JP3749856B2 - 記録装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度記録が可能な記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パソコンなど情報機器の飛躍的な機能向上により、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情報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。
【０００３】
例えば、ハードディスクなどの磁気記録媒体では、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。
【０００４】
相変化材料を用いた光記録媒体においても状況は同様であり、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。
【０００５】
これらの問題を回避するため、磁気記録の分野においては、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．Ｐｈｙｓ．，７６（１９９４）ｐｐ６６７３；ＵＳ Ｐａｔｅｎｔ ５，８２０，７６８および５，９５６，２１６；Ｒ．Ｈ．Ｍ．Ｎｅｗｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｂ１２（１９９４）ｐｐ３１９６；荻野谷他，特開平１０−２３３０１５号公報）。
【０００６】
記録媒体表面を記録材料が一様に覆い記録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エラーは起きにくい。
【０００７】
一方、記録媒体表面において記録材料が非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必要があるため、記録ヘッドによる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または隣り合う記録セルにまたがって書き込み動作を行うことになるため、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、媒体は記録ヘッド下を約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つの記録セルが記録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μｍ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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、Ｔｂｐｓｉ級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、記録ヘッドを用いて個々の記録セルへデータを書き込む際に、記録開始タイミングを合わせるのに有効な方法が確立していないため書き込みエラーが生じる。
【０００９】
本発明の目的は、記録セルのパターンが高度に配列化した記録媒体への記録開始タイミングずれによる書き込みエラーの影響を解消することができ、高速なデータ書き込みが可能な記録装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様に係る記録装置は、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ように記録材料を非記録材料により分断して形成された複数の記録セルをトラック方向に沿ってピッチＰで周期的に配列した複数列のサブトラックを含む記録トラック帯と、記録トラック帯間を分離する分離帯を有し、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沿って前記ピッチＰの１／２ずれている記録媒体に対してデータを記録する記録装置であって、隣り合う２つのサブトラックからなる記録トラック上に配置される再生ヘッドおよび記録ヘッドと、前記記録ヘッドに記録開始信号を与える制御器と、前記記録トラック上を前記記録ヘッドが前記ピッチ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つのデータ信号を書き込むようにデータ信号を生成する信号発生器と、前記再生ヘッドからの読み出し信号を処理する信号処理器とを具備したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の一実施形態に係る記録装置によって記録がなされ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が複数の帯状の分離帯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。
【００１２】
記録トラック帯１内には規則的に配列した複数の記録セル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。
【００１３】
上述した分離帯２は非記録材料で形成してもよいし、記録材料で形成してもよい。分離帯が非記録材料からなる場合、再生ヘッドが複数の記録トラック帯を横切る度に、周期的に信号がない領域が現れることを利用して記録トラック帯のシークが容易になる。分離帯が記録材料からなる場合、分離帯に記録トラック帯のアドレス情報を記録することができる。
【００１４】
記録セル１１はトラック方向に沿ってピッチ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１９列のサブトラック１ａ〜１ｓが含まれている。なお、記録トラック帯１内のサブトラックの数は特に限定されず、設計に応じて適宜設定される。
【００１５】
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。このため、記録トラック帯１内で隣り合うサブトラック例えば１ａおよび１ｂ上に位置する最近接の２つの記録セル１１は、トラック方向に沿って互いの中心間の間隔が１つのサブトラック例えば１ａ上での記録セル１１間のピッチＰの１／２だけずれている。
【００１６】
図２は本発明の一実施形態に係る記録装置、例えば磁気ディスク装置の全体的な構造を示す斜視図である。磁気ディスク２１はスピンドルモーター２２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２３にはアクチュエータアーム２４が保持され、アクチュエータアーム２４はサスペンション２５およびその先端のスライダ２６を支持している。磁気ディスク２１が回転すると、スライダヘッド２６の媒体対向面は磁気ディスク２１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２４の基端にはボイスコイルモーター２７が設けられ、アクチュエータアーム２４はボイスコイルモーター２７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２４の先端には微小位置制御を行うためのピエゾ素子が設置される。磁気ディスク装置内部には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が設置される。
【００１７】
図３は本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の磁気ディスクおよびスライダを示す断面図である。また、図４はスライダの平面図である。
【００１８】
図３に示すように、磁気ディスク２１は、基板１０上に、記録セル１１が規則配列した記録トラック帯１および分離帯２を含む記録層３と、保護層４が形成された構造を有する。磁気ディスク２１はスピンドルモーター２２に装着されている。磁気ディスク２１上にはスライダ２６が配置される。スライダはピエゾ素子を含む２段アクチュエータ（図示せず）によって位置決めされる。
【００１９】
図３および図４に示すように、スライダ２６の先端には再生ヘッド３１と記録ヘッド３２が搭載されている。既述した図１に示したように、再生ヘッド３１および記録ヘッド３２は、磁気ディスク２１の記録トラック帯１上において隣り合う２つのサブトラック（図１では１ａおよび１ｂ）からなる記録トラック上をカバーするように配置される。
【００２０】
図３に示すように、再生ヘッド３１には再生信号を処理する信号処理器３３が接続されている。記録ヘッド３２には制御器３４および信号発生器３５が接続されている。再生ヘッド３１で読み出された記録セルの信号に基づいて、制御器３４は記録ヘッド３１に記録開始信号を与える。また、制御器３４は信号発生器３５で生成されたデータ信号を記録ヘッド３１に与える。信号発生器３５は、記録ヘッド３２が記録トラック上を記録セル１１間のピッチＰの１／２のｎ倍（ｎは２以上の整数）だけ通過するのに要する時間で１つのデータ信号を書き込むようにデータ信号を生成する。なお、データ信号の先頭に追加される特定のヘッダパターン信号を生成するヘッダ発生器が設けられる場合もある。
【００２１】
記録ヘッド３２により記録セル１１がピッチＰで配列したサブトラック２つからなる記録トラックに対して書き込みを行う場合、記録ヘッド３２が各記録セル１１の直上に位置したときにその記録セル１１へ記録すべき情報を順次書き込むことができれば好都合である。ただし、このような理想的な状態での記録を実現するには、記録ヘッド３２が媒体上のどの位置にあり、かつどの記録セル上にあるかがわかっている必要がある。しかし、上述したように、現状では再生ヘッドと記録ヘッドが数μｍ以上離れていることから記録開始のタイミング合わせが困難であり、記録トラック上でピッチＰの１／２で等間隔に並ぶ記録セル列に位相を合わせて書き込みを行うのは困難である。このため、記録ヘッドの書き込み開始位置の位相はトラック方向に沿ってランダムになる。
【００２２】
このような状況の下で、記録ヘッドが媒体上を記録セル間のピッチＰの１／２の距離を通過するのに要する時間内で、１つのデータ信号の書き込みを行う場合について検討する。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、一方のサブトラック上で１つのデータ信号を書き込み、次に他方のサブトラック上で１つのデータ信号を書き込む、という書き込み動作を繰り返す。
【００２３】
上記の書き込み動作において、記録ヘッド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５（Ａ）〜（Ｅ）に示す。記録ヘッドの書き込みタイミングは、図の上部の黒塗りバーで示している。書き込み位置ずれの大きさは、記録セル間のピッチＰの倍数で表示している。記録が成功した記録セルは黒丸または白丸で表示し、記録エラーの可能性のある記録セルは灰色の丸で表示している。すなわち、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に対しては記録が正しく行われない可能性がある。
【００２４】
これらの図から、記録タイミングが記録セルの位相と合っている図５（Ａ）および（Ｅ）以外の場合には、必ず書き込みエラーが生じる可能性があることがわかる。このような書き込み動作では、書き込みエラーの影響を解消することが困難であり、高速記録を達成できない。
【００２５】
以下、本発明の一実施形態の記録装置を用いて書き込み動作を行う場合について説明する。例えば、記録ヘッドが媒体上を記録セル間のピッチ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つのデータ信号（例えば１ビットの符号化データ）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つのデータ信号を書き込む動作を繰り返す。
【００２６】
上記の書き込み動作において、記録ヘッド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６（Ａ）〜（Ｇ）に示す。図６（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６（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。したがって、後述するように読み出し信号を適切に処理することによって、書き込みエラーの影響を解消することができる。
【００２７】
また、記録ヘッドが媒体上を記録セル間のピッチＰの１／２の３倍（ｎ＝３）の距離を通過するのに要する時間内で、１つのデータ信号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。
【００２８】
上記の書き込み動作において、記録ヘッド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７（Ａ）〜（Ｇ）に示す。図６（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３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７（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情報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。この場合にも、後述するように読み出し信号を適切に処理することによって、書き込みエラーの影響を解消することができる。
【００２９】
次に、本発明の一実施形態に係る記録装置による読み出し信号の処理について説明する。
【００３０】
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。
【００３１】
信号処理器は、読み出された情報をｎ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ｎ個の記録セルの情報をトラック方向に沿って１つずつｎ個に振り分ける操作を繰り返してｎ群のデータ列を生成する。このｎは２以上の整数であり、記録ヘッドが記録トラック上をピッチＰの１／２のｎ倍だけ通過するのにかかる時間で書き込み動作を行った区域に含まれ得る記録セルの数に等しい。そして、例えば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。また、ｎが３以上の場合には、ｎ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してもよい。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。
【００３２】
以下、上記の信号処理をより具体的に説明する。
まず、例えばｎ＝２の場合には、区分された各記録区域に含まれる２個の記録セルの情報を、トラック方向に沿って１番目の記録セルから読み出された情報と２番目の記録セルから読み出された情報に１つずつ振り分けて、所定数の記録区域内で合計２群のデータ列を生成する。これらの２群のデータ列は、連続的に読み出される情報の全データ列で見ると、奇数番目に読み出されるデータ列と偶数番目に読み出されるデータ列に相当する。上記の書き込み動作に関する説明からわかるように、２群のデータ列のどちらかが正しいデータ信号である。
【００３３】
同様に、ｎ＝３の場合には、区分された各記録区域に含まれる３個の記録セルの情報を、トラック方向に沿って１番目の記録セルから読み出された情報と２番目の記録セルから読み出された情報と３番目の記録セルから読み出された情報に１つずつ振り分けて、所定数の記録区域内で合計３群のデータ列を生成する。上記の書き込み動作に関する説明からわかるように、３群のデータ列のうち２群のデータ列が正しいデータ信号である。
【００３４】
一般化して記載すれば、各単位時間に読み出されたｎ個の記録セルの情報を、トラック方向に沿って１番目、２番目、・・・、ｎ番目の情報に１つずつ振り分けて合計ｎ群のデータ列を生成する。
【００３５】
上記のようにして生成されたｎ群のデータ列のうち、どのデータ列が正しく、どのデータ列が書き込みエラーを含んでいるかについては、記録ヘッド位置の位相が把握できないため、そのままでは正しいデータ信号を判断することはできない。本発明の実施形態においては、例えば以下において説明する２つの手法のいずれかを用いて正しいデータ信号を判断することができる。
【００３６】
１つ目は、エラー訂正処理を用いる手法である。エラー訂正処理とは例えば Magnetic Information Storage Technology (Electromagnetism) by Shan X. Wang, A. M. Taratorin, p217 に説明されているように、記録するデータのサイズをより冗長なチャンネルコードに変換することにより、記録時に起きるチャンネルコードの単発的な記録エラーを発見して修正する処理である。具体的には、変換後のチャンネルコードはある一定のルールに基づいた一部の信号パターンのみが許容される。従って許容された信号パターン以外の信号パターンが現れたときはエラーとして発見される。この際、エラーの発見された信号パターンが、許容された信号パターンからどのくらい異なっているかを示す指数が Hamming distance（ｄ）またはエラー蓄積数と呼ばれる数値である。エラー訂正処理ではエラーの発見された信号パターンにおけるｄがある一定値以下ならば正しい信号パターンへ訂正することが可能となる。
【００３７】
上記の Hamming distance（ｄ）を利用して、上記のｎ群のデータ列のうち、どのデータ列に書き込みエラーが生じているかを判断する。すなわち、信号処理部は得られたｎ群のデータ列のｄを算出する。書き込みエラーのないデータ列ではｄの値は０となる。書き込みエラーが増えるほどｄの値が増えるので、最もｄの値の大きいデータ列に記録ヘッドの位相ずれによる書き込みエラーが生じていると判定される。例えばｎ＝２の場合、奇数番目のデータ列と偶数番目のデータ列のｄを算出し、ｄ＝０またはｄの値が小さい方を正しく記録されたデータ列として扱う。
【００３８】
２つ目は、ｎが３以上のデータ列に対して多数決を用いる手法である。一般にｎ個の記録セルを含み得る領域に対して１つのデータ信号の書き込み動作を行った場合に位相ずれが生じると、少なくとも１群のデータ列は書き込みエラーを含むが、残りのデータ列には書き込みエラーが生じない。このため、書き込みエラーの数は１群のデータ列にのみ多く認められる。したがって、得られた全てのデータ列の互いに比べると、位相ずれの起こった１群のデータ列のみがエラーの多い信号パターンを示し、他のデータ列は等しく正しい信号パターンを示す。なお、ｎ＝２の時には２群のデータ列のうち一方に記録エラーが起きると他方のデータ列は１つなので、互いのデータ列を比べてもどちらに記録エラーが生じているか分からない。したがって、ｎ＝２の場合には前述のエラー訂正における Hamming distance を比較する手法が好ましい。一方、ｎが３以上の場合には１群のデータ列に記録エラーが発生していると、残りのデータ列はほとんど記録エラーのない同じ信号パターンとなる。したがって、信号処理部はｎ群のデータ列を互いに比べ、最も差の大きなデータ列だけを位相ずれの起きたデータ列として排除し、その他の記録エラーのないデータ列を正しい再生信号として出力する。具体的にはｎ群のデータ列から各ビットを抽出して比較し、多い方の信号を採用する。
【００３９】
さらに、本発明の他の実施形態においては、信号処理器によって、所定数の記録区域を含む１つのセクタについてｎ群のデータ列のエラー蓄積数を算出して記憶し、連続する２以上のセクタに含まれる各群のデータ列のエラー蓄積数を合計して、エラー蓄積数の合計が最も少な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。
【００４０】
このような信号処理は以下のような場合に有効である。例えば、エラー蓄積数として Hamming distance（ｄ）を用いる場合、ある一定のエラー数を超過すると、その信号パターンが本来記録した信号パターンとは別の信号パターンに近づくことがある。この場合、ｄの値が減少するかまたは０となり、正しい信号として認識されてしまう可能性がある。一方、記録媒体中の記録トラックを構成する記録ビットが複数のセクタにまたがって均一な間隔で配列している場合、記録ヘッドの位相ずれによって生じる記録エラーはどのセクタでも同じ位置に現れる。すなわち、１つのセクタを構成するｎ群のデータ列のうちｋ番目のデータ列で位相ずれにより記録エラーが起きている場合、記録セルが均一に配列している範囲の複数セクタのｎ群のデータ列では全てｋ番目のデータ列に位相ずれが発見される。
【００４１】
ここで、あるセクタＡにおいて上記のようにエラー数が超過して本来の信号パターンが別の信号パターンに近づいた場合を考える。この場合、そのセクタの信号パターンのみを判定すれば、偶然ｋ番目のデータ列のｄの値が低く、他のデータ列が誤って記録エラーとして選択されることがあり得る。このような場合でも、複数のセクタを比較して他のセクタの多くでｋ番目のデータ列が記録エラーと判定される場合には、セクタＡでもｋ番目のデータ列を記録エラーとして破棄する。
【００４２】
例えば、ｎ＝２のときに４つのセクタで判断する場合について説明する。ここで、セクタ１、セクタ２、セクタ４では偶数番目の記録セルから構成されるデータ列でエラー蓄積数が多くエラーと判定され、セクタ３では奇数番目の記録セルから構成されるデータ列でエラー蓄積数が多くエラーと判定されたものとする。この場合、偶数が３つ、奇数が１つであり、偶数の方が多いため、４つのセクタ全てにおいて偶数番目のデータ列を破棄し、奇数番目のデータ列を再生信号として採用する。
【００４３】
このように複数のセクタに含まれる各データ列のエラー蓄積数を合計することによって判定する処理を行うことにより、位相ずれによる記録エラーの数が原因となって偶然あるセクタでのあるデータ列でエラー蓄積数ｄが低い値になったとしてもそのデータ列を破棄することができ、正しい記録情報を判定できる。
【００４４】
【実施例】
本実施例では、基板上に形成した溝領域にお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８（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。
【００４５】
図８（Ａ）に示すように、以下のようにし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。
【００４６】
図８（Ｂ）に示すように、以下のようにし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。
【００４７】
図８（Ｃ）に示すように、以下のようにし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。
【００４８】
図８（Ｄ）に示すように、以下のようにし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。
【００４９】
製造した磁気記録媒体を磁気力顕微鏡により観察したところ、図１に示したような構造が認められた。幅約４００ｎｍの記録トラック帯１と幅約５０ｎｍの磁性層からなる分離帯２が交互に形成されている。記録トラック帯１内において、記録セル１１はマトリックス１２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１１は２０ｎｍ径であり、トラック方向に沿って４０ｎｍのピッチＰで周期的に形成されてサブトラックを形成している。１つのサブトラック上ではトラック方向に沿って４００個の記録セルが等間隔に並んでいる。記録トラック帯１内には１９列のサブトラック１ａ〜１ｓが含まれている。上記のように記録セル１１は三角格子を形成しているため、記録トラック帯１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１１はトラック方向に沿う中心間の間隔が１つのサブトラック上での記録セル１１間のピッチＰの１／２すなわち２０ｎｍだけずれている。分離帯２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。
【００５０】
製造された磁気ディスクを用いて図３および図４に示すような磁気ディスク装置を作製した。ヘッドスライダ２６の先端に設けられたＧＭＲ再生ヘッド３１の寸法は縦約３０ｎｍ、幅約２０ｎｍ、単磁極記録ヘッド３２の寸法は縦２０ｎｍ、幅約２０ｎｍである。再生ヘッド３１は記録ヘッド３２よりトラック方向に沿って先にあり、再生ヘッド３１と記録ヘッド３２の距離は約３μｍである。図１に示すように、再生ヘッド３１および記録ヘッド３２は、記録トラック帯内で所定のピッチで規則配列した１９列のサブトラックのうち、２列のサブトラック（例えば１ａおよび１ｂ）からなる記録トラックに対して記録、再生を行う。再生ヘッド３１および記録ヘッド３２のサイズは、位置をずらすことなく記録、再生ができるようになっている。
【００５１】
本実施例に係る磁気記録装置を用いて以下のようにして記録、再生を行った。磁気ディスクを５４００ｒｐｍで回転させた。この条件では、磁気ディスク上の半径２５ｍｍの位置にあるトラックは、ヘッドの下を約１４ｍ／秒の速度で移動する。したがって、ヘッドの下をトラック方向に沿う記録セル間のピッチの１／２の距離（２０ｎｍ）が通過する時間は約１．４１ｎｓｅｃとなる。
【００５２】
信号発生器は、２つのサブトラックからなる記録トラック上の２つの記録セルが記録ヘッドの下を通過する時間すなわち２．８３ｎｓｅｃの間に１つのデータ信号（１ビットの符号化データ）を書き込むタイミングで記録ヘッドにデータ信号を送る。なお、記録したデータ信号は、ユーザーデータを１／２（２，７）コードに従って変調したものである。
【００５３】
記録後の記録媒体を再生ヘッドによって再生した。再生ヘッドは回転数５４００ｒｐｍで回転する磁気ディスク上の半径２５ｍｍの位置にあるトラック上において、２０ｎｍ間隔で１つの記録セルが再生ヘッド下を通過する時間１．４１ｎｓｅｃごとに各記録セルの情報を１つずつ読み出す。
【００５４】
信号処理器は、再生ヘッドによって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、１セクタを８個の記録区域（合計１６個のコード）として、連続する８セクタについて以下のようにして読み出し信号を処理した。すなわち、１つのセクタで各記録区域に含まれる２個の記録セルの情報をトラック方向に沿って１つずつ振り分ける操作を繰り返して、偶数番目の記録セルから得られたデータ列Ａと奇数番目の記録セルから得られたデータ列Ｂを生成した。この操作を８セクタについて行った。１／２（２，７）コードに従って、各データ列についてエラー訂正処理を行い、エラー蓄積数ｄを算出した。表１に、８セクタにおける各データ列のｄ値とその合計を示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
表１に示されるように、ｄ値の合計は、データ列Ａの方がデータ列Ｂより少ない。この場合、信号処理器は読み取った８つのセクタの全てにおいて、データ列Ａを正しいデータとして判断する。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、記録セルのパターンが高度に配列化した記録媒体に対して高速で読み出し読み出しが可能な記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に一実施形態に係る磁気記録媒体の記録層の表面を概略的に示す平面図。
【図２】本発明に一実施形態に係る磁気ディスク装置を示す斜視図。
【図３】本発明に一実施形態に係る磁気ディスク装置の磁気ディスクおよびヘッドスライダの断面図。
【図４】本発明に一実施形態に係る磁気ディスク装置のヘッドスライダの平面図。
【図５】ｎ＝１の場合に、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。
【図６】ｎ＝２の場合に、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。
【図７】ｎ＝３の場合に、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。
【図８】本発明の実施例における磁気記録媒体の製造方法を示す断面図。
【符号の説明】
１…記録トラック帯
２…分離帯
１１…記録セル
１２…マトリックス
２１…磁気ディスク
２２…スピンドルモーター
２３…軸
２４…アクチュエータアーム
２５…サスペンション
２６…スライダ
２７…ボイスコイルモーター
３１…再生ヘッド
３２…記録ヘッド
３３…信号処理器
３４…制御器
３５…信号発生器
４１…ガラスディスク基板
４２…磁性層
４３…ＳｉＯ2膜
４４…レジスト
４５…溝
４６…ブロックコポリマー
４７…ポリスチレン粒子
４８…ポリブタジエン部分
４９…記録セル
５０…マトリックス
５１…保護膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度記録が可能な記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パソコンなど情報機器の飛躍的な機能向上により、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情報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。
【０００３】
例えば、ハードディスクなどの磁気記録媒体では、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。
【０００４】
相変化材料を用いた光記録媒体においても状況は同様であり、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。
【０００５】
これらの問題を回避するため、磁気記録の分野においては、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．Ｐｈｙｓ．，７６（１９９４）ｐｐ６６７３；ＵＳ Ｐａｔｅｎｔ ５，８２０，７６８および５，９５６，２１６；Ｒ．Ｈ．Ｍ．Ｎｅｗｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｂ１２（１９９４）ｐｐ３１９６；荻野谷他，特開平１０−２３３０１５号公報）。
【０００６】
記録媒体表面を記録材料が一様に覆い記録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エラーは起きにくい。
【０００７】
一方、記録媒体表面において記録材料が非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必要があるため、記録ヘッドによる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または隣り合う記録セルにまたがって書き込み動作を行うことになるため、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、媒体は記録ヘッド下を約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つの記録セルが記録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μｍ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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、Ｔｂｐｓｉ級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、記録ヘッドを用いて個々の記録セルへデータを書き込む際に、記録開始タイミングを合わせるのに有効な方法が確立していないため書き込みエラーが生じる。
【０００９】
本発明の目的は、記録セルのパターンが高度に配列化した記録媒体への記録開始タイミングずれによる書き込みエラーの影響を解消することができ、高速なデータ書き込みが可能な記録装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様に係る記録装置は、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ように記録材料を非記録材料により分断して形成された複数の記録セルをトラック方向に沿ってピッチＰで周期的に配列した複数列のサブトラックを含む記録トラック帯と、記録トラック帯間を分離する分離帯を有し、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沿って前記ピッチＰの１／２ずれている記録媒体に対してデータを記録する記録装置であって、隣り合う２つのサブトラックからなる記録トラック上に配置される再生ヘッドおよび記録ヘッドと、前記記録ヘッドに記録開始信号を与える制御器と、前記記録トラック上を前記記録ヘッドが前記ピッチ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つのデータ信号を書き込むようにデータ信号を生成する信号発生器と、前記再生ヘッドからの読み出し信号を処理する信号処理器とを具備したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の一実施形態に係る記録装置によって記録がなされ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が複数の帯状の分離帯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。
【００１２】
記録トラック帯１内には規則的に配列した複数の記録セル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。
【００１３】
上述した分離帯２は非記録材料で形成してもよいし、記録材料で形成してもよい。分離帯が非記録材料からなる場合、再生ヘッドが複数の記録トラック帯を横切る度に、周期的に信号がない領域が現れることを利用して記録トラック帯のシークが容易になる。分離帯が記録材料からなる場合、分離帯に記録トラック帯のアドレス情報を記録することができる。
【００１４】
記録セル１１はトラック方向に沿ってピッチ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１９列のサブトラック１ａ〜１ｓが含まれている。なお、記録トラック帯１内のサブトラックの数は特に限定されず、設計に応じて適宜設定される。
【００１５】
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。このため、記録トラック帯１内で隣り合うサブトラック例えば１ａおよび１ｂ上に位置する最近接の２つの記録セル１１は、トラック方向に沿って互いの中心間の間隔が１つのサブトラック例えば１ａ上での記録セル１１間のピッチＰの１／２だけずれている。
【００１６】
図２は本発明の一実施形態に係る記録装置、例えば磁気ディスク装置の全体的な構造を示す斜視図である。磁気ディスク２１はスピンドルモーター２２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２３にはアクチュエータアーム２４が保持され、アクチュエータアーム２４はサスペンション２５およびその先端のスライダ２６を支持している。磁気ディスク２１が回転すると、スライダヘッド２６の媒体対向面は磁気ディスク２１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２４の基端にはボイスコイルモーター２７が設けられ、アクチュエータアーム２４はボイスコイルモーター２７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２４の先端には微小位置制御を行うためのピエゾ素子が設置される。磁気ディスク装置内部には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が設置される。
【００１７】
図３は本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の磁気ディスクおよびスライダを示す断面図である。また、図４はスライダの平面図である。
【００１８】
図３に示すように、磁気ディスク２１は、基板１０上に、記録セル１１が規則配列した記録トラック帯１および分離帯２を含む記録層３と、保護層４が形成された構造を有する。磁気ディスク２１はスピンドルモーター２２に装着されている。磁気ディスク２１上にはスライダ２６が配置される。スライダはピエゾ素子を含む２段アクチュエータ（図示せず）によって位置決めされる。
【００１９】
図３および図４に示すように、スライダ２６の先端には再生ヘッド３１と記録ヘッド３２が搭載されている。既述した図１に示したように、再生ヘッド３１および記録ヘッド３２は、磁気ディスク２１の記録トラック帯１上において隣り合う２つのサブトラック（図１では１ａおよび１ｂ）からなる記録トラック上をカバーするように配置される。
【００２０】
図３に示すように、再生ヘッド３１には再生信号を処理する信号処理器３３が接続されている。記録ヘッド３２には制御器３４および信号発生器３５が接続されている。再生ヘッド３１で読み出された記録セルの信号に基づいて、制御器３４は記録ヘッド３１に記録開始信号を与える。また、制御器３４は信号発生器３５で生成されたデータ信号を記録ヘッド３１に与える。信号発生器３５は、記録ヘッド３２が記録トラック上を記録セル１１間のピッチＰの１／２のｎ倍（ｎは２以上の整数）だけ通過するのに要する時間で１つのデータ信号を書き込むようにデータ信号を生成する。なお、データ信号の先頭に追加される特定のヘッダパターン信号を生成するヘッダ発生器が設けられる場合もある。
【００２１】
記録ヘッド３２により記録セル１１がピッチＰで配列したサブトラック２つからなる記録トラックに対して書き込みを行う場合、記録ヘッド３２が各記録セル１１の直上に位置したときにその記録セル１１へ記録すべき情報を順次書き込むことができれば好都合である。ただし、このような理想的な状態での記録を実現するには、記録ヘッド３２が媒体上のどの位置にあり、かつどの記録セル上にあるかがわかっている必要がある。しかし、上述したように、現状では再生ヘッドと記録ヘッドが数μｍ以上離れていることから記録開始のタイミング合わせが困難であり、記録トラック上でピッチＰの１／２で等間隔に並ぶ記録セル列に位相を合わせて書き込みを行うのは困難である。このため、記録ヘッドの書き込み開始位置の位相はトラック方向に沿ってランダムになる。
【００２２】
このような状況の下で、記録ヘッドが媒体上を記録セル間のピッチＰの１／２の距離を通過するのに要する時間内で、１つのデータ信号の書き込みを行う場合について検討する。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、一方のサブトラック上で１つのデータ信号を書き込み、次に他方のサブトラック上で１つのデータ信号を書き込む、という書き込み動作を繰り返す。
【００２３】
上記の書き込み動作において、記録ヘッド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５（Ａ）〜（Ｅ）に示す。記録ヘッドの書き込みタイミングは、図の上部の黒塗りバーで示している。書き込み位置ずれの大きさは、記録セル間のピッチＰの倍数で表示している。記録が成功した記録セルは黒丸または白丸で表示し、記録エラーの可能性のある記録セルは灰色の丸で表示している。すなわち、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に対しては記録が正しく行われない可能性がある。
【００２４】
これらの図から、記録タイミングが記録セルの位相と合っている図５（Ａ）および（Ｅ）以外の場合には、必ず書き込みエラーが生じる可能性があることがわかる。このような書き込み動作では、書き込みエラーの影響を解消することが困難であり、高速記録を達成できない。
【００２５】
以下、本発明の一実施形態の記録装置を用いて書き込み動作を行う場合について説明する。例えば、記録ヘッドが媒体上を記録セル間のピッチ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つのデータ信号（例えば１ビットの符号化データ）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つのデータ信号を書き込む動作を繰り返す。
【００２６】
上記の書き込み動作において、記録ヘッド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６（Ａ）〜（Ｇ）に示す。図６（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６（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。したがって、後述するように読み出し信号を適切に処理することによって、書き込みエラーの影響を解消することができる。
【００２７】
また、記録ヘッドが媒体上を記録セル間のピッチＰの１／２の３倍（ｎ＝３）の距離を通過するのに要する時間内で、１つのデータ信号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。
【００２８】
上記の書き込み動作において、記録ヘッド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７（Ａ）〜（Ｇ）に示す。図６（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３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７（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情報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。この場合にも、後述するように読み出し信号を適切に処理することによって、書き込みエラーの影響を解消することができる。
【００２９】
次に、本発明の一実施形態に係る記録装置による読み出し信号の処理について説明する。
【００３０】
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。
【００３１】
信号処理器は、読み出された情報をｎ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ｎ個の記録セルの情報をトラック方向に沿って１つずつｎ個に振り分ける操作を繰り返してｎ群のデータ列を生成する。このｎは２以上の整数であり、記録ヘッドが記録トラック上をピッチＰの１／２のｎ倍だけ通過するのにかかる時間で書き込み動作を行った区域に含まれ得る記録セルの数に等しい。そして、例えば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。また、ｎが３以上の場合には、ｎ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してもよい。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。
【００３２】
以下、上記の信号処理をより具体的に説明する。
まず、例えばｎ＝２の場合には、区分された各記録区域に含まれる２個の記録セルの情報を、トラック方向に沿って１番目の記録セルから読み出された情報と２番目の記録セルから読み出された情報に１つずつ振り分けて、所定数の記録区域内で合計２群のデータ列を生成する。これらの２群のデータ列は、連続的に読み出される情報の全データ列で見ると、奇数番目に読み出されるデータ列と偶数番目に読み出されるデータ列に相当する。上記の書き込み動作に関する説明からわかるように、２群のデータ列のどちらかが正しいデータ信号である。
【００３３】
同様に、ｎ＝３の場合には、区分された各記録区域に含まれる３個の記録セルの情報を、トラック方向に沿って１番目の記録セルから読み出された情報と２番目の記録セルから読み出された情報と３番目の記録セルから読み出された情報に１つずつ振り分けて、所定数の記録区域内で合計３群のデータ列を生成する。上記の書き込み動作に関する説明からわかるように、３群のデータ列のうち２群のデータ列が正しいデータ信号である。
【００３４】
一般化して記載すれば、各単位時間に読み出されたｎ個の記録セルの情報を、トラック方向に沿って１番目、２番目、・・・、ｎ番目の情報に１つずつ振り分けて合計ｎ群のデータ列を生成する。
【００３５】
上記のようにして生成されたｎ群のデータ列のうち、どのデータ列が正しく、どのデータ列が書き込みエラーを含んでいるかについては、記録ヘッド位置の位相が把握できないため、そのままでは正しいデータ信号を判断することはできない。本発明の実施形態においては、例えば以下において説明する２つの手法のいずれかを用いて正しいデータ信号を判断することができる。
【００３６】
１つ目は、エラー訂正処理を用いる手法である。エラー訂正処理とは例えば Magnetic Information Storage Technology (Electromagnetism) by Shan X. Wang, A. M. Taratorin, p217 に説明されているように、記録するデータのサイズをより冗長なチャンネルコードに変換することにより、記録時に起きるチャンネルコードの単発的な記録エラーを発見して修正する処理である。具体的には、変換後のチャンネルコードはある一定のルールに基づいた一部の信号パターンのみが許容される。従って許容された信号パターン以外の信号パターンが現れたときはエラーとして発見される。この際、エラーの発見された信号パターンが、許容された信号パターンからどのくらい異なっているかを示す指数が Hamming distance（ｄ）またはエラー蓄積数と呼ばれる数値である。エラー訂正処理ではエラーの発見された信号パターンにおけるｄがある一定値以下ならば正しい信号パターンへ訂正することが可能となる。
【００３７】
上記の Hamming distance（ｄ）を利用して、上記のｎ群のデータ列のうち、どのデータ列に書き込みエラーが生じているかを判断する。すなわち、信号処理部は得られたｎ群のデータ列のｄを算出する。書き込みエラーのないデータ列ではｄの値は０となる。書き込みエラーが増えるほどｄの値が増えるので、最もｄの値の大きいデータ列に記録ヘッドの位相ずれによる書き込みエラーが生じていると判定される。例えばｎ＝２の場合、奇数番目のデータ列と偶数番目のデータ列のｄを算出し、ｄ＝０またはｄの値が小さい方を正しく記録されたデータ列として扱う。
【００３８】
２つ目は、ｎが３以上のデータ列に対して多数決を用いる手法である。一般にｎ個の記録セルを含み得る領域に対して１つのデータ信号の書き込み動作を行った場合に位相ずれが生じると、少なくとも１群のデータ列は書き込みエラーを含むが、残りのデータ列には書き込みエラーが生じない。このため、書き込みエラーの数は１群のデータ列にのみ多く認められる。したがって、得られた全てのデータ列の互いに比べると、位相ずれの起こった１群のデータ列のみがエラーの多い信号パターンを示し、他のデータ列は等しく正しい信号パターンを示す。なお、ｎ＝２の時には２群のデータ列のうち一方に記録エラーが起きると他方のデータ列は１つなので、互いのデータ列を比べてもどちらに記録エラーが生じているか分からない。したがって、ｎ＝２の場合には前述のエラー訂正における Hamming distance を比較する手法が好ましい。一方、ｎが３以上の場合には１群のデータ列に記録エラーが発生していると、残りのデータ列はほとんど記録エラーのない同じ信号パターンとなる。したがって、信号処理部はｎ群のデータ列を互いに比べ、最も差の大きなデータ列だけを位相ずれの起きたデータ列として排除し、その他の記録エラーのないデータ列を正しい再生信号として出力する。具体的にはｎ群のデータ列から各ビットを抽出して比較し、多い方の信号を採用する。
【００３９】
さらに、本発明の他の実施形態においては、信号処理器によって、所定数の記録区域を含む１つのセクタについてｎ群のデータ列のエラー蓄積数を算出して記憶し、連続する２以上のセクタに含まれる各群のデータ列のエラー蓄積数を合計して、エラー蓄積数の合計が最も少な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。
【００４０】
このような信号処理は以下のような場合に有効である。例えば、エラー蓄積数として Hamming distance（ｄ）を用いる場合、ある一定のエラー数を超過すると、その信号パターンが本来記録した信号パターンとは別の信号パターンに近づくことがある。この場合、ｄの値が減少するかまたは０となり、正しい信号として認識されてしまう可能性がある。一方、記録媒体中の記録トラックを構成する記録ビットが複数のセクタにまたがって均一な間隔で配列している場合、記録ヘッドの位相ずれによって生じる記録エラーはどのセクタでも同じ位置に現れる。すなわち、１つのセクタを構成するｎ群のデータ列のうちｋ番目のデータ列で位相ずれにより記録エラーが起きている場合、記録セルが均一に配列している範囲の複数セクタのｎ群のデータ列では全てｋ番目のデータ列に位相ずれが発見される。
【００４１】
ここで、あるセクタＡにおいて上記のようにエラー数が超過して本来の信号パターンが別の信号パターンに近づいた場合を考える。この場合、そのセクタの信号パターンのみを判定すれば、偶然ｋ番目のデータ列のｄの値が低く、他のデータ列が誤って記録エラーとして選択されることがあり得る。このような場合でも、複数のセクタを比較して他のセクタの多くでｋ番目のデータ列が記録エラーと判定される場合には、セクタＡでもｋ番目のデータ列を記録エラーとして破棄する。
【００４２】
例えば、ｎ＝２のときに４つのセクタで判断する場合について説明する。ここで、セクタ１、セクタ２、セクタ４では偶数番目の記録セルから構成されるデータ列でエラー蓄積数が多くエラーと判定され、セクタ３では奇数番目の記録セルから構成されるデータ列でエラー蓄積数が多くエラーと判定されたものとする。この場合、偶数が３つ、奇数が１つであり、偶数の方が多いため、４つのセクタ全てにおいて偶数番目のデータ列を破棄し、奇数番目のデータ列を再生信号として採用する。
【００４３】
このように複数のセクタに含まれる各データ列のエラー蓄積数を合計することによって判定する処理を行うことにより、位相ずれによる記録エラーの数が原因となって偶然あるセクタでのあるデータ列でエラー蓄積数ｄが低い値になったとしてもそのデータ列を破棄することができ、正しい記録情報を判定できる。
【００４４】
【実施例】
本実施例では、基板上に形成した溝領域にお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８（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。
【００４５】
図８（Ａ）に示すように、以下のようにし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。
【００４６】
図８（Ｂ）に示すように、以下のようにし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。
【００４７】
図８（Ｃ）に示すように、以下のようにし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。
【００４８】
図８（Ｄ）に示すように、以下のようにし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。
【００４９】
製造した磁気記録媒体を磁気力顕微鏡により観察したところ、図１に示したような構造が認められた。幅約４００ｎｍの記録トラック帯１と幅約５０ｎｍの磁性層からなる分離帯２が交互に形成されている。記録トラック帯１内において、記録セル１１はマトリックス１２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１１は２０ｎｍ径であり、トラック方向に沿って４０ｎｍのピッチＰで周期的に形成されてサブトラックを形成している。１つのサブトラック上ではトラック方向に沿って４００個の記録セルが等間隔に並んでいる。記録トラック帯１内には１９列のサブトラック１ａ〜１ｓが含まれている。上記のように記録セル１１は三角格子を形成しているため、記録トラック帯１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１１はトラック方向に沿う中心間の間隔が１つのサブトラック上での記録セル１１間のピッチＰの１／２すなわち２０ｎｍだけずれている。分離帯２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。
【００５０】
製造された磁気ディスクを用いて図３および図４に示すような磁気ディスク装置を作製した。ヘッドスライダ２６の先端に設けられたＧＭＲ再生ヘッド３１の寸法は縦約３０ｎｍ、幅約２０ｎｍ、単磁極記録ヘッド３２の寸法は縦２０ｎｍ、幅約２０ｎｍである。再生ヘッド３１は記録ヘッド３２よりトラック方向に沿って先にあり、再生ヘッド３１と記録ヘッド３２の距離は約３μｍである。図１に示すように、再生ヘッド３１および記録ヘッド３２は、記録トラック帯内で所定のピッチで規則配列した１９列のサブトラックのうち、２列のサブトラック（例えば１ａおよび１ｂ）からなる記録トラックに対して記録、再生を行う。再生ヘッド３１および記録ヘッド３２のサイズは、位置をずらすことなく記録、再生ができるようになっている。
【００５１】
本実施例に係る磁気記録装置を用いて以下のようにして記録、再生を行った。磁気ディスクを５４００ｒｐｍで回転させた。この条件では、磁気ディスク上の半径２５ｍｍの位置にあるトラックは、ヘッドの下を約１４ｍ／秒の速度で移動する。したがって、ヘッドの下をトラック方向に沿う記録セル間のピッチの１／２の距離（２０ｎｍ）が通過する時間は約１．４１ｎｓｅｃとなる。
【００５２】
信号発生器は、２つのサブトラックからなる記録トラック上の２つの記録セルが記録ヘッドの下を通過する時間すなわち２．８３ｎｓｅｃの間に１つのデータ信号（１ビットの符号化データ）を書き込むタイミングで記録ヘッドにデータ信号を送る。なお、記録したデータ信号は、ユーザーデータを１／２（２，７）コードに従って変調したものである。
【００５３】
記録後の記録媒体を再生ヘッドによって再生した。再生ヘッドは回転数５４００ｒｐｍで回転する磁気ディスク上の半径２５ｍｍの位置にあるトラック上において、２０ｎｍ間隔で１つの記録セルが再生ヘッド下を通過する時間１．４１ｎｓｅｃごとに各記録セルの情報を１つずつ読み出す。
【００５４】
信号処理器は、再生ヘッドによって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、１セクタを８個の記録区域（合計１６個のコード）として、連続する８セクタについて以下のようにして読み出し信号を処理した。すなわち、１つのセクタで各記録区域に含まれる２個の記録セルの情報をトラック方向に沿って１つずつ振り分ける操作を繰り返して、偶数番目の記録セルから得られたデータ列Ａと奇数番目の記録セルから得られたデータ列Ｂを生成した。この操作を８セクタについて行った。１／２（２，７）コードに従って、各データ列についてエラー訂正処理を行い、エラー蓄積数ｄを算出した。表１に、８セクタにおける各データ列のｄ値とその合計を示す。
【００５５】
【表１】
表１に示されるように、ｄ値の合計は、データ列Ａの方がデータ列Ｂより少ない。この場合、信号処理器は読み取った８つのセクタの全てにおいて、データ列Ａを正しいデータとして判断する。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、記録セルのパターンが高度に配列化した記録媒体に対して高速で読み出し読み出しが可能な記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に一実施形態に係る磁気記録媒体の記録層の表面を概略的に示す平面図。
【図２】本発明に一実施形態に係る磁気ディスク装置を示す斜視図。
【図３】本発明に一実施形態に係る磁気ディスク装置の磁気ディスクおよびヘッドスライダの断面図。
【図４】本発明に一実施形態に係る磁気ディスク装置のヘッドスライダの平面図。
【図５】ｎ＝１の場合に、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。
【図６】ｎ＝２の場合に、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。
【図７】ｎ＝３の場合に、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。
【図８】本発明の実施例における磁気記録媒体の製造方法を示す断面図。
【符号の説明】
１…記録トラック帯
２…分離帯
１１…記録セル
１２…マトリックス
２１…磁気ディスク
２２…スピンドルモーター
２３…軸
２４…アクチュエータアーム
２５…サスペンション
２６…スライダ
２７…ボイスコイルモーター
３１…再生ヘッド
３２…記録ヘッド
３３…信号処理器
３４…制御器
３５…信号発生器
４１…ガラスディスク基板
４２…磁性層
４３…ＳｉＯ2膜
４４…レジスト
４５…溝
４６…ブロックコポリマー
４７…ポリスチレン粒子
４８…ポリブタジエン部分
４９…記録セル
５０…マトリックス
５１…保護膜
Claims (5)
- 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ように記録材料を非記録材料により分断して形成された複数の記録セルをトラック方向に沿ってピッチＰで周期的に配列した複数列のサブトラックを含む記録トラック帯と、記録トラック帯間を分離する分離帯を有し、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沿って前記ピッチＰの１／２ずれている記録媒体に対してデータを記録する記録装置であって、
隣り合う２つのサブトラックからなる記録トラック上に配置される再生ヘッドおよび記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに記録開始信号を与える制御器と、
前記記録トラック上を前記記録ヘッドが前記ピッチ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つのデータ信号を書き込むようにデータ信号を生成する信号発生器と、
前記再生ヘッドからの読み出し信号を処理する信号処理器と
を具備したことを特徴とする記録装置。 - 前記記録ヘッドは、前記記録媒体の隣り合う２つのサブトラック上で前記ピッチＰの１／２ずれて配置されている少なくとも２つの記録セルのうち少なくとも１つの記録セルの正しいデータ信号を書き込むことを特徴とする請求項１記載の記録装置。
- 前記再生ヘッドは、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つずつ読み出し、
前記信号処理器は、読み出された情報をｎ個（ｎは前記２以上の整数）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ｎ個の記録セルの情報をトラック方向に沿って１つずつｎ個に振り分ける操作を繰り返してｎ群のデータ列を生成し、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
ことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。 - 前記信号発生器は、前記記録トラック上を前記記録ヘッドが前記ピッチＰの１／２のｎ倍（ｎは３以上の整数）の距離を通過するのに要する時間で１つのデータ信号を書き込むようにデータ信号を生成し、
前記再生ヘッドは、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つずつ読み出し、
前記信号処理器は、読み出された情報をｎ個（ｎは前記３以上の整数）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ｎ個の記録セルの情報をトラック方向に沿って１つずつｎ個に振り分ける操作を繰り返してｎ群のデータ列を生成し、ｎ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
ことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。 - 前記信号処理器は、所定数の記録区域を含む１つのセクタについてｎ群のデータ列のエラー蓄積数を算出して記憶し、連続する２以上のセクタに含まれる各群のデータ列のエラー蓄積数を合計して、エラー蓄積数の合計が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とを特徴とする請求項２または３に記載の記録装置。
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