(57)【要約】【課題】記録済みのデータを消去する記録後消去現象の発生確率を低減する。【解決手段】セクタブロックの末尾にそのセクタブロックでの最短ビット長の繰り返しパターン５６を付加する。【選択図】  図５
2005018834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性裏打ち層と磁気記録層を備える磁気記録媒体と、記録ヘッドを備える磁気ヘッドと、セクタブロック単位でユーザーデータを記録データ列に変換して出力する信号処理回路と、前記記録データ列を記録電流に変換して前記記録ヘッドに印加する電流ドライバとを含む磁気記録装置において、
前記信号処理回路は、各セクタブロックの記録データ列の末尾に該ブロックでの最短ビット長の繰り返しパターンを付加して出力することを特徴とする磁気記録装置。
【請求項２】
請求項１記載の磁気記録装置において、前記信号処理回路は、ＥＣＣ部に続くポストアンブル部の後に前記最短ビット長の繰り返しパターンを付加することを特徴とする磁気記録装置。
【請求項３】
請求項１記載の磁気記録装置において、付加する最短ビット長の長さが４ビット以上であることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項４】
請求項１記載の磁気記録装置において、付加する最短ビット長の長さが１バイト以上であることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項５】
請求項１記載の磁気記録装置において、前記記録ヘッドは主磁極と補助磁極とを備える単磁極ヘッドであることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項６】
請求項１記載の磁気記録装置において、装置内の最小トラックピッチが２５０ｎｍ以下であることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項７】
軟磁性裏打ち層と磁気記録層とを備え、セクタブロック単位でユーザーデータが記録されている磁気記録媒体において、
各セクタブロックの記録データ列の末尾に該ブロックでの最短ビット長の繰り返しパターンが付加されていることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項８】
請求項７記載の磁気記録媒体において、各セクタブロックには、ＥＣＣ部に続くポストアンブル部の後に前記最短ビット長の繰り返しパターンが付加されていることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項９】
請求項７記載の磁気記録媒体において、前記最短ビット長の長さが４ビット以上であることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１０】
軟磁性裏打ち層と磁気記録層を備える磁気記録媒体に記録ヘッドによって情報を記録する磁気記録方法において、
入力されたユーザーデータを記録データ列に変換するステップと、
前記記録データ列の末尾に最短ビット長の繰り返しパターンを付加するステップと、
末尾に前記最短ビット長の繰り返しパターンが付加された前記記録データ列を記録電流に変換するステップと、
前記記録電流によって前記記録ヘッドを駆動するステップと
を含むことを特徴とする磁気記録方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の磁気記録方法において、前記最短ビット長の繰り返しパターンは長さが４ビット以上であることを特徴とする磁気記録方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録装置、磁気記録媒体、及び磁気記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置の高密度化を進めるためには、磁気記録媒体として軟磁性裏打ち層を備える２層垂直磁気記録媒体を用い、磁気記録ヘッドとして主磁極と補助磁極を備える単磁極型記録ヘッド（以下、ＳＰＴヘッドという）を用いる２層垂直磁気記録方式が有利と考えられている。２層垂直磁気記録方式の磁気ディスク装置には、高記録密度化を進めるためにトラックピッチを狭小化し、そのためにＳＰＴヘッドのトラック幅を狭小化すると、記録電流をゼロとした状態でもＳＰＴヘッドの主磁極先端の残留磁化が残ってしまう、という問題がある。
【０００３】
図１３は、ＳＰＴヘッドの主磁極先端の残留磁化状態を説明する模式図である。図１３（ａ）はトラック幅Ｔｗが広い場合、図１３（ｂ）はトラック幅Ｔｗが狭い場合を示している。トラック幅が広い状態では、図１３（ａ）に矢印で示すように、主磁極先端の磁化は磁極内で磁束が閉じて外に磁界が出ない磁化状態をとることが可能である。しかし、トラック幅が狭くなると、図１３（ｂ）に示すように、磁極先端が細長い形状となり、磁化が垂直方向を向き易くなり、残留磁化が残ってしまうようになる。２層垂直磁気記録方式では、主磁極に対向するように軟磁性裏打ち層が存在するために、主磁極先端の磁化は更に垂直方向に向き易くなるという特性がある。
【０００４】
主磁極先端に残留磁化が残ると、そこから漏れる磁束は軟磁性裏打ち層に向かって流れやすく、その磁界により、記録層の記録済みのデータ（記録磁化）が消去される、或いは、記録磁化が低下する（再生出力の低下、以下、記録後消去現象という）、という問題があった。従来はこの問題に対して、ＳＰＴヘッドの主磁極の構造や材料に工夫を加え、残留磁化が残りにくいヘッドの研究が行われてきた。
【０００５】
磁気ディスク上には位置情報を記録したサーボ領域が放射状に存在している。その数は、現状では１周あたり５０から１００個程度である。また、磁気ディスク上には同心円状にトラックが配され、各トラックは、サーボ領域７１と、データ領域７２とに分けられ、データ領域７２にユーザーデータが記録される。図１４に示すように、データ領域はセクタブロック７３に分割され、ユーザーデータは、セクタ単位で記録が行われる。各セクタブロック７３は、図１４の下方に拡大して示すように、サンプリング位相の抽出などを目的とするプリアンブル部８１、ユーザーデータの開始を表すｓｙｎｃ部８２、ユーザーデータ部８３、ユーザーデータのエラー訂正符号のＥＣＣ部８４、データを復号するための最尤復号器のメトリック計算を収束させることを主な目的とするポストアンブル部８５から構成されている。
【０００６】
また、セクタの長さは、サーボ領域の間隔とは異なるため、セクタが途中でサーボ領域にまたがってしまう場合が生じる。その場合、図１５に示すように、そのセクタをスプリットし、ユーザーデータを途中で分割し、図１６に示すように、ユーザーデータ前半部８３ａの末尾にポストアンブル部８５を付加し、セクタ領域終了後に、あらためてプリアンブル部８１、ｓｙｎｃ部８２を設け、後半のユーザーデータ８３ｂを記録し、その末尾にＥＣＣ部８４、ポストアンブル部８５を付加し、１つのセクタを終了するという構成となる。
【０００７】
また、セクタブロック内での記録パターンは、図１７に示すように、ディスク半径位置毎に決まっているクッロク周期に従っており、最短ビット長Ｔの整数倍のビットのパターンの組み合わせで構成されている。ポストアンブル部は、最尤復号器のメトリック計算を収束させる目的があり、通常、最短ビット長の２倍の繰り返し、又は、収束に適した任意のパターンとなるが、最短ビット長の繰り返しパターンでは、最尤復号器の入力がゼロとなってしまい、メトリック計算の収束が出来ないため、従来、ポストアンブルに最短ビット長の繰り返しパターンを用いることはない。
【０００８】
【非特許文献１】
Ｗ．  Ｃａｉｎ，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｍａｇｎ．，  ３２，  ９７  （１９９６）．
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の記録後消去問題に対して、ヘッドの構造、材料などにより残留磁化が残りにくい状態にするという対策が検討されており、記録後消去現象の発生確率の低減が期待できる。しかし、発生を完全に抑えることが出来る保証がない。もし、あるセクタブロックの記録後にヘッドに残留磁化が残り、記録後消去現象が発生したとすると、直後のセクタブロックの記録磁化が減衰し、信号品質が落ちてしまう。あるいは、直後のサーボ領域の記録磁化が減少し、位置決め精度が劣化してしまう。いずれの場合も、エラーレートの劣化を招く可能性がある。
【００１０】
即ち、記録後消去現象は、一度発生すると、記録してあったユーザーのデータや、サーボ領域を消去、あるいは、信号品質低下を引き起こし、致命的な問題となる可能性があり、発生確率を出来る限り低くする必要がある。本発明は、このような問題に対応するべくなされたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明の磁気記録装置では、記録を行うブロック、通常セクタブロックの末尾にそのセクタブロックでの最短ビット長の繰り返しパターンを必ず付加する構成とする。
【００１２】
すなわち、本発明による磁気記録装置は、軟磁性裏打ち層と磁気記録層を備える磁気記録媒体と、記録ヘッドを備える磁気ヘッドと、セクタブロック単位でユーザーデータを記録データ列に変換して出力する信号処理回路と、記録データ列を記録電流に変換して記録ヘッドに印加する電流ドライバとを含む磁気記録装置において、信号処理回路は、各セクタブロックの記録データ列の末尾に該ブロックでの最短ビット長の繰り返しパターンを付加して出力することを特徴とする。
【００１３】
信号処理回路は、典型的には、ＥＣＣ部に続くポストアンブル部の後に最短ビット長の繰り返しパターンを付加する。付加する最短ビット長の長さは４ビット以上、好ましくは１バイト以上とする。記録ヘッドは、典型的には、主磁極と補助磁極とを備える単磁極ヘッドである。装置内の最小トラックピッチが２５０ｎｍ以下のとき、記録ヘッド主磁極トラック幅は当然２５０ｎｍ以下となる。主磁極トラック幅が２５０ｎｍ以下で記録後消去現象が発生し始めることがわかっており、何らかの対策が必要となる。
【００１４】
また、本発明による磁気記録媒体は、軟磁性裏打ち層と磁気記録層とを備え、セクタブロック単位でユーザーデータが記録されており、各セクタブロックの記録データ列の末尾に該ブロックでの最短ビット長の繰り返しパターンが付加されている。
【００１５】
本発明による磁気記録方法は、軟磁性裏打ち層と磁気記録層を備える磁気記録媒体に記録ヘッドによって情報を記録するとき、入力されたユーザーデータを記録データ列に変換するステップと、記録データ列の末尾に最短ビット長の繰り返しパターンを付加するステップと、末尾に最短ビット長の繰り返しパターンが付加された記録データ列を記録電流に変換するステップと、その記録電流によって記録ヘッドを駆動するステップとを含む。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、２層垂直磁気記録方式の磁気ディスク装置の概略構成図である。磁気ディスク装置は、スピンドルモーター回転軸Ａを中心に回転する磁気ディスク（磁気記録媒体）１１、ロータリーアクチュエーター１２の支点Ｂを中心として左右に回動する磁気ヘッド１３、磁気ヘッド１３に記録電流を送り、また磁気ヘッド１３からの再生信号を増幅するヘッドアンプ１４などの電気回路系を有する。
【００１７】
図２は、２層垂直磁気記録方式の磁気記録媒体と磁気ヘッドのＳＰＴヘッド（単磁極型記録ヘッド）部分の拡大摸式図である。磁気ヘッドには記録ヘッドと共に、磁気抵抗効果を利用する再生ヘッドが搭載されているがここでは説明を省略する。磁気記録媒体は、基板２１、軟磁性裏打ち層２２、記録層の結晶性など制御するための中間層２３、磁気記録層２４、保護膜２５を備える。ＳＰＴヘッドは、記録層２４に記録磁化を形成する主磁極２７と、主磁極からの磁束が媒体の軟磁性裏打ち層２２を通って戻る補助磁極２８とを備える。主磁極のトラック幅Ｔｗは１５０ｎｍ、トラックピッチは１８０ｎｍとした。ＳＰＴヘッドには、周囲に軟磁性シールドを付加したものもあるが、本明細書では、少なくとも主磁極と補助磁極を有し、最終的に記録媒体に磁化を形成する磁界が主磁極２７から発生される記録ヘッドをＳＰＴヘッドという。
【００１８】
図３は、磁気ディスク上の領域を模式的に表した図である。磁気ディスク１１上には位置情報を記録したサーボ領域１５が放射状に存在し、同心円状あるいは螺旋状にトラック１７が配されている。各トラック１７は、サーボ領域１５と、データ領域１６とに分けられ、データ領域１６にユーザーデータが記録される。
【００１９】
図４は、本発明の磁気ディスク装置の記録再生信号の流れを説明するための模式図である。図４を用いて、記録再生信号の流れを説明する。ＰＣなどの上位装置４１から送られてきたユーザーデータ４０は、Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ４２を通して、ＨＤＣ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４３に送られ、ＨＤＣ４３では、ＥＣＣ（Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏｄｅ）などが付加され、Ｃｈａｎｎｅｌ  ＬＳＩ４４に送られる。Ｃｈａｎｎｅｌ  ＬＳＩ４４では、磁気記録再生系に適した記録符号への変換などを行い、プリアンプに記録データ列４５として送り出す。記録データ列４５はプリアンプの記録電流ドライバ４６で記録電流４７に変換され、記録電流４７が磁気ヘッド１３のＳＰＴヘッドに印加される。それによって磁気ヘッド１３のＳＰＴヘッド主磁極から磁気ディスク１１に記録磁界が印加され、磁気ディスク１１に情報の書き込みが行われる。一方、磁気ヘッド１３の再生ヘッドからの再生出力４８はプリアンプの再生アンプ４９で増幅され、Ｃｈａｎｎｅｌ  ＬＳＩ４４で記録符号の復号が行われ、更に必要に応じてＨＤＣ４３でＥＣＣの復号処理などが行われたうえで、Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ４２を介して上位装置４１に読み出しデータとして送出される。
【００２０】
データはセクタブロック単位で記録が行われる。通常、磁気ディスク装置では、同心円状に配される同一トラック内のデータ領域では、最短ビット長（時間単位では、最短ビット周期：Ｔ）の整数倍の長さの組み合わせでデータを表し、磁気ディスク上に記録を行う。この際、磁気記録再生系の非線形性を補正するために、磁化反転位置を僅かにシフトさせて記録を行う（ライトプリコンペンセーション）が、ライトプリコンペンセーションによりビット長が変化した場合にも所望の記録ビット長がＴの整数倍であるため、本明細書では、記録ビット長をＴの整数倍として記述することとする。
【００２１】
また、本実施例では、ディスク半径位置により、ディスク上の領域を１２のゾーンに分割し、ゾーン毎に最短ビット周期Ｔを設定している。従って、同一ゾーン内でも、トラック毎に、ディスク上に記録されるビット長はディスク半径位置の違いにより変化する。また、ゾーンが異なる場合には、最短ビット周期Ｔが異なるため、記録されるビット長は異なっている。
【００２２】
図５及び図６は、本発明によるセクタブロックの構成例を示す図である。セクタブロックは、ＡＤＣ（アナログ−デジタルコンバーター）でサンプリングするための周波数や位相を引き込むことを主目的とするパターンが記録されるプリアンブル部５１、ユーザーデータの始まりを示すＳｙｎｃ部５２、ユーザーデータ部５３、ＥＣＣ（Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏｄｅ）部５４、信号処理ＬＳＩ内の最尤復号器の計算を収束させることを主目的とするポストアンブル部５５を有する。ポストアンブル部５５には任意パターンを設定可能であり、パーシャルレスポンスのクラス、レスポンス形状により、最適なパターンを選択する。
【００２３】
本実施例では、Ｃｈａｎｎｅｌ  ＬＳＩ４４において、図５に示すように、通常のポストアンブルの末尾に最短ビット長繰り返しパターン（１Ｔパターン）５６を任意ビット数付加する。また、セクタが途中でサーボ領域１５にまたがってしまう場合には、図６に示すように、そのセクタをスプリットし、ユーザーデータを途中で分割し、ユーザーデータ前半部５３ａの末尾にポストアンブル部５５と最短ビット長繰り返しパターン（１Ｔパターン）５６を任意ビット数付加し、セクタ領域終了後に、あらためてプリアンブル部５１、ｓｙｎｃ部５２を設け、後半のユーザーデータ５３ｂを記録し、その末尾にＥＣＣ部５４、ポストアンブル部５５、最短ビット長繰り返しパターン（１Ｔパターン）５６を任意ビット数付加して１つのセクタを終了する。
【００２４】
１Ｔパターンを付加するビット数を決めるために、評価実験を行った。ユーザーデータ部には、記録後消去が発生し易い低密度パターンを用いた。図７に、評価実験に用いた記録パターンの模式図を示す。この場合、低密度パターンとして該当トラックでの最短ビット長の１６倍のビット長を用いた。ＥＣＣ部分を取り除き、低密度パターンの直後に１Ｔパターンを付加する構成で評価を行った。評価は、記録、再生（出力測定）の繰り返しで行い、記録後消去発生の定義を、再生出力が１０％以上低下した確率とした。
【００２５】
図８は、記録後消去（１０％以上の出力低下）の発生確率と付加する１Ｔパターン長との関係を示す図である。図８より、１Ｔパターン付加することにより、記録後消去発生確率が急激に低減され、１Ｔパターン長が４ビット以上で、発生確率が５％程度まで低減できることが確認された。具体的には、２ビットでも発生確率が半減し、４ビット以上付加では、その効果はほとんど変化しない。
【００２６】
図９に、上記実験で求められた、出力最小値と付加する１Ｔパターン長との関係を示す。１Ｔパターン付加により、最低出力が大きくなる。最低出力が大きくなる効果は付加する１Ｔパターン長が２ビットでも表れ、４ビットで飽和し始め、１０ビット以上では、最大出力の約９０％程度に安定している。この程度の変動であれば、致命的なエラーとはならない。
【００２７】
以上の結果より、本実施例では、ヘッド固体差によるバラツキを考慮して、実験結果の１０ビットよりも長い１６ビット（２Ｂｙｔｅ）の１Ｔパターンを付加することとした。図１０に、本実施例での記録電流パターンのセクタ末尾近傍の例を示す。従来は、ポストアンブルパターンで終了していたものに、１Ｔパターンを２Ｂｙｔｅ付加している。セクタが、サーボ領域で分断されてしまい、スプリットしてしまう場合には、スプリットした前半、後半それぞれのポストアンブルの末尾に１Ｔパターンを付加する。
【００２８】
本実施例における評価実験では、記録後消去確率が５％程度、出力変動も１０％程度残っているが、これには再生ヘッドの変動などの要因も含まれている。また、実際には、記録ヘッドに記録後消去対策を施したヘッドと組み合わせることにより、これらを更に低減可能である。
【００２９】
図１０に示した実施例では、ポストアンブル部に２Ｔパターンを用いているが、図１１に示すように２Ｔパターンではないパターンを用いることも可能である。また、上記説明では、記録ヘッドとして主磁極と補助磁極だけを有する構造のＳＰＴヘッドを用いたが、主磁極の周りにシールドを配したシールド型のＳＰＴヘッドを用いてもよい。更に、面内記録で用いられているリング型ヘッドにおいても、同様の記録後消去現象が発生する可能性があり、その場合には本発明を適用することができる。また、図４に示した回路例では、Ｃｈａｎｎｅｌ  ＬＳＩ４４とＨＤＣ４３が別の構成となっているが、図１２に示すような、両機能を統合したＣｈａｎｎｅｌ  ＬＳＩ／ＨＤＣ統合チップ６１を用いることも可能である。
【００３０】
上記では、記録媒体に垂直磁気異方性を有する垂直記録媒体を用いた例によって説明したが、媒体膜面斜め方向に磁化容易軸を有する斜め記録媒体を用いる磁気ディスク装置に対しても、本発明を適用することができる。ヘッド移動機構は、上記ではロータリーアクチュエーターによるヘッド移動機構を用いているが、リニアアクチュエーターによるヘッド移動機構を用いた磁気ディスク装置についても同様に本発明を適用可能である。更に、本発明は、ディスク状記録媒体を用いた磁気ディスク装置に限らず、テープ状記録媒体を用い、ブロック単位でデータ記録を行うデジタル記録装置においても、データ書き込み単位の末尾に１Ｔパターンを付加することにより、同様の効果を得ることが可能であり、本発明を適用できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によると、２層垂直記録媒体において記録ヘッド主磁極の残留磁化により発生する記録後消去現象の発生確率を低減することが可能となり、安価で信頼性の高い磁気記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気ディスク装置の構造例を示す図。
【図２】２層垂直磁気記録方式の磁気記録媒体とＳＰＴヘッド部分の拡大摸式図。
【図３】磁気ディスク上の領域を模式的に表した図。
【図４】本発明の磁気ディスク装置の記録再生信号の流れを説明するための模式図。
【図５】本発明によるセクタブロックの構成例を示す図。
【図６】本発明によるスプリット時のセクタブロック構成例を示す図。
【図７】評価実験に用いた記録パターンの模式図。
【図８】記録後消去の発生確率と付加する１Ｔパターン長との関係を示す図。
【図９】出力最小値と付加する１Ｔパターン長との関係を示す図。
【図１０】本発明によるセクタブロック末尾部分の記録電流パターンの例を示す図。
【図１１】本発明によるセクタブロック末尾部分の記録電流パターンの他の例を示す図。
【図１２】統合チップを用いた場合の記録再生信号の流れを説明するための模式図。
【図１３】主磁極先端の残留磁化状態を説明する模式図。
【図１４】一般的な磁気ディスク装置における記録フォーマット及びセクタブロックの構成図。
【図１５】一般的な磁気ディスク装置におけるセクタスプリット模式図。
【図１６】一般的な磁気ディスク装置におけるスプリット時のセクタブロックの構成図。
【図１７】一般的な磁気ディスク装置におけるセクタブロック内記録パターン模式図。
【符号の説明】
１１：磁気ディスク、１２：ロータリーアクチュエーター．１３：磁気ヘッド、１４：ヘッドアンプ、１５：サーボ領域、１６：データ領域、１７：トラック、２１：基板、２２：軟磁性裏打ち層、２３：中間層、２４：磁気記録層、２５：保護膜、２７：主磁極、２８：補助磁極、４０：ユーザーデータ、４３：ＨＤＣ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、４４：Ｃｈａｎｎｅｌ  ＬＳＩ、４５：記録データ列、４６：記録電流ドライバ、４７：記録電流、４８：再生出力、４９：再生アンプ、５１：プリアンブル部、５２：Ｓｙｎｃ部、５３：ユーザーデータ部、５４：ＥＣＣ（Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏｄｅ）部、５５：ポストアンブル部、５６：最短ビット長繰り返しパターン（１Ｔパターン）、６１：Ｃｈａｎｎｅｌ  ＬＳＩ／ＨＤＣ統合チップ
【図１】
2005018834.tif 000003
【図２】
2005018834.tif 000004
【図３】
2005018834.tif 000005
【図４】
2005018834.tif 000006
【図５】
2005018834.tif 000007
【図６】
2005018834.tif 000008
【図７】
2005018834.tif 000009
【図８】
2005018834.tif 000010
【図９】
2005018834.tif 000011
【図１０】
2005018834.tif 000012
【図１１】
2005018834.tif 000013
【図１２】
2005018834.tif 000014
【図１３】
2005018834.tif 000015
【図１４】
2005018834.tif 000016
【図１５】
2005018834.tif 000017
【図１６】
2005018834.tif 000018
【図１７】
2005018834.tif 000019