JP2007273042A - 磁気記録媒体及び磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い位置決め精度を有する磁気記録媒体及び磁気記録再生装置を提供する。
【解決手段】 アドレス部２０内にトラック方向に隣接して存在するアドレスパターンの桁間に非記録部が配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は特にサーボ部分が磁性体の有無もしくは凹凸によりパターン化されているパターンドサーボ型磁気記録媒体、およびこの磁気記録媒体を含む磁気記録装置に関する。

磁気記録装置、磁気ディスク装置、ハードディスクドライブ装置の大容量化に伴い、磁気記録媒体に必要とされる記録密度が増加する。そのため磁気記録媒体上を相対的に移動する磁気記録再生ヘッドにより記録された磁気情報が、隣接するトラックの記録に悪影響を与える可能性が大きい。この悪影響を避けるため、隣接するトラック中の磁性体を物理的に分離することが考えられた。このように磁気記録媒体上で記録トラックもしくは記録ビットの形状で磁性体の有無もしくは磁性体と非磁性体のパターンが具備された媒体をパターンド媒体と呼ぶ。

この磁気記録媒体表面上を磁気記録再生ヘッドが相対的に移動することにより、媒体表面上の所望の位置に磁気データが記録再生される。

磁気記録再生ヘッドが記録媒体上で所望の位置に移動する為に、磁気記録媒体上には位置決めサーボ領域が存在する。記録再生時に、このサーボ領域を記録再生ヘッドが横切るときに再生ヘッドから得られる位置信号から、記録再生ヘッドの記録媒体上における位置を把握する。そして得られた位置情報から、記録再生装置の位置を制御して、所望の記録位置まで記録ヘッドを移動させる。

前記パターンド媒体においては、前記サーボ領域の信号も、磁性体パターンとしてデータ領域と一括して作成することが、媒体作製時のコストを抑える点と、サーボ位置決め信号と記録パターンを一括して作ることにより高い位置精度が得られる点で好ましい。サーボ領域を磁性体パターンとして作製した媒体を特にパターンドサーボ媒体と呼ぶ。

パターンド媒体もしくはパターンドサーボ媒体は、例えばナノインプリントプロセスを用いて作成される。例えば磁性体と非磁性体のパターンを持つ媒体では、磁性膜上に塗布されたレジスト膜に対し、凹凸パターンを具備するナノインプリントスタンパを押しつけ、レジスト膜上に凹凸パターンを転写する。その後、凹凸パターンを転写されたレジスト膜をマスクとして、レジスト膜の下の磁性体をパターン加工する。したがって磁性体のパターン形状の品質は、レジスト膜上に形成された凹凸パターンの品質に影響される。

一般的なＨＤＤに用いられているサーボ領域の磁気パターン形状について説明する。

サーボ領域は少なくともプリアンブル領域、アドレス領域、位置決めバースト領域（もしくはバースト領域）を含む。

アドレス領域は、トラック番号やセクタ番号情報を持ち、ヘッドの位置するトラック位置を示す。アドレス情報は、シーク中にヘッドが隣接トラックにずれた場合でもデータを読みとれるようにグレイコードで書き込まれている。

従来のアドレス領域のパターンを特許文献１に示す。パターンドサーボ媒体においては、図１７に示すパターンが磁性体と非磁性体、もしくは磁性体の凹凸パターンとして作成される。従来のパターンドサーボ媒体では、アドレスを示すパターンが各桁で隣接しているため、図１７で示されたような階段状の部分（点線内）を持つ。
米国特許第６，６４３，０８２号公報

しかしながら、上記アドレス領域をパターンドサーボ媒体上に作製するためには、ナノインプリントプロセスなどの手段により図１７のパターンを凹凸構造として持つレジスト膜を作成しなければならない。しかし、アドレス領域を図１７で示される階段状の部分をレジスト膜上に凹凸パターンとして形成する場合、階段状の部分のエッジ部がレジストの表面張力による変形のため、図１８で示されるように角が鈍ってしまう虞がある。レジスト膜の凹凸パターンで階段状の部分で角が鈍ってしまうと、その後のプロセスで得られる磁性パターンにおいても角の鈍った形状が転写され、媒体を記録再生装置に組み込んだ後、記録再生ヘッドの位置決め精度が悪化し、データ再生の際の再生マージンが小さくなる可能性がある。

本発明の目的は上記を解決するため、高い位置決め精度を有する磁気記録媒体及び磁気記録再生装置を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明の磁気記録媒体は、サーボ領域が記録部と非記録部とで構成されるパターン構造を含む磁気記録媒体において、前記サーボ領域はアドレス情報が記録されるアドレス部を有しており、アドレス部内にトラック方向に隣接して存在するアドレス情報を示すパターンの桁間に前記非記録部が配置されていることを特徴とする。

また、本発明の磁気記録再生装置は、上述の磁気記録媒体と、前記サーボ領域に記録されたサーボ情報を読み取る磁気記録再生ヘッドとを具備することを特徴とする。

本発明により、従来のアドレス構造を具備した磁気記録媒体に比べ高い位置決め精度が示されるアドレス構造を有する磁気記録媒体及び磁気記録再生装置を得ることが可能となる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。

本発明の磁気記録媒体におけるサーボ領域の平面図を図１に示す。サーボ領域は、大別すると、プリアンブル部１０、アドレス部２０、偏差検出用バースト部（以下バースト部）３０とからなり、データ領域と同様に記録／非記録パターンとして形成されている。

プリアンブル部１０は、メディアの回転偏芯等により生ずる時間ズレに対し、サーボ信号再生用クロックを同期させるＰＬＬ（Phase Locked Loop）処理や、信号再生振幅を適正に保つＡＧＣ（Auto Gain Control）処理を行うために設けられている。構成は、半径方向に分断されていない略円弧放射状に連続する記録／非記録の周方向に繰返すパターンで形成されている。さらに一本一本の線状磁性パターンは再生ヘッドの幅とスキュー角に応じた周期で分断されている。

アドレス部２０は、この内部で隣接する各桁の間にはパターンを分離する非記録部が存在する。そしてサーボマークと呼ばれるサーボ信号認識コードや、セクタ情報、シリンダ情報等が、プリアンブル部の周方向ピッチと同一ピッチで、マンチェスタコードにより形成されている。特に、シリンダ情報は、サーボトラック毎にその情報が変化するパターンとなるため、シーク動作時のアドレス判読ミスの影響が小さくなる様に、グレイコードと呼ぶ隣接トラックとの変化が最小となるコード変換をしてから、マンチェスタコード化して記録されている。

バースト部３０は、シリンダアドレスのオントラック状態からのオフトラック量を検出するためのオフトラック検出用領域で、更にＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄバーストと呼ぶ４つの径方向にパターン位相をずらしたマークが形成されている。この各バーストには、周方向に複数個のマークがプリアンブル部１０と同一のピッチ周期で配置され、径方向周期は、アドレスパターンの変化周期に比例、換言すれば、サーボトラック周期に比例した周期に取られる。本実施例では、各バーストが周方向に１０周期分形成され、径方向は、サーボトラック周期の２倍長周期で繰返すパターンを取っている。また、マーク形状は基本的には方形、厳密にはヘッドアクセス時のスキュー角を考慮した平行四辺形を目指して形成されるが、スタンパ加工精度や転写形成等の加工性能により、多少丸みを帯びた形状となる。また、マーク部は非磁性部として形成する。このバースト部３０からの位置検出原理については、詳細を省略するが、各ＡＢＣＤバースト部再生信号の平均振幅値を演算処理して、オフトラック量が算出される。

図２、３は図１のＡ−Ａ断面図である。図２、３に示すようにアドレス部２０も他の部分と同様、記録部２と非記録部３とが交互に繰り返されるパターンとなっている。記録部２と非記録部３は、大きく分けて図２に示す磁性体の有無のパターンと図３に示す磁性体の凹凸のパターンがある。

本発明のアドレス部２０におけるパターンは図１に示す如く、パターンの各桁が非記録部２−２、３により分離している。そのため、階段状部分が存在しない。従って図１７に示すような従来の磁気記録媒体の階段状パターンの鈍りが、本発明のアドレスパターンでは存在しないため、本発明のアドレスパターンを具備した磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置では、上述したような位置決め精度の問題は発生せず、高精度での磁気記録再生ヘッドの位置決めが可能となる。

各桁の間の非記録部２−２、３の幅は、広すぎるとアドレス領域の面積が広がり、媒体の情報記録面積を圧迫して記録容量を減らしてしまうが、狭すぎると隣接する桁との間の階段状部分で生じた前述の問題が発生しやすくなることのほか、パターンピッチが小さくなることにより、パターンが狭アスペクト化することによるパターンの鈍りの問題も発生するため、適切に規定する必要がある。具体的には、アドレス部２０のパターン（記録部２、２−１）と非記録部２−２、３とを合わせた幅はプリアンブル部１０の周方向ピッチと同一ピッチであることが好ましい。またアドレス部２０の各桁のパターン広さに対して分離部分の幅は５０％以上１００％以下であることが好ましい。

まず本発明の実施例１である磁気記録媒体について図２を用いて説明する。図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、磁性体の有無によるパターンを示したものである。

磁性体の有無のパターンでは図２に示すように、記録部２には磁気記録再生ヘッドにより磁気情報を記録再生可能な磁性体が存在し、非記録部３は記録再生ヘッドにより磁気情報を記録再生可能な磁性体膜が記録部の磁性体膜の厚さよりも薄いか、もしくは存在しない。このようなパターンを有する磁気記録媒体を磁性体加工型媒体と呼ぶ。例えば垂直記録方式の磁気記録媒体の場合、媒体を媒体面に垂直方向に磁化した場合、記録部２からは磁化された情報が得られるが、非記録部３からは磁化情報は得られない。

次に本実施例の磁気記録媒体の製造方法につき、図４〜９を用いて説明する。

まず図４に示すように、基板１上に膜厚５０ｎｍ程度のレジスト４を塗布する。基板１はＳｉ基板もしくはガラス基板が好ましい。レジスト４は電子線描画用のレジストである。
次に、図５に示すように、本発明の磁性体パターンを電子線描画し、現像処理を行うことで、磁性体パターンがレジスト４の凹凸として形成される。この際に図１に示す、本発明の隣接するアドレスパターンが分離された構造が形成される。分離の幅は前述のように各桁のパターン広さに対して５０％以上１００以下が好ましい。

磁性体パターン形成後、図６に示すように、図５で得られたレジストパターンを電鋳することによってスタンパ５を得る。スタンパ５の材料はＮｉまたはその合金が好ましいが、これに限定されない。例えばＴｉ、Ａｌ等の金属、またはそれらの合金、石英等が挙げられる。スタンパの凹凸はレジストの凹凸が逆転されて転写されることによって形成される。また、図示しないが、基板１表面をレジストの凹凸に対応してエッチングし、転写することでスタンパを得ても良い。

スタンパ５形成後、図７に示すようにレジスト４を除去し、基板１上に磁気記録用の強磁性層６を２０ｎｍ程度成膜する。強磁性層６は垂直記録に適した材料、例えばＣｏＣｒＰｔ等が好ましい。また図示していないが、強磁性層６の成膜前に軟磁性材料から成る下地層を形成することが好ましい。強磁性層６成膜後、この上にインプリント用のレジストを４０ｎｍ程度塗布し、レジスト膜７を形成する。

レジスト膜７形成後、図８に示すように、図６の工程で作成したスタンパ５をレジスト膜７に対面させ、インプリント法に基づきスタンパ５とレジスト膜７とを圧力をかけて押し合わせ、スタンパ５表面の凹凸パターンをレジスト膜７表面に転写する。転写後、スタンパ５を剥離する。

凹凸パターン転写後、図９に示すように、図８の工程によって凹凸パターンの形成されたレジスト膜７をマスクとして下の強磁性層６をエッチングすることにより、強磁性層６はレジスト膜７表面の凹凸パターンに応じてパターン化され、記録部２となる。

最後に記録部２間の凹部に非磁性体を形成することにより非記録部３を形成し、記録部２、非記録部３の上面にＤＬＣ（Diamond-like Carbon）等からなる保護層８、及び図示していないが潤滑層を形成することにより、図２に示す磁気記録媒体が完成する。

上記製造方法により、隣接するアドレスパターンが分離された構造である磁気記録媒体が作成される。従って、本製造方法ではアドレスパターンの階段状の部分のエッジ部がレジストの変形により角が鈍ってしまう問題が生じることがない。

次に本発明の実施例２である磁気記録媒体について図３を用いて説明する。図３は図２と同様、図１のＡ−Ａ断面図であり、磁性体の凹凸によるパターンを示したものである。

磁性体の凹凸パターンでは図３に示すように、磁気記録媒体の記録部２には基板凸部１−１が存在し、この上に磁気記録再生ヘッドにより磁気情報を記録再生可能な磁性体が形成される。この部分を記録部２−１と呼ぶ。非記録部には基板凹部１−２が存在し、この上に磁気記録再生ヘッドにより磁気情報を記録再生可能な磁性体が形成される。この部分を非記録部２−２と呼ぶ。このようなパターンを有する磁気記録媒体を基板加工型媒体と呼ぶ。この磁気記録媒体を磁気記録再生装置に組み込んだ際、磁気記録再生ヘッドは磁性体凸部には磁気情報を記録再生可能だが、磁性体凹部は凸部と比較して磁気記録再生ヘッドからの距離が長く、磁気情報を記録再生できない。

次に本実施例の磁気記録媒体の製造方法につき、図１０〜１５を用いて説明する。

スタンパ５を作成するまでの工程（図１０〜１２）までは実施例１の製造方法と同様であるため、図に同一符号を付し、説明を省略する。

スタンパ５形成後、図１３に示すようにレジスト４を除去し、新たに基板１上にインプリント用のレジスト膜７を塗布する。

レジスト膜７成膜後図１４に示すように、レジスト膜７に図１２までの工程で作成したスタンパ５を対面させ、インプリント法に基づきスタンパ５とレジスト膜７とを圧力をかけて押し合わせ、スタンパ５表面の凹凸パターンをレジスト膜７表面に転写する。転写後、スタンパ５を剥離する。

凹凸パターン転写後、図１５に示すように、図１４の工程によって凹凸パターンの形成されたレジスト膜７をマスクとして下の基板１表面をエッチングすることにより、基板１表面はレジスト膜７表面の凹凸パターンに応じてパターン化される。

最後に図３に示すように、表面に凹凸が形成された基板１上に磁気記録用の強磁性層を２０ｎｍ程度成膜する。成膜された強磁性層のうち、基板凸部１−１に形成された強磁性層は記録部２−１となり、基板凹部１−２に形成された強磁性層は非記録部２−２となる。強磁性層は垂直記録に適した材料、例えばＣｏＣｒＰｔ等が好ましい。また、図示していないが、強磁性層の成膜前に軟磁性材料から成る下地層を形成することが好ましい。そして記録部２−１上面にＤＬＣ（Diamond-like Carbon）等からなる保護層（図示せず）、及び潤滑層（図示せず）を形成することにより、図３に示す磁気記録媒体が完成する。

上記製造方法により、隣接するアドレスパターンが分離された構造である磁気記録媒体が作成される。従って、実施例１と同様、本製造方法でもアドレスパターンの階段状の部分のエッジ部がレジストの変形により角が鈍ってしまう問題が生じることがない。

次に、本発明の磁気記録再生装置の構成を図１６を用いて説明する。

図１６は、磁気記録再生ヘッド１本からなる構成概念図である。本発明の磁気記録再生装置は、磁気記録媒体１枚を、磁気記録再生ヘッド２本で磁気記録媒体表裏両面に記録再生するもので、磁気記録媒体表裏面に対応してダウンヘッド／アップヘッドがそれぞれ設けられている。尚、磁気記録再生装置の構成は、磁気記録媒体が本発明の媒体である点を除けば、基本的に従来と同様の構成である。

本発明の磁気記録再生装置は、図１６に示すようにヘッド・ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）１００とも呼ばれる本体部と、プリント回路基板（ＰＣＢ）２００とからなる。

（ＨＤＡ）
ＨＤＡ１００は、図１６に示すように磁気記録媒体１４０と、磁気記録媒体１４０を回転させるスピンドルモータ（ＳＰＭ）１５０と、磁気記録再生ヘッド１１０と、ヘッド移動機構と、ヘッドアンプ（ＨＩＣ）１２０とを有する。

磁気記録再生ヘッド１１０は、ヘッド本体であるスライダ（ＡＢＳ；図示せず）に、リード素子（磁気抵抗効果素子；図示せず）及びライト素子（図示せず）を有する磁気ヘッド素子が実装されたもので、ヘッド移動機構に搭載されている。

ヘッド移動機構は、磁気記録再生ヘッドを支持するサスペンション・アーム１３０と、このサスペンション・アーム１３０を回転自在に支持するピボット軸１３９と、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１３１とを有する。ＶＣＭ１３１は、サスペンション・アーム１３０にピボット軸１３９周りの回転トルクを発生させて、磁気記録再生ヘッド１１０を磁気記録媒体の半径方向に移動させる。さらに、磁気記録再生ヘッド１１０の入出力信号を増幅するためのＨＩＣ１２０がアーム上に固定され、フレキシブルケーブル（ＦＰＣ）で、ＰＣＢ２００側と電気接続されている。

尚、本実施例では、磁気記録再生ヘッド信号の信号／ノイズ比低減のために、ＨＩＣ１２０がヘッド移動機構上に設置された構成となっているが、それに限られず、例えばＰＣＢ２００内部に存在しても良い。

スピンドルモータ（ＳＰＭ）１５０上には磁気記録媒体１４０が搭載される。磁気記録媒体１４０は、前述したように表裏があり、磁気記録再生装置のヘッド移動軌跡と、磁気記録媒体のサーボ領域パターンの円弧形状が凡そ一致する表裏方向に、組み込まれる。磁気記録媒体１４０の仕様は、従来と同様に、ドライブに適応した外径や内径、記録再生特性等を満足するものであるのは当然である。

（ＰＣＢ）
ＰＣＢは、主として４つのシステムＬＳＩを搭載している。ディスクコントローラ（ＨＤＣ）２１０、リード／ライトチャネルＩＣ２２０、ＭＰＵ２３０、及びモータドライバＩＣ２４０である。

ＭＰＵ２３０は、磁気記録再生装置駆動システムの制御部であり、本実施例に関する磁気記録再生ヘッド位置決め制御システムを実現するＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵ及びロジック処理部（図示せず）を含む構成である。ロジック処理部は、ハードウェア回路で構成された演算処理部で、高速演算処理に用いられる。また、この動作ソフト（ＦＷ）は、ＲＯＭに保存されており、このＦＷに従ってＭＰＵ２３０が磁気記録再生装置を制御する。

ＨＤＣ２１０は、磁気記録再生装置内のインターフェース部であり、磁気記録再生装置とホストシステム（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、ＭＰＵ２３０、リード／ライトチャネルＩＣ２２０、モータドライバＩＣ２４０への情報交換を行ない、磁気記録再生装置全体を管理する。

リード／ライトチャネルＩＣ２２０は、リード／ライトに関連するヘッド信号処理部であり、ＨＩＣのチャネル切替えや、リード／ライト等の記録再生信号を処理する回路で構成される。

本発明におけるパターン部に記録された情報Ａを読み出すための変調方式Ａの復元、およびパターン部において変調方式Ｂを用いた情報Ｂの追記、および追記された情報Ｂの変調方式Ｂに基づいた復元は、このリード／ライトチャネルＩＣ２２０内で行われる。

モータドライバＩＣ２４０は、ＶＣＭ１３１及びＳＰＭ１５０の駆動ドライバ部で、ＳＰＭ１５０を一定回転に駆動制御したり、ＭＰＵ２３０からのＶＣＭ操作量を、電流値としてＶＣＭに与えて、ヘッド移動機構を駆動したりする。

以上、本実施例では、実施例１、２で示された磁気記録媒体を用いているため、従来の磁気記録媒体を搭載した磁気記録再生装置と比較し高い位置決め精度を得ることができる。

例えば１．８インチディスク上にサーボピッチ２００ｎｍのサーボパターンを持ち、従来のアドレス構造を有する磁気記録媒体と、同サーボパターンを持ち、本発明のアドレス構造を有する磁気記録媒体とを作成し、上記磁気記録再生装置上でサーボトラッキング精度を測定した。従来のアドレス構造を有する磁気記録媒体では位置決め精度が３σで１０ｎｍであったのに対し、本発明のアドレス構造を有する磁気記録媒体では位置決め精度が３σで７ｎｍであり、従来のアドレス構造を有する磁気記録媒体に比べ高い位置決め精度が示された。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施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よい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の磁気記録媒体におけるサーボ領域の平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施例１の磁気記録媒体の製造工程図である。 本発明の実施例１の磁気記録媒体の製造工程図である。 本発明の実施例１の磁気記録媒体の製造工程図である。 本発明の実施例１の磁気記録媒体の製造工程図である。 本発明の実施例１の磁気記録媒体の製造工程図である。 本発明の実施例１の磁気記録媒体の製造工程図である。 本発明の実施例２の磁気記録媒体の製造工程図である。 本発明の実施例２の磁気記録媒体の製造工程図である。 本発明の実施例２の磁気記録媒体の製造工程図である。 本発明の実施例２の磁気記録媒体の製造工程図である。 本発明の実施例２の磁気記録媒体の製造工程図である。 本発明の実施例２の磁気記録媒体の製造工程図である。 本発明の実施例３の磁気記録再生装置の構成概念図である。 従来のパターンドサーボ媒体のサーボ領域の平面図である。 図１７に示す階段状部分の拡大図である。

符号の説明

１ … 基板
２、２−１ … 記録部
２−２、３ … 非記録部
４ … レジスト
５ … スタンパ
６ … 強磁性層
７ … レジスト膜
８ … 保護層
１０ … プリアンブル部
２０ … アドレス部
３０ … バースト部
１００ … ＨＤＡ
１１０ … 磁気記録再生ヘッド
１２０ … ＨＩＣ
１３０ … サスペンション・アーム
１３１ … ＶＣＭ
１３９ … ピボット軸
１４０ … 磁気記録媒体
１５０ … ＳＰＭ
２００ … ＰＣＢ
２１０ … ＨＤＣ
２２０ … リード／ライトチャネルＩＣ
２３０ … ＭＰＵ
２４０ … モータドライバＩＣ

Claims (7)

1. サーボ領域が記録部と非記録部とで構成されるパターン構造を含む磁気記録媒体において、前記サーボ領域はアドレス情報が記録されるアドレス部を有しており、アドレス部内にトラック方向に隣接して存在するアドレス情報を示すパターンの桁間に前記非記録部が配置されていることを特徴とする磁気記録媒体。
2. 前記パターンが前記磁気記録媒体内の磁気記録層の膜厚の差異により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
3. 前記パターンが前記磁気記録媒体内の基板の凹凸により形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体。
4. 請求項１記載の磁気記録媒体と、前記サーボ領域に記録されたサーボ情報を読み取る磁気記録再生ヘッドとを具備することを特徴とする磁気記録再生装置。
5. 前記アドレス情報がグレイコードにより形成されていることを特徴とする請求項４記載の磁気記録再生装置。
6. 前記パターンが前記磁気記録媒体内の磁気記録層の膜厚の差異により形成されていることを特徴とする請求項４、５のいずれかに記載の磁気記録再生装置。
7. 前記パターンが前記磁気記録媒体内の基板の凹凸により形成されていることを特徴とする請求項４、５のいずれかに記載の磁気記録再生装置。

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