磁気ディスク媒体及び磁気ディスク装置
【課題】ＤＴＲ構造のディスク媒体において、サーボ領域に対して転写成形方法によりサーボパターンを埋め込む場合に、サーボパターンの均一化を図ることができる構造の磁気ディスク媒体を提供することにある。
【解決手段】ＤＴＲ構造のディスク媒体１において、サーボ領域３００の偏差検出用サーボパターン３０５，３０６をナル型サーボパターンで構成し、サーボ領域３００の磁性領域の占有率をほぼ５０％程度になるように構成された磁気ディスク媒体である。
【解決手段】ＤＴＲ構造のディスク媒体１において、サーボ領域３００の偏差検出用サーボパターン３０５，３０６をナル型サーボパターンで構成し、サーボ領域３００の磁性領域の占有率をほぼ５０％程度になるように構成された磁気ディスク媒体である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、ＤＴＲ構造の磁気ディスク媒体及び当該磁気ディスク媒体を有する磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクドライブを代表とする磁気ディスク装置（以下ディスクドライブと称す）では、ディスクリート（またはＤＴＲ：discrete track recording）構造のパターンドメディアである磁気ディスク媒体（以下単にディスク媒体と称す）が注目されている。
【０００３】
ＤＴＲ構造のディスク媒体は、表面上が磁気記録部として有効な第１の部分と非有効な第２部分とが形成されている（例えば、特許文献１を参照）。第１の部分は、磁性膜が設けられた凸部の磁性領域である。第２の部分は非磁性領域、または凹部で磁気記録ができない領域である。即ち、第２の部分は、磁性膜が形成されている場合でも、凹部により実質的に非磁性領域として構成された部分である。
【０００４】
このようなディスク媒体であれば、通常のサーボトラックライタを使用することなく、ディスク媒体上にサーボデータが記録されたサーボ領域を埋め込むことができる。
【０００５】
ところで、サーボデータには、セクタ及びトラックアドレス以外に、トラック内の位置偏差を検出するためのサーボパターン（以下偏差検出用サーボパターンと称する場合がある）が含まれている。偏差検出用サーボパターンには、バースト型サーボパターン以外に、ナル（null）型サーボパターンと呼ばれるサーボパターンがある（例えば、特許文献２を参照）。
【０００６】
このナル型サーボパターンは、ディスク媒体上において各セクタでのフォーマット効率を改善し、サーボ領域の占有量を削減することが可能である。ナル型サーボパターンは、同期領域と位置エラー領域を含み、非同期型ディジタル復調器を用いることで読出し信号に同期することなく位置エラー信号を得ることができる。
【特許文献１】特開平８−２９３１１０号公報
【特許文献２】特表２００２−５１６４５０号公報（段落番号００２０〜００２７、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のナル型のサーボパターンは、サーボトラックライタにより、ディスク媒体上に記録される。一方、ＤＴＲ構造のディスク媒体において、従来のバースト型サーボパターンを埋め込むことが一般的である。しかしながら、ＤＴＲ構造のディスク媒体では、転写成形方法によりサーボパターンを埋め込む場合に、当該ディスク媒体上のデータ領域との面積比の差が大きいため、転写形成が容易でないことが確認された。具体的には、転写成形工程での加圧比率が不均一となり、サーボパターンの均一化を図ることが困難になっている。このため、サーボパターンを使用したヘッドの位置決め精度の低下を招く問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ＤＴＲ構造のディスク媒体において、サーボ領域に対して転写成形方法によりサーボパターンを埋め込む場合に、サーボパターンの均一化を図ることができる構造の磁気ディスク媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の観点は、ＤＴＲ構造のディスク媒体において、サーボ領域の磁性領域の占有率をほぼ５０％程度になるようにして、転写成形方法によりサーボパターンを埋め込む場合にサーボパターンの均一化を図ることが可能な磁気ディスク媒体を提供することにある。
【００１０】
本発明の観点に従った磁気ディスク媒体は、磁気ディスク装置の記録媒体として使用されて、サーボデータが記録されたサーボ領域とデータ領域とを含むトラックが周方向に構成された磁気ディスク媒体において、前記データ領域は、隣接するトラック間を分離する非磁性ガード帯を含み、前記サーボ領域は、磁気記録部として有効な第１の部分と非有効な第２の部分とから構成されたサーボパターンが記録されて、当該サーボパターンにはトラック内の位置偏差を検出するためのナル型サーボパターンが含まれる構成である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の磁気ディスク媒体であれば、サーボ領域の偏差検出用サーボパターンとしてナル型サーボパターンを構成することにより、サーボ領域に対して転写成形方法によりサーボパターンを埋め込む場合に、安定した転写成形が可能とになる。従って、サーボパターンの均一化を図り、高精度のサーボパターンを得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
（ディスク媒体の構成）
図１は、本実施形態に関するディスク媒体１の構造及びフォーマットを説明するための図である。
【００１４】
本実施形態のディスク媒体１は、図１に示すように、データ領域３０２が、非磁性領域３０８のガード帯により、隣接トラックからは磁気的に分離されて、事前に磁性領域３０７からなるデータトラックとして形成されたディスクリート（またはＤＴＲ：discrete track recording）構造である。このようなディスク媒体１は、ディスクリート・パターンドメディアとも呼ばれる。ここで、ディスク媒体１は、トラック（Ｔｒｋ１，Ｔｒｋ２）の磁性帯３０７の幅と非磁性帯３０８の幅との比は、２：１のメディアである。
【００１５】
ディスク媒体１は、１周分のトラックにおいて、例えば１００程度のセクタに分割されている。各セクタの先頭領域には、サーボデータが事前に記録された（埋め込まれた）サーボ領域３００が設けられている。サーボデータは、図２に示すように、例えば１ビット分に相当する磁性領域３０７と非磁性領域３０８とからなる偏差検出用サーボパターンを含む。
【００１６】
ここで、磁性領域３０７は、磁気記録部として有効な部分であり、磁性膜を有する凸部である。一方、非磁性領域３０８は、磁性膜を有するが、磁性領域３０７に対して相対的に凹部であり、磁気記録部として非有効な部分である。但し、非磁性領域３０８は、非磁性膜からなる場合には、必ずしも凹部である必要はなく、非磁性材が埋め込まれた部分でもよい。
【００１７】
サーボ領域３００には、基本的に通常のサーボデータと同様に、同期パターン部３０３、マンチェスタ符号からなるアドレス（セクタ及びトラック）コード部３０４、及びトラック内のヘッド位置を特定するための偏差検出用サーボパターン３０５，３０６が記録されている。
【００１８】
同期パターン部３０３及びアドレスコード部３０４は、磁性領域３０７を論理“１”とし、非磁性領域３０８を論理“０”とするデューティ比５０％のパターンである。これらのパターン３０３，３０４は、通常のサーボトラックライタにより記録されたものと同様である。同期パターン部３０３は、リードチャンネルの位相と周波数を、リード信号の位相と周波数に固定するのに使用される。また、アドレスコード部３０４は、シリンダ情報（トラックアドレス）を有する。同期パターン部３０３及びアドレスコード部３０４は、磁性領域３０７の占有率がほぼ５０％である。
【００１９】
さらに、本実施形態では、偏差検出用サーボパターン３０５，３０６は、ネガマーク（非磁性マーク）による反転バーストパターンである。偏差検出用サーボパターン３０５，３０６は、いわゆる市松状にパターンが配置されて、磁気極性が１８０度ずれて繰返されるパターンを有し、ナル（null）型サーボパターンを構成する。
【００２０】
偏差検出用サーボパターン３０５，３０６は、偏差検出用サーボパターン３０５に対して、径方向切替え位相を９０度ずらした偏差検出用サーボパターン３０６を有し、２種バーストパターンで形成されている。この領域３０５，３０６は、トラックの中央線に対するヘッドの偏差位置を検出するために使用される。
【００２１】
さらに、サーボ領域３００とデータ領域３０２との間には、連続磁性領域３０１が配置されている。この連続磁性領域３０１は、通常のデータ領域３０２の磁性領域３０７と同様に磁気記録領域として有効な領域である。
【００２２】
以上のように本実施形態のＤＴＲ構造のディスク媒体１では、偏差検出用サーボパターン３０５，３０６として、ナル型サーボパターンが構成されている。従って、サーボ領域３００において、偏差検出用サーボパターン３０５，３０６での磁性領域３０７の占有率をほぼ５０％程度にすることが可能となる。
【００２３】
これにより、ディスク媒体１上に、サーボ領域３００のサーボデータを埋め込む処理を転写成形方法により実施する場合に、加圧率をディスク媒体１の全面に対して均一化し、安定な転写成形を行なうことが可能となる。このため、偏差検出用サーボパターン３０５，３０６の均一化を実現し、高精度のサーボパターンを形成することができる。
【００２４】
具体的には、同期パターン部３０３及びアドレスコード部３０４は、磁性領域３０７の占有率がほぼ５０％であり、偏差検出用サーボパターン３０５，３０６での磁性領域３０７の占有率をほぼ５０％程度にできるため、安定な転写成形を行なうことが可能となり、高精度のサーボパターンを実現できる。
【００２５】
なお、偏差検出用サーボパターンとして、通常のバースト型サーボパターンをサーボ領域３００に形成する場合には、当該サーボパターンの磁性領域の占有率が７５％程度となり、同期パターン部３０３及びアドレスコード部３０４での占有率５０％より増大する。また、データ領域３０２のトラック領域の磁性領域３０７の占有率は６６．６％程度である。
【００２６】
従って、通常のバースト型サーボパターンをサーボ領域３００に埋め込むための転写成形を行なう場合に、各領域での磁性領域の占有率に差が発生して、ディスク媒体１の全面(全トラック/全セクタ)で、安定なパターン転写成形が困難となる。これにより、結果として、偏差検出用サーボパターンが不均一となり、パターンの精度が低下する。
【００２７】
（ディスク媒体の製造方法）
次に、ディスク媒体１の製造方法について、そのプロセスを簡単に説明する。
【００２８】
製造プロセスは、転写工程、磁性加工工程、仕上げ工程に大別される。先ず、転写工程に使用するパターンの基となるスタンパの製造方法から説明する。
【００２９】
スタンパの製造工程は、描画、現像、電鋳、仕上げに細分化される。パターン描画では、原盤回転型の電子線露光装置を用いて、ディスク媒体で非磁性化させる部位を、レジスト塗布された原盤上に、内周から外周まで露光描画する。
【００３０】
次に、これを現像、ＲＩＥ等の処理を実施して、凹凸パターンを持つ原盤が形成される。この原盤に導電化処理してニッケル（Ｎｉ）を表面に電鋳して剥離し、最後に内径／外径を打ち抜き加工することで、Ｎｉのディスク状スタンパが形成される。尚、スタンパは、非磁性化させる部位を凸部として形成され、このスタンパを使って、パターンドメディアが製造される。
【００３１】
転写工程は、両面同時転写型のインプリント装置を用い、インプリント・リソグラフィー法により転写する。具体的には、垂直記録用ディスク媒体の両表面に、ＳＯＧレジスト塗布したディスク媒体を内周穴でチャッキングし、これを裏面用、表面用に準備した２種スタンパで、全面均等押圧で挟み込み、レジスト表面に凹凸転写する。この転写工程により、非磁性化させる部位が、レジストの凹部（３１０）として形成される。
【００３２】
次に、磁性加工工程で、まず凹部レジストを除去し、非磁性化させる部位の磁性体表面を出現させる。この状態では、磁性層を残す部位は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）が凸部（３１１）として形成された状態になる。ついで、このＳｉＯ２をガード層としてイオンミリングすることで、凹部に位置する磁性層のみが除去され、所望のパターンの磁性体に加工される。
【００３３】
さらに、ＳｉＯ２を十分な厚さとなる様にスパッタして表面凹凸をなくし、これを磁性層表面まで逆スパッタする事で、凹部を非磁性体で埋め込み平坦化したパターンドメディアができあがる。
【００３４】
最後の仕上げ工程では、この表面平坦度をさらに研磨仕上げして、ＤＬＣ保護層を形成し、潤滑用ルブを塗布する事で、本実施形態のディスク媒体１が完成する。
【００３５】
（ディスクドライブの構成）
本実施形態のディスクドライブは、図６に示すように、ディスク媒体１と、スピンドルモータ（ＳＰＭ）２と、ヘッド３と、アクチュエータ４と、ヘッドアンプＩＣ６とを含むヘッドディスクアセンブリ（ＨＤＡ）１００、及びプリント回路基板（ＰＣＢ）２００を有する。
【００３６】
ディスク媒体１は、前述したように、両面をＤＴＲ用に加工した垂直磁気記録の可能な２層構造のパターンドメディアである。ヘッド３は、リードヘッド（例えばＧＭＲ素子）３０とライトヘッド（例えば単磁極ヘッド）３１とが同一スライダ（ＡＢＳ）上に実装されたものであり、ディスク媒体１の両面のそれぞれに設けられている。即ち、ヘッド３は、ディスク媒体１の上下面のそれぞれに、ダウンヘッド及びアップヘッドとして設けられている。
【００３７】
ＨＤＡ１００では、ディスク媒体１は、スピンドルモータ２に取り付けられて回転される。アクチュエータ４は、ヘッド３の移動機構であり、ヘッド３を保持するサスペンション・アーム４１と、当該アーム４１を回転自在に支持するピボット軸４２と、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）４３とを有する。ＶＣＭ４３は、当該アーム４１にピボット軸４２を回転中心とする回転トルクを発生させて、ヘッド３をディスク媒体１の半径方向に移動させる。
【００３８】
ヘッドアンプＩＣ５は、ヘッド３の入出力信号を増幅するためのドライバであり、フレキシブルケーブル（ＦＰＣ）を介してＰＣＢ２００と電気的に接続されている。尚、ヘッドアンプＩＣ５は、ヘッド３の入出力信号のＳＮ比の低減化のために、アーム４１上に実装される構成が好ましいが、ドライブ本体に固定された構成でも良い。
【００３９】
ディスク媒体１は、前述したように表裏があり、ヘッド移動軌跡と、サーボ領域３００のサーボパターンの円弧形状が略一致する方向に組み込まれる。ディスク媒体１の仕様は、基本的には通常の例えば垂直磁気記録用ディスク媒体と同様である。但し、サーボ領域３００は、ディスク回転中心からピボッド中心までの距離を半径位置として持つ円周上に円弧中心を持ち、円弧半径がピボッド軸４２からヘッド３までの距離として形成された円弧形状である。
【００４０】
ＰＣＢ２００は、主として４つのシステムＬＳＩを搭載している。即ち、リード／ライト（Ｒ／Ｗ）チャネルＩＣ６、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）７、ディスクコントローラ（ＨＤＣ）８、及びモータドライバＩＣ９である。
【００４１】
ＣＰＵ７は、ディスクドライブのメイン制御装置であり、本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムを実現する。なお、ＣＰＵ７は、動作用ソフトウェア（制御プログラムなど）を保存しているＲＯＭ、ワークメモリとして使用されるＲＡＭ、及びロジック回路を含むものとする。ロジック回路は、ハードウェア回路で構成された演算処理部であり、高速演算処理に用いられる。
【００４２】
ＨＤＣ８は、ディスクドライブとホストシステム（例えばパーソナルコンピュータ）とのインターフェースや、リード／ライトチャネルＩＣ６とのデータ転送制御、及びＣＰＵ７、モータドライバＩＣ９との情報交換等を行なう。
【００４３】
リード／ライトチャネルＩＣ６は、リード／ライト動作に関連するリード／ライト信号処理部であり、ヘッドアンプＩＣ５のチャネル切替えや、サーボデータ及びユーザデータの記録再生処理を行なう貯めの各種回路を含む。
【００４４】
モータドライバＩＣ９は、ＳＰＭ２及びＶＣＭ４３を駆動制御するドライバＩＣであり、ＳＰＭ２の回転駆動制御、及びＣＰＵ７からの操作制御量を電流値としてＶＣＭ４３に与えて、アクチュエータ４を駆動する。
【００４５】
（リード／ライトチャネルＩＣ）
リード／ライトチャネルＩＣ６は、図７に示すように、イコライザ（等化器）６１と、Ａ／Ｄコンバータ６２と、ディジタルフィルタ（ＦＩＲ）６３と、ビタビデコーダ６４と、サーボデコーダ６５とを有するリードチャネル（再生処理系）を有する。
【００４６】
イコライザ６１は、ヘッドアンプＩＣ５から出力されるリード信号ＲＳを入力して、アナログフィルタ処理（長手磁気記録での等化処理）を実行する。リード信号ＲＳは、リードヘッド３０により、例えばサーボ領域３００から読出された信号波形である。
【００４７】
Ａ／Ｄコンバータ６２は、イコライザ６１により等化処理されたリード信号をデジタル値としてサンプリングし、ＦＩＲ６３に出力する。
【００４８】
ここで、本実施形態のディスク媒体１からの漏れ磁界は、垂直磁化で、かつ、磁性領域３０７と非磁性領域３０８とが混在するパターンである。リード／ライトチャネルＩＣ６では、リード信号波形は、ヘッドアンプＩＣ５が有するハイパス特性と、イコライザ６１による等化処理とにより、ＤＣオフセット成分が完全に除去されて、ほぼ疑似正弦波となる。ここで、通常の垂直磁気記録用ディスク媒体と比較して、本実施形態のディスク媒体１では、リード信号振幅の大きさが半減している。
【００４９】
尚、本ディスク媒体１のようなパターンドメディアに限るものではないが、サーボ領域３００の漏れ磁束方向をどちらに取るかで、“１”，“０”を誤認して、チャネルＩＣ６でのコード検出が失敗することが有る。このため、ヘッド極性は、パターン漏れ磁束に合わせて適正に設定される必要がある。
【００５０】
チャネルＩＣ６では、その再生信号フェーズに応じて、その処理を切替える。再生信号クロックをディスク媒体１のパターン周期に同期させる同期引込み処理、セクタシリンダコード情報を読み取るアドレス判読処理、オフトラック量を検出するサーボパターン３０５，３０６の処理等が実行される。
【００５１】
Ａ／Ｄコンバータ６２では、デジタル値をサンプリングするタイミングを、正弦波形状のリード信号と同期させて、かつ、デジタルサンプル値の信号振幅をあるレベルに揃えるＡＧＣ処理とが実行される。Ａ／Ｄコンバータ６２は、パターンの“１”，“０”周期を４点でサンプリングする。
【００５２】
サーボ領域３００のアドレス情報３０４の再生処理では、チャネルＩＣ６は、デジタルサンプル値をＦＩＲ６３でノイズを低下させ、ビダビデコーダ６４での最尤推定に基づくビタビ復号処理を実行する。サーボデコーダは、ビダビデコーダ６４からの検出結果に基づいて、グレイコード逆変換処理を実行し、セクタ及びトラック（シリンダ）情報に変換する。これにより、ＣＰＵ７は、ヘッド３の位置決め制御に必要なサーボトラック情報（トラック位置情報）が取得できる。
【００５３】
さらに、チャネルＩＣ６は、サーボパターン３０５，３０６でのオフトラック量の検出処理に移行する。チャネルＩＣ６は、サーボバースト信号パターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順に、各信号振幅をサンプルホールド積分処理する。そして、チャネルＩＣ６は、平均振幅相当の電圧値をＣＰＵ７に出力し、ＣＰＵ７へのサーボ処理割込みを発行する。ＣＰＵ７は、当該サーボ割込みを受けると、内部のＡ／Ｄコンバータにより各バースト信号を時系列に読み込み、ロジック回路に含まれるデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）でオフトラック量に変換する処理を行なう。ＣＰＵ７は、当該オフトラック量と、サーボトラック情報とにより、ヘッドのサーボトラック位置を精密に検出する。
【００５４】
（ヘッド位置決め制御システム）
ディスクドライブは、図８に示すようなヘッド位置決め制御システムを組み込んでいる。ヘッド位置決め制御システムは、ＣＰＵ７、ソフトウェア及びリード／ライトチャネルＩＣ６により実現される。以下、図９も合わせて参照して、ヘッド位置決め制御システムを簡単に説明する。
【００５５】
図８において、Ｃ，Ｆ，Ｐ，Ｓはそれぞれシステム構成要素の伝達関数を意味する。制御対象プラント（Ｐ）５０６は、狭義にはＶＣＭ４３であり、広義にはＶＣＭ４３を含むアクチュエータ４に相当する。信号処理部Ｓは、具体的にはリード／ライトチャネルＩＣ６と、ＣＰＵ７（オフトラック量検出処理の一部を実行する）により実現される要素である。フィードバックコントローラ（以下第１コントローラ）５０５及び同期抑圧補償部（第２コントローラ）５１２は、具体的にはＣＰＵ７及びソフトウェアにより実現される。
【００５６】
信号処理部Ｓは、プラント５０６の駆動に応じたヘッド３の位置（ＨＰ）直下のサーボ領域３００からのアドレス情報等を含むサーボ再生信号に基づいて、ディスク媒体１上のトラック現在位置（ＴＰ）情報を生成する。
【００５７】
第１コントローラ５０５は、ディスク媒体１上の目標トラック位置（ＲＰ）とヘッドの現在位置（ＴＰ）との位置誤差（Ｅ）とに基づいて、位置誤差（Ｅ）を解消するようにＦＢ操作値Ｕ１を算出する。
【００５８】
第２コントローラ５１２は、ディスク媒体１上のトラック形状やディスク回転に同期した振動等を補正するためのフィードフォワード（ＦＦ）補償部であり、事前に較正した回転同期補償値をメモリテーブルに保存している。第２コントローラ５１２は、通常では位置誤差（Ｅ）を使用せず、信号処理部Ｓから与えられる図示しないサーボセクタ情報に基づいて当該メモリテーブル参照して、ＦＦ操作値Ｕ２として算出する。
【００５９】
制御処理部は、第１及び第２のコントローラ５０５，５１２からの出力Ｕ１及びＵ２を加算し、制御操作値Ｕとしてプラント５０６に供給する。具体的には、ＨＤＣ８は、ＣＰＵ７からの制御操作値Ｕを、モータドライバＩＣ９を介してＶＣＭ４３に供給し、ヘッド３を駆動制御する。
【００６０】
尚、同期補償値テーブルは、初期動作時に較正処理されるが、位置誤差（Ｅ）が設定値以上に大きくなると再較正処理を開始し、同期補償値を更新する処理がなされる。
【００６１】
次に、リードヘッド３０からの再生信号を使用して、どのように位置偏差を検出するかを、図９を参照して簡単に説明する。
【００６２】
ディスク媒体１は、ＳＰＭ２により一定回転速度で回転している。ヘッド３は、サスペンション・アーム４１に設けられたジンバルを介して弾性支持されている。このとき、ヘッド３は、ディスク回転に伴なう空気圧とのバランスで、ディスク媒体１との微小隙間を保持する様な浮上姿勢をとるように設計されている。これにより、リードヘッド３０は一定の磁気空隙をもって、ディスク媒体１の磁性層からの漏れ磁束を検出する事ができる。
【００６３】
ディスク媒体１上のサーボ領域３００の記録信号は、ディスク媒体１の回転により、一定周期でヘッド３直下を通過することになる。ヘッド位置決め制御システムは、リードヘッド３０から出力されるサーボ領域３００の再生信号から、トラック位置情報を検出することで一定周期のサーボ処理（位置決め制御）を実行できる。
【００６４】
ＨＤＣ８は、一旦、サーボマークと呼ぶサーボ領域３００の識別フラグを認識すると、一定周期のため、ヘッド３直下にサーボ領域３００が来るタイミングを予測可能となる。そこで、ＨＤＣ８はヘッド３直下にプリアンブル部が来るタイミングで、チャネルＩＣ６にサーボ処理開始を促す。
【００６５】
図９は、サーボ領域３００の偏差検出用サーボパターン３０５，３０６を処理する偏差検出システムの構成を示すブロック図である。このシステムは、リードヘッド３０から出力される再生信号を入力して、ヘッド３のトラック内での位置偏差（ＰＥＳ）を検出する。具体的には、リード／ライトチャネルＩＣ６及びロジック回路を含むＣＰＵ７から実現されている。
【００６６】
概略的には、当該システムは、再生信号の信号調整（微分処理など）を行なう信号調整器７０４、振幅判別器７００、復調信号生成器７０１、位相判定器７０２、及びＰＥＳ計算器７０３を含む。
【００６７】
振幅判別器７００、復調信号生成器７０１、位相判定器７０２は、ヘッド３の位置偏差の検出処理を実行し、検出値に相当する電圧値をＣＰＵ７に出力し、サーボ処理割込みを発行する。ＣＰＵ７は、当該サーボ割込みを受けると、ＰＥＳ計算器７０３に相当するＤＳＰでオフトラック量に変換する処理を実行する。
【００６８】
（再生信号の処理と偏差検出処理）
以下図９と共に、図３から図５を参照して、サーボ領域３００の偏差検出サーボパターン３０５，３０６の再生信号処理と偏差検出処理を具体的に説明する。
【００６９】
図３から図５は、ヘッド３がサーボ領域３００の偏差検出パターン領域３０５上を通過したときに、リードヘッド３０から出力される再生信号４００，５００，６００及びそれらの微分信号４０１，５０１，６０１を示す図である。
【００７０】
図３（Ａ）は、リードヘッド３０が、トラックTrk1の中心線とトラックTrk2の中心線との間で、偏差検出パターン領域３０５上を通過する場合である。図中、左から右に、リードヘッド３０が通過する場合、磁性領域３０７と非磁性領域３０８の磁化変化を検知する。これにより、図３（Ｂ）に示すように、リードヘッド３０から再生信号４００が出力される。
【００７１】
リード／ライトチャネルＩＣ６は、再生信号４００に対して微分等化処理を実行して、図３（Ｃ）に示すように、信号処理に適した信号波形である微分信号４０１を生成する。
【００７２】
図４（Ａ）は、リードヘッド３０が、トラックTrk2の中心線とトラックTrk3の中心線との間で、偏差検出パターン領域３０５上を通過する場合である。図中、左から右に、リードヘッド３０が通過する場合、磁性領域３０７と非磁性領域３０８の磁化変化を検知する。これにより、図４（Ｂ）に示すように、リードヘッド３０から再生信号５００が出力される。
【００７３】
リード／ライトチャネルＩＣ６は、再生信号５００に対して微分等化処理を実行して、図４（Ｃ）に示すように、信号処理に適した信号波形である微分信号５０１を生成する。
【００７４】
ここで、当該再生信号５００は、図３（Ａ）に示す再生信号４００に対して、位相が１８０度ずれている。従って、ＣＰＵ７は、リードヘッド３０がトラック中央から、いずれの方向に移動したかを、当該位相のずれ方向の正または負に応じて判別することができる。
【００７５】
さらに、図５（Ａ）は、リードヘッド３０が、トラックTrk2の中心線上で、偏差検出パターン領域３０５上を通過する場合である。図中、左から右に、リードヘッド３０が通過する場合、磁性領域３０７と非磁性領域３０８の磁化変化を検知する。これにより、図５（Ｂ）に示すように、リードヘッド３０から振幅値が実質的にゼロとなる再生信号６００が出力される。従って、図５（Ｃ）に示すように、リード／ライトチャネルＩＣ６により生成される微分信号６０１も、振幅値が実質的にゼロの信号となる。
【００７６】
以上のように、リードヘッド３０が偏差検出パターン３０５を通過する際、再生信号の振幅と位相がトラック中心に対するヘッドのオフセットの大きさと方向を示す。本実施形態では、偏差検出サーボパターン領域３０５（３０６）は、ナル型サーボパターンから構成されている。
【００７７】
リードヘッド３０がトラック中心線上に位置するとき、再生信号の振幅が理想的にはゼロになるようになっている。ヘッド３０が所望の目標トラック中心線上から離れると、再生信号の振幅は増大する。ヘッド３０が、目標トラックの中心線と隣接するトラックの中心線との間にあるときは、再生信号は最大の振幅を有する。トラック中心線の片側でのパターンは、反対側のパターンの位相から１８０度ずれて埋め込まれている。このようにして、再生信号の位相は、ヘッド３０のトラック中心線からの位置偏差の方向を示す。
【００７８】
なお、偏差検出サーボパターン領域３０６に関しても同様に、リードヘッド３０の位置に対応する再生信号を得ることができる。但し、偏差検出サーボパターン領域３０６からは、当該パターン領域３０５に対して、位相が９０度ずれた偏差検出情報が得られる。
【００７９】
次に、図９を参照して、偏差検出システムにより、偏差検出用サーボパターン３０５を復調して位置偏差（位置エラー）情報ＰＥＳを生成する動作を説明する。
【００８０】
信号調整器７０４は、再生信号（４００，５００，６００）の前処理として、微分等化処理を実行し、前述の微分信号４０１，５０１，６０１を出力する。復調信号生成器７０１は、再生信号の基本成分に対して同じ位相と周波数関係を有する復調信号を生成する。
【００８１】
振幅判定器７００は、復調信号生成器７０１により生成される復調信号に従って、位置偏差に応じた再生信号の振幅を判別して振幅値を出力する。位相判定器７０２は、復調信号生成器７０１により生成される復調信号に従って、位置偏差に応じた再生信号の位相を判別して位相値を出力する。
【００８２】
ＰＥＳ計算機７０３は、判別された振幅値と位相値に従って、再生信号を出力するリードヘッド３０の位置偏差値（偏差検出情報）を算出する。ＰＥＳ計算機７０３は、偏差検出パターン３０５からの位置偏差情報及び偏差検出パターン３０６からの位置偏差情報の両方を使用して、振幅値変化からトラック中心からの位置偏差絶対量を、位相値変化から移動方向を算出する。
【００８３】
また、ＰＥＳ計算機７０３は、振幅判定器７００で判別された振幅値のみを用いて、位置偏差を求めることも可能である。即ち、ＰＥＳ計算機７０３は偏差検出パターン３０５からの位置誤差量posABと、偏差検出パターン３０６から位置誤差量posCDを求め、この両者の変化からトラック中心からの位置偏差を算出する。
【００８４】
以上のように本実施形態によれば、サーボ領域３００の偏差検出用サーボパターン３０５，３０６をナル型サーボパターンにより構成することで、結果としてサーボ領域３００での磁性領域の占有率をほぼ５０％程度にすることが可能となる。従って、特にサーボ領域３００でのプリアンブル部とサーボパターン部での磁性領域の占有率が異なることを避けることができる。
【００８５】
これにより、パターンドメディア製造工程での、サーボデータの転写成形工程が容易になり、結果として安定したサーボパターン信号を得ることができる。結果として、リードヘッド３０のトラック内における位置偏差を高精度に測定できるため、ＤＴＲ構造のディスク媒体１を使用するディスクドライブにおいて、高精度のヘッド位置決め制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施形態に関するディスク媒体の構造及びフォーマットを説明するための図。
【図２】本実施形態に関するサーボ領域の構造を説明するための図。
【図３】本実施形態に関するサーボ領域からの再生信号波形を説明するための図。
【図４】本実施形態に関するサーボ領域からの再生信号波形を説明するための図。
【図５】本実施形態に関するサーボ領域からの再生信号波形を説明するための図。
【図６】本実施形態に関するディスクドライブの構成を示すブロック図。
【図７】本実施形態に関するリード／ライトチャネルの要部を示すブロック図。
【図８】本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムの構成を示すブロック図。
【図９】本実施形態に関する偏差検出システムの構成を説明するための図。
【符号の説明】
【００８７】
１…ディスク媒体、２…スピンドルモータ（ＳＰＭ）、３…ヘッド、
４…アクチュエータ、５…ヘッドアンプＩＣ、６…リード／ライトチャネルＩＣ、
７…マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、８…ディスクコントローラ（ＨＤＣ）、
９…モータドライバＩＣ、３０…リードヘッド、３１…ライトヘッド、
４１…サスペンション・アーム、４２…ピボット軸、
４３…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、１００…ヘッドディスクアセンブリ（ＨＤＡ）、
２００…プリント回路基板（ＰＣＢ）、３００…サーボ領域、３０１…連続磁性領域、
３０２…データ領域、３０３…同期パターン部、３０４…アドレスコード部、
３０５，３０６…偏差検出用サーボパターン、３０７…磁性領域、３０８…非磁性領域。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、ＤＴＲ構造の磁気ディスク媒体及び当該磁気ディスク媒体を有する磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクドライブを代表とする磁気ディスク装置（以下ディスクドライブと称す）では、ディスクリート（またはＤＴＲ：discrete track recording）構造のパターンドメディアである磁気ディスク媒体（以下単にディスク媒体と称す）が注目されている。
【０００３】
ＤＴＲ構造のディスク媒体は、表面上が磁気記録部として有効な第１の部分と非有効な第２部分とが形成されている（例えば、特許文献１を参照）。第１の部分は、磁性膜が設けられた凸部の磁性領域である。第２の部分は非磁性領域、または凹部で磁気記録ができない領域である。即ち、第２の部分は、磁性膜が形成されている場合でも、凹部により実質的に非磁性領域として構成された部分である。
【０００４】
このようなディスク媒体であれば、通常のサーボトラックライタを使用することなく、ディスク媒体上にサーボデータが記録されたサーボ領域を埋め込むことができる。
【０００５】
ところで、サーボデータには、セクタ及びトラックアドレス以外に、トラック内の位置偏差を検出するためのサーボパターン（以下偏差検出用サーボパターンと称する場合がある）が含まれている。偏差検出用サーボパターンには、バースト型サーボパターン以外に、ナル（null）型サーボパターンと呼ばれるサーボパターンがある（例えば、特許文献２を参照）。
【０００６】
このナル型サーボパターンは、ディスク媒体上において各セクタでのフォーマット効率を改善し、サーボ領域の占有量を削減することが可能である。ナル型サーボパターンは、同期領域と位置エラー領域を含み、非同期型ディジタル復調器を用いることで読出し信号に同期することなく位置エラー信号を得ることができる。
【特許文献１】特開平８−２９３１１０号公報
【特許文献２】特表２００２−５１６４５０号公報（段落番号００２０〜００２７、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のナル型のサーボパターンは、サーボトラックライタにより、ディスク媒体上に記録される。一方、ＤＴＲ構造のディスク媒体において、従来のバースト型サーボパターンを埋め込むことが一般的である。しかしながら、ＤＴＲ構造のディスク媒体では、転写成形方法によりサーボパターンを埋め込む場合に、当該ディスク媒体上のデータ領域との面積比の差が大きいため、転写形成が容易でないことが確認された。具体的には、転写成形工程での加圧比率が不均一となり、サーボパターンの均一化を図ることが困難になっている。このため、サーボパターンを使用したヘッドの位置決め精度の低下を招く問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ＤＴＲ構造のディスク媒体において、サーボ領域に対して転写成形方法によりサーボパターンを埋め込む場合に、サーボパターンの均一化を図ることができる構造の磁気ディスク媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の観点は、ＤＴＲ構造のディスク媒体において、サーボ領域の磁性領域の占有率をほぼ５０％程度になるようにして、転写成形方法によりサーボパターンを埋め込む場合にサーボパターンの均一化を図ることが可能な磁気ディスク媒体を提供することにある。
【００１０】
本発明の観点に従った磁気ディスク媒体は、磁気ディスク装置の記録媒体として使用されて、サーボデータが記録されたサーボ領域とデータ領域とを含むトラックが周方向に構成された磁気ディスク媒体において、前記データ領域は、隣接するトラック間を分離する非磁性ガード帯を含み、前記サーボ領域は、磁気記録部として有効な第１の部分と非有効な第２の部分とから構成されたサーボパターンが記録されて、当該サーボパターンにはトラック内の位置偏差を検出するためのナル型サーボパターンが含まれる構成である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の磁気ディスク媒体であれば、サーボ領域の偏差検出用サーボパターンとしてナル型サーボパターンを構成することにより、サーボ領域に対して転写成形方法によりサーボパターンを埋め込む場合に、安定した転写成形が可能とになる。従って、サーボパターンの均一化を図り、高精度のサーボパターンを得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
（ディスク媒体の構成）
図１は、本実施形態に関するディスク媒体１の構造及びフォーマットを説明するための図である。
【００１４】
本実施形態のディスク媒体１は、図１に示すように、データ領域３０２が、非磁性領域３０８のガード帯により、隣接トラックからは磁気的に分離されて、事前に磁性領域３０７からなるデータトラックとして形成されたディスクリート（またはＤＴＲ：discrete track recording）構造である。このようなディスク媒体１は、ディスクリート・パターンドメディアとも呼ばれる。ここで、ディスク媒体１は、トラック（Ｔｒｋ１，Ｔｒｋ２）の磁性帯３０７の幅と非磁性帯３０８の幅との比は、２：１のメディアである。
【００１５】
ディスク媒体１は、１周分のトラックにおいて、例えば１００程度のセクタに分割されている。各セクタの先頭領域には、サーボデータが事前に記録された（埋め込まれた）サーボ領域３００が設けられている。サーボデータは、図２に示すように、例えば１ビット分に相当する磁性領域３０７と非磁性領域３０８とからなる偏差検出用サーボパターンを含む。
【００１６】
ここで、磁性領域３０７は、磁気記録部として有効な部分であり、磁性膜を有する凸部である。一方、非磁性領域３０８は、磁性膜を有するが、磁性領域３０７に対して相対的に凹部であり、磁気記録部として非有効な部分である。但し、非磁性領域３０８は、非磁性膜からなる場合には、必ずしも凹部である必要はなく、非磁性材が埋め込まれた部分でもよい。
【００１７】
サーボ領域３００には、基本的に通常のサーボデータと同様に、同期パターン部３０３、マンチェスタ符号からなるアドレス（セクタ及びトラック）コード部３０４、及びトラック内のヘッド位置を特定するための偏差検出用サーボパターン３０５，３０６が記録されている。
【００１８】
同期パターン部３０３及びアドレスコード部３０４は、磁性領域３０７を論理“１”とし、非磁性領域３０８を論理“０”とするデューティ比５０％のパターンである。これらのパターン３０３，３０４は、通常のサーボトラックライタにより記録されたものと同様である。同期パターン部３０３は、リードチャンネルの位相と周波数を、リード信号の位相と周波数に固定するのに使用される。また、アドレスコード部３０４は、シリンダ情報（トラックアドレス）を有する。同期パターン部３０３及びアドレスコード部３０４は、磁性領域３０７の占有率がほぼ５０％である。
【００１９】
さらに、本実施形態では、偏差検出用サーボパターン３０５，３０６は、ネガマーク（非磁性マーク）による反転バーストパターンである。偏差検出用サーボパターン３０５，３０６は、いわゆる市松状にパターンが配置されて、磁気極性が１８０度ずれて繰返されるパターンを有し、ナル（null）型サーボパターンを構成する。
【００２０】
偏差検出用サーボパターン３０５，３０６は、偏差検出用サーボパターン３０５に対して、径方向切替え位相を９０度ずらした偏差検出用サーボパターン３０６を有し、２種バーストパターンで形成されている。この領域３０５，３０６は、トラックの中央線に対するヘッドの偏差位置を検出するために使用される。
【００２１】
さらに、サーボ領域３００とデータ領域３０２との間には、連続磁性領域３０１が配置されている。この連続磁性領域３０１は、通常のデータ領域３０２の磁性領域３０７と同様に磁気記録領域として有効な領域である。
【００２２】
以上のように本実施形態のＤＴＲ構造のディスク媒体１では、偏差検出用サーボパターン３０５，３０６として、ナル型サーボパターンが構成されている。従って、サーボ領域３００において、偏差検出用サーボパターン３０５，３０６での磁性領域３０７の占有率をほぼ５０％程度にすることが可能となる。
【００２３】
これにより、ディスク媒体１上に、サーボ領域３００のサーボデータを埋め込む処理を転写成形方法により実施する場合に、加圧率をディスク媒体１の全面に対して均一化し、安定な転写成形を行なうことが可能となる。このため、偏差検出用サーボパターン３０５，３０６の均一化を実現し、高精度のサーボパターンを形成することができる。
【００２４】
具体的には、同期パターン部３０３及びアドレスコード部３０４は、磁性領域３０７の占有率がほぼ５０％であり、偏差検出用サーボパターン３０５，３０６での磁性領域３０７の占有率をほぼ５０％程度にできるため、安定な転写成形を行なうことが可能となり、高精度のサーボパターンを実現できる。
【００２５】
なお、偏差検出用サーボパターンとして、通常のバースト型サーボパターンをサーボ領域３００に形成する場合には、当該サーボパターンの磁性領域の占有率が７５％程度となり、同期パターン部３０３及びアドレスコード部３０４での占有率５０％より増大する。また、データ領域３０２のトラック領域の磁性領域３０７の占有率は６６．６％程度である。
【００２６】
従って、通常のバースト型サーボパターンをサーボ領域３００に埋め込むための転写成形を行なう場合に、各領域での磁性領域の占有率に差が発生して、ディスク媒体１の全面(全トラック/全セクタ)で、安定なパターン転写成形が困難となる。これにより、結果として、偏差検出用サーボパターンが不均一となり、パターンの精度が低下する。
【００２７】
（ディスク媒体の製造方法）
次に、ディスク媒体１の製造方法について、そのプロセスを簡単に説明する。
【００２８】
製造プロセスは、転写工程、磁性加工工程、仕上げ工程に大別される。先ず、転写工程に使用するパターンの基となるスタンパの製造方法から説明する。
【００２９】
スタンパの製造工程は、描画、現像、電鋳、仕上げに細分化される。パターン描画では、原盤回転型の電子線露光装置を用いて、ディスク媒体で非磁性化させる部位を、レジスト塗布された原盤上に、内周から外周まで露光描画する。
【００３０】
次に、これを現像、ＲＩＥ等の処理を実施して、凹凸パターンを持つ原盤が形成される。この原盤に導電化処理してニッケル（Ｎｉ）を表面に電鋳して剥離し、最後に内径／外径を打ち抜き加工することで、Ｎｉのディスク状スタンパが形成される。尚、スタンパは、非磁性化させる部位を凸部として形成され、このスタンパを使って、パターンドメディアが製造される。
【００３１】
転写工程は、両面同時転写型のインプリント装置を用い、インプリント・リソグラフィー法により転写する。具体的には、垂直記録用ディスク媒体の両表面に、ＳＯＧレジスト塗布したディスク媒体を内周穴でチャッキングし、これを裏面用、表面用に準備した２種スタンパで、全面均等押圧で挟み込み、レジスト表面に凹凸転写する。この転写工程により、非磁性化させる部位が、レジストの凹部（３１０）として形成される。
【００３２】
次に、磁性加工工程で、まず凹部レジストを除去し、非磁性化させる部位の磁性体表面を出現させる。この状態では、磁性層を残す部位は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）が凸部（３１１）として形成された状態になる。ついで、このＳｉＯ２をガード層としてイオンミリングすることで、凹部に位置する磁性層のみが除去され、所望のパターンの磁性体に加工される。
【００３３】
さらに、ＳｉＯ２を十分な厚さとなる様にスパッタして表面凹凸をなくし、これを磁性層表面まで逆スパッタする事で、凹部を非磁性体で埋め込み平坦化したパターンドメディアができあがる。
【００３４】
最後の仕上げ工程では、この表面平坦度をさらに研磨仕上げして、ＤＬＣ保護層を形成し、潤滑用ルブを塗布する事で、本実施形態のディスク媒体１が完成する。
【００３５】
（ディスクドライブの構成）
本実施形態のディスクドライブは、図６に示すように、ディスク媒体１と、スピンドルモータ（ＳＰＭ）２と、ヘッド３と、アクチュエータ４と、ヘッドアンプＩＣ６とを含むヘッドディスクアセンブリ（ＨＤＡ）１００、及びプリント回路基板（ＰＣＢ）２００を有する。
【００３６】
ディスク媒体１は、前述したように、両面をＤＴＲ用に加工した垂直磁気記録の可能な２層構造のパターンドメディアである。ヘッド３は、リードヘッド（例えばＧＭＲ素子）３０とライトヘッド（例えば単磁極ヘッド）３１とが同一スライダ（ＡＢＳ）上に実装されたものであり、ディスク媒体１の両面のそれぞれに設けられている。即ち、ヘッド３は、ディスク媒体１の上下面のそれぞれに、ダウンヘッド及びアップヘッドとして設けられている。
【００３７】
ＨＤＡ１００では、ディスク媒体１は、スピンドルモータ２に取り付けられて回転される。アクチュエータ４は、ヘッド３の移動機構であり、ヘッド３を保持するサスペンション・アーム４１と、当該アーム４１を回転自在に支持するピボット軸４２と、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）４３とを有する。ＶＣＭ４３は、当該アーム４１にピボット軸４２を回転中心とする回転トルクを発生させて、ヘッド３をディスク媒体１の半径方向に移動させる。
【００３８】
ヘッドアンプＩＣ５は、ヘッド３の入出力信号を増幅するためのドライバであり、フレキシブルケーブル（ＦＰＣ）を介してＰＣＢ２００と電気的に接続されている。尚、ヘッドアンプＩＣ５は、ヘッド３の入出力信号のＳＮ比の低減化のために、アーム４１上に実装される構成が好ましいが、ドライブ本体に固定された構成でも良い。
【００３９】
ディスク媒体１は、前述したように表裏があり、ヘッド移動軌跡と、サーボ領域３００のサーボパターンの円弧形状が略一致する方向に組み込まれる。ディスク媒体１の仕様は、基本的には通常の例えば垂直磁気記録用ディスク媒体と同様である。但し、サーボ領域３００は、ディスク回転中心からピボッド中心までの距離を半径位置として持つ円周上に円弧中心を持ち、円弧半径がピボッド軸４２からヘッド３までの距離として形成された円弧形状である。
【００４０】
ＰＣＢ２００は、主として４つのシステムＬＳＩを搭載している。即ち、リード／ライト（Ｒ／Ｗ）チャネルＩＣ６、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）７、ディスクコントローラ（ＨＤＣ）８、及びモータドライバＩＣ９である。
【００４１】
ＣＰＵ７は、ディスクドライブのメイン制御装置であり、本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムを実現する。なお、ＣＰＵ７は、動作用ソフトウェア（制御プログラムなど）を保存しているＲＯＭ、ワークメモリとして使用されるＲＡＭ、及びロジック回路を含むものとする。ロジック回路は、ハードウェア回路で構成された演算処理部であり、高速演算処理に用いられる。
【００４２】
ＨＤＣ８は、ディスクドライブとホストシステム（例えばパーソナルコンピュータ）とのインターフェースや、リード／ライトチャネルＩＣ６とのデータ転送制御、及びＣＰＵ７、モータドライバＩＣ９との情報交換等を行なう。
【００４３】
リード／ライトチャネルＩＣ６は、リード／ライト動作に関連するリード／ライト信号処理部であり、ヘッドアンプＩＣ５のチャネル切替えや、サーボデータ及びユーザデータの記録再生処理を行なう貯めの各種回路を含む。
【００４４】
モータドライバＩＣ９は、ＳＰＭ２及びＶＣＭ４３を駆動制御するドライバＩＣであり、ＳＰＭ２の回転駆動制御、及びＣＰＵ７からの操作制御量を電流値としてＶＣＭ４３に与えて、アクチュエータ４を駆動する。
【００４５】
（リード／ライトチャネルＩＣ）
リード／ライトチャネルＩＣ６は、図７に示すように、イコライザ（等化器）６１と、Ａ／Ｄコンバータ６２と、ディジタルフィルタ（ＦＩＲ）６３と、ビタビデコーダ６４と、サーボデコーダ６５とを有するリードチャネル（再生処理系）を有する。
【００４６】
イコライザ６１は、ヘッドアンプＩＣ５から出力されるリード信号ＲＳを入力して、アナログフィルタ処理（長手磁気記録での等化処理）を実行する。リード信号ＲＳは、リードヘッド３０により、例えばサーボ領域３００から読出された信号波形である。
【００４７】
Ａ／Ｄコンバータ６２は、イコライザ６１により等化処理されたリード信号をデジタル値としてサンプリングし、ＦＩＲ６３に出力する。
【００４８】
ここで、本実施形態のディスク媒体１からの漏れ磁界は、垂直磁化で、かつ、磁性領域３０７と非磁性領域３０８とが混在するパターンである。リード／ライトチャネルＩＣ６では、リード信号波形は、ヘッドアンプＩＣ５が有するハイパス特性と、イコライザ６１による等化処理とにより、ＤＣオフセット成分が完全に除去されて、ほぼ疑似正弦波となる。ここで、通常の垂直磁気記録用ディスク媒体と比較して、本実施形態のディスク媒体１では、リード信号振幅の大きさが半減している。
【００４９】
尚、本ディスク媒体１のようなパターンドメディアに限るものではないが、サーボ領域３００の漏れ磁束方向をどちらに取るかで、“１”，“０”を誤認して、チャネルＩＣ６でのコード検出が失敗することが有る。このため、ヘッド極性は、パターン漏れ磁束に合わせて適正に設定される必要がある。
【００５０】
チャネルＩＣ６では、その再生信号フェーズに応じて、その処理を切替える。再生信号クロックをディスク媒体１のパターン周期に同期させる同期引込み処理、セクタシリンダコード情報を読み取るアドレス判読処理、オフトラック量を検出するサーボパターン３０５，３０６の処理等が実行される。
【００５１】
Ａ／Ｄコンバータ６２では、デジタル値をサンプリングするタイミングを、正弦波形状のリード信号と同期させて、かつ、デジタルサンプル値の信号振幅をあるレベルに揃えるＡＧＣ処理とが実行される。Ａ／Ｄコンバータ６２は、パターンの“１”，“０”周期を４点でサンプリングする。
【００５２】
サーボ領域３００のアドレス情報３０４の再生処理では、チャネルＩＣ６は、デジタルサンプル値をＦＩＲ６３でノイズを低下させ、ビダビデコーダ６４での最尤推定に基づくビタビ復号処理を実行する。サーボデコーダは、ビダビデコーダ６４からの検出結果に基づいて、グレイコード逆変換処理を実行し、セクタ及びトラック（シリンダ）情報に変換する。これにより、ＣＰＵ７は、ヘッド３の位置決め制御に必要なサーボトラック情報（トラック位置情報）が取得できる。
【００５３】
さらに、チャネルＩＣ６は、サーボパターン３０５，３０６でのオフトラック量の検出処理に移行する。チャネルＩＣ６は、サーボバースト信号パターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順に、各信号振幅をサンプルホールド積分処理する。そして、チャネルＩＣ６は、平均振幅相当の電圧値をＣＰＵ７に出力し、ＣＰＵ７へのサーボ処理割込みを発行する。ＣＰＵ７は、当該サーボ割込みを受けると、内部のＡ／Ｄコンバータにより各バースト信号を時系列に読み込み、ロジック回路に含まれるデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）でオフトラック量に変換する処理を行なう。ＣＰＵ７は、当該オフトラック量と、サーボトラック情報とにより、ヘッドのサーボトラック位置を精密に検出する。
【００５４】
（ヘッド位置決め制御システム）
ディスクドライブは、図８に示すようなヘッド位置決め制御システムを組み込んでいる。ヘッド位置決め制御システムは、ＣＰＵ７、ソフトウェア及びリード／ライトチャネルＩＣ６により実現される。以下、図９も合わせて参照して、ヘッド位置決め制御システムを簡単に説明する。
【００５５】
図８において、Ｃ，Ｆ，Ｐ，Ｓはそれぞれシステム構成要素の伝達関数を意味する。制御対象プラント（Ｐ）５０６は、狭義にはＶＣＭ４３であり、広義にはＶＣＭ４３を含むアクチュエータ４に相当する。信号処理部Ｓは、具体的にはリード／ライトチャネルＩＣ６と、ＣＰＵ７（オフトラック量検出処理の一部を実行する）により実現される要素である。フィードバックコントローラ（以下第１コントローラ）５０５及び同期抑圧補償部（第２コントローラ）５１２は、具体的にはＣＰＵ７及びソフトウェアにより実現される。
【００５６】
信号処理部Ｓは、プラント５０６の駆動に応じたヘッド３の位置（ＨＰ）直下のサーボ領域３００からのアドレス情報等を含むサーボ再生信号に基づいて、ディスク媒体１上のトラック現在位置（ＴＰ）情報を生成する。
【００５７】
第１コントローラ５０５は、ディスク媒体１上の目標トラック位置（ＲＰ）とヘッドの現在位置（ＴＰ）との位置誤差（Ｅ）とに基づいて、位置誤差（Ｅ）を解消するようにＦＢ操作値Ｕ１を算出する。
【００５８】
第２コントローラ５１２は、ディスク媒体１上のトラック形状やディスク回転に同期した振動等を補正するためのフィードフォワード（ＦＦ）補償部であり、事前に較正した回転同期補償値をメモリテーブルに保存している。第２コントローラ５１２は、通常では位置誤差（Ｅ）を使用せず、信号処理部Ｓから与えられる図示しないサーボセクタ情報に基づいて当該メモリテーブル参照して、ＦＦ操作値Ｕ２として算出する。
【００５９】
制御処理部は、第１及び第２のコントローラ５０５，５１２からの出力Ｕ１及びＵ２を加算し、制御操作値Ｕとしてプラント５０６に供給する。具体的には、ＨＤＣ８は、ＣＰＵ７からの制御操作値Ｕを、モータドライバＩＣ９を介してＶＣＭ４３に供給し、ヘッド３を駆動制御する。
【００６０】
尚、同期補償値テーブルは、初期動作時に較正処理されるが、位置誤差（Ｅ）が設定値以上に大きくなると再較正処理を開始し、同期補償値を更新する処理がなされる。
【００６１】
次に、リードヘッド３０からの再生信号を使用して、どのように位置偏差を検出するかを、図９を参照して簡単に説明する。
【００６２】
ディスク媒体１は、ＳＰＭ２により一定回転速度で回転している。ヘッド３は、サスペンション・アーム４１に設けられたジンバルを介して弾性支持されている。このとき、ヘッド３は、ディスク回転に伴なう空気圧とのバランスで、ディスク媒体１との微小隙間を保持する様な浮上姿勢をとるように設計されている。これにより、リードヘッド３０は一定の磁気空隙をもって、ディスク媒体１の磁性層からの漏れ磁束を検出する事ができる。
【００６３】
ディスク媒体１上のサーボ領域３００の記録信号は、ディスク媒体１の回転により、一定周期でヘッド３直下を通過することになる。ヘッド位置決め制御システムは、リードヘッド３０から出力されるサーボ領域３００の再生信号から、トラック位置情報を検出することで一定周期のサーボ処理（位置決め制御）を実行できる。
【００６４】
ＨＤＣ８は、一旦、サーボマークと呼ぶサーボ領域３００の識別フラグを認識すると、一定周期のため、ヘッド３直下にサーボ領域３００が来るタイミングを予測可能となる。そこで、ＨＤＣ８はヘッド３直下にプリアンブル部が来るタイミングで、チャネルＩＣ６にサーボ処理開始を促す。
【００６５】
図９は、サーボ領域３００の偏差検出用サーボパターン３０５，３０６を処理する偏差検出システムの構成を示すブロック図である。このシステムは、リードヘッド３０から出力される再生信号を入力して、ヘッド３のトラック内での位置偏差（ＰＥＳ）を検出する。具体的には、リード／ライトチャネルＩＣ６及びロジック回路を含むＣＰＵ７から実現されている。
【００６６】
概略的には、当該システムは、再生信号の信号調整（微分処理など）を行なう信号調整器７０４、振幅判別器７００、復調信号生成器７０１、位相判定器７０２、及びＰＥＳ計算器７０３を含む。
【００６７】
振幅判別器７００、復調信号生成器７０１、位相判定器７０２は、ヘッド３の位置偏差の検出処理を実行し、検出値に相当する電圧値をＣＰＵ７に出力し、サーボ処理割込みを発行する。ＣＰＵ７は、当該サーボ割込みを受けると、ＰＥＳ計算器７０３に相当するＤＳＰでオフトラック量に変換する処理を実行する。
【００６８】
（再生信号の処理と偏差検出処理）
以下図９と共に、図３から図５を参照して、サーボ領域３００の偏差検出サーボパターン３０５，３０６の再生信号処理と偏差検出処理を具体的に説明する。
【００６９】
図３から図５は、ヘッド３がサーボ領域３００の偏差検出パターン領域３０５上を通過したときに、リードヘッド３０から出力される再生信号４００，５００，６００及びそれらの微分信号４０１，５０１，６０１を示す図である。
【００７０】
図３（Ａ）は、リードヘッド３０が、トラックTrk1の中心線とトラックTrk2の中心線との間で、偏差検出パターン領域３０５上を通過する場合である。図中、左から右に、リードヘッド３０が通過する場合、磁性領域３０７と非磁性領域３０８の磁化変化を検知する。これにより、図３（Ｂ）に示すように、リードヘッド３０から再生信号４００が出力される。
【００７１】
リード／ライトチャネルＩＣ６は、再生信号４００に対して微分等化処理を実行して、図３（Ｃ）に示すように、信号処理に適した信号波形である微分信号４０１を生成する。
【００７２】
図４（Ａ）は、リードヘッド３０が、トラックTrk2の中心線とトラックTrk3の中心線との間で、偏差検出パターン領域３０５上を通過する場合である。図中、左から右に、リードヘッド３０が通過する場合、磁性領域３０７と非磁性領域３０８の磁化変化を検知する。これにより、図４（Ｂ）に示すように、リードヘッド３０から再生信号５００が出力される。
【００７３】
リード／ライトチャネルＩＣ６は、再生信号５００に対して微分等化処理を実行して、図４（Ｃ）に示すように、信号処理に適した信号波形である微分信号５０１を生成する。
【００７４】
ここで、当該再生信号５００は、図３（Ａ）に示す再生信号４００に対して、位相が１８０度ずれている。従って、ＣＰＵ７は、リードヘッド３０がトラック中央から、いずれの方向に移動したかを、当該位相のずれ方向の正または負に応じて判別することができる。
【００７５】
さらに、図５（Ａ）は、リードヘッド３０が、トラックTrk2の中心線上で、偏差検出パターン領域３０５上を通過する場合である。図中、左から右に、リードヘッド３０が通過する場合、磁性領域３０７と非磁性領域３０８の磁化変化を検知する。これにより、図５（Ｂ）に示すように、リードヘッド３０から振幅値が実質的にゼロとなる再生信号６００が出力される。従って、図５（Ｃ）に示すように、リード／ライトチャネルＩＣ６により生成される微分信号６０１も、振幅値が実質的にゼロの信号となる。
【００７６】
以上のように、リードヘッド３０が偏差検出パターン３０５を通過する際、再生信号の振幅と位相がトラック中心に対するヘッドのオフセットの大きさと方向を示す。本実施形態では、偏差検出サーボパターン領域３０５（３０６）は、ナル型サーボパターンから構成されている。
【００７７】
リードヘッド３０がトラック中心線上に位置するとき、再生信号の振幅が理想的にはゼロになるようになっている。ヘッド３０が所望の目標トラック中心線上から離れると、再生信号の振幅は増大する。ヘッド３０が、目標トラックの中心線と隣接するトラックの中心線との間にあるときは、再生信号は最大の振幅を有する。トラック中心線の片側でのパターンは、反対側のパターンの位相から１８０度ずれて埋め込まれている。このようにして、再生信号の位相は、ヘッド３０のトラック中心線からの位置偏差の方向を示す。
【００７８】
なお、偏差検出サーボパターン領域３０６に関しても同様に、リードヘッド３０の位置に対応する再生信号を得ることができる。但し、偏差検出サーボパターン領域３０６からは、当該パターン領域３０５に対して、位相が９０度ずれた偏差検出情報が得られる。
【００７９】
次に、図９を参照して、偏差検出システムにより、偏差検出用サーボパターン３０５を復調して位置偏差（位置エラー）情報ＰＥＳを生成する動作を説明する。
【００８０】
信号調整器７０４は、再生信号（４００，５００，６００）の前処理として、微分等化処理を実行し、前述の微分信号４０１，５０１，６０１を出力する。復調信号生成器７０１は、再生信号の基本成分に対して同じ位相と周波数関係を有する復調信号を生成する。
【００８１】
振幅判定器７００は、復調信号生成器７０１により生成される復調信号に従って、位置偏差に応じた再生信号の振幅を判別して振幅値を出力する。位相判定器７０２は、復調信号生成器７０１により生成される復調信号に従って、位置偏差に応じた再生信号の位相を判別して位相値を出力する。
【００８２】
ＰＥＳ計算機７０３は、判別された振幅値と位相値に従って、再生信号を出力するリードヘッド３０の位置偏差値（偏差検出情報）を算出する。ＰＥＳ計算機７０３は、偏差検出パターン３０５からの位置偏差情報及び偏差検出パターン３０６からの位置偏差情報の両方を使用して、振幅値変化からトラック中心からの位置偏差絶対量を、位相値変化から移動方向を算出する。
【００８３】
また、ＰＥＳ計算機７０３は、振幅判定器７００で判別された振幅値のみを用いて、位置偏差を求めることも可能である。即ち、ＰＥＳ計算機７０３は偏差検出パターン３０５からの位置誤差量posABと、偏差検出パターン３０６から位置誤差量posCDを求め、この両者の変化からトラック中心からの位置偏差を算出する。
【００８４】
以上のように本実施形態によれば、サーボ領域３００の偏差検出用サーボパターン３０５，３０６をナル型サーボパターンにより構成することで、結果としてサーボ領域３００での磁性領域の占有率をほぼ５０％程度にすることが可能となる。従って、特にサーボ領域３００でのプリアンブル部とサーボパターン部での磁性領域の占有率が異なることを避けることができる。
【００８５】
これにより、パターンドメディア製造工程での、サーボデータの転写成形工程が容易になり、結果として安定したサーボパターン信号を得ることができる。結果として、リードヘッド３０のトラック内における位置偏差を高精度に測定できるため、ＤＴＲ構造のディスク媒体１を使用するディスクドライブにおいて、高精度のヘッド位置決め制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施形態に関するディスク媒体の構造及びフォーマットを説明するための図。
【図２】本実施形態に関するサーボ領域の構造を説明するための図。
【図３】本実施形態に関するサーボ領域からの再生信号波形を説明するための図。
【図４】本実施形態に関するサーボ領域からの再生信号波形を説明するための図。
【図５】本実施形態に関するサーボ領域からの再生信号波形を説明するための図。
【図６】本実施形態に関するディスクドライブの構成を示すブロック図。
【図７】本実施形態に関するリード／ライトチャネルの要部を示すブロック図。
【図８】本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムの構成を示すブロック図。
【図９】本実施形態に関する偏差検出システムの構成を説明するための図。
【符号の説明】
【００８７】
１…ディスク媒体、２…スピンドルモータ（ＳＰＭ）、３…ヘッド、
４…アクチュエータ、５…ヘッドアンプＩＣ、６…リード／ライトチャネルＩＣ、
７…マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、８…ディスクコントローラ（ＨＤＣ）、
９…モータドライバＩＣ、３０…リードヘッド、３１…ライトヘッド、
４１…サスペンション・アーム、４２…ピボット軸、
４３…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、１００…ヘッドディスクアセンブリ（ＨＤＡ）、
２００…プリント回路基板（ＰＣＢ）、３００…サーボ領域、３０１…連続磁性領域、
３０２…データ領域、３０３…同期パターン部、３０４…アドレスコード部、
３０５，３０６…偏差検出用サーボパターン、３０７…磁性領域、３０８…非磁性領域。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスク装置の記録媒体として使用されて、サーボデータが記録されたサーボ領域とデータ領域とを含むトラックが周方向に構成された磁気ディスク媒体において、
前記データ領域は、隣接するトラック間を分離する非磁性ガード帯を含み、
前記サーボ領域は、磁気記録部として有効な第１の部分と非有効な第２の部分とから構成されたサーボパターンが記録されて、当該サーボパターンにはトラック内の位置偏差を検出するためのナル型サーボパターンが含まれることを特徴とする磁気ディスク媒体。
【請求項２】
前記データ領域及び前記サーボ領域は、垂直磁気記録が可能な領域であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク媒体。
【請求項３】
前記サーボ領域は、前記第１の部分の占有率がほぼ５０％になるような構成であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の磁気ディスク媒体。
【請求項４】
前記サーボ領域は、少なくとも同期パターン部及びアドレスパターン部を含み、
前記ナル型サーボパターンは、前記アドレスパターン部と前記データ領域との間に配置されて、径方向の切替え位相を９０度ずらした偏差検出パターン部を有する構成であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気ディスク媒体。
【請求項５】
前記サーボ領域と前記データ領域との間に連続磁性領域が配置された構成であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁気ディスク媒体。
【請求項６】
前記サーボ領域は、前記磁気ディスク装置に設けられたヘッドのアクセス軌跡となる円弧状に形成されて、周方向の長さが半径位置に依存して比例して長くなる様に構成された前記サーボパターンが記録されてることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気ディスク媒体。
【請求項７】
サーボデータが記録されたサーボ領域とデータ領域とを含むトラックが周方向に構成されて、前記データ領域は隣接するトラック間を分離する非磁性ガード帯を含み、前記サーボ領域は、磁気記録部として有効な第１の部分と非有効な第２の部分とから構成されたサーボパターンが記録されて、当該サーボパターンにはトラック内の位置偏差を検出するためのナル型サーボパターンが含まれる磁気ディスク媒体と、
前記磁気ディスク媒体に対して、データの記録再生を行なうヘッドと、
前記ヘッドにより前記サーボ領域から読出されたサーボパターンに基づいて、前記ヘッドの位置決め制御を実行する制御手段と
を具備したことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項８】
前記磁気ディスク媒体は垂直磁気記録の可能なディスク媒体であり、
前記ヘッドは、垂直磁気記録の可能なライトヘッドを含む構成であることを特徴とする請求項７に記載の磁気ディスク装置。
【請求項９】
前記磁気ディスク媒体は、前記サーボ領域での前記第１の部分の占有率がほぼ５０％になるような構成であることを特徴とする請求項７又は請求項８のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項１０】
前記磁気ディスク媒体は、
前記サーボ領域が少なくとも同期パターン部及びアドレスパターン部を含み、
前記ナル型サーボパターンは、前記アドレスパターン部と前記データ領域との間に配置されて、径方向の切替え位相を９０度ずらした偏差検出パターン部を有する構成であることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項１１】
前記磁気ディスク媒体は、前記サーボ領域と前記データ領域との間に連続磁性領域が配置された構成であることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項１】
磁気ディスク装置の記録媒体として使用されて、サーボデータが記録されたサーボ領域とデータ領域とを含むトラックが周方向に構成された磁気ディスク媒体において、
前記データ領域は、隣接するトラック間を分離する非磁性ガード帯を含み、
前記サーボ領域は、磁気記録部として有効な第１の部分と非有効な第２の部分とから構成されたサーボパターンが記録されて、当該サーボパターンにはトラック内の位置偏差を検出するためのナル型サーボパターンが含まれることを特徴とする磁気ディスク媒体。
【請求項２】
前記データ領域及び前記サーボ領域は、垂直磁気記録が可能な領域であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク媒体。
【請求項３】
前記サーボ領域は、前記第１の部分の占有率がほぼ５０％になるような構成であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の磁気ディスク媒体。
【請求項４】
前記サーボ領域は、少なくとも同期パターン部及びアドレスパターン部を含み、
前記ナル型サーボパターンは、前記アドレスパターン部と前記データ領域との間に配置されて、径方向の切替え位相を９０度ずらした偏差検出パターン部を有する構成であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気ディスク媒体。
【請求項５】
前記サーボ領域と前記データ領域との間に連続磁性領域が配置された構成であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁気ディスク媒体。
【請求項６】
前記サーボ領域は、前記磁気ディスク装置に設けられたヘッドのアクセス軌跡となる円弧状に形成されて、周方向の長さが半径位置に依存して比例して長くなる様に構成された前記サーボパターンが記録されてることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気ディスク媒体。
【請求項７】
サーボデータが記録されたサーボ領域とデータ領域とを含むトラックが周方向に構成されて、前記データ領域は隣接するトラック間を分離する非磁性ガード帯を含み、前記サーボ領域は、磁気記録部として有効な第１の部分と非有効な第２の部分とから構成されたサーボパターンが記録されて、当該サーボパターンにはトラック内の位置偏差を検出するためのナル型サーボパターンが含まれる磁気ディスク媒体と、
前記磁気ディスク媒体に対して、データの記録再生を行なうヘッドと、
前記ヘッドにより前記サーボ領域から読出されたサーボパターンに基づいて、前記ヘッドの位置決め制御を実行する制御手段と
を具備したことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項８】
前記磁気ディスク媒体は垂直磁気記録の可能なディスク媒体であり、
前記ヘッドは、垂直磁気記録の可能なライトヘッドを含む構成であることを特徴とする請求項７に記載の磁気ディスク装置。
【請求項９】
前記磁気ディスク媒体は、前記サーボ領域での前記第１の部分の占有率がほぼ５０％になるような構成であることを特徴とする請求項７又は請求項８のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項１０】
前記磁気ディスク媒体は、
前記サーボ領域が少なくとも同期パターン部及びアドレスパターン部を含み、
前記ナル型サーボパターンは、前記アドレスパターン部と前記データ領域との間に配置されて、径方向の切替え位相を９０度ずらした偏差検出パターン部を有する構成であることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項１１】
前記磁気ディスク媒体は、前記サーボ領域と前記データ領域との間に連続磁性領域が配置された構成であることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−３１８４７（Ｐ２００６−３１８４７Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１０４５４（Ｐ２００４−２１０４５４）
【出願日】平成１６年７月１６日（２００４．７．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１６日（２００４．７．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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