JP4853398B2 - 光アシスト磁気記録ヘッド、光アシスト磁気記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、光アシスト磁気記録ヘッド、及び光アシスト磁気記録装置に関する。

磁気記録方式では、記録密度が高くなると磁気ビットが外部温度等の影響を顕著に受けるようになる。このため高い保磁力を有する記録媒体が必要になるが、そのような記録媒体を使用すると記録時に必要な磁界も大きくなる。記録ヘッドによって発生する磁界は飽和磁束密度によって上限が決まるが、その値は材料限界に近づいており飛躍的な増大は望めない。そこで、記録時に局所的に加熱して磁気軟化を生じさせ、保磁力が小さくなった状態で記録し、その後に加熱を止めて自然冷却することにより、記録した磁気ビットの安定性を保証する方式が提案されている。この方式は熱アシスト磁気記録方式と呼ばれている。

熱アシスト磁気記録方式では、記録媒体の加熱を瞬間的に行うことが望ましい。また、加熱する機構と記録媒体とが接触することは許されない。このため、加熱は光の吸収を利用して行われるのが一般的であり、加熱に光を用いる方式は光アシスト式と呼ばれている。

光アシスト磁気記録方式では、記録媒体に情報を読み書きする磁気記録部、磁気再生部等を備えて記録媒体の上を浮上して相対移動するスライダ、光源からの光を結合する光ファイバー、光ファイバーから出射された光を偏向させてスライダに導光する光学素子等を備えた構成の光アシスト磁気記録ヘッドが種々提案されている。

例えば、スライダの先端に、プリズムと透明誘電体からなる光学素子が設けられ、光ファイバーを介して光源から導かれた光をプリズムで９０度偏向させて透明誘電体の記録媒体と対抗する面に設けられたプラズモンプローブに導光する構成の光アシスト磁気記録ヘッドが知られている（特許文献１参照）。
特開２００２−２９８３０２号公報

ところで、近年、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）の様な記録装置の高密度情報記録が進むに伴い、再生記録を行うヘッドの小型化、ヘッドを構成するスライダの小型化が望まれている。スライダのサイズは、国際ディスクドライブ協会（ＩＤＥＭＡ、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）スタンダードとして標準化されている。サイズの大きい順からミニ・スライダ、マイクロ・スライダ、ナノ・スライダ、ピコ・スライダ、フェムト・スライダと命名されている。これらのスライダの中で、大きさの観点から現在注目されているスライダは、ナノ・スライダ、ピコ・スライダ、フェムト・スライダである。これらのスライダの大きさ（サイズ）と質量を表１に示す。

高密度情報記録においては、上記のスライダの大きさから分かるように１枚のディスク上の情報の高密度化は勿論であり、更にディスクを多層配置する、又はできるだけ小型の筐体に収納することで空間的に高密度化することも必要である。例えば、多層のディスク配置を想定した場合、ディスク同士の間隔はできるだけ小さいことが要望され、表１で示したスライダの厚みを含めた光ヘッドの厚みは、１．５ｍｍ程度以下とすることが望まれている。

しかしながら、特許文献１に記載の光アシスト磁気記録ヘッドは、プリズムを用いて光ファイバーから出射された光を偏向させてスライダに導光している。このプリズムの通常用いられる製造方法からすると、スライダを除いた光学系の厚みは、数１００μｍ程度は必要になると想定される。この為、光ヘッドの薄型化を阻害するといった問題がある。

また、特許文献１に記載の光アシスト磁気記録ヘッドは、光ファイバーから出射された光がプリズムで反射され、透明誘電体ブロックを透過してプラズモンプローブのギャップ付近を照射する構成としている。この場合、光ファイバーから放出される光は、記録素子のギャップ付近に到達するまでに回折により広がってしまい、ギャップ付近での近接場光の発生に寄与する光の利用効率が低下するといった問題がある。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであって、光の利用効率が高く厚みの薄い光アシスト磁気記録ヘッド、及び光アシスト磁気記録装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の１乃至５のいずれか１項に記載の発明によって達成される。

１．記録媒体に光を用いて情報記録を行う光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
前記記録媒体に対して相対移動するスライダと、
前記スライダに光源からの光を導く光導波路と、
前記光導波路内に設けられ、光源からの光を導波モードを保った状態でスライダまで伝搬するＬ字状に形成されたコア導波路と、
を有し、
前記コア導波路のＬ字の屈曲部には、前記光源から伝搬した光を反射させて前記スライダに導く斜面が形成されていることを特徴とする光アシスト磁気記録ヘッド。

２．前記コア導波路は、略９０度の角度で屈曲されてＬ字状に形成され、
前記斜面は、前記コア導波路の光軸に対し略４５度の角度をなして形成されることを特徴とする前記１に記載の光アシスト磁気記録ヘッド。

３．前記スライダには、溝が形成され、
前記光導波路は、前記溝に埋設されていることを特徴とする前記１または２に記載の光アシスト磁気記録ヘッド。

４．前記溝の一端には、壁が形成され、
前記光導波路の一端は、前記溝に形成された壁に当接されていることを特徴とする前記３に記載の光アシスト磁気記録ヘッド。

５．前記１乃至４のいずれか１項に記載の光アシスト磁気記録ヘッドと、
前記光アシスト磁気記録ヘッドにより情報記録される記録媒体と、を有することを特徴とする光アシスト磁気記録装置。

本発明によれば、光導波路は、光源からの光を導波モードを保った状態でスライダまで伝搬するＬ字状に形成されたコア導波路を有し、コア導波路のＬ字の屈曲部には斜面を設け、該斜面で光源から伝搬した光を反射させてスライダに導く構成とした。すなわち光源からの光をコア導波路に閉じ込めたまま反射させてスライダに導くようにした。したがって、スライダの所定の位置に光を集光させるレンズ等の光学系を必要とせず、光アシスト磁気記録ヘッドを薄型化することができる。また、光の広がりを抑えることができ、光の利用効率を高めることができる。

以下図面に基づいて、本発明に係る光アシスト磁気記録ヘッド、光アシスト磁気記録装置の実施の形態を説明する。尚、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。また、各実施の形態の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複の説明を適宜省略する。
〔実施形態１〕
図１に、本発明の実施形態１に係る光アシスト磁気記録ヘッド（以下、光ヘッドとも記する。）を搭載した光アシスト磁気記録装置（例えば、ハードディスク装置）の概略構成を示す。

光アシスト磁気記録装置１Ａは、記録用のディスク（磁気記録媒体）２、支軸５を支点として矢印Ａの方向（トラッキング方向）に回転可能に設けられたサスペンション４、サスペンション４に取り付けられたトラッキング用アクチュエータ６、サスペンション４の先端に取り付けられた光ヘッド３、及びディスク２を矢印Ｂの方向に回転させる図示しないモータ等を筐体１の中に備えており、光ヘッド３がディスク２の上で浮上しながら相対的に移動しうるように構成されている。

図２は、光ヘッド３の構成を示す断面図である。光ヘッド３は、ディスク２に対する情報記録に光を利用する光ヘッドである。光ヘッド３は、図示しない光源からの光を光ヘッド３に導光する光ファイバー１１、ディスク２の被記録部分をレーザー光でスポット加熱するための光アシスト部として機能する光導波路１６、光ファイバー１１から出射されたレーザー光ＬＤ１を光導波路１６に導く光導波路１２、また、先の光導波路１６、ディスク２の被記録部分に対して磁気情報の書き込みを行う磁気記録部１７、ディスク２に記録されている磁気情報の読み取りを行う磁気再生部１８を有するスライダ１５等を備えている。また、光導波路１２には、光ファイバー１１からのレーザー光ＬＤ１を伝搬し、光導波路１６に導く図示しない後述のコア導波路１２ａが設けられている。

なお、図２ではディスク２の記録領域の進入側から退出側（図の←方向）にかけて、磁気再生部１８、光導波路１６、磁気記録部１７の順に配置されているが、配置順はこれに限らない。光導波路１６の退出側直後に磁気記録部１７が位置すればよいので、例えば、光導波路１６、磁気記録部１７、磁気再生部１８の順に配置してもよい。

光ファイバー１１により導光される光は、例えば、半導体レーザーより出射される光である。光ファイバー１１の端面から出射したレーザー光ＬＤ１は、光導波路１２に設けられたコア導波路１２ａによって、スライダ１５に設けられた光導波路１６の上面に集光され、この光アシスト部を成す光導波路１６を導波して光ヘッド３からディスク２に向けて出射する。

スライダ１５は浮上しながら磁気記録媒体であるディスク２に対して相対的に移動するが、媒体に付着したごみや、媒体に欠陥がある場合には接触する可能性がある。その場合に発生する摩耗を低減するため、スライダ１５の材質には耐摩耗性の高い硬質の材料を用いることが望ましい。例えば、Ａｌ₂Ｏ₃を含むセラミック材料、例えばＡｌＴｉＣやジルコニア、ＴｉＮなどを用いれば良い。また、摩耗防止処理として、スライダ１５のディスク２側の面に耐摩耗性を増すために表面処理を行っても良い。例えば、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）被膜を用いると、光の透過率も高く、ダイヤモンドに次ぐＨｖ＝３０００以上の硬度が得られる。

また、スライダ１５のディスク２と対峙する面には、浮上特性向上のための空気ベアリング面（ＡＢＳ（Ａｉｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）面とも称する。）を有している。スライダ１５の浮上はディスク２に近接した状態で安定させる必要があり、スライダ１５に浮上力を抑える圧力を適宜加える必要がある。このため、スライダ１５を支持するサスペンション４は、光ヘッド３のトラッキングを行う機能の他、スライダ１５の浮上力を抑える圧力を適宜加える機能を有している。

光ヘッド３から出射したレーザー光が微小なスポットとしてディスク２に照射されると、ディスク２の照射された部分の温度が一時的に上昇してディスク２の保持力が低下する。その保持力の低下した状態の照射された部分に対して、磁気記録部１７により磁気情報が書き込まれる。

図３は、光導波路１２の構成を示す断面図である。図３（ａ）に示すように、光導波路１２は、光を伝搬するコア導波路１２ａ、コア導波路１２ａを覆い光の漏洩を遮断するクラッド１２ｂから構成される。また、コア導波路１２ａは、Ｌ字状に略９０度屈曲され、屈曲部には、コア導波路１２ａの光軸Ｋ１に対し略４５度傾斜した斜面１２ｃが形成されている。

矢印Ｐ方向から伝搬されてきたレーザー光は、コア導波路１２ａに閉じ込められており、一定の導波モード（ビーム形状）を保っている。このような構成では、レーザー光は、斜面１２ｃで９０度偏向された後でも、導波モードを一定に保つことができるので光の利用効率を高めることができる。具体的には、この導波モードの大きさは、ＦＷＨＭで３μｍ〜１０μｍ程度に設定される。一方、図３（ｂ）に示すように、単に光ファイバーの端面に斜面１２ｃを設けるような構成では、斜面１２ｃで偏向されたレーザー光を閉じ込める構造がない為、レーザー光は、自由空間を伝搬することになる。この場合、斜面１２ｃで偏向されたレーザー光は、回折により広げられる。光ヘッド３からディスク２に照射されるレーザー光は、前述のように微小なスポットとして絞られる必要があるが、この回折によるレーザー光の広がりによりスライダ１５に設けられた光導波路１６（光アシスト部）に入射する光の量が低下し、光の利用効率の低下を招くことになる。

次に、図４を用いて光導波路１２のサイズについて説明する。最初に、光導波路として、例えば、光ファイバーを用いた場合、図４（ａ）に示すように、コア１３ａの径が５μｍの光ファイバー１３を用いても、通常、クラッド１３ｂの径は１２８μｍである。クラッド１３ｂの幅は、光の漏洩だけを考慮すれば、コア１３ａの幅程度あれば良いが、光ファイバー１３は、強度や取り扱い、また曲げる必要があることを考慮してこのようなサイズに設定されている。これをエッチングなどの手法を用いて小径化することは可能であるが、多大な手間が必要であり、また、非常に折れやすくなり、扱いが困難である。

一方、図４（ｂ）に、本実施形態による光導波路１２の基本形状を示す。光導波路１２は、後述のように、基板上に複数の材料を積層して作製し、所望の幅に切断する。切断時に任意にクラッド１２ｂの径を設定することが可能であり（本実施形態では、例えば３０μｍの幅に設定している。）、作製も容易である。図４（ｂ）では、光導波路１２は、基板から剥離されているが、後述のように、基板から剥離しない構成をとることもできる。また、基板から剥離された場合も、光導波路１２を樹脂系材料、例えば、ポリイミドな等を用いて作製すると、可とう性に優れ、取り扱いが容易である。この場合は、後述のように、スライダ１５の表面に溝を設け、該溝に光導波路１２を埋め込むことにより、光ヘッド３全体の厚さを極めて薄くすることが可能となる。この様に、本実施形態による光導波路１２においては、クラッド１２ｂの径を光ファイバー１３の場合に比べ、大きく細くすることができるので、光ヘッド３の薄型化を実現することができる。

次に、このような構成の光導波路１２の製造方法を図５を用いて説明する。図５（ａ１）乃至図５（ａ５）は、図５（ｂ４）に示す光導波路１２をＡ−Ａ’方向から見た工程断面図である。図５（ｂ１）乃至図５（ｂ５）は、工程平面図である。

光導波路１２は、図５（ｂ１）に示すようなウェハ上に製作される。最初に、ガラス、シリコン、セラミックス等からなる基板１２１の上に、石英、あるいはポリイミド等の樹脂材料からなるクラッド層１２２、及びコア層１２３を順次積層する（図５（ａ１））。積層にはＣＶＤ、スパッタ、スピンコート法等を用いる。コア材料はクラッド材料よりも屈折率が高く設定されている。次に、コア層１２３をフォトリソグラフィ法などを用いてコア導波路１２ａの形状にパターニングし（図５（ａ２））、その上からオーバークラッド層１２４を積層する（図５（ａ３））。

このようにしてウェハ上に光動波路アレイ１２Ａが完成する（図５（ｂ１））。次に、ウェハ上にできた光動波路アレイ１２Ａをダイシングにより分離し（図５（ｂ２））、さらにダイシング研磨などにより傾斜面１２ｃを形成する（図５（ｂ３））。次に、基板１２１を剥離して、光導波路１２Ｄのみにする（図５（ａ４））。

最後に、例えば、幅３０μｍになるようにダイシングし（図５（ａ５）、図５（ｂ４））、光導波路１２を得る。尚、ここでは，幅が小さくなることを強調するために図５（ａ５）、図５（ｂ４）に示す工程を設けたが、これはもちろん、図５（ｂ１）から図５（ｂ２）に示す工程に移行する際に、幅を３０μｍにしてもよい。また、後述のように基板１２１付きの構成も考えられ、その場合には基板１２１の剥離工程を省略する。

次に、光ヘッド３の実施形態１による構成例、及びその組立工程を図６を用いて説明する。図６（ａ）乃至図６（ｄ）は、本発明の実施形態１による光ヘッド３の構成、及び光ヘッド３の組立工程を示す模式図である。

最初に、図６（ａ）に示すように、スライダ１５の上面前部には内部の図示しない磁気記録部１７、磁気再生部１８に接続された４つの電極１５Ｄが設けられている。また、スライダ１５の前部には、光導波路１６が設けられている。

次に、図６（ｂ）に示すように、スライダ１５の前部に設けられた光導波路１６の光の入射位置に、光導波路１２の光の出射する位置を合わせて、光導波路１２をスライダ１５に接着する。

次に、図６（ｃ）に示すように、スライダ１５の上にサスペンション４を接着する。サスペンション４の内部には、外部の制御回路とスライダ１５の磁気記録部１７、磁気再生部１８との間で電気信号の伝搬を行う為の図示しないリード線等の配線部材が設けられ、サスペンションの前面には、該リード線と接続された４つの電極４Ｄが設けられている。そして、スライダ１５に設けられた電極１５Ｄとサスペンション４に設けられた電極４Ｄを半田にて接続することで、図示しない制御回路と、スライダ１５の磁気記録部１７、磁気再生部１８とが電気的に接続される。また、図６（ｄ）に示すように、光導波路１２には、光ファイバー１１が結合されており、図示しない光源から光ファイバー１１を介して導かれた光ＬＤ１を、スライダ１５に設けられた光導波路１６に導く。尚、図６（ｄ）は、図６（ｃ）の側断面図である。

このように、本発明の実施形態に係る光ヘッド３においては、光導波路１２は、光源からの光を導波モードを保った状態でスライダまで伝搬するＬ字状に形成されたコア導波路１２ａを有し、コア導波路１２ａのＬ字の屈曲部には斜面１２ｃを設け、該斜面１２ｃで光源から伝搬した光を反射させてスライダ１５に導く構成とした。すなわち光源からの光をコア導波路１２ａに閉じ込めたまま反射させてスライダ１５に導くようにした。したがって、スライダ１５の所定の位置に光を集光させるレンズ等の光学系を必要とせず、光ヘッド３を薄型化することができる。また、光の広がりを抑えることができ、光の利用効率を高めることができる。

実施形態２による光導波路１２は、図７（ｂ）に示すように、基板１２１を剥離せずに用いた構成である。尚、図７は概念図であり、縮尺などは実際とは異なる。スライダ１５の実際のサイズは、例えば、１．２５ｍｍ（長さ）×１．０ｍｍ（幅）×０．３ｍｍ（厚み）であり、光導波路１２の幅は前述のように３０μｍ、基板１２１の幅（厚さ）は３５０μｍである。このような構成にすることにより、光導波路１２の製造工程を簡略化すると伴に、光導波路１２の剛性を高めることができる。
〔実施形態３〕
図８に光ヘッド３の実施形態３による構成例、及びその組立工程を示す。図８（ａ）乃至図８（ｃ）は、本発明の実施形態３による光ヘッド３の構成、及び光ヘッド３の組立工程を示す模式図である。

図８（ａ）に示すように、実施形態３によるスライダ１５には、溝１５ｍが形成され、この溝１５ｍに光導波路１２を埋設される。

溝１５ｍの幅を光導波路１２の幅と略同一にしておけば、光導波路１２を溝１５ｍに沿って移動させることで、スライダ１５の所定の位置に容易に位置合わせを行うことができる。また更に、図８（ａ）に示すように、光導波路１２の端部を当接することで位置合わせができるように溝１５ｍの端部に壁１５ｋを設けると、更に位置合わせが容易になる。位置合わせに高い精度が要求される場合には、当接させるだけではその精度を出すのは困難な場合も生じるが、その際にもまず突き当てた上で調整を行えば、短時間に位置合わせ行うことが可能となる。また、このような構成にすることにより、図８（ｂ）に示すように、サスペンション４を固定する際に、光導波路１２を避ける必要がなくなり好ましい。また、スライダ１５の溝１５ｍに光導波路１２を埋設する様にしたので、光ヘッド３全体の厚さを極めて薄くすることが可能となる。

本発明の実施形態１に係る光アシスト磁気記録装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る光ヘッドの構成を示す断面図である。 光導波路の構成を示す断面図である。 光導波路のサイズを説明する模式図である。 光導波路の製造工程の概略を示す模式図である。 実施形態１による光ヘッドの構成、及び製造工程の概略を示す模式図である。 実施形態２による光ヘッドの構成、及び製造工程の概略を示す模式図である。 実施形態３による光ヘッドの構成、及び製造工程の概略を示す模式図である。

符号の説明

１Ａ 光アシスト磁気記録装置
１ 筐体
２ ディスク
３ 光アシスト磁気記録ヘッド（光ヘッド）
４ サスペンション
４Ｄ、１５Ｄ 電極
５ 支軸
６ アクチュエータ
１１ 光ファイバー
１２ 光導波路
１２ａ コア導波路
１２ｂ クラッド
１２ｃ 斜面
１２１ 基板
１２２ クラッド層
１２３ コア層
１２４ オーバークラッド層
１３ 光ファイバー
１３ａ コア
１３ｂ クラッド
１５ スライダ
１５ｍ 溝
１６ 光導波路（光アシスト部）
１７ 磁気記録部
１８ 磁気再生部

Claims (5)

1. 記録媒体に光を用いて情報記録を行う光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
   前記記録媒体に対して相対移動するスライダと、
   前記スライダに光源からの光を導く光導波路と、
   前記光導波路内に設けられ、光源からの光を導波モードを保った状態でスライダまで伝搬するＬ字状に形成されたコア導波路と、
   を有し、
   前記コア導波路のＬ字の屈曲部には、前記光源から伝搬した光を反射させて前記スライダに導く斜面が形成されていることを特徴とする光アシスト磁気記録ヘッド。
2. 前記コア導波路は、略９０度の角度で屈曲されてＬ字状に形成され、
   前記斜面は、前記コア導波路の光軸に対し略４５度の角度をなして形成されることを特徴とする請求項１に記載の光アシスト磁気記録ヘッド。
3. 前記スライダには、溝が形成され、
   前記光導波路は、前記溝に埋設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光アシスト磁気記録ヘッド。
4. 前記溝の一端には、壁が形成され、
   前記光導波路の一端は、前記溝に形成された壁に当接されていることを特徴とする請求項３に記載の光アシスト磁気記録ヘッド。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光アシスト磁気記録ヘッドと、
   前記光アシスト磁気記録ヘッドにより情報記録される記録媒体と、を有することを特徴とする光アシスト磁気記録装置。

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