(57)【要約】【課題】パルス状の信号成分を重畳する駆動方法で適切なＳＴＯの発振を可能にして、高い転送レートでの高周波アシスト記録を実現できるヘッド駆動制御装置を提供することにある。【解決手段】データ記録時に、スピントルク発振子を有する磁気ヘッド１０に対してライト信号及びスピントルク発振子の駆動信号を供給するヘッドアンプＩＣ１１である。ヘッドアンプＩＣ１１は、定常成分とパルス成分とを重畳した駆動信号１１０を生成するときに、当該パルス成分の立ち上がり時間を短縮させる構成である。【選択図】図１
2015038785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ記録時に、駆動信号を通電する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信号を供給するライト信号供給手段と、
前記データ記録時に、一定レベルの信号成分にパルス状信号成分を重畳した駆動信号を生成し、前記パルス状信号成分の立ち上がり時間を短縮させる手段を含む駆動信号生成手段と、
前記駆動信号を前記スピントルク発振子に供給する手段と
を具備したことを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項２】
前記駆動信号生成手段は、
前記ライト信号に応じて前記パルス状信号成分を生成する手段と、
前記立ち上がり時間を短縮させる手段として、前記パルス状信号成分を増幅するパルス増幅手段と
を有することを特徴とする請求項１に記載のヘッド駆動制御装置。
【請求項３】
前記駆動信号生成手段は、
前記パルス増幅手段により増幅された前記パルス状信号成分の振幅値を制限する振幅値制限手段と、
前記振幅値を制限された前記パルス状信号成分を前記一定レベルの信号成分に重畳するためのレベルシフト手段と
を有することを特徴とする請求項２に記載のヘッド駆動制御装置。
【請求項４】
前記駆動信号生成手段は、
前記ライト信号の極性反転のタイミングを検出する検出手段と、
前記極性反転のタイミングに同期してパルス状信号を生成するパルス生成手段と、
前記パルス状信号のパルス幅を調整するパルス幅制御手段と、
前記立ち上がり時間を短縮させる手段として、前記パルス幅制御手段によりパルス幅を調整されたパルス状信号を増幅するパルス増幅手段と、
前記パルス増幅手段により増幅された前記パルス状信号の振幅値を制限する振幅値制限手段と、
前記振幅値を制限された前記パルス状信号成分を前記一定レベルの信号成分に重畳するためのレベルシフト手段と
を有することを特徴とする請求項１に記載のヘッド駆動制御装置。
【請求項５】
前記駆動制御手段は、
前記検出手段による検出から前記パルス生成手段によるパルス生成までの遅延時間、前記パルス幅制御手段によるパルス幅、前記振幅値制限手段による振幅値、及び前記一定レベルの信号成分の振幅値の少なくとも１つ以上を設定できるレジスタを含む構成であることを特徴とする請求項４に記載のヘッド駆動制御装置。
【請求項６】
前記駆動制御手段は、
温度環境の変動に基づいて、前記レジスタの設定値を変更できる手段を含む構成であることを特徴とする請求項５に記載のヘッド駆動制御装置。
【請求項７】
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６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８】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁気ヘッド駆動制御装置と、
前記スピントルク発振子を有する磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドによりデータを記録するための磁気ディスクと
を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項９】
請求項５または請求項６のいずれか１項に記載の磁気ヘッド駆動制御装置と、
前記スピントルク発振子を有する磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドによりデータを記録するための磁気ディスクと
前記磁気ヘッド駆動制御装置に含まれる前記レジスタに設定値を設定するための制御手段と
を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１０】
磁気ディスク及び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、
データ記録時に、前記磁気ヘッドに対してライト信号を供給する処理と、
前記データ記録時にパルス状信号を生成する処理と、
前記パルス状信号の立ち上がり時間を短縮させるために増幅する処理と、
前記増幅されたパルス状信号を一定レベルの信号成分に重畳した駆動信号を生成する処理と、
前記駆動信号を前記スピントルク発振子に供給する処理と
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、一般的には磁気ディスク装置に適用し、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）方式が提案されている。
【０００３】
この高周波アシスト記録方式は、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。この結果、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）は本来の保磁力の半分以下になる。このため、記録磁界に高周波磁界を重畳することにより、より高い保磁力（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（例えば、特許文献１を参照）。しかし、この特許文献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いるため、高密度記録時に高周波磁界を効率的に印加することが困難であった。
【０００４】
そこで高周波磁界の発生手段として、スピントルク発振子（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または特許文献３を参照）。ＳＴＯは、スピン注入層と、中間層と、発振層と、電極とを有する。特許文献２または特許文献３に開示された技術においては、電極を通じてＳＴＯに直流電流を通電すると、スピン注入層によって生じたスピントルクにより、発振層の磁化が強磁性共鳴を生じる。この結果、ＳＴＯから高周波磁界が発生することになる。
【０００５】
また、発生する高周波磁界はＳＴＯの近傍に局在する。さらに高周波磁界の面内成分により、垂直磁化した磁気ディスクを効率的に共鳴すること可能となり、磁気ディスクの保磁力を大幅に低下させることが可能となる。この結果、磁気ヘッドのライトヘッドに含まれる主磁極による記録磁界と、ＳＴＯによる高周波磁界とが重畳した部分のみで高密度磁気記録が行なわれる。従って、高保磁力（Ｈｃ）かつ高磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）の磁気ディスクを利用することが可能となり、高密度記録時の熱揺らぎの問題を回避できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
前述のＳＴＯ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、ＳＴＯ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。
【０００８】
ところで、前述の先行技術文献に開示されているように、従来ではＳＴＯに供給する駆動電流は、一定レベルの直流的な電流信号である。ＳＴＯは、磁気ディスク上に記録するためのライトデータに応じた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、ＳＴＯの発振遅延時間よりも短い間隔でライト電流の磁化反転が生じると、ＳＴＯは適切に発振できない事態が発生する。この結果として、磁気ディスクに対する記録不良を起こす可能性が高くなる。
【０００９】
このような場合、ＳＴＯの極性反転時間の短縮化のためには、一定レベルの直流的な駆動電流にパルス状の信号成分を重畳する駆動方法が有効である。しかしながら、駆動電流を生成する装置に、単にパルス状の信号を発生させる回路を組み込むだけでは、適切に駆動信号がＳＴＯに供給できない場合が多い。
【００１０】
即ち、通常のパルス生成回路では、完全な矩形状のパルス信号を生成することは困難である。具体的には、パルス信号の立ち上がり部分あるいは立ち下がり部分に有限の立ち上がり時間あるいは有限の立ち下り時間が発生し、立ち上がり部分あるいは立ち下がり部分の形状がなまるようなパルス信号となる。このようなパルス信号を一定レベルの直流的な駆動電流に重畳すると、ＳＴＯが適切に発振できず、特に高い転送レートが要求されるディスクドライブにおいて高周波アシスト記録を実現できない事態となる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、パルス状の信号成分を重畳する駆動方法で適切なＳＴＯの発振を可能にして、高い転送レートでの高周波アシスト記録を実現できるヘッド駆動制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の観点に従ったヘッド駆動制御装置は、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信号を供給するライト信号供給手段と、前記データ記録時に、一定レベルの信号成分にパルス状信号成分を重畳した駆動信号を生成し、前記パルス状信号成分の立ち上がり時間を短縮させる手段を含む駆動信号生成手段と、前記駆動信号を前記スピントルク発振子に供給する手段とを備えた構成である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、パルス状の信号成分を重畳する駆動方法で適切なＳＴＯの発振を可能にして、高い転送レートでの高周波アシスト記録を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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。
【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ＳＴＯの構造を説明するための図。
【図６】本実施形態に関するＳＴＯの駆動電流と発振遅延時間との関係を示す図。
【図７】本実施形態に関するＳＴＯの駆動電流の解析結果を示す図。
【図８】本実施形態に関するＳＴＯの駆動電流の解析結果を示す図。
【図９】本実施形態に関するＳＴＯの駆動電流の制御を説明するための図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
（ディスクドライブの構成）
図１に示すように、本実施形態のディスクドライブは、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。
【００１７】
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。なお、Ｒ／Ｗチャネル１２、ＨＤＣ１３及びＣＰＵ１４は、１チップの集積回路１５に組み込まれている。
【００１８】
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。
【００１９】
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（点線）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。
【００２０】
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。ディスクコントローラ１３は、磁気ディスク１上にライトデータ１２０を書き込むデータ記録の開始（書き込みタイミング）を指示するためのライトゲートをＲ／Ｗチャネル１２及びヘッドアンプＩＣ１１に出力する。
【００２１】
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、遅延時間などのそれぞれが独立して設定される。
【００２２】
（ヘッドアンプＩＣの構成）
図２に示すように、本実施形態のヘッドアンプ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、図示しないライトゲートの入力に応じて、Ｒ／Ｗチャネル１２から供給されるライトデータ１２０に対応するライト電流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。
【００２３】
ＳＴＯ駆動制御装置は、ＳＴＯに供給する駆動信号として駆動電流１１０を制御する。なお、本実施形態では、ＳＴＯを駆動する駆動信号は、駆動電流として記述するが、電圧信号でもよい。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とを有する。なお、これらの回路２１〜２４は電圧制御により動作する。
【００２４】
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パルス幅伸長回路である。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信号を制御する。
【００２５】
さらに、ＳＴＯ駆動制御装置は、電圧／電流変換回路（Ｖ／Ｉ変換回路）２５と、パルス増幅回路２６と、スライス回路２７と、レベルシフト回路２８とを有する。なお、パルス増幅回路２６、スライス回路２７及びレベルシフト回路２８は、電流制御で動作する。
【００２６】
電圧／電流変換回路２５は、パルス幅制御回路２４によりパルス幅を伸張された電圧パルス信号を電流パルス信号に変換する。パルス増幅回路２６は、電圧／電流変換回路２５から出力される電流パルス信号を増幅する。
【００２７】
スライス回路２７は、パルス増幅回路２６により増幅された電流パルス信号の正の電流成分と負の電流成分の両方のそれぞれを指定の電流値に制限する。レベルシフト回路２８は、スライス回路２７によりスライスされた電流パルス信号の負の電流成分を、一定レベルの定常成分（直流成分）の電流値までレベルを増加させる。即ち、レベルシフト回路２８は、一定レベルの定常成分である直流電流に、正の電流成分のパルス成分を重畳した駆動信号１１０を生成する。
【００２８】
（磁気ヘッド及びスピントルク発振子の構造）
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子（ＳＴＯ）３０の構造を説明するための図である。
【００２９】
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。
【００３０】
一方、ライトヘッド４０は、第１の電極である主磁極４１及び第２の電極であるリターンパス（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ＳＴＯ３０を有する。
【００３１】
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。即ち、ライトヘッド４０は、第１の電極４１と第２の電極４２のギャップに記録磁界を発生する。このとき、記録磁界は、磁気ディスク１に記録磁界として作用する他に、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。
【００３２】
図５に示すように、ＳＴＯ３０は、第１の電極４１と第２の電極４２との間に、スピン注入層５１と、スピン透過率の高い中間層５２と、発振層５３とが積層された構造を有する。ＳＴＯ３０は、第２の電極４２から第１の電極４１に駆動電流１１０を流すことにより、発振層５３から高周波磁界を発生することができる。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。
【００３３】
（ヘッドアンプＩＣの動作）
以下、図３のタイミングチャートを参照して、本実施形態のヘッドアンプＩＣ１１の動作を説明する。
【００３４】
まず、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、ＨＤＣ１３から出力されるライトゲート（図示せず）のタイミングで開始される。ヘッドアンプＩＣ１１では、ライト電流供給回路２０は、図３（Ａ）に示すように、ライトゲート１３０の入力に応じて、ライトデータ１２０に対応するライト電流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４０は、ライト電流１００がコイル４３に印加されると、図３（Ｂ）に示すように、記録磁極から記録磁界を発生する。
【００３５】
一方、ＳＴＯ駆動制御装置では、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。ゼロクロス検出器２１は、ライト電流１００が０ｍＡをクロスするタイミングで、図３（Ｃ）に示す駆動電流１１０のパルス成分が立ち上がるように制御する。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電圧パルス信号を発生する。遅延回路２３は、記録磁界と同期させるためにパルス生成器２２から出力される電圧パルス信号のタイミングを遅延させる。
【００３６】
パルス幅制御回路２４は、パルス生成器２２からの電圧パルス信号のパルス幅を伸長させる。この場合、パルス幅制御回路２４は、図３（Ｃ）に示すように、一定レベルの定常成分である直流電流をブーストさせたパルス成分の適切なパルス幅まで伸張させる。具体的には、駆動電流１１０のパルス成分のパルス幅は、記録磁界の最小磁化反転時間より短く設定され、望ましくは最小磁化反転時間の１／２以下に設定される。
【００３７】
電圧／電流変換回路２５は、パルス幅制御回路２４によりパルス幅を伸張された電圧パルス信号を電流パルス信号に変換する。パルス増幅回路２６は、電流パルス信号を増幅し、電流パルス信号の正の電流成分と負の電流成分の両方について電流値を増加させる。これにより、電流パルス信号の立ち上がり部分の形状のなまりを改善させることができる。
【００３８】
スライス回路２７は、パルス増幅回路２６により増幅された電流パルス信号の正の電流成分と負の電流成分の両方のそれぞれを指定の電流値に制限する。レベルシフト回路２８は、スライス回路２７によりスライスされた電流パルス信号の負の電流成分を、一定レベルの定常成分（直流成分）の電流値までレベルを増加させる。
【００３９】
即ち、レベルシフト回路２８は、図３（Ｃ）に示すように、一定レベルの定常成分である直流電流に、正の電流成分のパルス成分を重畳した駆動信号１１０を生成する。即ち、駆動信号１１０は、直流的な一定の電流成分（定常成分）と、ライト電流１００の方向が反転して一定時間後に発生するパルス状の電流成分（パルス成分）からなる。これにより、図３（Ｄ）に示すように、ＳＴＯ３０は、定常成分とパルス成分とが重畳された駆動電流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３００後に高周波磁界を発振して磁気ディスク１上に印加する。
【００４０】
（作用効果）
図６は、ＳＴＯ３０に供給する駆動電流値に対して、発振遅延時間及びＳＴＯ３０が破壊される連続通電時間（破壊時間）の関係を示す図である。発振遅延時間との関係６００では、駆動電流値が大きくなるにつれて、ＳＴＯ３０の発振遅延時間が短時間になる。従って、相対的にＳＴＯ３０に供給する駆動電流値が大きいほど、ＳＴＯ３０は短時間で発振する。一方、破壊時間との関係６１０では、駆動電流値が大きくなるにつれて、ＳＴＯ３０は、発熱により素子が破壊される連続通電時間が対数スケールで短くなる。従って、ＳＴＯ３０に対して高レベルの駆動電流を長時間印加することは、ＳＴＯ３０の信頼性が低下し、実用上の面で問題がある。
【００４１】
ところで、例えば２．５インチ型のディスクドライブにおいて、磁気ディスク１の回転数が７２００ｒｐｍ、及び１枚の磁気ディスク１の記憶容量が５００Ｇバイトの場合に、データ転送レートは、約２Ｇｂｐｓから２．５Ｇｂｐｓ程度になる。この場合、記録磁界の最小磁化反転時間は、０．５ｎｓから０．４ｎｓに相当する。
【００４２】
このような仕様の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、ＳＴＯ３０の発振遅延時間の最大値は、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。また、ＳＴＯ３０のばらつきや、温度依存性を考慮すると、最小磁化反転時間の１／２以下の時間に、ＳＴＯ３０の発振遅延時間を制御するのが望ましい。仮に、２．５Ｇｂｐｓ相当のデータ転送レートのディスクドライブに高周波アシスト記録方式を採用する場合、ＳＴＯ３０の発振遅延時間の最大値が０．２ｎｓ以上であると、ＳＴＯ３０の発振不良が生ずる。この結果として、最小磁化反転時間を有するライトデータ１２０を磁気ディスク１上に書き込むときに、記録不良が生じる可能性が高くなる。したがって、このような仕様のディスクドライブでは、ＳＴＯ３０に供給する駆動電流１１０の電流値は４ｍＡ以上に設定するのが望ましくなる。
【００４３】
一方、図６に示す関係６１０から、ＳＴＯ３０に駆動電流を連続的に供給すると、発熱によりＳＴＯ３０が破壊してしまうことが確認されている。図６に示す関係６１０から、ＳＴＯ３０に５ｍＡの駆動電流を連続的に供給すると、わずか数１０ｐｓでＳＴＯ３０が破壊に至る。また、３ｍＡ以下の駆動電流であれば、ＳＴＯ３０の破壊に至るまで２時間を超えることがわかる。仮に、ＳＴＯ３０に３．５ｍＡから４．５ｍＡの間で駆動電流を連続的に供給すると、ＳＴＯ３０は「ナノ秒」から「秒」のオーダで破壊されることが分かってきている。なお、図６に示す関係６１０は、ＳＴＯ３０の開発段階で確認されたものである。ＳＴＯ３０のばらつきや温度依存性を考慮すると、ＳＴＯ３０の破壊までの時間は、図６に示す時間よりも短くなると想定するのが妥当である。
【００４４】
従って、本実施形態のＳＴＯ駆動制御方法としては、駆動電流１１０の定常成分によりＳＴＯ３０の破壊を抑制しながら発振を促し、パルス成分によりＳＴＯ３０の発振方向反転後の発振遅延時間の短縮化を促す制御である。
【００４５】
図７は、通常のヘッドアンプＩＣにより生成される電流パルス信号（ステップ状の電流波形）の解析結果を示す図である。図７に示すように、ヘッドアンプＩＣには内部回路には遅延特性を有するため、電流パルス信号を生成するときに、その立ち上がり部分の形状にはなまりが生ずる波形７２となることが確認されている。本実施形態では、定常成分とパルス成分とで構成されている駆動電流１１０をＳＴＯ３０に供給するため、パルス成分の立ち上がり部分の形状のなまりが、パルス成分が発生される都度、発生することになる。
【００４６】
本実施形態のＳＴＯ３０に供給すべき駆動電流１１０のパルス成分は、矩形状のパルス波形７１であることが望ましい。前述したように、ＳＴＯ３０の発振遅延時間の関係から、
最小磁化反転時間を有するライトデータ１２０を記録する場合に、当該パルス成分の立ち上がり部分の形状になまりがあると、記録不良が生じる可能性が高くなる。
【００４７】
具体的には、パルス成分を含む駆動電流１１０は、最小磁化反転時間に相当するライトデータ１２０を記録するときに周波数が最大になる。このため、例えば２．５Ｇｂｐｓ相当のデータ転送レートのディスクライブでは、当該データ転送レートの２倍にあたる５．０Ｇｂｐｓにまで達する。ここで、パルス成分のパルス幅の設定により、駆動電流１１０のパルス成分のデューティー比（パルス成分時間対定常成分時間との比）がライト電流１００の最小磁化反転時間の１／２にあたる５０％とする場合、少なくとも１００ｐｓという立ち上がり時間で、パルス成分の電流値まで立ち上がらなければ原理的に成立しない。
【００４８】
このため、高周波アシスト記録方式を適用するディスクドライブでは、ＳＴＯ３０に供給する駆動電流１１０のパルス成分の立ち上がり部分の時間を短縮化することが要求される。図８は、ヘッドアンプＩＣ１１から供給される駆動電流１１０のパルス成分の電流値設定依存の解析結果を示す。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示すパルス成分の立ち上がり部分８００を拡大して示す図である。
【００４９】
図８から明白であるように、パルス成分の電流設定値を大きくすることで、パルス成分の電流値を増加できることがわかる。その一方で、パルス成分の電流設定値を大きくすることで、ある電流値に到達する時間を短縮する、すなわち、駆動電流１１０のパルス成分の立ち上がり時間を短縮することができることを示している。しかしながら、パルス成分の電流設定値を大きくしすぎると、要望するパルス成分の電流値を超えてしまう。この場合、図６に示すように、ＳＴＯ３０は、ｐｓ時間オーダでの破壊に繋がる可能性が高くなる。
【００５０】
そこで、本実施形態のヘッドアンプＩＣ１１は、パルス増幅回路２６により駆動電流１１０のパルス成分の電流設定値を増加させて、パルス成分の立ち上がり時間を短縮化する。さらに、ヘッドアンプＩＣ１１は、スライス回路２７により、増幅された電流パルス信号の正の電流成分と負の電流成分の両方のそれぞれを指定の電流値（振幅値）に制限する。
【００５１】
図９は、本実施形態のヘッドアンプＩＣ１１により、駆動電流１１０のパルス成分に対する波形整形の様子を示す図である。即ち、図９に示すように、立ち上がり部分の形状になまりが発生しているパルス成分９１に対して、パルス増幅回路２６により、立ち上がり時間を短縮化したパルス成分９２を生成する。さらに、スライス回路２７により、当該パルス成分９２の振幅値をスライスして制限したパルス成分９３に改善する。
【００５２】
以上のように本実施形態のヘッドアンプＩＣ１１であれば、立ち上がり部分の形状が改善し、かつ所望の電流値のパルス成分９３が重畳された駆動電流１１０を生成し、ＳＴＯ３０に供給することができる。従って、ＳＴＯ３０の安定した発振を確保することが可能となり、特に高いデータ転送レートのディスクドライブに対する高周波アシスト記録を実現することが可能となる。
【００５３】
なお、本実施形態のヘッドアンプＩＣ１１は、ＳＴＯ３０を効率よく発振させるために、駆動電流１１０の定常成分電流値、パルス成分電流値、パルス幅、ゼロクロス検出からパルス発生までの遅延時間及びスライス回路による制限電流値などの各種パラメータを設定・保持するための各レジスタを有する。また、ＳＴＯ３０の発振状態は、ＳＴＯ３０の素子材料、構造、固体ばらつき、温度環境などにより変化する。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、各々のヘッド、使用環境などにより、それぞれ最適値を設定する必要がある。このような課題の解決方法として、ディスクドライブの製造出荷試験時に、ヘッド毎の前記各種パラメータ最適値を導出して、ヘッドアンプＩＣ１１に設けられた各レジスタに設定する。なお、各レジスタ値は必要に応じて設定テーブルを有することにより、例えば、ディスクドライブの使用温度環境により、駆動電流１１０の定常成分電流値、パルス成分電流値、パルス幅、ゼロクロス検出からパルス発生までの遅延時間及びスライス回路による制限電流値などのパラメータを変化させることができる。
【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、
１３…ディスクコントローラ（ＨＤＣ）、１４…マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、
１５…集積回路、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…電圧／電流変換回路（Ｖ／Ｉ変換回路）、２６…パルス増幅回路、
２７…スライス回路、２８…レベルシフト回路、
３０…スピントルク発振子（ＳＴＯ）、４０…ライトヘッド、
４１…主磁極（第１の電極）、４２…リターンパス（第２の電極）、４３…励磁コイル、
４４…磁気再生素子、４５，４６…磁気シールド層、
５１…スピン注入層、５２…中間層、
５３…発振層。
【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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