JP2009043338A - 熱アシスト情報記録装置および熱アシスト情報記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、情報記録素子が生じた熱を効率良く該情報記録素子から放熱する熱アシスト情報記録装置を提供する。
【解決手段】熱アシスト情報記録装置１は、情報記録媒体９の記録部分を加熱することにより、情報を該記録部分に記録する情報記録ヘッド３と、情報記録ヘッド３を包含する気体充填用筐体２とを備え、気体充填用筐体２の内部にはヘリウムガス８が充填されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、情報記録媒体の記録部分を加熱することにより、情報を該記録部分に記録する情報記録素子の放熱効率を向上させる熱アシスト情報記録装置および熱アシスト情報記録方法に関するものである。

近年、高度情報化社会の到来により、取り扱う情報量が膨大になり、記録装置の大容量化、高密度化が求められている。特に、ビット単価が安く、不揮発かつ大容量記録可能な磁気記録装置は大いに普及している記録装置の一つであり、高密度記録可能な磁気記録媒体の開発が強く要求されている。

磁気記録媒体の高密度化のためには、磁気記録媒体内の個々の記録ビットのサイズを微細化する必要がある。しかしながら、記録ビットの体積を小さくすることによって、記録ビットの磁化の向きを一定に保つために必要な磁気異方性エネルギーＫｕ・Ｖ（Ｋｕ：磁気異方性エネルギー密度、Ｖ：磁気粒子の体積）が減少し、時間とともに磁化がゆらいでしまう。これによって、磁気記録媒体に記録した情報が消えてしまうため、従来の磁気記録媒体では記録ビットの体積の減少には限界がある。

すなわち、磁気記録媒体の高密度化を行うために、記録ビットの体積を減少させた場合、磁化情報を安定に保持するためには、Ｋｕの大きな材料を用いて記録ビットの磁気的なエネルギーを上げる必要がある。しかしながら、磁気記録媒体中の保磁力ＨｃはＫｕに比例するため、Ｋｕが増大すると、Ｈｃもまた増大する。そのため、Ｋｕの大きな材料を用いた磁気記録媒体では、既存の磁気記録ヘッドを使用して、記録することができなくなるという問題が新たに生じる。そこで、この問題を解決するために、熱アシスト磁気記録方式が提案されている。

熱アシスト磁気記録方式では、Ｋｕが温度とともに減少することを利用することによって、一旦、磁気記録媒体中の記録部分を、レーザ光などを用いて局所的に加熱する。それによって、ＫｕおよびＨｃを減少させ、既存の記録ヘッドによって磁気記録を行えるようにすることができ、高密度な情報の記録を行うことが可能となる。

特許文献１には、上記熱アシスト磁気記録方式を用いた熱アシスト磁気記録装置の一例として、半導体レーザと磁界発生素子とが一体化した情報記録素子が開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示された熱アシスト磁気記録装置では、半導体レーザ内の活性層周辺からの発熱により、情報記録素子および該情報記録素子を浮上させるためのスライダー内部に熱が蓄積されてしまう。

さらに、磁気記録媒体に情報を記録する際の該磁気記録媒体と該磁気記録媒体上を浮上する情報記録素子との距離は非常に微小であるために、該情報記録素子の温度が上昇すると、該磁気記録媒体の記録部分の温度分布に影響を与えてしまう。その結果、微小な記録ビットを形成できず、高密度記録を行うことができなくなってしまう。したがって、半導体レーザと磁界発生素子とが一体化した情報記録素子を用いるためには、情報記録素子への熱の蓄積を抑制する必要がある。

上述したような情報記録素子への熱の蓄積を抑制する方法が特許文献２に開示されている。特許文献２には、光磁気ヘッドに熱が蓄積するのを抑制するために、スライダーのディスク対向面に良熱伝導性の放熱層を設ける構成が開示されている。

また、特許文献３には、装置内部の温度上昇による構成部品の熱膨張に起因するトラックずれを抑制するために、密封型の磁気ディスク装置にヘリウムを密封する構成が開示されている。
特開２００４−３０３２９９号公報（公開日：平成１６年１０月２８日） 特開２０００―２７６８０６号公報（公開日：平成１２年１０月６日） 特開昭６２−７１０７８号公報（公開日：昭和６２年４月１日）

特許文献２に開示された技術では、スライダーのディスク対向面やスライダーと磁気ヘッドとの界面に放熱層を形成する必要があり、製造工程が増加し、コストも高くなってしまう。さらに、特許文献２に開示された技術では、磁気コイルに発生した熱が放熱層からしか放出されないために、放熱効率が悪く、光磁気ヘッド内部に熱が蓄積されてしまう。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成で、情報記録素子が生じた熱を効率良く該情報記録素子から放熱する熱アシスト情報記録装置および熱アシスト情報記録方法を提供することである。

本発明の熱アシスト情報記録装置は、上記課題を解決するために、情報記録媒体の記録部分を加熱することにより、情報を該記録部分に記録する情報記録素子と、上記情報記録素子を包含する気体充填用筐体とを備え、上記気体充填用筐体の内部にはヘリウムガスが充填されていることを特徴としている。

情報記録素子では、情報記録素子が情報記録媒体の記録部分を加熱するために生じた熱が、該情報記録素子の内部に蓄積されてしまう。情報記録素子の内部に熱が蓄積すると、該情報記録素子の温度が上昇し、情報記録媒体に情報を記録する際に、情報記録媒体の記録部分の温度分布に影響を与えてしまう。そのため、情報記録素子が発生した熱を、該情報記録素子内部に蓄積させずに、該情報記録素子外部に放出させる必要がある。

そこで、本発明の熱アシスト情報記録装置では、気体充填用筐体の内部にヘリウムガスを充填している。ヘリウムガスの熱伝導率は、０．１５２［Ｗ/ｍ/Ｋ］であり、一般の熱アシスト情報記録装置の筺体内に充填されている空気の熱伝導率０．０２４１［Ｗ/ｍ/Ｋ］や、窒素の熱伝導率０．０２５９［Ｗ/ｍ/Ｋ］と比較して非常に高い。

そのため、本発明の熱アシスト情報記録装置では、気体充填用筐体にヘリウムガスを充填するという簡易な構成で、情報記録素子が発生した熱をヘリウムガスへと効率良く移動させることができる。その結果、情報記録素子が情報記録媒体に情報を記録する際に、該情報記録素子が発生した熱が該情報記録素子内部に蓄積されることを抑制し、該情報記録素子の温度上昇を抑制することができる。そのため、情報記録時の加熱による情報記録媒体中の温度分布を急峻にすることが可能となり、より微小な記録ビットを形成でき、高密度記録が可能となる。

なお、本発明の熱アシスト情報記録装置により好適に情報を記録できる情報記録媒体は、記録部分を局所的に加熱することにより情報を記録する情報記録媒体、例えば、磁性材料のように記録部分の磁化方向を変化させることにより情報を記録するＭＯや、有機色素のように記録部分を化学的に状態変化させることにより情報を記録するＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒや、相変化記録材のように記録部分の結晶状態を変化させることにより情報を記録するＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ等が挙げられる。

また、特許文献３に開示された密閉型磁気ディスク装置は、磁気ディスクに情報を記録する装置に関するものであり、情報記録媒体の記録部分を局所的に加熱することにより情報を記録する本発明の熱アシスト情報記録装置とは異なる。

また、本発明の熱アシスト情報記録装置では、上記情報記録素子は、上記情報記録媒体の回転により、該情報記録媒体上に浮上するスライダーに接続されていてもよい。

スライダーは、情報記録媒体が高速回転することにより、情報記録媒体上を微小な間隙で浮上することが可能である。そのため、上記スライダーに情報記録素子を接続することにより、該情報記録素子を情報記録媒体上に微小な間隔で浮上させることができる。

情報記録素子が情報記録媒体に接近すればするほど、該情報記録素子が発生した熱は該情報記録媒体の記録特性に影響を与える。したがって、情報記録素子をスライダーに接続することにより、情報記録媒体に対してより強い磁界を印加することが可能となり、情報の記録特性が向上する。

また、本発明の熱アシスト情報記録装置では、上記情報記録素子の上記情報記録媒体と対向する面以外の面に、凹凸形状が形成されていてもよい。

情報記録素子が発生した熱は、情報記録素子とヘリウムガスとが接する面積が大きければ大きいほど、情報記録素子からヘリウムガスへと移動する。そのため、より効率良く情報記録素子からヘリウムガスへと熱を伝播させるためには、情報記録素子の表面積を大きくすることが望ましい。

しかしながら、本発明の熱アシスト情報記録装置では、記録情報を高密度化するために、情報記録媒体に情報を記録する際の情報記録素子と情報記録媒体との距離は１０ｎｍ以下であることが好ましい。そのため、情報記録素子と情報記録媒体との距離を狭めるために、情報記録素子の情報記録媒体と対向する面の平均表面粗さを小さくする必要がある。

そこで、本発明の熱アシスト情報記録装置では、情報記録素子の表面積を大きくするために、情報記録素子の情報記録媒体と対向する面以外の面に、凹凸形状を形成している。

上記構成により、情報記録素子とヘリウムガスとが接する表面積が大きくなり、情報記録素子からヘリウムガスへと多くの熱が移動し、情報記録素子の内部の温度上昇を抑制することができる。

また、本発明の熱アシスト情報記録装置では、上記情報記録媒体は、磁性材料から構成される磁気記録媒体であり、上記情報記録素子は、上記情報記録媒体の記録部分を加熱する局所的加熱手段と、該記録部分に磁界を印加する磁界発生素子とからなる構成であってもよい。

本発明の熱アシスト情報記録装置により好適に情報を記録できる情報記録媒体は、上述したように、記録部分を局所的に加熱することにより情報を記録する種々の情報記録媒体が挙げられる。これらの情報記録媒体のうち、本発明の熱アシスト情報記録装置が磁性材料から構成される磁気記録媒体に情報を記録する場合には、情報記録素子は、上記情報記録媒体の記録部分を加熱する局所的加熱手段と、該記録部分に磁界を印加する磁界発生素子とから構成される。

すなわち、本発明の熱アシスト情報記録装置は、上記局所加熱手段が情報記録媒体の記録部分を局所的に加熱することにより、該記録部分の磁気異方性エネルギー密度Ｋｕおよび保磁力Ｈｃを低下させ、上記磁界発生素子が該記録部分、すなわち、該情報記録媒体中の保磁力Ｈｃが該磁界発生素子から発生する磁界以下になった部分に対して磁界を印加することにより、該記録部分に情報を記録する。

本発明の熱アシスト情報記録装置では、気体充填用筐体にヘリウムガスを充填しているために、上記局所加熱手段によって加熱された情報記録媒体の温度分布が急峻となり、該情報記録媒体の保磁力Ｈｃの分布も急峻となる。そのため、上記磁界発生素子が発生する磁界によって記録可能な領域もより微小な領域に制限される。したがって、本発明の熱アシスト情報記録装置では、より微小な記録ビットを形成でき、高密度記録が可能となる。

また、本発明の熱アシスト情報記録装置では、上記情報記録媒体に記録された情報を再生する情報再生手段を備えていてもよい。

上記構成により、本発明の熱アシスト情報記録装置は、情報記録媒体に対して情報を記録するだけでなく、再生することも可能となる。

本発明の熱アシスト情報記録方法は、内部にヘリウムガスが充填された気体充填用筐体に包含された情報記録素子を用い、情報記録媒体の記録部分を加熱することにより、情報を該記録部分に記録することを特徴としている。

上記方法により、簡易な構成で、情報記録素子が生じた熱を効率良く該情報記録素子から放熱することができる。

本発明の熱アシスト情報記録装置は、以上のように、情報記録媒体の記録部分を加熱することにより、情報を該記録部分に記録する情報記録素子と、上記情報記録素子を包含する気体充填用筐体とを備え、上記気体充填用筐体の内部にはヘリウムガスが充填されていることを特徴としている。

上記構成により、本発明の熱アシスト情報記録装置は、気体充填用筐体にヘリウムガスを充填するという簡易な構成で、情報記録素子が発生した熱をヘリウムガスへと効率良く移動させることができる。その結果、情報記録素子が情報記録媒体に情報を記録する際に、該情報記録素子が発生した熱が該情報記録素子内部に蓄積されることを抑制し、該情報記録素子の温度上昇を抑制することができる。そのため、情報記録時の加熱による情報記録媒体中の温度分布を急峻にすることが可能となり、より微小な記録ビットを形成でき、高密度記録が可能となる。

本発明の熱アシスト情報記録装置は、情報記録媒体の記録部分を加熱することにより、情報を該記録部分に記録する情報記録素子と、該情報記録素子を包含する気体充填用筐体とを備えており、該気体充填用筐体の内部にヘリウムガスが充填されていることを特徴としている。

上記熱アシスト情報記録装置は、記録部分を局所的に加熱することにより情報を記録する情報記録媒体、例えば、磁性材料のように記録部分の磁化方向を変化させることにより情報を記録するＭＯや、有機色素のように記録部分を化学的に状態変化させることにより情報を記録するＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒや、相変化記録材のように記録部分の結晶状態を変化させることにより情報を記録するＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ等に情報を記録する際に好適に用いられる。

なお、上記熱アシスト情報記録装置が好適に用いられる情報記録媒体としては、上述した情報記録媒体に限定されず、加熱されることにより情報記録媒体の記録部分の状態が変化し、該記録部分に記録された情報が再生可能な情報記録媒体であればかまわない。

以下の説明においては、本発明の熱アシスト情報記録装置の一実施形態として、上述した情報記録媒体のうち、磁性材料から構成された情報記録媒体に対して情報を記録する場合の構成について図１〜図５を参照して説明する。

まず、本実施形態に係る熱アシスト情報記録装置１の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態の熱アシスト情報記録装置１の概略構成を示す断面図である。

熱アシスト情報記録装置１は、図１に示すように、気体充填用筐体２と、情報記録ヘッド３と、情報記録ヘッド駆動部４と、サスペンション５と、情報記録媒体駆動部６と、記録信号処理系７とを備えている。また、熱アシスト情報記録装置１は、気体充填用筐体２の内部にヘリウムガス８が充填されており、情報記録媒体駆動部６には情報記録時に情報記録媒体９が取り付けられる。

気体充填用筐体２は、熱アシスト情報記録装置１の記録信号処理系７以外の各構成要素を内部に収める容器であり、その内部にはヘリウムガス８が充填されている。

情報記録ヘッド３は、図２に示すように、情報記録素子１０と、スライダー１１とを備えており、図３に示すように、情報記録媒体９上に微小な間隔で浮上するとともに、情報記録媒体９の記録部分に情報を記録するものである。情報記録ヘッド３の構成について図２および図３を参照して具体的に説明する。図２は、情報記録ヘッド３の概略構成を示す斜視図である。図３は、情報記録ヘッド３と情報記録媒体９との配置を示す斜視図である。

情報記録素子１０は、熱アシスト磁気記録方式により情報記録媒体９に対して情報の記録を行うものであり、情報記録媒体９に対して磁界を印加する図示しない磁界発生素子と、情報記録媒体９を局所的に加熱する局所加熱手段１２とが一体化して構成されている。すなわち、情報記録素子１０は、局所加熱手段１２が情報記録媒体９の記録部分を局所的に加熱するとともに、上記磁界発生素子が該記録部分に対して磁界を印加することにより、該記録部分に情報を記録するものである。

局所加熱手段１２としては、半導体レーザが好適に用いられる。局所加熱手段１２として半導体レーザを用いた場合、半導体レーザから情報記録媒体９にレーザ光が照射され、情報記録媒体９が加熱される。本実施形態では、局所加熱手段１２として、波長が６３５ｎｍのＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを用いており、情報記録媒体９加熱時は、消費電力が３０ｍＷ、半導体レーザ内部の温度が１３５℃である。

上記ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザは、一般に知られている構造であり、一般に知られている製造方法によって製造することができる。以下に、上記ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの構成について説明する。

上記ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザは、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層と、ＧａＡｓからなる活性層と、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層とがこの順に積層されている。そして、上記ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層の一部には、エッチングが施され、ストライプ状のリッジ構造が形成されている。また、上記ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層のリッジ構造上部には、ｐ型ＧａＡｓからなるキャップ層が形成され、リッジ構造以外の領域には、ＳｉＯ_２ブロック層が形成される。上記キャップ層および上記ＳｉＯ_２ブロック層の上部には、ｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層と、Ｚｎ／Ａｕからなるｐ型電極層とがこの順に積層されている。また、上記ｎ型ＧａＡｓ基板上のｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層が形成された面とは反対側の面にＧｅ／Ａｕが形成され、これをｎ型電極としている。

なお、本実施形態では、局所加熱手段１２として半導体レーザを用いているが、本発明はこれに限られない。つまり、局所加熱手段１２は、情報記録媒体９を局所的に加熱可能な構成であればよく、例えば、針の先端の尖ったプローブを加熱し、針の先端を情報記録媒体９に近づけることによって加熱を行う局所加熱プローブであってもよい。

スライダー１１は、情報記録素子１０と情報記録媒体９との距離を制御するものであり、情報記録素子１０が接続されている。スライダー１１の情報記録媒体９と対向する面には、情報記録素子１０の浮上高さを調節するためのＡＢＳ（Ａｉｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）と呼ばれる凹凸形状が形成されている。スライダー１１にＡＢＳが設けられていることにより、情報記録媒体９が高速回転している時、情報記録素子１０は情報記録媒体９上を微小な間隙で浮上することが可能となる。

本実施形態では、スライダー１１として、材質がアルチック（ＡｌＴｉＣ）から構成されたフェムトスライダーを用いている。なお、アルチック(ＡｌＴｉＣ)とは、アルミニウム(Ａｌ)と、チタン(Ｔｉ)と、炭素（Ｃ）とを原料とする焼結体である。スライダー１１の形状は、図２に示すように、直方体であり、高さａが０．２３[ｍｍ]×奥行きｂが０．８５［ｍｍ］×幅ｃが０．７７［ｍｍ］である。なお、高さａ、奥行きｂ、幅ｃとは、それぞれ図２に示す情報記録ヘッド３のＺ軸方向、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向におけるスライダー１１の長さを指す。

なお、本実施形態では、スライダー１１としてアルチック（ＡｌＴｉＣ）から構成されたフェムトスライダーを用いているが、本発明はこれに限られない。つまり、スライダー１１は、情報記録素子１０を情報記録媒体９上に浮上させることが可能な構成であればよく、上述した材料および形状に限定されるものではない。

情報記録ヘッド駆動部４は、記録信号処理系７から受信した記録信号に応じて情報記録ヘッド３を移動させるものであり、サスペンション５を介してスライダー１１と接続されるとともに、記録信号処理系７とも接続されている。情報記録ヘッド駆動部４は、上記記録信号に応じて情報記録ヘッド３を移動させることにより、情報記録ヘッド３を該記録信号に対応した情報記録媒体９の位置に移動させることが可能となる。その結果、情報記録素子１０は、上記記録信号に対応した情報記録媒体９の位置により強い磁界を印加することが可能となり、記録特性を向上させることができる。

情報記録媒体駆動部６は、情報記録媒体９を駆動、すなわち高速回転させるものであり、情報を記録する際に情報記録媒体９を装着可能な構成である。

記録信号処理系７は、情報記録素子１０が情報記録媒体９に情報を記録する際に、情報記録媒体９への記録情報および該記録情報を記録する情報記録媒体９の位置情報を含む記録信号を生成するものであり、熱アシスト情報記録装置１内であって気体充填用筐体２の外部に設けられており、情報記録ヘッド駆動部４と接続されている。気体充填用筐体２は、記録信号処理系７と情報記録ヘッド駆動部４との接続により、内部に充填されたヘリウムガス８が外部に漏出しないように密閉されている。

情報記録媒体９は、磁性材料によって構成されており、記録部分の磁化方向を変化させることにより情報を記録するものである。本実施形態では、情報記録媒体９の記録層の材料として、アモルファス材料であり、熱安定性に優れた垂直磁気記録媒体であるＴｂＦｅＣｏ合金薄膜を用いている。

なお、情報記録媒体９の記録層の材料としては、上述した材料に限定されず、ＤｙＦｅＣｏ、ＴｂＤｙＦｅＣｏ等の希土類金属−遷移金属合金薄膜、ＰｔとＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の少なくとも一種以上の遷移金属とによって構成される合金薄膜、Ｐｔ／ＣｏやＰｄ／Ｃｏ等の磁気多層膜、ＣｏＣｒやＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２等のグラニュラー磁気薄膜等が好適に用いられる。さらに、情報記録媒体９の記録層としては、上述した材料以外であっても、磁界を印加することにより情報の記録を行い、記録情報が安定に保持できるものであればよい。

次に、本実施形態の熱アシスト情報記録装置１において、気体充填用筐体２の内部にヘリウムガス８を充填することによる情報記録素子１０の放熱効果の向上について説明する。

情報記録素子１０では、局所加熱手段１２が情報記録媒体９の記録部分を加熱するために生じた熱が、情報記録素子１０の内部に蓄積されてしまう。情報記録素子１０の内部に熱が蓄積すると、情報記録素子１０の温度が上昇し、情報記録媒体９に情報を記録する際に、情報記録媒体９の記録部分の温度分布に影響を与えてしまう。そのため、情報記録素子１０が発生した熱を、情報記録素子１０内部に蓄積させずに、情報記録素子１０外部に放出させる必要がある。

そこで、本実施形態の熱アシスト情報記録装置１では、気体充填用筐体２の内部にヘリウムガス８を充填している。ヘリウムガス８の熱伝導率は、０．１５２［Ｗ/ｍ/Ｋ］であり、一般の熱アシスト情報記録装置の筺体内に充填されている空気の熱伝導率０．０２４１［Ｗ/ｍ/Ｋ］や、窒素の熱伝導率０．０２５９［Ｗ/ｍ/Ｋ］と比較して非常に高い。

情報記録素子１０から、情報記録素子１０が接する物質へ移動する熱量、すなわち、情報記録素子１０の該物質と接する面における単位時間当たりの熱量の変化ΔＱ[Ｊ]は、以下の式で表される。
ΔＱ＝ｋ(ｇｒａｎｄＴ)・Ｓ・ｔ
なお、上記式において、ｋは情報記録素子１０が接する物質の熱伝導率［Ｗ/ｍ/Ｋ］を、Ｔは絶対温度［Ｋ］を、Ｓは上記物質と接する情報記録素子１０表面の表面積［ｍ^２］を、ｔは温度変化に要した時間［ｓ］を示す。

上記式により、情報記録素子１０から、情報記録素子１０が接する物質へと移動する熱量は、該物質の熱伝導率および情報記録素子１０と該物質とが接する面積に比例することが分かる。すなわち、情報記録素子１０が接する物質の熱伝導率が高ければ高いほど、または、情報記録素子１０と該物質とが接する面積が大きければ大きいほど、情報記録素子１０から該物質へと多くの熱が移動し、情報記録素子１０の内部の温度上昇を抑制することができる。

したがって、気体充填用筐体２に充填されたヘリウムガス８の熱伝導率は、上述したように、空気の約６．３倍、窒素ガスの約５．９倍であり、非常に高い値であるために、情報記録素子１０の局所加熱手段１２が発生した熱は、情報記録素子１０からヘリウムガス８へと非常に効率良く移動し、情報記録素子１０内部の温度上昇を抑制することができる。

このように、本実施形態の熱アシスト情報記録装置１では、気体充填用筐体２にヘリウムガス８を充填するという簡易な構成で、情報記録素子１０の局所加熱手段１２が発生した熱をヘリウムガス８へと効率良く移動させることができる。その結果、情報記録素子１０が情報記録媒体９に情報を記録する際に、局所加熱手段１２が発生した熱が情報記録素子１０内部に蓄積されることを抑制し、情報記録素子１０の温度上昇を抑制することができる。そのため、情報記録時の加熱による情報記録媒体９中の温度分布を急峻にすることが可能となり、情報記録媒体９の保磁力Ｈｃの分布も急峻となり、情報記録素子１０の上記磁界発生素子が発生する磁界によって記録可能な領域もより微小な領域に制限される。したがって、熱アシスト情報記録装置１は、より微小な記録ビットを形成でき、高密度記録が可能となる。

次に、熱アシスト情報記録装置１の気体充填用筐体２にヘリウムガス８を充填した場合における情報記録素子１０の温度分布を、熱伝導シミュレーションにより計算し、その結果について図４を参照して説明する。なお、上記熱伝導シミュレーションは、熱回路網法を用いて計算を行っている。上記熱回路網法では、物質や空間をメッシュ状のいくつかの部分に区切り、メッシュの節目間に熱抵抗を設置し、全体を熱回路として計算を行う。計算方法としては、熱エネルギーが保存されることを考慮して、上記熱回路のキルヒホッフの方程式を解くことにより、熱平衡状態を算出する。この計算において、上記熱回路における電気抵抗が熱伝導率を用いて算出した熱抵抗に、電位差がメッシュの節目間の温度差に相当する。

上記熱伝導シミュレーションは、図２に示す情報記録ヘッド３において、情報記録素子１０の情報記録媒体９と対向する面の中心を原点Ａとした場合、ｘ軸方向、すなわち、スライダー１１の長手方向に平行な方向の情報記録素子１０表面における温度分布を計算する。上記熱伝導シミュレーションでは、局所加熱手段１２である半導体レーザの活性層周辺からの発熱により暖められた原点Ａの温度を４０９Ｋとし、この温度をピークとして情報記録素子１０表面における温度分布を計算した。なお、情報記録素子１０の温度の初期値、すなわち、情報記録素子１０が局所加熱手段１２によって加熱される前の温度を２９８Ｋ（室温）とした。

図４は、Ｘ軸方向における原点Ａからの距離と、情報記録素子１０の情報記録媒体９と対向している面における温度との関係を示すグラフである。なお、図中において、縦軸が情報記録素子１０の情報記録媒体９と対向している面における温度[Ｋ]を、横軸がＸ軸方向における原点Ａからの距離[ｎｍ]を示す。また、図４において、破線は気体充填用筐体２にヘリウムガス８を充填した場合の情報記録素子１０表面の温度分布であり、実線は気体充填用筐体２に空気を充填した場合の情報記録素子１０表面の温度分布を示している。

図４に示すように、情報記録素子１０の情報記録媒体９と対向している面における温度分布は、気体充填用筐体２にヘリウムガス８を充填した場合と、空気を充填した場合とを比較すると、ヘリウムガス８を充填した場合の方が急峻になっていることが分かる。すなわち、情報記録素子１０の情報記録媒体９と対向している面における温度は、気体充填用筐体２にヘリウムガス８を充填した場合の方が、発熱源である局所加熱手段１２から離れるほど、急峻に低下している。

次に、図４に示した熱伝導シミュレーション結果を用いて、情報記録時における情報記録媒体９の温度分布を計算した結果について図５を参照して説明する。

情報記録時における情報記録媒体９の表面付近の雰囲気温度は、図４に示した熱伝導シミュレーション結果である情報記録素子１０表面の温度分布とほぼ一致していると考えられる。そこで、局所加熱手段１２である半導体レーザから情報記録媒体９に入射したレーザ光のレーザスポット径を０．５[μｍ]、レーザスポット中心の温度を４５３[Ｋ]、レーザ光における情報記録媒体９表面の温度分布をガウス分布とし、該ガウス分布に情報記録素子１０表面の温度分布を加え、情報記録媒体９表面での温度分布を計算する。

図５は、レーザスポット中心からの距離ｒと、図３に示す情報記録媒体９のＸ軸方向の温度との関係を示すグラフである。なお、図中において、破線は気体充填用筐体２にヘリウムガス８を充填した場合における情報記録媒体９表面の温度分布を、実線は気体充填用筐体２に空気を充填した場合における情報記録媒体９表面の温度分布を示す。

図５に示すように、情報記録媒体９表面における温度分布は、気体充填用筐体２にヘリウムガス８を充填した場合と、空気を充填した場合とを比較すると、ヘリウムガス８を充填した場合のほうが急峻になっていることが分かる。すなわち、情報記録媒体９表面の温度は、気体充填用筐体２にヘリウムガス８を充填した場合の方が、レーザスポット中心から離れるほど、急峻に低下している。

ここで、情報記録素子１０の上記磁界発生素子が発生する磁界によって情報記録媒体９に情報を記録することが可能となる記録温度を４３０Ｋ以上とした場合、４３０Ｋ以上の温度を有するレーザスポット中心からの距離ｒは、気体充填用筐体２にヘリウムガス８を充填したときは約９０ｎｍであり、気体充填用筐体２に空気を充填したときは約１１０ｎｍである。

したがって、情報記録媒体９に情報を記録する際には、気体充填用筐体２にヘリウムガス８を充填した場合と、空気を充填した場合とでは、上記磁界発生素子が発生する磁界によって記録可能な領域が約２０ｎｍも異なることが分かる。そのため、気体充填用筐体２にヘリウムガス８を充填することにより、空気を充填する場合と比較して、上記磁界発生素子が発生する磁界によって記録可能な領域がより微小な領域に制限されるために、より微小な記録ビットを形成でき、高密度記録が可能となる。

なお、本実施形態の熱アシスト情報記録装置１では、情報記録素子１０の情報記録媒体９と対向する面以外の面に、凹凸形状が形成されていることが好ましい。特に、上記凹凸形状は、平均表面粗さが１．０ｎｍ以上であることが好ましい。

上述したように、情報記録素子１０の局所加熱手段１２が発生した熱は、情報記録素子１０とヘリウムガス８とが接する面積が大きければ大きいほど、情報記録素子１０からヘリウムガス８へと移動する。そのため、より効率良く情報記録素子１０からヘリウムガス８へと熱を伝播させるためには、情報記録素子１０の表面積を大きくすることが望ましい。

そこで、情報記録素子１０の表面積を大きくするために、情報記録素子１０の情報記録媒体９と対向する面以外の面に、凹凸形状を形成することにより、情報記録素子１０とヘリウムガス８とが接する表面積が大きくなり、情報記録素子１０からヘリウムガス８へと多くの熱が移動し、情報記録素子１０の内部の温度上昇を抑制することができる。なお、平均表面粗さとは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１の表面粗さの定義であり、微細な凹凸の振幅に関する中心線平均粗さである。

また、本実施形態の熱アシスト情報記録装置１では、記録情報を高密度化するために、情報記録媒体９に情報を記録する際の情報記録素子１０と情報記録媒体９との距離を１０ｎｍ以下とすることが好ましい。情報記録素子１０と情報記録媒体９との距離を１０ｎｍ以下とすることにより、記録情報が微小、かつ、微弱であったとしても、情報記録媒体９中への記録が可能となる。このように、情報記録素子１０と情報記録媒体９との距離を狭めるために、情報記録素子１０の情報記録媒体９と対向する面の平均表面粗さは、できるだけ小さくする必要があり、１．０ｎｍ以下であることが好ましい。

また、本実施形態の熱アシスト情報記録装置１は、情報記録媒体９に記録された情報を再生する情報再生素子および再生信号処理系を備えていてもかまわない。なお、この場合、情報記録媒体９に記録された情報の再生には、局所加熱手段１２を用いてもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、記録部分を局所的に加熱することにより情報を記録する情報記録媒体、例えば、磁性材料のように記録部分の磁化方向を変化させることにより情報を記録するＭＯや、有機色素のように記録部分を化学的に状態変化させることにより情報を記録するＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒや、相変化記録材のように記録部分の結晶状態を変化させることにより情報を記録するＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ等に情報を記録する際に好適に用いられる。

本発明に係る熱アシスト情報記録装置の一実施形態の概略構成を示す断面図である。 上記熱アシスト情報記録装置における情報記録ヘッドの概略構成を示す斜視図である。 情報記録ヘッドと情報記録媒体との配置を示す斜視図である。 Ｘ軸方向における原点Ａからの距離ｒと、情報記録素子の情報記録媒体と対向している面における温度との関係を示すグラフである。 レーザスポット中心からの距離ｒと、図３に示す情報記録媒体のＸ軸方向の温度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 熱アシスト情報記録装置
２ 気体充填用筐体
３ 情報記録ヘッド
４ 情報記録素子駆動部
５ サスペンション
６ 情報記録媒体駆動部
７ 記録信号処理系
８ ヘリウムガス
９ 情報記録媒体
１０ 情報記録素子
１１ スライダー
１２ 局所加熱手段
ａ スライダーの高さ
ｂ スライダーの奥行き
ｃ スライダーの幅

Claims (6)

1. 情報記録媒体の記録部分を加熱することにより、情報を該記録部分に記録する情報記録素子と、
   前記情報記録素子を包含する気体充填用筐体とを備え、
   前記気体充填用筐体の内部にはヘリウムガスが充填されていることを特徴とする熱アシスト情報記録装置。
2. 前記情報記録素子は、前記情報記録媒体の回転により、該情報記録媒体上に浮上するスライダーに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の熱アシスト情報記録装置。
3. 前記情報記録素子の前記情報記録媒体と対向する面以外の面に、凹凸形状が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱アシスト情報記録装置。
4. 前記情報記録媒体は、磁性材料から構成される磁気記録媒体であり、
   前記情報記録素子は、前記情報記録媒体の記録部分を加熱する局所的加熱手段と、該記録部分に磁界を印加する磁界発生素子とからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱アシスト情報記録装置。
5. 前記情報記録媒体に記録された情報を再生する情報再生手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱アシスト情報記録装置。
6. 内部にヘリウムガスが充填された気体充填用筐体に包含された情報記録素子を用い、情報記録媒体の記録部分を加熱することにより、情報を該記録部分に記録することを特徴とする熱アシスト情報記録方法。

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