JP2009037661A - 記録ヘッド及び情報記録再生装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】円滑な姿勢変化により記録媒体上を安定して浮上することができると共に、姿勢変化に影響されずに光束を安定して導光でき確実な記録、再生を行うこと。
【解決手段】導入された光束Lを集光して生成したスポット光Sを利用して記録媒体に情報を記録再生するヘッドであって、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、スポット光を記録媒体に対向する対向面24a側に生成するスポット光生成手段21を有するヘッド本体20と、導光部ホルダ22を介してヘッド本体に先端が挿着され、光束をスポット光生成手段に導入させる導光部4と、を備え、導光部が導光部ホルダに対して摺動可能に保持されている記録ヘッド2を提供する。
【選択図】図4

Description

本発明は、回転する磁気記録媒体上を浮上した状態で、導光された光を利用しながら各種の情報を記録する記録ヘッド及び該記録ヘッドを有する情報記録再生装置に関するものである。
近年、情報化社会における画像・動画情報の急激な増加に対応するため、情報記録再生装置の大容量化、小型化が進められている。このうち、光を利用した情報記録再生装置に関しては、記録密度が光波長に依存するため、短い波長の光を用いることで高密度化が図られてきた。ところが、波長を短くすることには限界があるため、波長に依存しない記録密度の実現が以前から模索されてきていた。これを実現する方法の1つとして、近接場光を用いることで、光の回折限界を超える微小スポットに光エネルギーを局在化させる技術が注目されている。
特に、磁気を利用した情報記録再生装置においては、磁気記録媒体表面の微小領域を分離して磁化することが重要であるが、微小領域のみに近接場光を照射することで磁区を局所的に加熱して一時的に保磁力を低下させ、その間に書き込みを行うハイブリッド磁気記録方式(近接場光アシスト磁気記録方式)が、次世代の記録再生原理の有力候補と見られている。
このハイブリッド磁気記録方式を採用することで、従来の光学系において限界とされていた光の波長以下となる領域に光スポットを局在化させることが可能となるので、従来の光情報記録再生装置等を超える記録ビットの高密度化を図ることができる。この点において、上述したように次世代技術として注目を集めている。
なお、近接場光は、近接場光発生素子によって発生されるものである。この近接場光発生素子は、例えば、光の波長以下のサイズに形成され、光の回折限界を超えた光学的微小開口や、先鋭化させた金属膜等により構成されるものである。そして、微小開口に光を照射することで開口先端から近接場光を発生させたり、金属膜の先端に光を照射することで近接場光を発生させたりしている。
ところで、近接場光は、近接場光発生素子から数nm〜数十nm程度の微小領域に存在するものであり、伝播はしない。また、近接場光発生素子からの距離に依存して急激に減衰する特徴を有している。そのため、近接場光により回折限界を超える微小スポットを発生させ、該微小スポットを高密度記録化に利用するためには、近接場光発生素子を磁気記録媒体の表面から数nm〜数十nm程度の距離まで近接させる必要がある。
一方、磁気記録装置における磁気ヘッドは、高密度記録を実現するため、磁気記録媒体の表面から所定距離(例えば、10nm程度)浮上した状態で動作するようになっている。そこで、この磁気ヘッドに上述した近接場光発生素子を組み合わせることで、上述した要求を満たすことができる。つまり、浮上する磁気ヘッドに近接場光発生素子を組み込むことで、磁気記録媒体の表面近傍に近接場光発生素子を位置させることが可能とされている。そのため、光スポットを局在化させた微小スポット(微小熱源)を利用して高密度記録化を実現することができる。
ところで、上述した浮上技術と近接場光発生素子とを組み合わせたヘッドが既にいくつか知られている。
その1つとして、浮上ヘッドに設けられた光学的微小開口に光を照射することで近接場光を発生させ、該近接場光を利用して情報の記録再生を行うヘッドが知られている(特許文献1参照)。このヘッドは、浮上ヘッドに接着固定された光ファイバによって、光を導光している。
また、浮上ヘッドに設けられた金属膜(光散乱体)に光を照射することで金属膜先端に強く局在化した近接場光を発生させ、該近接場光を利用して情報の記録再生を行うヘッドも知られている(特許文献2参照)。このヘッドは、光を空中伝播させることで、光を導光している。更に、浮上ヘッドに設けられたレンズ等の光学部品で光を集光して近接場光を発生させ、該近接場光を利用して情報の記録再生を行うヘッドも知られている(特許文献3参照)このヘッドに関しても、光を空中伝播させることで、光を導光している。
国際公開第00/28536号パンフレット 特開2005−4901号公報 特開2004−87065号公報
しかしながら、上述した従来のヘッドには、まだ以下の課題が残されていた。
始めに、回転する記録媒体上を微小な間隔を空けて浮上するヘッドには、安定した記録を行うために、常に安定した姿勢で浮上することが要求される。そのため、ヘッドを支持する構造や記録媒体に対向する面、即ちABS(Air Bearing Surface)等に工夫を凝らし、記録媒体が面振れを起こしたとしても、これに追従して姿勢が変化して安定浮上を行えるように設計がなされている。
一方、近接場光等の光を利用して安定した記録を行うためには、常に安定してヘッドに導光することが要求される。
このように、光を利用した浮上ヘッドに関しては、安定浮上と安定導光という2つの要求が両立することが望まれる。しかしながら、上述した従来のヘッドでは、この2つの要求を両立することが困難なものであった。
即ち、特許文献1に記載されているヘッドは、接着剤等を利用して光ファイバを浮上ヘッドに強固に固定している。そのため、安定して浮上ヘッドに導光する点においては、優れている。しかしながら、浮上ヘッドに光ファイバが固定されているので、該光ファイバが突っ張る等して浮上ヘッドの姿勢変化を阻害する可能性があった。そのため、浮上ヘッドが記録媒体の面振れ等に追従して動き難く、安定浮上という点では劣ってしまうものであった。
また、特許文献2及び3に記載されているヘッドは、光ファイバ等を使用しないため、安定浮上という点では優れている。しかしながら、光ファイバ等のように直接光を導光する場合とは異なり、空中伝播させることで導光させている。そのため、安定して導光することが難しいものであった。特に、ヘッドが姿勢変化した場合には、光を入射させるポイントがずれてしまうので、安定した導光がより困難になるものであった。
加えて、ヘッドの周辺(上方等)にレンズやミラー等の光学部品や光源等を配置させる必要があるので、コンパクトに設計できず、小型化を図ることが困難であった。そのため、このヘッドを有する情報記録再生装置を設計する際に、ヘッドの分で設計スペースが取られてしまい、記録媒体を複数枚備えた構成にすることが難しいものであった。
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、円滑な姿勢変化により記録媒体上を安定して浮上することができると共に、姿勢変化に影響されずに光束を安定して導光でき確実な記録、再生を行うことができる記録ヘッド及び該記録ヘッドを有する情報記録再生装置を提供することである。
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る記録ヘッドは、導入された光束を集光して生成したスポット光を利用して一定方向に回転する記録媒体に情報を記録再生する記録ヘッドであって、前記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、前記スポット光を記録媒体に対向する対向面側に生成するスポット光生成手段を有するヘッド本体と、導光部ホルダを介して前記ヘッド本体に先端が挿着され、前記光束を前記スポット光生成手段に導入させる導光部と、を備え、前記導光部が、前記導光部ホルダに対して摺動可能に保持されていることを特徴とするものである。
この発明に係る記録ヘッドにおいては、ヘッド本体が、一定方向に回転している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ている。ここで記録を行う場合には、導光部を介して光束をヘッド本体のスポット光生成手段に導入する。すると、スポット光生成手段は、導入された光束を集光してスポット光を生成する。しかも、記録媒体に対向する対向面側に生成する。記録媒体は、このスポット光によって局所的に加熱されて一時的に保磁力が低下、或いは、結晶構造が変化する。その結果、このスポット光を利用して記録媒体に各種の情報を記録、再生することができる。
ところで、光束を導入する導光部は、導光部ホルダを介してヘッド本体に先端が挿着されている。しかも導光部は、従来の接着固定されたものとは異なり、導光部ホルダによって摺動可能に保持されている。そのため、記録媒体上を浮上しているヘッド本体は、導光部によって動きが妨げられることなく自由に動くことができる。つまり、従来のものは、光ファイバの突っ張り等によってヘッドの動きが阻害されてしまっていたが、上述したように導光部が摺動可能に保持されているので、ヘッド本体の動きが阻害される恐れがない。従って、回転している記録媒体が面振れを起こしたとしても、該面振れに追従してヘッド本体の姿勢を円滑に変えることができる。よって、ヘッド本体を安定浮上させることができる。
また、空中伝播させることなく、導光部を利用して直接ヘッド本体のスポット光生成手段に光束を導入しているので、ヘッド本体の姿勢が変化したとしても、安定に光束を導光することができる。しかも、上述したようにヘッド本体を記録媒体上に安定に浮上させているので、対向面と記録媒体との距離を決められた距離に制御し易い。そのため、生成したスポット光を記録媒体に対して確実に作用させることができる。従って、情報の記録再生を確実に行うことができる。
また、光束を導入するにあたってヘッドの周辺に光学部品や光源等を配置していた従来のものとは異なり、導光部を利用して直接光束をヘッド本体のスポット光生成手段に導入している。従って、部品点数を抑えることができ、コンパクトな設計で小型化を図ることができる。
上述したように、本発明に係る記録ヘッドによれば、従来困難とされていた安定浮上と安定導光とを両立させることができる。その結果、円滑な姿勢変化により記録媒体上を安定して浮上することができると共に、姿勢変化に影響されずに光束を導光でき、確実な記録再生を行うことができる。
また、本発明に係る記録ヘッドは、上記本発明の記録ヘッドにおいて、前記導光部が、前記記録媒体の表面に対して略平行な方向に延びるように配置された可撓性の導光部とされ、長手方向に沿って摺動するように前記導光部ホルダに保持されていることを特徴とするものである。
この発明に係る記録ヘッドにおいては、導光部ホルダが、記録媒体の表面に対して略平行な方向に延びるように配置された導光部を、該導光部の長手方向に沿って摺動可能に保持している。ここで、記録媒体の面振れの影響により、ヘッド本体が記録媒体の表面に垂直な軸回りに回転した場合(ヨー角運動)には、導光部はヘッド本体の姿勢変化に追従しようとするので、左右のいずれかに曲がり始める。しかしながら、導光部は可撓性であると共に、長手方向に摺動可能とされている。よって、導光部は、曲がりながら長手方向にずれることができるようになっている。従って、ヘッド本体は、導光部に何ら動きを阻害されることなく、姿勢変化することができる。
また、面振れの影響により、ヘッド本体が記録媒体の表面に水平で且つ導光部の長手方向に直交する軸回りに回転した場合(ピッチ角運動)も同様に、導光部は上下のいずれかに曲がりながら長手方向にずれることができるようになっている。従って、ヘッド本体は、導光部に何ら動きを阻害されることなく、姿勢変化することができる。また、面振れの影響により、ヘッド本体が導光部の軸線回りに回転した場合(ロール角運動)した場合には、上述した場合とは異なり、導光部が曲がったりずれたりすることなく、ヘッド本体のみが回転動作する。よって、ヘッド本体は、やはり導光部に何ら動きを阻害されることなく、姿勢変化することができる。
このようにヘッド本体は、いずれの場合であっても導光部に動きを阻害されることなく円滑に姿勢変化することができるので、安定浮上する。特に、導光部は、光束をスポット光生成手段に導入する方向と同じ方向である長手方向にずれるようになっている。そのため、ヘッド本体の姿勢がどのように変化したとしても、スポット光生成手段に対して常に同じ位置に光束を導入することができる。つまり、導光部から出射された光束がスポット光生成手段に達する距離が変化するだけで、導入ポイントがずれてしまうことがない。
従って、ヘッド本体の姿勢が変化しても、同じ位置にスポット光を生成することができる。但し、導光部とスポット光生成手段との距離が変化するので、スポットサイズが変化してしまい、スポット光がぼやける(大きくなる)。しかしながら、上述したようにスポット光の位置自体は変化しないので、スポット光のピーク位置を同じ位置にすることができ、光効率の低減を最少限に抑えることができる。従って、光束を無駄なく集光してスポット光にでき、安定した記録再生を行うことができる。
また、本発明に係る記録ヘッドは、上記本発明の記録ヘッドにおいて、前記導光部の先端がレンズ状に形成され、前記光束を略平行光状態で前記スポット光生成手段に導入することを特徴とするものである。
この発明に係る記録ヘッドにおいては、光束を略平行光状態でスポット光生成手段に導入できるので、ヘッド本体の姿勢変化によって導光部とスポット光生成手段との距離が変化したとしても、光束を拡散させることなく導入することができる。従って、位置だけでなく、スポットサイズも同じスポット光を生成することができる。よって、より安定した記録再生を行うことができる。
また、本発明に係る記録ヘッドは、上記本発明の記録ヘッドにおいて、前記導光部が、光ファイバ又は光導波路であることを特徴とするものである。
この発明に係る記録ヘッドにおいては、特殊なものではなく、安価で一般的に使用されている光ファイバ又は光導波路を導光部として利用できるので、低コスト化及び設計の簡略化を図ることができる。
また、本発明に係る記録ヘッドは、上記本発明の記録ヘッドにおいて、前記ヘッド本体には、前記スポット光から近接場光を発生させて、該近接場光を前記対向面側から前記記録媒体に向けて発する近接場光発生素子が設けられていることを特徴とするものである。
この発明に係る記録ヘッドにおいては、近接場光発生素子が設けられているので、光束を集光してスポット光にした後、スポットサイズを光の回折限界を超えるほどさらに小さくして近接場光とすることができる。従って、記録媒体をさらに微小な領域で加熱することができ、高密度記録化を図ることができる。
また、本発明に係る記録ヘッドは、上記本発明の記録ヘッドにおいて、前記近接場光発生素子が、光の波長よりも小さいサイズに形成された微小開口であることを特徴とするものである。
この発明に係る記録ヘッドにおいては、スポット光が光の波長よりも小さいサイズに形成された光学的な微小開口に達すると、該開口と略同じサイズにスポットサイズが絞られる。その結果、近接場光を発生させることができる。このように、微小開口を形成するだけで近接場光を発生させることができるので、設計の簡略化を図ることができる。
また、本発明に係る記録ヘッドは、上記本発明の記録ヘッドにおいて、前記近接場光発生素子が、前記スポット光から表面プラズモンを励起させ、該励起された表面プラズモンから近接場光を発生させる金属膜であることを特徴とするものである。
この発明に係る記録ヘッドにおいては、スポット光が金属膜に達すると、該金属膜には表面プラズモンが励起される。すると、励起された表面プラズモンは、共鳴効果によって増強されながら金属膜に沿って進み、金属膜の端部に達した時点で光強度の強い近接場光となる。このように、金属膜を形成するだけで近接場光を発生することができるので、設計の簡略化を図ることができる。しかも、光強度の強い近接場光を発生させ易い。
また、本発明に係る記録ヘッドは、上記本発明の記録ヘッドにおいて、前記ヘッド本体の対向面側に記録磁界を発生させる主磁極及び補助磁極を有する記録素子を備え、前記スポット光と前記記録磁界とを協働させた方式により記録を行うことを特徴とするものである。
この発明に係る記録ヘッドにおいては、光束を導入してスポット光を発生させるのと同時に、記録素子を作動させて主磁極と補助磁極との間に記録磁界を発生させる。これにより、スポット光によって保磁力が低下した記録媒体の局所的な位置に対してピンポイントで記録磁界を発生させることができる。その結果、スポット光と記録磁界とを協働させたハイブリッド磁気記録方式により情報の記録、再生を行うことができる。
また、本発明に係る記録ヘッドは、上記本発明の記録ヘッドにおいて、前記導光部ホルダが、前記ヘッド本体に形成され、前記導光部の少なくとも一部が接触する溝部であることを特徴とするものである。
この発明に係る記録ヘッドにおいては、導光部が溝部内に嵌り込んで少なくとも一部が該溝部に接触した状態となっている。よって、導光部は、溝部に案内されながら該溝部に沿って安定に摺動動作する。特に、新たな部品を付加することなく、ヘッド本体に溝部を形成するだけで導光部ホルダを構成できるので、設計の簡略化を図ることができると共に小型化を図ることができる。
また、本発明に係る記録ヘッドは、上記本発明の記録ヘッドにおいて、前記導光部ホルダが、前記ヘッド本体に形成され、前記導光部を貫通させる貫通孔であることを特徴とするものである。
この発明に係る記録ヘッドにおいては、導光部が貫通孔内を貫通した状態となっている。よって、導光部は、貫通孔に案内されながら該貫通孔に沿って安定に摺動動作する。特に、新たな部品を付加することなく、ヘッド本体に貫通孔を形成するだけで導光部ホルダを構成できるので、設計の簡略化を図ることができると共に小型化を図ることができる。しかも、導光部の全周を貫通孔で覆うことができるので、導光部との接触面積を増やすことができ、より安定して導光部を保持することができる。
また、本発明に係る記録ヘッドは、上記本発明の記録ヘッドにおいて、前記導光部ホルダが、前記ヘッド本体に固定され、前記導光部を貫通させる筒状体であることを特徴とするものである。
この発明に係る記録ヘッドにおいては、導光部がヘッド本体に固定された筒状体を貫通した状態となっている。よって、導光部は、筒状体に案内されながら該筒状体に沿って安定に摺動動作する。特に、ヘッド本体に何ら加工を施すことなく導光部ホルダを構成することができる。しかも、導光部の全周を筒状体で覆うことができるので、導光部との接触面積を増やすことができ、より安定して導光部を保持することができる。
また、本発明に係る記録ヘッドは、上記本発明の記録ヘッドにおいて、前記導光部ホルダの摺動面には、摩擦力を低減させるコーティング膜が形成されていることを特徴とするものである。
この発明に係る記録ヘッドにおいては、導光部ホルダの摺動面にコーティング膜が形成されているので、より円滑に導光部を摺動させることができる。従って、ヘッド本体をより滑らかに姿勢変化させることができ、追従性を向上してより安定した浮上を行わせることができる。また、導光部と導光部ホルダとの摩擦力が低減されるので、耐久性に関しても向上することができる。
また、本発明に係る記録ヘッドは、上記本発明の記録ヘッドにおいて、前記導光部ホルダと前記導光部との間には、液体が介在されていることを特徴とするものである。
この発明に係る記録ヘッドにおいては、導光部ホルダと導光部との間に液体が介在されているので、摩擦力を低減することができ、より円滑に導光部を摺動させることができる。従って、ヘッド本体をより滑らかに姿勢変化させることができ、追従性を向上してより安定した浮上を行わせることができる。また、導光部と導光部ホルダとの摩擦力が低減されるので、耐久性に関しても向上することができる。
また、本発明に係る情報記録再生装置は、上記本発明の記録ヘッドと、前記記録媒体の表面に平行な方向に移動可能とされ、該記録媒体の表面に平行で且つ互いに直交する2軸回り及び記録媒体の表面に垂直な垂直軸回りに回動自在な状態で前記記録ヘッドを先端側で支持するビームと、前記導光部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、前記記録媒体を前記一定方向に回転させる回転駆動部と、記録する前記情報に応じて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ものである。
この発明に係る情報記録再生装置においては、回転駆動部により記録媒体を一定方向に回転させた後、アクチュエータによりビームを移動させて記録ヘッドをスキャンさせる。そして、記録ヘッドを記録媒体上の所望する位置に配置させる。この際、記録ヘッドは、記録媒体の表面に平行で且つ互いに直交する2軸回り及び垂直軸回りに回動自在な状態、即ち、2軸及び垂直軸を中心として捻れることができるようにビームに支持されている。よって、記録媒体にうねり(面振れ)が生じたとしても、うねりに起因する風圧変化、又は、直接伝わってくるうねりの変化を捩じりによって吸収でき、記録ヘッドの姿勢を安定にすることができる。
その後、制御部は光源を作動させる。これにより記録ヘッドは、スポット光を利用して記録媒体に情報の記録、再生を行うことができる。特に、上述した記録ヘッドを備えているので、記録媒体の面振れ等に影響されずに安定した記録、再生を行うことができ、高品質化を図ることができる。また、記録ヘッドは、コンパクトな設計で小型化が図られているので、情報記録再生装置自体の小型化を図ることができる。
本発明に係る記録ヘッドによれば、円滑な姿勢変化により記録媒体上を安定して浮上することができると共に、姿勢変化に影響されずに光束を導光でき、確実な記録再生を行うことができる。
また、本発明に係る情報記録再生装置によれば、上述した記録ヘッドを備えているので、記録媒体の面振れ等に影響されずに安定した記録、再生を行うことができ、高品質化を図ることができる。
(第1実施形態)
以下、本発明に係る第1実施形態を、図1から図18を参照して説明する。
本実施形態の情報記録再生装置1は、図1に示すように、記録ヘッド2と、ディスク面(記録媒体の表面)D1に平行なXY方向に移動可能とされ、ディスク面D1に平行で且つ互いに直交する2軸(X軸、Y軸)回り及びディスク面D1に垂直な垂直軸(Z軸)回りに回動自在な状態で記録ヘッド2を先端側で支持するビーム3と、光導波路(導光部)4の基端側から該光導波路4に対して光束Lを入射させる光信号コントローラ(光源)5と、ビーム3の基端側を支持すると共に、該ビーム3をディスク面D1に平行なXY方向に向けてスキャン移動させるアクチュエータ6と、ディスクDを一定方向に回転させるスピンドルモータ(回転駆動部)7と、記録する情報に応じて光信号コントローラ5の作動を制御する制御部8と、これら各構成品を内部に収容するハウジング9とを備えている。
ハウジング9は、アルミニウム等の金属材料により、上面視四角形状に形成されていると共に、内側に各構成品を収容する凹部9aが形成されている。また、このハウジング9には、凹部9aの開口を塞ぐように図示しない蓋が着脱可能に固定されるようになっている。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軸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、記録ヘッド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。
上記記録ヘッド2は、導入された光束Lを集光して生成したスポット光Sを利用して、回転するディスクDに各種の情報を記録再生するものである。この記録ヘッド2は、図2から図5に示すように、ディスク面D1から所定距離Hだけ浮上した状態でディスクDに対向配置され、ディスク面D1に対向する対向面24aを有するヘッド本体20と、該ヘッド本体20に形成され、導入された光束Lからスポット光Sを生成して対向面24a側に発生させるスポット光生成手段21と、導光部ホルダ22を介してヘッド本体20に先端が挿着され、光束Lをスポット光生成手段21に導入させる光導波路4と、を備えている。
本実施形態のヘッド本体20は、2枚の基板を張り合わせた構造となっている。即ち、ヘッド本体20は、互いに接着等で接合されたアーム側基板23と媒体側基板24とから構成されている。そして、ヘッド本体20は、対向面24aをディスクD側にした状態で、ジンバル部25を介してビーム3の先端にぶら下がるように支持されている。このジンバル部25は、X軸回り、Y軸回り及びZ軸回りに変位するように動きが規制された部品である。これによりヘッド本体20は、上述したようにディスク面D1に平行で且つ互いに直交するX軸、Y軸及びディスク面D1に垂直なZ軸回りに回動自在とされている。
ヘッド本体20を構成するアーム側基板23は、例えば、厚さが200μm程度のSi基板であり、図6に示すように、媒体側基板24に対向する面に、断面V字状の溝部23aが形成されている。この溝部23aは、アーム側基板23の一方の側面に露出するように形成されている。また、溝部23aの終端は、斜めにカットされたミラー面23bとされており、光導波路4から導入された光束Lを媒体側基板24に向けて反射するようになっている。これについては、後に詳細に説明する。
また、ヘッド本体20を構成する媒体側基板24は、例えば、厚さが200μm程度の石英ガラス基板であり、図2から図5に示すように、ディスクD側の面が上記対向面24aとされている。この対向面24aには、回転するディスクDによって生じた空気流の粘性から、浮上するための圧力を発生させる凸条部24bが形成されている。本実施形態では、レール状に並ぶように、長手方向に沿って延びた凸条部24bを2つ形成している場合を例にしている。但し、この場合に限定されるものではなく、ヘッド本体20をディスク面D1から離そうとする正圧とヘッド本体20をディスク面D1に引き付けようとする負圧とを調整して、ヘッド本体20を最適な状態で浮上させるように設計されていれば、どのような凹凸形状でも構わない。なお、この凸条部24bの表面はABS(Air Bearing Surface)と呼ばれている。
ヘッド本体20は、この2つの凸条部24bによってディスク面D1から浮上する力を受けている。また、ビーム3は、ディスク面D1に垂直なZ方向に撓むようになっており、ヘッド本体20の浮上力を吸収している。つまり、ヘッド本体20は、浮上した際にビーム3によってディスク面D1側に押さえ付けられる力を受けている。よってヘッド本体20は、この両者の力のバランスによって、上述したようにディスク面D1から所定距離H離間した状態で浮上するようになっている。しかもヘッド本体20は、ジンバル部25によってX軸回り、Y軸回り及びZ軸回りに回動するようになっているので、常に姿勢が安定した状態で浮上するようになっている。
なお、ディスクDの回転に伴って生じる空気流は、ヘッド本体20の流入端側(ビーム3の基端側)から流入した後、ABSに沿って流れ、流出端側(ビーム3の先端側)から抜けている。
また、媒体側基板24には、図4、図5及び図7に示すように、アーム側基板23に対向する面に、断面V字状の溝部24cが形成されている。この溝部24cは、アーム側基板23に形成された溝部23aと対向するようになっており、光導波路4を間に挟むように該光導波路4を摺動可能に保持している。即ち、これら両溝部23a、24cは、上述した導光部ホルダ22として機能するようになっている。
また、媒体側基板24には、溝部24cから若干距離を開けた位置に直径が略80μm程度の非球面のマイクロレンズ26が形成されている。このマイクロレンズ26は、ミラー面23bで反射された光束Lを対向面24aに形成された後述するティップ27に向けて集光させるレンズである。そのため、マイクロレンズ26は、ティップ27に対向する位置に形成されている。
媒体側基板24の対向面24aには、ティップ27が形成されている。このティップ27は、媒体側基板24と一体的に形成されたものであり、4つの側面27aと端面27bとで四角錐台形状の形成されている。具体的には、端面27bが平面視正方形状に形成されている。但し、端面27b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、長方形状、平行四辺形状や台形状であっても構わない。4つの側面27aは、端面27bに向かうにしたがって向かい合う側面27aとの間隔が漸次狭まる斜面状態となっている。
よって、マイクロレンズ26によって集光された光束Lがこのティップ27に入射すると、側面27aで反射を繰り返すことで徐々にスポットサイズが絞られて小さくなり、小さなスポットサイズとなったスポット光Sとして端面27bから外部に出射するようになっている。
即ち、上述したミラー面23b、マイクロレンズ26及びティップ27は、上述したスポット光生成手段21として機能する。なおティップ27は、端面27bの高さが凸条部24bの高さと同じになるように、高さ設計されている。
また、端面27bを除くように、ティップ27の4つの側面27aから対向面24aに亘ってアルミニウム等の遮光膜28が成膜されている。これにより、ティップ27に入射した光束Lが端面27bに達する前に側面27aから外部に漏れることを防止している。これにより、光束Lを無駄なくスポット光Sにすることができ、損失をできるだけ抑えることができる。
上記光導波路4は、ディスク面D1に対して略平行に伸びるように配置された可撓性のものであり、コアとクラッドとからなる導波路である。そして、コア内を光束Lが伝播するようになっている。この光導波路4は、図4及び図5に示すように、先端がアーム側基板23に形成された溝部23aと、媒体側基板24に形成された溝部24cとによって摺動可能に保持されている。しかも、光導波路4は、自身の長手方向に摺動できるように保持されている。また、光導波路4は、両溝部23a、24cに線接触した状態で保持されているので、長手方向以外の方向に動かないように規制されている。
なお、図4及び図5並びにこれ以降で示す各図において、後述する潤滑油Wを見易くするために該潤滑油Wを誇張して図示している。実際には、潤滑油Wの膜厚は僅かである。
また、光導波路4の基端側は、ビーム3及びキャリッジ11等を介して光信号コントローラ5に引き出された後、該光信号コントローラ5に接続されている。このように配置された光導波路4からヘッド本体20内に導かれた光束Lは、アーム側基板23のミラー面23bに当たって反射した後、媒体側基板24のマイクロレンズ26に入射する。そして、該マイクロレンズ26によって集光されながら媒体側基板24の内部を対向面24aに向かって進み、ティップ27に入射する。そして、該ティップ27によってスポットサイズが絞られることで、スポット光Sとして外部に出射するようになっている。
また、光導波路4と両溝部23a、24cとの間には、図4及び図5に示すように、潤滑油(液体)Wが介在されている。具体的には、両溝部23a、24cの表面に潤滑油Wが薄く塗られている。この潤滑油Wによって、光導波路4と両溝部23a、24cとの摩擦力は低減された状態となっている。
次に、このように構成された情報記録再生装置1により、ディスクDに各種の情報を記録再生する場合について以下に説明する。
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記録ヘッド2を位置させることができる。この際、記録ヘッド2は、ヘッド本体20の対向面24aに形成された2つの凸条部24b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。記録ヘッド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(例えば、数nm〜数十nm)離間した位置に浮上する。
また、記録ヘッド2は、ディスクDのうねり(面振れ)に起因して発生する風圧を受けたとしても、ビーム3によってZ方向の変位が吸収されると共に、ジンバル部25によってX軸、Y軸、Z軸回りに変位することができるようになっているので、うねりに起因する風圧を吸収することができる。そのため、記録ヘッド2を安定した状態で浮上させることができる。なお、この浮上に関しては、後に詳細に説明する。
ここで、情報の記録を行う場合、制御部8は光信号コントローラ5を作動させる。すると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のコア内を先端側に向かって進み、図4に示すように、ヘッド本体20に形成されたスポット光生成手段21を構成するアーム側基板23のミラー面23bに導入される。すると、導入された光束Lは、ミラー面23bで反射されて向きが変わった後、媒体側基板24のマイクロレンズ26に入射する。マイクロレンズ26に入射した光束Lは、該マイクロレンズ26によって集光されながら媒体側基板24の内部を対向面24a側に形成されたティップ27に向かって進む。そして、ティップ27に達した光束Lは、4つの側面27aで反射を繰り返しながら端面27bに向かって伝播する。この際、光束Lは、端面27bに向かうにしたがって徐々にスポットサイズが小さくなる。そして、スポットサイズが小さくなったスポット光Sとして、端面27b側からディスクDに向かって出射する。
このように、スポット光生成手段21によって光導波路4から導入された光束Lを集光してスポット光Sを対向面24a側に生成することができる。しかも、ティップ27の4つの側面27aには、遮光膜28が形成されているので、光束Lを無駄に損失させることなく効率良くスポット光Sにすることができる。
一方、ディスクDは、スポット光Sによって局所的に加熱されて一時的に保磁力が低下、或いは、結晶構造が変化する。その結果、このスポット光Sを利用して、ディスクDに各種の情報を記録、再生することができる。なお、記録を再生する場合には、ディスクDからの光の反射率の差を検出することで、再生を行うことができる。
ところで、光束Lを導入する光導波路4は、両溝部23a、24cから構成される導光部ホルダ22を介してヘッド本体20に先端が挿着されている。しかも光導波路4は、従来の接着固定されたものとは異なり、摺動可能に保持されている。そのため、ディスクD上を浮上しているヘッド本体20は、光導波路4によって動きが妨げられることなく自由に動くことができる。つまり、従来のものは、光ファイバ等の突っ張り等によってヘッドの動きが阻害されてしまっていたが、上述したように光導波路4が摺動可能に保持されているので、ヘッド本体20の動きが阻害される恐れがない。従って、回転しているディスクDが面振れを起こしたとしても、該面振れによってヘッド本体20の姿勢を円滑に変えることができる。よって、ヘッド本体20を安定浮上させることができる。
この安定浮上について、より詳細に説明する。
本実施形態では、ディスク面D1に対して略平行に配置された光導波路4を、光導波路4の長手方向に沿って摺動可能に保持している。ここで、ディスクDの面振れの影響により、ヘッド本体20が図8に示す状態から、図9及び図10に示すようにディスク面D1に垂直なZ軸回りに回転した場合(ヨー角運動)には、光導波路4はヘッド本体20の姿勢変化に追従しようとするので、左右(紙面に対して上下方向)のいずれかに曲がり始める。しかしながら、この光導波路4は可撓性であると共に、長手方向に摺動可能とされている。よって、光導波路4は、曲がりながら長手方向(紙面に対して右方向)にずれることができるようになっている。従って、ヘッド本体20は、光導波路4に何ら動きを阻害されることなく、姿勢変化することができる。
また、面振れの影響により、ヘッド本体20が図11及び図12に示すように、ディスク面D1に水平なX軸(光導波路4の軸線に沿ったY軸に直交する方向)回りに回転した場合(ピッチ角運動)も同様に、光導波路4は上下(紙面に対して上下方向)のいずれかに曲がりながら長手方向(紙面に対して右方向)にずれることができるようになっている。従って、ヘッド本体20は、やはり光導波路4に何ら動きを阻害されることなく、姿勢変化するようになっている。
なお、面振れの影響により、ヘッド本体20が光導波路4の軸線に沿ったY軸回りに回転した場合(ロール角運動)には、図13及び図14に示すように、上述した場合とは異なり、光導波路4が曲がったりずれたりすることなく、ヘッド本体20のみが回転運動する。よって、ヘッド本体20は、やはり光導波路4に何ら動きを阻害されることなく、姿勢変化することができる。
このようにヘッド本体20は、いずれの場合であっても光導波路4に動きを阻害されることなく円滑に姿勢変化することができるので、安定浮上することができる。
特に、本実施形態では、両溝部23a、24cと光導波路4との間に潤滑油Wが介在されているので、摩擦力を低減することができ、より円滑に光導波路4を摺動させることができる。従って、ヘッド本体20をより滑らかに姿勢変化させることができ、追従性を向上してより安定した浮上を実現することができる。加えて、潤滑油Wによって、光導波路4と両溝部23a、24cとの摩擦力が低減されるので、耐久性に関しても向上することができる。
しかも光導波路4は、光束Lをミラー面23bに導入する方向と同じ方向である長手方向にずれるようになっている。そのため、ヘッド本体20の姿勢がどのように変化したとしても、スポット光生成手段21を構成するミラー面23bに対して常に同じ位置に光束Lを導入することができる。つまり、ミラー面23bと光導波路4との距離が変化するだけ(即ち、光導波路4から出射された光束Lがミラー面23bに達する距離が変化)するだけで、導入ポイントがずれてしまうことがない。
従って、ヘッド本体20の姿勢が変化しても、同じ位置にスポット光Sを生成することができる。但し、光導波路4とミラー面23bとの距離が変化するので、光の拡散によりスポットサイズが変化してしまい、生成されたスポット光Sはぼやけてしまう(スポットサイズが大きくなってしまう)。しかしながら、上述したようにスポット光Sの位置自体は変化しないので、スポット光Sのピーク位置を同じ位置にすることができ、光効率の低減を最少限に抑えることができる。従って、光束Lを無駄なく集光してスポット光Sにでき、安定した記録再生を行うことができる。
また、本実施形態の記録ヘッド2は、空中伝播させることなく、光導波路4を利用して直接ヘッド本体20に光束Lを導入しているので、ヘッド本体20の姿勢が変化したとしても、安定に光束Lを導光することができる。しかも、上述したようにヘッド本体20をディスクD上に安定に浮上させているので、対向面24aとディスク面D1との距離を決められた距離Hに制御し易い。そのため、生成したスポット光SをディスクDに対して確実に作用させることができる。
また、光束Lをヘッド本体20に導入するにあたって、ヘッドの周辺に光学部品や光源等を配置していた従来のものとは異なり、記録ヘッド2は光導波路4を利用して直接光束Lをヘッド本体20のミラー面23bに導入している。従って、部品点数を最小限に抑えることができ、コンパクトな設計で小型化を図ることができる。
上述したように、本実施形態の記録ヘッド2によれば、従来困難とされていた安定浮上と安定導光とを両立させることができる。その結果、円滑な姿勢変化によりディスクD上を安定して浮上することができると共に、姿勢変化に影響されずに光束Lを導光でき、確実な記録再生を行うことができる。
また、安価で一般的に使用されている光導波路4を利用しているので、低コスト化及び設計の簡略化を図ることができる。また、ヘッド本体20に新たな部品を付加することなく、溝部23a、24cを形成するだけで導光部ホルダ22を構成できるので、小型化を図ることができると共に、この点においても設計の簡略化を図ることができる。特に、光導波路4は、溝部23a、24cに案内されるので、安定した摺動動作を行わせることができる。
また、本実施形態の情報記録再生装置1によれば、上記記録ヘッド2を備えているので、ディスクDの面振れ等に影響されずに安定した記録再生を行うことができ、高品質化を図ることができる。また、記録ヘッド2は、コンパクトな設計で小型化が図られているので、情報記録再生装置1自体の小型化を図ることができる。
なお、上記第1実施形態において、両溝部23a、24cをそれぞれ断面V字状に形成したが、この形状に限定されるものではない、例えば、光導波路4の曲面に合わせてU字状に形成しても構わない。また、光導波路4ではなく、光ファイバを用いても構わない。
また、上記第1実施形態では、アーム側基板23に形成された溝部23aと、媒体側基板24に形成された溝部24cとで光導波路4を摺動可能に保持した構成としたが、いずれか一方の溝部23a(或いは24c)でのみ保持しても構わない。
例えば、図15及び図16に示すように、アーム側基板23に形成した溝部23aだけで光導波路4を摺動可能に保持しても構わない。光導波路4は、可撓性とはいえ自身の重みで容易に撓むほど軟性なものではないので、アーム側基板23に形成された溝部23a内に嵌り込んだ形で安定し、媒体側基板24側に撓むことがない。よって、この場合であっても、光導波路4は溝部23aを介してヘッド本体20に挿着された状態となる。
なお、この場合には、アーム側基板23に形成された溝部23aが導光部ホルダとして機能する。この場合であっても、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、アーム側基板23ではなく、媒体側基板24に形成した溝部24cだけで光導波路4を摺動可能に支持しても構わない。この場合であっても、やはり第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。なおこの場合には、光導波路4とミラー面23bとが向き合うように溝部24cで光導波路4の高さを調整し、光導波路4から出射した光束Lがミラー面23bに入射するよう構成すれば良い。
なお媒体側基板24にのみ溝部24cを形成する場合には、図17及び図18に示すように、ヘッド本体20を1枚の基板、即ち媒体側基板24だけで構成すると良い。この場合には、媒体側基板24にミラー面23bを形成すれば良い。また、この場合には、溝部24cが導光部ホルダとして機能する。
このように構成した場合には、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができることに加え、薄型化を図ることができる。
(第2実施形態)
次に、本発明に係る第2実施形態を、図19から図26を参照して説明する。なお、この第2実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第2実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、スポット光Sを利用してディスクDに情報を記録再生したが、第2実施形態では、近接場光Rを利用して記録再生を行う点である。
即ち、本実施形態の記録ヘッド30は、図19に示すように、スポット光Sから近接場光Rを発生させて、該近接場光Rを対向面24a側からディスクDに向けて発する近接場光発生素子31が設けられたヘッド本体20を備えている。
この近接場光発生素子31は、図20に示すように、ティップ27の端面27b上に形成された遮光膜31aと、該遮光膜31aの略中心に形成された微小開口31bとから構成されている。この微小開口31bは、光の波長よりも小さいサイズに形成された光学的微小開口であって、例えば、一辺が数〜数十nmの三角形状の開口である。なお、この形状に限定されるものではない。例えば、円形状や四角形状の微小開口31bとしても構わない。
このように構成された記録ヘッド30によれば、光束Lを集光してスポット光Sにした後、スポットサイズを光の回折限界を超えるほどさらに小さくして近接場光Rとすることができる。つまり、ティップ27によって集光された光束Lが微小開口31bに達すると、該開口31bと略同じサイズにスポットサイズが絞られる。その結果、近接場光Rとなる。
このように構成された記録ヘッド30によれば、近接場光Rを利用してディスクDをさらに微小な領域で加熱することができるので、高密度記録化を図ることができる。また、微小開口31bを形成するだけで近接場光Rを発生させることができるので、設計の簡略化を図ることができる。
特に、本実施形態のように光近接場光Rを発生させる場合には、図21(a)、(b)に示すように微小開口31bにスポット光Sを当てる必要がある。
なお、図21に示す(a)は、微小開口31bとスポット光Sとの関係をディスクD側から見た図であり、(b)は(a)に示す微小開口31b及びスポット光Sを側方から見た図である。但し、図を見易くするため、微小開口31bに関しては(a)に示す状態のまま図示している。なお、これ以降に示す図22から図24の各図に示す(a)、(b)についても、同様の状態を図示している。
上述したように、スポット光Sを微小開口31bに当てるためには、光導波路4から出射される光束Lを、ミラー面23bの所定位置に当てる必要がある。ところが、光導波路4がディスク面D1に水平で且つ長手方向以外の方向(例えば、ディスク面D1に水平で且つ長手方向に直交する方向)にずれてしまった場合には、図22(a)、(b)に示すように、光束Lの導入ポイント(ミラー面23bに入射する位置)が所定位置からずれてしまい、微小開口31bからずれた位置にスポット光Sが生成される恐れがある。また、光導波路4が、ディスク面D1に垂直な方向にずれてしまった場合にも、光束Lの導入ポイント(ミラー面23bに入射する位置)が所定位置からやはりずれてしまい、図23(a)、(b)に示すように、微小開口31bからずれた位置にスポット光Sが生成される恐れがある。このように、スポット光Sの位置がずれてしまうと、近接場光Rを効率良く発生させることが困難になってしまう。
しかしながら、第1実施形態で説明したように、光導波路4は光束Lが出射される方向と同じ長手方向だけに摺動するだけであるので、光束Lの導入ポイントが上述したようにずれることがない。よって、ヘッド本体20の姿勢が変化したとしても、図24(a)、(b)に示すように、微小開口31bにスポット光Sを当てることができ、近接場光Rを確実に発生させることができる。よって、近接場光Rを利用して記録再生を確実に行うことができる。
但し、光導波路4が長手方向に摺動した場合には、ミラー面23bとの距離が変化してしまうので、ミラー面23bに達するまでに光束Lが若干拡散してしまい、図24(a)、(b)に示すように、スポット光Sのスポットサイズが若干大きくなってしまう。しかしながら、スポット光Sのピーク位置を微小開口31b合わせることができるので、スポット光Sが微小開口31bからずれてしまうよりは、効率良く近接場光Rを発生させることができる。
なお、上記第2実施形態において、図25に示すように、光導波路4の先端をレンズ状に形成して、光束Lを略平行光(コリメート光)状態に導入できるようにすることが好ましい。このように光導波路4を構成することで、ヘッド本体20の姿勢変化によって光導波路4とミラー面23bとの距離が変化したとしても、光束Lを拡散させることなく同じ光束径で導入することができる。従って、位置ずれを防止するだけでなく、スポットサイズも同じスポット光Sを微小開口31bに当てることができる。よって、より効率良く近接場光Rを発生させることができ、より安定した記録再生を行うことができる。
また、上記第2実施形態では、微小開口31bを利用して近接場光Rを発生させたが、他の方法により近接場光Rを発生させても構わない。
例えば、図26に示すように、ティップ27の4つの側面27aのうちのいずれかの面上に、遮光膜28ではなく金属膜32を形成しても構わない。この金属膜32は、スポット光Sから表面プラズモンを励起させ、該励起された表面プラズモンから近接場光Rを発生させるものであり、近接場光発生素子31として機能する。このような金属膜32としては、例えば、金膜、銀膜やプラチナ膜等である。特に金膜は、酸化に強く耐久性に優れているので好ましい。
このように金属膜32が形成された記録ヘッド30によれば、ティップ27によってスポットサイズが小さくなった光束Lが金属膜32に入射すると、上述したように表面プラズモンが励起される。すると、励起された表面プラズモンは、共鳴効果によって増強されながら金属膜32に沿って進み(詳細には、金属膜32とティップ27との界面に沿って進み)、ティップ27の端面27bに達する。そして、この端面27bに達した時点で、光強度の強い近接場光Rとなる。従って、金属膜32によって近接場光Rを発生させたとしても、第2実施形態と同様の作用効果を奏することができる。しかも、微小開口31bを形成した場合と同様に、単に金属膜32を形成するだけで近接場光Rを発生させることができるので、設計の簡略化を図ることができる。なお、金属膜32を利用する方が、微小開口31bを利用する場合に比べて光強度の強い近接場光Rを発生させ易い。
また、ティップ27と金属膜32との界面に局在化させた状態で近接場光Rを発生させることができるので、ティップ27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、ティップ27をより微小に作製する等の物理的な設計に影響されることなく、光強度の強い近接場光Rを容易に発生させ易い。
(第3実施形態)
次に、本発明に係る第3実施形態を、図27及び図28を参照して説明する。なお、この第3実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第3実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、アーム側基板23に形成された溝部23aと、媒体側基板24に形成された溝部24cとで光導波路4を摺動可能に保持したが、第3実施形態では、貫通孔41を利用して光導波路4を摺動可能に保持する点である。
即ち、本実施形態の記録ヘッド40は、図27及び図28に示すように、貫通孔41が形成されたアーム側基板23を有するヘッド本体20を備えている。この貫通孔41は、アーム側基板23の一方の側面に露出するように光導波路4の長手方向に沿って形成されている。なお、貫通孔41は、光導波路4の径よりも若干大きいサイズで形成されている。そして、光導波路4は、貫通孔41内を貫通した状態で摺動可能に保持されている。よって、本実施形態では、この貫通孔41が導光部ホルダとして機能する。なお、貫通孔41の内面には摩擦力を低減させるための潤滑油Wが塗られている。これにより、貫通孔41と光導波路4との間には潤滑油Wが介在された状態となっている。
このように構成された記録ヘッド40によれば、光導波路4が貫通孔41に案内されながら、該貫通孔41に沿って安定に摺動動作する。特に、第1実施形態の場合と異なり、光導波路4の全周を貫通孔41で覆っているので、光導波路4との接触面積を増やすことができ、より安定して光導波路4を保持することができる。なお、その他の作用効果は、第1実施形態と同様である。
(第4実施形態)
次に、本発明に係る第4実施形態を、図29から図31を参照して説明する。なお、この第4実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第4実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、アーム側基板23に形成された溝部23aと、媒体側基板24に形成された溝部24cとで光導波路4を摺動可能に保持したが、第4実施形態では、筒状体51を利用して光導波路4を摺動可能に保持する点である。
即ち、本実施形態の記録ヘッド50は、図29及び図30に示すように、ヘッド本体20に固定された筒状体51を備えている。本実施形態の筒状体51は、円筒状に形成されており、アーム側基板23に形成された溝部23aに嵌った状態で接着等により固定されている。なお筒状体51の内径は、光導波路4の径よりも若干大きいサイズとされている。このような筒状体51としては、例えば、光ファイバ等を固定するためのフェルール等が考えられる。そして、光導波路4は、筒状体51を貫通した状態で摺動可能に保持されている。よって、本実施形態では、この筒状体51が導光部ホルダとして機能する。なお、筒状体51の内面には摩擦力を低減させるための潤滑油Wが塗られている。これにより、筒状体51と光導波路4との間には潤滑油Wが介在された状態となっている。
このように構成された記録ヘッド50によれば、光導波路4が筒状体51に案内されながら、該筒状体51に沿って安定に摺動動作する。特に、第1実施形態の場合と異なり、光導波路4の全周を筒状体51で覆っているので、光導波路4との接触面積を増やすことができ、より安定して光導波路4を保持することができる。なお、その他の作用効果は、第1実施形態と同様である。
なお、本実施形態では、筒状体51が溝部23aに嵌り込んだ状態で固定されている場合を例に挙げて説明したが、溝部23aを形成せずにアーム側基板23に固定しても構わない。また、筒状体51を円筒状に形成したが、この形状に限定されるものではない。少なくとも断面円形の貫通孔が形成されていれば良く、外形は断面多角形状に形成されていても構わない。例えば、図31に示すように、断面円形の貫通孔を有し、外形が断面四角形状に形成された筒状体52を導光部ホルダとして機能させても構わない。
(第5実施形態)
次に、本発明に係る第5実施形態を、図32から図36を参照して説明する。なお、この第5実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第5実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、ミラー面23b、マイクロレンズ26及びティップ27を利用してスポット光Sを生成したが、第5実施形態では、一体的に形成されたスポットサイズ変換器61でスポット光Sを生成する点である。また、第1実施形態では、アーム側基板23及び媒体側基板24の2枚の基板でヘッド本体20を構成し、両基板23、24にそれぞれ形成した溝部23a、24cで光導波路4を摺動可能に保持したが、第5実施形態では、スライダ62と称する1枚の基板でヘッド本体65を構成し、スライダ62に形成した1つの溝部62aで光導波路4を摺動可能に保持する点である。
即ち、本実施形態の記録ヘッド60は、図32に示すように、ディスクDに対向する対向面62bを有するスライダ62と、スポット光Sを生成するスポットサイズ変換器61と、情報を記録する記録素子63と、情報を再生する再生素子64とで構成されるヘッド本体65と、光導波路4と、を備えている。
再生素子64は、スライダ62の先端面(流出端側の側面)に固定されている。そして再生素子64に記録素子63が固定され、該記録素子63にスポットサイズ変換器61が固定されている。また、本実施形態のヘッド本体65は、スライダ62の対向面62bをディスクD側にした状態で、スポットサイズ変換器61がジンバル部25を介してビーム3の先端にぶら下がるように支持されている。
スライダ62は、石英ガラス等の光透過性材料や、AlTiC(アルチック)等のセラミック等によって直方体状に形成されている。また、スライダ62の対向面62bには、凸条部62cが形成されている。スライダ62の上面には、図33に示すように、光導波路4を長手方向に摺動可能に保持する断面V字状の溝部(導光部ホルダ)62aが形成されている。光導波路4は、この溝部62a内に嵌った状態で保持されている。なお、本実施形態においても、溝部62aの内面に潤滑油Wが塗られており、溝部62aと光導波路4との間には潤滑油Wが介在された状態となっている。
記録素子63は、図34に示すように、補助磁極70と、磁気回路71を介して補助磁極70に接続され、ディスクDに対して垂直な記録磁界を補助磁極70との間で発生させる主磁極72と、磁気回路71を中心として該磁気回路71の周囲を螺旋状に巻回するコイル73とを備えている。両磁極70、72及び磁気回路71は、高飽和磁束密度(Bs)材料(例えば、CoNiFe合金、CoFe合金等)により形成されている。また、コイル73は、ショートしないように、隣り合うコイル線間、磁気回路71との間、両磁極70、72との間に隙間が空くように配置されており、この状態で絶縁体74によってモールドされている。そして、コイル73は、情報に応じて変調された電流が制御部8から供給されるようになっている。即ち、磁気回路71及びコイル73は、全体として電磁石を構成している。なお、主磁極72及び補助磁極70は、ディスクDに対向する端面がスライダ62のABSと面一となるように設計されている。
上記スポットサイズ変換器61は、図34から図36に示すように、一端側がスライダ62の上方側に向くと共に、他端側がディスクD側に向いた状態で、記録素子63に隣接して固定されている。より具体的には、主磁極72に隣接して固定されている。なお、図35は、後述するコア61を図34に示す矢印H方向から見た図である。また、図36は、図34に示すスポットサイズ変換器61をディスクD側から見た図である。
このスポットサイズ変換器61は、一端側から導入された光束Lを他端側に向けて集光させながら伝播させてスポット光Sを生成すると共に、該スポット光Sを端面75cから外部に発する素子であって、多面体のコア75と、該コア75を内部に閉じ込めるクラッド76とから構成されており、全体として略板状に形成されている。つまり、このスポットサイズ変換器61は、スポット光生成手段として機能する。
コア75は、反射面75aと光束集光部75bとにより一体的に形成されており、一端側から他端側に向けて全体的に漸次絞り成形されている。反射面75aは、一端側から光導波路4によって導入された光束Lを導入方向とは異なる方向に反射させている。本実施形態では、光束Lの向きが略90度変わるように反射させている。また、光束集光部75bは、一端側から他端側に向かう方向に漸次絞り成形された部分であり、反射面75aによって反射された光束Lを集光させながら他端側に向けて伝播させている。つまり光束集光部75bは、導入された光束Lのスポットサイズを小さいサイズに絞ることができるようになっている。
なお、本実施形態では、光束集光部75bが3つの側面を有するように形成されている。よって光束集光部75bは、図36に示すように、他端側で外部に露出する端面75cが三角形状に形成された面となっている。なお、端面75c上で確保できる最大直線長さL1が、約1μmとなるサイズに設計されている。これにより、光束Lのスポットサイズをこの長さL1と同程度の大きさ、即ち、直径を約1μm程度に絞ることができ、このサイズのスポット光Sとして端面75cから外部に発することができる。なおこの端面75cは、スライダ62のABSと面一となるように設計されている。
クラッド76は、図34に示すように、コア75よりも屈折率が低い材料で形成されており、コア75に密着して、コア75を内部に閉じ込めている。よって、コア75とクラッド76との間に隙間が生じないようになっている。また、本実施形態のクラッド76は、コア75の一端側と同様に、他端側の端面75cについても外部に露出させるように形成されている。
なお、クラッド76及びコア75として使用される材料の組み合わせの一例を記載すると、例えば、石英(SiO2)でコア75を形成し、フッ素をドープした石英でクラッド76を形成する組み合わせが考えられる。この場合には、光束Lの波長が400nmのときに、コア75の屈折率が1.47となり、クラッド76の屈折率が1.47未満となるので好ましい組み合わせである。また、ゲルマニウムをドープした石英でコア75を形成し、石英(SiO2)でクラッド76を形成する組み合わせも考えられる。この場合には、光束Lの波長が400nmのときに、コア75の屈折率が1.47より大きくなり、クラッド76の屈折率が1.47となるのでやはり好ましい組み合わせである。
特に、コア75とクラッド76との屈折率差が大きいほど、コア75内に光束Lを閉じ込める力が大きくなるので、コア75に酸化タンタル(Ta25:波長が550nmのときに屈折率が2.16)を用い、クラッド76に石英等を用いて、両者の屈折率差を大きくすることがより好ましい。また、赤外領域の光束Lを利用する場合には、赤外光に対して透明な材料であるシリコン(Si:屈折率が約4)でコア75を形成することも有効である。
再生素子64は、ディスクDから漏れ出ている磁界の大きさに応じて電気抵抗が変換する磁気抵抗効果膜である。この再生素子64には、図示しないリード膜等を介して制御部8からバイアス電流が供給されている。これにより制御部8は、ディスクDから漏れ出た磁界の変化を電圧の変化として検出することでき、この電圧の変化から信号の再生を行うことができるようになっている。
このように構成された記録ヘッド60により、情報を記録する場合には、制御部8が光信号コントローラ5を作動させると共に、情報に応じて変調した電流をコイル73に供給して記録素子63を作動させる。すると、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34に示すように、スポットサイズ変換器61の一端側からコア75内に導入される。コア75内に導入された光束Lは、反射面75aで反射されて向きが略90度変わり、他端側に向かって光束集光部75bを伝播する。この際、光束集光部75bは、一端側から他端側に向かって漸次絞り成形されているので、光束Lはこの光束集光部75bを通過する際に、側面で反射を繰り返しながら徐々に集光されてコア75の内部を伝播していく。特に、コア75の側面にはクラッド76が密着しているので、コア75の外部に光が漏れることはない。よって、導入された光束Lを無駄にすることなく絞りながら他端側に伝播させることができる。
そのため光束Lは、光束集光部75bの他端側に達した時点で絞り込まれてスポットサイズが小さくなる。つまり光束集光部75bは、導入された光束Lのスポットサイズを、直径が約1μm程度の小さいサイズに絞り込むことができる。これにより、スポット光Sを生成することができ、他端側の端面75cから外部に発することができる。すると、ディスクDは、このスポット光Sによって局所的に加熱されて一時的に保磁力が低下する。
一方、制御部8によってコイル73に電流が供給されると、電磁石の原理により電流磁界が磁気回路71内に磁界を発生させるので、主磁極72と補助磁極70との間にディスクDに対して垂直方向の記録磁界を発生させることができる。これにより図示しないディスクDの垂直記録層の磁化をディスク面D1に対して垂直に向けた状態で記録を行うことができる。
その結果、スポット光Sと両磁極70、72で発生した記録磁界とを協働させたハイブリッド磁気記録方式により情報の記録を行うことができる。しかも垂直記録方式で記録を行うので、熱揺らぎ現象等の影響を受け難く、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高めることができる。
また、ディスクDに記録された情報を再生する場合には、再生素子64がディスクDの垂直記録層から漏れ出ている磁界を受けて、その大きさに応じて電気抵抗が変化する。よって、再生素子64の電圧が変化する。これにより制御部8は、ディスクDから漏れ出た磁界の変化を電圧の変化として検出することができる。そして制御部8は、この電圧の変化から信号の再生を行うことで、情報の再生を行うことができる。
上述したように、本実施形態の記録ヘッド60によれば、ハイブリッド磁気記録方式により情報の記録を行うことができるので、書き込みの信頼性をさらに向上することができる。また、第1実施形態に比べて、薄型化を図ることができる。なおその他の作用効果は、第1実施形態と同様である。
なお、本実施形態の記録ヘッド60において、第2実施形態のように近接場光発生素子を設けても構わない。こうすることで、近接場光Rと記録磁界とを協働させたハイブリッド磁気記録方式で情報の記録を行うことも可能である。
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態では、潤滑油を光導波路と導光部ホルダとの間に介在させたが、潤滑油がなくても構わない。この場合であっても、安定浮上と安定導光とを両立することが可能である。但し、摩擦力を低減できるので、潤滑油を介在させることが好ましい。また、潤滑油に限られず、一定の粘度を有し、容易に乾燥しないものであれば各種の流体を用いて構わない。例えば、ゲル状の接着剤であっても構わない。
また、流体を使用するのではなく、導光部ホルダの摺動面に摩擦力を低減させるコーティング膜を形成しても構わない。この場合であっても、流体と同じ作用効果を奏することができる。このようなコーティング膜としては、例えば、フッ素樹脂膜やカーボン膜や二硫化モリブデン膜等が考えられる。
本発明に係る第1実施形態を示す図であって、情報記録再生装置の構成図である。 図1に示す情報記録再生装置を構成する記録ヘッドの拡大側面図である。 図2に示す記録ヘッドをディスク側から見た図である。 図2に示す記録ヘッドの断面図である。 図4に示す記録ヘッドの断面矢視A−A図である。 図2に示す記録ヘッドのヘッド本体を構成するアーム側基板の斜視図である。 図2に示す記録ヘッドのヘッド本体を構成する媒体側基板の斜視図である。 図2に示すヘッド本体の姿勢と光導波路との関係を説明するための図であって、ヘッド本体が通常の姿勢をしているときに、アーム側基板を媒体側基板から見た図である。 図8に示す状態から、ディスクの面振れによりヘッド本体がディスク面に垂直な軸回りに回転した状態を示す図である。 図9とは反対方向にヘッド本体が回転した状態を示す図である。 図2に示すヘッド本体の姿勢と光導波路との関係を説明するための図であって、ディスクの面振れによりヘッド本体がディスク面に水平な軸回りに回転した状態を示す断面図である。 図11とは反対方向にヘッド本体が回転した状態を示す図である。 図2に示すヘッド本体の姿勢と光導波路との関係を説明するための図であって、ディスクの面振れによりヘッド本体が光導波路の軸線回りに回転した状態を示す断面図である。 図13とは反対方向にヘッド本体が回転した状態を示す図である。 第1実施形態の変形例を示す図であって、アーム側基板に形成された溝部によって光導波路が摺動可能に保持されている記録ヘッドの断面図である。 図15に示す記録ヘッドの断面矢視B−B図である。 第1実施形態の変形例を示す図であって、媒体側基板に形成された溝部によって光導波路が摺動可能に保持されている記録ヘッドの断面図である。 図17に示す記録ヘッドの断面矢視C−C図である。 本発明に係る第2実施形態を示す図であって、近接場光発素子を有する記録ヘッドの断面図である。 図19に示す記録ヘッドのティップの端面をディスク側から見た図である。 ヘッド本体が通常の姿勢をしているときの、近接場光発生素子を構成する微小開口とスポット光との位置関係を示す図であって、(a)は、ディスク側から見た図であり、(b)は(a)に示す状態を側方から見た図である(但し、微小開口は(a)に示す状態を図示)。 ヘッド本体がディスク面に垂直な軸回りに回転したときの、近接場光発生素子を構成する微小開口とスポット光との位置関係を示す図であって、(a)は、ディスク側から見た図であり、(b)は(a)に示す状態を側方から見た図である(但し、微小開口は(a)に示す状態を図示)。 ヘッド本体がディスク面に水平な軸回りに回転したときの、近接場光発生素子を構成する微小開口とスポット光との位置関係を示す図であって、(a)は、ディスク側から見た図であり、(b)は(a)に示す状態を側方から見た図である(但し、微小開口は(a)に示す状態を図示)。 光導波路が長手方向に移動したときの、近接場光発生素子を構成する微小開口とスポット光との位置関係を示す図であって、(a)は、ディスク側から見た図であり、(b)は(a)に示す状態を側方から見た図である(但し、微小開口は(a)に示す状態を図示)。 第2実施形態の変形例を示す図であって、先端がレンズ状に形成され、光束を略平行光状態で出射させる光導波路の図である。 第2実施形態の変形例を示す図であって、近接場光を発生させる金属膜がティップの側面に形成された状態を示す図である。 本発明に係る第3実施形態を示す図であって、光導波路を摺動可能に保持する貫通孔を有する記録ヘッドの断面図である。 図27に示す記録ヘッドの断面矢視E−E図である。 本発明に係る第4実施形態を示す図であって、光導波路を摺動可能に保持する筒状体を有する記録ヘッドの断面図である。 図29に示す記録ヘッドの断面矢視F−F図である。 第4実施形態の変形例を示す図であって、外形が断面四角形状に形成された筒状体の斜視図である。 本発明に係る第5実施形態を示す図であって、スポットサイズ変換器を有する記録ヘッドの断面図である。 図32に示す記録ヘッドの断面矢視G−G図である。 図32に示す記録ヘッドの一部拡大断面図である。 図34に示す記録ヘッドを構成するスポットサイズ変換器のコアを矢印Hから見た図である。 図34に示す記録ヘッドを構成するスポットサイズ変換器の端面をディスク側から見た図である。
符号の説明
D ディスク(記録媒体)
D1 ディスク面(記録媒体の表面)
L 光束
R 近接場光
S スポット光
W 潤滑油(液体)
1 情報記録再生装置
2、30、40、50、60 記録ヘッド
3 ビーム
4 光導波路(導光部)
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、65 ヘッド本体
21 スポット光生成手段
22 導光部ホルダ
23a 溝部(導光部ホルダ)
24c 溝部(導光部ホルダ)
31 近接場光発生素子
31b 微小開口
32 金属膜
41 貫通孔(導光部ホルダ)
51、52 筒状体(導光部ホルダ)
61 スポットサイズ変換器(スポット光生成手段)
62a 溝部(導光部ホルダ)
63 記録素子
70 補助磁極
72 主磁極

Claims (14)

  1. 導入された光束を集光して生成したスポット光を利用して一定方向に回転する記録媒体に情報を記録再生する記録ヘッドであって、
    前記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、前記スポット光を記録媒体に対向する対向面側に生成するスポット光生成手段を有するヘッド本体と、
    導光部ホルダを介して前記ヘッド本体に先端が挿着され、前記光束を前記スポット光生成手段に導入させる導光部と、を備え、
    前記導光部は、前記導光部ホルダに対して摺動可能に保持されていることを特徴とする記録ヘッド。
  2. 請求項1に記載の記録ヘッドにおいて、
    前記導光部は、前記記録媒体の表面に対して略平行な方向に延びるように配置された可撓性の導光部とされ、長手方向に沿って摺動するように前記導光部ホルダに保持されていることを特徴とする記録ヘッド。
  3. 請求項2に記載の記録ヘッドにおいて、
    前記導光部の先端がレンズ状に形成され、前記光束を略平行光状態で前記スポット光生成手段に導入することを特徴とする記録ヘッド。
  4. 請求項2又は3に記載の記録ヘッドにおいて、
    前記導光部は、光ファイバ又は光導波路であることを特徴とする記録ヘッド。
  5. 請求項1から4のいずれか1項に記載の記録ヘッドにおいて、
    前記ヘッド本体には、前記スポット光から近接場光を発生させて、該近接場光を前記対向面側から前記記録媒体に向けて発する近接場光発生素子が設けられていることを特徴とする記録ヘッド。
  6. 請求項5に記載の記録ヘッドにおいて、
    前記近接場光発生素子は、光の波長よりも小さいサイズに形成された微小開口であることを特徴とする記録ヘッド。
  7. 請求項5に記載の記録ヘッドにおいて、
    前記近接場光発生素子は、前記スポット光から表面プラズモンを励起させ、該励起された表面プラズモンから近接場光を発生させる金属膜であることを特徴とする記録ヘッド。
  8. 請求項1から7のいずれか1項に記載の記録ヘッドにおいて、
    前記ヘッド本体の対向面に記録磁界を発生させる主磁極及び補助磁極を有する記録素子を備え、
    前記スポット光と前記記録磁界とを協働させた方式により記録を行うことを特徴とする記録ヘッド。
  9. 請求項1から8のいずれか1項に記載の記録ヘッドにおいて、
    前記導光部ホルダは、前記ヘッド本体に形成され、前記導光部の少なくとも一部が接触する溝部であることを特徴とする記録ヘッド。
  10. 請求項1から8のいずれか1項に記載の記録ヘッドにおいて、
    前記導光部ホルダは、前記ヘッド本体に形成され、前記導光部を貫通させる貫通孔であることを特徴とする記録ヘッド。
  11. 請求項1から8のいずれか1項に記載の記録ヘッドにおいて、
    前記導光部ホルダは、前記ヘッド本体に固定され、前記導光部を貫通させる筒状体であることを特徴とする記録ヘッド。
  12. 請求項1から11のいずれか1項に記載の記録ヘッドにおいて、
    前記導光部ホルダの摺動面には、摩擦力を低減させるコーティング膜が形成されていることを特徴とする記録ヘッド。
  13. 請求項1から11のいずれか1項に記載の記録ヘッドにおいて、
    前記導光部ホルダと前記導光部との間には、液体が介在されていることを特徴とする記録ヘッド。
  14. 請求項1から13のいずれか1項に記載の記録ヘッドと、
    前記記録媒体の表面に平行な方向に移動可能とされ、該記録媒体の表面に平行で且つ互いに直交する2軸回り及び記録媒体の表面に垂直な垂直軸回りに回動自在な状態で前記記録ヘッドを先端側で支持するビームと、
    前記導光部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、
    前記記録媒体を前記一定方向に回転させる回転駆動部と、
    記録する前記情報に応じて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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