JPH1196509A

JPH1196509A - 磁気ディスク装置及びそれに用いる半導体デバイス

Info

Publication number: JPH1196509A
Application number: JP26132597A
Authority: JP
Inventors: Masuo Umemoto; 益雄梅本; Kiyonari Itou; 研也伊藤; Masaaki Futamoto; 正昭二本; Yoichi Uehara; 陽一上原; Yoshihiro Shiroishi; 芳博城石
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】垂直記録媒体からの再生信号に含まれる不要
成分である磁化量に比例する成分を取り除く信号処理を
提供することである。また、この信号処理を用いること
によって、垂直記録の本来の高密度性が活かされた磁気
ディスク装置を提供する。【解決手段】垂直記録媒体から磁気抵抗型ヘッドによ
って再生されてきたディジタル再生信号を判定帰還型等
化器によって復号出力を得る。ただし、その判定帰還型
等化器の帰還信号発生手段は判定出力に基づいて、垂直
成分に対応した帰還信号を発生する手段、及び、該判定
出力に基づいて、不要成分の帰還信号を発生する手段か
ら構成される。【効果】本発明によって、１平方インチあたり１０ギ
ガビットを超える磁気ディスク装置が提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディジタルデータを
垂直記録用記録媒体に高密度に記録し、その信号を再生
する信号処理方法およびその信号処理方法を用いた半導
体デバイス、さらにその半導体デバイスを組み込んだ磁
気ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータの演算速度が高速になると
共に大容量のメモリを必要とする応用ソフトが使用され
るようになり、小型磁気ディスクの高密度化は、ますま
すその要求が高まっている。このため、最近では, 高
密度な磁気記録媒体として垂直記録媒体を利用する事が
検討されている。この記録媒体は単層垂直記録媒体と呼
ばれ、ディスク面に垂直な方向に記録できる記録媒体が
磁気ディスク面上に形成される。この垂直記録媒体を用
い、従来と同様な記録ヘッドすなわち、巻き線型のリン
グヘッドによって矩形波信号列を記録し、再生には再生
感度が良い磁気抵抗型のヘッドを用いて、矩形波信号の
密度特性が測定され、その高密度性が確認されている。

【０００３】なお、垂直記録媒体には上記の単層記録媒
体のほかに、２層の垂直記録媒体（垂直記録媒体の下層
に面内記録媒体層を有する）が提案されている。これら
の提案されている記録媒体が理想的な垂直記録を提供す
るものであり、また、磁気抵抗型ヘッドも理想的に垂直
成分だけに感度を持っているならば、その再生信号は単
層の場合、従来の面内記録の再生信号を微分した形式と
なり、２層の場合は積分した形式で与えられる。従っ
て、積分あるいは微分の演算処理を行って、従来と同じ
再生信号波形に戻し、従来の信号処理を利用することが
当然考えられる。

【０００４】しかし、現実の垂直記録媒体は垂直成分だ
けで構成されているのでなく、面内成分を若干含む事が
予想される。また、磁気抵抗型ヘッドにおけるヘッド構
成にしても、磁気抵抗素子を挟む磁気シールド間隔は実
際上は有限であり、また、磁気抵抗素子自体にも厚みが
必要である。この結果、磁気抵抗型ヘッドは垂直成
分、面内成分、さらには磁化量に比例する成分などに感
度を有すると考えるべきである。このような現実的な垂
直記録再生系においては上記のような単純な信号処理で
は不要な信号成分が悪影響を及ぼし、復号されたディジ
タル信号が誤る確率は必ずしも低くなく、実用的な磁気
ディスク装置を提供しない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は現実的
な垂直記録媒体における再生信号の信号処理方法を提供
することであり、具体的には垂直成分や磁化量に比例す
る成分が混合しているような再生信号から、不要成分を
取り除く信号処理を提供することである。また、この信
号処理を用いることによって、垂直記録の本来の高密度
性が活かされた磁気ディスク装置及びこれに用いる半導
体デバイスを提供する事である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、垂直記録媒
体から磁気抵抗型ヘッドによって再生されてきたディジ
タル再生信号を判定帰還型等化器によって復号出力を得
る。ただし、その判定帰還型等化器の帰還信号発生手段
は複数の発生手段を有し、判定出力に基づいて、垂直成
分に対応した帰還信号を発生する手段、及び、該判定出
力に基づいて、不要成分の帰還信号を発生する手段から
構成される。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明を実施例によって詳細に説
明する。図１は実施例における垂直記録媒体からの再生
信号を示したものである。図１（ａ）は磁気記録媒体上
に記録されたディジタル信号系列を２値信号で表現した
もの。Ｔｃはディジタル信号のビット間隔を示す。図１
（ｂ）はそれを信号波形で示したもの、さらに図１
（ｃ）は記録媒体の磁化状態として示したものである。
厚みは記録媒体の磁気層の厚みを示しており、垂直記録
では厚み方向に磁化される点が特徴である。この特徴に
よって、信号系列のビット間隔が狭くなってとしても、
互いに反転する磁化方向は互いに磁化を強める方向に働
くので、高密度記録状態においても安定した磁化状態が
保たれる。

【０００８】このように垂直磁化した記録媒体の上を、
有限長のシールド間隔を持つ磁気抵抗型ヘッドが通過す
ると、ヘッド出力として、図１（ｆ）のような複雑な再
生信号が得られる。この再生信号図１（ｆ）を詳細に調
べると、磁気抵抗素子を磁気的にシールドしていること
によって、垂直磁化の変化量に比例する成分図１（ｄ）
と、磁気抵抗素子が本来有する性質である磁化量に比例
する成分図１（ｅ）が加算されていることが判明した。
一般的には、図１（ｄ）成分が７０から８０％と主成分
であるため、従来の信号処理は図１（ｄ）成分にだけ注
目している。しかし、有限長の磁気抵抗素子を利用する
ことは必須であり、これに基づく成分図１（ｅ）を無視
することできない。無視した場合の再生信号処理によっ
て得られる信号の誤り率は当然高くなる。

【０００９】さて、成分図１（ｄ）は磁化反転の場所に
依存した応答波形である。２つの磁化反転があれば、そ
れぞれの磁化反転の応答が加算される性質を持ってい
る。一方、成分図１（ｅ）は同一信号がどれだけ続くか
ということに依存した応答波形であり、成分図１（ｄ）
と性質の違うものである。加算が成り立つ成分図１
（ｄ）は従来のパーシャルレスポンス（Ｐａｒｔｉａｌ
Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）によって扱うことはが可能であ
る。しかし、成分図１（ｅ）に関する同一信号がどれだ
け続くかについては、復号された結果から分かるもので
あるので、従来のパーシャルレスポンスをそのまま利用
できるものでない。

【００１０】本実施例では、判定帰還型等化器を利用
し、成分図１（ｄ）に関する帰還信号を作成すると共
に、判定結果の信号系列を用いて成分図１（ｅ）に関す
る帰還量を作成する。図２に実施例の再生信号系統図を
示す。１は垂直磁気記録媒体を有する磁気ディスク、ヘ
ッド系、２は再生信号の振幅を一定値にする可変増幅
器、３は標本化回路、４は第１図における図１（ｄ）成
分に基づき判定帰還型等化を構成する際の前置フィル
タ、５は加算回路、６は不要成分が取り除かれた信号か
ら２値信号に判定する判定回路、７は２値信号の出力を
示す。８は判定出力を記憶するシフトレジスタ、９はシ
フトレジスタ８の出力を入力アドレスとし、成分図１
（ｄ）に関する帰還信号をあらかじめ作成しておいたラ
ンダムアクセスメモリ、１０はランダムアクセスメモリ
９の出力信号をアナログ信号に戻すＤ／Ａ変換器、一
方、１１は判定出力７に応じて出力を反転するフィリッ
プフロップ、１２はローパスフィルタであり、フィリッ
プフロップ１１及びローパスフィルタ１２によって応答
図１（ｅ）に関する擬似的帰還信号を作成する。

【００１１】図３はさらに詳しく実施例を説明するた
め、信号波形を拡大して示したものである。図１におけ
る１つの磁化反転に対応する成分図１（ｄ）の詳細波形
を図３（ｄ１）に示す。図１の波形例はディスク、ヘッ
ド系の応答が信号ビット間隔Ｔｃに比べて短い場合を示
している。高密度の記録の場合の波形例は図３（ｄ１）
に示すようにヘッドからの再生信号は信号ビット間隔Ｔ
ｃに比べて長く応答する。前置フィルタ４は例えばビッ
ト間隔の遅延時間を有する遅延素子を要素素子として、
各遅延素子の出力に係数をかけながら合成することによ
って所定のフィルタ特性を持つように構成される。その
要素素子の個数は、少なくとも、１つの応答波形が有為
な値を持つ時間間隔をビット間隔で割った値より多く設
定される。前置フィルタ４の出力信号は図３（ｇ１）で
示されるように、当該ビット信号が所定の値（図では○
で示す。）に設定され、さらに、それ以前のビット時刻
では応答がゼロになるように設定される。このため、当
該ビット以降のビットは大きな干渉値（▲で示す。）と
なる。判定回路６では磁化反転がある当該ビット位置を
上記の所定の値とゼロ値とを区別することによって、磁
化反転を検出する。

【００１２】磁化反転が検出されれば、シフトレジスタ
８、ランダムアクセスメモリ９、及びＤ／Ａ変換１０を
介して、▲値で示される干渉値の符号を変えた第１の帰
還信号が供給され、加算回路４の出力は当該ビット以外
のビットに干渉のない応答波形が得られるようにする。
図１の第二の磁化反転に関する応答図３（ｇ２）に関し
ても同様に処理が行われる。このような判定帰還型等化
器の構成は従来の面内記録でも検討されており、その応
答波形が異なる点をのぞけば、ほぼ同様な設計で実現可
能である。しかし、垂直記録の場合はさらに、磁化量に
比例する成分図１（ｅ）を帰還して、その影響を除去す
る必要がある。このため、判定出力７をフィリップフロ
ップ１１に入力し、その出力図３（ｈ）をローパスフィ
ルタ１２を介して、第２の帰還信号図３（ｉ）を形成
し、これも加算回路４に入力する。この２つの帰還信号
によって、当該ビット以外のビットに干渉のない応答波
形図３（ｊ）が得られる。

【００１３】なお、２つの帰還ループが形成されるの
で、これらの間の遅延時間の違いが発生することがある
ので、図２の回路構成図では示さなかったが、どちらか
の系に遅延調整手段を設けることもある。また、ローパ
スフィルタ１２は前置フィルタ４を簡易的に置き換えた
ものであるので、信頼性を特に要求される磁気ディスク
装置ではローパスフィルタ１２の代わりに前置フィルタ
４を用いる。

【００１４】上記実施例は垂直の磁化反転に対応する応
答を基準に帰還信号を発生させる方式を説明した。別の
実施例では単位パルスの応答を基準に判定帰還型等化器
を構成することも可能である。図４は単位パルス応答を
基準としたときの応答波形の説明図。図５はパルス応答
を基準としたときの判定帰還型等化器の回路構成図であ
る。符号ｐを付けてパルス応答基準であることを示し
た。図４は図１に対応するものである。図４ではディジ
タル信号１が正の単位パルス（ｂ−ｐ）を示す。図では
示していないが、ディジタル信号０は負の単位パルスで
その応答波形が与えられる。正の単位パルスの磁化状態
は（ｃ−ｐ）で示される。その垂直成分だけの応答は
（ｄ−ｐ）で与えられる。磁化成分に比例する信号は
（ｅ−ｐ）で示される。応答（ｄ−ｐ）は前置フィルタ
４ーｐによって図２と同様に所定値の応答○と干渉分の
応答▲に分けられる。ただし、応答（ｄ−ｐ）は負の応
答から正の応答そして再び、負の応答と変化しているの
で、干渉分をあまり長くしないためには、干渉分の極性
は１つであるという、従来の考え方を打ち破り、図４に
（ｇ−ｐ）示すように、２つにする必要がある。

【００１５】パルス応答を基準にした場合の回路構成は
特に大きな変化はない。各要素回路の設計が異なるだけ
である。そのため、各要素回路の番号は符号ｐを付けて
磁化反転を基準とした回路構成の各要素回路と対応させ
ている。なお、パルス応答基準では判定結果から、磁化
量に比例する成分の帰還信号を発生するのに、判定結果
を直接ローパスフィルタ１２ーｐに入力すれば良い。

【００１６】以上、垂直成分以外に磁化量に比例する不
要成分のある場合について説明した。さらに、垂直媒体
が理想的でなく、面内成分も含むような再生信号が得ら
れる場合も上記の説明から明らかなように対処可能であ
る。すなわち、判定出力から不要な面内成分を除去する
帰還信号を作成すれば良い。

【００１７】

【発明の効果】本発明によって従来より高密度記録に適
した垂直記録媒体を実用化できる信号処理方法が提供さ
れる。面内記録では記録ビットが短くなると共に、反対
方向を向いている磁化同士が互いに相手の磁化を弱める
ように働き、およそ１平方インチあたり１０ギガビット
で記録密度の限界があるとされる。本発明によって垂直
記録が実用化されることによってこの限界を超える磁気
ディスク装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を信号波形を用いて説明した図。

【図２】本発明の第１の実施例における回路構成図。

【図３】第１の実施例における信号波形をさらに詳細に
示した図。

【図４】第２の実施例を説明するための信号波形図。

【図５】第２の実施例における回路構成図。

【符号の説明】

１…垂直磁気記録媒体を有する磁気ディスク、ヘッド
系、２…可変増幅器、３…標本化回路、４…前置フィル
タ、５…加算回路、６…判定回路、８…シフトレジス
タ、９…ランダムアクセスメモリ、１０…Ｄ／Ａ変換
器、１１…フィリップフロップ、１２…ローパスフィル
タ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上原陽一東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者城石芳博東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気記録媒体から再生されたディジタル再
生信号を、前置フィルタ、加算回路および判定器を有す
る判定帰還型等化器によって復号出力を得る磁気ディス
ク装置において、該等化器から得られる判定出力から複
数の帰還信号を発生させ、該加算回路に帰還することを
特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】上記磁気記録媒体が垂直成分が支配的であ
る垂直記録媒体であ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】上記再生手段として磁気抵抗型ヘッドを用
い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４】上記判定帰還型等化器の帰還信号発生手段
は判定出力に基づく帰還信号を発生する手段、及び、該
判定出力の系列に基づく帰還信号を発生する手段から構
成され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５】磁気記録媒体から再生されたディジタル再
生信号を、前置フィルタ、加算回路および判定器を有す
る判定帰還型等化器によって復号出力を得る半導体デバ
イスにおいて、該等化器から得られる判定出力から複数
の帰還信号を発生させ、該加算回路に帰還することを特
徴とする半導体デバイス。
【請求項６】上記磁気記録媒体が垂直成分が支配的であ
る垂直記録媒体であることを特徴とする請求項５記載の
半導体デバイス。
【請求項７】上記再生手段として磁気抵抗型ヘッドを用
いることを特徴とする請求項５記載の半導体デバイス。
【請求項８】上記判定帰還型等化器の帰還信号発生手段
は判定出力に基づく帰還信号を発生する手段、及び、該
判定出力の系列に基づく帰還信号を発生する手段から構
成されることを特徴とする請求項５記載の半導体デバイ
ス。