JP2009140538A - 記録ヘッド及び情報記録再生装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】光束を効率良く集光させて書き込みの信頼性を向上し、コンパクトでしかも薄型化を図る。
【解決手段】記録媒体と対向する対向面と、記録磁界を発生させる主磁極、補助磁極及び磁気コイルを有する記録素子と、一端側から導入された光束を導入方向とは異なる方向で他端側に反射させる反射面と、前記一端側から前記他端側に向かう方向に直交する断面積が漸次減少するように絞り成形され、反射された前記光束を集光させながら他端側に向けて伝播させてスポット光を生成する光束集光部とを有するコアと、前記他端側を前記磁気記録媒体側に向けた状態で前記記録素子に隣接して固定されたスポット光生成素子と、前記一端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を備え、前記スポット光生成素子の前記一端側から前記他端側を結ぶ線が、スライダの対向面に対して斜めであることを特徴とする記録ヘッドを提供する。
【選択図】図4

Description

本発明は、光を集光したスポット光を利用して磁気記録媒体に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、コンピュータ機器におけるハードディスク等の容量増加に伴い、単一記録面内における情報の記録密度が増加している。例えば、磁気ディスクの単位面積当たりの記録容量を多くするためには、面記録密度を高くする必要がある。ところが、記録密度が高くなるにつれて、記録媒体上で1ビット当たりの占める記録面積が小さくなっている。このビットサイズが小さくなると、1ビットの情報が持つエネルギーが、室温の熱エネルギーに近くなり、記録した情報が熱揺らぎ等のために反転したり、消えてしまったりする等の熱減磁の問題が生じてしまう。
一般的に用いられてきた面内記録方式では、磁化の方向が記録媒体の面内方向に向くように磁気を記録する方式であるが、この方式では上述した熱減磁による記録情報の消失等が起こり易い。そこで、このような不具合を解消するために、記録媒体に対して垂直な方向に磁化信号を記録する垂直記録方式に移行しつつある。この方式は、記録媒体に対して、単磁極を近づける原理で磁気情報を記録する方式である。この方式によれば、記録磁界が記録膜に対してほぼ垂直な方向を向く。垂直な磁界で記録された情報は、記録膜面内においてN極とS極とがループを作り難いため、エネルギー的に安定を保ち易い。そのため、この垂直記録方式は、面内記録方式に対して熱減磁に強くなっている。
しかしながら、近年の記録媒体は、より大量且つ高密度情報の記録再生を行いたい等のニーズを受けて、さらなる高密度化が求められている。そのため、隣り合う磁区同士の影響や、熱揺らぎを最小限に抑えるために、保磁力の強いものが記録媒体として採用され始めている。そのため、上述した垂直記録方式であっても、記録媒体に情報を記録することが困難になっていた。
そこで、この不具合を解消するために、光を集光したスポット光、若しくは、近接場光を利用して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が提供されている。特に、近接場光を利用する場合には、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おける光学情報を扱うことが可能となる。よって、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。
上述したハイブリッド磁気記録方式による記録ヘッドとしては、各種のものが提供されているが、その1つとして、近接場光を利用して加熱を行う近接場光ヘッドが知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。
この近接場光ヘッドは、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側面に取り付けられている。
主磁極は、一端側が記録媒体に対向した面となっており、他端側が補助磁極に接続されている。つまり、主磁極及び補助磁極は、1本の磁極(単磁極)を垂直方向に配置した単磁極型垂直ヘッドを構成している。また、コイル巻線は、磁極と補助磁極との間を一部が通過するように補助磁極に固定されている。これら磁極、補助磁極及びコイル巻線は、全体として電磁石を構成している。
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、スライダの側面側から、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。
このように構成された近接場光ヘッドを利用する場合には、近接場光を発生させると同時に記録磁界を印加することで、記録媒体に各種の情報を記録している。
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、レンズによって集光され、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。
特開2004−158067号公報 特開2005−4901号公報
しかしながら、上述した従来の近接場光ヘッドには、まだ以下の課題が残されていた。即ち、情報の記録に不可欠な近接場光を発生させる際に、平面レーザ光源からレンズを介して金属散乱体にレーザ光を集光させながら照射させている。ところが、主磁極の先端
に金属散乱体が取り付けられているので、平面レーザ光源からレーザ光の光軸を斜めにして照射せざるを得なかった。よって、レンズ位置をうまく位置調整したとしても、レーザ光を金属散乱体に効率良く集光させることが難しいものであった。特に、記録媒体への干渉を考慮しながらレンズを配置する必要があるので半円形状のレンズを使用しているが、このことも集光効率の低下を招く要因であった。
その結果、効率良く近接場光を発生させることができず、情報の書き込みを行うことができない場合があった。
また、レンズを金属散乱体から離間した位置に配置する必要があるので、ヘッドのサイズが大きくなってしまい、コンパクトに構成することができなかった。しかも、レンズ位置と金属散乱体の位置とを考慮しながら平面レーザ光源を配置する必要があるので、容易に設置することができるものではなかった。
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、光束を効率良く集光させて書き込みの信頼性を向上することができると共に、コンパクトでしかも薄型化を図る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。
上記課題を解決するために、本発明の第1の特徴は、光束を集光して生成したスポット光により一定方向に回転する磁気記録媒体を加熱すると共に、磁気記録媒体に対して垂直方向の記録磁界を与えることで磁化反転を生じさせ、情報を記録させる記録ヘッドであって、前記磁気記録媒体の表面に対向配置され、該記録媒体と対向する対向面と、該対向面と接する複数の側面を有し、該複数の側面の内一つの面である先端面を有するスライダと、前記記録磁界を発生させる主磁極、補助磁極及び磁気コイルを有する記録素子と、一端側から導入された前記光束を導入方向とは異なる方向で他端側に反射させる反射面と、前記一端側から前記他端側に向かう方向に直交する断面積が漸次減少するように絞り成形され、反射された前記光束を集光させながら他端側に向けて伝播させて前記スポット光を生成すると共に、該スポット光を他端側から外部に向けて発する光束集光部とを有するコアと、該コアよりも屈折率が低い材料で形成され、コアの他端側を外部に露出させた状態でコアの側面に密着してコアを内部に閉じ込めるクラッドとを有し、前記他端側を前記磁気記録媒体側に向けた状態で前記記録素子に隣接して固定され、前記スライダの先端部に固定されたスポット光生成素子と、前記スライダに対して平行に配置された状態で該スライダに固定され、前記一端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を備え、前記スポット光生成素子の前記一端側から前記他端側を結ぶ線が、前記スライダの対向面に対して斜めであることを要旨とする。
本発明の第2の特徴は、前記コアの断面と前記対向面との成す角度が漸次変化することを要旨とする。
本発明の第3の特徴は、前記光束集光部が前記主磁極の近傍に配置されることを要旨とする。
本発明の第4の特徴は、前記記録素子が前記先端面上に形成されることを要旨とする。
本発明の第5の特徴は、前記記録素子が前記クラッドに埋め込まれる、あるいは前記クラッドの外側面上に形成されることを要旨とする。
本発明の第6の特徴は、前記記録素子が前記スライダの前記対向面と接する前記先端面以外の側面に形成されていることを要旨とする。
本発明の第7の特徴は、前記主磁極は前記スポット光生成素子の近傍に形成されていて、前記補助磁極及び磁気コイルが前記スライダの前記対向面上に形成されていることを要旨とする。
本発明の第8の特徴は、前記スポット光生成素子あるいは前記記録素子の近傍に配置され、前記スライダが前記磁気記録媒体から漏れ出た磁界の大きさに応じた電気信号を出力する再生素子を備えることを要旨とする。
本発明の第9の特徴は、上記各特徴のいずれかの記録ヘッドと、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、前記記録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、前記記録素子及び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要旨とする。
本発明に係る記録ヘッドによれば、光束を効率良く集光させてスポット光を生成することができ、書き込みの信頼性を向上することができる。また、コンパクト化及び薄型化を図ることができる。
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、書き込みの信頼性が高く、高密度記録化に対応することができ、高品質化を図ることができる。また、同時にコンパクト化及び薄型化を図ることができる。
(第1実施形態)
以下、本発明に係る記録ヘッド及び情報記録再生装置の第1実施形態を、図1から図7を参照して説明する。なお、本実施形態の情報記録再生装置1は、垂直記録層d2を有するディスク(磁気記録媒体)Dに対して、垂直記録方式で書き込みを行う装置である。また、本実施形態では、ディスクDが回転する空気の流れを利用して記録ヘッド2を浮かせた空気浮上タイプを例に挙げて説明する。
本実施形態の情報記録再生装置1は、図1に示すように、後述するスポットサイズ変換器(スポット光生成素子)22を有する記録ヘッド2と、ディスク面(磁気記録媒体の表面)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(光束導入手段)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、後述する記録素子21及び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、光束Lを集光して生成したスポット光Rにより回転するディスクDを加熱すると共に、ディスクDに対して垂直方向の記録磁界を与えることで磁化反転を生じさせ、情報を記録させるものである。
この記録ヘッド2は、図2及び図3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20aを有するスライダ20と、該スライダ20の流出端側の側面(以降、先端面と表現する)に固定された記録素子21と、該記録素子21に隣接して固定されたスポットサイズ変換器22と、該スポットサイズ変換器22の後述するコア40内に光信号コントローラ5からの光束Lを導入する光導波路4とを備えている。また、本実施形態の記録ヘッド2は、スポットサイズ変換器22に隣接して固定された再生素子23を備えている。
上記スライダ20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形成された直方体状の一端面(流出端側の側面)を斜めに切り落とした形状となっている。このスライダ20は、対向面20aをディスクD側にした状態で、ジンバル部24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24は、X軸回り及びY軸回りにのみ変位するように動きが規制された部品である。これによりスライダ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2軸(X軸、Y軸)回りに回動自在とされている。
スライダ20の対向面20a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20b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20b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、スライダ20をディスク面D1から離そうとする正圧とスライダ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、スライダ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20bの表面はABS(Air Bearing Surface)と呼ばれる面とされている。
スライダ20は、この2つの凸条部20b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、スライダ20の浮上力を吸収している。つまり、スライダ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。よってスライダ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。しかもスライダ20は、ジンバル部24によってX軸回り及びY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、スライダ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、スライダ20の流出端側(ビームの先端側)から抜けている。
上記記録素子21は、図4に示すように、スライダ20の先端面に固定された補助磁極30と、磁気回路31を介して補助磁極30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30との間で発生させる主磁極32と、磁気回路31を中心として該磁気回路31の周囲を螺旋状に巻回するコイル33とを備えている。つまり、スライダ20の流出端側から順に、補助磁極30、磁気回路31、コイル33、主磁極32が配置されている。
両磁極30、32及び磁気回路31は、磁束密度が高い高飽和磁束密度(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33は、ショートしないように、隣り合うコイル線間、磁気回路31との間、両磁極30、32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34によってモールドされている。そして、コイル33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31及びコイル33は、全体として電磁石を構成している。なお、主磁極32及び補助磁極30は、ディスクDに対向する端面がスライダ20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22は、図4から図6に示すように、一端側がスライダ20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、対向面20aに対し所定の角度を持って斜めに記録素子21に隣接して固定されている。
即ち、図4に示すように、一端側の端面から他端側の端面を結んだ直線が対向面20aに対し、斜めに傾斜して主磁極32に隣接して固定されているコア40とクラッド41からなるスポットサイズ変換器(スポット光生成素子)22を備えている。
なお、図5は、後述するコア40を図4に示す矢印A方向から見た図である。また、図6は、図5に示すスポットサイズ変換器22を端面40c側から見た図である。
このスポットサイズ変換器22は、一端側に導入された光束Lを導入方向とは異なる方向で他端側に集光しながら伝播すると共に、スポット光Rに変換した後に外部に発する素子であって、多面体のコア40と、該コア40を内部に閉じ込めるクラッド41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。
上記コア40は、反射面40aと光束集光部40bとにより一体的に形成されている。反射面40a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。
また、光束集光部40bは、一端側から他端側に向かう長手方向に直交する断面積が漸次減少するように絞り成形された部分であり、反射面40a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40b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40bが3つの側面を有するように形成されており、そのうちの1つの側面が主磁極32に対向するように配置されるようになっている。よって光束集光部40bは、図6に示すように、他端側で外部に露出する端面40cが三角形状に形成された面となっている。なお、端面40c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最大直線長さ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Rとして端面40cから外部に発することができる。またこの端面40cは、スライダ20のABSと面一となるように設計されている。
また、本実施形態では光束集光部40bが、図4に示すように、主磁極32側に向けて漸次絞り成形されている。これにより、主磁極32側に端面40cが位置するようになっており、主磁極32の近傍に上記サイズのスポット光Rを発生させることができるようになっている。なお、本発明でいう「近傍」とは、端面40cから発生するスポット光Rの直径と同程度の距離、或いは、それ以下の距離だけ、主磁極32から離間した範囲内の領域をいう。よって、本実施形態の場合は、主磁極32と光束集光部40bの端面40cとの距離が、スポット光Rの直径(最大直線長さL1)と同程度である1μm、或いは、それ以下の距離になるように設計されている。
上記クラッド41は、図4及び図5に示すように、コア40よりも屈折率が低い材料で形成されており、コア40の側面に密着して、コア40を内部に閉じ込めている。よって、コア40とクラッド41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41は、コア40の一端側と同様に、他端側の端面40c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41及びコア40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40を形成し、フッ素をドープした石英でクラッド41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40の屈折率が1.47となり、クラッド41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40を形成し、石英(SiO2)でクラッド41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40の屈折率が1.47より大きくなり、クラッド41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40とクラッド41との屈折率差が大きいほど、コア40内に光束Lを閉じ込める力が大きくなるので、コア40に酸化タンタル(Ta2O5:波長が550nmのときに屈折率が2.16)を用い、クラッド41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40を形成することも有効である。
上記光導波路4は、コア4aとクラッド4bとからなる2軸の導波路であり、コア4a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、クラッド41に形成された溝部41a及びスライダ20の上面に形成された図示しない溝部内に嵌った状態で固定されている。これにより、光導波路4は、スライダ20に対して平行に配置された状態となっている。
また、光導波路4の先端は、スポットサイズ変換器22の一端側に接続されており、光束Lをコア40内に導入している。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。
なお、図5に示すように、光導波路4からコア40内に導入された光束Lが反射面40aの略中心に入射するように、スポットサイズ変換器22及び光導波路4の位置関係が調整されている。
また、上記再生素子23は、ディスクDの垂直記録層d2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23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。
なお、本実施形態のディスクDは、少なくとも、ディスク面D1に垂直な方向に磁化容易軸を有する垂直記録層d2と、高透磁率材料からなる軟磁性層d3との2層で構成される垂直2層膜ディスクを使用する。このようなディスクDとしては、例えば、図2に示すように、基板d1上に、軟磁性層d3と、中間層d4と、垂直記録層d2と、保護層d5と、潤滑層d6とを順に成膜したものを使用する。
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。
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、スライダ20の対向面20aに形成された2つの凸条部20b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24によってXY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。
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を作動させると共に、情報に応じて変調した電流をコイル33に供給して記録素子21を作動させる。
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のコア4a内を先端側に向かって進み、図4に示すように、スポットサイズ変換器22の一端側からコア40内に導入される。
この際光束Lは、スライダ20に対して平行な方向でコア40内に導入される。すると、導入された光束Lは、反射面40aで反射される。即ち、導入方向とは異なる方向に向きが変化する。そして、向きが変わった光束Lは、ディスクD側に位置する他端側に向かう。そして、光束Lは、他端側に向かって光束集光部40bを伝播する。
この際、光束集光部40bは、一端側から他端側に向かう長手方向に直交する断面積が漸次減少するように絞り成形されている。そのため、光束Lはこの光束集光部40b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40の内部を伝播していく。特に、コア40の側面にはクラッド41が密着しているので、コア40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40b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40b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Rを生成することができ、他端側の端面40c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R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。特に、光束集光部40bは、このスポット光Rを主磁極32の近傍、即ち、主磁極32からスポット光Rの直径と同程度の距離だけ離間した範囲内に発生させるので、主磁極32にできるだけ近い位置でディスクDの保磁力を低下させることができる。
一方、制御部8によってコイル33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31内に磁界を発生させるので、主磁極32と補助磁極30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。すると、主磁極32側から発生した磁束が、図4に示すように、ディスクDの垂直記録層d2を真直ぐ通り抜けて軟磁性層d3に達する。これによって、垂直記録層d2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。また、軟磁性層d3に達した磁束は、該軟磁性層d3を経由して補助磁極30に戻る。この際、補助磁極30に戻るときには磁化の方向に影響を与えることはない。これは、ディスク面D1に対向する補助磁極30の面積が、主磁極32よりも大きいので磁束密度が大きく磁化を反転させるほどの力が生じないためである。つまり、主磁極32側でのみ記録を行うことができる。
その結果、スポット光Rと両磁極30、32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。
特に、主磁極32の近傍でディスクDの保磁力を低下させることができるので、記録磁界が局所的に作用する位置に加熱温度のピーク位置を入れることができる。従って、確実に記録を行うことができ、信頼性の向上化を図ることができると共に高密度記録化を図ることができる。
次に、ディスクDに記録された情報を再生する場合には、スポットサイズ変換器22に隣接して固定されている再生素子23が、ディスクDの垂直記録層d2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23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。
特に、本実施形態のスポットサイズ変換器22によれば、位置調整が困難であったレンズが不要である。従って、光束Lを効率良く集光してスポット光Rを生成することができ、ディスクDを効率良く加熱することができる。よって、書き込みの信頼性を向上することができる。
加えて、コア40を対向面20aに対し所定の角度を持って斜めに形成しているので、スライダ20の高さよりも全長(以下、コア長と称する)を長くすることができる。そのため、断面積の漸減率を小さくすることができる。一般的に、コア40の断面積を急激に小さくした場合には、コア40から漏れる光束L(漏れ光)の割合が大きくなってしまい、光伝播効率が低下してしまう。しかしながら、本実施形態のコア40によれば、上述したように断面積の漸減率を小さくすることができるので、従来の構造に比べて光束Lの光伝播率を向上させることができる。よって、より光強度の強いスポット光Rを生成することができ、さらなる高密度記録化を図ることができる。
また、図7の記録ヘッド2は、光導波路4の先端が光束Lの反射面4cとなり、スポットサイズ変換器22の一端側に接続されている構造の一例を示す。図7の記録ヘッド2の構造の特徴は、図4の構造の効果に加え、コア40に反射面が形成されないので、より容易にコア40を製造することができる。
また、本実施形態では、コア40の一端側及び他端側を外部に露出させた状態でクラッド41が形成されているので、該クラッド41を介さずに直接コア40に光束Lを導入することができると共に、スポット光Rを外部に発することができる。そのため、さらに効率良くスポット光Rを生成でき、ディスクDを加熱することができる。
また、光導波路4を利用して光束Lを導入する上、コア40内を伝播させているので、従来のように光束Lを空中伝播させることがない。よって、導光損失を極力低下させることができる。また、コア40及びクラッド41でスポットサイズ変換器22を構成できるので、構成の容易化を図ることができる。
更には、スライダ20の先端面に、記録素子21、スポットサイズ変換器22を順に配置しているので、光導波路4以外の各構成品がスライダ20の厚み方向に重なることを防止している。従って、記録ヘッド2をコンパクトで薄型に設計することができる。
しかも、光導波路4を利用して確実に光束Lを導入できるので、光束Lを発生させる光源を容易に配置することができる。つまり、図1に示すように、光信号コントローラ5を設置し易いハウジング9内に配置することができる。
また、本実施形態の記録ヘッド2を製造する場合には、フォトリソグラフィ技術及びエッチング加工技術等の半導体技術を利用して製造を行うことができる。つまり、スポットサイズ変換器22を有している場合であっても、特別な手法を用いずに、従来の製造プロセスの流れの中でスポットサイズ変換器22も同時に作りこむことができる。
具体的に説明すると、スライダ20を所定の外形形状に加工した後、該スライダ20の先端面に上記半導体技術を利用して記録素子21を作りこむ。次いで、この記録素子21上に同様に半導体技術を利用して、スポットサイズ変換器22を作りこむ。そして最後に、スポットサイズ変換器22上に再生素子23を作りこむ。このように、スライダ20側から順々に各構成品を作りこむ途中で、スポットサイズ変換器22の製造工程を一工程追加するだけで、容易に記録ヘッド2を製造することができる。
なお、スポットサイズ変換器22を製造する際には、まず、主磁極32上にクラッド41を成膜する。この際、後に光導波路4を一端側に接続させるために、クラッド41に溝部41aが形成されるようにパターニングする。次いで、このクラッド41上にコア40を凸状に成膜した後、適宜エッチングを行って反射面40a及び光束集光部40bをそれぞれ形成する。次いで、コア40を内部に閉じ込めるように再度クラッド41を成膜する。
そして、最後にクラッド41の外形形状が所定の形になるように加工する。この際、スポットサイズ変換器22の他端側をダイシング等で切断加工することで、端面40cを形成することができる。このように半導体技術を利用して、容易にスポットサイズ変換器22を製造することができる。
また、先に、石英ガラス等の光透過性材料や、AlTiC(アルチック)等のセラミック材料等からなる基板の上に上記半導体技術を利用して記録素子21とスポットサイズ変換器22と再生素子23の順に積層しながら作りこんだ後、基板を切断して、スライダ20の所定の外形形状に加工することも可能である。
また、本実施形態の情報記録再生装置1によれば、上述した記録ヘッド2を備えているので、書き込みの信頼性が高く、高密度記録化に対応することができ、高品質化を図ることができる。また、同時に薄型化を図ることができる。
(第2実施形態)
次に、本発明に係る記録ヘッドの第2実施形態を、図8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、スポットサイズ変換器22のコア40がスライダ20の対向面20aに対して所定の角度を持って斜めに形成され、その長手方向の形状が一直線であるが、第2実施形態の記録ヘッド100は、コア40の長手方向の形状が曲がっている、いわゆる湾曲コア形状を有する。
そのため、第1実施形態のスポットサイズ変換器22のコア40より、そのコア長を更に長くすることができ、断面積の漸減率を更に小さくすることができるので、第1実施形態に比べて光束Lの光伝播率を更に向上させることができる。よって、より光強度の強いスポット光Rを生成することができ、さらなる高密度記録化を図ることができる。
また、本実施形態の記録ヘッド100を製造する場合は、第1実施形態での記録ヘッド2の製造方法とほぼ同一方法を有するが、直方体のスライダ20の一端面を湾曲になるように加工した後、その湾曲面20d上に、上記の半導体技術を利用して記録素子21とスポットサイズ変換器22と再生素子23の順に積層しながら作り込む。
また、本実施形態の情報記録再生装置1によれば、上述した記録ヘッド100を備えているので、書き込みの信頼性が高く、高密度記録化に対応することができ、高品質化を図ることができる。また、同時に薄型化を図ることができる。
(第3実施形態)
次に、本発明に係る記録ヘッドの第3実施形態を、図9と図10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、第2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、第2実施形態との異なる点は、第3実施形態では、記録素子21がクラッド42の側壁42aに固定されている点である。即ち、記録ヘッド2と100では、記録素子21をスライダ20の傾斜面21cあるいは湾曲面21d上に形成するが、本実施形態の記録ヘッド200と300の記録ヘッド21はクラッド42の側壁42aに固定されている。
本実施形態の記録ヘッド200と300は、第1、第2実施形態のスポットサイズ変換器22が有する効果とほぼ同一効果を持つと共に、その製造が容易になる。
図9の記録ヘッド200では、記録ヘッド2あるいは100の傾斜面21cあるいは湾曲面21dのような一端面を有するスライダ20を加工した後、その次の工程として、第1、第2実施形態にて述べた半導体加工技術を用い、スポットサイズ変換器222のクラッド43とコア40とクラッド42順に積層加工する。その後、クラッド42の側壁42aを研磨し、その上に、従来の記録素子の加工技術をそのまま用いて記録素子21を形成することができる。
最後に、再生素子23を記録素子21上に作り込む。
更に、図10の記録ヘッド300では、スライダ20の側壁20eを、第1、第2実施形態の記録ヘッド2あるいは100のスライダ20の傾斜面21cあるいは湾曲面21dのように加工する必要がなく、平面に加工すれば良いので、スライダ20の製造工程が容易になる。また、平面状の側壁20e上にクラッド43を加工すれば良いので、スポットサイズ変換器223の製造が容易になる。記録素子21の加工は、図9の記録ヘッド200での方法と同様に、クラッド42の側壁42aを平面研磨し、その上に、従来の記録素子の加工技術をそのまま用いて記録素子21を形成した後、再生素子23をその上に作り込む。
また、本実施形態の情報記録再生装置1によれば、上述した記録ヘッド200と300を備えているので、書き込みの信頼性が高く、高密度記録化に対応することができ、高品質化を図ることができる。また、同時に薄型化を図ることができる。
(第4実施形態)
次に、本発明に係る記録ヘッドの第4実施形態を、図11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から第3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から第3実施形態との異なる点は、第4実施形態では、記録素子21がスライダ20の対向面20a上に形成されていることである。本実施形態の記録素子21の基本的な構成は、第1から第3実施形態における記録素子の構成と同様であるが、主磁極32の一部がクラッド43上にも形成され、コア40の他端側の端面40cと近接し、外部に露出している。また、補助磁極30の一部も外部に露出するように曲がって形成されている。再生素子23はクラッド42上に形成される。
また、図8の記録ヘッド100の記録素子21を、湾曲面20d上ではなく、対向面20a上に形成する構成も可能である。
本実施形態の記録ヘッド400は、第1から第3実施形態の記録ヘッド1、100、200、300のスポットサイズ変換器22、122、222、322が有する効果とほぼ同一効果を持つと共に、記録素子21を対向面20a上に形成することで、記録ヘッドを更に小型化することができる。それにより、信頼性の高いコンパクトな記録ヘッドを製造することができ、更なる低浮上を実現することができる。
記録ヘッド400の製造方法は、記録ヘッド2あるいは100が傾斜面21cあるいは湾曲面21dのような一端面を有するようにスライダ20を加工した後、その次の工程として、第1、第2実施形態にて述べた加工技術を用い、スポットサイズ変換器222であるクラッド43とコア40とクラッド42順に加工する。その後、クラッド42の側壁42aを平面研磨し、その上に、従来の記録素子の加工技術をそのまま用いて記録素子21を形成することができる。最後に、再生素子23を記録素子21上に加工すれば良い。
更に、図10の記録ヘッド300では、スライダ20の側壁20eを、第1、第2実施形態の記録ヘッド2と100のスライダ20の傾斜面21cあるいは湾曲面21dのように加工する必要がなく、平面に加工すれば良いので、スライダ20の製造工程が容易になる。また、平面状の側壁20e上にクラッド43を加工すれば良いので、スポットサイズ変換器223の製造が容易になる。記録素子21の加工は、図9の記録ヘッド200での方法と同様に、クラッド42の側壁42aを平面研磨し、その上に、従来の記録素子の加工技術をそのまま用いて記録素子21を形成した後、再生素子23をその上に形成する。
また、本実施形態の情報記録再生装置1によれば、上述した記録ヘッド400を備えているので、書き込みの信頼性が高く、高密度記録化に対応することができ、高品質化を図ることができる。また、同時に薄型化を図ることができる。
(第5実施形態)
次に、本発明に係る記録ヘッドの第5実施形態を、図12と図13を参照して説明する。図13は、図12に示す矢印A方向、即ち、スライダ20の流出端側からコア40を見た図である。
なお、この第5実施形態においては、第1から第4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から第3実施形態あるいは第4実施形態との異なる点は、スポットサイズ変換器522のコア40の配置が、第1実施形態のように対向面20aに対し所定の角度を持って斜めに形成されていると共に、スライダ20の側面20fを向かって傾斜するように斜めに形成されている点である。
即ち、本実施形態の記録ヘッド500は、図12及び図13に示すように、スライダ20の流出端側から見たときに、一端側から他端側に向かって斜めに傾斜しているコア40からなるスポットサイズ変換器(スポット光生成素子)522を備えている。
また、本実施形態の記録素子21は、図13に示すように、スライダ20の対向面20aと接する側面20f上と、側面20fと近接するクラッド41上に形成される。主磁極32は、コア40の他端側の端面40cと近接し、外部に露出している。また、記録素子21の主磁極32がコア40の他端側の端面40cと近接する構成であれば、傾斜面21c上、対向面20a上、または、クラッド42上に形成されても良い。また、傾斜面21cは図8の湾曲面20dのように形成されても良い。
また、図13には再生素子23が補助磁極30の上に絶縁されて形成されている構造を示すが、再生素子23がクラッド41の先端面41a上に形成されても良い。
本実施形態の記録ヘッド500は、第1から第4実施形態の記録ヘッド1、100、200、300、400のスポットサイズ変換器22、122、222、322が有する効果とほぼ同一効果を持つと共に、コア40がスライダ20の側面20fを向かって傾斜するように斜めに形成されているので、スライダ20の高さよりも全長を更に長くすることができ、断面積の漸減率を更に小さくすることができる。そのため、従来の構造に比べて光束Lの光伝播率を向上させることができる。よって、より光強度の強いスポット光Rを生成することができ、さらなる高密度記録化を図ることができる。
また、本実施形態の記録ヘッド100を製造する場合は、第1実施形態での記録ヘッド2のスライダ20のように直方体のスライダ20の一端面を傾斜面21cあるいは図8の湾曲面21d形状になるように加工した後、その面上に上記の半導体加工技術を利用してクラッド41とコア40からなるスポットサイズ変換器22を作り込む。その後、記録素子21と再生素子23をスライダ20の側面20fとクラッド41上に上記の半導体加工技術を利用して形成する。
また、本実施形態の情報記録再生装置1によれば、上述した記録ヘッド2を備えているので、書き込みの信頼性が高く、高密度記録化に対応することができ、高品質化を図ることができる。また、同時に薄型化を図ることができる。
本発明に係る近接場光ヘッドを有する情報記録再生装置の第1実施形態を示す構成図である。 図1に示す近接場光ヘッドの拡大断面図である。 図2に示す近接場光ヘッドを、ディスク面側から見た図である。 図2に示す記録ヘッドの先端面を拡大した断面図であり、素子の構成を示すと共に、スポット光と磁界との関係を示した図である。 図4に示すスポット光生成素子のコアを矢印A方向から見た図である。 図4に示すスポット光生成素子を端面側から見た図である。 図2に示す記録ヘッドの第2構造の先端面を拡大した断面図であり、素子の構成を示すと共に、スポット光と磁界との関係を示した図である。 本発明に係る記録ヘッドの第2実施形態を示す図であって、素子の構成を示すと共に、スポット光と磁界との関係を示した図である。 本発明に係る記録ヘッドの第3実施形態を示す図であって、素子の構成を示すと共に、スポット光と磁界との関係を示した図である。 本発明に係る記録ヘッドの第3実施形態の第2構造を示す図であって、素子の構成を示すと共に、スポット光と磁界との関係を示した図である。 本発明に係る記録ヘッドの第4実施形態を示す図であって、素子の構成を示すと共に、スポット光と磁界との関係を示した図である。 本発明に係る記録ヘッドの第5実施形態を示す図である。 図4に示すスポット光生成素子のコアを矢印A方向から見た図であって、素子の構成を示すと共に、スポット光と磁界との関係を示した図である。
符号の説明
D ディスク(磁気記録媒体)
D1 ディスク面(磁気記録媒体の表面)
L 光束
R スポット光
1 情報記録再生装置
2、100、200、300、400、500 記録ヘッド
3 ビーム
4 光導波路(光束導入手段)
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 スライダ
21 記録素子
22、122、222、322、422、522 スポットサイズ変換器(スポット光生成素子)
30 補助磁極
31 コイル
32 磁気回路
33 コイル
40 コア
40a 反射面
40b 光束集光部
41、42、43 クラッド

Claims (9)

  1. 光束を集光して生成したスポット光により一定方向に回転する磁気記録媒体を加熱すると共に、磁気記録媒体に対して垂直方向の記録磁界を与えることで磁化反転を生じさせ、情報を記録させる記録ヘッドであって、
    前記磁気記録媒体の表面に対向配置され、該記録媒体と対向する対向面と、該対向面と接する複数の側面を有し、該複数の側面の内一つの面である先端面を有するスライダと、
    前記記録磁界を発生させる主磁極、補助磁極及び磁気コイルを有する記録素子と、
    一端側から導入された前記光束を導入方向とは異なる方向で他端側に反射させる反射面と、前記一端側から前記他端側に向かう方向に直交する断面積が漸次減少するように絞り成形され、反射された前記光束を集光させながら他端側に向けて伝播させて前記スポット光を生成すると共に、該スポット光を他端側から外部に向けて発する光束集光部とを有するコアと、該コアよりも屈折率が低い材料で形成され、コアの他端側を外部に露出させた状態でコアの側面に密着してコアを内部に閉じ込めるクラッドとを有し、前記他端側を前記磁気記録媒体側に向けた状態で前記記録素子に隣接して固定され、前記スライダの先端部に固定されたスポット光生成素子と、
    前記スライダに対して平行に配置された状態で該スライダに固定され、前記一端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を備え、
    前記スポット光生成素子の前記一端側から前記他端側を結ぶ線が、前記スライダの対向面に対して斜めであることを特徴とする記録ヘッド。
  2. 前記コアの断面と前記対向面との成す角度が漸次変化することを特徴とする請求項1に記載の記録ヘッド。
  3. 前記光束集光部が前記主磁極の近傍に配置されることを特徴とする請求項1に記載の記録ヘッド。
  4. 前記記録素子が前記先端面上に形成されることを特徴とする請求項1に記載の記録ヘッド。
  5. 前記記録素子が前記クラッドに埋め込まれる、あるいは前記クラッドの外側面上に形成されることを特徴とする請求項1に記載の記録ヘッド。
  6. 前記記録素子が前記スライダの前記対向面と接する前記先端面以外の側面に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の記録ヘッド。
  7. 前記主磁極は前記スポット光生成素子の近傍に形成されていて、前記補助磁極及び磁気コイルが前記スライダの前記対向面上に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の記録ヘッド。
  8. 前記スポット光生成素子あるいは前記記録素子の近傍に配置され、前記スライダが前記磁気記録媒体から漏れ出た磁界の大きさに応じた電気信号を出力する再生素子を備えることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の記録ヘッド。
  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、前記記録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、
    前記記録素子及び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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