JP4743782B2 - 近接場光記録素子、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、金属散乱体が、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。
本発明に係る近接場光記録素子は、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、磁気記録媒体に対して垂直方向の記録磁界を与えることで磁化反転を生じさせ、情報を記録させる近接場光記録素子であって、前記光束が導入される底面と、該底面から所定距離離間した位置に平行に配され、光束が導入されたときに前記近接場光が発せられる端面と、前記底面及び前記端面の頂点をそれぞれ結んで形成された4つの側面と、を有する四角錐台状に形成された光透過性のコアと、前記コアの側面のうち、互いに対向する2つの側面上にそれぞれ形成され、両者の間に前記記録磁界を発生させる主磁極及び補助磁極と、を備え、前記補助磁極が、前記近接場光が発生する前記コアの端面側において、前記主磁極の一方の側面に近接するように該一方の側面に向けて突出した突出部を備えていることを特徴とするものである。
また、光束の導入と同時に、主磁極及び補助磁極の両磁極間に記録磁界を発生させる。即ち、磁気記録媒体に対して垂直方向の記録磁界を発生させる。具体的には、主磁極から発生した磁束が、磁気記録媒体に対して垂直に流れると共に、磁気記録媒体を経由した後に補助磁極に戻ってくる。この際、主磁極と補助磁極との間の磁気ギャップが微小な隙間となっているため、記録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、ピンポイントで記録磁界を作用させることができる。なおこの記録磁界は、記録する情報に応じて向きが反転する。
また、コアの側面に主磁極及び補助磁極を形成するだけで、近接場光の発生と記録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、製造の容易化及び低コスト化を図りながら小型化にすることができる。
従って、主磁極の先端面からより集中的に磁気記録媒体に磁束を流すことができ、磁界勾配をさらに急峻にすることができる。その結果、磁気記録媒体に対してさらに垂直に磁束を流すことができ、さらに顕著な高密度記録化を図ることができる。
この発明に係る近接場光記録素子においては、金属膜がコアの側面だけでなく主磁極及び補助磁極上にも形成されているので、表面プラズモンの伝播によって主磁極及び補助磁極のより近傍に近接場光を発生させることができる。よって、近接場光と記録磁界とを、より効率良く協働させることができ、書き込みの信頼性をさらに高めることができる。
記録を行う場合には、まず光束導入手段によりコアの内部に底面側から光束を導入する。この際、光束導入手段は、従来の光の入れ方とは異なり、スライダの上面側からコアの端面に向けて略一直線に光束を容易且つ確実に導入できるので、効率良く近接場光を発生させることができる。
また、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、主磁極と補助磁極との間に記録磁界を確実に発生させることができる。
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記録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。
特に、上述した近接場光記録素子を有する近接場光ヘッドを備えているので、小型化、低コスト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、高密度記録化に対応することができる高品質なものにすることができる。
即ち、近接場光記録素子20は、図4から図6に示すように、近接場光Rを発生させるコア30と、コア30に形成された主磁極31及び補助磁極32とを備えている。なお、本実施形態では、コア30の端面30bの一部に、補助磁極32の突出部32aが埋まるように形成されている場合を例に挙げて説明する。
但し、本実施形態では、上述したように、端面30bの一部に突出部32aが埋まるように形成されているので、端面30bに段部30dが形成されている。
なお、補助磁極32の膜厚は、主磁極31の膜厚よりも厚くなるように膜厚が調整されている。また、突出部32aの厚みは、さらに薄く(例えば、数十nmから数百nm)なるように調整されている。
なお、コア30とスライダ21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。
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36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36によって集束した後、スライダ21を透過してコア30の底面30a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36は、上述した光束導入手段22を構成している。
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。軟磁性層d3は、高透磁率層である。中間層d4は、垂直記録層d2の結晶制御層である。垂直記録層d2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。保護層d5は、垂直記録層d2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d6は、例えば、フッ素系の液体潤滑材が使用される。
次いで、エッチングマスクM1をマスクとして、基板Tの表面をエッチング加工する。なお、エッチング加工としては、ウェットエッチングでも構わないし、ドライエッチングでも構わない。そして、エッチングマスクM1を除去することで、図8(b)に示すように、基板T上に段部30dを形成することができる。なお、段部30dの深さが、数十nmから数百nmの範囲内に収まるようにエッチング加工を行う。
次いで、エッチングマスクM2をマスクとして、基板Tのエッチング加工を行う。この際、ドライエッチングでもウェットエッチングでも構わないが等方性エッチングを行う。これにより、エッチングマスクM2の下に隠れている基板Tの表面の一部にもエッチャントが入り込み、四角錐台状のコア30を形成することができる。なお、基板Tとして石英ガラスを用いた場合には、フッ化水素酸水溶液による等方性のウェットエッチングが好ましい。
次いで、このエッチングマスクM4をマスクとして、金属膜M3をエッチング加工する。そして、エッチングマスクM3を除去することで、図8(f)に示す状態となる。
また、エッチング加工により段部30dを形成し、その上から金属膜M3を成膜するだけで突出部32aを形成できるので、該突出部32aの厚みを容易に薄くすることができる。なお、突出部32aを薄くすることの利点については、後に説明する。
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21の対向面21aに形成された2つの凸状部21b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36によって集束された状態でスライダ21内部を透過すると共に、レンズ36の略真下に設けられた近接場光記録素子20のコア30の内部に底面30a側から入射する。つまり、光束Lは、光束導入手段22によってスライダ21の上面側から略一直線状にコア30に向かって導入される。
なお、両磁極31、32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31、32が形成された側面30cから光束がコア30の外部に洩れてしまうことを防止することができる。
また、スライダ21の対向面21aにコア30を固定すると共に、コア30の側面30cに両磁極31、32を形成するだけで、近接場光Rの発生と記録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。
特に主磁極31と補助磁極32との間で近接場光Rを発生させることができるので、記録磁界が局所的に作用する範囲内に、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。しかも近接場光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、図10(点線は近接場光Rの発生領域を示し、実線は近接場光Rによる加熱温度分布を示し、2点鎖線は両磁極31、32から発する磁界強度分布を図示している)に示すように、加熱温度のピーク位置を主磁極31に近づけることができる。従って、書き込み可能領域Aが、第主磁極31の略真下となり、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る。
本実施形態の近接場光ヘッド2及び情報記録再生装置1によれば、上述した近接場光記録素子20を備えているので、小型化、低コスト化及び製造の容易化を図ることができると共に、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、高密度記録に対応した高性能なものにすることができる。
こうすることで、記録磁界を発生させる際に、主磁極31の他方の側面から漏れ出す磁束を磁気シールド層41で遮断することができる。つまり、補助磁極32の突出部32aにより主磁極31の一方の側面から漏れ出す磁束を吸収できることに加え、この磁気シールド層41によって主磁極31の他方の側面から漏れ出す磁束を遮断することができる。従って、主磁極31の先端面からより集中的にディスクDに磁束を流すことができ、磁界勾配をさらに急峻にすることができる。その結果、ディスクDに対してさらに垂直に磁束を流すことができ、さらに顕著な高密度記録化を図ることができる。
この場合であっても、上述した作用効果と同様の作用効果を奏することができる。それに加え、狙った面上にだけ絶縁層40及び磁気シールド層41を形成する必要がないので、絶縁層40及び磁気シールド層41を形成し易くなる。従って、製造の容易化を図ることができる。
このように金属膜45を形成した場合には、コア30の内部に光束Lが導入されると、該光束Lは底面30a側から端面30b側に向かって進み、端面30bから近接場光Rとなって外部に漏れ出す。また、これと同時にコア30の内部に導入された光束Lは、金属膜45にも入射する。金属膜45に光束Lが入射すると、該金属膜45には表面プラズモンが励起される。励起された表面プラズモンは、共鳴効果によって増強されながら金属膜45とコア30との界面を端面30bに向かって伝播する。そして、コア30の端面30bに達した時点で、光強度の強い近接場光Rとなって外部に漏れ出す。特に、金属膜45を伝播した近接場光Rの方が、直接底面30aから端面30bに向かって透過した後に生じた近接場光Rよりも光強度が強いので、ディスクDの加熱により貢献する光となる。
なお、ここでは金属膜45と磁気シールド層41とを両方同時に形成した場合を例にしたが、金属膜45だけを形成しても構わない。但し、金属膜45と磁気シールド層41とを同時に形成することが好ましい。
それに加え、この金属膜45はディスクDの移動方向に対して平行となっているので、加熱に貢献する光強度の強い近接場光RをディスクDの移動方向に沿ってライン状に発生させることができる。つまり、ディスクDのトラック方向に沿ってライン状に発生させることができる。具体的には、図23に示すように、コア30の端面30bの幅がW1(W2)であったとしても、金属膜45によって生じた光強度の強いライン状の近接場光RはW3程度の幅となる。従って、記録トラック幅をさらに小さくすることができ、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、所望の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、金属膜45をコア30の2つの側面30c上に形成した際に、図27に示すように、コア30の周囲を囲むように絶縁層40及び磁気シールド層41を同時に形成しても構わない。この場合には、金属膜45による作用効果と、磁気シールド層41による作用効果とを同時に奏することができる。
例えば、図28に示すように、光束導入手段22をレンズ36だけで構成し、該レンズ36とジンバル部35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22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36に直接入射できるので、より効率良く近接場光R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 光源(光信号コントローラ)
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
20 近接場光記録素子
21 スライダ
22 光束導入手段
23 磁気回路
23a 垂直回路部
24 コイル
30 コア
30a コアの底面
30b コアの端面
30c コアの側面
31 主磁極
32 補助磁極
32a 突出部
40 絶縁層
41 磁気シールド層
45 金属膜
Claims (10)
- 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、磁気記録媒体に対して垂直方向の記録磁界を与えることで磁化反転を生じさせ、情報を記録させる近接場光記録素子であって、
前記光束が導入される底面と、該底面から所定距離離間した位置に平行に配され、光束が導入されたときに前記近接場光が発せられる端面と、前記底面及び前記端面の頂点をそれぞれ結んで形成された4つの側面と、を有する四角錐台状に形成された光透過性のコアと、
前記コアの側面のうち、互いに対向する2つの側面上にそれぞれ形成され、両者の間に前記記録磁界を発生させる主磁極及び補助磁極と、を備え、
前記補助磁極は、前記近接場光が発生する前記コアの端面側において、前記主磁極の一方の側面に近接するように該一方の側面に向けて突出した突出部を備えていることを特徴とする近接場光記録素子。 - 請求項1に記載の近接場光記録素子において、
前記主磁極の他方の側面上に形成された絶縁層と、
該絶縁層上に形成された磁気シールド層と、を備えていることを特徴とする近接場光記録素子。 - 請求項2に記載の近接場光記録素子において、
前記絶縁層は、前記コアの側面全ての周囲を囲むように形成され、
前記磁気シールド層は、前記コアの側面全ての周囲を囲んだ前記絶縁層の周囲をさらに囲むように形成されていることを特徴とする近接場光記録素子。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の近接場光記録素子において、
前記主磁極と前記コアとの間には、前記近接場光の光強度を増加させる金属膜が形成されていることを特徴とする近接場光記録素子。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の近接場光記録素子において、
前記コアの側面のうち、前記主磁極及び前記補助磁極がそれぞれ形成された側面に挟まれる少なくとも1つの側面上には、前記近接場光の光強度を増加させる金属膜が形成されていることを特徴とする近接場光記録素子。 - 請求項5に記載の近接場光記録素子において、
前記金属膜は、前記主磁極及び前記補助磁極上にも形成されていることを特徴とする近接場光記録素子。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の近接場光記録素子において、
前記主磁極及び前記補助磁極は、前記磁気記録媒体の回転方向に並んでいることを特徴とする近接場光記録素子。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の近接場光記録素子と、
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、
前記端面に対して平行に配された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、
磁性材料から形成され、前記主磁極と前記補助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、
前記コアは、前記スライダの対向面に前記底面が面接触した状態で固定されていることを特徴とする近接場光ヘッド。 - 請求項8に記載の近接場光ヘッドにおいて、
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一部に有し、
前記コイルは、前記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8又は9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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