JP4249662B2 - 熱アシスト記録ヘッドおよびそれを備えた磁気記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱アシスト記録ヘッドとそれを備えた磁気記録装置に関し、特に、レーザーを使って記録メディアを局所的に加熱し保磁力を低下させて記録しやすくする熱アシスト記録に有効な技術に関するものである。

記録メディアの保磁力を高めることは高線密度記録のために必要なことであるが、現状の記録ヘッドでは飽和記録ができないといった問題がある。これを解決するのに、レーザーを使って記録メディアを局所的に温めＨｃ（保磁力）を低下させて記録しやすくする熱アシスト記録が提案されている（非特許文献１、２参照）。

また、近接場光を用いることでレーザーの波長よりも狭い領域を温めて磁気記録を行う熱アシスト記録も提案されている（特許文献１〜３参照）。

Michael Alex, Thierry Valet, Terry McDaniel, and Charles Brucker, "Optically-Assisted Magnetic Recording", J. Magn. Soc. japan, Vol. 25, No. 3-2, pp. 328-333, 2001

Michael Alex, Alexander Tselikov, Terry McDaniel, Neil Deeman, Thierry Valet, and David Chen, "Characteristics of Thermally Assisted Magnetic Recording", IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, Vol. 37, NO. 4, pp. 1244-1249, JULY 2001 特開２００２−２９８３０２号公報 特開２００１−１８９００２号公報 特開２００１−２８３４０５号公報

本発明者は、前記従来技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。

レーザーはその波長以下のスポットに絞ることは困難であり、磁気記録のトラック幅ほど狭くすることができない。このため隣接するトラックの情報を消してしまうという問題があった。また近接場を使うことでレーザースポットを狭くすることが可能であるが、近接場光は効率が悪く光が弱いために記録メディアを温めるために十分なエネルギーを取り出すのが困難であった。

記録ヘッドを複数装備したヘッドでは、コイルが複数必要なため、コイル巻き数を増やすことができず、書き込むための起磁力が不足するといった問題があった。また、複数コイルおよび単磁極ポールを狭い場所につくる必要性からヘッド作製プロセスが複雑であった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、高密度記録が可能な熱アシスト記録ヘッドおよびそれを備えた磁気記録装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

（１）レーザー光により記録メディアを加熱して前記記録メディアの記録層の保磁力を局所的に低下させ、前記保磁力が低下した記録層に書き込み用磁極から記録磁界を印加することにより、前記記録メディアにデータを磁気的に書き込む熱アシスト記録ヘッドであって、前記レーザー光による加熱により記録メディアの記録層の保磁力が低下する範囲内に、書き込み用磁極を３個設けた書き込み用の磁気ヘッドを備え、前記レーザ光は、前記記録メディアに円形のレーザースポットを形成するように照射され、前記３個の書き込み用磁極はトラック幅方向に並んで形成され、前記３個の書き込み用磁極のうち両側に配置される書き込み用磁極は中心に配置される書き込み用磁極よりも前記磁気ヘッドの前記レーザスポット側のエッジであるリーディングエッジに近くなるように、前記記録メディアの回転方向にずらして形成されている。

（２）前述した（１）に記載の熱アシスト記録ヘッドにおいて、前記レーザー光の前記記録メディアへの照射で形成されるレーザースポット径より小さい範囲内に前記３個の書き込み用磁極が形成されている。

（３）前述した（１）または（２）に記載の熱アシスト記録ヘッドにおいて、前記３個の書き込み用磁極の近傍の前記記録メディアに前記レーザー光を照射し、前記記録層を加熱する。

（４）前述した（１）ないし（３）の内の何れかに記載の熱アシスト記録ヘッドにおいて、前記３個の書き込み用磁極のそれぞれから記録磁界を発生させ、前記記録メディアの複数のトラックに同時にデータを書き込む。

（５）前述した（１）ないし（４）の内の何れかに記載の熱アシスト記録ヘッドを備えた磁気記録装置である。

前述した手段によれば、レーザー光により記録メディアを加熱して複数トラック分の記録層の保磁力を低下させ、この保磁力を低下させた複数トラック分の記録層に対して複数個の書き込み用磁極を備えた磁気ヘッドにより、それぞれ記録磁界を印加し、データを書き込む構成となっている。

すなわち、レーザーと磁気ヘッドを具備した熱アシスト記録ヘッドにおいて、レーザースポットサイズの幅全てに渡り複数の磁気記録用のライトポールおよび励磁用コイルが具備されている。レーザースポット内に複数のトラックを同時に記録することができる構造となっている。

従って、本発明によれば隣接トラックの消去を防止することができ、高密度記録が実現できる。レーザーによる記録メディアの加熱により保磁力が弱まるため、書き込みに必要な起磁力を減らすことができ、少ないコイル巻き数で十分な記録を実現できる。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。

本発明によれば、レーザースポット幅全体に同時に磁気ヘッドで書き込みができるため、レーザーによって隣接トラックの情報（データ）を消去してしまうといった問題が解決できる。またエネルギー損失の大きい近接場光を使ってレーザースポットを小さくする必要もなくなるため、効率よく記録メディアを温めることができる。その結果高記録密度化と高転送レート化を同時に向上できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

図１は本発明の一実施形態である熱アシスト記録ヘッドを備えた磁気記録装置の模式図である。図１（ａ）は本実施形態の熱アシスト記録ヘッドを備えた磁気記録装置の側面からの模式図であり、図１（ａ）はＡ−Ａ線での断面図である。

図１（ａ）に示すように、本実施形態の熱アシスト記録ヘッドは、磁気ヘッドスライダー１上部にレンズ２、導波路３および反射板４からなる光学系を具備し、導波路３からのレーザー光８が磁気ヘッド５のリーディングエッジ側で焦点を合わせる構造となっている。図１（ｂ）に示すように、レンズ２にはピエゾ素子６が具備されており、導波路３からのレーザー光８の焦点を合わせる役割をもっている。

すなわち、本実施形態の熱アシスト記録ヘッドは記録メディア７を加熱するための光学系を備えると共に、複数個の書き込み用磁極を備える磁気ヘッド５が周知の磁気ヘッドスライダー１の先端部分に配置される構成となっている。なお、レーザー光８を出射するレーザー発光素子（図示していない）は、磁気ヘッド５とは別体の光源として磁気記録装置の内部あるいは外部に設けられていても、磁気ヘッド５の一部として設けられていてもよい。

この構成により、図示しないレーザー発光素子（例えば、青色レーザー発光素子）から出射されたレーザー光８は、磁気ヘッドスライダー１に沿って設けた導波路３により磁気ヘッドスライダー１の先端部分まで伝達される。伝達されたレーザー光８は反射板４で進路を変更された後に、ピエゾ素子６で焦点が調整されるレンズ２によって記録メディア７にレーザースポットを形成するように照射される。このときのレーザースポット位置は磁気ヘッド５のリーディングエッジ側であり、かつ磁気ヘッド５の近傍である。

このレーザー光８の照射により、磁気ヘッド５のリーディングエッジ側が加熱され、記録メディア７の記録層の保磁力が低下する。この加熱された部分は記録メディア７の回転に伴って矢印方向に移動するので、加熱され保磁力が低下した部分が磁気ヘッド５の直下に到達したときに、磁気ヘッド５から記録磁界を印加することにより、記録メディア７の記録層にデータが磁気的に書き込まれる。

本実施形態の磁気ヘッド５は、レーザースポットで加熱されるトラック数と同数の書き込み用磁極を備えており、各書き込み用磁極からそれぞれ記録磁界を発生してレーザー光８で加熱された全てのトラックにデータを書き込む構成となっているので、隣接トラックの情報を消去してしまうことを防止できる。また、レーザー光８のスポット径をその波長以下に絞る必要がなくなるので、エネルギー損失の大きい近接場光を使用する必要もなく、効率よく記録メディア７を加熱できる。

図２は本実施形態の熱アシスト記録ヘッドの磁気ヘッド部分を拡大した図である。図２（ａ）は単磁極ポール部分の構成を説明するための正面からの図であり、図２（ｂ）は単磁極ポールの先端部である書き込み用磁極を記録メディアと対向する浮上面側から見た図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）、２（ｂ）のＡ−Ａ’線での断面図である。

図２（ａ）に示すように、本実施形態の磁気ヘッド５は垂直記録用の単磁極ポール９を３組、それに対応した励磁用コイル１０が３組具備してある。４５０ｎｍのレーザースポットサイズに収まるように幅１２０ｎｍの書き込み用磁極９ａを間隔４５ｎｍあけた配置としている。

すなわち、本実施形態の磁気ヘッドは、図２（ａ）に示すように、ライトポールとして垂直記録用の単磁極ポール９を３個備えており、各単磁極ポール９にはそれぞれ独立した励磁用コイル１０が形成されている。この構成によって、各励磁用コイル１０にそれぞれ異なる書き込みデータに対応した電流を印加することにより、各単磁極ポール９の先端部分である書き込み用磁極からそれぞれの書き込みデータに対応した記録磁界を発生させる。

３個の単磁極ポール９は、記録メディアと対向する浮上面側に向かって細くなるように先端部分を形成することによって、幅１２０ｎｍの書き込み用磁極９ａを３個形成している。中心に配置される単磁極ポール９の先端部分である書き込み用磁極９ａの両側に、４５ｎｍの間隔をあけて他の２つの書き込み用磁極９ａを形成することによって、３個の書き込み用磁極９ａがレーザースポットサイズに収まる配置としている。すなわち、本実施形態の熱アシスト記録ヘッドは、レーザー光による加熱により保磁力が低下する範囲内に複数の書き込み用磁極９ａを備える構成となっている。

また、各単磁極ポール９で発生される記録磁界が同程度であるならば、その幅や形状は各単磁極ポール９で異なっていてもよい。

また、同一平面内に複数の書き込み用磁極９ａが配置され、かつ各書き込み用磁極９ａが近接していると、隣接する書き込み用磁極９ａからのもれ磁界が他の書き込み用磁極９ａに入り込み、誤ったデータをトラックに書き込む問題がある。従って、本実施形態の磁気ヘッドでは、図２（ｂ）に示すように、３個の書き込み用磁極９ａの内、中心に配置される書き込み用磁極９ａよりも両側の書き込み用磁極９ａが磁気ヘッド５のリーディングエッジに近くなる配置としている。このように、本実施の形態では、中心の書き込み用磁極９ａの位置を両側の書き込み用磁極９ａに対して記録メディアの進行方向（回転方向）へ前後にずらすことで、隣接配置される書き込み用磁極９ａからのもれ磁界に起因する誤書き込みを減らすことを可能としている。

図２（ｂ）に示すように、本実施形態の磁気ヘッドでは、リターンヨーク１１は３個の単磁極ポール９に共通の構成としている。

図２（ｃ）に示すように、本実施形態の磁気ヘッドは、書き込み用の磁気ヘッド５ａと読み込み用の磁気ヘッド５ｂを組み合わせた構成である。書き込み用の磁気ヘッド５ａは、単磁極ポール９と励磁用コイル１０と平板状のリターンヨーク１１とから構成されている。本実施の形態では、単磁極ポール９は先端部分が浮上面に向かって細くなる平板状の部分と、この平板状の部分とリターンヨーク１１を繋ぐように形成された連結部分から形成されており、この連結部分を中心として励磁用コイル１０が配置されている。

また、読み込み用の磁気ヘッド５ｂは、ＭＲ読み取りセンサー（ＭＲ素子）１２と、ＭＲ読み取りセンサー１２の前後に配置されたシールド１３から形成されている。図２（ｃ）は図２（ａ）（ｂ）のＡ−Ａ’線上の磁気ヘッドの断面形状であるが、他の２個の断面形状も同様である。なお、本実施形態の磁気ヘッドは、書き込み用の磁気ヘッドと読み取り用の磁気ヘッドとを組み合わせた磁気ヘッドに限定されることはなく、別々の構成の磁気ヘッドでもよいことはいうまでもない。なお、図２（ｂ）では図２（ｃ）に示す読み込み用の磁気ヘッド５ｂは省略している。

このように、本実施形態の熱アシスト記録ヘッドでは、媒体上（記録メディア）に書き込みを行う場所を局所的にあたためて書き込みやすくするために、コイル巻き数を減らしても十分飽和記録が可能である。またコイル巻き数を減らすことができるために、コイル面積を減らすことができ、設計に自由度が増す。狭い場所に多数のコイルを配置させるには、コイルの線幅を小さくしたり、多段に重ねたりする必要があり、実現が難しかったが、本発明を適用することによりコイル巻き数が少なくてすむために、コイルの線幅を小さくしたり、多段に重ねる必要がなくなるために、コイル作製プロセスの簡便化および、ヘッドの小型化が容易になる。

なお、図２に示す磁気ヘッドは、ライトポールを垂直磁気記録で使われる単磁極ポールとした例であるが、同じ配置で水平磁気記録用のライトポール（ギャップ式）としてもよい。スポットサイズに合わせて単磁極ポール数、コイル数は自由にかえてもよい。

図３は本実施形態の熱アシスト記録ヘッドを備えた磁気記録装置による記録方式の概念図である。図３（ａ）は本実施形態の磁気記録装置で加熱される領域とデータが書き込まれるトラックとの関係を説明するための上面図であり、図３（ｂ）は本実施形態の磁気記録装置で加熱される領域とデータが書き込まれる記録層との関係を説明するための断面図である。

図３に示すように、レーザーが記録メディア７を加熱し、温まった記録層１６に単磁極ポール９で記録する。このときレーザースポット幅の分だけ同時に複数（この場合３トラック）トラック１５を記録する。一周書き込み終了後は未書き込み隣接トラックまでシークし、再び３トラック同時に記録する。

すなわち、図３（ａ）に示すように、本実施形態の熱アシスト記録ヘッドはレーザースポット１４の幅のなかに３個の単磁極ポール９を備え、データの記録時には３個の書き込み用磁極９ａからそれぞれ記録磁界を発生させ、各書き込み用磁極９ａに対応する３本のトラック１５に同時にデータを書き込む。従って、３本のトラックはそれぞれレーザースポット１４よりも幅が狭く、それらがレーザースポット１４の幅のなかに書き込まれるので、高密度記録が実現できる。また、本実施形態では、１回の書き込み動作で３本のトラック１５にそれぞれデータを書き込むことができるので、高転送レートでの書き込みができる。なお、この３本のトラックに隣接する３本のトラックとの間隔は、レーザースポットサイズで決まる従来技術の各トラック間の間隔と同様な間隔である。

図３（ｂ）に示すように、記録メディア７は基板１８の上面に裏打ち層１７と記録層１６がこの順番で形成されているので、レーザー光が照射された部分（レーザースポット１４部分）の記録層１６が加熱によって保磁力が弱まる。この加熱された記録層１６が記録メディア７の回転に伴って矢印方向に順次移動され、単磁極ポールの先端部分である書き込み用磁極９ａの直下に到達したときに、書き込み用磁極９ａから記録磁界が印加されるので、各記録磁界は少ない起磁力で記録メディア７の記録層１６にデータを磁気的に書き込むことができる。

本実施形態の熱アシスト記録ヘッドでは、１つの磁気ヘッドに３個の単磁極ポールを形成し、レーザー照射で同時に加熱される３トラックそれぞれにデータを書き込む構成としているので、１トラック分以下のレーザースポットサイズに縮小させる必要がなくなり、レーザー光を効率よく使用して記録メディアを加熱することができる。

また、本願発明では、１つのトラックにのみ情報を書き込む必要が生じた場合には、データの書き込みが必要なトラックに対応する書き込み用磁極からはそのデータによって磁界を発生させ、他の書き込み用磁極からはＭＲ読み取りセンサー１２で読み取ったデータによって磁界を発生させることにより、３トラック分の領域が加熱される場合でも、１トラック分のデータの書き換えを行うことができる。３トラック分のうち２トラックに情報を書き込む場合も同様である。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明の一実施形態である熱アシスト記録ヘッドを備えた磁気記録装置の模式図である。 本実施形態の熱アシスト記録ヘッドの単磁極ポール部分を拡大した図である。 本実施形態の熱アシスト記録ヘッドを備えた磁気記録装置による記録方式の概念図である。

符号の説明

１…磁気ヘッドスライダー ２…レンズ
３…導波路 ４…反射板
５…磁気ヘッド ５ａ…書き込み用の磁気ヘッド
５ｂ…読み込み用の磁気ヘッド ６…ピエゾ素子
７…記録メディア ８…レーザー光
９…単磁極ポール ９ａ…書き込み用磁極
１０…励磁用コイル １１…リターンヨーク
１２…ＭＲ読み取りセンサー（ＭＲ素子） １３…シールド
１４…レーザースポット １５…トラック
１６…記録層 １７…裏打ち層
１８…基板

Claims (5)

1. レーザー光により記録メディアを加熱して前記記録メディアの記録層の保磁力を局所的に低下させ、前記保磁力が低下した記録層に書き込み用磁極から記録磁界を印加することにより、前記記録メディアにデータを磁気的に書き込む熱アシスト記録ヘッドであって、
   前記レーザー光による加熱により記録メディアの記録層の保磁力が低下する範囲内に、書き込み用磁極を３個設けた書き込み用の磁気ヘッドを備え、
   前記レーザ光は、前記記録メディアに円形のレーザースポットを形成するように照射され、
   前記３個の書き込み用磁極はトラック幅方向に並んで形成され、前記３個の書き込み用磁極のうち両側に配置される書き込み用磁極は中心に配置される書き込み用磁極よりも前記磁気ヘッドの前記レーザスポット側のエッジであるリーディングエッジに近くなるように、前記記録メディアの回転方向にずらして形成されていることを特徴とする熱アシスト記録ヘッド。
2. 請求項１に記載の熱アシスト記録ヘッドにおいて、
   前記レーザー光の前記記録メディアへの照射で形成されるレーザースポット径より小さい範囲内に前記３個の書き込み用磁極が形成されていることを特徴とする熱アシスト記録ヘッド。
3. 請求項１または２に記載の熱アシスト記録ヘッドにおいて、
   前記３個の書き込み用磁極の近傍の前記記録メディアに前記レーザー光を照射し、前記記録層を加熱することを特徴とする熱アシスト記録ヘッド。
4. 請求項１ないし３の内の何れかに記載の熱アシスト記録ヘッドにおいて、
   前記３個の書き込み用磁極のそれぞれから記録磁界を発生させ、前記記録メディアの複数のトラックに同時にデータを書き込むことを特徴とする熱アシスト記録ヘッド。
5. 請求項１ないし４の内の何れかに記載の熱アシスト記録ヘッドを備えたことを特徴とする磁気記録装置。

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