JP2009037697A - 磁気ディスクおよび磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】いわゆるパターンドメディアに関して、記録密度を高めつつ、データの記録ないし再生時の不都合を抑制する。
【解決手段】磁性体からなる複数の記録ビット１２が非磁性体によって分離された状態でディスク周方向およびディスク径方向に沿って配列され、ディスク周方向に沿った記録ビット１２列によってデータトラックＴＲが構成されたデータ記録領域１０を備える磁気ディスク１であって、各記録ビット１２は、ディスク周方向長さが同一とされており、データ記録領域１０は、所定数のディスク径方向に隣接するデータトラックＴＲから構成される複数のゾーン１１に分割され、各ゾーン１１内において、各データトラックＴＲに含まれる記録ビット１２は、一定数で等間隔に配置されているとともに、異なるゾーン１１間において、それぞれの最内周のデータトラックＴＲに含まれる記録ビット１２のディスク周方向の間隔Ｔ１が一定とされている。
【選択図】図３

Description

本発明は、磁気記録を行う領域がドット状に配列されたいわゆるパターンドメディアと呼称される磁気ディスク、およびこの磁気ディスクを備えた磁気ディスク装置に関する。

磁気ディスクの技術分野においては、高記録密度化を図るのに好ましい媒体として、いわゆるパターンドメディアが知られている（例えば、特許文献１を参照）。パターンドメディアは、例えば磁性体からなる複数の記録ビットが非磁性体によって分離された状態でディスク周方向およびディスク径方向に沿って規則的に配列された構成とされており、ディスク周方向に沿った記録ビット列によってデータトラックが構成されている。パターンドメディアでは、データが記録される記録ビットは、同一データトラック内（ディスク周方向）においても分離されており、その位置が絶対的に決まっている。このため、パターンドメディアにおけるデータ記録の際には、磁気ヘッドからの記録磁界の印加のタイミングを記録ビットの位置に正確に同期させる必要がある。

パターンドメディアにおいては、データ記録領域全体でディスク周方向に並ぶ記録ビットの間隔を小さく一定に揃えることにより、記録密度を飛躍的に高めることができる。この場合、磁気ディスクが組み込まれた磁気ディスク装置におけるデータの記録ないし再生時には、磁気ディスクが一定の回転数で回転させられるので、ディスク外周側ほど線速度が速くなる。このため、記録対象となるデータトラックのディスク径方向位置が異なると、記録ないし再生周波数を変える必要がある。その結果、記録再生のステップが複雑化し、転送速度の低下などの不都合が生じてしまう。一方、記録ないし再生の周波数を一定に保つように構成すれば、周波数変更に伴う不都合は発生しないが、ディスク外周側ほど記録ビットの間隔が大きくなってしまい、記録密度の低下を招くことになる。

特開２００３−１５７５０７号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、いわゆるパターンドメディアに関して、記録密度を高めつつ、データの記録ないし再生時の不都合を抑制することができる磁気ディスク、およびこの磁気ディスクを備えて構成された磁気ディスク装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面によって提供される磁気ディスクは、磁性体からなる複数の記録ビットが非磁性体によって分離された状態でディスク周方向およびディスク径方向に沿って配列され、ディスク周方向に沿った上記記録ビット列によってデータトラックが構成されたデータ記録領域を備える磁気ディスクであって、上記各記録ビットは、ディスク周方向長さが同一とされており、上記データ記録領域は、所定数のディスク径方向に隣接する上記データトラックから構成される複数のゾーンに分割され、上記各ゾーン内において、上記各データトラックに含まれる上記記録ビットは、一定数で等間隔に配置されていることを特徴としている。

好ましくは、異なる上記ゾーン間において、それぞれの最内周の上記データトラックに含まれる上記記録ビットのディスク周方向の間隔が一定とされている。

好ましくは、隣接する上記データトラック間には、上記各データトラックに対応させられ、ディスク周方向において所定数の上記記録ビットごとに配置された磁性体からなるクロックマークが設けられており、上記ゾーン内においてディスク径方向に近接するクロックマークは、ディスク周方向位置が略同一とされている。

好ましくは、上記クロックマークは、保磁力の値が上記記録ビットよりも大とされている。

好ましくは、上記各クロックマークは、単一のビットからなる。

好ましくは、上記各クロックマークは、複数のビットからなる。

本発明の第２の側面によれば磁気ディスク装置が提供される。本磁気ディスク装置は、本発明の第１の側面により提供される磁気ディスクと、この磁気ディスクに対してデータを読み書きするための磁気ヘッドと、上記磁気ヘッドを回転させる回転駆動手段と、上記磁気ヘッドを上記磁気ディスクの略径方向に移動させるヘッド移動手段と、上記磁気ヘッド、上記回転駆動手段、および上記ヘッド移動手段の駆動を制御することにより、上記磁気ディスクに対するデータの記録ないし再生を行うデータ記録再生手段と、を備えることを特徴としている。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明に係る磁気ディスク装置の一実施形態を示している。本実施形態には、本発明に係る磁気ディスク１が含まれる。磁気ディスク装置Ａは、磁気ディスク１、磁気ヘッド２、スピンドルモータ３、スイングアーム４、アクチュエータ５、およびディスクコントローラ６を備えて構成されている。磁気ディスク１は、その複数枚が所定の間隔を空けて上下に重ねられており、各磁気ディスク１は、表裏両面が記録面とされている。磁気ヘッド２は、磁気ディスク１に対してデータを読み書きするものであり、磁気ディスク１の記録面と対向するように各スイングアーム４の先端に設けられている。スピンドルモータ３は、磁気ディスク１を高速回転させるものであり、本発明でいう回転駆動手段である。スイングアーム４は、磁気ヘッド２を磁気ディスク１の略径方向に往復移動させるものであり、アクチュエータ５によって敏速に動作させられる。アクチュエータ５は、ボイスコイルモータなどからなり、例えばこのアクチュエータ５とスイングアーム４によって本発明でいうヘッド移動手段が構成される。ディスクコントローラ６は、磁気ヘッド２、スピンドルモータ３、およびアクチュエータ５を駆動制御するものであり、本発明でいうデータ記録再生手段を担うものである。このディスクコントローラ６は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えたマイクロコンピュータで構成される。

磁気ディスク１は、図３において一部模式的に示すように、複数の記録ビット１２がディスク周方向（矢印Ｘ方向）およびディスク径方向（矢印Ｙ方向）に沿ってマトリックス状に配列された構成を有し、パターンドメディアとして構成されたものである。より具体的には、磁気ディスク１は、剛性のあるディスク基板上に形成された非磁性体からなる記録層を備え、記録ビット１２は、当該非磁性体によってディスク径方向およびディスク周方向のいずれにおいても物理的に分離した状態で設けられている。これら記録ビット１２が配列された領域全体がユーザデータを記録するためのデータ記録領域１０となっており、ディスク周方向に沿って略同心円状に並ぶ記録ビット１２列によってデータトラックＴＲが構成されている。

データ記録領域１０は、図２および図３に表れているように、ディスク径方向に分割された複数のゾーン１１によって区画されている。各ゾーン１１は、ディスク径方向に隣接する所定数のデータトラックＴＲから構成されている。図２においては、ゾーン１１の境界を把握し易くするために１つのゾーン１１にハッチングを付している。１つのゾーン１１における各データトラックＴＲには、一定数の記録ビット１２が等間隔に配置されている。すなわち、各ゾーン１１内の記録ビット１２は、ディスク周方向において一定角度間隔で設けられている。また、各記録ビット１２は、図４に示すように、ディスク周方向の長さＬ１およびディスク径方向の長さＬ２が同一とされ、平面サイズが実質的に同一となっている。

なお、磁気ディスク１の記録面には、図２に表れているように、ヘッダ１３が設けられている。当該ヘッダ１３は、トラック番号やセクタ番号などのアドレス情報やサーボ情報を含み、データ記録領域１０の全体に亘って一定角度間隔で設けられている。

図３に表れているように、すべてのゾーン１１において、最内周のデータトラックＴＲに含まれる記録ビット１２の間隔Ｔ１は一定とされている。これにより、外周側のゾーン１１ほど各データトラックＴＲに含まれる記録ビット１２の数は多くなっている。

図４に表れているように、隣接するデータトラックＴＲ間には、磁性体からなるクロックマーク１４が設けられている。クロックマーク１４は、データトラックＴＲを構成する記録ビット１２列に対応させられ、ディスク周方向においては所定数（以下、Ｎとする）の記録ビット１２ごとに規則的に配置されている。クロックマーク１４は、所定の磁化方向が所定の強度をもって帯磁した部分であり、データ記録の際に必要となるクロック信号に対する同期信号（クロック同期信号）を得るためのものである。また、クロックマーク１４は、記録ビット１２に比べて、保磁力が大とされている。

図３に表れているように、１つのゾーン１１における各データトラックＴＲに含まれる記録ビット１２の数は、Ｎの整数倍とされている。これにより、クロックマーク１４は、各ゾーン１１のディスク径方向においては、ディスク周方向位置が略同一となる列状に配置され、クロックマーク列１４Ａをなしている。また、異なるゾーン１１間においては、各データトラックＴＲに含まれる記録ビット１２の数の差は、Ｎの整数倍となっている。

このような構成の磁気ディスク１は、例えばスタンパを用いたナノインプリントリソグラフィ法によって製造される。ナノインプリントリソグラフィ法においては、まず、スタンパを作製する。スタンパの作製においては、例えば基板上のレジスト膜に電子ビーム描画装置によって所定パターン（潜像）を露光形成した後、当該レジスト膜に現像処理を施してレジストパターンを形成する。ここで、磁気ディスク１の記録ビット１２などの磁性体が形成されるべき部位に対して電子ビーム（以下、ＥＢという）が照射される。具体的には、ＥＢ照射は、線速度が一定となるように回転させられた上記基板上のレジスト膜に対して行う。本実施形態では、ＥＢ照射は、例えば各ゾーン１１に対応する領域について、一定パルス幅で照射周波数を変化させて行う。各ゾーン１１に対応する領域では、内周から外周に向かうにつれて照射周波数は小さくされる。また、異なるゾーン１１に対応する複数の領域については、最内周における照射周波数が一定とされる。

次に、このレジストパターンをマスクとして上記基板にＲＩＥなどのドライエッチングを施して凹部を形成し、レジストパターンを除去する。これにより、所定パターンの凹部を有する基板（スタンパの原盤）が得られる。次に、当該基板に対して電鋳処理を行うことにより、ニッケルなどの金属からなるマスタスタンパが得られる。マスタスタンパの表面には、上記基板の凹凸形状が転写されており、上記基板の凹部に対応する箇所において凸部が形成される。次いで、このマスタスタンパ表面をクロム酸カリウム溶液処理などによって酸化し、上記と同様に電鋳処理を行うことでマスタスタンパと凹凸が反転したサンスタンパ(以下単にスタンパと記す)を作製する。本実施形態においては、上記の方法により、記録ビット１２などの磁性体となるべき部位を凹部とする凹凸パターンを有するスタンパが作製される。

次いで、ディスク基板上に軟磁性層、および記録層となるべき磁性膜を、例えばスパッタリング法により順次形成し、当該磁性膜上にレジストを塗布する。当該磁性膜を構成する材料としては、例えばＣｏＰｔを挙げることができる。次いで、上記スタンパを加熱状態のレジストに押圧することにより、当該スタンパの凹凸パターンがレジストに転写される。ここで、上記スタンパの凸部に対応する部位のレジストが除去され、磁性膜表面が部分的に露出する。次いで、転写後のレジストパターンをマスクとして例えばドライエッチング施すことにより、磁性膜には非磁性体からなるべき部位に凹部が形成される。次いで、レジストパターンを除去する。次いで、例えばスパッタリング法により上記凹部に非磁性体を埋め戻す。当該非磁性体としては、例えばＳｉＯ２を挙げることができる。次いで磁性膜部が露出するまで非磁性膜を研磨して表面を平坦化する。このようにして、上記凸部を磁性体とする記録ビット１２を含む記録層が形成される。なお、クロックマーク１４の形成は、例えばクロックマーク１４となるべき部位を凸部とする凹凸パタンーンを有するクロックマーク用のスタンパを用いて行う。クロックマーク用スタンパは、上記したスタンパの作製方法と同様の方法により得ることができる。記録層上に形成された加熱状態のレジストにクロックマーク用スタンパを押圧し、非磁性体の表面のうちクロックマーク１４に対応する部位を露出させる。次いで、例えばドライエッチングを施すことにより非磁性体にはクロックマーク１４からなるべき部位に凹部が形成される。次いで、レジストパターンを除去し、上記凹部に磁性体を埋め戻す。次いで、表面を平坦化し、記録層中には磁性体からなるクロックマーク１４が含まれる。次いで、例えば記録層上に保護膜や潤滑剤膜を形成することにより、磁気ディスク１を得ることができる。

磁気ディスク装置Ａにおけるデータの記録ないし再生時には、磁気ディスク１はスピンドルモータ３によって一定の回転数（一定の角速度）で回転させられる。磁気ヘッド２は、ヘッダ１３からアドレス情報やサーボ情報を取得しながら、アクチュエータ５の駆動により目標とするデータトラックＴＲに向かうシーク動を行う。そして、磁気ヘッド２をデータトラックＴＲの中心に追従させながら、当該データトラックＴＲに対応するクロックマーク１４を読み取って得られた磁気信号について所定の処理を実行することにより、磁気ヘッド２を記録ビット１２の位置に正確に同期させるクロック同期信号が得られる。このクロック同期信号により、記録ビット１２に対するデータ記録の際には、記録ビット１２の位置にクロック信号を正確に合わせることができる。

磁気ディスク１の１つのゾーン１１に着目すれば、記録ビット１２はディスク周方向において一定角度間隔で設けられている。このため、磁気ディスク１に対するデータの記録ないし再生においては、１つのゾーン１１については記録ないし再生周波数を一定にして行うことが可能であり、異なるゾーン１１に移行する場合に限り当該周波数を変更すればよい。したがって、データトラックＴＲごとに記録ないし再生周波数を変更する場合に比べて、記録再生のステップが簡素化され、転送速度の低下が抑制される。

一方、磁気ディスク１においては、各ゾーン１１の最小ビット間隔Ｔ１は一定とされ、外周側のゾーン１１ほど各データトラックＴＲに含まれる記録ビット１２数は多くなっている。かかる構成は、磁気ディスク１の高記録密度化を図るうえで好適である。また、磁気ディスク１においては、すべての記録ビット１２のサイズが実質的に同一とされているので、記録再生特性の均一化が図られる。

また、磁気ディスク１におけるクロックマーク１４は、記録ビット１２に比べて保磁力が大きくされている。このような構成は、磁気ディスク１の製造において記録ビット用スタンパおよびクロックマーク用スタンパの２種類のスタンパを用いて、２段階の工程を経ることに由来するものであり、磁気特性の異なる記録ビット１２とクロックマーク１４とを適切に形成することができる。ここでは、クロックマーク１４を構成する磁性材料におけるＰｔの組成比を、記録ビット１２を構成する磁性材料におけるＰｔの組成比よりも大とすることにより、クロックマーク１４の保磁力を記録ビットの保磁力よりも高めることができる。また、クロックマーク１４の厚みは、記録ビットの厚みよりも大とされている。このような構成は高保磁力、高飽和磁束密度を確保するうえで好適である。このように、クロックマーク１４が記録ビット１２よりも保磁力の大きい構成によれば、記録ビット１２へのデータ記録に際し、漏れ磁場の影響でクロックマーク１４の磁化が失われるといった不都合が生じることもない。また、各ゾーン１１においては、クロックマーク１４はディスク周方向位置が略同一に揃うクロックマーク列１４Ａを形成している。このため、磁気ヘッド２をデータトラックＴＲ中心に追従させてクロックマーク１４を読み取る際に、ディスク径方向に隣接するクロックマーク１４の磁気信号を拾ってしまう場合でも、その周波数が目的とするクロックマーク１４の周波数と同一となるので、当該磁気信号がノイズとなることはない。なお、ゾーン１１境界において隣接するゾーン１１のクロックマーク１４の信号が漏れ込む場合においても、周波数帯域分離によって読み取り対象となるデータトラックＴＲに対応するクロックマーク１４の信号のみを分離することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は上記した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る磁気ディスクおよび磁気ディスク装置の各部の具体的な構成は、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々な変更が可能である。

上記実施形態において、クロックマークは、単一のビットからなる構成であるが、これに限定されるものではなく、例えば複数のビットからなるプリアンブルとして構成することもできる。

本発明はさらに以下の付記を有する。
（付記１）
磁性体からなる複数の記録ビットが非磁性体によって分離された状態でディスク周方向およびディスク径方向に沿って配列され、ディスク周方向に沿った上記記録ビット列によってデータトラックが構成されたデータ記録領域を備える磁気ディスクであって、
上記各記録ビットは、ディスク周方向長さが同一とされており、
上記データ記録領域は、所定数のディスク径方向に隣接する上記データトラックから構成される複数のゾーンに分割され、
上記各ゾーン内において、上記各データトラックに含まれる上記記録ビットは、一定数で等間隔に配置されていることを特徴とする、磁気ディスク。
（付記２）
異なる上記ゾーン間において、それぞれの最内周の上記データトラックに含まれる上記記録ビットのディスク周方向の間隔が一定とされていることを特徴とする、付記１に記載の磁気ディスク。
（付記３）
隣接する上記データトラック間には、上記各データトラックに対応させられ、ディスク周方向において所定数の上記記録ビットごとに配置された磁性体からなるクロックマークが設けられており、
上記ゾーン内においてディスク径方向に近接するクロックマークは、ディスク周方向位置が略同一とされている、付記１に記載の磁気ディスク。
（付記４）
上記クロックマークは、保磁力の値が上記記録ビットよりも大とされている、付記３に記載の磁気ディスク。
（付記５）
上記各クロックマークは、単一のビットからなる、付記３または４に記載の磁気ディスク。
（付記６）
上記各クロックマークは、複数のビットからなる、付記３または４に記載の磁気ディスク。
（付記７）
付記１ないし６のいずれかに記載の磁気ディスクと、この磁気ディスクに対してデータを読み書きするための磁気ヘッドと、上記磁気ヘッドを回転させる回転駆動手段と、上記磁気ヘッドを上記磁気ディスクの略径方向に移動させるヘッド移動手段と、上記磁気ヘッド、上記回転駆動手段、および上記ヘッド移動手段の駆動を制御することにより、上記磁気ディスクに対するデータの記録ないし再生を行うデータ記録再生手段と、を備えることを特徴とする、磁気ディスク装置。

本発明に係る磁気ディスク装置の一実施形態を示す全体斜視図である。 本発明に係る磁気ディスクの平面図である。 図２に示す磁気ディスクの部分拡大平面図である。 記録ビットおよびクロックマークの配列を模式的に表す部分拡大平面図である。

符号の説明

Ａ 磁気ディスク装置
ＴＲ データトラック
１ 磁気ディスク
２ 磁気ヘッド
３ スピンドルモータ
４ スイングアーム
５ アクチュエータ
６ ディスクコントローラ
１０ データ記録領域
１１ ゾーン
１２ 記録ビット
１３ ヘッダ
１４ クロックマーク
１４Ａ クロックマーク列

Claims (6)

1. 磁性体からなる複数の記録ビットが非磁性体によって分離された状態でディスク周方向およびディスク径方向に沿って配列され、ディスク周方向に沿った上記記録ビット列によってデータトラックが構成されたデータ記録領域を備える磁気ディスクであって、
   上記各記録ビットは、ディスク周方向長さが同一とされており、
   上記データ記録領域は、所定数のディスク径方向に隣接する上記データトラックから構成される複数のゾーンに分割され、
   上記各ゾーン内において、上記各データトラックに含まれる上記記録ビットは、一定数で等間隔に配置されていることを特徴とする、磁気ディスク。
2. 異なる上記ゾーン間において、それぞれの最内周の上記データトラックに含まれる上記記録ビットのディスク周方向の間隔が一定とされている、請求項１に記載の磁気ディスク。
3. 隣接する上記データトラック間には、上記各データトラックに対応させられ、ディスク周方向において所定数の上記記録ビットごとに配置された磁性体からなるクロックマークが設けられており、
   上記ゾーン内においてディスク径方向に近接するクロックマークは、ディスク周方向位置が略同一とされている、請求項１に記載の磁気ディスク。
4. 上記クロックマークは、保磁力の値が上記記録ビットよりも大とされている、請求項３に記載の磁気ディスク。
5. 上記各クロックマークは、単一のビットからなる、請求項３または４に記載の磁気ディスク。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気ディスクと、この磁気ディスクに対してデータを読み書きするための磁気ヘッドと、上記磁気ヘッドを回転させる回転駆動手段と、上記磁気ヘッドを上記磁気ディスクの略径方向に移動させるヘッド移動手段と、上記磁気ヘッド、上記回転駆動手段、および上記ヘッド移動手段の駆動を制御することにより、上記磁気ディスクに対するデータの記録ないし再生を行うデータ記録再生手段と、を備えることを特徴とする、磁気ディスク装置。

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