(57)【要約】【課題】スピントルク発振素子の発振遅延時間を制御することで、高いデータ転送レートに対応した高周波アシスト記録方法の磁気記録を実現できる磁気ディスク装置を提供することにある。【解決手段】磁気ディスク１及びスピントルク発振子を有する磁気ヘッド１０を有する磁気ディスク装置において、データ記録時に、ライトデータに応じたライト信号及び高周波磁界を発生させるための駆動信号を磁気ヘッドに供給するヘッドアンプＩＣ１１を有する。ヘッドアンプＩＣ１１は、データ記録時にスピントルク発振子に対して定常レベルの駆動信号を連続的に供給し、ライト信号の極性反転後の一定時間だけ定常レベルより高レベルの駆動信号の供給に切り換える構成である。【選択図】図１
2010218598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスクと、
記録磁界を発生するための主磁極の近傍に配置されて、データ記録時に高周波磁界を前記磁気ディスク上に印加するためのスピントルク発振子を有する磁気ヘッドと、
前記データ記録時に、ライトデータに応じたライト信号を前記磁気ヘッドに供給するライト信号供給手段と、
前記データ記録時に前記スピントルク発振子に対して定常レベルの駆動信号を連続的に供給し、前記ライト信号の極性反転後の一定時間だけ前記定常レベルより高レベルの駆動信号の供給に切り換える駆動制御手段と
具備したことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、
前記ライト信号の極性反転後の一定時間だけ、前記スピントルク発振子に供給する前記定常レベルの駆動信号に対して前記高レベルの駆動信号を重畳する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
【請求項３】
前記駆動制御手段は、
前記ライト信号供給手段から出力される前記ライト信号の極性反転を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出に応じて、前記一定時間だけ前記定常レベルより高レベルを維持する駆動信号を生成する手段と
含むことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項４】
前記ライト信号供給手段は、データ記録の開始を指示するライトゲートの入力後に、前記ライトデータに応じたライト信号を前記磁気ヘッドに供給し、
前記駆動制御手段は、前記ライトゲートの入力時または入力後に、前記定常レベルの駆動信号を前記スピントルク発振子に供給するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項５】
前記駆動制御手段は、
前記ライト信号供給手段から出力される前記ライト信号の極性反転を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出に応じて、前記ライト信号の極性反転時から指定の遅延時間を確保する手段とを含み、
前記指定の遅延時間の経過後に、前記定常レベルより高レベルの駆動信号を一定時間だけ出力し、その後に前記定常レベルの駆動信号を出力するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項６】
前記駆動制御手段は、
前記駆動信号として電流信号又は電圧信号を前記スピントルク発振子に供給するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項７】
前記駆動制御手段は、
前記定常レベルの駆動信号の値、前記高レベルの駆動信号の値、前記高レベルの駆動信号を出力する時間及び前記遅延時間の少なくとも１つ以上を設定できるレジスタを有することを特徴とする請求項５に記載の磁気ディスク装置。
【請求項８】
データ記録時に、高周波磁界を磁気ディスク上に印加するためのスピントルク発振子を有する磁気ヘッドに対して、ライトデータに応じたライト信号を磁気ヘッドに供給するライト信号供給手段と、
前記データ記録時に前記スピントルク発振子に対して定常レベルの駆動信号を連続的に供給し、前記ライトデータに応じた前記ライト信号の極性反転後の一定時間だけ前記定常レベルより高レベルの駆動信号の供給に切り換える駆動制御手段と
具備したことを特徴とする磁気ヘッド駆動制御装置。
【請求項９】
前記駆動制御手段は、
前記ライト信号の極性反転後の一定時間だけ、前記スピントルク発振子に供給する前記定常レベルの駆動信号に対して前記高レベルの駆動信号を重畳して前記スピントルク発振子に供給する駆動回路を含むことを特徴とする請求項８に記載の磁気ヘッド駆動制御装置。
【請求項１０】
前記駆動制御手段は、
前記ライト信号供給手段から出力される前記ライト信号の極性反転を検出する検出器と、
前記検出器の検出に応じて、前記ライト信号の極性反転時から指定の遅延時間を確保する遅延回路とを含み、
前記指定の遅延時間の経過後に、前記定常レベルより高レベルの駆動信号を一定時間だけ出力するためのパルス幅のパルス信号を生成するパルス制御回路と、
前記パルス信号に応じて、前記定常レベルより高レベルの駆動信号を前記スピントルク発振子に供給する駆動回路と
を含むことを特徴とする請求項８または請求項９のいずれか１項に記載の磁気ヘッド駆動制御装置。
【請求項１１】
前記駆動制御手段は、
前記駆動信号として電流信号又は電圧信号を前記スピントルク発振子に供給するように構成されていることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の磁気ヘッド駆動制御装置。
【請求項１２】
前記定常レベルの駆動信号の値、前記パルス幅、前記高レベルの駆動信号の値、及び前記遅延時間の少なくとも１つ以上を設定できるレジスタを有することを特徴とする請求項１０に記載の磁気ヘッド駆動制御装置。
【請求項１３】
磁気ディスク、及びデータ記録時に高周波磁界を前記磁気ディスク上に印加するためのスピントルク発振子を有する磁気ヘッドを含む磁気ディスク装置に適用する磁気ヘッド駆動制御方法であって、
前記データ記録時に、定常レベルの駆動信号を前記スピントルク発振子に対して連続的に供給する処理と、
前記データ記録時に、ライトデータに応じたライト信号を前記磁気ヘッドに供給する処理と、
前記ライト信号の極性反転を検出する処理と、
前記ライト信号の極性反転が検出されたときに、一定時間だけ前記定常レベルより高レベルの駆動信号を前記スピントルク発振子に対して供給する処理と
を有することを特徴とする磁気ヘッド駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク装置に関し、特に高周波アシスト記録を実現するためのスピントルク発振子を含む磁気ヘッドの駆動制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクドライブを代表とする磁気ディスク装置（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、ＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive effect）型の磁気ヘッドや垂直磁気記録方式の技術開発により、高記録密度と高記録容量が推進されている。このような技術開発と共に、さらなる高記録密度化を図る技術として、磁気ディスク上に高周波磁界を印加する高周波磁界アシスト記録（以下、単に高周波アシスト記録と表記する場合がある）方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
この高周波アシスト記録方法は、記録信号周波数より十分に高い、磁気ディスクの共鳴周波数付近の高周波磁界を局所的に印加することで、磁気ディスクが共鳴し、高周波磁界を印加された磁気ディスク面の保磁力（Ｈｃ）を本来の保磁力の半分以下にする。このような状態で、記録磁界に高周波磁界を重畳することにより、高保磁力（Ｈｃ）かつ高磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）の磁気ディスクへの磁気記録が可能となる。しかし、前述の特許文献１に開示された手法ではコイルにより高周波磁界を発生させており、高密度記録時に効率的に高周波磁界を印加することが困難である。
【０００４】
これを解決する技術として、スピントルク発振素子（spin-torque oscillator、以下ＳＴＯと表記する場合がある）を高周波磁界の発振源として利用する方法が提案されている（例えば、特許文献２及び特許文献３を参照）。この方法では、電極を通じてＳＴＯに直流電流を通電することにより、ＳＴＯから高周波磁界を発生させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６０１１６６４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／００２３９３８号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／０２１９７７１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のスピントルク発振素子を磁気ヘッドに組み込むことにより、磁気ヘッドの主磁極により発生する記録磁界と、スピントルク発振子から発生する高周波磁界とが重畳した磁気ディスク上の部分のみに高密度磁気記録を効率的に行なうことができる。
【０００７】
ところで、ディスクドライブでは、磁気ディスク上に記録すべきライトデータに応じて極性が反転するライト電流（記録電流）が磁気ヘッドに供給される。スピントルク発振素子は、ライト電流が反転してから発振開始するまでに、ある遅延時間（発振遅延時間）が生じる。このため、ディスクドライブのデータ転送レートが高くなり、発振遅延時間よりも短い間隔で、磁気ディスク上に記録するライトデータに対応する磁化反転が生じると、スピントルク発振素子が適切に発振できずに、結果として記録不良を起こす可能性が高くなる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、スピントルク発振素子の発振遅延時間を制御することで、高いデータ転送レートに対応した高周波アシスト記録方法の磁気記録を実現できる磁気ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の観点に従った磁気ディスク装置は、磁気ディスクと、記録磁界を発生するための主磁極の近傍に配置されて、データ記録時に高周波磁界を前記磁気ディスク上に印加するためのスピントルク発振子を有する磁気ヘッドと、前記データ記録時に、ライトデータに応じたライト信号を前記磁気ヘッドに供給するライト信号供給手段と、前記データ記録時に前記スピントルク発振子に対して定常レベルの駆動信号を連続的に供給し、前記ライト信号の極性反転後の一定時間だけ前記定常レベルより高レベルの駆動信号の供給に切り換える駆動制御手段とを備えた構成である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高いデータ転送レートに対応した高周波アシスト記録方法の磁気記録を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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ヘッドアンプＩＣの構成を説明するためのブロック図。
【図３】本実施形態に関するＳＴＯ駆動制御装置の動作を説明するための模式図。
【図４】本実施形態に関する磁気ヘッドの構造を説明するための図。
【図５】本実施形態に関するスピントルク発振素子の構造を説明するための図。
【図６】本実施形態に関する磁気ヘッド及びヘッドアンプＩＣの基本的動作を説明するためのタイミングチャート。
【図７】本実施形態に関するスピントルク発振素子の駆動電流と発振遅延時間との関係を示す図。
【図８】本実施形態に関するスピントルク発振素子の駆動電流と破壊するまでの通電時間との関係を示す図。
【図９】本実施形態に関する磁気ヘッド及びヘッドアンプＩＣの動作を説明するためのタイミングチャート。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
（ディスクドライブの構成）
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。
【００１４】
本実施形態のディスクドライブは、図１に示すように、垂直磁気記録媒体である磁気ディスク１、及び高周波アシスト記録機能を有する磁気ヘッド１０を有する磁気ディスク装置である。磁気ディスク１は、スピンドルモータ（ＳＰＭ）２に固定されて、回転運動するように取り付けられている。磁気ヘッド１０は、アクチュエータ３に搭載されており、磁気ディスク１上の半径方向に移動するように構成されている。アクチュエータ３は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）４により回転駆動する。
【００１５】
さらに、ディスクドライブは、ヘッドアンプ集積回路（以下、ヘッドアンプＩＣと表記する）１１と、リード／ライトチャネル（Ｒ／Ｗチャネル）１２と、ディスクコントローラ（ＨＤＣ）１３と、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１４とを有する。
【００１６】
ヘッドアンプＩＣ１１は、後述するように、高周波アシスト記録機能を実現するためのスピントルク発振子（ＳＴＯ）を駆動するための駆動信号（駆動電流信号または駆動電圧信号）１１０を生成するＳＴＯ駆動制御装置を含む。さらに、ヘッドアンプＩＣ１１は、Ｒ／Ｗチャネル１２から供給されるライトデータ１２０に応じたライト信号（ライト電流）１００を磁気ヘッド１０に供給する。また、ヘッドアンプＩＣ１１は、磁気ヘッド１０から出力されたリード信号を増幅して、Ｒ／Ｗチャネル１２に伝送する。
【００１７】
Ｒ／Ｗチャネル１２は信号処理回路であり、ディスクコントローラ１３から転送されたライトデータを符号化したライトデータ１２０をヘッドアンプＩＣ１１に出力する。ライトデータ１２０は、磁気ディスク１上に記録すべき記録データである。また、Ｒ／Ｗチャネル１２は、磁気ヘッド１０から出力されたリード信号を復号化したリードデータをディスクコントローラ１３に出力する。
【００１８】
ディスクコントローラ１３は、ディスクドライブと図示しないホストシステム（パーソナルコンピュータなど）とのインターフェースを構成し、リード／ライトデータの転送制御を実行する。マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１４は、ディスクドライブのメイン制御装置であり、リード／ライト動作の制御及び磁気ヘッド１０の位置決めに必要なサーボ制御を実行する。ＣＰＵ１４は、ヘッドアンプＩＣ１１に含まれる各種レジスタに、ヘッドアンプＩＣ１１の動作に必要な情報（パラメータ）を設定する。各種レジスタには、ライト電流値、駆動電流値（駆動信号のレベル）、ブースト信号電流値、ブースト幅、ゼロクロスからの遅延時間のそれぞれが独立して設定される。
【００１９】
（ヘッドアンプＩＣの構成）
図２は、本実施形態に関するヘッドアンプＩＣ１１の構成を説明するためのブロック図である。
【００２０】
図２に示すように、ヘッドアンプＩＣ１１は、ライト電流供給回路２０及びＳＴＯ駆動制御装置を有する。ライト電流供給回路２０は、Ｒ／Ｗチャネル１２から供給されるライトデータ１２０に応じたライト信号として、ライト電流１００を生成して磁気ヘッド１０に供給するドライバである。ライト電流供給回路２０は、ＣＰＵ１４からライト電流値を設定されるレジスタを含み、当該ライト電流値に基づいたライト電流１００を生成する。
【００２１】
ＳＴＯ駆動制御装置は、ゼロクロス検出器２１と、パルス生成器２２と、遅延回路２３と、パルス幅制御回路２４と、駆動電流供給回路２５と、駆動回路２６とを含む。ゼロクロス検出器２１を除く各回路２２〜２６は、ＣＰＵ１４から設定される情報（パラメータ）を保持するレジスタを含む。
【００２２】
ゼロクロス検出器２１は、ライト電流供給回路２０から出力されるライト電流１００の極性が反転するタイミングを検出する。パルス生成器２２は、ゼロクロス検出器２１により検出されたライト電流１００の極性反転に応じたパルス信号を発生する。遅延回路２３は、レジスタに設定された遅延時間に基づいて、パルス生成器２２から出力されるパルス信号を遅延させる。パルス幅制御回路２４は、後述する駆動電流１１０のブースト（レベルの増加）時間に対応するパルス幅だけパルス生成器２２からのパルス信号を制御する。パルス幅制御回路２４は、パルス生成器２２からのパルス信号のパルス幅を伸長させるパルス幅伸長回路である。
【００２３】
駆動電流供給回路２５は、レジスタに設定された定常レベルの駆動電流値の駆動電流（直流成分）を生成する。駆動回路２６は、駆動電流供給回路２５から供給される定常レベルの駆動電流、及びブースト時間だけ定常レベルを増大させたブースト駆動電流の一方を駆動電流１１０として出力する。駆動回路２６は、レジスタに設定されたブースト信号電流値に基づいて、定常レベルの駆動電流をブーストさせた駆動電流１１０を磁気ヘッド１０に含まれるＳＴＯに供給する。このとき、駆動回路２６は、パルス幅制御回路２４から出力されるパルス信号のパルス幅に基づいて、駆動電流１１０のブースト時間を設定する。即ち、駆動回路２６は、パルス幅制御回路２４から出力されるパルス信号に応じて、定常レベルの駆動電流を増幅させるブースト回路である。
【００２４】
図３は、ＳＴＯ駆動制御装置の構成を模式的に示す図であり、駆動電流１１０のブースト制御を説明するための模式図である。即ち、ＳＴＯ駆動制御装置は、スイッチ３３のオン時間に応じて、駆動電流源３１から生成される定常レベルの駆動電流に、ブースト電流源３２から生成されるブースト電流１４０を重畳した駆動電流１１０を、磁気ヘッド１０に含まれるＳＴＯ３０に供給する。このとき、スイッチ３３のオン時間は、パルス幅制御回路２４により制御されるパルス幅に対応するブースト時間である。一方、ＳＴＯ駆動制御装置は、スイッチ３３のオフ時間に応じて、駆動電流源３１から生成される定常レベルの駆動電流１１０をＳＴＯ３０に供給する（図９（Ｄ）を参照）。
【００２５】
（磁気ヘッド及びスピントルク発振素子の構造）
図４は、本実施形態の磁気ヘッド１０の構造を説明するための図である。図５は、磁気ヘッド１０に組み込まれたスピントルク発振素子（ＳＴＯ）３０の構造を説明するための図である。
【００２６】
磁気ヘッド１０は大別して、ライトヘッド４０とリードヘッドからなる。リードヘッドとライトヘッドとは、図示しないアルミナ等の絶縁体により分離されている。リードヘッドは、磁気シールド層４５，４６間に挟まれて配置された磁気再生素子４４を有する。磁気再生素子４４は、ＧＭＲ素子またはＴＭＲ（Tunneling Magneto-Resistive effect）素子であり、磁気ディスク１から垂直磁気記録された記録データを読み取る。
【００２７】
一方、ライトヘッド４０は、主磁極４１及びリターンパス（シールド）４２からなるＵ字型構造の記録磁極を有する。さらに、ライトヘッド４０は、ライト電流が供給される励磁コイル４３、及びスピントルク発振素子（ＳＴＯ）３０を有する。ライトヘッド４０は、励磁コイル４３にライト電流が供給されると、記録磁極から記録磁界を発生して磁気ディスク１上に垂直方向の磁気記録を行なう。このとき、記録磁界は、磁気ディスク１に作用する他に、ＳＴＯ３０に対して印加磁界として機能する。ＳＴＯ３０は印加磁界に応じた極性となるため、駆動電流１１０の極性が一定であっても記録磁界に対応した極性となる。
【００２８】
ＳＴＯ３０は記録磁極の近傍に配置されて、図５に示すように、第１の電極５１と、第２の電極５２と、発振層５３（第１の磁性体層）と、スピン透過率の高い中間層５４と、スピン注入層５５（第２の磁性体層）とが積層された構造を有する。ＳＴＯ３０は、第１の電極５１と第２の電極５２間に駆動電流１１０が供給されることにより、発振層５３から高周波磁界を発生する。このＳＴＯ３０から発生する高周波磁界を磁気ディスク１上に印加することにより、高周波アシスト記録機能を実現する。
【００２９】
（磁気ヘッド及びヘッドアンプＩＣの作用）
図６は、本実施形態の磁気ヘッド１０及びヘッドアンプＩＣ１１の基本的動作を説明するためのタイミングチャートである。
【００３０】
ディスクドライブでは、磁気ディスク１にライトデータを記録するライト動作は、図６（Ａ）に示すように、ＨＤＣ１３から出力されるライトゲートＷＧのタイミングで開始される。ライトゲートＷＧは、ヘッドアンプＩＣ１１に供給される。ヘッドアンプＩＣ１１は、図６（Ｂ）に示すように、ライトデータ１２０に応じたライト電流（記録電流）１００を磁気ヘッド１０に供給する。
【００３１】
磁気ヘッド１０では、ライトヘッドは、ライト電流１００がコイル４３に印加されると、図６（Ｃ）に示すように、ライト電流１００の波形に対して遅延時間を伴って、記録磁極から記録磁界を発生する。このとき、図６（Ｄ）に示すように、ライトゲートＷＧのタイミングに同期して、駆動回路２６は、定常レベルの直流の駆動電流１１０をスピントルク発振素子（ＳＴＯ）３０に印加する。
【００３２】
図６（Ｅ）に示すように、ＳＴＯ３０は、直流の駆動電流１１０が印加されている状態で記録磁界が所定レベルを超えると、所定の遅延時間後に高周波磁界６０を発振して磁気ディスク１上に印加する。ライト電流１００の方向（極性）が反転して、次の磁化反転タイミングがくると、ライトヘッドから先行の磁化方向とは逆向きの記録磁界を発生する。ＳＴＯ３０は、この逆向きの記録磁界に応じて、当該所定の遅延時間Ｔｄ後に高周波磁界６１を発振する。以後、磁化反転に伴って、前述の動作を繰り返す。
【００３３】
図７は、スピントルク発振素子３０が発振開始するまでの遅延時間（発振遅延時間）Ｔｄと直流の駆動電流１１０との関係を示す図である。また、図８は、駆動電流とスピントルク発振素子３０が破壊するまでの通電時間との関係を示す図である。
【００３４】
ところで、例えば磁気ディスク１のサイズが２．５インチで、両面で５００ＧＢ相当の記憶容量を実現するディスクドライブでは、採用されるスピントルク発振素子３０の素子サイズは３０ｎｍ角程度となる。スピントルク発振素子を発振させるためには、概数として実験的には電流密度を６×１０７Ａ／ｃｍ２以上が必要である。一方、電流密度を５×１０8Ａ／ｃｍ２より大きくすると、発熱によりスピントルク発振素子３０は破壊してしまうことが確認されている。
【００３５】
従って、スピントルク発振素子（ＳＴＯ）３０には、０．５４ｍＡから４．５ｍＡの範囲で駆動電流を流すのが望ましい。より詳細には、ＳＴＯ３０が破壊される条件は、電流だけでなく、通電時間にも影響を受ける。図８は、ＳＴＯ３０に直流の駆動電流を流し続けた場合において、当該素子３０が破壊するまでの通電時間を実験的に求めた結果である。図８から明らかなように、例えば電流値５ｍＡの駆動電流を連続通電すると、僅か数１０ｐｓでＳＴＯ３０は破壊に至る。しかし、電流値３ｍＡ以下の駆動電流であれば、ＳＴＯ３０が破壊するまで２時間以上となる。即ち、磁気ヘッドの１０の連続記録動作時間とＳＴＯ３０の破壊はトレードオフの関係になっている。今、３．５ｍＡから４．５ｍＡの間で直流の駆動電流をＳＴＯ３０に連続的に印加すると、ＳＴＯ３０は「ナノ秒」から「秒」のオーダーで破壊されることが確認されている。
【００３６】
一方、図７に示すように、実験結果より、駆動電流が大きくなるに伴って、スピントルク発振素子３０の発振開始までの遅延時間Ｔｄを短縮できることか確認されている。図７において、特性曲線２００は駆動電流と遅延時間との関係を示し、特性曲線２１０は駆動電流と転送データレートとの関係を示す。
【００３７】
例えば磁気ディスク１のサイズが２．５インチで、両面で５００ＧＢ相当の記憶容量を実現するディスクドライブにおいて、磁気ディスク１の回転速度が７２００ｒｐｍの場合、転送データレートは約２Ｇｂｐｓから２．５Ｇｂｐｓ程度となる。この場合、磁気ディスク１上の磁気記録における最小磁化反転時間は、０．５ｎｓから０．４ｎｓに相当する。
【００３８】
このようなディスクドライブに高周波アシスト記録方法を適用する場合、スピントルク発振素子の発振遅延時間Ｔｄの最大値を、最小磁化反転時間以下にしなければ原理的に成立しない。さらに、スピントルク発振素子のばらつきや、温度マージンを考慮すると、最小磁化反転間隔の１／２以下に、発振遅延時間を設定するのが望ましい。換言すれば、発振遅延時間の最大値が０．２ｎｓ以上になると、高周波磁界の発振不良を生じて、結果として最小磁化反転間隔に相当するデータ記録の際に、当該データの記録不良が生じる可能性がおきる。
【００３９】
そこで、図７の特性２００に示すように、直流の駆動電流は４ｍＡ以上に設定するのが望ましくなる。ここで、スピントルク発振素子の発振維持には、実験結果から、３０ｎｍ角程度の素子においては、１．６ｍＡ程度の直流の駆動電流が供給されていれば良いことが確認されている。ところが、１．６ｍＡの直流の駆動電流を印加するだけでは、発振遅延時間は０．６ｎｓとなり、前記したようにデータ記録不良を生じため、転送データレート２Ｇｂｐｓから２．５Ｇｂｐｓのディスクドライブには、適用できないことになる。
【００４０】
以上の理由から、スピントルク発振素子に対して４ｍＡ以上の直流の駆動電流を印加するように設定することが望ましい。しかし一方で、図８に示すように、駆動電流とスピントルク発振素子が破壊するまでの通電時間との関係から、４ｍＡ以上の直流の駆動電流を素子に流し続けると、ｎｓオーダーでスピントルク発振素子が破壊する可能性がある。
【００４１】
そこで、本実施形態のヘッドアンプＩＣ１１は、図２に示すような要素２１〜２６からなるＳＴＯ駆動制御装置を有することにより、スピントルク発振素子３０の発振遅延時間の短縮化と、素子３０の破壊耐性の向上を実現する。以下、図２及び図９（Ａ）〜（Ｅ）を参照して、本実施形態のヘッドアンプＩＣ１１の動作を説明する。
【００４２】
ディスクドライブでは、データ記録（ライト動作）時に、図９（Ａ）に示すように、ＨＤＣ１３から出力されたライトゲートＷＧが、ヘッドアンプＩＣ１１に供給される。ヘッドアンプＩＣ１１は、図９（Ｂ）に示すように、ライトデータ１２０に応じたライト電流（記録電流）１００を磁気ヘッド１０に供給する。磁気ヘッド１０では、ライトヘッドは、ライト電流１００がコイル４３に印加されると、図９（Ｃ）に示すように、ライト電流１００の波形に対して遅延時間を伴って、記録磁極から記録磁界を発生する。
【００４３】
駆動回路２６は、図９（Ｄ）に示すように、ライトゲートＷＧのタイミングに同期して、定常レベルの直流の駆動電流１１０Ａをスピントルク発振素子３０に印加する。スピントルク発振素子３０は、定常レベルの駆動電流１１０Ａが連続的に印加されることにより、高周波磁界の発振を維持する。
【００４４】
ここで、ゼロクロス検出器２１は、ライト電流供給回路２０から出力されるライト電流１００の極性が反転するタイミングを検出する。パルス生成器２２は、ゼロクロス検出器２１により検出されたライト電流１００の極性反転に応じたパルス信号を発生する。遅延回路２３は、レジスタに設定された遅延時間に基づいて、パルス生成器２２から出力されるパルス信号を遅延させる。パルス幅制御回路２４は、パルス生成器２２からのパルス信号のパルス幅を伸長させる。即ち、パルス生成器２２及びパルス幅制御回路２４により、ブースト信号は、記録電流が０ｍＡをクロスするタイミングで生成されて、駆動回路２６に供給される。このブースト信号とは、パルス幅制御回路２４により、最小磁化反転周期よりも短く設定されたパルス幅のパルス信号（１１０Ｂ）である。そのパルス幅は、最小磁化反転時間の１／２以下に設定されることが望ましい。
【００４５】
駆動回路２６は、駆動電流供給回路２５から供給される定常レベルの駆動電流１１０Ａに対して、レジスタに設定されたブースト信号電流値の電流をブースト信号のパルス幅に相当する時間だけ重畳させる。即ち、駆動回路２６は、図９（Ｄ）に示すように、一定時間だけ定常レベルを増大させたブースト駆動電流１１０ＢをＳＴＯ３０に供給する。このとき、駆動電流１１０のブースト開始は、図９（Ｃ）に示す記録磁界の反転と同時であることが望ましい。
【００４６】
しかしながら、記録磁界の反転は、ライト電流のゼロクロス時間とは異なり、一般的に遅延する。このため、ブースト開始を適正なタイミングで実行する必要がある。これを実現するために、本実施形態のヘッドアンプＩＣ１１は、遅延回路２３を有し、記録磁界の反転に応じた適正なタイミングで、駆動電流１１０Ａをブーストさせたブースト駆動電流１１０Ｂを出力する。
【００４７】
以上のように本実施形態のヘッドアンプＩＣ１１であれば、図９（Ｄ）に示すように、ライト電流１００が反転してから適正なタイミングで、駆動電流１１０Ａをブーストさせたブースト駆動電流１１０ＢをＳＴＯ３０に印加する。ここで、図９（Ｅ）に示すように、ＳＴＯ３０は、定常レベルの駆動電流１１０Ａが印加されている状態で記録磁界が所定レベルを超えると、高周波磁界６０を発振して磁気ディスク１上に印加する。
【００４８】
次に、ライト電流１００の方向（極性）が反転して、次の磁化反転タイミングがくると、先行の磁化方向とは逆向きの記録磁界を発生する。ＳＴＯ３０は、この逆向きの記録磁界に応じて、当該所定の遅延時間Ｔｄ後に高周波磁界６１を発振する。この場合、ヘッドアンプＩＣ１１は、定常レベルより高レベルのブースト駆動電流１１０ＢをＳＴＯ３０に印加する。このため、ライト電流が反転してから、ＳＴＯ３０が発振するまでの発振遅延時間Ｔｄを短縮することができる。従って、高転送レートに対応した高周波磁界アシスト記録を実現することができる。
【００４９】
ここで、ＳＴＯ３０に印加されるブースト駆動電流１１０Ｂの通電時間は、最小磁化反転周期よりも短く設定されたパルス幅に相当する短時間である。従って、ＳＴＯ３０が短時間に破壊されるような事態を招くことは無い。さらに、ブースト駆動電流１１０Ｂの印加後は、連続的に定常レベルの駆動電流１１０ＡがＳＴＯ３０に印加されるため、ＳＴＯ３０からの高周波磁界の発振は安定的に維持される。
【００５０】
以上のようなスピントルク発振素子（ＳＴＯ）３０を使用する高周波アシスト記録方式のディスクドライブにおいて、製造歩留まり高く設計する方法について説明する。
【００５１】
ＳＴＯ３０を効率よく発振させるためには、駆動電流値１１０Ａ、ブースト信号電流値１１０Ｂ、ブースト幅（パルス幅）、及びゼロクロスからの遅延時間の各パラメータを適正に設定する必要がある。一方、ＳＴＯ３０の発振状態は、スピントルク発振素子の材料、構造、特性のばらつき、温度環境などにより変化する。
【００５２】
したがって、効率よく高周波アシスト記録を実現するためには、ディスクドライブの磁気ヘッドや仕様環境などにより、各パラメータの最適値を設定する必要がある。本実施形態では、ヘッドアンプＩＣ１１には、ＣＰＵ１４により設定可能な各種レジスタが設けられている。これらの各レジスタに、駆動電流値１１０Ａ、ブースト信号電流値１１０Ｂ、ブースト幅（パルス幅）、及びゼロクロスからの遅延時間の各パラメータを独立に設定する。このような方法により、ディスクドライブの製造出荷試験工程で、例えば磁気ヘッド毎のパラメータの最適値を導出して各レジスタに設定する。また、レジスタには、必要に応じて設定テーブルが格納されていてもよい。これにより、例えばディスクドライブの使用温度環境などに応じて、設定テーブルから最適なパラメータを選択する方法を適用することができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、スピントルク発振素子３０から高周波磁界を発生させる駆動信号として、駆動電流信号を印加する電流駆動方法について説明したが、駆動電圧信号を印加する電圧駆動方法でも良い。また、スピントルク発振素子３０を発振させるタイミングとして、ライトゲートＷＧの入力と同時でも良いし、ライトゲートＷＧの入力から多少遅延したタイミングでよい。但し、ライトヘッドから記録磁界が発生する前に、スピントルク発振素子３０に対して駆動電流を印加している必要がある。
【００５４】
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。
【符号の説明】
【００５５】
１…磁気ディスク、２…スピンドルモータ（ＳＰＭ）、３…アクチュエータ、
４…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、１０…磁気ヘッド、
１１…ヘッドアンプ集積回路（ヘッドアンプＩＣ）、
１２…リード／ライトチャネル（Ｒ／Ｗチャネル）、
１３…ディスクコントローラ（ＨＤＣ）、１４…マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、
２０…ライト電流供給回路、２１…ゼロクロス検出器、２２…パルス生成器、
２３…遅延回路、２４…パルス幅制御回路、２５…駆動電流供給回路、
２６…駆動回路、３０…スピントルク発振素子（ＳＴＯ）、４０…ライトヘッド、
４１…主磁極、４２…リターンパス（シールド）、４３…励磁コイル、
４４…磁気再生素子、４５，４６…磁気シールド層、５１…第１の電極、
５２…第２の電極５２、５３…発振層５３（第１の磁性体層）、５４…中間層、
５５…スピン注入層（第２の磁性体層）。
【図１】
2010218598.tif 000003
【図２】
2010218598.tif 000004
【図３】
2010218598.tif 000005
【図４】
2010218598.tif 000006
【図５】
2010218598.tif 000007
【図６】
2010218598.tif 000008
【図７】
2010218598.tif 000009
【図８】
2010218598.tif 000010
【図９】
2010218598.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月19日(2010.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスクと、
記録磁界を発生するための主磁極の近傍に配置されて、データ記録時に高周波磁界を前記磁気ディスク上に印加するためのスピントルク発振子を有する磁気ヘッドと、
前記データ記録時に、ライトデータに応じたライト信号を前記磁気ヘッドに供給するライト信号供給手段と、
前記データ記録時に前記スピントルク発振子に対して第１の所定レベルの駆動信号を連続的に供給し、前記ライト信号の極性反転後の所定時間だけ前記第１の所定レベルより高レベルの第２のレベルの駆動信号を前記スピントルク発振子に供給する駆動制御手段と
具備したことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、
前記ライト信号の極性反転後の所定時間だけ、前記スピントルク発振子に供給する前記第１の所定レベルの駆動信号に対して前記第２のレベルの駆動信号を重畳する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
【請求項３】
前記駆動制御手段は、
前記ライト信号供給手段から出力される前記ライト信号の極性反転を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出に応じて、前記所定時間だけ前記第１の所定レベルより高レベルを維持する駆動信号を生成する手段と
含むことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項４】
前記ライト信号供給手段は、データ記録の開始を指示するライトゲートを受信した後に、前記ライトデータに応じたライト信号を前記磁気ヘッドに供給し、
前記駆動制御手段は、前記ライトゲートを受信した後に、前記第１の所定レベルの駆動信号を前記スピントルク発振子に供給するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項５】
前記駆動制御手段は、
前記ライト信号供給手段から出力される前記ライト信号の極性反転を検出する反転検出手段と、
前記反転検出手段の検出に応じて、前記ライト信号の極性反転時から指定の遅延時間を生成する遅延手段とを含み、
前記極性反転時から前記指定の遅延時間の経過後の所定時間に、前記第１の所定レベルより高レベルの駆動信号を供給し、その後に前記第１の所定レベルの駆動信号を供給するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項６】
前記駆動制御手段は、
前記駆動信号として電流信号又は電圧信号を前記スピントルク発振子に供給するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項７】
前記駆動制御手段は、
前記第１の所定レベルの駆動信号の値、前記第２のレベルの駆動信号の値、前記第２のレベルの駆動信号を出力する時間及び前記遅延時間の少なくとも１つ以上を設定できるレジスタを有することを特徴とする請求項５に記載の磁気ディスク装置。
【請求項８】
データ記録時に、高周波磁界を磁気ディスク上に印加するためのスピントルク発振子を有する磁気ヘッドに対して、ライトデータに応じたライト信号を磁気ヘッドに供給するライト信号供給手段と、
前記データ記録時に前記スピントルク発振子に対して第１の所定レベルの駆動信号を連続的に供給し、前記ライトデータに応じた前記ライト信号の極性反転後の所定時間だけ前記第１の所定レベルより高レベルの第２のレベルの駆動信号を前記スピントルク発振子に供給する駆動制御手段と
具備したことを特徴とする磁気ヘッド駆動制御装置。
【請求項９】
前記駆動制御手段は、
前記ライト信号の極性反転後の所定時間だけ、前記スピントルク発振子に供給する前記第１の所定レベルの駆動信号に対して前記第２のレベルの駆動信号を重畳して前記スピントルク発振子に供給する駆動回路を含むことを特徴とする請求項８に記載の磁気ヘッド駆動制御装置。
【請求項１０】
前記駆動制御手段は、
前記ライト信号供給手段から出力される前記ライト信号の極性反転を検出する反転検出器と、
前記反転検出器の検出に応じて、前記ライト信号の極性反転時から指定の遅延時間を生成する遅延回路とを含み、
前記指定の遅延時間の経過後の所定時間に、所定のパルス幅のパルス信号を生成するパルス生成回路と、
前記パルス信号に応じて、前記第１の所定レベルより高レベルの駆動信号を前記スピントルク発振子に供給する駆動回路と
を含むことを特徴とする請求項８または請求項９のいずれか１項に記載の磁気ヘッド駆動制御装置。
【請求項１１】
前記駆動制御手段は、
前記駆動信号として電流信号又は電圧信号を前記スピントルク発振子に供給するように構成されていることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の磁気ヘッド駆動制御装置。
【請求項１２】
前記第１の所定レベルの駆動信号の値、前記パルス幅、前記第２のレベルの駆動信号の値、前記第２のレベルの駆動信号を出力する時間及び前記遅延時間の少なくとも１つ以上を設定できるレジスタを有することを特徴とする請求項１０に記載の磁気ヘッド駆動制御装置。
【請求項１３】
磁気ディスク、及びデータ記録時に高周波磁界を前記磁気ディスク上に印加するためのスピントルク発振子を有する磁気ヘッドを含む磁気ディスク装置に適用する磁気ヘッド駆動制御方法であって、
前記データ記録時に、第１の所定レベルの駆動信号を前記スピントルク発振子に対して連続的に供給する処理と、
前記データ記録時に、ライトデータに応じたライト信号を前記磁気ヘッドに供給する処理と、
前記ライト信号の極性反転を検出する処理と、
前記ライト信号の極性反転が検出されたときに、所定時間だけ前記第１の所定レベルより高レベルの第２のレベルの駆動信号を前記スピントルク発振子に対して供給する処理と
を有することを特徴とする磁気ヘッド駆動制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の観点に従った磁気ディスク装置は、磁気ディスクと、記録磁界を発生するための主磁極の近傍に配置されて、データ記録時に高周波磁界を前記磁気ディスク上に印加するためのスピントルク発振子を有する磁気ヘッドと、前記データ記録時に、ライトデータに応じたライト信号を前記磁気ヘッドに供給するライト信号供給手段と、前記データ記録時に前記スピントルク発振子に対して第１の所定レベルの駆動信号を連続的に供給し、前記ライト信号の極性反転後の所定時間だけ前記第１の所定レベルより高レベルの第２のレベルの駆動信号を前記スピントルク発振子に供給する駆動制御手段とを備えた構成である。
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月2日(2010.6.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスクと、
記録磁界を発生するための主磁極の近傍に配置されて、データ記録時に高周波磁界を前記磁気ディスク上に印加するためのスピントルク発振子を有する磁気ヘッドと、
前記データ記録時に、ライトデータに応じたライト信号を前記磁気ヘッドに供給するライト信号供給手段と、
前記データ記録時に前記スピントルク発振子に対して定常レベルである第１のレベルの駆動信号を連続的に供給し、前記ライト信号の極性反転後の所定時間だけ前記第１のレベルより高レベルの第２のレベルの駆動信号を前記スピントルク発振子に供給する駆動制御手段と
具備したことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、
前記ライト信号の極性反転後の所定時間だけ、前記スピントルク発振子に供給する前記第１のレベルの駆動信号から前記第２のレベルの駆動信号の供給に切り換える手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
【請求項３】
前記駆動制御手段は、
前記ライト信号供給手段から出力される前記ライト信号の極性反転を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出に応じて、前記所定時間だけ前記第１のレベルより高レベルを維持する駆動信号を生成する手段と
含むことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項４】
前記ライト信号供給手段は、データ記録の開始を指示するライトゲートを受信した後に、前記ライトデータに応じたライト信号を前記磁気ヘッドに供給し、
前記駆動制御手段は、前記ライトゲートを受信した後に、前記第１のレベルの駆動信号を前記スピントルク発振子に供給するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項５】
前記駆動制御手段は、
前記ライト信号供給手段から出力される前記ライト信号の極性反転を検出する反転検出手段と、
前記反転検出手段の検出に応じて、前記ライト信号の極性反転時から指定の遅延時間を生成する遅延手段とを含み、
前記極性反転時から前記指定の遅延時間の経過後の所定時間に、前記第１のレベルより高レベルの駆動信号を供給し、その後に前記第１のレベルの駆動信号を供給するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項６】
前記駆動制御手段は、
前記第１のレベルの駆動信号の値、前記第２のレベルの駆動信号の値、前記第２のレベルの駆動信号を出力する時間及び前記遅延時間の少なくとも１つ以上を設定できるレジスタを有することを特徴とする請求項５に記載の磁気ディスク装置。
【請求項７】
データ記録時に、高周波磁界を磁気ディスク上に印加するためのスピントルク発振子を有する磁気ヘッドに対して、ライトデータに応じたライト信号を磁気ヘッドに供給するライト信号供給手段と、
前記データ記録時に前記スピントルク発振子に対して定常レベルである第１のレベルの駆動信号を連続的に供給し、前記ライトデータに応じた前記ライト信号の極性反転後の所定時間だけ前記第１の所定レベルより高レベルの第２のレベルの駆動信号を前記スピントルク発振子に供給する駆動制御手段と
具備したことを特徴とする磁気ヘッド駆動制御装置。
【請求項８】
前記駆動制御手段は、
前記ライト信号の極性反転後の所定時間だけ、前記スピントルク発振子に供給する前記第１のレベルの駆動信号から前記第２のレベルの駆動信号の供給に切り換える駆動回路を含むことを特徴とする請求項７に記載の磁気ヘッド駆動制御装置。
【請求項９】
前記駆動制御手段は、
前記ライト信号供給手段から出力される前記ライト信号の極性反転を検出する反転検出器と、
前記反転検出器の検出に応じて、前記ライト信号の極性反転時から指定の遅延時間を生成する遅延回路とを含み、
前記指定の遅延時間の経過後の所定時間に、所定のパルス幅のパルス信号を生成するパルス生成回路と、
前記パルス信号に応じて、前記第２のレベルの駆動信号を前記スピントルク発振子に供給する駆動回路と
を含むことを特徴とする請求項７または請求項８のいずれか１項に記載の磁気ヘッド駆動制御装置。
【請求項１０】
前記第１のレベルの駆動信号の値、前記パルス幅、前記第２のレベルの駆動信号の値、前記第２のレベルの駆動信号を出力する時間及び前記遅延時間の少なくとも１つ以上を設定できるレジスタを有することを特徴とする請求項９に記載の磁気ヘッド駆動制御装置。
【請求項１１】
磁気ディスク、及びデータ記録時に高周波磁界を前記磁気ディスク上に印加するためのスピントルク発振子を有する磁気ヘッドを含む磁気ディスク装置に適用する磁気ヘッド駆動制御方法であって、
前記データ記録時に、定常レベルである第１のレベルの駆動信号を前記スピントルク発振子に対して連続的に供給する処理と、
前記データ記録時に、ライトデータに応じたライト信号を前記磁気ヘッドに供給する処理と、
前記ライト信号の極性反転を検出する処理と、
前記ライト信号の極性反転が検出されたときに、所定時間だけ前記第１のレベルより高レベルの第２のレベルの駆動信号を前記スピントルク発振子に対して供給する処理と
を有することを特徴とする磁気ヘッド駆動制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の観点に従った磁気ディスク装置は、磁気ディスクと、記録磁界を発生するための主磁極の近傍に配置されて、データ記録時に高周波磁界を前記磁気ディスク上に印加するためのスピントルク発振子を有する磁気ヘッドと、前記データ記録時に、ライトデータに応じたライト信号を前記磁気ヘッドに供給するライト信号供給手段と、前記データ記録時に前記スピントルク発振子に対して定常レベルである第１のレベルの駆動信号を連続的に供給し、前記ライト信号の極性反転後の所定時間だけ前記第１のレベルより高レベルの第２のレベルの駆動信号を前記スピントルク発振子に供給する駆動制御手段とを備えた構成である。