JP2020021525A - 記録密度の決定方法および磁気ディスク装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】磁気ディスク装置の品質を向上させること。【解決手段】実施形態の記録密度の決定方法は、第１ステップと、第２ステップとを備える。第１ステップは、磁気ディスク装置が備えるディスク媒体に対してデータの記録と読み出しとを実行して、読み出されたデータの品質を所定基準とするための、それぞれ単位容量の記録領域である第１複数の単位領域の第１形状に対応する第１情報を取得するステップである。第２ステップは、第１形状の第１複数の単位領域のそれぞれに互いに等しい面積を有するマージン領域を加えて決まる第１複数の単位領域の第２形状に対応する第２情報を取得して、第２情報に基づいて記録密度を決定するステップである。【選択図】図６

Description

本実施形態は、記録密度の決定方法および磁気ディスク装置に関する。
磁気ディスク装置の容量を増加させるために、ディスク媒体に記録するデータの記録密度を高くしたいという要望がある。
米国特許第９３３０６８８号明細書 米国特許第９２３０６０５号明細書 米国特許第９０８２４５８号明細書
記録密度は、例えば、線記録密度（linear recording density）とトラック密度（track density）との組み合わせによって規定される。線記録密度およびトラック密度の設定は磁気ディスク装置の品質に影響する。
一つの実施形態は、磁気ディスク装置の品質を向上させることを目的とする。
一つの実施形態によれば、記録密度の決定方法は、第１ステップと、第２ステップとを備える。第１ステップは、磁気ディスク装置が備えるディスク媒体に対してデータの記録と読み出しとを実行して、読み出されたデータの品質を所定基準とするための、それぞれ単位容量の記録領域である第１複数の単位領域の第１形状に対応する第１情報を取得するステップである。第２ステップは、第１形状の第１複数の単位領域のそれぞれに互いに等しい面積を有するマージン領域を加えて決まる第１複数の単位領域の第２形状に対応する第２情報を取得して、第２情報に基づいて記録密度を決定するステップである。
図１は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置の構成の一例を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置の構成の一例を示す図である。 図３は、第１の実施形態のディスク媒体１０１の記録面を説明するための図である。 図４は、各ゾーン２０１へのデータの第１の実施形態の記録方式の一例を説明するための図である。 図５は、１ビットあたりの記録領域に含まれる第１の実施形態のエリアマージンを説明するための例示的な図である。 図６は、第１の実施形態の記録密度を決定する処理の概略を説明するためのフローチャートである。 図７は、第１の実施形態のＳ１０１の処理の詳細を示すフローチャートである。 図８は、第１の実施形態のＳ１０２の処理の詳細を示すフローチャートである。 図９は、第１の実施形態のＳ３０３の処理の詳細を示すフローチャートである。 図１０は、第１の実施形態のＳ４０２の処理の詳細を説明するための図である。 図１１は、第２の実施形態の記録密度の決定方法を実施するシステムを示す図である。
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる記録密度の決定方法および磁気ディスク装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
（第１の実施形態）
図１および図２は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置の構成の一例を示す図である。図１は、磁気ディスク装置１の上部カバーを外した場合の筐体１００内部の構成を示している。図１に示すように、磁気ディスク装置１は、ディスク媒体１０１、データの読み出しおよび書き込みを行う磁気ヘッド１０２、などを備えている。
図１に示されるディスク媒体１０１は、２枚設けられているディスク媒体１０１の内の１枚（第１のディスク媒体１０１）であり、もう１枚（第２のディスク媒体１０１（図２参照））は、第１のディスク媒体１０１の背面側（図１の紙面の奥行側）に配置されている。なお、本実施形態では、ディスク媒体１０１の枚数を２枚として説明するが、ディスク媒体１０１の枚数は、１枚だけでもよいし、また３枚以上であってもよい。
２枚のディスク媒体１０１は、スピンドルモータの回転軸１０３に対し、回転軸１０３の軸方向に所定ピッチで装着されており、当該回転軸１０３の回転駆動により同じ回転数で一体的に回転する。
磁気ヘッド１０２はアーム１０４の先端部に取り付けられている。アーム１０４は、ＶＣＭ（Voice Coil Motor）１０５により駆動され、軸１０６を中心に正負の両方向に決められた範囲内で回転する。この動作により、磁気ヘッド１０２は破線Ｔ上を移動し、ディスク媒体１０１の半径方向の何れかのトラック上に位置決めする。磁気ヘッド１０２とアーム１０４とからなるヘッドユニットは、各ディスク媒体１０１の表（おもて）面と裏面のそれぞれに１組ずつの計４組が設けられている。各組のヘッドユニットは、ヘッド番号によって特定され得る。
磁気ヘッド１０２は、具体的に、アーム１０４の先端部に設けられているサスペンション１０７の先端にあるヘッドスライダ１０８に搭載されている。磁気ヘッド１０２は、リード素子およびライト素子を有し、リード素子によりディスク媒体１０１上の走査対象の面のデータを読み出し、ライト素子によりディスク媒体１０１上の上記走査対象の面にデータを書き込む。つまり、磁気ヘッド１０２は、ディスク媒体１０１に設けられた記録面にアクセスする。図１に示す例では、磁気ヘッド１０２は第１のディスク媒体１０１上の表面に対しデータの記録および読み出しを行う。
これらの他、磁気ディスク装置１は、磁気ヘッド１０２をディスク媒体１０１上から退避してパーキングするランプロード機構１０９などを備える。
図１の紙面の奥行側に位置する磁気ディスク装置１の底部には、磁気ディスク装置１の各部を制御する制御回路２０（図２参照）が設けられている。制御回路２０は、磁気ディスク装置１の筐体１００に外部接続のために設けられている接続ピン等のインターフェイスを介してホスト（不図示）と通信し、ホストからのコマンドなどに応じて磁気ディスク装置１の各部を制御する。
図３は、第１の実施形態のディスク媒体１０１の記録面を説明するための図である。ディスク媒体１０１の表面および裏面には、記録面２００が設けられている。本図は、ディスク媒体１０１の表面および裏面のうちの一を示している。記録面２００は、ディスク媒体１０１の回転中心を中心とした同心円状の複数のゾーン２０１に分割されている。本図では図示の簡略化のために、複数のゾーン２０１の一例として、３つのゾーン２０１−１、２０１−２、２０１−３を図示している。一つの記録面２００に含まれるゾーン２０１の数は、３に限定されない。
各ゾーン２０１には、ディスク媒体１０１の回転中心を中心とした同心円状のトラックが設けられる。トラック上には、周方向に多数のセクタが連続的に形成されている。各セクタは磁性領域を有し、データの書き換えが自在である。各ゾーン２０１は、例えば、磁気ヘッド１０２のヘッド番号と、ゾーン番号と、の組み合わせによって識別され得る。
図４は、各ゾーン２０１へのデータの第１の実施形態の記録方式の一例を説明するための図である。各ゾーン２０１には、ＳＭＲ（Shingled Magnetic Recording）と呼ばれる方式でデータが記録される。ＳＭＲは、各トラックと隣接するトラックの一部とが重なるようにデータを記録する記録方式である。本図から、ＳＭＲによれば、トラックピッチ（ＴＰ）が磁気ヘッド１０２のライト素子のコア幅（ＷＨｗ）よりも狭められていることが読み取れる。ＳＭＲによれば、トラックピッチを小さくすることができ、ひいては記録密度を向上させることが可能である。
なお、図４は、ディスク媒体１０１の径方向外側（アウター側）から径方向内側（インナー側）に向かって記録が行われる場合の各トラックの様子を示している。記録の方向は、これに限定されない。ディスク媒体１０１のインナー側からアウター側に向かって記録が行われてもよい。
ディスク媒体１０１および磁気ヘッド１０２の品質は、製造ばらつきに起因してばらつく。そして、図２の構成によれば、各ディスク媒体１０１の記録面（表面、裏面）は、４つの磁気ヘッド１０２のうちの予め決められた磁気ヘッド１０２によってアクセスされる。よって、全ての記録面で共通する値が記録密度として設定された場合、記録品質が位置に応じてばらついてしまう。記録品質のばらつきは、ビットエラーレートのばらつきとして表れる。そこで、全記録面を複数の部分領域に分割して記録密度を部分領域毎に個別に設定する、記録密度調整が実施される。
上記した各ゾーン２０１は、記録密度調整のための部分領域に該当する。即ち、各ゾーン２０１に対して、個別に記録密度が設定（決定）される。このような、複数のディスク媒体１０１の表面および裏面を、複数のゾーン２０１に区切り、ゾーン２０１毎に記録密度が設定される方式は、Ｚｏｎｅ ＣＡＶ（Constant Angular Velocity）方式として知られている。
記録密度は、前述したように、線記録密度とトラック密度との組み合わせによって規定される。線記録密度は、ディスク媒体１０１の周方向の記録密度である。トラック密度は、ディスク媒体１０１の径方向の記録密度である。線記録密度は、例えばＢＰＩ（Bits Per Inch）の単位で表現され得る。トラック密度は、例えばＴＰＩ（Tracks Per Inch）の単位で表現され得る。なお、各密度を表現する単位はこれらに限定されない。
実施形態では、ディスク媒体１０１上の１ビットあたりの記録領域に含まれるエリアマージン（areal margin）に基づいて各ゾーン２０１の線記録密度およびトラック密度が決定される。エリアマージンは、トラックピッチマージンにビットピッチを乗算して得られる量であり、マージン領域の面積に対応する。トラックピッチマージンは、トラック密度の設定値によって決まるトラックピッチから最低限の品質を保証するために要するトラックピッチ（限界トラックピッチと表記する）を減算して得られる量である。なお、トラックピッチマージンは、トラック密度マージンまたはＴＰＩマージンとも称され得る。
図５は、１ビットあたりの記録領域に含まれる第１の実施形態のエリアマージンを説明するための例示的な図である。例えば、線記録密度の設定値が２５２５ｋＢＰＩであり、トラック密度の設定値が５８７ｋＴＰＩである場合、１ビットあたりの記録領域は、約１０．１ｎｍのビットピッチと、約４３．３ｎｍのトラックピッチと、によって規定される略長方形の形状（矩形３００）を有する。限界トラックピッチが３６．１ｎｍである場合、トラックピッチマージンは約７．２ｎｍ（＝４３．３ｎｍ−３６．１ｎｍ）である。よって、エリアマージン、即ち矩形３２０で示されるマージン領域の面積は、約７２ｎｍ２（＝７．２ｎｍ×１０．１ｎｍ）である。
本明細書では、１ビットあたりの記録領域を、単位領域と表記する。また、エリアマージンを有さない単位領域の形状、即ち最低限の品質を保証するための形状を、第１形状と表記する。また、第１形状の単位領域にエリアマージン分の領域（マージン領域）を加えることで決まる単位領域の形状を、第２形状と表記する。図５に示される例では、ビットピッチと限界トラックピッチとによって規定される矩形３１０が第１形状に該当し、ビットピッチと限界トラックピッチにトラックピッチマージンを加えて得られるトラックピッチとによって規定される矩形３００が第２形状に該当する。
実施形態では、エリアマージンが単位領域間でできるだけ均一になり、かつ各エリアマージンができるだけ大きくなるように、各ゾーン２０１の線記録密度およびトラック密度が決定される。線記録密度およびトラック密度の決定方法の詳細については後述する。
図２は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置１の制御回路２０の構成の一例を示している。本図に示されるように、制御回路２０は、プリアンプ（ＰｒｅＡｍｐ）２１と、リードチャネル回路（ＲＤＣ）２２と、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）２３と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）２４と、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）２５と、メモリ２６とを有する。
プリアンプ２１は、磁気ヘッド１０２（リード素子）がディスク媒体１０１から読み取った信号を増幅して出力し、ＲＤＣ２２に供給する。また、プリアンプ２１は、ＲＤＣ２２から供給された信号を増幅して、磁気ヘッド１０２（ライト素子）に供給する。
ＲＤＣ２２は、誤り訂正のための符号化および復号化を実行するＥＣＣ（Error Correction Circuit）２７を備える。ＲＤＣ２２は、ディスク媒体１０１に記録するデータをＥＣＣ２７によって符号化して、符号化後のデータを信号としてプリアンプ２１に供給する。また、ＲＤＣ２２は、ディスク媒体１０１から読み取られプリアンプ２１から供給された信号をＥＣＣ２７によって復号化することによって、信号に含まれるエラーの検出および訂正を実行する。そして、ＲＤＣ２２は、エラーが訂正された信号をディジタルデータとしてＨＤＣ２３へ出力する。
なお、ＥＣＣ２７が使用する誤り訂正のための符号化および復号化の方式は、特定の方式に限定されない。一例では、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）が採用され得る。また、ＥＣＣ２７による符号化／復号化の単位となるデータブロックのサイズは特定のサイズに限定されない。ＥＣＣ２７は、セクタ単位で符号化／復号化を実行してもよいし、トラック単位で符号化／復号化を実行してもよい。ＥＣＣ２７は、セクタ単位で符号化／復号化を実行するとともに、トラック単位でも符号化／復号化を実行してもよい。また、誤り訂正のための符号かまたは復号化は、ＭＰＵ２５によって実行されてもよい。
ＤＳＰ２４は、スピンドルモータおよびＶＣＭ１０５を制御して、シークおよびフォローイングなどの位置決め制御を行う。具体的に、ＤＳＰ２４は、ＲＤＣ２２からの信号から得たサーボ情報を復調し、サーボ情報から復調した位置と目標位置との誤差に従いＶＣＭ駆動指令値を演算することにより、上記位置決め制御を行う。
ＨＤＣ２３は、ホストと所定のインタフェースで接続され、ホストとの通信を実行する。インタフェースが準拠する規格は特定の規格に限定されない。ＨＤＣ２３は、ＲＤＣ２２からデータを受け、当該データをホストへ転送する。また、ＨＤＣ２３は、ホストからデータを受け、当該データをＲＤＣ２２へ出力する。
ＭＰＵ２５は、ＨＤＣ２３が受け取ったホストからのコマンドを解析し、磁気ディスク装置１本体の状態の監視、および磁気ディスク装置１の各部の制御、などを行う。
メモリ２６は、データの書き換えが自在な記憶装置である。メモリ２６は、ＭＰＵ２５が実行する各種処理のためのプログラムおよび各種管理情報が格納される領域、バッファとしての領域、キャッシュとしての領域、などとして機能する。メモリ２６は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、またはこれらの組み合わせによって構成される。揮発性メモリは、例えば、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などであってもよい。不揮発性メモリは、フラッシュメモリなどであってもよい。
第１の実施形態では、メモリ２６には、特に、記録密度を決定するためのプログラムである記録密度決定プログラム２６１が格納されている。ＭＰＵ２５は、メモリ２６に格納された記録密度決定プログラム２６１を実行することによって、ゾーン２０１毎に記録密度（即ち線記録密度の設定値とトラック密度の設定値との対）を決定する処理を実行する。
ゾーン２０１毎に決定された記録密度は、磁気ディスク装置１内の不揮発性の記憶領域に保存される。磁気ディスク装置１の出荷後、制御回路２０は、当該不揮発性の記憶領域に保存されたゾーン２０１毎の記録密度を用いてディスク媒体１０１へのアクセスを制御する。
ゾーン２０１毎に決定された記録密度が保存される不揮発性の記憶領域は、特定の領域に限定されない。例えばメモリ２６を構成する不揮発性メモリであってもよいし、ディスク媒体１０１上の所定の領域であってもよい。例えばディスク媒体１０１に、各トラックが重ならないように記録を行うＣＭＲ(Conventional Magnetic Recording)と呼ばれる方式で記録されるＣＭＲ領域が設けられ、ゾーン２０１毎に決定された記録密度が当該ＣＭＲ領域に保存されてもよい。
なお、記録密度が決定された後、記録密度決定プログラム２６１はメモリ２６から削除されてもよいし、削除されなくてもよい。
図６は、第１の実施形態の記録密度を決定する処理の概略を説明するためのフローチャートである。
ＭＰＵ２５は、まず、第１形状に対応する情報（第１情報）として、線記録密度と限界トラックピッチとの対を取得する（Ｓ１０１）。
設定可能範囲を網羅するように、複数の値の線記録密度が予め用意されている。Ｓ１０１では、ＭＰＵ２５は、線記録密度の値毎に限界トラックピッチを計測する。
また、Ｓ１０１では、ＭＰＵ２５は、線記録密度の値毎の限界トラックピッチの計測を、ゾーン２０１毎に実行する。即ち、第１情報は、それぞれ線記録密度が異なる複数の対（線記録密度と限界トラックピッチとの対）を、ゾーン２０１毎に含む情報である。
図７は、第１の実施形態のＳ１０１の処理の詳細を示すフローチャートである。
まず、ＭＰＵ２５は、磁気ヘッド１０２のＩＤであるヘッド番号ＨＥＡＤおよび各記録面２００でのゾーン２０１のＩＤであるゾーン番号ＺＯＮＥをゼロで初期化する（Ｓ２０１）。本図の一例の処理の説明では、ヘッド番号ＨＥＡＤとゾーン番号ＺＯＮＥとの組み合わせによって特定されるゾーン２０１を、対象のゾーン２０１と表記する。
続いて、ＭＰＵ２５は、ループカウンタであるｊを１で初期化する（Ｓ２０２）。そして、ＭＰＵ２５は、長さのパラメータであるｄを初期値ｄｉｎｉで初期化する（Ｓ２０３）。ｄｉｎｉは例えば予め設定されている。
また、ここでは一例として、設定可能な線記録密度の範囲を網羅する複数の値の線記録密度として、ｎ個の値（ＤＬ１、ＤＬ２、・・・、ＤＬｎ）が予め用意されていることとする。ＭＰＵ２５は、ＤＬ１〜ＤＬｎのうちのＤＬｊを選択し、線記録密度がＤＬｊとなるように制御しながら、対象のゾーン２０１に、一つのトラック（対象トラックと表記する）のデータを記録する（Ｓ２０４）。対象のゾーン２０１への記録には、ヘッド番号ＨＥＡＤによって特定される磁気ヘッド１０２が使用される。
続いて、ＭＰＵ２５は、対象トラックに隣接する位置に、別のトラック（隣接トラックと表記する）のデータを記録する（Ｓ２０５）。Ｓ２０５では、対象トラックのトラックピッチＴＰがｄと等しくなるように、隣接トラックのデータの記録が実施される。
具体的には、ＭＰＵ２５は、ヘッド番号ＨＥＡＤによって特定される磁気ヘッド１０２の径方向の位置を、Ｓ２０４の処理時の位置から径方向にｄだけずらせた位置に制御して、Ｓ２０５の処理を実行する。ディスク媒体１０１のインナー側からアウター側に向かってデータの記録を行う場合には、ＭＰＵ２５は、磁気ヘッド１０２の位置をアウター側に向かってずらす。ディスク媒体１０１のアウター側からインナー側に向かってデータの記録を行う場合には、ＭＰＵ２５は、磁気ヘッド１０２の位置をインナー側に向かってずらす。これによって、対象トラックのトラックピッチＴＰをｄと等しくすることができる。
なお、Ｓ２０５においても、ＭＰＵ２５は、線記録密度がＤＬｊとなるように制御しながら記録を実行する。
続いて、ＭＰＵ２５は、対象トラックに対してデータの読み出しを実行して、当該データの読み出しの際にセクタエラーレートを計測する（Ｓ２０６）。
セクタエラーレートは、セクタ単位のビットエラー数である。セクタエラーレートの計測方法は、特定の方法に限定されない。例えば、ＭＰＵ２５は、データの読み出しの際にＥＣＣ２７にセクタエラーレートを報告させてもよい。
続いて、ＭＰＵ２５は、得られたセクタエラーレートが基準値と等しいか否かを判定する（Ｓ２０７）。基準値は、最低限の品質に対応する値である。つまり、Ｓ２０７では、対象トラックに記録されてその後読み出されたデータの品質が所定基準となっているか否かが判定されている。セクタエラーレートが基準値と等しいことは、対象トラックに記録されその後読み出されたデータの品質が所定基準となっていることの一例である。
基準値は、例えば、ＥＣＣ２７の誤り訂正能力に応じて設定される。セクタエラーレートがある値以下であれば必ず誤り訂正が成功し、セクタエラーレートが当該値を超えた場合には誤り訂正の成功が保証できない場合、当該値が基準値として設定される。なお、基準値の設定方法はこれに限定されない。
セクタエラーレートが基準値と等しくない場合（Ｓ２０７、Ｎｏ）、ＭＰＵ２５は、セクタエラーレートが基準値よりも少ないか否かを判定する（Ｓ２０８）。
セクタエラーレートが基準値よりも少ない場合（Ｓ２０８、Ｙｅｓ）、ＭＰＵ２５は、ｄの値を所定のステップ幅ｄｓｔｅｐだけ増加させる（Ｓ２０９）。セクタエラーレートが基準値よりも少なくない場合（Ｓ２０８、Ｎｏ）、即ちセクタエラーレートが基準値よりも多い場合、ＭＰＵ２５は、ｄの値を所定のステップ幅ｄｓｔｅｐだけ減少させる（Ｓ２１０）。
なお、Ｓ２０９、Ｓ２１０におけるｄの値の増減方法はこれに限定されない。ＭＰＵ２５は、任意の方法でｄの値を変更し得る。
Ｓ２０９またはＳ２１０の処理の後、ＭＰＵ２５は、Ｓ２０４の処理において記録された隣接トラックを新しく対象トラックに設定し（Ｓ２１１）、制御がＳ２０５に移行する。
セクタエラーレートが基準値と等しい場合（Ｓ２０７、Ｙｅｓ）、ＭＰＵ２５は、ｄの現在値を、ＤＬｊを線記録密度として適用した場合の限界トラックピッチとして決定する（Ｓ２１２）。
ＤＬｊを線記録密度として適用した場合の限界トラックピッチを、ｍｉｎＴＰ（ＤＬｊ）と表記する。線記録密度がＤＬｊである場合の第１形状は、線記録密度がＤＬｊである場合のビットピッチであるＢＰｊと、ｍｉｎＴＰ（ＤＬｊ）と、によって規定される。そして、線記録密度がＤＬｊである場合のビットピッチＢＰｊは、ＤＬｊの逆数を演算することによって求めることができる。つまり、ＤＬｊとｍｉｎＴＰ（ＤＬｊ）との対は、線記録密度がＤＬｊである場合の第１形状を示しており、当該第１形状に対応する情報に該当する。
なお、第１形状に対応する情報の表記方法はこれに限定されない。第１形状を導出し得る情報であれば、任意の情報が第１形状に対応する情報として採用され得る。例えば、線記録密度とトラック密度との組み合わせ、ビットピッチとトラック密度との組み合わせ、またはビットピッチとトラックピッチとの組み合わせが、第１形状に対応する情報として採用され得る。
ＭＰＵ２５は、ＤＬｊとｍｉｎＴＰ（ＤＬｊ）との対を、対象のゾーン２０１と対応付けて所定の記憶領域（例えばメモリ２６の一時データ領域）に格納する（Ｓ２１３）。
なお、Ｓ２０７では、ＭＰＵ２５は、セクタエラーレートが基準値と厳密に一致していなくてもセクタエラーレートが基準値と等しいと判定してもよい。例えば、基準値を含む所定範囲内にセクタエラーレートが含まれれば、ＭＰＵ２５は、セクタエラーレートが基準値と等しいと判定してもよい。
Ｓ２１３の処理に続いて、ＭＰＵ２５は、ｊを１だけインクリメントする（Ｓ２１４）。そして、ＭＰＵ２５は、ｊの値がｎを超えているか否かを判定する（Ｓ２１５）。
なお、ｎは、予め用意された線記録密度の値ＤＬ１〜ＤＬｎの数である。ＤＬ１〜ＤＬｎの全てが適用された場合、ｊの値がｎを超える（Ｓ２１５、Ｙｅｓ）。その場合、ＭＰＵ２５は、ゾーン番号ＺＯＮＥを１だけインクリメントして、ゾーン番号ＺＯＮＥがゾーン番号の最大値ｍａｘＺＯＮＥを超えたか否かを判定する（Ｓ２１６）。
ゾーン番号ＺＯＮＥがｍａｘＺＯＮＥを超えていない場合（Ｓ２１６、Ｎｏ）、制御がＳ２０３に移行する。
ゾーン番号ＺＯＮＥがｍａｘＺＯＮＥを超えた場合（Ｓ２１６、Ｙｅｓ）、ＭＰＵ２５は、ヘッド番号ＨＥＡＤを１だけインクリメントして、ヘッド番号ＨＥＡＤがヘッド番号の最大値ｍａｘＨＥＡＤを超えたか否かを判定する（Ｓ２１７）。
ヘッド番号ＨＥＡＤがｍａｘＨＥＡＤを超えていない場合（Ｓ２１７、Ｎｏ）、ＭＰＵ２５は、ゾーン番号ＺＯＮＥをゼロで初期化して（Ｓ２１８）、その後、制御がＳ２０２に移行する。
ヘッド番号ＨＥＡＤがｍａｘＨＥＡＤを超えた場合（Ｓ２１７、Ｙｅｓ）、Ｓ１０１の処理が終了する。
このように、ＭＰＵ２５は、セクタエラーレートが基準値に満たない場合には、トラックピッチを狭めて記録および再生を再実行することで、セクタエラーレートが基準値と等しくなるトラックピッチ（限界トラックピッチ）を探索する。また、ＭＰＵ２５は、セクタエラーレートが基準値を超える場合には、トラックピッチを広げて記録および再生を再実行することで、限界トラックピッチを探索する。
ＭＰＵ２５は、限界トラックピッチの取得を、ゾーン毎に、および線記録密度の候補値毎に、実行する。つまり、図７に示される一連の処理によって、ＭＰＵ２５は、第１情報として、ゾーン２０１毎にＤＬ１〜ＤＬｎのｎ個の線記録密度のそれぞれについて第１形状を示す情報（線記録密度と限界トラックピッチとの対）を取得することができる。
図６に説明を戻す。ＭＰＵ２５は、Ｓ１０１の処理の後、同一のエリアマージンを第１形状の各単位領域に加えることで決まる第２形状に対応する情報（第２情報）に基づいて、記録密度の設定値を決定する（Ｓ１０２）。
図８は、第１の実施形態のＳ１０２の処理の詳細を示すフローチャートである。
まず、ＭＰＵ２５は、エリアマージンの候補値を示すパラメータＡＭを初期値ＡＭｉｎｉで初期化する（Ｓ３０１）。そして、ＭＰＵ２５は、ヘッド番号ＨＥＡＤおよびゾーン番号ＺＯＮＥをゼロで初期化する（Ｓ３０２）。本図の一例の処理の説明では、ヘッド番号ＨＥＡＤとゾーン番号ＺＯＮＥとで特定されるゾーン２０１を、対象のゾーン２０１と表記する。
Ｓ３０２の処理に続いて、ＭＰＵ２５は、対象のゾーン２０１内の第１形状の各単位領域にエリアマージンＡＭのマージン領域を加えた場合に対象のゾーン２０１の記録密度が最大となるトラック密度と線記録密度との組み合わせを取得する（Ｓ３０３）。
図９は、第１の実施形態のＳ３０３の処理の詳細を示すフローチャートである。
まず、ＭＰＵ２５は、ループカウンタであるｊを１で初期化する（Ｓ４０１）。そして、ＭＰＵ２５は、図７の処理によって得られた第１情報から、線記録密度がＤＬｊである場合の限界トラックピッチｍｉｎＴＰ（ＤＬｊ）を取得して、ＤＬｊとｍｉｎＴＰ（ＤＬｊ）との対が示す第１形状の単位領域にエリアマージンＡＭを加えた場合のトラック密度ＤＴｊを演算する（Ｓ４０２）。なお、Ｓ４０２では、ＭＰＵ２５は、対象のゾーン２０１に関する限界トラックピッチｍｉｎＴＰ（ＤＬｊ）を取得する。
図１０は、第１の実施形態のＳ４０２の処理の詳細を説明するための図である。
図１０において、矩形４００は、線記録密度ＤＬｊに対応するビットピッチＢＰｊと限界トラックピッチｍｉｎＴＰ（ＤＬｊ）で規定される第１形状を示している。エリアマージンＡＭは、矩形４００に対し、ディスク媒体１０１の径方向に追加される。つまり、第２形状は、矩形４００をＡＭの面積に対応した長さ（ｄＴＰと表記する）だけ径方向に延伸して得られる矩形４２０である。
延伸によって増加した領域４１０は、マージン領域に該当し、領域４１０の面積はＡＭである。したがって、ｄＴＰは、下記の式（１）のように表せる。
ｄＴＰ＝ＡＭ／ＢＰｊ ・・・（１）
よって、第２形状のトラックピッチＴＰｊは、下記の式（２）のように表せる。
ＴＰｊ＝ｍｉｎＴＰ（ＤＬｊ）＋ＡＭ／ＢＰｊ ・・・（２）
ＭＰＵ２５は、式（２）によって求まるトラックピッチＴＰｊの逆数を演算することによって、ＤＬｊとｍｉｎＴＰ（ＤＬｊ）との対が示す第１形状の単位領域にエリアマージンＡＭを加えた場合のトラック密度ＤＴｊを得ることができる。
ビットピッチＢＰｊとトラックピッチＴＰｊとの対は、第２形状である矩形４２０を規定する。よって、ビットピッチＢＰｊの逆数に対応する線記録密度ＤＴｊとトラックピッチＴＰｊの逆数に対応するトラック密度ＤＴｊとの対は、第２形状である矩形４２０に対応する情報である。
つまり、Ｓ４０２の処理は、エリアマージンがＡＭでありかつ線記録密度がＤＬｊである場合の第２形状に対応した情報を取得する処理に該当する。
なお、第２形状に対応した情報の表記方法はこれに限定されない。第２形状を導出し得る情報であれば、任意の情報が第２形状に対応する情報として採用され得る。例えば、線記録密度とトラックピッチとの組み合わせ、ビットピッチとトラック密度との組み合わせ、またはビットピッチとトラックピッチとの組み合わせが、第１形状に対応する情報として採用され得る。
図９に説明を戻す。Ｓ４０２の処理の後、ＭＰＵ２５は、ｊを１だけインクリメントする（Ｓ４０３）。そして、ＭＰＵ２５は、ｊの値がｎを超えているか否かを判定する（Ｓ４０４）。
ｊの値がｎを超えていない場合（Ｓ４０４、Ｎｏ）、制御がＳ４０２に移行する。ｊの値がｎを超えた場合（Ｓ４０４、Ｙｅｓ）、ＭＰＵ２５は、線記録密度をＤＬ１からＤＬｎまで変えながら取得した線記録密度ＤＬｉ（ただしｉは１からｎまでの整数）とトラック密度ＤＴｉとの組み合わせから、対象ゾーン２０１の記録密度（即ちトラック密度と線記録密度との積）が最大となる組み合わせを選択する（Ｓ４０５）。これによって、Ｓ３０３の処理が完了する。
このように、ＭＰＵ２５は、対象ゾーン２０１にかかる各第１形状にエリアマージンＡＭを加えた場合の記録密度を計算することによって、記録密度を最大にすることができる線記録密度とトラック密度との組み合わせを取得する。
図８に説明を戻す。Ｓ３０３の処理の後、ＭＰＵ２５は、Ｓ３０３の処理によって取得したトラック密度と線記録密度との対を、対象のゾーン２０１と対応付けて所定の記憶領域（例えばメモリ２６の一時データ領域）に格納する（Ｓ３０４）。そして、ＭＰＵ２５は、Ｓ３０３の処理によって取得したトラック密度と線記録密度との対を対象のゾーン２０１に適用した場合の対象ゾーン２０１の容量を演算する（Ｓ３０５）。
そして、ＭＰＵ２５は、ゾーン番号ＺＯＮＥを１だけインクリメントして、ゾーン番号ＺＯＮＥがゾーン番号の最大値ｍａｘＺＯＮＥを超えたか否かを判定する（Ｓ３０６）。
ゾーン番号ＺＯＮＥがｍａｘＺＯＮＥを超えていない場合（Ｓ３０６、Ｎｏ）、制御がＳ３０３に移行する。
ゾーン番号ＺＯＮＥがｍａｘＺＯＮＥを超えた場合（Ｓ３０６、Ｙｅｓ）、ＭＰＵ２５は、ヘッド番号ＨＥＡＤを１だけインクリメントして、ヘッド番号ＨＥＡＤがヘッド番号の最大値ｍａｘＨＥＡＤを超えたか否かを判定する（Ｓ３０７）。
ヘッド番号ＨＥＡＤがｍａｘＨＥＡＤを超えていない場合（Ｓ３０７、Ｎｏ）、ＭＰＵ２５は、ゾーン番号ＺＯＮＥをゼロで初期化し（Ｓ３０８）、制御がＳ３０３に移行する。
ヘッド番号ＨＥＡＤがｍａｘＨＥＡＤを超えた場合（Ｓ３０７、Ｙｅｓ）、ＭＰＵ２５は、ゾーン２０１毎に求めた容量の合計容量を演算する（Ｓ３０９）。
続いて、ＭＰＵ２５は、合計容量が表記容量と一致するか否かを判定する（Ｓ３１０）。合計容量が表記容量と等しい場合（Ｓ３１０、Ｙｅｓ）、Ｓ３０４の処理によって格納されたゾーン２０１毎の線記録密度とトラック密度との対を、ゾーン２０１毎の線記録密度とトラック密度との対の設定値として決定し（Ｓ３１１）、Ｓ１０２の処理が完了する。
合計容量が表記容量と等しくない場合（Ｓ３１０、Ｎｏ）、ＭＰＵ２５は、Ｓ３０４の処理によって格納されたゾーン２０１毎の線記録密度とトラック密度との対をクリアして（Ｓ３１２）、合計容量が表記容量より大きいか否かを判定する（Ｓ３１３）。合計容量が表記容量より大きい場合（Ｓ３１３、Ｙｅｓ）、ＭＰＵ２５は、ＡＭを所定のステップ幅ＡＭｓｔｅｐだけ減少させ（Ｓ３１４）、制御がＳ３０２の処理に移行する。つまり、ＭＰＵ２５は、エリアマージンを減少させて、再度、線記録密度とトラック密度との対の調整を実行する。
合計容量が表記容量より大きくない場合（Ｓ３１３、Ｎｏ）、即ち合計容量が表記容量より小さい場合、ＭＰＵ２５は、ＡＭを所定のステップ幅ｄｅｌｔａだけ増加させ（Ｓ３１５）、制御がＳ３０２の処理に移行する。つまり、ＭＰＵ２５は、エリアマージンを増加させて、再度、線記録密度とトラック密度との対の調整を実行する。
なお、Ｓ３１０では、ＭＰＵ２５は、合計容量が表記容量と厳密に一致していなくても合計容量が表記容量と等しいと判定してもよい。例えば、合計容量が表記容量を超え、かつその差が所定値以下であれば、ＭＰＵ２５は、合計容量が表記容量と等しいと判定してもよい。
以上述べたように、第１の実施形態の記録密度の決定方法は、第１ステップ（例えばＳ１０１）と第２ステップ（例えばＳ１０２）とを備える。第１ステップでは、ディスク媒体１０１に対してデータの記録と読み出しとが実行され（例えばＳ２０４〜Ｓ２０６）、読み出されたデータの品質を所定基準とするための、それぞれ単位容量の記録領域である第１複数の単位領域の第１形状に対応する第１情報が取得される（例えばＳ２１２、Ｓ２１３）。第２ステップでは、互いに等しいエリアマージンＡＭを第１形状の各単位領域に加えて決まる第２形状に対応する第２情報が取得され（例えばＳ３０４）、第２情報に基づいて記録密度が決定される（例えばＳ３１１）。
第１の実施形態の技術に比較される例として、比較例１と比較例２とを挙げる。比較例１では、磁気ディスク装置内でビットエラーレートが均一かつ最低になるように単位領域の形状が決定される。比較例２によれば、磁気ディスク装置内でトラックピッチマージンが均一かつ最大になるように単位領域の形状が決定される。
しかしながら、比較例１によれば、特にＳＭＲの方式でデータが記録される場合、重ね書きに対する耐性の担保ができない。また、比較例２によれば、記録品質のばらつきに対するビットエラーレートの余裕度の担保ができない。
第１の実施形態の記録密度の決定方法によれば、第１複数の単位領域には、最低限の品質を保証することができる形状（第１形状）を基準として、同一値のエリアマージンが加えられる。換言すると、第１複数の単位領域間でエリアマージンが均一になるように記録密度が決定されている。
エリアマージンは、ビットピッチとトラックピッチマージンとの積である。よって、重ね書きに対する耐性とビットエラーレートの余裕度との両方をバランス良く担保された、品質が高い磁気ディスク装置１を提供することが可能となる。即ち、第１の実施形態によれば、磁気ディスク装置１の品質を向上させることができる。
なお、第１複数の単位領域は、例えば磁気ディスク装置１に含まれる全ての単位領域である。よって、磁気ディスク装置１に含まれる全ての単位領域でエリアマージンを均一にすることが可能である。なお、第１複数の単位領域は、磁気ディスク装置１に含まれる単位領域のうちの一部であってもよい。例えば、第１複数の単位領域は、磁気ディスク装置１に含まれる全てのゾーン２０１のうちの一部のゾーン２０１に含まれる全ての単位領域であってもよい。その場合、当該一部のゾーン２０１でエリアマージンを均一にすることが可能となる。
以上の説明においては、１ビットあたりの記録領域を単位領域と見なした。単位領域の定義はこれに限定されない。２以上の所定ビットあたりの記録領域を単位領域として見なしうる。
また、第２形状（例えば図１０の矩形４２０）は、第１形状（例えば図１０の矩形４００）からエリアマージンＡＭに対応した長さだけディスク媒体１０１の径方向に延伸して得られる形状である。
延伸された、エリアマージンＡＭに対応した長さは、トラックピッチマージンとして機能する。よって、重ね書きに対する耐性を担保することが可能となる。
また、ディスク媒体１０１の記録面２００は、それぞれ複数の単位領域を含む複数の部分領域（例えばゾーン２０１）を含む。第１ステップは、部分領域毎に第１形状を取得するステップ（例えばＳ２０１〜Ｓ２１５）を含んでいる。また、第２ステップは、部分領域毎に記録密度を決定するステップ（例えばＳ３１１）を含んでいる。
よって、部分領域毎に第１形状が異なる場合であっても、複数の部分領域間で全ての単位領域のエリアマージンを均一にすることが可能となる。よって、例えば、２つの部分領域のうちの一の部分領域の単位領域のエリアマージンと、当該２つの部分領域の他の部分領域の単位領域のエリアマージンとを等しくした磁気ディスク装置１を提供することが可能となる。
また、第２ステップは、それぞれエリアマージンを異ならせてディスク媒体１０１の複数の合計容量を演算するステップ（例えばＳ３１２〜Ｓ３１５と、Ｓ３０９）と、複数の合計容量と磁気ディスク装置１の表記容量とに基づいて記録密度を決定するステップ（例えばＳ３１０、Ｓ３１１）と、を含む。
よって、表記容量に応じてエリアマージンを最適化することが可能となる。
また、複数の合計容量のうちの表記容量を超えずかつ最大の合計容量が演算された場合、その合計容量に対応した第２形状に基づいて記録密度が決定される（例えばＳ３１０、Ｓ３１１）。
よって、エリアマージンが最大化され、その結果、重ね書きに対する耐性とビットエラーレートの余裕度との両方を、高いレベルでバランスさせることが可能となる。
また、第１ステップは、それぞれトラックピッチとビットピッチとの比が異なる複数の第１形状を取得するステップを含む。例えば、図７に例示されるように、線記録密度の複数の値（ＤＬ１〜ＤＬｎ）が予め用意され、線記録密度の値毎に限界トラックピッチｍｉｎＴＰが演算される。これによって、それぞれトラックピッチとビットピッチとの比が異なる複数の第１形状が取得される。また、第２ステップでは、エリアマージンの候補を変更する毎に複数の第１形状のうちの記録密度（即ちトラック密度と線記録密度との積）が最大となる形状が取得され（例えばＳ３０３、Ｓ４０１〜Ｓ４０６）、取得された形状に基づいて合計容量が演算される（例えばＳ３０９）。
よって、エリアマージンを均一化かつ最大化することが可能となる。
また、第１ステップでは、セクタエラーレートが品質を表す指標として計測され（例えばＳ２０６）、計測されたセクタエラーレートが所定値となる単位領域の形状が取得される（例えばＳ２０７、Ｓ２１２、Ｓ２１３）。
よって、最低限の品質を保証するための単位領域の形状を取得することが可能となる。
なお、セクタエラーレートは、セクタ単位のビットエラーレートである。ビットエラーレートが計測される単位は、セクタ単位だけに限定されない。例えば、トラック単位のビットエラーレートが計測されてもよい。
また、磁気ディスク装置１は、ＳＭＲの方式で記録が実施される装置であることとして説明した。ＳＭＲの方式によれば、トラックピッチを磁気ヘッド１０２の記録素子の幅ＷＨｗよりも狭めることで、記録密度を向上させることができる。第１の実施形態によれば、限界トラックピッチまで余裕を持たせたトラックピッチを設定することができるので、ＳＭＲの方式が採用された場合において、記録時に磁気ヘッド１０２の位置が意図せずズレるような状況が発生しても、最低限の記録品質を保証することが可能となる。
なお、第１の実施形態の技術を適用できる磁気ディスク装置は、ＳＭＲの方式で記録が実施される装置だけに限定されない。第１の実施形態の技術は、ＣＭＲの方式またはＳＭＲとＣＭＲとの両方の方式で記録が実施される装置にも適用することができる。
また、以上の説明では、全記録面２００で各エリアマージンができるだけ均一になり、かつ各エリアマージンができるだけ大きくなるように、各ゾーン２０１の線記録密度およびトラック密度が決定された。全記録面２００の品質を均一かつ一定とするためには、全記録面２００で各エリアマージンが均一で各エリアマージンが最大となることが理想である。しかしながら、特定の磁気ヘッド１０２、特定のゾーン２０１、または特定の磁気ヘッド１０２と特定のゾーン２０１との組み合わせが指し示す部位で、その他の部位と比較してより大きな品質劣化が予め予想される場合、各エリアマージンは必ずしも均一に配分されなくてもよい。品質劣化の差に応じて各エリアマージンが按分されてもよい。
ここでいう品質劣化の差の要因の例として、振動や衝撃が加えられた時の位置決め性能、記録周波数の高低に起因するジッター、ディスク媒体１０１の磁気特性の不均一に起因する熱揺らぎ品質の劣化量、などの要素の部位毎の優劣が挙げられる。なお、品質劣化の差の要因は、これらに限定されない。
各エリアマージンの按分は、例えば、ＭＰＵ２５が、特定のゾーン２０１が対象のゾーン２０１として選択された場合において、Ｓ３０３の直前で、エリアマージンＡＭを一時的に調整することで実現できる。例えば、ＭＰＵ２５は、エリアマージンＡＭに所定量を加算したりエリアマージンＡＭを所定倍することでエリアマージンＡＭを調整し得る。なお、各エリアマージンの按分の方法はこれに限定されない。
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、記録密度の決定が、磁気ディスク装置１に具備されたＭＰＵ２５によって実施される構成を例示した。磁気ディスク装置１に専用のハードウェア回路を設け、当該ハードウェア回路によって記録密度の決定が実施されてもよい。また、ＭＰＵ２５と当該ハードウェア回路との協働によって記録密度の決定が実施されてもよい。
また、例えば図１１に例示されるように、磁気ディスク装置１に外部装置３００を接続して、外部装置３００が磁気ディスク装置１のハードウェアを制御することによって記録密度の決定が実施されてもよい。
例えば外部装置３００は、プロセッサ３０とメモリ３１とを有するコンピュータである。メモリ３０には、記録密度決定プログラム３２が予め格納されている。プロセッサ３０は、記録密度決定プログラム３２を実行することで、記録密度の決定を実施する。プロセッサ３０は、磁気ディスク装置１に対して逐一コマンドを送ることにより、図７〜図９によって例示した各処理を実現する。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１ 磁気ディスク装置、２０ 制御回路、２５ ＭＰＵ、５０ プロセッサ、２６１，５１１ 記録密度決定プログラム、１０１ ディスク媒体、２００ 記録面、２０１ ゾーン、３１０，３２０，４００，４２０ 矩形、４１０ マージン領域、５００ 外部装置。

Claims (10)

  1. 磁気ディスク装置が備えるディスク媒体に対してデータの記録と読み出しとを実行して、前記読み出されたデータの品質を所定基準とするための、それぞれ単位容量の記録領域である第１複数の単位領域の第１形状に対応する第１情報を取得する第１ステップと、
    前記第１形状の前記第１複数の単位領域のそれぞれに互いに等しい面積を有するマージン領域を加えて決まる前記第１複数の単位領域の第２形状に対応する第２情報を取得して、前記第２情報に基づいて記録密度を決定する第２ステップと、
    を備える記録密度の決定方法。
  2. 前記第２形状は、前記第１形状から前記面積に対応した長さだけ前記ディスク媒体の径方向に延伸して得られる形状である、
    請求項１に記載の記録密度の決定方法。
  3. 前記ディスク媒体の記録面は、それぞれ前記第１複数の単位領域のうちの第２複数の単位領域を有する複数の部分領域を備え、
    前記第１ステップは、部分領域毎に前記第１形状を取得するステップを含み、
    前記第２ステップは、部分領域毎に前記記録密度を決定するステップを含む、
    請求項２に記載の記録密度の決定方法。
  4. 前記第２ステップは、
    それぞれ前記面積を異ならせて前記ディスク媒体の複数の合計容量を演算する第３ステップと、
    前記複数の合計容量と前記磁気ディスク装置の表記容量とに基づいて前記記録密度を決定する第４ステップと、
    を含む請求項２に記載の記録密度の決定方法。
  5. 前記第４ステップは、前記複数の合計容量のうちの前記表記容量を超えずかつ最大の合計容量を選択し、前記選択した合計容量に対応した前記第２形状に基づいて前記記録密度を決定するステップ
    を含む請求項４に記載の記録密度の決定方法。
  6. 前記第１ステップは、それぞれが前記第１形状でありそれぞれ前記ディスク媒体の径方向の長さと前記ディスク媒体の周方向の長さとの比が異なる複数の第３形状を取得する第５ステップを含み、
    前記第３ステップは、
    それぞれ前記複数の第３形状のそれぞれに対応し、それぞれが前記第２形状である複数の第４形状のうちのトラック密度と線記録密度との積が最大の形状である第４形状を前記面積を変える毎に選択する第６ステップと、
    前記面積を変える毎に選択された前記第４形状に基づいて合計容量を演算する第７ステップと、
    を含む請求項４に記載の記録密度の決定方法。
  7. 前記第１ステップは、
    ビットエラーレートを前記品質として計測するステップと、
    前記計測されたビットエラーレートが所定値となる前記第１複数の単位領域の形状を前記第１形状として取得するステップと、
    を含む請求項２に記載の記録密度の決定方法。
  8. 前記磁気ディスク装置は、ＳＭＲ（Shingled Magnetic Recording）方式で前記ディスク媒体にデータの記録を実行する磁気ディスク装置である、
    請求項２に記載の記録密度の決定方法。
  9. 前記記録密度は、前記ディスク媒体の径方向の記録密度と前記ディスク媒体の周方向の記録密度との組み合わせで規定される、
    請求項１に記載の記録密度の決定方法。
  10. それぞれ単位容量の記録領域である複数の単位領域をそれぞれ有する第１の部分領域と第２の部分領域とが設けられ、前記第１の部分領域に含まれる第１の単位領域が備えるマージン領域の面積と前記第２の部分領域に含まれる第２の単位領域が備えるマージン領域の面積とが等しい、ディスク媒体、
    を備える磁気ディスク装置。
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