(57)【要約】【課題】パターン化媒体のためのサーボパターンを提供する。【解決手段】サーボパターンは、グレイコードを有するシリンダＩＤフィールドの設計を含む。サーボパターン空間は島３０１を最適に利用することによって最小限に抑えられる。これは、非磁性島３０２ａ，３０２ｂ、磁性島３０３ａ，３０３ｂを利用する島３０１の割付け規則によって達成される。島３０１の割付けはより容易な剥離も提供する。論理は、グレイコードを符号化および復号化するために使用される。さらに、グレイコードは、より容易な製造を見込んで、磁性島／非磁性島の比を安定させるように設計される。【選択図】図３ａ
2008103070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
離間した磁性および非磁性の島のサーボパターンを含み、
前記磁性島が磁気的に分極され、
前記それぞれの磁性島が、前記島に垂直に積み重ねられる複数のビットを符号化するか、または単一ビットを符号化する、パターン化媒体ディスク。
【請求項２】
前記サーボパターンの少なくとも一部分の１つのサーボビットが、２つの島を用いて符号化される、請求項１に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項３】
前記サーボパターンの少なくとも一部分の１つのサーボビットが、２つの非磁性島または２つの磁性島を用いて符号化される、請求項２に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項４】
前記２つの磁性島が反対の磁気極性のものである、請求項３に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項５】
前記サーボパターンの少なくとも一部分の１つのサーボビットがそれぞれ、１つの島を用いて符号化される、請求項１に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項６】
隣接した磁性島が反対の磁気極性のものである、請求項５に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項７】
隣接した磁性島が同じ磁気極性のものである、請求項５に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項８】
クロックビットが、サーボデータを符号化する少なくとも１つの島の間隔で符号化される、請求項１に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項９】
クロックビットが、サーボデータを符号化する少なくとも１つの島の間隔で符号化される、請求項２に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項１０】
クロックビットが、サーボデータを符号化する少なくとも１つの島の間隔で符号化される、請求項５に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項１１】
クロックビットが、サーボデータを符号化する島の一定でない間隔内で符号化される、請求項８に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項１２】
前記サーボパターンがグレイコードを用いて符号化される、請求項１に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項１３】
前記グレイコードが、２００符号語のウィンドウ全体にわたって３０％を超える比を有する平衡グレイコードである、請求項１２に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項１４】
前記グレイコードが、２００符号語のウィンドウ全体にわたって４０％を超える比を有する平衡グレイコードである、請求項１２に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項１５】
前記グレイコードが、２００符号語のウィンドウ全体にわたって４５％を超える比を有する平衡グレイコードである、請求項１２に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項１６】
前記サーボパターンがグレイコードを用いて符号化される、請求項２に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項１７】
前記グレイコードが、２００符号語のウィンドウ全体にわたって３０％を超える比を有する平衡グレイコードである、請求項１６に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項１８】
前記サーボパターンがグレイコードを用いて符号化される、請求項５に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項１９】
前記グレイコードが、２００符号語のウィンドウ全体にわたって３０％を超える比を有する平衡グレイコードである、請求項１８に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項２０】
前記サーボパターンがグレイコードを用いて符号化される、請求項８に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項２１】
前記グレイコードが、２００符号語のウィンドウ全体にわたって３０％を超える比を有する平衡グレイコードである、請求項２０に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項２２】
前記グレイコードが、２００符号語のウィンドウ全体にわたって１０％未満の１と０の差を有する、請求項１２に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項２３】
前記グレイコードが、２００符号語のウィンドウ全体にわたって２％未満の１と０の差を有する、請求項１２に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項２４】
前記グレイコードが、１０から３０μｍのウィンドウ全体にわたって１０％未満の１と０の差を有する、請求項１２に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項２５】
前記グレイコードが、０が２つを超えて連続しない符号語から成る、請求項１２に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項２６】
離間した非磁性および極性化された島のサーボパターンであって、サーボデータの島およびクロックの島を含むサーボパターンを含み、
前記クロックの島が、少なくとも１つのサーボデータの島の間隔で位置し、前記サーボデータの島が、２００符号語のウィンドウ全体にわたって５％未満の１と０の差を有するグレイコードを使用して配列される、パターン化媒体ディスク。
【請求項２７】
離間した非磁性および極性化された島のサーボパターンであって、サーボデータの島およびクロックの島を含むサーボパターンを含み、
前記クロックの島が、少なくとも１つのサーボデータの島の間隔で位置し、前記データの島が、１０から３０μｍのウィンドウ全体にわたって５％未満の１と０の差を有するグレイコードを使用して配列される、パターン化媒体ディスク。
【請求項２８】
離間した磁性および非磁性の島のサーボパターンを含み、前記磁性島が磁気的に極性化され、前記サーボパターンの少なくとも一部分の１つのサーボビットが２つの島を用いて符号化される、パターン化媒体ディスク。
【請求項２９】
前記２つの磁性島が反対の磁気極性のものである、請求項２８に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項３０】
隣接した磁性島が同じ磁気極性のものである、請求項２８に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項３１】
クロックビットが、サーボデータを符号化する少なくとも１つの島の間隔で符号化される、請求項２８に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項３２】
クロックビットが、サーボデータを符号化する少なくとも１つの島の間隔で符号化される、請求項２９に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項３３】
クロックビットが、サーボデータを符号化する少なくとも１つの島の間隔で符号化される、請求項３０に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項３４】
前記サーボパターンがグレイコードを用いて符号化される、請求項２８に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項３５】
前記グレイコードが、２００符号語のウィンドウ全体にわたって１０％未満の１と０の差を有する、請求項３４に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項３６】
前記グレイコードが、２００符号語のウィンドウ全体にわたって２％未満の１と０の差を有する、請求項３４に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項３７】
前記サーボパターンがグレイコードを用いて符号化される、請求項２９に記載のパターン化媒体ディスク。
【請求項３８】
前記グレイコードが、０が２つを超えて連続しない符号語から成る、請求項３４に記載のパターン化媒体ディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスクドライブなどの磁気記録データ記憶装置に搭載されるパターン化媒体ディスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの長期記憶の中心となるのは、磁気ディスクドライブと称されるアセンブリである。磁気ディスクドライブは、回転する磁気ディスク、回転する磁気ディスクの表面に隣接するサスペンションアームによって吊り下げられる書込みおよび読取りヘッド、ならびにサスペンションアームを揺動して、回転するディスクの選択された円形トラック上に読取りおよび書込みヘッドを配置するアクチュエータを包含する。読取りおよび書込みヘッドは、空気軸受面（ＡＢＳ）を有するスライダ上に直接位置付けられる。ディスクが回転していないとき、サスペンションアームがスライダを付勢してディスクの表面と接触させるが、ディスクが回転すると、空気が回転するディスクによって渦巻く。スライダが空気軸受に乗っているとき、書込みおよび読取りヘッドが、回転するディスクに磁気印加を書き込み、またそこから磁気印加を読み取るのに使用される。読取りおよび書込みヘッドは、コンピュータプログラムによって作動して書込みおよび読取りの機能を実施する処理回路構成に接続される。
【０００３】
書込みヘッドは、一般に、書込み磁極に磁束を生成する導電性コイルを含む誘導性書込み素子である。読取りヘッドは磁気抵抗センサを含む。現行の読取りヘッド設計では、回転する磁気ディスクから磁界を感知するために、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサとも称されるスピンバルブセンサが使用されている。このセンサは、以下にスペーサ層と称される非磁性導電層を包含し、固着層および自由層と以下に称される第１および第２の強磁性層の間に挟まれる。
【０００４】
パターン化磁気記録媒体は、ハードディスクドライブなどの磁気記録データ記憶装置のビット密度を増加させるために提案されてきた。パターン化媒体はまた、磁気テープ、およびコンパクトディスクなどの他の記録媒体に使用することができる。パターン化媒体では、磁性材料は、各島または「ビット」内に単一の磁気ドメインが存在するように、小さな磁気的に分離されたブロックまたは島にパターニングされる。単一の磁気ドメインは、単一の粒子であるか、または、単一の磁気ボリュームとして一斉に磁気状態が切り替わる、強く結合したいくつかの粒子からなることができる。これは、単一の「ビット」が磁区壁によって分離された複数の磁気ドメインを有してもよい従来の連続媒体と対照的である。特許文献１は、様々なタイプのパターン化媒体およびそれらの作製方法の代表例である。パターン化媒体を備えた磁気記録システムの説明およびそれらに関連する課題は、非特許文献１に示されている。
【０００５】
垂直方向のパターン化媒体の用途では、標準的には、上方向の磁化は北（Ｎ）と見なされ、下方向の磁化は南（Ｓ）と見なされる。長手方向のパターン化媒体の場合、左方向の磁化は西（Ｗ）と見なされ、右方向の磁化は東（Ｅ）と見なされる。
【０００６】
サーボフィールドは、標準的には、ヘッドが整列したままにするのを助けるとともに、適切なトラックを見つけるため、ハードディスクドライブにも使用される。サーボフィールドは、標準的には、同期フィールド、ＳＴＭフィールド、シリンダＩＤフィールド、およびバーストパターンを含む。同期フィールドは、一般に、データ周波数を同期させるために使用される。サーボ開始マークとも呼ばれるＳＴＭフィールドは、一般に、サーボ情報の始まりをマークするために使用される。シリンダＩＤフィールドは、トラックに番号を付けるために使用され、セクターＩＤ番号を含むこともできる。バーストパターンは、トラックの上でヘッドを適切に位置付けるために使用される。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５８２０７６９号明細書
【非特許文献１】Ｒ．Ｌ．ホワイトらの「Patterned Media: A Viable Route to 50 Gbit/in2 and Up for Magnetic Recording」,IEEE Transactions on Magnetics,Vol.33,No.1,January 1997,990-995
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、パターン化磁気記録ディスクのための、ＳＴＭおよびシリンダＩＤフィールドを含むサーボパターンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の原理は、非磁性ディスクに適用することもできる。サーボパターンは、磁性および非磁性の島の状態でディスク上にインプリントされる。インプリントの後、磁性島は次に特定の極性に磁化される。
【００１０】
サーボパターンは、サーボデータの各ビットに対して１ビットまたは２ビットのデータを含むことができる。それに加えて、サーボパターンは、規則的な間隔でデータビットの間に置かれたクロックビットを有することができる。
【００１１】
サーボパターンは、サーボパターンの可読性を強化するため、グレイコードで形成することもできる。それに加えて、グレイコードは、インプリンティング中にサーボパターンがマスターから容易に解放されるように平衡をとることができる。さらに、グレイコードは、連続する０の数が限定された符号語を有するように構築することができる。
【００１２】
本発明の本質および利点、ならびに好ましい使用形態に対するより十分な理解のため、以下の詳細な説明を添付図面と併せて参照されたい。ただし、図面は縮尺によらない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、パターン化磁気記録ディスクのための、ＳＴＭおよびシリンダＩＤフィールドを含むサーボパターンを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下の説明は、本発明を実施するために現在考慮される最良の実施形態である。この記載は、本発明の一般的な原理を例証する目的でなされるものであり、本発明で請求する発明概念を制限することを意図しない。
【００１５】
ここで図１を参照すると、本発明を具体化するディスクドライブ１００が示される。図１に示されるように、少なくとも１つの回転可能な磁気ディスク１１２はスピンドル１１４上で支持され、ディスクドライブモータ１１８によって回転される。各ディスク上への磁気記録は、磁気ディスク１１２上における同心のデータトラック（図示なし）の環状パターンの形状をとる。
【００１６】
少なくとも１つのスライダ１１３が磁気ディスク１１２の近くに位置付けられ、各スライダ１１３は１つまたは複数の磁気ヘッドアセンブリ１２１を支持する。磁気ディスクが回転すると、スライダ１１３はディスク表面１２２上で半径方向内向きまたは外向きに移動し、それにより、磁気ヘッドアセンブリ１２１が、所望のデータが書き込まれる磁気ディスクの異なるトラックに接近してもよい。各スライダ１１３は、サスペンション１１５を介してアクチュエータアーム１１９に取り付けられる。サスペンション１１５は、ディスク表面１２２に対してスライダ１１３を付勢する僅かなばね力を提供する。各アクチュエータアーム１１９はアクチュエータ手段１２７に取り付けられる。図１に示されるようなアクチュエータ手段１２７は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であってもよい。ＶＣＭは、固定の磁界内で移動可能なコイルを備え、コイルの移動方向および速度は、コントローラ１２９によって供給されるモータ電流信号によって制御される。
【００１７】
ディスク記憶システムの動作中、磁気ディスク１１２の回転により、スライダ１１３とディスク表面１２２との間に、スライダに上向きの力または揚力を働かせる空気軸受が生成される。空気軸受は、したがってサスペンション１１５の僅かなばね力を平衡させて、通常動作の間、小さくかつ実質的に一定の間隔だけ、スライダ１１３をディスク表面から離してその僅かに上で支持する。
【００１８】
ディスク記憶システムの様々な構成要素は、アクセス制御信号および内部クロック信号などの、制御ユニット１２９で生成される制御信号によって、動作中制御される。標準的には、制御ユニット１２９は論理制御回路、格納手段およびマイクロプロセッサを備える。制御ユニット１２９は、駆動モータ制御信号などの様々なシステム操作を制御するための制御信号を電力線１２３上で、またヘッド位置制御信号およびシーク制御信号を電力線１２８上で生成する。電力線１２８上の制御信号は、スライダ１１３をディスク１１２上の所望のデータトラックに最適に移動させて位置付けるための、所望の電流プロファイルを提供する。書込みおよび読取り信号は、記録チャネル１２５を介して書込みおよび読取りヘッド１２１間と通信される。
【００１９】
図２を参照すると、スライダ１１３内の磁気ヘッド１２１の向きをより詳細に見ることができる。図２は、スライダ１１３のＡＢＳ図であり、図から分かるように、誘導書込みヘッドおよび読取センサを含む磁気ヘッドは、スライダの後縁に位置する。標準的な磁気ディスク記憶装置システムの上記の記載および添付の図１の図示は、単に説明目的のものに過ぎない。ディスク記憶装置システムは多数のディスクおよびアクチュエータを含んでもよく、各アクチュエータが多数のスライダを支持してもよいことは当然明白である。
【００２０】
＜磁性および非磁性の島を備えたサーボパターン＞
サーボパターンは、ディスクの製造中にパターン化媒体ディスク上にインプリントされる。図１１は、パターン化媒体上に実装されたハードディスクドライブのサーボフィールドの図である。インプリンティングおよびその後の蒸着プロセスは、非磁性島ならびに磁性島をパターン化媒体ディスク上に置く。非磁性島は、磁性材料を有さない島であってもよく、あるいは、その下に読取り可能な磁気記録層を有さない単なるディスクの平滑な表面であってもよい。１つの可能なプロセスでは、インプリンティングプロセスの後、磁性島を磁化するために磁気記録層がディスクに追加される。磁気記録層が追加された後、サーボパターンの状態の磁性島は、標準的な書込みヘッドまたは広い書込みヘッドを含む多くの方法のいずれかで、ＮまたはＳのいずれかにそれぞれ設定される。サーボパターンが１つの極性に設定される場合、設定はまとめて行われてもよい。サーボパターンの状態の磁性島の設定は、ＨＤＤ全体が組み立てられる前または後に、ディスクのメーカーまたはＨＤＤのメーカーを含むＨＤＤ製造者連鎖における多くの事業体によって行うことができる。
【００２１】
図１２は、非磁性および磁性の島を備えたパターン化媒体の代表的な一実施形態を記載する。パターン化媒体１２０１は非磁性島を含まない。具体的には、磁性島１２０４の頂部は磁気記録層を含む。非磁性島１２０９は磁気記録層を含まないので、パターン化媒体１２０８は非磁性島１２０９を含む。パターン化媒体１２０２は、非磁性島１２０５および磁性島１２０７を含む。さらに他の材料、好ましくは非磁性であって被膜および潤滑剤を含む材料は、パターン化媒体１２０２を覆って、パターン化媒体１２０３を得るために使用される。そのような材料はまた、パターン化媒体１２０８上に置かれてもよい。したがって、パターン化媒体１２０３では、非磁性島１２０５は事実上、磁気記録層を有さない範囲である。
【００２２】
上述したパターン化媒体は、島の頂部に磁性材料を蒸着することによって作られてもよい（地形学的プロセス）。パターン化媒体はまた、平坦な表面上に磁性材料の連続的な膜を蒸着し、次に、イオンミリングまたは逆イオンエッチングで膜の一部を選択的にエッチングによって除去して、分離された磁性島を残すことによって作られてもよい（減算プロセス）。いずれの場合も、非磁性島は、磁気記録層を備えた島が論理上位置するであろう位置に磁気記録層を有さない範囲である。さらに、非磁性島は、デジタルデータを符号化するためのものである。非磁性島は、一般に、磁性島と同じサイズであるが、必ずしもそうとは限らない。
【００２３】
同期、ＳＴＭ、およびシリンダＩＤのための島の形状は長方形であってもよい。これらの島の長方形の長さは、図１４に示されるような同期パターンの場合、半径方向に内径から外径まで延びることができる。シリンダＩＤの場合、ビットが隣接したトラックと同じであれば、長方形の島は、半径方向にトラック幅を越えて延びることができる。さらに、これらの島は、個々のビットまたは（米国特許第６，９４７，２３５号明細書に記載されているように）個々に垂直に／多層に積み重ねられたビットであることができる。
【００２４】
図３ａは、サーボパターンの符号化されたサーボビット当たり２つの島を含む、サーボパターンの第１の実施形態を記載する。これは、サーボパターンを符号化する場合に５０％の効率に結び付く。島３０１は、非磁性（「−」によって表される）または磁性（ＮまたはＳによって表される）のいずれかである。３０２ａおよび３０２ｂなどの、−および−によって表される２つの非磁性島は、サーボパターン中の０を符号化する。３０３ａおよび３０３ｂなどの、ＮおよびＳによって表される２つの磁性島は、サーボパターン中の１を符号化する。したがって、図３ａの１０の島「−−ＮＳ−−ＮＳ−−」３０１は、サーボビットパターン「０１０１０」３０５を符号化する。ＮおよびＳの磁化の交番により、読取りヘッドがより容易に個々の島それぞれの磁性を区別することが可能になる。読取りヘッドによって読み取られる信号は曲線３０４である。
【００２５】
符号化ビットサーボパターン当たり２つの島のための第１の代替手段は、図３ｂのＮの場合に記載されるように、ＮのみまたはＳのみを使用して磁性島を磁化することを含む。したがって、−および−は０を符号化し、ＮおよびＮは１を符号化する。あるいは、−および−は１を符号化することができ、ＮおよびＮは０を符号化する。第２の代替手段は、２つの島の任意の組み合わせを使用してサーボビットを符号化することができるものである。したがって、−およびＳは１を符号化することができ、Ｎおよび−は０を符号化することができる。これらの２つの代替手段は、−およびＮが０を符号化し、Ｎおよび−が１を符号化する場合に組み合わせることができる。
【００２６】
図４ａは、符号化されたサーボビット当たり１つの島を含んでいるサーボパターンの第２の実施形態を記載する。これは、サーボパターンを符号化する際に１００％の効率に結び付く。島４０１は、非磁性（「−」によって表される）または磁性（ＮまたはＳによって表される）のいずれかである。４０２などの非磁性島は０を符号化し、４０３ａまたは４０３ｂなどの磁性島は、サーボビットとして１を符号化する。したがって、図４ａの１０の島「−ＳＮＳ−−ＮＳ−−」は、サーボビットパターン「０１１１００１１００」４０５を符号化する。あるいは、非磁性島は１を符号化することができ、磁性島は０を符号化することができる。やはり、ＮおよびＳの磁化の交番により、読取りヘッドがより容易に個々の島それぞれの磁性を区別することが可能になる。読取りヘッドによって読み取られる信号は曲線４０４である。当然ながら、ＳまたはＮの磁化を使用して、０を符号化することができる。図４ｂは、Ｎに磁化された島のみが使用される代替実施形態を示す。この実施形態では、Ｎは１を符号化し、非磁性島はサーボビットとして０を符号化する。それに加えて、Ｓに磁化された島のみを使用することができる。
【００２７】
図５ａは、符号化されたサーボビット当たり１つの島と、符号化されたサーボビットそれぞれの間にクロックビットとを含む、第３の実施形態を記載する。これはサーボパターンを符号化する際に５０％の効率に結び付く。５０２などのクロックビットは、サーボパターンを読取りヘッドによって読取り可能なように維持し、かつ適切なサーボコードが読み取られることをエレクトロニクスが保証できるようにするために使用される。クロックビットは各サーボビット間に使用される。クロックビットはすべて磁性Ｎである。サーボデータビットは、５０３ａなどの磁性Ｓまたは５０３ｂなどの非磁性（「−」によって表される）のいずれかである。磁気サーボデータビットは１を符号化し、非磁性ビットは０を符号化する。したがって、図５ａの１０の島「ＮＳＮＳＮ−ＮＳＮ−」５０１は、サーボビットパターン「１１０１０」５０５を符号化する。あるいは、図５ｂに記載されるように、すべての磁性島は、すべてＮ、すべてＳ、または不規則であることができる。それに加えて、磁性島は０を符号化することができ、非磁性島はサーボビットとして１を符号化することができる。
【００２８】
さらに、クロックビットは磁性島なので、サーボパターン中の島の少なくとも５０％は、この方式において磁性であろう。また、少なくとも他のすべての島は磁性島であろう。
【００２９】
図６ａは、符号化されたサーボビット当たり１つの島と、２つの符号化されたサーボビットそれぞれの間にクロックビットとを含む、サーボパターンの第４の実施形態を記載する。これは、６７％の効率を有するサーボパターンに結び付く。しかしながら、一般に、任意の数の符号化されたサーボビットを各クロックビットの間に挿入して、所与の間隔で存在するクロックビットを作製することができる（間隔は一定である必要はないが、サーボパターンを読み取る回路群に知られているべきである）。６０２などのクロックビットは磁性島である。クロックビットは奇数で繰り返すので、クロックはＮとＳの間で交番する。サーボビットは、磁性島または非磁性島のいずれかである。磁性島６０３ａは１を符号化し、非磁性島６０３ｃはサーボビットとして０を符号化する。磁性島は、読取りヘッドによる認識が容易になるように、Ｎ／Ｓ交番を維持するような形で磁化される。したがって、磁性島６０３ａはＮ方向に磁化され、磁性島６０３ｂはＳ方向に磁化される。読取りヘッドによって読み取られる信号は曲線６０４である。したがって、図６ａの１０の島「ＮＳＮＳＮ−ＮＳ−Ｓ」６０１は、予備のクロックビットを有するビットパターン「１１１０１０」６０５を符号化する。あるいは、磁性島はすべて、図６ｂに記載されるようにすべて同じ方向に、または不規則な方向に磁化することができる。図３の概念は、各サーボビットが２つの島によって符号化されるように、図５および６の概念を用いて実施することができる。
【００３０】
さらに、クロックビットは磁性島なので、サーボパターン中の島の少なくとも３３％は、この方式において磁性であろう。また、少なくともすべての第３の島は磁性島であろう。
【００３１】
上述の実施形態は、垂直方向のパターン化媒体のための手段について記載した。垂直方向磁化が長手方向磁化に変更された場合、上述のサーボパターンは、長手方向のパターン化媒体と共に使用することができる。例えば、Ｎ磁性島はＥとして磁化することができ、Ｓ磁性島はＷとして磁化することができる。次に、Ｅ磁性島はＮとして処理され、Ｗ磁性島はＳとして処理される。
【００３２】
＜グレイコード＞
グレイコードは、堅牢なサーボパターンを規定するために使用することができる。それにより、隣接した数がシングルビット分だけ異なる配列が可能になる。グレイコードは、上述の磁性および非磁性方式を使用して、サーボパターン方式を強化するために使用することができる。
【００３３】
サーボデータは、パターン化媒体記録ディスク上に置かれる前に、グレイコード方式によって符号化することができる。例えば、次のグレイコード符号化方式を使用することができる。これらのグレイコードは、２つ以下の一連の０を規定する。
１／１グレイコード符号化式
ｕ０＝ａ０
２／３グレイコード符号化式
【００３４】
【数１】
2008103070.tif 000003
３／４グレイコード符号化式
【００３５】
【数２】
2008103070.tif 000004
４／５グレイコード符号化式
【００３６】
【数３】
2008103070.tif 000005
それに加えて、上述の４つのグレイコード式のいずれかを付加することにより、任意のより大きなグレイコード式を作成することができる。そのような付加の例は表１に存在する。
【００３７】
【表１】
2008103070.tif 000006
そのようなグレイコードの一例は８／１０グレイコードである。８／１０グレイコードの符号化は次のとおりである。
【００３８】
【数４】
2008103070.tif 000007
【００３９】
【数５】
2008103070.tif 000008
ヘッドによって読み取られる際、ＨＤＤ内のエレクトロニクスは、次の復号化式を用いてグレイコードを復号化することができる。
１／１グレイコード復号化式
ａ０＝ｕ０
２／３グレイコード復号化式
【００４０】
【数６】
2008103070.tif 000009
３／４グレイコード復号化式
【００４１】
【数７】
2008103070.tif 000010
４／５グレイコード復号化式
【００４２】
【数８】
2008103070.tif 000011
【００４３】
【数９】
2008103070.tif 000012
８／１０グレイコード復号化式
【００４４】
【数１０】
2008103070.tif 000013
一般に、符号化および復号化は、下記の一般式を使用して達成することができる。
２つのグレイコードＵおよびＶを前提とすると、Ｕはそれぞれ長さｎ１の２ｋ１行を有し、Ｖはそれぞれ長さｎ２の２ｋ２行を有する。Ｕはｋ１／ｎ１グレイコードであり、Ｖはｋ２／ｎ２グレイコードである。したがって、一般化された交番二進構造Ｇ（Ｕ，Ｖ）は、（ｋ１＋ｋ２）／（ｎ１＋ｎ２）グレイコードを与える。さらに、ＵおよびＶの符号化および復号化回路が理解される。具体的には、長さｋ１およびｋ２それぞれの所与の（ａ０，ａ１，…，ａｋ１−１）および（ｂ０，ｂ１，…、ｂｋ２−１）ベクトルは、Ｆ１（ａ０，ａ１，…，ａｋ１−１）＝（ｕ０，ｕ１，…，ｕｎ１−１）によるものがＵの符号化回路であり、Ｆ２（ｂ０，ｂ１，…，ｂｋ２−１）＝（ｖ０，ｖ１，…，ｖｎ２−１）によるものがＶの符号化回路であることを表す。Ｆ１およびＦ２を使用して、Ｇ（Ｕ，Ｖ）の符号化回路は次のとおりである。
【００４５】
【数１１】
2008103070.tif 000014
Ｆ１−１（ｕ０，ｕ１，…，ｕｎ１−１）＝（ａ０，ａ１，…，ａｋ１−１）は、Ｕの復号化回路を表し、Ｆ２−１（ｕｎ１，ｕｎ１＋１，…，ｕｎ１＋ｎ２−１）＝（ａｋ１，ａｋ１＋１，…，ａｋ１＋ｋ２−１）は、Ｖの復号化回路を表す。復号化の上記式に基づいて、Ｇ（Ｕ，Ｖ）の復号化回路は次式である。
【００４６】
【数１２】
2008103070.tif 000015
図７は、１６／２０グレイコードの形態のデータを符号化する一例である。１６ビットのデータ７０３は、上述の式を使用して、２０ビットのグレイコードデータ７０４に符号化される。次に、グレイコードデータはサーボパターン／サーボビットとして使用される。パターン化媒体サーボビット７０１は、交互の磁気分極方式を使用して示される。パターン化媒体サーボビット７０２は、単一の磁気分極方式を使用して示される。これらの方式では、磁性島は１を符号化し、非磁性島は０を符号化する。ここで、データ「１１１１１０００００１００１００」は「１００１０１１１０１０１０１１０１１０１」としてグレイコードに符号化される。
【００４７】
図８は、１６／２０グレイコードの形態のデータを復号化する一例である。読取りヘッドは、サーボビットパターン８０１（双極磁化の場合）または８０２（単極磁化の場合）中の島を読み取る。次に、このデータは、リードバックデータ８０３として電子回路群に転送される。次に、回路群は、リードバックデータ８０３を復号化してデータ８０４を得る。図８では、上記式を使用して、リードバックデータのグレイコード「１００１０１１１０１０１０１１０１１０１」を「１１１１１０００００１００１００」に復号化する。
【００４８】
図９は、双極磁化を使用してサーボパターンを読み取るためにヘッドが使用することができる、リードバック信号およびウィンドウを示す。リードバック信号は、特定のウィンドウで読み取られる。さらに、回路群は、所与の間隔で反対の極性の磁化を予期するようにプログラムすることができる。読み取られると、信号は、グレイコード形式のリードバックデータに変換される。次に、電子回路群が、グレイコード形式のリードバックデータを復号化データに復号化する。
【００４９】
図１０は、単極磁化を使用してサーボパターンを読み取るためにヘッドが使用することができる、リードバック信号およびウィンドウを示す。リードバック信号は、特定のウィンドウで読み取られる。読み取られると、信号は、グレイコード形式のリードバックデータに変換される。電子回路群は、リードバックデータを復号化データに復号化する。
【００５０】
一般に、クロックビットはグレイコードを用いて符号化されない。
【００５１】
＜平衡サーボ＞
平衡化された、または一定のグレイコードは、サーボフィールドに使用されるグレイコードであることができる。ナノインプリンティング工程の間、マスターパターンは、ナノインプリンティング中のレジストフローに影響する。ナノインプリンティングの間、液体の光硬化性ポリマーは、インプリント型（元の電子ビームマスターパターンから得たもの）とディスク基板の間に置かれる。レジストは、連続的な薄膜として（例えば、スピン塗布によって）、または液滴の配列として（例えば、インクジェット印刷によって）適用されてもよい。型がディスクに押し付けられると、液体レジストが流れて、型の上の地形学的特徴の形状に一致する。圧力が短時間加えられ、フローが事実上釣り合った後、液体レジストは、透明な型を通して強いＵＶ光に晒される。このＵＶ露光により、レジストが硬化して、型の特徴の地形学的複製の中で凝固する。露光後、型は取り除かれて、後に続くエッチングのため、ディスク表面上にレジストパターンを残す（材料は、硬化したレジストが型には粘着しないが、ディスク基板には粘着するように設計される）。
【００５２】
液体レジストがインプリンティングプロセスの間に流れると、いわゆる「残留層」が形成される。厚さは、当初分配されたレジストの量、型の地形学的パターンの詳細、インプリンティングプロセスの間に加えられる圧力、レジストの粘性、および他の要因によって決まる。一般に、パターン化媒体の場合、型は、型の元の平坦な表面レベルと、型にエッチングされた、すべてがほぼ同じ深さである起伏の特徴との２つのレベルしか有さない。
【００５３】
インプリントされたレジストパターンがＲＩＥエッチマスクとしても働くために、上述の残留層は、ディスク表面全体にわたって薄くかつ均一であるべきである。残留層の厚さがディスク表面全体にわたって著しく変わる場合、ディスク基板上に特徴を形成するために使用されているＲＩＥプロセスは、不均一なエッチ深さと、特徴の変化する横方向寸法も有してもよい。
【００５４】
希望の残留層の厚さは０〜２５ｎｍの範囲なので、レジストは、非常に薄い層まで「圧縮」されている。フローを促進するレジストの粘性を低減するあらゆる試みがなされるが、有限の粘性は、レジストが、十分な量のプロセス時間（１０秒が押圧のための標準的な目標時間になるであろう）以内に長距離にわたって流れるのを防ぐ。これらの制限を前提として、均一な残留層の厚さの達成は、少なくとも、型パターンにおける陸地対起伏の均一な比を有することに依存する。
【００５５】
レジストは短距離（実験的に、５０または１００μｍ単位の距離をはるかに超えて流れることが見出されている）全体にわたって流れるので、この均一性は非常に微視的なレベルまで及ぶ必要はないが、５０または１００μｍの範囲以上において、パターンの陸地／起伏の比は全く一定であるべきなので、レジストは長距離にわたって流れない。
【００５６】
型の陸地／起伏の比は、完成品のディスクにおいて要求されるパターンのタイプによって規定される。パターンは、「セクターヘッダ」パターンが点在する円形トラックを形成する、非常に均一な島配列から成る。そのようなセクターヘッダパターンは、標準的には、ほぼ半径方向のスポーク内にあるので、すべての円形トラックは、１回転当たり数百箇所の単位で中断される。データの島の範囲は本質的に陸地／起伏の比が非常に均一なので、これは自動的に、セクターヘッダ領域の場合ではない。
【００５７】
セクターヘッダ領域は、サーボ、トラックＩＤ、セクターＩＤ、および同期に関連するものを含む様々なタイプのサーボフィールドを含む。サーボパターンのためのグレイコードは、すべてのトラックにおいて固有であり、したがってＩＤとして役立つ、陸地および起伏の範囲（それぞれ「０」および「１」に対応する）の組み合わせから成る。従来のグレイコードは、大きな距離全体にわたって均一な陸地／起伏の比をもたらさない。従来のグレイコードが使用された場合、残留層は、恐らく、必要な長さ全体にわたって流れるレジストが無能力であることによって、著しい長距離の不均一性を示すであろう。
【００５８】
参照により組み込まれる米国特許第６，２２６，１３８号明細書に記載されているグレイコードにおいては、グレイコードは、０および１の値の比較的等しいバランスを有する。特徴がディスク上の各トラックの全幅を満たすようにして、コードが地形学的に実施される場合、陸地および起伏領域の幅が等しければ、１および０の等しい比によって５０％の陸地／起伏の比が得られる。これはパターン化媒体にとって良い。データ領域は、恐らくは、５０％の陸地／起伏の比で、円形または方形のドットで満たされる。一例は、１：１ビットのアスペクト比の方形の島であり、各島は、島のピッチの７１％の長さおよび幅を有する。５０％の比の別の例は、円の直径がｄ＝ｐ×ｓｑｒｔ（２／ｐ）によって与えられ、ｐがグリッド間隔である、方形のグリッド上の円形のドットである。コード中の１対０の値の比を変えることによって、あるいはコードを地形学的に実現する際に、陸地の特徴の幅と起伏の特徴の幅の比を変えることによって、目標とする制限を緩和し、５０％以外の目標比を達成することができる。
【００５９】
図１３は、各符号語の長さが１６である場合の、３つの異なるグレイコードの平衡特性を分析する。第１のものは標準のグレイコードであり、第２のものは、米国特許第６，２２６，１３８号明細書に記載されているように構築されたコードであり、第３のものは、標準の８ビットグレイコードを米国特許第６，２２６，１３８号明細書からの８ビットコードと組み合わせることによって得られる改善されたグレイコードである。長さが１００符号語のウィンドウ、およびグレイコードの各列において、各列から始まる１００の連続する列中の１の平均数の結果が、図１３のグラフに示される。標準のグレイコードは非常に悪い平衡特性を有するが、平衡および改善された平衡グレイコードは、４９．５％および５０．５％以内の１の平均数を維持する。１００符号語のウィンドウは、単に例示目的のために示される。１０符号語程度の小さなウィンドウ、および３，０００符号語程度の大きなウィンドウを、サーボパターンとともに使用するために考慮することができる。一般に、ウィンドウは幅が５０マイクロメートル未満になるであろう。図１３のグラフは、他のウィンドウ長さで繰り返されてもよいが、米国特許第６，２２６，１３８号明細書からの、および改善されたグレイコードからのコードの平衡特性は、常に標準のグレイコードよりも著しく良好である。３０〜７０％、より好ましくは４０〜６０％、さらに好ましくは４５〜５５％、さらにより好ましくは４９〜５１％の平衡比を有することが好ましい。
【００６０】
また、ウィンドウ全体にわたって０および１のほぼ一定または固定の比を有するグレイコードは、パターン化ディスクの製造中に適用されるレジストの比較的均一な量を可能にするので有用である。関連するウィンドウ全体にわたって、４０％未満、より好ましくは２０％未満、さらに好ましくは１０％未満、さらにより好ましくは２％未満の１と０の差を有することが好ましい。
【００６１】
様々な実施形態を上記に記載してきたが、それらは例証としてのみ示されているものであり、制限を目的とするものではないことを理解すべきである。本発明の範囲内にある他の実施形態もまた、当業者には明白になるであろう。したがって、本発明の広がりおよび範囲は、上述の代表的実施形態のいずれによっても制限されるべきではなく、請求項およびそれらの等価物のみにしたがって定義されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】ハードディスクドライブの概略図である。
【図２】ハードディスクドライブのスライダの図である。
【図３ａ】符号化されたサーボビット当たり２つの島を含むサーボパターンの一実施形態を示す図である。
【図３ｂ】符号化されたサーボビット当たり２つの島と磁化の単極性とを含むサーボパターンの一実施形態を示す図である。
【図４ａ】符号化されたサーボビット当たり１つの島を含むサーボパターンの一実施形態を示す図である。
【図４ｂ】符号化されたサーボビット当たり１つの島と、磁化の単極性とを含むサーボパターンの一実施形態を示す図である。
【図５ａ】符号化されたサーボビット当たり１つの島と、サーボビットそれぞれの間に点在するクロックビットとを含むサーボパターンの一実施形態を示す図である。
【図５ｂ】符号化されたサーボビット当たり１つの島と、サーボビットそれぞれの間に点在するクロックビットと、磁化の単極性とを含むサーボパターンの一実施形態を示す図である。
【図６ａ】符号化されたサーボビット当たり１つの島と、２つのサーボビットそれぞれの間に点在するクロックビットとを含むサーボパターンの一実施形態を示す図である。
【図６ｂ】符号化されたサーボビット当たり１つの島と、２つのサーボビットそれぞれの間に点在するクロックビットと、磁化の単極性とを含むサーボパターンの一実施形態を示す図である。
【図７】グレイコードを用いてパターン化媒体ディスク上にサーボパターンを符号化する図である。
【図８】グレイコードを用いてパターン化媒体ディスクからサーボパターンを復号化する図である。
【図９】双極磁化を使用してサーボパターンを読み取るためにヘッドが使用する、リードバック信号およびウィンドウの図である。
【図１０】単極磁化を使用してサーボパターンを読み取るためにヘッドが使用する、リードバック信号およびウィンドウの図である。
【図１１】パターン化媒体を用いて実装されたハードディスクドライブのサーボフィールドの図である。
【図１２】非磁性および磁性の島を記載する図である。
【図１３】３つのグレイコードの平衡のグラフである。
【図１４】サーボパターンの写真図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００…ディスクドライブ、
１１２…磁気ディスク、
１１３…スライダ、
１１４…スピンドル、
１１５…サスペンション、
１１８…ディスクドライブモータ、
１１９…アクチュエータアーム、
１２１…磁気ヘッドアセンブリ、
１２５…記録チャネル、
１２７…ＶＣＭ、
１２９…制御ユニット、
３０１…島、
３０２ａ，３０２ｂ…非磁性島、
３０３ａ，３０３ｂ…磁性島、
３０４…信号曲線、
３０５…サーボビットパターン、
４０１…島、
４０２…非磁性島、
４０３ａ，４０４ｂ…磁性島、
４０４…信号曲線、
４０５…サーボビットパターン、
５０１…島、
５０２…クロックビット、
５０３ａ…極性Ｓ、
５０３ｂ…非極性、
５０４…信号曲線、
５０５…サーボビットパターン、
６０１…島、
６０２…クロックビット、
６０３ａ，６０３ｂ…磁性島、
６０３ｃ…非磁性島、
６０４…信号曲線、
６０５…サーボビットパターン、
７０１…サーボビットパターン（双極磁化）、
７０２…サーボビットパターン（単極磁化）、
７０３…１６ビットのデータ、
７０４…２０ビットのグレイコードデータ、
８０１…サーボビットパターン（双極磁化）、
８０２…サーボビットパターン（単極磁化）、
８０３…リードバックデータ、
８０４…復号データ、
１２０１，１２０２，１２０３，１２０８…パターン化媒体、
１２０４，１２０６，１２０７…磁性島、
１２０５，１２０９…非磁性島。
【図１】
2008103070.tif 000016
【図２】
2008103070.tif 000017
【図３ａ】
2008103070.tif 000018
【図３ｂ】
2008103070.tif 000019
【図４ａ】
2008103070.tif 000020
【図４ｂ】
2008103070.tif 000021
【図５ａ】
2008103070.tif 000022
【図５ｂ】
2008103070.tif 000023
【図６ａ】
2008103070.tif 000024
【図６ｂ】
2008103070.tif 000025
【図７】
2008103070.tif 000026
【図８】
2008103070.tif 000027
【図９】
2008103070.tif 000028
【図１０】
2008103070.tif 000029
【図１１】
2008103070.tif 000030
【図１２】
2008103070.tif 000031
【図１３】
2008103070.tif 000032
【図１４】
2008103070.tif 000033