディスク装置を実現するものである。
【００１９】
さらに、サーボパターンの最低記録密度を高めることにより、時間の経過に伴う残留磁化量の劣化を抑えることができる。本発明は、高温で長時間経過した後にもＳ／Ｎの優れたサーボパターンを提供して、長期間にわたり信頼性の高い磁気ディスク装置を実現するものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、サーボパターン全体の磁化量の総和をほぼ０にすることができ、本発明のサーボパターンを垂直磁気記録型の磁気ディスクに記録することにより、磁気ヘッドに大きなバイアス磁界を発生する直流信号成分が抑制され、バイアス磁界に起因する性能劣化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。最初に、以下に述べる各実施例に共通する磁気ディスク及び磁気ディスク装置の構成例について説明する。
【００２２】
図１は、本発明が対象とする垂直磁気記録型の磁気ディスク装置の概略構成図である。磁気ディスク１２は点Ａを回転中心とするモータに固定され、モータによって毎分３０００から１５０００回転の速度で回転する。磁気ディスク１２は垂直磁気記録層を有し、好ましくは軟磁性裏打ち層を有する二層記録媒体である。磁気ヘッド１１はサスペンション１４を介して、点Ｂを回転中心とするロータリ型アクチュエータ１３に固定され、ロータリ型アクチュエータ１３によって磁気ディスク１２の半径方向に往復移動する。ロータリ型アクチュエータは機構を小型化するのに適しているため、近年出荷される磁気ディスク装置のほぼすべてに採用されている。以上の部品と記録／再生アンプ１５を加えた部品が、外部からの塵埃や湿度から保護するための筐体１７の内部に収納されている。記録／再生アンプ１５は、磁気ヘッド１１と回路基板１６との間の電気的な受け渡しを行うための電気回路である。回路基板１６には、信号処理回路などのＬＳＩと、外部のホストマシンと接続するためのデータ転送用端子１８が実装されている。
【００２３】
磁気ヘッド１１の構成を、図２を用いて説明する。磁気ヘッド１１には、磁気ディスク１２に磁化パターンを形成する記録素子２０と、磁気ディスク１２の磁化パターンから漏洩する磁化情報を電気信号に変換する再生素子２１が搭載されている。記録素子２０はコイルと磁極からなり、コイルに記録電流信号を流すことで磁気ディスク１２への書き込み磁界を発生する。記録素子２０は、主磁極と補助磁極を備える、いわゆる単磁極ヘッドの構成とするのが好ましい。また再生素子２１は磁気抵抗効果を応用した磁気抵抗センサからなり、このセンサの抵抗変化を電流や電圧の変化として検出することで、磁気ディスク１２の磁化情報の読み出しを行う。磁気ヘッド１１は、回転する磁気ディスク１２の空気の流れを利用した空気の圧力膜によって、磁気ディスク１２上に非常に狭い間隔を保ちながら浮上している。
【００２４】
磁気ディスクの一部分を拡大した図３を用いて、サーボ領域とデータ領域の配置について説明する。磁気ディスク上に同心円状又は螺旋状に形成された多数のトラックが存在する領域がデータ領域であり、データ領域を横切るように放射状に形成された領域がサーボ領域である。ここでは説明のためにトラック幅を極端に拡大して５本のトラックだけを示しているが、実際の磁気ディスク装置では数１０から数１００ｎｍ程度の間隔で、１０万本以上のトラックが形成されている。なお、データ領域やサーボ領域は磁気的に形成されるものであるため、光学的に直接観察することはできない。磁気ヘッド１１はロータリ型アクチュエータ１３によって磁気ディスク１２の任意の半径位置に移動することができるが、データの書き込み及び読み出しを行う際には、特定のトラック位置に対して追従動作（フォロイング）を行わなければならない。特定のトラックに追従するためには、磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２の正確な相対位置情報を常に測定して、モータやロータリ型アクチュエータの回転振動の影響や、温度による機構系の熱膨張による位置ずれなどの影響を低減する必要がある。磁気ヘッドと磁気ディスクの相対位置情報はヘッド位置信号と呼ばれ、このヘッド位置信号を得る目的で設けられた領域がサーボ領域である。サーボ領域の配置やサーボ領域に書き込まれたパターンを工夫して、ヘッド位置信号をできるだけ正確に得ることが磁気ディスク装置のトラック密度を向上するために必要な条件となっている。
【００２５】
サーボ領域とデータ領域との配置を図４に示す。サーボ領域とデータ領域は、ディスクの回転方向に沿ってほぼ等間隔に交互に配置されており、サーボ領域はディスク１周中に１００から数１００個設けられている。また、１つのデータ領域（＃１）は複数のトラックに分離されていて、さらに１つのトラックも複数のセクタブロック（＃１から＃４）に分割して設けられている。１つのセクタブロックはデータの記録や読み出しを行う最小の単位であり、５１２バイトから数千バイトのデータに数十バイトの管理情報を加えたサイズで構成されている。データ領域がユーザーの指示によって頻繁に書き換えられる領域であることに対して、サーボ領域は製品の出荷前に生産設備によって書き込まれ、ユーザーによって書き換えられることはない。また、サーボ領域とデータ領域とは、記録素子２０と再生素子２１の距離や回転速度変動を吸収するためのギャップ部を介して隔てられている。なお、この説明図はトラックの幅方向を拡大して示している。
【００２６】
次に、本発明の実施例について説明する。
＜実施例１＞
図５は、本発明の磁気ディスク装置におけるサーボパターンの例を説明する図である。図の左右方向がディスクの回転方向であり、図の上下方向がディスクの半径方向である。磁気ヘッドはロータリ型アクチュエータに固定されており、磁気ディスクは図の右から左へ秒速５から５０ｍの速度で回転している。相対的には磁気ヘッドが図の左から右へディスク上を走行していることと同じであり、この記述の方が理解しやすいため以降の説明では磁気ヘッドがディスク上を移動すると表現している。
【００２７】
図５には、図３と図４にサーボ領域と示した領域の具体的なパターンを、トラック＃１からトラック＃４までの４本のトラックの範囲について示している。また、実際の磁気ディスク装置と比較すると、この図では上下方向を大きく拡大して示している。なお、本実施例ではバースト部について説明を行い、マーク部やトラックコード部については後述の実施例６にて説明を行う。
【００２８】
本実施例の磁気ディスク装置のサーボパターンは、直流信号部分の構成に特徴がある。図１８に示した従来のサーボパターンでは、すべての直流信号部分が同じ方向の磁化の直流信号要素で構成されているため、磁化量の総和はどちらか一方向の大きな値をもつ。これに対して、本実施例のサーボパターンでは、１つの直流信号部分が正と負の逆向きの磁化方向をもつ複数の直流信号要素で構成されている。図５に示したパターンの例では、１つの直流信号部分が同じ面積をもつ正と負の磁化方向の直流信号要素で構成されている。さらに完全に磁化量の和を０とするために、各トラックに１箇所ずつ磁化量を補正するための補正磁化要素が設けられている。各直流信号要素の立ち上がりもしくは立ち下がりエッジの位置を調整することにより、補正磁化要素を用いずに磁化量の和を０とすることもできるが、サーボパターンを形成する際のタイミング管理が複雑になる。
【００２９】
本実施例のサーボパターンを実際に形成する手法について、図６を用いて説明を行う。記録素子に図６（Ａ）に示した記録電流を印加することにより、図に示したパターンを記録することができる。さらにトラック幅の２分の１の距離だけ記録素子の位置をずらして、図６（Ｂ）に示した記録電流を印加することにより、ＡバーストとＢバーストのトラック＃１内で同じパターンと、ＣバーストとＤバーストのトラックの半分で切り替わるパターンを完成することができる。トラック＃１の中央に隙間が生じているのは、消去幅が記録幅よりも広い磁気ヘッドが多いためであり、この隙間の大小や有無は、個々の磁気ヘッドの特性に依存する。以下同様に、トラック幅の２分の１の距離だけ記録素子の位置をずらしながら、図６（Ｃ）から（Ｅ）までの記録電流を印加することにより、図５に示した本実施例のサーボパターンを形成することができる。この時に、特開昭６４−４８２７６号公報に開示されているクロックヘッドからディスクの回転に同期したクロックを生成して記録電流のタイミングを管理することもできるし、クロックヘッドを用いずに自分の再生素子の再生波形からタイミングを生成しながら書き込みを行うこともできる。
【００３０】
さらに、本実施例の磁気ディスク装置の各部の動作と機能を図７のブロック図を用いて説明する。データの書き込みの際には、インターフェース回路がホストに接続されたデータ転送用端子１８からデータを受け取り、データは、データ符号化器を経由してシリアルな記録信号に、次に記録アンプ１５ａを経由して記録電流信号に、さらに磁気ヘッド１１を経由して記録磁界に変換されて磁気ディスク１２に書き込みが行われる。データの読み出しの際には、磁気ディスク１２が発生する漏洩磁界を磁気ヘッド１１が電気的な再生信号に変換する。この再生信号は再生アンプ１５ｂとデータ復号化器を経由して、元のデジタルデータに変換された後に、インターフェース回路によりホストへと送られる。このデータの書き込みと読み出しの動作と平行して、サーボ復号化器は磁気ディスク１２のサーボパターンから正確なヘッド位置信号を検出する。サーボ回路は、このヘッド位置信号と目標位置との差を比較して、ロータリ型アクチュエータ１３へ投入する最適な電流値を演算することによって、フォロイングやシークなどの所定の動作を行う。制御回路はこれら全体の処理の流れやタイミングを制御する働きを行う。
【００３１】
次にサーボ復号化器の動作について、図８を用いて説明を行う。磁気ヘッドが引き込み部の再生を開始したタイミングで、ゲイン調整部がＯＮになり、マーク部を検出した時点でゲイン調整部のゲインは固定されて、トラックコード部及びバースト部の信号は引き込み振幅で規格化される。復調フィルタ部は上記のトラックコード部およびバースト部の記録周波数を選択的に通過させるバンドパスフィルタである。トラックコード部の再生波形は、復調フィルタとＡ／Ｄ変換器とＦＩＲフィルタを通過した後に、ピーク検出器がトラックコードを復調する。
【００３２】
サーボ復号化器に入力する再生波形と、ＦＩＲフィルタ通過後の再生波形を図９に示す。図９（Ａ）はサーボ復号化器に入力するサーボパターンの再生波形を表し、図９（Ｂ）はＦＩＲフィルタ通過後の再生波形を表す。ピーク検出器は検出スライスレベルにより１と０を判定し、マーク検出器はマークパターンと一致するかどうかの判定を行い、トラックコード検出器はトラックコード部のパターンの復号を行う。バースト部の再生波形は、復調フィルタとＡ／Ｄ変換器を通過した後に、バースト検出器がバースト部の振幅を復調する。バースト検出器はＡバーストからＤバーストまでの振幅を、Ａ／Ｄ変換後の値を積分やフーリエ変換などの演算により検出する。
【００３３】
以上の構成により本実施例のサーボパターンでは、直流信号部分とバースト部分を含むバースト領域全体の磁化量の総和をほぼ０にすることができ、直流信号の発生するバイアス磁界による性能劣化を防止することができる。特に書き込み時には非線形遷移シフトや、容易／困難シフトを抑制して、タイミングの正確なジッターノイズの少ないサーボパターンを形成することができる。また、読み出し時には、再生素子のバイアス点を正しく維持して、上下非対称誤差の少ない再生波形を得ることができる。本実施例のサーボパターンを採用することにより、サーボパターンを記録するための特別な装置や工程を必要とすることなく、より高いトラック密度の磁気ディスク装置を実現することができる。
【００３４】
＜実施例２＞
図１０は、本発明によるサーボパターンの他の例を示す模式図である。本実施例のサーボパターンでは、１つの直流信号部分が、２つの正の磁化方向の直流信号要素と２つの負の磁化方向の直流信号要素で構成されていて、それぞれの４つの直流信号要素が同じ面積をもつため、各直流信号部分の磁化量の和がほぼ０となっている。このパターン構成は、実施例１と比較して、各直流信号要素をより小さな面積に抑えてバイアス磁界の影響をより軽減できる特徴と、磁化補正要素を用いなくとも磁化量の和を０にできる特徴がある。
【００３５】
本実施例のサーボパターンも、実施例１で説明を行ったのと同様の工程を用いて形成することができる。また、本実施例のサーボパターンも、図８に示したサーボ復号化器を用いてヘッド位置信号を復調することができる。本実施例のサーボパターンを採用することにより、直流信号の発生するバイアス磁界によるサーボパターンの書き込み時と読み出し時の性能劣化を防止して、トラック密度の高い大容量の磁気ディスク装置を実現することができる。
【００３６】
＜実施例３＞
図１１は、本発明によるサーボパターンの他の例を示す模式図である。本実施例のサーボパターンでは、１つの直流信号部分が１つの直流信号要素で構成されている。なお、２分の１トラックごとにトラック間に隙間が存在するが、サーボパターンを形成する際に磁気ヘッドの消去幅と記録幅の差によって生じるものであり、本実施例に本質的に関わる形状ではない。
【００３７】
図１８に示した従来のサーボパターンでも、１つの直流信号部分は１つの直流信号要素で構成されているものの、本実施例のパターンはバースト信号部分をはさんでディスク半径方向に隣接する２つの直流信号部分の磁化方向がそれぞれ反転した構成であり、複数の直流信号部分の磁化量を足し合わせた際にほぼ０となる構成となっている。この構成では、実施例１と比較して各直流信号要素の面積が大きくなるため、バイアス磁界の影響を軽減する効果は減少するものの、１つの直流信号部分の中に磁化反転が存在しないため、不必要なバイアス磁界が再生素子に印加されない特徴がある。
【００３８】
このときに、ディスク半径方向の４トラックごと、６トラックごとなど、より大きな周期で直流信号部分の磁化を反転させる形態をとることも可能である。例えば、図１２は６トラックごとに直流信号部分の磁化を反転させた例であり、１２トラック分の磁化量の和がおよそ０となる構成である。反転周期が大きくなると直流信号部分の発生するバイアス磁界が大きくなるため、主磁極２０ａと補助磁極２０ｂを備える単磁極記録素子２０の補助磁極に相当する範囲内の領域の磁化量の和をおよそ０にすることが必要であり、この例では補助磁極の幅ｄに相当する１２トラックの半分の６トラックごとに直流信号部分の磁化を反転させる周期が上限となる。なお、反転周期が無限大の場合が、図１８に示した従来のサーボパターンと同じ構成となる。
【００３９】
本実施例のサーボパターンも、実施例１で説明を行ったのと同様の工程を用いて形成することができる。また、本実施例のサーボパターンも、図８に示したサーボ復号化器を用いてヘッド位置信号を復調することができる。本実施例のサーボパターンを採用することにより、直流信号の発生するバイアス磁界によるサーボパターンの書き込み時と読み出し時の性能劣化を防止して、トラック密度の高い大容量の磁気ディスク装置を実現することができる。
【００４０】
＜実施例４＞
図１３は、本発明によるサーボパターンの他の例を示す模式図である。本実施例では、図１８に示した従来のサーボパターンのバースト信号部分に相当する第１のバースト信号部分と、従来のサーボパターンの直流信号部分に相当する第２のバースト信号部分を形成している。第１のバースト信号部分と第２のバースト信号部分は同じ周波数の繰り返し信号であり、それぞれの位相成分が異なっている。この図には、引き込み部と位相成分の同じ第１のバースト信号部分と、第１のバースト信号部分から１８０度位相の遅れた第２のバースト信号部分で構成した実施例を示している。
【００４１】
本実施例のサーボパターンも、実施例１で説明を行ったのと同様の工程を用いて形成することができる。また、サーボ復調回路も図８に示したものを用いることができる。ただし、復調されたヘッド位置信号に対する磁気ヘッドの制御方法は異なる。例えば位置Ａの再生波形では、Ｃバースト部分とＤバースト部分の振幅がほぼ０となり、位置Ｂの再生波形では、Ａバースト部分とＢバースト部分の振幅がほぼ０となる。トラック＃３の中心に対してフォロイングを行うためには、ＣバーストとＤバーストの振幅が０となるようにロータリ型アクチュエータ１３の位置を制御する。
【００４２】
さらに、補正信号要素と表示した部分の長さを調節することにより、第１のバースト信号部分を引き込み部と同じ位相成分に、第２のバースト信号部分を第１のバースト信号部分から９０度位相の遅れた構成にすることもできる。その例を図１４に示す。図１４のサーボパターンも、実施例１で説明を行ったのと同様の工程を用いて形成することができる。この時、同期クロックを４倍の周波数で発振させて、９０度位相の遅れた第２のバースト信号部分を記録することができる。また、ディレイラインや２倍の同期クロックから９０度位相の遅れたクロックを平行して生成し、第２のバースト信号部分を記録する際にクロックを切り替える手法を用いることもできる。なお、第１と第２のバースト信号部分を分離する機能は、図８に示したサーボ復号化器のバースト検出器が行う。具体的には、Ａ／Ｄ変換器から出力された再生波形を、フーリエ変換を行うことにより、第１のバースト信号部分の成分を正弦成分として、第２のバースト信号部分の成分を余弦成分として分離することができる。フーリエ変換によるバースト検出は従来の技術でも用いられているため、正弦成分と余弦成分を出力する機能を追加するだけでよく、容易に実現することができる。
【００４３】
上記いずれのサーボパターンを採用しても、直流信号の発生するバイアス磁界によるサーボパターンの書き込み時と読み出し時の性能劣化を防止して、トラック密度の高い大容量の磁気ディスク装置を実現することができる。
【００４４】
＜実施例５＞
図１５は、本発明によるサーボパターンの他の例を示す模式図である。本実施例では、図１８に示した従来のサーボパターンのバースト信号部分に相当する第１のバースト信号部分と、従来のサーボパターンの直流信号部分に相当する第２のバースト信号部分を形成している。第１のバースト信号部分に対して第２のバースト信号部分の周波数は３分の２の周波数に設定されている。本実施例のサーボパターンも、実施例１で説明を行ったのと同様の工程を用いて形成することができる。この時、同期クロックを６倍の周波数で発振させて、３分の２の周波数を記録することができる。また、３分の２の周波数のクロックを平行して生成し、第２のバースト信号部分を記録する際にクロックを切り替える手法を用いることもできる。
【００４５】
図１６（Ａ）に、図１５に示した再生素子の位置で再生したＡバースト部の再生波形を示す。第１のバースト信号の基本波成分と、第２のバースト信号の低周波成分が加算された再生波形が得られている。この波形から、第１のバースト信号部分と第２のバースト信号部分を分離する機能は、図８に示したサーボ復号化器のバースト検出器が行う。具体的には、Ａ／Ｄ変換器から出力された再生波形をフーリエ変換することで、容易に分離することができる。図１６（Ａ）には第２のバースト信号部分に第１のバースト信号部分の周波数の３分の２の周波数を設定した再生波形を示したが、図１６（Ｂ）には２分の１の周波数を用いた際の再生波形を、図１６（Ｃ）には３分の１の周波数を用いた際の再生波形を示す。いずれの設定の再生波形を用いても、サーボ動作を行うことができる。
【００４６】
以上の構成により、本実施例のサーボパターンでは、バースト部分の最低記録密度を高めることができ、発明が解決しようとする課題に記載したオーバーライト性能の劣化を防止することができる。例えば、図２１に「本発明パターン１」と記載したパターンは、第２のバースト信号部分に２分の１の周波数を設定した実施例に相当する。従来のサーボパターンでは、そこに含まれる最低記録密度では−３０ｄＢのオーバーライト性能を達成することができなかった。本実施例のパターン（本発明パターン１）を用いることにより、−３０ｄＢのオーバーライト性能を達成することができた。さらに、図２１に「本発明パターン２」と記載したパターンは、第２のバースト信号部分に３分の２の周波数を設定した実施例に相当し、−４０ｄＢ以上のオーバーライト性能を達成することができた。また、本実施例のサーボパターンは、図２２に示した２倍の周波数を第２のバースト信号部に設定する従来の技術と比較して、バースト信号のＳ／Ｎを劣化させることがない特徴もあわせもっている。本実施例のサーボパターンを採用することにより、サーボパターンを記録する際の性能を改善することができ、より高いトラック密度の磁気ディスク装置を実現することができる。
【００４７】
＜実施例６＞
図１７は、本発明によるサーボパターンの他の例を示す模式図である。なお、本実施例ではマーク部やトラックコード部についてのみ説明を行い、バースト部には実施例１から実施例５に説明したパターンを用いるものとする。
【００４８】
図１８に示した従来のサーボパターンでは、トラックコード部分のデータ１を“＋１，−１，＋１，−１”の磁化パターンで、データ０を“−１，−１，−１，−１”の磁化パターンで符号化している。ここでは、＋１が正の方向の磁化を、−１が負の方向の磁化を表現している。このため、データ０の数だけ磁化量の総和は負の方向に偏る構成となっている。垂直磁気記録方式では、磁化量の偏りは磁気ヘッドに対するバイアス磁界となって悪影響を及ぼす。さらに、トラック番号によっては０が１０個以上連続するパターンも存在するため、従来のトラックコード部分の記録密度は、引き込み部分の記録密度に対して１０分の１以下となるトラックが存在した。垂直磁気記録方式では、図２０に示したように低い記録密度ほど再生出力が減少しやすい性質があるため、従来のサーボパターンでは経過時間と共にトラックコード部分のＳ／Ｎが劣化する問題が発生する。以上に説明した方式は、ダイビット符号化方式と呼ばれ面内記録方式の製品で広く採用されている。また、トラックコード部分のデータ１を“＋１，−１”の磁化パターンで、データ０を“−１，−１”の磁化パターンで符号化する方式も用いられているが、ダイビット符号化方式と同様に垂直磁気記録方式と組み合わせた際には、磁化量の総和が一方向に偏る性質を持っている。
【００４９】
これに対して、本実施例のサーボパターンのマーク部分及びトラックコード部分は、データ１を“＋１，−１”の磁化パターンで、データ０を“−１，＋１”の磁化パターンで構成している。この方式は位相シフト符号化方式と呼ばれる。
【００５０】
この方式では、データ０の数に関わらず磁化量の総和は０であり、さらに示したパターンの例では、１つの直流信号部分が同じ面積をもつ正と負の磁化方向の直流信号要素で構成されていて、直流信号部分の磁化量の和が０に近い値となっている。
【００５１】
本実施例のサーボパターンはバイアス磁界を発生させることがなく、記録時や再生時の特性劣化を防止することができる。さらに、この符号化方式を採用することにより、トラックコードの記録密度を引き込み部分と同じ記録密度から２分の１の記録密度の範囲に収めることができる。この記録密度は、図２０に示した「本発明パターン１」に相当し、従来のサーボパターンと比較して大幅に再生出力低下の問題を改善することができる。また、この記録密度範囲は、図２１に示した「本発明パターン１」に相当し、従来のサーボパターンと比較して大幅にオーバーライト性能を改善することができる。さらに、高記録密度をダミービットに用いた図２２に示すサーボパターンでは、トラックコードの記録密度が引き込み部分と同じ記録密度から２倍の記録密度の範囲であり、本実施例の記録密度範囲とは大きく異なる。このため、図２３に示すトラックコードの検出エラーの問題も防止することができる。
【００５２】
本実施例のもう１つのサーボパターンの例が図５に示されている。なお、ここではマーク部やトラックコード部の構成についてのみ説明を行い、バースト部については図５の構成に限定されず、実施例１から実施例で説明した構成をとるものとする。この実施例のマーク部とトラックコード部は、前述の位相シフト符号化とＸＯＲ演算を組み合わせて符号化を行ったものであり、例えば“１１１０１０１０００”との１０ビットのデータ列は、位相シフト符号化により“１０１０１００１１００１１００１０１０１”と変換され、さらにＸＯＲ演算により“１１１１１０１０１０１０１０１１１１１０”（続くビットが１と仮定）と符号化されることにより、磁気ディスク上の磁化パターンは“＋１，−１,＋１,−１,＋１,−１,−１,＋１,＋１,−１,−１,＋１,＋１,−１,−１,＋１，−１，＋１，−１，＋１”と形成される。この符号化方式はマンチェスタ符号化方式と呼ばれる。
【００５３】
この方式においても、データ０数に関わらず磁化量の総和は０であり、バイアス磁界に起因した記録時や再生時の特性劣化を防止することができる。さらに、この符号化方式を採用することにより、トラックコードの記録密度を引き込み部分と同じ記録密度から３分の２の記録密度の範囲に収めることができる。位相シフト方式よりも最低記録密度を高めることができるため、図２０に「本発明パターン２」と示したように、より再生出力低下の問題を改善することができる。また、このパターンは図２１に「本発明パターン２」と示したように、よりオーバーライト性能を改善することができる。もちろん、最高記録密度は引き込み周波数と同じであるため、図２３に示すトラックコードの検出エラーの問題も防止することができる。
【００５４】
本実施例のマーク部やトラックコード部と、実施例１から実施例５に記述したバースト部を組み合わせたサーボパターンを採用することにより、大容量で、信頼性に優れた磁気ディスク装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】磁気ディスク装置の構造を説明する図。
【図２】磁気ヘッドの構成と、磁気ヘッドと磁気ディスクの相対関係を説明する図。
【図３】磁気ディスクの一部分を拡大した図。
【図４】サーボ領域とデータ領域との配置を説明する図。
【図５】本発明によるサーボパターンの例を説明する図。
【図６】本発明のサーボパターンの記録方法を説明する図。
【図７】本発明の磁気ディスク装置の機能構成を説明するブロック図。
【図８】本発明のサーボ復号化器の構成を説明するブロック図。
【図９】本発明のサーボパターンの再生波形からトラックコードを復調する方法を説明する図。
【図１０】１つの直流消去部分を２つの正の磁化方向と２つの負の磁化方向とで構成した本発明のサーボパターンの例を説明する図。
【図１１】１つの直流消去部分を１方向の磁化方向で構成した本発明のサーボパターンの例を説明する図。
【図１２】本発明のサーボパターンと磁気ヘッドの補助磁極の幅との関係を説明する図。
【図１３】第１のバースト部分と第２のバースト部分が１８０度異なる位相成分で構成された本発明のサーボパターンの例を説明する図。
【図１４】第１のバースト部分と第２のバースト部分が９０度異なる位相成分で構成された本発明のサーボパターンの例を説明する図。
【図１５】第２のバースト部分が第１のバースト部分の３分の２の周波数で構成された本発明のサーボパターンの例を説明する図。
【図１６】本発明のサーボパターンにおけるバースト部分の再生波形を説明する図。
【図１７】トラックコード部がマンチェスタコードで構成された本発明のサーボパターンの例を説明する図。
【図１８】従来の磁気ディスク装置におけるサーボパターンの例を説明する図。
【図１９】サーボパターンの再生波形から位置信号を復調する方法を説明する図。
【図２０】さまざまな記録密度における、経過時間に伴う再生出力の低下を説明する図。
【図２１】記録密度とオーバーライト特性との関係を説明する図。
【図２２】従来の磁気ディスク装置における高周波ダミービットを用いたサーボパターンの例を説明する図。
【図２３】高周波ダミービットを用いたサーボパターンを用いた際の、トラックコードエラーを説明する図。
【符号の説明】
【００５６】
１１  磁気ヘッド
１２  磁気ディスク
１３  ロータリ型アクチュエータ
１４  サスペンション
１５  記録／再生アンプ
１６  回路基板
１７  筐体
１８  データ転送用端子
２０  記録素子
２１  再生素子
【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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