JP2011129230A - ディスク記憶装置及びデータ記録再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＴＲディスクを使用する場合に、ヘッドの記録幅に多少のばらつきが存在する場合でも、ヘッドの歩留まりを向上できるディスク記憶装置を提供することにある。
【解決手段】ＤＴＲディスク１１を使用するディスク記憶装置において、ＤＴＲディスク１１上に形成された物理的トラックにおいて、データ記録が有効となる有効記録部とデータ記録が無効となる無効記録部を一定の比率で設定し、無効記録部を除き有効記録部に対してデータの記録又は再生を実行する構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスクリート・トラック型ディスクを使用するディスク記憶装置に関する。

近年、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）の分野では、ディスクリート・トラック（discrete track）型ディスクを使用するＤＴＲ（discrete track recording）方式のディスクドライブの開発が推進されている。以下、ディスクリート・トラック型ディスクをＤＴＲディスクと表記する場合がある。

このようなＤＴＲディスクは、磁性層からなるデータトラック（磁気記録可能なデータ記録領域）と、各データトラック間に配置される非磁性層からなる非記録部が形成されている。非記録部は、空隙又はガードバンドに相当する磁気記録が不可能な領域である。ＤＴＲディスクは、各データトラックが物理的に分離して構成されるため、隣接トラック間の磁気的干渉を抑制できる。従って、ＤＴＲ方式は、高記録密度化を実現できる有効な技術である。

しかしながら、ＤＴＲディスクは、半径方向のトラック密度が予め規定される媒体固有の値となる。このため、ディスクドライブの製造工程において、ディスクと磁気ヘッド（以下単にヘッドと表記する）をドライブ内に組み込む工程時に、ヘッドの品質のばらつきにより、ヘッドの記録磁界の範囲（記録幅又はトラック幅）がデータトラックの半径方向の想定した幅より広くなる可能性がある。ＤＴＲディスクでは、各データトラックは物理的に構成されているため、ヘッドの記録幅に応じてトラック密度を調整することはできない。

なお、全面に磁性層が形成されている連続膜構成のディスクの場合において、隣接トラックに対する漏れ磁界の影響を抑制するために、物理的な間隔で１本おきのデータトラックにデータを書き込む方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。但し、この方法は、データ記録領域として使用するトラック本数が全体の半分程度の場合には有効であるが、ディスク上の全トラック本数をデータ記録領域として使用する場合には効果は殆どない。

特開２００４−２７３０６０号公報

ＤＴＲディスクを使用するディスクドライブでは、ディスクとヘッドをドライブ内に組み込む製造工程時に、ヘッドの記録幅がデータトラックの半径方向の想定した幅より大きくなるような場合に、ヘッドの記録幅に応じてトラック密度を調整することはできない。このため、従来では、そのようなヘッドは不良品として破棄することが行なわれている。

そこで、本発明の目的は、ＤＴＲディスクを使用する場合に、ヘッドの記録幅に多少のばらつきが存在する場合でも、ヘッドの歩留まりを向上できるディスク記憶装置を提供することにある。

本発明の観点に従ったディスク記憶装置は、ディスク基板上に磁性層からなる記録部を含むトラックと非磁性層からなる非記録部とが半径方向に形成されて、隣接トラック間に前記非記録部が配置されており、各トラックにおいて、データ記録が有効となる有効記録部とデータ記録が無効となる無効記録部が一定の比率で設定されているディスクと、前記無効記録部を除き、前記有効記録部に対してデータの記録又は再生を実行するデータ記録再生手段とを備えた構成である。

本発明によれば、ヘッドの記録幅に多少のばらつきが存在する場合でも、ＤＴＲディスク上のトラック密度の調整が可能であるため、ヘッドの歩留まりを向上できる。

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。 本実施形態に関するＤＴＲディスクの構成を説明するための図。 本実施形態に関するＤＴＲディスクの要部を説明するための図。 本実施形態に関するサーボ領域の構成を説明するための図。 本実施形態に関する第１のデータ記録方法を説明するための図。 本実施形態に関する第２のデータ記録方法を説明するための図。 本実施形態に関する第３のデータ記録方法を説明するための図。 本実施形態に関する有効記録部に対するデータ再生方法を説明するための図。 本実施形態に関するデータ記録再生方法を説明するためのフローチャート。 本実施形態に関するディスクドライブの製造工程におけるトラック幅ＴＷの検査結果を示す図。 本実施形態に関するディスクドライブの製造工程におけるトラック幅ＴＷの検査結果を示す図。 本実施形態に関するディスクドライブの製造工程におけるトラック幅ＴＷの検査結果を示す図。 本実施形態に関するディスクドライブの製造工程の概略を説明するためのフローチャート。 本実施形態に関するディスクドライブの製造工程におけるトラック密度設定方法を示す図。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

（ディスクドライブの構成）
図１は本実施形態のディスクドライブの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、ディスクドライブは大別して、ヘッド・ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）１０とも呼ばれるドライブ機構部と、プリント回路基板（ＰＣＢ）２０上に実装されている回路部とから構成されている。ＨＤＡ１０は、両面がＤＴＲ（discrete track recording）用媒体面として加工されたディスクリート・トラック型ディスク（以下、ＤＴＲディスクと表記する）１１と、スピンドルモータ（ＳＰＭ）１２と、ヘッド１３と、ヘッドアンプ集積回路１７とを有する。

スピンドルモータ１２は、ＤＴＲディスク１１を回転させる。ヘッド１３は、ヘッド本体であるスライダに、リードヘッド素子（ＴＭＲ素子）とライトヘッド素子とが分離して実装されている。ここで、スライダは、例えば、ディスク１１の面に対向する領域の形状として１辺が１ｍｍの矩形である。本実施形態では、便宜的に１本のヘッド１３を示す。但し、通常のディスクドライブでは、少なくともＤＴＲディスク１１の両面に対応する２本のヘッドが設けられている。

ヘッド１３は、ヘッド移動機構であるアクチュエータに搭載されている。アクチュエータは、ヘッド１３を保持するサスペンションを有するアーム１４と、ピボット軸１５と、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１６とを有する。ピボット軸１５は、アーム１４を回転自在に支持する部材である。ＶＣＭ１６は、アーム１４に回転トルクを発生させて、ヘッドをディスクの半径方向に移動させる。

ヘッドアンプ集積回路１７は、ヘッド１３の入出力信号を増幅し、ＰＣＢ２０とヘッド１３間で伝送する。入出力信号は、ヘッド１３のリードヘッド素子から読み出されるリード信号（再生データ）と、ヘッド１３のライトヘッド素子に供給するライト信号（記録データ）である。ヘッドアンプ集積回路１７は、図示しないフレキシブルケーブル（ＦＰＣ）に実装されており、ＰＣＢ２０と電気的に接続されている。通常では、ヘッドアンプ集積回路１７は、入出力信号のノイズ低減のためにアーム１４に固定されているが、ＨＤＡ１０の別の箇所に固定されている構成でもよい。

ＰＣＢ２０には、リード／ライト（Ｒ／Ｗ）チャネル２１、マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）２２、モータドライバ２３、及びディスクコントローラ（ＨＤＣ）２４の各集積回路が実装されている。なお、これらの集積回路は、１チップのＬＳＩに統合されている構成でもよい。

Ｒ／Ｗチャネル２１は、リード／ライトに関連するヘッド信号処理回路であり、ヘッドアンプ１７のチャネル切替えや、リード／ライト信号を処理する。具体的には、Ｒ／Ｗチャネル２１は、ヘッドアンプ１７から伝送されるリード信号を元の記録データに復調する。また、Ｒ／Ｗチャネル２１は、ＨＤＣ２４から転送される記録データをライト信号に変調してヘッドアンプ１７に伝送する。

ＭＰＵ２２は、ドライブ駆動システムのコントローラであり、本実施形態に関するヘッド位置決め制御システム（サーボ制御システム）を実現する。ＭＰＵ２２は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、ＲＯＭやＲＡＭを含むメモリ、及び各種ロジック回路を含む構成である。各種ロジック回路には、ハードウェア回路で構成されて、高速演算処理を実行する演算処回路などが含まれる。ＲＯＭにはＣＰＵが実行するファームウェアが保存されている。

モータドライバ２３は、ＳＰＭ１２及びＶＣＭ１６の駆動制御ユニットであり、ＭＰＵ２２の制御に応じてＳＰＭ１２及びＶＣＭ１６を駆動制御するための駆動電流を供給する。

ＨＤＣ２４は、ディスクドライブ内のインターフェースであり、例えばＳＡＴＡなどのインターフェース２５によりホストシステム（例えばパーソナルコンピュータなど）と接続する。ＨＤＣ２４は、ドライブとホストシステム間のデータ転送制御や、ＭＰＵ２２、Ｒ／Ｗチャネル２１、モータドライバ２３のそれぞれとのデータ交換を実行するドライブ管理ユニットである。

（ＤＴＲディスクの構成）
図２及び図３は、本実施形態のＤＴＲディスク１１の構成を示す図である。

図２に示すように、ＤＴＲディスク１１は大別して、データ記録領域１００とサーボ領域１１０からなる。データ記録領域１００は、ユーザデータを記録する領域であり、同心円状に形成されたトラック１２０に含まれる。

図３に示すように、各トラック１２０は、サーボ領域１１０、データ記録領域１００、及び各トラック間に配置される非記録部１３０から構成されている。データ記録領域１００は、磁性層からなる物理的パターンであり、ユーザデータを記録する記録部（以下、データトラックと表記する場合がある）である。一方、非記録部１３０は、非磁性層からなり、空隙またはガードバンドに相当する磁気記録が不可能なパターンである。即ち、トラック１２０は、多数のデータトラック１００が、非記録部１３０を介在して半径方向に一定周期（トラックピッチ）で配列された物理的トラックパターンである。なお、データトラック１００は記録トラックとも呼ばれる。

サーボ領域１１０は、ヘッド位置決め制御に必要なサーボ情報を記録部（磁性層）と非記録部（非磁性層）とで構成される物理的パターンにより形成された領域である。図２に示すように、サーボ領域１１０の形状は、ヘッド１３のアクセス軌跡となる円弧状で、かつ周方向の長さが中心からの半径に比例して長くなる様なパターンからなる。

なお、本実施形態のＤＴＲディスク１１は、データ記録領域１００及びサーボ領域１１０のいずれにおいても、磁性層である記録部と非磁性層である非記録部の物理的パターンにより形成される。この２つの記録部と非記録部の違いは、磁気記録層の厚みの違いにより形成されても良いし、磁気記録層の特性変化、例えば結晶状態の違いにより形成されても良い。パターンが磁気記録層の厚みの違いで形成される場合には、磁性層の凹部を非記録部として磁気記録の不可能な材料で埋め込むことで、ディスク１１の表面を平坦化しても良い。

また、通常では、ＤＴＲディスク１１は、両面にデータ記録領域１００及びサーボ領域１１０が形成されている。この場合、ＤＴＲディスク１１は、ヘッド１３の移動軌跡とサーボ領域１１０の円弧形状が両面で略一致するように、ドライブ内に組み込まれる。さらに、ＤＴＲディスク１１の仕様として、サーボ領域１１０の円弧形状として、ディスク１１の回転中心からピボッド１５の中心までの距離を半径位置として持つ円周上に円弧中心を持ち、円弧半径がピボッド１５からヘッド１３までの距離として形成されたもので与えられている。

図４は、サーボ領域１１０のパターン構成を示す図である。ここで、図４（Ｃ）に示すように、データ記録領域１００は、サーボ領域１１０により周方向に複数のセクタに分割されている。サーボ領域１１０は、例えば１００個以上のサーボセクタとして分割されている。

図４（Ａ）に示すように、サーボ領域１１０は、プリアンブル１１０Ａ、サーボマーク１１０Ｂ、アドレスデータ１１０Ｃ、及びサーボバースト信号１１０Ｄの各領域を含む。プリアンブル１１０Ａは、サーボ情報の再生に必要なクロックを同期させるＰＬＬ処理や、再生信号振幅を適正に保つＡＧＣ処理を行うための同期クロック信号領域である。プリアンブル１１０Ａは、半径方向に分断されていない略円弧放射状に連続する磁性／非磁性の周方向に繰返すパターンから形成されている。

サーボマーク１１０Ｂは、アドレスデータ１１０Ｃ及びサーボバースト信号１１０Ｄからなるサーボ情報の領域を認識するためのコードである。アドレスデータ１１０Ｃは、サーボセクタアドレス及びトラック（シリンダ）アドレスを有する。サーボバースト信号１１０Ｄは、ヘッド１３がトラックアドレスで指定されるトラック上に位置するオントラック状態からのオフトラック量（偏差）を検出するための領域である。サーボバースト信号１１０Ｄは、一般にＡ〜Ｄバーストと呼び、異なる径方向の位相を示す４パターンから構成されている。ＭＰＵ２２からなるサーボ制御システムは、図４（Ｂ）に示すように、ディスク１１の回転方向（矢印４００）に対して相対的に走行するヘッド１３のオフトラック量を、各Ａ〜Ｄバーストの再生信号の平均振幅値を演算処理して算出する。

（データ記録方法）
以下、図５から図８を参照して、本実施形態のＤＴＲディスク１１に対するデータ記録方法を説明するための図である。

まず、図５を参照して、ＤＴＲディスク１１に対する第１の記録方法を説明する。

本実施形態では、図５に示すように、ディスク１１上に、一定ピッチ（配置周期）Ｐ１で形成された物理的パターンであるデータトラック（記録部）１００の中で、実際にデータを記録するデータトラックを便宜的に有効記録部１００Ａと表記する。一方、記録は可能であるが、データ記録領域としては無効とするデータトラックを便宜的に無効記録部１００Ｂと表記する。

また、データ記録時に、ヘッド１３のライトヘッド素子からディスク１１上に印加される記録磁界２００の印加周期をＰ２とする。このとき、半径方向に記録磁界２００が及ぼす範囲を、漏れ磁界を含めた記録幅としてトラック幅ＴＷとする。このトラック幅ＴＷは、情報が変調された記録磁界２００を半径位置ｒで線方向に印加したときに、隣接のデータトラックの記録データが消失しないような最小の幅（範囲）として定義する。なお、トラック幅ＴＷは、個々のヘッド１３の設計精度に依存する物理的長さであることを前提とする。これらの表記は、図６から図８に示す場合にも適用される。

本実施形態のディスクドライブは、「Ｐ１＜Ｐ２」と「Ｐ１＜ＴＷ」の条件を前提として、図５に示すように、データトラック１００にデータを記録する。「Ｐ１＜Ｐ２」の条件では、記録磁界２００は複数のデータトラック１００を跨ぐことから、全てのデータトラックに対して有効なデータを記録することができない。そこで、本実施形態のディスクドライブは、データトラック１００の中で、有効記録部１００Ａと、データ記録領域として使用しない無効記録部１００Ｂを設定する。具体的には、ＭＰＵ２２は、有効記録部１００Ａと無効記録部１００Ｂとを識別できるテーブル情報などをメモリに格納する。

第１の記録方法として、図５に示すように、例えば、有効記録部１００Ａの数Ｎ１（＝４）と無効記録部１００Ｂの数Ｎ２（＝４）とからなる８本のデータトラック１００を想定する。即ち、「数（Ｎ１＋Ｎ２）＝８」である。ヘッド１３からの記録磁界２００は、半径方向の周期Ｐ２で印加される。なお、有効記録部１００Ａと無効記録部１００Ｂとの間は、非記録部１３０により分断されている。

ここで、「Ｐ１＜Ｐ２」であるため、データトラック１００の配置周期Ｐ１は記録磁界２００の印加周期Ｐ２よりも狭い。また、「Ｐ１＜ＴＷ」であるため、配置周期Ｐ１は、ヘッド１３の半径方向のトラック幅ＴＷより狭い。さらに、「Ｐ１／Ｐ２＝１／２」、即ちＰ１とＰ２の比を１／２で、「Ｐ１＜ＴＷ＜Ｐ２」の関係から、「Ｎ１／（Ｎ１＋Ｎ２）≦Ｐ１／ＴＷ」の関係となる。ここで、「Ｎ１＞０かつＮ２＞０」である。

以上のように本実施形態の第１の記録方法であれば、有効記録部１００Ａに隣接して無効記録部１００Ｂを設定する構成により、全てのデータトラック１００を有効記録部１００Ａにする場合と比較して、記録可能なデータ量は１／２に低減する。しかしながら、ヘッド１３のトラック幅ＴＷが配置周期Ｐ１より大きい場合でも、無効記録部１００Ｂを配置して冗長化することで、ＤＴＲディスク１１に対してデータ記録を確実に行なうことができる。従って、ヘッド１３を破棄することを回避し、当該ヘッド１３を搭載したディスクドライブを製品化することを実現できる。これにより、製造工程でのディスクドライブ又はヘッド１３の歩留まりを向上することができる。

図６は、ＤＴＲディスク１１に対する第２の記録方法を説明するための図である。

図６に示すように、例えば、有効記録部１００Ａの数Ｎ１（＝６）と無効記録部１００Ｂの数Ｎ２（＝３）とからなる９本のデータトラック１００を想定する。即ち、「数（Ｎ１＋Ｎ２）＝９」である。即ち、「Ｐ１／Ｐ２＝２／３」、Ｐ１とＰ２の比を２／３とする。また、「Ｐ１＜ＴＷ＜Ｐ２」の関係から、「Ｎ１／（Ｎ１＋Ｎ２）≦Ｐ１／ＴＷ」の関係となる。ここで、「Ｎ１＞０かつＮ２＞０」である。

以上のように本実施形態の第２の記録方法であれば、有効記録部１００Ａに隣接して無効記録部１００Ｂを設定する構成により、全てのデータトラック１００を有効記録部１００Ａにする場合と比較して、記録可能なデータ量は２／３に低減する。しかしながら、ヘッド１３のトラック幅ＴＷが配置周期Ｐ１より大きい場合でも、無効記録部１００Ｂを配置して冗長化することで、ＤＴＲディスク１１に対してデータ記録を確実に行なうことができる。従って、ヘッド１３を破棄することを回避し、当該ヘッド１３を搭載したディスクドライブを製品化することを実現できる。これにより、製造工程でのディスクドライブ又はヘッド１３の歩留まりを向上することができる。

図７は、ＤＴＲディスク１１に対する第３の記録方法を説明するための図である。

図７に示すように、例えば、有効記録部１００Ａの数Ｎ１（＝６）と無効記録部１００Ｂの数Ｎ２（＝２）とからなる８本のデータトラック１００を想定する。即ち、「数（Ｎ１＋Ｎ２）＝８」である。即ち、「Ｐ１／Ｐ２＝３／４」、Ｐ１とＰ２の比を３／４とする。また、「Ｐ１＜ＴＷ＜Ｐ２」の関係から、「Ｎ１／（Ｎ１＋Ｎ２）≦Ｐ１／ＴＷ」の関係となる。ここで、「Ｎ１＞０かつＮ２＞０」である。

以上のように本実施形態の第３の記録方法であれば、有効記録部１００Ａに隣接して無効記録部１００Ｂを設定する構成により、全てのデータトラック１００を有効記録部１００Ａにする場合と比較して、記録可能なデータ量は３／４に低減する。しかしながら、ヘッド１３のトラック幅ＴＷが配置周期Ｐ１より大きい場合でも、無効記録部１００Ｂを配置して冗長化することで、ＤＴＲディスク１１に対してデータ記録を確実に行なうことができる。従って、ヘッド１３を破棄することを回避し、当該ヘッド１３を搭載したディスクドライブを製品化することを実現できる。これにより、製造工程でのディスクドライブ又はヘッド１３の歩留まりを向上することができる。

図８は、ＤＴＲディスク１１に対する第２の記録方法を適用した場合に、有効記録部１００Ａに記録されたデータ（磁気信号）を再生するための条件を規定する場合の具体例を示す図である。

図８に示すように、例えば、有効記録部１００Ａの数Ｎ１（＝６）と無効記録部１００Ｂの数Ｎ２（＝３）とからなる９本のデータトラック１００を想定する。即ち、「数（Ｎ１＋Ｎ２）＝９」である。即ち、「Ｐ１／Ｐ２＝２／３」、Ｐ１とＰ２の比を２／３とする。また、「Ｐ１＜ＴＷ＜Ｐ２」の関係から、「Ｎ１／（Ｎ１＋Ｎ２）≦Ｐ１／ＴＷ」の関係となる。ここで、「Ｎ１＞０かつＮ２＞０」である。

次に、任意の有効記録部１００Ａの再生半径位置を、記録半径位置８００（ｒ２）と有効記録部１００Ａの半径位置８２０（ｒ１）とを用いて定義する。半径位置８２０（ｒ１）の有効記録部１００Ａに対して、「Ｐ１＜Ｐ２」の関係から、記録半径位置８００（ｒ２）は必ずしも同一の半径位置とはならない。

したがって、本実施形態のディスクドライブでは、任意の有効記録部１００Ａからの記録データの再生は、有効記録部１００Ａの半径位置８２０（ｒ１）と記録半径位置８００（ｒ２）との間で実行される必要がある。即ち、「ｒ１≧ｒ２」の場合には、任意の有効記録部１００Ａから記録データを再生する再生半径位置８１０（ｒ３）は、「ｒ１≧ｒ３≧ｒ２」の関係となる。これ以外の場合は、「ｒ１≦ｒ３≦ｒ２」の位置関係をとるように設定することで、任意の有効記録部１００Ａから記録データを再生することが可能となる。

以上のように本実施形態のＤＴＲディスク１１に対するデータ記録方法において、有効記録部１００Ａの数Ｎ１と無効記録部１００Ｂの数Ｎ２との組み合わせ［Ｎ１，Ｎ２］として、［４，４］、［６，３］、［６，２］の形態について例示した。但し、実際には、データトラックの総数（Ｎ１＋Ｎ２）は例えば１万以上となる。従って、当然ながら、Ｎ１とＮ２の組み合わせは、本実施形態で例示した組み合わせ以外にも適用できる。また、Ｎ１とＮ２の比率は、トラック幅ＴＷの制約の範囲内で最大となるように設定されることが望ましい。即ち、「Ｎ１／（Ｎ１＋Ｎ２）≦Ｐ１／ＴＷ」の関係に基づいて、最大のＮ１と最小のＮ２の比率を設定することが望ましい。

図９は、本実施形態のデータ記録再生の具体例を示すフローチャートであり、特に図８に示す例示に適用した場合を示す。

ここでは便宜的に、全てのデータトラック１００とその中心半径位置８２０（ｒ１）が、序数の列であるトラック（シリンダ）アドレスＡにより１対１対応で管理されており、かつ、半径の小さい、最内周側のデータトラック１００から順にトラックアドレスが割り当てられているディスクドライブを前提とする。

本実施形態のディスクドライブは、実際のデータ記録再生の際に、指定のトラックアドレスＡ（ｎ）に対応するデータトラック１００が有効記録部１００Ａまたは無効記録部１００のいずれであるかを設定または判定する。指定のトラックアドレスＡ（ｎ）が有効記録部１００Ａの場合に、ＭＰＵ２２は、データ記録再生の実行時に、有効記録部１００Ａの中心半径位置ｒ１（ｎ）に対する記録半径ｒ２（ｎ）または再生半径位置ｒ３（ｎ）のオフセット量を算出する。以下、図９のフローチャートを参照して、データ記録再生方法を具体的に説明する。

データ記録再生のアクセス要求があると、ＭＰＵ２２は、アクセス要求のトラックアドレスＡ（ｎ）が無効記録部１００Ｂであるか否かを判定する（ブロック９００）。ここで、有効記録部１００Ａの数Ｎ１が「６」で無効記録部１００Ｂの数Ｎ２が「３」である場合を想定すると、有効記録部１００Ａに対する無効記録部１００Ｂの設定数は、「Ｎ２：Ｎ１＝２：１」となる。よって、ＭＰＵ２２は、有効記録部１００Ａが２本現れる毎に、無効記録部１００Ｂを１本ずつ設定する。具体例としては、ＭＰＵ２２は、データ記録再生の要求アドレスに対応するトラックアドレスＡ（ｎ）に対して数３による剰余が「１」であるか否かを判定し、「１」の場合に無効記録部１００Ｂの物理アドレスを設定する（ブロック９０１）。

次に、データ記録再生時のヘッド１３のオフセット量について説明する。図９において、Ｄ（ｎ）は、データ記録再生時のヘッド１３のオフセット方向を示す符号（−１または＋１）を示す。Δｒ_Ｗは、記録時のオフセット量の絶対値を示す。Δｒ_Ｒは、再生時のオフセット量の絶対値を示す。

ＭＰＵ２２は、トラックアドレスＡ（ｎ）が数３による剰余が「０」の場合には、有効記録部１００Ａの物理アドレスを設定し、Ｄ（ｎ）を「＋１」に設定する（ブロック９０２）。一方、ＭＰＵ２２は、トラックアドレスＡ（ｎ）が数３による剰余が「２」の場合には、有効記録部１００Ａの物理アドレスを設定し、Ｄ（ｎ）を「−１」に設定する（ブロック９０３）。

ここで、図８に示す具体例では、「Ｐ１／Ｐ２＝２／３」の関係となる。従って、データ記録時には、記録半径位置ｒ２は、記録対象の有効記録部１００Ａの中心半径位置ｒ１に対して、それぞれが隣接する無効記録部１００Ｂの方向にオフセット量の絶対値「Δｒ_Ｗ＝（Ｐ１−Ｐ２）／２ ＝ (Ｐ１−２／３・Ｐ１)／２＝１／６・Ｐ１」の一定の量だけオフセットさせる。即ち、ＭＰＵ２２は、「ｒ２＝ｒ１＋Δｒｗ」または「ｒ２＝ｒ１−Δｒｗ」の計算を実行する（ブロック９０５）。ここで、絶対値［ｒ２−ｒ１］は［１／６・Ｐ１］となる。ＭＰＵ２２は、記録要求のトラックアドレスＡ（ｎ）で示す有効記録部１００Ａの記録半径位置ｒ２にデータを記録する（ブロック９０６）。

一方、データ再生時には、有効記録部１００Ａの中心半径位置ｒ１に対して、再生半径位置ｒ３は、それぞれが隣接する無効記録部１００Ｂの方向にオフセット量の絶対値「Δｒ_Ｒ＝０≦Δｒ_Ｗ」の一定の量だけオフセットさせる。即ち、ＭＰＵ２２は、「ｒ３＝ｒ１＋Δｒ_Ｒ」または「ｒ３＝ｒ１−Δｒ_Ｒ」の計算を実行する（ブロック９０７）。ＭＰＵ２２は、再生要求のトラックアドレスＡ（ｎ）で示す有効記録部１００Ａの再生半径位置ｒ３からデータを再生する（ブロック９０８）。なお、Δｒ_Ｒの値は、「０≦Δｒ_Ｗ」の範囲で再生信号品質が最も高くなる量で決定する。ここでは、仮に「Δｒ_Ｒ＝１／１２・Ｐ１」とする。

ここで、前記ブロック９０２，９０３に示す処理、即ち、隣接する無効記録部１００Ｂの方向の判断について具体的に説明する。

トラックアドレスの番号が大きいデータトラック１００ほど、半径の大きい位置に配置されていることから、数３による剰余が「１」であるトラックアドレスに対応する無効記録部１００Ｂは、数３による剰余が「０」であるトラックアドレスに対応する有効記録部１００Ａに対して、常に半径の大きい側、ディスク１１上の外周側に隣接して配置されている。

従って、数３による剰余が「０」であるトラックアドレスに対応する有効記録部１００Ａの記録半径位置ｒ１は、有効記録部１００Ａの中心半径位置に対して「＋Δｒ_ｗ」だけオフセットする。逆に、数３による剰余が「２」であるトラックアドレスに対応する有効記録部１００Ａは、無効記録部１００Ｂが内周側に隣接して配置されているので、「−Δｒ_ｗ」だけオフセットして記録する。データ再生時にも、数３による剰余が「０」であるトラックアドレスに対応する有効記録部１００Ａは、「＋Δｒ_Ｒ」だけオフセットする。また、数３による剰余が「２」であるトラックアドレスに対応する有効記録部１００Ａは、「−Δｒ_Ｒ」だけオフセットする。

以上要するに、本実施形態のディスクドライブでは、データ記録再生時に、データトラックのアドレスＡ（ｎ）に対する記録再生要求に対して、アドレスＡ（ｎ）の３による剰余の分岐で、要求対象が有効記録部１００Ａまたは無効記録部１００Ｂのいずれであるかを判定する。要求対象が無効記録部１００Ｂであれば、ＭＰＵ２２は、データ記録再生を中止とする（ブロック９０１）。

一方、要求対象が有効記録部１００Ａである場合には、ＭＰＵ２２は、隣接する無効記録部１００Ｂの方向の判定を実行し、符号Ｄ（ｎ）としてメモリに記憶する。そして、データ記録または再生のいずれかの動作に応じて、ＭＰＵ２２は、記録半径位置ｒ２または再生半径位置ｒ３を導出し、各半径位置でデータ記録またはデータ再生処理を実行する。

なお、本実施形態の具体例では、ランダムなデータトラック１００に対するデータ記録再生要求に対して、無効記録部１００Ｂの設定確率は「Ｎ１／（Ｎ１＋Ｎ２）＝１／３」となり、データ記録再生が中止されることになる。実際のディスクドライブでは、無効記録部１００Ｂを含む全てのデータトラック１００に割り当てるトラックアドレスに対して、直接的にデータ記録再生要求が実行されるわけではない。即ち、例えばトラックアドレスＡｎａに対する要求に対して、Ａｎ＝（Ｎ１＋Ｎ２）／Ｎ２・Ａｎａの切り上げで定義されるアドレス変換処理が実行される。ＭＰＵ２２は、当該アドレス変換処理を無効記録部１００Ｂ野判定処理（ブロック９００）の直前に実行することにより、無効記録部１００Ｂへのアクセスを回避し、データ記録再生の中止を回避することが可能である。

（ディスクドライブの製造方法）
以下、図１０から図１４を参照して、本実施形態のディスクドライブの製造方法に関して具体的に説明する。

図１３は、本実施形態のディスクドライブを製品として出荷するまでの製造工程の概略を説明するためのフローチャートである。

まず、ディスクドライブの本体内に、本実施形態に関するＤＴＲディスク１１及びヘッド１３を組み込む（ブロック１３００）。ここで、ＤＴＲディスク１１のサーボ領域１１０には、サーボ情報が記録されている。但し、ディスクドライブに組み込んだ後に、ＳＳＷ（self servo write）方法により、ＤＴＲディスク１１のサーボ領域１１０にサーボ情報を記録する方法でもよい。

このようなＤＴＲディスク１１及びヘッド１３が組み込まれたドライブの仕掛品に対して、前述したように、ＤＴＲディスク１１上に形成されている物理的データトラック１００において、有効記録部１００Ａの数Ｎ１が最大に、無効記録部１００Ｂの数Ｎ２が最小になるように、有効記録部１００Ａと無効記録部１００Ｂを設定する工程を実行する（ブロック１３０１）。具体的には、有効記録部１００Ａと無効記録部１００Ｂを識別するトラックアドレスをドライブ内のメモリに保存する。この設定工程では、ヘッド１３のトラック幅ＴＷの測定処理が事前に実行されている（ブロック１３０２）。また、データトラック１００の配置周期Ｐ１が事前に実行されている（ブロック１３０３）。

次に、最終検査工程として、実際の組み付け状態でのトラック幅ＴＷの測定を実行する（ブロック１３０７）。さらに、記録磁界２００の印加周期Ｐ２が最終検査のトラック幅ＴＷの測定結果を超えているか否かを検査する工程を実行する（ブロック１３０８）。この検査工程の結果が超えていれば、最終検査工程は完了し、ディスクドライブを製品として出荷可能となる（ブロック１３０９）。

一方、この検査工程の結果がＮＧであれば、有効記録部１００Ａと無効記録部１００Ｂを再設定する工程を実行する（ブロック１３０４）。この再設定工程では、最終検査工程で測定されたトラック幅ＴＷが使用される（ブロック１３０５）。また、事前に測定された配置周期Ｐ１が使用される（ブロック１３０６）。

以上のような製造工程により、ＤＴＲディスク１１上の物理的データトラック１００の中で、有効記録部１００Ａの数Ｎ１が最大に、無効記録部１００Ｂの数Ｎ２が最小になるように設定されたディスクドライブを製品として出荷できる。ここで、記録磁界の印加周期Ｐ２が最終検査でのトラック幅ＴＷを超えるか否かの検査工程は、単に印加周期Ｐ２で隣接領域への記録を実行した際に、記録データの保持品質の下限仕様値に基づいて検査する。具体的には、一定の隣接領域のデータ記録後に、信号対雑音比または誤り率等を測定することにより検査する。なお、再設定工程は、印加周期Ｐ２が最終検査のトラック幅ＴＷを超えるまで繰り返し実行する（ブロック１３０４、１３０７、１３０８）。

図１０は、ディスクドライブに組み込む前のヘッド１３において、検査装置で測定したトラック幅ＴＷの分布を示す図である。図１０において、ロット１０００は設計されたトラック幅ＴＷ９５ｎｍで製造され、製造ばらつきをもって８０ｎｍ〜１１０ｎｍの範囲で製造されたものを示す。ロット１０１０も同じく、設計されたトラック幅ＴＷ９５ｎｍで製造されたが、製造ばらつきをもって８５ｎｍ〜１１５ｎｍの範囲で製造されたものを示す。

ヘッド１３の製造工程は、最先端の半導体製造工程と同様の複雑かつ精密な工程を経て製造されるため、一定の製造ばらつきは不可避であることがよく知られている。したがって、本実施形態のディスクドライブであれば、そのようなヘッド１３の製造ばらつきを吸収して、ヘッドの廃棄率の低減化を図ることが可能となる。

図１１は、検査装置で測定したトラック幅ＴＷの分布を有するヘッド１３と、ドライブ内で組み込まれるＤＴＲディスク１１との関係を示す図。一般的には、ヘッド１３の記録磁界の印加周期Ｐ２が、予め形成されたディスクリートトラックの密度、即ちデータトラック１００の配置周期Ｐ１とは同一であることが前提である。しかしながら、ヘッド１３の品質ばらつき、特に想定よりも半径方向に広いトラック幅ＴＷがある場合には、当該ヘッド１３に対応したＤＴＲディスク１１のトラック密度調整を実行できない。

ここで、予め複数種類のトラック密度である配置周期Ｐ１で製造された複数種類のＤＴＲディスクを用意し、かつ複数のヘッドを一定のトラックＴＷの間隔で分類する。そして、ヘッド１３とディスク１１とを組み付けた際に、ドライブの記録容量が最大となるような組み合わせを選択する方法を採用した。具体的には、図１１に示すように、配置周期Ｐ１が９５ｎｍのディスクと、配置周期Ｐ１が１１０ｎｍのディスクの２種類を予め準備する。そして、トラック幅ＴＷが９５ｎｍを境に分類したヘッドの小集団に対して、トラックＴＷが９５ｎｍ未満のヘッド群に対しては、Ｐ１が９５ｎｍ（２６７ｋＴＰＩ）のディスクを組み合わせる。また、トラックＴＷが９５ｎｍを超えるヘッド群に対しては、Ｐ１が１１０ｎｍ（２３１ｋＴＰＩ）のディスクを組み合わせる。これらの組み合わせからなるディスクドライブを仕掛品として、検査工程に入る。

しかしながら、このような方法では、第１に２種のディスクを予め用意したことから、ディスクのコストが増加した。第２に、Ｐ１が９５ｎｍのディスクと、トラック幅ＴＷが９５ｎｍを超えるヘッドとを組み合わせたドライブの仕掛品において、特にトラック幅ＴＷが９５ｎｍ近傍のヘッドを組み付けたドライブでは、トラック幅ＴＷに対する配置周期Ｐ１の余裕が逼迫することから、最終検査での不良が頻発した。予め測定したトラック幅ＴＷと、事前測定のトラック幅ＴＷは、測定条件の仔細や媒体特性のロット差により変化しうることから、最終検査におけるＴＷに対して若干量の誤差を含んでいたことが原因であった。当然ながら、事前測定のトラック幅ＴＷに対して、最終検査におけるトラック幅ＴＷによってドライブの性能の保証がなされるため、最終検査で不良となったドライブは出荷を中止することとなった。第３に、ヘッドのロット１０１０を用いてドライブを製造した際、トラック幅ＴＷが１１０ｎｍを超えるヘッドに対して、予め用意したＰ１が１１０ｎｍのディスクを用いることができず、トラック幅ＴＷが１１０ｎｍを超えるヘッドは廃棄することとなった。

図１２は、本実施形態のディスクドライブにおいて、ヘッドの分類と組み付けたディスクに設定した記録磁界の印加周期Ｐ２との関係を示す図である。

予め用意したディスクはＰ１が９０ｎｍの唯一種類である。ヘッドのロット１０００は、トラック幅ＴＷが９０ｎｍとトラック幅ＴＷが１１２．５ｎｍを境に分類された。トラック幅ＴＷが９０ｎｍ未満のヘッドに対しては、記録磁界の印加周期Ｐ２を記配置周期Ｐ１と同じにしたディスクを組み合わせ、２８２ｋＴＰＩのトラック密度のドライブの仕掛品を製造した。トラック幅ＴＷが「９０ｎｍ＜ＴＷ＜１１２．５ｎｍ」のヘッドに対しては、記録磁界の印加周期Ｐ２を１１２．５ｎｍとして、２２６ｋＴＰＩのトラック密度のドライブの仕掛品とした。

このような本実施形態の方法で製造したディスクドライブであれば、予め用意したディスクは唯一種類で十分であり、ディスクの製造コストが抑制された。また、ヘッドのロット１０１０を用いたディスクドライブの製造では、トラック幅ＴＷが１１２．５ｎｍを超えるヘッドに対して、記録磁界の印加周期Ｐ２を１２０ｎｍとし、２１２ｋＴＰＩのトラック密度のドライブを仕掛品とすることで、ヘッドの廃棄を行なうことなく、製品としてのディスクドライブの製造が可能となる。

図１４（Ｂ）は、本実施形態において、本土トラック幅ＴＷの範囲が７５ｎｍ〜１３０ｎｍのヘッド群に対して、１０ｎｍ程度のトラック幅でのヘッドの分類およびトラック密度設定に対する調整方法を示す図である。ここで、事前に準備するディスクは２種類で、半径方向の記録部周期Ｐ１と記録磁界周期Ｐ２との比は、「Ｐ１／Ｐ２＝｛１, ０．８, ０．７５, ０．６７｝となるように、有効記録部１００Ａの数Ｎ１と無効記録部１００Ｂの数Ｎ２を適宜設定する。なお、図１４（Ａ）は、従来方法において、トラック密度ごとに適宜、周期Ｐ１を個別に設計したディスクを用意し、ヘッド分類毎に適用する場合を示す図である。結果として、６種類のディスクを事前に準備する必要があった。

なお、本実施形態において、１．８インチのディスクで、配置間隔Ｐ１が９０nm（２８２kTPI）、データトラック１００の記録幅が６０nm、及び隣接する非記録部１３０の幅が３０nmとする仕様のＤＴＲディスク１１を想定した。

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。

１０…ヘッド・ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）、１１…ＤＴＲディスク、
１２…スピンドルモータ（ＳＰＭ）、１３…ヘッド、１４…アーム、
１５…ピボット軸、１６…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、
１７…ヘッドアンプ集積回路、２０…プリント回路基板（ＰＣＢ）、
２１…リード／ライト（Ｒ／Ｗ）チャネル、
２２…マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）、２３…モータドライバ、
２４…ディスクコントローラ（ＨＤＣ）。

本発明の観点に従ったディスク記憶装置は、ディスク基板上に磁性層からなる記録部を含むトラックと非磁性層からなる非記録部とが半径方向に配置されており、前記各トラックはデータ記録が有効となる有効記録部及びデータ記録が無効となる無効記録部を有し、前記有効記録部と前記無効記録部が一定の比率で設定されているディスクと、ヘッドを使用して前記有効記録部に対するデータの記録又は再生を実行するデータ記録再生手段とを備えた構成である。

本発明の観点に従ったディスク記憶装置は、ディスク基板上に磁性層からなる記録部を含むトラックと非磁性層からなる非記録部とが半径方向に配置されており、前記各トラックはデータ記録が有効となる有効記録部及びデータ記録が無効となる無効記録部を有し、前記有効記録部と前記無効記録部が一定の比率で設定されているディスクと、ヘッドを使用して前記有効記録部に対するデータの記録又は再生を実行するデータ記録再生手段とを具備し、前記各トラックは、前記ディスクの半径方向に移動する前記ヘッドがデータ記録用の記録磁界を印加する印加周期より小さい周期で、前記ディスクの半径方向に配置されており、前記ヘッドのトラック幅は、前記印加周期より小さくなるように構成されている。

Claims (11)

1. ディスク基板上に磁性層からなる記録部を含むトラックと非磁性層からなる非記録部とが半径方向に形成されて、隣接トラック間に前記非記録部が配置されており、各トラックにおいて、データ記録が有効となる有効記録部とデータ記録が無効となる無効記録部が一定の比率で設定されているディスクと、
   前記無効記録部を除き、前記有効記録部に対してデータの記録又は再生を実行するデータ記録再生手段と
   を具備したことを特徴とするディスク記憶装置。
2. データの記録時に、前記データ記録再生手段に含まれるヘッドからの記録磁界の前記ディスクの半径方向に対する印加周期に対して、
   前記ディスクは、前記トラックの半径方向の配置周期が前記印加周期より小さくなるように構成されてい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。
3. データの記録時に、前記データ記録再生手段に含まれるヘッドのトラック幅は、前記印加周期より狭いことを特徴とする請求項２に記載のディスク記憶装置。
4. 前記ディスクは、前記配置周期が前記ヘッドのトラック幅より狭いことを特徴とする請求項２または請求項３のいずれか１項に記載のディスク記憶装置。
5. データの記録時に、前記データ記録再生手段に含まれるヘッドからの記録磁界の前記ディスクの半径方向に対する印加周期及び前記ヘッドのトラック幅に対して、
   前記ディスクは、前記トラックの半径方向の配置周期が前記トラック幅より狭く、前記印加周期が前記トラック幅より広くなるように構成されてい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。
6. データの記録時に、前記データ記録再生手段に含まれるヘッドからの記録磁界の前記ディスクの半径方向に対する印加周期及び前記ヘッドのトラック幅に対して、
   前記ディスクは、前記トラックの半径方向の配置周期が前記トラック幅より狭く、前記印加周期が前記トラック幅より広く、かつ前記有効記録部の半径方向の個数が前記無効記録部の個数以上であるように構成されてい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。
7. 前記有効記録部の個数Ｎ１、前記無効記録部の個数Ｎ２、前記トラック幅をＴＷ、及び前記配置周期をＰ１として、条件式「「Ｎ１／（Ｎ１＋Ｎ２）≦Ｐ１／ＴＷ」を満たすように、前記有効記録部の個数が前記無効記録部の個数以上となるように設定することを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか１項に記載のディスク記憶装置。
8. 前記ディスク上の前記有効記録部において、物理的半径位置をｒ１、データ記録時の記録半径位置をｒ２、及びデータ再生時の再生半径位置をｒ３とした場合に、前提条件「ｒ１≧ｒ２」に対して条件「ｒ１≧ｒ３≧ｒ２」を満たし、それ以外の場合には条件「ｒ１≦ｒ３≦ｒ２」を満たすように構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のディスク記憶装置。
9. 前記データ記録再生手段は、
   前記ディスク上でアクセス要求されたトラックアドレスのトラックが前記無効記録部であるか否かを判定し、当該判定結果が前記無効記録部の場合にはデータ記録再生を中止するように構成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のディスク記憶装置。
10. ディスク基板上に磁性層からなる記録部を含むトラックと非磁性層からなる非記録部とが半径方向に形成されて、隣接トラック間に前記非記録部が配置されており、各トラックにおいて、データ記録が有効となる有効記録部とデータ記録が無効となる無効記録部が一定の比率で設定されているディスクを有するディスク記憶装置に適用するデータ記録再生方法であって、
    前記ディスク上でアクセス要求されたトラックアドレスのトラックが前記無効記録部であるか否かを判定する処理と、
    当該判定結果が前記無効記録部の場合にはデータ記録再生を中止する処理と、
    当該判定結果に基づいて前記有効記録部に対してデータ記録再生を実行する処理と
    を有することを特徴とするデータ記録再生方法。
11. ＤＴＲディスクとヘッドとを組み込んだディスク記憶装置において、
    前記ヘッドのトラック幅の測定値と前記ＤＴＲディスクのデータトラックの配置周期に基づいて、前記ＤＴＲディスク上に形成されたデータトラックでのデータ記録が有効となる有効記録部とデータ記録が無効となる無効記録部の比率を設定する工程と、
    最終検査として、前記ヘッドの記録磁界の印加周期が前記トラック幅より広いか否かを判定する工程と、
    前記判定結果が前記印加周期の方が狭い場合には、前記有効記録部と前記無効記録部の比率を再設定する工程と
    を有するディスク記憶装置の製造方法。

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