磁気ディスク装置、パターンドディスクおよびパターンドディスクへのアクセスの制御方法
【課題】記録トラック形状の歪みに因る記録/再生への影響を低減する。
【解決手段】記録媒体であるパターンドディスクを同心円状に配置された複数の記録トラックと記録トラックの高次偏心を検出するための磁性パターンが形成された偏心検出用トラックとを有するものとし、偏心検出用トラックの読み取りによって得られた当該偏心検出用トラックの偏心状態を示す実測偏心プロファイルを記憶するメモリと、任意の記録トラックへのアクセスに際して、メモリの実測偏心プロファイルを参照し、当該記録トラックの偏心状態を予測して当該記録トラック対するトラッキング制御を実行する制御手段とを磁気ディスク装置に備えさせる。
【解決手段】記録媒体であるパターンドディスクを同心円状に配置された複数の記録トラックと記録トラックの高次偏心を検出するための磁性パターンが形成された偏心検出用トラックとを有するものとし、偏心検出用トラックの読み取りによって得られた当該偏心検出用トラックの偏心状態を示す実測偏心プロファイルを記憶するメモリと、任意の記録トラックへのアクセスに際して、メモリの実測偏心プロファイルを参照し、当該記録トラックの偏心状態を予測して当該記録トラック対するトラッキング制御を実行する制御手段とを磁気ディスク装置に備えさせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、パターンドディスク、パターンドディスクを備える磁気ディスク装置およびパターンドディスクへのアクセスの制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ハードディスクドライブ(HDD)と呼ばれる磁気ディスク装置に組み付ける記憶媒体として、パターンドディスクが注目されている。ここでいうパターンドディスクは、データ記録領域が構造的にパターン化された媒体であって、隣接する帯状の記録トラックが非磁性のガードバンドで磁気的に分離されたディスクリートトラック型と記録トラックがビットごとに独立した磁性パターンからなるビットパターンド型とを含む。特に、ビットパターンド型は、1ビット分の磁性パターンが微細であっても記録情報が変化しにくいので、磁気記録密度のいっそうの向上を実現するのに有用である。
【0003】
パターンドディスクの量産にはインプリント法が適用され、ビットパターンはスタンパからの転写によって形成される。1つのスタンパによって、データ記録用のビットパターンとともに、アドレスを示すパターンおよびサーボ制御のためのパターンを一括に形成する技術がある(例えば、特許文献1)。インプリント法によればパターン露光過程を含むフォトリソグラフィでは形成が難しい直径10nm以下の微細パターンを形成することができる。
【0004】
パターンドディスクではディスク面内の記録トラックの位置が定まっているので、回転中心に対する記録トラックの偏心が記録/再生の良否に影響する。従来において、回転用のスピンドルモータの軸に固定する段階で偏心が少なくなるように軸との相対位置の調整を行い、この調整のために予めパターンドディスクに光学的に偏心を検出するためのトラックを形成しておく技術がある(特許文献2、特許文献3)。この技術によれば、真円とみなした記録トラックにおける幾何中心と回転中心とのずれに因る一次偏心に対する補正が可能である。
【特許文献1】特開2006−155863号公報
【特許文献2】特開平9−250906号公報
【特許文献3】特開2006−185545号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
実際に製造されるパターンドディスクでは、パターン化された記録トラックが真円に近いものの部分的または全体的に歪んだ環状になる。なお、厳密には記録トラックは回転中心を一周する環状ではなくサーボ領域で途切れるが、ここでは便宜的に環状とみなしている。記録トラックの形状の歪みは、パターンが微細になるほど記録/再生の良否に大きな影響を及ぼす。歪みの原因は様々である。例えば、スタンパを製作するための電子ビーム描画露光には日単位の時間がかかるので、描画中の環境の微変動で歪みの生じる可能性がある。また、スタンパの形状を転写するときの転写材料層への押圧力の不均一、転写材料層の材質や温度の不均一、スタンパを転写材料層から引き離すときの微妙な振れによっても歪みは生じる。
【0006】
本発明はこのような事情に鑑みてなされ、記録トラック形状の歪みに因る記録/再生への影響を低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成する装置は、記録媒体としてパターンドディスクを備える磁気ディスク装置であって、前記パターンドディスクは、同心円状に配置された複数の記録トラックと、前記記録トラックの高次偏心を検出するための磁性パターンが形成された偏心検出用トラックとを有しており、前記偏心検出用トラックの読み取りによって得られた当該偏心検出用トラックの偏心状態を示す実測偏心プロファイルを記憶するメモリと、任意の記録トラックへのアクセスに際して、前記メモリの前記実測偏心プロファイルを参照し、当該記録トラックの偏心状態を予測して当該記録トラック対するトラッキング制御を実行する制御手段とを備えるものである。
【0008】
好ましい態様では、前記制御手段は、磁気ディスク装置が起動するごとに、前記偏心検出用トラックの読み取り制御を行って最新の実測偏心プロファイルを前記メモリに記憶させる。この態様によれば、経年変化や使用環境の変化に因って偏心状態や装置各部の動作特性が変化しても、記録/再生を良好にすることができる。
【0009】
上記目的を達成する方法は、記録媒体としてパターンドディスクを備える磁気ディスク装置における前記パターンドディスクへのアクセスの制御方法であって、前記パターンドディスクに同心円状の複数の記録トラックとともに前記記録トラックの高次偏心を検出するための磁性パターンが形成された偏心検出用トラックを設けておき、前記偏心検出用トラックの読み取りによって得られた当該偏心検出用トラックの偏心状態を示す実測偏心プロファイルをメモリに記録しておき、任意の記録トラックへのアクセスに際して、前記メモリの前記実測偏心プロファイルを参照し、当該記録トラックの偏心状態を予測して当該記録トラック対するトラッキング制御を行うものである。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、記録トラック形状の歪みに因る記録/再生への影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
図1は本発明の実施形態に係るパターンドディスク2の領域区分を示し、図2は偏心検出用トラックの配置を示す。図1のように、パターンドディスク2における円環状のディスク面は、1周を所定角度ずつ分割する形で周方向に沿って複数のユーザデータ領域21と複数のサーボ領域22とに区画されている。ユーザデータ領域21およびサーボ領域22は周方向に交互に並ぶ。また、ディスク面は、同心円状の複数のゾーンに区画されている。ユーザデータ領域21内の各ゾーンに径方向に一定のピッチで同心円状に記録トラックが設けられ、隣接するゾーンの境界に偏心検出用トラック24が設けられている(図2参照)。また、本例では最外ゾーンの外側および最内ゾーンの内側にも偏心検出用トラック24が設けられている。放射状に並ぶ複数のサーボ領域22のそれぞれにはサーボパターンが設けられている。サーボパターンは、トラッキングのためのマーク、クロック生成のためのマーク、およびアドレス情報を表わすグレイコードを含む。
【0012】
図示のパターンドディスク2の構成は角速度一定(CAV)で回転する状態でのアクセスおよび回動式アームによるシーク動作に適合するものであるので、ユーザデータ領域21およびサーボ領域22はディスク面の外周に近づくほど拡がり、アーム先端の移動経路に沿うよう湾曲した形状をもつ。
【0013】
図3のとおり、ユーザデータ領域21には非磁性の分離領域27で囲まれる多数のビットパターン26が規則的に配列されている。ビットパターン26のそれぞれが1ビットを記録するための磁性パターンである。例示のビットパターン26は円形であり、その直径は10nm程度である。図ではビットパターン26の一部に符号を付してあるが、図3中の白抜きの丸は全てビットパターン26を表わす。複数の記録トラック23のそれぞれに、周方向(図の左右方向)および径方向(図の上下方向)に並ぶビットパターン26のうちの周方向に沿って一列に等間隔に並ぶビットパターン26が対応する。各記録トラック23におけるビットパターン26の配列ピッチは15〜20nm程度であり、記録トラック23の配列ピッチも15〜20nm程度である。
【0014】
図4は高次偏心によるビットパターン26と図示しない磁気ヘッドとのずれを示す。本来、1つの記録トラックに対応するビットパターン26は図4中に破線の丸で示すように周方向に整然と並ぶ。しかし、製造時または製造後の何らかの原因によってビットパターン26の半径方向の位置が本来の位置からずれ、複数のビットパターン26の間でずれ量が不均一であるという図示の状態、すなわち高次偏心が発生する。このようにビットパターン26が不規則にずれた高次偏心状態の記録トラックの形状は、1つのユーザデータ領域21でみると、本来のほぼ直線に近い円弧ではなく歪んだ略円弧となる。
【0015】
高次偏心状態の記録トラックへのアクセス(記録/再生)に際して、磁気ヘッドに対して一般的なトラッキング制御を適用すると、磁気ヘッドによって全体がトレースされるビットパターン26と一部のみがトレースされるビットパターン26とが生じてしまう。つまり、磁気ヘッドからビットパターン26へまたはその逆に与えられる磁気信号強度が不均一になる。当然に強度の小さいビットパターン26では記録/再生が不良になり易い。一般的なトラッキング制御とは、ヘッド走行方向M1に領域28をトレースするように磁気ヘッドを相対移動させるときに、サーボ領域22のプリアンブル部で偏心量を検出し、検出値を基に線形補完値を算出しながら逐次に算出値を適用したトラッキングを行う制御である。この制御によって一次偏心の影響は低減される。
【0016】
高次偏心によるアクセス不良を防ぐために、パターンドディスク2には上記のように偏心検出用トラック24が設けられている。偏心検出用トラック24には以下に説明するように偏心検出パターンが形成されている。
【0017】
図5は偏心検出用トラック24の構成の第1例を示す。図5(A)では、設計どおりに2種の偏心検出パターン41,42が所望位置に配置されており、高次偏心は生じていない。偏心検出パターン41はビットパターン26よりも大きい円形の磁性パターンである。偏心検出パターン41は、これらの位置を読み取るスキャンニング時に磁気ヘッドでトレースされる領域28内に、周方向に沿って一列に配列されている。他方の偏心検出パターン42は、周方向の長さが偏心検出パターン41よりも長い形状の磁性パターンである。偏心検出パターン42は、偏心検出パターン41の配列のディスク半径方向の片側に周方向に沿って配列されている。図5(A)の状態の場合には、偏心検出用トラック24をスキャンニングすると、偏心検出パターン41の配列ピッチに対応した周期の検出信号が得られる。
【0018】
図5(B)では高次偏心が生じている。図5(B)の状態の場合、偏心検出用トラック24をスキャンニングすると、偏心検出パターン41の配列ピッチに対応した比較的に短い周期の検出信号に、偏心検出パターン42の配列ピッチに対応した比較的に長い周期の信号が重畳する。重畳のタイミングおよび重畳の度合いはこれらパターンの偏心状態に対応するので、検出信号によってディスク半径方向の偏心の周方向の分布である偏心プロファイルを特定することができる。
【0019】
図6は偏心検出用トラック24の構成の第2例を示す。図6(A)のとおり本例の偏心検出用トラック24は、バースト信号が得られるように複数個ごとにディスク半径方向位置を交互にずらして周方向に沿って配列された偏心検出パターン43からなる。図6(B)および(C)から分かるように、偏心検出パターン43のディスク半径方向位置が本来の位置からずれると、図の上側または下側に振り分けられている偏心検出パターン43からの信号が他方の偏心検出パターン43からの信号よりも強いという偏った検出信号が得られる。偏りのタイミングおよび偏り量はパターンの偏心状態(ずれ状態)に対応するので、検出信号によって偏心プロファイルを特定することができる。
【0020】
図7は偏心検出用トラック24の構成の第3例を示す。図7(A)において偏心検出用トラック24は、光ディスクで設けられるウォブルのように規則的に蛇行した帯状の一様な磁性パターンである偏心検出パターン44からなる。図7(B)において偏心検出用トラック24は、図7(A)の偏心検出パターン44に磁気信号の検出を容易にするために単一周期の信号(縞状磁気パターン)を書き込んだ偏心検出パターン44bからなる。偏心検出パターン44,44bの幅は記録トラック23の幅より広いが、記録トラック23へのアクセス用の磁気ヘッドを用いて複数トラック分の書込みを行うことによって偏心検出パターン44bが得られる。
【0021】
図7(A)および(B)では高次偏心が生じていない。この状態の偏心検出用トラック24をスキャンニングすると、磁気ヘッドが通る領域28は偏心検出パターン44,44bにおけるディスク半径方向の中央部であるので、偏心検出パターン44,44bの蛇行が関係しない一定または一定周期の検出信号が得られる。図示は省略したが、高次偏心が生じている場合には、偏心検出パターン44,44bの蛇行が不規則であって、その蛇行した端縁と磁気ヘッドが通る領域28との重なりに応じた検出信号が得られる。
【0022】
図8は偏心検出用トラック24の構成の第4例を示す。図8において偏心検出用トラック24は、周方向に等間隔に配列された複数の偏心検出パターン45からなる。各偏心検出パターン45は、周方向に長い部分とその周方向の中央から片側に突き出た部分とからなる略T字状であり、偏心のない通常であるときに長い部分が磁気ヘッドの通過する領域28に位置するように形成されている。高次偏心が生じていない通常であれば、偏心検出用トラック24をスキャンニングすると、長い部分の配列ピッチに応じた検出信号が得られる。高次偏移が生じて例えばある偏心検出パターン45が図の下方(ディスク半径方向の内周側)にずれて長い部分が領域28から外れた場合、周方向におけるずれの生じた位置では検出信号が得られない。逆に図の上方にずれて長い部分から突き出る部分が領域28内に位置する場合は、その位置では突き出る部分に応じた検出信号が得られる。すなわち、検出信号は、偏心検出パターン45のうちの領域28内に在る部位の面積に依存する。
【0023】
図9は偏心検出用トラック24の構成の第5例を示す。図9において偏心検出用トラック24は、周方向に等間隔に配列された複数の偏心検出パターン46からなる。各偏心検出パターン46は図8の偏心検出パターン45の変形であり、図の下方側に頂点をもつ略三角形のパターンである。この例でも図8の例と同様に高次偏心に応じた検出信号が得られる。
【0024】
以上のような偏心検出用トラック24のスキャンニングによって検出された偏心プロファイル(以下、これを実測偏心プロファイルという)は、記録トラック23へのアクセス(記録/再生)に際して、記録トラック23の高次偏心を予測して磁気ヘッドの半径方向位置を調整するトラッキング制御に用いられる。高次偏心の予測として実測偏心プロファイルに基づいて記録トラック23の偏心プロファイルが計算によって作成され、作成された偏心プロファイル(以下、これを算出偏心プロファイルという)に従ってトラッキング制御が行われる。
【0025】
図10は記録トラック23の偏心プロファイルとみなす算出偏心プロファイルの求め方を示す。基本的に、ある記録トラック23の算出偏心プロファイルは、2つの偏心検出用トラック24の実測偏心プロファイルに基づいて算出される。例えば、n番目のゾーン内の記録トラック23に対しては、当該ゾーンとそれに隣接する(n−1)番目および(n+1)番目のゾーンとの境界に配置された偏心検出用トラック24の実測偏心プロファイルA,Bが適用される。当該記録トラック23と2つの偏心検出用トラック24とのディスク半径方向の位置関係を考慮した補間演算によって算出偏心プロファイルが算出される。
【0026】
図11は本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置の構成を示す。
【0027】
磁気ディスク装置1は、単数または複数のパターンドディスク2を記憶媒体として備えるストレージであり、周知のハードディスクドライブと同様にパターンドディスク2とヘッドジンバルアセンブリ7に支持された磁気ヘッド5とを相対移動させてビットデータ列の記録/再生を行う。パターンドディスク2を回転させるスピンドルモータ(SPM)6および磁気ヘッド5をディスク径方向に移動させるボイスコイルモータ(VCM)8はドライブコントローラ9によって制御される。磁気ヘッド5にはヘッドアンプを含む書込み読出し回路(以下、W/R回路という)10から書込み信号が与えられ、磁気ヘッド5からの読出し信号もW/R回路10へ送られる。W/R回路10は、ハードディスクコントローラとしてのデジタル信号プロセッサ(DSP)12から与えられる書込みデータに基づいてパターンドディスク2に記録する符合化データを生成するエンコード、およびパターンドディスク2から読み出された信号をデコードしてDSP12へ引き渡す信号処理を受け持つ。DSP12はインタフェース17を介して外部装置であるホストとデータの送受を行うとともに、ドライブコントローラ9にパターンドディスク2に対するアクセスの位置を通知する。インタフェース18はデータ送受のタイミング調整のためのバッファを有している。
【0028】
また、磁気ディスク装置1は、DSP12によって実行されるプログラムを記憶するROM14、およびプログラム実行のワークエリアとなるRAM16を有している。RAM16は複数の偏心検出用トラック24のそれぞれから得られた実測偏心プロファイルP1および実測偏心プロファイルP1に基づく演算で得られた算出偏心プロファイルP2の一時記憶に利用される。
【0029】
図12はパターンドディスク2に対するアクセス制御の概要を示すフローチャートである。
【0030】
本実施形態では、パターンドディスク2および磁気ヘッド5を含めた装置全体の経時変化が磁気記録特性に影響する可能性があるので、磁気ディスク装置1が起動するごとに複数の偏心検出用トラック24のスキャンニングが行われる。DSP12は、ドライブコントローラ9に対して偏心検出用トラック24の順次の読み取りを指示し、W/R回路10を介して取得した実測偏心プロファイルP1をRAM16に書き込む(#01、#02)。ホストからのアクセス命令を待ち(#03)、アクセス命令を受けると、DSP12はアクセス開始トラックおよびセクタの番号を算出する(#04)。続いて、DSP12はアクセスすべき記録トラック23について算出偏心プロファイルP2を算出してRAM16に記憶させる(#05)。ドライブコントローラ9はアクセスすべき記録トラック23にオントラックするようシーク制御を行い(#06)、DSP12から与えられた算出偏心プロファイルP2を用いて磁気ヘッド5を記録トラック23に追従させる(#07)。磁気ヘッド5がアクセス開始セクタに到達すると、当該セクタからそれに続く所定数のセクタに逐次にアクセスする(#08、#09)。命令に応えるアクセスが完了すると(#10)、ステップ#03に戻って次のアクセス命令を待つ。引き続きアクセスすべきセクタ列がある場合は、DSP12は次のアクセス対象の開始トラックおよびセクタの番号を算出し(#11)、ステップ#05に戻って次にアクセスすべき記録トラック23の算出偏心プロファイルP2を算出する。
【0031】
以上の実施形態においてパターンドディスク2はビットパターンドディスクに限らず、ディスクリートトラック型のディスクであってもよい。実測偏心プロファイルP1を装置の起動ごとに取得する構成に代えて、磁気ディスク装置1の製造段階で実測偏心プロファイルP1を取得してパターンドディスク2に書き込んでおく構成を採用することができる。各記録トラック23の偏心プロファイルを3以上の実測偏心プロファイルに基づいて算出してもよい。また、各記録トラック23の偏心プロファイルとして、当該記録トラック23に最も近い偏心検出用トラック24の実測偏心プロファイルを適用してもよい。偏心検出パターン41,42,43,44,44b,45,46の寸法条件は適宜に最適化するのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本発明の実施形態に係るパターンドディスク2の領域区分を示す図である。
【図2】偏心検出用トラックの配置を示す図である。
【図3】ビットパターンの配列を示す図である。
【図4】高次偏心によるビットパターンと磁気ヘッドとのずれを示す図である。
【図5】偏心検出用トラックの構成の第1例を示す図である。
【図6】偏心検出用トラックの構成の第2例を示す図である。
【図7】偏心検出用トラックの構成の第3例を示す図である。
【図8】偏心検出用トラックの構成の第4例を示す図である。
【図9】偏心検出用トラックの構成の第5例を示す図である。
【図10】記録トラックの偏心プロファイルの求め方を示す図である。
【図11】発明の実施形態に係る磁気ディスク装置の構成を示す図である。
【図12】パターンドディスクに対するアクセス制御の概要を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【0033】
1 磁気ディスク装置
2 パターンドディスク
23 記録トラック
24 偏心検出用トラック
41,42,43,44,44b,45,46 偏心検出パターン(磁性パターン)
16 RAM(メモリ)
12 DSP(制御手段)
21 ユーザデータ領域
22 サーボ領域
P1 実測偏心プロファイル
26 ピットパターン
【技術分野】
【0001】
本発明は、パターンドディスク、パターンドディスクを備える磁気ディスク装置およびパターンドディスクへのアクセスの制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ハードディスクドライブ(HDD)と呼ばれる磁気ディスク装置に組み付ける記憶媒体として、パターンドディスクが注目されている。ここでいうパターンドディスクは、データ記録領域が構造的にパターン化された媒体であって、隣接する帯状の記録トラックが非磁性のガードバンドで磁気的に分離されたディスクリートトラック型と記録トラックがビットごとに独立した磁性パターンからなるビットパターンド型とを含む。特に、ビットパターンド型は、1ビット分の磁性パターンが微細であっても記録情報が変化しにくいので、磁気記録密度のいっそうの向上を実現するのに有用である。
【0003】
パターンドディスクの量産にはインプリント法が適用され、ビットパターンはスタンパからの転写によって形成される。1つのスタンパによって、データ記録用のビットパターンとともに、アドレスを示すパターンおよびサーボ制御のためのパターンを一括に形成する技術がある(例えば、特許文献1)。インプリント法によればパターン露光過程を含むフォトリソグラフィでは形成が難しい直径10nm以下の微細パターンを形成することができる。
【0004】
パターンドディスクではディスク面内の記録トラックの位置が定まっているので、回転中心に対する記録トラックの偏心が記録/再生の良否に影響する。従来において、回転用のスピンドルモータの軸に固定する段階で偏心が少なくなるように軸との相対位置の調整を行い、この調整のために予めパターンドディスクに光学的に偏心を検出するためのトラックを形成しておく技術がある(特許文献2、特許文献3)。この技術によれば、真円とみなした記録トラックにおける幾何中心と回転中心とのずれに因る一次偏心に対する補正が可能である。
【特許文献1】特開2006−155863号公報
【特許文献2】特開平9−250906号公報
【特許文献3】特開2006−185545号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
実際に製造されるパターンドディスクでは、パターン化された記録トラックが真円に近いものの部分的または全体的に歪んだ環状になる。なお、厳密には記録トラックは回転中心を一周する環状ではなくサーボ領域で途切れるが、ここでは便宜的に環状とみなしている。記録トラックの形状の歪みは、パターンが微細になるほど記録/再生の良否に大きな影響を及ぼす。歪みの原因は様々である。例えば、スタンパを製作するための電子ビーム描画露光には日単位の時間がかかるので、描画中の環境の微変動で歪みの生じる可能性がある。また、スタンパの形状を転写するときの転写材料層への押圧力の不均一、転写材料層の材質や温度の不均一、スタンパを転写材料層から引き離すときの微妙な振れによっても歪みは生じる。
【0006】
本発明はこのような事情に鑑みてなされ、記録トラック形状の歪みに因る記録/再生への影響を低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成する装置は、記録媒体としてパターンドディスクを備える磁気ディスク装置であって、前記パターンドディスクは、同心円状に配置された複数の記録トラックと、前記記録トラックの高次偏心を検出するための磁性パターンが形成された偏心検出用トラックとを有しており、前記偏心検出用トラックの読み取りによって得られた当該偏心検出用トラックの偏心状態を示す実測偏心プロファイルを記憶するメモリと、任意の記録トラックへのアクセスに際して、前記メモリの前記実測偏心プロファイルを参照し、当該記録トラックの偏心状態を予測して当該記録トラック対するトラッキング制御を実行する制御手段とを備えるものである。
【0008】
好ましい態様では、前記制御手段は、磁気ディスク装置が起動するごとに、前記偏心検出用トラックの読み取り制御を行って最新の実測偏心プロファイルを前記メモリに記憶させる。この態様によれば、経年変化や使用環境の変化に因って偏心状態や装置各部の動作特性が変化しても、記録/再生を良好にすることができる。
【0009】
上記目的を達成する方法は、記録媒体としてパターンドディスクを備える磁気ディスク装置における前記パターンドディスクへのアクセスの制御方法であって、前記パターンドディスクに同心円状の複数の記録トラックとともに前記記録トラックの高次偏心を検出するための磁性パターンが形成された偏心検出用トラックを設けておき、前記偏心検出用トラックの読み取りによって得られた当該偏心検出用トラックの偏心状態を示す実測偏心プロファイルをメモリに記録しておき、任意の記録トラックへのアクセスに際して、前記メモリの前記実測偏心プロファイルを参照し、当該記録トラックの偏心状態を予測して当該記録トラック対するトラッキング制御を行うものである。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、記録トラック形状の歪みに因る記録/再生への影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
図1は本発明の実施形態に係るパターンドディスク2の領域区分を示し、図2は偏心検出用トラックの配置を示す。図1のように、パターンドディスク2における円環状のディスク面は、1周を所定角度ずつ分割する形で周方向に沿って複数のユーザデータ領域21と複数のサーボ領域22とに区画されている。ユーザデータ領域21およびサーボ領域22は周方向に交互に並ぶ。また、ディスク面は、同心円状の複数のゾーンに区画されている。ユーザデータ領域21内の各ゾーンに径方向に一定のピッチで同心円状に記録トラックが設けられ、隣接するゾーンの境界に偏心検出用トラック24が設けられている(図2参照)。また、本例では最外ゾーンの外側および最内ゾーンの内側にも偏心検出用トラック24が設けられている。放射状に並ぶ複数のサーボ領域22のそれぞれにはサーボパターンが設けられている。サーボパターンは、トラッキングのためのマーク、クロック生成のためのマーク、およびアドレス情報を表わすグレイコードを含む。
【0012】
図示のパターンドディスク2の構成は角速度一定(CAV)で回転する状態でのアクセスおよび回動式アームによるシーク動作に適合するものであるので、ユーザデータ領域21およびサーボ領域22はディスク面の外周に近づくほど拡がり、アーム先端の移動経路に沿うよう湾曲した形状をもつ。
【0013】
図3のとおり、ユーザデータ領域21には非磁性の分離領域27で囲まれる多数のビットパターン26が規則的に配列されている。ビットパターン26のそれぞれが1ビットを記録するための磁性パターンである。例示のビットパターン26は円形であり、その直径は10nm程度である。図ではビットパターン26の一部に符号を付してあるが、図3中の白抜きの丸は全てビットパターン26を表わす。複数の記録トラック23のそれぞれに、周方向(図の左右方向)および径方向(図の上下方向)に並ぶビットパターン26のうちの周方向に沿って一列に等間隔に並ぶビットパターン26が対応する。各記録トラック23におけるビットパターン26の配列ピッチは15〜20nm程度であり、記録トラック23の配列ピッチも15〜20nm程度である。
【0014】
図4は高次偏心によるビットパターン26と図示しない磁気ヘッドとのずれを示す。本来、1つの記録トラックに対応するビットパターン26は図4中に破線の丸で示すように周方向に整然と並ぶ。しかし、製造時または製造後の何らかの原因によってビットパターン26の半径方向の位置が本来の位置からずれ、複数のビットパターン26の間でずれ量が不均一であるという図示の状態、すなわち高次偏心が発生する。このようにビットパターン26が不規則にずれた高次偏心状態の記録トラックの形状は、1つのユーザデータ領域21でみると、本来のほぼ直線に近い円弧ではなく歪んだ略円弧となる。
【0015】
高次偏心状態の記録トラックへのアクセス(記録/再生)に際して、磁気ヘッドに対して一般的なトラッキング制御を適用すると、磁気ヘッドによって全体がトレースされるビットパターン26と一部のみがトレースされるビットパターン26とが生じてしまう。つまり、磁気ヘッドからビットパターン26へまたはその逆に与えられる磁気信号強度が不均一になる。当然に強度の小さいビットパターン26では記録/再生が不良になり易い。一般的なトラッキング制御とは、ヘッド走行方向M1に領域28をトレースするように磁気ヘッドを相対移動させるときに、サーボ領域22のプリアンブル部で偏心量を検出し、検出値を基に線形補完値を算出しながら逐次に算出値を適用したトラッキングを行う制御である。この制御によって一次偏心の影響は低減される。
【0016】
高次偏心によるアクセス不良を防ぐために、パターンドディスク2には上記のように偏心検出用トラック24が設けられている。偏心検出用トラック24には以下に説明するように偏心検出パターンが形成されている。
【0017】
図5は偏心検出用トラック24の構成の第1例を示す。図5(A)では、設計どおりに2種の偏心検出パターン41,42が所望位置に配置されており、高次偏心は生じていない。偏心検出パターン41はビットパターン26よりも大きい円形の磁性パターンである。偏心検出パターン41は、これらの位置を読み取るスキャンニング時に磁気ヘッドでトレースされる領域28内に、周方向に沿って一列に配列されている。他方の偏心検出パターン42は、周方向の長さが偏心検出パターン41よりも長い形状の磁性パターンである。偏心検出パターン42は、偏心検出パターン41の配列のディスク半径方向の片側に周方向に沿って配列されている。図5(A)の状態の場合には、偏心検出用トラック24をスキャンニングすると、偏心検出パターン41の配列ピッチに対応した周期の検出信号が得られる。
【0018】
図5(B)では高次偏心が生じている。図5(B)の状態の場合、偏心検出用トラック24をスキャンニングすると、偏心検出パターン41の配列ピッチに対応した比較的に短い周期の検出信号に、偏心検出パターン42の配列ピッチに対応した比較的に長い周期の信号が重畳する。重畳のタイミングおよび重畳の度合いはこれらパターンの偏心状態に対応するので、検出信号によってディスク半径方向の偏心の周方向の分布である偏心プロファイルを特定することができる。
【0019】
図6は偏心検出用トラック24の構成の第2例を示す。図6(A)のとおり本例の偏心検出用トラック24は、バースト信号が得られるように複数個ごとにディスク半径方向位置を交互にずらして周方向に沿って配列された偏心検出パターン43からなる。図6(B)および(C)から分かるように、偏心検出パターン43のディスク半径方向位置が本来の位置からずれると、図の上側または下側に振り分けられている偏心検出パターン43からの信号が他方の偏心検出パターン43からの信号よりも強いという偏った検出信号が得られる。偏りのタイミングおよび偏り量はパターンの偏心状態(ずれ状態)に対応するので、検出信号によって偏心プロファイルを特定することができる。
【0020】
図7は偏心検出用トラック24の構成の第3例を示す。図7(A)において偏心検出用トラック24は、光ディスクで設けられるウォブルのように規則的に蛇行した帯状の一様な磁性パターンである偏心検出パターン44からなる。図7(B)において偏心検出用トラック24は、図7(A)の偏心検出パターン44に磁気信号の検出を容易にするために単一周期の信号(縞状磁気パターン)を書き込んだ偏心検出パターン44bからなる。偏心検出パターン44,44bの幅は記録トラック23の幅より広いが、記録トラック23へのアクセス用の磁気ヘッドを用いて複数トラック分の書込みを行うことによって偏心検出パターン44bが得られる。
【0021】
図7(A)および(B)では高次偏心が生じていない。この状態の偏心検出用トラック24をスキャンニングすると、磁気ヘッドが通る領域28は偏心検出パターン44,44bにおけるディスク半径方向の中央部であるので、偏心検出パターン44,44bの蛇行が関係しない一定または一定周期の検出信号が得られる。図示は省略したが、高次偏心が生じている場合には、偏心検出パターン44,44bの蛇行が不規則であって、その蛇行した端縁と磁気ヘッドが通る領域28との重なりに応じた検出信号が得られる。
【0022】
図8は偏心検出用トラック24の構成の第4例を示す。図8において偏心検出用トラック24は、周方向に等間隔に配列された複数の偏心検出パターン45からなる。各偏心検出パターン45は、周方向に長い部分とその周方向の中央から片側に突き出た部分とからなる略T字状であり、偏心のない通常であるときに長い部分が磁気ヘッドの通過する領域28に位置するように形成されている。高次偏心が生じていない通常であれば、偏心検出用トラック24をスキャンニングすると、長い部分の配列ピッチに応じた検出信号が得られる。高次偏移が生じて例えばある偏心検出パターン45が図の下方(ディスク半径方向の内周側)にずれて長い部分が領域28から外れた場合、周方向におけるずれの生じた位置では検出信号が得られない。逆に図の上方にずれて長い部分から突き出る部分が領域28内に位置する場合は、その位置では突き出る部分に応じた検出信号が得られる。すなわち、検出信号は、偏心検出パターン45のうちの領域28内に在る部位の面積に依存する。
【0023】
図9は偏心検出用トラック24の構成の第5例を示す。図9において偏心検出用トラック24は、周方向に等間隔に配列された複数の偏心検出パターン46からなる。各偏心検出パターン46は図8の偏心検出パターン45の変形であり、図の下方側に頂点をもつ略三角形のパターンである。この例でも図8の例と同様に高次偏心に応じた検出信号が得られる。
【0024】
以上のような偏心検出用トラック24のスキャンニングによって検出された偏心プロファイル(以下、これを実測偏心プロファイルという)は、記録トラック23へのアクセス(記録/再生)に際して、記録トラック23の高次偏心を予測して磁気ヘッドの半径方向位置を調整するトラッキング制御に用いられる。高次偏心の予測として実測偏心プロファイルに基づいて記録トラック23の偏心プロファイルが計算によって作成され、作成された偏心プロファイル(以下、これを算出偏心プロファイルという)に従ってトラッキング制御が行われる。
【0025】
図10は記録トラック23の偏心プロファイルとみなす算出偏心プロファイルの求め方を示す。基本的に、ある記録トラック23の算出偏心プロファイルは、2つの偏心検出用トラック24の実測偏心プロファイルに基づいて算出される。例えば、n番目のゾーン内の記録トラック23に対しては、当該ゾーンとそれに隣接する(n−1)番目および(n+1)番目のゾーンとの境界に配置された偏心検出用トラック24の実測偏心プロファイルA,Bが適用される。当該記録トラック23と2つの偏心検出用トラック24とのディスク半径方向の位置関係を考慮した補間演算によって算出偏心プロファイルが算出される。
【0026】
図11は本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置の構成を示す。
【0027】
磁気ディスク装置1は、単数または複数のパターンドディスク2を記憶媒体として備えるストレージであり、周知のハードディスクドライブと同様にパターンドディスク2とヘッドジンバルアセンブリ7に支持された磁気ヘッド5とを相対移動させてビットデータ列の記録/再生を行う。パターンドディスク2を回転させるスピンドルモータ(SPM)6および磁気ヘッド5をディスク径方向に移動させるボイスコイルモータ(VCM)8はドライブコントローラ9によって制御される。磁気ヘッド5にはヘッドアンプを含む書込み読出し回路(以下、W/R回路という)10から書込み信号が与えられ、磁気ヘッド5からの読出し信号もW/R回路10へ送られる。W/R回路10は、ハードディスクコントローラとしてのデジタル信号プロセッサ(DSP)12から与えられる書込みデータに基づいてパターンドディスク2に記録する符合化データを生成するエンコード、およびパターンドディスク2から読み出された信号をデコードしてDSP12へ引き渡す信号処理を受け持つ。DSP12はインタフェース17を介して外部装置であるホストとデータの送受を行うとともに、ドライブコントローラ9にパターンドディスク2に対するアクセスの位置を通知する。インタフェース18はデータ送受のタイミング調整のためのバッファを有している。
【0028】
また、磁気ディスク装置1は、DSP12によって実行されるプログラムを記憶するROM14、およびプログラム実行のワークエリアとなるRAM16を有している。RAM16は複数の偏心検出用トラック24のそれぞれから得られた実測偏心プロファイルP1および実測偏心プロファイルP1に基づく演算で得られた算出偏心プロファイルP2の一時記憶に利用される。
【0029】
図12はパターンドディスク2に対するアクセス制御の概要を示すフローチャートである。
【0030】
本実施形態では、パターンドディスク2および磁気ヘッド5を含めた装置全体の経時変化が磁気記録特性に影響する可能性があるので、磁気ディスク装置1が起動するごとに複数の偏心検出用トラック24のスキャンニングが行われる。DSP12は、ドライブコントローラ9に対して偏心検出用トラック24の順次の読み取りを指示し、W/R回路10を介して取得した実測偏心プロファイルP1をRAM16に書き込む(#01、#02)。ホストからのアクセス命令を待ち(#03)、アクセス命令を受けると、DSP12はアクセス開始トラックおよびセクタの番号を算出する(#04)。続いて、DSP12はアクセスすべき記録トラック23について算出偏心プロファイルP2を算出してRAM16に記憶させる(#05)。ドライブコントローラ9はアクセスすべき記録トラック23にオントラックするようシーク制御を行い(#06)、DSP12から与えられた算出偏心プロファイルP2を用いて磁気ヘッド5を記録トラック23に追従させる(#07)。磁気ヘッド5がアクセス開始セクタに到達すると、当該セクタからそれに続く所定数のセクタに逐次にアクセスする(#08、#09)。命令に応えるアクセスが完了すると(#10)、ステップ#03に戻って次のアクセス命令を待つ。引き続きアクセスすべきセクタ列がある場合は、DSP12は次のアクセス対象の開始トラックおよびセクタの番号を算出し(#11)、ステップ#05に戻って次にアクセスすべき記録トラック23の算出偏心プロファイルP2を算出する。
【0031】
以上の実施形態においてパターンドディスク2はビットパターンドディスクに限らず、ディスクリートトラック型のディスクであってもよい。実測偏心プロファイルP1を装置の起動ごとに取得する構成に代えて、磁気ディスク装置1の製造段階で実測偏心プロファイルP1を取得してパターンドディスク2に書き込んでおく構成を採用することができる。各記録トラック23の偏心プロファイルを3以上の実測偏心プロファイルに基づいて算出してもよい。また、各記録トラック23の偏心プロファイルとして、当該記録トラック23に最も近い偏心検出用トラック24の実測偏心プロファイルを適用してもよい。偏心検出パターン41,42,43,44,44b,45,46の寸法条件は適宜に最適化するのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本発明の実施形態に係るパターンドディスク2の領域区分を示す図である。
【図2】偏心検出用トラックの配置を示す図である。
【図3】ビットパターンの配列を示す図である。
【図4】高次偏心によるビットパターンと磁気ヘッドとのずれを示す図である。
【図5】偏心検出用トラックの構成の第1例を示す図である。
【図6】偏心検出用トラックの構成の第2例を示す図である。
【図7】偏心検出用トラックの構成の第3例を示す図である。
【図8】偏心検出用トラックの構成の第4例を示す図である。
【図9】偏心検出用トラックの構成の第5例を示す図である。
【図10】記録トラックの偏心プロファイルの求め方を示す図である。
【図11】発明の実施形態に係る磁気ディスク装置の構成を示す図である。
【図12】パターンドディスクに対するアクセス制御の概要を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【0033】
1 磁気ディスク装置
2 パターンドディスク
23 記録トラック
24 偏心検出用トラック
41,42,43,44,44b,45,46 偏心検出パターン(磁性パターン)
16 RAM(メモリ)
12 DSP(制御手段)
21 ユーザデータ領域
22 サーボ領域
P1 実測偏心プロファイル
26 ピットパターン
【特許請求の範囲】
【請求項1】
記録媒体としてパターンドディスクを備える磁気ディスク装置であって、
前記パターンドディスクは、同心円状に配置された複数の記録トラックと、前記記録トラックの高次偏心を検出するための磁性パターンが形成された偏心検出用トラックとを有しており、
前記偏心検出用トラックの読み取りによって得られた当該偏心検出用トラックの偏心状態を示す実測偏心プロファイルを記憶するメモリと、
任意の記録トラックへのアクセスに際して、前記メモリの前記実測偏心プロファイルを参照し、当該記録トラックの偏心状態を予測して当該記録トラック対するトラッキング制御を実行する制御手段とを備える
ことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項2】
前記パターンドディスクのディスク面は、周方向に沿ってユーザデータ領域とサーボ領域とが交互となるように、複数のユーザデータ領域と複数のサーボ領域とに区画されており、
前記偏心検出用トラックの磁性パターンは、前記ユーザデータ領域のそれぞれの中の周方向に離れた複数位置の偏心の検出を可能にするパターンであり、
前記実測偏心プロファイルは、前記複数位置の偏心を検出した結果を示す
請求項1に記載の磁気ディスク装置。
【請求項3】
前記パターンドディスクのディスク面は、半径方向に沿って同心円状の複数のゾーンに区画され、
各ゾーンに複数の記録トラックが配置されるとともに、隣接するゾーンの境界ごとに偏心検出用トラックが配置され、
前記メモリは、複数の偏心検出用トラックのそれぞれに対応する実測偏心プロファイルを記憶し、
前記制御手段は、任意の記録トラックへのアクセスに際して、当該記録トラックの半径方向の両側の前記実測偏心プロファイルを参照し、当該記録トラックの偏心状態を予測して当該記録トラック対するトラッキング制御を実行する
請求項1に記載の磁気ディスク装置。
【請求項4】
前記制御手段は、磁気ディスク装置が起動するごとに前記偏心検出用トラックの読み取り制御を行って最新の実測偏心プロファイルを前記メモリに記憶させる
請求項3に記載の磁気ディスク装置。
【請求項5】
磁気ディスク装置に記録媒体として備えられるパターンドディスクであって、
ディスク面が、周方向に沿ってユーザデータ領域とサーボ領域とが交互となるように、複数のユーザデータ領域と複数のサーボ領域とに区画されており、
同心円状に配置された複数の記録トラックと、
前記ユーザデータ領域のそれぞれの中の周方向に離れた複数位置の偏心の検出を可能にする磁性パターンが形成された複数の偏心検出用トラックとを有する
ことを特徴とするパターンドディスク。
【請求項6】
前記記録トラックが互いに磁気的に分断されたピットパターンからなる
請求項4に記載のパターンドディスク。
【請求項7】
前記記録トラックどうしが互いに磁気的に分断されたディスクリートトラック型である
請求項4に記載のパターンドディスク。
【請求項8】
記録媒体としてパターンドディスクを備える磁気ディスク装置における前記パターンドディスクへのアクセスの制御方法であって、
前記パターンドディスクに、同心円状の複数の記録トラックとともに、前記記録トラックの高次偏心を検出するための磁性パターンが形成された偏心検出用トラックを設けておき、
前記偏心検出用トラックの読み取りによって得られた当該偏心検出用トラックの偏心状態を示す実測偏心プロファイルをメモリに記録しておき、
任意の記録トラックへのアクセスに際して、前記メモリの前記実測偏心プロファイルを参照し、当該記録トラックの偏心状態を予測して当該記録トラック対するトラッキング制御を行う
ことを特徴とするパターンドディスクへのアクセスの制御方法。
【請求項1】
記録媒体としてパターンドディスクを備える磁気ディスク装置であって、
前記パターンドディスクは、同心円状に配置された複数の記録トラックと、前記記録トラックの高次偏心を検出するための磁性パターンが形成された偏心検出用トラックとを有しており、
前記偏心検出用トラックの読み取りによって得られた当該偏心検出用トラックの偏心状態を示す実測偏心プロファイルを記憶するメモリと、
任意の記録トラックへのアクセスに際して、前記メモリの前記実測偏心プロファイルを参照し、当該記録トラックの偏心状態を予測して当該記録トラック対するトラッキング制御を実行する制御手段とを備える
ことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項2】
前記パターンドディスクのディスク面は、周方向に沿ってユーザデータ領域とサーボ領域とが交互となるように、複数のユーザデータ領域と複数のサーボ領域とに区画されており、
前記偏心検出用トラックの磁性パターンは、前記ユーザデータ領域のそれぞれの中の周方向に離れた複数位置の偏心の検出を可能にするパターンであり、
前記実測偏心プロファイルは、前記複数位置の偏心を検出した結果を示す
請求項1に記載の磁気ディスク装置。
【請求項3】
前記パターンドディスクのディスク面は、半径方向に沿って同心円状の複数のゾーンに区画され、
各ゾーンに複数の記録トラックが配置されるとともに、隣接するゾーンの境界ごとに偏心検出用トラックが配置され、
前記メモリは、複数の偏心検出用トラックのそれぞれに対応する実測偏心プロファイルを記憶し、
前記制御手段は、任意の記録トラックへのアクセスに際して、当該記録トラックの半径方向の両側の前記実測偏心プロファイルを参照し、当該記録トラックの偏心状態を予測して当該記録トラック対するトラッキング制御を実行する
請求項1に記載の磁気ディスク装置。
【請求項4】
前記制御手段は、磁気ディスク装置が起動するごとに前記偏心検出用トラックの読み取り制御を行って最新の実測偏心プロファイルを前記メモリに記憶させる
請求項3に記載の磁気ディスク装置。
【請求項5】
磁気ディスク装置に記録媒体として備えられるパターンドディスクであって、
ディスク面が、周方向に沿ってユーザデータ領域とサーボ領域とが交互となるように、複数のユーザデータ領域と複数のサーボ領域とに区画されており、
同心円状に配置された複数の記録トラックと、
前記ユーザデータ領域のそれぞれの中の周方向に離れた複数位置の偏心の検出を可能にする磁性パターンが形成された複数の偏心検出用トラックとを有する
ことを特徴とするパターンドディスク。
【請求項6】
前記記録トラックが互いに磁気的に分断されたピットパターンからなる
請求項4に記載のパターンドディスク。
【請求項7】
前記記録トラックどうしが互いに磁気的に分断されたディスクリートトラック型である
請求項4に記載のパターンドディスク。
【請求項8】
記録媒体としてパターンドディスクを備える磁気ディスク装置における前記パターンドディスクへのアクセスの制御方法であって、
前記パターンドディスクに、同心円状の複数の記録トラックとともに、前記記録トラックの高次偏心を検出するための磁性パターンが形成された偏心検出用トラックを設けておき、
前記偏心検出用トラックの読み取りによって得られた当該偏心検出用トラックの偏心状態を示す実測偏心プロファイルをメモリに記録しておき、
任意の記録トラックへのアクセスに際して、前記メモリの前記実測偏心プロファイルを参照し、当該記録トラックの偏心状態を予測して当該記録トラック対するトラッキング制御を行う
ことを特徴とするパターンドディスクへのアクセスの制御方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2010−33681(P2010−33681A)
【公開日】平成22年2月12日(2010.2.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−197292(P2008−197292)
【出願日】平成20年7月31日(2008.7.31)
【出願人】(309033264)東芝ストレージデバイス株式会社 (255)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年2月12日(2010.2.12)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年7月31日(2008.7.31)
【出願人】(309033264)東芝ストレージデバイス株式会社 (255)
【Fターム(参考)】
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