JP4095504B2

JP4095504B2 - ディスク記憶装置及びシンクマーク書込み方法

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Publication number: JP4095504B2
Application number: JP2003204387A
Authority: JP
Inventors: 裕児酒井; 和人下村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2008-06-04
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直磁気記録方式のディスク記憶装置の分野に関し、特に、データセクタに記録されるシンクマークの書込み技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、ハードディスクドライブを代表とするディスク記憶装置（以下ディスクドライブと表記する場合がある）では、ホストシステム（例えばパーソナルコンピュータ）からのユーザデータは、４０９６ビット（５１２バイト）単位に分割されて、データセクタと呼ばれるディスク媒体（以下ディスクと呼ぶ）上の記録領域に、当該ユーザデータ以外の信号と共に記録される。
【０００３】
データセクタのデータフォーマットは、大別して、再生される時間順に、プリアンブル（preamble）、シンクマーク（sync mark）、ユーザデータ（user data）、ＥＣＣ（error correction code : 誤り訂正符号）データからなる。プリアンブルは、データセクタから磁気ヘッド（以下ヘッドと呼ぶ）により読出される再生信号の振幅を一定値に調整するためのＡＧＣ（auto gain control : 自動ゲイン制御）や、
データ復号化のためのクロック同期に使用される一定周波数の信号である。また、シンクマークは、ユーザデータの開始（先頭）を検出するために使用されるビットパターンからなる。
【０００４】
近年では、シンクマークは、第１のシンクマーク及び第２のシンクマークに分割されている。これに伴なって、ユーザデータも、第１のシンクマークと第２のシンクマークとの間に記録される第１のユーザデータ（便宜的にＸビット長のデータ）と、第２のシンクマークに連続する第２のユーザデータ（「４０９６−Ｘ」ビット長）とに分割されて記録される（例えば特許文献１及び特許文献２を参照）。
【０００５】
第１のシンクマークは、それに続く第１のユーザデータの始まりを検出するためのもので、例えば１０〜５０ビット程度のビット長のランダムパターンである。ディスクドライブでは、再生信号からデータ復号器により順次復号されるビット系列と、予め用意されているシンクマークのビットパターンとのパターンマッチングにより、シンクマーク検出が実行される。
【０００６】
シンクマーク検出では、シンクマークのビットパターンとが完全に一致したときにシンクマークが検出されたと見なされて、シンクマークの最終ビットの次のビットからユーザデータのビットであると認識される。これにより、ユーザデータのデータ復号化が実行される。ここで、Ｓビット長さのシンクマークの全てのビットが一致しない場合でも、例えば、（Ｓ−２）ビットが一致すれば、シンクマークが検出されたと見なすことがより一般的である。
【０００７】
ここで、主としてリードヘッドであるＧＭＲ素子の特性から発生するＴＡ（thermal asperity : サーマルアスペリティ）現象などの原因で、第１のシンクマークが検出できない場合がある（ＴＡについては、例えば特許文献３を参照）。このような場合に、第２のシンクマークの検出が実行される。
【０００８】
第１のシンクマークの検出に失敗し、第２のシンクマークの検出に成功した場合は、Ｘビット長の第１のユーザデータは、誤りデータあるいは消失誤りデータとして扱われて、ＥＣＣデータを使用する誤り訂正処理により正しく復号される。
【０００９】
【特許文献１】
米国特許第５，８４４，９２０（１９９８年）
【００１０】
【特許文献２】
特開２００１−１４３４０６号公報
【００１１】
【特許文献３】
特開平１０−４９８０６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
第２のシンクマークは、前述したように主にＴＡ現象が原因で第１のシンクマークが検出できなかった場合に用いることを前提としているため、当該原因に対してシンクマークの検出確率がより高くなるビットパターンが考慮される。
【００１３】
従来の長手磁気記録方式のディスクドライブでは、一般的に、ＮＲＺ（non-return to zero）記録則での“０”あるいは“１”のビットが連続するビットパターンが、第２のシンクマークのパターンとして用いられる。長手磁気記録方式では、このようなビットパターンに対応する再生信号は、振幅が一定値となる信号で、いわゆるＤＣイレーズに対する信号と同じとなる。
【００１４】
ＴＡが発生すると、再生信号のベースラインが変動するため、再生信号の振幅が変化して、データ検出誤りが発生しやすくなることが確認されている。このようなベースライン変動に対して、一定の振幅を示す第２のシンクマークの方が、ランダム信号となる第１のシンクマークよりも検出誤りを起こし難い。
【００１５】
一方、垂直磁気記録方式のディスクドライブでは、垂直磁気記録されたデータビット系列がディスクから読出されたときの再生信号系列は、ＤＣ成分を含む低周波成分を持つ。従って、垂直磁気記録方式では、リードチャネルの伝達特性が低域遮断特性を有する場合に、再生信号系列は、低域遮断歪みと呼ばれるベースライン変動を生じる。基本的に低域遮断特性を有するリードチャネルでは、ＮＲＺ記録則での“０”あるいは“１”のビットが連続するビットパターンを持つ第２のシンクマークは、それ自身の低域遮断歪として生じるベースライン変動が問題となる。一定振幅の信号となる第２のシンクマークに対して、ベースラインオフセットは、その領域の終端でほぼ最大となり、第２のシンクマーク領域に続くほぼランダムなビットパターンであるユーザデータ領域においてもそのベースラインオフセットは暫く残存することになる。
【００１６】
要するに、垂直磁気記録方式のディスクドライブでは、ユーザデータに対しては、第２のシンクマークによって発生したベースラインオフセットが残存して影響を与えるため、第２のシンクマーク直後のデータビットにおいてビット検出誤りを起こし易くなるという問題を生じる。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、垂直磁気記録方式を適用するディスクドライブにおいて、シンクマークとしての検出確率が高く、かつ隣接するデータ領域での再生ビット誤り率には影響を及ぼさない第２のシンクマークを記録するディスク記憶装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の観点は、垂直磁気記録方式で、かつデータセクタ毎に第１及び第２のシンクマークを記録するディスクドライブにおいて、第２のシンクマークのビットパターンに関する。
【００１９】
本発明の観点に従ったディスクドライブは、ディスク媒体上に設定される第１及び第２のシンクマーク領域及びデータ領域を含むデータセクタに対して、垂直磁気記録方式でのデータのライト動作を実行する磁気ヘッドと、前記データセクタの先頭を検出するための第１のシンクマーク及び当該第１のシンクマークとは異なるパターンの第２のシンクマークのそれぞれのビットパターンを生成するシンクマーク生成手段であって、正負の記録磁化極性に対応する正負のビット列からなるビットパターンを含み、正または負のビット列の中で相対的に連続ビット長の長いビット列が全ビットパターンに占めるビット長の割合として５０％以上であって、かつ前記データ領域に記録されたデータの再生エラーレートの許容値に基づいて設定される上限を範囲内とする前記第２のシンクマークを生成するシンクマーク生成手段と、前記シンクマーク生成手段により生成された第１及び第２のシンクマークを含むデータ信号を前記磁気ヘッドに供給するライト手段とを備えたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図である。
【００２２】
（ディスクドライブの構成）
本実施形態のディスクドライブは垂直磁気記録方式のドライブであり、図１に示すように、垂直方向に磁気異方性を有するディスク１と、当該ディスク１を回転させるスピンドルモータ（ＳＰＭ）１２と、垂直磁気記録が可能なライトヘッドとＧＭＲ（giant magnetoresistive）素子からなるリードヘッドとを含むヘッド１０と、当該ヘッド１０を搭載してディスク１上の半径方向に移動させるアクチュエータとを有するドライブ機構、及び制御・信号処理回路系を備えている。
【００２３】
アクチュエータは、ヘッド１０を搭載しているアーム（サスペンションを含む）１１と、駆動力を発生するボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１３とからなる。アクチュエータは、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）４３のサーボ制御により、ヘッド１０をディスク１上の目標位置（目標トラック）に位置決めする。
【００２４】
制御・信号処理回路系は、ヘッドアンプ回路２０と、リード／ライト（Ｒ／Ｗ）チャネル３０と、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）４１と、ＣＰＵ４３と、メモリ４４と、ＶＣＭ１３とＳＰＭ１２に駆動電流を供給するモータドライバ１４とを有する。
【００２５】
ＨＤＣ４１は、ディスクドライブとホストシステム（パーソナルコンピュータやディジタル機器）とのインタフェースを構成し、リード／ライトデータの転送制御などを実行する。また、ＨＤＣ４１は、誤り訂正（ＥＣＣ）回路４２を内蔵し、リード／ライトチャネル３０から送出されたリードデータの誤りの有無を検出するとともに、訂正可能な場合は誤り訂正を行う。
【００２６】
ＣＰＵ４３は、磁気ディスク装置のメイン制御装置であり、ヘッド１０の位置決め制御（サーボ制御）を実行するためのサーボシステムを構成するメイン要素である。ＣＰＵ４３は、リード／ライトチャネル３０のサーボ復調回路４０により再生されるサーボデータに従って、シーク動作及びトラック追従動作を制御する。具体的には、ＣＰＵ４３は、ＶＣＭドライバ１４Ｂの入力値（制御電圧値）を制御することにより、アクチュエータのＶＣＭ１３を駆動制御する。
【００２７】
メモリ４４は、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びフラッシュＥＥＰＲＯＭを含み、ＣＰＵ４３の制御プログラム及び各種制御データを格納する。モータドライバ１４は、ＶＣＭドライバ１４Ｂと共に、スピンドルモータ（ＳＰＭ）１２を駆動するためのＳＰＭドライバ１４Ａを有する。
【００２８】
ヘッドアンプ回路２０は、ライトデータを記録電流に変換してライトヘッドに供給するライトアンプ２１と、リードヘッドにより読出された再生信号を増幅してリード／ライトチャネル３０に送出するリードアンプ２２とを有する。リードアンプ２２は、ディスク１上にライトヘッドにより垂直記録されたデータ信号系列（シンクマーク及びユーザデータ）に対応する再生信号を増幅する。
【００２９】
リード／ライトチャネル３０は、大別してリードチャネルとライトチャネルからなる。ライトチャネルは、シンクマーク発生器３８及びデータ変調回路を有する。なお、データ変調回路は、後述するデータ復調回路と共に、データ変調／復調回路３９と表記する。データ変調／復調回路３９は、ユーザデータやそれに付加されるＥＣＣデータに対して、例えば所定の符号化率（Ｍ／Ｎ：ＭビットのユーザデータをＮビットの記録データに符号化）のＲＬＬ(Run Length Limited)符号化／復号化処理を実行する。
【００３０】
シンクマーク発生器３８は、後述するように、ディスク１上に構成されるデータセクタのデータフォーマットにおいて、第１及び第２のシンクマークに対応するビットパターン（ビット列）を発生し、データ変調／復調回路３９により変調された後に実際にライトするユーザデータに付加させる（図２を参照）。
【００３１】
リードチャネルは、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）３１と、ＡＧＣ（Auto Gain Control：自動ゲイン制御）アンプ回路３２と、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）３３と、Ａ／Ｄコンバータ３４と、ディジタルＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ３５と、ビタビ検出器３６と、シンクマーク検出器３７と、サーボ復調回路４０とを含む。
【００３２】
ＨＰＦ３１は、ＡＧＣアンプ回路３２とヘッドアンプ回路２０のリードアンプ２２とをＤＣバイアスに対して遮断し、ＡＣカップリングするためのフィルタである。ＡＧＣアンプ回路３２は、再生信号の振幅を所望の一定値になるように自動調整を行うためのアンプ回路である。ＬＰＦ３３は、所要の伝送帯域以上のノイズを除去するためのフィルタである。
【００３３】
Ａ／Ｄコンバータ３４は、アナログ信号の再生信号をディジタル信号に変換する。ディジタルＦＩＲフィルタ３５は、例えばＰＲ３方式のような垂直磁気記録方式に適したＰＲ（perpartial response）方式のディジタル波形へ等化する。ビタビ検出器３６は、所望のＰＲ波形へ等化されたディジタル信号系列から最尤（maximum likelihood）系列の復号化を行なうビタビアルゴリズムを用いて記録ビットの検出を行う。
【００３４】
シンクマーク検出器３７は、ビタビ検出器３６により復号化されたビット系列から、ビットパターンマッチングにより第１のシンクマークを検出する。さらに、シンクマーク検出器３７は、第１のシンクマークが検出される予想時間より長く第２のシンクマークが検出される予想時間より短い時間で設定された時間を過ぎても第１のシンクマークが検出されない場合は、第２のシンクマークをビットパターンマッチングにより検出する。サーボ復調回路４０は、ディスク１上のサーボセクタ領域２から読出された再生信号からサーボデータ信号を復調する。サーボデータ信号は、ヘッド位置決め制御に使用されるために、ディスク１上のサーボセクタ領域２に予め記録されたサーボデータ（大別してシリンダコードとサーボバースト信号）である。
【００３５】
（データフォーマット）
ディスクドライブでは、ディスク１上には、図２（Ａ）に示すように、多数のデータトラック３が同心円状に構成される。各データトラック３には、図２（Ｂ）に示すように、複数のデータセクタ４が設けられている。ディスクドライブでは、ホストシステムから転送されるユーザデータは、当該データセクタ毎に分割してディスク１上に記録される。
【００３６】
ここで、ユーザデータは、データ変調／復調回路３９により、符号化率（Ｍ／Ｎ）でＹビットのデータに変調されてデータセクタ３に記録される。このデータフォーマットは、図２（Ｂ）に示すように、再生される時間順に、プリアンブル（preamble）１００、第１のシンクマーク（sync mark）１１０、変調されたＸビット長の第１のユーザデータ１２０、第２のシンクマーク１３０、（Ｙ−Ｘ）ビット長の変調された第２のユーザデータ１４０、変調されたＥＣＣ（error correction code）データ１５０、及びポストアンブル（postamble）１６０からなる。
【００３７】
プリアンブル１００は、データセクタからヘッド１０により読出される再生信号の振幅を一定値に調整するためのＡＧＣや、データ復号化のためのクロック同期に使用される一定周波数の信号である。また、第１のユーザデータ１２０は、符号語長Ｎの倍数であるビット長Ｘの変調データである。
【００３８】
（シンクマーク検出及び書込み動作）
以下、図１及び図２以外に図３及び図４を参照して、本実施形態のシンクマーク書込み動作を説明する。まず、最初にシンクマーク検出動作を説明する。
【００３９】
ディスクドライブでは、ＣＰＵ４３は、サーボ処理（ヘッド位置決め制御）により、ヘッド１０をディスク１上の目標位置となるデータトラック３に位置決めする。ＣＰＵ４３は、ヘッド１０により、データトラック３に含まれるデータセクタ４に対して、データのリード動作またはライト動作を実行させる。このリードまたはライトするデータには、ホストシステムとの間で交換する第１及び第２のユーザデータ１２０，１４０以外に、第１及び第２のシンクマーク１１０，１３０が含まれる。
【００４０】
リード動作時には、シンクマーク検出器３７によるシンクマーク検出に従って、データ変調／復調回路３９は、第１または第２のユーザデータ１２０，１４０を復調（復号化）する。シンクマーク検出器３７は、ディジタル再生信号からビタビ検出器３６により順次復号化されるビット系列と、予め決められているシンクマークのビットパターンとのパターンマッチングを実行する。シンクマーク検出器３７は、各パターンが完全に一致したときに、シンクマークの検出結果をデータ変調／復調回路３９に出力する。
【００４１】
データ変調／復調回路３９は、当該検出結果に基づいて、シンクマークの最終ビットの次のビットから変調されたユーザデータのビットであると認識し、データ復調処理を実行する。データ変調／復調回路３９は、変調されたＮビットの再生データを、変調前のＭビットのユーザデータに順次復調する。
【００４２】
なお、シンクマーク検出器３７は、Ｓビット長のシンクマークの全てのビットが一致しない場合でも、例えば、（Ｓ−１）ビットあるいは（Ｓ−２）ビットが一致した場合でもシンクマークが検出したと見なす。
【００４３】
ここで、シンクマーク検出器３７は、最初に第１のシンクマーク１１０を検出する。このシンクマーク検出が成功した場合には、ビタビ検出器３６からの復号ビット系列から、第２のシンクマーク１３０に対応するビット列が除去されたビット系列がデータ変調／復調回路３９へ送られる。
【００４４】
一方、シンクマーク検出器３７は、最初に第１のシンクマーク１１０を検出できない場合に、第２のシンクマーク１３０の検出を実行する。ここで、データセクタの先頭からデータ再生を始めて第１のシンクマーク１１０が検出される時間および第２のシンクマーク１３０が検出される時間は予め予想可能である。このため、第１のシンクマーク１１０が検出できなかったとの判断は、第１のシンクマーク１１０が検出される予想時間より長く、かつ第２のシンクマーク１３０が検出される予想時間より短い時間で設定された時間を過ぎても検出されない場合に行われる。
【００４５】
データ変調／復調回路３９は、第１のシンクマーク１１０の検出に失敗し、第２のシンクマーク１３０の検出に成功した場合、第２のシンクマーク１３０に連続する第２のユーザデータ１４０を復調する。この復調データは、「（Ｙ−Ｘ）×Ｎ／Ｍビット」長のユーザデータである。データ変調／復調回路３９は、当該復調データの先頭に、第１のユーザデータ（Ｘビット長）に対応する全て０などの任意の「Ｘ×Ｎ／Ｍビット」長のデータを付加して、ＨＤＣ４１に出力する。
【００４６】
ＨＤＣ４１は、ＥＣＣ回路４２により、データ変調／復調回路３９から出力された復調データに含まれるＥＣＣデータ１５０を使用して、第１のユーザデータ（Ｘビット長）に対応する「Ｘ×Ｎ／Ｍビット」長のデータに対する誤り訂正を実行して、当該第１のユーザデータ（Ｘビット長）を復号化する。
【００４７】
ここで、ユーザデータに付加されるＥＣＣデータ１５０には、ＲＳ（リードソロモン）符号などが用いられる。ＧＦ（２¹⁰）上のＲＳ符号で４０シンボル（４００ビット）長さのＥＣＣ冗長データが付加されている場合、最大２０シンボル（２００ビット）の誤り訂正が可能であると共に、最大４０シンボル（４００ビット）の消失誤り訂正が可能である。従って、変調データである「Ｘ×Ｎ／Ｍビット」長の第１のユーザデータ１１０は、全てが誤りとなっても「Ｘ×Ｎ／Ｍ≦４００」であれば、ＥＣＣ回路４２により正しく復号される。
【００４８】
（第２のシンクマークの書込み動作）
リード動作時に、第１のシンクマーク１１０が検出できない要因としては、前述したように、ＴＡ（thermal asperity）現象による再生信号のベースライン変動である。一般的に、ＴＡは、ディスク１上に微小な突起部（欠陥部分）が存在し、ヘッド１０が当該突起部に接触することによって、再生信号のベースラインが変動する現象である。このベースラインの変動は、まずステップ状に変化した後、一般に指数関数で近似される曲線に従って正常なベースラインに減衰し収束していく特性を持っている。再生信号のベースラインが変動することにより、再生信号の振幅が変化して、リード／ライトチャネル３０では、データ検出誤りが発生しやすくなる。特に、第１のシンクマーク１１０は、ユーザデータには発生しないランダムのビットパターンが設定されるため、検出誤りが発生しやすい。
【００４９】
そこで、第２のシンクマーク１４０としては、再生信号のベースライン変動が発生した場合でも、検出確率がより高くなる（換言すれば、シンクマークの検出誤りを起こし難い）ビットパターンが望ましい。具体的には、第２のシンクマーク１４０としては、“０”あるいは“１”のビットが連続するビットパターン、即ち再生信号の振幅が一定値となるＤＣイレーズ領域がより長く発生するパターンが望ましい。換言すれば、正または負の記録磁化極性に対応するビットが連続する長さがより長いビットパターンである。
【００５０】
しかし一方で、本実施形態のディスクドライブは、垂直磁気記録方式を採用したディスク記憶装置である。このため、ＴＡによるベースライン変動が発生したときに、一定振幅の信号となる第２のシンクマーク１３０に対して、ベースラインオフセットは、その領域の終端でほぼ最大となる。これにより、第２のシンクマーク１３０に連続する第２のユーザデータ１４０においても、そのベースラインオフセットは暫く残存することになる。ユーザデータ１４０は、ほぼランダムなビットパターンである。即ち、第２のシンクマーク１３０がＤＣイレーズ領域が長くなるようなビットパターンの場合に、それに続くユーザデータ１４０のデータ検出性能が劣化し、ビット検出誤りを起こし易くなる。
【００５１】
これは、垂直磁気記録方式でのリード／ライトチャネル３０では、基本的に低域遮断特性を有するため、“０”あるいは“１”のビットが連続するビットパターンを持つ第２のシンクマーク１３０において、それ自身の低域遮断歪として生じるベースライン変動が問題となるためである。
【００５２】
本実施形態のディスクドライブは、ライト動作時に、ＴＡなどによるベースライン変動が生じてもシンク検出誤りを起こし難いパターンであると同時に、シンクマークに続くユーザデータ１４０のデータ検出性能に劣化を与えないビットパターンとなる第２のシンクマーク１３０をデータセクタに書き込む。以下、第２のシンクマーク１３０として、有効なビットパターンについて説明する。
【００５３】
図４は、第２のシンクマーク１４０に続くデータ領域（ユーザデータ１４０の記録領域）のデータ検出性能に対する影響を調べた実験結果を示す。図４において、横軸は、第２のシンクマーク１４０の全ビット数に対する同一記録磁化極性（“０”または“１”）が連続する最大長さ部分のビット数の割合（％）を示す。一方、縦軸は、第２のシンクマーク１４０に続くユーザデータの再生ビット誤り率（対数）を示している。
【００５４】
ここで、リード／ライトチャネル３０において、再生信号からユーザデータを再生するときのビット誤り率として、例えば図４に示す「−６」の値を許容値として想定している。図４から明白であるように、第２のシンクマーク１４０の全ビット数に対して、正または負の記録磁化極性に対応するビット（“０”または“１”）が連続する連続ビット長が、５０％から８５％未満の範囲内となるビットパターンが好ましい。換言すれば、当該連続ビット長が第２のシンクマークの全ビット数の８０％以上となるようなビットパターンを含まない第２のシンクマーク１４０が好ましい。
【００５５】
このような条件を満たす第２のシンクマーク１４０の具体的なビットパターンについて、ビット“０”（負の記録磁化極性に対応するビット）が連続するビット長をＴｍとし、またそれに隣接するビット“１”（正の記録磁化極性に対応するビット）が連続するビット長をＴｐとするパターンを想定する。
【００５６】
第２のシンクマーク１４０としては、当該ビット長Ｔｐ，Ｔｍがほぼ等しいビットパターンをディスク１上に書き込む。このような正負のビット長の割合がほぼ５０％のビットパターンは、ＤＣ平衡パターンとも呼ばれる。
【００５７】
さらに、第２のシンクマーク１４０としては、ビット長Ｔｐ，Ｔｍの差が１０ビット以下（｜Ｔｐ−Ｔｍ｜≦１０ビット）となるビットパターンを少なくとも１つ以上含むパターンでもよい。ここで、第２のシンクマーク１４０の全ビット数（全ビット長）は、通常では、２０ビット以上とすることが一般的である。従って、仮に全ビット長が２０ビットである場合、ビット“１”の連続ビット長Ｔｐと、それに隣接するビット“０”の連続ビット長Ｔｍとの差が１０ビット以下「｜Ｔｐ−Ｔｍ｜≦１０ビット」となるパターンを１つ持つとすると、「Ｔｐ＝１５、Ｔｍ＝５」となり、第２のシンクマーク１４０の全ビット長に対する同一極性の磁化の最大ビット長の割合は、「１５／２０＝０．７５」となり、上記条件を満たすことになる。
【００５８】
また、第２のシンクマーク１４０のビットパターンとしては、ＰＲＭＬ方式で検出誤りを起こし易いＮＲＺ記録則（ビット０／１がディスク１上に記録される磁化の極性に対応する記録則）でのパターンを含まないことが好ましい。具体的には、ビットパターン“１０１”、“０１０”、“１０１０”、“０１０１”、“１０１０１”、“０１０１０”などのパターンを含まないビットパターンである。さらに、第２のシンクマーク１４０のビットパターンとしては、ユーザデータやＥＣＣデータがＲＬＬ符号化により変調された記録データビットのビットパターンを含まないパターンが好ましい。
【００５９】
図３は、第２のシンクマーク１４０として、前述の条件を満たすビットパターンの具体例を示す。
【００６０】
図３（Ａ）または（Ｄ）に示すように、第２のシンクマーク１４０は、連続ビット長Ｔｍのビット“０”（記録磁化極性が負）の領域Ｓ１と、それに隣接する連続ビットＴｐのビット“１”（記録磁化極性が正）の領域Ｓ２とからなるパターンを１つ含み、それらのビット長Ｔｍ，Ｔｐが同一（Ｔｍ＝Ｔｐ）のビットパターンである。
【００６１】
ここで、図３（Ａ）に示すように、第２のシンクマーク１４０の先頭領域Ａ（ビット長Ｌ＝１）は、前記ビットパターン“１０１”、“０１０”などが発生しないようにパターンを制限するための領域である。即ち、隣接する第１のユーザデータ１２０の最終ビットＫがビット“１”であるとき、次にビット“０”が来ると、パターン“０１０”となる可能性があるので、先頭領域Ａにはビット“１”が挿入される。
【００６２】
また、図３（Ｄ）に示すように、第１のユーザデータ１２０の最終ビットＫがビット“０”であるとき、次にビット“１”が来ると、パターン“１０１”となる可能性があるので、先頭領域Ａにはビット“０”が挿入される。
【００６３】
以上のように、第１のユーザデータ１２０の最終ビットＫの値（“０”又は“１”）に依存して、第２のシンクマーク１４０のビットパターンは、図３（Ａ）または図３（Ｄ）に示すように変化する。しかし、変化する先頭領域Ａのビットは、シンクマーク検出器３７でのビットパターンマッチング処理には使用されない。また、ユーザデータやＥＣＣデータはＲＬＬ符号によって変調されるが、それによるＮＲＺＩ記録則でのランレングス制約は１０ビット以下である。即ち、同じ記録磁化極性が連続する長さが、１０ビット以下となるように制約される。第２のシンクマーク１４０のパターンの領域Ｓ１、Ｓ２の長さは１１ビットであり、ＲＬＬ符号化変調されたユーザデータやＥＣＣデータのビットパターンを第２のシンクマークパターンは含まない。
【００６４】
図５から図７は、第２のシンクマーク１４０のビットパターンとして、図３に示すパターンの変形例を示す図である。
【００６５】
図５は、図３に示すパターンと同様に、ビット“０”の連続ビット長Ｔｍと、ビット“１”の連続ビット長Ｔｐとが同一（Ｔｍ＝Ｔｐ）であるが、極性が反対のビットパターンである。第２のシンクマーク領域の領域Ｓ１には、ビット長Ｔｐの連続するビット“１”（記録磁化極性が正）が記録される。さらに、それに続く領域Ｓ２には、ビット長Ｔｍの連続するビット“０”（記録磁化極性が負）が記録される。即ち、第２のシンクマーク１４０は、これらのビットパターンを１つ含むビットパターンである。
【００６６】
なお、図５（Ａ）は、第１のユーザデータ１２０の最終ビットＫの値（“１”）に従って、先頭領域Ａにビット“１”を挿入したビットパターンである。また、図５（Ｂ）は、第１のユーザデータ１２０の最終ビットＫの値（“０”）に従って、先頭領域Ａにビット“０”を挿入したビットパターンである。
【００６７】
図６は、ビット“０”の連続ビット長Ｔｍが、ビット“１”の連続ビット長Ｔｐより小さい（Ｔｍ＜Ｔｐ、但し、｜Ｔｐ−Ｔｍ｜＝１≦１０ビット）関係となるビットパターンである。このパターンでは、領域Ｓ１には、ビット長Ｔｍの連続するビット“０”（記録磁化極性が負）が記録される。それに続く領域Ｓ２には、ビット長Ｔｐの連続するビット“１”（記録磁化極性が正）が記録される。即ち、第２のシンクマーク１４０は、これらのビットパターンを１つ含むビットパターンである。
【００６８】
なお、図６（Ａ）は、第１のユーザデータ１２０の最終ビットＫの値（“１”）に従って、先頭領域Ａにビット“１”を挿入したビットパターンである。また、図６（Ｂ）は、第１のユーザデータ１２０の最終ビットＫの値（“０”）に従って、先頭領域Ａにビット“０”を挿入したビットパターンである。
【００６９】
図７は、「｜Ｔｐ−Ｔｍ｜＝１」のビット長Ｔｍの連続するビット“０”（記録磁化極性が負）の領域Ｓ１と、それに隣接するビット長Ｔｐの連続するビット“１”（記録磁化極性が正）の領域Ｓ２とからなる組のビットパターンと、領域Ｓ３，Ｓ４からなる同様の組のビットパターンを含む第２のシンクマーク１４０を示す。
【００７０】
なお、図７（Ａ）は、第１のユーザデータ１２０の最終ビットＫの値（“１”）に従って、先頭領域Ａにビット“１”を挿入したビットパターンである。また、図７（Ｂ）は、第１のユーザデータ１２０の最終ビットＫの値（“０”）に従って、先頭領域Ａにビット“０”を挿入したビットパターンである。
【００７１】
以上要するに、本実施形態によれば、図２（Ｂ）に示すセクタフォーマットに従って、データを書き込むライト動作時に、第１のシンクマーク１１０としては、通常のランダムパターンを書込み、第２のシンクマーク１３０としては、図４に示す条件を満たすビットパターンを書き込む。具体的には、第２のシンクマーク１３０としては、図３又は図５から図７に示すように、正及び負の記録磁化極性に対応するビット（０）、（１）が連続する各ビット長の割合が５０％となるビットパターンを含むパターンである。
【００７２】
また、第１のユーザデータ１２０の最終ビット値に基づいて先頭領域Ａのビットを設定することにより、検出誤りの起こし易いビットパターン“１０１”、“０１０”、“１０１０”、“０１０１”、“１０１０１”、“０１０１０”などのパターンを含まないビットパターンである。
【００７３】
従って、本実施形態によれば、垂直磁気記録方式のディスクドライブにおいて、リード動作時に、ＴＡなどによるベースライン変動が発生して、第１のシンクマーク１１０の検出が失敗したときに、第２のシンクマーク１３０を検出する確率を向上することができ、かつ第２のユーザデータ１４０の再生ビット誤り率を抑制できる。
【００７４】
（他の実施形態）
図８から図１２は、他の実施形態に関する図である。
【００７５】
本実施形態のディスクドライブは、図８に示すように、ライトチャネルに含まれるプリコーダ７１と、リードチャネルに含まれるポストコーダ７２とを含むリード／ライトチャネル７０を備えたものである。なお、他の構成要素は、図１に示すディスクドライブと同様であるため説明を省略する。
【００７６】
プリコーダ７１は、図１１に示すように、排他的論理和ゲート７１０及び１ビット分の遅延素子７１１，７１２を有し、伝達多項式「１／１−Ｄ^２」で示す伝達特性を備えた回路である。
【００７７】
ポストコーダ７２は、図１２に示すように、１ビット分の遅延素子７２０，７２１及び排他的論理和ゲート７２２を有し、伝達多項式「１−Ｄ^２」で示す伝達特性を備えた回路である。
【００７８】
このようなリード／ライトチャネル７０では、ライト動作時には、ユーザデータやそれに付加されるＥＣＣデータは、データ変調／復調回路３９によって、例えば、符号化率（Ｍ／Ｎ）のＲＬＬ符号により変調された後、さらにプリコーダ７１により変調される。従って、ディスク１上には、プリコーダ７１から出力される変調データがライトヘッドにより記録される。
【００７９】
リード動作時には、リード／ライトチャネル７０では、ビタビ検出器３６により検出されたデータビット系列は、ポストコーダ１０２で復調された後に、データ変調／復調回路３９により復調される。
【００８０】
本実施形態では、第２のシンクマーク１３０のビットパターンは、プリコーダ７１により変調されることを前提としたパターンである。即ち、ポストコーダ７２で復調されたビットパターンが同じとなるように設定される。
【００８１】
本実施形態においても、第２のシンクマーク１３０のビットパターンは、ＴＡなどによるベースライン変動が生じてもシンク検出誤りを起こし難いパターンであると同時に、それに続く第２のユーザデータ１４０のデータ検出性能に劣化を与えないパターンである。即ち、正または負の記録磁化極性に対応するビットの連続するビット長が、第２のシンクマーク１３０の全ビット数の５０％から８５％以下の範囲内となるようなビットパターンである。さらに、正の記録磁化極性に対応するビット（１）が連続するビット長Ｔｐと、それに隣接する負の記録磁化極性に対応するビット（０）が連続するビット長Ｔｍビットとの差が１０ビット以下（｜Ｔｐ−Ｔｍ｜≦１０ビット）となるビットパターンを少なくとも１つ以上含むものである。
【００８２】
また、ＰＲＭＬ方式で検出誤りを起こし易いＮＲＺ記録則（ビット０／１が磁気ディスク上に記録される磁化の極性に対応する記録則）での“１０１”、“０１０” 、“１０１０”、“０１０１”、“１０１０１”、“０１０１０”などのパターンを含まず、さらにユーザデータやＥＣＣデータがＲＬＬ符号化により変調された記録データビットのビットパターンを含まないパターンである。
【００８３】
図９は他の実施形態に関する第２のシンクマーク１３０の具体的なビットパターンの一例を示す。
【００８４】
図９（Ａ）は、第１と第２のシンクマーク１１０，１３０の間に記録される第１のユーザデータ１２０の最終ビットＫに関して、Ｋがビット“１”のときのビットパターンを示す。このビットパターンは、長さＬ１の連続するビット“０”（記録磁化極性が負）の領域Ｓ１と、それに隣接する長さＬ２の連続するビット“１”（記録磁化極性が正）の領域Ｓ２とからなるパターンを１つ含み、それらの長さＬ１とＬ２は同一（Ｌ１＝Ｌ２）である。
【００８５】
一方、図９（Ｂ）は、第１のユーザデータ１２０の最終ビットＫに関して、Ｋがビット“０”のときのビットパターンを示す。このビットパターンは、図９（Ａ）に示すパターンを反転したものであり、長さＬ１の連続するビット“１”（記録磁化極性が正）の領域Ｓ１と、それに隣接する長さＬ２の連続するビット“０”（記録磁化極性が負）の領域Ｓ２とからなるパターンを１つ含む。
【００８６】
ここで、第２のシンクマーク１３０の先頭領域Ａは、前述したように、ビットパターン“１０１”、“０１０”などが発生しないように制限するための領域である。第１のユーザデータ１２０の最終ビットＫがビット“１”であるとき、次にビット“０”が来ると、パターン“０１０”となる可能性がある。このため、先頭領域Ａには、長さ１ビット以上のビット“１”が挿入される。また、第１のユーザデータ１２０の最終ビットＫがビット“０”であるとき、次にビット“１”が来ると、パターン“１０１”となる可能性がある。このため、先頭領域Ａには、同様に長さ１ビット以上のビット“０”が挿入される。
【００８７】
本実施形態では、シンクマーク検出器３７は、図９（Ｃ）に示すポストコーダ７２からの出力ビット系列を用いてビットパターンマッチングを実行して、シンクマーク検出を行う。この場合、第２のシンクマーク１３０の先頭領域Ａの先頭ビットは、第１のユーザデータ１２０に対するビタビ検出器３６の検出ビットによりポストコーダ７２の出力時に変化する。従って、先頭領域Ａのビットは不定（Ｘ）であるため、シンク検出のためのビットパターンマッチングには使われない。
【００８８】
なお、図１０は、図９に示す第２のシンクマーク１３０のビットパターン例の変形例を示すであり、領域Ｓ１，Ｓ２の各長さＬ１，Ｌ２の関係が「｜Ｌ１−Ｌ２｜＝１」の場合のビットパターン例である。
【００８９】
以上のように本実施形態及び他の実施形態によれば、垂直磁気記録方式を用いたディスクドライブにおいて、リード／ライトチャネルに低域遮断特性がある場合出も、第２のシンクマーク直後のデータ復号に対する悪影響を低減し、より低いデータ復号誤り率を実現できる。また、第２のシンクマークの検出不能や誤検出を低減することが可能となる。従って、結果としてデータ復号のリトライ回数を低減できることでデータスループットを向上させることが可能となる。
【００９０】
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。
【００９１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、垂直磁気記録方式を適用するディスクドライブにおいて、シンクマークとしての検出確率が高く、かつ隣接するデータ領域での再生ビット誤り率には影響を及ぼさない第２のシンクマークを記録するディスク記憶装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図。
【図２】本実施形態に関するデータセクタのデータフォーマットを示す図。
【図３】本実施形態に関する第２のシンクマークのビットパターン例を示す図。
【図４】本実施形態に関する第２のシンクマークに有効なビットパターンを説明するための図。
【図５】本実施形態に関する第２のシンクマークのビットパターンの変形例を示す図。
【図６】本実施形態に関する第２のシンクマークのビットパターンの変形例を示す図。
【図７】本実施形態に関する第２のシンクマークのビットパターンの変形例を示す図。
【図８】他の実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図。
【図９】他の実施形態に関する第２のシンクマークのビットパターン例を示す図。
【図１０】他の実施形態に関する第２のシンクマークのビットパターン例を示す図。
【図１１】他の実施形態に関するプリコーダの構成を示すブロック図。
【図１２】他の実施形態に関するポストコーダの構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…ディスク、２…サーボセクタ、３…データトラック、１０…ヘッド、
１１…アーム（サスペンションを含む）、１２…スピンドルモータ（ＳＰＭ）、
１３…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、１４…モータドライバ、
１４Ａ…ＳＰＭドライバ、１４Ｂ…ＶＣＭドライバ、
２０…ヘッドアンプ回路、３０，７０…リード／ライトチャネル、
３１…高域通過フィルタ（ＨＰＦ）、３２…ＡＧＣアンプ回路、
３３…低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、３４…Ａ／Ｄコンバータ、
３５…ディジタルＦＩＲフィルタ、３６…ビタビ検出器、
３７…シンクマーク検出器、３８…シンクマーク発生器、
３９…データ変調／復調回路、４０…サーボ復調回路、
４１…ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）、４２…ＥＣＣ回路、
４３…マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、４４…メモリ、７１…プリコーダ、
７２…ポストコーダ。

Claims

ディスク媒体上に設定される第１及び第２のシンクマーク領域及びデータ領域を含むデータセクタに対して、垂直磁気記録方式でのデータのライト動作を実行する磁気ヘッドと、
前記データセクタの先頭を検出するための第１のシンクマーク及び当該第１のシンクマークとは異なるパターンの第２のシンクマークのそれぞれのビットパターンを生成するシンクマーク生成手段であって、正負の記録磁化極性に対応する正負のビット列からなるビットパターンを含み、正または負のビット列の中で相対的に連続ビット長の長いビット列が全ビットパターンに占めるビット長の割合として５０％以上であって、かつ前記データ領域に記録されたデータの再生エラーレートの許容値に基づいて設定される上限を範囲内とする前記第２のシンクマークを生成するシンクマーク生成手段と、
前記シンクマーク生成手段により生成された第１及び第２のシンクマークを含むデータ信号を前記磁気ヘッドに供給するライト手段と
を具備したことを特徴とするディスク記憶装置。
前記第２のシンクマークは、前記連続ビット長の長いビット列が、前記ビット長の割合として５０％以上で、かつ８５％未満を範囲として設定されることを特徴とする請求項１に記載のディスク記憶装置。
前記第２のシンクマークは、前記連続ビット長の長いビット列が、前記ビット長の割合として５０％以上で、かつ再生エラーレートの許容値に基づいて設定されるほぼ８０％以下を範囲として設定されることを特徴とする請求項１に記載のディスク記憶装置。
前記第２のシンクマークは、前記連続ビット長の長いビット列が、前記ビット長の割合として５０％以上で、かつ再生エラーレートの許容値に基づいて設定される１００％未満を範囲として設定されることを特徴とする請求項１に記載のディスク記憶装置。
前記データ領域は第１及び第２のデータ領域を含み、
前記第２のシンクマーク領域は、前記第１のシンクマーク領域を先頭する前記第１のデータ領域に連続し、かつ前記第２のデータ領域の先頭に位置するように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のディスク記憶装置。
前記第２のシンクマークのビットパターンは、正の記録磁化極性に対応する連続ビット数Ｔｐのビット列と、それに隣接して負の記録磁化極性に対応する連続ビット数Ｔｍのビット列とを含み、
当該連続ビット数の差が１０ビット以下となるパターンを少なくとも１つ以上含むことを特徴とする請求項１に記載のディスク記憶装置。
前記第２のシンクマークのビットパターンは、前記データ領域に記録されるユーザデータのビットパターンには含まれないパターンであることを特徴とする請求項１に記載のディスク記憶装置。
前記第２のシンクマークのビットパターンは、少なくとも“１０１”、“０１０”、“１０１０”、“０１０１”、“１０１０１”、“０１０１０”の６種類のビットパターンを含まないことを特徴とする請求項１に記載のディスク記憶装置。
前記データ領域は第１及び第２のデータ領域を含み、
前記第２のシンクマーク領域は、前記第１のシンクマーク領域を先頭する前記第１のデータ領域に連続し、かつ前記第２のデータ領域の先頭に位置するように設けられており、
前記第２のシンクマークのビットパターンは、第１のデータ領域に記録されるビット列の最終ビット値（“０”又は“１”）を含み、少なくとも“１０１”、“０１０”、“１０１０”、“０１０１”、“１０１０１”、“０１０１０”の６種類のビットパターンを含まないことを特徴とする請求項１に記載のディスク記憶装置。
ディスク媒体上に設定される第１及び第２のシンクマーク領域及びデータ領域を含むデータセクタに対して、磁気ヘッドにより垂直磁気記録方式でデータを記録するディスク記憶装置に適用するシンクマーク書込み方法であって、
前記データ領域にデータを書き込むデータ記録動作時に、
前記第１のシンクマーク領域に前記データセクタの先頭を検出するための第１のシンクマークを書込み、
前記第１のシンクマークとは異なるピットパターンであって、正負の記録磁化極性に対応する正負のビット列からなるビットパターンを含み、正または負のビット列の中で相対的に連続ビット長の長いビット列が全ビットパターンに占めるビット長の割合として５０％以上であって、かつ前記データ領域に記録されたデータの再生エラーレートの許容値に基づいて設定される上限を範囲内とする第２のシンクマークを前記第２のシンクマーク領域に書き込むことをことを特徴とするシンクマーク書込み方法。
前記第２のシンクマークは、前記連続ビット長の長いビット列が、前記ビット長の割合として５０％以上で、かつ８５％未満を範囲として設定されることを特徴とする請求項１０に記載のシンクマーク書込み方法。
前記第２のシンクマークは、前記連続ビット長の長いビット列が、前記ビット長の割合として５０％以上で、かつ再生エラーレートの許容値に基づいて設定されるほぼ８０％以下を範囲として設定されることを特徴とする請求項１０に記載のシンクマーク書込み方法。
前記第２のシンクマークは、前記連続ビット長の長いビット列が、前記ビット長の割合として５０％以上で、かつ再生エラーレートの許容値に基づいて設定される１００％未満を範囲として設定されることを特徴とする請求項１０に記載のシンクマーク書込み方法。
前記第２のシンクマークのビットパターンは、正の記録磁化極性に対応する連続ビット数Ｔｐのビット列と、それに隣接して負の記録磁化極性に対応する連続ビット数Ｔｍのビット列とを含み、
当該連続ビット数の差が１０ビット以下となるパターンを少なくとも１つ以上含むことを特徴とする請求項１０に記載のシンクマーク書込み方法。
前記第２のシンクマークのビットパターンは、前記データ領域に記録されるユーザデータのビットパターンには含まれないパターンであることを特徴とする請求項１０に記載のシンクマーク書込み方法。
前記第２のシンクマークのビットパターンは、少なくとも“１０１”、“０１０”、“１０１０”、“０１０１”、“１０１０１”、“０１０１０”の６種類のビットパターンを含まないことを特徴とする請求項１０に記載のシンクマーク書込み方法。
前記データ領域は第１及び第２のデータ領域を含み、
前記第２のシンクマーク領域は、前記第１のシンクマーク領域を先頭する前記第１のデータ領域に連続し、かつ前記第２のデータ領域の先頭に位置するように設けられており、
前記第２のシンクマークのビットパターンは、第１のデータ領域に記録されるビット列の最終ビット値（“０”又は“１”）を含み、少なくとも“１０１”、“０１０”、“１０１０”、“０１０１”、“１０１０１”、“０１０１０”の６種類のビットパターンを含まないことを特徴とする請求項１０に記載のシンクマーク書込み方法。