(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報の記録及び再生が行われる磁気記録層を有する磁気ディスクと、この磁気ディスクの回転に伴って、該ディスク上を相対的に運動するヘッドスライダの上に磁気記録素子と磁気再生素子が形成されてなる磁気ヘッドとを備えた磁気ディスク装置おいて、前記磁気ディスクは、該ディスクの半径方向に隣接して設けられる複数の記録トラックと、互いに隣接する前記記録トラックに挟まれる領域に、該記録トラックの長手方向に一定の周期で形成され、かつその周期の略半分の長さを有するサーボパターンとを備え、該サーボパターンは、どの記録トラックに関しても前記磁気ディスクの外周側と内周側とでは互いに逆位相となるように形成され、これら外周側と内周側の該サーボパターンから一対のトラッキング信号を得るようにしたものであり、
該サーボパターンは、前記磁気ディスクをＤＣイレーズすることにより磁化された磁性サーボパターンもしくはプリピットであり、
かつ該サーボパターンは、前記磁気ディスクの半径方向にも前記記録トラックの長手方向にも対称な略ひし形の形状を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
前記磁気再生素子の前記磁気ディスクの半径方向に関する幅は、前記記録トラックの該磁気ディスクの半径方向に関する幅よりも大きく、かつ該記録トラックの該磁気ディスクの半径方向に関するピッチよりも小さく構成されてなることを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
【請求項３】
前記磁気ヘッドをウォブリングさせ、前記記録トラックの両隣に位置するサーボパターンの列からのトラッキング信号を読み出して、該トラッキング信号の信号出力の和が０または最小になるように該磁気ヘッドを連続的にトラッキングすることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の磁気ディスク装置。
【請求項４】
前記磁気再生素子の前記磁気ディスクの半径方向に関する再生感度分布を該半径方向に振りながら前記記録トラックの両隣に位置するサーボパターンからのトラッキング信号を読み出して、該トラッキング信号の信号出力の和が０または最小になるように該磁気ヘッドを連続的にトラッキングすることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の磁気ディスク装置。
【請求項５】
前記磁気再生素子が巨大磁気抵抗効果素子または磁気トンネル磁気抵抗効果素子からなり、該素子の近傍にバイアス磁界印加手段を設けて、該素子にバイアス磁界を印加し、該バイアス磁界を変化させて該素子の再生感度分布を前記磁気ディスクの半径方向に振ることを特徴とする請求項４に記載の磁気ディスク装置。
【請求項６】
前記トラッキング信号の周波数が前記記録トラック上に記録される記録データ信号の周波数よりも低いことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項７】
前記トラッキング信号を、前記磁気再生素子からの再生出力を増幅した後に、前記記録トラック上に記録される記録データ信号の周波数よりも低く、かつ該トラッキング信号の周波数よりも高いカットオフ周波数を有するローパスフィルターを通して出力することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項８】
前記プリピットは、前記磁気ディスクの半径方向に一定の幅を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の磁気ディスク装置。 
【請求項９】
前記プリピットには非磁性体を埋め込んで、該非磁性体の上面が前記磁気記録層の表面と略同一高さとなるようにしたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置の高記録密度化、特に高トラック密度化、大容量化、そしてフォーマット効率向上を可能とする磁気ヘッドの高精度トラッキング技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１９９０年代に入ってから、高い再生感度を有する磁気抵抗効果型ヘッドとＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  ）信号処理技術の登場によって、磁気ディスク装置の記録密度は年率６０％という速度で向上を続けている。このまま、記録密度を上げていくと当然ながら記録トラック密度も向上するため、益々磁気ヘッドの位置決め精度、すなわちトラッキング精度を高くしなければならない。従って、トラッキングに要するサーボ周波数帯域を上げる必要がある。
【０００３】
しかしながら、従来のサンプルサーボ方式を用いた場合には、記録密度の増加に伴って磁気ディスク上に設けるセクタの数を増やすとともに記録すべきサーボ情報量も増やす必要が出てくる。これはフォーマット効率を低下させるため、大容量化を阻害することになり兼ねない。この問題の解決策としては、トラッキングサーボ方式として、磁気ヘッドがディスク上のどの位置にいても常にサーボ信号が取り出せるような連続サーボ方式を用いることが効果的と考えられる。
【０００４】
例えば、光ディスク装置に適用されている光連続サーボ方式を用いれば、磁気ディスク装置でも技術的には連続サーボが可能となるが、かかる方式を磁気ディスク装置にコンパクトに実装することは、現状の技術では困難なことである。
【０００５】
一方、磁気ヘッドを用いて磁気的な連続サーボを可能にする低コストで有効な手段は残念ながらまだ提案されていない。
ところで、磁気ディスク装置の記録密度がこのまま向上し続けると、装置組み立て時に行わなければならないディスク全面に渡るサーボ信号記録（サーボライト）に要する時間も増加することになる。これは装置製造のコストを押し上げることにつながる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、今後も磁気ディスク装置の記録密度と容量を増加させ続けるためには磁気的、連続的に磁気ヘッドをトラキングできる技術を実現する必要がある。
そこで、本発明では、高精度の磁気的連続サーボ技術を搭載した安価で製造容易な磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、情報の記録及び再生が行われる磁気記録層を有する磁気ディスクと、この磁気ディスクの回転に伴って、該ディスク上を相対的に運動するヘッドスライダの上に磁気記録素子と磁気再生素子が形成されてなる磁気ヘッドとを備えた磁気ディスク装置おいて、前記磁気ディスクは、該ディスクの半径方向に隣接して設けられる複数の記録トラックと、互いに隣接する前記記録トラックに挟まれる領域に、該記録トラックの長手方向に一定の周期で形成され、かつその周期の略半分の長さを有するサーボパターンとを備え、該サーボパターンは、どの記録トラックに関しても前記磁気ディスクの外周側と内周側とでは互いに逆位相となるように形成され、これら外周側と内周側の該サーボパターンから一対のトラッキング信号を得るようにしたものであり、
該サーボパターンは、前記磁気ディスクをＤＣイレーズすることにより磁化された磁性サーボパターンもしくはプリピットであり、
かつ該サーボパターンは、前記磁気ディスクの半径方向にも前記記録トラックの長手方向にも対称な略ひし形の形状を有することを特徴とする磁気ディスク装置を提供する。
【０００８】
ここで、前記磁気再生素子の前記磁気ディスクの半径方向に関する幅は、前記記録トラックの該磁気ディスクの半径方向に関する幅よりも大きく、かつ該記録トラックの該磁気ディスクの半径方向に関するピッチよりも小さく構成してもよい。
【０００９】
また、前記磁気ヘッドをウォブリングさせ、前記記録トラックの両隣に位置するサーボパターンの列からのトラッキング信号を読み出して、該トラッキング信号の信号出力の和が０または最小になるように該磁気ヘッドを連続的にトラッキングするようにしてもよい。
【００１０】
一方、前記磁気再生素子の前記磁気ディスクの半径方向に関する再生感度分布を該半径方向に振りながら前記記録トラックの両隣に位置するサーボパターンからのトラッキング信号を読み出して、該トラッキング信号の信号出力の和が０または最小になるように該磁気ヘッドを連続的にトラッキングするようにしてもよい。
【００１１】
また、前記磁気再生素子が巨大磁気抵抗効果素子または磁気トンネル磁気抵抗効果素子からなり、該素子の近傍にバイアス磁界印加手段を設けて、該素子にバイアス磁界を印加し、該バイアス磁界を変化させて該素子の再生感度分布を前記磁気ディスクの半径方向に振るようにしてもよい。
【００１２】
また、前記トラッキング信号の周波数が前記記録トラック上に記録される記録データ信号の周波数よりも低いことを特徴とするものであってもよい。
さらに、前記トラッキング信号を、前記磁気再生素子からの再生出力を増幅した後に、前記記録トラック上に記録される記録データ信号の周波数よりも低く、かつ該トラッキング信号の周波数よりも高いカットオフ周波数を有するローパスフィルターを通して出力するようにいてもよい。
【００１３】
ここで、前記プリピットは、前記磁気ディスクの半径方向に一定の幅を有するものであってもよい。
【００１４】
また、前記プリピットには非磁性体を埋め込んで、該非磁性体の上面が前記磁気記録層の表面と略同一高さとなるようにしてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
まず、本発明の実施形態の説明に先立ち、磁気ディスク装置の概要について説明する。
【００１６】
図１は、ロータリーアクチュエータを用いた磁気ディスク装置の概略を示したものである。ディスク１は、スピンドル１１０に装着され、所定の回転数で回転される。ディスク１上を浮上もしくは接触した状態で情報の記録再生を行う磁気記録再生素子を搭載したスライダ１０は、薄板状のサスペンション１１の先端に取付られている。サスペンション１１は、図示しない駆動コイルを保持するボビン部等を有するアクチュエータアーム３０の一端に接続されている。一方、アクチュエータアーム３０の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１２０が設けられている。ボイスコイルモータ１２０は、前記アクチュエータアーム３０のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、それを挟み込むように対向して配置された永久磁石及び対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。アクチュエータアーム３０は、固定軸１３０の上下２カ所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ１２０により回転揺動が自在にできるようになっている。
【００１７】
＜第１の実施形態＞（参考例）
図２乃至図４を用いて本発明にかかる磁気ディスク装置の第１の実施形態を説明する。図２は第１の実施形態に係る磁気ディスク装置に用いられる磁気ディスクの記録再生領域の拡大図、図３は磁気ディスクの一部分とそこに対峙する磁気再生素子の様子及びトラッキング信号の再生出力を示した本実施形態の作用を説明する図、図４は、ヘッドスライダが磁気ディスクと対峙して浮上しているとき様子を示す断面図である。
【００１８】
図２に示すように、磁気ディスク１はフォトリソグラフィー技術と薄膜形成技術を用いてプリフォーマットされている。また、ディスク表面に形成された磁気記録層２はディスク面内方向に磁化が配向した（図中の符号２０参照）長手磁気記録層で、予めディスク周方向に磁気的にＤＣイレーズされている。
【００１９】
磁気ディスク１上のデータ記録領域および制御信号領域の区別なくこれら全ての領域において、ある記録トラック３とその隣接記録トラック３に挟まれる領域に、サーボパターンとして、ディスク半径方向には一定の幅を有しトラック長手方向には一定の周期で、かつその周期の半分の長さを有するプリピット４の列が形成されている。該プリピット４の列は、どの記録トラック３に対しても外周側と内周側とでは互いに逆位相になるように設けられている。これら外周側と内周側の該プリピット４の列からの信号が一対のトラッキング信号として利用される。
【００２０】
次に、図３を用いて本実施形態の作用を説明する。図３に示すように、トラック幅が記録トラック幅Ｔｗよりも大きく、かつ記録トラックピッチＴｐよりも小さい磁気再生素子５が記録トラック３にオントラックしている場合には、記録トラック両側のトラッキング信号６はほぼ同強度で、かつ逆位相で再生されるためこれらの再生出力の和は０もしくは最小になるが、該再生素子が外周側または内周側にオフトラックすると両側のトラッキング信号６の再生出力は異なるためにこれらの再生出力の和はオントラック時よりも大きくなる。
【００２１】
従って、例えば、磁気再生素子５をロータリーアクチュエータの駆動により磁気ディスクの半径方向に機械的にウォブリングさせながら、記録トラック両隣に設けた互いに逆位相のプリピットの列からえられるトラッキング信号６を同時に読み出して、これらの再生信号が０または最小になるように該磁気ヘッドを位置決めすれば、該磁気ヘッドのオフトラックが内外周のどちらの方向かを正確に識別しながらトラッキングすることができる。
【００２２】
また、このトラッキングは、ほぼ時間的に連続して行うものであるため、従来のサンプルサーボ方式と比較して、極めて広いサーボ周波数帯域をもつことができる。従って、従来の方式よりも高速かつ高精度に磁気ヘッドをトラッキング（位置決め）することができる。
【００２３】
さらに高精度のトラッキングをするためには、ディスク半径方向に良好な対称性を有する巨大磁気抵抗効果素子または磁気トンネル型磁気抵抗効果素子を磁気再生素子５として用いることが好ましい。この場合には、１００ｋＴＰＩ超級の高トラック密度実現も期待することができる。
【００２４】
また、本実施形態においてはサーボパターンをはじめとする各種制御信号を磁気ディスクにプリフォーマットしておくため、いわゆるサーボライトを行う必要がない。このようなプリフォーマット磁気ディスクも量産技術の確立により低コストの製造が十分可能である。従って、従来技術を用いた場合の問題、即ち、記録密度、特にトラック密度の向上によりサーボライトが大幅に増加してしまうことに伴うコスト増を回避することができ、その結果、磁気ディスク装置の製造コストの大幅低減が可能となる。
【００２５】
また、該トラッキング信号６の周波数は、データ信号再生時にデータ信号にトラッキング信号６が混在するのを避けるためにも、記録データ信号周波数よりも低く設定することが好ましい。トラッキング信号６を検出するには、磁気再生素子５の再生出力を増幅した後にデータ信号よりも低く、かつトラッキング信号６の周波数よりも高いカットオフ周波数を有するローパスフィルターを通して得ればよい。また、ヘッドがオントラックすれば再生されるトラッキング信号６は０または最小となるため、これが記録したデータ信号あるいは各種制御信号に悪影響を与えることもなく、高品質のデータおよび制御信号の再生が可能となる。
【００２６】
なお、図示はしないが、トラッキング信号６を読み出す際に、磁気再生素子５をウォブリングする代わりに、磁気再生素子５の再生感度分布を磁気ディスクの半径方向に振りながら記録トラック３とその両隣の互いに逆位相に形成されたプリピット４の列から得られる該トラッキング信号６を一緒に読み出して、トラッキング信号６の信号出力の和が０または最小になるように該磁気ヘッドを連続的にトラッキングする方法を適用してもよい。
【００２７】
特に、磁気再生素子５が巨大磁気抵抗効果素子または磁気トンネル磁気抵抗効果素子からなる場合は、該素子の近傍にバイアス磁界印加手段を設けて、該素子にバイアス磁界を印加し、該バイアス磁界を変化させて該素子の再生感度分布を前記磁気ディスクの半径方向に振るようにしてもよい。
【００２８】
また、必要に応じて、図４に示すように、該プリピットには非磁性体４４を埋め込んで、該非磁性体の上面が該磁気記録層の表面と略同一高さになるように形成しても差し支えない。このような構成にすればディスクの表面がフラットになりヘッドスライダの浮上特性または接触走行特性が良好となる。
【００２９】
＜第２の実施形態＞（参考例）
図５を用いて、本発明に係る磁気ディスク装置の第２の実施形態について説明する。図５は、本発明に係る磁気ディスク装置の第２の実施形態に用いられる磁気ディスクの記録再生領域の拡大図である。本実施形態は、記録磁性層２がディスク面の垂直方向（図面では紙面に垂直な方向）に配向した（図中の符号２０参照）垂直磁化層を用いた例であり、その他の構成・作用は上記した第１の実施形態と同じである。垂直記録方式を用いることにより上記した第１の実施形態と同様の作用・効果が得られると同時に、より高い記録密度を得ることができる。
【００３０】
＜第３の実施形態＞（参考例）
図６を用いて、本発明に係る磁気ディスク装置の第３の実施形態について説明する。図６は、本発明に係る磁気ディスク装置の第３の実施形態に用いられる磁気ディスクの記録再生領域の拡大図である。本実施形態では、磁気ディスク１の上に一情報単位を与える微小な孤立した磁性パターン４０（例えば一辺が数１０ｎｍの矩形あるいは直径が数ｎｍの円形）が一定のピッチをもって整然と配列形成され、しかも磁気ディスク１のデータ信号領域および制御信号領域が予めプリフォーマットされた超高密度磁気ディスク用のディスクが用いられる。磁性パターン４０の周囲は、該磁性パターン４０と同じ高さに形成された非磁性材料から成る。磁性パターン４０は、ディスクの半径方向に複数列で一つデータトラックを形成する。また、データトラック間にはデータトラックに沿って磁性パターン４１が一定個数並んだ領域と磁性パターンが無い領域４２が同じ長さで互い違いに一定ピ
ッチで繰り返されており、この繰り返しパターンは、任意のデータトラックの外周側と内周側とでは逆位相に設けられている。この繰り返しパターンをトラッキング信号６とし、上述の第１の実施形態について記述した方法をそのまま利用することで同様の作用・効果を得ることができる。
【００３１】
＜第４の実施形態＞
図７乃至１０を用いて、本発明に係る磁気ディスク装置の第４の実施形態及びその変形例について説明する。
【００３２】
図７は第４の実施形態に係る磁気ディスク装置に用いられる磁気ディスクの記録再生領域の拡大図、図８は磁気ディスクの一部分とそこに対峙する磁気再生素子の様子及びトラッキング信号の再生出力を示した本実施形態の作用を説明する図、図９は第４の実施形態の変形例に係る磁気ディスク装置に用いられる磁気ディスクの記録再生領域の拡大図、図１０は磁気ディスクの一部分とそこに対峙する磁気再生素子の様子及びトラッキング信号の再生出力を示した本実施形態の変形例の作用を説明する図である。なお、図中でディスク表面に形成された磁気記録層２は、ディスク面の面内方向に磁化が配向した長手磁気記録層から成っているが、これはディスク面に垂直な方向に磁化が配向した垂直磁気記録層であってもかまわない。
【００３３】
図７及び図８に示すように、本実施形態では、パターン形成された記録トラック３の両隣に、サーボパターンとして、ディスク半径方向にも記録トラック長手方向にも対称な略ひし形の形状を有し予め記録トラック長手方向の一定の向きに磁化された（図８中の符号２０参照）磁性サーボパターン４が該記録トラック３に沿って連続的に形成されている。かかる磁性サーボパターン４は、ディスク製作時に、フォトリソグラフィー技術と薄膜形成技術を用いて形成され、装置出荷前にディスク全面をＤＣイレーズすることにより磁化される。これらの磁性サーボパターン４は、記録トラック３の両側では互いに逆位相になるように形成されて、これら両側の磁性サーボパターンの列が一対のトラッキングサーボ信号として用いられる。
【００３４】
このような構成であっても、上記した第１の実施形態とほぼ同様の作用・効果が得られる。
また、磁性サーボパターン４のディスク周方向の長さを最大記録データ長よりも長く設定しておけばデータ信号再生時（あるいは制御信号再生時）にトラッキングサーボ信号の周波数範囲がデータ信号周波数帯域に重なることもなく、データ信号とトラッキングサーボ信号を完全に分離することが容易である。特に、本実施形態においては、磁性サーボパターン４を略ひし形としたため、その記録トラック長手方向の長さが最大データ長に比して十分長い限り、磁性サーボパターンの形状変化が十分緩やかとみなせるため、再生されたトラッキングサーボ信号の時間変化も緩やかとなり、トラッキングサーボ信号の周波数範囲がデータ信号帯域に重なることはなく、データ信号とサーボ信号の完全分離が容易となる。
【００３５】
図９及び図１０は、本実施形態の変形例を示したものである。本変形例では、サーボパターンとして、図７及び図８に示した略ひし形の形状を有する磁性サーボパターンを設ける代わりに、同一の形状を有するプリピットを設けている。
【００３６】
即ち、本変形例では、磁気ディスク１はフォトリソグラフィー技術と薄膜形成技術を用いてプリフォーマットされている。磁気ディスク１の上のデータ領域（図７及び図８に示した本実施形態と異なり記録トラックは特別プリフォーマットされていない）および制御信号領域（図中ではプリピットの列としてプリフォーマットされている）の区別なくこれら全ての領域において、記録トラック３とその隣接記録トラックに挟まれる領域に、ディスク半径方向にも記録トラック長手方向にも対称な略ひし形のプリピットが、記録トラック３に沿って連続的に配置されている。このプリピットは任意の記録トラック３の外周側と内周側とでは互いに逆位相になるように設置され、これら外周側と内周側のプリピットの列が一対のトラッキングサーボ信号として利用される。
かかる変形例の構成によれば、上記した本実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、トラッキング精度が向上するためトラック密度および面記録密度が向上する。
また、トラッキングに連続サーボ方式を適用するため、従来のサンプルサーボ方式適用時よりもサーボ帯域が大幅に向上し、その結果、フォーマット効率を犠牲にすることなく大容量化が可能となる。
さらに、従来、磁気ディスク装置組み立て時に必要であった、サーボライトが不要になるため製造コストが大幅に低下する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロータリーアクチュエータを用いた磁気ディスク装置の概略図。
【図２】本発明に係る磁気ディスク装置の第１の実施形態に用いられる磁気ディスクの記録再生領域を示す拡大図。
【図３】磁気ディスクの一部分とそこに対峙する磁気再生素子の様子及びトラッキング信号の再生出力を示した第１の実施形態の作用を説明する図。
【図４】ヘッドスライダが磁気ディスクと対峙して浮上しているとき様子を示す断面図。
【図５】本発明に係る磁気ディスク装置の第２の実施形態に用いられる磁気ディスクの記録再生領域の拡大図。
【図６】本発明に係る磁気ディスク装置の第３の実施形態に用いられる磁気ディスクの記録再生領域の拡大図。
【図７】本発明に係る磁気ディスク装置の第４の実施形態に用いられる磁気ディスクの記録再生領域の拡大図。
【図８】磁気ディスクの一部分とそこに対峙する磁気再生素子の様子及びトラッキング信号の再生出力を示した第４の実施形態の作用を説明する図。
【図９】本発明に係る磁気ディスク装置の第４の実施形態の変形例に用いられる磁気ディスクの記録再生領域の拡大図。
【図１０】磁気ディスクの一部分とそこに対峙する磁気再生素子の様子及びトラッキング信号の再生出力を示した第４の実施形態の変形例の作用を説明する図。
【符号の説明】
１  磁気ディスク
２  磁気記録層
３  記録トラック
４  プリピット
５  磁気再生素子
６  トラッキング信号
１０  ヘッドスライダ
１１  サスペンション
３０  アクチュエータアーム
４０  磁性サーボパターン
１００  磁気ディスク装置
１１０  スピンドル
１２０  ボイスコイルモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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