JP6206938B2 - 熱アシスト記録用のチャネルソースレーザーパルシングシステム構造 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、全般的に、ハードディスクドライブにおける集積回路に関する。特に、本発明は、高保磁力媒体へのデータの書き込みに役立つ加熱素子を駆動する回路に関する。

平面記録層において記録ビットがほぼ垂直または面外配向で（記録層の面に対して平行ではなく）保存される垂直磁気記録は、ハートディスクドライブ等の磁気記録システムにおいて超高密度な記録密度を目指す１つの方法である。垂直磁気記録層は、通常、従来の磁気記録ディスクドライブにおける場合と同様に、ディスク基板上の連続層である。しかしながら、パターン化垂直磁気記録層を有する磁気記録ディスクドライブは、垂直配向でビットを記録することによりデータ密度を増加させる。パターン化媒体において、ディスク上の垂直磁気記録層は、同心データトラックに配列された、小さな分離データアイランドに編成される。パターン化データアイランドの磁気分離を生じさせるためには、データアイランド間の空間または領域の磁気モーメントは、存在しない、あるいは、これらの領域が基本的に非磁性となるように大幅に低減される。あるいは、データアイランド間の領域に磁気材料が存在しないように媒体を製造してもよい。

連続垂直磁気記録媒体に関連する問題は、記録された磁化パターンの熱的不安定性である。連続垂直磁気記録層において、ディスク上の記録層用の磁気材料（または媒体）は、磁化データビットが正確に書き込まれ、且つ新しいデータビットによって書き換えられるまで磁化状態を維持するのに十分な保磁力を有するように選択される。データ面密度（ディスクの単位表面積当たりに記録できるビット数）が高くなるにつれて、データビットを構成する磁性粒子が非常に小さくなり、単に熱的不安定性または磁化ビット内での撹拌によって消磁され得る（いわゆる「超常磁性」効果）。保存された磁化の熱的不安定性を回避するために、高い磁気結晶異方性（Ｋ_Ｕ）を持つ媒体が必要とされ得る。しかしながら、記録媒体においてＫ_Ｕが高くなると、比率Ｋ_Ｕ／Ｍ_Ｓ（但し、Ｍ_Ｓは、飽和磁化（単位体積当たりの磁気モーメント）である）に比例するスイッチング磁場Ｈ_０も高くなる。スイッチング磁場Ｈ_０は、磁気媒体が短い時間間隔にさらされた際に磁化方向を反転させるのに必要な磁場である。現代のハードディスクドライブに関しては、この時間間隔は、およそ１ｎｓである。

高保磁力媒体に十分に強いスイッチング磁場Ｈ_０を与えるという問題に対処する方法の１つは、本願と同一の譲渡人に譲渡された（特許文献１）に記載された様な磁気記録ディスクを用いた熱アシスト記録（ＴＡＲ）である。このディスクは、記憶または記録層としてのＦｅＰｔ等の高保磁力および高異方性の強磁性材料と、記録層の高保磁力および高異方性材料のキュリー温度を下回る転移温度で、反強磁性から強磁性（ＡＦ−Ｆ）への転移または変換を示す「転移」層としてのＦｅＲｈまたはＦｅ（ＲｈＸ）（但し、Ｘは、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、ＲｅまたはＯｓである）の様な材料との二重層媒体を有する。記録層および転移層は、転移層が強磁性状態にある場合に、強磁性交換結合される。データを書き込むためには、レーザーまたは電気抵抗加熱器等の別の熱源を用いて、転移層の転移温度を上回るまで二重層媒体を加熱する。転移層が強磁性になると、二重層の磁化総量は増加し、結果的に、記録層の異方性を低下させることなく、磁化ビットを反転させるのに必要なスイッチング磁場が低下する。記録層および転移層の両方に、磁気ビットパターンが記録される。転移層の転移温度を下回るまで媒体が冷えると、転移層は反強磁性となり、高異方性記録層にビットパターンがとどまる。

一般的に、レーザーは、磁気ディスクのスポット（すなわち１ビット）に焦点を合わせ、スポットを加熱し、磁気材料の保磁力を低下させ得る。次に、書き込みヘッドにより、加熱されたスポットを通るように所望の磁場が発射される。その結果、スポットの磁気材料が磁場と揃う。スポットが冷えるにつれ、保磁力が増加し、高異方性層の磁場が安定化する。従って、読み取り極は、スポットを通過し、磁場を検出し、ビットパターンを読み取ることができる。

理想的には、レーザーは、磁気配向が書き込みヘッドによって変えられるビットにのみ焦点を合わせる。周辺のビットを加熱することにより、周辺ビットの保磁力が低下し、周辺ビットの配向が書き込みヘッドによって変えられる危険性が増加する。残念ながら、一般的に、光の回折限界により、レンズが光の波長の半分を下回るまでビームスポットを収束させることが阻まれる。光レーザーの波長を考えると、レンズは、光を約２００ｎｍに収束できる。１Ｔｂの密度を達成しようとすると、レーザーのスポットサイズは、ビット幅、すなわち数十ナノメートルを近接して追従しなければならない。最近では、異なるミラーまたは導波路を用いて、光をその波長の４分の１にまで収束し得る。しかしながら、これによってもなお、磁気ディスクの１ビットのみに焦点を合わせるビームスポットは生成されない。

米国特許第６，８３４，０２６Ｂ２号明細書

必要とされるのは、周辺のビットパターンに対するレーザーのビームスポットの影響を最小限に抑える装置である。

本発明は、全般的に、ハードディスクドライブにおける集積回路に関する。特に、本発明は、高保磁力媒体へのデータの書き込みに役立つ加熱素子を駆動する回路に関する。

レーザーを変調する高周波信号を生成する回路を設けることにより、書き込みが行われていない周囲のデータトラックへのビームスポットの影響が最小限に抑えられる。さらに、回路が、高周波信号を直流バイアスと結合させることにより、レーザーおよび高保磁力媒体に伝達されている熱をさらに制御することができる。追加の位相制御により、回路が、高周波信号および書き込み信号の各位相を同期化することが可能となる。

本発明の上記の特徴が詳細に理解できるように、そのうちの幾つかを添付の図面に示す実施形態を参照することにより、上記を簡潔に要約した、より具体的な本発明の説明が得られる。しかしながら、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示すものであり、本発明は他の同様に効果的な実施形態を容認できることから、本発明の範囲を限定するとみなされるものではない。

本発明の実施形態によるハードディスクドライブを示す。 本発明の実施形態による加熱素子を駆動する低周波信号を示す。 本発明のある実施形態による加熱素子を変調する低周波および高周波信号の組み合わせである。 本発明のある実施形態による書き込み信号および対応する加熱素子信号を示す。 本発明のある実施形態による書き込み信号および対応する加熱素子信号を示す。 本発明の実施形態によるハードディスクドライブの図である。 本発明の実施形態によるハードディスクドライブのブロック図である。 本発明の実施形態によるハードディスクドライブのブロック図である。

以下に、本発明の実施形態を参照する。しかしながら、本発明は、特定の記載された実施形態に限定されないことを理解されたい。それどころか、本発明を施行および実施するのに、以下の特徴および要素のいかなる組み合わせも、異なる実施形態に関連するか否かにかかわらず、考えられる。さらに、本発明の実施形態は、他の可能な解決法および／または従来技術を上回る利点を達成し得るが、ある特定の利点がある実施形態によって達成されるか否かは、本発明を限定するものではない。従って、以下の局面、特徴、実施形態および利点は、あくまで例を示したに過ぎず、クレームに明確に記載された場合を除いては、添付クレームの要素または限定とは見なされない。同様に、「本発明」への言及は、本明細書に開示した進歩性のある主題の一般化として解釈されるものではなく、且つクレームに明確に記載された場合を除いては、添付クレームの要素または限定であるとは見なされないものである。

本発明は、一般に、熱アシスト記録（ＴＡＲ）または熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ）が使用可能なディスク記憶システムにおいて、加熱素子を駆動させる信号を提供する回路に関する。この回路は、磁気媒体の隣接するビットやトラックに対する加熱素子の影響を最小限に抑える高周波成分を含む信号を生成する。この回路は、加熱素子をさらに制御するために、信号に直流オフセットを加えてもよい。

図１は、本発明を具体化するディスクドライブ１００を示す。図示されるように、少なくとも１つの回転可能磁気ディスク１１２が、スピンドル１１４上に支持され、ディスク駆動モータ１１８によって回転される。各ディスクへの磁気記録は、磁気ディスク１１２上の同心データトラック（不図示）の環状パターンの形をとる。

少なくも１つのスライダー１１３が、磁気ディスク１１２付近に位置し、各スライダー１１３は、ディスク面１２２を加熱する放射線源（例えば、レーザーまたは電気抵抗加熱器）を備え得る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際に、スライダー１１３は、ディスク面１２２上で半径方向の内側および外側に移動し、それによって、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アクセスし得る。各スライダー１１３は、サスペンション１１５を経由して、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、ディスク面１２２に対してスライダー１１３を付勢する僅かなバネ力を提供する。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に図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）でもよい。ＶＣＭは、固定磁場内で移動可能なコイルを備え、コイルの移動の方向および速度は、制御装置１２９によって供給されるモータの電流信号によって制御される。

ＴＡＲまたはＨＡＭＲが使用可能なディスク記憶システムの動作中は、磁気ディスク１１２の回転により、スライダー１１３とディスク面１２２との間に、スライダー１１３上で押し上げ力または持ち上げる力を働かせる空気軸受が生じる。従って、空気軸受は、サスペンション１１５の僅かなバネ力を相殺し、通常動作中は、ディスク１１２の表面から離れた僅か上に、実質的に一定の僅かな間隔をあけてスライダー１１３を支持する。放射線源が高保磁力データビットを加熱することにより、磁気ヘッドアセンブリ１２１の書き込み素子が、データビットを正確に磁化し得る。

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等の制御装置１２９によって生成される制御信号によって、動作中に制御される。通常、制御装置１２９は、論理制御回路、記憶手段およびマイクロプロセッサを備える。制御装置１２９は、ライン１２３上の駆動モータ制御信号や、ライン１２８上のヘッド位置およびシーク制御信号等の制御信号を生成することにより、様々なシステム動作を制御する。ライン１２８上の制御信号により、ディスク１１２上の所望のデータトラックにスライダー１１３を最適に移動および位置付けるための所望の電流プロファイルが与えられる。読み書き信号は、記録チャネル１２５を経由して、読み書きヘッド１２１と互いに伝達が行われる。

一般的な磁気ディスク記憶システムの上記の記載および図１の添付図面は、説明を目的としたものである。ディスク記憶システムが多数のディスクおよびアクチュエータを含み、各アクチュエータが多数のスライダーを支持し得ることは明白である。
レーザー変調

ＴＡＲまたはＨＡＭＲに使用されるレーザーは、直流信号、交流信号、またはそれらの組み合わせ、あるいは両方によって動力を供給され得る。直流信号のみを用いたレーザーの駆動（または低周波モード）では、一定の熱が磁気ディスク１１２に与えられる。交流信号のみを用いたレーザー駆動では、信号のデューティサイクルの変更（一連の高周波パルスの場合）または書き込み信号の位相に対するレーザーを駆動する信号の位相の変更等の、より多くの柔軟性が与えられる。

図面およびそれに付随する記載によれば、加熱素子としてレーザーを使用することが具体的に説明されているが、本発明はこれに限定されない。本明細書で説明した同じ原理が、ディスク記憶システムにおいて磁気媒体の一部分の加熱に使用されるいかなる装置にも適用され得る。

図２は、本発明の実施形態による、磁気媒体を加熱する低周波手法である。図示するように、時間０において、レーザーはオフである。これは、ディスクドライブ１００が磁気ディスク１１２からデータを読み取っている場合、または書き込みヘッドが下部のビットの磁気配向を変化させる必要のないディスク１１２の部分に到達した場合であり得る。どちらの場合も、データがディスクに書き込まれていない時には、レーザー信号は、好ましくはゼロである。このようにすることで、ビットの磁気配向を不安定にし得る磁気ディスク１１２の加熱をレーザーが行わないようにする。

時間１において、回路（例えば、制御装置１２９）は、レーザーへの電流供給を開始する。本明細書中で使用するように、「レーザー電流」という用語は、「レーザー信号」と代替可能に使用でき、その差は、レーザー信号が、その後、レーザーを駆動する電流源に送信される、事前に増幅した電圧であり得る点である。ある実施形態においては、時間１は、書き込みヘッドに送られた書き込み信号と一致する。別の実施形態においては、書き込み信号（不図示）をレーザー信号に対して遅延させ、それによって、磁気ディスクの一部へのデータの書き込みを試みる前に、レーザーが、その部分をまず加熱してもよい。レーザーをオンにすると直ちに、直流信号は、指数関数的に減少する前に急上昇し得る。この急激な上昇により、磁気ディスクの一部が素早く加熱され、それによって、時間１において書き込みが同時に起こり得る。さらに、レーザーは、「暖まる」ための時間が必要な場合があり、従って、データ書き込みの初期段階において磁気ディスク１１２を十分に加熱するために、この急上昇によって得られる追加電流が必要とされる。

時間１と時間２との間に、同心データトラック上の隣接するビットに対してレーザーからの熱が影響を与えないように、レーザー信号が減少する。例えば、実用化の際に、レーザースポットの強度は、均等分布ではなく、正規分布（すなわち、釣鐘曲線）として分布する。好ましくは、レーザースポットは、磁気配向が今後変化するビットのみに影響を与える（すなわち、均等分布）。しかしながら、正規分布の場合には、レーザースポットの一部が、別のビットと接触し、それに関連する磁気材料を加熱する。レーザーに供給される電流の減少により、隣接するデータトラック上に広がる熱が減少する。

時間２において、レーザー信号は、再び上昇し始める。ある実施形態では、ディスクドライブ１００は、温度センサーまたはレーザー出力検出器を備え、レーザーから磁気ディスク１１２へと伝達するエネルギー量を測定する。従って、センサーまたは検出器は、時間１において信号を急上昇させる効果をレーザー信号が過補償したことを示し得る。従って、時間２と時間３との間で、レーザー信号が徐々に上昇する、すなわち、電流を駆動する直流信号が上昇する。センサーまたは検出器により、レーザーがビットに最適な熱を与えることを可能にするフィードバックループが与えられる。時間３において、例えば、ディスクドライブ１００の温度が安定化した時に、定常解が得られる。なお、ハードドライブ１００は、変化した環境条件に応じて直流信号を調整し続けてもよい。

図３は、本発明のある実施形態による、低周波信号を高周波信号と結合させることにより、磁気媒体を加熱するためのレーザーを変調するレーザー信号を示す。図２で生成された低周波信号を図３において繰り返し使用する。しかしながら、低周波信号には、高周波または交流信号が加算される。すなわち、図３は、直流オフセットを有する交流信号を示す。交流信号を加算することにより、高出力直流バイアスのみでレーザーが駆動される場合に生じ得るレーザー熱の拡散を許すことなく、磁気ディスク１１２の半径方向で規定される幅をより狭くして、レーザーがデータトラックを加熱することが有利に可能となる。

図４Ａ〜４Ｂは、本発明のある実施形態による書き込み信号および対応するレーザー信号を示す。図示するように、変調レーザー信号と同じグラフに、書き込み信号を含む。ある特定のトラックにおける、あるデータビット上を通過する書き込みヘッドに対応するように、書き込み信号を変調させる。正電圧を有する書き込み信号は、書き込みヘッドにおいて第１の極性を持つ磁場および対応するデータビットを生成し、負電圧は、データビットにおいて、第２の極性を持つ磁場を生成する。この様に、データは、データトラックに沿って、各データビットに書き込まれる。

レーザー信号は、書き込み信号に対応し、低周波信号成分および高周波信号成分の両方を含む。低周波信号成分、すなわち直流バイアスは、短時間（すなわち、１マイクロ秒未満）の間には、ほとんど変化しないが、高周波成分（またはパルス）は、データクロック速度で、規定の振幅、周波数、位相、およびデューティサイクルを有する。さらに、高周波成分の周波数は、ハードドライブシステムにおけるクロック発生回路によって生成されるクロック信号から得られ得る、またはそのクロック信号と同じであり得る。幾つかの実施形態においては、レーザー信号の高周波信号成分の周波数は、必要条件ではないが、書き込みデータ信号の周波数とは無関係である。高周波信号は、方形波または一連のパルスではなく、正弦波、三角波、またはのこぎり波でもよい。図３に示すように、直流オフセットは、パルスの振幅またはデューティサイクルに干渉することなく変更され得る。同様に、振幅、周波数、位相およびデューティサイクルは、直流オフセットに影響を与えることなく変化し得る。例えば、ある実施形態においては、レーザー信号の周波数および位相は、クロック信号ではなく、書き込み信号の周波数および位相と一致するように調整されてもよい。

高周波信号は、数百ヘルツから数十ギガヘルツに及び得る。ある実施形態においては、高周波信号は、ハードドライブのデータ速度、すなわち１〜２ＧＨｚに対応する。ハードドライブのデータ速度が上昇するにつれて、同じデルタで、高周波成分が増加し得る。さらに、高周波信号は、データ速度より速い速度（例えば、２〜６ＧＨｚ）で動作し得る。

図４Ｂは、時間０から時間１までの図４Ａの拡大版を示す。

[レーザー変調回路]
図５は、本発明の実施形態によるハードドライブの図である。ハードドライブ５００は、磁気ディスク面１１２を有する磁気ディスク、磁気書き込みヘッドアセンブリ１２１、および特定のデータトラック上に書き込みヘッド１２１を位置決めするためのスライダー１１３等の、図１のハードドライブ１００と同じ特徴を多く含む。ハードドライブ５００は、チャネル配線５０４によって読み書き回路に接続するチャネル５０６も備える。ある実施形態においては、チャネル５０６は、別々の入力および出力を有する独立した集積回路である。別の実施形態においては、チャネル５０６は、ディスク電子カードまたはシステムオンチップ（ＳＯＣ）等の、より大きな集積回路の一部である。すなわち、チャネル５０６は、ＳＯＣの単なる一部でもよく、ＳＯＣはハードドライブ５００の他の機能を制御する。

チャネル配線５０４は、１つまたは複数のワイヤーから成るケーブルであり、チャネル５０６と読み書き回路５０２との間でデータの転送を行う。読み書き回路５０２は、書き込みおよびレーザー信号を書き込みヘッドアセンブリ１２１に送信する集積回路である。さらに、読み書き回路５０２は、磁気ディスク面１１２から既に保存されたデータを読み出し、そのデータをチャネル５０６に送信し得る。

図６は、本発明の実施形態によるハードドライブ５００のブロック図である。図６は、チャネル配線５０４によって読み書き回路５０２に接続したチャネル５０６部分を有するＳＯＣ６０２を含む。具体的には、チャネル配線５０４は、実線で示した３つの割り当てられたデータパスと共に図示されている。チャネル配線５０４は、パルス状データ、例えばレーザー信号の高周波または低周波成分を運ぶ任意のデータパスを有していてもよい。本明細書において使用されるように、パルス状データには、レーザー信号の低周波成分および高周波成分の一方のみ、あるいはその両方が含まれ得る。データパスは、データを直列または並列に送信する複数の線またはワイヤーを含み得る。読み書き回路５０２は、チャネル５０６が受信した書き込みデータを使用して、図４Ａ〜４Ｂに図示する書き込み信号を生成する。読み書き回路５０２は、磁気ディスク１１２から読み取った読み取りデータをＳＯＣ６０２に送信する。シリアルデータパスをさらに詳細に以下に説明する。

ある実施形態では、読み取りデータおよびパルス状データが、同じデータパスを共有する。これにより、チャネル５０６が、従来のＳＯＣ６０２設計およびチャネル配線５０４と互換性を持つことができる。この実施形態では、アクセスされた際に、ハードドライブ５００は、磁気ディスク１１２に書き込みを行っているか、磁気ディスク１１２から読み取りを行っているかであるが、決して、両方を同時に行うことはない。磁気ヘッドアセンブリ１２１は、データビットの磁場を検出する読み取り極、およびデータビットの磁場を変える書き込み極の両方を備える。仮に、この２つが同時にアクティブな状態になると、読み取り極は、下部のデータビットの磁場ではなく、書き込み極によって放射された磁場を検出し得る。クロストークおよび電力サージもまた、２つの別々の機能を妨害し得る。従って、チャネル５０６が書き込みデータを読み書き回路５０２に送信すると、読み書き回路５０２は、チャネル５０６への読み取りデータの送信は行わない（データのバッファリングはないと仮定する）。すなわち、磁気ディスク１１２に書き込みを行う際には、読み取りデータパスは使用されない。

レーザー電流を駆動するパルス状データは、磁気媒体の不必要な加熱を防止するために、磁気ディスク１１２に書き込みを行う場合にのみ送信され得る。従って、パルス状データは、読み取りデータパス上で、読み取りデータと多重化され得る。言い換えれば、パルス状データ（またはレーザー信号）は、同じ割り当てられたデータパスを読み取りデータと共有する。この設計により、従来技術のチャネル配線５０４の使用が可能となると共に、別のパルス状データパスに対応するように、チャネル配線５０４に接続するチャネル５０６および読み書き回路５０２のインターフェースを再設計することを回避できる。このため、チャネル配線５０４におけるパルス状データパスは、割り当てられたデータパスが任意であることを示すために破線で示す。

[チャネル集積回路]
図７は、本発明の実施形態によるハードドライブ５００のブロック図である。図７は、ＳＯＣ６０２、チャネル５０６および読み書き回路５０２を構成する異なる回路構成要素を詳細に示す。

チャネル５０６は、書き込みデータ事前補償モジュール７０２、クロック信号モジュール７０４、チャネル位相制御７０６、パルス発生器７０８、パルス幅および位相制御レジスタ７１０、および直流バイアス／整形レジスタ７１２を含む。書き込みデータ事前補償モジュール７０２は、ＳＯＣ６０２に含まれる他の構成要素またはハードドライブ５００に関連するコンピュータシステムのどちらか一方から書き込みデータを受信する。具体的には、書き込みデータ事前補償モジュール７０２は、チャネル配線５０４の書き込みデータパスを介して書き込み回路５０２へとその後送信される書き込み信号を生成する。例えば、書き込みデータ事前補償モジュール７０２は、外側のセクターよりもデータが密に圧縮され得る磁気ディスクの中央に近いセクターにデータを書き込むために、より強い磁場を使用することを可能にする。さらに、書き込みデータ事前補償モジュール７０２は、特定の受信ビットパターンを位相シフトし得る。書き込みデータ事前補償モジュール７０２は、ビットパターンを図４Ａに図示するような書き込み信号へと変換する。すなわち、書き込みデータ事前補償モジュール７０２の出力は、正から負の値へと推移する信号から成る。この値に従って、ある極性を有する磁場が、磁気ヘッドアセンブリ１１３の書き込み極に形成される。

クロック信号モジュール７０４は、ハードドライブ５００用のクロック信号を生成するか、ハードドライブにおけるクロック発生回路からマスタークロック信号を受信するかのどちらかである。例えば、クロック信号モジュール７０４は、適切なクロック信号を生成するための発振器を備えていてもよい。次に、クロック信号モジュール７０４は、書き込みデータ事前補償モジュール７０２およびパルス発生器７０８の両方にクロック信号を送信する。クロック信号はそれぞれの部品によって使用され、レーザー信号および書き込みデータ信号の一方または両方が生成され得る。クロック信号は、データ速度に伴って速度は増加し得るが、１〜２Ｇｂ／ｓ（ギガバイト／秒）のデータ速度に対応する１〜２ＧＨｚの範囲であり得る。すなわち、クロック信号は、２ＧＨｚを超過し得る。

ある実施形態では、レーザー信号の高周波成分を生成するために使用されるクロック信号は、書き込みデータ信号に基づいては生成されない。すなわち、クロック信号モジュール７０４は、書き込みデータ信号を入力として受け入れないが、代わりに、書き込みデータ信号とは無関係にレーザー信号を生成するためのクロック信号を生成する。この様に、クロック信号を用いて、レーザー信号および書き込みデータ信号の両方を生成し得る。

パルス発生器７０８は、レーザーを駆動するレーザー信号を生成する。ある実施形態においては、パルス発生器７０８は、１つの信号成分を有するレーザー信号を生成するのみである。すなわち、低または高周波成分のどちらかが、後に別の集積回路においてレーザー信号に加算され得る。とはいえ、レーザー信号の低および高周波成分は、その後、低周波成分には直接連結を用い、高周波成分には交流結合（コンデンサ）を用いて、互いに結合され得る。ある実施形態においては、チャネル５０６上のパルス発生器７０８は、レーザー信号の高周波成分のみを生成する。パルス発生器７０８は、パルス幅および位相制御（ＰＷ／ＰＣ）レジスタ７１０から入力を受け取る。ＰＷ／ＰＣレジスタ７１０は、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭ、ＤＲＡＭ、またはＳＲＡＭ等の揮発性または不揮発性メモリのどのような形態で実施されてもよい。さらに、ＰＷ／ＰＣレジスタ７１０は、ＳＯＣの別の部分に位置する、あるいはハードドライブ５００とは別の装置に格納されてもよい。

一般に、ＰＷ／ＰＣレジスタ７１０に保存された設定は、書き込みデータ信号に対する高周波信号の初期位相に加えて、パルス幅（すなわちデューティサイクル）を決定する。図４Ａ〜４Ｂに図示するように、レーザー信号、すなわちパルス発生器７０８によって生成された信号のデューティサイクルは、約５０％である。すなわち、ＰＷ／ＰＣレジスタ７１０の保存された設定は、パルス発生器７０８に送信された際に、パルス発生器７０８が、２分の１サイクルオンであり、２分の１サイクルオフである高周波パルスを有する信号を生成する設定である。ＰＷ／ＰＣレジスタ７１０の設定は、製造の際に読み込む（すなわち予め決定されている）、または以下に説明するフィードバックループを用いて動的に変更してもよい。ＰＷ／ＰＣレジスタ７１０の設定は、隣接するデータトラックに対するレーザーの影響を低減する（すなわち、直流信号によってのみ動力を供給されるレーザーと比較して、レーザーのスポットサイズの広がりを低減する）デューティサイクルを生じさせるように、有利に変更できる。さらに、ＰＷ／ＰＣレジスタ７１０は、パルス発生器７０８によって生成される高周波信号の振幅を制御し得る。

高周波パルスの振幅、周波数、およびパルス幅（すなわちデューティサイクル）の制御に加えて、チャネル位相制御７０６は、書き込みデータ事前補償モジュール７０２およびパルス発生器７０８によって生成された書き込み信号の各位相を同期させる。チャネル位相制御７０６は、パルス発生器７０８の高周波信号および書き込み信号を入力として受け取り、高周波信号の位相を書き込み信号の位相と比較することによって、高周波信号の位相を調整する。例えば、位相制御７０６は、位相ロックループ（ＰＬＬ）であってもよい。一般に、書き込みデータ信号およびレーザー信号の高周波成分の位相検出器は、２つの信号間の位相の制御にその後使用されるＰＬＬへの入力装置である。ある実施形態では、書き込みデータ事前補償モジュール７０２からの書き込み信号は、書き込み信号をパルス発生器７０８の高周波信号と比較するための基準信号として機能する。ＰＬＬは、フィードバックループの発振器の周波数を調整し、それによって２つの信号の位相を同期させる。位相調整されたレーザー信号は、次にパルス発生器７０８に戻される。図４Ａ〜４Ｂは、書き込み信号およびレーザー信号の両方を位相制御７０６に通過させる効果を、その結果生じた固定位相と共に示す。

ある実施形態では、チャネル位相制御７０６は、所定の位相シフトをＰＷ／ＰＣレジスタ７１０から受け取る。例えば、位相シフトはゼロであり、その場合には、書き込み信号およびレーザー信号の位相が互いに同じとなる（すなわち一致する）。あるいは、位相シフトは、一方の信号を他方の信号に対して遅延させてもよい。

ある実施形態では、位相制御７０６は、データ信号の遷移に対応するようにレーザー信号および書き込みデータ信号の位相を調整する所定の設定を有していてもよい。例えば、書き込みデータ信号が遷移している時（すなわち、書き込みデータ信号が、下部の磁気媒体の配向を変えている時）には、位相制御１０６は、レーザー信号のパルスまたは高周波成分もまた同時に上昇している、あるいはピークに達しているように、これらの信号の位相を同期させてもよい。より強いレーザー信号によって、磁気媒体が加熱され、保磁力が低下する。

図７において、パルス発生器７０８によって生成されたパルス状データ（すなわち、高周波信号）は、増幅器に供給され、読み書き回路５０２に送信されてもよい。あるいは、パルス状データは、破線で表すように、チャネル配線５０４の読み取りデータパス上に多重化されてもよい。同様に、書き込みデータ、すなわち書き込み信号は、チャネル配線５０４におけるデータパスを介して読み書き回路５０２へと送信される。

ある実施形態では、チャネル５０６は、レーザー信号の高周波信号のみを生成し得るが、それでもなお、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭ、ＤＲＡＭ、またはＳＲＡＭ等の揮発性または不揮発性メモリのどのような形態でも実施され得る直流バイアス／整形レジスタ７１２に低周波信号の設定を保存してもよい。より詳細に以下に説明するように、直流バイアス／整形レジスタ７１２は、ハードドライブ５００において測定された環境パラメータに基づき、レーザー信号の直流バイアスまたは低周波信号を調整するために必要な情報を有する。このようなパラメータには、ハードドライブにおける温度または磁気ディスクの温度が含まれる。さらに、直流バイアス／整形レジスタ７１２には、最初にレーザーの電源をオンにした時などの特定の出来事の間にレーザーの直流バイアスを予め定める設定が含まれ得る。例えば、図２において、時間１と時間２との間に示すように、磁気材料が素早く温まるように、直流バイアスは急上昇するが、指数関数的に減少し得る。従って、直流バイアス／整形レジスタ７１２に保存された設定は、低周波信号を支配し得る。対照的に、測定された環境パラメータは、立ち上げが完了した後に（例えば図２の時間２から時間３まで）、低周波信号を制御し得る。この場合、直流バイアス／整形レジスタ７１２は、磁気ディスク１１２の測定温度に応じて直流バイアスを決定するルックアップテーブルを備えていてもよい。図７を再び参照すると、チャネル配線５０４は、シリアルデータパスを介して、直流バイアス／整形レジスタ７１２を読み書き回路５０２に接続している。

[読み書き集積回路]
図７は、書き込みデータ、パルス状データ、およびシリアルデータが、チャネル配線を介して読み書き回路５０２に渡されることを示している。次に、書き込みデータ（すなわち書き込み信号）は、増幅され、例えば磁気ヘッドアセンブリ１２１上に位置する書き込みヘッド極に送信され得る。読み書き回路５０２は、パルスバッファ７１６、読み書き（Ｒ／Ｗ）位相制御７１４、パルス整形レジスタ７１８および直流バイアスレジスタ７２０を備える。パルスバッファ７１６は、レーザー信号の高周波成分、すなわち、レーザー信号が一連のパルスまたは方形波である場合のパルス状データをチャネル配線５０４から受け取る。

ある実施形態では、パルスバッファ７１６は、受け取ったレーザー信号をＲ／Ｗ位相制御７１４へと送信する。Ｒ／Ｗ位相制御７１４は、チャネル位相制御７０６に類似したＰＬＬによって実施されてもよい。Ｒ／Ｗ位相制御７１４を用いて、温度等の環境パラメータによって生じる、書き込み信号とレーザー信号との間の位相シフトを補正してもよい。すなわち、Ｒ／Ｗ位相制御７１４は、上記の実施形態による書き込み信号およびレーザー信号の位相を再同期させる。

パルスバッファ７１６は、低周波信号成分（すなわち直流レーザー信号）と高周波信号成分（例えばレーザーパルス信号）とを結合するパルス整形レジスタ７１８からパルス整形設定も受信する。通常、高周波信号成分を運ぶ高速信号パスは、差動構造を必要とし、それによって、ＡＭＰバッファからの伝送線効果を十分に制御できる。パルスバッファ７１６を用いることにより、伝送線効果を無効にし、信号忠実度を保つことができる。図示するように、チャネル配線５０４のシリアルデータパスは、チャネル５０６上に位置する直流バイアス／整形レジスタ７１２からＲ／Ｗ回路５０２上に位置するパルス整形レジスタ７１８へと、パルス整形設定を送信する。パルス整形レジスタ７１８は、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭ、ＤＲＡＭ、またはＳＲＡＭ等の揮発性または不揮発性メモリのどのような形態で実施されてもよい。ある実施形態においては、パルス整形設定は、パルス整形レジスタ７１８を用いることなく、パルスバッファへ直接送信されてもよい。別の実施形態においては、パルス整形設定は、読み書き回路５０２へ送信されるのではなく、チャネル５０６上のパルス発生器７０８に送信されてもよい。次に、パルス整形設定をパルスバッファ７１６によって用いることにより、パルス発生器７０８によって生成した信号（例えば、一連の高周波パルス）のフィルタリングおよび整形を行う。それによって、帯域幅の限定された通信チャネルにおいてレーザー信号を送信する際に、指定の周波数帯に信号を適合させることができる。

Ｒ／Ｗ位相制御７１４が、書き込み信号およびレーザー信号の位相を再同期させ、パルス整形設定をレーザー信号に適用した後、パルスバッファ７１６は、直流オフセットまたはバイアスを高周波パルスに加算する加算器７２２へとレーザー信号を送信する。直流バイアスレジスタ７２０は、パルスバッファ７１６を離れるレーザー信号に直流オフセット（すなわち、低周波成分）を与え、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭ、ＤＲＡＭ、またはＳＲＡＭ等の揮発性または不揮発性メモリのどのような形態で実施されてもよい。前述のように、直流バイアスレジスタ７２０は、最初にレーザーの電源をオンにした時などの特定の出来事の間にレーザーの直流バイアスを予め定める設定を提供し得る。加算器７２２を離れた後、レーザー信号は、図４Ａ〜４Ｂに示すレーザー信号と実質的に同じように見え得る。次に、レーザー信号は、レーザードライバー（ＬＤ）ポートを介して、変調電流へと変換されるべく、レーザードライバーへと送信される。

ある実施形態では、磁気ディスク１１２またはハードドライブ５００自体の温度等の環境パラメータを測定するためのセンサーまたは検出器を備える。図７に示すように、センサーまたは検出器からの出力がフィードバックループを形成し、レーザー信号の直流バイアスを調整する。センサーからの出力は、読み書き回路５０２の熱センサー（ＴＳ）ポートによって受信され、増幅され、回路素子７２４へと送られる。回路素子７２４は、センサーの出力および直流バイアスレジスタ７２０の出力を取り込み、調整直流オフセットを決定する。次に、回路素子７２４は、レーザー信号の高周波成分に加算するべく、調整直流オフセットを加算器７２２に送信する。図２を参照して、時間２と時間３との間で、センサーは、データビットの磁気媒体の保磁力を大幅に低下させるには磁気ディスクの温度が低すぎることを検出し得る。従って、回路素子７２４は、センサーの出力を受信し、レーザーにより多くの電流を与えるように直流オフセットを増加させ、磁気媒体上でビームスポットの強度を強める。

ある実施形態では、回路素子７２４、直流バイアスレジスタ７２０、加算器７２２、およびＴＳポートは、チャネル５０６上に位置していてもよい。この様に、回路素子７２４、加算器７２２、およびＴＳポートをチャネル５０６に配置することにより、レーザー信号の低および高周波成分の両方を結合し得る。これにより、チャネル５０６上に位置する直流バイアス／整形レジスタ７１２から、読み書き回路５０２上に位置する直流バイアスレジスタ７２０へと直流バイアス設定を送信する必要性を有利に無くすことができる。代わりに、直流バイアス／整形レジスタ７１２は、回路素子７２４に直接接続する。

ある実施形態では、ハードドライブ５００は、環境パラメータを監視するセンサーまたは検出器を備えていなくてもよい。直流オフセットフィードバックループ（すなわち、直流バイアスレジスタ７２０、回路素子７２４、およびＴＳポート）を読み書き回路５０６上に配置することにより、磁気ディスク１１２付近に配置され得るセンサーの近くにこれらのループ素子が移動する。

ある実施形態では、チャネル５０６および読み書き回路５０２を、単一の集積回路に一体化してもよい。その様にすることによって、両者間のチャネル配線５０４が排除される。さらに、書き込み信号およびレーザー信号がチャネル５０６と読み書き回路５０２との間で送信される際に、温度が書き込み信号およびレーザー信号の同期した位相を大幅に変えることがもはやないので、読み書き位相制御７１４は不必要であり得る。さらに、パルス整形レジスタ７１８および直流バイアスレジスタ７２０の機能は、直流バイアス／整形レジスタ７１２によって行われ得る。

上述の記載は本発明の実施形態に関するが、本発明の基本範囲から逸脱することなく、本発明の他の実施形態およびさらなる実施形態を考案することができ、本発明の範囲は、以下のクレームによって決定されるものである。

５００ ハードドライブ
５０２ 読み書き回路
５０４ チャネル配線
５０６ チャネル
６０２ ＳＯＣ
７０２ 書き込みデータ事前補償モジュール
７０４ クロック信号モジュール
７０６ チャネル位相制御
７０８ パルス発生器
７１０ パルス幅および位相制御レジスタ
７１２ 直流バイアス／整形レジスタ
７１４ 読み書き位相制御
７１６ パルスバッファ
７２２ 加算器
７２４ 回路素子
７１８ パルス整形レジスタ
７２０ 直流バイアスレジスタ

Claims (19)

1. ハードディスクドライブの集積回路であって、
   磁気ディスクにおける磁気媒体を加熱する加熱素子を駆動する高周波信号を生成する第１の信号生成器と、
   所定の設定に従って、前記高周波信号の位相を書き込みデータ信号の位相に同期させる位相制御器であって、前記書き込みデータ信号は、前記磁気ディスクへのデータの書き込みを制御する、位相制御器と、
   前記加熱素子を駆動するために前記高周波信号を直流バイアスと結合する加算回路であって、前記直流バイアスの値はハードディスクドライブの動作状態に基づいて変化する、加算回路と、
   を備える集積回路。
2. 前記書き込みデータ信号を生成する第２の信号生成器をさらに備え、
   前記書き込みデータ信号は、前記磁気ディスクに書き込まれる受信データに基づく、
   請求項１に記載の集積回路。
3. クロック信号を生成するクロック信号発生器をさらに備え、
   前記クロック信号発生器は、前記書き込みデータ信号とは無関係に前記クロック信号を生成する、
   請求項２に記載の集積回路。
4. 前記所定の設定が、（ｉ）前記高周波信号および前記書き込みデータ信号の前記位相を一致させること、または（ｉｉ）前記書き込みデータ信号が前記磁気媒体の磁気配向を反転させている時に、前記高周波信号が上昇している及び最大値にあるのうちの少なくとも一方であるように、前記高周波信号および前記書き込みデータ信号の一方の前記位相を他方の前記位相に対して変えること、を位相制御器に指示する、
   請求項１に記載の集積回路。
5. 前記高周波信号は、方形波または一連のパルスである、
   請求項１に記載の集積回路。
6. 前記第１の信号生成器が、前記方形波または前記一連のパルスのデューティサイクルを前記所定の設定に従って変更することにより、前記磁気媒体を加熱する前記加熱素子の能力に影響を与える、
   請求項５に記載の集積回路。
7. 前記所定の設定を保存するメモリをさらに備える、
   請求項６に記載の集積回路。
8. システムであって、
   磁気ディスクにおける磁気媒体を加熱する加熱素子を駆動する高周波信号を生成する手段と、
   所定の設定に従って、前記高周波信号の位相を書き込みデータ信号の位相に同期させる第１の手段であって、前記書き込みデータ信号は、前記磁気ディスクへのデータの書き込みを制御する、第１の手段と、
   を備える第１の集積回路と、
   前記高周波信号を受信し、前記高周波信号を直流バイアスと結合させる加算回路と、
   前記所定の設定に従って、前記高周波信号の位相を前記書き込みデータ信号の位相と同期させる第２の手段と、
   を備える第２の集積回路と、
   前記第１および第２の集積回路を結合する複数のデータパスを備える配線と、
   を備えるシステム。
9. システムであって、
   磁気ディスクにおける磁気媒体を加熱する加熱素子を駆動する高周波信号を生成する手段と、
   所定の設定に従って、前記高周波信号の位相を書き込みデータ信号の位相に同期させる第１の手段であって、前記書き込みデータ信号は、前記磁気ディスクへのデータの書き込みを制御する、第１の手段と、
   を備える第１の集積回路と、
   前記高周波信号を受信し、前記高周波信号を直流バイアスと結合させる加算回路、
   を備える第２の集積回路と、
   前記第１および第２の集積回路を結合する複数のデータパスを備える配線と、
   を備え、
   前記所定の設定に従って、前記高周波信号の位相を前記書き込みデータ信号の位相と同期させる第２の手段をさらに備え、前記第２の手段が、前記第２の集積回路に配置される、
   システム。
10. 所定の直流バイアス設定を保存する第１のメモリを前記第２の集積回路上にさらに備え、前記直流バイアスは、前記所定の直流バイアス設定によって決定される、
    請求項８に記載のシステム。
11. 前記所定の直流バイアス設定を保存する第２のメモリを前記第１の集積回路上にさらに備え、前記所定の直流バイアス設定は、前記第２のメモリから前記配線を介して前記第１のメモリに送信される、
    請求項１０に記載のシステム。
12. システムであって、
    磁気ディスクにおける磁気媒体を加熱する加熱素子を駆動する高周波信号を生成する手段と、
    所定の設定に従って、前記高周波信号の位相を書き込みデータ信号の位相に同期させる第１の手段であって、前記書き込みデータ信号は、前記磁気ディスクへのデータの書き込みを制御する、第１の手段と、
    を備える第１の集積回路と、
    前記高周波信号を受信し、前記高周波信号を直流バイアスと結合させる加算回路、
    を備える第２の集積回路と、
    前記第１および第２の集積回路を結合する複数のデータパスを備える配線と、
    を備え、
    前記システムの環境パラメータに基づく情報を受信するフィードバック制御器を前記第２の集積回路上にさらに備え、前記フィードバック制御器は、前記情報を用いて前記直流バイアスを調整する、
    システム。
13. 前記配線は、前記書き込みデータ信号および読み取りデータ信号の各々に割り当てられた少なくとも１つのデータパスを含み、前記読み取りデータ信号は、前記磁気ディスクから読み取られたデータビットを表す、
    請求項９に記載のシステム。
14. システムであって、
    磁気ディスクにおける磁気媒体を加熱する加熱素子を駆動する高周波信号を生成する手段と、
    所定の設定に従って、前記高周波信号の位相を書き込みデータ信号の位相に同期させる第１の手段であって、前記書き込みデータ信号は、前記磁気ディスクへのデータの書き込みを制御する、第１の手段と、
    を備える第１の集積回路と、
    前記高周波信号を受信し、前記高周波信号を直流バイアスと結合させる加算回路、
    を備える第２の集積回路と、
    前記第１および第２の集積回路を結合する複数のデータパスを備える配線と、
    を備え、
    前記配線は、前記書き込みデータ信号および読み取りデータ信号の各々に割り当てられた少なくとも１つのデータパスを含み、前記読み取りデータ信号は、前記磁気ディスクから読み取られたデータビットを表し、
    前記第１の集積回路は、前記読み取りデータ信号に割り当てられた前記配線の前記少なくとも１つのデータパスのみを用いて、前記第２の集積回路に前記高周波信号を送信する、
    システム。
15. ハードディスクドライブにおいて磁気ディスクの磁気媒体を加熱する加熱素子を駆動する信号を生成する方法であって、
    書き込みデータ信号を受信する工程であって、前記書き込みデータ信号は前記磁気ディスクへのデータの書き込みを制御する、工程と、
    前記ハードディスクドライブ内のクロック信号に基づいて前記加熱素子を駆動する高周波信号を生成する工程と、
    所定の設定に従って、前記高周波信号の位相を前記書き込みデータ信号の位相に同期させる工程と、
    前記高周波信号を直流バイアスと結合させる工程であって、前記直流バイアスの値は前記ハードディスクドライブの動作状態に基づいて変化する、工程と、
    を含む方法。
16. 前記高周波信号および前記書き込みデータ信号が共に、前記クロック信号に基づく、
    請求項１５に記載の方法。
17. 前記所定の設定が、（ｉ）前記高周波信号および前記書き込みデータ信号の前記位相を一致させること、または（ｉｉ）前記書き込みデータ信号が前記磁気媒体の磁気配向を反転させている時に、前記高周波信号が上昇している及び最大値にあるのうちの少なくとも一方であるように、前記高周波信号および前記書き込みデータ信号の一方の前記位相を他方の前記位相に対して変えること、を位相制御器に指示する、
    請求項１５に記載の方法。
18. 前記高周波信号は、方形波または一連のパルスである、
    請求項１５に記載の方法。
19. 前記方形波または前記一連のパルスのデューティサイクルを前記所定の設定に従って変更することにより、前記磁気媒体を加熱する前記加熱素子の能力に影響を与える工程をさらに含む、
    請求項１８に記載の方法。

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