JP4642738B2 - 熱補助磁気記録ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、高密度記録が可能な熱補助磁気記録ヘッド（Ｈｅａｔ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｈｅａｄ：以下、ＨＡＭＲヘッド）に係り、さらに詳細には、強化された近接場を具現でき、かつ集積型に製作可能なＨＡＭＲヘッドに関する。

磁気記録ヘッドの分野において、磁気記録の高密度化のための研究が続けられている。水平磁気記録の場合、１００Ｇｂｉｔ／ｉｎ^２の記録密度が達成され、垂直磁気記録の場合、それ以上の記録密度も可能であるというが、磁気記録技術は、基本的に超常磁性効果によって記録ビットの熱的不安定性が存在して高記録密度化に限界がある。

記録媒体で熱的安定性は、磁気異方性エネルギーと熱エネルギーとの比によって決定される量であり、磁気異方性エネルギーを大きくするためには、保磁力の大きい材料を磁気記録媒体として使用せねばならない。一方、保磁力の大きい材料を磁気記録媒体として使用する場合、記録のためにそれほど大きい磁場が必要となる。しかし、記録ヘッドのチップ部分で、磁場は一定レベルで飽和されるので、磁気記録ヘッドで発生する磁場のサイズは限界を有し、記録が不可能である問題が発生する。

このような問題を解決するために、熱補助磁気記録方式が研究されている。熱補助磁気記録とは、記録媒体の局所部位をキュリー温度以上に加熱して当該位置の保磁力を一時的に低下させて記録を行うことであって、記録のために必要な磁場の大きさを既存より低めうる。

このとき、データが記録される領域は、キュリー温度以上に加熱された部分であるため、記録密度は、ギャップの間に磁場を発生させるポールサイズによらず、加熱される部分の幅によって決定される。例えば、熱補助手段として光が選択されたとき、記録媒体に到達される光のサイズによってデータ記録密度が決定される。これにより、光スポットのサイズを小さくし、高い強度を有させる光学手段についての研究が必要となっている。

図１は、従来のＨＡＭＲヘッドのうち一つの例を示す斜視図である。図面を参照すれば、開示されたＨＡＭＲヘッド２２は、磁気記録部と、記録媒体１６を加熱するための光源５２及び光源５２からの光を記録媒体１６に伝送する光伝送モジュールを含む。

磁気記録部は、磁気場の発生源となるコイル３３と磁気記録媒体１６に記録のための磁場を印加するための記録ポール３０と、記録ポール３０と磁気的に連結されて磁路Ｈを形成するリターンヨーク３２と、を含む。記録ポール３０は、第１層４６及び第２層４８で形成されている。

光伝送モジュールは、光源５２から照射された光を導波する光導波路５０及び、光源５２と光導波路５０とを連結する光ファイバ５４を含む。光導波路５０の一面に形成された熱放出面５６を通じて磁気記録媒体１６に光エネルギー５８が伝えられて記録媒体の所定部位が加熱される。

ここで、前記記録媒体１６は、ＨＡＭＲヘッド２２に対して矢印Ａ方向に相対移動するものであって、加熱部位は、記録媒体１６の相対運動によって記録ポール３０に位置する。したがって、記録ポール３０は、記録媒体の加熱されて保磁力が小さくなった前記所定部位に対して磁気記録を容易に行い、また、記録後に媒体の加熱部分が冷えることによって本来の大きい保磁力値を有するので、熱的に安定した記録ビットを維持する。

一方、このようなＨＡＭＲヘッドによって高密度の記録をしようとするならば、光スポットのサイズが小さく、かつ記録媒体を十分に加熱できなければならない。しかし、前記構造は、フィールド強化効果がなく、磁気ヘッド工程と別途に光導波路を製作して精巧にアラインさせねばならない難しさがある。

本発明は、前記問題点を勘案して案出されたものであって、小さな光スポットサイズを具現して高密度の記録を可能にしつつ、既存の磁気ヘッド工程と関連して集積化された製作の可能なＨＡＭＲヘッドを提供することを目的とする。

前記目的を達成するための本発明によるＨＡＭＲヘッドは、空気軸受面（Ａｉｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ、以下、ＡＢＳ）を備えたスライダーの一端部に装着されて記録媒体に対して記録を行うＨＡＭＲヘッドであって、記録のための磁場を形成する磁路形成部と、前記記録媒体に対して記録面の所定領域を加熱するための光を照射する光源と、前記磁路形成部の一側に配置されるものであって、前記光源から照射された光を伝送する光導波路と、前記光導波路によって伝送される光路を変換して前記記録面の所定領域に向かわせる光路変換部と、前記光路変換部を経由して伝送された光のエネルギー分布を変えて強化された近接場を発生させるナノアパーチュアと、を備えることを特徴とする。

本発明によるＨＡＭＲヘッドは、下記のような長所を有している。

第一に、サブヨークと記録ポールとの間の空間を光導波路として使用するので、さらにコンパクトな構造となる。

第二に、光導波路の材質をポリマーとして使用する場合、再生センサーに影響を与えないほどの低温工程が可能であるので、既存の磁気ヘッド工程と関連して集積型製作が可能である。

第三に、記録のための磁場発生部と記録媒体の加熱のための光エネルギー照射部との間の距離が最小化された構造であるので、加熱された記録媒体が冷却された後に記録が行われる恐れがなくてさらに安定した記録が可能である。

以下、添付された図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。

図２及び図３は、本発明の実施形態によるＨＡＭＲヘッドの概略的な斜視図及び断面図である。図面を参照すれば、ＨＡＭＲヘッド１００は、記録のための磁場を形成する磁路形成部１２０と、記録媒体の記録領域を加熱するための光を照射する光源１４０と、光源１４０から照射された光を伝送する光導波路１５２と、光導波路１５２から伝送された光のエネルギー分布を変えて強化された近接場を発生させるナノアパーチュア１５４と、を含む。

ＨＡＭＲヘッド１００は、ＡＢＳを備えたスライダー（図示せず）の一側にＨＡＭＲヘッド１００の一端がＡＢＳと一致するように装着される。すなわち、ａ−ａ’を含むｘ−ｙ平面がＡＢＳとなり、ＡＢＳと対向する記録面を有する記録媒体（図示せず）が高速回転するにつれて、ＨＡＭＲヘッド１００は、空気軸受システムによってスライダーと共に浮き上がって記録媒体と所定間隔を維持する。

磁路形成部１２０は、磁場の発生源となるコイル１２２と、コイル１２２の周囲に形成される磁場の磁路となるリターンヨーク１２４と、リターンヨーク１２４の一端部は離隔され、他端部は連結されてリターンヨーク１２４と共に磁路を形成するメインポール１２６と、を含む。

リターンヨーク１２４及びメインポール１２６の記録媒体と対向する一面は、ＡＢＳと同じ平面に位置するように配置される。

リターンヨーク１２４の一端部とメインポール１２６との間には、所定間隔のギャップ１３０が形成されている。メインポール１２６における磁場は、メインポール１２６の外側に漏れて、このような漏れ磁束によって記録媒体が磁化され、かつ記録が行われる。

メインポール１２６の側部には、サブヨーク１２８が形成されている。このとき、サブヨーク１２８は、記録媒体と対向する第２端部１２８ａがメインポール１２６の記録媒体と対向する第１端部１２６ａと段差形成されるように配置される。

このように、ＡＢＳと離隔されて配置されたサブヨーク１２８は、メインポール１２６の第１端部１２６ａに記録のための磁場を効果的に集束させ、ギャップ１３０の付近における漏れ磁束を大きくする。このような集束の効果は、磁路を形成する材質の飽和磁化値によって制限されるので、メインポール１２６の材質は、その飽和磁化値がサブヨーク１２８の飽和磁化値より大きい値を有することが望ましい。

前記のように、第１端部１２６ａと第２端部１２８ａとが段差構造を有するようにメインポール１２６及びサブヨーク１２８が配置されることによって形成された第１端部１２６ａと第２端部１２８ａとの間の空間に光導波路１４０の少なくとも一部が配置されている。

光導波路１４０で記録媒体に対して記録が行われる所定領域と対向する一端部には、ナノアパーチュア１５４が設けられている。ナノアパーチュア１５４は、金属薄膜で取り囲まれた微細開口として形成されている。

光源１４０における光は、光導波路１４０に接触接合されることもあり、プリズムカップラーや格子カップラーなどのカップラーを通じて光導波路１４０にカップリングされることもある。

光導波路１５２は、ＡＢＳと平行な方向に光を伝送するので、このように伝送された光がナノアパーチュア１５４を経由して記録媒体に到達しようとすれば、光導波路１５２における光は、ナノアパーチュア１５４に向かうように経路を変えられねばならない。このために光導波路１５２とナノアパーチュア１５４との間には、光路変換部が設けられる。

図４は、図２及び図３の光導波路１５２及び光路変換部の実施形態を示す図面である。図面を参照すれば、光導波路１５２のナノアパーチュア１５４と対向する面に光導波路１５２を進む光をナノアパーチュア１５４側に集束させる格子パターン１５３が形成されている。光導波路１５２に沿って進められた光は、格子パターン１５３によって回折されてナノアパーチュア１５４に向かって集束される。このような効果を増大させるために、格子パターン１５３の間隔は、中心部へ行くほど稠密になる構造であることが効果的である。

図５は、本発明によるＨＡＭＲヘッドに採用される光路変換部の他の実施形態を示す図面である。図面を参照すれば、光導波路１５２の端部に光導波路１５２を進める光がナノアパーチュア１５４に向かう方向に経路を変換させる傾斜を有するミラー面１５５が設けられている。光導波路１５２における光は、ミラー面１５５によって反射されてナノアパーチュア１５４に向かう。ミラー面１５５は、光路を変換させるだけでなく、ナノアパーチュア１５４に向かって集束される効果を有するように放物面の形態になることもある。

図４及び図５を参照すれば、光導波路１５２は、第１クラッド層１５６と、第２クラッド層１５８及び、第１クラッド層１５６と第２クラッド層１５８との間のコア部１６０からなる。光導波路１５２は、全反射現象を利用して光を伝送するので、前記第１及び第２クラッド層１５６，１５８の材質は、その屈折率がコア部１６０をなす材質の屈折率より低くなければならない。

光導波路１５２は、コア部１６０内で屈折率が一定であり、コア部１６０と第１及び第２クラッド層１５６，１５８との境界で、屈折率が階段式に変わるステップインデックス型でありうる。

または、コア部１６０の中心部で最大屈折率を有し、第１及び第２クラッド層１５６，１５８に近接しつつ漸進的に第１及び第２クラッド層１５６，１５８の屈折率と同一になるＧＲＩＮ（Ｇｒａｄｅｄ Ｉｎｄｅｘ）型でもありうる。

第１及び第２クラッド層のうち何れか一つを省略でき、この時には空気層が省略された第１または第２クラッド層として機能する。

図６Ａないし図６Ｃは、本発明によるＨＡＭＲヘッドに採用されるナノアパーチュアの実施形態を示す図面であって、ＡＢＳの断面を示した図面である。それぞれは、蝶リボン型ナノアパーチュア１７１、‘Ｃ’型ナノアパーチュア１７２、‘Ｘ’型ナノアパーチュア１７３である。図面で、Ｌは、ナノアパーチュア１７１〜１７３に入射される光の直径を表す。各ナノアパーチュア１７１〜１７３の幅が狭い中央部分で電気双極子の振動によって電場Ｅが強化されて広い領域の光エネルギーを局所部位に集中させうる。したがって、局部的に強化された光エネルギーの光を記録媒体に伝送できる。

図７は、本発明の他の実施形態によるＨＡＭＲヘッド２００を示す断面図である。図１及び図２のＨＡＭＲヘッド１００と比較すれば、リターンヨーク２２４に対してメインポール２２６及びサブヨーク２２８の配置が変わっている。

光導波路２５２及びナノアパーチュア２５４は、メインポール２２６とＡＢＳから離隔されているサブヨーク２２８との間の空間に同一に配置される。光導波路２５２とナノアパーチュア２５４との間には、光路をナノアパーチュア２５４側に変換させる光路変換部を備えている。前記光路変換部は、図４に示した格子パターンまたは図５に示したミラー面となりうる。

図８は、本発明の他の実施形態によるＨＡＭＲヘッド３００を示す概略的な斜視図である。図面を参照すれば、ＨＡＭＲヘッド３００は、記録ヘッド部３１０と再生ヘッド部３３０とに大別される。再生ヘッド部３３０は、第１シールド層３３２、第２シールド層３３４及び第１シールド層３３２と第２シールド層３３４との間に配置された再生センサー３３３を含んでいる。

第１シールド層３３２、第２シールド層３３４及び再生センサー３３３の記録媒体と対向する一面は、ＡＢＳと同じ平面に位置するように配置される。

記録ヘッド部３１０は、図２、図３及び図７で説明したＨＡＭＲヘッド１００，２００と実質的に同じ構成であるので、ここで詳細な説明は省略する。

光導波路３５２の材質としてポリマーを使用できる。この場合、ポリマーは、再生センサー３３３の磁気特性に影響を与えない範囲で一般的に知られた約２００℃以下の低温工程によって製作されうる。したがって、前記構造を採用しつつ光導波路の材質をポリマーと選択する場合、ＨＡＭＲヘッド３００を配置プロセスによって既存の磁気ヘッド工程と関連して集積型に製造可能になる。

このような本願発明のＨＡＭＲヘッドは、理解を助けるために添付された図面に示された実施形態を参照して説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されねばならない。

本発明は、磁気記録媒体関連の技術分野に適用可能である。

従来のＨＡＭＲヘッドの一例を示す斜視図である。 本発明の実施形態によるＨＡＭＲヘッドの概略的な斜視図である。 図２のＨＡＭＲヘッドの断面図である。 本発明によるＨＡＭＲヘッドに採用される光路変換部の実施形態を示す図面である。 本発明によるＨＡＭＲヘッドに採用される光路変換部の実施形態を示す図面である。 本発明によるＨＡＭＲヘッドに採用されるナノアパーチュアの実施形態を示す図面である。 本発明によるＨＡＭＲヘッドに採用されるナノアパーチュアの実施形態を示す図面である。 本発明によるＨＡＭＲヘッドに採用されるナノアパーチュアの実施形態を示す図面である。 本発明の他の実施形態によるＨＡＭＲヘッドの断面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるＨＡＭＲヘッドの斜視図である。

符号の説明

１００ ＨＡＭＲヘッド
１２０ 磁路形成部
１２２ コイル
１２４ リターンヨーク
１２６ メインポール
１２６ａ 第１端部
１２８ サブヨーク
１２８ａ 第２端部
１３０ ギャップ
１４０，１５２ 光導波路
１５４ ナノアパーチュア

Claims (9)

1. 空気軸受面を備えたスライダーの一端部に装着されて記録媒体に対して記録を行う熱補助磁気記録ヘッドにおいて、
   磁場の発生源となるコイルと、
   前記記録媒体と対向する第１端部が前記空気軸受面と同一平面上に配置されたメインポールと、
   前記メインポールの一側面に設けられるものであって、前記記録媒体と対向する第２端部を有し、前記第１端部に磁場が集束されるように前記第２端部が前記第１端部に対して段差形成されるサブヨークと、
   前記メインポールと共に前記コイルの周囲に形成された磁場の磁路を形成するものであって、前記メインポールと一端部とは離隔され、他端部は連結されるように配置されるリターンヨークと、を備え、記録のための磁場を形成する磁路形成部と、
   前記記録媒体に対して記録面の所定領域を加熱するための光を照射する光源と、
   前記メインポールの一側面に設けられ、かつ前記磁路形成部の一側に配置されるものであって、前記光源から照射された光を伝送する光導波路と、
   前記光導波路によって伝送される光路を変換して前記記録面の所定領域に向わせる光路変換部と、
   前記光路変換部を経由して伝送された光のエネルギー分布を変えて強化された近接場を発生させるナノアパーチュアと、を備え、
   前記第２端部と前記第１端部との間に設けられた空間に前記光導波路の少なくとも一部と、前記光路変換部及び前記ナノアパーチュアが配置され、
   第１シールドと、
   前記第１シールドと離隔して配置された第２シールドと、
   前記第１シールドと前記第２シールドとの間に配置された再生素子と、をさらに含み、
   前記第１シールド、前記第２シールド及び前記再生素子は、それぞれ前記記録媒体と対向する面が前記空気軸受面と同じ平面に配置され、
   前記光導波路は、ポリマー材質からなることを特徴とする熱補助磁気記録ヘッド。
2. 前記光路変換部は、前記光導波路の前記ナノアパーチュア側の一端部に傾いて形成されて、前記光導波路から伝送される光を前記ナノアパーチュア側に反射させるミラー面であることを特徴とする請求項１に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
3. 前記光路変換部は、前記光導波路の前記ナノアパーチュアと対向する前記光導波路の一面に形成された格子パターンであることを特徴とする請求項１に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
4. 前記格子は、その間隔が中心部へ行くほど稠密になることを特徴とする請求項３に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
5. 前記メインポールの飽和磁化値は、前記サブヨークの飽和磁化値より大きいことを特徴とする請求項１ないし４のうち何れか１項に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
6. 前記光導波路は、
   第１クラッド層と、
   第２クラッド層と、
   前記第１クラッド層と前記第２クラッド層との間に配置されるものであって、前記第１及び第２クラッド層の屈折率より大きい屈折率を有するコア部と、を備えることを特徴とする請求項１ないし４のうち何れか１項に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
7. 前記光導波路は、
   前記コア部の屈折率が中心部で最大値を有し、前記第１及び第２クラッド層に近接するほど漸進的に小さくなる値を有するＧＲＩＮ型光導波路であることを特徴とする請求項６に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
8. 前記光源は、前記光導波路に接触接合されることを特徴とする請求項１ないし４のうち何れか１項に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
9. 前記光源を前記光導波路にカップリングさせるプリズムカップラーがさらに備えられることを特徴とする請求項１ないし４のうち何れか１項に記載の熱補助磁気記録ヘッド。

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