JP5039893B2 - 記録ヘッド及び情報記録再生装置 - Google Patents
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Description
特に、磁気を利用した情報記録再生装置においては、磁気記録媒体表面の微小領域を分離して磁化することが重要であるが、微小領域のみに近接場光を照射することで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(近接場光アシスト磁気記録方式)が、次世代の記録再生原理の有力候補と見られている。
なお、近接場光は、近接場光発生素子によって発生されるものである。この近接場光発生素子は、例えば、光の波長以下のサイズに形成され、光の回折限界を超えた光学的微小開口や、先鋭化させた金属膜等により構成されるものである。そして、微小開口に光を照射することで開口先端から近接場光を発生させたり、金属膜の先端に光を照射することで近接場光を発生させたりしている。
その1つとして、浮上ヘッドに設けられた光学的微小開口に光を照射することで近接場光を発生させ、該近接場光を利用して情報の記録再生を行うヘッドが知られている(特許文献1参照)。このヘッドは、浮上ヘッドに接着固定された光ファイバによって、光を導光している。
また、浮上ヘッドに設けられた金属膜(光散乱体)に光を照射することで金属膜先端に強く局在化した近接場光を発生させ、該近接場光を利用して情報の記録再生を行うヘッドも知られている(特許文献2参照)。このヘッドは、光を空中伝播させることで、光を導光している。更に、浮上ヘッドに設けられたレンズ等の光学部品で光を集光して近接場光を発生させ、該近接場光を利用して情報の記録再生を行うヘッドも知られている(特許文献3参照)このヘッドに関しても、光を空中伝播させることで、光を導光している。
始めに、回転する記録媒体上を微小な間隔を空けて浮上するヘッドには、安定した記録を行うために、常に安定した姿勢で浮上することが要求される。そのため、ヘッドを支持する構造や記録媒体に対向する面、即ちABS(Air Bearing Surface)等に工夫を凝らし、記録媒体が面振れを起こしたとしても、これに追従して姿勢が変化して安定浮上を行えるように設計がなされている。
一方、近接場光等の光を利用して安定した記録を行うためには、常に安定してヘッドに導光することが要求される。
即ち、特許文献1に記載されているヘッドは、接着剤等を利用して光ファイバを浮上ヘッドに強固に固定している。そのため、安定して浮上ヘッドに導光する点においては、優れている。しかしながら、浮上ヘッドに光ファイバが固定されているので、該光ファイバが突っ張る等して浮上ヘッドの姿勢変化を阻害する可能性があった。そのため、浮上ヘッドが記録媒体の面振れ等に追従して動き難く、安定浮上という点では劣ってしまうものであった。
加えて、ヘッドの周辺(上方等)にレンズやミラー等の光学部品や光源等を配置させる必要があるので、コンパクトに設計できず、小型化を図ることが困難であった。そのため、このヘッドを有する情報記録再生装置を設計する際に、ヘッドの分で設計スペースが取られてしまい、記録媒体を複数枚備えた構成にすることが難しいものであった。
本発明に係る記録ヘッドは、導入された光束を集光して生成したスポット光を利用して一定方向に回転する記録媒体に情報を記録再生する記録ヘッドであって、前記記録媒体の表面から所定距離だけ浮上した状態で配置され、前記スポット光を記録媒体に対向する対向面側に生成するスポット光生成手段を有するヘッド本体と、導光部ホルダを介して前記ヘッド本体に先端が挿着され、前記光束を前記スポット光生成手段に導入させる導光部と、を備え、前記スポット光生成手段は、前記ヘッド本体の前記対向面側に形成され、前記光束のスポットサイズを徐々に小さくして前記スポット光にするティップと、前記導光部から導入された前記光束を前記ヘッド本体の前記対向面側に反射させるミラー面と、該ミラー面で反射された前記光束を前記ティップに向けて集光させるレンズと、を有し、前記導光部は、前記記録媒体の表面に対して略平行な方向に延びるように配置された可撓性の導光部とされ、長手方向に沿って摺動するように前記導光部ホルダに摺動可能に保持され、且つ前記光束を前記ミラー面の同じ位置に対して導入させ、前記ヘッド本体は、前記記録媒体の表面に平行で且つ互いに直交する2軸回り、及び前記記録媒体の表面に垂直な垂直軸回りに回動可能とされたジンバル部を介して、前記記録媒体の表面に平行な方向に移動可能なビームに支持され、前記導光部ホルダは、前記ヘッド本体に形成又は固定されていることを特徴とするものである。
また、光束を導入するにあたってヘッドの周辺に光学部品や光源等を配置していた従来のものとは異なり、導光部を利用して直接光束をヘッド本体のスポット光生成手段に導入している。従って、部品点数を抑えることができ、コンパクトな設計で小型化を図ることができる。
従って、ヘッド本体の姿勢が変化しても、同じ位置にスポット光を生成することができる。但し、導光部とスポット光生成手段との距離が変化するので、スポットサイズが変化してしまい、スポット光がぼやける(大きくなる)。しかしながら、上述したようにスポット光の位置自体は変化しないので、スポット光のピーク位置を同じ位置にすることができ、光効率の低減を最少限に抑えることができる。従って、光束を無駄なく集光してスポット光にでき、安定した記録再生を行うことができる。
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、記録媒体の面振れ等に影響されずに安定した記録、再生を行うことができ、高品質化を図ることができる。
以下、本発明に係る第1実施形態を、図1から図18を参照して説明する。
本実施形態の情報記録再生装置1は、図1に示すように、記録ヘッド2と、ディスク面(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)回り及びディスク面D1に垂直な垂直軸(Z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(導光部)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、記録する情報に応じて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。
なお、ディスクDの回転に伴って生じる空気流は、ヘッド本体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、流出端側(ビーム3の先端側)から抜けている。
また、媒体側基板24には、溝部24cから若干距離を開けた位置に直径が略80μm程度の非球面のマイクロレンズ26が形成されている。このマイクロレンズ26は、ミラー面23bで反射された光束Lを対向面24aに形成された後述するティップ27に向けて集光させるレンズである。そのため、マイクロレンズ26は、ティップ27に対向する位置に形成されている。
即ち、上述したミラー面23b、マイクロレンズ26及びティップ27は、上述したスポット光生成手段21として機能する。なおティップ27は、端面27bの高さが凸条部24bの高さと同じになるように、高さ設計されている。
なお、図4及び図5並びにこれ以降で示す各図において、後述する潤滑油Wを見易くするために該潤滑油Wを誇張して図示している。実際には、潤滑油Wの膜厚は僅かである。
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、ヘッド本体20の対向面24aに形成された2つの凸条部24b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(例えば、数nm〜数十nm)離間した位置に浮上する。
一方、ディスクDは、スポット光Sによって局所的に加熱されて一時的に保磁力が低下、或いは、結晶構造が変化する。その結果、このスポット光Sを利用して、ディスクDに各種の情報を記録、再生することができる。なお、記録を再生する場合には、ディスクDからの光の反射率の差を検出することで、再生を行うことができる。
本実施形態では、ディスク面D1に対して略平行に配置された光導波路4を、光導波路4の長手方向に沿って摺動可能に保持している。ここで、ディスクDの面振れの影響により、ヘッド本体20が図8に示す状態から、図9及び図10に示すようにディスク面D1に垂直なZ軸回りに回転した場合(ヨー角運動)には、光導波路4はヘッド本体20の姿勢変化に追従しようとするので、左右(紙面に対して上下方向)のいずれかに曲がり始める。しかしながら、この光導波路4は可撓性であると共に、長手方向に摺動可能とされている。よって、光導波路4は、曲がりながら長手方向(紙面に対して右方向)にずれることができるようになっている。従って、ヘッド本体20は、光導波路4に何ら動きを阻害されることなく、姿勢変化することができる。
特に、本実施形態では、両溝部23a、24cと光導波路4との間に潤滑油Wが介在されているので、摩擦力を低減することができ、より円滑に光導波路4を摺動させることができる。従って、ヘッド本体20をより滑らかに姿勢変化させることができ、追従性を向上してより安定した浮上を実現することができる。加えて、潤滑油Wによって、光導波路4と両溝部23a、24cとの摩擦力が低減されるので、耐久性に関しても向上することができる。
従って、ヘッド本体20の姿勢が変化しても、同じ位置にスポット光Sを生成することができる。但し、光導波路4とミラー面23bとの距離が変化するので、光の拡散によりスポットサイズが変化してしまい、生成されたスポット光Sはぼやけてしまう(スポットサイズが大きくなってしまう)。しかしながら、上述したようにスポット光Sの位置自体は変化しないので、スポット光Sのピーク位置を同じ位置にすることができ、光効率の低減を最少限に抑えることができる。従って、光束Lを無駄なく集光してスポット光Sにでき、安定した記録再生を行うことができる。
また、光束Lをヘッド本体20に導入するにあたって、ヘッドの周辺に光学部品や光源等を配置していた従来のものとは異なり、記録ヘッド2は光導波路4を利用して直接光束Lをヘッド本体20のミラー面23bに導入している。従って、部品点数を最小限に抑えることができ、コンパクトな設計で小型化を図ることができる。
また、安価で一般的に使用されている光導波路4を利用しているので、低コスト化及び設計の簡略化を図ることができる。また、ヘッド本体20に新たな部品を付加することなく、溝部23a、24cを形成するだけで導光部ホルダ22を構成できるので、小型化を図ることができると共に、この点においても設計の簡略化を図ることができる。特に、光導波路4は、溝部23a、24cに案内されるので、安定した摺動動作を行わせることができる。
例えば、図15及び図16に示すように、アーム側基板23に形成した溝部23aだけで光導波路4を摺動可能に保持しても構わない。光導波路4は、可撓性とはいえ自身の重みで容易に撓むほど軟性なものではないので、アーム側基板23に形成された溝部23a内に嵌り込んだ形で安定し、媒体側基板24側に撓むことがない。よって、この場合であっても、光導波路4は溝部23aを介してヘッド本体20に挿着された状態となる。
なお、この場合には、アーム側基板23に形成された溝部23aが導光部ホルダとして機能する。この場合であっても、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
このように構成した場合には、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができることに加え、薄型化を図ることができる。
次に、本発明に係る第2実施形態を、図19から図26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、スポット光Sを利用してディスクDに情報を記録再生したが、第2実施形態では、近接場光Rを利用して記録再生を行う点である。
この近接場光発生素子31は、図20に示すように、ティップ27の端面27b上に形成された遮光膜31aと、該遮光膜31aの略中心に形成された微小開口31bとから構成されている。この微小開口31bは、光の波長よりも小さいサイズに形成された光学的微小開口であって、例えば、一辺が数〜数十nmの三角形状の開口である。なお、この形状に限定されるものではない。例えば、円形状や四角形状の微小開口31bとしても構わない。
このように構成された記録ヘッド30によれば、近接場光Rを利用してディスクDをさらに微小な領域で加熱することができるので、高密度記録化を図ることができる。また、微小開口31bを形成するだけで近接場光Rを発生させることができるので、設計の簡略化を図ることができる。
なお、図21に示す(a)は、微小開口31bとスポット光Sとの関係をディスクD側から見た図であり、(b)は(a)に示す微小開口31b及びスポット光Sを側方から見た図である。但し、図を見易くするため、微小開口31bに関しては(a)に示す状態のまま図示している。なお、これ以降に示す図22から図24の各図に示す(a)、(b)についても、同様の状態を図示している。
但し、光導波路4が長手方向に摺動した場合には、ミラー面23bとの距離が変化してしまうので、ミラー面23bに達するまでに光束Lが若干拡散してしまい、図24(a)、(b)に示すように、スポット光Sのスポットサイズが若干大きくなってしまう。しかしながら、スポット光Sのピーク位置を微小開口31b合わせることができるので、スポット光Sが微小開口31bからずれてしまうよりは、効率良く近接場光Rを発生させることができる。
例えば、図26に示すように、ティップ27の4つの側面27aのうちのいずれかの面上に、遮光膜28ではなく金属膜32を形成しても構わない。この金属膜32は、スポット光Sから表面プラズモンを励起させ、該励起された表面プラズモンから近接場光Rを発生させるものであり、近接場光発生素子31として機能する。このような金属膜32としては、例えば、金膜、銀膜やプラチナ膜等である。特に金膜は、酸化に強く耐久性に優れているので好ましい。
また、ティップ27と金属膜32との界面に局在化させた状態で近接場光Rを発生させることができるので、ティップ27の設計サイズ自体に直接影響を受けることがない。つまり、ティップ27をより微小に作製する等の物理的な設計に影響されることなく、光強度の強い近接場光Rを容易に発生させ易い。
次に、本発明に係る第3実施形態を、図27及び図28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実施形態との異なる点は、第1実施形態では、アーム側基板23に形成された溝部23aと、媒体側基板24に形成された溝部24cとで光導波路4を摺動可能に保持したが、第3実施形態では、貫通孔41を利用して光導波路4を摺動可能に保持する点である。
次に、本発明に係る第4実施形態を、図29から図31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実施形態との異なる点は、第1実施形態では、アーム側基板23に形成された溝部23aと、媒体側基板24に形成された溝部24cとで光導波路4を摺動可能に保持したが、第4実施形態では、筒状体51を利用して光導波路4を摺動可能に保持する点である。
なお、本実施形態では、筒状体51が溝部23aに嵌り込んだ状態で固定されている場合を例に挙げて説明したが、溝部23aを形成せずにアーム側基板23に固定しても構わない。また、筒状体51を円筒状に形成したが、この形状に限定されるものではない。少なくとも断面円形の貫通孔が形成されていれば良く、外形は断面多角形状に形成されていても構わない。例えば、図31に示すように、断面円形の貫通孔を有し、外形が断面四角形状に形成された筒状体52を導光部ホルダとして機能させても構わない。
次に、本発明に係る第5実施形態を、図32から図36を参照して説明する。なお、この第5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5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、ミラー面23b、マイクロレンズ26及びティップ27を利用してスポット光Sを生成したが、第5実施形態では、一体的に形成されたスポットサイズ変換器61でスポット光Sを生成する点である。また、第1実施形態では、アーム側基板23及び媒体側基板24の2枚の基板でヘッド本体20を構成し、両基板23、24にそれぞれ形成した溝部23a、24cで光導波路4を摺動可能に保持したが、第5実施形態では、スライダ62と称する1枚の基板でヘッド本体65を構成し、スライダ62に形成した1つの溝部62aで光導波路4を摺動可能に保持する点である。
再生素子64は、スライダ62の先端面(流出端側の側面)に固定されている。そして再生素子64に記録素子63が固定され、該記録素子63にスポットサイズ変換器61が固定されている。また、本実施形態のヘッド本体65は、スライダ62の対向面62bをディスクD側にした状態で、スポットサイズ変換器61がジンバル部25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。
このスポットサイズ変換器61は、一端側から導入された光束Lを他端側に向けて集光させながら伝播させてスポット光Sを生成すると共に、該スポット光Sを端面75cから外部に発する素子であって、多面体のコア75と、該コア75を内部に閉じ込めるクラッド76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。つまり、このスポットサイズ変換器61は、スポット光生成手段として機能する。
特に、コア75とクラッド76との屈折率差が大きいほど、コア75内に光束Lを閉じ込める力が大きくなるので、コア75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76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75を形成することも有効である。
その結果、スポット光Sと両磁極70、72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。
なお、本実施形態の記録ヘッド60において、第2実施形態のように近接場光発生素子を設けても構わない。こうすることで、近接場光Rと記録磁界とを協働させたハイブリッド磁気記録方式で情報の記録を行うことも可能である。
D1 ディスク面(記録媒体の表面)
L 光束
R 近接場光
S スポット光
W 潤滑油(液体)
1 情報記録再生装置
2、30、40、50、60 記録ヘッド
3 ビーム
4 光導波路(導光部)
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、65 ヘッド本体
21 スポット光生成手段
22 導光部ホルダ
23a 溝部(導光部ホルダ)
24c 溝部(導光部ホルダ)
31 近接場光発生素子
31b 微小開口
32 金属膜
41 貫通孔(導光部ホルダ)
51、52 筒状体(導光部ホルダ)
61 スポットサイズ変換器(スポット光生成手段)
62a 溝部(導光部ホルダ)
63 記録素子
70 補助磁極
72 主磁極
Claims (13)
- 導入された光束を集光して生成したスポット光を利用して一定方向に回転する記録媒体に情報を記録再生する記録ヘッドであって、
前記記録媒体の表面から所定距離だけ浮上した状態で配置され、前記スポット光を記録媒体に対向する対向面側に生成するスポット光生成手段を有するヘッド本体と、
導光部ホルダを介して前記ヘッド本体に先端が挿着され、前記光束を前記スポット光生成手段に導入させる導光部と、を備え、
前記スポット光生成手段は、
前記ヘッド本体の前記対向面側に形成され、前記光束のスポットサイズを徐々に小さくして前記スポット光にするティップと、前記導光部から導入された前記光束を前記ヘッド本体の前記対向面側に反射させるミラー面と、該ミラー面で反射された前記光束を前記ティップに向けて集光させるレンズと、を有し、
前記導光部は、
前記記録媒体の表面に対して略平行な方向に延びるように配置された可撓性の導光部とされ、長手方向に沿って摺動するように前記導光部ホルダに摺動可能に保持され、且つ前記光束を前記ミラー面の同じ位置に対して導入させ、
前記ヘッド本体は、
前記記録媒体の表面に平行で且つ互いに直交する2軸回り、及び前記記録媒体の表面に垂直な垂直軸回りに回動可能とされたジンバル部を介して、前記記録媒体の表面に平行な方向に移動可能なビームに支持され、
前記導光部ホルダは、
前記ヘッド本体に形成又は固定されていることを特徴とする特徴とする記録ヘッド。 - 請求項1に記載の記録ヘッドにおいて、
前記導光部の先端がレンズ状に形成され、前記光束を略平行光状態で前記スポット光生成手段に導入することを特徴とする記録ヘッド。 - 請求項1又は2に記載の記録ヘッドにおいて、
前記導光部は、光ファイバ又は光導波路であることを特徴とする記録ヘッド。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の記録ヘッドにおいて、
前記ヘッド本体には、前記スポット光から近接場光を発生させて、該近接場光を前記対向面側から前記記録媒体に向けて発する近接場光発生素子が設けられていることを特徴とする記録ヘッド。 - 請求項4に記載の記録ヘッドにおいて、
前記近接場光発生素子は、光の波長よりも小さいサイズに形成された微小開口であることを特徴とする記録ヘッド。 - 請求項4に記載の記録ヘッドにおいて、
前記近接場光発生素子は、前記スポット光から表面プラズモンを励起させ、該励起された表面プラズモンから近接場光を発生させる金属膜であることを特徴とする記録ヘッド。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の記録ヘッドにおいて、
前記ヘッド本体の対向面に記録磁界を発生させる主磁極及び補助磁極を有する記録素子を備え、
前記スポット光と前記記録磁界とを協働させた方式により記録を行うことを特徴とする記録ヘッド。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の記録ヘッドにおいて、
前記導光部ホルダは、前記ヘッド本体に形成され、前記導光部の少なくとも一部が接触する溝部であることを特徴とする記録ヘッド。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の記録ヘッドにおいて、
前記導光部ホルダは、前記ヘッド本体に形成され、前記導光部を貫通させる貫通孔であることを特徴とする記録ヘッド。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の記録ヘッドにおいて、
前記導光部ホルダは、前記ヘッド本体に固定され、前記導光部を貫通させる筒状体であることを特徴とする記録ヘッド。 - 請求項1から10のいずれか1項に記載の記録ヘッドにおいて、
前記導光部ホルダの摺動面には、摩擦力を低減させるコーティング膜が形成されていることを特徴とする記録ヘッド。 - 請求項1から10のいずれか1項に記載の記録ヘッドにおいて、
前記導光部ホルダと前記導光部との間には、液体が介在されていることを特徴とする記録ヘッド。 - 請求項1から12のいずれか1項に記載の記録ヘッドと、
前記ジンバル部を介して前記記録ヘッドを先端側で支持する前記ビームと、
前記導光部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、
前記記録媒体を前記一定方向に回転させる回転駆動部と、
記録する前記情報に応じて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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