(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボ部に磁化反転のない部分を有する垂直記録媒体と、
前記記録媒体に信号を書き込む単磁極型の垂直ヘッドと磁気抵抗効果型再生ヘッドとで構成される複合ヘッドと、
前記ヘッドの出力信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段により増幅された信号をディジタル変換する変換手段と、
前記変換手段から出力される信号を用いて、前記増幅手段における低域カットオフに起因して消失された、前記磁化反転のない部分に起因する直流成分を復元する直流成分復元手段と、
前記直流成分復元手段により復元された直流成分と前記変換手段から出力される信号とから前記ヘッドの出力信号を復元する信号復元手段と、
前記信号復元手段により復元された信号に基づいて位置誤差信号を生成する生成手段と
を具備したことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
前記直流成分復元手段は、現時点の復元した直流電圧と現時点の復元手段に入力される電圧値に所定の係数を掛けた値とを足し合わせることで次の時点の直流復元電圧を求める計算式を用いることにより各時点の直流成分を導出することを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
【請求項３】
前記直流成分復元手段は、前記計算式に使用する係数を、前記信号復元手段により復元された信号に含まれる振幅利得制御を行うための信号部の後に現れる無信号部に基づいて決定する手段を有することを特徴とする請求項２記載の磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単磁極型の垂直記録ヘッド及び２層構造の垂直磁気記録媒体を備えた磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、長手記録方式に比べて記録密度を向上させることのできる垂直磁気記録方式を採用した磁気ディスク装置が普及してきている。垂直磁気記録方式を採用した磁気ディスク装置の一例としては、単磁極型の垂直記録ヘッドと磁気抵抗効果型の再生ヘッド（ＧＭＲヘッド等）を組み合わせた複合ヘッドと、２層構造の垂直磁気記録媒体との組み合わせにより垂直磁気記録／再生を行うものがある。この方式により記録媒体に垂直磁気記録されたデータを読み出した場合のサーボ部のヘッド出力端波形を図１２に示す。
【０００３】
図１２中に示されるＡＧＣは、振幅利得制御を行うための部分である。ＳＩＭ部は、サーボインデックスマークに相当し、サーボデータの起点を示すための部分である。ＣＹＬ部は、サーボシリンダ情報やサーボセクタ番号情報に相当する部分である。ＰＡＤ部は、タイミング調整用の補充データに相当する部分である。Ａ部〜Ｄ部は、それぞれＡバースト信号〜Ｄバースト信号に相当する部分である。なお、ＧＭＲヘッド等の磁界を直接検出するヘッドで信号を読み出しているので、図１２に示されるように磁化反転のない部分（ＣＹＬ部やＤ部など）でも、信号振幅が−１の信号が検出される（信号振幅は説明を簡易にするため±１に正規化している）。
【０００４】
上記Ａバースト信号〜Ｄバースト信号は、トラック上において例えば図１３に示すようなパターンで記録されている。この例では、Ａバースト信号及びＢバースト信号は対象のトラックから半相ずれて位置し、Ｃバースト信号は対象のトラック上にずれることなく位置し、Ｄバースト信号は対象のトラックから全相ずれて位置している。このため、図１２のヘッド出力端波形では、Ａバースト信号〜Ｄバースト信号の振幅はそれぞれ−１〜０、−１〜０、−１〜＋１、−１として現れる。
【０００５】
図１４に、従来の方式で位置決め信号を生成するための回路を示す。図１４（ａ）はアナログ微分方式を示し、図１４（ｂ）はディジタル微分方式を示している。
【０００６】
図１４（ａ）において、ヘッド１は複合ヘッドであり、記録には単磁極型の垂直記録ヘッドが、再生にはＧＭＲヘッドが採用される。ヘッド１から読み出された信号は、図１２に示したような波形となる。ヘッドアンプ（ＩＣ）２は、ヘッド１から読み出された上記信号を増幅する。増幅された信号は図１５に示されるような波形となる。ヘッドアンプ２の低域カットオフ周波数は数１００ＫＨｚ〜１ＭＨｚ程度であるため、ヘッドアンプ２は直流（ＤＣ）成分を通過させない。このため、図１５に示されるようにベースラインが変動した波形となる。
【０００７】
可変増幅度アンプ（ＶＧＡ）３は、振幅利得制御回路（ＡＧＣ）４の出力信号に従って、ヘッドアンプ２の出力信号の増幅度を決定する。ＡＧＣ回路４は、図１２に示されるＡＧＣ部の振幅が一定となるように可変増幅度アンプ３を制御する。低域通過フィルタ（ＬＰＦ）５は、可変増幅度アンプ３の出力信号に対して高域のノイズを低減させる。
【０００８】
微分器６は、上記ベースラインの変動を解消し、ヘッドの出力波形が通常の面内記録されたサーボ波形と同じになるように、低域通過フィルタ５の出力信号に対してアナログ式の微分処理を行う。微分器６の出力波形は、図１６に示されるように、通常の面内記録されたサーボ波形と同様なものとなる。
【０００９】
アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）７は、微分器６の出力信号をサンプリングする。このときのサンプリング周波数は、バースト信号周波数の１０倍程度である。有限インパルス応答回路（ＦＩＲ）８は、アナログ／ディジタル変換器７の出力信号に基づいて再生信号を生成する。
【００１０】
サーボ復調回路９は、アナログ／ディジタル変換器７によりサンプリングされた信号の絶対値をとり、それぞれのバースト区間で足し合わせを行うことによりバースト振幅を復調する。足し合わせを行うのは、積分効果により位置信号のＳＮ比を向上させるためである。このようにして得られたバースト信号から、位置信号は、（Ａバースト信号振幅−Ｂバースト信号振幅）／（Ａバースト信号振幅＋Ｂバースト信号振幅）で計算される。
【００１１】
一方、図１４（ｂ）に示すディジタル微分方式では、図１４（ａ）におけるアナログ式微分器６に代えて、ディジタル式微分器としての１−Ｄ演算器１０を設けている。この場合、１−Ｄ演算器１０は、アナログ／ディジタル変換器７の後段に配置され、アナログ／ディジタル変換器７の出力信号に対して１−Ｄ演算を行うことによりディジタル式微分処理をする。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ヘッドから読み出された信号を増幅する際に生じるベースラインの変動を解消し、ヘッドの出力波形が通常の面内記録されたサーボ波形と同じになるようにするため、従来の技術ではヘッドアンプの出力を微分処理している。そして、この微分処理の施された信号に基づいて位置誤差信号が生成されることになる。
【００１３】
しかしながら、微分処理を行うことは、信号の高域でのノイズを増加させることになり、ＳＮ比を劣化させ、位置誤差信号の分散を増加させてしまうことになる。
【００１４】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、微分処理を行うことなく、歪みの無いヘッド出力端信号を復元し、これにより分散の抑えられた位置誤差信号を生成する磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る磁気ディスク装置は、サーボ部に磁化反転のない部分を有する垂直記録媒体と、前記記録媒体に信号を書き込む単磁極型の垂直ヘッドと磁気抵抗効果型再生ヘッドとで構成される複合ヘッドと、前記ヘッドの出力信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段により増幅された信号をディジタル変換する変換手段と、前記変換手段から出力される信号を用いて、前記増幅手段における低域カットオフに起因して消失された、前記磁化反転のない部分に起因する直流成分を復元する直流成分復元手段と、前記直流成分復元手段により復元された直流成分と前記変換手段から出力される信号とから前記ヘッドの出力信号を復元する信号復元手段と、前記信号復元手段により復元された信号に基づいて位置誤差信号を生成する生成手段とを具備したことを特徴とする。
【００１６】
前記磁気ディスク装置において、前記直流成分復元手段は、現時点の復元した直流電圧と現時点の復元手段に入力される電圧値に所定の係数を掛けた値とを足し合わせることで次の時点の直流復元電圧を求める計算式を用いることにより各時点の直流成分を導出するものであってもよい。
【００１７】
また、前記磁気ディスク装置において、前記直流成分復元手段は、前記計算式に使用する係数を、前記信号復元手段により復元された信号に含まれる振幅利得制御を行うための信号部の後に現れる無信号部に基づいて決定する手段を有していてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態において位置決め信号を生成するための回路を示す。なお、従来技術の図１４と共通する要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２０】
図１において、単磁極型の垂直記録ヘッド１から読み出された信号（図１２参照）は、ヘッドアンプ（ＩＣ）２により増幅される（図１５参照）。このときのヘッドアンプ２の低域カットオフ周波数は数１００ＫＨｚ〜１ＭＨｚ程度であるため、ヘッドアンプ２は直流（ＤＣ）成分を通過させず、ベースラインが変動した波形となる。ヘッドアンプ２の出力信号は、振幅利得制御回路（ＡＧＣ）４の出力信号に従って可変増幅度アンプ（ＶＧＡ）３により決定された増幅度で増幅された後、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）５によって高域のノイズが低減される。ここまでの処理は、従来技術の図１４と同様である。
【００２１】
低域通過フィルタ５の出力信号は、アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）７によってアナログ／ディジタル変換された後、有限インパルス応答回路（ＦＩＲ）８，ＤＣ再生器（ＤＣ抽出器）１１，及び加算器１２に送られる。
【００２２】
ＤＣ再生器１１は、アナログ／ディジタル変換器７から送られてくる信号を用いて所定の計算を行うことにより、直流成分を復元する。すなわち、ＤＣ再生器１１は、時点ｎの復元直流波形をＤＣＣ（ｎ）とし、ＤＣ再生器１１への入力信号をＤ（ｎ）として、以下の式を用いることにより各時点毎の直流成分を復元する。
【００２３】
ＤＣＣ（ｎ＋１）＝ＤＣＣ（ｎ）＋Ｃｉ＊Ｄ（ｎ）
ここで、Ｃｉはある係数である。Ｃｉを適切に設定することにより、図２に示されるような直流成分の波形が得られる。この図２には、直流成分の消失したヘッドアンプ出力波形（図１５と同じ）も同時に示されている。
【００２４】
加算器１２は、ＤＣ再生器１１により復元された直流成分とアナログ／ディジタル変換器７の出力とを加算処理する。これにより、図３に示すように直流成分がキャンセルされた（ベースラインの変動が解消された）ＳＮ比の高い波形が得られる。この図３の波形は、図１２に示されたヘッド出力端波形と同様であることがわかる。復元されたヘッド出力端信号は、サーボ復調回路９’に送られる。
【００２５】
サーボ復調回路９’は、各バースト区間でサンプリングされたディジタルデータをそのまま（絶対値を採らずに）加算してバースト信号の直流成分を求め、それを演算して位置誤差信号を求める。
【００２６】
ところで、垂直記録されたバースト信号は、ヘッド１が当該バースト信号の上にすべてあるとき（図１２及び図１３の中のＣ部に相当）、信号振幅が−１〜＋１に振れる正弦波的な波形となる。また、ヘッド１が半分バースト信号上にあるとき（図１２及び図１３の中のＡ部及びＢ部に相当）、信号振幅が−１〜０に振れる波形となり、ヘッド１が全くバースト信号上に無いとき（図１２及び図１３の中のＤ部に相当）、信号振幅が−１の直流波形となる。すなわち、垂直記録されたバースト信号は、マイナスピークが−１であり、プラスピークについてはヘッドがバースト信号上に乗る比率が増えるにつれて−１から＋１の方へと増加する。なお、振幅の起点が−１になるか＋１になるかは、信号の無い部分の磁化状態による。
【００２７】
上記のようにして各時点で得られるＡバースト信号の加算値（積分値）及びＢバースト信号の加算値（積分値）を図４に示す。この図４において、横軸はトラック上のヘッド位置を示す。位置が０のときはヘッドが半分ずつＡバースト信号、Ｂバースト信号の上に位置している状態にあり、位置が−０．５のときはヘッドが完全にＢバースト信号の上に位置している状態にあり、位置が＋０．５のときはヘッドが完全にＡバースト信号の上に位置している状態にあることが示されている。
【００２８】
図４のように各バースト信号について積分値（加算値）を求めることは、信号の直流成分を導出することとなる。図４においては、位置が−０．５のところではＡバースト信号は無信号の状態となり信号振幅が−１であるため、加算回数を５６とした場合、その加算値は−５６となる。位置が０のところでは信号振幅が−１〜０であり、信号振幅の平均値（ＤＣ分）は−０．５であるため、その加算値は−２８となる。位置が０．５のところでは信号振幅が−１〜＋１であり、信号振幅の平均値は０であるため、その加算値は０となる。このように、各バースト信号の加算値（ＤＣ分）は、位置に応じて直線状に変化していることがわかる。
【００２９】
位置誤差信号は、上述のようにして得られた各バースト信号の積分値を使用し、
位置誤差信号＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）
で求める。図５には、ヘッド位置と位置誤差信号との関係が示されている。このように、本実施形態の処理によって直線性の高い位置誤差信号が生成できることがわかる。
【００３０】
図６に、ノイズが重畳されているときの位置誤差信号の分布について従来例（微分方式）と本実施形態とを比較して示す。図６（ａ）は従来方式による位置誤差信号の分布を示し、図６（ｂ）は本実施形態による位置誤差信号の分布を示している。同図において、ヘッド位置は０である。従来方式による分散は０．０１２２であるのに対し、本実施形態による分散は０．００９３４であり、本実施形態によれば３０％ほど位置決め精度が向上することが示されている。
【００３１】
ところで、図１５に示した直流成分消失による波形歪みはヘッドアンプにおける低域カットオフが原因であることは既に説明したが、ＤＣ再生器１１における係数Ｃｉは、低域カットオフ周波数に応じて適切に決定されなければならない。図７に、低域カットオフ周波数が図１５の場合よりも高い場合の例を示す。このような特性のヘッドアンプに同じ係数Ｃｉを用いると、直流成分が正しくキャンセルされない。この場合、図３の波形とは異なり、図８に示す波形となる。このときの位置誤差信号を図９に示すが、位置誤差信号の直線性が失われている様子がわかる。実機においてはヘッドアンプの低域カットオフ周波数は２倍程度は高くなり得るので、これに対応する必要がある。
【００３２】
ここで、図１０及び図１１を参照して、ＤＣ再生器１１における係数Ｃｉを適切に選択・決定するための回路構成及び動作を説明する。
【００３３】
信号のＡＧＣ部においてサーボ情報エリアであることを示すサーボゲート信号がオンになる。これにより、タイマ２１のカウントが開始される。サーボゲートのオンから一定期間が経つとタイマイネーブル信号がオンとなり、タイマ２４のカウントが開始される。
【００３４】
信号のレベルが負である時はタイマ２４はカウントを続けるが、信号のレベルが正である時はコンパレータ２２から０が出力され、ＡＮＤ回路２３からのタイマリセット信号が１となり、タイマ２４はリセットされる。
【００３５】
信号のＡＧＣ部が終了し、ＳＩＭ部が開始されると、しばらく無信号の状態が続くため、タイマ２４のカウント値は増加していく。タイマ２４のカウント値が一定値以上になるとコンパレータ２５からラッチパルスが出力され、その時点の信号レベルがラッチ回路２６によりラッチされる。
【００３６】
ここで得られた信号レベルは、ヘッドアンプの低域カットオフ周波数に関連しており、この低域カットオフ周波数に応じて変化するものである。従って、ラッチされた信号レベルを参照することにより、適切な係数Ｃｉを選択・決定すればよい。
【００３７】
このように、本実施形態によれば、ＤＣ再生器１１はアナログ／ディジタル変換器から送られてくる信号を用いて所定の計算を行うことによりヘッドアンプ２で除去された直流成分を復元し、加算器１２はＤＣ再生器１１により復元された直流成分とアナログ／ディジタル変換器７の出力とを加算処理しているので、直流成分がキャンセルされた（ベースラインの変動が解消された）ＳＮ比の高いヘッド出力端信号を復元できる。また、サーボ復調回路９’は各バースト区間でサンプリングされたディジタルデータをそのまま（絶対値を採らずに）加算してバースト信号の直流成分を求め、それを演算することにより位置誤差信号を生成しているので、分散の抑えられた位置誤差信号を得ることができる。
【００３８】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲で種々変形して実施することが可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、ヘッドアンプで除去された直流成分を復元し、この直流成分とヘッドアンプ出力とに基づいて歪みの無いヘッド出力端信号を復元しているので、微分処理を行うことなく、分散の抑えられた位置誤差信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態において位置決め信号を生成するための回路を示すブロック図。
【図２】同実施形態において得られる直流成分の波形と直流成分が消失したヘッドアンプ出力波形とを同時に示す図。
【図３】直流成分とアナログ／ディジタル変換器の出力とを加算処理した波形を示す図。
【図４】Ａバースト信号の加算値（積分値）及びＢバースト信号の加算値（積分値）を示す図。
【図５】ヘッド位置と位置誤差信号との関係を示す図。
【図６】ノイズが重畳されているときの位置誤差信号の分布について従来方式と本実施形態とを比較して示す図。
【図７】低域カットオフ周波数が高い場合のヘッドアンプ出力波形を示す図。
【図８】低域カットオフ周波数が高い場合の図３に対応する波形を示す図。
【図９】低域カットオフ周波数が高い場合の図５に対応する波形を示す図。
【図１０】ＤＣ再生器における係数を適切に選択設定するための回路構成を示す図。
【図１１】ＤＣ再生器における係数を適切に選択設定するための動作を説明するための図。
【図１２】磁気ディスク装置におけるサーボ部のヘッド出力端波形を示す図。
【図１３】垂直記録されたバースト信号のパターンを示す図。
【図１４】従来の方式で位置決め信号を生成するための回路を示す図。
【図１５】ヘッドアンプにより増幅された信号の波形を示す図。
【図１６】従来の方式で使用される微分器の出力波形を示す図。
【符号の説明】
１…ヘッド
２…ヘッドアンプ
３…可変増幅度アンプ（ＶＧＡ）
４…振幅利得制御回路（ＡＧＣ）
５…低域通過フィルタ（ＬＰＦ）
６…微分器
７…アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）
８…有限インパルス応答回路（ＦＩＲ）
９…サーボ復調回路
１０…１−Ｄ演算器
１１…ＤＣ再生器
１２…加算器
２１…タイマ
２２…コンパレータ
２３…ＡＮＤ回路
２４…タイマ
２５…コンパレータ
２６…ラッチ回路
【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】
0003977580.tif 000013
【図１３】
0003977580.tif 000014
【図１４】
0003977580.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
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