磁気記録媒体、磁気記録装置
【課題】サーボパターン全体の構成を用いたより良いサーボフレームの再生をすることができる技術を提供する。
【解決手段】情報を記録するために複数の第１磁性ドットを所定の位置に配置したデータ領域と、前記第１磁性ドットの位置を特定するための複数の第２磁性ドットを所定の位置に配置したサーボ領域とを表面に備え、このサーボ領域中に径方向に不連続で、周期W毎に存在・非存在を繰り返す、2Nフレーム/周のサーボフレームを具備して成る磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体へ磁気情報を記録する又は前記磁気記録媒体の磁気情報を再生するために前記磁気記録媒体の表面に対向するように配置された素子を有する磁気ヘッドとを備える磁気記録装置。
【解決手段】情報を記録するために複数の第１磁性ドットを所定の位置に配置したデータ領域と、前記第１磁性ドットの位置を特定するための複数の第２磁性ドットを所定の位置に配置したサーボ領域とを表面に備え、このサーボ領域中に径方向に不連続で、周期W毎に存在・非存在を繰り返す、2Nフレーム/周のサーボフレームを具備して成る磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体へ磁気情報を記録する又は前記磁気記録媒体の磁気情報を再生するために前記磁気記録媒体の表面に対向するように配置された素子を有する磁気ヘッドとを備える磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ビットパターンド媒体を用いた磁気記録媒体、磁気記録装置およびサーボ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビットパターンド媒体においては、媒体上の磁化の多寡あるいは磁性体体積の多寡によって、ビットパターン形成と同時にサーボパターンを作りこみ、 媒体全面の一方向磁化によってサーボライトする「プリサーボ」と呼ばれる技術が、サーボパターン形成工程における有力な候補である。また、従来媒体上のサーボフレームを構成するサーボパターン、たとえばサーボプリアンブルやサーボアドレスと呼ばれるパターンは、媒体上で半径方向に外端より内端まで連続である。ここで、従来の垂直磁気記録に供される磁性膜(たとえばCoCr-SiO2系のグラニュラ膜)であればサーボライト後の磁化は安定であるが、ビットパターンド媒体に特化した磁性膜(たとえばFePtやCoPtの単磁区膜)を用いた際には、熱擾乱などの外部エネルギーによってサーボパターン上に意図しない磁壁が形成される。つまり、本来すべてのサーボフレーム内のサーボパターンは単一方向(たとえばN方向)に磁化された状態でなければならないものが、磁壁の発生により逆方向(たとえばS方向)の磁化へと自然に変化してしまうことにより、サーボ再生時のノイズやアドレスデコード誤りをまねいてしまう。この対策を行ううえで有効なのは、磁壁をつくらない程度までサーボフレーム内のパターンの面積を狭小化し、かつ分断させることであるが、サーボ制御上の観点からは、連続した半径検出を行うために、サーボフレームはどの半径位置でも正常に再生されるという条件を満たす必要がある。
【０００３】
このため半径方向に不連続でかつ周方向に異なった位置にパターンを具備する工夫がある。（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、サーボパターン全体の構成を用いたより良い再生を実現するための手段は知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５２９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施の形態は、サーボパターン全体の構成を用いたより良いサーボフレームの再生をすることができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、実施形態によれば磁気記録装置は、情報を記録するために複数の第１磁性ドットを所定の位置に配置したデータ領域と、前記第１磁性ドットの位置を特定するための複数の第２磁性ドットを所定の位置に配置したサーボ領域とを表面に備え、このサーボ領域中に径方向に不連続で、周期W毎に存在・非存在を繰り返す、2Nフレーム/周のサーボフレームを具備して成る磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体へ磁気情報を記録する又は前記磁気記録媒体の磁気情報を再生するために前記磁気記録媒体の表面に対向するように配置された素子を有する磁気ヘッドとを備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】この発明の一実施形態を示す媒体上におけるサーボフレームの配置図。
【図２】図１におけるサーボ2k, 2k+1、半径r1近傍の拡大図。
【図３】図２中半径r1近傍のさらなる拡大図と距離or1および距離ΔMRr1の関係を説明するために示す図。
【図４】実施形態のある磁性膜、サーボパターンで測定したマーク長xに対する磁壁生起確率の関係の例を示す図。
【図５】同実施形態に用いられるシーク時のヘッド軌道とサーボ検出タイミングの関係を示す図。
【図６】同実施形態の磁気記録媒体を備える磁気記録装置の一実施形態を示す概略構成図。
【図７】実施形態の磁気ディスク装置におけるサーボ信号復調回路のブロック図。
【図８】実施形態の磁気ディスク装置におけるサーボ信号復調回路の動作タイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態を図１乃至図８を参照して説明する。
まず図６は、後述する磁気記録媒体を備える磁気読取装置の一実施形態である磁気記録（再生）装置を示す概略構成図である。図６に示す磁気記録装置はディスク状の磁気記録媒体（磁気ディスク媒体）１を備える。（以下、磁気ディスク媒体を備える磁気記録装置を磁気ディスク装置と呼称する。）
【０００９】
磁気ディスク装置は、ディスクエンクロージャ１０１と回路基板１２０とを含んでなる。
ディスクエンクロージャ１０１は、磁気ディスク媒体１、スピンドルモータ１０２、磁気ヘッド１０３、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）（図示せず）を含んでなるアクチュエータ１０５、ヘッドジンバル組立体１０８、キャリッジアーム１０６、シャフト１１０、ヘッドアンプ１０７等を密封して搭載する容器である。磁気ディスク媒体１はスピンドルモータ（ＳＰＭ）１０２に装着されている。磁気ヘッド１０３は、磁気ディスク媒体１に磁気情報を記録する記録（ライト）素子（図示せず）、磁気ディスク媒体１に記録された磁気情報を電気信号として取り出す働きを有する再生（リード）素子（図示せず）の少なくとも一方を含む。記録素子は、例えばライトコイル、主磁極層、及び補助磁極層を含んでなる。ライトコイルは磁束を発生させる機能を有する。主磁極層は、ライトコイルにおいて発生した磁束を収容し、その磁束を磁気ディスクに向けて放出する機能を有する、補助磁極層は主磁極層から放出された磁束を磁気ディスクを経由して環流させる機能を有する。再生素子としては、例えばＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）などが挙げられる。ヘッドジンバル組立体１０８に搭載され、磁気ディスク媒体１と対向するように配置される。
【００１０】
磁気ディスク媒体１としては、後述する種々の磁気記録媒体を使用することができる。ヘッドジンバル組立体１０８の磁気ヘッド１０３が搭載されていない端部はキャリッジアーム１０６の先端に固定されている。キャリッジアーム１０６は、ＶＣＭによりシャフト１１０を回転軸にして揺動駆動することができる。磁気ヘッド１０３はこの揺動駆動により磁気ディスク１上を概ね径方向に走査することができる。磁気ヘッド１０３が磁気ディスク媒体１上の所望の記録トラックに位置決めされることにより、磁気ヘッド１０３は磁気ディスク媒体１上の記録トラックに配列された記録ビットに情報を書き込む、あるいは磁気ディスク媒体１から情報を読み取ることができる。ヘッドアンプ１０７は、記録信号１１３を元に磁気ヘッド１０３に搭載される記録素子に電流を流して磁気ディスク媒体１に記録を行う、あるいは、磁気ヘッド１０３の再生素子が検出した磁気ディスク媒体１の磁化情報を再生信号１１４として変換する働きを担っている。
【００１１】
回路基板１２０は、リードチャンネル１１６、マイクロ・プロセッシング・ユニット（ＭＰＵ）１１５、スピンドルモータ（ＳＰＭ）ドライバ１１１、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）ドライバ１１２、ディスクコントローラ１１７等を含む。リードチャネル１１６は、ヘッドアンプ１０７からの再生信号１１４（サーボ信号あるいはデータ信号）を解読してデジタル情報に変換する、あるいは、ディスクコントローラ１１７から記録指示された情報を、ヘッドアンプ１０７を駆動するための記録信号１１３に変換する働きを担う。
【００１２】
ＭＰＵ１１５は、リードチャネル１１６が解読したサーボ信号のデジタル情報（サーボ情報）を元に、ＶＣＭドライバ１１２を駆動して磁気ヘッド１０３の位置決め制御をおこなう、あるいは、ＳＰＭドライバ１１１を駆動して磁気ディスク媒体１の回転制御を行う。
【００１３】
ディスクコントローラ１１７は、ホストコンピュータ１１８から記録再生命令によって、ＭＰＵ１１５に磁気ヘッド１０３の位置決め指示をし、磁気ヘッド１０３の磁気ディスク媒体１へのアドレッシングを行う働きを担う。また、ディスクコントローラ１１７は、リードチャネル１１６に記録再生するデジタル情報の送受信を行なって、結果をホストコンピュータ１１８へ返す動作を行う働きを担う。
【００１４】
図７は、本実施形態の磁気ディスク媒体を備える磁気記録装置において、ＭＰＵが磁気ヘッドの位置決め制御を行なう際に、磁気ディスク媒体上のサーボ情報を読み取る時のリードチャネル１１６の動作を表わすブロック図である。図８はそのリードチャネルの動作のタイムチャートである。
【００１５】
なおサーボパターンの構成例としては、クロック同期のためのプリアンブル領域の後にサーボ信号再生の基準タイミングとなるサーボアドレスマーク（Servo Address Mark：SAM）があり、続いてセクタ番号とトラック番号を示すアドレスパターンがあり、さらにヘッドの位置を検出するためのバーストパターンがあるという構成である。
【００１６】
即ち磁気ディスク媒体１が一定角速度で回転することにより、ヘッドアンプからは一定の時間間隔でサーボパターン再生信号（ａ）が得られる。サーボパターン再生信号（ａ）はリードチャネル１１６内で低域通過フィルタ１２２によって高域ノイズ成分を遮断後、Ａ／Ｄ変換器１２３によってＡ／Ｄ変換され、デジタル化された振幅情報を元に、ゲイン制御器１２５によって、最適な振幅が得られるように可変ゲイン１２１の調整がなされる。
【００１７】
サーボパターンの導入部は同期信号生成部２１として一定周期のパターンが書かれており、位相ロックループ（ＰＬＬ）回路１２４が収束するのに十分な波数が得られるように予めサーボゲート信号（ｂ）がアサートされるようになっている。
【００１８】
サーボゲート信号（ｂ）がアサートされると、サーボパターン再生信号の同期信号にＰＬＬが掛けられ、ここから、つづいてサーボパターン再生信号に現れるアドレス部および微小位置検出部をサンプリングするのに必要なＡＤＣクロック信号（ｄ）がＰＬＬ回路１２４から生成される。
【００１９】
サーボパターンの同期信号生成部の終端には、サーボ情報の始まりを示すサーボシンクマークパターンが、一定長のビットあるいは特定のコードパターンビットで書かれており、これを検出すると、同期パターン検出信号（ｃ）がアサートされる。
【００２０】
同期信号検出器１２６が同期パターン検出信号（ｃ）のアサートを確認して、アドレス検出ゲート信号（ｅ）をアドレス復調器１２７に送ることにより、続いて再生されるアドレス部の復調が行なわれる。
【００２１】
既定長のアドレス部の復調が終了すると、アドレス復調値（ｇ）が確定され、デジタル情報としてレジスタ１２９に記録される。また、つづいてバーストゲート信号（ｆ）がアサートされ、微小位置復調器１２８により微小位置検出部の復調が開始される。
【００２２】
既定長の微小位置検出部の復調が終了すると、微小位置復調値（ｈ）が確定され、デジタル情報としてレジスタ１２９に記録される。
以上の動作により、レジスタに格納されたアドレス復調値（ｇ）および微小位置復調値（ｈ）をＭＰＵ１１５が読み取り、磁気ヘッドの位置決め制御に必要な演算を行って、ＶＣＭドライバ１１２を駆動する。
【００２３】
＜実施形態のポイント（１）および（２）の説明＞
本実施形態では、半径rに接するサーボフレーム2kの内端部と、サーボフレーム2k+1の外端部を一定幅or1だけ重複させることにより、連続した半径検出を実現する。したがい、（１）ビットパターンド媒体を用いたＨＤＤ装置において、媒体上のサーボフレームを半径方向に周期Wで分断する。図１において、１周内にサーボフレームは2N箇所設置される。また（２）図１において、半径r2に存在するサーボフレーム数はN箇所であり、また、半径r1に存在するサーボフレーム数は2N箇所である。半径r1、サーボフレーム2k, 2k+1近傍を拡大した図３における、2k個目のサーボフレームと2k+1個目のサーボフレームは、半径r1において一定量or1の巾だけ重複して存在する。
【００２４】
＜実施形態のポイント（３）の説明＞
さらに、媒体上に無駄領域なくデータを記録する観点から、分断したサーボフレームの空隙部はデータ領域に供用する。すなわち、図２において、r1に接するサーボフレーム2kの内端r1-or1/2より、r1より一つ内周側の外端r1-or1/2-w+Lまでのサーボフレーム空隙部にはデータを記録する。このため、r1に接するサーボフレーム2kの内端r1-or1/2近傍にデータを記録する際においては、サーボフレーム2kの再生情報を用いることができず、サーボフレーム2k+1個の位置情報から、正確な位置決めを実施する必要がある。ここで、MR型の磁気記録再生ヘッドにおいては、再生素子と記録素子は線方向に距離をもって設置されることから、図４におけるskew角θMRのとき、半径方向に一定のMRオフセット量ΔMRr1をもつ。前述した記録時の位置決めを実現するためには、半径r1-or1/2、サーボフレーム2kの位置にデータを記録するために、サーボ2k+1は最小でも半径r1-or1/2+ΔMRr1まで存在する必要がある。これは、半径r1+or1/2まで半径方向外側へ延びているサーボフレームを読み取りつつ、隣のサーボフレームの半径方向内側のデータトラックに書き込みを行うためである。
【００２５】
このため本実施形態では、サーボフレーム2kおよびサーボフレーム2k+1が重複する半径r1における重複巾r1を、or1 > ΔMRr1とする。したがって、（３）図４において半径r1におけるサーボフレームの重複巾or1は半径r1におけるMRオフセット長ΔMRr1以上である。
【００２６】
なお、半径r1の絶対量により、skew角θMRはことなることから、ΔMRr1は変化する。or1は半径に依存して変化しうる。
＜実施形態のポイント（４）の説明＞
図２におけるサーボフレームの半径方向の連続長Lは、サーボフレームを構成するサーボパターンに磁壁が発生しない条件から決定される。図４に、半径方向のマーク長xを意図的に変化させたサーボパターンを具備する磁気記録媒体を、磁気記録装置内で高温環境試験により加速的に磁壁を生起させ、マーク長xに対する磁壁の生起確率を測定した結果を示す。マーク長xに対する磁壁の生起確率は、磁性膜の詳細な種類あるいはサーボパターンの周方向の最大幅その他で異なるが、例えばこの媒体ではマーク長50um以下のとき、逆磁区は生起しないことが判明した。したがって、（４）ある半径のサーボフレームの半径長Lは、サーボフレームを構成するサーボパターンの磁性膜がサーボパターン内に磁壁をつくらずに単一磁区を保つことができるマーク長x_sdomain、および１．の周期W、および３．のor1と比較して、L = W/2 + or1 < x_sdomainであるよう、マーク長50umで設計した。
【００２７】
＜実施形態のポイント（５）の説明＞
図３で示したように、サーボフレーム間の空隙に磁気記録を実現しようとしたとき、セクタサーボの処理能力あるいは再生素子への記録磁界のクロストークに起因する制約により、同一周方向位置でのデータ記録再生とサーボ信号の再生は同時に行えない。したがって、もしも周方向に2N個のサーボが現れる半径r1に位置決めを実施している際にも、記録再生時にはN個のサーボでしか位置検出ができない。対して、シーク中はサーボフレームk, およびサーボフレームk+1の空隙部をどのように通過するか事前に予測することが困難であり、サーボフレームkおよびk+1の両方がシーク中の各半径でランダムに検出されない可能性があるが、データ記録再生時のようにN個のサーボでしか位置検出ができない制約がないため、2N個のサーボすべてに対してサーボ検出を行うことでこの影響を軽減することが可能である。
【００２８】
図５において、時刻t1において記録再生を終了してシークを開始し、時刻t2においてシーク終了判定がなされたケースにおける、ヘッド軌道とサーボ検出のタイミングを図示する。時刻t1までの間、サーボは1周当たりN個の頻度で再生されている。時刻t1にシーク処理が開始されると、サーボの検出頻度は1週当たり2N個の頻度に増加し、シーク時の空隙部通過による位置検出失敗の可能性を低減する。図８のような仕組みでサーボゲート信号を発生しない場合でも、ゲートを開くタイミングを予測してこの頻度の増加は可能である。
【００２９】
この後に時刻t2において収束判定がなされると、サーボ検出頻度は1周当たりN個に戻り、記録再生可能な状態となる。したがって本実施形態では、（５）シーク中は、１周あたり2N箇所以上の頻度で、サーボ検出を実施する。
【００３０】
＜実施形態のポイント（１）および（２）の説明の効果＞
サーボフレームを半径方向に分断することにより、サーボフレーム内の磁壁の発生およびその誤再生を未然に防止し、正常なサーボ位置検出を実現する。また、サーボフレーム分断部近傍においても、連続した半径検出を実現する。
【００３１】
＜実施形態のポイント（３）の説明の効果＞
サーボフレーム分断部の重複巾を、MRオフセット量以上とることにより、サーボフレーム空隙部へのデータ記録再生を可能とすることで、フォーマット効率を向上させ、無駄なくデータが記録できる。
【００３２】
＜実施形態のポイント（４）の説明の効果＞
磁壁の生起確率とマーク長の関係から、具体的な分断時のサーボフレームの半径長を設計し、サーボフレーム内の磁壁の発生を抑圧した。
＜実施形態のポイント（５）の説明の効果＞
シーク時にサーボの検出頻度を2N箇所/周とすることで、シーク時にヘッドがサーボフレーム空隙をランダムに通過することによる位置検出失敗を抑圧し、正常なシークを可能とした。
【００３３】
先行技術では、ある半径でサーボフレームが重なる(2N箇所になる)構成について開示されていない。また、サーボフレームを構成するサーボパターン内に磁壁を作らないためのサーボフレームの半径長Lの決定要件と、シーク時の制御についても開示されていない。
【００３４】
先行技術と比較し、サーボフレームを構成するサーボパターン内に磁壁が発生することによるサーボ誤読の可能性を払拭できる。本技術を用いることにより、半径方向の不連続部における非データ部の半径巾を最小でMRオフセット長の1倍にとどめることができる。
【００３５】
ビットパターンド媒体では逆磁区の発生によりサーボ情報が劣化する。この劣化を抑圧し、かつフォーマット効率を最大限確保するための、媒体上のサーボ分断配置およびサーボ制御方法を示した。
【００３６】
即ちビットパターンド媒体を用いた磁気記録において、実施形態は以下の特徴を有する。
（１）半径方向に不連続で、周期W毎に存在・非存在を繰り返す、2Nフレーム/周のサーボフレームを具備する。
（２）ある半径rに存在するサーボフレーム数は、Nフレーム/周ないしは2Nフレーム/周である。
（３）ある半径r1においてサーボフレームが2Nフレーム/周であったとき、半径r1における（２）の2Nフレーム/周である半径巾or1は、その半径ヘッドのリード・ライトオフセット巾ΔMRr1以上である。
【００３７】
（４）ある半径のサーボフレームの半径長Lは、サーボフレームを構成するサーボパターンの磁性膜がサーボパターン内に磁壁をつくらずに単一磁区を保つことができるマーク長x_sdomain、および（１）の周期W、および（３）のor1と比較して、L = W/2 + or1 < x_sdomainである。
【００３８】
（５）シーク中は、１周あたり2N箇所以上の頻度で、サーボ検出を実施する。
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係わる構成要素を適宜組み合わせても良いものである。
【符号の説明】
【００３９】
１ 磁気ディスク媒体
１０１ ディスクエンクロージャ
１０２ スピンドルモータ
１０３ 磁気ヘッド
１０５ ボイス・コイル・モータ
１０６ キャリッジアーム
１０７ ヘッドアンプ
１０８ ヘッドジンバル組立体
１１０ シャフト
１１１ スピンドルモータドライバ
１１２ ボイス・コイル・モータドライバ
１１３ 記録信号
１１４ 再生信号
１１５ マイクロ・プロセッシング・ユニット
１１６ リードチャネル
１１７ ディスクコントローラ
１１８ ホストコンピュータ
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ビットパターンド媒体を用いた磁気記録媒体、磁気記録装置およびサーボ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビットパターンド媒体においては、媒体上の磁化の多寡あるいは磁性体体積の多寡によって、ビットパターン形成と同時にサーボパターンを作りこみ、 媒体全面の一方向磁化によってサーボライトする「プリサーボ」と呼ばれる技術が、サーボパターン形成工程における有力な候補である。また、従来媒体上のサーボフレームを構成するサーボパターン、たとえばサーボプリアンブルやサーボアドレスと呼ばれるパターンは、媒体上で半径方向に外端より内端まで連続である。ここで、従来の垂直磁気記録に供される磁性膜(たとえばCoCr-SiO2系のグラニュラ膜)であればサーボライト後の磁化は安定であるが、ビットパターンド媒体に特化した磁性膜(たとえばFePtやCoPtの単磁区膜)を用いた際には、熱擾乱などの外部エネルギーによってサーボパターン上に意図しない磁壁が形成される。つまり、本来すべてのサーボフレーム内のサーボパターンは単一方向(たとえばN方向)に磁化された状態でなければならないものが、磁壁の発生により逆方向(たとえばS方向)の磁化へと自然に変化してしまうことにより、サーボ再生時のノイズやアドレスデコード誤りをまねいてしまう。この対策を行ううえで有効なのは、磁壁をつくらない程度までサーボフレーム内のパターンの面積を狭小化し、かつ分断させることであるが、サーボ制御上の観点からは、連続した半径検出を行うために、サーボフレームはどの半径位置でも正常に再生されるという条件を満たす必要がある。
【０００３】
このため半径方向に不連続でかつ周方向に異なった位置にパターンを具備する工夫がある。（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、サーボパターン全体の構成を用いたより良い再生を実現するための手段は知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５２９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施の形態は、サーボパターン全体の構成を用いたより良いサーボフレームの再生をすることができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、実施形態によれば磁気記録装置は、情報を記録するために複数の第１磁性ドットを所定の位置に配置したデータ領域と、前記第１磁性ドットの位置を特定するための複数の第２磁性ドットを所定の位置に配置したサーボ領域とを表面に備え、このサーボ領域中に径方向に不連続で、周期W毎に存在・非存在を繰り返す、2Nフレーム/周のサーボフレームを具備して成る磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体へ磁気情報を記録する又は前記磁気記録媒体の磁気情報を再生するために前記磁気記録媒体の表面に対向するように配置された素子を有する磁気ヘッドとを備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】この発明の一実施形態を示す媒体上におけるサーボフレームの配置図。
【図２】図１におけるサーボ2k, 2k+1、半径r1近傍の拡大図。
【図３】図２中半径r1近傍のさらなる拡大図と距離or1および距離ΔMRr1の関係を説明するために示す図。
【図４】実施形態のある磁性膜、サーボパターンで測定したマーク長xに対する磁壁生起確率の関係の例を示す図。
【図５】同実施形態に用いられるシーク時のヘッド軌道とサーボ検出タイミングの関係を示す図。
【図６】同実施形態の磁気記録媒体を備える磁気記録装置の一実施形態を示す概略構成図。
【図７】実施形態の磁気ディスク装置におけるサーボ信号復調回路のブロック図。
【図８】実施形態の磁気ディスク装置におけるサーボ信号復調回路の動作タイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態を図１乃至図８を参照して説明する。
まず図６は、後述する磁気記録媒体を備える磁気読取装置の一実施形態である磁気記録（再生）装置を示す概略構成図である。図６に示す磁気記録装置はディスク状の磁気記録媒体（磁気ディスク媒体）１を備える。（以下、磁気ディスク媒体を備える磁気記録装置を磁気ディスク装置と呼称する。）
【０００９】
磁気ディスク装置は、ディスクエンクロージャ１０１と回路基板１２０とを含んでなる。
ディスクエンクロージャ１０１は、磁気ディスク媒体１、スピンドルモータ１０２、磁気ヘッド１０３、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）（図示せず）を含んでなるアクチュエータ１０５、ヘッドジンバル組立体１０８、キャリッジアーム１０６、シャフト１１０、ヘッドアンプ１０７等を密封して搭載する容器である。磁気ディスク媒体１はスピンドルモータ（ＳＰＭ）１０２に装着されている。磁気ヘッド１０３は、磁気ディスク媒体１に磁気情報を記録する記録（ライト）素子（図示せず）、磁気ディスク媒体１に記録された磁気情報を電気信号として取り出す働きを有する再生（リード）素子（図示せず）の少なくとも一方を含む。記録素子は、例えばライトコイル、主磁極層、及び補助磁極層を含んでなる。ライトコイルは磁束を発生させる機能を有する。主磁極層は、ライトコイルにおいて発生した磁束を収容し、その磁束を磁気ディスクに向けて放出する機能を有する、補助磁極層は主磁極層から放出された磁束を磁気ディスクを経由して環流させる機能を有する。再生素子としては、例えばＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）などが挙げられる。ヘッドジンバル組立体１０８に搭載され、磁気ディスク媒体１と対向するように配置される。
【００１０】
磁気ディスク媒体１としては、後述する種々の磁気記録媒体を使用することができる。ヘッドジンバル組立体１０８の磁気ヘッド１０３が搭載されていない端部はキャリッジアーム１０６の先端に固定されている。キャリッジアーム１０６は、ＶＣＭによりシャフト１１０を回転軸にして揺動駆動することができる。磁気ヘッド１０３はこの揺動駆動により磁気ディスク１上を概ね径方向に走査することができる。磁気ヘッド１０３が磁気ディスク媒体１上の所望の記録トラックに位置決めされることにより、磁気ヘッド１０３は磁気ディスク媒体１上の記録トラックに配列された記録ビットに情報を書き込む、あるいは磁気ディスク媒体１から情報を読み取ることができる。ヘッドアンプ１０７は、記録信号１１３を元に磁気ヘッド１０３に搭載される記録素子に電流を流して磁気ディスク媒体１に記録を行う、あるいは、磁気ヘッド１０３の再生素子が検出した磁気ディスク媒体１の磁化情報を再生信号１１４として変換する働きを担っている。
【００１１】
回路基板１２０は、リードチャンネル１１６、マイクロ・プロセッシング・ユニット（ＭＰＵ）１１５、スピンドルモータ（ＳＰＭ）ドライバ１１１、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）ドライバ１１２、ディスクコントローラ１１７等を含む。リードチャネル１１６は、ヘッドアンプ１０７からの再生信号１１４（サーボ信号あるいはデータ信号）を解読してデジタル情報に変換する、あるいは、ディスクコントローラ１１７から記録指示された情報を、ヘッドアンプ１０７を駆動するための記録信号１１３に変換する働きを担う。
【００１２】
ＭＰＵ１１５は、リードチャネル１１６が解読したサーボ信号のデジタル情報（サーボ情報）を元に、ＶＣＭドライバ１１２を駆動して磁気ヘッド１０３の位置決め制御をおこなう、あるいは、ＳＰＭドライバ１１１を駆動して磁気ディスク媒体１の回転制御を行う。
【００１３】
ディスクコントローラ１１７は、ホストコンピュータ１１８から記録再生命令によって、ＭＰＵ１１５に磁気ヘッド１０３の位置決め指示をし、磁気ヘッド１０３の磁気ディスク媒体１へのアドレッシングを行う働きを担う。また、ディスクコントローラ１１７は、リードチャネル１１６に記録再生するデジタル情報の送受信を行なって、結果をホストコンピュータ１１８へ返す動作を行う働きを担う。
【００１４】
図７は、本実施形態の磁気ディスク媒体を備える磁気記録装置において、ＭＰＵが磁気ヘッドの位置決め制御を行なう際に、磁気ディスク媒体上のサーボ情報を読み取る時のリードチャネル１１６の動作を表わすブロック図である。図８はそのリードチャネルの動作のタイムチャートである。
【００１５】
なおサーボパターンの構成例としては、クロック同期のためのプリアンブル領域の後にサーボ信号再生の基準タイミングとなるサーボアドレスマーク（Servo Address Mark：SAM）があり、続いてセクタ番号とトラック番号を示すアドレスパターンがあり、さらにヘッドの位置を検出するためのバーストパターンがあるという構成である。
【００１６】
即ち磁気ディスク媒体１が一定角速度で回転することにより、ヘッドアンプからは一定の時間間隔でサーボパターン再生信号（ａ）が得られる。サーボパターン再生信号（ａ）はリードチャネル１１６内で低域通過フィルタ１２２によって高域ノイズ成分を遮断後、Ａ／Ｄ変換器１２３によってＡ／Ｄ変換され、デジタル化された振幅情報を元に、ゲイン制御器１２５によって、最適な振幅が得られるように可変ゲイン１２１の調整がなされる。
【００１７】
サーボパターンの導入部は同期信号生成部２１として一定周期のパターンが書かれており、位相ロックループ（ＰＬＬ）回路１２４が収束するのに十分な波数が得られるように予めサーボゲート信号（ｂ）がアサートされるようになっている。
【００１８】
サーボゲート信号（ｂ）がアサートされると、サーボパターン再生信号の同期信号にＰＬＬが掛けられ、ここから、つづいてサーボパターン再生信号に現れるアドレス部および微小位置検出部をサンプリングするのに必要なＡＤＣクロック信号（ｄ）がＰＬＬ回路１２４から生成される。
【００１９】
サーボパターンの同期信号生成部の終端には、サーボ情報の始まりを示すサーボシンクマークパターンが、一定長のビットあるいは特定のコードパターンビットで書かれており、これを検出すると、同期パターン検出信号（ｃ）がアサートされる。
【００２０】
同期信号検出器１２６が同期パターン検出信号（ｃ）のアサートを確認して、アドレス検出ゲート信号（ｅ）をアドレス復調器１２７に送ることにより、続いて再生されるアドレス部の復調が行なわれる。
【００２１】
既定長のアドレス部の復調が終了すると、アドレス復調値（ｇ）が確定され、デジタル情報としてレジスタ１２９に記録される。また、つづいてバーストゲート信号（ｆ）がアサートされ、微小位置復調器１２８により微小位置検出部の復調が開始される。
【００２２】
既定長の微小位置検出部の復調が終了すると、微小位置復調値（ｈ）が確定され、デジタル情報としてレジスタ１２９に記録される。
以上の動作により、レジスタに格納されたアドレス復調値（ｇ）および微小位置復調値（ｈ）をＭＰＵ１１５が読み取り、磁気ヘッドの位置決め制御に必要な演算を行って、ＶＣＭドライバ１１２を駆動する。
【００２３】
＜実施形態のポイント（１）および（２）の説明＞
本実施形態では、半径rに接するサーボフレーム2kの内端部と、サーボフレーム2k+1の外端部を一定幅or1だけ重複させることにより、連続した半径検出を実現する。したがい、（１）ビットパターンド媒体を用いたＨＤＤ装置において、媒体上のサーボフレームを半径方向に周期Wで分断する。図１において、１周内にサーボフレームは2N箇所設置される。また（２）図１において、半径r2に存在するサーボフレーム数はN箇所であり、また、半径r1に存在するサーボフレーム数は2N箇所である。半径r1、サーボフレーム2k, 2k+1近傍を拡大した図３における、2k個目のサーボフレームと2k+1個目のサーボフレームは、半径r1において一定量or1の巾だけ重複して存在する。
【００２４】
＜実施形態のポイント（３）の説明＞
さらに、媒体上に無駄領域なくデータを記録する観点から、分断したサーボフレームの空隙部はデータ領域に供用する。すなわち、図２において、r1に接するサーボフレーム2kの内端r1-or1/2より、r1より一つ内周側の外端r1-or1/2-w+Lまでのサーボフレーム空隙部にはデータを記録する。このため、r1に接するサーボフレーム2kの内端r1-or1/2近傍にデータを記録する際においては、サーボフレーム2kの再生情報を用いることができず、サーボフレーム2k+1個の位置情報から、正確な位置決めを実施する必要がある。ここで、MR型の磁気記録再生ヘッドにおいては、再生素子と記録素子は線方向に距離をもって設置されることから、図４におけるskew角θMRのとき、半径方向に一定のMRオフセット量ΔMRr1をもつ。前述した記録時の位置決めを実現するためには、半径r1-or1/2、サーボフレーム2kの位置にデータを記録するために、サーボ2k+1は最小でも半径r1-or1/2+ΔMRr1まで存在する必要がある。これは、半径r1+or1/2まで半径方向外側へ延びているサーボフレームを読み取りつつ、隣のサーボフレームの半径方向内側のデータトラックに書き込みを行うためである。
【００２５】
このため本実施形態では、サーボフレーム2kおよびサーボフレーム2k+1が重複する半径r1における重複巾r1を、or1 > ΔMRr1とする。したがって、（３）図４において半径r1におけるサーボフレームの重複巾or1は半径r1におけるMRオフセット長ΔMRr1以上である。
【００２６】
なお、半径r1の絶対量により、skew角θMRはことなることから、ΔMRr1は変化する。or1は半径に依存して変化しうる。
＜実施形態のポイント（４）の説明＞
図２におけるサーボフレームの半径方向の連続長Lは、サーボフレームを構成するサーボパターンに磁壁が発生しない条件から決定される。図４に、半径方向のマーク長xを意図的に変化させたサーボパターンを具備する磁気記録媒体を、磁気記録装置内で高温環境試験により加速的に磁壁を生起させ、マーク長xに対する磁壁の生起確率を測定した結果を示す。マーク長xに対する磁壁の生起確率は、磁性膜の詳細な種類あるいはサーボパターンの周方向の最大幅その他で異なるが、例えばこの媒体ではマーク長50um以下のとき、逆磁区は生起しないことが判明した。したがって、（４）ある半径のサーボフレームの半径長Lは、サーボフレームを構成するサーボパターンの磁性膜がサーボパターン内に磁壁をつくらずに単一磁区を保つことができるマーク長x_sdomain、および１．の周期W、および３．のor1と比較して、L = W/2 + or1 < x_sdomainであるよう、マーク長50umで設計した。
【００２７】
＜実施形態のポイント（５）の説明＞
図３で示したように、サーボフレーム間の空隙に磁気記録を実現しようとしたとき、セクタサーボの処理能力あるいは再生素子への記録磁界のクロストークに起因する制約により、同一周方向位置でのデータ記録再生とサーボ信号の再生は同時に行えない。したがって、もしも周方向に2N個のサーボが現れる半径r1に位置決めを実施している際にも、記録再生時にはN個のサーボでしか位置検出ができない。対して、シーク中はサーボフレームk, およびサーボフレームk+1の空隙部をどのように通過するか事前に予測することが困難であり、サーボフレームkおよびk+1の両方がシーク中の各半径でランダムに検出されない可能性があるが、データ記録再生時のようにN個のサーボでしか位置検出ができない制約がないため、2N個のサーボすべてに対してサーボ検出を行うことでこの影響を軽減することが可能である。
【００２８】
図５において、時刻t1において記録再生を終了してシークを開始し、時刻t2においてシーク終了判定がなされたケースにおける、ヘッド軌道とサーボ検出のタイミングを図示する。時刻t1までの間、サーボは1周当たりN個の頻度で再生されている。時刻t1にシーク処理が開始されると、サーボの検出頻度は1週当たり2N個の頻度に増加し、シーク時の空隙部通過による位置検出失敗の可能性を低減する。図８のような仕組みでサーボゲート信号を発生しない場合でも、ゲートを開くタイミングを予測してこの頻度の増加は可能である。
【００２９】
この後に時刻t2において収束判定がなされると、サーボ検出頻度は1周当たりN個に戻り、記録再生可能な状態となる。したがって本実施形態では、（５）シーク中は、１周あたり2N箇所以上の頻度で、サーボ検出を実施する。
【００３０】
＜実施形態のポイント（１）および（２）の説明の効果＞
サーボフレームを半径方向に分断することにより、サーボフレーム内の磁壁の発生およびその誤再生を未然に防止し、正常なサーボ位置検出を実現する。また、サーボフレーム分断部近傍においても、連続した半径検出を実現する。
【００３１】
＜実施形態のポイント（３）の説明の効果＞
サーボフレーム分断部の重複巾を、MRオフセット量以上とることにより、サーボフレーム空隙部へのデータ記録再生を可能とすることで、フォーマット効率を向上させ、無駄なくデータが記録できる。
【００３２】
＜実施形態のポイント（４）の説明の効果＞
磁壁の生起確率とマーク長の関係から、具体的な分断時のサーボフレームの半径長を設計し、サーボフレーム内の磁壁の発生を抑圧した。
＜実施形態のポイント（５）の説明の効果＞
シーク時にサーボの検出頻度を2N箇所/周とすることで、シーク時にヘッドがサーボフレーム空隙をランダムに通過することによる位置検出失敗を抑圧し、正常なシークを可能とした。
【００３３】
先行技術では、ある半径でサーボフレームが重なる(2N箇所になる)構成について開示されていない。また、サーボフレームを構成するサーボパターン内に磁壁を作らないためのサーボフレームの半径長Lの決定要件と、シーク時の制御についても開示されていない。
【００３４】
先行技術と比較し、サーボフレームを構成するサーボパターン内に磁壁が発生することによるサーボ誤読の可能性を払拭できる。本技術を用いることにより、半径方向の不連続部における非データ部の半径巾を最小でMRオフセット長の1倍にとどめることができる。
【００３５】
ビットパターンド媒体では逆磁区の発生によりサーボ情報が劣化する。この劣化を抑圧し、かつフォーマット効率を最大限確保するための、媒体上のサーボ分断配置およびサーボ制御方法を示した。
【００３６】
即ちビットパターンド媒体を用いた磁気記録において、実施形態は以下の特徴を有する。
（１）半径方向に不連続で、周期W毎に存在・非存在を繰り返す、2Nフレーム/周のサーボフレームを具備する。
（２）ある半径rに存在するサーボフレーム数は、Nフレーム/周ないしは2Nフレーム/周である。
（３）ある半径r1においてサーボフレームが2Nフレーム/周であったとき、半径r1における（２）の2Nフレーム/周である半径巾or1は、その半径ヘッドのリード・ライトオフセット巾ΔMRr1以上である。
【００３７】
（４）ある半径のサーボフレームの半径長Lは、サーボフレームを構成するサーボパターンの磁性膜がサーボパターン内に磁壁をつくらずに単一磁区を保つことができるマーク長x_sdomain、および（１）の周期W、および（３）のor1と比較して、L = W/2 + or1 < x_sdomainである。
【００３８】
（５）シーク中は、１周あたり2N箇所以上の頻度で、サーボ検出を実施する。
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係わる構成要素を適宜組み合わせても良いものである。
【符号の説明】
【００３９】
１ 磁気ディスク媒体
１０１ ディスクエンクロージャ
１０２ スピンドルモータ
１０３ 磁気ヘッド
１０５ ボイス・コイル・モータ
１０６ キャリッジアーム
１０７ ヘッドアンプ
１０８ ヘッドジンバル組立体
１１０ シャフト
１１１ スピンドルモータドライバ
１１２ ボイス・コイル・モータドライバ
１１３ 記録信号
１１４ 再生信号
１１５ マイクロ・プロセッシング・ユニット
１１６ リードチャネル
１１７ ディスクコントローラ
１１８ ホストコンピュータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を記録するために複数の第１磁性ドットを所定の位置に配置したデータ領域と、
前記第１磁性ドットの位置を特定するための複数の第２磁性ドットを所定の位置に配置したサーボ領域とを表面に備え、
このサーボ領域中に径方向に不連続で、周期W毎に存在・非存在を繰り返す、2Nフレーム/周のサーボフレームを具備して成る磁気記録媒体。
【請求項２】
ある半径rに存在する前記サーボフレーム数は、Nフレーム/周ないしは2Nフレーム/周である請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項３】
ある半径r1において前記サーボフレームが2Nフレーム/周であったとき、半径r1におけるの2Nフレーム/周である半径巾or1は、この半径ヘッドのリード・ライトオフセット巾ΔMRr1以上である請求項２に記載の磁気記録媒体。
【請求項４】
ある半径の前記サーボフレームの半径長Lは、このサーボフレームを構成するサーボパターンの磁性膜がこのサーボパターン内に磁壁をつくらずに単一磁区を保つことができるマーク長x_sdomain、および前記周期W、および前記or1と比較して、L = W/2 + or1 < x_sdomainである請求項３に記載の磁気記録媒体。
【請求項５】
情報を記録するために複数の第１磁性ドットを所定の位置に配置したデータ領域と、
前記第１磁性ドットの位置を特定するための複数の第２磁性ドットを所定の位置に配置したサーボ領域とを表面に備え、
このサーボ領域中に径方向に不連続で、周期W毎に存在・非存在を繰り返す、2Nフレーム/周のサーボフレームを具備して成る磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体へ磁気情報を記録する又は前記磁気記録媒体の磁気情報を再生するために前記磁気記録媒体の表面に対向するように配置された素子を有する磁気ヘッドと
を備える磁気記録装置。
【請求項１】
情報を記録するために複数の第１磁性ドットを所定の位置に配置したデータ領域と、
前記第１磁性ドットの位置を特定するための複数の第２磁性ドットを所定の位置に配置したサーボ領域とを表面に備え、
このサーボ領域中に径方向に不連続で、周期W毎に存在・非存在を繰り返す、2Nフレーム/周のサーボフレームを具備して成る磁気記録媒体。
【請求項２】
ある半径rに存在する前記サーボフレーム数は、Nフレーム/周ないしは2Nフレーム/周である請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項３】
ある半径r1において前記サーボフレームが2Nフレーム/周であったとき、半径r1におけるの2Nフレーム/周である半径巾or1は、この半径ヘッドのリード・ライトオフセット巾ΔMRr1以上である請求項２に記載の磁気記録媒体。
【請求項４】
ある半径の前記サーボフレームの半径長Lは、このサーボフレームを構成するサーボパターンの磁性膜がこのサーボパターン内に磁壁をつくらずに単一磁区を保つことができるマーク長x_sdomain、および前記周期W、および前記or1と比較して、L = W/2 + or1 < x_sdomainである請求項３に記載の磁気記録媒体。
【請求項５】
情報を記録するために複数の第１磁性ドットを所定の位置に配置したデータ領域と、
前記第１磁性ドットの位置を特定するための複数の第２磁性ドットを所定の位置に配置したサーボ領域とを表面に備え、
このサーボ領域中に径方向に不連続で、周期W毎に存在・非存在を繰り返す、2Nフレーム/周のサーボフレームを具備して成る磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体へ磁気情報を記録する又は前記磁気記録媒体の磁気情報を再生するために前記磁気記録媒体の表面に対向するように配置された素子を有する磁気ヘッドと
を備える磁気記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２４８２５４（Ｐ２０１２−２４８２５４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２０９４０（Ｐ２０１１−１２０９４０）
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]