(57)【要約】【課題】磁気ヘッドの特性における実際のアシンメトリ量をより正確に評価すること。【解決手段】２Ｍビット（Ｍは整数）を１周期とする方形波のＬＦパターンの半周期の、先頭ビット期間にのみ磁化反転を持つパターンＬ1と、２Ｎビット（Ｎは整数）、及び２Ｎ＋１ビットの１ＴパターンＨ1、Ｈ2が、Ｌ1，Ｈ1，Ｌ1，Ｈ1，Ｌ1，Ｈ2の順に配置されたＱ個のビットパターンであって、Ｎ＞＞Ｍを満足し、さらにＮの値はＱ個のビットパターンごとに異なり、Ｑ個のビットパターンのうちの一つのビットパターンの繰り返しを再生し、さらにＱ個の各ビットパターンについて、再生波形の内、ＬＦパターンに対応する正負極性の再生波形の平均ＤＣレベルに対する振幅を波形測定手段により測定する。評価手段は、前記波形測定手段からＱ（≧３）組の各測定値を入力し、当該各測定値に基づいて前記ＬＦパターンに対応する再生波形の実際のアシンメトリ量を算出する。【選択図】図２
2009158036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスクの回転駆動部、回転する前記磁気ディスク上の所定のトラックに対してデータを記録再生する磁気ヘッド、当該磁気ヘッドにデータに応じた記録電流を供給するライト・アンプ、前記ライト・アンプへ特定のビットパターンのデータ信号を供給することが可能なデータ・ジェネレータ、前記磁気ヘッドからの信号を増幅するリード・アンプ、前記所定のトラックに記録されたデータを再生して前記リード・アンプの出力信号における前記特定のビットパターンの再生波形を測定する波形測定手段、および当該波形測定手段からの測定値を入力して前記磁気ヘッドの非線形性を表すデータを算出する評価部、を備えた磁気ヘッドの特性評価装置であって、
前記特定のビットパターンは、Ｑ個のビットパターンを備え、前記各ビットパターンは、２Ｍビット（Ｍは整数）を１周期とする方形波のＬＦパターンの半周期のパターンであって、先頭ビット期間にのみ磁化反転を持つパターンＬ1と、２Ｎビット（Ｎは整数）、及び２Ｎ＋１ビットの１ＴパターンＨ1、Ｈ2が、Ｌ1，Ｈ1，Ｌ1，Ｈ1，Ｌ1，Ｈ2の順に配置され、前記ＭとＮはＮ＞＞Ｍを満足し、さらにＮの値は前記Ｑ個のビットパターンごとに異なるビットパターンであり、
前記波形測定手段は、前記Ｑ個のビットパターンそれぞれについて、前記再生波形の内、前記ＬＦパターンに対応する正負極性の再生波形の平均ＤＣレベルに対する振幅を測定し、
前記評価手段は、前記波形測定手段からＱ（≧３）組の各測定値を入力し、当該各測定値に基づいて前記ＬＦパターンに対応する再生波形の実際のアシンメトリ量を算出する
ことを特徴とする磁気ヘッドの特性評価装置。
【請求項２】
前記評価手段は、前記Ｑの値が特に３である場合、前記３組の各測定値に対して、前記ＬＦパターンに対応する正負極性の再生波形の平均ＤＣレベルに対する振幅をＡ１、Ａ２とし、Ａ＝（Ａ1＋Ａ2）／２とした場合に、
パラメータＸ1、Ｘ2、Ｘ3、及びＹを、Ｘ1＝６Ｎ＋１、Ｘ2＝−３Ｎ／Ａ、Ｘ3＝（３Ｎ＋１）／Ａ、Ｙ＝（３Ｍ＋６Ｎ＋１）×（Ａ1−Ａ2）／（Ａ1＋Ａ2）の演算によりそれぞれ求め、
前記３個のビットパターンの前記Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｙの値をそれぞれ、Ｘq,1、Ｘq,2、Ｘq,3、Ｙq  （ｑ＝１，２，３）とした場合に、
前記ＬＦパターンに対応する正負極性の再生波形の実際のアシンメトリ量ＡｓｙｍRealを、
【数１】
2009158036.tif 000025
により算出する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッドの特性評価装置。
【請求項３】
前記評価手段は、前記Ｑの値が３より大きい場合、前記Ｑ組の各測定値に対して、前記ＬＦパターンに対応する正負極性の再生波形の平均ＤＣレベルに対する振幅をＡ1、Ａ2とし、Ａ＝（Ａ1＋Ａ2）／２とした場合に、
パラメータＸ1、Ｘ2、Ｘ3、及びＹを、Ｘ1＝６Ｎ＋１、Ｘ2＝−３Ｎ／Ａ、Ｘ3＝（３Ｎ＋１）／Ａ、Ｙ＝（３Ｍ＋６Ｎ＋１）×（Ａ1−Ａ2）／（Ａ1＋Ａ2）、（の演算によりそれぞれ求め、
前記Ｑ個のビットパターンの前記Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、Ｙの値をそれぞれ、Ｘq,1、Ｘq,2、Ｘq,3、Ｙq  （ｑ＝１，２，．．．Ｑ）とした場合に、
Ｘq,1〜Ｘq,3を独立変数、Ｙqを従属変数とする
【数２】
2009158036.tif 000026
の線形回帰モデルによる回帰分析を実行し、その結果の回帰係数ａ1を前記ＬＦパターンに対応する正負極性の再生波形の実際のアシンメトリ量とすることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッドの特性評価装置。
【請求項４】
磁気ディスクの回転駆動部、回転する前記磁気ディスク上の所定のトラックに対してデータを記録再生する磁気ヘッド、当該磁気ヘッドにデータに応じた記録電流を供給するライト・アンプ、前記ライト・アンプへ特定のビットパターンのデータ信号を供給することが可能なデータ・ジェネレータ、前記磁気ヘッドからの信号を増幅するリード・アンプ、前記所定のトラックに記録されたデータを再生して前記リード・アンプの出力信号における前記特定のビットパターンの再生波形を測定する波形測定手段、および当該波形測定手段からの測定値を入力して前記磁気ヘッドの非線形性を表すデータを算出する評価部、を備えた磁気ヘッドの特性評価装置における特正義評価方法であって、
前記特定のビットパターンは、Ｑ個のビットパターンを備え、前記各ビットパターンは、２Ｍビット（Ｍは整数）を１周期とする方形波のＬＦパターンの半周期のパターンであって、先頭ビット期間にのみ磁化反転を持つパターンＬ1と、２Ｎビット（Ｎは整数）、及び２Ｎ＋１ビットの１ＴパターンＨ1、Ｈ2が、Ｌ1，Ｈ1，Ｌ1，Ｈ1，Ｌ1，Ｈ2の順に配置され、前記ＭとＮはＮ＞＞Ｍを満足し、さらにＮの値は前記Ｑ個のビットパターンごとに異なるビットパターンであり、
前記Ｑ個のビットパターンそれぞれについて、前記再生波形の内、前記ＬＦパターンに対応する正負極性の再生波形の平均ＤＣレベルに対する振幅を測定するステップ、
前記測定するステップからＱ（≧３）組の各測定値を入力し、当該各測定値に基づいて前記ＬＦパターンに対応する再生波形の実際のアシンメトリ量を算出するステップ
を備えることを特徴とする磁気ヘッドの特性評価方法。
【請求項５】
前記アシンメトリ量を算出するステップは、前記Ｑの値が特に３である場合、前記３組の各測定値に対して、前記ＬＦパターンに対応する正負極性の再生波形の平均ＤＣレベルに対する振幅をＡ1、Ａ2とし、Ａ＝（Ａ1＋Ａ2）／２とした場合に、
パラメータＸ1、Ｘ2、Ｘ3、及びＹを、Ｘ1＝６Ｎ＋１、Ｘ2＝−３Ｎ／Ａ、Ｘ3＝（３Ｎ＋１）／Ａ、Ｙ＝（３Ｍ＋６Ｎ＋１）×（Ａ1−Ａ2）／（Ａ1＋Ａ2）の演算によりそれぞれ求め、
前記３個のビットパターンの前記Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、Ｙの値をそれぞれ、Ｘq,1、Ｘq,2、Ｘq,3、Ｙq  （ｑ＝１，２，３）とした場合に、
前記ＬＦパターンに対応する正負極性の再生波形の実際のアシンメトリ量ＡｓｙｍRealを、
【数３】
2009158036.tif 000027
により算出することを特徴とする請求項４に記載の磁気ヘッドの特性評価方法。
【請求項６】
前記アシンメトリ量を算出するステップは、前記Ｑの値が３より大きい場合、前記Ｑ組の各測定値に対して、前記ＬＦパターンに対応する正負極性の再生波形の平均ＤＣレベルに対する振幅をＡ1、Ａ2とし、Ａ＝（Ａ1＋Ａ2）／２とした場合に、
パラメータＸ1、Ｘ2、Ｘ3、及びＹを、Ｘ1＝６Ｎ＋１、Ｘ2＝−３Ｎ／Ａ、Ｘ3＝（３Ｎ＋１）／Ａ、Ｙ＝（３Ｍ＋６Ｎ＋１）×（Ａ1−Ａ2）／（Ａ1＋Ａ2）の演算によりそれぞれ求め、
前記Ｑ個のビットパターンの前記Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、Ｙの値をそれぞれ、Ｘq,1、Ｘq,2、Ｘq,3、Ｙq  （ｑ＝１，２，．．．Ｑ）とした場合に、
Ｘq,1〜Ｘq,3を独立変数、Ｙqを従属変数とする
【数４】
2009158036.tif 000028
の線形回帰モデルによる回帰分析を実行し、その結果の回帰係数ａ1を前記ＬＦパターンに対応する正負極性の再生波形の実際のアシンメトリ量とする
ことを特徴とする請求項４に記載の磁気ヘッドの特性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク装置において信号の再生に用いられる磁気ヘッドの特性評価装置（property evaluation equipment）および特性評価方法（property evaluation method）に関し、より詳細には、垂直記録（perpendicular magnetic recording）における再生素子（playback device, playback sensor）としてＧＭＲ素子を使用した磁気ヘッドの非線形性を評価する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、磁気ディスク装置で使用される薄膜ヘッド（thin film head）は、磁気抵抗効果素子からなる再生素子と、インダクティブ型の電磁変換素子から構成された複合型ヘッドのものが主流である。インダクティブ型の電磁変換素子は、長手記録（longitudinal magnetic recording）では記録コアがリング形状のものが用いられ、垂直記録では単磁極（single-pole）タイプのものが用いられている。一方、再生素子としては主に巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ（Giant Magneto Resistance）ヘッドが長手記録および垂直記録で共通に用いられている。ＧＭＲヘッドの主要構成要素である巨大磁気抵抗効果膜（Giant Magneto Resistive effect layers）は、非磁性層の膜（non-magnetic Layer）を強磁性ピン層（Ferromagnetic pin layer）と強磁性フリー層（Ferromagnetic free layer）が挟むスピンバルブ構造（Structure of spin-valve）を有し、この２つの強磁性フリー層の磁化の方向が平行か反平行かで、この膜（layer）の電気伝導性が変化する特性を有する。このＧＭＲヘッドは、その優れた感度により、磁気ディスク装置の高記録密度化に寄与した。しかしその一方、ＧＭＲヘッドは、垂直記録の再生に使用した場合、外部磁場の変化に対する応答が非線形であるという欠点を有する。その非線形性は、主に正・負のゲイン特性が異なることによる非線形性（ゲイン非対称性）と、大きな外部磁界に対して出力が飽和することによる非線形性（飽和）に分けられる。
【０００３】
ところで今日、磁気ディスク装置の信号処理方式としてＰＲＭＬ（Partial Response Maximum Likelihood）方式が一般に用いられている。ＰＲＭＬ方式は、再生ヘッドからの再生信号を目的の波形に変形するＰＲ等化と、データ誤りを含んでいる再生信号から最も確からしいデータ系列を選択するＭＬ方式と、を組み合わせた方式である。さらに、最近では、このＰＲＭＬ方式を改良したＥＰＲＭＬ（extended PRML）やＥ２ＰＲＭＬなどの信号処理方式も用いられている。
【０００４】
ところでＧＭＲヘッドは、上述したように、ゲイン非対称性や飽和特性を有するので、再生信号波形（playback waveforms）は上下が非対称なアシンメトリ波形となる。一方、ＰＲＭＬ方式では等化後の波形が孤立波形（isolated wave）を線形的に重ね合わせたものと一致することを前提にした方式である。ＧＭＲヘッドにおけるこのアシンメトリ波形は、この前提に適合しない。したがって、ＧＭＲヘッドにおけるこのアシンメトリ波形は、ＰＲＭＬ信号処理におけるデータの誤りを増加させ、エラーレートを低下（悪化）させる。したがって、ＧＭＲヘッドの特性評価において、アシンメトリの評価が重要となっている。
【０００５】
アシンメトリは一般に以下のような式（１）で定義されている。
【０００６】
【数１】
2009158036.tif 000003
【０００７】
ここで、Ｖpos、Ｖnegはそれぞれ再生パルス波形におけるベースラインに対する正・負のピーク電圧である。ここで、再生パルス波形におけるベースラインとは、図４の符号４０２に示す波形部のレベルを言う。
【０００８】
長手記録用のヘッドで低周波の方形波（square wave pattern）信号を記録した時のＧＭＲヘッドによる再生波形は図４のように正のパルス４０１と負のパルス４０３がベースライン４０２を間に挟んで交互に現れる波形となる。この時、Ｖpos、Ｖnegは、それぞれベースライン４０２と正のパルス４０１および負のパルス４０３のそれぞれの大きさの差として求めることができる。ここで、図４では、符号４０２で示すベースラインが、明確に目視可能であり、またそのレベルを、再生波形上で位置決めすることが可能であることに注意されたい。また、ベースライン４０２が、０（ゼロ）電位よりも、若干、プラス方向に位置している。これは、ＡＣ増幅器の出力を観測しているためである。
【０００９】
一方、垂直記録用のヘッドで低周波の方形波信号を記録した時のＧＭＲヘッドによる再生波形は図５のように矩形波となる。図５の場合、ベースラインが、図４に示すような波形として現れず、その波形における位置が明確でないため、上述した方法では、Ｖpos、Ｖnegが特定できない。仮にＤＣレベル１３をベースラインと仮定しても、再生信号波形がアシンメトリ形状を有する場合、Ｖpos、Ｖnegの正確な値は得られない。これは再生系回路のＡＣカプリングにより、正負の極性のパルス領域を等しく保つようにＤＣレベルがシフトしてしまうこと、および再生パルス波形におけるベースラインを見つけることができないためである。そのため垂直記録の場合、従来の長手記録用の方法でアシンメトリを評価した場合には、実際よりも小さく評価されてしまう。そのため従来長手記録に使用されてきた方法は、垂直記録に対しては適用できなかった。
【００１０】
したがって、垂直記録用ヘッドでアシンメトリを評価する実用的な方法が研究された（たとえば、非特許文献１を参照）。以下に、この方法を、非特許文献１を引用して簡単に説明する。
【００１１】
非特許文献１に記載された方法は、２Ｍビット（Ｍは整数）を１周期とする方形波のＬＦ（Low Frequency）パターン（これは、従来、長手記録の場合に使用されていた。以後方形波ＬＦパターンと称す）の半周期（Ｍビット）毎に、偶数のＮ個の１Ｔ（Ｔは、ビット周期であり、１Ｔは、ビット周期Ｔで磁化が反転する信号を指す）からなる高周波パターン（以後、このようなパターンを１Ｔパターンと総称することにする。たとえば、周期Ｔ′の類似パターンも、周期Ｔ′の１Ｔパターンと総称することがある。）が挿入された以下の記録パターンを使用する。
【００１２】
【数２】
2009158036.tif 000004
【００１３】
ここで、Ｎ≫Ｍとされる。これを磁気ディスクに記録して再生した場合の再生波形は、図６に示すような波形となる。図６に示すように、１Ｔの信号区間（以後、１Ｔ区間と称す）の再生信号の振幅は、ＬＦの信号区間（以後、ＬＦ区間と称す）の振幅よりも小さくなる。一般にＧＭＲヘッドは、この振幅の小さな１Ｔ区間に対してはリニアに応答すると見なすことができる。したがって、１Ｔ区間の、非線形性（ゲイン非対称性）に起因するアシンメトリは、ＬＦ区間のそれと比べてはるかに少ない。したがって、１Ｔ区間のアシンメトリを無視する（ゼロと仮定すると）と、ＬＦ区間のアシンメトリによるＤＣレベルのシフト量は、１Ｔ区間が無いと仮定した場合のＭ／（Ｎ＋Ｍ）倍に減少する。すなわち、１Ｔ区間がない場合、ＡＣカプリングされた信号におけるベースラインは、グラウンド電位から最大にシフトされる（Ｖpos、Ｖnegが等しい）が、１Ｔ区間がある場合は、１Ｔ区間があるためにそのシフト量が減少する（ＶposとＶnegは等しくなくなる）。以後、このＤＣレベルのシフト量を、アシンメトリ量、あるいは単にアシンメトリと称す。この時、再生信号のＬＦ区間の見掛け上のアシンメトリ量をＡｓｙｍMeas、実際のアシンメトリ量をＡｓｙｍRealとすると、以下の関係が成り立つ。
【００１４】
【数３】
2009158036.tif 000005
【００１５】
ここで、見掛け上のアシンメトリ量とは、再生信号波形における平均ＤＣレベルをベースラインと仮定した場合のアシンメトリ量である。また、実際のアシンメトリ量とは、再生信号波形上の仮想的なベースラインに基づくアシンメトリ量である。言い換えれば、実際のアシンメトリ量とは、再生ヘッドからの信号をＤＣ増幅した場合に、再生波形のベースラインと想定される電位をベースラインと仮定した場合のアシンメトリ量である。
すなわち非特許文献１に開示された方法は、以下の（ａ）と（ｂ）の処理を実行することにより、実際のアシンメトリ量ＡｓｙｍRealを求める方法である。  
（ａ）上記パターンの再生信号波形から、平均ＤＣレベルをベースラインとして、式（１）によりＬＦ区間のＶpos、Ｖnegを求める。  
（ｂ）このＶpos、Ｖnegから、式（１）を使用して見かけ上のアシンメトリ量を求め、これを（Ｎ＋Ｍ）／Ｎ倍することで実際のアシンメトリ量ＡｓｙｍRealを算出する。
【００１６】
また、録再生システムにおける記録時の非線形ひずみに対する対処方法として、垂直２層構造のディスク記録媒体からの漏洩磁界又は再生磁界の影響がある場合でも、再生信号に歪みのない安定した再生動作を行なうことが可能なＧＭＲ素子からなるリードヘッド素子も開発されている（たとえば、特許文献１を参照）。
【００１７】
また、ディジタル情報記録装置における高密度記録時には位相性および振幅性の非線形な記録ひずみを生じ、これら２種類のひずみは再生時にデータ誤りを増加させるとして、２種類のパターンＡ〜Ｄを記録再生することにより、位相性ひずみと振幅性ひずみを分離して測定することも行われている（たとえば、特許文献２を参照）。この場合、この測定された位相性ひずみ量は、記録前置補償量として使用される。この特許文献２では、以下ことが記述されている；この測定方式で評価される量は、記録再生波形の高調波成分の比の値（即ち、５次高調波電圧比）であり、波形の形状によらないものであることは明らかであり、このため、記録再生系の周波数特性や、長手記録および垂直記録による記録磁化モードの違いによる波形の違いに対しても特別な波形等化処理は不要である。
【００１８】
【非特許文献１】“Experimental Study of Amplitude Asymmetry Effects in Perpendicular Recording” IEEE Transaction on Magnetics Vol.39, No.5, 2003, pp 2222-2224
【特許文献１】特開２００２−１９７６２０号公報（米国特許第６９０３９０５号明細書）
【特許文献２】特開平１０−２６９５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上述の非特許文献１に開示された方法は、１Ｔ区間のアシンメトリをゼロと仮定していた。ところで１Ｔ区間のＤＣレベルのシフトへの寄与率はＬＦ区間のＮ／Ｍ倍である。ここで、Ｎ≫Ｍであるために１Ｔ区間のアシンメトリがＬＦ区間に比べはるかに少ないと見なしても、１Ｔ区間のアシンメトリの影響は無視できない。つまり１Ｔ区間のアシンメトリをゼロと仮定することはできない。そのため式（２）の関係は、一般論としては成立せず、式（２）から求めたアシンメトリ値は１Ｔ区間の影響による誤差を含まざるを得えなかった。この方法で求めたアシンメトリ量は、垂直記録再生のパフォーマンスを向上させるのに利用することが可能であっても、十分な精度で磁気ヘッドの特性におけるアシンメトリ量を評価することはできなかった。
【００２０】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、垂直記録用磁気ヘッドについて、記録再生波形のアシンメトリ量をより高い精度で測定し、その非線形性を評価することのできる磁気ヘッドの特性評価装置および特性評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成させるために、本発明の第１及び第２の実施形態における特性評価装置は、以下の各動作を実行可能な各手段を備える。第１に、２Ｍビット（Ｍは整数）を１周期とする方形波のＬＦパターンの半周期のパターンであって、先頭ビット期間にのみ磁化反転を持つパターンＬ1と、２Ｎビット、及び２Ｎ＋１ビット（Ｎは整数）の１ＴパターンＨ1、Ｈ2が、Ｌ1，Ｈ1，Ｌ1，Ｈ1，Ｌ1，Ｈ2の順に配置され、前記ＭとＮはＮ＞＞Ｍを満足し、かつＮの値が異なるＱ個のビットパターンを、それぞれ磁気ヘッドにより記録再生すること。第２に、前記Ｑ個のビットパターンのそれぞれについて、ＬＦ区間の再生波形の振幅から、パラメータ値Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3及びＹを求めること。第３に、前記パラメータＸ1、Ｘ2、Ｘ3及びＹから所定の演算により前記再生波形のＬＦ区間のアシンメトリ量を算出すること。最後に、算出したアシンメトリ量を出力すること。得られたアシンメトリ量は精度が従来例よりも改善されており、これを使用して磁気ヘッドの非線形性の大小を評価することができる。
【００２２】
ここで、各ビットパターンにおける前記ＬＦ区間の再生波形のピークツーピークの振幅値を２Ａとした場合、前記パラメータＸ1、Ｘ2、Ｘ3及びＹはそれぞれ、Ｘ1＝６Ｎ＋１、Ｘ2＝−３Ｎ／Ａ、Ｘ3＝（３Ｎ＋１）／Ａ、及びＹ＝（３Ｍ＋６Ｎ＋１）×（Ａ１−Ａ２）／（Ａ1＋Ａ2）として与えられる。
【００２３】
本発明の第１の実施形態における特性評価装置は、前記Ｑの値が特に３である場合に適用され、前記３個のビットパターンのパラメータＸ1、Ｘ2、Ｘ3、及びＹの値をそれぞれ、Ｘq,1、Ｘq,2、Ｘq,3、Ｙq（ｑ＝１，２，３）とした場合に、前記第３の実行手段において
【００２４】
【数４】
2009158036.tif 000006
【００２５】
の演算を行い前記ＬＦ区間のアシンメトリ量ＡｓｙｍRealを算出することを特徴とする。
【００２６】
また本発明の第２の実施形態における特性評価装置は、前記Ｑの値が３より大きい場合に適用され、前記Ｑ個のビットパターンのパラメータＸ1、Ｘ2、Ｘ3、及びＹの値をそれぞれ、Ｘq,1、Ｘq,2、Ｘq,3、Ｙq（ｑ＝１，２，．．．Ｑ）とした場合に、Ｘq,1〜Ｘq,3を独立変数、Ｙqを従属変数とする
【００２７】
【数５】
2009158036.tif 000007
【００２８】
の線形回帰モデルによる回帰分析を実行し、その結果の回帰係数ａ１を前記ＬＦ区間の実際のアシンメトリ量とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明の磁気ヘッドの特性評価方法によれば、２Ｍビット（Ｍは整数）を１周期とする方形波のＬＦパターンの半周期のパターンであって、先頭ビットにのみ磁化反転を持つパターンＬ1と、２Ｎビット、及び２Ｎ＋１ビットの１ＴパターンＨ1、Ｈ2が、Ｌ1，Ｈ1，Ｌ1，Ｈ1，Ｌ1，Ｈ2の順に配置され、前記ＭとＮはＮ＞＞Ｍを満足し、かつＮの値が異なるＱ個のビットパターンを使用してＬＦ区間のアシンメトリ量を求め、本アシンメトリ量に基づいて磁気ヘッドの非線形性を評価する際に、従来の方法において無視していた１Ｔ区間のアシンメトリの影響を考慮する。これにより、従来の方法に比べ高い精度でＬＦ区間のアシンメトリ量を求めることができるようになり、その結果、より信頼性の高い磁気ヘッドの非線形性の評価が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の磁気ヘッドの特性評価方法の実施形態について説明する。
【００３１】
図１は、本発明による磁気ヘッドの特性評価方法を実施するための特性評価装置１００の概略構成を示す。この特性評価装置１００は、特性評価対象の磁気ヘッドの特性を評価するために、次のように構成されている。すなわち、この装置は、所定のデータ・パターンを発生するデータ・ジェネレータ１０３と、データ・パターンに応じた記録電流を磁気ヘッド１０１（正確には記録ヘッド）へ供給するライト・アンプ１０４と、回転する磁気ディスク１０２の所定のトラックに対して記録・再生を行う磁気ヘッド１０１（正確には記録ヘッド）と、磁気ヘッド１０１（再生ヘッド）からの再生信号を増幅するためのリード・アンプ１０５と、増幅した信号波形を測定するための波形測定（Wave-Profile Measuring）部１０６、および評価部（アシンメトリ算出）１０８を備える。波形測定部１０６は、観測した波形を測定して、後述するような値を測定し、出力する。評価部１０８は、各測定値を入力して、最終的に、これらの各測定値に基づいてアシンメトリ量を算出する。
【００３２】
ここで評価対象の磁気ヘッド１０１は、記録素子として記録面に対して垂直方向に磁界を発生する単磁極ヘッド（図省略）を有しており、また再生素子としてＧＭＲヘッド（図省略）を有している。また磁気ディスク１０２は、磁性膜の磁気異方性が記録面に垂直に調整された垂直記録媒体である。
【００３３】
また、図示するように、この特性評価装置１００は、さらに、波形測定部からの信号を受けて再生波形を観測者が目視観測するためのオシロスコープ１０７、算出されたアシンメトル量を表示するディスプレイ１０９、ディスク駆動部１１０、特性評価装置１００の全体を制御する制御部１１１なども含んでいる。ここで、オシロスコープ１０７は、外部接続とすることもできる。また、この特性評価装置１００には、算出されたアシンメトリを含む測定結果を格納するＰＣ（personal computer）１２０を外部に接続することが可能である。制御部１１１は、マイクロ・プロセッサ、メモリ、および入出力インターフェース等を備えた、基本的なコンピュータの構成を備えることができる。なお、特性評価装置１００は、図１に示していないが、装置に通常備えられる、入出力のユーザ・インターフェースを備えている。
【００３４】
上述した図１の構成とは別な構成でも、同様な機能を持たせることができる。たとえば、波形測定部１０６、オシロスコープ１０７および評価部１０８は、市販の波形測定器（Wave-Profile Measuring Machine）と、この波形測定器からのデータを入力して目的の測定値を算出して、算出した測定値からアシンメトリを算出するシフトプログラムを実装したＰＣとを含む構成とすることもできる。この構成の場合、ディスプレイ１０９やＰＣ１２０の機能も含むことになる。このようなＰＣが制御部１１１を外部機器として接続した場合、このＰＣが、本発明による手順を管理し、制御部１１１を制御すると同時に、この手順の一部については、直接実行する構成とすることが可能になる。
【００３５】
以下では、図１の構成に基づいて、第１の実施形態の評価装置について説明するが、細部の動作を除く基本的な動作を、上述した別の構成でも同様に実行することになる。
【００３６】
制御部１１１は、ユーザからの設定および開始指示にしたがって、内部メモリに内蔵したプログラムコードにより、特性評価装置１００内のそれぞれの構成要素を制御して、最終的に本発明の方法を実行する。実行結果は、ディスプレイ１０９に表示し、および／または、ＰＣ１２０に出力される。
【００３７】
図２は、特性評価装置１００が実行する、本発明による測定方法を実施するための手順を示している。この手順は以下のステップで実施される。
【００３８】
まず、ステップ２０２では、３組のビットパターンを識別するパラメータであるｑの値を１に設定する。
【００３９】
次にステップ２０４では、磁気ディスク１０２に設けられた測定トラック（図省略）を磁気ヘッド１によりＡＣ消磁する動作を実行する。ここでＡＣ消磁を行う目的は、測定トラックが一方向に磁化されることによる書き込み時の非線形効果の影響を少なくするためである。
【００４０】
次にステップ２０６では、３個のビットパターンの内のパラメータｑで指定された特定のビットパターンを書き込むための設定を行う。ここで本ビットパターンは、ＮＲＺＩ（Non Return to Zero Inversion）で表した場合、以下のようになっている。なおＮＲＺＩとは１を磁化反転有り、０を磁化反転無しとした表し方を言う。ここで、Ｍ、Ｎは整数である。
【００４１】
2009158036.tif 000008
【００４２】
すなわち、本パターンは、低周波（ＬＦ）パターンＬ1と、２種類の１ＴパターンＨ1、Ｈ2から構成され、これらがＬ1，Ｈ1，Ｌ1，Ｈ1，Ｌ1，Ｈ2の順に配置され、ＬＦパターンＬ1は、２Ｍビット（Ｍは整数）を１周期とする方形波のＬＦパターンの半周期のパターンであって、先頭ビットにのみ磁化反転を持つパターン、１ＴパターンＨ1およびＨ2はそれぞれ２Ｎ個の１Ｔパターン、及び２Ｎ＋１個の１Ｔパターンである。さらにＮ＞＞Ｍの関係を満足し、さらにＮの値は３個のビットパターンごとに異なっている。
【００４３】
本ステップでは、上記のビットパターンをＮＲＺ（Non Return to Zero）に変換し、数周期分連結したビット列をデータ・ジェネレータ１０３に設定し、さらにデータ・ジェネレータ１０３のデータ出力レートを１／Ｔ（Ｔはビット周期）に設定することにより、この設定を完了する。なおＮＲＺとは、０をＬｏｗレベル、１をＨｉｇｈレベルとする信号の表し方である。
【００４４】
次にステップ２０８では、本ビットパターンを磁気ディスク１０２の、ＡＣ消磁された測定トラックに記録する動作を実行する。この動作は次のとおりである。まずデータ・ジェネレータ１０３から本ビットパターンを出力レート１／Ｔで出力させ、ライト・アンプ１０４によりデータの１／０に応じて極性の変化するライト電流を発生させる。このライト電流は、磁気ヘッド１０１（記録ヘッド）により磁気信号に変換され、したがって磁気ディスク１０２の測定トラックに磁気パターンが記録される。
【００４５】
次にステップ２１０では、記録した磁気パターンを再生する動作を実行する。このステップが実行されると、磁気ヘッド１０１（再生ヘッド）により測定トラックの磁気パターンが電気信号に変換され、これはリード・アンプ１０５により増幅される。増幅された信号は、波形測定部に入力され、波形測定が行われる。測定された波形は、オシロスコープ１０７のモニタ画面に表示することができる。
【００４６】
図３は、この場合のモニタ画面の例を分かり易く示す図であり、ｑ番目のビットパターンの再生信号波形３００とこの前後の同じくｑ番目の波形の一部を示している。図示したように、再生信号波形３００は、ＬＦパターンの区間（ＬＦ区間３０７）から始まり、２Ｎ＋１ビットの１Ｔ信号の区間までを含む。
【００４７】
図３において、このビットパターンの再生信号波形３００の最後の１Ｔパターンが２Ｎ＋１ビットであるため、再生信号波形３００に続いて同じ再生信号波形が後続することが理解されよう。なお、この繰り返し回数は、測定手段の測定方法によって適宜変更することが可能である。この図に置いて、ＬＦ区間の波形を、立ち上がりおよび立ち下がりの時間がゼロとした波形としているが、実際には、その立ち上がりおよび立ち下がりの傾斜は、１Ｔ区間の波形の傾斜と同じである。言い換えれば、ＬＦ区間および１Ｔ区間の波形は、基本的には同じスルーレートを有する波形である。また３０２は再生波形の平均ＤＣレベルである。
【００４８】
次にステップ２１２では、ＬＦ区間３０７の正負極性の再生波形の平均ＤＣレベルに対する振幅を測定する。すなわち、図３における３０３と３０４を測定し、これらをそれぞれＡ1、Ａ2として記憶する。
【００４９】
次にステップ２１３では、再生信波形３００のＬＦ区間３０７の波形振幅から、パラメータ値Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、及びＹをそれぞれ算出する動作を実行する。この動作の具体的手順は次のとおりである。
【００５０】
まずＡ1、Ａ2を足して０．５倍したものをＡとする。そして下式に基づきパラメータＸ1、Ｘ2、Ｘ3、及びＹをそれぞれ計算する。
【００５１】
【数６】
2009158036.tif 000009
【００５２】
【数７】
2009158036.tif 000010
【００５３】
【数８】
2009158036.tif 000011
【００５４】
【数９】
2009158036.tif 000012
【００５５】
そして、算出したこれらのパラメータを記憶する。
【００５６】
次にステップ２１４では、ビットパターンの番号を表すパラメータｑを３と比較し、ｑ＜３の場合はステップ２１６へ進み、ｑをインクリメントする。
【００５７】
そしてステップ２０４に戻り、パラメータｑで指定された次のビットパターンについてステップ２０４〜２１３の処理を実行する。
【００５８】
３個のビットパターンについて同様の処理を完了すると、ステップ２１４の判定においてｑ＝３が成立するため、ステップ２１８に進む。
【００５９】
ステップ２１８では、下記の式（５）によりＬＦパターンに対応する再生波形の実際のアシンメトリ量ＡｓｙｍRealを算出する。
【００６０】
【数１０】
2009158036.tif 000013
【００６１】
ここで、Ｘq,1、Ｘq,2、Ｘq,3、Ｙq（ｑ＝１，２，３）はそれぞれｑ番目のビットパターンについて求めたパラメータＸ1、Ｘ2、Ｘ3、Ｙの値である。
【００６２】
算出したアシンメトリ量ＡｓｙｍRealの大きさを、あらかじめ定めた基準値と比較すること、あるいは比較した差分の大きさにより、磁気ヘッド１の非線形の大小を評価することができる。また、同一のディスクを使用して複数種の磁気ヘッドのアシンメトリ量ＡｓｙｍRealを比較して評価することができる。
【００６３】
以上、本発明による磁気ヘッドの特性評価装置の一実施形態を説明した。
【００６４】
次に、上述した実施形態における、上述した式（５）から、より正確なアシンメトリ量を求めることができることを説明する。
（式（５）が導き出されることの説明）
まず再生波形におけるＬＦ区間のベースラインに対するプラス側およびマイナス側の振幅をＡ1′、Ａ2′とし、ＬＦ区間以外の区間（たとえば、１Ｔ区間）のベースラインに対するプラス側およびマイナス側の振幅をＢ1′、Ｂ2′とする。
【００６５】
ＡＣ増幅器により、上下の非対称性を補うようにＤＣレベルがベースラインに対して上または下にシフトする。ここで、ＬＦ区間と１Ｔ区間のそれぞれのパルス波形を方形波とみなせると仮定し、さらに、ビットパターンの１周期分について、ＤＣレベルの上側と下側の波形の面積が等しくなるようにＤＣレベルがシフトすると仮定し、そのシフト量をＶT（上にシフトする場合ＶT＞０）とすると、例えば、レベルＶTより上側の波形の面積と、下側の波形の面積は等しいはずであるとの前提から、以下の式が成立する。
【００６６】
【数１１】
2009158036.tif 000014
【００６７】
なお、この式の細部については、簡単化のために、説明を省略する。
【００６８】
上式からＶTを求めると、
【００６９】
【数１２】
2009158036.tif 000015
【００７０】
このとき、ＬＦ区間の見掛け上のアシンメトリをＡｓｙｍMeasと置くと、以下の式（７）が成立する。
【００７１】
【数１３】
2009158036.tif 000016
【００７２】
ここで、式（７）に式（６）を代入して整理すると、以下の式（８）の形となる。
【００７３】
【数１４】
2009158036.tif 000017
【００７４】
式（８）において、（Ａ1′−Ａ2′）／（Ａ1′＋Ａ2′）はＬＦ区間の実際のアシンメトリであり、これをＡｓｙｍRealと置くと、
【００７５】
【数１５】
2009158036.tif 000018
【００７６】
式（９）で、Ａ＝（Ａ1′＋Ａ2′）／２と置き、さらに変形すると、
【００７７】
【数１６】
2009158036.tif 000019
【００７８】
ここで、パラメータＸ1、Ｘ2、Ｘ3、及びＹを以下のように定義する。
【００７９】
【数１７】
2009158036.tif 000020
【００８０】
すると、上述した（１０）式は、以下の式（１１）に変換される。
【００８１】
【数１８】
2009158036.tif 000021
【００８２】
ここでＬＦ区間の正負極性の再生波形の平均ＤＣレベルに対する振幅をＡ1、Ａ2とした場合、ＡはＡ＝（Ａ1′＋Ａ2′）／２＝（Ａ1＋Ａ2）／２として、また見かけ上のアシンメトリＡｓｙｍＭｅａｓは、（Ａ1−Ａ2）／（Ａ1＋Ａ2）として、それぞれ与えられる。
【００８３】
ところで、１Ｔ区間のビット数（Ｎの値）を変化させた場合、式（６）より、ＤＣレベルのシフト量ＶTが変化し、その結果見かけ上のアシンメトリＡｓｙｍMeasが変化する。またＮが変化することにより、パラメータＸ1、Ｘ2、Ｘ3、及びＹが変化する。一方、ＬＦ区間と１Ｔ区間の振幅は変化しないため、実際のアシンメトリＡｓｙｍReal、及び１Ｔ区間のベースラインに対するプラス側およびマイナス側の振幅Ｂ１’、Ｂ２’は変化しない。
【００８４】
そのため１Ｔ区間のビット数（Ｎの値）が異なる３種類のビットパターンを記録再生し、それぞれの再生波形についてＬＦ区間に対応する正負極性の平均ＤＣレベルに対する振幅Ａ１、Ａ２を測定し、パラメータＸ1、Ｘ2、Ｘ3とＹを求め、式（１１）に代入することにより、実際のアシンメトリ量ＡｓｙｍRealと、Ｂ1′、Ｂ2′の３個の未知数に関する以下の連立方程式が成立する。
【００８５】
【数１９】
2009158036.tif 000022
【００８６】
ここで、Ｘ1,q、Ｘ2,q、Ｘ3,q、及びＹqはｑ番目のビットパターンについて求めたパラメータＸ1、Ｘ2、Ｘ3、Ｙの値である。この連立方程式を解くことにより、実際のＬＦ区間のアシンメトリＡｓｙｍRealは以下のように求められる。
【００８７】
【数２０】
2009158036.tif 000023
【００８８】
この式は、前述した式（５）と同一である。
【００８９】
前述した実施形態では１Ｔ区間のビット数の異なる３個のビットパターンを使用したが、より多くのビットパターンを使用する方法も考えられる。それは、たとえば次のような方法である。
【００９０】
（第２の実施形態）
この第２の実施形態における方法では、まず上述したビットパターンで、１Ｔ区間のビット数（Ｎの値）がそれぞれ異なるＱ個のビットパターンを、それぞれ磁気ヘッドにより記録再生する。ここでＱは３よりも大きな数である。
【００９１】
次に、それぞれのビットパターンの再生波形の測定値から、上述したパラメータ値Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、及びＹを求め、合計Ｑ個のパラメータ値群（Ｘ1,q、Ｘ2,q、Ｘ3,q、Ｙq）（ｑ＝１、２、・・・、Ｑ）を得る。これらの値に対して、以下の線形重回帰モデルによる回帰分析を実行する。なお下式においてεqは誤差を表す。
【００９２】
【数２１】
2009158036.tif 000024
【００９３】
そして式（１２）の係数ａ1、ａ2、ａ3を求める。求めた係数の内、係数ａ1をＬＦ区間の実際のアシンメトリＡｓｙｍRealの推定値とする。この方法の場合、Ｑの数を十分に大きくすれば、得られるＡｓｙｍRealの測定精度は、上述した３個のビットパターンを使用してＡｓｙｍRealを求める方法に比べて、改善されることは明らかである。この理由は、極性を有する測定誤差が、複数集まることにより打ち消し合う方向に作用する傾向があり、これにより、アシンメトリＡｓｙｍRealの推定値に与える、それぞれの測定誤差の影響が低減されるからである。
【００９４】
上述したこれらの方法は、磁気ヘッドの非線形性を、従来の方法に比べて、より高い精度でＬＦ区間のアシンメトリ量を求めることを可能にする。特に後者の方法は、Ｑの数を増加させることにより、測定誤差を低減するので、より正確な値を求めることができるので、特に複数の磁気ヘッドの特性を比較評価する場合に有効となる。
【００９５】
図１に戻って、さらに説明する。上述したように、本発明の主要なポイントは、ビット数の異なる１Ｔパターンを発生させることが可能なデータ・ジェネレータ１０３と、上述したパラメーＸ1、Ｘ2、Ｘ3とＹを算出するための測定値を得る波形測定部１０６、および、波形測定部からの測定値から各パラメータおよびアシンメトリを算出する評価（アシンメトリ算出）部１０８、に存在することが理解されよう。
【００９６】
ここで、上述した波形測定部１０６、および評価（アシンメトリ算出）部１０８の機能は、市販の波形測定器とこれとインターフェースされたＰＣの構成とすることができる。この構成は、大まかには波形測定部１０６の部分を市販の波形測定器が、評価（アシンメトリ算出）部１０８の部分を、ＰＣ内に実装されたプログラム（implemented program）が実行することになる。このＰＣは、また、特性評価装置１００の１０７〜１０９を除く特性評価装置１００の部分を外部装置として結合することができる。この結合は、ＰＣに接続される一般的なハードディスクと同様のインターフェースとすることも、他のインターフェースとすることもできる。また、別のインターフェースを追加することもできる。このような構成の場合、この構成に含まれるＰＣ上で実行されるコンピュータ実行命令群は、それぞれの機能を実行し、全体として、図１に示す特性評価装置１００が実行する機能を達成することになる。
【００９７】
（別の実施形態）
上述した実施形態では、自動的に特性評価装置１００が磁気ヘッド１０１のアシンメトリを算出することを説明したが、この複数の動作における一部の動作のみを自動化させることもう容易である。この方法は、いわゆるＰＣが、上述した手順における測定値を入力して、上述したパラメータＸ1、Ｘ2、Ｘ3とＹを求めること、およびこれらのパラメータからアシンメトリを算出し、出力すること、を備える。
【００９８】
この実施形態では、手動でデータ・ジェネレータ（たとえば、図１の１０３）を設定し、リード・アンプに接続された波形測定装置のトリガーを適切に設定して、所定のビットパターンを記録再生し、得られた波形を目視観測して各測定値を得ることになる。得られた各測定値は、ユーザ・インターフェースを介して、本発明の各（演算）手段等を実行するためのプログラムを実行するＰＣに入力される。ＰＣに格納されているプログラムは、入力した各測定値に基づいて、上述した各パラメータを算出し、さらに算出した各パラメータから、測定対象の磁気ヘッドのアシンメトリＡｓｙｍRealを算出し、出力する。この出力は、ＰＣに接続されたディスプレイに、あるいは入出力インターフェースを介して接続された外部装置に、あるいは着脱可能な記憶装置に対して実行される。
【００９９】
また、ＰＣ内部の記憶装置に実装されたプログラムコードが読み出されて実行され、上述した機能が実行される場合、このプログラムコードは、本発明を構成することになる。このプログラムコードを供給する媒体には、ＣＤ、不揮発性メモリ、通信媒体などが含まれる。このような媒体からＰＣがプログラムコードを読み出して実行することによっても、上述した機能が実現される。
【０１００】
この方法は、ＰＣと波形測定装置との間の接続を必要としないので、ＰＣとのインターフェースを有しないが所望の波形を測定することが可能な任意の波形測定装置を使用することが可能となる利点がある。また、波形測定を熟練者が行う場合、高い精度で波形を測定することが可能となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の実施形態における磁気ヘッドの特性評価装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態における磁気ヘッドの特性評価方法の手順を示したフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態において使用する３個のビットパターンの内の１番目のビットパターンを記録再生した場合の再生信号波形の例を示す図である。
【図４】長手記録の場合における、アシンメトリ歪みを有する再生信号波形の例を示す図である。
【図５】垂直記録の場合における、アシンメトリ歪みを有する再生信号波形の例を示す図である。
【図６】従来方法で使用されるビットパターンの再生信号波形の例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１００    磁気ヘッドの特性評価装置
１０１    磁気ヘッド
１０２    磁気ディスク
１０３    データ・ジェネレータ
１０４    ライト・アンプ
１０５    リード・アンプ
１０６    波形測定
１０７    オシロスコープ
１０８    評価（アシンメトリ算出）
１０９    ディスプレイ
１１０    ディスク駆動部
１１１    制御部
１２０    ＰＣ（パーソナル・コンピュータ）
３００    ビットパターンの再生波形
３０２    再生波形の平均レベル
３０３    再生波形のＬＦ期間の正ピーク値
３０４    再生波形のＬＦ期間の負ピーク値
３０５    再生波形のＬＦ区間のピークツーピーク値
３０７    ＬＦ区間
３０８    １Ｔ区間
４０１    長手記録における再生波形のベースラインに対する正ピーク値
４０２    ベースライン
４０３    長手記録における再生波形のベースラインに対する負ピーク値
１３    平均（グラウンド）レベル
【図１】
2009158036.tif 000029
【図２】
2009158036.tif 000030
【図３】
2009158036.tif 000031
【図４】
2009158036.tif 000032
【図５】
2009158036.tif 000033
【図６】
2009158036.tif 000034