JP2006185548A - 熱アシスト磁気記録ヘッド及び熱アシスト磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気記録領域を加熱用レーザビームで加熱する際に、レーザダイオードの熱の影響を防止し、且つ小型軽量化を図った熱アシスト磁気記録ヘッド。
【解決手段】熱アシスト磁気記録ヘッド１０は、サスペンション１２の下側に設けられた浮上スライダー１４に、記録磁極、磁気記録素子、磁気再生素子、光導波路２６、開口２４を取付けてなり、サスペンション１２の反対側にレーザダイオード２２を配置し、これから出射された加熱用レーザビームを光導波路２６を介して開口２４に導き、ここから磁気記録媒体２８を照射するようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気記録装置に搭載され、磁気記録媒体における記録領域を磁気記録の際に加熱するようにした熱アシスト磁気記録ヘッド及びこれを用いた熱アシスト磁気記録装置に関する。

ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＤＡＳＤ（Direct Access Strage Device）等の磁気記録媒体への情報の記録は、この磁気記録媒体上を浮上走行する磁気ヘッドの記録素子により行なわれ、又記録されたデジタル情報の検出は磁気ヘッドの再生素子により行なわれる。この磁気記録媒体において、記録密度を高めるためには、記録膜の保磁力Ｈｃを高めると共に、記録膜を構成する材料の結晶粒径（Ｄ）を微細化する必要があるが、結晶粒径を微細化すると、いわゆる熱擾乱により、情報が記録された結晶粒の磁化が不安定になったり、磁化が発生してしまう等の状態が発生する。

磁化の安定状態を示す指針として、Ｋｕ・Ｖ／ｋ・Ｔが７０以上の値をとることが望ましいと言われている。ここで、Ｋｕは異方性エネルギー、Ｖは結晶粒の体積、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。

従って、数百Ｇｂ／in²以上の高密度記録を実現するためには、ＦｅＣｏ、ＣｏＰｔ等のＫｕの値が１０⁷erg／ccオーダーの高異方性エネルギーを持つ記録膜の開発が進められている。

しかしながら、ＫｕとＨｃは、第１次近似的にＨｃ≒２Ｋｕ／Ｍｓ（Ｍｓは結晶粒の飽和磁化）となり、Ｋｕを高めるとＨｃも増加し、Ｈｃが１０ｋＯｅをも超えてしまい、現実の磁気記録媒体のＨｃ（３〜４ｋＯｅ）の２倍以上となってしまうという問題点がある。

前記のように、磁気記録媒体への情報の記録は、磁気ヘッドの記録素子から発生する記録磁界によりなされ、通常前記Ｈｃの２倍程度の記録磁界を印加する必要があると言われている。ここで、記録磁界の強度は、記録素子の形状や記録素子材料の飽和磁束密度Ｂｓ等により決まるが、このＢｓの影響が最も大きい。

現在、Ｂｓ≒２Ｔ（テスラ）前後の記録素子材料が実用の先端にあり、いわゆるスレーターポーリング曲線から２．４Ｔが実用限界と言われているので、Ｈｃが１０ｋＯｅを超えるような記録膜にデジタル情報を記録することは極めて困難である。

これに対して、磁気記録媒体に磁気ヘッドから記録磁界を印加すると同時に、スポットを絞った光ビームを照射して、記録膜を加熱することにより、この記録膜のＨｃを低下させて情報の記録を行なう熱アシスト記録という方法が提案されている。この熱アシスト記録の原理に関連して、特許文献１は、熱源やヒートシンクを搭載した磁気ヘッドを提案している。又、特許文献２では、ニアフィールドの発光開口部を備えた磁気ヘッドを提案している。又、特許文献３では、円弧状の記録パターンを形成する方法が提案されている。

しかしながら、特許文献１あるいは２には、実際に必要となるスライダー長１ｍｍ以下の小型の磁気ヘッドに熱アシストのための熱源や光路、ヒートシンク等の部材をコンパクトに実装する方法の開示が無く、又、実際には、記録膜を高温に加熱するためには光ビームのパワーが不足し、更に、熱対策のために、磁気系と光学系を分離しなければならないが、これの解決手段の開示が無い。

更に又、前記特許文献３記載の場合は、円弧状の記録パターンはエッジノイズやクロストークの影響が大きくなるという問題点がある。

特許第３４７１２８５号公報 特許第３４４１４１７号公報 特許第２６６５０２２号公報

この発明は、熱アシストのための熱源や光路、ヒートシンク等の部材をコンパクトに実装することができる熱アシスト磁気記録ヘッドを提供することを課題とする。

又、この発明は、記録膜を高温にするために十分な出射パワーを有するレーザダイオードを利用することができると共に、磁気系と光学系を分離することができるようにした熱アシスト磁気記録ヘッドを提供することを課題とする。

更に、この発明は、エッジノイズやクロストークの少ない磁気記録をすることができるようにした熱アシスト磁気記録ヘッドを提供することを課題とする。

又本発明は、上記のような熱アシスト磁気記録ヘッドを用いた磁気記録装置を提供することを課題とする。

次のような本発明により上記課題を解決することができる。

（１）浮上スライダーに搭載され、記録用の記録磁極を備えた磁気記録素子及び再生信号検出用の磁気再生素子と、加熱用レーザビームの光源となるレーザダイオードと、前記磁気記録素子に近接配置され、磁気記録媒体における前記記録磁極により記録される微小磁化領域に対して、前記加熱用レーザビームを導く光学的な開口と、を有してなる熱アシスト磁気記録ヘッドであって、前記開口の背面側に、前記加熱用レーザビームを該開口に導く光導波路を設けたことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。

（２）前記光導波路の、少なくとも前記開口との接続部近傍は、前記加熱用レーザビームをＴＭ波に変換するモード変換形導波路であることを特徴とする（１）に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。

（３）前記モード変換形導波路は、前記磁気再生素子及び記録磁極の先端面と直交し、且つ、記録磁極から磁気再生素子へ向かう方向の面内で、該方向に長い扁平形状であって、この方向と直交する厚さが前記開口の厚さと同一とされたことを特徴とする（２）に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。

（４）前記モード変換形導波路における前記開口側の先端を、前記面内で、前記開口との接続部に向かって先細りとなるテーパ先端面としたことを特徴とする（３）に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。

（５）前記光導波路の少なくとも一部は、前記浮上スライダーに形成されていることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。

（６）前記浮上スライダーの背面側に、前記光導波路の、前記開口と反対側の光入射端面に出射レーザ光が入射するように前記レーザダイオードを取付けたことを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。

（７）前記浮上スライダーはサスペンションの一方の面に支持され、このサスペンションの他方の面には、ヒートシンクが支持され、前記レーザダイオードは前記ヒートシンクに支持され、且つ、前記レーザダイオードから出射された加熱用レーザビームが、前記サスペンションを介して前記光導波路の光入射面に入射するようにされたことを特徴とする（６）に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。

（８）前記浮上スライダーは、ヒートシンクを介してサスペンションに支持され、前記レーザダイオードは前記ヒートシンクに支持され、且つ、前記レーザダイオードから出射された加熱用レーザビームが、前記サスペンションを通って前記光導波路の光入射面に入射するようにされたことを特徴とする（６）に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。

（９）前記浮上スライダーは、サスペンションの一方の面に支持され、このサスペンションの他方の面には、先端が前記光導波路における前記開口と反射側の光入射面に光学的に接続され、基端が前記レーザダイオードのレーザ光出射面に光学的に接続される第２光導波路が設けられたことを特徴とする（６）に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。

（１０）前記第２光導波路の先端は、Ｖ溝ミラーを介して、前記光導波路の光入射面に光学的に接続され、このＶ溝ミラーは、前記サスペンションの他方の面に設けられていることを特徴とする（９）に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。

（１１）前記第２光導波路はポリマー導波路であることを（９）又は（１０）に記載の特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。

（１２）前記開口は誘電率εが１以上の空気を含む誘電体により構成され、その正面形状は、Ｃ形、Ｄ形、Ｅ形、台形、修正Ｈ形、Ｌ形のいずれかとされ、前記記録磁極と磁気記録媒体との相対移動方向と直交する方向の長い辺に沿って、同方向に扁平な加熱用レーザビームを出射するようにされたことを特徴とする（１）乃至（１１）のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。

（１３）前記記録磁極は、軟磁性金属により形成された垂直磁化記録のための単磁極構造を有し、且つ、磁気記録媒体に対する相対移動方向である厚さ方向の両側が記録磁極用シールドにより隔離され、正面形状が台形又は矩形であって、前記厚さ方向の厚さＰｔ及びこれと直交する方向の幅Ｐｗは、それぞれ２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする（１）乃至（１２）のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。

（１４）前記開口の、前記幅方向の幅Ｇｗ及び前記厚さ方向の高さＧｔは、各々１００ｎｍ以下であって、且つ、Ｇｗ≦Ｐｗ，Ｇｔ≦Ｐｔであることを特徴とする（１３）に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。

（１５）前記開口は、前記記録磁極の中心からトレーリング側の領域及び前記記録磁極のトレーリングエッジに隣接した領域のいずれかに配置され、且つ、該開口から出射される加熱用レーザビームのビーム径が１００ｎｍ以下のエバネッセント波であって、このエバネッセント波による最大パワーの照射位置が、前記トレーリングエッジから、前記磁気記録媒体との相対移動方向に±２０〜４０ｎｍの範囲にあるようにされたことを特徴とする（１４）に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。

（１６）前記記録磁極は軟磁性金属により形成され、水平磁化記録のためのトレーリング側記録磁極とリーディング側記録磁極からなるリング構造を有し、リーディング側記録磁極にはトリミングが施され、前記トレーリング側記録磁極は正面形状が矩形とされ、且つ、前記磁気記録媒体との相対移動方向である厚さ方向の厚さＰｔ及びこれと直交する方向の幅Ｐｗは、それぞれ２００ｎｍ以下とされたことを特徴とする（１）乃至（１２）のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。

（１７）前記開口の、前記幅方向の幅Ｇｗ及び前記厚さ方向の高さＧｔは、各々１００ｎｍ以下であって、且つ、Ｇｗ≦Ｐｗ，Ｇｔ≦Ｐｔであることを特徴とする（１６）に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。

（１８）前記開口は、前記記録磁極の中心からトレーリング側の領域及び前記記録磁極のトレーリングエッジに隣接した領域のいずれかに配置され、且つ、該開口から出射される加熱用レーザビームのビーム径が１００ｎｍ以下のエバネッセント波であって、このエバネッセント波による最大パワーの照射位置が、前記トレーリングエッジから、前記磁気記録媒体との相対移動方向に±２０〜４０ｎｍの範囲にあるようにされたことを特徴とする（１６）又は（１７）に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。

（１９）前記レーザダイオードによる前記加熱用レーザビームの照射タイミングを制御するレーザ制御装置が設けられ、このレーザ制御装置は、前記記録磁極と磁気再生素子との距離Ｌが、前記磁気記録媒体の、前記記録磁極と磁気再生素子の近傍における、これらに対する相対移動速度をｖとしたとき、Ｌ／ｖ＜３ｎＳのとき、前記記録磁極による前記微小磁化領域を磁化するタイミングから±３ｎＳの時間差で加熱用レーザビームを照射するようにされたことを特徴とする（１）乃至（１８）のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。

（２０）前記レーザダイオードによる前記加熱用レーザビームの照射タイミングを制御するレーザ制御装置が設けられ、このレーザ制御装置は、前記記録磁極と磁気再生素子との距離Ｌが、前記磁気記録媒体の、前記記録磁極と磁気再生素子の近傍における、これらに対する相対移動速度をｖとしたとき、Ｌ／ｖ≧３ｎＳのとき、前記記録磁極による前記微小磁化領域の磁化するタイミングよりも先行して加熱用レーザビームを照射するようにされたことを特徴とする（１）乃至（１８）のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。

（２１）前記レーザ制御装置は、前記記録磁極と同期して、前記レーザダイオードをパルス発振させるようにされたことを特徴とする（１９）又は（２０）に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。

（２２）（１）乃至（２１）のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッドと、前記磁気記録媒体と、を有してなり、前記磁気記録媒体は、その記録層が、厚さ方向に異方性を持ち、前記加熱用レーザビームの照射により昇温して低下した保磁力Ｈｃが、記録動作時に１０ｋＯｅ以下となる磁気材料及び光磁気材料の一方からなることを特徴とする磁気記録装置。

（２３）（１）乃至（２１）のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッドと、前記磁気記録媒体と、を有してなり、前記磁気記録媒体は、その記録層が、前記記録磁極と磁気記録媒体との相対移動方向に異方性を持ち、前記加熱用レーザビームの照射により昇温して低下した保磁力Ｈｃが、記録動作時に８ｋＯｅ以下となる磁気材料からなることを特徴とする磁気記録装置。

（２４）前記磁気記録媒体は、複数の層から形成され、この複数の層のうち少なくとも一層は、前記微小磁化領域、又は、厚さ方向にこれに重なる領域に対して、少なくとも前記記録磁極に対する相対移動方向と直交する方向に隣接する領域が、微小磁化領域又はこれに重なる領域よりも熱伝導率が低い非磁性層から形成されることにより形状分離されていることを特徴とする（２２）又は（２３）に記載の熱アシスト磁気記録装置。

この発明においては、レーザダイオードから出射される加熱用レーザビームを、光導波路を用いて開口の背面側に導き、この開口から加熱用レーザビームを磁気記録媒体に照射する構成であるので、スライダ長が１ｍｍ以下の場合であっても、レーザダイオードあるいは必要なヒートシンク等の部材をコンパクトに実装することができる。又、光導波路を用いることによってレーザダイオードを記録磁極から離れた位置に設けることができ、これによって、レーザダイオードの出力を大きくしても、磁気系に熱の影響を及ぼさないという効果がある。

この発明の実施のための最良の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッドは、浮上スライダーに搭載された記録用の記録磁極を備えた磁気記録素子及び再生信号検出用の磁気再生素子と、加熱用レーザビームの光源となるレーザダイオードと、前記磁気記録素子に近接配置され、磁気記録媒体における前記記録磁極により記録される微小磁化領域に対して、前記加熱用レーザビームを導く光学的な開口と、この開口の背面側に前記加熱用光ビームを該開口に導く光導波路を設け、この光導波路の少なくとも前記開口との接続部近傍を加熱用レーザビームをＴＭ波に変換するモード変換形導波路とし、更に、このモード変換形導波路を、前記磁気再生素子及び記録磁極の先端面と直交し、且つ、記録磁極から磁気再生素子へ向かう方向の面内で、該方向に長い扁平形状であって、この方向と直交する厚さが前記開口の厚さと同一となるようにする。又、前記開口は、誘電率εが１以上の空気を含む誘電体により構成し、その正面形状が、Ｃ形、Ｄ形、Ｅ形、台形、修正Ｈ形、Ｌ形のいずれかとされ、前記記録磁極と磁気記録媒体との相対移動方向と直交する方向の長い辺に沿って、同方向に扁平な加熱用レーザビームを出射するように構成する。

以下図１を参照して本発明の実施例１に係る熱アシスト磁気記録ヘッド１０について説明する。

この熱アシスト磁気記録ヘッド１０は、垂直磁気記録用であって、ＨＤＤ（全体図示省略）におけるサスペンション１２の、図１において下側面に取付けられた浮上スライダー１４に搭載された記録用の記録磁極１６（図２、図３参照）を備えた磁気記録素子１８及び再生信号検出用の磁気再生素子２０と、加熱用レーザビームの光源となるレーザダイオード２２と、前記加熱用レーザビームを磁気記録媒体に照射するための光学的な開口２４と、この開口２４の背面側に前記加熱用レーザビームを導く光導波路２６とを備えて構成されている。

前記開口２４は、孔（即ち空間）あるいはＳｉＯ_２、Ａｌ₂Ｏ₃等の誘電率εが１以上の透明な誘電体から構成されていて、前記磁気記録素子１８に近接配置され、磁気記録媒体２８における前記記録磁極１６により記録される微小磁化領域（詳細後述）に対して加熱用レーザビームを照射できるようにされている。

又、前記光導波路２６は、前記開口２４と同様に、空気、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃等の、誘電率εが１以上の誘電体から構成されていて、図１において上端の光入射面２６Ａから入射する加熱用レーザビームをＴＭ波に変換するモード変換形導波路とされている。

前記レーザダイオード２２は、図１において下向きにレーザ光を出射するようにされ、且つ、サスペンション１２に形成された貫通孔１３Ａを介して、該出射された加熱用レーザビームが前記光導波路２６の光入射面２６Ａに入射するように配置されている。

又、前記レーザダイオード２２は、前記浮上スライダー１４の反対側でサスペンション１２に支持されたヒートシンク３０の側面に支持されている。図１の符号３２は前記レーザダイオード２２を駆動する電流を供給するためのボンディングワイヤを示す。

前記熱アシスト磁気記録ヘッド１０の詳細な構成を、図２及び図３を用いて更に説明する。

図２及び図３に示されるように、前記開口２４は、単磁極である記録磁極１６内に設けられている。前記熱アシスト磁気記録ヘッド１０を、正面（磁気記録媒体２８側から見た面；ＡＢＳ面）において、前記記録磁極１６は非磁性層１８Ａによって囲まれ、この非磁性層１８Ａは、図２、３において上下、即ち熱アシスト磁気記録ヘッド１０と磁気記録媒体２８との相対移動方向（以下相対移動方向）の両側が、記録磁極用シールド層１８Ｂ、１８Ｃによってシールドされ、又、前記磁気再生素子２０は、その相対移動方向両側が上部シールド層２１Ａ及び下部シールド層２１Ｂによりシールドされている。図２及び図３において符号１１Ａは基板、１１Ｂはカバー層をそれぞれ示す。

又、図３において符号１９は記録用磁場を形成するためのコイル２７はバッファ層としての下部クラッドコアを、それぞれ示す。

図３に示されるように、前記モード変換形の光導波路２６は、前記磁気再生素子２０及び記録磁極１６の先端面と直交し、且つ記録磁極１６から磁気再生素子２０へ向かう方向（相対移動方向）の面内で、該方向に長い扁平形状であって、この方向と直交する厚さが前記開口２４の厚さと同一となるようにされている。

更に、前記モード変換形の光導波路２６における前記開口２４側の先端は、前記面内で、前記開口２４との接続部に向かって先細りとなるテーパ先端面２６Ｂとされている。

ここで、前記光導波路２６がモード変換形導波路として成立するためには、例えば、開口２４が、正面から見て直径が１００ｎｍとし、光導波路２６に入射する加熱用レーザビームの波長λ＝７００ｎｍとし、光導波路２６と開口２４を構成する材料の屈折率差Δｎが０．２＜Δｎ＜０．７であれば良い。

更に、ここでは、前記光導波路２６の前記相対移動方向の長さは３００μｍ以上であり、且つ前記厚さは５〜１０μｍ、とされている。又、開口２４は、図３において、光導波路２６の下側に長く接触するように図において右方向に延在されている。

この実施例１において、前記記録磁極１６は、ＦｅＮｉやＦｅＣｏを主成分とする軟磁性金属で形成された垂直磁気記録のための単磁極構造とされ、且つ、正面形状が台形又は矩形であって、前記相対移動方向の厚さＰｔ及びこれに直交する方向の幅Ｐｗは、それぞれ２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下となるようにされている。前記開口２４は、この単磁極である記録磁極１６との関係において、図４（Ａ）に示されるように、略台形の記録磁極１６に対して、正面から見て、トレーリングエッジ１６Ｄの領域の内側に設けられている。

なお、この記録磁極１６に対する開口２４の配置は、図４の構成に限定されるものでなく、図４（Ｂ）に示されるように、開口２４をトレーリングエッジ１６Ｄに隣接して設けてもよく、更に図４（Ｃ）に示されるように、開口２４を金属２５により囲んだ状態で記録磁極１６のトレーリングエッジ１６Ｄよりも内側の領域に設けたり、図４（Ｄ）に示されるように前記と同様に内側領域でトレーリングエッジ１６Ｄに隣接して設けてもよい。更には、図４（Ｅ）に示されるように、記録磁極１６の外側の領域で、トレーリングエッジ１６Ｄに隣接して設けるようにしてもよい。この場合、図４（Ｆ）に示されるように浮上スライダー１４の領域内に設けてもよい。

ここで、前記開口２４の、例えば図４（Ａ）、（Ｃ）に示される寸法は、前記相対移動方向と直交する幅方向の幅Ｇｗ及び厚さ方向の高さＧｔが、各々１００ｎｍ以下であって、且つ、Ｇｗ≦Ｐｗ，Ｇｔ≦Ｐｔとなるようにされている。

更に、前記開口２４は、前述のように、前記記録磁極１６の中心からトレーリング側の領域及びトレーリングエッジに隣接した領域のいずれかに配置されているが、この開口２４から出射される加熱用レーザビームが、ビーム径が１００ｎｍ以下のエバネッセント波であって、このエバネッセント波による最大パワーの照射位置が、前記トレーリングエッジ１６Ｄから、前記磁気記録媒体２８との相対移動方向に±２０〜４０ｎｍの範囲にあるようにされている。

前記レーザダイオード２２は、レーザ制御装置３４によってパルス発振され、且つ、その加熱用レーザビームの照射タイミングが制御されるようになっている。又、このレーザ制御装置３４は、前記磁気記録素子１８を駆動する磁気記録制御回路３６による磁気記録と同期して、前記記録磁極１６によって磁化される磁気記録媒体２８の微小磁化領域（説明後述）に対して、パルス状の加熱用レーザビームを照射するようにされている。

具体的には、前記記録磁極１６（の中心）と開口２４との距離Ｌが、前記磁気記録媒体２８の、前記記録磁極１６と開口２４の近傍における相対移動速度をｖとしたときに、Ｌ／ｖ＜３ｎＳのとき、前記記録磁極１６による前記微小磁化領域を磁化するタイミングから±３ｎＳの範囲の時間差で加熱用レーザビームを照射できるようにされている。

又、前記磁気記録媒体２８は、図５に示されるように、例えば、基板２８Ｂ上に下地軟磁性層２８Ｃ、非磁性の中間層２８Ｄ、記録層２８Ａ、保護層２８Ｅ及び表面潤滑層２８Ｆをこの順で積層した構成とされていて、記録層２８Ａは、微小磁化領域２９Ａと、この微小磁化領域２９Ａに対して、前記相対移動方向と直交する方向に隣接する領域が、微小磁化領域２９Ａよりも熱伝導率が低い非磁性体領域２９Ｂとが、面一に繰返して形成されている。

前記微小磁化領域２９Ａは、厚さ方向に異方性を持ち、前記加熱用レーザビームの照射により昇温して低下した保磁力Ｈｃが、記録動作時に１０ｋＯｅ以下となるＣｏＣｒＰｔ、ＦｅＰｔ、ＴｂＦｅＣｏ、ＰｔＣｏ等の磁気材料及びＴｂＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ等の光磁気材料の一方から構成されている。

次に、この熱アシスト磁気記録ヘッド１０により、前記磁気記録媒体２８に情報を記録する過程について説明する。

記録磁極１６により、磁気記録媒体２８の記録層２８Ａに磁気記録をするタイミングは、磁気記録駆動回路３６によって決定される。この際に、磁気記録駆動回路３６からの駆動信号によって、前記レーザ制御装置３４は、レーザダイオード２２を駆動してパルス発光させる。

レーザダイオード２２から出射されたパルス状の加熱用レーザビームは、サスペンション１２の貫通孔１３Ａを通って、前記光導波路２６の光入射面２６Ａに入射する。光入射面２６Ａに入射した加熱用レーザビームは、光導波路２６内でＴＭ波に変換され、前記開口２４に入射し、開口２４からは、前記磁気記録媒体２８に向けてＴＭモードの加熱用レーザビームが照射される。

この実施例１においては、開口２４が、記録磁極１６よりも先行して記録層２８Ａにおける微小磁化領域２９Ａを照射し、この照射により加熱された後に、同一の微小磁化領域２９Ａに対して、記録磁極１６による磁気記録がなされるようになっている。

ここで、前記開口２４は、Ｃ形であって、図６（Ａ）に示されるように、加熱用レーザビームが、該水平辺２４Ａが長軸となる楕円又は長円形状のビームスポットＢＳとなる。

前記扁平のビームスポットＢＳの長軸は、前記相対移動方向に対して直交方向、即ち、磁気記録媒体２８が、回転するディスク形状の場合、そのトラックの幅方向に長い形状となる。

この実施例１において、磁気記録媒体２８の記録層２８Ａは、微小磁化領域２９Ａと非磁性体領域２９Ｂが交互に形成されていて、前記ビームスポットＢＳの長軸は、１つの微小磁化領域２９Ａを照射したとき、一部が両側の非磁性体領域２９Ｂも照射するが、この長軸の長さを最適に選択すれば、隣接する微小磁化領域２９Ａを照射することがない。

従って、トラック進行方向に対しては、微小長さ範囲を正確に照射することができる。又、照射によって微小磁化領域２９Ａが加熱されるが、その両側が熱伝導率の小さい非磁性体領域２９Ｂとされているので、微小磁化領域２９Ａは効率良く過熱されることになり、微小磁化領域２９Ａを微細化して記録密度を向上させることができる。

更に、前記記録磁極１６による記録層の微小磁化領域２９Ａに磁気記録するタイミングと、この微小磁化領域２９Ａを加熱用レーザビームによって照射するタイミングとは、記録磁極１６と開口２４との距離Ｌ、これらに対する磁気記録媒体２８の相対移動速度ｖ、加熱用レーザビームのパワー、微小磁化領域２９Ａの冷却速度等を総合的に考慮して決定されるが、同一の微小磁化領域２９Ａが、開口２４と磁気記録素子１８の位置の間を移動する時間が３ｎＳ未満のとき、記録磁極１６による微小磁化領域２９Ａの磁化タイミングから±３ｎＳの範囲の時間差で加熱用レーザビームを照射すればよい。

又、前記開口２４と記録磁極１６間の移動時間が、３ｎＳ以上のときは、記録磁極１６による微小磁化領域の磁化タイミングよりも先行して開口２４から加熱用レーザビームを照射する必要がある。

このとき、磁化のタイミングと加熱用レーザビームのタイミングとの時間差は、加熱用レーザビームのパワーが高い程大きくとることができる。

この実施例１に係る熱アシスト磁気記録ヘッド１０及びこれを用いた熱アシスト磁気記録装置においては、浮上スライダー１４に対してサスペンション１２を介してレーザダイオード２２を反対側に配置し、ここから、光導波路２６を介して加熱用レーザビームを開口２４に導くようにしているので、レーザダイオード２２に発生する熱の記録磁極１６あるいは磁気記録素子１８への影響を抑制することができ、更にこれによって、レーザダイオード２２の高出力化を図ることができる。

又、光導波路２６は、モード変換形とされていて、加熱用レーザビームが全てＴＭモードに変換されてから、開口２４を経て照射されるので、加熱用レーザビームの無駄が無く、開口２４から照射される加熱用レーザビームの高出力化、高効率化を図ることができる。更に又、開口２４は、その正面形状がＣ形であるので、加熱用レーザビームのビームスポットＢＳの形状を相対移動方向と直交する方向に長い扁平形状として、実質的にビームスポットＢＳを微小化し、高出力化することができる。前記開口２４は、記録磁極１６の領域内あるいはこれに隣接した領域に設けられているので、装置を小型化し、且つ製造を容易化することができる。

又、この実施例１においては、記録磁極１６と開口２４との距離Ｌ及び記録磁極１６による微小磁化領域２９Ａの磁化タイミングに同一の微小磁化領域２９Ａの、加熱用レーザビームによる照射タイミングとの差を最適に制御できるので、高密度記録を達成することができる。

なお、上記実施例１において、開口２４は、図４あるいは図６（Ａ）に示されるようにＣ形状とされているが、本発明はこれに限定されるものでなく、図６（Ｂ）〜（Ｆ）に示されるように、Ｄ形の開口２４Ｂ、Ｅ形の開口２４Ｃ、台形の開口２４Ｄ、修正Ｈ形の開口２４Ｅ、Ｌ形の開口２４Ｆ等であってもよい。

これらの場合、いずれも、中心の水平辺の位置に加熱用レーザビームの扁平スポット形状における長軸が位置されることになる。

又、これらの開口２４、２４Ｂ〜２４Ｆは、例えば図７に示されるように、開口２４の中心近傍を除いた外側の角部２５を、円弧状あるいは面取り形状とすることによって、電界の収束効率を向上させることができる。

次に、図８に示される本発明の実施例２に係る熱アシスト磁気記録ヘッド４０について説明する。

この熱アシスト磁気記録ヘッド４０は、前記図１に示される熱アシスト磁気記録ヘッド１０に対して、ヒートシンク４２及びこれに支持されるレーザダイオード４４を、サスペンション１２の図において下側に配置した点において相違し、他の構成は実施例１と同様である。従って、浮上スライダー１４は、サスペンション１２の、図において下側に取付けられたヒートシンク４２の、更に下側に取付けられる構成となっている。

この実施例２に係る熱アシスト磁気記録ヘッド４０においては、レーザダイオード４４から出射される加熱用レーザビームを通すための貫通孔をサスペンション１２に設ける必要が無い。他の構成、作用効果は、実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、図９に示される本発明の実施例３に係る熱アシスト磁気記録ヘッド５０について説明する。

この熱アシスト磁気記録ヘッド５０は、前記実施例１に係る熱アシスト磁気記録ヘッド１０と比較して、サスペンション１２、及び、図９においてこの下側に支持された浮上スライダー１４、記録磁極１６、開口２４、光導波路２６等の構成は同一であるが、サスペンション１２の基端側にレーザダイオード５２を配置し、ここから、第２光導波路５４を介して前記光導波路２６の光入射面２６Ａに、加熱用レーザビームを導くようにした構成において相違する。

前記第２光導波路５４は、具体的にはポリマー導波路であって、その基端は、前記レーザダイオード５２の出射口に臨んで配置され、又、先端（図８において右端）は、４５度のＶ溝ミラー５６が形成されている。

このＶ溝ミラー５６は反射膜付であり、ポリマー導波路である第２光導波路５４のコア５４Ａを通ってＶ溝ミラー５６に向かう加熱用レーザビームを４５度下向きに反射して、前記光導波路２６の光入射面２６Ａに入射させるものである。前記Ｖ溝ミラー５６と光入射面２６Ａとの間には、サスペンション１２に形成された貫通孔１３Ａが配置されている。

この実施例３の場合、レーザダイオード５２と磁気記録素子１８等とが第２光導波路５４によって大きく分離されているので、レーザダイオード５２の熱の影響をほとんど解消できる。更に、比較的質量があるレーザダイオード５２が、サスペンション１２の基端側に配置されているので、浮上スライダー１４及びこれに搭載された磁気記録素子１８等を含む先端部の質量及び慣性を小さくして、浮上スライダー１４の浮上性能の低下を抑制することができる。

次に、図１０に示される本発明の実施例４に係る熱アシスト磁気記録ヘッド６０について説明する。

この熱アシスト磁気記録ヘッド６０は、長手記録用リング型磁気ヘッドであって、図１１に拡大して示されるように、正面形状が矩形のトレーリング側記録磁極６２Ａとトリミングが施されたリーディング側記録磁極６２Ｂとが、記録ギャップ６３を間にして設けられたものである。図１０の符号６４はヨークを示す。

又、開口６６は図１１（Ａ）に示されるように、金属６７に囲まれた状態で、トレーリング側記録磁極６２Ａの、前記記録ギャップ６３に臨むエッジよりも内側領域に配置されている。なお、この開口６６は、図１１（Ｂ）に示されるように、金属６７に囲まれた状態で、トレーリング側記録磁極６２Ａの領域内でエッジに沿って配置しても良い。更に、図１１（Ｃ）に示されるように、金属６７で囲むことなく、開口６６を、記録ギャップ６３に隣接して、トレーリング側記録磁極６２Ａの領域内に設けたり、図１１（Ｄ）に示されるように、トレーリング側記録磁極６２Ａの領域内に設けるようにしてもよい。なお、図１１（Ａ）〜（Ｄ）に示される場合は、開口６６は誘電体から形成するのが良い。

実施例４に係る熱アシスト磁気記録ヘッド６０の他の構成は、前記図３に示される熱アシスト磁気記録ヘッド１０と同様であるので、図３におけると同様の部分には同一の符号を付することによって説明を省略するものとする。

この実施例４に係る長手記録用リング型の、熱アシスト磁気記録ヘッド６０による磁気記録は、図１２に示されるような、記録層７２が連続薄膜から構成された磁気記録媒体７０になされるものである。磁気記録媒体７０の他の構成部分については、図５に示される磁気記録媒体２８の構成と同一部材に、図５と同一の符号を付することにより説明を省略するものとする。

この実施例４の場合も、磁気記録及びその記録の際の加熱用レーザビームによる加熱の作用及び効果は、前記実施例１と同様であるので説明を省略する。

本発明の実施例１に係る熱アシスト磁気記録ヘッドを拡大して示す断面図 同実施例１の熱アシスト磁気記録ヘッドの正面形状を模式的に拡大して示す正面図 同実施例１の熱アシスト磁気記録ヘッドにおける記録磁極、再生素子近傍から、光導波路に至る範囲を模式的に拡大して示す断面図 同熱アシスト磁気記録ヘッドにおける記録磁極と開口との位置関係を模式的に拡大して示す正面図 垂直磁気記録に適したディスクリート型の磁気記録媒体を模式的に拡大して示す断面図 同熱アシスト磁気記録ヘッドの開口部分における加熱用レーザビームのスポット形状を模式的に示す断面図 同開口の変形例を模式的に拡大して示す正面図 本発明の実施例２に係る熱アシスト磁気記録ヘッドを模式的に拡大して示す断面図 本発明の実施例３に係る熱アシスト磁気記録ヘッドを模式的に拡大して示す断面図 本発明の実施例４に係る熱アシスト磁気記録ヘッドの、記録磁極、再生素子近傍から光導波路に至る範囲を模式的に拡大して示す断面図 同実施例４に係る熱アシスト磁気記録ヘッドにおける記録磁極と開口との関係を模式的に拡大して示す正面図 記録層が連続薄膜からなる磁気記録媒体を模式的に拡大して示す断面図

符号の説明

１０、４０、５０、６０…熱アシスト磁気記録ヘッド
１２…サスペンション
１４…浮上スライダー
１６…記録磁極
１６Ｄ…トレーリングエッジ
１８…磁気記録素子
１８Ａ…非磁性層
１８Ｂ、１８Ｃ…記録磁極用シールド層
２０…磁気再生素子
２１Ａ…上部シールド層
２１Ｂ…下部シールド層
２２、４４、５２…レーザダイオード
２４、２４Ｂ〜２４Ｆ、６６…開口
２４Ａ…水平辺
２６…光導波路
２６Ａ…光入射面
２６Ｂ…テーパ先端面
２８、７０…磁気記録媒体
２８Ａ…記録層
２８Ｃ…下地軟磁性層
２９Ａ…微小磁化領域
２９Ｂ…非磁性体領域
３０、４２…ヒートシンク
３４…レーザ制御装置
３６…磁気記録駆動回路
５４…第２光導波路
５６…Ｖ溝ミラー
６２Ａ…トレーリング側記録磁極
６２Ｂ…リーディング側記録磁極

Claims (24)

1. 浮上スライダーに搭載され、記録用の記録磁極を備えた磁気記録素子及び再生信号検出用の磁気再生素子と、
   加熱用レーザビームの光源となるレーザダイオードと、
   前記磁気記録素子に近接配置され、磁気記録媒体における前記記録磁極により記録される微小磁化領域に対して、前記加熱用レーザビームを導く光学的な開口と、
   を有してなる熱アシスト磁気記録ヘッドであって、
   前記開口の背面側に、前記加熱用レーザビームを該開口に導く光導波路を設けたことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
2. 請求項１において、
   前記光導波路の、少なくとも前記開口との接続部近傍は、前記加熱用レーザビームをＴＭ波に変換するモード変換形導波路であることを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
3. 請求項２において、
   前記モード変換形導波路は、前記磁気再生素子及び記録磁極の先端面と直交し、且つ、記録磁極から磁気再生素子へ向かう方向の面内で、該方向に長い扁平形状であって、この方向と直交する厚さが前記開口の厚さと同一とされたことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
4. 請求項３において、
   前記モード変換形導波路における前記開口側の先端を、前記面内で、前記開口との接続部に向かって先細りとなるテーパ先端面としたことを
   特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記光導波路の少なくとも一部は、前記浮上スライダーに形成されていることを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記浮上スライダーの背面側に、前記光導波路の、前記開口と反対側の光入射端面に出射レーザ光が入射するように前記レーザダイオードを取付けたことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
7. 請求項６において、
   前記浮上スライダーはサスペンションの一方の面に支持され、このサスペンションの他方の面には、ヒートシンクが支持され、前記レーザダイオードは前記ヒートシンクに支持され、且つ、前記レーザダイオードから出射された加熱用レーザビームが、前記サスペンションを介して前記光導波路の光入射面に入射するようにされたことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
8. 請求項６において、
   前記浮上スライダーは、ヒートシンクを介してサスペンションに支持され、前記レーザダイオードは前記ヒートシンクに支持され、且つ、前記レーザダイオードから出射された加熱用レーザビームが、前記サスペンションを通って前記光導波路の光入射面に入射するようにされたことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
9. 請求項６において、
   前記浮上スライダーは、サスペンションの一方の面に支持され、このサスペンションの他方の面には、先端が前記光導波路における前記開口と反射側の光入射面に光学的に接続され、基端が前記レーザダイオードのレーザ光出射面に光学的に接続される第２光導波路が設けられたことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
10. 請求項９において、
    前記第２光導波路の先端は、Ｖ溝ミラーを介して、前記光導波路の光入射面に光学的に接続され、このＶ溝ミラーは、前記サスペンションの他方の面に設けられていることを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
11. 請求項９又は１０において、
    前記第２光導波路はポリマー導波路であることを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
12. 請求項１乃至１１のいずれかにおいて、
    前記開口は誘電率εが１以上の空気を含む誘電体により構成され、その正面形状は、Ｃ形、Ｄ形、Ｅ形、台形、修正Ｈ形、Ｌ形のいずれかとされ、前記記録磁極と磁気記録媒体との相対移動方向と直交する方向の長い辺に沿って、同方向に扁平な加熱用レーザビームを出射するようにされたことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
13. 請求項１乃至１２のいずれかにおいて、
    前記記録磁極は、軟磁性金属により形成された垂直磁化記録のための単磁極構造を有し、且つ、磁気記録媒体に対する相対移動方向である厚さ方向の両側が記録磁極用シールドにより隔離され、正面形状が台形又は矩形であって、前記厚さ方向の厚さＰｔ及びこれと直交する方向の幅Ｐｗは、それぞれ２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
14. 請求項１３において、
    前記開口の、前記幅方向の幅Ｇｗ及び前記厚さ方向の高さＧｔは、各々１００ｎｍ以下であって、且つ、Ｇｗ≦Ｐｗ，Ｇｔ≦Ｐｔであることを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
15. 請求項１４において、
    前記開口は、前記記録磁極の中心からトレーリング側の領域及び前記記録磁極のトレーリングエッジに隣接した領域のいずれかに配置され、且つ、該開口から出射される加熱用レーザビームのビーム径が１００ｎｍ以下のエバネッセント波であって、このエバネッセント波による最大パワーの照射位置が、前記トレーリングエッジから、前記磁気記録媒体との相対移動方向に±２０〜４０ｎｍの範囲にあるようにされたことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
16. 請求項１乃至１２のいずれかにおいて、
    前記記録磁極は軟磁性金属により形成され、水平磁化記録のためのトレーリング側記録磁極とリーディング側記録磁極からなるリング構造を有し、リーディング側記録磁極にはトリミングが施され、前記トレーリング側記録磁極は正面形状が矩形とされ、且つ、前記磁気記録媒体との相対移動方向である厚さ方向の厚さＰｔ及びこれと直交する方向の幅Ｐｗは、それぞれ２００ｎｍ以下とされたことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
17. 請求項１６において、
    前記開口の、前記幅方向の幅Ｇｗ及び前記厚さ方向の高さＧｔは、各々１００ｎｍ以下であって、且つ、Ｇｗ≦Ｐｗ，Ｇｔ≦Ｐｔであることを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
18. 請求項１６又は１７において、
    前記開口は、前記記録磁極の中心からトレーリング側の領域及び前記記録磁極のトレーリングエッジに隣接した領域のいずれかに配置され、且つ、該開口から出射される加熱用レーザビームのビーム径が１００ｎｍ以下のエバネッセント波であって、このエバネッセント波による最大パワーの照射位置が、前記トレーリングエッジから、前記磁気記録媒体との相対移動方向に±２０〜４０ｎｍの範囲にあるようにされたことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
19. 請求項１乃至１８のいずれかにおいて、
    前記レーザダイオードによる前記加熱用レーザビームの照射タイミングを制御するレーザ制御装置が設けられ、このレーザ制御装置は、前記記録磁極と磁気再生素子との距離Ｌが、前記磁気記録媒体の、前記記録磁極と磁気再生素子の近傍における、これらに対する相対移動速度をｖとしたとき、Ｌ／ｖ＜３ｎＳのとき、前記記録磁極による前記微小磁化領域を磁化するタイミングから±３ｎＳの時間差で加熱用レーザビームを照射するようにされたことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
20. 請求項１乃至１８のいずれかにおいて、
    前記レーザダイオードによる前記加熱用レーザビームの照射タイミングを制御するレーザ制御装置が設けられ、このレーザ制御装置は、前記記録磁極と磁気再生素子との距離Ｌが、前記磁気記録媒体の、前記記録磁極と磁気再生素子の近傍における、これらに対する相対移動速度をｖとしたとき、Ｌ／ｖ≧３ｎＳのとき、前記記録磁極による前記微小磁化領域の磁化するタイミングよりも先行して加熱用レーザビームを照射するようにされたことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
21. 請求項１９又は２０において、
    前記レーザ制御装置は、前記記録磁極と同期して、前記レーザダイオードをパルス発振させるようにされたことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
22. 請求項１乃至２１のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッドと、
    前記磁気記録媒体と、を有してなり、
    前記磁気記録媒体は、その記録層が、厚さ方向に異方性を持ち、前記加熱用レーザビームの照射により昇温して低下した保磁力Ｈｃが、記録動作時に１０ｋＯｅ以下となる磁気材料及び光磁気材料の一方からなることを特徴とする磁気記録装置。
23. 請求項１乃至２１のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッドと、
    前記磁気記録媒体と、を有してなり、
    前記磁気記録媒体は、その記録層が、前記記録磁極と磁気記録媒体との相対移動方向に異方性を持ち、前記加熱用レーザビームの照射により昇温して低下した保磁力Ｈｃが、記録動作時に８ｋＯｅ以下となる磁気材料からなることを特徴とする磁気記録装置。
24. 請求項２２又は２３において、
    前記磁気記録媒体は、複数の層から形成され、この複数の層のうち少なくとも一層は、前記微小磁化領域、又は、厚さ方向にこれに重なる領域に対して、少なくとも前記記録磁極に対する相対移動方向と直交する方向に隣接する領域が、微小磁化領域又はこれに重なる領域よりも熱伝導率が低い非磁性層から形成されることにより形状分離されていることを特徴とする熱アシスト磁気記録装置。

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