JP5938056B2 - 接触を検出するための装置および方法 - Google Patents

Description

本開示は概して、データ記憶のために使用される磁気記録デバイスに関する。

米国特許第７，３４５，８４０号 米国特許第７，５３８，９７８号 米国特許第７，６２６，８９４号 米国特許第７，８０４，６５６号 米国特許第８，１４９，６５３号 米国特許第８，２４８，８９５号 米国特許第８，２４８，８９７号 米国特許第８，３１５，１２８号 米国特許第８，３３９，９０５号 米国特許出願公開第２００５／０２６５１３９号 米国特許出願公開第２００６／０１８７５６４号 米国特許出願公開第２００６／０２３３０６１号 米国特許出願公開第２００６／０２３３０６２号 米国特許出願公開第２００８／０１２３２１９号 米国特許出願公開第２０１０／０００７９８０号 米国特許出願公開第２０１１／００２６１５６号 米国特許出願公開第２０１１／０２２８６４９号 米国特許出願公開第２０１１／０２２８６５０号 米国特許出願公開第２０１１／０２２８６５３号 米国特許出願公開第２０１２／０２０１１０８号 米国特許出願公開第２０１２／０３２７７５２号

いくつかの実施形態は、温度センサ信号を使用して接触を検出するように構成された装置に関する。装置は、変調されたレーザ光を生成するように構成されたレーザ光源と、空気軸受面を備えるトランスデューサとを含む。いくつかの態様に従い、トランスデューサは、磁気媒体の領域を加熱するためのエネルギー源として、レーザ光を使用するように構成される。温度センサは、空気軸受面に、またはその近接に配設され、変調されたレーザ光による繰り返し加熱を受ける。温度センサは、繰り返し加熱に応答して、変調されたセンサ信号を生成するように構成される。

いくつかの実施形態は、レーザ変調されたセンサ信号を使用して接触を検出するための方法が関与する。方法は、変調されたレーザ光を生成することを含む。トランスデューサの空気軸受面に、またはその近接に提供された温度センサは、変調されたレーザ光を使用して、繰り返し加熱される。変調された温度センサ信号は、温度センサの繰り返し加熱に応答して生成される。

多様な実施形態のこれらの特徴および他の特徴は、以下の詳細説明および添付の図面を踏まえて理解することができる。

ヘッドトランスデューサの断面図を示すブロック図である。 多様な実施形態に従い、ＨＡＭＲトランスデューサに含まれてもよい、詳細な構造および特徴を表す。 特定の実施形態に従うトランスデューサを図示する。 いくつかの実施形態に従い、ＨＭＳおよび／または接触を測定するために使用することができる装置の断面図を示すブロック図である。 本明細書に記載される実施形態に従う多様なプロセスを図示する。 本明細書に記載される実施形態に従う多様なプロセスを図示する。 本明細書に記載される実施形態に従う多様なプロセスを図示する。 ヒータ電力の関数として、レーザ加熱に起因するＤＥＴＣＲ振幅応答における変化を示す例示的なスピンスタンドデータである。 接触電力を特定する、対応するレーザドップラ振動計（ＬＤＶ）データを示す。 ヒータ電力の関数として、８ポイント立ち上がりトレンドからのＤＥＴＣＲ位相の偏位を示す。

本開示は概して、データ記憶のために使用される磁気記録デバイスに関する。データ記憶システムは、磁気記憶媒体へ情報をそれぞれ書き込む（例えば、ライタ）、かつ読み取る（例えば、リーダ）、１つ以上のトランスデューサを含むことができる。トランスデューサとその関連媒体との間に相対的に短い距離または離間を有することが一般に所望される。この距離または間隔は、本明細書において、「ヘッド−媒体離間」（ｈｅａｄ−ｍｅｄｉａ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ：ＨＭＳ）と称される。ヘッド−媒体離間を削減することによって、リーダおよびライタは概して、媒体へのデータの書き込みおよび媒体からのデータの読み取りの両方の能力が向上する。さらに、ヘッド−媒体離間を削減することによって、記録媒体表面のアスペリティおよび他の特徴を検出するため等、磁気記憶媒体のトポグラフィの計測も可能になる。

多様な実施形態は、熱支援磁気記録（ｈｅａｄ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ：ＨＡＭＲ）の記録が関与する。時には熱支援磁気記録（ｔｈｅｒｍａｌ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇｒｅｃｏｒｄｉｎｇ：ＴＡＭＲ）システムとも称されるＨＡＭＲシステムにおいて、磁気記憶媒体（例えば、ハードドライブディスク）は、典型的な磁気媒体の領域データ密度を制限する超常磁性効果を克服することが可能である。ＨＡＭＲ記録システムにおいて、情報ビットは、上昇した温度で磁気記憶層上に記録される。記憶層内の加熱された領域はデータビット容量を決定し、線形記録密度は、データビット間の磁化遷移によって決定される。

所望のデータ密度を達成するために、ＨＡＭＲヘッドトランスデューサは、レーザから磁気記憶媒体へ光を方向付ける光学構成要素を含む。ＨＡＭＲ媒体のホットスポットは、現在の光源（例えば、レーザダイオード）から利用可能な光の半波長よりも小さいことが必要な場合がある。いわゆる回折限界によって、光学構成要素は、この規模では集光できない。微細な限定ホットスポットを実現する１つの方式は、プラズモン光学アンテナ等、光学式近接場トランスデューサ（ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：ＮＦＴ）を使用することである。ＮＦＴは、設計された光波長で局部の表面プラズモンに到達するように設計される。共振時、ＮＦＴの金属内の電子の集団振動に起因して、高電場がＮＦＴを包囲する。場の一部は、磁気記録媒体内を進み、吸収されて、記録するために局部的に媒体の温度を上昇させる。媒体の局部の温度上昇によって、磁性材料の飽和保磁力が大幅に、好ましくはゼロまで低下し、相対的に低い磁束密度の場を使用して、異方性が高い磁気媒体上のデータの記録が可能になる。

ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の重要な機能は、例えば、ヘッドトランスデューサと、ＨＤＤの磁気記憶媒体の表面との間のクリアランスを正確に設定することである。このために、ヘッドトランスデューサとディスク表面との間の近接性または接触を検出するために、多様な技術を使用することができる。１つの手法は、ヘッドトランスデューサがディスク表面に近接するにつれて、磁気記録媒体上に書き込まれたパターンの振幅を測定し、読み取り信号増幅の増加を離間の減少に相関させることである。間隔の変化に加えて、ヘッドトランスデューサがディスク表面と接触状態になると、振幅は増加することができないので、ヘッド−媒体接触は、この手法を使用して検出することができる。ヘッドと媒体および／またはアスペリティとの間の接触の測定を校正するために、ヘッドをディスクに接触させて、ゼロのクリアランス基準点を確立する。ヘッドトランスデューサに提供されるリーダまたは温度センサによって生成される信号等、ヘッド−媒体離間信号が監視されてもよく、得られる温度変化が測定される。温度センサは、温度変化の測定が、ＴＣＲ（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）センサの抵抗変化を測定することによって有効になるように、抵抗温度係数（ＴＣＲ）センサにすることができる。例示的な温度センサは、デュアルエンド抵抗温度係数センサ（ｄｕａｌ−ｅｎｄｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｓｅｎｓｏｒ：ＤＥＴＣＲ）であってもよい。

多様な実施形態に従い、抵抗変化を測定するために、ＤＣ電流が温度センサに供給され、センサ全体の電圧が測定される。ヘッド−媒体接触は、測定されたセンサ信号を使用して検出される。予め定義された閾値を超える任意の抵抗変化は、接触を特定するために使用することができる。いくつかの技法は、間欠的接触信号を提供して接触を検出するために、トランスデューサのヒータの変調を使用する。このＡＣモード接触検出技法によって、信号対ノイズ比を向上するために、駆動周波数での応答を他のノイズ周波数から分離することが可能になる。

いくつかのＨＡＭＲデバイスにおいて、レーザは媒体を加熱するために使用され、磁気材料の飽和保磁力を削減し、飽和保磁力が高い磁性材料への磁化書き込みを可能にする。ＨＡＭＲ層はまた、接触データおよび／またはヘッド−媒体間隔（ＨＭＳ）データを生成するために使用される信号を生成するために使用することもできる。変調されたレーザ光を提供することによって、温度センサ内のＡＣ応答を生成することが有利な場合がある。温度センサから得られる信号は次いで、接触の兆候として、増幅または位相変化が監視される。レーザ光は、機械的反応の周波数よりも広範囲の周波数で変調することができ、サンプリング期間の短縮および応答時間の高速化を提供する。機械的反応周波数よりも高い周波数でレーザ光を変調する場合、レーザに起因して、スライダの機械的運動は無視できるほどの場合がある。機械的運動の欠落によって、測定が機械的運動によって邪魔されないため、より正確な測定が可能になる。加えて、変調されたレーザ光に依存する技法は、より高い温度の実装を可能にすることができる。センサがより高い温度で動作すると、ヘッドと媒体との間の温度変化がより大きくなり、媒体との接触が発生した際により大きい応答（より大きい信号対ノイズ比）を提供することができる接触と非接触との間の熱流の差は、温度が高くなると大きくなり、このため、接触検出信号が大きくなる。

本開示の実施形態は、ＨＭＳおよび／またはヘッド−媒体接触を測定するために、変調されたレーザ光を使用するための装置および方法に関する。例えば、本明細書において検討するいくつかの手法は、レーザ光を生成し、レーザ光の振幅を変調するように構成されたレーザ光源が関与する。トランスデューサは、例えば、スライダ上に配設され、空気軸受面を有し、磁気媒体の領域を加熱するためのエネルギー源として、レーザ光を使用するように構成される。温度センサは、空気軸受面に、またはその近接に位置し、変調されたレーザ光による繰り返し加熱を受ける。温度センサは、繰り返し加熱に応答して、変調されたセンサ信号を生成するように構成される。

多様な実施形態において、レーザ光源は、トランスデューサの外部にある。いくつかの実装に従い、レーザ光源は、トランスデューサに一体化される。ＨＡＭＲにおいて、レーザは、磁気媒体の領域を加熱することによって、磁気媒体の飽和保磁力を変化させる力を有するレーザ光を生成する。

いくつかの実装において、変調されたレーザ光は、トランスデューサおよび／または空気軸受面と媒体との間に画定された空気軸受の光によって誘導された機械的変調を生じるために必要なパワーよりも少ないパワーを有する。多様な態様に従い、変調されたレーザ光は、レーザ光源またはトランスデューサの機械的運動に関連する機械的応答周波数よりも高い周波数を有する。変調されたレーザ光のパワーは、磁気媒体の飽和保磁力を変更するために必要なパワーよりも低いパワーを有する。いくつかの実装に従い、変調されたレーザ光のパワーは、磁気媒体にデータを書き込む、または磁気媒体からデータを消去するために必要なパワーよりも低いパワーを有する。いくつかの事例において、レーザ光を変調することは、複数の励磁周波数でレーザ光を変調することを含む。レーザ光を変調することは、レーザ光を振幅変調することを含む。

いくつかの実施形態において、変調されたセンサ信号は、トランスデューサと媒体との間の間隔変化を感知および／または測定するために適する。センサ信号は、ヘッド−媒体クリアランスデータ、ヘッド−媒体離間データ、ヘッド−媒体近接性データ、ヘッド−媒体接触データ、および／またはヘッド−熱アスペリティ接触データを生成するために使用することができる。多様な実施形態において、変調されたセンサ信号は、約５００Ｈｚ〜２ＭＨｚまたは約１ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの周波数を有してもよい。

多様な実施形態は、空気軸受面に、またはその近接にＮＦＴを含み、温度センサは、ＮＦＴから４マイクロメートル〜約０．５マイクロメートルの範囲にあるように配置することができる。例えば、温度センサは、ＮＦＴから、約４マイクロメートル以内、または約３マイクロメートル以内、または約２マイクロメートル以内、または約１．５マイクロメートル以内、または約１．２マイクロメートル以内、または約１マイクロメートル以内、または約０．８マイクロメートル以内、または約０．５マイクロメートル以内にすることができる。

いくつかの実装において、検出器は、変調されたセンサ信号を使用して、トランスデューサと媒体との間の接触を検出するように構成される。多様な手法において、検出器は、ヒータ電力の関数として、センサ信号の波形パラメータの変化を使用して、トランスデューサと媒体との間の接触を検出するように構成される。例えば、多様な実施形態において、接触を示す波形パラメータは、ヒータ電力の関数として、センサ信号の波形形状、振幅、および／または位相であってもよい。

ここで図１を参照すると、ブロック図は、ヘッドトランスデューサ２００の断面図を示す。示されるトランスデューサ２００上の代表的な構成要素は、リーダ２２０と、ライタ２１０と、リーダヒータ２２５と、ライタヒータ２１５とを含む。トランスデューサ２００は、ハードディスクドライブ等、データ記憶装置の読み取り／書き込みヘッドとして使用されてもよい。トランスデューサ２００は、上流端および下流端を有するスライダ２５０を含む。ライタ２１０およびリーダ２２０は一般に、スライダ２５０の下流端に位置し、磁気記憶媒体３００、例えば、ディスクの表面にデータを書き込み、およびデータを読み取る際に、近接間隔で離れた関係（例えば、２０ｎｍ）に維持される。スライダ２５０が磁気記憶媒体３００の表面３０１上に位置する場合、下向きの力によって、スライド２５０と表面３０１との間の飛行高さが維持される。この下向きの力は、ディスクが回転すると、媒体表面３０１とスライダ２５０の空気軸受面（ａｉｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ：ＡＢＳ）２５５との間に生まれるエアクッション（すなわち、空気軸受）によって相殺される。

図１に示されるトランスデューサ２００は、レーザ配置も含む。レーザ配置は、スライダ２５０の空気軸受面２５５に位置するＮＦＴ２４０へレーザ１１０（例えば、レーザダイオード）を光学的に結合するように構成された導波管１１４を含む。図１に図示される実施形態に従い、レーザ１１０は、ヘッドサスペンション組み立て部（ｈｅａｄ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＨＳＡ）上等、ヘッドトランスデューサ２００の外部に位置する。いくつかの実施形態において、レーザ１１０は、トランスデューサ２００に一体化される。レーザ１１０は、レーザ１１０の電源を入切し、所望の周波数でレーザ１１０によって生成されたレーザ光を変調するように構成される電源に電気的に結合される。多様な実施形態において、電源は、プロセッサ、コントローラ、または制御回路によって制御され、所望に応じて調整することができる出力電源を有する。例えば、レーザ１１０への電源は、レーザ光の出力電源（振幅）、レーザ光の周波数、および負荷サイクルのパラメータのうちのいくつか、または全ての制御を提供するように構成することができる。

前述のように、レーザ１１０によって生成されたレーザ光は、導波管１１４を介して、ＮＦＴ２４０に結合される。ＮＦＴ２４０は、入射レーザ光に応答して、磁気記憶媒体３００に方向付けられる近接場領域内に高出力密度を生成する。ＮＦＴ２４０の近接場領域内のこの高出力密度によって、媒体３００の局部温度の上昇が発生し、それによって、媒体３００の局部領域への情報の書き込みまたは消去のために、磁性材料の飽和保磁力を減少させる。ＮＦＴ２４０に伝達されたレーザ光エネルギーの一部は吸収され、スライダ２５０内で熱に変換される。この加熱によって、熱拡張、空気軸受面２５５での突出、およびヘッド−媒体クリアランスおよびヘッド−媒体離間両方の変化が発生する。ヘッド−媒体離間は、トランスデューサの最近接点と、媒体の公称平面との間の距離である。ヘッド−媒体クリアランスは、トランスデューサの最近接点と、トランスデューサの近傍にある媒体の最高点との間の距離である。ＮＦＴ２４０に加えて、トランスデューサ２００は一般に、空気軸受面２５５の更なる拡張および突出を生じることができる、追加の熱源を含む。このような追加の熱源は、有効な場合、ライタ２１０（ライタコイル）、ライタヒータ２１５、およびリーダヒータ２２５のうちの１つ以上を含む。

トランスデューサの突出領域に温度センサを組み入れるヘッドトランスデューサの部分（スライダとも知られる）の代表的な実施形態が図２に示される。図２は、多様な実施形態に従うヘッドトランスデューサ３００の断面を示す。ＮＦＴ３２０は、書き込みポール３１０と導波管３３０との間に位置する。図３に図示されるヘッドトランスデューサ３００の部分は、破線３６１によって示される熱突出を生じさせる、３つのヒートセンサ、すなわち、書き込みコイル３４０、ＮＦＴ３２０、およびヒータ３５０を含む。

１つ以上の温度センサ、例えば、ＴＣＲセンサは、図２に示されるように、１つ以上の任意選択場所の突出領域内に位置することができる。図２は、突出領域３６１内の異なる場所に位置する任意選択の温度センサ３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃを示す。多数の実施形態において、１つの温度センサだけが使用される。いくつかの実施形態において、温度センサ３６０ａによって図示されるように、温度センサは、ライタ３３５、書き込みポール３１０の近接、リターンポール３１５、およびＮＦＴ３２０の領域に位置する。一構成において、温度センサ３６０ａの少なくとも一部は、空気軸受面に対して垂直な軸に沿って、リターンポール３５０の部分と共存する。温度センサ３６０ａは、ＮＦＴ３２０および書き込みポール３１０のうちの少なくとも１つから、トラック上流／トラック下流の方向に位置する。いくつかの実施形態において、温度センサは、ライタ３３５の領域の外側に位置する。例えば、温度センサ３６０ｂは、空気軸受面の突出領域内の第２の任意選択場所で、リーダ３３４の反対側のライタ３３５の側の書き込みポール３１０に隣接して（しかし、ライタ構成要素の外側に）位置する。温度センサ３６０ｂは、ＮＦＴ３２０に任意選択的に結合される、導波管３３０と、ヒータ３５０との間に位置する（例えば、ヒータ３６０よりも導波管３３０に近接して位置決めされる）。温度センサ３６０ｃは、空気軸受面の突出領域内で、ライタ３４５とリーダ３３４との間の（しかしライタ構成要素の外側）リターン書き込みポール３１５に隣接した第３の任意選択場所を図示する。

温度センサは、書き込みポールおよびＮＦＴ３２０に対してどこにでも位置するが、それでもなお、これらの構成要素の突出領域内に位置することが可能であることが理解される。例えば、温度センサは、書き込みポール３１０と、書き込みポール３１０を励起するコイル３４０との間に位置することができる。

いくつかの実施形態に従い、突出領域は、書き込みポール３１０と書き込みリターンポール３１５との間、書き込みリターンポール３１５とＮＦＴ３２０との間、および／または書き込みリターンポール３１５と導波管３３０との間の空気軸受面３０３の領域にすることができる。他の実施形態において、突出領域は、ＮＦＴ３２０、書き込みポール３１０、および／またはヒータ等、熱源から始まり、熱生成素子の周囲約１〜３マイクロメートルから概して外向きに延在する、ＡＢＳ３０３の領域と考えることができる。図２において、ＡＢＳの突出は、破線３６１によって示され、最大のＡＢＳの突出場所は、例えば、ＮＦＴ３２０および書き込みポール３１０で、またはＮＦＴ３２０と書き込みポール３１０との間で発生することができる。突出領域は、最大突出の場所から、最大ＡＢＳ突出のうちの少なくとも既定のパーセント、例えば、７０％、８０％、９０％、または９５％等、拡張する場所まで、外向きに延在するＡＢＳ３０３の領域と考えることができる。いくつかの実施形態において、突出領域は、ＡＢＳ３０３の最大突出領域に対して、少なくとも８０％突出する、ＡＢＳ３０３の領域によって画定される。他の実施形態において、突出領域は、ＡＢＳ３０３の最大突出領域に対して、少なくとも９０％突出する、ＡＢＳ３０３の領域によって画定される。

ヘッドトランスデューサ３００は、複数の薄膜が配設される、相対的に厚い基板を備えてもよい。層は、ヘッドトランスデューサ３００のそれぞれの構成要素を画定するように協働する。層は、例えば、磁気ライタ３３６および磁気リーダ３３４を成形するように調整された複数の層を含む。層はまた、電気素子によって励起されると、ライタ３３５、および書き込み可能媒体３７５の一部を通過する電場を生成する、コイル３４０を成形するようにパターン化されてもよい。ライタ３３５の１つの終端または末端３１０（書き込みポールと参照される）は、磁場の高磁束密度を生成するように構成されてもよい。ライタ３３５の別の終端または末端３１５（リターンポールと称される）は、ライタのヨークを介して書き込みポール３１０に結合され、より低い磁束密度を生成するように構成されてもよい。

ヘッドトランスデューサ３００の層もまた、（受動的）導波管３３０、ＮＦＴ３２０、およびセンサ３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃとして任意選択場所にある図２に示される温度センサを成形するように調整される層である。レーザ（図２には図示せず）は、ヘッドトランスデューサ層内に成形されてもよく、ヘッドトランスデューサ上に付設されてもよく、またはヘッドトランスデューサ内の空洞内に配設されてもよく、導波管３３０を通じてＮＦＴ３２０に任意選択的に結合される。

書き込み可能媒体３７５は、任意の周知の方式で構成されてもよいが、一般には、少なくとも硬磁性層３４４が蒸着またはその他成形される、平板または基板３３２を含む。層３４４の小さい部分または小領域３４３は、磁気書き込みポール３１０からの磁場が、記録層３４４の磁化方向を変化させるに十分強いように、材料の飽和保磁力を十分に削減するように十分加熱されてもよい。情報のビットは次いで、層３４４内の一連の磁区の垂直に上向き下向き磁化方向の形式で記録されてもよい。

書き込み手順に関する小領域３４３の加熱は、ＮＦＴ３２０によって直接的、およびレーザによって間接的に提供されてもよい。レーザが励起されると、エンドファイア結合または他のいずれかで、導波管内に結合されるレーザからレーザ光が発せられる。レーザ光は、導波管３３０の遠位端３３０ｂへ伝達される。いくつかの事例において、遠位端は、ソリッドイマージョンミラー（ｓｏｌｉｄ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｍｉｒｒｏｒ：ＳＩＭ）またはソリッドイマージョンレンズ（ｓｏｌｉｄ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｌｅｎｓ：ＳＩＬ）の焦点または焦点範囲に対応してもよい。遠位端３３０ｂに、またはその近接に位置するのはＮＦＴ３２０で、複数層の一部として成形されてもよい。ＮＦＴ３３０は、入射レーザ光のパワー密度を、一般にはレーザ光の回折限界よりも小さい、近接場領域内の高パワー密度に変換するためにプラズモンを利用する。近接場領域内でＮＦＴ３２０によって提供される高パワー密度は、近傍の書き込み可能媒体３７５によって吸収され、小領域３４３の局部加熱を生成する。ＮＦＴ３２０の発光端をライタ３３５の書き込みポール３１０に十分近接して位置付けることによって、加熱された小領域３４３の少なくとも一部が、（書き込み可能媒体３７５の相対的運動に起因して）範囲外へ通過する前に、書き込みポール３１０によって発せられる高磁束に暴露されることができるので、書き込みポール３１０の磁場は、小領域３４３の磁化方向を変化させることが可能である。

小領域３４３の加熱はまた、ヘッド３００の空気軸受面３０３の領域の突出（破線３６１によって示される）を生じる。温度変化および対応する突出を測定するために、１つ以上の温度センサ、例えば、温度センサ３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃのうちの１つ以上は、突出領域内でＮＦＴ３２０、および／あるいは書き込みポール３１０またはリターンポール３１５に接近して位置することができる。図２は、温度センサの任意選択的な場所を示す。温度センサ３６０ａは、空気軸受面の突出領域内で、ライタ３３５内、例えば、書き込みリターンポール３１５と書き込みポール３１０との間の第１の任意選択的な場所に位置し、温度センサ３６０ｂは、空気軸受面の突出領域内で、書き込みポール３１０に隣接した（しかしライタ構成要素の外側）第２の任意選択的な場所に位置し、温度センサ３６０ｃは、空気軸受面の突出領域内で、リターン書き込みポール３１５に隣接した（しかしライタ構成要素の外側）第３の任意選択的な場所に位置する。

ＮＦＴ３２０は、適切に寸法決めされたピンまたは他の構造であってもよく、金または他の適切な材料等の金属から作製されてもよい。ＮＦＴ３２０は、本技術分野で周知の任意の適切な設計を有してもよい。ＮＦＴ３２０は、図２において、導波管３３０に近接するが、そこから離間しているように示されるが、他の実施形態において、ＮＦＴは、導波管３３０内に配設されてもよい。さらに他の実施形態において、レーザは、ヘッドトランスデューサに一体化されてもよく、導波管が省略されてもよい。一体化されたレーザ構成において、ＮＦＴは、一体化された半導体レーザに直接結合してもよい。

図３は、特定の実施形態に従うトランスデューサ３９９を図示する。トランスデューサ３９９は、導波管コアおよびソリッドイマージョンミラー（ＳＩＭ）に光学的に結合されたＮＦＴを備えるＨＡＭＲライタを含む。ＮＦＴは、レーザ光を、媒体表面を加熱する表面プラズモンに変換するように構成される。ライタはまた、電気絶縁体として機能するアルミナ層によって離間される、結合された勾配のあるＣｏＦｅ書き込みポールおよびリターンポール、ならびにＳＩＭ導波管コアを含む。トランスデューサ３９９は、ＮＦＴから距離を空けて配置されるＤＥＴＣＲを備える温度センサを含む。ＤＥＴＣＲは、Ｃｒヒートシンクによって、書き込みポールおよびＮＦＴから離間される。図２は、ＳＩＭコア、ＮＦＴ、および書き込みポールに対するＤＥＴＣＲの近接性を示す。ＤＥＴＣＲがＳＩＭコアおよびＮＦＴに近接すればするほど、接触検出技法の感度が向上する。

ここで図４を参照すると、ブロック図は、いくつかの実施形態に従い、ＨＭＳおよび／または接触を測定するために使用することができる装置４００の断面図を示す。装置４００は、空気軸受面４４０を有するトランスデューサ４２０を含む。トランスデューサは、ＡＣ変調レーザ光を生成するように制御信号４０５によって制御されるレーザ４１０からの光４２９を使用し、レーザ光の振幅は、指定された周波数または複数の周波数で変調される。レーザは、トランスデューサの外部にあってもよく、トランスデューサに一体化されてもよい。

ＨＡＭＲにおいて、レーザは、磁気媒体の領域を加熱することによって、磁気媒体４５０の飽和保磁力を変化させる力を有するレーザ光を生成する。ＨＭＳおよび／または接触検出は、ＨＡＭＲに必要であるよりも低い電力でＡＣ変調レーザ光を使用して達成することができる。ＡＣ変調レーザ光４２９は、温度センサ４３１、例えば、ＴＣＲセンサまたはＤＥＴＣＲセンサを繰り返し加熱する。温度センサ４３１は、繰り返し加熱に応答して、変調されたセンサ信号４３５を生成するように構成される。

装置４００は、導波管４１５を通じてレーザ４１０に光学的に結合される空気軸受面４４０に、またはその近接に配設された近接場トランスデューサ４１７を含む。ＮＦＴは、温度センサから距離４９９を空けて配置される。多様な実装に従い、温度センサ４３１は、ＮＦＴから約２マイクロメートル〜約０．５マイクロメートルの範囲になるように配置することができる。温度センサ４３１は、ＮＦＴ４１７から、約４マイクロメートル以内、または約３マイクロメートル以内、または約２マイクロメートル以内、または約１．５マイクロメートル以内、または約１．２マイクロメートル以内、または約１マイクロメートル以内、または約０．８マイクロメートル以内、または約０．５マイクロメートル以内にすることができる。

変調されたレーザ光４２９は、温度センサ４３１を加熱し、これに応答して、温度センサ４３１は、ＡＣ応答４３５を生成する。特定の実施形態において、変調レーザ光４２９は、トランスデューサ４２０の光に誘導された機械的変調を生じるために必要なパワーより低い、および／または空気軸受面４４０と媒体４５０との間に画定される空気軸受の光に誘導された機械的変調を生じるために必要なパワーより低いパワーを有する。例えば、変調されたレーザ光４２９は、レーザ４１０またはトランスデューサ４２０の機械的運動に関連する機械的応答周波数よりも高い周波数を有する場合がある。いくつかの態様に従い、変調されたレーザ光４２９のパワーは、磁気媒体４５０の飽和保磁力を変更するために必要なパワーよりも低いパワーを有する可能性がある。例えば、レーザ光４２９のパワーは、媒体磁気４５０にデータを書き込む、またはデータを消去するために必要なパワーより低い場合がある。

レーザ光に応答して生成された変調されたセンサ信号４３５は、トランスデューサ４２０と媒体４５０との間の間隔変化を感知および／または測定するために適している。変調されたセンサ信号４３５は、トランスデューサ４２０と媒体４５０との間の接触を検出するため、および／またはトランスデューサと媒体のアスペリティとの間の接触を検出するために適する。多様な実施形態において、変調されたセンサ信号は、約５００Ｈｚ〜１０ＭＨｚ、約１ｋＨｚ〜１ＭＨｚ、約１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ、または約１００ｋＨｚ〜６００ｋＨｚを有してもよい。

センサ信号４３５は、例えば、ヘッド−媒体クリアランスデータ、ヘッド−媒体離間データ、ヘッド−媒体近接性データ、ヘッド−媒体接触データ、および／またはヘッド・熱アスペリティ接触データを生成するために使用することができる。ヘッド−媒体離間データは、トランスデューサの最近接点と、媒体の公称平面との距離に関するデータであり、ヘッド−媒体クリアランスデータは、トランスデューサの最近接点とトランスデューサの近傍にある媒体の最高点との間の距離に関するデータであり、ヘッド−媒体近接性は、クリアランスを測定可能値に変換する能力を加えたヘッド−媒体クリアランスであり、ヘッド−媒体接触は、ヘッド−媒体離間がゼロであると発生し、ヘッド−媒体熱アスペリティ接触は、トランスデューサの最近接点と、突出している媒体瑕疵の最近接点との間の距離がゼロになると発生する。

トランスデューサ４２０は、磁気媒体４５０に向かって空気軸受面４４０の拡張および突出を生じさせることができるヒータ４８０を含む。十分な電力で駆動され、ヒータ４８０は、ＡＢＳ４４０が磁気媒体４５０の表面と接触を行うまで、ＡＢＳ４４０を突出させることができる。ＡＢＳ４４０が、磁気媒体４５０と接触すると、磁気媒体４５０の熱質量が、ＡＢＳ４４０および温度センサ４３１を冷却する。ＡＢＳ４４０および温度センサ４３１の冷却によって、センサ信号４３５の振幅および／または位相の突然の変化が生じる。初期の冷却後、ＡＢＳ４４０と磁気媒体４５０との間の接触に起因する摩擦抵抗が、ＡＢＳ４４０および温度センサ４３１を加熱し、センサ信号４３５の振幅および／または位相を変化させる。

装置４００は、センサ信号４３５を受信するように構成された検出器４４５を含むことができる。検出器は、レーザ光の変調周波数でセンサ信号を監視するように構成される。検出器４４５は、変調されたセンサ信号４３５を使用して、トランスデューサ４２０と媒体４５０との間の接触を検出するように構成される。いくつかの実装に従い、検出器４４５は、ヒータ電力の関数として、センサ信号４３５の振幅の変化を使用して、トランスデューサ４２０と媒体４５０との間の接触を検出するように構成される。いくつかの実装において、検出器４４５は、センサ信号４３５の位相の変化を使用して、トランスデューサ４２０と媒体４５０との間の接触を検出するように構成される。振幅および位相は、ヘッド−媒体接触を検出するために使用することができる、センサ信号の波形特徴の例である。前述のように、センサ信号の他の波形特徴を代替として、または追加して使用することができる。例えば、ヘッド−媒体接触、ヘッド−媒体近接性、ヘッド−媒体クリアランス、および／またはヘッド・アスペリティ接触のうちの１つ以上を検出するために、波形の形状が周知の形状に比較されてもよい。

装置は、トランスデューサ４２０のＡＢＳ４４０に、またはその近接にリーダ４２５を含んでもよい。リーダ４２５は、媒体４５０に記憶された磁気ビットを感知するように構成される。リーダ４２５は、磁気ビットを感知することに応答して信号を生成する。リーダ信号の振幅は、ＡＢＳ４４０と媒体４５０との間の距離の関数である。リーダ４２５は、トランスデューサ４２０と媒体４５０との間の間隔変化を示すリーダ信号を生成するように構成することができる。

一定のレーザパワーで生成される変調されたセンサ信号を使用して、ヘッドトランスデューサに位置する温度センサの抵抗の変化率（ΔＲ）を測定することができる。例示的な温度センサは、デュアルエンド抵抗温度係数センサ（ＤＥＴＣＲ）等、ＴＣＲセンサであってもよい。ヒータ電力の変化率（ΔＰ）も測定することができる。抵抗の変化およびヒータ電力の変化は、検出計量を生成するために使用することができる。例えば、ヒータ電力の変化率（ΔＰ）に対する抵抗の変化率（ΔＲ）の比率を使用して、ヘッド−媒体接触を検出することができる。

ΔＲ／ΔＰと示される、電力の変化率（ΔＰ）に対する抵抗の変化率（ΔＲ）の比率は、ヘッド−媒体間隔を評価し、ヘッド−媒体接触の検出を実施するための計量を提供する。計量ΔＲ／ΔＰは、ヘッド−媒体クリアランスの減少に合わせて直線的に減少する。ΔＲ／ΔＰの線形からの偏位、および最小値の検出は、ヘッド−媒体接触、ならびに冷却および摩擦発熱を生じたヘッド−媒体を示す。

図５〜７は、多様な実施形態に従う多様なプロセスを図示する。図５〜７に図示されるプロセスは、例えば、図１〜４に示される装置を使用して、実装することができる。図５に従い、変調されたレーザ光が生成される（５１０）。トランスデューサの温度センサは、トランスデューサと磁気媒体との間の空気軸受面に、またはその近接に提供される。温度センサは、変調されたレーザ光を使用して、繰り返し加熱される（５２０）。温度センサ信号は、温度センサの繰り返し加熱に応答して変調された信号を生成する（５３０）。変調された信号は、ＡＢＳと磁気媒体との間、および／またはＡＢＳと磁気媒体のアスペリティとの間の接触および／または間隔を検出するために使用することができる。多様な実装において、変調されたレーザ光のパワーは、トランスデューサおよび／または空気軸受面と媒体との間に画定された空気軸受の光に誘導された機械的変調を生じるために必要なパワーよりも少ない。変調されたセンサ信号を生成するために使用されたレーザ光のパワーは、媒体の飽和保磁力を変更するために必要なレーザ光のパワーよりも少ない。

図６に図示される実施形態に従い、変調されたレーザ光が生成される（６１０）。トランスデューサの温度センサは、トランスデューサと磁気媒体との間の空気軸受面に、またはその近接に提供される。温度センサは、変調されたレーザ光を使用して、繰り返し加熱される（６２０）。温度センサ信号は、温度センサの繰り返し加熱に応答して変調信号を生成する（６３０）。変調された信号は、ＡＢＳと磁気媒体との間、および／またはＡＢＳと磁気媒体のアスペリティとの間の接触および／または間隔を検出するために使用することができる。変調された温度センサ信号から得られる接触データが生成される（６４０）。接触データは、例えば、クリアランスデータ、ヘッド−媒体離間データ、近接性感知データ、ヘッド−媒体接触データ、およびヘッド・熱アスペリティ接触データのうちの１つ以上を含んでもよい。

図７に図示される実施形態に従い、変調されたレーザ光が生成される（７１０）。トランスデューサの温度センサは、トランスデューサと磁気媒体との間の空気軸受面に、またはその近接に提供される。温度センサは、変調されたレーザ光を使用して、繰り返し加熱される（７２０）。温度センサ信号は、温度センサの繰り返し加熱に応答して変調信号を生成する（７３０）。変調された信号は、ＡＢＳと磁気媒体との間、および／またはＡＢＳと磁気媒体のアスペリティとの間の接触および／または間隔を検出するために使用することができる。変調された温度センサ信号から得られる接触データが生成される（７４０）。接触データが収集された後、磁気ビットは、磁気媒体に書き込まれる（７５０）Ｉ。磁気ビットを書き込むことは、変調されたセンサ信号を生成するために使用されたパワーより高いパワーのレーザ光を使用して磁気媒体の領域を加熱することを含む。より高いパワーのレーザ光は、磁気媒体の飽和保磁力を変更するために十分である。

実施例
以下の実施例は、多様な実施形態に従い、レーザ光変調に応答して変調される出力信号を有するＤＥＴＣＲの調査を要約する。この実施例は、例示であって、制限の目的ではなく提供される。

図８は、ヒータ電力の関数として、レーザ加熱に起因するＤＥＴＣＲ振幅応答における変化を示す実験的なスピンスタンドデータである。図９は、接触電力を特定する、対応するレーザドップラ速度計（ｌａｓｅｒ ｄｏｐｐｌｅｒ ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ：ＬＤＶ）データを示す。

円滑な媒体表面との接触を行う自由空間ヘッドからのサンプルデータは、図８および９に示される。レーザに対するＤＥＴＣＲ応答（電圧）は、ヒータ電力の関数として描かれる。それぞれ異なるレーザ周波数に対して、いくつかの曲線が示される。各曲線は、ヒータ電力がゼロでのＤＥＴＣＲ応答を差し引いて移動されている。各曲線は、ヒータ電力が増加するにつれ、ＤＥＴＣＲ応答が徐々に増加し、接触が行われると、ＤＥＴＣＲ応答が急激な減少を経ることを示す。より低い周波数（１００および３００ｋＨｚ）でのこの減少の規模は、接触を検出するために十分大きい。

接触を検出するための第２の計量は、接触するときのＤＥＴＣＲ応答の位相または位相変化である。ＤＥＴＣＲと入射光との間の位相差は、接触が行われると突然変化する、熱環境に反応する。この能力を示す例示的なデータは、図１０に示される。図１０は、ヒータ電力の関数として、８つのポイントの立ち上がりトレンドからのＤＥＴＣＲ位相の偏位を示す。この実施例において、構成要素は、ＨＡＭＲ媒体上で試験された。位相は、接触が行われると（ＬＤＶによって測定されるように）顕著な変化を示す。８つのデータポイントの立ち上がり平均をとると、ポイントからポイントへのノイズがいくらか抑制され、予想されるトレンドからの偏位をより明確に特定することができる。

この技法が反応する理由に対する基底の物理理論は、レーザがＤＥＴＣＲに熱を適用し、得られる温度上昇は、ＤＥＴＣＲ周囲の冷却経路に依存するということである。ＤＥＴＣＲが媒体と接触状態にはないが、媒体に近接近していると、その最高温度の動作点にあり、媒体と接触すると、直接接触伝導によって冷却される。

その他記載のない限り、本明細書および請求項において使用される、数量、特性の測定値等を表現する数字は全て「約」という用語で修飾されると理解されたい。したがって、その逆が示されない限り、本明細書および請求項に記載の数的パラメータは、本明細書の教示を利用する当業者によって取得されることが追求される所望の特性に応じて変動することができる近似値である。均等論の適用を請求項の範囲に限定しようとするものではなく、各数的パラメータは少なくとも、報告された有効桁数を踏まえ、通常の四捨五入方式を適用することによって考慮されなければならない。本発明の広義の範囲を記載する数的範囲およびパラメータが、任意の数値が本明細書の特定の例で記載される範囲まで、概算であるにもかかわらず、それらは、正当に可能な限り正確に報告される。しかしながら、任意の数値は、試験または測定の限界に関連する誤差を含むであろう。

多様な実施形態の多数の特徴は、多様な実施形態の構造および機能の詳細とともに上述したが、この詳細説明は例示に過ぎず、詳細部分、特に多様な実施形態によって例示された部分の構造および配置に関して、添付の請求項によって表現される用語の広義の一般的意味によって示される限り、変更を行ってもよいことを理解されたい。

１１０ レーザ、１１４ 導波管、２００ トランスデューサ、２１０ ライタヒータ、２２０ リーダ、２２５ リーダヒータ、２４０ ＮＦＳ、２５０ スライダ、２５５ ＡＢＳ、３００ 磁気記憶媒体、３０１ 表面。

Claims (5)

1. レーザ光を生成し、前記レーザ光を変調するように構成されたレーザ光源と、
   空気軸受面を備え、磁気媒体の領域を加熱するためのエネルギー源として、前記レーザ光を使用するように構成されたトランスデューサと、
   前記空気軸受面に、またはその近接に、前記磁気媒体の飽和保磁力を変更するために必要なパワーよりも低いパワーを有する、変調されたレーザ光による繰り返し加熱を受ける温度センサとを備え、
   前記温度センサは、前記繰り返し加熱に応答して、変調されたセンサ信号を生成するように構成され、
   前記変調されたセンサ信号を用いて、前記トランスデューサと前記磁気媒体との間の間隔の変化および接触の一方または双方を検出するように構成された検出器をさらに備える、装置。
2. 前記変調されたレーザ光は、前記トランスデューサの光に誘導された機械的変調を生じるために必要なパワーよりも少ないパワーを有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記変調されたレーザ光は、前記空気軸受面と前記媒体との間に画定された空気軸受の光に誘導された機械的変調を生じるために必要なパワーよりも少ないパワーを有する、請求項１に記載の装置。
4. 変調されたレーザ光を生成するように構成されたレーザ光源と、
   空気軸受面を備えるトランスデューサと、
   前記空気軸受面に、またはその近接に、前記磁気媒体の飽和保磁力を変更するために必要なパワーよりも低いパワーを有する、変調されたレーザ光による繰り返し加熱を受ける温度センサとを備え、
   前記温度センサは、前記繰り返し加熱に応答して、変調されたセンサ信号を生成するように構成され、
   前記変調されたセンサ信号における振幅変化または位相変化を用いて、前記トランスデューサと磁気媒体との間の間隔の変化および接触の一方または双方を検出するように構成された検出器をさらに備える、装置。
5. 変調されたレーザ光を生成するステップと、
   磁気媒体の飽和保磁力を変更するために必要なパワーよりも低いパワーを有する、変調されたレーザ光を使用して、トランスデューサの空気軸受面に、またはその近接に提供された前記トランスデューサの温度センサを繰り返し加熱するステップと、
   前記温度センサの前記繰り返し加熱に応答して、変調された温度センサ信号を生成するステップと、
   前記変調された温度センサ信号を用いて、前記トランスデューサと前記磁気媒体との間の間隔の変化および接触の一方または双方を検出するステップとを含む、方法。