JP2007305184A - 近接場光記録素子、近接場光ヘッド及び情報記録再生装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】平面視四角形状に形成され、外部から光束が導入される底面30aと、該底面より小さな面積で平面視四角形状に形成された端面30bと、底面及び端面の頂点をそれぞれ結んで形成された4つの側面30cとを有するコア30と、4つの側面のうち、いずれかの側面上に形成された金属膜31と、金属膜が形成された側面に隣接する2つの側面上に形成され、両者の間に磁界を発生させる第1及び第2の磁極32、33とを備え、金属膜が形成されている側面が磁気記録媒体の移動方向に平行になるようにコアが配され、コアの端面が、光束が導入されたときに近接場光を発生させるサイズに形成されている近接場光記録素子20を提供する。
【選択図】図5
Description
なお、近接場光発生素子は、上述した光学的微小開口によるものだけでなく、例えば、ナノメートルサイズに形成された突起部により構成しても構わない。この突起部によっても、光学的微小開口と同様に近接場光を発生させることができる。
この磁気記録ヘッドは、主に主磁極と、補助磁極と、螺旋状の導体パターンが絶縁体の内部に形成されたコイル巻線と、照射されたレーザ光から近接場光を発生させる金属散乱体と、金属散乱体に向けてレーザ光を照射する平面レーザ光源と、照射されたレーザ光を集束させるレンズとを備えている。これら各構成品は、ビームの先端に固定されたスライダの先端面に取り付けられている。
主磁極の先端には、金等からなる上記金属散乱体が取り付けられている。また、金属散乱体から離間した位置に上記平面レーザ光源が配置されると共に、該平面レーザ光源と金属散乱体との間に上記レンズが配置されている。
上述した各構成品は、スライダの先端面側から、補助磁極、コイル巻線、主磁極、金属散乱体、レンズ、平面レーザ光源の順に取り付けられている。
即ち、平面レーザ光源からレーザ光を照射させる。このレーザ光は、レンズによって集束され、金属散乱体に照射される。すると金属散乱体は、内部の自由電子がレーザ光の電場によって一様に振動させられるのでプラズモンが励起されて先端部分に近接場光を発生させる。その結果、記録媒体の磁気記録層は、近接場光によって局所的に加熱され、一時的に保磁力が低下する。
また、上記レーザ光の照射と同時に、コイル巻線の導体パターンに駆動電流を供給することで、主磁極に近接する記録媒体の磁気記録層に対して記録磁界を局所的に印加する。これにより、保磁力が一時的に低下した磁気記録層に各種の情報を記録することができる。つまり、近接場光と磁場との協働により、記録媒体への記録を行うことができる。
この磁気記録ヘッドは、上述した主磁極と補助磁極との間に、予熱機構である抵抗ヒータを備えている。この抵抗ヒータは、主磁極及び金属散乱体に比べて先端面積が大きいので、加熱する対象領域が広く温度勾配が低い。そのため、抵抗ヒータは、記録媒体の磁気記録層に対して、予め予熱する程度の熱しか加えることができないようになっている。
このように構成された磁気記録ヘッドによれば、予め抵抗ヒータによって磁気記録層を予熱できるので、近接場光を発生させる金属散乱体における発熱を低減することができる。よって、温度上昇による金属散乱体の劣化や、損傷の可能性等を低下させることができ、耐久性の向上化を図ることができる。
即ち、上記特許文献1及び2に記載されている磁気記録ヘッドでは、金属散乱体が、走査方向の最後端に位置するように主磁極の外側に設けられているので、磁気記録層に情報を記録する際に、記録磁界を印加している位置に対して効率良く加熱を行うことが困難なものであった。つまり、記録媒体の回転に伴って磁気記録層は、補助磁極、磁極、金属散乱体の順に移動するので、近接場光で加熱される前に記録磁界が印加されてしまう。そのため、記録磁界が印加された領域外に、近接場光による加熱温度のピーク位置がきてしまい、書き込みの信頼性が劣るものであった。
特に、近接場光による温度勾配は、記録媒体の走査方向に対して遅れる傾向にあるので、加熱温度のピーク位置が金属散乱体の真下からずれてしまうと考えられる。この点を考慮すると、実際には加熱温度のピーク位置が記録磁界の印加領域からさらに外れる方向にずれてしまい、正確な書き込みを行えない可能性が高かった。
本発明に係る近接場光記録素子は、導入された光束から近接場光を発生させて、一定方向に回転する磁気記録媒体を加熱すると共に、該磁気記録媒体に磁界を与えて磁化反転を生じさせ情報を記録させる近接場光記録素子であって、平面視四角形状に形成され、外部から前記光束が導入される底面と、該底面より小さな面積で平面視四角形状に形成され、底面から所定距離離間した位置に配された端面と、底面及び端面の頂点をそれぞれ結んで形成された4つの側面とを有する光透過性のコアと、前記4つの側面のうち、いずれかの側面上に形成された金属膜と、前記4つの側面のうち、前記金属膜が形成された側面に隣接する2つの側面上に形成され、両者の間に磁界を発生させる第1の磁極及び第2の磁極とを備え、前記コアが、前記金属膜が形成されている側面が前記記録媒体の移動方向に平行になるように配され、前記コアの端面が、前記光束が導入されたときに前記近接場光を発生させるサイズに形成されていることを特徴とするものである。
まずコアの底面及び端面は、共に平面視四角形状(例えば、長方形、平行四辺形や台形形状)に形成されている。この際端面は、底面よりも小さいサイズに形成されているので、4つの側面は端面に向かうにしたがって、向い合う側面との間隔が漸次狭まる斜面状態となっている。そして、4つの側面のうちいずれかの側面上には、金等の金属膜が形成されている。また、コアは、金属膜が形成された側面が磁気記録媒体の移動方向に対して平行となるように向きが調整されている。
磁気記録媒体のさらなる高密度化を図ることができる。
また、金属膜の表面とコアの側面との界面に近接場光を発生させているので、各構成品の設計サイズ自体に直接影響を受けることがない。つまり、コアの端面のサイズを極端に微細化する等の作り込みを行わなくても、これら物理的な設計に影響されることなく、容易にライン状の近接場光を発生させることができる。よって、記録トラック幅をさらに小さくすることができ、製造の容易化及び低コスト化を図りながら、さらなる高密度記録化に貢献することができる。
また、コアの側面に両磁極を形成するだけで、近接場光の発生と洩れ磁界の発生とを同時に達成することができるので、従来のように複雑な構成にすることなく、シンプルな構造にすることができる。よって、構成を簡略化することができ、小型化を図ることができる。
磁気記録媒体に記録を行う際には、第1の磁極側から発生した磁束が磁気記録媒体に作用するので、磁化を表面に対して垂直な方向に向けた状態で記録を行うことができる。なおこの磁束は、磁気記録媒体を経由して第2の磁極に戻る。この際、小さな面積に形成された第1の磁極でのみ記録が行われるので、磁化の方向に影響を与えることがない。
このように、垂直磁気記録方式により情報の記録を行うことができ、熱揺らぎ現象の影響を受け難く、安定した記録を行うことができる。よって、書き込みの信頼性をさらに高めることができる。
記録を行う場合には、まず光束導入手段によりコアの内部に底面側から光束を導入する。この際、光束導入手段は、従来の光の入れ方とは異なり、スライダの上面側からコアの端面に向けて略一直線に光束を容易且つ確実に導入できるので、効率良く近接場光を発生させることができる。
また、光束の導入と同時に、記録する情報に応じて変調した電流をコイルに供給する。すると電磁石の原理により、電流磁界が磁気回路内に磁束を発生させるので、両磁極間に磁界が生じる。これにより、両磁極の磁気ギャップ間に洩れ磁界を確実に発生させることができる。
よって、コイルの巻線を増やしたとしても。スライダの厚みに影響しないので、薄型化を図りながら洩れ磁界の強度を高めることができる。また、垂直面ではなく水平面にコイルを作製できるので、特別な方法を用いずとも従来の方法で容易に作製を行える。そのため、コイルを細くしたり巻線を増やしたりする等、設計の自由度を向上することができる。また、コイルを自由に設計できるため、磁気回路についても幅を太くする等自由に設計を行い易い。このように、磁気回路及びコイルを状況に応じて自由に設計でき、信頼性のある電磁石を製造することができる。
特に、上述した近接場光記録素子を有する近接場光ヘッドを備えているので、小型化、低コスト化を図ることができ、また、書き込みの信頼性が高まって高品質化を図ることができる。
また、本発明に係る近接場光ヘッド及び情報記録再生装置によれば、上述した近接場光記録素子を備えているので、小型化及び低コスト化を図ることができると共に、書き込みの信頼性が高まって高品質化を図ることができる。
凹部9aの略中心には、上記スピンドルモータ7が取り付けられており、該スピンドルモータ7に中心孔を嵌め込むことでディスクDが着脱自在に固定される。凹部9aの隅角部には、上記アクチュエータ6が取り付けられている。このアクチュエータ6には、軸受10を介してキャリッジ11が取り付けられており、該キャリッジ11の先端にビーム3が取り付けられている。そして、キャリッジ11及びビーム3は、アクチュエータ6の駆動によって共に上記XY方向に移動可能とされている。
なお、キャリッジ11及びビーム3は、ディスクDの回転停止時にアクチュエータ6の駆動によって、ディスクD上から退避するようになっている。また、近接場光ヘッド2とビーム3とで、サスペンション12を構成している。また、光信号コントローラ5は、アクチュエータ6に隣接するように凹部9a内に取り付けられている。そして、このアクチュエータ6に隣接して、上記制御部8が取り付けられている。
但し、コア30の底面30a及び端面30bは、正方形状に限定されるものではなく、平面視四角形状に形成されていれば構わない。例えば、平面視、長方形状、平行四辺形状や台形状であっても構わない。また、底面30a及び端面30bは、共に平面視四角形状に形成されていればよく、同じ形状でなくても構わない。
なお、第2の磁極33の膜厚が、第1の磁極32の膜厚よりも厚くなるように膜厚が調整されている。これにより、第1の磁極32は、第2の磁極33よりもディスク面D1に対向する面積は小さく形成されるようになっている。つまり、第1の磁極32を主磁極として機能させると共に、第2の磁極33を補助磁極として機能させている。
なお、コア30とスライダ21とをそれぞれ別々に作製した後、互いを固定しても構わないし、石英ガラス等から一体的に作製しても構わない。特に、一体的に作製することで、製造工程の簡略化、製造時間の短縮化等を図ることができるので、より好ましい。
これにより光導波路4は、光信号コントローラ5から入射された光束Lを先端側まで導き、ミラー面4aで反射させて向きを変えた後、レンズ36に出射することができるようになっている。また、出射された光束Lは、レンズ36によって集束した後、スライダ21を透過してコア30の底面30aに導入されるようになっている。即ち、光導波路4及びレンズ36は、上述した光束導入手段22を構成している。
基板d1としては、例えば、アルミ基板やガラス基板等である。軟磁性層d3は、高透磁率層である。中間層d4は、垂直記録層d2の結晶制御層である。垂直記録層d2は、垂直異方性磁性層となっており、例えばCoCrPt系合金が使用される。保護層d5は、垂直記録層d2を保護するためのもので、例えばDLC(ダイヤモンド・ライク・カーボン)膜が使用される。潤滑層d6は、例えば、フッ素系の液体潤滑材が使用される。
まず、スピンドルモータ7を駆動させてディスクDを一定方向に回転させる。次いで、アクチュエータ6を作動させて、キャリッジ11を介してビーム3をXY方向にスキャンさせる。これにより、図1に示すように、ディスクD上の所望する位置に近接場光ヘッド2を位置させることができる。この際、近接場光ヘッド2は、スライダ21の対向面21aに形成された2つの凸条部21bによって浮上する力を受けると共に、ビーム3等によってディスクD側に所定の力で押さえ付けられる。近接場光ヘッド2は、この両者の力のバランスによって、図2に示すようにディスクD上から所定距離H離間した位置に浮上する。
まず、光信号コントローラ5は、制御部8からの指示を受けて光束Lを光導波路4の基端側から入射させる。入射した光束Lは、光導波路4内を先端側に向かって進み、図2に示すようにミラー面4aで略90度向きを変えて光導波路4内から出射する。出射した光束Lは、レンズ36によって集束された状態でスライダ21内部を透過すると共に、レンズ36の略真下に設けられた近接場光記録素子20のコア30の内部に底面30a側から入射する。つまり、光束Lは、光束導入手段22によってスライダ21の上面側から略一直線状にコア30に向かって導入される。
また、スライダ21の対向面21aにコア30を固定すると共に、コア30の側面30cに両磁極32、33を形成するだけで、近接場光Rの発生と洩れ磁界の発生とを同時に達成することができるので、従来のように複雑な構成にすることなく、シンプルな構造にすることができる。よって、構成を簡略化することができ、小型化を図ることができる。
また、両磁極32、33の間で近接場光Rを発生させることができるので、磁界が局所的に作用する範囲内に、近接場光Rによる加熱温度のピーク位置を入れることができる。しかも近接場光Rによる加熱の温度勾配がディスクDの移動方向に対して遅れたとしても、図9(点線は近接場光Rの発生領域を示し、実線は近接場光Rによる加熱温度分布を示し、2点鎖線は両磁界から発する磁界強度分布を図示している)に示すように、加熱温度のピーク位置を第1の磁極32に近づけることができる。従って、書き込み可能領域Aが、第1の磁極32の略真下となり、ディスクの局所的な位置に対して確実に記録を行うことができる。
また、金属膜31の表面とコア30の側面30cとの界面に近接場光Rを発生させているので、各構成品の設計サイズ自体に直接影響を受けることがない。つまり、コア30の端面30bのサイズを極端に微細化する等の作り込みを行わなくても、これら物理的な設計に影響されることなく、容易にライン状の近接場光Rを発生させることができる。具体的には、図8に示すように、コア30の端面30bの幅がW1であったとしても、金属膜31によって生じた光強度の強いライン状の近接場光RはW2程度の幅となる。よって、記録トラック幅をさらに小さくすることができ、製造の容易化及び低コスト化を図りながら、さらなる高密度記録化を図ることができる。
また、本実施形態の近接場光ヘッド2及び情報記録再生装置1によれば、上述した近接場光記録素子20を備えているので、小型化及び低コスト化を図ることができると共に、書き込みの信頼性が高まって高品質化を図ることができる。
但し、いずれの場合であっても、金属膜31が形成された側面30cに隣接する2つの側面30c上に第1の磁極32及び第2の磁極33を形成する。こうすることで、金属膜31が形成された側面30cをディスクDの移動方向に平行に配置したときに、ライン状に発生した近接場光Rと第1の磁極32からの磁界とを効率良く協働させることができる。つまり、近接場光Rによる加熱温度のピーク位置と磁界の位置とを、スポット的に重ね合わせることができるので、記録トラック幅を小さくしながら、書き込みの正確性をも向上させることができる。
こうすることで、表面プラズモンの伝播によって両磁極32、33のより近傍に近接場光Rを発生させることができる。よって、第1の磁極32から生じる磁界と近接場光Rによる加熱温度のピーク位置とをよりスポット的に重ね合わせ易くなる。そのため、近接場光Rと磁界とを、より効率良く協働させることができ、書き込みの信頼性をさらに高めることができる。
なお、両電極32、33上を同時に覆うのではなく、第1の磁極32又は第2の磁極のうち、少なくともいずれか一方の電極上を覆うように金属膜31を形成しても構わない。但し、上述したように両電極32、33上を覆うことが好ましい。
但し、この場合には、図14に示すように、第1の磁極32及び第2の磁極33の膜厚を同じ厚さにする。また、この場合に使用するディスクDとしては、基板d1上に、下地層d7、磁気記録層d8、保護層d5及び潤滑層d6を順に成膜したものを使用すると良い。なお、下地層d7は、磁気記録層d8が薄くても良好な磁気特性をだすためのもので、例えばCr合金系が使用される。また、磁気記録層d8は、保磁力を高めるため、例えばCoCrPtTaやCoCrPtB等のCoCr系合金が使用される。
また、この記録方式であっても、洩れ磁界が作用する領域内に、近接場光Rによる加熱温度のピーク位置を入れることができるので、書き込みの信頼性を向上することができる。更に、金属膜31とコア30の側面30cとの界面に近接場光Rを発生させているので、やはり記録トラック幅を小さくすることができ、高密度記録化を図ることができる。
例えば、図15に示すように、光束導入手段22をレンズ36だけで構成し、該レンズ36とジンバル部35との間に光信号コントローラ5を設けても構わない。なお、この場合には、ビーム3に沿って配線等を這わせることで、光信号コントローラ5と制御部8とを電気的に接続すれば良い。この場合であっても、光信号コントローラ5から光束導入手段22に対して光束Lを確実に入射させることができる。特に、光束Lをレンズ36に直接入射できるので、より効率良く近接場光を発生させることができる。
D1 ディスク面(磁気記録媒体の表面)
L 光束
R 近接場光
1 情報記録再生装置
2 近接場光ヘッド
3 ビーム
5 光信号コントローラ(光源)
6 アクチュエータ
7 スピンドルモータ(回転駆動部)
8 制御部
20 近接場光記録素子
21 スライダ
21a 対向面
22 光束導入手段
23 磁気回路
23a 垂直回路部
24 コイル
30 コア
30a コアの底面
30b コアの端面
30c コアの側面
31 金属膜
32 第1の磁極
33 第2の磁極
Claims (6)
- 導入された光束から近接場光を発生させて、一定方向に回転する磁気記録媒体を加熱すると共に、該磁気記録媒体に磁界を与えて磁化反転を生じさせ情報を記録させる近接場光記録素子であって、
平面視四角形状に形成され、外部から前記光束が導入される底面と、該底面より小さな面積で平面視四角形状に形成され、底面から所定距離離間した位置に配された端面と、底面及び端面の頂点をそれぞれ結んで形成された4つの側面とを有する光透過性のコアと、
前記4つの側面のうち、いずれかの側面上に形成された金属膜と、
前記4つの側面のうち、前記金属膜が形成された側面に隣接する2つの側面上に形成され、両者の間に磁界を発生させる第1の磁極及び第2の磁極とを備え、
前記コアは、前記金属膜が形成されている側面が前記記録媒体の移動方向に平行になるように配され、
前記コアの端面は、前記光束が導入されたときに前記近接場光を発生させるサイズに形成されていることを特徴とする近接場光記録素子。 - 請求項1に記載の近接場光記録素子において、
前記金属膜は、前記第1の磁極又は前記第2の磁極上の少なくともいずれか一方の電極上にも形成されていることを特徴とする近接場光記録素子。 - 請求項1又は2に記載の近接場光記録素子において、
前記第1の磁極が、前記第2の磁極よりも前記移動方向側に位置すると共に、第2の磁極よりも前記磁気記録媒体の表面に対向する面積が小さく形成されて、該第1の磁極側で前記情報の記録を行うことを特徴とする近接場光記録素子。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の近接場光記録素子と、
前記磁気記録媒体の表面から所定距離だけ浮上した状態で配置され、磁気記録媒体の表面に対向する対向面を有するスライダと、
前記底面側から前記コア内に前記光束を導入させる光束導入手段と、
磁性材料から形成され、前記第1の磁極と前記第2の磁極とを接続する磁気回路と、
前記情報に応じて変調された電流が供給され、前記磁気回路を中心として該磁気回路の周囲を巻回するコイルとを備え、
前記コアは、前記スライダの対向面に底面が面接触した状態で固定されていることを特徴とする近接場光ヘッド。 - 請求項4に記載の近接場光ヘッドにおいて、
前記磁気回路は、前記スライダの対向面に垂直な方向に沿う垂直回路部を一部に有し、
前記コイルは、前記対向面に沿って広がるように、前記垂直回路部の周囲を螺旋状に巻回した状態で形成されていることを特徴とする近接場光ヘッド。 - 請求項4又は5に記載の近接場光ヘッドと、
前記磁気記録媒体の表面に平行な方向に移動可能とされ、該磁気記録媒体の表面に平行で且つ互いに直交する2軸回りに回動自在な状態で、前記近接場光ヘッドを先端側で支持するビームと、
前記光束導入手段に対して前記光束を入射させる光源と、
前記ビームの基端側を支持すると共に、該ビームを前記磁気記録媒体の表面に平行な方向に向けて移動させるアクチュエータと、
前記磁気記録媒体を前記一定方向に回転させる回転駆動部と、
前記コイルに前記電流を供給すると共に前記光源の作動を制御する制御部とを備えていることを特徴とする情報記録再生装置。
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