JP4674817B2 - 近接場光ヘッド及び情報記録再生装置 - Google Patents
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Description
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。
この磁気記録ヘッドは、主に主磁極と、補助磁極と、螺旋状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。
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。
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。
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。
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。
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。
本発明に係る近接場光ヘッドは、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、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、平面視多角形状に形成された底面と、該底面より小さな面積で形成され、底面から所定距離離間した位置に配された端面と、底面及び端面の頂点をそれぞれ結んで形成され、互いに面が向き合った複数の側面とを有し、これら複数の側面のうち互いに向かい合う2つの側面が前記磁気記録媒体の移動方向に沿って並んだ状態で、底面が前記スライダの対向面に固定された角錐台状の光透過性のコアと、前記底面側から前記コア内に前記光束を導入させる光束導入手段と、前記複数の側面のうち、前記磁気記録媒体の移動方向に沿って向い合う前記2つの側面上に全面に亘って形成され、互いの間隔が前記端面に向かうにしたがって漸次狭まるように該端面に対して傾斜した薄膜状の第1の磁極及び第2の磁極と、磁性材料から形成され、前記第1の磁極と前記第2の磁極とを接続する磁気回路と、前記情報に応じて変調された電流が供給され、前記磁気回路を中心として該磁気回路の周囲を巻回するコイルとを備え、前記コアの端面が、前記光束が導入されたときに前記近接場光を発生させるサイズに形成され、前記第1の磁極及び前記第2の磁極が、前記磁気記録媒体の移動方向に沿って並ぶと共に、それぞれの先端部が該磁気記録媒体の表面に対向し、且つ前記端面に対して面一とされ、前記第1の磁極が、前記第2の磁極よりも前記移動方向側に位置すると共に、第2の磁極よりも前記磁気記録媒体の表面に対向する面積が小さく形成されて、該第1の磁極側で前記情報の記録を垂直記録方式で行い、前記磁気回路が、前記スライダの対向面に垂直な方向に沿う垂直回路部を有すると共に、両端が前記第1磁極及び前記第2の磁極のうち前記スライダの対向面側に位置する部分に接続されるように該スライダの対向面上に形成され、前記コイルが、前記スライダの対向面に沿って広がるように、前記垂直回路部の周囲を螺旋状に巻回した状態で形成されていることを特徴とするものである。
また、上述した光束の導入と同時に、記録する情報に応じて変調した電流をコイルに供給する。すると電磁石の原理により、電流磁界が磁気回路内に磁束を発生させるので、両磁極間に磁界が生じる。これにより、両磁極間の磁気ギャップには、磁気記録媒体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は、コアの側面に両磁極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、磁気ギャップに発生した洩れ磁界は、磁気記録媒体に対して局所的に作用する。これにより、近接場光によって保磁力が低下した磁気記録媒体の局所的な位置に対して、ピンポイントで洩れ磁界を作用させることができる。なお、洩れ磁界は、記録する情報に応じて向きが反転する。そして、磁気記録媒体は、洩れ磁界を受けると、洩れ磁界の方向に応じて磁化の方向が反転する。その結果、情報の記録を行うことができる。つまり、近接場光と両磁極で発生した洩れ磁界とを協働させた、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。
また、スライダの対向面にコアを固定すると共に、コアの側面に両磁極を形成するだけで、近接場光の発生と洩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。
更に、従来とは異なり、両磁極の間で近接場光を発生させることができるので、洩れ磁界が局所的に作用する範囲内に、近接場光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、近接場光による加熱の温度勾配が磁気記録媒体の移動方向に対して遅れたとしても、加熱温度のピーク位置を洩れ磁界の範囲内に留めておくことができる。従って、磁気記録媒体の局所的な位置に対して確実に記録を行うことができ、信頼性の向上化及び
磁気記録媒体のさらなる高密度化を図ることができる。
また、第1の磁極及び第2の磁極が磁気記録媒体の移動方向に沿って並んでいるので、両磁極を確実に磁気記録媒体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。
また、第1の磁極が第2の磁極よりも、磁気記録媒体の移動方向側(進行側)に位置している。また、磁気記録媒体の表面に対向する面積は、第2の磁極よりも第1の磁極の方が小さく形成されており、第1の磁極側で情報の記録を行うようになっている。つまり、第1の磁極が主磁極として機能し、第2の磁極は補助磁極として機能するようになっている。
磁気記録媒体に記録を行う際には、第1の磁極側から発生した磁束が磁気記録媒体に作用するので、磁化を表面に対して垂直な方向に向けた状態で記録を行うことができる。なおこの磁束は、磁気記録媒体を経由して第2の磁極に戻る。この際、小さな面積に形成された第1の磁極でのみ記録が行われるので、磁化の方向に影響を与えることがない。
このように、垂直磁気記録方式により情報の記録を行うことができ、熱揺らぎ現象に対して安定した記録を行うことができる。よって、書き込みの信頼性をさらに高めることができる。
更に、第1の磁極と第2の磁極とを接続する磁気回路の一部が、スライダの対向面に垂直な方向に沿う垂直回路部となっている。そして、コイルは、スライダの対向面に沿って広がるように、垂直回路部を中心として該垂直回路部の周囲を螺旋状に巻回した状態で形成されている。つまり、コイルは、スライダの対向面に対して平行した状態となっている。よって、コイルの巻線を増やしたとしても、スライダの厚みに影響しないので、薄型化を図りながら洩れ磁界の強度を高めることができる。また、垂直面ではなく水平面にコイルを作製できるので、特別な方法を用いずとも従来の方法で容易に作製を行える。そのため、コイルを細くしたり巻線を増やしたりする等、設計の自由度を向上することができる。また、コイルを自由に設計できるため、磁気回路についても幅を太くする等自由に設計を行い易い。このように、磁気回路及びコイルを状況に応じて自由に設計でき、信頼性のある電磁石を製造することができる。
従って、磁気記録媒体をより効率良く加熱することができ、情報の記録を容易に行うことができる。
従って、効率良く強い近接場光を発生させることができる。その結果、磁気記録媒体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。
特に、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書き込みの信頼性が向上した近接場光ヘッドを備えているので、情報記録再生装置自体の小型化を図ることができ、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、本発明に係る情報記録再生装置によれば、小型化を図ることができると共に、書き込みの信頼性が高めて高品質化を図ることができる。
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。
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。
即ち、近接場光ヘッド2は、図2及び図3に示すように、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を導入させる光束導入手段17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、両磁極18、19を接続する磁気回路20と、磁気回路20を中心として該磁気回路20の周囲を巻回するコイル21とを備えている。
但し、コア16としては、4つの側面16c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。
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。
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15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。即ち、光導波路4及びレンズ26は、上述した光束導入手段17を構成している。
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は端面16bに向かうにしたがって向い合う側面16cと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。
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。
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つの凸条部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。
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。
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。
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の発生と洩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。
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、洩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、近接場光Rによる加熱の温度勾配がディスクDの移動方向に対して遅れたとしても、加熱温度のピーク位置を洩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、信頼性の向上化及びディスクDのさらなる高密度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、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。
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を参照して説明する。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。
第2実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、コア16の側面16c上に第1の磁極18及び第2の磁極19が直接形成されていたのに対し、第2実施形態の近接場光ヘッド2のコア16は、図7に示すように、側面16cと両磁極18、19との間にそれぞれ金属膜30が形成されている点である。
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を参照して説明する。なお、第3実施形態において第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。
第3実施形態と第2実施形態との異なる点は、第2実施形態では、コア16の側面16cと両磁極18、19との間に金属膜30が形成されていたのに対し、第3実施形態の近接場光ヘッド2のコア16は、図8に示すように、両磁極18、19が形成された側面16c以外の側面16c上に金属膜30が形成されている点である。
即ち、コア16の全ての側面16c上に金属膜30を形成しても構わない。こうすることで、第3実施形態と同様に光束Lがコア16の端面16bに向かう途中で外部に洩れることはなく、しかも、全て表面プラズモンとなって端面16bに伝播する。その結果、さらに光強度の強い近接場光Rを効率良く発生させることができ、情報の記録をさらに容易に行うことができる。
但しこの場合には、図9に示すように、第2の磁極19よりもディスクDの移動方向側に第1の磁極18を配置すると共に、ディスク面D1に対向する面積を第2の磁極19よりも小さくして、該第1の磁極18側で記録を行わせるようにする。つまり、第1の磁極18を主磁極として機能させ、第2の磁極19を補助磁極として機能させるように構成すれば良い。
なお、垂直記録層d6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。また、中間層d8は、垂直記録層d6の結晶制御層である。
このように、垂直磁気記録方式により情報の記録を行えるので、熱揺らぎ現象等の影響を受け難く、安定した記録を行うことができる。よって、書き込みの信頼性をさらに高めることができる。
例えば、図13に示すように、光束導入手段17をレンズ26だけで構成し、該レンズ26とジンバル部25との間に光信号コントローラ5を設けても構わない。なお、この場合には、ビーム3に沿って配線等を這わせることで、光信号コントローラ5と制御部8とを電気的に接続すれば良い。この場合であっても、光信号コントローラ5から光束導入手段17に対して光束Lを確実に入射させることができる。特に、光束Lをレンズ26に直接入射できるので、より効率良く近接場光を発生させることができる。
D1 ディスク面(磁気記録媒体の表面)
L 光束
R 近接場光
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 コア
16a コアの底面
16b コアの端面
16c コアの側面
17 光束導入手段
18 第1の磁極
19 第2の磁極
20 磁気回路
20a 垂直回路部
21 コイル
30 金属膜
Claims (5)
- 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、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、
平面視多角形状に形成された底面と、該底面より小さな面積で形成され、底面から所定距離離間した位置に配された端面と、底面及び端面の頂点をそれぞれ結んで形成され、互いに面が向き合った複数の側面とを有し、これら複数の側面のうち互いに向かい合う2つの側面が前記磁気記録媒体の移動方向に沿って並んだ状態で、底面が前記スライダの対向面に固定された角錐台状の光透過性のコアと、
前記底面側から前記コア内に前記光束を導入させる光束導入手段と、
前記複数の側面のうち、前記磁気記録媒体の移動方向に沿って向い合う前記2つの側面上に全面に亘って形成され、互いの間隔が前記端面に向かうにしたがって漸次狭まるように該端面に対して傾斜した薄膜状の第1の磁極及び第2の磁極と、
磁性材料から形成され、前記第1の磁極と前記第2の磁極とを接続する磁気回路と、
前記情報に応じて変調された電流が供給され、前記磁気回路を中心として該磁気回路の周囲を巻回するコイルとを備え、
前記コアの端面は、前記光束が導入されたときに前記近接場光を発生させるサイズに形成され、
前記第1の磁極及び前記第2の磁極は、前記磁気記録媒体の移動方向に沿って並ぶと共に、それぞれの先端部が該磁気記録媒体の表面に対向し、且つ前記端面に対して面一とされ、
前記第1の磁極が、前記第2の磁極よりも前記移動方向側に位置すると共に、第2の磁極よりも前記磁気記録媒体の表面に対向する面積が小さく形成されて、該第1の磁極側で前記情報の記録を垂直記録方式で行い、
前記磁気回路は、前記スライダの対向面に垂直な方向に沿う垂直回路部を有すると共に、両端が前記第1磁極及び前記第2の磁極のうち前記スライダの対向面側に位置する部分に接続されるように該スライダの対向面上に形成され、
前記コイルは、前記スライダの対向面に沿って広がるように、前記垂直回路部の周囲を螺旋状に巻回した状態で形成されていることを特徴とする近接場光ヘッド。 - 請求項1に記載の近接場光ヘッドにおいて、
前記第1の磁極及び前記第2の磁極と、前記コアの側面との間には、それぞれ金属膜が形成されていることを特徴とする近接場光ヘッド。 - 請求項2に記載の近接場光ヘッドにおいて、
前記複数の側面のうち、前記金属膜を介して前記第1の磁極及び前記第2の磁極が形成された側面以外の側面上にも、金属膜が形成されていることを特徴とする近接場光ヘッド。 - 請求項1に記載の近接場光ヘッドにおいて、
前記複数の側面のうち、前記第1の磁極及び前記第2の磁極が形成された側面以外の側面上に、金属膜が形成されていることを特徴とする近接場光ヘッド。 - 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、
前記コイルに前記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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