JP2001006231A

JP2001006231A - 記録再生ヘッドおよび記録再生ディスク装置

Info

Publication number: JP2001006231A
Application number: JP11175261A
Authority: JP
Inventors: Kiichi Kamiyanagi; 喜一上柳
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2001-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】高転送レート化を図り、安定したＯＡＭ記録
を行うことが可能な記録再生ヘッドおよび記録再生ディ
スク装置を提供する。【解決手段】遮光体１４を高透磁率を有する材料から
構成することにより、コイル１０の巻き数を減らすこと
が可能となり、この結果、インダクタンスが減り、高速
に変調が可能となる。また、磁界強度が向上するので、
安定したＯＡＭ記録が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光照射によって記
録部を加熱して磁気記録を行い（光アシスト磁気（ＯＡ
Ｍ：Optically Assisted Magnetic ）記録）、磁気セン
サあるいは光照射によって再生を行う記録再生ヘッドお
よび記録再生ディスク装置に関し、特に、高転送レート
化を図り、安定したＯＡＭ記録を行うことが可能な記録
再生ヘッドおよび記録再生ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ヘッドにより磁気記録膜に対して記
録・再生を行うハードディスク装置（ＨＤＤ）では、再
生用に磁気抵抗効果を用いた磁気抵抗センサすなわちＭ
Ｒ（Magnetoresistive）センサやさらに高感度・高解像
度のＧＭＲ（Giant-magnetoresistive）センサ（これら
のセンサを含めて磁気センサと総称する。）が開発さ
れ、この数年、年率６０％の割合で高密度化が図られて
きた。しかし、ここにきてＳｕｐｅｒＰａｒａ−ｍａ
ｇｎｅｔｉｃ効果、すなわちある磁区の磁化の方向が、
熱的擾乱に基づき隣接する反対方向の磁化により反転さ
せられる効果のため、面密度がほぼ３０Ｇｂｉｔｓ／
（ｉｎｃｈ）²で限界であることが判明してきた(R.L.W
hite,Tech.Digest of MORIS '99,11-A-03(1999)P.7) 。

【０００３】これを解決する有力な手段として、光アシ
スト磁気（ＯＡＭ：Optically Assisted Magnetic ）記
録方式が提案されている。この方式は、磁気記録膜や光
磁気記録膜に磁界と光スポットによって記録し、ＧＭＲ
センサ等の磁気センサによって再生する方式であり、記
録時にレーザ光の照射により磁化膜を加熱し、その膜の
磁化強度を下げたところで記録する。この方式により、
磁化の強い磁性膜への記録が可能となり、常温での磁化
反転を防ぐことができる。このようなＯＡＭ記録方式を
採用した従来の記録再生ディスク装置としては、例え
ば、文献「日経エレクトロニクス、No.734,(99.1.11.)、
P.35」に示されるものがある。

【０００４】図１７は、その記録再生ディスク装置を示
す。この記録再生ディスク装置１は、レーザビーム３を
出射する半導体レーザ２と、半導体レーザ２からのレー
ザビーム３と記録再生ディスク８からの反射光とを分離
する偏光ビームスプリッタ３３と、半導体レーザ２から
のレーザビーム３を円偏光に変換する１／４波長板３４
と、偏光ビームスプリッタ３３および１／４波長板３４
を通過した半導体レーザ２からのレーザビーム３を集光
する集光レンズ４’と、半球面状の入射面６ａから入射
した集光レンズ４’からのレーザビーム３をさらに集光
して被集光面６ｃ上に光スポット９ａを形成する半球形
のＳＩＬ（Solid Immersion Lens）６と、ＳＩＬ６を保
持する浮上スライダ１２と、浮上スライダ１２の光スポ
ット９ａの周辺部に設けられた磁界変調用のコイル１０
と、ＧＭＲセンサを用いた磁気センサ１１とを有する。

【０００５】このように構成された記録再生ディスク装
置１において情報を記録する場合は、半導体レーザ２か
らパルス状にレーザビーム３を出射し、集光レンズ４’
によりＳＩＬ６の被集光面６ｃ上に光スポット９ａを形
成し、被集光面６ｃから滲み出す近接場光スポット９ｂ
を記録再生ディスク８上の光磁気記録膜８ｂに照射して
昇温させるとともに、コイル１０で記録情報に基づいて
磁界を変調しながら情報の記録を行う。これを磁界変調
（ＬＰ−ＭＦＭ：Laser-pumped Modified Field Magnet
ic）記録と称する。このＬＰ−ＭＦＭ記録により、光ス
ポット径以下の長さの記録マークの形成が可能となる。
情報を再生する場合は、記録再生ディスク８上を磁気抵
抗薄膜を検出部とする磁気センサ１１で走査することに
よって行う。この記録再生ディスク装置１によれば、Ｓ
ＩＬ６の屈折率に反比例して光スポット９ａを微細化で
きるため、幅０．３ミクロン程度の微小な記録磁区を形
成でき、高密度化が可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の記録再
生ディスク装置１によると、空心のコイル１０を用いて
磁界変調を行っているので、書き込みに必要な磁界強度
を得るためには、強磁性体の磁気回路を用いて行う磁気
記録に比べてコイル巻き数を多くしなければならず、イ
ンダクタンスが大きくなることから、高速の変調ができ
ず、転送レートが低いという問題がある。一方、コイル
巻き数を抑えると、十分な磁界強度が得られず、安定し
たＯＡＭ記録が行えないという問題がある。

【０００７】従って、本発明の目的は、高転送レート化
を図り、安定したＯＡＭ記録を行うことが可能な記録再
生ヘッドおよび記録再生ディスク装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、磁界の印加と近接場光スポットの照射によ
ってディスク上に情報を記録し、前記ディスク上の情報
を再生する記録再生ヘッドにおいて、レーザ光を出射す
るレーザ光出射手段と、前記レーザ光が入射される入射
面、および前記入射面に入射した前記レーザ光が集光さ
れる被集光面を有し、前記被集光面に前記レーザ光の集
光によって光スポットを形成し、前記光スポットから前
記ディスク上に前記近接場光スポットを照射する透明集
光用媒体と、前記光スポットが形成される位置の近傍に
設けられ、前記磁界を印加するコイルと、前記被集光面
の前記光スポットが形成される位置に設けられ、所定の
サイズを有する開口を有する遮光体とを備え、前記遮光
体は、高透磁率を有する材料から構成されたことを特徴
とする記録再生ヘッドを提供する。上記構成によれば、
遮光体を高透磁率を有する材料から構成することによ
り、コイルの巻き数を減らすことが可能となり、この結
果、インダクタンスが減り、高速な変調が可能となる。
また、磁界強度が向上するので、安定したＯＡＭ記録が
可能となる。

【０００９】本発明は、上記目的を達成するため、磁界
の印加と近接場光スポットの照射によってディスク上に
情報を記録し、前記ディスク上の情報を再生する記録再
生ヘッドを有する記録再生ディスク装置において、前記
記録再生ヘッドは、レーザ光を出射するレーザ光出射手
段と、前記レーザ光が入射される入射面、および前記入
射面に入射した前記レーザ光が集光される被集光面を有
し、前記被集光面に前記レーザ光の集光によって光スポ
ットを形成し、前記光スポットから前記ディスク上に前
記近接場光スポットを照射する透明集光用媒体と、前記
光スポットが形成される位置の近傍に設けられ、前記磁
界を印加するコイルと、前記被集光面の前記光スポット
が形成される位置に設けられ、所定のサイズを有する開
口を有する遮光体とを備え、前記遮光体は、高透磁率を
有する材料から構成されたことを特徴とする記録再生デ
ィスク装置を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態に係る記録再生ディスク装置を示す。この記録再生デ
ィスク装置１００は、円盤状のアルミニウム基板２１０
の一方の面に記録層２１１が形成され、モータ２２の回
転軸２２０を介して回転する記録再生ディスク２１と、
記録再生ディスク２１の記録層２１１に対して磁界の印
加と近接場光スポットの照射によって記録マークを記録
し、磁気センサによって記録マークから磁界を検出する
記録再生ヘッド１と、記録再生ヘッド１を記録再生ディ
スク２１の内外周にわたってアクセスし、かつ、トラッ
キングさせるリニアモータ２３と、リニアモータ２３側
から記録再生ヘッド１を支え、支点２４ａを中心に回動
するスイングアーム２４と、記録再生ヘッド１を駆動す
るヘッド駆動系２５と、記録再生ヘッド１にレーザ駆動
信号を送るとともに、記録再生ヘッド１からの信号を処
理する信号処理系２６とを有する。

【００１１】図２は、この第１の実施の形態の記録再生
ヘッド１を示し、同図（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図
である。なお、Ｘはトラック方向を示し、Ｙはトラック
方向に直交する方向を示す。この記録再生ヘッド１は、
記録再生ディスク２１上を浮上する浮上スライダ３１を
有し、この浮上スライダ３１上に、レーザビーム３ａを
出射する端面発光型の半導体レーザ２と、レーザビーム
３ａを平行ビーム３ｂに整形するコリメータレンズ４
と、半導体レーザ２を支持する石英板からなる支持部材
３２と、半導体レーザ２からの平行ビーム３ｂと記録再
生ディスク２１からの反射光とを分離する偏光ビームス
プリッタ３３と、半導体レーザ２からの平行ビーム３ｂ
を円偏光に変換する１／４波長板３４と、平行光ビーム
３ｂを集光する透明集光用媒体６と、透明集光用媒体６
の反射面６ｂにＡｌ等の金属で蒸着形成された反射膜７
Ａと、記録再生ディスク２１からの反射光をビームスプ
リッタ３３を介して入力する光検出器３５と、記録再生
ディスク２１の矩形状の記録マークとほぼ同一の形状の
矩形状の検出部１１ａを有し、記録再生ディスク２１の
記録マークから磁気信号を再生する磁気センサ１１とを
配置している。また、全体はヘッドケース３６内に収納
され、ヘッドケース３６は、サスペンション３７を介し
て図１のスイングアーム２４に固定されている。

【００１２】磁気センサ１１は、検出部１１ａを底面１
１ｂに有し、磁界の方向によって抵抗が変化する磁気抵
抗膜としてのスピンバルブ膜１１０と、スピンバルブ膜
１１０の抵抗の変化を電圧の変化として出力する一対の
電極１１５ａ，１１５ｂとから主に構成されたＧＭＲセ
ンサを用いる。

【００１３】透明集光用媒体６は、例えば、屈折率ｎ＝
１．９１を有する重フリントガラスからなり、高さ０．
６ｍｍ、長さ０．９ｍｍ、幅１．８ｍｍを有する。この
透明集光用媒体６は、入射面６ａ、回転放物面の一部か
ら構成された反射面６ｂ、被集光面６ｃおよび底面６ｅ
を有する。この被集光面６ｃの光スポット集光位置に
は、被集光面６ｃに形成される光スポット９ａから滲み
出す近接場光スポット９ｂの範囲制限するための開口１
３を有する遮光板１４を設けている。

【００１４】浮上スライダ３１は、正圧を生じる凸部３
１ａと、負圧を生じる凹部３１ｂを有し、両者のバラン
スにより、１００ｎｍ程度ないし、それ以下の適当な浮
上高を保つ。なお、浮上スライダ３１は、透明集光用媒
体６の屈折率と等しい材料で構成し、透明集光用媒体６
に設けた遮光板１４の表面および底面６ｅは、図２
（ａ）に示すように、浮上スライダ３１の下面の凸部３
１ａを兼ねてもよい。

【００１５】図３は、透明集光用媒体６の断面形状を示
す。透明集光用媒体６の反射面６ｂは、透明集光用媒体
６内部での収束光３ｃの収束角を大きくし、被集光面６
ｃに微小の光スポット９ａを形成するため、回転放物面
の一部からなる。回転放物面の断面（６ｂ）の主軸をＸ
軸に、垂直軸をＺ軸に採り、焦点位置Ｆの座標を（ｐ、
０）とすると、断面（６ｂ）は、ｚ²＝４ｐｘと表される。また、回転放物面を用いてその焦点に集光
する場合、原理的に無収差の集光が可能であり（光学：
久保田、岩波書店、Ｐ．２８３）、単一の集光面により
微小スポット９ａを形成することが可能になる。この場
合の、光スポット９ａの直径Ｄ_1/2は、次の式（１）で
与えられる。Ｄ_1/2＝ｋ・λ／（ｎ・ＮＡｉ） …（１）ここに、ｋは比例定数でガウスビームの場合は、約０．
５であり、λは入射するレーザビーム３ｃの波長、ｎは
透明集光用媒体６の屈折率、ＮＡｉは透明集光用媒体６
内部での開口数である。

【００１６】図４は、遮光体１４の詳細を示す。同図
（ａ）は、側面図、同図（ｂ）は底面図である。遮光体
１４は、高透磁率の材料、例えば、パーマロイからな
る。これにより、コイル１０のコイル巻き数を減らすこ
とが可能となる。また、遮光体１４は、同図（ａ）に示
すように、コイル１０の内側であって、被集光面６ｃの
表面に設けられ、開口１３は、近接場光の伝播方向に向
かって孔が狭くなるテーパ形状にしている。これによ
り、近接場光の集光効果を高めることができる。遮光体
１４の開口１３は、同図（ｂ）に示すように、トラック
方向Ｘの対向する二辺の長さを光スポット９ａの直径よ
りも小さくし、トラック方向Ｘに直交する方向Ｙの二辺
の長さを光スポット９ａの直径よりも大きくしたスリッ
ト状を有する。

【００１７】図５は、記録再生ディスク２１の詳細を示
す。この記録再生ディスク２１には、アルミニウム基板
２１０が使用され、その一方の面にトラッキング用のグ
ルーブ部２１ａが形成されている。グルーブ２１ａ上に
は、ＳｉＮｘからなる保護層２２１ａ、ＴｂＦｅＣｏ等
のいわゆる光磁気記録膜からなる記録層２２１ｂ、漏れ
磁界の大きなＴｂＤｙＦｅＣｏ層２２１ｃ、表面保護層
２２１ｄが順次積層されている。さらにその上に潤滑剤
を塗布してもよい。

【００１８】本実施の形態では、ランド部２１ｂが記録
トラックであり、そこに情報が記録される。光スポット
９ａの直径は０．２μｍであり、トラック幅は約０．２
μｍ、トラックピッチは０．２５μｍ、グルーブ部２１
ａの深さは、約０．０５μｍとしている。記録には、Ｌ
Ｐ−ＭＦＭ記録を使用しており、マーク長は、０．０５
μｍからの情報再生ができる。これにより、従来のＯＡ
Ｍ記録の場合に比べて３倍以上の高密度化が図れる。記
録密度は約４０Ｇｂｉｔｓ／（ｉｎｃｈ）²であり、
３．５インチディスクでは、約４０ＧＢの記録容量に相
当し、従来のハードディスクの８倍以上の高密度化がで
きる。

【００１９】なお、本実施の形態では、ＴｂＦｅＣｏ等
のいわゆる光磁気記録膜を記録層２２１ｂに使用した
が、これに止まるものではなく、ハードディスクの記録
膜として用いるＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ等でもよく、光加熱に
より残留磁化を低下させて記録できるので、常温におい
て残留磁化の強い膜も記録に使用できる。また、Ｃｏ−
Ｃｒ−Ｐｔ等の垂直磁化膜を用いてもよい。また、記録
再生ディスク２１の基板の材料としては、アルミニウム
だけでなく、Ｓｉや表面研磨を施したポリカーボネイト
等を用いてもよい。

【００２０】図６（ａ），（ｂ）は、この第１の実施の
形態の半導体レーザ２を示す。この半導体レーザ２は、
ビーム走査型レーザであり、基板２００を有し、その基
板２００の上面に上部電極２０１、下面に下部電極２０
２、中央に活性層２０３をそれぞれ形成したものであ
る。活性層２０３の発振狭窄部の主部２０４ａと先端部
２０４ｂの幅はそれぞれ３μｍ、５μｍであり、長さは
それぞれ３００μｍ、５０μｍである。上部電極２０１
は、主部電極２０１ａと、左右一対の先端部電極２０１
ｂ，２０１ｂとからなる。活性層２０３の発振部は発振
狭窄部２０１ａ，２０１ｂにより狭窄され、さらに、先
端部電極２０１ｂ，２０１ｂに分割して、あるいは交互
に電流を流すことにより、出力レーザビームは左右に走
査される。この走査幅は約１μｍで、走査周波数は３０
ＭＨｚまで可能である。この出力レーザビームの走査
は、トラッキングの高周波部分に使用した。活性層２０
３の材料としては、ＡｌＧａＩｎＰを使用し、発振波長
は６３０ｎｍとした。透明集光用媒体６の屈折率、ＮＡ
はそれぞれ１．９１、０．８５であり、被集光面６ｃ上
での光スポット９ａのスポットサイズは、式１から分か
るように約０．２μｍとなる。この光スポット９ａから
漏れ出す近接場光を記録再生ディスク２１の記録層２１
１に照射し、かつ、コイル１０に記録情報に基づく電流
を印加することにより、磁界変調記録を行い、トラック
方向の最小マーク長０．０６μｍの記録を行う。

【００２１】信号処理系２６は、光検出器３５が検出し
た記録再生ディスク２１からの反射光に基づいてトラッ
キング制御用の誤差信号を生成し、その誤差信号はハイ
パスフィルタとロウパスフィルタによって高周波域と低
周波域の誤差信号に分け、これらの誤差信号に基づいて
ヘッド駆動系２５に対してトラッキング制御をさせるも
のである。トラッキング制御は、低周波の誤差信号に基
づいてスイングアーム２４駆動用のリニアモータ２３を
制御し、高周波の誤差信号に基づいてビーム走査型の半
導体レーザ２を制御する２段制御方式となっており、低
周波から高周波までの精密なトラッキングを可能として
いる。また、信号処理系２６は、再生時に、ＧＭＲの磁
気センサ１１を用いて記録マークからの漏れ磁界の方向
に基づく磁気センサ１１の抵抗変化を電圧変化として読
み出し、再生信号を形成するものである。また、再生時
のトラッキング制御にも上記の光検出器３５による誤差
信号を使用する。この場合、レーザ走査は使用できない
が、磁気センサ１１の検出域の幅をトラック幅の２０％
増としているため、トラッキングの必要サーボ帯域とし
ては、約一桁下げられ、スイングアーム２４の駆動制御
のみでトラッキングを行う。

【００２２】次に、この第１の実施の形態の記録再生デ
ィスク装置１００の動作を説明する。記録再生ディスク
２１は、モータ２２によって所定の回転速度で回転し、
浮上スライダ３１は、記録再生ディスク２１の回転によ
って生じる正・負圧とサスペンション３７のバネによっ
て記録再生ディスク２１上を浮上走行し、ヘッド駆動系
２５により所定のトラック上をトラッキングする。信号
処理系２６による駆動よって半導体レーザ２からレーザ
ビーム３ａが出射されると、それはコリメータレンズ４
により平行ビーム３ｂに整形された後、偏光ビームスプ
リッタ３３および１／４波長板３４を通り、透明集光用
媒体６の入射面６ａに入射する。平行レーザビーム３ｂ
は、１／４波長板３４を通る際に、１／４波長板３４に
よって円偏光に変わる。透明集光用媒体６の入射面６ａ
に入射に入射した円偏光の平行ビーム３ｂは、反射面６
ｂの外表面に被着された反射膜７Ａにより反射して、被
集光面６ｃに集光され、光スポット９ａを形成する。光
スポット９ａからは、被集光面６ｃの外側に遮光板１４
に形成された開口１３を通って近接場光が漏れ出し、こ
の近接場光スポット９ｂが記録再生ディスク２１の記録
層２１１に伝播し、記録が行われる。記録再生ディスク
２１で反射した光は、入射光の経路を逆にたどり、反射
膜７Ａで反射された後、偏光ビームスプリッタ３３で９
０度方向に反射されて光検出器３５に入射する。信号処
理系２６は、記録時には光検出器３５に入射した記録再
生ディスク２１からの反射光に基づいてトラッキング用
の誤差信号を生成してヘッド駆動系２５を作動して、レ
ーザビーム３ａとスイングアーム２４を走査してトラッ
キングを行い、さらに、磁気センサ１１からの再生信号
を用いて記録の検証（ヴェリファイ）を行う。

【００２３】また、再生時には、記録再生ディスク２１
の記録層２１１に記録させない程度の低強度の近接場光
スポット９ｂを出射するように半導体レーザ２を駆動
し、ディスク２１からの反射光により、誤差信号を生成
するとともに、磁気センサ１１により記録層２１１の記
録情報を再生する。

【００２４】上記構成の記録再生ディスク装置１００に
よれば、以下の効果が得られる。（イ）遮光体１４を高透磁率を有するパーマロイから構
成したので、コイル１０のコイル巻き数を減らすことが
可能となり、この結果、インダクタンスが減り、高速変
調が可能となり、高転送レート化を達成できる。（ロ）必要な磁界強度が得られるので、安定したＯＡＭ
記録が可能となる。（ハ）近接場光スポット９ｂの照射範囲を遮光体１４に
形成した開口１３によって制限しているので、微小の近
接場光スポット９ｂが得られ、記録密度の向上が図れ
る。（ニ）コイル１０のインダクタンスの減少と近接場光ス
ポット９ｂの照射範囲の制限とを単一の遮光体１４によ
って達成しているので、構成の簡素化が図れる。（ホ）磁気センサ１１の検出部１１ａの形状を記録マー
クの形状（矩形状）とほぼ一致させているので、一つの
記録マークから信号を再生しているときに他の記録マー
クの信号を拾うことがなくなり、解像度が向上する。ま
た、磁気センサ１１の出力信号は前段と後段とで対称と
なり、歪みが少なくなるため、デジタル信号への変換時
のジッタが少なく、情報の正確な再生が可能となる。こ
の結果、ＬＰ−ＭＦＭ記録方式を用いた場合でも、実質
的に記録密度を上げることが可能となり、ディスクの回
転速度を上げなくても高転送レート化が可能となる。（へ）小型・軽量のヘッドの作製可能なため、高速のト
ラッキングが可能となる。

【００２５】図７は、本発明の第２の実施の形態に係る
記録再生ヘッドの要部を示し、同図（ａ）は側面図、同
図（ｂ）は底面図である。この第２の実施の形態の記録
再生ヘッドは、遮光体１４の開口１３を、同図（ｂ）に
示すように、光スポット９ａの直径よりも小さな微小孔
としたものである。これによって微小なサイズの近接場
光スポット９ｂを形成することが可能となり、トラック
方向Ｘ、およびこれに直交する方向Ｙの記録密度を増大
させることができる。この場合、半導体レーザ２には、
第１の実施の形態のようにビーム走査型のものを用いる
ことはできないため、記録再生ヘッド自体、あるいは透
明集光用媒体を圧電素子等により駆動する。

【００２６】図８は、本発明の第３の実施の形態に係る
記録再生ヘッドを示し、同図（ａ）は側面図、同図
（ｂ）は底面図である。この記録再生ヘッド１は、レー
ザビーム３ａを出射する半導体レーザ２と、半導体レー
ザ２からのレーザビーム３ａを平行ビーム３ｂに整形す
るコリメータレンズ４と、コリメータレンズ４からの平
行ビーム３ｂをほぼ直角に折り曲げるフォールディング
ミラー５と、フォールディングミラー５からの平行ビー
ム３ｂを集光する集光レンズ４’と、集光レンズ４’か
らの収束ビーム３ｃを集光し、近接場光スポット９ｂと
して記録再生ディスク２１の基板２１０上に形成された
記録層２１１に伝播させる透明集光用媒体６と、近接場
光スポット９ｂが伝播された記録層２１１に記録情報に
応じた変調磁界を印加するコイル１０と、記録層２１１
の記録マークからの漏れ磁界を電圧の変化として出力す
ることにより記録信号を再生する磁気センサ１１と、少
なくとも集光レンズ４’、フォールディングミラー５お
よび透明集光用媒体６を支持し、記録再生ディスク２１
上を浮上走行する浮上スライダ１２とを有する。

【００２７】透明集光用媒体６は、ソリッドイマージョ
ンレンズ（ＳｏｌｉｄＩｍｍｅｒｓｉｏｎＬｅｎ
ｓ）と称される半球形のものであり、収束ビーム３ｃが
屈折せずに垂直に入射する半球面状の入射面６ａと、収
束ビーム３ｃが集光して光スポット９ａが形成される被
集光面６ｃとを有する。被集光面６ｃ上の光スポット９
ａの直径Ｄ_1/2（光強度が１／２となる位置の直径）
は、前述した式（１）で与えられる。開口数ＮＡｉは、
本実施の形態では入射面６ａでの屈折がないため、集光
レンズ４’のＮＡに等しい。本実施の形態においては、
半導体レーザ２としてはＧａＡｌＩｎＰ系の赤色レーザ
（波長６３０ｎｍ）を、透明集光用媒体６としては重フ
リントガラス（屈折率１．９１）を使用し、集光レンズ
４’のＮＡは０．８とした。この場合のＤ_1/2は、約
０．２μｍとなる。記録マークの直径は、開口（０．１
μｍ程度かそれ以下）１３のサイズでほぼ決まるので、
高密度記録が可能となる。

【００２８】上述した第３の実施の形態の記録再生ヘッ
ド１によれば、遮光体１４を高透磁率のパーマロイから
構成しているので、第１の実施の形態と同様に高転送レ
ートを実現可能となる。また、トラック方向Ｘの記録密
度を増大させることができる。

【００２９】なお、本実施の形態では、半球型の透明集
光用媒体６を使用したが、スーパーソリッドイマージョ
ンレンズ（ＳｕｐｅｒＳｏｌｉｄＩｍｍｅｒｓｉｏ
ｎＬｅｎｓ）と称される裁底球状で、かつ、中心からｒ
／ｎ（ｒは半径、ｎは媒体屈折率）の位置に被集光面６
ｃを有するものを使用してもよい。この裁底球状の透明
集光用媒体を用いた場合でも、本実施の形態と同様の効
果が得られる。

【００３０】図９は、本発明の第４の実施の形態に係る
記録再生ヘッドを示し、同図（ａ）は側面図、同図
（ｂ）は底面図である。この記録再生ヘッド１は、第３
の実施の形態において、複数の記録トラックに対して同
時に記録・再生が行えるように、例えば、５本のレーザ
ビームを出力する半導体レーザ２と、５個の変調用のコ
イル１０と、５個のスピンバルブ膜１１０を有する磁気
センサ１１を用いたものであり、他は第１の実施の形態
と同様に構成されている。なお、同図（ａ）では、１つ
のコイル１０、１つのスピンバルブ膜１１０を示す。

【００３１】半導体レーザ２は、ビーム間隔１００μｍ
で５本のレーザビーム３ａを出射するものである。この
５本のレーザビーム３ａがコリメータレンズ４、ミラー
５および集光レンズ４’を介して被集光面６ｃ上に集光
されると（同図では、各レーザビームの中心線のみを示
す）、コリメータレンズ４と集光レンズ４’の焦点距離
の比を約５：１とすると、被集光面６ｃ上での光スポッ
ト９ａのトラック方向Ｘに直交する方向Ｙの間隔は約２
０μｍとなる。各トラック８０の間隔は０．２５μｍで
あり、各スポット９ｂが各トラック８０の直上に位置す
るように、スポットアレイおよび磁気コイルアレイは、
トラック８０に対して図示するように少し傾けて配列さ
れている。

【００３２】この磁気センサ１１の各スピンバルブ膜１
１０の幅は０．２２μｍ、それぞれの間隔は０．２５μ
ｍである。この構成により、５本のトラック８０の情報
を同時に再生することが可能となり、記録再生の転送レ
ートを５倍に上げることができる。なお、本実施の形態
では、同時に記録再生するトラック数を５本としたが、
これに限定されるものではなく、用途に応じて増減する
ことができる。

【００３３】図１０は、本発明の第５の実施の形態に係
る記録再生ヘッドを示す。この第５の実施の形態は、第
３の実施の形態において、半球形の透明集光用媒体６の
代わりに、カタディオプティック（Ｃａｔａｄｉｏｐｔ
ｉｃ）型の透明集光用媒体６を使用したものである。

【００３４】この透明集光用媒体６は、平行なレーザビ
ーム２ｂが入射する凹球面状の入射面６ａ、入射面６ａ
に対向する位置に設けられた被集光面６ｃ、集光面の周
囲に設けられた平面状反射面６ｄ、および入射面６ａの
周囲に形成された非球面状反射面６ｂを有する。透明集
光用媒体６の非球面状反射面６ｂおよび平面状反射面６
ｄの表面には、それぞれ反射膜７Ａが形成され、被集光
面６ｃの表面に開口１３を有する遮光体１４を設けてい
る。

【００３５】この第５の実施の形態において、平行のレ
ーザビーム３ｂが透明集光用媒体６の入射面６ａに入射
すると、入射面６ａに入射したレーザビームは、入射面
６ａで拡散し、その拡散光は、平面状反射面６ｄに形成
された反射膜７Ａで反射し、その反射光は、非球面状反
射面６ｂに形成された反射膜７Ａでさらに反射して被集
光面６ｃに集光し、被集光面６ｃに光スポット９ａが形
成される。被集光面６ｃから遮光体１４の開口１３を通
って滲み出す近接場光スポット９ｂによって記録再生デ
ィスク２１の記録層２１１への記録および再生が可能に
なる。この第５の実施の形態によれば、第３の実施の形
態と同様の効果が得られ、さらに集光レンズが不要であ
ることから、小型なヘッドの作製が可能となる。

【００３６】図１１は、本発明の第６の実施の形態に係
る記録再生ヘッドを示す。この第６の実施の形態は、第
５の実施の形態において、カタディオプティック型の透
明集光用媒体６の代わりに、平板状の透明集光用媒体６
を用い、その透明集光用媒体６の上面の入射面６ａの中
央に、平行ビーム３ｂを拡散する透過型のホログラム７
Ｃを配置し、透過型のホログラム７Ｃによって拡散され
たビームを反射する反射膜７Ａを配置し、透明集光用媒
体６の入射面６ａの透過型のホログラム７Ｃの周囲に反
射膜７Ａで反射したビームを集光して被集光面６ｃに光
スポット９ａを形成する反射型のホログラム７Ｄを配置
したものである。このような第６の実施の形態によれ
ば、第３の実施の形態と同様の効果が得られ、さらに集
光レンズが不要であることから、小型なヘッドの作製が
可能となる。

【００３７】図１２は、本発明の第７の実施の形態に係
る記録再生ディスク装置１００を示す。この記録再生デ
ィスク装置１００は、第１の実施の形態の透明集光用媒
体６を用いた記録再生ヘッド１を、５枚重ねのディスク
スタック型の記録再生ディスク装置に適用したものであ
り、アルミニューム基板２１０の上下面に光磁気記録層
からなる記録層２１１，２１１がそれぞれ被着された５
枚の記録再生ディスク２１と各記録再生ディスク２１の
記録媒体上を浮上走行する１０個の記録再生ヘッド１
と、回転軸６３によって記録再生ヘッド１を回転可能に
支持するサスペンション６４とサスペンション６４を駆
動する回転型リニアモータ６５とを有する。回転型リニ
アモータ６５は、サスペンション６４が直結される可動
片６５ａと、ヨーク６５ｂによって連結され、可動片６
５ａを駆動する電磁石６５ｃ，６５ｃとからなる。

【００３８】この記録再生ヘッド１およびサスペンショ
ン６４の構造は、第１の実施の形態と同様であり、各ヘ
ッド１の光スポット９ａと磁気センサ１１が同時に同一
トラックをトラッキング可能に設定されている。光スポ
ット９ａの径も、第の実施の形態と同様であり、ディ
スク径を３．５インチとした場合、記録容量は、４００
ＧＢに向上させることができる。また、複数のトラック
の同時記録・同時再生ができるため、記録再生時の高転
送レート化が可能となる。

【００３９】図１３は、本発明の第８の実施の形態に係
る記録再生ディスク装置を示し、同図（ａ）は側面図、
同図（ｂ）は底面図である。この記録再生ディスク装置
１００は、磁界の印加と近接場光スポット９ｂの照射に
よって記録再生ディスク２１上に記録マークを記録し、
近接場光スポット９ｂの照射によって記録マークから反
射光を検出するものであり、基本的には、第１の実施の
形態と同様の構成であるが、磁気センサ１１は備えてお
らず、検出器３５ａ，３５ｂによってディスク２１から
の反射光を検出し、その反射光に基づいてトランキング
制御用の誤差信号およびデータ信号を生成するものであ
る。光磁気記録においては、垂直磁化の方向の上下によ
り、反射光のカー効果による偏光面の回転が逆方向にな
されることを利用して記録再生が行われる。このため、
反射ビーム３ｄはビームスプリッタ３３ａによって入射
ビーム３ｂと分離され、１／２波長板３４’により偏光
面を所定の角度だけ回転させられた後、偏光ビームスプ
リッタ３３ｂに入射し、記録膜の磁化により回転させら
れた偏光面の成分を分離して、それぞれの光検出器３５
ａ，３５ｂに入射する。再生信号は、光検出器３５ａと
光検出器３５ｂとの出力の引き算により形成する。記録
再生ディスク２１の記録膜２１１としては、光磁気記録
膜が用いられる。このような構成においても、第１の実
施の形態と同様の効果が得られる。

【００４０】

【実施例】図１６は、光磁気記録層における外部磁界と
信号強度との関係を示す。記録層が光磁気記録層の場
合、その光磁気記録層からの信号強度は、同図から分か
るように、１５０（Ｏｅ）あたりから立ち上がり、２０
０（Ｏｅ）付近から飽和し始める。しかし、この付近で
は、まだ形成された記録マークが光スポットにより加熱
された領域を全で占めるまでは拡大しておらず、マーク
形状が不安定であり、ノイズも増大する。このマーク形
状が十分安定するためには、同図から分かるように、３
００（Ｏｅ）程度の磁界の印加が望ましい。

【００４１】図１５は、磁気記録層における保持力と温
度との関係を示す。記録層が磁気記録層の場合、磁気記
録膜の加熱により保持力を下げたところで記録を行う。
一般に、磁気記録膜の保持力は、同図に示すように、温
度にほぼ反比例して低下する。同図に示す例は、ＣｏＰ
ｔ系の磁性膜の場合であり（IEEE Trans. on Magnetic
s, Vol.34,(1998) P.1600）、従来の材料に比べて温度
依存性が小さいが、高密度化により、磁区が小さくなっ
た場合のＳｕｐｅｒｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ効果を
避けるためには、温度依存性の小さいことが望ましい。
さらに、記録の安定性を保つためには、保持力は室温に
おいて数千Ｏｅを有することが望ましい。この場合、同
図から分かるように、数百度に加熱してもなお数百Ｏｅ
の保持力が残留する。このため、上記ＯＡＭ記録におい
ては、少なくとも数百Ｏｅから１０００（Ｏｅ）程度の
外部磁界の印加できることが望ましい。

【００４２】まず、比較例について説明する。空心コイ
ルでの磁界強度は、コイル外径と巻き数と電流で決ま
る。ソリッドイマージョンレンズと空心コイルを組み合
わせ、遮光板を設けていない比較例について説明する。
このコイル巻き数は、１３ターン、コイル外径は２５０
μｍ、コイル内径は２０μｍとし、これに２０ｍＡの電
流を流した場合、中心部で約１５０（Ｏｅ）が得られ
る。また、１００ＭＨｚ程度までは磁界を変調すること
が可能である。但し、電流をさらに増加させることは可
能であるが、ジュール熱による加熱が生じ、光学系を歪
ませるので好ましくなく、磁界強度は１５０〜２００
（Ｏｅ）が限界である。また、コイルを多層にすること
により、巻き数を増加させることも可能であるが、この
場合は放熱特性が悪くなる、コイル作製のプロセスが複
雑になるなどの問題が生じる。また、このような平面状
のコイルの場合、中心部の磁界強度はコイルまでの距
離、すなわちコイル外径に反比例ずる。しかし、コイル
の外径を小さくするためには、線幅を細くしなければな
らず、それに比例して流せる電流も減少するため、実質
的にはコイル径を狭めてもあまり磁界強度を増すことは
できない。また、コイルのインダクタンスや抵抗が増加
するため、磁界の変調速度が低下する。

【００４３】このため、上記したように近接場光形成に
開口を用いて微細な光スポットを形成することにより、
高密度化が図れるにもかかわらず、むしろ回転数を下げ
て磁界変調速度に合わせるために回転数を下げざるを得
ない。すなわち、１２ｃｍディスク、回転数３６００ｒ
ｐｍでは外周の速度は２５ｍ／ｓ程度となり、０．０５
μｍのマーク長を形成すると、最高転送速度は２５０Ｍ
Ｈｚが可能であるが、磁界の変調速度が間に合わないた
め、回転速度を下げざるを得ない状況である。ちなみ
に、ＨＤＤではパ−マロイを磁心とする薄膜ヘッドによ
り、３６０ＭＨｚの変調を達成している。

【００４４】一方、マルチレーザビ−ムを用いての並列
記録を行う場合、収差を避けるためにソリッドイマージ
ョンレンズの集光面での光スポット間隔は２０μｍ程度
にすることが好ましく、そのためにはコイル外径を１０
μｍ以下とする必要がある。このように、空心コイルで
は、磁界強度や変調速度、インダクタンス、外径などの
要求を同時に満たすことは困難である。

【００４５】図１４は、本発明の実施例を示す。コイル
１０の層数は２層、総巻き数は１０回とした。コイル１
０の外径、内径、およびコイル線１０ａの線幅は、それ
ぞれ１８μｍ、４μｍ、１μｍである。コイル線１０ａ
の線材としては、アルミ合金を使用し、スパッタリング
により着膜し、フォトリソグラフィによりコイルを形成
した。２層間の接続は、中心部で行い、片側から２本の
リード線１０ｂを引き出し、そこから電流を印加した。
コイルの線間の絶縁にはＳｉＯ₂のスパッタ膜を使用し
た。これにより電流は数ｍＡ流すことが可能となった。
また、コイル１０の内側に開口１３を有する厚さ約０．
１μｍのパーマロイ製の遮光体１４を配置した。記録層
の記録部、すなわち、近接場光スポットが照射される位
置は、コイル中心から０．１μｍ近く下側にあり、そこ
において約１０００（Ｏｅ）の磁界強度が得られた。従
って、この実施例によれば、記録層が光磁気記録層の場
合は、図１４に示すように、必要な磁界強度３００（Ｏ
ｅ）以上が得られ、記録層が磁気記録層の場合は、図１
５に示すように、ＯＡＭ記録に必要な磁界強度数百Ｏｅ
以上が得られた。

【００４６】なお、本発明は、上記実施の形態、実施例
に限定されず、種々に変形実施が可能である。例えば、
遮光体１４の開口１３は、光スポット９ａより大きくて
もよい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
遮光体を高透磁率を有する材料から構成することによ
り、コイルの巻き数を減らすことが可能となり、この結
果、インダクタンスが減り、高速な変調が可能となる。
また、磁界強度が向上するので、安定したＯＡＭ記録が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る記録再生ディ
スク装置を示す図

【図２】第１の実施の形態の記録再生ヘッドに関し、
（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図

【図３】第１の実施の形態の透明集光用媒体の断面図

【図４】第１の実施の形態の記録再生ヘッドに関し、
（ａ）は要部断面図、（ｂ）は要部底面図

【図５】第１の実施の形態の記録再生ディスクの要部断
面図

【図６】第１の実施の形態の半導体レーザに関し、
（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図

【図７】本発明の第２の実施の形態に係る記録再生ヘッ
ドに関し、（ａ）は要部側面図、（ｂ）は要部底面図

【図８】本発明の第３の実施の形態に係る記録再生ヘッ
ドに関し、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図

【図９】本発明の第４の実施の形態に係る記録再生ヘッ
ドに関し、（ａ）は側面図、（ｂ）は要部底面図

【図１０】本発明の第５の実施の形態に係る記録再生ヘ
ッドの側面図

【図１１】本発明の第６の実施の形態に係る記録再生ヘ
ッドの側面図

【図１２】本発明の第７の実施の形態に係る記録再生デ
ィスク装置を示す図の側面図

【図１３】本発明の第８の実施の形態に係る記録再生デ
ィスク装置の記録再生ヘッドに関し、（ａ）は側面図、
（ｂ）は平面図

【図１４】光磁気記録層における外部磁界と信号強度と
の関係を示す図

【図１５】磁気記録層における保持力と温度との関係を
示す図

【図１６】本発明の実施例を示す要部断面図

【図１７】従来の記録再生ディスク装置を示す図

【符号の説明】

１記録再生ヘッド２半導体レーザ３ａ，３ｂ，３ｃレーザビーム４コリメータレンズ４’ 集光レンズ５フォールディングミラー６透明集光用媒体６ａ入射面６ｃ被集光面６ｂ非球面状反射面６ｄ平面状反射面６ｅ底面７Ａ反射膜７Ｂ反射型のホログラム８記録再生ディスク８ａ基板８ｂ光磁気記録膜９ａ光スポット９ｂ近接場光スポット１０コイル１１磁気センサ１１ａ磁気センサの検出部１１ｂ磁気センサの底面１２浮上スライダ１３，１３’ 開口１４遮光板２１記録再生ディスク２１ａグルーブ部２１ｂランド部２２モータ２３リニアモータ２４スイングアーム２４ａ支点２５ヘッド駆動系２６信号処理系３１浮上スライダ３１ａ凸部３１ｂ凹部３２支持部材３３，３３ｂ偏光ビームスプリッタ３３ａビームスプリッタ３４１／４波長板３４’ １／２波長板３５光検出器３６ヘッドケース３７サスペンション６４サスペンション６５回転型リニアモータ６５ａ可動片６５ｂヨーク６５ｃ電磁石８０記録トラック１００記録再生ディスク装置１１０スピンバルブ膜１１５ａ，１１５ｂ電極２００基板２０１上部電極２０１ｂ，２０１ｂ先端部電極２０２下部電極２０３活性層２０４ａ活性層の発振狭窄部の主部２０４ｂ活性層の発振狭窄部の先端部２１０アルミニウム基板２１１記録層２２０回転軸２２１ａ保護層２２１ｂ記録層２２１ｃＴｂＤｙＦｅＣｏ層２２１ｄ表面保護層Ｘトラック方向Ｙトラック方向Ｘに直交する方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁界の印加と近接場光スポットの照射によ
ってディスク上に情報を記録し、前記ディスク上の情報
を再生する記録再生ヘッドにおいて、レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、前記レーザ光が入射される入射面、および前記入射面に
入射した前記レーザ光が集光される被集光面を有し、前
記被集光面に前記レーザ光の集光によって光スポットを
形成し、前記光スポットから前記ディスク上に前記近接
場光スポットを照射する透明集光用媒体と、前記光スポットが形成される位置の近傍に設けられ、前
記磁界を印加するコイルと、前記被集光面の前記光スポットが形成される位置に設け
られ、所定のサイズの開口を有する遮光体とを備え、前記遮光体は、高透磁率を有する材料から構成されたこ
とを特徴とする記録再生ヘッド。
【請求項２】前記遮光体は、パーマロイから構成された
請求項１記載の記録再生ヘッド。
【請求項３】前記遮光体の前記開口は、前記近接場光ス
ポットの照射範囲を制限するサイズを有する構成の請求
項１記載の記録再生ヘッド。
【請求項４】前記遮光体の前記開口は、前記光スポット
の直径よりも小さい直径を有する構成の請求項３記載の
記録再生ヘッド。
【請求項５】前記遮光体の前記開口は、長手方向の辺が
前記光スポットの直径よりも長く、かつ、短手方向の辺
が前記光スポットの直径よりも短い矩形状を有する構成
の請求項３記載の記録再生ヘッド。
【請求項６】前記透明集光用媒体は、半球型のソリッド
イマージョンレンズから構成された請求項１記載の記録
再生ヘッド。
【請求項７】前記透明集光用媒体は、裁底球型のスーパ
ーソリッドイマージョンレンズから構成された請求項１
記載の記録再生ヘッド。
【請求項８】前記透明集光用媒体は、前記入射面に設け
られ、前記入射面に入射する前記レーザ光を集光させて
前記被集光面に前記光スポットを形成する透過型ホログ
ラムを備えた構成の請求項１記載の記録再生ヘッド。
【請求項９】前記透明集光用媒体は、前記入射面に入射
した前記レーザ光を集光させて前記被集光面に前記光ス
ポットを形成する集光面を備えた構成の請求項１記載の
記録再生ヘッド。
【請求項１０】前記透明集光用媒体の前記集光面は、回
転放物面の一部から構成された請求項９記載の記録再生
ヘッド。
【請求項１１】前記透明集光用媒体の前記集光面は、回
転楕円面の一部から構成された請求項９記載の記録再生
ヘッド。
【請求項１２】前記透明集光用媒体の前記集光面は、そ
の表面に前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光を反
射する反射体を備えた構成の請求項９記載の記録再生ヘ
ッド。
【請求項１３】前記反射体は、反射型ホログラムから構
成された請求項１２記載の記録再生ヘッド。
【請求項１４】前記透明集光用媒体は、互いに密着し、
ほぼ同一の屈折率を有する第１の透明媒体および第２の
透明媒体からなり、前記第１の透明媒体は、前記入射面を有し、前記第２の透明媒体は、前記ディスクの回転に伴って前
記ディスク上を浮上走行する浮上スライダであり、前記
浮上スライダが前記被集光面を有する構成の請求項１記
載の記録再生ヘッド。
【請求項１５】磁界の印加と近接場光スポットの照射に
よってディスク上に情報を記録し、前記ディスク上の情
報を再生する記録再生ヘッドを有する記録再生ディスク
装置において、前記記録再生ヘッドは、レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、前記レーザ光が入射される入射面、および前記入射面に
入射した前記レーザ光が集光される被集光面を有し、前
記被集光面に前記レーザ光の集光によって光スポットを
形成し、前記光スポットから前記ディスク上に前記近接
場光スポットを照射する透明集光用媒体と、前記光スポットが形成される位置の近傍に設けられ、前
記磁界を印加するコイルと、前記被集光面の前記光スポットが形成される位置に設け
られ、所定のサイズの開口を有する遮光体とを備え、前記遮光体は、高透磁率を有する材料から構成されたこ
とを特徴とする記録再生ディスク装置。
【請求項１６】前記ディスクは、前記情報が記録される
層として磁気記録層を備えた構成の請求項１５記載の記
録再生ディスク装置。
【請求項１７】前記ディスクは、前記情報が記録される
層として光磁気記録層を備えた構成の請求項１５記載の
記録再生ディスク装置。