JP5327736B2 - Magnetic recording device using bit patterned media - Google Patents

Magnetic recording device using bit patterned media

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Abstract

Provided is a magnetic device whereby recording and playback timing of a magnetic head onto and from bit-carrying bodies of a bit-patterned medium can be controlled. The magnetic recording device using a bit-patterned medium (10), in which a plurality of bit-carrying bodies (15) comprising magnetic bodies are disposed onto a magnetic recording medium, comprises a magnetic head (20), a detector (30), and a timing controller (40). The magnetic head (20) performs recording and playback of information onto and from the bit-carrying bodies (15). The detector (30) detects locations of the bit-carrying bodies (15) and outputs a correlation signal before the magnetic head (20) performs recording or playback onto or from the bit-carrying bodies (15). The timing controller (40) controls recording and playback timing of the magnetic head (20) onto and from the bit-carrying bodies, utilizing the correlation signal output by the detector (30).

Description

本発明はビットパターンドメディアを用いた磁気記録装置に関し、特に、ビット担体に同期して磁気ヘッドの記録・再生タイミングを制御する磁気記録装置に関する。   The present invention relates to a magnetic recording apparatus using a bit patterned medium, and more particularly to a magnetic recording apparatus that controls recording / reproducing timing of a magnetic head in synchronization with a bit carrier.

近年の情報社会においてデジタル化が加速し、大容量の記録装置の要求は益々高まっている。磁気記録装置として現在実用化されているものは、その磁気記録媒体として強磁性多結晶薄膜を有するものが用いられている。これは、グラニュラータイプとも呼ばれるものであり、高い一軸磁気異方性を持つ複数の磁性粒子からなる強磁性多結晶薄膜が媒体に設けられており、記録した情報の1ビットの中に磁性粒子が複数含まれているものである。記録密度が増加していくと、1ビットに含まれる磁性粒子の数が減るため磁束も減少し、ノイズが増加することになる。これまでは磁性粒子のサイズを小さくすることで高密度化を進めてきていたが、粒子サイズをこれ以上小さくすると、磁気情報を保持するエネルギが不足してしまい、室温程度の熱エネルギであっても情報が消えてしまうことになる。   In the information society in recent years, digitalization has accelerated and the demand for large capacity recording devices has been increasing. What is currently put into practical use as a magnetic recording apparatus is a magnetic recording medium having a ferromagnetic polycrystalline thin film. This is also called a granular type, in which a ferromagnetic polycrystalline thin film composed of a plurality of magnetic particles having high uniaxial magnetic anisotropy is provided on a medium, and magnetic particles are contained in one bit of recorded information. It is included in multiple numbers. As the recording density increases, the number of magnetic particles contained in one bit decreases, so that the magnetic flux decreases and noise increases. Up to now, we have been increasing the density by reducing the size of the magnetic particles, but if the particle size is made smaller than this, the energy to hold the magnetic information is insufficient, and the thermal energy is about room temperature. The information will be lost.

そこで、高密度化を進めるための一つの方法として、高い磁気安定性を有する記録材料を使うことも研究されている。しかしながら、磁性粒子の安定性が高いと、従来の磁気ヘッドでの記録が不可能になるという問題もある。このため、磁気ヘッドにより記録を行う前に、熱(光)により一時的に磁性粒子の保磁力を低下させて記録を行う光アシスト型の磁気記録装置も提案されている。   Therefore, the use of a recording material having high magnetic stability has been studied as one method for increasing the density. However, when the stability of the magnetic particles is high, there is a problem that recording with a conventional magnetic head becomes impossible. For this reason, there has also been proposed an optically assisted magnetic recording apparatus that performs recording by temporarily reducing the coercive force of magnetic particles with heat (light) before recording with a magnetic head.

また、高密度化を進めるための他の方法として、ディスクリートトラックメディアを用いた磁気記録装置が提案されている。高密度化が進むに連れて、磁気ヘッド側面から発生する磁界による隣接トラックへのサイドトラック記録の影響やクロストークの影響が問題となってくる。これらの影響を抑制・低減するために考えられたのがディスクリートトラックメディアである。ディスクリートトラックメディアでは、磁気記録層が溝により分離されている。即ち、トラック間に溝があり、磁気的且つ物理的に分離されているので、トラック間で磁化の乱れはなく、サイドトラック記録等の影響が抑制できるものである。   As another method for increasing the density, a magnetic recording apparatus using a discrete track medium has been proposed. As the density increases, the influence of side track recording on adjacent tracks and the influence of crosstalk due to the magnetic field generated from the side surface of the magnetic head become a problem. Discrete track media has been considered to suppress or reduce these effects. In discrete track media, the magnetic recording layers are separated by grooves. That is, since there are grooves between the tracks and they are magnetically and physically separated, there is no magnetization disturbance between the tracks, and the influence of side track recording or the like can be suppressed.

さらに、より高密度化を目指すべく、トラック長手方向についても磁気記録層を分離して、1つの磁性粒子を1ビットとして記録するビットパターンドメディアが提案された。これは、1つの磁性粒子ごとに物理的に磁性層が分離されており、ビット担体として磁性体を均等にトラック長手方向に配置した構造である。これにより、トラック間だけでなくビット間でのサイドライトやクロストークも抑制することが可能となる。   Furthermore, in order to achieve higher density, a bit patterned medium has been proposed in which a magnetic recording layer is separated also in the track longitudinal direction and one magnetic particle is recorded as one bit. This is a structure in which a magnetic layer is physically separated for each magnetic particle, and a magnetic material is evenly arranged as a bit carrier in the track longitudinal direction. As a result, it is possible to suppress sidelight and crosstalk not only between tracks but also between bits.

ここで、特許文献1には、光アシスト型の磁気記録装置において、光源からの光スポットを所定の位置に照射するように、光源からの反射光を利用してフォーカシングやトラッキングの制御を行うものが開示されている。また、特許文献1には、磁気記録媒体として、記録トラックの長手方向と交叉する方向に関してランド・アンド・グルーブの凹凸が形成された構成(ディスクリートトラックメディア)のものを用いることができると開示されており、この場合にも反射光を検出することで磁気ヘッドの磁界印加のトラッキングサーボ信号を得ることが可能であるとしている。   Here, in Patent Document 1, in an optically assisted magnetic recording apparatus, focusing and tracking are controlled using reflected light from a light source so as to irradiate a predetermined position with a light spot from the light source. Is disclosed. Patent Document 1 discloses that a magnetic recording medium having a configuration in which land-and-groove irregularities are formed in the direction intersecting with the longitudinal direction of the recording track (discrete track medium) can be used. In this case, it is also possible to obtain a tracking servo signal for applying a magnetic field of the magnetic head by detecting reflected light.

また、特許文献2には、ビットパターンドメディアを用いた磁気記録装置において、磁気記録媒体のスピンドルモータの回転ムラを補償するための技術が開示されている。これは、クロック信号を発生するためのクロック情報トラックを円周状に磁気記録媒体に設け、これをトリガーとして用いて記録・再生を行うことで、回転ムラがあっても記録・再生のタイミングをビット担体と同期が取れるものであるとしている。   Patent Document 2 discloses a technique for compensating for rotation unevenness of a spindle motor of a magnetic recording medium in a magnetic recording apparatus using a bit patterned medium. This is because a clock information track for generating a clock signal is circumferentially provided on a magnetic recording medium, and recording / reproduction is performed using this as a trigger, so that the timing of recording / reproduction can be achieved even if there is rotational unevenness. It is said that it can be synchronized with the bit carrier.

特開2006−134513号公報JP 2006-134513 A 特開2007−207385号公報JP 2007-207385 A

ビットパターンドメディアに対して記録・再生を行う場合には、1つの磁性粒子が1ビットとなるビット担体となるため、磁気ヘッドによる記録・再生のタイミングがビット担体と同期が取れている必要がある。しかしながら、ビットパターンドメディアの場合、高度なプロセスを用いて磁気記録媒体上に磁性粒子が配置されるが、製造誤差等により、ビット担体の配置にランダムな部分、即ち、ビット担体の位置ずれが存在し得る。このようなビット担体の位置ずれがあると、記録・再生のタイミングにずれが生じることになる。このタイミングずれ(位相ずれ)については、高速に回転する磁気記録媒体上にビット担体が配置される構造のビットパターンドメディアにおいては特に大きな問題となる。   When recording / reproducing with respect to bit patterned media, since one magnetic particle becomes a bit carrier that becomes one bit, the recording / reproducing timing by the magnetic head needs to be synchronized with the bit carrier. is there. However, in the case of bit patterned media, magnetic particles are arranged on the magnetic recording medium using an advanced process. However, due to manufacturing errors, random portions in the bit carrier arrangement, that is, the bit carrier misalignment, Can exist. If there is such a position shift of the bit carrier, a shift occurs in the recording / reproducing timing. This timing shift (phase shift) is a particularly serious problem in a bit patterned medium having a structure in which a bit carrier is arranged on a magnetic recording medium rotating at high speed.

しかしながら、例えば特許文献1に開示の技術では、ディスクリートトラックメディアについては触れられているがビットパターンドメディアについては一切触れられておらず、また、同技術ではトラッキングサーボ信号を得ることで磁気記録媒体の放線方向(トラック幅方向)の位置ずれ補償は可能かもしれないが、ディスクリートトラックメディアに関しては、トラック長手方向に対して所定のタイミングで一連の磁性層に記録・再生が行われるだけであり、そもそもトラック長手方向の位相補償(同期)は行う必要がないものであった。   However, for example, in the technique disclosed in Patent Document 1, a discrete track medium is mentioned, but a bit patterned medium is not mentioned at all. In this technique, a magnetic recording medium is obtained by obtaining a tracking servo signal. Although it may be possible to compensate for misalignment in the radial direction (track width direction), for discrete track media, only a series of magnetic layers are recorded / reproduced at a predetermined timing in the track longitudinal direction, In the first place, it was not necessary to perform phase compensation (synchronization) in the track longitudinal direction.

また、特許文献2に開示の技術では、磁気記録媒体の回転ムラを補償するための技術であり、ビット担体の配置位置については位置ずれが生じていないことが前提となっている技術である。さらに、回転ムラを検出するために、クロック情報トラックを別途設けたものであるが、このクロック情報トラック自体についても位置ずれが生じていないことが前提となっている。したがって、回転ムラによる位相補償が行えたとしても、ビット担体の配置のずれが存在した場合には、同期を取ることができなかった。   Further, the technique disclosed in Patent Document 2 is a technique for compensating for the rotation unevenness of the magnetic recording medium, and is a technique on the premise that no positional deviation occurs with respect to the arrangement position of the bit carrier. Further, a clock information track is separately provided in order to detect rotation unevenness, but it is assumed that no positional deviation has occurred in the clock information track itself. Therefore, even if phase compensation due to rotation unevenness can be performed, synchronization cannot be achieved if there is a deviation in the arrangement of the bit carriers.

したがって、ビットパターンドメディアを用いた磁気記録装置において、ビット担体の配置ずれがあったとしても同期を取って記録・再生が可能な磁気記録装置の開発が望まれていた。   Therefore, it has been desired to develop a magnetic recording apparatus using a bit patterned medium that can record and reproduce in synchronization even if the bit carrier is misaligned.

本発明は、斯かる実情に鑑み、ビットパターンドメディアのビット担体に対して磁気ヘッドの記録・再生タイミングを制御することが可能な磁気記録装置を提供しようとするものである。   In view of such circumstances, the present invention intends to provide a magnetic recording apparatus capable of controlling the recording / reproducing timing of a magnetic head with respect to a bit carrier of a bit patterned medium.

上述した本発明の目的を達成するために、本発明によるビットパターンドメディアを用いた磁気記録装置は、磁性体からなるビット担体が磁気記録媒体上に複数配置されるビットパターンドメディアと、ビット担体に対して情報の記録・再生を行う磁気ヘッドと、磁気ヘッドによりビット担体に記録・再生を行なう前に、そのビット担体の配置位置を検出して相関信号を出力する検出部と、検出部により出力される相関信号を用いて、磁気ヘッドのビット担体に対する記録・再生のタイミングを制御するタイミング制御部と、を具備するものである。   In order to achieve the above-described object of the present invention, a magnetic recording apparatus using a bit patterned medium according to the present invention includes a bit patterned medium in which a plurality of bit carriers made of a magnetic material are arranged on a magnetic recording medium, and a bit A magnetic head for recording / reproducing information on / from the carrier, a detecting unit for detecting the arrangement position of the bit carrier and outputting a correlation signal before recording / reproducing the bit carrier by the magnetic head, and a detecting unit And a timing control unit for controlling the timing of recording / reproducing with respect to the bit carrier of the magnetic head using the correlation signal output by.

ここで、検出部は、ビット担体の配置位置に起因する物理的現象変化を検出するものであれば良い。   Here, the detection unit may be any device that detects a physical phenomenon change caused by the arrangement position of the bit carrier.

また、検出部は、ビット担体に対する光強度変化、静電容量変化、磁気変化、渦電流変化、音波反射時間変化の少なくとも何れかに起因する物理的現象変化を検出するものであれば良い。   Further, the detection unit may be any device that detects a physical phenomenon change caused by at least one of a light intensity change, a capacitance change, a magnetic change, an eddy current change, and a sound wave reflection time change with respect to the bit carrier.

さらに、検出部は、プラズモンアンテナを具備するものであっても良い。   Furthermore, the detection unit may include a plasmon antenna.

また、検出部は、プラズモンアンテナのアンテナ後端ラインの電界強度の変化を検出するものであっても良い。   The detection unit may detect a change in electric field strength of the antenna rear end line of the plasmon antenna.

また、タイミング制御部は、磁気ヘッドの記録・再生を行うためのクロック信号として相関信号を用いれば良い。   The timing controller may use a correlation signal as a clock signal for recording / reproducing of the magnetic head.

さらに、磁気記録媒体の放線方向に対する磁気ヘッドの位置制御を行うためのトラッキング制御部を具備するものであっても良い。   Further, a tracking control unit for controlling the position of the magnetic head with respect to the radial direction of the magnetic recording medium may be provided.

ここで、検出部は、該検出部を磁気記録媒体の放線方向に振動させながら物理的現象変化を検出しても良い。   Here, the detection unit may detect a change in a physical phenomenon while vibrating the detection unit in a direction perpendicular to the magnetic recording medium.

本発明の磁気記録装置には、ビットパターンドメディアのビット担体に位置ずれがあったとしても、それに同期して磁気ヘッドの記録・再生タイミングを制御可能であるという利点がある。   The magnetic recording apparatus of the present invention has an advantage that the recording / reproducing timing of the magnetic head can be controlled in synchronization with the bit carrier of the bit patterned medium even if there is a positional shift.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図示例と共に説明する。図1は、本発明のビットパターンドメディアを用いた磁気記録装置の構成を説明するための概略斜視図である。図示のように、本発明の磁気記録装置は、ビットパターンドメディア10と磁気ヘッド20と検出部30とタイミング制御部40とから主に構成されるものである。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining the configuration of a magnetic recording apparatus using the bit patterned medium of the present invention. As shown in the figure, the magnetic recording apparatus of the present invention is mainly composed of a bit patterned medium 10, a magnetic head 20, a detection unit 30, and a timing control unit 40.

磁気記録媒体として用いられるビットパターンドメディア10は、磁性体からなるビット担体(記録担体)15が磁気記録媒体上に複数配置されている。ビット担体15は、例えば半導体製造プロセス等により1ビットが1ビット担体に対応するように形成されるものであり、例えば図1の一部拡大図に示されるように、磁性層に凹凸を形成することでビット担体となる磁性領域とそれ以外の領域である非磁性領域に分離されたものである。なお、本発明の磁気記録装置では、物理的に凹凸を設けて形成されたビットパターンドメディアに限定されず、1ビット1ビット担体となるように構成された媒体であれば、如何なる構造であっても良い。例えば組成や膜構造を変化させて磁気的に分離された媒体等でも構わない。   In the bit patterned medium 10 used as a magnetic recording medium, a plurality of bit carriers (recording carriers) 15 made of a magnetic material are arranged on the magnetic recording medium. The bit carrier 15 is formed so that one bit corresponds to one bit carrier, for example, by a semiconductor manufacturing process or the like. For example, as shown in a partially enlarged view of FIG. Thus, it is separated into a magnetic region serving as a bit carrier and a nonmagnetic region serving as the other region. Note that the magnetic recording apparatus of the present invention is not limited to a bit patterned medium formed with physical unevenness, and may have any structure as long as it is a medium configured to be a 1-bit 1-bit carrier. May be. For example, a medium that is magnetically separated by changing the composition or the film structure may be used.

磁気ヘッド20は、ビット担体15に対する情報の記録・再生を行うものである。磁気ヘッド20は、水平磁気記録方式でも垂直磁気記録方式でも構わず、従来の又は今後開発されるべきあらゆる磁気ヘッドが適用可能である。   The magnetic head 20 records and reproduces information with respect to the bit carrier 15. The magnetic head 20 may be either a horizontal magnetic recording system or a perpendicular magnetic recording system, and any conventional or future magnetic head to be developed is applicable.

検出部30は、磁気ヘッド20によりビット担体15に記録・再生を行なう前に、そのビット担体15の配置位置を検出するものである。即ち、検出部30は、記録・再生を行おうとするビット担体15の配置位置を、記録・再生を行う前に予め検出しておくためのものである。ビット担体15は高精度なプロセスにより製造されるが、記録密度を高めるためにビット担体15の配置ピッチが例えば25nmピッチというように微細になるにつれ、製造誤差による配置位置のずれの影響が無視できなくなってくる。検出部30は、このずれを補償するためにビット担体の配置位置を検出すべく設けられたものであり、ビット担体の配置位置を検出し、これに基づきこの配置位置に応じた相関信号を出力するものである。   The detector 30 detects the arrangement position of the bit carrier 15 before recording / reproducing on the bit carrier 15 by the magnetic head 20. That is, the detection unit 30 is for detecting in advance the arrangement position of the bit carrier 15 to be recorded / reproduced before recording / reproduction is performed. The bit carrier 15 is manufactured by a high-precision process. However, as the arrangement pitch of the bit carrier 15 becomes finer, for example, 25 nm pitch in order to increase the recording density, the influence of the displacement of the arrangement position due to the production error can be ignored. It will disappear. The detection unit 30 is provided to detect the arrangement position of the bit carrier in order to compensate for this deviation, detects the arrangement position of the bit carrier, and outputs a correlation signal corresponding to the arrangement position based on the detection position. To do.

ビット担体の配置位置を検出する手法は種々のものが利用できる。一例としては、ビット担体の配置位置に起因する物理的現象変化を検出するものが挙げられる。物理的現象変化としては、例えばビット担体15に対する光強度変化、静電容量変化、磁気変化、渦電流変化、音波反射時間変化等が挙げられる。例えば、ビット担体15に対して光を照射すると、ビット担体15の配置位置によってその近接場光強度が変化するので、これを検出する。また、静電容量を検出する場合には、ビット担体15の配置位置によって金属板間の静電容量が変化することを利用する。同様に、磁気の変化を磁気センサで検出したり、金属板に生じる渦電流の変化を検出したり、超音波等を照射して反射波の返ってくる時間を計測することで硬度の変化を検出したりすることで、ビット担体の配置位置を検出することが可能である。   Various methods for detecting the arrangement position of the bit carrier can be used. As an example, there is one that detects a change in a physical phenomenon due to the arrangement position of a bit carrier. Examples of the physical phenomenon change include a light intensity change, a capacitance change, a magnetic change, an eddy current change, and a sound wave reflection time change with respect to the bit carrier 15. For example, when the bit carrier 15 is irradiated with light, the near-field light intensity changes depending on the arrangement position of the bit carrier 15, and this is detected. Further, when detecting the capacitance, the fact that the capacitance between the metal plates changes depending on the arrangement position of the bit carrier 15 is utilized. Similarly, the change in hardness can be detected by detecting the change in magnetism with a magnetic sensor, detecting the change in eddy current generated in the metal plate, or measuring the time when the reflected wave returns by irradiating ultrasonic waves. By detecting it, it is possible to detect the arrangement position of the bit carrier.

より具体的には、例えば検出部30は、プラズモンアンテナを具備するものとすることが可能である。プラズモンアンテナは、金属表面上に誘起される表面プラズモンを利用したものであり、光微小スポットを形成可能なものである。プラズモンアンテナの電極は種々の形状があり、蝶ネクタイ型や三角形型等の電極に一様交流磁界を印加すると、中心部分に局所磁界ができることを利用し、表面プラズモンの共鳴効果を利用して強い局所光スポットを形成できる。図2に、プラズモンアンテナとビット担体との位置関係に対する電界強度分布の変化のシミュレーション結果を示す。シミュレーションにおける解析条件は以下の通りである。まず、プラズモンアンテナ31として、アンテナ長が400mnのPtからなるものを用いた。また、ビット担体15は30nmの球状のものを45nmピッチで配置した。なお、シミュレーションではビット担体としてPtを用いたが、Co−Cr合金等の磁性体が用いられても良い。そして、プラズモンアンテナ31の光源として、図中x方向に1V/mの電界を持つ直線偏光ガウス分布の円光源を用いた。このような条件の下、アンテナ最表面(先端)の位置の電界強度分布をシミュレーションした。ここで、ビット担体15の直上、即ち、ビット担体15の中心とプラズモンアンテナ31の先端とが一致した位置をx=0とし、そこからx方向にアンテナを移動させた。なお、実際の磁気記録装置においては、磁気記録媒体が回転することでビット担体側が−x方向に移動している。   More specifically, for example, the detection unit 30 can include a plasmon antenna. The plasmon antenna uses surface plasmons induced on a metal surface and can form a light microspot. The electrodes of plasmon antennas have various shapes. When a uniform alternating magnetic field is applied to a bow-tie or triangular electrode, a local magnetic field is created at the center, and the surface plasmon resonance effect is used to make it stronger. A local light spot can be formed. FIG. 2 shows a simulation result of a change in the electric field strength distribution with respect to the positional relationship between the plasmon antenna and the bit carrier. The analysis conditions in the simulation are as follows. First, as the plasmon antenna 31, an antenna made of Pt having an antenna length of 400 mn was used. Further, the bit carrier 15 is a 30 nm spherical material arranged at a 45 nm pitch. In the simulation, Pt is used as the bit carrier, but a magnetic material such as a Co—Cr alloy may be used. As a light source for the plasmon antenna 31, a circularly polarized light source with a linearly polarized Gaussian distribution having an electric field of 1 V / m in the x direction in the figure was used. Under such conditions, the electric field intensity distribution at the position of the outermost surface (tip) of the antenna was simulated. Here, the position immediately above the bit carrier 15, that is, the position where the center of the bit carrier 15 and the tip of the plasmon antenna 31 coincide with each other is set to x = 0, and the antenna is moved in the x direction therefrom. In an actual magnetic recording apparatus, the bit carrier side moves in the −x direction as the magnetic recording medium rotates.

図2のシミュレーション結果のグラフから分かるように、アンテナ先端がビット担体の直上にあるときに電界強度分布にピークが見られる。したがって、ビット担体ごとにこのピークを検出すること、即ち、ビット担体の配置位置に起因する物理的現象を検出することで、ビット担体の配置位置、より具体的には、ビット担体のトラック長手方向のピッチ変動を検出することができる。そして、検出部30は、この配置位置の変化を相関信号として出力すれば良い。   As can be seen from the simulation result graph of FIG. 2, a peak is observed in the electric field strength distribution when the tip of the antenna is directly above the bit carrier. Therefore, by detecting this peak for each bit carrier, that is, by detecting a physical phenomenon caused by the bit carrier placement position, more specifically, the bit carrier placement position, more specifically, the track longitudinal direction of the bit carrier. Variation in pitch can be detected. And the detection part 30 should just output the change of this arrangement position as a correlation signal.

また、図2のグラフでは、プラズモンアンテナの先端における電界強度分布を示したが、プラズモンアンテナのアンテナ後端ラインの電界強度の変化を検出して相関信号を出力するようにしても良い。以下の表1に、プラズモンアンテナのアンテナ後端ラインの端部とアンテナ後端ラインの中心部における電界強度値を示す。なお、シミュレーションにおける解析条件は図2を用いて説明した解析条件と同様である。
In the graph of FIG. 2, the electric field strength distribution at the tip of the plasmon antenna is shown. However, a change in the electric field strength of the antenna rear end line of the plasmon antenna may be detected to output a correlation signal. Table 1 below shows the electric field intensity values at the end of the antenna rear end line and the center of the antenna rear end line of the plasmon antenna. The analysis conditions in the simulation are the same as the analysis conditions described with reference to FIG.

プラズモンアンテナは、これとオーバーラップするビット担体の影響を受けて近接場光強度が変化する。表1に示されるように、プラズモンアンテナのアンテナ後端ラインの端部とアンテナ後端ラインの中心部とでは、得られる近接場光強度が異なるため、これらの2つの電界強度値を組み合わせて用いてビット担体の配置位置に起因する物理的現象を検出するようにしても良い。   In the plasmon antenna, the near-field light intensity changes under the influence of a bit carrier that overlaps the plasmon antenna. As shown in Table 1, since the near-field light intensity obtained differs between the end of the antenna rear end line of the plasmon antenna and the center of the antenna rear end line, these two electric field intensity values are used in combination. Thus, a physical phenomenon caused by the arrangement position of the bit carrier may be detected.

このようにして得られた相関信号を用いて、タイミング制御部40は、磁気ヘッド20のビット担体15に対する記録・再生のタイミングを制御する。即ち、ビット担体15の位置を検出した上でその配置位置にタイミングを合わせて磁気ヘッド20の記録・再生を行うように構成している。タイミング制御部40は、磁気ヘッド20の記録・再生タイミングを決定するクロック信号を出力するように構成されれば良く、このクロック信号として、ビット担体の配置位置の変化に対応する相関信号を用いることで、ビット担体の配置位置を検出し、これをクロック信号としてそのまま用いることが可能となる。したがって、例えば45nmピッチで配置されているべきビット担体が、製造誤差により個々のビット担体間の距離が44nmや46nmに変化したとしても、磁気ヘッドによる記録・再生前にこの配置位置の変化を検出部で検出し、正確にビット担体に対してタイミングを合わせて記録・再生を行うことが可能となる。なお、磁気記録媒体の回転速度と磁気ヘッド・検出部間の距離との関係により、所定のタイミングだけ遅延させたクロック信号を出力して記録・再生を行えば良い。   Using the correlation signal thus obtained, the timing control unit 40 controls the recording / reproducing timing of the magnetic head 20 with respect to the bit carrier 15. That is, the position of the bit carrier 15 is detected and the recording / reproduction of the magnetic head 20 is performed in synchronization with the arrangement position. The timing control unit 40 may be configured to output a clock signal for determining the recording / reproducing timing of the magnetic head 20, and a correlation signal corresponding to a change in the arrangement position of the bit carrier is used as the clock signal. Thus, the arrangement position of the bit carrier can be detected and used as it is as a clock signal. Therefore, for example, even if a bit carrier that should be arranged at a pitch of 45 nm changes the distance between individual bit carriers to 44 nm or 46 nm due to manufacturing errors, this change in the arrangement position is detected before recording / reproducing by the magnetic head. It is possible to perform recording / reproduction with the timing detected accurately in the bit carrier and with respect to the bit carrier. Note that recording / reproduction may be performed by outputting a clock signal delayed by a predetermined timing depending on the relationship between the rotation speed of the magnetic recording medium and the distance between the magnetic head and the detection unit.

以下、図3を用いて磁気ヘッド20と検出部30との位置関係を説明する。図3は、ビットパターンドメディアの概略断面図とそれに対する磁気ヘッドと検出部との位置関係を示した概念図である。図示の通り、ビット担体15に対して、磁気ヘッド20に先行して検出部30を配置し、磁気ヘッド20による記録・再生の前に予め検出部30により記録・再生すべき先行するビット担体15の配置位置を検出するように構成されている。即ち、数ビットから数十ビット先行するビット担体の配置位置を検出した上で、このビット担体の配置位置に同期してこのビット担体が磁気ヘッド20直下に来たところで記録・再生を行うようにタイミングを決定する。ここで、本発明の磁気記録装置では、磁気ヘッド20の記録・再生タイミングを決定するクロック信号を制御するのみ、即ち、信号制御のみで、記録・再生のタイミングがビット担体と位相同期可能であるため、機械的に磁気ヘッドを制御するのと比べてタイムラグも問題となり難い。   Hereinafter, the positional relationship between the magnetic head 20 and the detection unit 30 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the bit patterned medium and a conceptual diagram showing the positional relationship between the magnetic head and the detection unit. As shown in the figure, a detection unit 30 is disposed prior to the magnetic head 20 with respect to the bit carrier 15, and the preceding bit carrier 15 to be recorded / reproduced by the detection unit 30 in advance before recording / reproduction by the magnetic head 20. It is comprised so that the arrangement position of may be detected. That is, after detecting the arrangement position of a bit carrier preceding several bits to several tens of bits, recording / reproduction is performed when the bit carrier comes directly under the magnetic head 20 in synchronization with the arrangement position of the bit carrier. Determine timing. Here, in the magnetic recording apparatus of the present invention, the recording / reproducing timing can be phase-synchronized with the bit carrier only by controlling the clock signal for determining the recording / reproducing timing of the magnetic head 20, that is, only by signal control. Therefore, the time lag is less likely to be a problem compared to mechanically controlling the magnetic head.

以上、説明したように、本発明の磁気記録装置によれば、ビットパターンドメディアのビット担体の配置位置を直接検出してその検出信号を記録・再生のクロック信号として用いているため、これに位置ずれが生じたとしても、ビット担体の位相補償が可能となるため、位置ずれに同期して記録・生成を行うことが可能となり、大幅にビット誤り率を向上させることが可能となる。   As described above, according to the magnetic recording apparatus of the present invention, the arrangement position of the bit carrier of the bit patterned medium is directly detected and the detection signal is used as a recording / reproducing clock signal. Even if a misalignment occurs, the phase of the bit carrier can be compensated, so that recording and generation can be performed in synchronization with the misalignment, and the bit error rate can be greatly improved.

さらに、本発明の磁気記録装置によれば、ビット担体の位置ずれ補償だけでなく、回転ムラの補償も同時に行っていることになる。即ち、回転ムラがあったとしても、これについてもビット担体の位置ずれとして検出されるため、回転ムラに対してもその影響を受けなくなる。なお、先行するビット担体の配置位置の検出後、実際に記録・再生するまでの時間遅れの間についての変動については、実用上無視することが可能である。これは、磁気記録媒体は1分間に1万回転程度の回転速度で回転しており、磁気記録媒体の慣性モーメントにより、回転ムラについては数ヘルツオーダの変動周期となるためである。したがって、数ビットから数十ビット先行するビット担体の配置位置を検出していれば、上述のような回転ムラに十分対応することが可能である。   Furthermore, according to the magnetic recording apparatus of the present invention, not only the bit carrier misalignment compensation but also the rotation unevenness compensation is performed simultaneously. In other words, even if there is rotation unevenness, this is also detected as a positional deviation of the bit carrier, and therefore it is not affected by the rotation unevenness. It should be noted that the fluctuation between the time delay until the actual recording / reproduction after the detection of the arrangement position of the preceding bit carrier can be ignored in practice. This is because the magnetic recording medium rotates at a rotational speed of about 10,000 revolutions per minute, and due to the moment of inertia of the magnetic recording medium, the rotation unevenness has a fluctuation period on the order of several hertz. Therefore, if the arrangement position of the bit carrier preceding several bits to several tens of bits is detected, it is possible to sufficiently cope with the rotation unevenness as described above.

また、上述の図示例では磁気ヘッドと検出部は別体として構成されているものを示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、磁気ヘッドとプラズモンアンテナを積層して一体のものとして構成しても良い。このように積層した構成の場合、磁気ヘッドとプラズモンアンテナの距離は、例えば約1μm程度から場合によっては約100nm程度とすることが可能である。例えば25nmピッチでビット担体が配置されるとすると、4ビット〜40ビット先行するビット担体を検出することになる。磁気ヘッドと検出部との距離が近ければ近いほど、急峻な回転変動等にも対応可能となるためより好ましい。なお、磁気ヘッドとプラズモンアンテナを一体とした場合には、磁気ヘッドを動かすアクチュエータアーム上に検出部も配置されることから、磁気ヘッドの移動による検出部の相関信号の変動を相殺するよう処理することが好ましい。   In the illustrated example described above, the magnetic head and the detection unit are configured as separate bodies, but the present invention is not limited to this. For example, a magnetic head and a plasmon antenna may be stacked to be integrated. In the case of such a stacked configuration, the distance between the magnetic head and the plasmon antenna can be set, for example, from about 1 μm to about 100 nm in some cases. For example, if bit carriers are arranged at a pitch of 25 nm, a bit carrier preceding by 4 to 40 bits is detected. The closer the distance between the magnetic head and the detection unit, the more preferable because it is possible to cope with steep fluctuations in rotation. When the magnetic head and the plasmon antenna are integrated, the detection unit is also disposed on the actuator arm that moves the magnetic head, so that processing is performed to cancel the fluctuation of the correlation signal of the detection unit due to the movement of the magnetic head. It is preferable.

さらに、磁気ヘッドにより記録・再生を行うべきビット担体と、検出部が検出しているビット担体とが同じビット担体となるよう、即ち、磁気ヘッドと検出部が同じ位置を見るように構成しても良い。検出部による相関信号をダイレクトにクロック信号として用いて、ビット担体が検出されたところで、このビット担体に記録・再生を行うようにする。例えば、磁気ヘッドを記録・再生のためだけでなく検出部としてビット担体からの漏れ磁界を検出するように構成する。磁気ヘッドでビット担体からの漏れ磁界の絶対値を検出し、ピークとなったところでそのまま磁気ヘッドにより記録・再生を行うようにする。なお、ピーク検出から記録・再生動作までの遅れ時間によっては、記録・再生すべきビット担体が移動してしまっている可能性があるが、漏れ磁界を検出しだしたところからピークの位置を予測して記録・再生動作を行うこと等により、タイミング制御を行うことも可能である。   Furthermore, the bit carrier to be recorded / reproduced by the magnetic head and the bit carrier detected by the detection unit are the same bit carrier, that is, the magnetic head and the detection unit are configured to look at the same position. Also good. The correlation signal from the detection unit is directly used as a clock signal, and when a bit carrier is detected, recording / reproduction is performed on the bit carrier. For example, the magnetic head is configured not only for recording / reproduction but also as a detection unit so as to detect a leakage magnetic field from the bit carrier. The absolute value of the leakage magnetic field from the bit carrier is detected by the magnetic head, and recording / reproduction is performed by the magnetic head as it is at the peak. Depending on the delay time from peak detection to recording / reproducing operation, the bit carrier to be recorded / reproduced may have moved, but the peak position is predicted from where the leakage magnetic field was detected. Then, timing control can be performed by performing a recording / reproducing operation.

また、本発明の磁気記録装置は、磁気記録媒体の放線方向に対する磁気ヘッドの位置制御を行うように構成しても良い。ビットパターンドメディアにおいては、ビット担体の製造誤差はトラック長手方向のピッチ変動だけでなく、放線方向、即ち、トラック幅方向の変動も生じ得る。したがって、検出部では、ビット担体のトラック長手方向のピッチ変動だけでなく、トラック幅方向の配置位置も検出するように構成しても良い。そして、検出されたトラック幅方向の配置位置に応じて、トラッキング制御部により磁気ヘッドの位置制御を行う。ここで、トラッキング制御の手法については、従来の又は今後開発されるべきあらゆる手法が適用可能である。また、トラック幅方向の配置位置検出の手法についても、従来の又は今後開発されるべきあらゆる手法が適用可能である。例えば、本発明の磁気記録装置の検出部を、磁気記録媒体の放線方向に高周波振動させながら物理的現象変化を検出することで、放線方向の配置位置も検出するように構成することも可能である。なお、ビット担体のトラック幅方向の位置ずれを検出できるように、検出部を振動させる幅は、少なくともトラック幅以上であることが好ましい。放線方向に振動させながらビット担体の配置位置に起因する物理的現象を検出すると、トラック長手方向のピッチ変動だけでなく、トラック幅方向の配置位置の変動による変化も検出することが可能となる。これにより、タイミング制御部による記録・再生タイミング制御と、トラッキング制御部による磁気ヘッドの位置制御を同時に行うことが可能となる。   The magnetic recording apparatus of the present invention may be configured to control the position of the magnetic head with respect to the radial direction of the magnetic recording medium. In the bit patterned media, the manufacturing error of the bit carrier can cause not only the pitch variation in the track longitudinal direction but also the variation in the radial direction, that is, the track width direction. Therefore, the detection unit may be configured to detect not only the pitch variation in the track longitudinal direction of the bit carrier but also the arrangement position in the track width direction. Then, the position of the magnetic head is controlled by the tracking control unit in accordance with the detected arrangement position in the track width direction. Here, as a tracking control method, any conventional method or a method to be developed in the future can be applied. In addition, as a method for detecting the arrangement position in the track width direction, any conventional method or a method to be developed in the future can be applied. For example, the detection unit of the magnetic recording apparatus of the present invention can also be configured to detect the arrangement position in the radial direction by detecting a physical phenomenon change while vibrating at high frequency in the radial direction of the magnetic recording medium. is there. It should be noted that the width for vibrating the detection unit is preferably at least equal to or greater than the track width so that the positional deviation of the bit carrier in the track width direction can be detected. When a physical phenomenon caused by the arrangement position of the bit carrier is detected while vibrating in the normal direction, it is possible to detect not only a change in pitch in the track longitudinal direction but also a change due to a change in the arrangement position in the track width direction. As a result, recording / reproduction timing control by the timing control unit and magnetic head position control by the tracking control unit can be performed simultaneously.

なお、本発明のビットパターンドメディアを用いた磁気記録装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。   Note that the magnetic recording apparatus using the bit patterned medium of the present invention is not limited to the above illustrated example, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. .

図1は、本発明のビットパターンドメディアを用いた磁気記録装置の構成を説明するための概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining the configuration of a magnetic recording apparatus using the bit patterned medium of the present invention. 図2は、プラズモンアンテナとビット担体との位置関係に対する電界強度分布の変化のシミュレーション結果である。FIG. 2 is a simulation result of a change in electric field strength distribution with respect to the positional relationship between the plasmon antenna and the bit carrier. 図3は、ビットパターンドメディアの概略断面図とそれに対する磁気ヘッドと検出部との位置関係を示した概念図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the bit patterned medium and a conceptual diagram showing the positional relationship between the magnetic head and the detection unit.

符号の説明Explanation of symbols

10 ビットパターンドメディア
15 ビット担体
20 磁気ヘッド
30 検出部
31 プラズモンアンテナ
40 タイミング制御部
10 bit patterned media 15 bit carrier 20 magnetic head 30 detector 31 plasmon antenna 40 timing controller

Claims (5)

磁性体からなるビット担体が磁気記録媒体上に複数配置されるビットパターンドメディアと、
ビット担体に対して情報の記録・再生を行う磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドによりビット担体に記録・再生を行なう前に、そのビット担体の配置位置に起因する光強度変化を検出して相関信号を出力する、プラズモンアンテナを具備する検出部と、
前記検出部により出力される相関信号を用いて、前記磁気ヘッドのビット担体に対する記録・再生のタイミングを制御するタイミング制御部と、
を具備することを特徴とする磁気記録装置。
A bit patterned medium in which a plurality of bit carriers made of a magnetic material are arranged on a magnetic recording medium;
A magnetic head for recording / reproducing information on / from the bit carrier;
A detector having a plasmon antenna that outputs a correlation signal by detecting a change in light intensity caused by the position of the bit carrier before recording / reproducing on the bit carrier by the magnetic head;
A timing control unit for controlling the timing of recording / reproducing with respect to the bit carrier of the magnetic head, using the correlation signal output by the detection unit;
A magnetic recording apparatus comprising:
請求項1に記載の磁気記録装置において、前記検出部のプラズモンアンテナは、蝶ネクタイ型又は三角形型の電極を有し、検出部は、電極のビット担体側の頂点に対する底辺であるアンテナ後端ラインの電界強度の変化を検出することを特徴とする磁気記録装置。 2. The magnetic recording apparatus according to claim 1 , wherein the plasmon antenna of the detection unit includes a bow tie type or triangular type electrode, and the detection unit is an antenna rear end line that is a base with respect to a vertex of the electrode on the bit carrier side. A magnetic recording apparatus for detecting a change in the electric field strength of the magnetic recording apparatus. 請求項1又は請求項2に記載の磁気記録装置において、前記タイミング制御部は、前記磁気ヘッドの記録・再生を行うためのクロック信号として相関信号を用いることを特徴とする磁気記録装置。 3. The magnetic recording apparatus according to claim 1 , wherein the timing control unit uses a correlation signal as a clock signal for recording / reproducing the magnetic head. 請求項1乃至請求項の何れかに記載の磁気記録装置であって、さらに、磁気記録媒体ビット担体のトラック幅方向に対する前記磁気ヘッドの位置制御を行うためのトラッキング制御部を具備することを特徴とする磁気記録装置。 A magnetic recording apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a tracking controller for performing position control of the magnetic head with respect to track width direction of the bit carrier on the magnetic recording medium A magnetic recording apparatus. 請求項に記載の磁気記録装置において、前記検出部は、該検出部を磁気記録媒体ビット担体のトラック幅方向に振動させながら光強度変化を検出することを特徴とする磁気記録装置。 5. The magnetic recording apparatus according to claim 4 , wherein the detection unit detects a light intensity change while vibrating the detection unit in a track width direction of a bit carrier on the magnetic recording medium.
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