JP5804487B2 - 記録ヘッド、記録ヘッドの製造方法、及び情報記録再生装置 - Google Patents
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Description
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。
この特許文献1に記載の記録ヘッドは、スライダと、スライダ上に配置された主磁極及び補助磁極を有する記録素子と、照射されたレーザ光から近接場光を発生させる近接場光発生素子と、レーザ光源から発せられたレーザ光を近接場光発生素子まで導く光導波路と、を主に備えている。
これにより、保磁力が一時的に低下した磁気記録層に各種の情報を記録することができる。つまり、近接場光の熱アシストと磁場との協働により、ディスクへの記録を行うことができる。
すなわち、スライダに搭載するレーザ光源としては、例えば薄膜の半導体レーザチップ(以下、半導体レーザという)等を用いることが考えられる。この場合、半導体レーザから出射されるレーザ光のスポット形状は、楕円形状の拡散光線であるため、半導体レーザから出射されるレーザ光を全てコア内に入射させるには、コアの入射側端面の断面積を大型化しなければならない。
一方で、記録ヘッドの小型化を図るためには、コアの断面積を可能な限り小さくすることが好ましい。ところが、この場合にはレーザ光がコアに全て入射しきらず、レーザ光の損失が大きくなるため、十分な光量を得られないという問題がある。その結果、近接場光の発生効率が低下する。
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、前記スライダに保持され、光源から出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光束伝播素子と、前記磁気記録媒体に対して記録磁界を与える記録素子と、を備えた記録ヘッドにおいて、前記光束伝播素子は、光束を反射させながら前記磁気記録媒体の方向に導くコアと、前記コアを内部に閉じ込めるクラッドと、を有し、前記コアにおける光束の入射側端面の長手方向及び短手方向の長さが、前記コアに入射する光束の長軸方向及び短軸方向の長さに合わせて形成され、前記コアの前記入射側端面の形状は台形状に形成される一方、出射側端面の形状は三角形状に形成され、前記光源は、前記スライダに直接搭載されていることを特徴としている。
その結果、光束伝播素子の小型化を図った上で、十分な光量を確保することができる。
また、光導波路を設ける分のコスト及び製造工数を削減できる。
この構成によれば、コアの入射側端面の形状を単に大きくする場合と異なり、小型化を図った上で、十分な光量を確保することができる。
その結果、光束伝播素子の小型化を図った上で、十分な光量を確保することができる。
この構成によれば、上記本発明の記録ヘッドを備えているので、上述した熱揺らぎ現象等の影響を抑制して、安定した記録を行うことができる。よって、記録ヘッド自体の書き込みの信頼性を高めることができ、高品質化を図ることができる。
本発明に係る情報記録再生装置によれば、上述した熱揺らぎ現象等の影響を抑制して、安定した記録を行うことができる。よって、書き込みの信頼性が高く、高密度記録化に対応することができ、高品質化を図ることができる。
なお、本実施形態の情報記録再生装置1は、垂直記録層d2を有するディスク(磁気記録媒体)Dに対して、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によりディスクDに記録再生を行う装置である(図5参照)。
(情報記録再生装置)
図1は情報記録再生装置の構成図である。
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5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6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の記録再生ヘッド(記録ヘッド)2に対して供給する制御部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。
基部15は、直方体形状に形成されたものであり、ピボット軸10まわりを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5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。
ヘッドジンバルアセンブリ12は、後述する近接場光発生素子(光束伝播素子)26を有する近接場光ヘッドである記録再生ヘッド2を支持するものである。
図2〜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、上述した記録再生ヘッド2をディスクDから浮上させる機能を有しており、記録再生ヘッド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、記録再生ヘッド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、すなわち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2〜図4に示すように、上述したサスペンション3は、上面視略四角状に形成されたベースプレート51と、ベースプレート51の先端側にヒンジ板52を介して連結された平面視略三角状のロードビーム53と、で構成されている。
ベースプレート51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ヒンジ板52が配置されている。このヒンジ板52は、ベースプレート51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51の先端からベースプレート51の長手方向に沿って延出する延出部52aとして形成されている。この延出部52aは、ヒンジ板52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53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51とロードビーム53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54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54は、ロードビーム53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59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、記録再生ヘッド2を支持するとともに、ディスク面D1に向けて(Z方向に向けて)記録再生ヘッド2に荷重を付与するようになっている。
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。
図6は記録再生ヘッドの流出端側の側面を拡大した断面図である。
記録再生ヘッド2は、ディスクDとサスペンション3との間に配置された状態で、サスペンション3の下面に後述するジンバル17を挟んで支持されている。
具体的に、記録再生ヘッド2は、図5,図6に示すように、レーザ光Lから生成した近接場光Rを利用して回転するディスクDに各種の情報を記録再生するヘッドである。記録再生ヘッド2は、ディスク面D1から所定距離Hだけ浮上した状態でディスクDに対向配置されたスライダ20と、ディスクDに情報を記録する記録素子21と、ディスクDに記録されている情報を再生する再生素子22と、レーザ光Lを集光しながら伝播するとともに、近接場光Rに生成した後に外部に発する近接場光発生素子26と、近接場光発生素子26に向けてレーザ光Lを出射するレーザ光源29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、スライダ20の流入端側(サスペンション3のX方向基端側)から流入した後、ABS20cに沿って流れ、スライダ20の流出端側(サスペンション3のX方向先端側)から抜けている。
以下、スライダ20の流入端側(リーディングエッジ側)、つまり図5におけるX方向右側を「後方」とし、スライダ20の流出端側(トレイリングエッジ側)、つまり図5におけるX方向左側を「前方」とする。また、記録再生ヘッド2に対してディスク面D1側、つまり図5におけるZ方向下側を「下方」とし、その反対側、つまり図5におけるZ方向上側を「上方」とする。
つまり、スライダ20の前端面から前方に向かって、補助磁極31、磁気回路32及びコイル34、主磁極33の順で並べて配置されている。
図7,図8に示すように、コア23は、上端側(基端側)から入射されたレーザ光Lを下端側(先端側)に向けて集光しながら伝播させる光束伝播部材である。このコア23は、上端側から下端側にかけて漸次絞り成形され、レーザ光Lを内部で徐々に集光させながら伝播させることができるようになっている。具体的に説明すると、コア23は、上側から光束集光部23aと、近接場光生成部23bと、を有している。
また、ゲルマニウムをドープした石英でコア23を形成し、石英(SiO2)でクラッド24を形成する組み合わせも考えられる。この場合には、レーザ光Lの波長が400nmのときに、コア23の屈折率が1.47より大きくなり、クラッド24の屈折率が1.47となるのでやはり好ましい組み合わせである。
特に、コア23とクラッド24との屈折率差が大きいほど、コア23内にレーザ光Lを閉じ込める力が大きくなるので、コア23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24に石英やアルミナ(Al2O3)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、赤外領域のレーザ光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23を形成することも有効である。
基板d1としては、例えば、アルミ基板やガラス基板等である。軟磁性層d3は、高透磁率層である。中間層d4は、垂直記録層d2の結晶制御層である。垂直記録層d2は、垂直異方性磁性層となっており、例えばCoCrPt系合金が使用される。保護層d5は、垂直記録層d2を保護するためのもので、例えばDLC(ダイヤモンド・ライク・カーボン)膜が使用される。潤滑層d6は、例えば、フッ素系の液体潤滑材が使用される。
制御部8とターミナル基板55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55と記録再生ヘッド2とは、電気配線56により接続されている。この電気配線56は、各キャリッジ11毎に設けられた記録再生ヘッド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8から出力された信号に情報に応じて変調した電流が、電気配線56を介して記録再生ヘッド2に供給されるようになっている。
具体的に、第1電気配線57は、電気配線56の先端側における分岐地点において、ジンバル17の外周部分に向けて屈曲されており、ジンバル17の外周部分(切欠部59の外側)から引き回されている。そして、切欠部59の外側から引き回された第1電気配線57は、連結部17a上を通って記録再生ヘッド2の前端面側に接続されている。すなわち、第1電気配線57は、スライダ20の前端面側に設けられた再生素子22と記録素子21とのそれぞれに対して、記録再生ヘッド2の外部から直接接続されている。
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場合について以下に説明する。
まず、図1に示すように、スピンドルモータ6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5を作動させて、キャリッジ11を介してサスペンション3をXY方向にスキャンさせる。これにより、ディスクD上の所望する位置に記録再生ヘッド2を位置させることができる。この際、記録再生ヘッド2は、スライダ20の対向面20aに形成された2つの凸条部20bによって浮上する力を受けるとともに、サスペンション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。記録再生ヘッド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離間した位置に浮上する。
ここで、情報の記録を行う場合、図9に示すように、制御部8はレーザ光源29を作動させてレーザ光Lを出射させるとともに、情報に応じて変調した電流をコイル34に供給して記録素子21を作動させる。
まず、レーザ光源29からレーザ光Lを出射し、このレーザ光Lをコア23の上端面41aからコア23の光束集光部23a内に入射させる。光束集光部23aを伝播するレーザ光Lは、ディスクD側に位置する下端側に向かってコア23とクラッド24との間で全反射を繰り返しながら伝播する。特に、コア23の側面23k,23dにはクラッド24が密着しているので、コア23の外部に光が漏れることはない。よって、導入されたレーザ光Lを無駄にすることなく絞りながら下端側に伝播させて、近接場光生成部23bに入射させることができる。
この際、コア23は、Z方向に直交する断面積が漸次減少するように絞り成形されている。そのため、レーザ光Lは光束集光部23a内を伝播するにしたがって徐々に絞り込まれてスポットサイズが小さくなる。
次に、上述した近接場光発生素子26を有する記録再生ヘッド2の製造方法について説明する。図10〜図13は図7に相当する図であって、近接場光発生素子の製造方法を説明するための工程図である。なお、図10〜図13において、(a)は図7(c)に相当し、(b)は図7(a)に相当している。また、以下の説明では、記録再生ヘッド2の製造工程のうち、主として近接場光発生素子の製造工程について具体的に説明する。
本実施形態では、スライダ20となる基板120(例えば、AlTiC(アルチック)等)上に記録素子21、近接場光発生素子26、及び再生素子22を順に形成した後、ダイシングすることで、記録再生ヘッド2を製造する。
その後、さらにエッチングを続けると、コア母材123は相似形を保ちながら幅(Y方向における幅)、及び高さ(X方向における高さ)が縮小する。
このように、第1パターニング工程で矩形状に形成したコア母材123に対してスパッタエッチングを行うことで、Z方向から見て任意の幅や高さにコア23を形成することができる。この際、図12(a)に示すように、コア母材123において、光束集光部23aの上端部に相当する領域で頂面(側面23j)を残存させることで、コア23の上端側をZ方向から見た断面形状が台形状に形成された台形部41を形成できる。
そして、コア23及び遮光膜27を覆うように、第2クラッド24bを形成する(第2クラッド形成工程)。その後、CMP等で第2クラッド24bの表面を研磨して、平坦面に形成する。そして、第2クラッド24b上に再生素子22を形成する。これにより、基板120上に記録素子21、近接場光発生素子26、及び再生素子22が形成される。
最後に、スライダ20の上面にレーザ光源29を搭載する。具体的には、半導体レーザチップ44が、レーザ光Lの出射側端面を下方に向けた状態で、かつコア23の台形部41の上端面41aに対向するように配置する。
以上により、上述した近接場光発生素子26を有する記録再生ヘッド2が完成する。
この構成によれば、例えば半導体レーザ等、スポット形状が楕円形状のレーザ光Lを導入させる場合であっても、レーザ光源29から出射されるレーザ光Lを漏れなく導入できる。また、単に従来のコア形状(例えば、三角形状等)を大きくする場合と異なり、コア23の上端面41aにおける長手方向及び短手方向の長さを可能な限り小さくすることができる。
その結果、コア23の小型化を図った上で、十分な光量を確保することができ、近接場光Rの発生効率を向上させることができる
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図14は、第2実施形態における記録再生ヘッドの前側を拡大した断面図である。なお、以下の説明では、上述した第1実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明は省略する。本実施形態では、コア23の下端側を2層構造とした点で上述した第1実施形態と相違している。
図14に示すように、本実施形態の記録再生ヘッド2は、スライダ20の前端面上にX方向に沿って近接場光発生素子26、記録素子21、及び再生素子22が順に配置されている。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図15は、第3実施形態における記録再生ヘッドの前側を拡大した断面図であり、図16は図15のE矢視図である。
図15,図16に示すように、本実施形態の記録再生ヘッド2は、記録素子21におけるコイル34と主磁極33との間に近接場光発生素子26が配置されている。本実施形態における記録素子21は、第1クラッド24a内にモールドされた補助磁極31及びコイル34と、第2クラッド24b内にモールドされた主磁極33と、補助磁極31及び主磁極33の間に配置されたヨーク135と、を備えている。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。図17は、第4実施形態における記録再生ヘッドの前側を拡大した断面図である。上述した各実施形態では半導体レーザチップ44から下方に向けてレーザ光Lを出射する構成について説明したが、本実施形態では、レーザ光Lを前方に向けて出射する構成について説明する。
図17に示すように、本実施形態のレーザ光源129は、スライダ20の上面に搭載された半導体レーザチップ144を備えている。半導体レーザチップ144は、レーザ光Lの出射側端面を前方に向けた状態で配置されている。なお、本実施形態の半導体レーザチップ144は、スポット形状がY方向を長軸方向、Z方向を短軸方向とした楕円形状のレーザ光Lを出射する。
例えば、上述の実施形態では、記録再生ヘッドを浮上させた空気浮上タイプの情報記録再生装置を例に挙げて説明したが、この場合に限られず、ディスク面に対向配置されていればディスクと記録再生ヘッドとが接触していても構わない。つまり、本発明の記録再生ヘッドは、コンタクトスライダタイプの記録再生ヘッドであっても構わない。この場合であっても、同様の作用効果を奏することができる。
また、各実施形態を適宜組み合わせても構わない。
また、スライダ20の上面側にレーザ光源29を直接搭載せずに、レーザ光源29から出射されるレーザ光Lを光導波路を介して近接場光発生素子26する構成にしても構わない。
Claims (3)
- 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、
前記スライダに保持され、光源から出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光束伝播素子と、
前記磁気記録媒体に対して記録磁界を与える記録素子と、を備えた記録ヘッドにおいて、
前記光束伝播素子は、光束を反射させながら前記磁気記録媒体の方向に導くコアと、前記コアを内部に閉じ込めるクラッドと、を有し、
前記コアにおける光束の入射側端面の長手方向及び短手方向の長さが、前記コアに入射する光束の長軸方向及び短軸方向の長さに合わせて形成され、
前記コアの前記入射側端面の形状は台形状に形成される一方、出射側端面の形状は三角形状に形成され、
前記光源は、前記スライダに直接搭載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の製造方法であって、
前記スライダ上に前記クラッドのうち、第1クラッドを形成する第1クラッド形成工程と、
前記第1クラッド上に前記コアの母材を形成するコア形成工程と、
前記母材をパターニングするパターニング工程と、
前記第1クラッドとの間で前記コアを挟み込むように、前記クラッドのうち、第2クラッドを形成する第2クラッド形成工程と、を有し、
前記パターニング工程は、
前記母材を、前記母材の積層方向から見て光束の前記入射側端面から前記出射側端面にかけて先細る台形状にパターニングする第1パターニング工程と、
前記母材の角部を選択的にエッチングすることで、前記母材における前記第2クラッド側に位置する頂面のうち、前記入射側端面側に位置する部分を残存させるとともに、前記出射側端面側に位置する部分を除去する第2パターニング工程と、を有し、
前記パターニング工程では、前記コアにおける光束の前記入射側端面の長手方向及び短手方向の長さを、前記コアに入射する光束の長軸方向及び短軸方向の長さに合せてパターニングすることを特徴とする記録ヘッドの製造方法。 - 請求項1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、前記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先端側で支持するサスペンションと、
前記サスペンションの基端側を支持するとともに、前記サスペンションを前記磁気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、
前記磁気記録媒体を前記一定方向に回転させる回転駆動部と、
前記記録素子及び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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