JP4565452B2 - ヘッドジンバル機構及び情報記録再生装置 - Google Patents

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Description

本発明は、近接場光を発生させるための近接場光発生素子を有する近接場光ヘッドを先端に有し、高密度な情報の記録再生を行うヘッドジンバル機構、及び、該ヘッドジンバル機構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。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ビットの情報が持つエネルギーが、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が提供されている。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の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。
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情報記録再生装置としては、各種のものが提供されているが、その１つとして、近接場光の生成を行うための光を近接場光ヘッドに供給することで、微小開口から十分大きな近接場光を生成し、超高分解能の再生記録、高速記録再生、高ＳＮ比化を図ることができる情報記録再生装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この情報記録再生装置は、図１３に示すように、図示しないアームの先端に設けられたジンバル３０と、Ｘ軸及びＹ軸回りに回動可能にジンバル３０に固定された第１の基板３１と、該第１の基板３１の下面に固定された第２の基板３２と、該第２の基板３２の下面に固定された第３の基板３３とを備えている。
第１の基板３１には、Ｖ溝が形成されており、該Ｖ溝内にレーザー光Ｌを導く光導波路３４が配置されている。また、光導波路３４の先端から出射されたレーザー光Ｌは、第１の基板３１に設けられた光反射層３５で反射して第２の基板３２に入射するようになっている。
第２の基板３２は、光反射層３５で反射されたレーザー光Ｌを、第３の基板３３の後述する微小開口３９に集光させるレンズ３６を有している。第３の基板３３には、光反射膜３７が成膜されたテーパ状の貫通孔３８が形成されており、該貫通孔３８の中心が上記微小開口３９となっている。そして、この微小開口３９にレーザー光Ｌが集光されることで、近接場光Ｓが発生される。また、第３の基板３３の下面は、回転するディスクＤに対向するスライダ面（ＡＢＳ；Air Bearing Surface）３３ａとなっており、ディスクＤの回転に伴う空気の流れを受けて浮上するように設計されている。
なお、第２の基板３２と第３の基板３３とで、スライダ４０を構成している。
このように構成された情報記録再生装置により、ディスクＤに情報を書き込む場合には、まず、ディスクＤを回転させた後、ボイスコイルモータ等によりアームを水平方向にスキャン移動させて、ディスクＤの所望する位置にスライダ４０を移動させる。この際、スライダ４０は、スライダ面３３ａによって浮上力を受けるのでディスクＤから一定の高さに浮上した状態となっている。また、スライダ４０は、ジンバル３０を介してアームに固定されているので、高速で回転しているディスクＤのうねりに対応してＸ軸及びＹ軸回りに回動することができ、浮上時の姿勢が安定するようになっている。これにより、微小開口３９とディスクＤとの距離が常に一定に維持される。
次いで、レーザー光Ｌを光導波路３４に入射させる。入射されたレーザー光Ｌは、光導波路３４内を伝播して先端まで導かれる。そして、光導波路３４の先端から出射したレーザー光Ｌは、光反射層３５で反射した後、第２の基板３２に入射する。第２の基板３２に入射したレーザー光Ｌは、レンズ３６によって集光されて微小開口３９まで導かれる。これにより、微小開口３９の近傍に近接場光Ｓが発生する。この近接場光Ｓによって、ディスクＤは局所的に加熱されて一時的に保磁力が低下する。その結果、ディスクＤに情報を書き込むことができる。
国際公開第００／２８５３６号パンフレット
しかしながら、上記特許文献１に記載されている従来の情報記録再生装置では、以下の課題が残されていた。
即ち、第１の基板３１と第２の基板３２と第３の基板３３とを３層に重ね合わせた構造であるので、ジンバル３０の回転中心とスライダ面３３ａとの距離が大きくあいてしまっていた。そのため、スライダ面３３ａをどのように設計改良しても、スライダ４０のさらなる安定浮上を効果的に実現することが難しかった。
また、スライダ面３３ａと平行且つ直線的に光導波路３４が配置されているので、スライダ４０がＹ軸回りに回動して姿勢が変化した場合には、光導波路３４に対して容易に変形し難い長手方向の応力（圧縮力或いは引張力）が生じてしまうものであった。そのため、光導波路３４が突っ張ってしまうものであった。この点も、スライダ４０のさらなる安定浮上を妨げる要因となるものであった。
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、スライダをさらに安定して浮上させて、情報の記録再生をより高密度で正確に行うことができると共に、安定した高速スキャンを行ってスキャン性能の向上化を図ることができるヘッドジンバル機構及び該ヘッドジンバル機構を有する情報記録再生装置を提供することである。
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明のヘッドジンバル機構は、近接場光を利用して記録媒体に情報を記録再生させるヘッドジンバル機構であって、板状に形成され、前記記録媒体の表面に平行な方向に移動自在なビームと、前記記録媒体と前記ビームとの間に配置され、導かれた光束を集光する光学系と、集光された光束から前記近接場光を発生させる近接場光発生素子と、記録媒体の表面に対向する浮上面とを有するスライダと、該スライダを、前記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、前記ビームの下面に固定させるジンバル手段と、前記ビームに沿うように該ビームの基端側から先端側に亘って配置された基礎導波路部と、該基礎導波路部の先端から前記記録媒体の表面に略直交する方向に屈曲され、前記ビーム及び前記ジンバル手段に対して非接触状態で前記スライダに接続された屈曲導波路部とから構成され、前記光束を前記スライダに導く可撓性の光導波路とを備え、前記基礎導波路部は、前記ビームを挟んで前記スライダに対向配置されるように該ビームの上面に配置され、前記屈曲導波路部側の一定長さがビームに対して非固定状態とされると共に前記一定長さ以外の領域でビームに固定され、前記一定長さの領域における前記ビームと前記基礎導波路部との間には、予め隙間が設けられていることを特徴とするものである。
この発明に係るヘッドジンバル機構においては、まず、回転している光ディスク等の記録媒体に対して、ビームを記録媒体の表面に平行な方向に移動させてスキャンさせる。これにより、記録媒体上の所望する位置にスライダを位置することができる。次いで、光導波路により光束をスライダに導く。即ち、基礎導波路部によってビームの基端側から先端側に光束を導くと共に、この光束を屈曲導波路部によってスライダに導く。そして、スライダに導かれた光束は、光学系によって集光される。これにより、近接場光発生素子が、集光された光束から近接場光を発生させることができる。なお、この近接場光発生素子は、光学的な微小開口やナノメートルサイズに形成された突起部等から構成されているものである。
そして記録媒体は、この近接場光によって局所的に加熱されて一時的に保磁力が低下する。その結果、スライダを用いて記録媒体に各種の情報を記録再生することができる。
ここで、スライダは、ビームの下面に支持されていると共に、該ビームによって所定の力で記録媒体側に押さえ付けられている。また、これと同時にスライダは、浮上面が記録媒体に対向しているので、回転する記録媒体によって生じる風圧の影響を受けて浮上する力を受けている。この両者の力のバランスによって、スライダは記録媒体から離間した位置に浮遊した状態となる。
またこの際、スライダは、ジンバル手段によって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、即ち、２軸を中心として捻れることができるようになっている。これにより、記録媒体にうねりがあったとしても、うねりに起因する風圧変化（記録媒体の表面に直交する方向への変化）を捩じりによって吸収でき、浮遊しているスライダの姿勢を安定にすることができる。
特に、スライダは、従来の構造とは異なり、光導波路を間に挟むことなくジンバル手段を介してビームに固定されている。よって、ジンバル手段による回動中心位置と浮上面との距離を極力小さくすることができる。従って、スライダをより安定して浮上させることができると共に、浮上時の姿勢を安定させることができる。
また、光導波路は、基礎導波路部によってビームの先端まで配置された後、記録媒体の表面に略直交する方向に屈曲した屈曲導波路部によってスライダに接続されている。この際、屈曲導波路部は、ビーム及びジンバル手段に対して非接触状態でスライダに接続されているので、ビーム及びジンバル手段に邪魔されず、スライダの動きに追従して動くことができる。一方ビームに沿って配置されている基礎導波路部は、屈曲導波路部側の一定長さがビームに対して固定されておらず非接触状態となっている。そのため、スライダが記録媒体からの風圧を受けてビームの長手方向に直交する軸回りに回動した場合には、屈曲導波路部がスライダの動きに追従して記録媒体の表面に直交する方向に向けて移動すると共に、基礎導波路部が屈曲導波路部につられて上下に撓んで変形する。
つまり、スライダがビームの長手方向に直交する軸回りに回動したとしても、基礎導波路部の先端に屈曲導波路部があるために、該基礎導波路部には曲げ応力のみが作用することになる。これに対して従来のものは、同じ方向にスライダが回動した場合には、容易に変形し難い長手方向の応力（圧縮力或いは引張力）が作用していた。ここで、曲げ方向の弾性係数は、長手方向の弾性係数よりも小さい。そのため、従来のものとは異なり、スライダの動きを光導波路が妨げることを防止することができ、ジンバル動作に影響を与え難い。従って、この点からもスライダをより安定して浮上させることができると共に、浮上時の姿勢を安定にすることができる。
なお、スライダがビームの長手方向に平行な軸回りに回動した場合には、基礎導波路部は捻れるだけであるので、ジンバル動作に影響を与え難い。
これらの結果、スライダの浮上及び浮上時の姿勢制御を従来と比べてより安定させることができ、情報の記録再生をより正確に行うことができる。また、浮上時のスライダの姿勢が安定しているので、従来よりもスライダを記録媒体に近づけて、浮上量をできるだけ小さくすることができる。そのため、従来よりも高密度に情報を記録することができる。
更に、スライダをジンバル手段に極力近づけることができるので、ジンバル手段による回動中心位置とスライダの重心位置との距離についても従来のものより小さくすることができる。よって、ビームをスキャンしたときに、回転モーメントが生じ難い。従って、高速スキャンを行うことができ、スキャン性能を向上させることができる。
また、屈曲導波路部がスライダの動きに追従して、記録媒体から離間する方向に動いたとしても、基礎導波路部がビームの上面に配置されているので、該基礎導波路部は何の干渉も受けることなく膨らむように撓んで曲がることができる。また、屈曲導波路部がスライダの動きに追従して、記録媒体に接近する方向に動いたとしても、ビームと基礎導波路部との間に予め隙間が設けられているので、基礎導波路部はビームに干渉することなく撓んで曲がることができる。
このように、基礎導波路部の自由度をより高めることができるので、ジンバル動作への影響をさらになくすことができる。従って、スライダの安定性をさらに向上することができる。
また、本発明のヘッドジンバル機構は、上記本発明のヘッドジンバル機構において、前記基礎導波路部が、前記ビームの先端側において、該ビームの長手方向に直交する面に沿う断面積が、他の位置における断面積よりも小さくなるように形成されていることを特徴とするものである。
この発明に係るヘッドジンバル機構においては、ビームの先端側において、基礎導波路部の断面積が他の領域よりも小さくなるように、例えば、幅狭になるように形成されている。これにより、基礎導波路部の先端側をより撓み易くすることができる。そのため、ジンバル動作に与える影響をさらになくすことができる。従って、浮上時におけるスライダの安定性をさらに高めることができる。
また、本発明のヘッドジンバル機構は、上記本発明のいずれかのヘッドジンバル機構において、前記基礎導波路部が、前記ビームの基端側において、該ビームと略同じ幅になるように形成されていることを特徴とするものである。
この発明に係るヘッドジンバル機構においては、基礎導波路部がビームの基端側で、該ビームと略同じ幅になるように形成されているので、基礎導波路部とビームとの接触面積を増やすことができる。従って、ビームに対して光導波路を確実に位置合わせして安定的に固定できるので、光導波路の位置ずれ等を防止できる。従って、長期的な信頼性を確保することができる。
また、本発明のヘッドジンバル機構は、上記本発明のいずれかのヘッドジンバル機構において、前記基礎導波路部及び前記屈曲導波路部が、共にクラッドから形成され、前記基礎導波路部内には、前記クラッドとは異なる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が設けられ、前記基礎導波路部と前記屈曲導波路部との間には、前記コアで導かれた前記光束を、屈曲導波路部を介して前記光学系に向けて反射させるミラー面が設けられていることを特徴とするものである。
この発明に係るヘッドジンバル機構においては、光束をスライダに導く際に、まず基礎導波路部内に設けられたコアに光束を入射させる。すると光束は、反射率の違いからコアとクラッドとの界面で全反射を繰り返しながら、コアの中を基礎導波路部の先端側に向けて進む。そして、基礎導波路部の先端まで進んだ光束は、ミラー面で反射して角度が変わる。この反射の際、全反射条件が崩れるので、光束はコアを横切るように通過して屈曲導波路部側に進む。ところがこの屈曲導波路部は、クラッドのみで形成されているので、光束は徐々に拡散しながら屈曲導波路部内をスライダに向かって進む。これにより、一定の広がりをもった拡散光の状態で光束を光学系に導くことができる。
そのため、光学系で近接場光発生素子に光束を集光させる際の集光角度（見込み角度）をできるだけ大きな値にすることができる。つまり、より急峻な角度で光束を集光させることができる。従って、ＮＡを高めることができる。その結果、近接場光をより効率良く発生させることができ、記録再生の性能を高めて高品質化を図ることができる。
また、本発明のヘッドジンバル機構は、上記本発明のヘッドジンバル機構において、前記コアが、自身の先端と前記ミラー面との間に所定の隙間が空くように位置調整されていることを特徴とするものである。
この発明に係るヘッドジンバル機構においては、コアの先端とミラー面との間に隙間が空くように位置調整された状態で、コアが基礎導波路部内に設けられている。そのため、コアによって導かれた光束は、一旦コアの先端から出射した後、ミラー面に達する。そして、ミラー面で反射された光束は、コアを横切ることなく屈曲導波路部側に拡散しながら進み、スライダの光学系に入射する。
このように、コアの先端とミラー面との間に隙間が空いているので、ミラー面で反射された光束がコアを横切ることはない。そのため、反射された後の光束が、コアによって屈折されてしまうことがない。従って、より広がりをもたせた状態で光束を光学系に導くことができ、ＮＡをさらに高めることができる。
また、本発明のヘッドジンバル機構は、上記本発明のいずれかのヘッドジンバル機構と、前記光導波路の基端側から該光導波路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、前記記録媒体を所定の方向に回転させる回転駆動部とを備えていることを特徴とするものである。
この発明に係る情報記録再生装置においては、回転駆動部により記録媒体を回転させた後、アクチュエータによりビームを移動させて、スライダをスキャンさせる。そして、スライダを記録媒体上の所望する位置に配置させる。その後、光源から光導波路内に光束を入射させる。これにより、ヘッドジンバル機構のスライダを利用して、記録媒体に各種の情報の記録再生を行うことができる。
特に、スライダをより安定に浮上させて、浮上量をできるだけ小さくすることができるヘッドジンバル機構を備えているので、情報の記録再生を正確且つ高密度に行うことができ、高品質化を図ることができる。また、スキャン性能が向上したヘッドジンバル機構でもあるので、スループットの向上化を図ることができる。
本発明に係るヘッドジンバル機構によれば、スライダを従来よりもさらに安定して浮上させて、情報の記録再生をより高密度で正確に行うことができると共に、安定した高速スキャンを行ってスキャン性能の向上化を図ることができる。
また、本発明に係る情報記録再生装置によれば、上述したヘッドジンバル機構を備えているので、情報の記録再生を正確且つ高密度に行って高品質化を図ることができると共に、スループットの向上化を図ることができる。
以下、本発明に係るヘッドジンバル機構及び情報記録再生装置の一実施形態を、図１から図７を参照して説明する。
本実施形態の情報記録再生装置１は、近接場光Ｓを利用してディスク（記録媒体）Ｄに各種の情報を記録再生する装置であって、図１に示すように、ヘッドジンバル機構２と、該ヘッドジンバル機構２の光導波路１３の基端側から該光導波路１３に対して光束Ｌを入射させる光信号コントローラ（光源）３と、ヘッドジンバル機構２のビーム１１の基端側を支持すると共に、該ビーム１１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４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（回転駆動部）５と、これら各構成品を内部に収容するハウジング６とを備えている。
ハウジング６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６ａが形成されている。また、このハウジング６には、凹部６ａ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６ａの略中心には、上記スピンドルモータ５が取り付けられており、該スピンドルモータ５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６ａの隅角部には、上記アクチュエータ４が取り付けられている。このアクチュエータ４には、軸受７を介してキャリッジ８が取り付けられており、該キャリッジ８の先端にヘッドジンバル機構２が取り付けられている。そして、キャリッジ８及びヘッドジンバル機構２は、アクチュエータ４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８及びヘッドジンバル機構２は、ディスクＤの回転停止時にアクチュエータ４の駆動によって、ディスクＤ上から回避するようになっている。上記光信号コントローラ３は、このアクチュエータ４に隣接するように、凹部６ａ内に取り付けられている。
ヘッドジンバル機構２は、図示しない近接場光発生素子を有する近接場光ヘッドであるスライダ１０に、光信号コントローラ３からの光束Ｌを導いて近接場光Ｓを発生させ、該近接場光Ｓを利用してディスクＤに各種情報を記録再生させるものである。なお、近接場光発生素子は、例えば、光学的微小開口や、ナノメートルサイズに形成された突起部等により構成されている。
本実施形態のヘッドジンバル機構２は、図２から図４に示すように、上記スライダ１０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方向に移動可能なビーム１１と、スライダ１０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ビーム１１の下面に固定させるジンバル手段１２と、光信号コントローラ３からの光束Ｌをスライダ１０に導く可撓性の光導波路１３とを備えている。なお、ビーム１１及びジンバル手段１２は、スライダ１０をディスクＤから浮上させるサスペンションとして機能するものである。
上記スライダ１０は、図３及び図４に示すように、ディスクＤとビーム１１との間に配置された状態でビーム１１の下面に支持されており、内部に、光導波路１３によって導かれた光束Ｌを集光させる集光レンズ（光学系）１０ｂと、該集光レンズ１０ｂによって集光された光束Ｌから近接場光Ｓを発生させる上記近接場光発生素子とを有している。また、スライダ１０の下面は、ディスク面Ｄ１に対向する浮上面１０ａとなっている。この浮上面１０ａ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面であり、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）と呼ばれている。具体的には、スライダ１０をディスク面Ｄ１から離そうとする正圧とスライダ１０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１０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１０は、この浮上面１０ａ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１１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１０は、この両者の力のバランスによって、ディスク面Ｄ１から浮上するようになっている。
上記ビーム１１は、ステンレス等の厚みの薄い金属材料によって、図２に示すように、基端から中間位置にかけて上面視四角状に形成されると共に、中間位置から先端にかけてテーパ状に形成されている。また、ビーム１１の基端側には、開口１１ａが形成されており、該開口１１ａを介してキャリッジ８の先端に固定されるようになっている。
更にビーム１１には、先端と基端との間の中間位置（上面視四角形状からテーパ状に切り替わる境位置）において、長手方向Ｒ１に直交する短手方向Ｒ２に延びた開口１１ｂが形成されている。これにより、短手方向Ｒ２に沿う断面積が他の部分の断面積よりも小さくなっている。これによりビーム１１は、この中間位置を中心に屈曲して、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。
また、ビーム１１の下面側には、図２、図３及び図５に示すように、アルミニウム等の金属材料により外形が上面視四角形状に形成されたシート状のジンバル１５が取り付けられている。このジンバル１５は、中間付近から先端にかけて下方側に僅かながら反るように形成されている。そして、この反りが加わった先端側がビーム１１に接触しないように、基端側から略中間付近にかけてビーム１１に固定されている。
また、この浮いた状態のジンバル１５の先端側には、周囲がコ形状に刳り貫かれて、連結部１５ａによって片持ち状に支持されたパッド部１５ｂが形成されており、該パッド部１５ｂのみがビーム１１の下面と平行になるように角度調整されている。そして、このパッド部１５ｂ上に上記スライダ１０が載置固定されている。つまり、スライダ１０は、パッド部１５ｂを介してビーム１１にぶら下がった状態となっている。また、連結部１５ａには、後述する光導波路１３の屈曲導波路部２１が挿通される開口１５ｃが形成されている。
また、ビーム１１の先端には、パッド部１５ｂ及びスライダ１０の略中心に向かって突出する突起部１６が形成されている。この突起部１６の先端は、丸みを帯びた状態となっている。そして突起部１６は、スライダ１０がディスクＤから受ける風圧によりビーム１１側に浮上したときに、パッド部１５ｂの表面に点接触するようになっている。この浮上する力は、突起部１６からビーム１１に伝わって、該ビーム１１を撓ませるように作用する。また、ディスクＤのうねり等により、スライダ１０にＸＹ方向に向かう風圧が加わったときに、スライダ１０及びパッド部１５ｂは、突起部１６を中心としてＸ軸及びＹ軸の２軸回りに捩じれるようになっている。これにより、ディスクＤのうねりによるＺ方向の変位（ディスク面Ｄ１に略直交する方向への変位）を吸収することができ、スライダ１０の姿勢が安定するようになっている。
即ち、これら突起部１６とパッド部１５ｂを有するジンバル１５とが、上記ジンバル手段１２を構成している。
上記光導波路１３は、図２から図４に示すように、ビーム１１に沿うように該ビーム１１の基端側から先端側に亘って配置された基礎導波路部２０と、該基礎導波路部２０の先端からディスク面Ｄ１に略直交するＺ方向に屈曲され、ビーム１１及びジンバル手段１２に対して非接触状態でスライダ１０に接続された屈曲導波路部２１とから構成されている。
基礎導波路部２０は、ビーム１１を挟んでスライダ１０に対向配置されるように、該ビーム１１の上面に配置されており、屈曲導波路部２１側の一定長さがビーム１１の上面から浮き上がるように位置が調整された状態でビーム１１の上面に接着されている。これにより基礎導波路部２０は、少なくとも屈曲導波路部２１側の一定長さがビーム１１に対して非固定状態となっている。また、この部分において基礎導波路部２０とビーム１１との間は、予め隙間Ｅが空いた状態となっている。
なお、基礎導波路部２０は、ビーム１１の上面であればどのようなルートを通って基端側から先端側に向かって配置されていても構わない。また、基礎導波路部２０の基端側は、キャリッジ８等を通った後、図１に示す光信号コントローラ３に接続されている。
上記屈曲導波路部２１は、ジンバル１５の連結部１５ａに形成された開口１１ｂを通った後、集光レンズ１０ｂに対向する位置でスライダ１０に接続されている。これにより屈曲導波路部２１は、ビーム１１及びジンバル手段１２に対して非接触状態となっている。
ところでこの光導波路１３は、図４及び図６に示すように、互いに屈折率の異なるコア２２とクラッド２３とからなるものである。具体的には、基礎導波路部２０及び屈曲導波路部２１は、共にクラッド２３から形成されている。そして、基礎導波路部２０内にだけ、光束Ｌを屈折率の違いによる全反射条件で導く上記コア２２が設けられている。このコア２２は、基礎導波路部２０と屈曲導波路部２１との間に形成され、コア２２によって導かれた光束Ｌを、屈曲導波路部２１を介してスライダ１０の集光レンズ１０ｂに向けて反射させるミラー面２４に先端が接するように配置されている。
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、スピンドルモータ５を駆動させてディスクＤを所定方向に回転させる。次いで、アクチュエータ４を作動させて、キャリッジ８を介してヘッドジンバル機構２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スライダ１０を位置させることができる。次いで、光信号コントローラ３から光束Ｌを光導波路１３に入射させて、光束Ｌをスライダ１０に導く。即ち、基礎導波路部２０によってビーム１１の基端側から先端側に光束Ｌを導くと共に、この光束Ｌを屈曲導波路部２１によってスライダ１０に導く。そして、スライダ１０に導かれた光束Ｌは、集光レンズ１０ｂによって集光される。これにより、近接場発生素子の周囲には、近接場光Ｓが滲み出るように発生する。
ディスクＤは、この近接場光Ｓによって局所的に加熱されて一時的に保磁力が低下する。その結果、スライダ１０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。
ここで、スライダ１０は、ビーム１１によって支持されていると共に所定の力でディスクＤ側に押さえ付けられている。また、これと同時にスライダ１０は、浮上面１０ａがディスクＤに対向しているので、回転するディスクＤによって生じる風圧の影響を受けて浮上する力を受けている。この両者の力のバランスによって、スライダ１０はディスクＤ上から離間した位置に浮遊している状態となっている。
この際スライダ１０は、風圧を受けてビーム１１側に押されるので、スライダ１０を固定するジンバル１５のパッド部１５ｂとビーム１１に形成された突起部１６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１６を介してビーム１１に伝わり、該ビーム１１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、上述したようにスライダ１０は浮上する。なお、ビーム１１には、略中間位置に開口１１ｂが形成されているので、この開口１１ｂを中心に撓み易くなっている。
またスライダ１０は、ディスクＤのうねりに起因して発生する風圧（ＸＹ方向に向かう風圧）を受けたとしても、ジンバル手段１２、即ち、突起部１６の先端に点接触したパッド部１５ｂを介してＸＹ軸回りに捩じれるようになっている。そのため、うねりによるＺ方向への変位を吸収することができ、浮上している際のスライダ１０の姿勢を安定にすることができる。
特に、本実施形態のスライダ１０は、従来の構造と異なり、光導波路１３を間に挟むことなくジンバル手段１２を介してビーム１１に固定されている。よって、ジンバル手段１２による回動中心位置、即ち突起部１６の位置と、スライダ１０の浮上面１０ａとの距離を極力小さくすることができる。従って、スライダ１０をより安定して浮上させることができると共に、浮上時の姿勢を安定させることができる。
また、光導波路１３は、基礎導波路部２０によってビーム１１の先端まで配置された後、ディスク面Ｄ１に略直交したＺ方向に屈曲した屈曲導波路部２１によってスライダ１０に接続されている。この際、屈曲導波路部２１は、ビーム１１及びジンバル手段１２に対して非接触状態でスライダ１０に接続されているので、ビーム１１及びジンバル手段１２に邪魔されず、スライダ１０の動きに追従して動くことができる。一方、ビーム１１の上面に配置されている基礎導波路部２０は、屈曲導波路部２１側の一定長さがビーム１１に対して固定されておらず、隙間Ｅが空いた非接触状態となっている。
そのため、スライダ１０がディスクＤからの風圧を受けてビーム１１の長手方向Ｒ１に直交する軸回りに回動した場合には、屈曲導波路部２１がスライダ１０の動きに追従してディスク面Ｄ１に直交するＺ方向に向けて移動すると共に、基礎導波路部２０が屈曲導波路部２１につられて上下に撓んで変形する。
つまり、スライダ１０がビーム１１の長手方向Ｒ１に直交する軸回りに回動したとしても、基礎導波路部２０の先端に屈曲導波路部２１があるために、該基礎導波路部２０には曲げ応力のみが作用することになる。これに対して、従来のものは、同じ方向にスライダ１０が回動した場合には、容易に変形し難い長手方向Ｒ１の応力（圧縮力或いは引張力）が作用していた。ここで、曲げ方向の弾性係数は、長手方向Ｒ１の弾性係数よりも小さい。そのため、従来のものとは異なり、スライダ１０の動きを光導波路１３が妨げることを防止することができ、ジンバル動作に影響を与え難い。従って、この点からも、スライダ１０をより安定して浮上させることができると共に、浮上時の姿勢を安定することができる。
特に本実施形態の基礎導波路部２０は、ビーム１１の上面に配置されているので、屈曲導波路部２１がスライダ１０の動きに追従してディスクＤから離間する方向に動いたとしても、該基礎導波路部２０は何の干渉も受けることなく膨らむように撓んで曲がることができる。更に基礎導波路部２０は、屈曲導波路部２１側の一定長さの部分においてビーム１１との間に隙間Ｅが確保されているので、屈曲導波路部２１がスライダ１０の動きに追従してディスクＤに接近する方向に動いたとしても、ビーム１１に干渉することなく撓んで曲がることができる。
このように、基礎導波路部２０は曲げ方向への自由度が高いので、ジンバル動作への影響を非常に小さくすることができる。なお、スライダ１０がビーム１１の長手方向Ｒ１に平行な軸回りに回動した場合には、基礎導波路部２０は捻れるだけであるので、ジンバル動作に影響を与え難い。
これらの結果、スライダ１０の浮上及び浮上時の姿勢制御を従来と比べてより安定させることができ、情報の記録再生をより正確に行うことができる。また、浮上時のスライダ１０の姿勢が安定しているので、従来よりもスライダ１０をディスクＤに近づけて浮上量をできるだけ小さくすることができる。そのため、従来よりも高密度に情報を記録することができる。更に、スライダ１０をジンバル手段１２に極力近づけることができるので、突起部１６とスライダ１０の重心位置との距離についても従来のものより小さくすることができる。よって、ビーム１１をスキャンしたときに、回転モーメントが生じ難い。従って、高速スキャンを行うことができ、スキャン性能を向上させることができる。
ここで、光束Ｌの導入について詳細に説明すると、光束Ｌをスライダ１０に導く際に、まず基礎導波路部２０内に設けられたコア２２に光束Ｌを入射させる。すると光束Ｌは、反射率の違いからコア２２とクラッド２３との界面で全反射を繰り返しながら、コア２２の中を基礎導波路部２０の先端側に向けて進む。そして、基礎導波路部２０の先端まで進んだ光束Ｌは、図７に示すように、ミラー面２４で反射して角度が変わる。この反射の際、全反射条件が崩れるので、光束Ｌはコア２２を横切るように屈曲導波路部２１側に進む。ところがこの屈曲導波路部２１は、図４に示すように、クラッド２３のみで形成されているので、光束Ｌは徐々に拡散しながら屈曲導波路部２１内をスライダ１０に向かって進む。これにより、一定の広がりをもった拡散光の状態で光束Ｌを集光レンズ１０ｂに導くことができる。
そのため、図４に示すように、集光レンズ１０ｂで近接場光発生素子に光束Ｌを集光させる際の集光角度（見込み角度）θを、できるだけ大きな値にすることができる。つまり、より急峻な角度で光束Ｌを集光することができる。従って、ＮＡを高めることができる。その結果、近接場光Ｓをより効率良く発生させることができ、記録再生の性能を高めて高品質化を図ることができる。
上述したように、本実施形態のヘッドジンバル機構２によれば、スライダ１０を従来よりもさらに安定して浮上させて、情報の記録再生をより高密度で正確に行うことができると共に、安定した高速スキャンを行ってスキャン性能の向上化を図ることができる。
また、本実施形態の情報記録再生装置１によれば、スライダ１０をより安定に浮上させて、浮上量をできるだけ小さくすることができるヘッドジンバル機構２を備えているので、情報の記録再生を正確且つ高密度に行うことができ、高品質化を図ることができる。また、スキャン性能が向上したヘッドジンバル機構２でもあるので、スループットの向上化を図ることができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、基礎導波路部２０をビーム１１の基端側から先端側に亘って均等の幅としたが、ビーム１１の長手方向Ｒ１に直交する面に沿う断面積を途中で変化させて、より撓み易くなるように基礎導波路部２０を設計しても構わない。
例えば、図８に示すように、ビーム１１の先端側にける幅Ｗ１が他の部分の幅Ｗ２よりも幅狭となるように、基礎導波路部２０を設計しても構わない。こうすることで、ビーム１１の先端側の断面積が小さくなるので、基礎導波路部２０は先端側でより撓み易くなる。そのため、ジンバル動作に与える影響をさらになくすことができる。従って、浮上時におけるスライダ１０の安定性をさらに高めることができる。
なお、上述したように幅を狭くして断面積を小さくしても構わないが、厚みを薄くすることで、断面積を小さくしても構わない。
また、図９に示すように、ビーム１１の基端側において、該ビーム１１と略同じ幅になるように基礎導波路部２０を形成しても構わない。この際、基礎導波路部２０の基端側にもビーム１１の開口１１ａと同じサイズの開口２０ａを形成して、ビーム１１に重ね合わせることが好ましい。なお、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、コア２２のサイズ及び位置は、上記実施形態と同じである。
このように基礎導波路部２０を形成することで、基礎導波路部２０とビーム１１との接触面積を増やすことができる。従って、ビーム１１に対して光導波路１３を確実に位置合わせして安定的に固定できるので、光導波路１３の位置ずれ等を防止できる。よって、長期的な信頼性を確保することができる。
また、上記実施形態では、基礎導波路部２０の先端側をビーム１１から浮かせることで、該基礎導波路部２０とビーム１１との間に隙間Ｅを作り出したが、このような構成に限られるものではない。例えば、図１１に示すように、先端に向かうにしたがって厚みが薄くなるように、ビーム１１を斜めにカットするように形成しても良い。こうすることで、基礎導波路部２０の先端側を浮かせなくても、基礎導波路部２０とビーム１１との間に隙間Ｅを作りだすことができる。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。
なお、基礎導波路部２０をビーム１１の先端から十分に突出するように構成すれば、上述したような隙間Ｅを確保しなくても同様の作用効果を奏することができる。これは、ビーム１１の先端から十分に突出した基礎導波路部２０の部分が、上下に容易に撓むからである。また、このように構成した場合には、基礎導波路部２０をビーム１１の上面ではなく、内部に埋没させるように設計することも可能である。
また、上記実施形態では、コア２２の先端をミラー面２４に接触するように構成したが、図１２に示すように、コア２２の先端とミラー面２４との間に所定の隙間が空くようにコア２２を位置調整しても構わない。
こうすることで、コア２２によって導かれた光束Ｌは、一旦コア２２の先端から出射した後、ミラー面２４に達する。そして、ミラー面２４で反射された光束Ｌは、コア２２を横切ることなく屈曲導波路部２１側に拡散しながら進み、スライダ１０の集光レンズ１０ｂに入射する。このように、コア２２の先端とミラー面２４との間に隙間が空いているので、ミラー面２４で反射された光束Ｌがコア２２を横切ることはない。そのため、反射された後の光束Ｌが、コア２２によって屈折されてしまうことがない。よって、より広がりをもたせた状態で光束Ｌを集光レンズ１０ｂに導くことができる。
従って、集光レンズ１０ｂで近接場光発生素子に光束Ｌを集光させる際の集光角度（見込み角度）θをさらに大きな値にすることができ、さらに急峻な角度で光束Ｌを集光することができる。従って、ＮＡを高めることができる。その結果、近接場光Ｓをさらに効率良く発生させることができ、記録再生の性能を高めて高品質化を図ることができる。
本発明に係るヘッドジンバル機構を有する情報記録再生装置の一実施形態を示す構成図である。 図１に示すヘッドジンバル機構の斜視図である。 図２に示すヘッドジンバル機構の先端側の拡大断面図である。 図２に示すヘッドジンバル機構を構成する光導波路とスライダとの光学的な接続を説明するための、断面図である。 図２に示すヘッドジンバル機構を構成するジンバルの上面図である。 図２に示す断面矢視Ａ−Ａ図である。 光導波路を構成するコアとミラー面との関係を示した図である。 図２に示すヘッドジンバル機構の変形例を示した斜視図である。 図２に示すヘッドジンバル機構の別の変形例を示した斜視図である。 （ａ）は図９に示す断面矢視Ｂ−Ｂ図であり、（ｂ）は図９に示す断面矢視Ｃ−Ｃ図である。 図２に示すヘッドジンバル機構のさらに別の変形例を示した断面図である。 光導波路を構成するコアをミラー面から離間させて配置した場合の両者の関係図である。 従来のスライダの一例を示した図である。
符号の説明
Ｄ ディスク（記録媒体）
Ｄ１ ディスク面（記録媒体の表面）
Ｅ ビームと基礎導波路部との隙間
Ｌ 光束
Ｒ１ ビームの長手方向
Ｒ２ ビームの短手方向
Ｓ 近接場光
１ 情報記録再生装置
２ ヘッドジンバル機構
３ 光信号コントローラ（光源）
４ アクチュエータ
５ スピンドルモータ（回転駆動部）
１０ スライダ
１０ａ 浮上面
１０ｂ 集光レンズ（光学系）
１１ ビーム
１２ ジンバル手段
１３ 光導波路
２０ 基礎導波路部
２１ 屈曲導波路部
２２ コア
２３ クラッド
２４ ミラー面

Claims (6)

  1. 近接場光を利用して記録媒体に情報を記録再生させるヘッドジンバル機構であって、
    板状に形成され、前記記録媒体の表面に平行な方向に移動自在なビームと、
    前記記録媒体と前記ビームとの間に配置され、導かれた光束を集光する光学系と、集光された光束から前記近接場光を発生させる近接場光発生素子と、記録媒体の表面に対向する浮上面とを有するスライダと、
    該スライダを、前記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、前記ビームの下面に固定させるジンバル手段と、
    前記ビームに沿うように該ビームの基端側から先端側に亘って配置された基礎導波路部と、該基礎導波路部の先端から前記記録媒体の表面に略直交する方向に屈曲され、前記ビーム及び前記ジンバル手段に対して非接触状態で前記スライダに接続された屈曲導波路部とから構成され、前記光束を前記スライダに導く可撓性の光導波路とを備え、
    前記基礎導波路部は、前記ビームを挟んで前記スライダに対向配置されるように該ビームの上面に配置され、前記屈曲導波路部側の一定長さがビームに対して非固定状態とされると共に前記一定長さ以外の領域でビームに固定され、
    前記一定長さの領域における前記ビームと前記基礎導波路部との間には、予め隙間が設けられていることを特徴とするヘッドジンバル機構。
  2. 請求項１に記載のヘッドジンバル機構において、
    前記基礎導波路部は、前記ビームの先端側において、該ビームの長手方向に直交する面に沿う断面積が、他の位置における断面積よりも小さくなるように形成されていることを特徴とするヘッドジンバル機構。
  3. 請求項１または２に記載のヘッドジンバル機構において、
    前記基礎導波路部は、前記ビームの基端側において、該ビームと略同じ幅になるように形成されていることを特徴とするヘッドジンバル機構。
  4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のヘッドジンバル機構において、
    前記基礎導波路部及び前記屈曲導波路部は、共にクラッドから形成され、
    前記基礎導波路部内には、前記クラッドとは異なる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が設けられ、
    前記基礎導波路部と前記屈曲導波路部との間には、前記コアで導かれた前記光束を、屈曲導波路部を介して前記光学系に向けて反射させるミラー面が設けられていることを特徴とするヘッドジンバル機構。
  5. 請求項４に記載のヘッドジンバル機構において、
    前記コアは、自身の先端と前記ミラー面との間に所定の隙間が空くように位置調整されていることを特徴とするヘッドジンバル機構。
  6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のヘッドジンバル機構と、
    前記光導波路の基端側から該光導波路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、
    前記記録媒体を所定の方向に回転させる回転駆動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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