JP5334203B2 - 近接場光ヘッド及び情報記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、光束を集光した近接場光を利用して磁気記録媒体に各種の情報を記録再生する近接場光ヘッド及び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、上述した不具合を解消するために、光を集光したスポット光、若しくは、光を集光した近接場光を利用して磁区を局所的に加熱して一時的に保磁力を低下させ、その間に記録媒体への書き込みを行うハイブリッド磁気記録方式の情報記録再生装置（記録再生ヘッド）が提供されている。特に、近接場光を利用する場合には、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。

近接場光を利用した記録再生ヘッド（近接場光ヘッド）は、主磁極及び補助磁極を有する電磁コイル素子と、光ファイバからレーザ光を受けることにより近接場光を発生させる近接場光発生層とを主に備えている（例えば、特許文献１，２参照）。これら各構成品は、被覆層によって覆われた状態で、ビームの先端に固定されたスライダの側面上に、補助磁極、主磁極、近接場光発生層の順で取り付けられている。なお、被覆層は、光ファイバから出射されたレーザ光を近接場光発生層に導くための光導波路的な役割を果たす層を含み、異なる材料で形成された層が積層された多層構造とされている。

このように構成された記録再生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。すなわち、光ファイバからレーザ光を照射すると、このレーザ光が被覆層を伝播した後、近接場光発生層に達する。すると近接場光発生層は、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、レーザ光の照射と同時に、電磁コイル素子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、近接場光の熱アシスト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。

特開２００７−１６４９３５号公報 特開２００７−１６４９３６号公報

ところで、近接場光を用いて精密、かつ効率的な熱アシストを行うためには、近接場光発生層を主磁極に可能な限り接近させた状態で、光強度の高い近接場光を発生させる必要がある。
しかしながら、上述した記録再生ヘッドでは、記録再生時において近接場光を発生させる際に、近接場光の熱によって近接場光発生層が加熱される。この場合、主磁極と近接場光発生層とは被覆層によって被覆された状態で隣接配置されているので、近接場光発生層で発生した熱が被覆層を伝達して主磁極に到達する。すると、この熱によって主磁極の磁気特性が変化し、磁気記録性能に悪影響を与える虞がある。

そこで、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、近接場光の熱による影響を抑制するとともに、精密で効率的な熱アシストを行うことができる近接場光ヘッド及び情報記録再生装置を提供することである。

本発明は、上述した課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る近接場光ヘッドは、一定方向に回転する磁気記録媒体の表面に対向配置されるスライダと、前記スライダの延在方向先端側に配置され、記録磁界を発生させる記録素子と、前記記録素子に対して隣接配置され、前記磁気記録媒体側に向けて前記光束を伝播させる光束伝播素子と、を備え、前記光束伝播素子は、前記光束を反射させながら前記磁気記録媒体の方向に導くコアと、前記コアに密着して前記コアを封止するクラッドと、を有し、前記光束から近接場光を発生させて、前記磁気記録媒体を加熱するとともに、前記磁気記録媒体に対して前記記録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において、前記クラッドにおける前記磁気記録媒体側の端部には、前記コアと前記記録素子とが空間部を介して対向配置されるように切欠き部が形成され、前記切欠き部により露出した前記コアの露出面には、前記光束から前記磁気記録媒体側に前記近接場光を発生させる近接場光発生素子が配置され、前記露出面は、前記コア内部に前記光束が伝播することで前記空間部内に向けて膨張しうるように形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、コアを記録素子に向けて露出させる切欠き部を形成することで、コアの露出面（近接場光発生素子）と記録素子との間には空間部が形成されることになる。
そのため、記録再生時において光束伝播素子（コア）に光束が導入され、光束伝播素子が光束の熱により加熱されると、この温度変化に伴ってコアの露出面が、空間部内を記録素子側に向けて突出するように熱膨張し、近接場光発生素子が記録素子側に接近する。これにより、光束を導入した作動状態での近接場光発生素子と記録素子との間隔（空間部の間隔）は、光束を導入していない初期状態での間隔に比べて狭くなる。そのため、近接場光を記録素子に接近させた状態で発生させることができる。その結果、記録磁界が印加される場所と、近接場光により加熱される場所とが接近することにより、近接場光によって精密かつ効率的に熱アシストを行うことができ、磁気記録密度の向上を図ることができる。
一方で、記録停止時（光束の導入停止時）においては、近接場光発生素子で発生した熱が空間部内（大気）に効果的に放熱されることになる。よって、近接場光発生素子で発生した熱が記録素子側まで伝達されるのを抑制できる。また、光束の導入が停止すると、近接場光発生素子や光束伝播素子の温度が速やかに低下する。そして、この温度変化に伴って光束伝播素子が収縮することで、近接場光発生素子と記録素子との間隔（空間部の間隔）が拡大して、初期状態の間隔に復元する。よって、従来のように記録素子と近接場光発生素子との間にクラッドが介在している場合に比べて、近接場光発生素子で発生した熱が記録素子側まで伝達されるのを確実に抑制できる。これにより、熱による記録素子の磁気特性の低下を抑制できる。

また、前記露出面は、前記記録素子に向けて凸状に湾曲形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、露出面が熱膨張することで、露出面の曲率半径は初期状態に比べて小さくなる。そのため、露出面の法線方向と近接場光発生素子の面内方向との直交部分の面積（露出面と近接場光発生素子との界面の面積）を小さくできる。これにより、露出面と近接場光発生素子との界面において近接場光をより局在化させることができるので、近接場光の光強度を高めることができ、磁気記録媒体をより効率的に加熱できる。その結果、磁気記録密度のさらなる向上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は、上記本発明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、前記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、前記光束伝播素子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ともに、前記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、前記記録素子及び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。
この構成によれば、上記本発明の近接場光ヘッドを備えているので、書き込みの信頼性が高く、高密度記録化に対応することができ、高品質化を図ることができる。

本発明に係る近接場光ヘッドによれば、近接場光の熱による影響を抑制するとともに、近接場光によって精密で効率的な熱アシストを行うことができる。また、切欠き部を設けるだけの簡単な構成であるため、製造コストの増加を抑制できる。
本発明に係る情報記録再生装置によれば、書き込みの信頼性が高く、高密度記録化に対応することができ、高品質化を図ることができる。

本発明の実施形態における情報記録再生装置の構成図である。 記録再生ヘッドの拡大断面図である。 記録再生ヘッドの流出端側の側面を拡大した断面図である。 図３のＡ矢視図である。 図３のＢ矢視図である。 レーザ光源の周辺を拡大した図である。 情報記録再生装置により情報を記録再生する際の説明図であって、図３に相当する拡大断面図である。 情報記録再生装置により情報を記録再生する際の説明図であって、図５に相当する拡大平面図である。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本実施形態の情報記録再生装置１は、垂直記録層ｄ２を有するディスク（磁気記録媒体）Ｄに対して、近接場光Ｒと記録磁界とを協働させたハイブリッド磁気記録方式によりディスクＤに記録再生を行う装置である（図２参照）。

（情報記録再生装置）
図１は情報記録再生装置の構成図である。
本実施形態の情報記録再生装置１は、図１に示すように、記録再生ヘッド（近接場光ヘッド）２と、記録再生ヘッド２を支持するビーム３と、記録再生ヘッド２にレーザ光（光束）Ｌ（図２参照）を入射させる光束入射機構４と、ビーム３を移動させるアクチュエータ５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）６と、上述した各構成品を総合的に制御する制御部８と、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ともに、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、スピンドルモータ６が取り付けられており、スピンドルモータ６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。なお、本実施形態では、３枚のディスクＤがスピンドルモータ６に固定されている場合を例に挙げて説明している。但し、ディスクＤの数は３枚に限定されるものではない。

凹部９ａの隅角部には、アクチュエータ５が取り付けられている。このアクチュエータ５には、軸受１０を介してキャリッジ１１が取り付けられている。キャリッジ１１は、例えば金属材を切削加工によって形成されたものであり、軸受１０を介してアクチュエータ５に固定される基端部１１ａから先端に向かう部分が３枚のディスクＤの上面に配置されるように３層構造となっている。つまり、キャリッジ１１を側面から見た時に、Ｅ型になるように形成されている。そして、３層に分かれたキャリッジ１１の各先端には、ビーム３の基端側が固定されている。よって、アクチュエータ５は、キャリッジ１１を介してビーム３の基端側を支持しており、ビーム３をディスク面（磁気記録媒体の表面）Ｄ１に平行なＸＹ方向に向けてスキャン移動させることができるようになっている。

ビーム３は、上述したようにアクチュエータ５によってキャリッジ１１とともにＸＹ方向に移動可能とされているとともに、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）回りに回動自在な状態で記録再生ヘッド２を先端側で支持している。なお、ビーム３及びキャリッジ１１は、ディスクＤの回転停止時にアクチュエータ５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。

（記録再生ヘッド）
図２は記録再生ヘッドの拡大断面図であり、図３は記録再生ヘッドの流出端側の側面を拡大した断面図である。
記録再生ヘッド２は、図２，図３に示すように、レーザ光Ｌから生成した近接場光Ｒを利用して回転するディスクＤに各種の情報を記録再生するヘッドである。記録再生ヘッド２は、ディスク面Ｄ１から所定距離Ｈだけ浮上した状態でディスクＤに対向配置されたスライダ２０と、ディスクＤに情報を記録する記録素子２１と、ディスクＤに記録されている情報を再生する再生素子２２と、導入されたレーザ光Ｌから近接場光Ｒ（図７参照）を発生させる近接場光発生素子２６とを備えている。また、本実施形態の記録再生ヘッド２は、コア２３とクラッド２４とからなる光束伝播素子２５を備えている。

スライダ２０は、石英ガラス等の光透過性材料や、ＡｌＴｉＣ（アルチック）等のセラミック等によって直方体状に形成されている。このスライダ２０は、ディスクＤに対向する対向面２０ａを有しており、ジンバル部３０（図２参照）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３０は、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２０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。

また対向面２０ａ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条部２０ｂが形成されている。この凸条部２０ｂは、長手方向（Ｘ方向）に沿って延びるように形成されており、レール状に並ぶように間隔を空けて左右（Ｙ方向）に２つ形成されている。但し、凸条部２０ｂはこの場合に限定されるものではなく、スライダ２０をディスク面Ｄ１から離そうとする正圧とスライダ２０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２０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、この凸条部２０ｂの表面はＡＢＳ（ＡＩＲ ＢＥＡＲＩＮＧ ＳＵＲＦＡＣＥ）２０ｃと呼ばれている。

そしてスライダ２０は、この２つの凸条部２０ｂによってディスク面Ｄ１から浮上する力を受けている。一方、ビーム３はディスク面Ｄ１に垂直なＺ方向に撓むようになっており、スライダ２０の浮上力を吸収している。つまり、スライダ２０は、浮上した際にビーム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。よってスライダ２０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離間した状態で浮上するようになっている。しかもスライダ２０は、ジンバル部３０によってＸ軸回り及びＹ軸回りに回動するようになっているので、常に姿勢が安定した状態で浮上するようになっている。
なお、ディスクＤの回転に伴って生じる空気流は、スライダ２０の流入端側（ビーム３のＸ方向基端側）から流入した後、ＡＢＳ２０ｃに沿って流れ、スライダ２０の流出端側（ビーム３のＸ方向先端側）から抜けている。

記録素子２１は、図３に示すように、ディスクＤに記録磁界を作用させて情報を記録する素子であって、スライダ２０の流出端側の側面（先端面）に固定された補助磁極３１と、磁気回路３２を介して補助磁極３１に接続され、ディスクＤに対して垂直な記録磁界を補助磁極３１との間で発生させる主磁極３３と、磁気回路３２を中心として磁気回路３２の周囲を螺旋状に巻回するコイル３４とを備えている。つまり、スライダ２０の流出端側から順に、補助磁極３１、磁気回路３２、コイル３４、主磁極３３が並んだ状態で配置されている。

両磁極３１、３３及び磁気回路３２は、磁束密度が高い高飽和磁束密度（Ｂｓ）材料（例えば、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金等）により形成されている。また、コイル３４は、ショートしないように、隣り合うコイル線間、磁気回路３２との間、両磁極３１、３３との間に隙間が空くように配置されており、この状態で絶縁体３５によってモールドされている。そして、コイル３４は、情報に応じて変調された電流が制御部８から供給されるようになっている。すなわち、磁気回路３２及びコイル３４は、全体として電磁石を構成している。なお、主磁極３３及び補助磁極３１は、ディスクＤに対向する端面（Ｚ方向端面）がスライダ２０のＡＢＳ２０ｃと面一となるように設計されている。

図４は図３のＡ矢視図であり、図５は図３のＢ矢視図である。
光束伝播素子２５は、図３から図５に示すように、レーザ光Ｌの入射側（Ｚ方向一端側）がスライダ２０の上方を向くとともに、出射側（Ｚ方向他端側）がディスクＤ側を向いた状態で、記録素子２１の主磁極３３のＸ方向側に隣接して固定されている。この光束伝播素子２５は、一端側から導入されたレーザ光ＬをディスクＤに対向する他端側に伝播させるコア２３と、コア２３に密着するクラッド２４とから構成されており、全体として略板状に形成されている。

コア２３は、一端側から他端側にかけて漸次絞り成形されており、レーザ光Ｌを内部で徐々に集光させながら伝播させることができるようになっている。具体的に、コア２３は一端側から反射面２３ａと、光束集光部２３ｂと、近接場光生成部２３ｇとを有し、レーザ光Ｌの光軸方向から見て扇形状に形成されている。

反射面２３ａは、後述する光導波路４２から導入されたレーザ光Ｌを導入方向とは異なる方向に反射させるものである。本実施形態では、レーザ光Ｌの向きが略９０度変わるように反射させている。この反射面２３ａによって光導波路４２から導入されたレーザ光Ｌは、コア２３内で全反射を繰り返しながら他端側に向けて伝播する。
光束集光部２３ｂは、一端側から他端側に向かう長手方向（Ｚ方向）に直交する断面積（ＸＹ方向の断面積）が漸次減少するように絞り成形された部分であり、導入されたレーザ光Ｌを集光させながら他端側に向けて伝播させている。つまり、光束集光部２３ｂに導入されたレーザ光Ｌのスポットサイズを、徐々に小さいサイズに絞ることができるようになっている。
近接場光生成部２３ｇは、光束集光部２３ｂの端部から他端側に向けてさらに絞り成形された部分である。具体的には、コア２３の他端側の近傍において、内部を伝播するレーザ光Ｌの光軸（Ｚ方向）に対して傾斜した状態で再生素子２２に対向するように形成された傾斜面２３ｈによって絞り成形されている。この傾斜面２３ｈによって、コア２３は他端側が尖形した状態となっている。

なお、本実施形態では、光束集光部２３ｂ及び近接場光生成部２３ｇが３つの側面を有するように形成されており、そのうちの１つの側面が主磁極３３に対向するように配置されるようになっている。この場合、主磁極３３との対向面が主磁極３３に向かって凸状に湾曲する湾曲面２３ｃに形成され、湾曲面２３ｃの周方向両端側から再生素子２２に向かって先細る平坦面２３ｄに形成されることで、コア２３はレーザ光Ｌの光軸方向から見て扇形状に形成されている。そのため、図５に示すように、近接場光生成部２３ｇの他端側で外部に露出する端面２３ｅが扇形状に形成されている。また、この端面２３ｅはスライダ２０のＡＢＳ２０ｃと面一となるように設計されている。なお、湾曲面２３ｃの曲率半径は、レーザ光Ｌが導入されていない初期状態において、Ｒ０に形成されている。

クラッド２４は、図３，図４に示すように、コア２３よりも屈折率が低い材料で形成されており、コア２３の一端側と他端側の端面２３ｅとを外部に露出させた状態でコア２３の側面に密着して、コア２３を内部に封止している。具体的に、クラッド２４は、コア２３と記録素子２１（主磁極３３）との間でコア２３の湾曲面２３ｃ側を覆うように形成された基端側クラッド２４ａと、コア２３と再生素子２２との間で平坦面２３ｄ側を覆うように形成された先端側クラッド２４ｂとを備えている。このように、基端側クラッド２４ａ及び先端側クラッド２４ｂがコア２３の側面に密着しているので、コア２３とクラッド２４との間に隙間が生じないようになっている。

なお、クラッド２４及びコア２３として使用される材料の組み合わせの一例を記載すると、例えば、石英（ＳｉＯ₂）でコア２３を形成し、フッ素をドープした石英でクラッド２４を形成する組み合わせが考えられる。この場合には、レーザ光Ｌの波長が４００ｎｍのときに、コア２３の屈折率が１．４７となり、クラッド２４の屈折率が１．４７未満となるので好ましい組み合わせである。
また、ゲルマニウムをドープした石英でコア２３を形成し、石英（ＳｉＯ₂）でクラッド２４を形成する組み合わせも考えられる。この場合には、レーザ光Ｌの波長が４００ｎｍのときに、コア２３の屈折率が１．４７より大きくなり、クラッド２４の屈折率が１．４７となるのでやはり好ましい組み合わせである。
特に、コア２３とクラッド２４との屈折率差が大きいほど、コア２３内にレーザ光Ｌを閉じ込める力が大きくなるので、コア２３に酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅：波長が５５０ｎｍのときに屈折率が２．１６）を用い、クラッド２４に石英等を用いて、両者の屈折率差を大きくすることがより好ましい。また、赤外領域のレーザ光Ｌを利用する場合には、赤外光に対して透明な材料であるシリコン（Ｓｉ：屈折率が約４）でコア２３を形成することも有効である。

また、本実施形態のクラッド２４及びコア２３として使用される材料は、後述するように熱膨張率の高い材料を用いることが好ましく、このような材料として以下に示すような樹脂材料が好適に用いられている。例えばＰＭＭＡ（メタクリル酸メチル樹脂）により、厚さが３〜１０μｍでコア２３を形成し、フッ素含有重合体により、厚さが数十μｍでクラッド２４を形成する組み合わせが考えられる。また、コア２３及びクラッド２４をともにエポキシ樹脂（例えば、コア屈折率１．５２２〜１．５２３、クラッド屈折率１．５１８〜１．５１９）で構成したり、フッ素化ポリイミドで構成したりすることも可能である。この場合、コア２３とクラッド２４とを構成する樹脂材料の配合等を調整して、両者の屈折率差を大きくすることが好ましい。例えば、フッ素化ポリイミドの場合、フッ素含有量を調整したり、放射光等のエネルギー照射によって、屈折率を制御したりすることができる。

ここで、本実施形態の光束伝播素子２５は、基端側クラッド２４ａの他端側（スライダ２０のＡＢＳ２０ｃ側）の端面から一端側に向けて刳り貫かれた切欠き部２４ｃが形成されている。この切欠き部２４ｃは、スライダ２０の幅方向（図３中Ｙ方向）中央部、すなわちコア２３の湾曲面２３ｃと主磁極３３とが対向する領域において、基端側クラッド２４ａの他端側の端面から近接場光生成部２３ｇのＺ方向における長さと同等の深さで形成されている。これにより、光束伝播素子２５の他端側において、近接場光生成部２３ｇの湾曲面２３ｃが切欠き部２４ｃ内に向けて露出する露出部２３ｆを構成している。

図５に示すように、近接場光発生素子２６は、例えば金（Ａｕ）や白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）等からなる金属膜であり、コア２３の露出部２３ｆ上に形成されている。近接場光発生素子２６は、コア２３内を伝播してきたレーザ光Ｌから近接場光Ｒを発生させ、近接場光Ｒを光束伝播素子２５の他端側とディスクＤとの間に局在化させるものである。

この場合、近接場光発生素子２６と主磁極３３とは、切欠き部２４ｃにより形成された空間部２３ｉを挟んでＸ方向において対向配置されることになる。なお、空間部２３ｉのＸ方向における間隔（近接場光発生素子２６と主磁極３３との間隔）はｄ０以上に設定することが好ましい。上述したように記録再生時においては、近接場光Ｒの温度Ｔ１が例えば１５０℃程度まで上昇し、この熱により近接場光発生素子２６が加熱されるが、間隔をｄ０以上に設定することで、近接場光Ｒの熱の影響が主磁極３３（記録素子２１）に及ぶのを抑制し、主磁極３３の磁気特性の低下を抑制できる。また、間隔をｄ０以上に設定することで、記録再生時に主磁極３３で発生する記録磁界の影響が近接場光発生素子２６に及ぶのを抑制し、近接場光発生素子２６の材料特性が変化してしまうのを抑制できる。これにより、近接場光発生素子２６のプラズモン効果の低下を抑制できる。

なお、本実施形態のレーザ光Ｌの偏光方向は、ディスクＤに対して平行な直線偏光（湾曲面２３ｃの法線方向）となるように調整されている（図８中矢印Ｐ方向）。そのため、レーザ光Ｌの偏光方向は、近接場光生成部２３ｇにレーザ光Ｌが達したときに、近接場光発生素子２６の厚さ方向（Ｘ方向）に一致するようになっている。

ところで、図３に示すように、スライダ２０の上面（Ｚ方向一端側）には光導波路４２が固定されている。この光導波路４２は、コア４２ａとクラッド４２ｂとからなる２軸の導波路であり、コア４２ａ内をレーザ光Ｌが伝播するようになっている。光導波路４２の先端は、光束伝播素子２５のコア２３の一端側に接続されており、レーザ光Ｌを反射面２３ａに向けて出射させている。なお、コア４２ａ及びクラッド４２ｂは、上述したコア２３及びクラッド２４と同様の材料により構成されている。

一方、光導波路４２の基端側は、図１に示すように、ビーム３及びキャリッジ１１に沿って引き出された後、レーザ光源４３に接続されている。このレーザ光源４３は、図１及び図６に示すように、キャリッジ１１の基端部１１ａの側面に取り付けられた制御基板４４上に図示しないＩＣチップ等の各種電子部品とともに実装されている。特にレーザ光源４３は、レーザ光Ｌを直線偏光の状態で出射するようになっている。すなわち、レーザ光源４３及び光導波路４２は、記録再生ヘッド２にレーザ光Ｌを直線偏光の状態で入射させる光束入射機構４として機能する。なお、図６はレーザ光源の周辺を拡大した図である。
レーザ光源４３が実装されている制御基板４４は、可撓性のフラットケーブル（フレキシブル基板）４５によって制御部８に接続されている。これにより制御部８は、各構成品に電気的な信号を送って総合的な制御を行っている。特にレーザ光源４３は、レーザ光Ｌを出射するタイミングが制御部８によって制御されている。

再生素子２２は、ディスクＤの垂直記録層ｄ２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であり、光束伝播素子２５を間に挟んで記録素子２１とは反対側のクラッド２４（先端側クラッド２４ｂ）の表面に形成されている。この再生素子２２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うことができるようになっている。

なお、本実施形態のディスクＤは、図２に示すように、ディスク面Ｄ１に垂直な方向に磁化容易軸を有する垂直記録層ｄ２と、高透磁率材料からなる軟磁性層ｄ３との少なくとも２層で構成される垂直２層膜ディスクＤを使用する。このようなディスクＤとしては、例えば、基板ｄ１上に、軟磁性層ｄ３と、中間層ｄ４と、垂直記録層ｄ２と、保護層ｄ５と、潤滑層ｄ６とを順に成膜したものを使用する。
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。

（情報記録再生方法）
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、図１に示すように、スピンドルモータ６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５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、ディスクＤ上の所望する位置に記録再生ヘッド２を位置させることができる。この際、記録再生ヘッド２は、スライダ２０の対向面２０ａに形成された２つの凸条部２０ｂによって浮上する力を受けるとともに、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。記録再生ヘッド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、記録再生ヘッド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、ビーム３によってＺ方向の変位が吸収されるとともに、ジンバル部３０によって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、記録再生ヘッド２を安定した状態で浮上させることができる。

図７，図８は情報記録再生装置により情報を記録再生する際の説明図であって、図７は図３に相当する拡大断面図、図８は図５に相当する拡大平面図である。なお、初期状態において、記録再生ヘッド２（近接場光発生素子２６）の温度はＴ０（常温）、空間部２３ｉの間隔はｄ０、露出部２３ｆの曲率半径はＲ０になっている。
ここで、図７，図８に示すように、情報の記録を行う場合、制御部８はレーザ光源４３を作動させて直線偏光のレーザ光Ｌを出射させるとともに、情報に応じて変調した電流をコイル３４に供給して記録素子２１を作動させる。
まず、レーザ光源４３からレーザ光Ｌを光導波路４２に入射させて、レーザ光Ｌをスライダ２０側に導く。レーザ光源４３から出射されたレーザ光Ｌは、光導波路４２のコア４２ａ内を先端（流出端）側に向かって進み、光束伝播素子２５のコア２３内に伝播する。コア２３内に伝播したレーザ光Ｌは、反射面２３ａで略９０度反射された後、光束集光部２３ｂ内を伝播する。光束集光部２３ｂを伝播するレーザ光Ｌは、ディスクＤ側に位置する他端側に向かってコア２３とクラッド２４との間で全反射を繰り返しながら伝播する。特に、コア２３の側面にはクラッド２４が密着しているので、コア２３の外部に光が漏れることはない。よって、導入されたレーザ光Ｌを無駄にすることなく絞りながら他端側に伝播させて、近接場光発生素子２６に入射させることができる。
この際、コア２３は、一端側から他端側に向かう長手方向（Ｚ方向）に直交する断面積が漸次減少するように絞り成形されている。そのため、レーザ光Ｌは光束集光部２３ｂ内を伝播するにしたがって徐々に絞り込まれてスポットサイズが小さくなる。

スポットサイズが小さくなったレーザ光Ｌは、続いて、近接場光生成部２３ｇに入射する。すると、レーザ光Ｌは、露出部２３ｆの近接場光発生素子２６に入射する。これにより、近接場光発生素子２６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近接場光発生素子２６とコア２３（近接場光生成部２３ｇ）との界面に沿いながら、コア２３の他端側に向かって伝播する。そして、他端側に達した時点で、光強度の強い近接場光Ｒとなって外部に漏れ出す。つまり、光束伝播素子２５の他端側とディスクＤとの間に近接場光Ｒを局在化させることができる。するとディスクＤは、この近接場光Ｒ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。

ここで、光束伝播素子２５（コア２３）にレーザ光Ｌが導入されると、近接場光発生素子２６や光束伝播素子２５はレーザ光Ｌの熱により加熱され、初期状態の温度Ｔ０から温度Ｔ１（例えば、１５０℃程度）へと変化する。すると、この温度変化に伴って露出部２３ｆは、空間部２３ｉ内を主磁極３３側に向けて突出するように熱膨張し、近接場光発生素子２６を主磁極３３側に距離ｈ接近するようになっている。これにより、レーザ光Ｌを導入した作動状態での空間部２３ｉの間隔ｄ１は、初期状態での間隔ｄ０に比べて狭くなる。そのため、近接場光Ｒをより主磁極３３に接近させた状態で発生させることができる。なお、作動状態における空間部２３ｉの間隔ｄ１は、可能な限り狭いことが好ましく（例えば、間隔ｄ０の半分以下）、作動状態においては露出部２３ｆと主磁極３３とが接触しても構わない。
このように、初期状態において空間部２３ｉの間隔をｄ０だけ離間させた場合であっても、作動状態において近接場光発生素子２６を主磁極３３側まで確実に接近させることができる。このことから、光束伝播素子２５（コア２３）の材料を選定する場合には、上述した材料の組み合わせの中から熱膨張係数の大きい材料を選定することが好ましい。

また、露出部２３ｆは湾曲面２３ｃに形成されているため、露出部２３ｆが熱膨張することで、露出部２３ｆの曲率半径Ｒ１は初期状態の露出部２３ｆの曲率半径Ｒ０に比べて小さくなる（Ｒ０＞Ｒ１）。そのため、レーザ光Ｌの偏光方向（図８中矢印Ｐ）と近接場光発生素子２６の面内方向との直交部分の面積（露出部２３ｆと近接場光発生素子２６との界面の面積（接触面積））を小さくすることができる。これにより、露出部２３ｆと近接場光発生素子２６との界面において近接場光Ｒをより局在化させることができるので、近接場光Ｒの光強度を高めることができ、ディスクＤをより効率的に加熱できる。

一方、制御部８によってコイル３４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気回路３２内に磁界を発生させるので、主磁極３３と補助磁極３１との間にディスクＤに対して垂直方向の記録磁界を発生させることができる。すると、主磁極３３側から発生した磁束が、ディスクＤの垂直記録層ｄ２を真直ぐ通り抜けて軟磁性層ｄ３に達する。これによって、垂直記録層ｄ２の磁化をディスク面Ｄ１に対して垂直に向けた状態で記録を行うことができる。また、軟磁性層ｄ３に達した磁束は、軟磁性層ｄ３を経由して補助磁極３１に戻る。この際、補助磁極３１に戻るときには磁化の方向に影響を与えることはない。これは、ディスク面Ｄ１に対向する補助磁極３１の面積が、主磁極３３よりも大きいので磁束密度が大きく磁化を反転させるほどの力が生じないためである。つまり、主磁極３３側でのみ記録を行うことができる。

その結果、近接場光Ｒと両磁極３１、３３で発生した記録磁界とを協働させたハイブリッド磁気記録方式により情報の記録を行うことができる。しかも垂直記録方式で記録を行うので、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高めることができる。

また、ディスクＤに記録された情報を再生する場合には、ディスクＤの保磁力が一時的に低下している時に、再生素子２２がディスクＤの垂直記録層ｄ２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、再生素子２２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、ディスクＤに記録されている情報の再生を行うことができる。

なお、記録再生を行わない場合には、レーザ光源４３の作動を停止させる。

ところで、近接場光発生素子２６が主磁極３３の近傍（間隔ｄ０より狭い位置）に配置され続けると、近接場光Ｒ発生時の熱によって主磁極３３の磁気特性が変化し、磁気記録性能に悪影響を与える虞がある。
これに対して、本実施形態では、露出部２３ｆ（近接場光発生素子２６）と主磁極３３との間に空間部２３ｉが形成されているため、近接場光発生素子２６で発生した熱は、大気に効果的に放熱されることになる。よって、近接場光発生素子２６で発生した熱が主磁極３３側まで伝達されるのを抑制できる。また、レーザ光源４３が停止されると、近接場光発生素子２６の温度がＴ１からＴ０へ速やかに低下する。そして、この温度変化に伴って光束伝播素子２５が収縮することで、近接場光発生素子２６と主磁極３３との空間部２３ｉの間隔が拡大して、初期状態の間隔ｄ０に復元する。これにより、近接場光発生素子２６で発生した熱が主磁極３３側まで伝達されるのを確実に抑制できる。

このように、本実施形態では、記録再生ヘッド２の他端側において、近接場光発生素子２６と主磁極３３との間に空間部２３ｉを形成する構成とした。
この構成によれば、まず記録再生時（レーザ光Ｌの導入時）において、近接場光Ｒの熱により露出部２３ｆが熱膨張することで、近接場光発生素子２６を主磁極３３に接近させることができる。これにより、近接場光Ｒをより主磁極３３側に接近させた状態で発生させることができるので、記録磁界が印加される場所と、近接場光Ｒにより加熱される場所とが接近することにより、精密かつ効率的に熱アシストを行うことができ、磁気記録密度の向上を図ることができる。

一方で、記録再生停止時（レーザ光Ｌの導入停止時）において、近接場光発生素子２６で発生した熱は空間部２３ｉ内（大気）へ放熱されることで、近接場光発生素子２６の温度が効率的に低下し、露出部２３ｆが収縮する。これにより、近接場光発生素子２６が主磁極３３から間隔ｄ０まで離間するので、近接場光発生素子２６の熱が主磁極３３側まで伝達されるのを抑制できる。これにより、熱による主磁極３３の磁気特性の低下を抑制して、長寿命化を実現できる。
その結果、近接場光Ｒの熱による影響を抑制するとともに、近接場光Ｒによって精密で効率的な熱アシストを行うことができる。また、切欠き部２４ｃを設けるだけの簡単な構成であるため、製造コストの増加を抑制した上で、長寿命化を実現できる。

そして、本発明の情報記録再生装置１は、上述した記録再生ヘッド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。

なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施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、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態で挙げた構成等はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、上述の実施形態では、記録再生ヘッドを浮上させた空気浮上タイプの情報記録再生装置を例に挙げて説明したが、この場合に限られず、ディスク面に対向配置されていればディスクと記録再生ヘッドとが接触していても構わない。つまり、本発明の記録再生ヘッドは、コンタクトスライダタイプの記録再生ヘッドであっても構わない。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。
さらに、上述した実施形態では、記録素子２１に対してスライダ２０の先端側に光束伝播素子２５を隣接配置した場合について説明したが、これに限らず光束伝播素子２５の先端側に記録素子２１を隣接配置しても構わない。

また、上述した実施形態では、露出部２３ｆを湾曲面２３ｃに形成した場合について説明したが、これに限らず、先端側クラッド２４ｂの表面と面一の形状や先端側クラッド２４ｂの表面から窪んだ凹状に形成しても構わない。
また、コア２３の全体を湾曲面２３ｃに形成する必要はなく、露出部２３ｆのみを湾曲させたり、主磁極３３に向けて突出させたりしても構わない。

また、上述した実施形態において、コア２３に入射するレーザ光Ｌの光強度を制御することで、コア２３の温度を調整でき、コア２３（露出部２３ｆ）の熱膨張程度を調整することも可能である。これにより、記録再生時における近接場光発生素子２６と主磁極３３との間隔ｄ１をコントロールすることが可能である。すなわち、要求により、近接場光発生素子２６を自由自在に主磁極３３に接近させることができるので、主磁極３３に対して所望の位置で精密かつ効率的に熱アシストを行うことができ、磁気記録密度の向上を図ることができる。また、光強度の制御のみの簡単な構造であるため、コスト増の抑制を図った上で、長寿命化を実現できる。

光束伝播素子２５のコア２３が一端側から他端側に向けて漸次絞り成形されている場合を例に挙げたが、この場合に限られず、ストレートに形成されていても構わない。また、コア２３とクラッド２４とをそれぞれ異なる材料で一体的に形成した光束伝播素子２５を例に挙げたが、中空状に形成しても構わない。この場合には、中空となった空気部分がコアとなり、その周囲を囲んでいる部分がクラッドとなる。このように構成された光束伝播素子であっても、レーザ光Ｌを伝播させて近接場光発生素子２６に入射させることができる。
また、上述した実施形態では、本発明の記録再生ヘッド２をディスクＤに対して垂直な記録磁界を与える垂直磁気記録方式に採用する場合について説明したが、これに限らず、ディスクＤに対して水平な記録磁界を与える面内記録方式に採用しても構わない。

１…情報記録再生装置 ２…記録再生ヘッド（近接場光ヘッド） ３…ビーム ５…アクチュエータ ６…スピンドルモータ（回転駆動部） ８…制御部 ２０…スライダ ２１…記録素子 ２３…コア ２３ｆ…露出部（露出面） ２３ｉ…空間部 ２４…クラッド ２４ｃ…切欠き部 ２５…光束伝播素子 ２６…近接場光発生素子 ４３…レーザ光源（光源） Ｄ…ディスク（磁気記録媒体）

Claims (3)

1. 一定方向に回転する磁気記録媒体の表面に対向配置されるスライダと、
   前記スライダの延在方向先端側に配置され、記録磁界を発生させる記録素子と、
   前記記録素子に対して隣接配置され、前記磁気記録媒体側に向けて前記光束を伝播させる光束伝播素子と、を備え、
   前記光束伝播素子は、
   前記光束を反射させながら前記磁気記録媒体の方向に導くコアと、
   前記コアに密着して前記コアを封止するクラッドと、を有し、
   前記光束から近接場光を発生させて、前記磁気記録媒体を加熱するとともに、前記磁気記録媒体に対して前記記録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において、
   前記クラッドにおける前記磁気記録媒体側の端部には、前記コアと前記記録素子とが空間部を介して対向配置されるように切欠き部が形成され、前記切欠き部により露出した前記コアの露出面には、前記光束から前記磁気記録媒体側に前記近接場光を発生させる近接場光発生素子が配置され、
   前記露出面は、前記コア内部に前記光束が伝播することで前記空間部内に向けて膨張しうるように形成されていることを特徴とする近接場光ヘッド。
2. 前記露出面は、前記記録素子に向けて凸状に湾曲形成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。
3. 請求項１または請求項２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、前記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、
   前記光束伝播素子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ともに、前記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、
   前記記録素子及び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。

Images