JP2009004024A - 近接場光ヘッド及び情報記録再生装置 - Google Patents

近接場光ヘッド及び情報記録再生装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 本発明の目的は、小型化を図りながら近接場光を効率良く発生させることができると共に、より強力かつ高効率の磁界を発生させることである。
【解決手段】 磁気記録媒体の表面に対向するスライダの対向面上に形成され、前記対向面と一定の角度を有しながら接している複数の側面を持つと共に近接場光を発生させる近接場光発生素子と、前記近接場光発生素子の前記側面の少なくとも一側面上に形成された少なくとも一本の下部配線と、前記下部配線を覆う位置に配置された薄膜状の磁極と、前記磁極の両側のうち、前記下部配線が配置されている側とは逆側に配置された少なくとも一本の上部配線と、前記下部配線及び前記上部配線をつなぐ少なくとも1本の側面配線と前記下部配線、前記磁極及び前記上部配線のそれぞれを絶縁する絶縁層と、前記下部配線と前記上部配線とが前記側面配線で交互に直列に接続されることにより前記磁極の周囲に巻回されたコイルとを備える。
【選択図】 図5

Description

本発明は、近接場光を利用して磁気記録媒体に各種の情報を超高密度で記録することが
できる近接場光ヘッド及び該近接場光ヘッドを有する情報記録再生装置に関するものであ
る。
近年、コンピュータ機器におけるハードディスク等の容量増加に伴い、単一記録面内に
おける情報の記録密度が増加している。例えば、磁気ディスクの一枚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。ところが、記録密度が高くなるにつれて、記録媒体上で1ビット当たりの占める記録面積が小さくなっている。このビットサイズが小さくなると、1ビットの情報が記録された状態のポテンシャルエネルギーが、室温の熱エネルギーに近くなり、記録した情報が熱揺らぎ等のために反転したり、消えてしまったりする等の熱減磁の問題が生じてしまう。
一般的に用いられてきた面内記録方式では、磁化の方向が記録媒体の面内方向に向くように磁気を記録する方式であるが、この方式では上述した熱減磁による記録情報の消失等
が起こり易い。そこで、このような不具合を解消するために、記録媒体に対して垂直な方
向に磁化信号を記録する垂直記録方式に移行しつつある。この方式は、記録媒体に対して、
単磁極を近づける原理で磁気情報を記録する方式である。この方式によれば、記録磁界が記録膜に対してほぼ垂直な方向を向く。垂直な磁界で記録された情報は、記録膜面内においてN極とS極とがループを作り難いため、エネルギー的に安定を保ち易い。そのため、この垂直記録方式は、面内記録方式に対して熱減磁に強くなっている。
しかしながら、近年の記録媒体は、より大量且つ高密度情報の記録再生を行いたい等の
ニーズを受けて、さらなる高密度化が求められている。そのため、隣り合う磁区同士の影
響や、熱揺らぎを最小限に抑えるために、保磁力の強いものが記録媒体として採用され始
めている。そのため、上述した垂直記録方式であっても、記録媒体に情報を記録すること
が困難になっていた。
そこで、この不具合を解消するために、近接場光により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)が提案されている。このハイブリッド磁気記録方式は、微小領域と、近接場光ヘッドに形成された光の波長以下のサイズに形成された光学的開口との相互作用
により発生する近接場光を利用する方式である。このように、光の回折限界を超えた微小
な光学的開口、即ち、近接場光発生素子を有する近接場光ヘッドを利用することで、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領域を加熱すること
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。
なお、近接場光発生素子は、上述した光学的微小開口によるものだけでなく、例えば、
ナノメートルサイズに形成された突起部により構成しても構わない。この突起部によって
も、光学的微小開口と同様に近接場光を発生させることができる。
上述したハイブリッド磁気記録方式による記録ヘッドとしては、各種のものが提供され
ているが、その1つとして、光スポットのサイズを縮小して記録密度の増大化を図った磁
気記録ヘッドが知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。
この磁気記録ヘッドは、主に主磁極と、補助磁極と、同一平面上で螺旋状に設けられ、その螺旋の中心軸を前記主磁極が通るような構造の導体パターンが絶縁体の内部に形成されたコイル巻線と、照射されたレーザ光から近接場光を発生させる金属散乱体と、金属散乱体に向けてレーザ光を照射する平面レーザ光源と、照射されたレーザ光を集束させるレンズとを備えている。これら各構成品は、ビームの先端に固定されたスライダの先端面に取り付けられている。
主磁極は、一端側が記録媒体に対向した面となっており、他端側が補助磁極に接続され
ている。つまり、主磁極及び補助磁極は、1本の磁極(単磁極)を垂直方向に配置した単
磁極型垂直ヘッドを構成している。また、コイル巻線は、主磁極と補助磁極との間を一部が通過するように補助磁極に固定されている。これら主磁極、補助磁極及びコイル巻線は、全体として電磁石を構成している。
主磁極の先端には、金等からなる上記金属散乱体が取り付けられている。また、金属散
乱体から離間した位置に上記平面レーザ光源が配置されると共に、該平面レーザ光源と金
属散乱体との間に上記レンズが配置されている。
上述した各構成品は、スライダの先端面側から、補助磁極、コイル巻線、主磁極、金属
散乱体、レンズ、平面レーザ光源の順に取り付けられている。
このように構成された磁気記録ヘッドを利用する場合には、近接場光を発生させると同
時に記録磁界を印加することで、記録媒体に各種の情報を記録している。
即ち、平面レーザ光源からレーザ光を照射させる。このレーザ光は、レンズによって集
束され、金属散乱体に照射される。すると金属散乱体は、内部の自由電子がレーザ光の電
場によって一様に振動させられるのでプラズモンが励起されて先端部分に近接場光を発生
させる。その結果、記録媒体の磁気記録層は、近接場光によって局所的に加熱され、一時
的に保磁力が低下する。
また、上記レーザ光の照射と同時に、コイル巻線の導体パターンに駆動電流を供給する
ことで、主磁極に近接する記録媒体の磁気記録層に対して記録磁界を局所的に印加する。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、近接場光と磁場との協働により、記録媒体への記録を行うことができる。
更に、上述した磁気記録ヘッドに対して、さらに予熱機構を組み合わせた磁気記録ヘッ
ドも知られている(例えば、特許文献3参照)。
この磁気記録ヘッドは、上述した主磁極と補助磁極との間に、予熱機構である抵抗ヒー
タを備えている。この抵抗ヒータは、主磁極及び金属散乱体に比べて先端面積が大きいの
で、加熱する対象領域が広く温度勾配が低い。そのため、抵抗ヒータは、記録媒体の磁気
記録層に対して、予め予熱する程度の熱しか加えることができないようになっている。
このように構成された磁気記録ヘッドによれば、予め抵抗ヒータによって磁気記録層を
予熱できるので、近接場光を発生させる金属散乱体における発熱を低減することができる。よって、温度上昇による金属散乱体の劣化や、損傷の可能性等を低下させることがで
き、耐久性の向上化を図ることができる。
特開2004−158067号公報 特開2005−4901号公報 特開2005―78689号公報
しかしながら、上述した従来の磁気記録ヘッドには、まだ以下の課題が残されていた。
即ち、上記特許文献1及び2に記載されている磁気記録ヘッドでは、平面レーザ光源から金属散乱体にレーザ光を照射することで近接場光を発生させているが、該近接場光を効率良く発生させるためには、できるだけ金属散乱体の先端にレーザ光を照射する必要がある。
その一方、レーザ光、レンズや平面レーザ光源を、記録媒体に対して干渉しないように配置する必要がある。
そのため、特許文献1に記載されている磁気記録ヘッドは、平面レーザ光源から金属散
乱体に向けて斜めにレーザ光を照射すると共に半円形状のレンズを使用することで、上述
した条件を満足させている。
ところが、この条件を満足させるために、金属散乱体に対してレーザ光の光軸が斜めに
なると共に半円形状のレンズを使用せざるを得なかった。そのため、効率良く近接場光を
発生させることが難しくなってしまい、レーザ光の出力を上げざるを得なかった。その結
果、レーザ平面光源や金属散乱体が過度に発熱する恐れがあり、信頼性に劣るものであっ
た。
また、主磁極に対して所定の間隔を空けた状態で、レンズ及びレーザ平面光源を平行に
配置する必要があるが、実際上スライダの先端にこのような配置で作りこむことは困難であり、仮に作りこめたとしてもコンパクトにまとめることができず、小型化を図ることが難しいものであった。
なお、平面レーザ光源やレンズに代えて光導波路を使用したり、ミラーを利用したりすることでレーザ光を金属散乱体に向けて直線で照射させたりすることも考えられるが、より構成が複雑化してしまいやはり小型化を図ることが難しいものであった。
更に、金属散乱体は、走査方向の最後端に位置するように主磁極の外側に設けられているので、磁気記録層に情報を記録する際に、記録磁界を印加している位置に対して効率良く加熱を行うことが困難なものであった。つまり、記録媒体の回転に伴って磁気記録層は、補助磁極、磁極、金属散乱体の順に移動するので、近接場光で加熱される前に記録磁界が印加されてしまう。そのため、記録磁界が印加された領域外に、近接場光による加熱温度のピーク位置がきてしまい、書き込みの信頼性が劣るものであった。
特に、近接場光による温度勾配は、記録媒体の走査方向に対して遅れる傾向にあるので、加熱温度のピーク位置が金属散乱体の真下からずれてしまうと考えられる。この点を考慮すると、実際には加熱温度のピーク位置が記録磁界の印加領域からさらに外れる方向にずれてしまい、正確な書き込みを行えない可能性が高かった。
一方、特許文献3に記載されている磁気記録ヘッドは、主磁極と補助磁極との間に抵抗ヒータ等の予熱機構を備えているので、上述した近接場光を発生させる効率性の問題点、書き込みの信頼性の問題点を解消する構成にはなっているが、その反面、構成品としてさらに予熱機構が加わるので、構成がさらに煩雑になり大型化してしまう不都合があった。
ところで、特許文献1と2と3に記載されている磁気記録ヘッドは、同一平面上に導体を螺旋状に巻いたコイル巻線構造を有する。そのコイルの中心軸上で発生する磁界強度は、以下の式(1)で説明することができる。Hは磁界、iはコイルに流れる電流、rはコイルの中心軸から巻線までの距離である。

H=i/2r (1)
磁界強度Hはrに反比例するので、rが大きければ大きいほどHは小さくなり、コイル中心軸から近い巻線と遠い巻線の発生する磁界強度の差が大きい。そのため、流す電流iに対する発生磁界の損失が大きく、磁界発生効率が比較的に悪い。特に、特許文献1〜3では、記録媒体と向い合う磁極の先端部分とコイルとが互いに離れて配置されているため、コイルの発生磁界が磁極の先端部分に到達するまでに大きく低減することがあり、書き込むみの信頼性を向上させることができないことがあった。
そこで、本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、小型化を図りながら近接場光を効率良く発生させることができると共に、より強力かつ高効率の磁界を発生させることができる近接場光ヘッドを提供することを目的とする。
導入された光束から近接場光を発生させて、一定方向に回転する磁気記録媒体を加熱すると共に、該磁気記録媒体に磁界を与えて磁化反転を生じさせ情報を記録させる近接場光ヘッドであって、前記磁気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、前記磁気記録媒体の表面に対向する対向面を有するスライダと、前記対向面上に形成され、前記対向面と一定の角度を有しながら接している複数の側面を持つと共に前記近接場光を発生させる近接場光発生素子と、前記近接場光発生素子の前記側面の少なくとも一側面上に形成された少なくとも一本の下部配線と、前記下部配線を覆う位置に配置された薄膜状の磁極と、前記磁極の両側のうち、前記下部配線が配置されている側とは逆側に配置された少なくとも一本の上部配線と、前記下部配線及び前記上部配線をつなぐ少なくとも1本の側面配線と前記下部配線、前記磁極及び前記上部配線のそれぞれを絶縁する絶縁層と、前記下部配線と前記上部配線とが前記側面配線で交互に直列に接続されることにより前記磁極の周囲に巻回されたコイルとを備えることを特徴とするものである。
また本発明は、前記近接場光発生素子が、前記近接場光を発生させる開口を有し、前記磁極は、前記開口を囲む縁部分の一部を構成すると共に、互いに向い合わせに配置された第1の磁極及び第2の磁極を備え、前記第1の磁極及び前記第2の磁極のいずれかの周囲に前記コイルが巻回されていることを特徴とするものである。
また本発明は、前記近接場光発生素子が、前記近接場光を発生させる開口を有し、前記磁極は、前記開口を囲む縁部分の一部を構成すると共に、互いに向い合わせに配置された第1の磁極及び第2の磁極を備え、前記第1の磁極及び前記第2の磁極の双方の周囲に前記コイルが巻回されていることを特徴とするものである。
また本発明は、前記近接場光発生素子が、前記近接場光を発生させる開口を有し、前記磁極は、前記開口を囲む縁部分の一部を構成する第1の磁極と、前記スライダの前記対向面上に配置された第2の磁極とを備え、前記第1の磁極の周囲に前記コイルが巻回されていることを特徴とするものである。
また本発明は、前記第1の磁極と前記第2の磁極が、薄膜状の磁性体からなる回路によって接続され、前記第1の磁極、前記第2の磁極及び前記外部配線が磁気回路構造を形成することを特徴とするものである。
また本発明は、前記近接場光発生素子が錐体あるいは錐台であり、該錐体あるいは錐台の底面の輪郭の内、前記入射光の偏光に対して略垂直である部分が1カ所のみであることを特徴とするものである。
また本発明は、前記開口の輪郭の内、前記入射光の偏光に対して略垂直である部分が前記第1の磁極と接していることを特徴とするものである。
本発明によれば、小型化を図りながら近接場光を効率良く発生させることができると共に、より強力かつ高効率の磁界を発生させることができる。
(実施の形態1)
以下、本発明に係る近接場光ヘッド及び情報記録再生装置の第1実施形態を、図1から図6を参照して説明する。なお、本実施形態の情報記録再生装置1は、磁気記録層d3を有するディスク(磁気記録媒体)Dに対して、面内記録方式で書き込みを行う場合を例に
挙げて説明する。
図1に本実施形態の情報記録再生装置1の概略を示す。情報記録再生装置1は、近接場光ヘッド2と、ディスクDの表面(磁気記録媒体の表面)に平行なXY方向に移動可能とされ、ディスクDの表面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で近接場光ヘッド2を先端側で支持するビーム3と、光導波路4の基端側から該光導波路4に対して光束L(図2にしめす)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、情報に応じて変調した電流を後述するコイル21に対して供給すると共に、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。
ハウジング9は、アルミニウム等の金属材料により、上面視四角形状に形成されていると共に、内側に各構成品を収容する凹部9aが形成されている。また、このハウジング9には、凹部9aの開口を塞ぐように図示しない蓋が着脱可能に固定されるようになっている。凹部9aの略中心には、上記スピンドルモータ7が取り付けられており、該スピンドルモータ7に中心孔を嵌め込むことでディスクDが着脱自在に固定される。凹部9aの隅角部には、上記アクチュエータ6が取り付けられている。このアクチュエータ6には、軸受10を介してキャリッジ11が取り付けられており、該キャリッジ11の先端にビーム3が取り付けられている。そして、キャリッジ11及びビーム3は、アクチュエータ6の駆動によって共に上記XY方向に移動可能とされている。なお、キャリッジ11及びビーム3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。また、近接場光ヘッド2とビーム3とで、サスペンション12を構成している。また、光信号コントローラ5は、アクチュエータ6に隣接するように凹部9a内に取り付けられている。そして、このアクチュエータ6に隣接して、上記制御部8が取り付けられている。
図2(a)には上記近接場光ヘッド2とディスクDの断面図を、図2(b)には図2(a)のコア16とその近傍の拡大図を示し、近接場光ヘッド2の詳細な構造を説明する。
上記近接場光ヘッド2は、導入された光束Lから近接場光Rを発生させてディスクDを加熱すると共に、ディスクDに磁界を与えて磁化反転を生じさせ情報を記録させるものである。即ち、近接場光ヘッド2は、ディスク面D1から所定距離Hだけ浮上した状態で配置され、ディスク面D1に対向する対向面15aを有するスライダ15と、該スライダ15に固定され、近接場光Rを発生させるコア16と、コア16内に光束Lを導入させる光導波路4及びレンズ26と、コア16に形成された第1の磁極18及び第2の磁極19と、磁極18に磁界を発生させる磁気コイル20を備えている。
スライダ15は、石英ガラス等の光透過性材料によって、略直方体状に形成されている。
このスライダ15は、対向面15aをディスクDに対向させた状態で、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。このジンバル部25は、ディスク面D1に垂直なZ方向、X軸回り及びY軸回りにのみ変位するように動きが規制された部品である。これによりスライダ15は、上述したようにディスク面D1に平行で且つ互いに直交する2軸(X軸、Y軸)回りに回動自在とされている。
スライダ15の対向面15aには、回転するディスクDによって生じた空気流の粘性から、浮上するための圧力を発生させる凸状部15bが形成されている。本実施形態では、レール状に並ぶように、長手方向に沿って延びた凸状部15bを2つ形成している場合を例にしている。但し、この場合に限定されるものではなく、スライダ15をディスク面D1から離そうとする正圧とスライダ15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15を最適な状態で浮上させるように設計されていれば、どのような凹凸形状でも構わない。なお、この凸状部15bの表面はABS(Air Bearing Surface)と呼ばれる。
スライダ15は、この2つの凸状部15b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、ビーム3によってディスク面D1側に押さえ付けられる力を受けている。スライダ15は、この両者の力のバランスによって、上述したようにディスク面D1から所定距離Hだけ離間した状態で浮上する。
更に、コア16の端面16bは、光束Lが内部に導入されたときに近接場光Rを発生さ
せるサイズに形成されている。即ち、コア16の端面16bの開口サイズは、光束Lの波
長よりも遥かに微細なサイズ(例えば、一辺が数十nm程度のサイズ)となるように設計
されており、通常の伝播光を透過させることがないが、近接場光Rを近傍に漏れ出させる
ことを可能にしている。
また、スライダ15の上面には、コア16の真上に当たる位置にレンズ26が形成され
ている。このレンズ26は、例えば、グレースケールマスクを用いたエッチングによって
形成される非球面のマイクロレンズである。更に、スライダ15の上面には、光ファイバ
ー等の光導波路4が取り付けられている。この光導波路4は、先端が略45度にカットされたミラー面4aとなっており、該ミラー面4aがレンズ26の真上に位置するように取
り付け位置が調整されている。そして、光導波路4は、ビーム3及びキャリッジ11等を
介して光信号コントローラ5に引き出されて接続されている。
これにより光導波路4は、光信号コントローラ5から入射された光束Lを先端側まで導
き、ミラー面4aで反射させて向きを変えた後、レンズ26に出射することができるよう
になっている。また、出射された光束Lは、レンズ26によって集束した後、スライダ1
5を透過してコア16の底面16aに導入されるようになっている。
また、スライダ15の先端面15cには、図2及び図3に示すように、ディスクDの磁気記録層d3から漏れ出ている磁界の大きさに応じて電気抵抗が変換する磁気抵抗効果膜27が形成されている。この磁気抵抗効果膜27は、コア16の端面16bと略同じ幅で形成されている。また、この磁気抵抗効果膜27には、図示しないリード膜等を介して制御部8からバイアス電流が供給されている。これにより制御部8は、ディスクDから漏れ出た磁界の変化を電圧の変化として検出することでき、この電圧の変化から信号の再生を行っている。即ち、磁気抵抗効果膜27は、再生素子として機能している。
また、本実施形態のディスクDは、図2に示すように、基板d1上に下地層d2、磁気
記録層d3、保護層d4及び潤滑層d5が順に成膜されたものである。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。下地層d2は、磁気記録層d3が薄くても良好な磁気特性をだすためのもので、例えばCr合金系が使用される。磁気記録層d3は、保磁力を高めるため、例えばCoCrPtTaやCoCrPtB等のCoCr系合金が使用される。保護層d4は、磁気記録層d3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d5は、例えば、フッ素系の液体潤滑材が使用される。
図3には、近接場光ヘッド2の対向面15上の構造を示す。また、図4にはコア16の拡大図であり、図4(a)には磁極18にコイル20が巻回する構造を、図4(b)は磁極19にコイル20が巻回する構造を示す。
図3及び図4に示すように、コア16に形成された4つの側面16c、16d、16e及び16fのうち、ディスクDの移動方向に沿うように並んだ互いに向い合う2つの側面16cと16d上には、上記第1の磁極18及び第2の磁極19が形成されている。両磁極18、19は、例えば、磁性体材料を蒸着等の薄膜成膜技術によって側面16cと16d上に形成されたものである。このように、第1の磁極18及び第2の磁極19が開口を介して互いに向い合わせに配置されることにより、近接場光がディスクDに照射される領域と磁極からの漏れ磁束がディスクDに照射される領域とをより一致させることができるため、近接場光及び磁界の広がりを抑制して書き込みの信頼性を向上することができる。
上記コア16は、スライダ15と同様に石英ガラス等の光透過性材料で形成されており、図4に示すように、底面16aと端面16bと4つの側面(複数の側面)16c、16d、16e及び16fとを有する四角錐台状に形成されている。具体的には、長方形の底面16aと、該底面16aより小さな面積で同一形状(平面視長方形状)に形成され、底面16aから所定距離離間した位置に配された端面16bと、底面16a及び端面16bの頂点をそれぞれ結んで形成された4つの側面16c、16d、16e及び16fを有するように加工されている。
但し、コア16としては、4つの側面16c、16d、16e及び16fを有する場合に限定されるものではなく、平面視多角形状(例えば、6角形状や8角形状)の底面及び端面と、これら底面及び端面のそれぞれの頂点を結ぶ複数の側面(例えば、底面及び端面が6角形状の場合には6面)とを有するコアとしても構わない。即ち、底面及び端面が平面視多角形状に形成された角錐台状のコアであれば構わない。なお、底面及び端面は、共に同じ形状でなくても構わない。また、コア16が該錐台構造だけではなく、少なくもと一側面を持つ構造、例えば、対向面15aから突出している段構造や凹み構造でも構わない。
このように構成されたコア16は、図2に示すように、底面16aをスライダ15の対向面15aに面接触させた状態で固定されている。この際、互いに対向する2つの側面16cと16dが、スライダ15の長手方向、即ち、ディスクDの移動方向に沿って並ぶように固定されている。なお、コア16とスライダ15とをそれぞれ別々に作製した後、互いを固定しても構わないし、石英ガラス等から一体的に作製しても構わない。特に、一体的に作製することで、製造工程の簡略化、製造時間の短縮化等を図ることができるので、より好ましい。
また、底面16aを対向面15aに面接触させているので、コア16の端面16bも同
様にスライダ15の対向面15a及びディスク面D1に対して平行状態となっている。こ
の際、端面16bの高さが凸状部15bの高さと同じになるように、コア16の高さが設
定されている。
ここでコア16の端面16bは、上述したように底面16aよりも小さいサイズで該底
面16aと同じ形状に形成されているので、4つの側面16c、16d、16e及び16fは端面16bに向かうにしたがって向い合う側面16cと16dの間隔が漸次狭まる斜面状態となっている。特に、コア16の端面16bのサイズは、近接場光Rを発生させる極微小サイズであるので、端面16bにおける両磁極18、19の間隔(磁気ギャップ)Gは非常に近接した状態となっている。つまり、微小な磁気ギャップGとなっている。
また、磁気コイル20は、磁極18の一部の周囲を螺旋状に巻回した状態で、形成されている。この際コイル20は、ショートしないように、隣り合う線材間、磁極18との間が絶縁状態とされている。また、このコイル20は、ビーム3やキャリッジ11を介して制御部8に電気的に接続されており、該制御部8から情報に応じて変調された電流が供給されるようになっている。即ち、磁極18及びコイル20は、全体として電磁石を構成している。上記の構造は、コイル20の電流方向を図4(a)のIにすると、磁極18から磁極19へ磁界Mが流れ、磁気記録時に必要とされる漏れ磁束を発生させる仕組みとなっている。この場合は、磁極18が主磁極、磁極19が補助磁極となる。
また、補助磁極19の周囲にコイル20を形成し、コイル20内の電流の流れる方向を図4(b)のIにすることで、主磁極18から補助磁極19へ磁界Mが流れるようにすることもできる。
図5(a)には、コイル20が磁極18に巻回されている詳細な様子を示す。また、図5(b)には図5(a)のA−A´での断面図を示す。
コイル20は、略円筒上に導体を螺旋状に巻いたコイル、いわゆる、ソレノドコイル構造と類似な構造となっている。
このように、従来の構成のように同一平面上においてコイルが螺旋状に巻かれている構成ではなく、コイル20が磁極18に巻かれる構成であるため、従来の構造よりもコイル20の全体の磁界強度を高めることができる。また、漏れ磁束発生部の直ぐ近傍にコイルを形成する構造となっているため、磁界の損失を極端に低減させることが可能である。また、コイル20の1巻分のコイル(単コイル)を形成することでも、磁気記録に必要とされる十分な磁界を得ることが可能になる。すなわち、従来の磁気記録ヘッドに搭載されている平面上に導体を螺旋状に巻いたコイル構造よりも、コイル20に流す電流に対する発生磁界の損失が少なくなり、より強力かつ高効率の磁界を発生させることができる。また、磁気発生部の構造が従来よりもシンプルになるため、ヘッドの小型化を図ることが可能になる。
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、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近接場光ヘッド2を位置させることができる。この際、近接場光ヘッド2は、スライダ15の対向面15aに形成された2つの凸状部15b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。近接場光ヘッド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。
また、近接場光ヘッド2は、ディスクDのうねりに起因して発生する風圧を受けたとし
ても、ジンバル部25によってZ方向、XY軸回りに変位することができるようになって
いるので、うねりに起因する風圧を吸収することができる。そのため、近接場光ヘッド2
を安定した状態で浮上させることができる。
ここで、情報の記録を行う場合、制御部8は光信号コントローラ5を作動させると共に、情報に応じて変調した電流をコイル20に供給する。
光信号コントローラ5は、制御部8からの指示を受けて光束Lを光導波路4の基端側から入射させる。入射した光束Lは、光導波路4内を先端側に向かって進み、図2に示すようにミラー面4aで略90度向きを変えて光導波路4内から出射する。出射した光束Lは、レンズ26によって集束された状態でスライダ15内部を透過すると共に、レンズ26の略真下に設けられたコア16の内部に底面16a側から入射する。つまり、光束Lは、光束導入手段17によってスライダ15の上面側から一直線にコア16に向かって導入される。
コア16の内部に導入された光束Lは、底面16a側から端面16b側に向かって進み、図2(b)に示すように、ディスク面D1に対向する端面16bから近接場光Rとして外部に漏れ出す。つまり、コア16の端面16bから近接場光Rを発生させることができる。
このように、スライダ15の上面側からコア16の端面16bに向けて略一直線に光束Lを導入できるので、従来の光の入れ方とは異なり光束Lをスライダ15の上面から容易に導入できると共に、効率良く近接場光Rを発生させることができる。この近接場光Rによって、ディスクDの磁気記録層d3は局所的に加熱されて一時的に保磁力が低下する。
なお、コア16の側面16cに形成された両磁極18、19を光非透過性の材料から形成することが好ましい。こうすることで、両磁極18、19が形成された側面16cからコア16の外部に光束Lが漏れてしまうことを防止でき、光束Lを端面16bにより集光させて、近接場光Rを効率良く発生させることができる。
一方、制御部8によってコイル20に電流が供給されると、電磁石の原理により電流磁界が磁極18内に磁束を発生させるので、磁極18から磁極19へ磁界が流れる。これにより、両磁極18、19間の磁気ギャップGには、図2(b)に示すようにディスクDに向けて磁界が漏れ出す。この際、上述したように磁気ギャップGは、コア16の側面16cに両磁極18、19が形成されていることで、微小な隙間となっている。そのため、磁気ギャップGに発生した漏れ磁界は、ディスクDの磁気記録層d3に対して局所的に作用する。
これにより、近接場光Rによって保磁力が低下した磁気記録層d3の局所的な位置に対して、ピンポイントで漏れ磁束を作用させることができる。なお、この漏れ磁束は、記録する情報に応じて向きが反転する。
そして、ディスクDの磁気記録層d3は、漏れ磁束を受けると、漏れ磁束の向きに応じ
て磁化の方向が反転する。その結果、ディスクDに情報の記録を行うことができる。つまり、近接場光Rと両磁極18、19で発生した漏れ磁束とを協働させた、近接場光アシスト磁気記録方式により情報の記録を行うことができる。
次に、ディスクDに記録された情報を再生する場合には、スライダ15の先端面15cに形成されている磁気抵抗効果膜27が、ディスクDの磁気記録層d3から漏れ出ている磁界を受けて、その大きさに応じて電気抵抗が変化する。よって、磁気抵抗効果膜27の電圧が変化する。これにより制御部8は、ディスクDから漏れ出た磁界の変化を電圧の変化として検出することができる。そして制御部8は、この電圧の変化から信号の再生を行うことで、情報の再生を行うことができる。
また、近接場光Rを発生させるコア16は、底面16a及び端面16bがディスク面D1やスライダ15の対向面15aと平行になるように設けられているので、光束導入手段17はスライダ15の上面から光束Lを容易且つ確実に導入することができる。
また、スライダ15の対向面15aにコア16を固定すると共に、コア16の側面16cに両磁極18、19を形成するだけで、近接場光Rの発生と漏れ磁界の発生とを同時に達成することができるので、従来のように複雑な構成にすることなく、シンプルな構造にすることができる。よって、構成を簡略化することができ、小型化を図ることができる。また、コア16の底面16a側から導入された光束Lは、安定的に端面16bに向かうので効率良く近接場光Rを発生させることができる。よって、近接場光Rと漏れ磁界とをより効率良く協働させることができる。
更に、従来とは異なり、両磁極18、19の間で近接場光Rを発生させることができる
ので、漏れ磁界が作用する範囲内に、近接場光Rによる加熱温度のピーク位置を入れることができる。特に、漏れ磁界のピーク位置に対して、近接場光Rによる加熱の温度勾配のピーク位置がずれるとしても、加熱温度のピーク位置を漏れ磁界の範囲内に留めておくことができる。従って、ディスクDの局所的な位置に対して確実に記録を行うことができ、信頼性の向上及びディスクのさらなる高記録密度化を図ることができる。また、第1の磁極18及び第2の磁極19がディスクDの移動方向に沿って並んでいるので、両磁極18、19を確実にディスクDのトラック上に位置させることができる。従って、隣接するトラックに記録された情報に影響を与えることなく、所望するトラックに対して情報を正確に記録することができる
図6は磁極18にコイル20が巻回されている構造の製造方法の概略図(図5のA−A´断面)である。
S1からS6の各行は作製ステップを示す。まずステップS1で、スライダ15の対向面15a上に形成したコア16の側面16c上に下部配線20aを導電性材料、例えば、Auなどを用い形成する。下部配線20aの成膜はスパッタリングや真空蒸着などの手段で形成することができる。特に、斜方蒸着手段を用いると、効果的である。下部配線20aのパターニングは、導電性材料を成膜し、その上にフォトレジストをパターニングした後、ドライエッチング法またはウエットエッチング法を用い、行うことができる。また、下部配線20aのパターニングの他の手段として、コア16の側面16c上にフォトレジストをパターニングし、前記パターニングされたフォトレジスト上に導電性材料を成膜した後、リフトオフする方法もある。
次にステップS2において、下部配線20aと磁極18の間に配置する下部絶縁層21aを形成する。下部絶縁層21aは、例えば、SU−8のようなフォトレジストなどを用いれば、容易に形成することができる。また、下部絶縁層21aの形成後、上面22aを研磨してもしなくても良いが、研磨をした場合は上面22aが平坦化されることで、常に均一な膜厚を得ることができ、且つパターン精度の良い磁極18を下部絶縁層21aの上に形成することができる。
次にステップS3において、下部絶縁層20aの上に磁極18を、パーマロイなどの磁性材料を用い形成する。その次に、磁極18と対向する側面16d上に磁極19をパーマロイなどの磁性材料を用い形成する。磁極18と19の成膜はスパッタリングや真空蒸着などの手段で行う。特に、斜方蒸着手段を用いると、効果的である。磁極18、19のパターニングは、磁性材料を成膜し、その上にフォトレジストをパターングした後、ドライエッチング法またはウエットエッチング法を用い、行うことができる。また、磁極18、19のパターニングの他の手段として、下部絶縁層22aの上にフォトレジストをパターニングし、前記パターニングされたフォトレジスト上に磁性材料を成膜した後、リフトオフする方法もある。
次にステップS4において、磁極18と上部配線20cとの絶縁のため、上部絶縁層21bを上記下部絶縁層21aとほぼ同様な材料と方法で形成する。また、上部絶縁層21bは、その形成後上面22bを研磨してもしなくても良いが、研磨をした場合は上面22bが平坦化されることで、常に均一な膜厚を形成することができ、パターン精度の良い上部配線20cと側面配線20b(図省略)を上部絶縁層21bの上面と側面に形成することができる。
次にステップS5において、上部配線20cを下部配線20aと同様な材料と方法で形成する。上部配線20cと側面配線20bは、一つのフォトレジストを用い同時に形成することもできるし、または、先に側面配線20bのみフォトレジストパターニングを行い形成した後、次に上部配線20cを形成しても良い。
最後にステップS6において、上記まで作製した構造(下部配線20a、下部絶縁層21a、磁極18、上部絶縁層21b、上部配線20c、側面配線20b)を全部覆うような外部絶縁層21cを、上記の上下部絶縁層21aと21cの形成に用いた同様な材料と方法で形成する。
上述したように本実施形態の近接場光ヘッド2によれば、小型化を図りながら近接場光Rを効率良く発生させることができると共に、より強力かつ高効率の磁界を発生させることができ、書き込みの信頼性を向上することができる。
また、本実施形態の情報記録再生装置1によれば、上述した近接場光ヘッド2を備えて
いるので、該情報記録再生装置1自体の小型化も図ることができ、また、書き込みの信頼
性が高まって高品質化を図ることができる。
また、近接場光ヘッド2のコア16は、側面16c、16dと両磁極18、19との間にそれぞれ金属膜が形成されてもよく、両磁極18、19が形成された側面16c、16d以外の側面16e、16f上に金属膜が形成されていても良い。側面16c、16d、16e及び16f上に形成された金属膜表面から表面プラズモンが励起され、光強度の強い近接場光Rとなって外部に漏れ出す。コア16の内部に導入された光束Lは端面16bに向かう途中でコア16の外部に漏れることがない。従って、光束Lを無駄なく端面16bに集光することができ、より効率良く光強度の強い近接場光Rを発生することができる。その結果、ディスクDをより効率良く加熱することができ、情報の記録をさらに容易に行うことができる。
また、上記各実施形態では、面内記録方式で記録を行う場合を例にして説明したが、この記録方式に限られず、垂直記録方式にも適用可能なものである。
(実施の形態2)
次に、本発明に係る近接場光ヘッドの第2実施形態について、図7の(a)、(b)、(c)を参照して説明する。図7(a)は磁極18と19双方の周囲にコイル20と20´が巻回する構造であり、図7の(b)は図7の(a)の上面図、図7の(c)は図7の(b)のA−A´の断面図を示す。なお、第2実施形態において第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。
図4と図5には磁極18あるいは19のいずれかにコイルが巻回している構造を示しているが、図7には磁極18と19双方にコイルが巻回され、磁極18とコイル20のみではなく、磁極19とコイル20´も全体として電磁石を構成している。
図4と図5に示している構造に比べ、磁極18と19双方にコイル20と20´を巻回することで、より強力な漏れ磁界Mを発生させることができると共に、確実に主磁極18から補助磁極19へ磁界Mを流すことができ、より安定的な磁気記録が可能になる。
また、磁極18と19に巻回するコイルの本数を単数にしても、磁気記録に必要とされる十分な磁界Mを得ることができる。
また、製造方法においても、図4と図5に示す構造の作製時に用いるフォトマスクに、複数のコイルや絶縁層の作製パターンを設けることだけで、作製工程が増えることなく、図4と図5に示す構造の作製方法とほぼ同一方法で、図7に示す構造を効率よく作製することができる。
(実施の形態3)
次に、本発明に係る近接場光ヘッドの第3実施形態について、図8の(a)と(b)を参照して説明する。図8の(a)はコア16が四角錐台であり、図8の(b)はコア16が三角錐台である場合の一例である。なお、第3実施形態において第1実施形態と第2実施形態と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。
図4と図5あるいは図7には、コア16の側面16cと16dの両側面上に磁極18と19が形成されている構造を示しているが、図8(a)と(b)に示す構造にはコア16の側面16c上のみ主磁極としての磁極18が形成され、コイルが磁極18の周囲を巻回している、いわゆるシングルポール構造となっている。補助磁極の機能をする磁極19´は、コア16が配置する対向面15a上に設けられており、その位置は、ディスクDの移動方向の略逆方向に、漏れ磁界M(図省略)が磁極18から磁極19´へ流れるようにする位置であれば、対向面15a上のどの位置であっても構わない。
図8の(a)と(b)に示す構造は、磁気記録方式が垂直磁気記録の場合に限定される構造であるが、近接場光発生素子が少なくとも一側面を持つ突出構造あるいは凹み構造であれば使用が可能になり、スライダ15の構造に応じた近接場光発生素子や磁極18、19及び19´などの設計自由度が高い。
また、製造方法においては、磁極19の形成を除いて図4と図5あるいは図7に示す構造を作製した後、磁極19´を別途に設けても良いし、磁極18の形成時に用いるフォトマスクに磁極19´のパターンを入れ、磁極18の形成時に磁極19´を同時に形成しても良い。
また、図8(b)には、コア36として三角錐台を用いた構造を示しており、コア36の端面36dの輪郭の内、入射光Lの偏光方向Pに対して略垂直である輪郭が1カ所のみである場合の一例を示す。図8(b)に示す構造には、入射光Lの偏光方向Pが端面36dの輪郭36gに対して略垂直になるように制御される。また、該輪郭36gと磁極38は接している。
そうなると、図4と図5あるいは図7に示す構造に比べ、磁極38の近傍に更に局在化した高エネルギーを持つ、近接場光Rを発生させることが可能になるので、極微細な領域の熱アシストが可能で、情報の超高密度記録に適している。
(実施の形態4)
次に、本発明に係る近接場光ヘッドの第3実施形態について、図9を参照して説明する。なお、第4実施形態において第1実施形態、第2実施形態及び第3実施形態と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。
図9に示す構造は、図4、図7及び図8に示す構造の磁極18と19または磁極18と19´が薄膜状の回路23によって接続されている構造の一例を示す。回路23は磁極18と19または磁極18と19´と同様な磁性材料を用いる。
図9(a)に示す構造は、図4(a)に示す構造の磁極18と19が回路23によって接続されており、図9(b)に示す構造は、図8(a)に示す構造の磁極18と19´が回路23によって接続されている。図9の構造は、磁極と回路23とが完全な磁気回路構造を形成することで、磁界Mを効率よく磁極18から磁極19または19´へ伝搬させることが可能である。
回路23の作製方法は、磁極18と19または磁極18と19´のパターニングの際用いるフォトマスクに、回路23のパターンを入れることで、磁極18と19または磁極18と19´の形成時に、同時かつ簡便に作製することができる。
本発明に係る近接場光ヘッドを有する情報記録再生装置の第1実施形態を示す構成図である。 図1に示す近接場光ヘッドの拡大断面図と、コアを中心とした拡大断面図である。 図2に示す近接場光ヘッドを、ディスク面側から見た図である。 図3に示す近接場光ヘッドのコアを端面側から見た拡大斜視図である。 図3に示す近接場光ヘッドの磁気記録部の詳細な拡大上面図と、コアとコイル構造の断面を示す断面図である。 図5に示すコイル構造の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る近接場光ヘッドの第2実施形態を示す、磁気記録部のディスク面側から見た拡大斜視図と断面図である。 本発明に係る近接場光ヘッドの第3実施形態を示す、磁気記録部のディスク面側から見た拡大斜視図である。 本発明に係る近接場光ヘッドの第4実施形態を示す、磁気記録部のディスク面側から見た拡大斜視図である。
符号の説明
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)
L 光束
R 近接場光
G ギャップ
I 電流方向
M 磁界方向
P 偏光方向
1 情報記録再生装置
2 近接場光ヘッド
3 ビーム
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
15 スライダ
15a 対向面
16、36 コア
16a、36a コアの底面
16b、36b コアの端面
16c、16d、16e、16f、36c、36e、36f コアの側面
36g コア端面の一辺
18、38 第1の磁極
19、19´ 第2の磁極
20、20´、30 コイル
20a、20a´ 下部配線
20b、20b´ 上部配線
20c、20c´ 側面配線
21、21´ 絶縁層
21a、21a´ 下部絶縁層
21b、21b´ 上部絶縁層
21e、21e´ 外部絶縁層
23 磁性材回路

Claims (8)

  1. 導入された光束から近接場光を発生させて、一定方向に回転する磁気記録媒体を加熱すると共に、該磁気記録媒体に磁界を与えて磁化反転を生じさせ情報を記録させる近接場光ヘッドであって、
    前記磁気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、前記磁気記録媒体の表面に対向する対向面を有するスライダと、
    前記対向面上に形成され、前記対向面に対して一定の角度を有しながら前記対向面と接している複数の側面を持つと共に、前記複数の側面の頂部から前記近接場光を発生させる近接場光発生素子と、
    前記近接場光発生素子の前記側面の少なくとも一側面上に形成された少なくとも一本の下部配線と、
    前記下部配線を覆う位置に配置された薄膜状の磁極と、
    前記磁極の両側のうち、前記下部配線が配置されている側とは逆側に配置された少なくとも一本の上部配線と、
    前記下部配線及び前記上部配線をつなぐ少なくとも1本の側面配線と
    前記下部配線、前記磁極及び前記上部配線のそれぞれを絶縁する絶縁層と、
    前記下部配線と前記上部配線とが前記側面配線で交互に直列に接続されることにより前記磁極の周囲に巻回されたコイルとを備えることを特徴とする近接場光ヘッド。
  2. 前記近接場光発生素子が、前記近接場光を発生させる開口を有し、
    前記磁極は、前記開口を囲む縁部分の一部を構成すると共に、互いに向い合わせに配置された第1の磁極及び第2の磁極を備え、
    前記第1の磁極及び前記第2の磁極のいずれかの周囲に前記コイルが巻回されていることを特徴とする請求項1に記載の近接場光ヘッド。
  3. 前記近接場光発生素子が、前記近接場光を発生させる開口を有し、
    前記磁極は、前記開口を囲む縁部分の一部を構成すると共に、互いに向い合わせに配置された第1の磁極及び第2の磁極を備え、
    前記第1の磁極及び前記第2の磁極の双方の周囲に前記コイルが巻回されていることを特徴とする請求項1記載の近接場光ヘッド。
  4. 前記近接場光発生素子が、前記近接場光を発生させる開口を有し、
    前記磁極は、前記開口を囲む縁部分の一部を構成する第1の磁極と、前記スライダの前記対向面上に配置された第2の磁極とを備え、
    前記第1の磁極の周囲に前記コイルが巻回されていることを特徴とする請求項1記載の近接場光ヘッド。
  5. 前記第1の磁極と前記第2の磁極が、薄膜状の磁性体からなる回路によって接続され、前記第1の磁極、前記第2の磁極及び前記外部配線が磁気回路構造を形成することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の近接場光ヘッド。
  6. 前記近接場光発生素子が錐体あるいは錐台であり、該錐体あるいは錐台の上面の開口の輪郭の内、前記入射光の偏光に対して略垂直である部分が1カ所のみであることを特徴とする請求項4に記載の近接場光ヘッド。
  7. 前記開口の輪郭の内、前記入射光の偏光に対して略垂直である部分が前記第1の磁極と接していることを特徴とする請求項6に記載の近接場光ヘッド。
  8. 請求項1から7のいずれか1項に記載の近接場光ヘッドと、
    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、前記近接場光ヘッドを先端側で支持するビームと、
    前記スライダに対して平行に配置された状態で該スライダに固定され、入射された光束を前記近接場発生素子に導く光束導入手段と、
    前記光束導入手段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、
    前記コイルに電流を供給すると共に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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