特許 5792869 スピントルク発振器を使用した接触検知を備えるハードディスクドライブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5792869

(24)【登録日】2015年8月14日

(45)【発行日】2015年10月14日

(54)【発明の名称】スピントルク発振器を使用した接触検知を備えるハードディスクドライブ

(51)【国際特許分類】

   G11B 5/02 20060101AFI20150928BHJP

   G11B 21/21 20060101ALI20150928BHJP

   G11B 5/31 20060101ALI20150928BHJP

   G11B 5/39 20060101ALI20150928BHJP

【ＦＩ】

   G11B5/02 U

   G11B21/21 E

   G11B21/21 M

   G11B21/21 N

   G11B21/21 F

   G11B5/02 R

   G11B5/31 A

   G11B5/39

【請求項の数】15

【外国語出願】

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-105235(P2014-105235)

(22)【出願日】2014年5月21日

(65)【公開番号】特開2014-229339(P2014-229339A)

(43)【公開日】2014年12月8日

【審査請求日】2014年6月4日

(31)【優先権主張番号】13/899,334

(32)【優先日】2013年5月21日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】503116280

【氏名又は名称】エイチジーエスティーネザーランドビーブイ

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西田 靖孝

(72)【発明者】

【氏名】椎本 正人

(72)【発明者】

【氏名】片田 裕之

(72)【発明者】

【氏名】田河 育也

(72)【発明者】

【氏名】徐 鈞国

【審査官】 堀 洋介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０４８００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０８９２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０９００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２３２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９０３７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ１１Ｂ ５／０２

Ｇ１１Ｂ ５／３１

Ｇ１１Ｂ ５／３９

Ｇ１１Ｂ ２１／２１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スピントルク発振器（ＳＴＯ）素子を備える読み取り／書き込みヘッドを備えるヘッドスライダと、
スピンドル上に回転可能に装着された磁気記録ディスクと、
前記ヘッドスライダを移動させて前記磁気記録ディスクの一部にアクセスするように構成されたボイスコイルモータと、
前記ＳＴＯ素子の抵抗をモニターするように構成された電子部品と、
を備え、
前記電子部品は、前記ヘッドスライダと前記磁気記録ディスクとの間の接触事象を、前記ＳＴＯ素子の前記抵抗に基づいて検知するようにさらに構成され、
前記電子部品は、前記ヘッドスライダと前記磁気記録ディスクとの間の接触事象を、前記ＳＴＯ素子の前記抵抗に基づいて、かつ読み取り動作が行われているか、それとも書き込み動作が行われているかに応じて異なる基準に基づいて検知するようにさらに構成される、
ハードディスクドライブ。

【請求項2】

前記電子部品は、第１の電子部品であって、かつ前記ＳＴＯ素子の抵抗値を出力するようにさらに構成され、
前記ハードディスクドライブは、前記電子部品から出力される前記抵抗値を受け取って、前記ヘッドスライダと前記磁気記録ディスクとの間の間隔を前記抵抗値に基づいて推定するように構成された第２の電子部品をさらに備える、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。

【請求項3】

前記第２の電子部品は、前記ヘッドスライダと前記磁気記録ディスクとの間の間隔を、読み取り動作が行われているか、それとも書き込み動作が行なわれているかに対応する基準に基づいて推定するようにさらに構成される、
請求項２に記載のハードディスクドライブ。

【請求項4】

前記ヘッドスライダは、埋め込み接触センサ（ＥＣＳ）素子をさらに備え、
前記第１の電子部品は、前記ＥＣＳ素子の抵抗をモニターして出力するようにさらに構成され、
前記第２の電子部品は、前記ヘッドスライダと前記磁気記録ディスクとの間の間隔を、前記ＳＴＯ素子の前記抵抗および前記ＥＣＳ素子の前記抵抗に基づいて推定するようにさらに構成される、
請求項２に記載のハードディスクドライブ。

【請求項5】

前記電子部品は、読み取り動作が行われているか、それとも書き込み動作が行なわれているかに基づいて前記ＳＴＯ素子に異なる電流を印加するようにさらに構成される、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。

【請求項6】

前記ＳＴＯ素子は、前記読み取り／書き込みヘッドの書き込み主磁極と磁気シールドとの間に配置される、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。

【請求項7】

ハードディスクドライブ内で使用されるように構成された電子部品であって、
１つ以上の命令シーケンスを実行するように構成され、
前記１つ以上の命令シーケンスは、実行された時に、前記ハードディスクドライブの読み取り／書き込みヘッドに配置されたスピントルク発振器（ＳＴＯ）素子の抵抗をモニターすることを遂行させ、
前記１つ以上の命令シーケンスは、実行された時に、ヘッドスライダと磁気記録ディスクとの間の接触事象を、前記ＳＴＯ素子の前記抵抗に基づいて検知することを遂行させ、
前記１つ以上の命令シーケンスは、実行された時に、ヘッドスライダと磁気記録ディスクとの間の接触事象を、前記ＳＴＯ素子の前記抵抗に基づいて、かつ読み取り動作が行われているか、それとも書き込み動作が行なわれているかに応じて異なる基準に基づいて検知することを遂行させる、
電子部品。

【請求項8】

前記１つ以上の命令シーケンスは、実行された時に、読み取り動作が行われているか、それとも書き込み動作が行なわれているかに基づいて前記ＳＴＯ素子へ異なる電流を印加することを遂行させる、
請求項７に記載の電子部品。

【請求項9】

ハードディスクドライブ内で使用されるように構成された電子部品であって、
１つ以上の命令シーケンスを実行するように構成され、
前記１つ以上の命令シーケンスは、実行された時に、前記ハードディスクドライブの読み取り／書き込みヘッドに位置決めされたスピントルク発振器（ＳＴＯ）素子の抵抗をモニターするように構成される電子部品から出力される抵抗値を受け取ることと、前記ハードディスクドライブのヘッドスライダと磁気記録ディスクとの間の間隔を、前記抵抗値に基づいて推定することと、を遂行させる、
電子部品。

【請求項10】

前記１つ以上の命令シーケンスは、実行された時に、前記ヘッドスライダと前記磁気記録ディスクとの間の間隔を、読み取り動作が行われているか、それとも書き込み動作が行なわれているかに対応する基準に基づいて、推定することを遂行させる、
請求項９に記載の電子部品。

【請求項11】

埋め込みスピントルク発振器（ＳＴＯ）を有するヘッドスライダを備えるハードディスクドライブ内の浮上量を感知する方法であって、
前記ＳＴＯ素子の抵抗をモニターすることと、
前記ハードディスクドライブの前記ヘッドスライダと磁気記録ディスクとの間の接触事象を、前記ＳＴＯ素子の前記抵抗に基づいて検知することと、
を含み、
前記検知することは、読み取動作が行われているか、それとも書き込み動作が行なわれているかに応じて異なる基準に基づいて検知することをさらに含む、
方法。

【請求項12】

前記ヘッドスライダと磁気記録ディスクとの間の間隔を、前記ＳＴＯの前記抵抗に基づいて推定することをさらに含む、
請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記推定することは、前記ヘッドスライダと前記磁気記録ディスクとの間の間隔を、読み取り動作が行われているか、それとも書き込み動作が行なわれているかに対応する基準に基づいて推定することをさらに含む、
請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記基準は、読み取り動作及び書き込み動作にそれぞれ関連する前記ＳＴＯ素子の温度に基づく、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。

【請求項15】

前記推定することは、前記間隔を前記ＳＴＯの温度変化に基づいて推定することをさらに含む、
請求項１２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は一般に、磁気記録に関し、より具体的にはハードディスクドライブ内のスライダ浮上量の検知に関する。

【背景技術】

【0002】

ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、保護筐体に収容され、かつデジタル的に符号化されたデータを、磁気面を有する１つ以上の円形のディスク（ディスクをプラッタと称してもまたよい）に記憶する、不揮発性の記憶装置である。ＨＤＤの動作中、各磁気記録ディスクはスピンドルシステムによって急速に回転される。アクチュエータによってディスクの特定の個所の上方に位置決めされる読み取り／書き込みヘッドを使用して、データを磁気記録ディスクに対して読み書きする。

【0003】

読み取り／書き込みヘッドは磁場を使用して、磁気記録ディスクの表面に対してデータの読み取りおよびデータの書き込みを行う。磁気双極子磁場が磁極から離れるにつれ急速に減少するので、スライダ内に収容される読み取り／書き込みヘッドと磁気記録ディスクの表面との間の距離を厳しく制御する必要がある。アクチュエータは、磁気記録ディスクが回転する間、スライダにかかるサスペンションの力およびスライダ空気軸受面（ＡＢＳ）の空気力学特性にある程度依存して、読み取り／書き込みヘッドと磁気記録ディスクの表面との間に適切な距離（「浮上量」）をもたらす。そのためスライダは、磁気記録ディスクの表面の上に「浮上」するといわれる。

【0004】

面密度（ディスク表面の一定のエリア上に格納することができる情報ビット量の尺度）を大きくすることは、ハードディスクドライブデザインの進化において常に存在する難題の１つであり、磁気ヘッドと磁気記録ディスクとの間の間隔を小さくするために必要な開発および様々な手段が実行されてきた。このため現代のヘッドスライダは、ディスクにますます近接して浮上し、正確に浮上量を検知することは、ますます重要である。

【0005】

精密な浮上量間隔には接触の認識が重要であるので、いくつかの実例では、ヘッドスライダの機械的振動が、スライダとディスクとの間の接触を検知するために使用される。さらに精密な接触検知を行うために、専用の接触センサ（時には「埋め込み接触センサ」すなわち「ＥＣＳ」、および「抵抗温度検出器」すなわち「ＲＴＤ」とも称する）が提案されており、ヘッドスライダの構成に組み込まれ、接触センサの温度変化が、接触および／または接触に近い状態の指標として使用される。ＥＣＳ素子は、ＥＣＳ素子の抵抗に基づいて、スライダとディスクとの物理的接触を感知する。ＥＣＳ素子の抵抗は、例えば素子両端の電圧の量であり、そのような物理的接触によって引き起こされた温度変化の影響を受ける。

【0006】

しかしながら、このように抵抗変化をモニターするためには、接触センサに電流を印加する必要がある。従って、そのような接触検知システムを使用するためには、サスペンション上に追加的な電線が必要になり、スライダ上に追加的な電気接触パッドが必要になる。その結果、接触検知システムを含まない磁気ヘッドスライダと比較して、デザインがより複雑で、より費用がかかるものになってしまう。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の実施形態は、ＭＡＭＲに基づいたスピントルク発振器（ＳＴＯ）を使用してヘッド−ディスク接触検知および浮上量感知を行う、構造的に効率のよい磁気ヘッドスライダデザインを対象とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

ＳＴＯ素子は、ＥＣＳのみに使用される抵抗素子とは異なり、読み取り動作が行われているか、または書き込み動作が行われているかによって大きく温度変化する。すなわち、ＳＴＯ素子は、書き込みをアシストするという主要な機能があるので、浮上量の感知を目的とする抵抗変化のモニタリングに必要とされるよりも相対的に大きな電流が、書き込み動作中に印加される。さらに、読み取り動作中に、予期しないデータ消去を回避するために、書き込み動作に対するよりも小さな電流をＳＴＯに印加しなければならない。従って、一実施形態によれば、接触検知技法および間隔推定技法は、読み取り動作と書き込み動作との間の名目上の温度差、つまり異なる基準を考慮する。

【0009】

発明の実施形態の概要の段落で議論する実施形態は、本明細書で議論する実施形態のすべてを提案、説明、または教示することを意図したものではない。それゆえ、本発明の実施形態は、この段落で議論したものに追加的なまたはそれらとは異なる特徴を含み得る。

【0010】

本発明の実施形態を、添付の図面に限定ではなく一例として示し、その図面では、同様の参照符号は同様の要素を指す。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態によるＨＤＤの平面図である。

【図2】本発明の一実施形態によるＨＤＤ内の電気的な回線経路を示す。

【図3】専用の接触センサを有する従来の磁気記録（ＭＲ）ヘッドの横断面図を示すブロック図である。

【図4】本発明の一実施形態によるマイクロ波アシスト磁気記録（ＭＡＭＲ）ヘッドの横断面図を示すブロック図である。

【図5】本発明の一実施形態による浮上量を感知するためのマイクロ波アシスト磁気記録（ＭＡＭＲ）ヘッドの使用を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本明細書では、例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）内で使用される、ヘッド−ディスク接触検知およびヘッドスライダ浮上量感知のためのスピントルク発振器（ＳＴＯ）を使用する手法について説明する。以下の説明では、説明のために多くの特定の詳細を示して、ここで説明する本発明の実施形態の十分な理解を促す。しかしながら、ここで説明する本発明の実施形態を、これらの特定の詳細を用いずに実施し得ることは明らかである。他の例では、ここで説明する本発明の実施形態を不必要に曖昧にすることを避けるために、周知の構造および装置をブロック図の形態で示す。

【0013】

本発明の例示的実施形態の物理的説明
本発明の実施形態は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）用の磁気読み取り／書き込みヘッドを製造および使用することにおいて用いられてもよい。本発明の一実施形態によれば、ＨＤＤ１００の平面図が図１に示される。図１に、磁気読み取り／記録ヘッド１１０ａを含むスライダ１１０ｂなどのＨＤＤの構成部品の機能的な配置を示す。スライダ１１０ｂおよびヘッド１１０ａは総称して、ヘッドスライダと呼ばれることもある。ＨＤＤ１００は、ヘッドスライダ、ヘッドスライダに取り付けられたリードサスペンション１１０ｃと、リードサスペンション１１０ｃに取り付けられたロードビーム１１０ｄとを含む少なくとも１つのヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）１１０を含む。ＨＤＤ１００はまた、スピンドル１２４に回転可能に装着された少なくとも１つの磁気記録ディスク１２０と、スピンドル１２４に取り付けられてディスク１２０を回転させる駆動モータ（図示せず）とを含む。ヘッド１１０ａは、ＨＤＤ１００のディスク１２０に記憶された情報をそれぞれ読み書きする読み取り素子および書き込み素子を含む。ディスク１２０または複数の（図示せず）ディスクは、ディスククランプ１２８によってスピンドル１２４に固定されてもよい。

【0014】

ＨＤＤ１００はさらに、ＨＧＡ１１０に取り付けられたアーム１３２と、キャリッジ１３４と、キャリッジ１３４に取り付けられたボイスコイル１４０を含む電機子１３６を含むボイスコイルモータ（ＶＣＭ）と、ボイスコイル磁石（図示せず）を含む固定子１４４とを含む。ＶＣＭの電機子１３６は、キャリッジ１３４に取り付けられており、かつアーム１３２およびＨＧＡ１１０を動かして、ピボット軸受アセンブリ１５２を間に介在させてピボットシャフト１４８に装着されているディスク１２０の各部分にアクセスするように構成されている。複数のディスクまたはプラッタ（当該技術分野でディスクはプラッタと称することもある）を有するＨＤＤの場合、キャリッジ１３４は、櫛の外観を呈するアームの連動アレイを保持するように配置されるので、「Ｅブロック」または櫛と呼ばれる。

【0015】

さらに図１を参照すると、本発明の一実施形態によれば、電気信号（例えば、ＶＣＭのボイスコイル１４０への電流、ヘッド１１０ａに対する書き込み信号およびヘッド１１０ａからの読み取り信号）は、可撓性の相互接続ケーブル１５６（「フレックスケーブル」）により与えられる。フレックスケーブル１５６とヘッド１１０ａとの間の相互接続は、読み取り信号用内蔵前置増幅器だけでなく他の読み取りチャネル電子部品および書き込みチャネル電子部品もまた有してもよいアーム電子回路（ＡＥ）モジュール１６０により設けられてもよい。図示のようにＡＥモジュール１６０をキャリッジ１３４に取り付けてもよい。フレックスケーブル１５６は、電気的コネクタブロック１６４に連結され、ＨＤＤハウジング１６８によって設けられた（図示しない）電気フィードスルーを通して電気通信を提供する。ＨＤＤハウジング１６８は、鋳造品とも称すが、ＨＤＤハウジングが鋳造されているかどうかに依存して、（図示しない）ＨＤＤカバーとともに、ＨＤＤ１００の情報記憶部品用の封止保護筐体を提供する。

【0016】

さらに図１を参照すると、本発明の一実施形態によれば、ディスクコントローラおよびデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などのサーボ電子機器回路などを含む（図示しない）他の電子部品は、電気信号を駆動モータ、ＶＣＭのボイスコイル１４０、およびＨＧＡ１１０のヘッド１１０ａに提供する。駆動モータに提供される電気信号は、駆動モータが回転できるようにしてスピンドル１２４にトルクをもたらし、次いでそれは、ディスククランプ１２８によってスピンドル１２４に固定されているディスク１２０に伝達される。その結果、ディスク１２０は方向１７２に回転する。回転するディスク１２０は、空気軸受の機能を果たすエアクッションを生成し、その上にスライダ１１０ｂの空気軸受面（ＡＢＳ）が乗るため、スライダ１１０ｂは、情報が記録されるディスク１２０の薄い磁気記録媒体と接触することなくディスク１２０の表面の上方を浮上する。

【0017】

ＶＣＭのボイスコイル１４０に提供される電気信号は、ＨＧＡ１１０のヘッド１１０ａが、情報が記録されるトラック１７６にアクセスできるようにする。それゆえ、ＶＣＭの電機子１３６は円弧１８０状に振り動いて、それにより、アーム１３２によって電機子１３６に取り付けられたＨＧＡ１１０は、ディスク１２０上の種々のトラックにアクセスできる。情報はディスク１２０上の複数の積層型トラック（図示せず）に記憶され、それらトラックは、例えば、セクター１８４のようにディスク１２０上でセクター状に配置される。それに応じて、各トラックは、例えばセクター化トラック部分１８８のような複数のセクター化トラック部分で構成される。各セクター化トラック部分１８８は、記録されたデータと、サーボバースト信号パターン、例えば、ＡＢＣＤ−サーボバースト信号パターン、トラック１７６を特定する情報、およびエラー訂正コード情報を含むヘッダーとで構成される。トラック１７６へのアクセスでは、ＨＧＡ１１０のヘッド１１０ａの読み取り素子は、位置エラー信号（ＰＥＳ）をサーボ電子機器回路に提供するサーボバースト信号パターンを読み取り、そのサーボ電子回路は、ＶＣＭのボイスコイル１４０に提供された電気信号を制御し、ヘッド１１０ａがトラック１７６に追従できるようにする。トラック１７６を見つけて特定のセクター化トラック部分１８８を識別すると、ヘッド１１０ａは、外部エージェント、例えば、コンピュータシステムのマイクロプロセッサからディスク制御装置が受信した命令に依存して、トラック１７６からデータを読み取るかまたはデータをトラック１７６に書き込むかのいずれかを行う。

【0018】

図２は、本発明の一実施形態によるＨＤＤ内の電気回線経路の一例を示す。図２は、筐体２０１を含むハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２００を図示しており、筐体２０１は、１つ以上の磁気プラッタまたはディスク１２０と、埋め込み接触センサ（ＥＣＳ）素子２０３と、読み取り素子２０４と、書き込み素子２０５と、アクチュエータアーム１３２と、ＨＧＡ１１０と、伝送路インターコネクト２０８と、（ＡＥ１６０などの）集積回路（ＩＣ）２１０と、可撓性の相互接続ケーブルと、ディスク筐体コネクタ２１４とを含む。

【0019】

電気信号は、読み取り素子２０４、書き込み素子２０５およびＥＣＳ素子２０３と、集積回路２１０との間で、伝送路インターコネクト２０８を通して通信される。集積回路２１０は、書き込み中に電気信号が書き込み素子２０５を駆動することができるように条件付けを行い、読み取り中に読み取り素子２０４からの電気信号を増幅する。さらにＩＣ２１０は、ＥＣＳ２０３に対する信号の遣り取りを処理する。これらの信号は、一般的には浮上量の制御および管理に関連するヘッド−ディスク間隔信号および他の浮上量信号、具体的にはＩＶＣシステムに関連する信号として使用され得る。信号は、ＩＣ２１０と、ディスク筐体コネクタ２１４との間でフレックスケーブル１５６を通して通信される。ディスク筐体コネクタ２１４は、ディスク筐体２０１の外部にある回路配線によって信号を伝える。他の実施形態では、ＩＣ２１０は、例えばフレックスケーブル１５６上またはハードディスクドライブ内のプリント回路基板（ＰＣＢ）上など、図２で図示されている以外の箇所に位置する。ＩＣ２１０は、時には前置増幅器（「プリアンプ」）と称することもあり、あるいは前置増幅器（「プリアンプ」）を含んでもよい。

【0020】

図３は、専用接触センサを有する従来の磁気記録（ＭＲ）ヘッドの横断面図を示すブロック図である。図３は、ＭＲヘッド３００を、ディスク３１０のような記録媒体との関係において説明する。ＭＲヘッド３００は、リーダー３２０と、ライター３３０とを備える。さらにＭＲヘッド３００は、ヒーター３４０と、埋め込み接触センサ（ＥＣＳ）３５０とを備える。

【0021】

リーダー３２０は、２つの軟磁性シールド３２３と３２４との間に位置する読み取りセンサ３２２を備える。ヒーター３４０は通常、熱による浮上量制御（ＴＦＣ）に使用される。ヒーター３４０に電流を印加することによって、周囲のスライダ材が、熱に応じて膨張することで、スライダがディスク３１０の方へ膨らんで浮上量が減少する。特に読み取り動作中に、ヒーターは、リーダー３２０を磁気ディスク３１０に近づけて、磁気ディスク３１０から読み取られたリードバック信号の強度を高める。

【0022】

ＥＣＳ３５０は、スライダＡＢＳの、通常はライター３３０の近傍に位置する、金属製ストリップである。ＥＣＳの抵抗は、温度変化に応じて変化するので、ディスク３１０との摩擦熱によりスライダの温度が急上昇するとき、ディスク−スライダ接触を検知するために用いることができる。

【0023】

ライター３３０は、主磁極３３２と、ライターコイル３３４と、磁気シールド３３６と、リターン磁極３３８とを備える。主磁極３３２は、ＡＢＳ（空気軸受面）で露出し、ディスク３１０に面してディスク３１０内の磁性粒子の磁化の方向を反転させることによって記録ビットを形成する。ライターコイル３３４は、主磁極３３２を励磁させるためのものである。すなわち、コイル３３４を通って流れる電気が、主磁極３３２の先端から放射する磁場を生成する。リターン磁極３３８は、磁束がディスク３１０からライター構造まで戻って磁気回路を完成するための手段を提供するために位置決めされる。磁気シールド３３６は、主磁極３３２から放射する磁束が集中しやすいように主磁極３３２とリターン磁極３３８との間に位置決めされる。

【0024】

書き込みのために、電気パルスが様々なパターンの正電流および負電流とともにライター３３０のコイル３３４に送られる。コイル３３４中を流れる電流は、主磁極３３２とディスク３１０との間のギャップを横切って磁場を誘導し、次に記録媒体上の狭い領域を磁化する。主磁極３３２からディスク表面に対して垂直な方向に強力な高密度の磁界が放射され、ディスク３１０の硬磁性最上層が磁化される。次に、生じた磁束はディスク３１０の軟磁性下層を通過してリターン磁極３３８に戻り、そこで磁束は十分に拡散して弱まるため、その磁束がリターン磁極３３８に戻る途中で硬磁性最上層を通過して戻るときに、主磁極３３２によって記録された信号を消去することはない。

【0025】

マイクロ波アシスト磁気記録
「ＭＡＭＲ」とは「マイクロ波アシスト磁気記録」のことである。ＭＡＭＲを用いることで、ヘッドスライダは媒体中の電子を励磁させるマイクロ波フィールドを放射して、データビット書き込みのプロセスを容易にし、かつ支援するエネルギーを構築する。ＭＡＭＲプロセスは、既存のヘッドスライダに組み込まれた磁性薄膜積層によって生成された局部的な高周波磁場を使用するものと思われる。そのような薄膜積層を実装する技法の１つは、スピントルク発振器（ＳＴＯ）を使用する。ＳＴＯ素子は、書き込み磁極へ補助磁束を注入して、書き込み磁極の磁化の切り替えを容易にする。書き込み磁極では、ＳＴＯへの電流がＳＴＯ内の自由強磁性層の磁化の回転を誘導することで、ＳＴＯは補助磁束を生成する。

【0026】

接触検知のためのスピントルク発振器の使用
ＭＡＭＲを用いるとしても、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の記憶密度を増加させるためにヘッド−ディスク間隔を狭くすることが有利である。しかしながら、ＭＡＭＲヘッド内で書き込みを助けるＳＴＯを用いると、ヘッド構造および電気回路配線はさらに複雑になる。また、接触検知ならびに浮上量の感知および制御専用に個別のセンサ（例えば埋め込み接触センサ、すなわちＥＣＳ）を使用することにより、電気接触パッドの数も増加する。このため、磁気ヘッドスライダ内でＳＴＯ構造およびＥＣＳ構造の両方を使用するので、ヘッドスライダ構造が複雑化されて、コストも増加する。さらに、通常のＥＣＳの位置はライターの位置と一致しないので、書き込みプロセスによって誘導された熱によってライター付近が少しでも突起すると、ＥＣＳによる浮上量感知の精度が低下する。

【0027】

図４は、本発明の一実施形態によるマイクロ波アシスト磁気記録（ＭＡＭＲ）ヘッドの横断面図を示すブロック図である。図４のＭＡＭＲヘッド４００は、埋め込み接触センサ（例えば図３のＥＣＳ３５０など）がない点を除き、大部分は図３のＭＲヘッド３００に類似している。このため、ＭＡＭＲヘッド４００は、リーダー４２０と、ライター４３０と、任意選択のヒーター４４０とを備える。図３のＭＲヘッド３００の素子の説明は、図４のＭＡＭＲヘッド４００の類似する番号が付された各素子に適用されるので、簡潔のために、ここでは繰り返さない。

【0028】

ＭＲヘッド３００とは対照的に、ＭＡＭＲヘッド４００はスピントルク発振器（ＳＴＯ）素子４０２を含む。以前に議論したように、ＭＡＭＲの目的のために、例えばＳＴＯ素子４０２のようなＳＴＯ素子は、主磁極４３２に補助磁束を注入して、主磁極４３２の磁化の切り替えを促進する。

【0029】

実施形態によれば、ヘッドと媒体との接触検知および間隔推定は、ＳＴＯ素子４０２の抵抗変化に基づいて行なわれる。ＥＣＳ専用の抵抗素子とは異なり、ＳＴＯ素子４０２は、読み取り動作が行われているのか、それとも書き込み動作が行なわれているのかによって、大きく温度変化する。すなわち、ＳＴＯ素子４０２は、書き込みをアシストするという主要な機能があるので、接触検知および浮上量の感知を目的とする抵抗変化のモニタリングに必要とされるよりも相対的に大きな電流が、書き込み動作中に印加される。さらに、読み取り動作中に、予期しないデータ消去を回避するために、書き込み動作に対するよりも小さな電流をＳＴＯ素子４０２に印加しなければならない。従って、一実施形態によれば、接触検知技法および間隔推定技法は、読み取り動作と書き込み動作との間の名目上の温度差、つまり異なる基準を考慮する。

【0030】

専用の接触センサ（例えば図３のＥＣＳ３５０）およびＳＴＯ素子４０２のようなＳＴＯ素子の両者が使用されるシナリオと比較して、本明細書に記載の実施形態を用いれば、ヘッド構造自体が簡略化され、電線および電気パッドが少なくなるので、ヘッド構造および関連する電気部品が簡略化される。その結果、磁気記録システムのコスト低減が可能になる。

【0031】

図４に示されるように、ＳＴＯ素子４０２は、主磁極４３２と磁気シールド４３６との間に位置し、主磁極４３２および磁気フィールド４３６は、書き込み動作にとって重要な構成部品である。このため、ＭＡＭＲヘッド４００内のＳＴＯ素子４０２の位置に基づき、書き込み性能対して最も敏感なヘッド−ディスク間隔は、ライター４３０から遠隔した抵抗素子からの外挿によるのではなく、直接検知または直接推定が可能になる。これにより面密度を増加することができる。

【0032】

図５は、本発明の一実施形態による、マイクロ波アシスト磁気記録（ＭＡＭＲ）ヘッドを使用した浮上量の感知を示すブロック図である。図５は、電線５０６（例えば、図２の伝送路インターコネクト２０８も参照されたい）を介してプリアンプ５０４（例えば、図２の集積回路２１０も参照されたい）と電気的に連結された、磁気ヘッドスライダ５０２（例えば、図１のスライダ１１０ｂも参照されたい）を示す。

【0033】

ヘッドスライダ５０２上の電気パッドは、サスペンション（例えば、図１のリードサスペンション１１０ｃも参照されたい）上で、（電線５０６を保持する）可撓性のケーブルを介してプリアンプ５０４に接続される。プリアンプ５０４は、読み取りセンサ４２０と、コイル４３４と、ヒーター４４０と、ＳＴＯ素子４０２とに電流を印加する機能を有する（図４）。さらに、実施形態によれば、プリアンプ５０４の接触検知ブロック５０８は、いくつかの基準に従って、ＳＴＯ素子４０２の抵抗をリアルタイムで測定する機能と、ＳＴＯ素子４０２内の抵抗の変化を検知する機能と、ＳＴＯ素子４０２内の抵抗の変化に基づいた接触検知結果を出力する機能とを有する。例えば、プリアンプ５０４は、接触事象がＳＴＯ素子４０２の急激な抵抗の増加に基づいて生じたと判定してもよい。

【0034】

この実施形態では、ヘッド−ディスクの接触事象は、ＳＴＯ素子４０２内の迅速な抵抗変化を、少なくとも２つのそれぞれの閾値（図５Ａで閾値１および閾値２として図示される）に基づいて検知することにより判定される。それぞれの閾値は、読み取り／書き込みヘッドが書き込みモードで動作しているか、それとも読み取りモードで動作しているかを示す書き込みゲート５０５の該当するステータスに対応している。議論したように、接触検知および浮上量感知を目的とした抵抗変化のモニタリング中よりも大きな電流が、書き込み動作中にＳＴＯ素子４０２に印加され、さらに読み取り動作中に、書き込み動作に対するよりも小さな電流もＳＴＯ素子４０２に印加されなければならない。従って、一実施形態によれば、接触検知技法および間隔推定技法（それらは温度がＳＴＯ素子４０２の抵抗に与える影響に基づいている）は、読み取り動作と書き込み動作との間で用いられる名目上の印加電流差に対応する名目上の温度差に基づいて、異なる閾値基準を考慮する。

【0035】

他の実施形態によれば、図４に関連して説明されているものと同一の設計の磁気ヘッドスライダ５０２が用いられる。プリアンプ５０４は、前述の実施形態と同様の機能を有し、要求に応じてＳＴＯ素子４０２の抵抗変化を継続的に出力する付加的な機能を有する。システム・オン・チップ（ＳｏＣ：ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ｃｈｉｐ）５１０のプロセッサは、プリアンプ５０４から受けとるＳＴＯ素子４０２の抵抗変化に基づいてヘッドとディスクとの間の間隔変化を推定することができる。ディスクへの熱の放散によるスライダの冷却は、ヘッド−ディスクインターフェース（ＨＤＩ）間隔に依存するので、スライダとディスクとの間で間隔が変化すると、ＳＴＯ素子４０２内で温度変化が生じる。この温度変化は、ＳＴＯ素子４０２の抵抗の変動として識別可能である。ＳＴＯ素子４０２の抵抗変化に基づいて、ＳｏＣ５１０は、ヘッド−ディスク間隔に対応する変化を計算する機能を有する。例えば、ＳｏＣ５１０は、接触事象を示す傾向がより強い、急激な抵抗の増加と比較して、相対的に小さいＳＴＯ素子４０２の抵抗の増加に基づいて、ヘッド−ディスク間隔が変化したと判定してもよい。

【0036】

ヘッド−ディスク間隔を継続的に推定するために、ＳＴＯ素子４０２に印加された電流（「ＳＴＯ電流」）は、ＳＴＯ電流が書き込み動作中にのみ印加される通常のＭＡＭＲの使用とは対照的に、読み取り動作中であっても印加される。読み取り動作中に印加されたＳＴＯ電流は、十分に小さいので予期しないデータの消去を回避することができる。このためＳＴＯ電流は、読み取り動作に対するのと書き込み動作に対するのとで異なる。従って、名目上のＳＴＯ温度はそれぞれの動作に対して異なり、間隔変化による温度変化も同様に異なる。読み取り動作中および書き込み動作中の両方の間隔変化を一貫して推定するために、それぞれの動作に対して異なる間隔推定のための計算が行われる。

【0037】

上述の明細書では、本発明の実施形態を、実施構成ごとに異なり得る数多くの特定の詳細を参照しながら説明した。従って、本発明が何であるか、および本出人が何を本発明であると意図するかを示す、唯一かつ排他的なものは、本出願から発生する特定の形式の請求項の組であり、この特定の形式において以後のあらゆる補正を含むこのような請求項が発生する。本明細書に明確に示す、このような請求項に含まれる用語のあらゆる定義は、請求項で使用される用語の意味を規定するものとする。従って、請求項に明確に列挙していない限定、要素、特性、特徴、利点、または属性が、このような請求項を決して限定すべきではない。従って本明細書と図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味でとらえるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】