JP2006344343A - 磁気ヘッド、記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スライダ内を光が伝搬する過程で発熱を少なくする。
【解決手段】 所定のＮＡを有し、光を集光する集光レンズ１０と、少なくとも、集光レンズ１０により集光された光が入射される第１の面１１Ａと、記録媒体２の記録面に対して、所定角度となるように斜めにカットされ、磁性素子１２が配設されてなる第２の面１１Ｂと、第１の面１１Ａから入射された光の焦点が結ばれ、当該焦点が結ばれる位置の近傍に所定形状の導体１３が形成されてなる第３の面１１Ｃを有する光透過率の高いスライダ１１とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気記録媒体に記録マークを形成する磁気ヘッド及び、当該磁気ヘッドが搭載された記録装置に関する。

近年、情報通信の急速な発達によって、磁気記録媒体の大容量化が求められており、これを実現する方法として、磁気記録媒体の平面方向における記録密度の向上を図る方法と、磁気記録媒体の垂直方向における記録密度の向上を図る方法とがある。後者は、記録層の多層化により大容量化の実現を目指すものである。

前者は、記録マークの微小化により大容量化の実現を目指すものであり、具体的には、光アシストを利用した磁気記録装置が提案されている。

光アシスト磁気記録装置は、磁気記録媒体の所定の場所にレーザ光を照射して保磁力を低減させ、当該保磁力が低減されている場所に磁気ヘッドを近接させて磁気信号を書き込む方法である。

このような光アシスト磁気記録装置によれば、微小な磁気記録マークの形成を容易にし、かつ高い保磁力で記録状態を保持できるものである。

また、光アシストを用いた磁気記録装置においては、種々の構成が提案されており、例えば、磁気浮上型のスライダ上に、磁気ヘッドと集光用のレンズとを備えた構成が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００１−３１９３８７号公報

ところで、上記文献により提案されている構成では、スライダ内をレーザ光が通過する構造であるため、磁気ヘッド内の導波路（薄膜誘電体層）の光伝送ロスが大きく、これによる発熱が問題となる。すなわち、スライダに入射した光の９０パーセント以上が光伝搬過程で発熱源となるため、スライダ自体が変形してしまい、致命的な故障を引き起こす問題がある。

そこで、本発明では、当該位置合わせ制御を不要とし、光伝搬過程でほとんど熱を発生させず、かつ記録効率の良い磁気ヘッド及び当該磁気ヘッドを搭載する記録装置を提案する。

本発明に係る磁気ヘッドは、上述の課題を解決するために、磁気記録媒体の記録面にアクセスし、当該記録面に磁気記録マークを形成する磁気ヘッドにおいて、所定のＮＡを有し、光を集光する集光レンズと、少なくとも、集光レンズにより集光された光が入射される第１の面と、磁気記録媒体の記録面に対して、所定角度となるように斜めにカットされ、磁性素子が配設されてなる第２の面と、第１の面から入射された光の焦点が結ばれ、当該焦点が結ばれる位置に第３の面を有する光透過率の高いスライダとを備える。

本発明に係る記録装置は、上述の課題を解決するために、磁気記録媒体の記録面にアクセスし、当該記録面に磁気記録マークを形成する記録装置において、所定のＮＡを有し、光を集光する集光レンズと、少なくとも、集光レンズにより集光された光が入射される第１の面と、磁気記録媒体の記録面に対して、所定角度となるように斜めにカットされ、磁性素子が配設されてなる第２の面と、第１の面から入射された光の焦点が結ばれ、当該焦点が結ばれる位置に第３の面を有する光透過率の高いスライダとを有する磁気ヘッドと、集光レンズに対して、所定の波長を有する光ビームを出射する出射部と、記録する情報に基づいて所定の磁気信号を出力するように磁性素子を制御する制御部と、磁気記録媒体の記録面にアクセスするために、磁気ヘッドを駆動する駆動部と、駆動部を制御する駆動制御部とを備える。

本発明では、磁気ヘッドのスライダ内に入射した光が出射面に向かって伝搬する過程で、入射光が発熱源となる比率が極めて低く、発熱が少ないため、スライダの変形を引き起こさない。したがって、磁気ヘッド及び当該磁気ヘッドを搭載した記録装置を安定して使用することができる。

また、本発明では、スライダの磁性素子が形成されてなる側面が、磁気記録媒体に対して所定の角度θとなるように斜形に形成されてなるので、磁性素子近傍に入射光を集光することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明に係る磁気ヘッド１は、図１に示すように、所定のＮＡを有し、光を集光する集光レンズ１０と、集光レンズ１０で集光された光に基づき超微小サイズの光スポットを磁気記録媒体２に照射し、当該照射されている場所に所定方向の磁界を印加する磁性素子１２を有するスライダ１１とから構成される。

集光レンズ１０は、波長の短い光（例えば、青色光（λ≒４０５ｎｍ））を集光し、開口数（ＮＡ）が、例えば、０．４以上のレンズである。

スライダ１１は、集光レンズ１０により集光された光が入射される第１の面１１Ａと、磁気記録媒体２の記録面に対して、所定角度となるように斜めにカットされ、磁性素子１２が配設されてなる第２の面１１Ｂと、第１の面１１Ａから入射された光の焦点が結ばれ、当該焦点が結ばれる位置の近傍に所定形状の導体１３が形成されてなる第３の面１１Ｃを有する透過率の高いスライダ１１とから構成される。

ここで、第２の面１１Ｂと磁気記録媒体２とのなす角について説明する。第２の面１１Ｂは、図２に示すように、磁気記録媒体２とのなす角が所定の角度θとなるように形成される。また、当該角度θは、集光レンズ１０のＮＡに依存する。例えば、集光レンズ１０のＮＡが０．６の場合、当該角度θは６０度程度となる。

スライダ１１は、第２の面１１Ｂが磁気記録媒体２に対して所定角度θ傾斜しているので、第１の面１１Ａに入射した光が第３の面１１Ｃの所定の位置に集光するまでの光路を形成することができ、第３の面１１Ｃの所定の位置に集光される光スポットＳと当該第２の面１１Ｂに配設されてなる磁性素子１２との物理的な距離を近接化することができる。

したがって、本発明によれば、磁気記録媒体２の記録対象位置に光照射を行い所定温度まで昇温した直後に磁性素子１２によって磁気信号の記録を行うことができる。

一方、スライダ１１の第２の面１１Ｂが垂直（磁気記録媒体とのなす角が９０度）に形成されている場合には、磁性素子近傍に光スポットを集光できないため、磁気記録媒体２の記録対象位置に光照射を行い所定温度まで昇温した後、当該記録対象位置まで磁性素子を移動するのに時間がかかってしまう。したがって、この磁性素子の移動時間のために、記録対象位置の温度が下がってしまい、熱（光）アシストによる磁気記録が困難になる。ゆえに、磁性素子が配置されるスライダの第２の面が垂直に形成されている場合には、磁性素子の移動時間中も光照射により昇温された所定温度を維持できるような磁気記録媒体を選択する必要がある。

本願発明では、磁性素子１２と集光される光スポット位置との距離が短いため、光スポットにより磁気記録媒体２の所定の場所を所定温度まで昇温した後、直ぐに当該昇温場所に磁性素子１２によって磁界を印加することができる。したがって、磁界だけでの記録が難しい高安定・高密度の磁気記録媒体を用いても、昇温効果で通常の磁性素子を用いることにより、記録を可能にすることができる。

また、スライダ１１は、例えば、剛性、硬度、加工性及び耐衝撃性等に優れており、光透過率の高いガラス、サファイア、ダイヤモンド又はＡＢＳ（アクリロ−ニトリル（Ａ）とブタジエン（Ｂ）とスチレン（Ｓ）の共重合化合物）樹脂等で形成される。また、スライダ１１は、第１の面１１Ａと第３の面１１Ｃとの間の厚さが、例えば、約０．３５ｍｍで形成される。

磁性素子１２は、例えば、外部磁界の大きさや向きにより抵抗値が変化する、いわゆる磁気抵抗効果（ＭＲ）を利用したＭＲ素子と、記録用磁気回路素子とから構成される。

導体１３は、先端が鋭角に形成されている導電性の材料からなっており、例えば、Ａｌ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｐｄ又はＳｉＣ等である。

ここで、導体１３が第３の面１１Ｃに配置されている様子を図３（ａ）に示す。導体１３は、導体１３Ａと導体１３Ｂからなっており、導体１３Ａと導体１３Ｂが、集光レンズ１０によりレーザ光が集光される焦点位置Ｐに、数ｎｍ程度の間隔を経て鋭角同士が向き合うように配置（以下、蝶ネクタイ型配置という。）されている。このように導体１３Ａと導体１３Ｂが蝶ネクタイ型配置されている場合に、当該鋭角同士が向き合う位置（焦点位置Ｐ）に垂直にレーザ光が照射されたとき、局所プラズモンにより近接場（エバネッセント）光Ｑが発生する。この発生した近接場光Ｑは、磁気記録媒体２の記録面に近接することで、磁気記録媒体２上に光の回折限界以下の超微小な光スポット（１μｍ以下）を形成することができる。

なお、導体１３は、２つの部分から構成されていなくても良く、例えば、１つ（図３（ｂ））で構成されていても良い。なお、このような構成であっても、レーザ光が集光される焦点位置Ｐに鋭角部分が位置するように適宜配置されるものとする。あるいは、局所プラズモンを発生する金属配置とする。

ここで、本発明に係る磁気ヘッド１により、超微小サイズの光スポットを磁気記録媒体２の所定箇所に形成する様子を示す。

図４に示すように、レーザ光は、集光レンズ１０に垂直に入射し、集光レンズ１０により集光され、当該集光された光がスライダ１１の第１の面１１Ａに入射し、当該入射した光が第３の面１１Ｃに集光する。そして、導体１３は、第３の面１１Ｃに集光した光から近接場光Ｑを生じさせ、磁気記録媒体２に微小な光スポットを形成する。第２の面１１Ｂに形成されている磁性素子１２は、当該光スポットにより照射されている場所に所定方向の磁界を印加し、所定方向及びサイズの記録マークを形成する。

また、集光レンズ１０と、スライダ１１とは、集光レンズ１０により集光された光がスライダ１１の第３の面１１Ｃで焦点を結ぶように位置関係が決定される。

また、磁気ヘッド１は、図５に示すように、集光レンズ１０がスライダ１１の第１の面１１Ａに密着するような構成であっても良い。なお、このような構成であっても、集光レンズ１０により集光された光が焦点を結ぶ位置は、第３の面１１Ｃ、すなわち磁性素子１２近傍となる。

このようにして、本発明に係る磁気ヘッド１は、集光レンズ１０を透過した光を透過率の高いスライダ１１の第１の面１１Ｃに入射し、入射した光が第３の面１１Ｃで集光し、導体１３により近接場光が発生し、当該近接場光を磁気記録媒体２に照射し、当該近接場光が照射された場所に磁界を印加する。したがって、本発明に係る磁気ヘッド１では、スライダ１１内を第１の面１１Ａから第３の面１１Ｃに入射した光が伝搬する過程で、入射光が発熱源となる比率が極めて低く、発熱が少なく、熱のこもりによるスライダ１１の変形を引き起こすことがなく、安定して磁気ヘッドを使用することができる。また、本発明に係る磁気ヘッド１では、スライダ１１の磁性素子１２が形成されてなる第２の面Ｂが、磁気記録媒体２に対して所定の角度θとなるように斜形に形成されているので、磁性素子１２近傍に入射光を集光することができる。

また、本発明に係る磁気ヘッド１は、記録対象領域を近接場光により形成されるスポット光（φ≒１μｍ）サイズで照射するため、記録対象領域周辺が昇温されないため、記録効率が高い利点がある。

また、スライダ１１は、図６（ａ）に示すように、両端が斜形になるように形成されていても良いし、また、図６（ｂ）に示すように、円筒形になるように形成されていても良い。このような構成にすることにより、スライダ１１を小規模化及び軽量化することができ、例えば、スライダ浮上量を低下することができ、高密度記録を可能にすることができる。

また、導体１３は、図７に示すように、光スポットの集光部分に突起形状が向き合い、かつ、導体１３同士が電気的に接続されるような形状であっても良い。導体１３同士が電気的に接続されることにより、磁場発生電流路として形成され、それ自体が表面プラズモンによる光スポット収束効果を有することになる。したがって、導体１３が図７に示すような形状の場合には、当該光スポット収束効果と、突起部の蝶ネクタイ型配置による収束効果によって、光スポットを急峻、すなわち光スポット径を超微小化することができる。

ここで、近接場光シミュレーションについて以下に述べる。なお、近接場光シミュレーションは、効果的に光スポットを収束し、かつ磁場発生効率を増加する、いわゆるFDTD（Finite Difference Time Domain）法を用いた。また、光源には、波長４００ｎｍの光を採用するものとする。また、本シミュレーションでは、図８に示す導体１３を二つの電極Ａ，Ｂで構成し、当該電極Ａ，Ｂに対して光を直線偏光（ｘ軸方向）で入射し、中心ピーク電界を１Ｖ／ｍとした。また、電極Ａ，Ｂには強度、耐熱性の点を考慮してＴｉを用い、記録層ＣにはＴｂＦｅＣｏを用いた。また、電極Ａ，Ｂの突起形状が向き合う間隔を５ｎｍとし、電極Ａ，Ｂの幅を１００ｎｍとし、電極Ａ，Ｂと記録層Ｃの間隔を５ｎｍとした。

ここで、図９に光を照射した時の記録層Ｃの最表面での強度（Ｅ^２）分布を示す。図９から分かるように、記録層Ｃ上に電極Ａ，Ｂを配置しない場合には半値幅が２６０ｎｍになり、記録層Ｃ上に電極Ａ，Ｂを配置した場合には半値幅が４０ｎｍになる。したがって、記録層Ｃ上に二つの電極Ａ，Ｂを配置することにより、光スポットを局所的に集中することができる。

また、この二つの電極Ａ，Ｂに、逆方向に１００ｍＡの電流を流したときの記録層Ｃの表面上での垂直方向磁界分布を図１０に示す。図１０から分かるように、理論上、電極Ａ，Ｃの突起形状が向き合っている場所で約３ｋＯｅの磁場が印加できる。したがって、導体１３同士を電気的に接続することにより、磁界の増加が期待できる。

つぎに、本発明に係る磁気ヘッドを採用した記録装置２０の構成について説明する。

記録装置２０は、図１１に示すように、上述した磁気ヘッド１と、磁気ヘッド１の集光レンズ１０に所定波長のレーザ光を照射するレーザ光出射部２１と、磁性素子１２を制御する制御部２２と、スライダ１１の駆動を行う駆動部２３と、駆動部２３を制御する駆動制御部２４とを備える。

レーザ光出射部２１は、例えば、青色光（λ≒４０５ｎｍ）を集光レンズ１０に対して出射する出射部である。

制御部２２は、磁気ヘッド１の第２の面１１Ｂの側面に配設されてなる磁性素子１２を制御し、所定方向の磁界を磁気記録媒体２に対して印加させる。

駆動部２３は、駆動制御部２４の制御にしたがってスライダ１１を適宜駆動する。

ここで、記録装置２０により磁気記録媒体２に情報を記録する際の動作について説明する。

レーザ光出射部２１は、所定波長の信号を生成し、生成したレーザ光を磁気ヘッド１に出射する。レーザ光出射部２１から出射されたレーザ光は、集光レンズ１０に垂直に入射し、集光レンズ１０により集光され、当該集光された光がスライダ１１の第１の面１１Ａに入射し、当該入射した光が第３の面１１Ｃに集光する。そして、導体１３は、第３の面１１Ｃに集光した光から近接場光Ｑを生じさせ、磁気記録媒体２に微小な光スポットを形成する。第２の面１１Ｂに形成されている磁性素子１２は、当該光スポットにより照射されている場所に所定方向の磁界を印加し、所定方向及びサイズ（微小サイズ）の記録マークを形成する。

このようにして、本発明に係る記録装置２０は、レーザ光出射部２１から出射されたレーザ光が集光レンズ１０を介して透過率の高いスライダ１１の第１の面１１Ａに入射し、入射した光が第３の面１１Ｃで集光し、その後、導体１３により近接場光を生じさせ、当該近接場光を磁気記録媒体２に照射し、当該照射位置に磁性素子１２により所定方向に磁界を印加する磁気ヘッド１を有するので、スライダ１１内を第１の面１１Ａから第３の面１１Ｃに入射した光が伝搬する過程で、入射光が発熱源となる比率が極めて低く、熱のこもりによるスライダ１１の変形を引き起こすことがなく、安定して装置を使用することができる。また、本発明に係る記録装置２０では、スライダ１１の磁性素子１２が形成されてなる第２の面Ｂが、磁気記録媒体２に対して所定の角度θとなるように斜形に形成されているので、磁性素子１２近傍に入射光を集光することができる。

また、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な変更、置換又はその同等のものを行うことができることは勿論である。

本発明に係る磁気ヘッドの構成を示す図であり、（ａ）は、側面図であり、（ｂ）は、一の方向から見た斜視図であり、（ｃ）は、他の方向から見た斜視図であり、（ｄ）は、底面図である。 本発明に係る磁気ヘッドの第２の面と磁気記録媒体とのなす角の説明に供する図である。 本発明に係る磁気ヘッドの第３の面に形成される導体と、焦点位置との関係の説明に供する図である。 本発明に係る磁気ヘッドにより近接場光を発生させ、当該近接場光を磁気記録媒体に照射する動作についての説明に供する図である。 本発明に係る磁気ヘッドの他の構成例を示す図である。 本発明に係る磁気ヘッドに備えられているスライダの他の構成を示す図である。 スライダに配置される導体の形状を示す図である。 近接場光シミュレーションを行う際の電極と記録層の構成例を示す図である。 電極がある場合とない場合における記録層に対する光スポットの強度分布を示す図である。 電極に電流を流したときの記録層表面の垂直方向磁界分布を示す図である。 本発明に係る記録装置の構成を示す図である。

符号の説明

１ 磁気ヘッド、２ 磁気記録媒体、１０ 集光レンズ、１１ スライダ、１２ 磁性素子、２０ 記録装置、２１ レーザ光出射部、２２ 制御部、２３ 駆動部、２４ 駆動制御部、Ｐ 焦点位置、Ｑ 近接場光

Claims (10)

1. 磁気記録媒体の記録面にアクセスし、当該記録面に磁気記録マークを形成する磁気ヘッドにおいて、
   所定のＮＡを有し、光を集光する集光レンズと、
   少なくとも、上記集光レンズにより集光された光が入射される第１の面と、上記磁気記録媒体の記録面に対して、所定角度となるように斜めにカットされ、磁性素子が配設されてなる第２の面と、上記第１の面から入射された光の焦点が結ばれ、当該焦点が結ばれる位置に第３の面を有する光透過率の高いスライダとを備えることを特徴とする磁気ヘッド。
2. 上記集光レンズは、上記第１の面に密着して一体的に形成されることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
3. 上記第３の面には、当該焦点が結ばれる位置の近傍に所定形状の導体が形成されてなることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
4. 上記第３の面に形成される上記導体は、先端が鋭角に形成、又は先端に突起が形成されており、上記第１の面から入射された光が集中する位置の近傍に当該先端、又は当該突起が位置するように上記第３の面に形成されることを特徴とする請求項３記載の磁気ヘッド。
5. 上記第３の面に形成される上記導体は、電気的に接続されてなる第１の部材及び第２の部材から構成されており、
   上記第１の部材及び上記第２の部材は、先端が鋭角に形成、又は先端に突起が形成されており、当該先端同士が上記第１の面から入射された光が集中する位置の近傍に互いに向き合うように上記第３の面に形成されていることを特徴とする請求項３記載の磁気ヘッド。
6. 磁気記録媒体の記録面にアクセスし、当該記録面に磁気記録マークを形成する記録装置において、
   所定のＮＡを有し、光を集光する集光レンズと、少なくとも、上記集光レンズにより集光された光が入射される第１の面と、上記磁気記録媒体の記録面に対して、所定角度となるように斜めにカットされ、磁性素子が配設されてなる第２の面と、上記第１の面から入射された光の焦点が結ばれ、当該焦点が結ばれる位置に第３の面を有する光透過率の高いスライダとを有する磁気ヘッドと、
   上記集光レンズに対して、所定の波長を有する光ビームを出射する出射部と、
   記録する情報に基づいて所定の磁気信号を出力するように上記磁性素子を制御する制御部と、
   上記磁気記録媒体の記録面にアクセスするために、上記磁気ヘッドを駆動する駆動部と、
   上記駆動部を制御する駆動制御部とを備えることを特徴とする記録装置。
7. 上記集光レンズは、上記第１の面に密着して一体的に形成されることを特徴とする請求項６記載の記録装置。
8. 上記第３の面には、当該焦点が結ばれる位置の近傍に所定形状の導体が形成されてなることを特徴とする請求項６記載の記録装置。
9. 上記第３の面に形成される上記導体は、先端が鋭角に形成、又は先端に突起が形成されており、上記第１の面から入射された光が集中する位置の近傍に当該先端又は当該突起が位置するように配設されることを特徴とする請求項８記載の記録装置。
10. 上記第３の面に形成される上記導体は、電気的に接続されてなる第１の部材及び第２の部材から構成されており、
    上記第１の部材及び上記第２の部材は、先端が鋭角に形成、又は先端に突起が形成されており、当該先端同士が上記第１の面から入射された光が集中する位置の近傍に互いに向き合うように上記第３の面に形成されていることを特徴とする請求項８記載の記録装置。

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