JP2003157503A - 記録再生装置 - Google Patents
記録再生装置Info
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Abstract
された記録媒体に対して高速にデータを書き込み、かつ
高い信頼性で再生することが可能な記録再生装置を提供
する。 【構成】 トラック方向に沿ってピッチPで周期的に配
列され、互いに分離して形成された複数の記録セルを含
むサブトラックの複数列を有する記録トラック帯と、非
記録領域とが前記トラック方向に配列された記録媒体
に、データ信号を書き込み、読み出す記録再生装置であ
って、ヘッダパターン信号およびデータ信号を記録媒体
に連続的に書き込む記録ヘッドと、再生ヘッドと、非記
録領域および記録トラック帯の境界部からピッチPの2
倍以上の距離、トラック帯側に通過したタイミングで、
記録ヘッドに記録開始信号を与える制御器と、ヘッダパ
ターン信号を作成して記録ヘッドに与えるヘッダパター
ン作成装置とを有する。
Description
な記録再生装置に関する。
上により、ユーザーの扱う情報は著しく増大してきてい
る。このような状況の下で、これまでより飛躍的に記録
密度の高い記録再生装置に対する期待は高まるばかりで
ある。記録密度を向上させるためには、記録媒体におい
て記録の書き込み単位である1つの記録セルまたは記録
マークの大きさを微小化することが必要である。しか
し、従来の記録媒体において記録セルまたは記録マーク
の微小化は大きな困難に直面している。
体では、記録層に粒度分布の広い多結晶体を用いてい
る。しかし、結晶の熱揺らぎのために、小さい多結晶体
では記録が不安定となる。このため、記録セルが大きい
場合は問題ないが、記録セルが小さいと記録の不安定性
やノイズの増大が生じる。これは、記録セルに含まれる
結晶粒の数が少なくなることと、記録セル間の相互作用
が相対的に大きくなることが要因になっている。
状況は同様であり、記録マークサイズが相変化材料の結
晶サイズと同程度となる1インチ平方当たり数百ギガビ
ット以上の記録密度では、記録が不安定になるとともに
媒体ノイズが大きくなる。
分野においては、あらかじめ記録材料を非記録材料によ
り分断し、単一の記録材料粒子を単一の記録セルとして
記録再生を行うパターンドメディアが提案されている
(S.Y.Chou et al.,J.Appl.P
hys.,76(1994)pp6673;US Pa
tent 5,820,768および5,956,21
6;R.H.M.Newet al.,J.Vac.S
ci.Technol.,B12(1994)pp31
96;荻野谷他,特開平10−233015号公報)。
材料が分断されていない連続媒体では、記録ヘッドが記
録媒体の特定位置にデータを記録する際に、書き込み開
始のタイミングがずれることにより書き込み位置がトラ
ック方向に少しずれたとしても、媒体表面が一様である
ために記録ミスは起きにくい。
記録材料により分断されているパターンドメディアで
は、記録ヘッドが記録媒体の特定位置にデータを記録す
る際に分断された記録セルの1つ1つにデータを書き込
むため、記録ヘッドの記録開始のタイミング合わせが困
難である。記録開始タイミングがずれると、記録ヘッド
が非記録材料部分で書き込みを行ったり、隣り合った記
録セルにまたがって書き込み動作を行ったりすることに
なるため、書き込みエラーが増える。例えば、記録媒体
の所定セクタの半径座標をr=25mm、記録媒体の回
転速度をμ=5400rpmとすると、媒体はヘッドの
下を約14m/secの速度で通過する。媒体中の記録
セルのサイズが例えば20nmであるとき、1つの記録
セルがヘッド下を通過する時間は1.4nsec程度で
ある。記録開始のタイミングを合わせるには、記録セル
サイズの数%以下の精度が必要であり、0.1nsec
以下のタイミング合わせが必要である。しかし、現状で
は再生ヘッドと記録ヘッドが数μ以上離れているため、
上記のタイミング精度を達成するのは困難である。
の検出に基づいて、記録ヘッドが所定のセクタの先頭部
分に到達した時点で、制御器が書き込み開始信号を発す
るようにすると、タイミングが理想的な時点から遅れた
場合にはセクタの先頭から少しセクタ内にずれた位置か
ら記録が始まるため、記録は可能である。一方、タイミ
ングが理想的な時点から早まった場合にはセクタの先頭
が記録ヘッド下に到達する前にセクタ外から記録動作が
始まるため、データ信号の先頭が記録セルに書き込まれ
ない。従って、書き込み開始信号が理想的な時点から早
まったタイミングで発せられる場合には再生データの信
頼性が得られない。
psiの記録密度を実現するためにパターンドメディア
は有効な手段であるが、記録ヘッドにより個々の記録セ
ルに対して正確にタイミングを合わせてデータを書き込
むことができないため、再生データの信頼性が満足でき
るものではなかった。
ルのパターンが形成された記録媒体に対して高速にデー
タを書き込み、かつ高い信頼性で再生することが可能な
記録再生装置を提供することにある。
録再生装置は、トラック方向に沿ってピッチPで周期的
に配列され、互いに分離して形成された複数の記録セル
を含むサブトラックの複数列を有する記録トラック帯
と、非記録領域とが前記トラック方向に配列された記録
媒体に、データ信号を書き込み、読み出す記録再生装置
であって、ヘッダパターン信号およびデータ信号を前記
記録媒体に連続的に書き込む記録ヘッドと、再生ヘッド
と、前記非記録領域および前記記録トラック帯の境界部
から前記ピッチPの2倍以上の距離、前記トラック帯側
に通過したタイミングで、前記記録ヘッドに記録開始信
号を与える制御器と、前記ヘッダパターン信号を作成し
て前記記録ヘッドに与えるヘッダパターン作成装置とを
有することを特徴とする。
記録媒体の記録層の平面図を示す。図1に示す記録層に
は、複数の記録トラック帯1が帯状の分離帯2によって
互いに分離されて形成されている。記録媒体全体の形状
はディスクでもカードでもよく、特に形状は限定されな
い。ディスク状の記録媒体では、記録トラック帯1を同
心円状またはスパイラル状に形成することが好ましい。
カード状の記録媒体では、記録トラック帯1を直線状に
形成することが好ましい。
複数の記録セル11が、非記録材料からなるマトリック
ス12によって互いに分断されて形成されている。マト
リックス12の材料は記録セル11に書き込まれた情報
を破壊しないものであれば特に限定されない。マトリッ
クス12の材料としては、例えばSiO2、Al2O3な
どの無機絶縁材料、ポリマーなどの有機絶縁材料を用い
ることができるが、これらに限定されない。
チPをもって周期的に配列してサブトラックを形成し、
1つの記録トラック帯1内には複数列のサブトラックが
含まれる。図1では記録トラック帯1内に4列のサブト
ラック1a〜1dが含まれている。記録トラック帯1内
で隣り合うサブトラック例えば1a上と1b上に位置す
る最近接の2つの記録セル11は、トラック方向で見て
互いの中心間の間隔が1つのサブトラック例えば1a内
でのピッチPの1/2だけ離れている。図1では、記録
セル11は最も安定な構造である六方細密充填構造をな
して三角格子を形成しているので、隣り合うサブトラッ
ク上に位置する最近接の2つの記録セル11のトラック
方向におけるずれはP/2である。
装置による記録時の記録媒体とヘッドとの位置関係を示
す断面図である。
の記録セル11がマトリックス12によって分離されて
形成されている。図2においては、データが記録される
セクタの先頭部分(非記録領域と記録トラック帯との境
界)をSで表示している。記録媒体10の上方にはヘッ
ドスライダ20が配置され、このヘッドスライダ20に
は再生ヘッド21および記録ヘッド22が設けられてい
る。再生ヘッド21および記録ヘッド22には制御器2
3が接続され、さらに制御器23にはヘッダパターン作
成装置24が接続されている。
ッドがセクタ先頭部分Sに到達する。図2では矢印によ
ってヘッドの移動方向を示しているが、実際には記録媒
体が矢印と反対方向へ移動する。図2に示すように、セ
クタ先頭部分Sを再生ヘッド21が通過した後、記録ヘ
ッド22が通過する。図3に示すように、記録ヘッド2
2は再生ヘッド21から約3μm離れて形成されてい
る。
0nmの領域はあらかじめ一定フォーマットパターンの
信号が書き込まれている。このフォーマットパターンは
例えば“1111・・・”や“0000・・・・”など
同じビット信号の連続パターンでもよいし、“1010
10・・・”など記録セル2個〜4個周期の規則的なパ
ターンの連続でもよい。
トパターン信号を読み出すことにより、所定のセクタに
到達したことを検出する。このため、記録ヘッド22が
セクタ先頭部分Sに到達するタイミングをある程度は予
想できるが、記録媒体10上における記録ヘッド22の
位置を正確に制御することは困難である。これは、上述
したように、例えば記録媒体の所定セクタの半径座標を
r=25mm、記録媒体の回転速度をμ=5400rp
m、記録セルのサイズを20nmとしたとき、記録ヘッ
ド22による所定の記録セルへの記録開始タイミングに
は0.1nsec以下の精度を要するためである。しか
し、図3に示すように再生ヘッド21と記録ヘッド22
との間に3μm程度の距離があるヘッド構造において
0.1ns以下の精度でタイミングを合わせるのは困難
であり、従来の連続媒体と同様に記録した場合には再生
データの信頼性が低下する。
ヘッド22との距離が約3μmである場合、記録媒体1
0が再生ヘッド21側から記録ヘッド22側へ向かって
回転速度5400rpmで回転しているときに、半径2
5mmにおける位置合わせ精度は、現状で200nm程
度である。すなわち、記録ヘッドがセクタ先頭部分から
書き込みを開始するように制御した場合、実際の書き込
み開始位置はトラック方向に前後200nm程度ずれる
可能性がある。
記録再生装置において所定のセクタで記録を開始する際
には、まず再生ヘッド21がセクタ先頭を検出した後、
記録ヘッド22がセクタ先頭からさらに記録媒体回転方
向に400nm進んだ位置に記録ヘッドが達すると推測
されるタイミングで、制御器から記録ヘッドへヘッダパ
ターンの記録開始信号を送ることが好ましい。こうする
ことによって、記録ヘッドの位置が200nmずれた場
合でも記録セクタ領域が始まる前に記録ヘッドがヘッダ
パターンの記録を開始するのを防ぐことができ、記録ミ
スを確実に防止できる。制御器が記録ヘッドに記録開始
信号を与えるタイミングは、上述したように記録ヘッド
が位置合わせ精度の2倍以上の距離を通過する時点とす
ることが好ましいが、最低でも記録ヘッドが記録セル間
のピッチPの2倍以上の距離を通過する時点に設定され
る。このタイミングが長いほどエラーレートが改善す
る。
パターンを生成し、制御器23により記録ヘッド22を
制御してヘッダパターンを書き込む。このヘッダパター
ンはフォーマットパターンと異なるパターンであり、再
生ヘッド21が両者のパターンを識別できるようになっ
ている。例えば、フォーマットパターンが“1111・
・・”の場合には“0010”などのヘッダパターン、
フォーマットパターンが“101010・・・”の場合
には“1100”などのヘッダパターンが用いられる。
このようなヘッダパターンは従来の磁気記録媒体では用
いられていない。次に、制御器23により記録ヘッド2
2を制御してヘッダパターンの書き込み終了後にデータ
信号を書き込む。これらのヘッダパターンおよびデータ
信号は、個々の記録セルに対して正確にタイミングを合
わせて書き込まれている必要はない。
おいて再生ヘッドにより信号を読み込む際には、セクタ
先頭付近からヘッダパターンを探し、ヘッダパターンを
検出した時点でデータ読み込みを開始する。このため、
ヘッダパターンの書き込みが終了してデータ信号の書き
込みが開始された位置も検出できる。したがって、上述
したように、記録ヘッドの書き込み位置が記録セルに対
して前後にずれた場合でも、記録ヘッドが書き込みを開
始した位置から、再生ヘッドによるデータ信号の読み取
りを正確に開始することができる。再生データのエラー
レートは、変調方式を工夫することにより改善すること
ができる。
込みは1つの記録セルに1ビットを書き込むことを想定
しているが、2つ以上の記録セルに1ビットを書き込む
ようにしてもよい。すなわち、記録ヘッドを2つのサブ
トラック上に配置し、ピッチPの1/2のn倍(nは2
以上の整数)の距離を通過するのに要する時間で1ビッ
トを書き込んでもよい。
のピッチPの1/2の2倍(n=2)の距離を通過する
のに要する時間で、1ビットの書き込みを行う場合につ
いて説明する。この場合、隣り合う2つのサブトラック
上に配置された記録ヘッドは、2つのサブトラック上に
おける最近接の2つの記録セルが含まれ得る所定長さの
領域に1ビットを書き込む動作を繰り返す。
の書き込み位置ずれが様々な大きさで生じたときの記録
セルへの記録状態を図4(A)〜(G)に示す。図4
(A)、(D)、(G)のように、書き込みタイミング
が記録セルの位相と合っている場合には、2つのサブト
ラック上における最近接の2つの記録セルにそれぞれ正
しい情報が書き込まれる。また、図4(B)、(C)、
(E)、(F)のように、書き込みタイミングが記録セ
ルの位相とずれている場合には、記録ヘッドによる書き
込みデータ(磁化)が反転するタイミングで、記録ヘッ
ド下に位置する記録セルへの記録は正しく行われない可
能性がある。しかし、これらの図からわかるように、書
き込みタイミングがずれた場合でも、2つのサブトラッ
ク上の最近接の2つの記録セルのうち、少なくともいず
れか一方の記録セルにはデータが正しく書き込まれる。
明する。再生ヘッドは、1つの記録セルが再生ヘッド下
を通過する距離に相当する時間で記録セルの情報を1つ
ずつ順次読み出す。読み出された情報を2個の記録セル
を含む記録区域ごとに区分し、所定数の記録区域内でそ
れぞれ2個の記録セルの情報をトラック方向に沿って1
つずつ2個に振り分ける操作を繰り返して2群(奇数番
目および偶数番目)のデータ列を生成する。そして、各
データ列にそれぞれエラー訂正処理を行ってデータ列ご
とにエラー蓄積数を算出し、エラー蓄積数の最も少ない
データ列の信号を再生信号として出力する。このように
して、書き込みエラーの影響を解消することができる。
配置された記録ヘッドにより、2つのサブトラック上に
おける最近接の3つの記録セルが含まれ得る所定長さの
領域に1つのデータ信号を書き込む動作を繰り返すよう
にすれば、書き込みタイミングがずれた場合でも、2つ
のサブトラック上の最近接の3つの記録セルのうち、2
つの記録セルには情報が正しく書き込まれる。この場
合、再生ヘッドにより読み出された情報を3個の記録セ
ルを含む記録区域ごとに区分し、所定数の記録区域内で
それぞれ3個の記録セルの情報をトラック方向に沿って
1つずつ3個に振り分ける操作を繰り返して3群のデー
タ列を生成する。そして、各データ列にそれぞれエラー
訂正処理を行ってデータ列ごとにエラー蓄積数を算出
し、エラー蓄積数の最も少ないデータ列の信号を再生信
号として出力する。このようにして、書き込みエラーの
影響を解消することができる。また、3群のデータ列を
比較して互いに等しいデータ列の信号を再生信号として
出力するようにしてもよい。
いてブロックコポリマーを規則配列化させることにより
記録トラック帯を形成した。図5(A)〜(D)を参照
して本実施例に係る磁気記録媒体の製造方法を説明す
る。
て基板上に溝構造を形成した。直径2.5インチのガラ
スディスク基板41上に、厚さ約30nmのPd下地層
と厚さ約50nmの垂直磁気記録材料CoCrPtを製
膜して磁性層42を形成し、さらに磁性層42上に厚さ
約50nmのSiO2膜43を製膜した。SiO2膜43
上にレジスト44をスピンコートした。ナノインプリン
ティングリソグラフィーによりレジスト44を加工し、
幅40nmの凸部によって幅約400nmのスパイラル
形状の溝45を規定するようにレジストパターンを形成
した。このレジストパターンをマスクとして、RIEに
より磁性層42に達するまでSiO2膜43をエッチン
グしてSiO2膜43に溝45を転写した。このように
して形成された溝領域が記録トラック帯となる。また、
レジストパターン下部の磁性層が分離帯として用いられ
る。
て溝領域内にブロックコポリマーを埋め込んで微粒子の
規則配列構造を形成した。磁性層42の表面をヘキサメ
チルジシラザンにより疎水化処理した。その後、レジス
トパターンの残渣をアッシングした。ポリスチレン−ポ
リブタジエンのブロックコポリマー(PSの分子量Mw
=4000、PBの分子量Mw=20000)をトルエ
ンに1%w/wの濃度で溶解した溶液を調製した。試料
上に溶液をスピンコートしてSiO2膜43に転写され
た溝領域内にブロックコポリマー46を埋め込んだ。試
料を真空中において150℃で30時間アニールして、
ブロックコポリマー46を規則配列化させた。この結
果、島状のポリスチレン粒子47が海状のポリブタジエ
ン部分48によって囲まれた構造が形成される。
て規則配列した微粒子をマスクとして記録セルを形成し
た。ブロックコポリマー46をオゾン処理してポリブタ
ジエン部分48を除去した後、水洗した。残ったポリス
チレン粒子47をマスクとしてArイオンミリングによ
り磁性層42をエッチングして記録セル49を形成し
た。
て記録セル間のマトリックスを形成し、表面を平坦化し
た。ポリスチレン粒子の残渣をアッシングした。全面に
厚さ約50nmのSiO2膜を製膜して記録セル49間
に埋め込んでマトリックス50を形成した。SiO2膜
の表面をケミカルメカニカルポリッシング(CMP)に
より研磨して平坦化した。その後、全面にダイアモンド
ライクカーボンを製膜して保護膜51を形成した。
鏡により観察した結果を模式的に示す。図6に示すよう
に、幅約400nmの記録トラック帯61と幅約40n
mの磁性層からなる分離帯62とが交互に形成されてい
る。1つの記録トラック帯61内で記録セル49はマト
リックス50によって互いに分離され、六方細密充填構
造をなして三角格子を形成している。記録セル49は2
0nm径でトラック方向に沿って30nmのピッチPを
もって周期的に形成されてサブトラックを形成してお
り、記録トラック帯61内には19列のサブトラックが
含まれている。上記のように記録セル49は三角格子を
形成しているため、記録トラック帯61内で隣り合うサ
ブトラック上に位置する最近接の2つの記録セル49は
トラック方向に沿う中心間の間隔がサブトラック内のピ
ッチPの1/2だけずれている。
気記録再生装置を説明する。図7は磁気ディスク装置の
内部構造を示す斜視図である。磁気ディスク71はスピ
ンドルモーター72に装着され、図示しない制御部から
の制御信号により回転する。軸73にはアクチュエータ
アーム74が保持され、アクチュエータアーム74はサ
スペンション75およびその先端のスライダ76を支持
している。磁気ディスク71が回転すると、スライダ7
6の媒体対向面は磁気ディスク71の表面から所定量浮
上した状態で保持され、情報の記録再生を行う。アクチ
ュエータアーム74の基端にはボイスコイルモーター7
7が設けられ、アクチュエータアーム74はボイスコイ
ルモーター77により回動できるようになっている。ア
クチュエータアーム74の先端には微小位置制御を行う
ためのピエゾ素子(図示せず)が設置されている。ま
た、記録セルの信号からトラッキング信号を発生するた
めのマイクロプロセッサー(図示せず)が磁気ディスク
装置内部に設置されている。
断面図である。磁気ディスク71は上記のようにして作
製したものであり、ガラス基板41上に記録セル49が
規則配列した記録トラック帯を有する記録層および保護
層51が形成されている。分離帯62を形成している磁
性層には各記録トラック帯のアドレス番号およびセクタ
番号に相当する情報が予め書き込まれている。磁気ディ
スク71の上方に配置されるスライダ76の先端には、
再生ヘッド81と記録ヘッド82が搭載されている。こ
れらの再生ヘッド81および記録ヘッド82には、図2
と同様に制御器およびヘッダパターン作成装置が接続さ
れている。スライダ76は2段アクチュエータ(図示せ
ず)によって位置決めされる。
図である。GMR再生ヘッド81の寸法は縦約30n
m、幅約20nm、単磁極記録ヘッド82の寸法は縦2
0nm、幅約20nmである。
ドおよび記録ヘッドの配置を示す。再生ヘッド81と記
録ヘッド82の距離は約3μmである。図10のよう
に、記録トラック帯内で所定のピッチで規則配列した1
9列のサブトラックのうち、2列のサブトラック上の直
径20nmの記録セル49を1つの再生ヘッド81で読
み出す。
録方法を説明する。本実施例では、磁気ディスクのフォ
ーマット時にデータ領域における全ての記録セルにあら
かじめ“111・・”というフォーマットパターンが記
録されている。
ッド81による検出信号に応じて記録ヘッド82による
書き込みが制御される。トラック方向に沿って規則配列
した記録セル間の間隔と、ヘッドの走行スピードによ
り、再生ヘッドによる検出信号が現れると想定される標
準的な時間間隔Tが決定される。すなわち、磁気ディス
クの回転数が5400rpmであるとき、磁気ディスク
の中心から半径25mmのセクタでは再生ヘッド81が
ある点を通過してから212nsec後に、記録ヘッド
82がその点を通過する。
位置ずれの分布を示す。位置ずれは中心から前後に20
0nmの範囲に95%がおさまる。
あるとき、磁気ディスクの中心から半径25mmのセク
タでは、記録ヘッドが400nm移動するのに14ns
ecかかる。本実施例では、再生ヘッド81が磁気ディ
スク上の書き込みを行うセクタの先頭位置から226n
sec(212nsec+14nsec)後に、記録ヘ
ッドが書き込みを開始するように、制御器から記録ヘッ
ドに記録開始信号を送ることにより、確実に記録領域中
に記録を行うことができる。本実施例では、信号作成装
置によりヘッダパターン“0110”を作成して書き込
みを開始し、ヘッダパターンの記録が終了した後にデー
タ信号を書き込む。
み取る際には、セクタ先頭部分の“111・・”という
フォーマットパターンの途中から書き込まれている“0
110”というヘッダパターンを検出して、データ読み
取りを開始する。こうして再生ヘッドは、記録ヘッドに
よってヘッダパターンの後に書き込まれたデータ信号を
正しく読み取ることができる。
度に配列化した記録セルのパターンが形成された記録媒
体に対して高速にデータを書き込み、かつ高い信頼性で
再生することが可能な記録再生装置を提供することがで
きる。
記録時の記録媒体とヘッドとの位置関係を示す断面図。
図。
記録ヘッドの書き込みタイミングずれによる記録状態を
示す平面図。
断面図。
よる観察結果を示す平面図。
示す斜視図。
示す概略図。
図。
ヘッドおよび記録ヘッドの位置関係を示す平面図。
際の位置ずれの分布を示す図。
Claims (3)
- 【請求項1】トラック方向に沿ってピッチPで周期的に
配列され、互いに分離して形成された複数の記録セルを
含むサブトラックの複数列を有する記録トラック帯と、
非記録領域とが前記トラック方向に配列された記録媒体
に、データ信号を書き込み、読み出す記録再生装置であ
って、ヘッダパターン信号およびデータ信号を前記記録
媒体に連続的に書き込む記録ヘッドと、再生ヘッドと、
前記非記録領域および前記記録トラック帯の境界部から
前記ピッチPの2倍以上の距離、前記トラック帯側に通
過したタイミングで、前記記録ヘッドに記録開始信号を
与える制御器と、前記ヘッダパターン信号を作成して前
記記録ヘッドに与えるヘッダパターン作成装置とを有す
ることを特徴とする記録再生装置。 - 【請求項2】 前記記録媒体の記録トラック帯は複数列
のサブトラックを含み、前記記録トラック帯内で隣り合
うサブトラック上に位置する最近接の2つの記録セル
は、互いの中心がトラック方向にそって前記ピッチPの
1/2だけ離れていることを特徴とする請求項1に記載
の記録再生装置。 - 【請求項3】 前記データ再生ヘッドは、記録媒体上に
書き込まれたヘッダパターンを読み込んだ時点でデータ
読み込みを開始することを特徴とする請求項1または2
に記載の記録再生装置。
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---|---|---|---|
JP2001358458A JP3749857B2 (ja) | 2001-11-22 | 2001-11-22 | 記録再生方法 |
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