JP5550048B2 - 記録ヘッド及び情報記録再生装置 - Google Patents
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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。
光束を伝播させる構成としては様々なものが考えられているが、例えばスライダ上に配置され、光束が入射される台形プリズムと、スライダの先端側(流出端側)に配置されたレンズ部と、を利用して光束を伝播させ、主磁極の近傍に集光させるヘッドが知られている(特許文献1参照)。
このヘッドの場合、台形プリズムに入射した光束は該台形プリズムの斜面で反射された後にレンズ部に入射し、該レンズ部によって主磁極の近傍に集光させられる。
このスポットサイズ変換器のコアは、主磁極に対して略平行に配設された状態で一端側から他端側に向かって絞り成形されている。そのため、一端側からコア内に入射した光束は、他端側に向かうにしたがって徐々に集光され、主磁極の近傍に位置された他端側からスポット光や近接場光として出射される。
(1)本発明に係る記録ヘッドは、一定方向に回転する磁気記録媒体の表面に対向配置されるスライダと、該スライダの流出端面側に配設され、入射された光束を前記磁気記録媒体の表面に向けて集光しながら伝播させる伝播部と、前記伝播部を内部に閉じ込めるクラッドと、を有する光伝播素子と、前記スライダの流出端面と前記伝播部との間に配設され、記録磁界を発生させる主磁極を有する記録素子と、前記主磁極の近傍に配設され、前記伝播部によって伝播されてきた前記光束から近接場光を発生させる近接場光発生素子と、を備え、前記伝播部は、入射された前記光束を前記磁気記録媒体の移動方向に沿い、且つ前記主磁極から離間する方向に伝播させる第1伝播部と、該第1伝播部によって伝播されてきた前記光束を前記磁気記録媒体の移動方向に沿い、且つ前記主磁極に接近する方向に伝播させると共に、前記近接場光発生素子に入射させる第2伝播部と、を備え、前記第2伝播部と前記主磁極との間の前記クラッドは、前記近接場光発生素子に近接するにしたがい薄くなるように形成されていることを特徴とする。
特に、伝播部は第1伝播部及び第2伝播部を有しており、第1伝播部で光束を一旦主磁極から遠ざけるように伝播させた後、第2伝播部で主磁極に近づけながら伝播させて、主磁極の近傍に位置する近接場光発生素子に入射させている。従って、光束を直線状に伝播するよりも伝播距離を稼ぐことができ、光束を効率良く集光することができる。
また、伝播部がクラッドの内部に閉じ込められているので、伝播部内を伝播される光束は外乱の影響を受け難い。従って、光束の光伝播効率の低下をより防ぎ易く、書き込みの信頼性をさらに高め易い。
この場合には、第2伝播部で伝播させた光束を近接場光発生素子に対して所定の入射角度を有するように斜めに入射させることができる。よって、近接場光発生素子に対する光束の入射角度の調整を容易に行うことができ、励起される表面プラズモン効率を変化させて近接場光の光強度調整を行うことが可能である。従って、最適な光強度の近接場光を発生させることができ、書き込みの信頼性をより向上させることができる。
また、本発明に係る情報記録再生装置によれば、書き込みの信頼性が高く、高密度記録化に対応した高品質な装置にすることができる。
本実施形態の情報記録再生装置1は、図1に示すように、キャリッジ11と、キャリッジ11の基端側から光電気複合配線33を介して光束L(図6参照)を供給するレーザ光源20と、キャリッジ11の先端側に支持されたヘッドジンバルアセンブリ(HGA)12と、ヘッドジンバルアセンブリ12をディスク面D1(ディスクDの表面)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を所定の方向に向けて回転させるスピンドルモータ7と、情報に応じて変調した電流をヘッドジンバルアセンブリ12の記録ヘッド2に対して供給する制御部5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、図1においては、説明を分かりやすくするため、ハウジング9の周囲を取り囲む周壁を省略している。
このキャリッジ11は、基端部から先端部に向けて(ディスクD方向に向けて)延設されたアーム部14と、基端部を介してアーム部14を片持ち状に支持する基部15とが、削り出し加工等により一体形成されたものである。
基部15は、略直方体形状に形成されたものであり、ピボット軸10回りに回動可能に支持されている。つまり、基部15はピボット軸10を介してアクチュエータ6に連結されており、このピボット軸10がキャリッジ11の回転中心となっている。
具体的には、アーム部14は、基端部から先端部に向かうにしたがって先細るテーパ形状に形成されており、各アーム部14間に、ディスクDが挟み込まれるように配置されている。つまり、アーム部14とディスクDとが、交互に配置可能に構成されており、アクチュエータ6の駆動によってアーム部14がディスク面D1に平行な方向(XY方向)に移動可能になっている。
なお、キャリッジ11及びヘッドジンバルアセンブリ12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。
図2から図5に示すように、本実施形態のヘッドジンバルアセンブリ12は、上記記録ヘッド2をディスクDから浮上させる機能を有しており、該記録ヘッド2と、金属性材料により薄い板状に形成され、ディスク面D1に平行なXY方向に移動可能なサスペンション3と、記録ヘッド2をディスク面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、即ち2軸を中心として捻れることができるようにサスペンション3の下面に固定させるジンバル手段16と、を備えている。
図5及び図6に示すように、この記録ヘッド2は、ディスク面D1から所定距離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に対向する浮上面2aを有するスライダ60と、スライダ60の流出端面(先端面)60a側に配設された、スポットサイズ変換器(光伝播素子)40、記録素子41、再生素子42及び近接場光発生素子43と、を備えている。
具体的には、記録素子41及び再生素子42は、スライダ60の流出端面60aとスポットサイズ変換器40の後述する伝播部50との間に位置するようにクラッド51内に組み込まれている。この際、再生素子42がスライダ60の流出端面60aに固定され、この再生素子42に隣接して並ぶように記録素子41が固定されている。
両磁極45、47及び磁気回路46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48は、ショートしないように、隣り合うコイル線間、磁気回路46との間、両磁極45、47との間に隙間が空くように配置されており、この状態で絶縁層49によってモールドされている。また、コイル48は情報に応じて変調された電流が制御部5から供給されるようになっている。
なお、主磁極47及び補助磁極45は、ディスクDに対向する端面がスライダ60の浮上面2aと面一となるように設計されている。
また、伝播部50の他端側における端面は、スライダ60の浮上面2aに対して面一となるように設計されていると共に、主磁極47の近傍に位置している。そして、この伝播部50の端面上には、該伝播部50によって集光されながら伝播されてきた光束Lから近接場光Sを発生させる上記近接場光発生素子43が形成されている。
本実施形態の伝播部50は、第1伝播部53及び第2伝播部54で一体的に構成されている。
第1伝播部53は、ディスクDに向かうにあたって、ディスクDの移動方向(Y方向)に沿い、且つ主磁極47から離間する方向に斜めに延在しており、一端側から入射された光束Lを集光しながら主磁極47から離間する方向に伝播させている。
第2伝播部54は、この第1伝播部53に連結されると共に、ディスクDの移動方向(Y方向)に沿い、且つ主磁極47に接近する方向に斜めに延在しており、第1伝播部53によって伝播されてきた光束Lをさらに集光しながら主磁極47に接近する方向に伝播させ、端面上に形成された近接場光発生素子43に入射させている。
クラッド51は、コアである第1伝播部53及び第2伝播部54に密着して伝播部50を内部に閉じ込めている。
なお、近接場光発生素子43は、上記構成に限られるものではなく、例えばナノメートルサイズに形成された微小突起等であっても構わない。
具体的には、スライダ60をディスク面D1から離そうとする正圧とスライダ60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60を最適な状態で浮上させるように設計されている。
スライダ60は、この浮上面2aによってディスク面D1から浮上する力を受けていると共に、サスペンション3によってディスクD側に押さえ付けられる力を受けている。そしてスライダ60は、この両者の力のバランスによって、ディスク面D1から浮上している。
ベースプレート22の下面には、ステンレス等の金属材料により構成されたシート状の上記ヒンジ板23が配置されている。このヒンジ板23は、ベースプレート22の下面の全面に亘って形成された平板状の板材であり、その先端部分はベースプレート22の先端からベースプレート22の長手方向に沿って延出する延出部23aとして形成されている。この延出部23aは、ヒンジ板23の幅方向両端部から2本延出しており、その先端部分にロードビーム24が連結されている。
これにより、サスペンション3は、ベースプレート22とロードビーム24との間を中心に屈曲して、ディスク面D1に垂直なZ方向に向けて撓み易くなっている。
このフレクシャ25は、ステンレス等の金属材料により形成されたシート状のものであり、シート状に形成されることで厚さ方向に撓み変形可能に構成されている。また、このフレクシャ25は、ロードビーム24の先端側に固定され、外形が上面視略五角形状に形成されたジンバル17と、ジンバル17より幅狭に形成され、ジンバル17の基端からサスペンション3上に沿って延在する支持体18とで構成されている。
つまり、このパッド部17bは、連結部17aによってジンバル17の先端側から基端側に向けて張出し形成されており、その周囲に切欠部26を備えている。
つまり、突起部19は、ジンバル17のパッド部17bを介して、記録ヘッド2を支持すると共に、ディスク面D1に向けて(Z方向に向けて)記録ヘッド2に荷重を付与するようになっている。そして、突起部19とパッド部17bとの接触点(支持点)が、突起部19による記録ヘッド2の荷重点になっている。
なお、これら突起部19とパッド部17bを有するジンバル17とが、ジンバル手段16を構成している。
制御部5とターミナル基板30とは、可撓性を有するフラットケーブル4により電気的に接続されている一方、ターミナル基板30と記録ヘッド2とは、電気配線31により接続されている。この電気配線31は、各キャリッジ11に設けられた記録ヘッド2に対応して3組設けられており、フラットケーブル4を介して制御部5から出力された信号が、電気配線31を介して記録ヘッド2に出力されるようになっている。
この光電気複合配線33は、ターミナル基板30の表面からアーム部14の側面を通って、アーム部14上に引き回されている。具体的には、光電気複合配線33は、アーム部14及びサスペンション3上において、フレクシャ25の支持体18上に配置されており、該支持体18を間に挟んだ状態でサスペンション3の先端まで引き回されている。
具体的には、光導波路32は、光電気複合配線33の先端側における分岐地点からジンバル17の長手方向に沿って延在しており、ジンバル17の切欠部26を跨いで記録ヘッド2の流入端側に直接接続されている。光導波路32は、光電気複合配線33の分岐地点においてジンバル17の下面から離間されており、分岐地点から記録ヘッド2の流入端側に向かうにつれ、パッド部17bとジンバル17との間を架け渡すように僅かながら浮いた状態で延在している。
つまり、ジンバル17の下面において、光導波路32は略直線的(曲率半径が略無限大)に延在した状態で、記録ヘッド2の幅方向(X方向)中央部から記録ヘッド2の流入端側に引き回されている。
例えばPMMA(メタクリル酸メチル樹脂)により、厚さが3〜10μmでコア32aを形成し、フッ素含有重合体により、厚さが数十μmでクラッド32bを形成する組み合わせが考えられる。また、コア32a及びクラッド32bをともにエポキシ樹脂(例えば、コア屈折率1.522〜1.523、クラッド屈折率1.518〜1.519)で構成したり、フッ素化ポリイミドで構成したりすることも可能である。この場合、コア32aとクラッド32bとを構成する樹脂材料の配合等を調整して、両者の屈折率差を大きくすることが好ましい。例えば、フッ素化ポリイミドの場合、フッ素含有量を調整したり、放射光等のエネルギー照射によって、屈折率を制御したりすることができる。このように、光導波路32の構成材料に樹脂材料を用いることで、光電気複合配線33を半導体プロセスにより製造することが可能である。
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手順について説明する。
しかも記録ヘッド2は、風圧を受けてサスペンション3側に押されるので、記録ヘッド2を固定するジンバル17のパッド部17bとサスペンション3に形成された突起部19とが、点接触した状態となる。そして、この浮上する力は、突起部19を介してサスペンション3に伝わり、該サスペンション3をディスク面D1に垂直なZ方向に向けて撓ませるように作用する。これにより、上記したように記録ヘッド2は浮上する。
レーザ光源20が作動すると、光導波路32に光束Lを入射させる。すると、この光束Lは、光導波路32のコア32a内を先端側に向かって進んだ後、図6に示すように、ミラー面35で反射されてスポットサイズ変換器40の伝播部50内に導入される。伝播部50内に導入された光束Lは、ディスクD側に位置する他端側に向かってクラッド51との界面との間で反射を繰り返しながら、第1伝播部53及び第2伝播部54を順に伝播する。
上述したように、記録ヘッド2を利用してディスクDに対して各種の情報を記録再生することができる。
このように、外乱の影響を受け難いうえ、伝播距離を稼ぎながら効率良く光束Lを集光できるので、光伝播効率の低下を防ぐことができ、近接場光Sを効率良く発生させて書き込みの信頼性を高めることができる。
しかも、第1伝播部53及び第2伝播部54は共にコアであるので、光漏れ等による損失を抑制しながら光束Lを近接場光発生素子43まで確実に伝播可能である。この点においても、書き込みの信頼性の向上化を図ることができる。
更に、第1伝播部53と第2伝播部54との間に画成されたクラッド51内のスペースMを利用して、記録素子41及び再生素子42を配設しているので、スポットサイズ変換器40、記録素子41及び再生素子42を単に一体化しただけなく、記録素子41及び再生素子42の厚みをスポットサイズ変換器40の厚みで吸収することが可能である。従って、記録ヘッド2全体の薄型化(コンパクト化)を図ることができる。
この場合には、アーム部14の両面側に設けられたヘッドジンバルアセンブリ12の各記録ヘッド2により、各記録ヘッド2に対向するディスク面D1の情報の記録再生を行うことができる。つまり、1つのアーム部14により2枚のディスクDの情報を記録再生することができるため、情報記録再生装置1の記録容量の増加及び装置の小型化を図ることができる。
このように遮光膜70を形成することで、第1伝播部53と第2伝播部54との連結部分から光束Lがより効果的に漏れ難くなる。従って、光漏れ等による損失を抑えることができ、光束Lをより効率良く伝播させて近接場光発生素子43に入射させることができる。従って、書き込みの信頼性をさらに高めることができる。
従って、この場合であっても光束Lをより効率良く伝播させて近接場光発生素子43に入射させることができ、書き込みの信頼性をさらに高めることができる。
例えば、図10に示すように、主磁極47上に成膜され、第2伝播部54から光束Lが入射された際に表面プラズモンを励起させることで近接場光Sを発生させる金属膜(例えば金膜等)71を近接場光発生素子としても構わない。
従って、最適な光強度の近接場光Sを発生させることができ、書き込みの信頼性をより向上することができる。
例えば、図11に示すように、第1伝播部53を上記実施形態と同様にコアで形成し、第2伝播部を、第1伝播部53によって伝播されてきた光束Lを近接場光発生素子43に向けて反射させる反射ミラー72としても構わない。
このように構成した場合であっても、第1伝播部53がコアであるので、光漏れ等による損失を抑制しながら光束Lを効率良く伝播することができると共に、反射ミラー72によってこの効率良く伝播された光束Lを反射させて、クラッド51内を進ませながら近接場光発生素子43に確実に入射させることができる。従って、書き込みの信頼性をさらに高めることができる。
なお、反射ミラー72は、単に第1伝播部53を伝播されてきた光束Lを反射させるだけでなく、集光させながら反射できるように形成することが好ましい。
少なくとも記録素子41に関しては、スライダ60と伝播部50との間に配設されていれば良い。
但し、上記実施形態のように再生素子42及び記録素子41が、スポットサイズ変換器40のクラッド51内に配設されている構成とすることで、再生素子42及び記録素子41の厚みをスポットサイズ変換器40の厚みで吸収できるので、記録ヘッドの薄型化を図り易く、好ましい。
まず、図13(a)に示すように、後にスライダ60となるスライダ基板80の流出端面60a上に半導体技術を利用して再生素子42及び記録素子41を作り込む。次いで、図13(b)に示すように、後にスポットサイズ変換器40のクラッド51となるクラッド層81を積層した後、図13(c)に示すようにクラッド層81上にレジスト膜82を形成する。
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)
1…情報記録再生装置
2、75…記録ヘッド
3…サスペンション
20…レーザ光源(光源)
10…ピボット軸
11…キャリッジ
14…アーム部
40…スポットサイズ変換器(光伝播素子)
41…記録素子
43…近接場光発生素子
45…補助磁極
47…主磁極
50…伝播部
51…クラッド
53…第1伝播部
54…第2伝播部
60…スライダ
60a…スライダの流出端面
71…金属膜(近接場光発生素子)
72…反射ミラー(第2伝播部)
Claims (6)
- 一定方向に回転する磁気記録媒体の表面に対向配置されるスライダと、
該スライダの流出端面側に配設され、入射された光束を前記磁気記録媒体の表面に向けて集光しながら伝播させる伝播部と、前記伝播部を内部に閉じ込めるクラッドと、を有する光伝播素子と、
前記スライダの流出端面と前記伝播部との間に配設され、記録磁界を発生させる主磁極を有する記録素子と、
前記主磁極の近傍に配設され、前記伝播部によって伝播されてきた前記光束から近接場光を発生させる近接場光発生素子と、を備え、
前記伝播部は、
入射された前記光束を前記磁気記録媒体の移動方向に沿い、且つ前記主磁極から離間する方向に伝播させる第1伝播部と、
該第1伝播部によって伝播されてきた前記光束を前記磁気記録媒体の移動方向に沿い、且つ前記主磁極に接近する方向に伝播させると共に、前記近接場光発生素子に入射させる第2伝播部と、を備え、
前記第2伝播部と前記主磁極との間の前記クラッドは、前記近接場光発生素子に近接するにしたがい薄くなるように形成されていることを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、
前記記録素子は、前記第1伝播部と前記第2伝播部との間に画成されたスペースに配設されてい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、
前記近接場光発生素子は、前記主磁極上に成膜され、前記第2伝播部から前記光束が入射された際に表面プラズモンの励起により前記近接場光を発生させる金属膜であり、
前記第2伝播部は、前記近接場光発生素子に対して斜めに入射するように前記光束を伝播してい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、
前記第1伝播部及び前記第2伝播部は、前記クラッドの屈折率よりも高い屈折率を有する材料で形成され、前記光束を全反射条件で導くコア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、
前記第1伝播部は、前記クラッドの屈折率よりも高い屈折率を有する材料で形成され、前記光束を全反射条件で導くコアであり、
前記第2伝播部は、前記第1伝播部によって伝播されてきた前記光束を前記近接場光発生素子に向けて反射させる反射ミラーであることを特徴とする記録ヘッド。 - 請求項1から5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支持するサスペンションと、
前記伝播部に前記光束を入射させる光源と、
前記磁気記録媒体の外側に配置されたピボット軸と、
該ピボット軸の回りを回転可能に形成されると共に、前記サスペンションを支持するアーム部を有するキャリッジと、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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