WO2007023567A1

WO2007023567A1 - 情報記録装置およびヘッド

Info

Publication number: WO2007023567A1
Application number: PCT/JP2005/015571
Authority: WO
Inventors: Shinya Hasegawa; Keiji Aruga; Fumihiro Tawa
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2007-03-01
Also published as: US20080225673A1; CN101248485A; JPWO2007023567A1

Abstract

　情報記録装置は、スイングアーム（２０）から所定間隔はなれた位置に配置されたＬＤ（１００）がレーザ光を出力し、ＬＤ（１００）から出力されたレーザ光は、ビームコンバータ（９０）およびミラー（８０）を経由して、球面収差を発生させる球面収差レンズ（７０）に照射される。そして、情報記録装置は、球面収差レンズを透過したレーザ光を、スライダ（６０）の光入射口に一定の角度（垂直）で入射させ、記録媒体の情報を記録する位置に照射することによって、情報記録時の熱アシストを行う。

Description

明細書

情報記録装置およびヘッド

技術分野

[0001] 本発明は、記録媒体に情報を記録するヘッドが設置されたアームを制御して、当該記録媒体に対する情報の記録を行う情報記録装置などに関し、特に、磁気ディスクにおける高密度化に対する熱揺らぎの問題を解決し、記録媒体に情報の高速記録' 再生を行うことができる情報記録装置およびヘッドに関するものである。

背景技術

[0002] 近年、コンピュータ機器における磁気ディスク装置等の容量増加に伴、、情報を記録する記録媒体の記録密度が増加している。磁気ディスク装置では、記録媒体に対する情報の読み書きは、磁気ヘッドによって行われる。図 19は、磁気ディスク装置の概観を示す図である。同図に示すように、この磁気ディスク装置は、スライダをつけたスイングアームを回転し、情報の記録'再生を行っている。このスイングアームは、軽量、小型であり、高速シーク、高速記録 '再生が可能な利点を持っている。

[0003] ここで、情報の記録'再生を行うヘッドの説明を行う。図 20は、単磁極型垂直記録ヘッドと呼ばれるヘッドの構成を示す図である。このヘッドはリソグラフィーを併用し、薄膜の作製技術を用いて作製される。実際の磁気ディスク装置では、このヘッドは、浮上のためのパット構造を付した、スライダと呼ばれる lmm角程度のチップの一部に作りこまれている。

[0004] ヘッドは、主磁極と補助磁極とを有する。図 20に示す直方体の大きめの磁極が、磁束をフィードバックするための補助磁極であり、先端の細くなつた小さめの磁極力主磁極であり、その補助磁極および主磁極の周辺にコイルが巻かれている。このように、主磁極の先端を細くすることで、磁界を集中させ、記録磁界を発生させる。一方、補助磁極は、主磁極が発生した磁束を拾って、拾った磁束をもう一度コイルおよび主磁極に戻す役割を担う。なお、補助磁極の裏側には、下部シールドと呼ばれる磁極と同様の金属が存在する。この下部シールドと補助磁極との間に、磁気抵抗素子 (MR 素子、 GMR素子、 TMR素子など）を配置して再生用磁気ヘッドとしている。 [0005] 主磁極は、磁石の N極または S極に相当する独立した極（単磁極）となって情報を記録媒体に記録するため、このヘッドを単磁極ヘッドまたは単磁極型垂直記録ヘッドと呼ぶ（以下、単に単磁極ヘッドと表記する）。この単磁極ヘッドを用いて情報を記録する場合には、主磁極カゝら磁界を発生させて、記録膜を付した記録媒体に情報を記録する。従来から使われている磁気ディスク材料の Co (Cobalt) , Pt (Platinum)など以外に、 Te (Tellurium)、 Fe (Ferrumく iron〉）、 Coのような硬磁性金属の薄膜も、記録膜として利用することができ、この記録膜が磁気記録層となる。そして、この磁気記録層をパーマロイなどの軟磁性薄膜上に重ね合わせることで、垂直記録用の記録媒体となる。そして、この記録媒体を、単磁極ヘッドの近傍に配置し、図 20に示す矢印の方向に記録媒体を回転させて、情報を記録する。

[0006] ところで、磁気ディスク等の記録媒体に力かる単位面積当たりの記録容量を多くするためには、面記録密度を高くする必要があるが、この記録密度を高くするにしたがつて、記録媒体上で 1ビットあたりの占める記録面積 (ビットサイズ)が小さくなつてくる。このビットサイズが小さくなると、 1ビットの情報が持つエネルギー力室温の熱エネルギ一に近くなり、記録した磁ィ匕による情報が、熱揺らぎのため反転または消えてしまうという、いわゆる熱減磁の問題が発生する。

[0007] すなわち、記録密度を多くするために、ビットサイズを小さくすると、磁性粒子を微細化する必要がある。そして、上記した熱揺らぎの問題を解決するためには、微細化した磁性粒子の体積を V、異方性定数を Kuとし、熱揺らぎの問題が生じる温度のエネルギーを kTとすると、 kTに対する Ku XVの比を 60以上にする必要がある。

[0008] ここで、 kTに対する Ku XVの比を 60以上にするためには、 Kuの値を大きくする必要がある。しかし、 Kuの値を大きくするためには、情報を記録媒体に記録する際に用いる磁場を大きくする必要があり、そのような磁場を発生させる記録用磁気ヘッドが実現できな、ため、記録媒体の大容量化が難しくなつてきて!、る。

[0009] このため、磁気記録方式と熱アシスト記録方式を組み合わせる方法が提唱されて!、る。ここで、熱アシストとは、光を照射することで媒体の加熱を行うことである。これは、高い Ku、すなわち高い保持力を持つ記録媒体を使うために、記録場所の近傍に局所的に光ビームを照射して加熱し、加熱部の保磁力を、実現できる記録磁界以下に低下させることを用いるもので、これにより記録用磁気ヘッドによる磁気記録が可能になる。

[0010] このような熱アシストの光学系として考えられるものとして、特願平 9 326939号明細書では、図 21に示すように、スイングアーム上にミラーおよびレンズなどを配置し、空芯コイルによる磁場を用いて、半導体レーザ (以下、 LDと表記する)等力出力されるレーザ光を補助的に記録媒体の情報記録位置に照射し、記録するものがある。この例では、 MO (magneto-optic)などの光磁気ディスクに適用したものである。

[0011] 同様に、特許文献 1では、スイングアーム上に、 LDを含んだ光学系を配置している

。また、特許文献 2では、光ファイバを用いて記録媒体にレーザ光を照射して熱ァシストを行、、磁気記録を行う技術が公開されて、る。

[0012] なお、特許文献 3では、光磁気ディスク装置の例ではある力リニアァクチユエータを利用して、記録媒体にレーザ光を照射し、磁気記録を実行するという技術が公開されている。

[0013] 特許文献 1 :特開 2001— 34982号公報

特許文献 2：特開 2002 - 298302号公報

特許文献 3：特開平 6— 131738号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0014] し力しながら、上述した従来技術では、熱アシスト用のレーザ光を記録媒体に照射すべぐ光学系または光ファイバ等をスイングアーム上に配置していたため、スイングアームが重くなるという問題があった。

[0015] このように、スイングアームが重くなることによって、磁気ディスク装置の利点、すなわち、スイングアームの高速シークによる情報の高速記録または高速再生が行えなくなってしまうという問題があった。

[0016] また、磁気ディスク装置に設置されたスイングアームの代わりにリニアァクチユエ一タを設置することも考えられるが、リニアァクチユエータを利用した磁気ディスク装置を新たに設計することは非常に困難であり、設計時間や設計コストなどの点において現実的ではない。また、アクセス速度などはきわめて遅くなり、磁気ディスクの持つ高速アクセス性能が損なわれてしまう。

[0017] すなわち、従来の磁気ディスク装置の利点を損なうことなぐ磁気ディスクなどの記録媒体にレーザ光を照射して熱アシストを行い、情報の記録を行うことによって、当該記録媒体に発生する熱揺らぎの問題を解決することが極めて重要な課題となっている。

[0018] 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、磁気ディスク装置の利点を損なうことなぐ熱揺らぎの問題を解決し、高密度で記録媒体に情報を記録することができる情報記録装置およびヘッドを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0019] 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、記録媒体に情報を記録するヘッドが設置されたアームを制御して、当該記録媒体に対する情報の記録を行う情報記録装置であって、回転する前記アーム以外の静止位置に配置され、前記ヘッドに光を入射する光入射手段と、前記光入射手段によって、前記ヘッドに入射された光を、前記記録媒体の情報を記録する位置に照射する照射手段と、を備えたことを特徴とする。

[0020] また、本発明は、記録媒体に情報を記録するヘッドであって、入射された光を反射する反射面と、前記反射面によって反射された光を、前記記録媒体の情報を記録する位置に導く光透過部と、を備えたことを特徴とする。

発明の効果

[0021] 本発明にかかる情報記録装置は、アームから所定間隔離れた位置からヘッドに光を入射させ、ヘッドに入射された光を、記録媒体の情報を記録する位置に照射するので、熱揺らぎの問題を解決することができると共に、高速シークによって記録媒体に情報を高速記録することができる。

[0022] また、本発明に力かるヘッドは、入射された光を反射し、反射した光を、記録媒体の情報を記録する位置に導くので、効率よく熱アシストを実行することができる。

図面の簡単な説明

[0023] [図 1]図 1は、本実施例にカゝかる磁気ディスク装置を上方から見た場合を示す図である。 [図 2]図 2は、図 1に示したスイングアームの各回転角度でスライダ側面の光入射口に垂直に入射する理想的な光線を示す図である。

[図 3]図 3は、図 2に示す光線を作り出す磁気ディスク装置の構成を示す図である。

[図 4]図 4は、図 3に示したスイングアーム 20の各回転角度において、 LDから出射されたレーザ光の位置と、スライダの光軸基準 (この光軸基準は、光入射口に対応する )との位置のずれを示す図である。

[図 5-1]図 5— 1は、レンズの開口の大きさを、 X方向に 0. 5mm、Y方向に 0. 2mmに設定した場合の光入射口の回折像 (スライダ回転角度が 0度の場合)を示す図である

[図 5-2]図 5— 2は、レンズの開口の大きさを、 X方向に 0. 5mm、 Y方向に 0. 2mmに設定した場合の光入射口の回折像 (スライダ回転角度が 8度の場合)を示す図である

[図 5-3]図 5— 3は、レンズの開口の大きさを、 X方向に 0. 5mm、 Y方向に 0. 2mmに設定した場合の光入射口の回折像 (スライダ回転角度が 16度の場合)を示す図である。

[図 6-1]図 6—1は、 LD力ものレーザ光をビームスプリッタによって分割し、分割したレ一ザ光を各スライダに入射させる場合を示す図である。

[図 6-2]図 6— 2は、 LD力のレーザ光を拡大レンズによって広げ、レーザ光を各スライダに入射させる場合を示す図である。

[図 7]図 7は、一軸走査の MEMSミラーを用いて、レーザ光を各プラッタのスライダに入射させる場合の一例を示す図である。

[図 8]図 8は、このような光学系で、 400〜500GbZin²の容量が実現可能な磁気ディスク装置を示す図である。

[図 9-1]レーザ光を X方向または Y方向に走査させる場合の磁気ディスク装置の構成を示す図（1)である。

[図 9-2]レーザ光を X方向または Y方向に走査させる場合の磁気ディスク装置の構成を示す図（2)である。

[図 10]図 10は、液晶を利用することによって、レーザ光を切り替える光学部を説明するための説明図である。

[図 11]図 11は、球面収差レンズに反射面を含ませた場合の一例を示す図である。

[図 12]図 12は、本実施例にカゝかる磁気ディスク装置のヘッド部の構成を示す図である。

[図 13]図 13は、図 12に示したヘッド部の詳細な構成を示す図である。

[図 14]図 14は、図 12および図 13で示したヘッド部の作製方法を説明するための説明図（1)である。

[図 15]図 15は、図 12および図 13で示したヘッド部の作製方法を説明するための説明図（2)である。

[図 16]図 16は、回折光学素子を用いたヘッド部の構成を示す図である。

[図 17]図 17は、図 16に示したヘッド部の詳細な構成を示す図である。

[図 18]図 18は、図 16および図 17で示したヘッド部の作成方法を説明するための説明図である。

[図 19]図 19は、磁気ディスク装置の概観を示す図である。

[図 20]図 20は、単磁極型垂直記録ヘッドと呼ばれるヘッドの構成を示す図である。

[図 21]図 21は、従来技術を説明するための説明図である。

符号の説明

20 スイングアーム

30 スイングアームの回転中心

40 磁気ディスク

50 磁気ディスクの回転中心

60 スライダ

70 球面収差レンズ

80 ミラー

90 ビームコンノータ

100 LD (半導体レーザ）

101 ビームスプリッタ

102, 104, 108, 111, 140, 150, 160 球面収差レンズ 103 拡大レンズ

105, 120 ビームコンノータ

106, 109 MEMSミラー

107 シリンドリカノレレンズ

110 コリメートレンズ

130 光学部

130a TN型液晶

130b 偏光ビームスプリッタ

130c シリンドリカルレンズ

200, 300 スライダ

210, 310 光入射口

220, 320 反射ミラー

230, 330 磁気ヘッド

230a, 330a 単磁極ヘッド

230b, 330b 再生用磁気ヘッド

240, 340 出射口

250, 360 クラッド

260, 370 コア

350 回折光学素子

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下に、本発明にかかる情報記録装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

実施例

[0026] まず、本発明に力かる磁気ディスク装置 (本実施例では、情報記録装置の一例として、磁気ディスク装置を例にあげて説明する）の特徴について説明する。本発明にか力る情報記録装置は、熱アシストを行うためのレーザ光を出力する半導体レーザ (以下、 LDと表記する）を、磁気記録媒体およびこの磁気記録媒体に対して情報の記録 •再生を行うヘッドを配置したスイングアーム以外の、磁気ディスク装置の中の静止位置に配置する。

[0027] そして、磁気ディスク装置が、磁気記録媒体に情報の記録を行う場合には、 LDカゝらレーザ光をヘッドの光入射口（ヘッドの光入射口に関しては後述する）に向けて出射し、このヘッドに入射した光を、磁気記録媒体上に照射し、レーザ光が照射された位置に情報を磁気記録する。

[0028] このように、本発明にカゝかる磁気ディスク装置は、 LDをスイングアーム以外の位置に配置し、配置された位置からレーザ光をヘッドの光入射口に出射し、情報記録時の熱アシストを行うので、 LDおよび LDの電気配線などをスイングアーム上に設置する必要が無くなり、既存の磁気ディスク装置の利点、すなわち、高速シークによる高速記録'再生を損なうことなぐ熱揺らぎの問題を解決することができる。

[0029] 以下に、本実施例にカゝかる磁気ディスク装置の詳しい説明を行う。図 1は、本実施例にカゝかる磁気ディスク装置を上方カゝら見た場合を示す図である。磁気ディスク装置は、 LD (図示しない）の静止位置からスライダ 60の光入射口に光を照射するには、単純には、レーザ光をスライダ 60の側面に当てるのが良い。

[0030] なお、磁気ディスク装置が、スライダ 60に光を入射させる場合には、スライダ 60の側面に設けられた光入射口に対して、スライダのどの回転角度でも、一定の角度で入射させることが、光入射口に入った後の光学系の特性を維持するためにも望ましい。スライダ 60に光を入射させる角度は種々の角度が考えられる力スライダ 60の側面に垂直に入射させること力磁気ディスク装置内のスペースや、光学系の設計、スライダ作製の容易さから最も好まし、。

[0031] しかし、単に、 LD力もレーザ光をスライダ 60に照射するだけでは、スイングアーム 2 0の各回転角度に対して、レーザ光が絶えずスライダ 60の側面に垂直に入射する条件を保つことができない。図 2は、図 1に示したスイングアーム 20の各回転角度でスライダ側面の光入射口に垂直に入射する理想的な光線を示す図である。

[0032] なお、図 2に示す光線は、実際の磁気ディスク装置に則して、スイングアームの回転中心 30からスライダ 60の光入射口までの距離を 32mm、スライダ 60の回転は、磁気ディスクの回転中心 50からの半径が 17mmから 30mmまで回転するとし、スライダ 60 が最内周にあるときの垂直の光線の、光入射口からディスク外周に向かう距離を 25 mmとして、横軸は、この光線の X方向の位置を Ommとし、この光線に垂直な、図 1の X軸 II方向の位置を示し、必要な光線を算出したものである。なお、ディスク半径は 35 mmを想寸定しており、もちろん、ディスク外の位置である。本発明では、図 2に示す光線を、光学系の収差を利用して作り出す。

[0033] ここで、光学系の収差を利用して、図 2に示す光線を作り出す方法について説明する。具体的に、本実施例では、図 2に示した光線を作り出す場合に、光学系の球面収差を発生させる。スイングアーム 20の最内周でのスライダ 60の位置を光学系の光軸中心と考え、スライダ 60が磁気ディスクの回転中心 50から遠ざかるほど、光線が光軸中心に近づくような収差を用いる。

[0034] 図 3は、図 2に示す光線を作り出す磁気ディスク装置の構成を示す図である。同図に示すように、この磁気ディスク装置は、スイングアーム 20、スライダ 60、球面収差レンズ 70、ミラー 80、ビームコンバータ 90および LD100を有する。図 3に示すように、 LD100から出射されたレーザ光は、コリメータレンズおよびシリンドリカルレンズからなるビームコンバータ 90によってー且絞られ、ミラー 80に入射される。そして、レーザ光は、ミラー 80によって反射された後、球面収差レンズ 70を介してスライダ 60の光入射口に照射される。

[0035] ここで、光学系の球面収差を発生させる球面収差レンズ 70の設計値は、

[数 1]

ただし、

r= 10. Omm

A=

C =— 0. 2913973 )く 10

1

C =— 0. 8704928 )く 10

2

c =— 0. 3561886 )く 10

3

c =— 0. 1349156 )く 10 に示すような非球面レンズの式によって表すことができる。またガラス材料は BK— 7 である（屈折率は 1. 5222である。 )。 LD100から出力されるレーザ光の波長を 660η m (DVD < Digital Versatile Disk>用赤色半導体レーザから出力されるレーザ光と同様の波長）とする。この式（1)において、 Zは、球面収差レンズの高さを示し、 x、 y には、球面収差レンズの X軸、 Y軸に対応した変数が入力される。また、 A、 C〜C

1 4 は、非球面レンズにかかわる定数（レンズの厚みを 10mmとした場合）であり、 rは、非球面レンズの半径を示す。

[0036] 図 4は、図 3に示したスイングアーム 20の各回転角度において、 LD100から出射されたレーザ光の位置と、スライダ 60の光軸基準 (この光軸基準は、光入射口に対応する）との位置のずれを示す図である。ここで、スライダ回転角度は、最内周でのスィングアームの位置を 0度として、外周に向力角度と定義している。同図に示すように、光学系の球面収差を発生させる球面収差レンズ 70を利用した場合には、レーザ光は、スライダ 20の光入射口に対し、ほぼ理想的な位置に存在することがわかる。一方、球面収差がない無収差レンズを用いた場合には、図 4に示すように、レーザ光が光入射口から 2mmあまりもずれてしまうため、数度程度しか光量は確保できず、最内周でのスライダ 60の位置以外での光効率が 0%となってしまう。

[0037] なお、図 3に示した球面収差レンズ 70は、レンズの片側のみ利用するので、実際に球面収差レンズ 70を作製する場合には、モールドで作成することができ、省スペースの点からも好ましい。また、非球面レンズでなぐ球面レンズの組み合わせ、または 1 枚の球面レンズでも可能な例はある。

[0038] ここで、スイングアーム 20の各回転角度において、スライダ 60の光入射口にレーザ光が垂直に入射することに関する光利用効率などの効果を検証する。レーザ光を球面収差レンズ 70全面に照射した場合に、スライダ 60の光入射口に対する光利用効率力 15%と大きな効率で取り込めることが、以下に示すように検証できた。

[0039] 球面収差レンズ 70を透過したレーザ光力スイングアーム 20の各回転角度におけるスライダ 60の光入射口にどの程度入射するかを、計算によって示す。なお、スライダ 60の光入射口の周方向の大きさを 100 μ m、垂直方向の大きさを 100 μ mとする [0040] そして、スイングアーム 20の各回転角度の位置において、スライダ 60に設けられた光入射口の大きさ (周方向および垂直方向に 100 μ m)以下となるような、最大許容の開口を仮想的に、球面収差レンズ 70の手前に設定する。以下、この開口を球面収差レンズ 70の開口と表記する。

[0041] そして、球面収差レンズ 70の開口は、スライダ 60の回転角度の各位置に対応して、移動することとする。図 5— 1、図 5— 2および図 5— 3は、球面収差レンズ 70の開口の大きさを、 X方向に 0. 5mm、Y方向に 0. 2mmに設定した場合の光集光面の回折像 (スライダ回転角度が 0度、 8度、 16度の場合)を示す図である。ここで、光集光面とはスライダ内でビームを受け取る面のことである。

[0042] 図 5— 1、図 5— 2および図 5— 3に示すように、各回折像は、スライド 60の各回転角度において、 80 mのビームサイズとなることがわかる。これより、図 3に示した球面収差レンズ 70にミラー 80でレーザ光を記録媒体表面と平行方向に走査して入射するときには、球面収差レンズ 70に入るレーザ光の開口を X方向に 0. 5mm、 Y方向に 0. 2mmとすれば、どのスライダ位置に対しても、回折像が 80 mのビームサイズとなることがわかる。ここで、厳密に言うと、ビームサイズは、回転角度が大きくなるほど、つまり、球面収差レンズに近づくにつれて、ビームが小さくなつており、これは、ビームの Fナンパが小さくなつていくからである。したがって、光利用効率に関係するビームの大きさは、ディスク回転角度が 0度の、最内周で、所望のビーム径となるように F ナンパを設定することが望まし、。このときのビーム径が入射口の大きさを下回ってヽれば、どの回転角度でもビーム径は下回り、光量の損失はないからである。

[0043] また、球面収差レンズ 70の開口をレンズ全面として、球面収差レンズ 70の全面にレ一ザ光を照射した場合には、スライダ 60の各回転位置での光入射口（100 /z m角）に入る光の強度比を計算すると、スライダ 60の各位置において、光利用効率 15%で取り込めることがわかった。また、この球面収差レンズ 70の設計方法によっては、この光利用効率を 30%にまで高めることができる。

[0044] なお、ここでは、スイングアーム 20の最内周でのスライダ 60の位置を光学系の球面収差の光軸中心とした力これに限定されるものではなぐスイングアーム 20の最外周でのスライダ 60の位置を球面収差の光軸中心と考えることもでき、この場合では、スライダ 60が内周に行くほど、光軸中心力も遠ざ力るような収差を発生させる球面収差レンズを用いることも考えられる。

[0045] ところで、磁気ディスク装置は、複数の磁気ディスク (ブラッタ）を有し、各磁気デイスクそれぞれの表面または裏面に、磁気記録を行うので、磁気記録を実行する磁気デイスクの各面にレーザ光を当てる必要がある。

[0046] レーザ光の照射に関しては、レーザ強度が高ければ、複数のブラッタ、例えば、プラッタが 2枚で、記録面が 4面であれば、光路を切り替えることなぐ同時に各面にレ一ザ光を照射することができる。図 6—1は、 LD100からのレーザ光をビームスプリツタ 101によって分割し、分割したレーザ光を各スライダ 60に入射させる場合を示す図であり、図 6— 2は、 LD100からのレーザ光を拡大レンズ 103によって広げ、レーザ光を各スライダ 60に入射させる場合を示す図である。同図に示す球面収差レンズ 10 2および 104は、スライダと同数の球面収差面を持つレンズを有している（同図では、 4つの球面収差面を持つレンズが含まれて!/、る）。

[0047] また、図 6—1および図 6— 2では、レーザ光を入射させる必要の無いスライダ (磁気記録を行わないスライダ）にレーザ光が照射されないように、機械的なシャッターによつて、レーザ光を遮光することも有効である。あるいは、ブラッタ面ごとに複数の LDを使用することちできる。

[0048] 図 6— 1および図 6— 2に示したように、プラッタの表裏面の数だけビーム光の本数を増やすには、球面収差レンズ 102, 104は、各レンズの曲率力プラッタの厚み方向に図 3に示した球面収差レンズ 70の曲率と同じ曲率のものを持つ形状になるが、これは、既存のモールド技術によって低コストで製造可能である。

[0049] なお、図 6— 1および図 6— 2に示したように、複数ブラッタを同時に照射するのではなく、 MEMS (Micro Electro Mechanical System)ミラーや、ガルバノミラーなどの可動式ミラーで、光路を切り替え、各ブラッタ面のスライダにレーザ光を当てることもできる。

[0050] 図 7は、一軸走査の MEMSミラーを用いて、レーザ光を各プラッタのスライダに入射させる場合の一例を示す図である。図 7に示すように、 LD100が出力したレーザ光を、ビームコンバータ 105により、 MEMSミラー 106に集光させる。そして、レーザ光は、 MEMSミラー 106によって反射された後、シリンドリカルレンズ 107を透過して、球面収差レンズ 108に入射する。

[0051] ここで、シリンドリカルレンズ 107は、透過するレーザ光の y方向のみを平行光に変換するレンズである。また、本実施例では、このシリンドリカルレンズ 107は、 MEMS ミラー 106から 10mm離れて配置され、中心厚みが 4mm、曲率が 5mmに設定されている。

[0052] このシリンドリカルレンズ 107を利用することによって、 MEMSミラー 106でレーザ光の光路を切り替えても、 y方向のレーザ光は、ブラッタ方向に平行な平行光であり、各ブラッタに対応するスライダの光入射口に精度よくレーザ光を入射することができる。なお、球面収差レンズ 108は、プラッタの厚み方向に、図 3で示した球面収差レンズ 70と同じ曲率を複数持つ形状になる。

[0053] 続いて、本実施例において利用される光量 (レーザパワー）について説明する。本発明では、実用的な磁気ディスク装置が主眼であり、容量も 400〜500GbZin²程度のものをターゲットにしている。この容量は、現在主流の磁気ディスク容量に対して 4 〜5倍の容量であるため、十分魅力的な値である。

[0054] このため、 lTbZin²のときのような、数 lOnmの微細なビームスポットで温度を 200 °C程度に昇温するよりは、はるかに低い温度、例えば、 100°C程度で、熱アシストの効果が得られる。このため、必然的に光ビームスポットも: m程度で、 100°C程度の温度が得られるため、記録媒体に光を照射するヘッド部分の作製が簡便になる。

[0055] このような磁気記録媒体に情報を記録する場合に必要となるレーザパワーを検証するための照射条件は、磁気ディスクの周速を 42mZsec、熱アシスト用のビームサィズを周方向、半径方向共に 1 / πι、光スポット中心から単磁極ヘッドの単磁極までの距離を 2 mとした。

[0056] この照射条件で、単磁極に対応する磁気記録媒体上の位置での温度を 100°Cに温めることで、 400〜500GbZin²の容量〖こおいて、十分な熱アシストの効果が得られる。この熱アシスト効果を得るためには、周囲温度を 20°Cとして、ヘッド力も磁場が照射される手前の、レーザ光照射位置の温度を 140°Cにする必要があることが計算により分力つた。この温度は、照射した場所で、ー且、温度がさらに上がり、その後、下がって 2 μ mの位置で 100°Cとなる。

[0057] 上記した条件のもと、熱計算を行うと、利用するレーザ光のビームサイズが 1 μ mで、記録媒体は基板をガラスとした TbFeCo系の薄膜垂直記録媒体で、ヘッドのレーザ照射位置での温度を 140°Cに上昇させるためには、 5mWのレーザパワーが必要となる。 DVD—RWなどで用いられる標準の LD (波長が 660nm)では、直流で 35m W程度の出力が可能であり、 LDの光を球面収差レンズを用いて全面照射しても、球面収差レンズを出た後の光入射口までの総合効率が 20%であるため、ヘッド部の光効率を考慮しても、十分な出力であり、 140°Cの昇温が可能である。図 8は、このような光学系で、 400〜500GbZin²の容量が実現可能な磁気ディスク装置を示す図である。図 8に示す磁気ディスク装置のスイングアームの半径は 34. 8mmである。ここで、 MEMSは、媒体面を切り替えるのみの 1軸の走査を行うのみである。

[0058] なお、スライダに入射させる光量を一層確保したい場合には、 MEMSミラーなどを回転させることによって、レーザ光を X方向または Y方向に走査させることができる。図 9—1および図 9— 2は、レーザ光を X方向または Y方向に走査させる場合の磁気ディスク装置の構成を示す図である。

[0059] 同図に示すように、 LD100から出力されたレーザ光は、 MEMSミラー 109によって反射され、 MEMSミラー 109によって反射されたレーザ光は、コリメートレンズ 110を透過して平行光に変換される。そして、平行光に変換されたレーザ光は、球面収差レンズ 111を透過して、スライダ 60の光入射口に入射する。このときには、球面収差レンズの手前の開口を球面収差レンズ 70の開口の大きさを、 X方向に 0. 5mm、 Y方向に 0. 2mmに設定すれば、図 5— 1から図 5— 3のような回折像が、スライダ内の集光面で得られることになる。

[0060] なお、この実施例では、 MEMSミラー 109は媒体面と平行な面でも回転する構造になっており、その回転はコントローラ（図示しない）によって制御されている。コント口ーラは、 MEMSミラー 109によって反射されたレーザ光がスライダ 60の光入射口に入射するように、 MEMSミラー 109の回転角度を変化させる。このコントローラは、磁気ディスク上の情報を記録する位置と、その位置に対応する MEMSミラーの回転角度との関係を示すテーブルを保持しており、このテーブルを利用して MEMSミラー 1 09の回転を制御する。

[0061] また、上記したコントローラは、スライダ 60の内部に設置されたミラー力も反射されるレーザ光の光量を検知して、この反射されたレーザ光の光量が最大となるように、 M EMSミラー 109の回転角度を補正する。

[0062] ところで、液晶を利用することによって、レーザ光を切り替えることもできる。図 10は、液晶を利用することによって、レーザ光を切り替える光学部 130を説明するための説明図である。同図に示すように、 LD100から出射された P偏光 (LDの直線偏光の方向が Y方向）のレーザ光は、ビームコンバータ 120によって絞り込まれた後、光学部 130に入射する。そして、光学部 130は、所望のスライダの光入射口にレーザ光が入射するように、レーザ光の光路を切り替える。

[0063] この光学部 130は、 TN型液晶 130a、 130b, 130cと、偏光ビームスプリッタ 130d と、シリンドリカノレレンズ 130eとを有する。 TN型液晶 130a、 130b, 130cは、レーザ光の偏光方向を変更させる液晶である。具体的に、 TN型液晶が OFFのときには、 P 偏光のレーザ光を S偏光のレーザ光に変換し、 ONの時にはそのまま P偏光となる。

[0064] 偏光ビームスプリッタ 130dは、 P偏光のレーザ光を透過させ、 S偏光のレーザ光を反射するビームスプリッタであり、シリンドリカルレンズ 130eは、透過するレーザ光の y 方向のみを平行光に変換するレンズである。光学部 130は、 TN型液晶 130a、 130 b、 130cをそれぞれ ON、 OFFに切り替えることによって、各スライダに入射するレーザ光を切り替えることができる。

[0065] 例えば、図 10において、 TN型液晶 130aを ON、 TN型液晶 130bを OFFに設定すると、レーザ光 2が光学部 130から出力され、レーザ光 2、 3およびレーザ光 4は出力されな！/、。このように、 TN型液晶 130a、 130b, 130cを ON, OFFすることで、各レーザ光 1〜4を非機械的に切り替えることが出来る。

[0066] なお、上述した球面収差レンズには反射面を含ませることもできる。図 11は、球面収差レンズに反射面を含ませた場合の一例を示す図である。同図に示すように、球面収差レンズ 150、 160は、それぞれ、反射面 150a、 160aを含み、各反射面は、図 3で示したミラー 80と同様の役割をはたすので、磁気ディスク装置内にミラーを設置する必要が無くなり、磁気ディスク装置の小型化および低価格ィ匕を実現させることができる。なお、本実施例では、収差を発生させる場合に、球面収差レンズを利用した力球面収差レンズの代わりに、回折光学素子を利用しても、収差を発生させることができる。

[0067] つぎに、本実施例に力かる磁気ディスク装置のヘッド部の構成について説明する。

図 12は、本実施例にカゝかる磁気ディスク装置のヘッド部の構成を示す図である。同図に示すように、このヘッド部は、スライダ 200および磁気ヘッド 230からなり、スライダ 200は、光入射口 210と反射ミラー 220とを有し、磁気ヘッド 230は、光出射口 24 0を有する。このヘッド部に照射されたレーザ光は、光入射口 210からヘッド内に入射し、反射ミラー 220によって反射される。そして、反射ミラー 220によって反射されたレーザ光は、ビーム径が 80 /z mになるように、設計されている。その後、出射口 24 0から出射され、情報記録時の熱アシストを行う。

[0068] また、反射ミラー 220によって反射されたレーザ光は、コア (Ta O ) 260を通過して

2 5

、その後は、両クラッド内のコアの中を伝播し、出射口 240から照射される。

[0069] 図 13は、図 12に示したヘッド部の詳細な構成を示す図である。同図に示すように、磁気ヘッド 230は、単磁極ヘッド 230aと再生用磁気ヘッド 230bとを有する。単磁極ヘッド 230aは、磁束を発生させて、磁気ディスクに情報を記録するヘッドであり、再生用磁気ヘッド 230bは、磁気ディスクに記録された情報を再生するヘッドである。ここで、磁気ヘッド部は、図 20に示す磁気ヘッドとは向きが逆になつており、すなわち、スライダに近い方が主磁極になっている。これは、光照射位置と主磁極の位置を出来るだけ近づけることが望ましいためである。また、このため、再生磁気ヘッドは、反射ミラーより、左に設置してあるが、必ずしもこのような設置にする必要はない。

[0070] また、反射ミラー 220によって反射されたレーザ光は、クラッド (SiO ) 250間のコア（

2

Ta O ) 260を通過して、出射口 240から照射される。ここで、コアの屈折率は、クラッ

2 5

ドの屈折率より高い。

ただし、図 13に示す各寸法は、

W = 1 μ ΐΆ

4

d= 1 μ ΐΆ

である。

[0071] つぎに、図 12および図 13で示したヘッド部の作製方法について説明する。図 14および図 15は、図 12および図 13で示したヘッド部の作製方法を説明するための説明図である。同図に示すように、まず、 AlTiC基板 (スライダ材料）に Si基板 (結晶方向 < 1, 1, 1 >など)を接合し、所望の厚みになるように、接合した基板を研磨する。なお、前記したように、再生磁気ヘッドを先に形成するときには、 AlTiC基板 (スライダ材料）に再生磁気ヘッドを形成し、この面に、 Si基板を付けることになる。

[0072] 続いて、図 13で示した反射ミラー 220を形成するために、フォトレジストにパターンユングし、傾斜面を形成するためのウエットエッチングを行う。こうして傾斜面が作製できれば、光が通る高屈折率膜を成膜する。次に、面を平坦化させるために、 CMP (C hemical Mechanical Polishing)を実行する。なお、高屈折率膜を成膜した後の CM P工程は省略することが可能である。または、図 14に示したように、 AlTiC基板 (スライダ材料）に、光ディスク用光ヘッドで作られるように、反射膜をガラス基板などに成膜し、多層状に積層後、斜めに切り出すことで作製できるマトリクス状のミラーアレイを付けることでも可能である。

[0073] 続いて、図 15で、更なる作製法を示す。図 15では、一個のものでの図を示している。（1)の出来上がった反射面をもつ基板に、クラッド用 SiOを反射ミラーからの光を通

2

す部分は除いて、部分的に成膜する（（2) )。これは、レジストをパターニングすることで容易に実現できる。この後、 CMPを施すことで平坦化させる。コア用 Ta Oを成膜

2 5 し（（3) )、コア出射部（図 12に示した出射口 240に対応する部分)のエッチングを行つた後（(4) )、クラッド用 SiOを成膜する（（5) )。そして、 CMPを経て、通常の磁気

2

ヘッド作製工程により、単磁極ヘッド 230aを作製する。

[0074] ところで、ヘッド部に回折光学素子を用いることによって、レーザ光をコアに入射させることもできる。図 16は、回折光学素子を用いたヘッド部の構成を示す図である。同図に示すように、このヘッド部は、スライダ 300および磁気ヘッド 330からなり、スライダ 300は、光入射口 310と反射ミラー 320と回折光学素子 330とを有する。このへッド部に照射されたレーザ光は、光入射口 310からヘッド内に入射し、反射ミラー 32 0によって反射される。そして、反射ミラー 320によって反射されたレーザ光は、回折光学素子 350によって、全反射せずに、コアに入射され、コアに入射されたレーザ光は、出射口 340から出射され、情報記録時の熱アシストを行う。

[0075] 図 17は、図 16に示したヘッド部の詳細な構成を示す図である。同図に示すように、磁気ヘッド 330は、単磁極ヘッド 330aと再生用磁気ヘッド 330bとを有する。また、反射ミラー 320によって反射されたレーザ光は、回折光学素子 350によってコア 370に入射され、出射口 340から照射される。

ただし、図 17に示す各寸法は、

Τ = 100 μ πι

1

Γ = 1 μ ΐΆ

2

Γ = 1 μ ΐΆ

3

d= 1 μ ΐΆ

である。

[0076] つぎに、図 16および図 17で示したヘッド部の作製方法について説明する。図 18は、図 16および図 17で示したヘッド部の作成方法を説明するための説明図である。同図に示すように、まず、 AlTiC基板に Si基板を接合し、所望の厚みになるように、接合した基板を研磨する。もちろん、再生磁気ヘッドを先に形成するときには、 AlTiC 基板 (スライダ材料）に再生磁気ヘッドを形成し、この面に、 Si基板を付けることになる

[0077] 続いて、反射ミラー 320作製後、エッチングにより回折光学素子 350を作製し、コア用 Ta Oを成膜した後、コア出射部（図 16に示した出射口 340に対応する部分)のェ

2 5

ツチングを行う。そして、クラッド用 SiOを成膜し、 CMPを経て、通常の磁気ベッド作

2

製工程により、記録用磁気ヘッドを作製する。

[0078] このように、本発明に力かるヘッド部は、通常の磁気ディスク装置で利用されるへッドと同様に、ゥエーハ処理で、記録用 ·再生用磁気ヘッドと同時に作製し、スライダに搭載可能であるため、ヘッド作製コストなどを抑えることができる。

[0079] 上述してきたように、本実施例に力かる情報記録装置は、スイングアーム 20から所定間隔はなれた位置に配置された LD100がレーザ光を出力し、 LD100から出力されたレーザ光は、ビームコンバータ 90およびミラー 80を経由して、球面収差を発生させる球面収差レンズ 70に照射される。そして、球面収差レンズを透過したレーザ光は、スライダ 60の光入射口に一定の角度 (例えば垂直)で入射し、情報記録時の熱ァシストを行うので、記録媒体の記録密度増加にともなう熱アシストの問題を解決することがでさる。

[0080] また、本実施例に力かる情報記録装置は、 LD100などをスイングアーム 20以外の位置に配置し、情報記録時の熱アシストを行うので、磁気ディスク装置の利点を失うことなぐスイングアーム 20の高速シークによる情報の高速記録 ·高速再生を行うことができる。

[0081] なお、図 3において、ミラー 80から球面収差レンズ 70との間に、日本国特許出願番号平成 10年特許願第 57003号や、日本国特許出願番号平成 10年特許願第 2602 81号に示すような、光の強度分布を一定にする光学素子を配置することもできる。この光学素子にレーザ光を透過させ、透過させたレーザ光を球面収差レンズ 70全面に照射することによって、スライダ 60の光入射口に精度よぐレーザ光を入射させることがでさる。

[0082] また、本実施例では、単磁極ヘッドを備える磁気ディスク装置に対して説明したが、本発明は、面内記録ヘッドを備える磁気ディスク装置や、相変化型の光ディスクに対しても適応できる。

産業上の利用可能性

[0083] 以上のように、本発明に力かる情報記録装置は、記録媒体に情報を高密度で記録すると共に、この記録媒体に発生する熱揺らぎの問題を防止する必要のある磁気デイスク装置などに対して有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 記録媒体に情報を記録するヘッドが設置されたアームを制御して、当該記録媒体に対する情報の記録を行う情報記録装置であって、

回転する前記アーム以外の静止位置に配置され、前記ヘッドに光を入射する光入射手段と、

前記光入射手段によって、前記ヘッドに入射された光を、前記記録媒体の情報を記録する位置に照射する照射手段と、

を備えたことを特徴とする情報記録装置。

[2] 前記記録媒体は、磁気記録媒体であり、自情報記録装置は、前記照射手段によつて光を照射された前記磁気記録媒体の位置に、磁気によって情報を記録することを特徴とする請求項 1に記載の情報記録装置。

[3] 前記光入射手段は、光を前記ヘッドに対して一定の入射角度で入射させることを特徴とする請求項 1または 2に記載の情報記録装置。

[4] 前記光入射手段は、光を前記ヘッドに対して垂直に入射させることを特徴とする請求項 3に記載の情報記録装置。

[5] 収差を発生させる収差発生手段を更に備え、前記光入射手段は、光に前記収差発生手段を透過させ、透過させた光を前記ヘッドに入射させることを特徴する請求項

1または 2に記載の情報記録装置。

[6] 前記収差発生手段が発生させる収差は、球面収差であることを特徴とする請求項 5 に記載の情報記録装置。

[7] 前記収差発生手段は、球面収差を発生させる球面収差レンズであり、当該球面収差レンズの非球面係数 Aは、 0. 4以上 0. 6以下であることを特徴とする請求項 5に記載の情報記録装置。

[8] 前記収差発生手段は、球面収差を発生させる複数の球面収差レンズによって構成されることを特徴とする請求項 5に記載の情報記録装置。

[9] 前記球面収差を発生させるレンズは、非球面レンズであることを特徴とする請求項 7 に記載の情報記録装置。

[10] 前記球面収差を発生させるレンズは、レンズ形状の片側のみを有することを特徴とする請求項 7に記載の情報記録装置。

[11] 前記収差発生手段は、前記記録媒体の記録面と同数の面を持つ非球面収差レンズによって構成されることを特徴とする請求項 8に記載の情報記録装置。

[12] 前記光入射手段は、前記収差発生手段の全面に光を照射して、照射した光を当該収差発生手段に透過させ、透過させた光を前記ヘッドに入射させることを特徴とする請求項 5に記載の情報記録装置。

[13] 前記ヘッドの位置にあわせて、前記光入射手段から前記ヘッドに入射する光の光路を変更する光路変更手段を更に備えたことを特徴とする請求項 1に記載の情報記録装置。

[14] 前記光路変更手段は、前記ヘッドに備えられた反射面から反射される光の光量を検知し、当該光量が最大となるように、前記光入射手段から前記ヘッドに入射する光の光路を変更することを特徴とする請求項 13に記載の情報記録装置。

[15] 前記光路変更手段は、前記光入射手段から前記ヘッドに入射する光の偏光方向を変更する偏光方向変更手段と、所定の偏光方向の光を遮光する遮光手段とを備えたことを特徴とする請求項 13に記載の情報記録装置。

[16] 前記光入射手段から前記ヘッドに入射する光を、前記記録媒体の記録面と平行な平行光に変換する平行光変換手段を更に備えたことを特徴とする請求項 1に記載の情報記録装置。

[17] 前記光入射手段から前記ヘッドに入射する光以外の光を遮断する光遮断手段を更に備えたことを特徴とする請求項 1に記載の情報記録装置。

[18] 前記光入射手段は、前記ヘッドが前記記録媒体の最内周に位置する場合に、当該ヘッドに入射する光のサイズが所定のサイズとなるように、前記ヘッドに光を入射させること特徴とする請求項 1に記載の情報記録装置。

[19] 記録媒体に情報を記録するヘッドであって、

入射された光を反射する反射面と、

前記反射面によって反射された光を、前記記録媒体の情報を記録する位置に導く光透過部と、

を備えたことを特徴とするヘッド。

[20] 前記光透過部の屈折率は、当該光透過部に接する材料の屈折率よりも高いことを特徴とする請求項 19に記載のヘッド。

[21] 前記反射面に反射された光を前記光透過部に入射させる回折格子を更に備えたことを特徴とする請求項 19に記載のヘッド。

[22] 前記光透過部の光が出射される位置から前記記録媒体までの距離は、前記ヘッドの底面力前記記録媒体までの距離よりも大きいことを特徴とする請求項 19に記載のヘッド。