JP5819073B2 - 近接場光アシスト磁気記録ヘッド及びそれを備えた情報記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、近接場光による熱アシストを利用して磁気記録媒体に各種の情報を高密度で記録する近接場光アシスト磁気記録ヘッド及びそれを備えた情報記録再生装置に関する。

近年、コンピュータ機器におけるハードディスクなどの容量増加に伴い、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などのために反転したり、消えてしまったりするなど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などが起こり易い。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などのニーズを受けて、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。

そのような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、すなわち、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、光の波長よりもはるかに微小なサイズの熱源を得ることができる。

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。また、光と金属表面の電子振動を結合させた表面プラズモンポーラリトンを介して光エネルギーを金属表面に局在させた形で伝搬させることで、光の波長よりもはるかに微小な領域にエネルギーを集中させることができる。このメカニズムによっても微小なサイズの熱源を得ることができ、その熱源が記録媒体表面の微小領域を加熱することで保磁力を低下させる近接場光アシスト磁気記録が可能となる。

近接場光アシスト磁気記録ヘッドに関してはこれまで各種の構造が提案されている。特許文献１では、空気浮上するスライダヘッドの底面に副磁極、主磁極、近接場光発生素子の順に素子が配置され、ヘッド以外の場所に配置された光源からの光を、やはりヘッド以外の場所に配置されたレンズで集光して、ヘッドの近接場光発生素子に照射させている。近接場光発生素子は略三角形状を持つ金属膜であり、光照射によって表面プラズモンを励起する。三角形の先端がヘッド底面に一致していることで、強く局在したエネルギーがヘッド底面から放射されて記録媒体表面の微小領域を加熱する。加熱された微小領域は保磁力が低下する。近接場光発生素子の隣りには主磁極があり、この主磁極が磁場を発生させ、その磁場で上述の保磁力が低下した微小領域を磁化することによって磁気記録を行う。

近接場光アシスト磁気記録ヘッドの構造としては上述のものの他に、特許文献２に開示されるものもある。特許文献２が開示するヘッド構造は、空気浮上するスライダヘッドの底面に近接場光発生素子、主磁極、副磁極の順に素子が配置され、ヘッド以外の場所に配置された光源からの光を、光ファイバによってヘッド内部に導入したのちに、湾曲したミラー部によって伝搬方向を変え、ヘッド内部の導波路に入射させる。導波路先端で発生させた近接場光によって媒体表面に微小領域を加熱して、主磁極から発生させた磁場によってその領域を磁化する。

特開２００４−１５８０６７号公報（図１） 特開２００７−２００５０５号公報（図４）

しかしながら上述のヘッド構造には次のような課題が残されていた。特許文献１の構造では、光はヘッド外部から空中伝搬による照射で導入されているため、近接場光発生素子はヘッド先端面に露出しているか、あるいは近接場光発生素子とヘッド先端面の間のヘッド材質は透明である必要が有る。故に近接場光発生素子は基板に対して記録素子よりも高い層に設けられなければならない。動作時にはヘッドは記録媒体表面に対して傾いた姿勢で浮上するため、基板の厚み方向に高い位置がヘッド末尾（トレーリングエッジ）となるので、この場合記録素子の後ろ側に近接場光発生素子を持つことになる。近接場光アシスト磁気記録は、近接場光によって記録媒体を加熱した後に磁場によって磁化を起こさせるものであるので、近接場光発生素子は磁極よりも前に配置させることが望ましいが、この構成ではそのような配置にすることは困難を伴う。

一方、特許文献２の構造では、基板の厚み方向の低い位置から近接場光発生素子、主磁極、副磁極の順に配置されているため、媒体表面の微小領域を加熱したあとで磁場を印加することができる、という効果があるものの、光ファイバをヘッド先端面から接続する必要があり、サスペンションに沿って配置された光ファイバをヘッド先端で反転させるまで曲げなければならない。ヘッドのサイズは１ミリメートル以下であり、そのような折り曲げは機械的にも難しく、また光をコアに閉じ込めた状態を維持することも難しい。

このように磁極の周辺では光ファイバの引き回しが困難となるとともに、光ファイバを折り曲げて引き回しした場合には光ファイバにおける光損失が増大し、所望の強度を有する近接場光を発生することができない。

そこで本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、近接場光を発生させるまでの経路の設計自由度を向上させることができるとともに、所望の強度を有する近接場光を発生することができるアシスト磁気記録ヘッド及びそれを備えた情報記録再生装置を提供することを目的とする。

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。
本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、記録媒体を近接場光によって加熱するとともに記録媒体に対して記録磁界を与えることにより、磁化反転を生じさせ情報を記録させるものであり、記録媒体の表面に対向配置されたスライダと、スライダに固定され、光束を伝搬する導光構造と、導光構造の記録媒体側の先端部分に到達した光束を用いて光束による光エネルギーを表面プラズモンエネルギーに変換するとともに、変換した表面プラズモンエネルギーを用いて近接場光を記録媒体に照射する近接場光発生素子と、スライダに設けられるとともに記録媒体に対して前記記録磁界を与える主磁極とを備え、光束は、導光構造の記録媒体側の先端部分で終端するものであり、近接場光発生素子は、記録媒体側に設けられた近接場光発生素子先端部と、近接場光発生素子先端部とは逆側に備えられたものであり導光構造の記録媒体側の先端部分に接続された近接場光発生基部とを備え、近接場光発生素子先端部は主磁極の隣に備えられていることを特徴とする近接場光アシスト磁気記録ヘッドことを特徴とする。

本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、近接場光のスポットと磁場のスポットを極めて微小な領域で近接させることができ、記録媒体表面の微小領域のみの磁化状態を変化させることで、高密度な情報記録を可能にする。また、導光構造の記録媒体側の先端部分に到達した光束を、表面プラズモンエネルギーに一旦変換して、光束によるエネルギーを増幅するため、近接場光を発生させるまでの経路の引回しが長くなったとしても、所望の近接場光を発生させることができる。

また、本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、近接場光発生素子先端部と主磁極と導光構造とは、記録媒体の回転方向に沿って順に備えられていることを特徴とする。なお、導光構造の記録媒体側の先端部分に遮光膜が備えられていてもよい。

本発明によれば、記録媒体の所望領域を近接場光発生素子で加熱した後に、主磁極による記録磁界が照射されることとなるため、情報を確実に記録することができる。

また、本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、スライダに設けられるとともに記録媒体からの戻り磁界を吸収する副磁極と、記録磁界を生成するコイルとを備え、副磁極と主磁極とは記録媒体の回転方向に沿って順に備えられており、コイルは副磁極と主磁極との間に備えられており、近接場光発生素子先端部はコイルと主磁極との間に備えられていることを特徴とする。

本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、ヘッドの走査方向において近接場光発生素子が主磁極よりも前方に位置することによって、媒体表面の微小領域を加熱した直後に主磁極による磁場を印加し、高密度な情報記録を可能にする。

また、本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、スライダに設けられるとともに記録媒体からの戻り磁界を吸収する副磁極と、記録磁界を生成するコイルとを備え、副磁極と主磁極とは記録媒体の回転方向に沿って順に備えられており、コイルは副磁極と主磁極との間に備えられており、近接場光発生素子先端部はコイルと副磁極との間に備えられていることを特徴とする。

なお、本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、主磁極の直上に近接場光発生素子先端部が位置しているため、主磁極を形成した後にナノレベルで平坦化した表面に近接場光発生素子を形成することができ、高い形状精度を持って近接場光発生素子を形成できる。

また、本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、導光構造の少なくとも一部は、基板上でコイルと同一の高さであることを特徴とする。

本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、導光構造の厚みとコイル層の厚みを同じ層内に持たせることにより、ヘッド全体の厚みを低減し、更には情報記録再生装置の厚みを低減できる。

また、本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、導光構造が、略直方体形状のコア部と、コア部を取り囲み屈折率がコア部よりも低いクラッド部から成る光導波路であり、近接場光発生基部は、コア部の内部あるいは表面近傍に配置されていることを特徴とする。

本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、光源から近接場光発生素子までの光伝搬が、屈折率差による閉じ込め構造によるため極めて高いエネルギー効率となることで、高効率な近接場光発生を実現する。

また、本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、コア部が光束が記録媒体に向うにつれてコア部の断面積が減少する先細り構造を持つことを特徴とする。

本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、光源から近接場光発生素子までの光伝搬の過程で光スポットを縮小させるため、伝搬光から近接場光発生素子表面のプラズモンが高効率で励起されることにより、高効率な近接場光発生を実現する。

なお、コア部が、近接場光発生素子基部よりも光束の伝搬方向の前方において遮光膜により覆われていてもよい。

また、本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、近接場光発生素子は主磁極と副磁極の両者と磁気的に絶縁されており、近接場光発生素子の一部は、主磁極と副磁極を磁気的に接続する磁極接続部の一部と、前記基板からの高さが同一であることを特徴とする。具体的に近接場光発生素子先端部は、主磁極及び副磁極の記録媒体側の端部と同一面上に備えられていることを特徴とする。

本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、近接場光発生素子と主磁極を近接させることができ、記録媒体表面のごく微小領域に記録することが可能となる。

また、本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、近接場光発生素子は記録媒体に向けて断面積が減少する形状であることを特徴とする。

本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、近接場光発生素子先端部の先鋭化された部分のサイズによって規定される微小領域に近接場光を発生させるため、記録媒体表面のごく微小領域のみを加熱することができ、高密度な情報記録が可能となる。

また、本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、近接場光発生素子基部は、近接場光アシスト磁気記録ヘッドの先端面側から見た平面視形状が、近接場光発生素子先端部よりも光束の伝播方向に垂直方向において幅が広いことを特徴とする。

本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、導光部を伝播して来た光と相互作用する近接場光発生素子基部の面積が広いため、より強い表面プラズモンを発生することができ、より低消費電力での駆動が可能となる。

また、本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、近接場光発生素子基部から近接場光発生素子先端部に亘る近接場光発生素子の表面が、曲率半径が５０ｎｍ以上である滑らかな曲面であることを特徴とする。

本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、表面プラズモンが途中で散乱されることが低減し、より高い効率で近接場光を発生させることができる。

また、本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、近接場光発生素子基部のヘッド先端面側から見た平面視形状が、コア部の平面視形状と略同一であることを特徴とする
本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、導光部からの光と相互作用する近接場光発生素子基部が広いことから、高効率で近接場光を発生させることができる。また、作製も容易になるという利点も持つ。

また、本発明に係る情報記録再生装置は、上述した近接場光アシスト磁気記録ヘッドと、記録媒体と、近接場光アシスト磁気記録ヘッドを備えるサスペンションアームと、記録媒体を所定の速度で一定方向に回転させる回転駆動部と、サスペンションアームを記録媒体表面に平行な方向に移動可能に構成させるピボットと、サスペンションアームを記録媒体表面上で所定の位置に移動させるアクチュエータと、近接場光アシスト磁気記録ヘッドの記録再生駆動および回転駆動部とアクチュエータの動作を制御する制御部と、を持つことを特徴とする。

本発明に係る情報記録再生装置は、記録媒体表面のごく微小領域のみを近接場光で強く加熱し、それと同時に磁場印加によって磁化することによって高密度な情報記録を実現する。

本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいては、近接場光を発生させるまでの経路の設計自由度を向上させることができるとともに、所望の強度を有する近接場光を発生することができる。

実施形態１に係る情報記録再生装置の斜視図である。 実施形態１に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２とサスペンション３の先端部とディスクＤの断面図である。 実施形態１に係るスポットサイズ変換器２２の先端から主磁極２１の先端までの部分を、ヘッドの先端面側から見た図である。 （ａ）図３に示したＡ−Ａ’ に沿った断面図である。（ｂ）図３に示したＢ−Ｂ’に沿った断面図である。（ｃ）図３に示したＣ−Ｃ’に沿った断面図である。（ｄ）図３に示したＤ−Ｄ’に沿った断面図である。 本実施形態２に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド４１とサスペンション３の先端部とディスクＤの断面図である。 実施形態３に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２先端部の拡大断面図である。 （ａ）実施形態４に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２先端部の拡大断面図である。（ｂ）スポットサイズ変換器２２の先端から主磁極２１の先端までの部分を、ヘッドの先端面側から見た図である。 実施形態５に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２先端部の拡大断面図である。 実施形態６に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２先端部の拡大断面図である。 実施形態７に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２先端部の拡大断面図である。 実施形態８に係るスポットサイズ変換器２２の先端から主磁極２１の先端までの部分を、ヘッドの先端面側から見た図である。 実施形態９に係るスポットサイズ変換器２２の先端から主磁極２１の先端までの部分を、ヘッドの先端面側から見た図である。 実施形態１０に係るスポットサイズ変換器２２の先端から主磁極２１の先端までの部分を、ヘッドの先端面側から見た図である。 実施形態１１に係るスポットサイズ変換器２２の先端から主磁極２１の先端までの部分を、ヘッドの先端面側から見た図である。

（第一実施形態）
以下、本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドおよび情報記録再生装置の第一実施形態を、図１〜図４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、垂直記録層Ｄ１を有するディスク（磁気記録媒体）Ｄに対して、垂直記録方式で書き込みを行う装置である。また、本実施形態では、ディスクＤが回転する空気の流れを利用して近接場光アシスト磁気記録ヘッド２を浮かせた空気浮上タイプを例に挙げて説明する。

本実施形態の情報記録再生装置１は、図１に示すように、後述するスポットサイズ変換器（導光構造）２２を有する近接場光アシスト磁気記録ヘッド２と、ディスクＤ表面（磁気記録媒体の表面）に平行な方向（ＸＹ方向とする）に移動可能とされ、ディスクＤ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アシスト磁気記録ヘッド２を先端側で支持するサスペンション３と、光ファイバ（光束導入手段）４の基端側から該光ファイバ４に対して光束を入射させるレーザ光源（光源）５と、サスペンション３の基端側を支持すると共に、該サスペンション３をディスクＤ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３６に対して供給すると共に、レーザ光源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、アルミニウムなどの金属材料により、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、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の先端にサスペンション３が取り付けられている。

なお、キャリッジ１１およびサスペンション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、近接場光アシスト磁気記録ヘッド２とサスペンション３とで、ヘッドジンバルアセンブリ１２を構成している。また、レーザ光源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、レーザ光源５に隣接して、制御部８が取り付けられている。レーザ光源５はサスペンション３の上に搭載されていてもよい。

図２は本実施形態に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２とサスペンション３の先端部とディスクＤの断面を示す。近接場光アシスト磁気記録ヘッド２は、回転するディスクＤを近接場光によって加熱すると共に、ディスクＤに対して垂直方向の記録磁界を与えることで記録層Ｄ１内に磁化反転を生じさせ、情報を記録させるものである。この近接場光アシスト磁気記録ヘッド２は、図２に示すように、ディスクＤ表面から所定距離だけ浮上した状態でディスクＤに対向配置され、ディスクＤに対向する対向面２０ａを有するスライダ２０と、該スライダ２０の先端面に固定された主磁極２１と、該主磁極２１に隣接して固定されたスポットサイズ変換器（導光構造）２２とを備えている。主磁極２１のディスクＤに対向する先端部から磁場が発生する。また、本実施形態の近接場光ヘッド２は、スポットサイズ変換器（導光構造）２２に隣接して固定された再生素子（図示略）を備えている。なお、ディスクＤの回転方向は、図２において右から左に向う方向である。

サスペンション３はベースプレート（図示略）、ヒンジ（図示略）、ロードビーム２４、フレクシャ２５から成り、近接場光アシスト磁気記録ヘッド２をディスクＤに近接させた状態で浮上させる機能を持つ。ロードビーム２４は近接場光アシスト磁気記録ヘッド２をディスクＤ方向に向けて押す荷重をかける。フレクシャ２５のディスクＤ側（図下方）面に導光部２６が備わっている。導光部２６の先端は斜めに切断された切断面２７となっている。導光部２６は光ファイバあるいは樹脂製導波路など、光を導く機能を持ったものである。

スポットサイズ変換器２２は断面が三角形で先細り形状の導波路であり、光入射面２８は先端部２９と略相似形の三角形であるが、先端部２９よりもサイズが大きい。この先端部２９には近接場光発生素子基部３２が接している。先端部２９の先（図中下）は遮光膜３３で覆われている。近接場光発生素子３１の他端は近接場光を発生させる近接場光発生素子先端部３４となっている。近接場光発生素子３１は、ＡｕやＡｇなどの、入射光の照射によって表面プラズモンを励起する材質から成る。近接場光発生素子３１は、スポットサイズ変換器２２のディスクＤ側の先端部分に到達した光束を用いて光束による光エネルギーを表面プラズモンエネルギーに変換するとともに、変換した表面プラズモンエネルギーを用いて近接場光をディスクＤに照射するものである。

スライダ２０はＡｌＴｉＣから成る基板の上に素子を積層して作製されるが、図２においては図中右側がＡｌＴｉＣ基板側であり、各素子は図中左側方向に積層される。本実施形態では基板側（図中右側）から副磁極３５、コイル３６を含む層、近接場光発生素子先端部３４、主磁極２１の順に積層されている。近接場光発生素子３１は、その基部３２は主磁極２１よりも上（図中左）に位置しているが、途中湾曲した部分を持つことで、近接場光発生素子先端部３４は主磁極２１よりも下（図中右）に位置している。主磁極２１と副磁極３５は磁極接続部３７によって磁気的に接続され、コイル３６と合わせて電磁石を形成している。

図３はスポットサイズ変換器（導光構造）２２の先端から主磁極２１の先端までの部分を、近接場光アシスト磁気記録ヘッド２の先端面側から見た図である。また、図４は図３に示したＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’、Ｄ−Ｄ’に沿った断面を示す。簡単のため各素子層の間の絶縁層や遮光膜３３は図示を略している。スポットサイズ変換器（導光構造）２２は、所定の屈折率を持つコアをそれよりも屈折率の低いクラッド（図示略）が囲んだ構造を持っており、コアの幅と高さが徐々に小さくなる先細り構造になっている。先端近傍においてはクラッド層が存在せず、コアに近接場光発生素子基部３２が接している。主磁極２１は近接場光発生素子基部３２よりも下方に位置している。近接場光発生素子３１はその先で基板に平行な面において主磁極２１から横方向（図３、図４で左方向）にずれながら主磁極２１と同じ高さを経て、主磁極２１の下方にもぐりこんで近接場光発生素子先端部３４に達する。

このような構造の近接場光アシスト磁気記録ヘッド２は、近接場光発生素子先端部３４が主磁極２１と副磁極３５のあいだに位置している。スポットサイズ変換器（導光構造）２２は先細り三角錐台形状であり、コアの３側面のうち１面が基板に平行であり、残りの２面は基板に対して所定の角度を成している。内部を伝搬する光の伝搬方向は、基板にほぼ平行であるがわずかに傾いており、上記基板に平行な面に向けて徐々に近接して行く。このようにスポットサイズ変換器（導光構造）２２は立体構造を持っているので、そのごく近傍の主磁極２１は、スポットサイズ変換器（導光構造）２２の下（基板側）に形成する方が、上に形成するよりも高い位置精度で形成できる。近接場光アシスト磁気記録ヘッド２は動作時には基板の厚みに対して下方向側がリーディングエッジ、上方向側がトレーリングエッジとなり、スポットサイズ変換器（導光構造）２２の方が、それよりも基板下方向側にある主磁極２１よりもトレーリングエッジに近い。近接場光発生素子３１が、その基部３２では主磁極２１よりもトレーリングエッジ側に位置していながら、近接場光発生素子先端部３４は主磁極２１よりもリーディングエッジ側に位置している。このように、近接場光発生素子３１の形状を本実施の形態のように途中で湾曲させたものにすることによって、近接場光によって媒体表面を一時的に加熱した後で主磁極２１が発生する磁場によって記録することができる。また、導光部２６はサスペンション３に沿って配置され、先端の切断面２７で光の伝搬方向を変えるだけであり、機械的にも光学的にも無理のない構造になっている。また、スポットサイズ変換器（導光構造）２２を伝搬して来た光は近接場光発生素子３１の基部３２に照射されることによって、近接場光発生素子３１の表面プラズモンにそのエネルギーを与えるが、それ以外の光成分は遮光膜３３によって吸収されるか反射するため、ディスクＤに到達することは無い。ディスクＤには近接場光発生素子先端部３４から発生した近接場光のみが照射されるため、極めて微小な領域のみを加熱することができる。これにより、主磁極２１が磁気記録を行う領域だけを局所的に加熱することで高密度な記録が実現する。

すなわち、本発明によれば、ディスクＤの所望領域を近接場光で加熱した後に、主磁極２１による記録磁界が照射されることとなるため、情報を確実に記録することができる。また、スポットサイズ変換器２２の記録媒体側の先端部分に到達した光束を、表面プラズモンエネルギーに一旦変換して、光束によるエネルギーを増幅するため、近接場光を発生させるまでの経路の引回しが長くなったとしても、所望の近接場光を発生させることができる。

（第二実施形態）
図５は実施形態２に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド４１とサスペンション３の先端部とディスクＤの断面を示す。実施形態１と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。近接場光アシスト磁気記録ヘッド４１の特徴は、主磁極４２、コイル３６、副磁極４３が基板上でこの順序で形成されている、すなわち実施形態１とは主磁極４２と副磁極４３の位置が逆転している点である。近接場光発生素子４５は、その基部３２がスポットサイズ変換器（導光構造）２２に接しており、その近接場光発生素子先端部４４が主磁極４２とコイル３６の間に位置している。副磁極４３は主磁極４２に比べサイズが大きく、要求される作製精度が低いので、コイル３６を作製した後に高精度な表面の平坦化が不要になり、作製がより容易になるという効果を奏する。

（第三実施形態）
図６は実施形態３に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド先端部の拡大断面図である。実施形態１と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。本実施形態ではスポットサイズ変換器（導光構造）２２が、コア５１と、下部クラッド５２と、上部クラッド５３から成る。コア５１は下部クラッド５２、上部クラッド５３よりも屈折率が高い材質から成る。下部クラッド５２と上部クラッド５３は同一材料であるが、コア５１よりも屈折率が低いものであれば異なる材料から成ることも可能である。コア５１は下部クラッド５２よりも先端側（図中下側）まで突出しており、下部クラッド５２が無い部分には近接場光発生素子基部３２がコア５１に接して位置している。コア５１の先端は遮光膜３３で覆われている。上部クラッド５３はコア５１と遮光膜３３の両方を覆っている。光はコア５１と下部クラッド５２、上部クラッド５３の屈折率差によってコア５１内部に閉じ込められた形で伝搬して来るが、図に示した先端部では下部クラッド５２が無くなるのと同時に、コア５１の断面サイズが小さくなりすぎて光を閉じ込めることが不可能となる。更にコア５１の先端にある遮光膜３３によって光はそれより先に進むことができない。近接場光発生素子基部３２はそのようなコア５１先端部に露出するように位置しており、光の照射によって表面プラズモンを発生させることで、光のエネルギーを吸収し、近接場光発生素子先端部３４に向けて伝搬させる。このような構成にすることによって、光はヘッド先端部までは屈折率差による閉じ込めで高い伝搬効率を実現し、ヘッド先端部ではプラズモンにエネルギーを与えることによって極めて微小な空間をエネルギーが伝搬し、最終的に高効率な近接場光を発生させることができる。

（第四実施形態）
図７(ａ)は実施形態４に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２先端部の拡大断面図であり、図７（ｂ）はスポットサイズ変換器（導光構造）２２の先端から主磁極２１の先端までの部分を、近接場光アシスト磁気記録ヘッド２の先端面側から見た図である。実施形態１と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。本実施形態では近接場光発生素子先端部６１が厚み方向と幅方向の両方向において先細り構造になっている。近接場光発生素子基部３２から表面プラズモンの形で伝搬してきたエネルギーは近接場光発生素子先端部６１で散乱して近接場光となるが、その近接場光のスポットサイズは近接場光発生素子先端部６１のサイズに大きく依存する。本実施形態では近接場光発生素子先端部６１が先細り構造になることによって、他の実施形態の効果に加えて更にエネルギーを局在させることができ、より高密度な近接場光アシスト磁気記録が実現する。

（第五実施形態）
図８は実施形態５に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２先端部の拡大断面図である。実施形態１と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。本実施形態では近接場光アシスト磁気記録ヘッド２の上面にレーザ７１が固定されている点が、実施形態１との相違である。更に、スポットサイズ変換器（導光構造）７３の光入射面７２がレーザ７１からの出射光を反射することでスポットサイズ変換器（導光構造）７３内部に結合させている。レーザ７１を近接場光アシスト磁気記録ヘッド２に直接搭載することにより、ヘッドジンバルアセンブリの組立がより容易になり、また、近接場光アシスト磁気記録ヘッド２のディスクＤ表面からの浮上姿勢がより安定するという効果を奏する。

（第六実施形態）
図９は実施形態６に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２先端部の拡大断面図である。実施形態１と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。本実施形態では直線導波路８１がヘッド内導光の機能を持つ。直線導波路８１は矩形断面を持ち、入射口８２が先端部２９と同一形状である。このような構造は平面的なパターニングのみで作製可能であり、より高い形状精度で作製できるため、高効率な光伝搬が可能になる。

（第七実施形態）
図１０は実施形態７に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２先端部の拡大断面図である。実施形態１と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。本実施形態では直線導波路９１がコイル３６と基板から同じ高さにある。具体的には、コイル３６は、ディスクＤに対して直交する方向に形成されたものである。直線導波路９１は、コイル３６のディスクＤ側とは逆側に並んで備えられており、コイル３６の形成方向に沿って備えられている。このような構造も近接場光発生素子３１を途中基板に平行な面内で湾曲させることで実現できる。これにより、ヘッド全体の厚みを薄くすることができ、浮上量の低減と装置の小型化が実現する。

（第八実施形態）
図１１は実施形態８に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２のうち、スポットサイズ変換器（導光構造）２２の先端から主磁極２１の先端までの部分を、近接場光アシスト磁気記録ヘッド２の先端面側から見た図である。図３（実施形態１）と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。本実施形態では、近接場光発生素子１０１が主磁極２１の横方向にずれながら基板厚み方向にも折れ曲がって、近接場光発生素子先端部３４は主磁極２１よりも下方に位置している点は実施形態１と同様であるが、近接場光発生素子基部１０２が略円板形状になっている。スポットサイズ変換器２２を伝播して来た光が近接場光発生素子基部１０２と相互作用することで表面プラズモンを発生させるが、このとき近接場光発生素子基部１０２の表面積が大きいことで、より大きな相互作用が発生し、プラズモン発生効率が高くなる。結果として、近接場光発生素子先端部３４から発生する近接場光の強度が増し、より低消費電力での媒体の加熱が可能となる。

（第九実施形態）
図１２は実施形態９に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２のうち、スポットサイズ変換器（導光構造）２２の先端から主磁極２１の先端までの部分を、近接場光アシスト磁気記録ヘッド２の先端面側から見た図である。図１１（実施形態８）と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。本実施形態では、近接場光発生素子１１１が近接場光発生素子基部１１２から近接場光発生素子先端部１１３に向けて徐々にその幅を小さくした形状となっている。発生する近接場光は近接場光発生素子先端部１１３の幅によって規定される空間に局在するため、近接場光発生素子先端部１１３が細くなっていることで、より微小な領域に近接場光を局在させることができる。また、近接場光発生素子１１１は全体に亘って表面が滑らかであり、先鋭な部分（突起など）を持たない。典型的には、この表面の曲率半径は５０ｎｍ以上になるようにエッチング用マスクを設計する。表面プラズモンは表面の微小な形状によってその伝播状態が大きく影響を受け、特に先鋭な部分があるとそこで散乱されてしまうが、本実施形態のような滑らかな表面を持つ近接場光発生素子１１１を形成することにより、より高い効率で近接場光を発生させることができ、低消費電力で誤記録の少ない記録装置が実現する。

（第十実施形態）
図１３は実施形態１０に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２のうち、スポットサイズ変換器（導光構造）２２の先端から主磁極２１の先端までの部分を、近接場光アシスト磁気記録ヘッド２の先端面側から見た図である。図１２（実施形態９）と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。本実施形態の近接場光発生素子１２１では、近接場光発生素子基部１２２がスポットサイズ変換器２２よりも横長の形状となっている。スポットサイズ変換器２２を伝播して来た光は、近接場光発生素子基部１２２と相互作用することで近接場光発生素子基部１２２の表面に表面プラズモンを発生させるが、本実施形態のように近接場光発生素子基部１２２がスポットサイズ変換器２２よりも横長になっていると、スポットサイズ変換器２２を伝播してきた光のほとんどの成分が近接場光発生素子基部１２２と相互作用することができ、より高効率で近接場光を発生させることができる。

（第十一実施形態）
図１４は実施形態１１に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２のうち、スポットサイズ変換器（導光構造）２２の先端から主磁極２１の先端までの部分を、近接場光アシスト磁気記録ヘッド２の先端面側から見た図である。図１３（実施形態８）と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。本実施形態では、近接場光発生素子１３１のうち近接場光発生素子基部１３２の平面視形状が、スポットサイズ変換器２２と略同一である。このような構造にすることで、スポットサイズ変換器２２を伝播してきた光のほとんどの成分が近接場光発生素子基部１３２と相互作用して、高効率で近接場光を発生させることができる。また、スポットサイズ変換器２２をエッチングによって作製する場合に同一工程の中で近接場光発生素子基部１３２を容易に作製できる、という利点も持つ。

（その他の実施形態）
本発明は、各実施形態の構成に限定されるわけではない。具体的には、光束はスポットサイズ変換器２２のディスクＤ側の先端部分で終端していればよく、本発明は遮光膜３３を備える構成に限定されるわけではない。

本発明はコンピュータや家庭用電気製品に内蔵される情報記録再生装置、特に大容量記録が必要なハードディスク用の部品の一つとして利用される。

１ 情報記録再生装置
２ 近接場光アシスト磁気記録ヘッド
３ サスペンション
４ 光ファイバ
５ レーザ光源
６ アクチュエータ
７ スピンドルモータ
８ 制御部
９ ハウジング
９ａ 凹部
１０ 軸受
１１ キャリッジ
１２ ヘッドジンバルアセンブリ
２０ スライダ
２０ａ 対向面
２１ 主磁極
２２ スポットサイズ変換器（導光構造）
２４ ロードビーム
２５ フレクシャ
２６ 導光部
２７ 切断面
２８ 光入射面
２９ 先端部
３１ 近接場光発生素子
３２ 近接場光発生素子基部
３３ 遮光膜
３４ 近接場光発生素子先端部
３５ 副磁極
３６ コイル
３７ 磁極接続部
４１ 近接場光アシスト磁気記録ヘッド
４２ 主磁極
４３ 副磁極
４４ 近接場光発生素子先端部
４５ 近接場光発生素子
５１ コア
５２ 下部クラッド
５３ 上部クラッド
６１ 近接場光発生素子先端部
７１ レーザ
７２ 光入射面
７３ スポットサイズ変換器（導光構造）
８１ 直線導波路
８２ 入射口
９１ 直線導波路
１０１、１１１、１２１、１３１ 近接場光発生素子
１０２、１１２、１２２、１３２ 近接場光発生素子基部
Ｄ ディスク
Ｄ１ 垂直記録層

Claims (14)

1. 記録媒体を近接場光によって加熱するとともに前記記録媒体に対して記録磁界を与えることにより、磁化反転を生じさせ情報を記録させる近接場光アシスト磁気記録ヘッドであって、
   前記記録媒体の表面に対向配置されたスライダと、
   前記スライダに固定され、光束を伝搬する導光構造と、
   前記導光構造の前記記録媒体側の先端部分に到達した前記光束を用いて前記光束による光エネルギーを表面プラズモンエネルギーに変換するとともに、変換した前記表面プラズモンエネルギーを用いて前記近接場光を前記記録媒体に照射する近接場光発生素子と、
   前記スライダに設けられるとともに前記記録媒体に対して前記記録磁界を与える主磁極とを備え、
   前記光束は、前記導光構造の前記記録媒体側の先端部分で終端するものであり、
   前記近接場光発生素子は、前記記録媒体側に設けられた近接場光発生素子先端部と、前記近接場光発生素子先端部とは逆側に備えられたものであり前記導光構造の前記記録媒体側の先端部分に接続された近接場光発生素子基部とを備え、
   前記近接場光発生素子先端部は、前記主磁極の隣に備えられ、
   前記近接場光発生素子先端部と前記主磁極と前記導光構造とは、前記記録媒体の回転方向に沿って順に備えられていることを特徴とする近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
2. 前記導光構造の前記記録媒体側の先端部分に遮光膜を備えることを特徴とする請求項１に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
3. 前記スライダに設けられるとともに前記記録媒体からの戻り磁界を吸収する副磁極と、前記記録磁界を生成するコイルとを備え、
   前記副磁極と前記主磁極とは前記記録媒体の回転方向に沿って順に備えられており、
   前記コイルは前記副磁極と前記主磁極との間に備えられており、
   前記近接場光発生素子先端部は前記コイルと前記主磁極との間に備えられていることを特徴とする請求項１に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
4. 前記スライダに設けられるとともに前記記録媒体からの戻り磁界を吸収する副磁極と、
   前記記録磁界を生成するコイルとを備え、
   前記副磁極と前記主磁極とは前記記録媒体の回転方向に沿って順に備えられており、
   前記コイルは前記副磁極と前記主磁極との間に備えられており、
   前記近接場光発生素子先端部は前記コイルと前記副磁極との間に備えられていることを特徴とする請求項１に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
5. 前記コイルは、前記記録媒体に対して直交する方向に形成されたものであり、
   前記導光構造の少なくとも一部は、前記コイルの前記記録媒体側とは逆側に並んで備えられており、前記コイルの形成方向に沿って備えられていることを特徴とする請求項３に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
6. 請求項１に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッドであって、
   前記導光構造は、略直方体形状のコア部と、前記コア部を取り囲み屈折率が前記コア部よりも低いクラッド部とから成る光導波路であり、
   前記近接場光発生素子基部は、前記コア部の内部あるいは表面近傍に配置されていることを特徴とする近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
7. 前記コア部は、前記光束が前記記録媒体に向うにつれて前記コア部の断面積が減少する先細り構造を持つことを特徴とする請求項６に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
8. 前記コア部は、前記近接場光発生素子基部よりも前記光束の伝搬方向の前方において遮光膜により覆われていることを特徴とする請求項６に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
9. 前記近接場光発生素子先端部は、前記主磁極及び前記副磁極の前記記録媒体側の端部と同一面上に備えられていることを特徴とする請求項３に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
10. 前記近接場光発生素子は、前記記録媒体に向けて断面積が減少する形状であることを特徴とする請求項１に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
11. 前記近接場光発生素子基部は、前記近接場光アシスト磁気記録ヘッドの先端面側から見た平面視形状が、前記近接場光発生素子先端部よりも前記光束の伝播方向に垂直方向において幅が広いことを特徴とする請求項１に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
12. 前記近接場光発生素子基部から前記近接場光発生素子先端部に亘る近接場光発生素子の表面が、曲率半径が５０ｎｍ以上である滑らかな曲面であることを特徴とする請求項１１に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
13. 前記近接場光発生素子基部は、前記近接場光アシスト磁気記録ヘッドの先端面側から見た平面視形状が前記コア部の前記記録媒体側の先端部分の平面視形状と略同一であることを特徴とする請求項６に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
14. 請求項１に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッドと、
    前記記録媒体と、
    前記近接場光アシスト磁気記録ヘッドを備えるサスペンションアームと、
    前記記録媒体を所定の速度で一定方向に回転させる回転駆動部と、
    前記サスペンションアームを前記記録媒体表面に平行な方向に移動可能に構成させるピボットと、
    前記サスペンションアームを前記記録媒体表面上で所定の位置に移動させるアクチュエータと、
    前記近接場光アシスト磁気記録ヘッドの記録再生駆動および前記回転駆動部と前記アクチュエータの動作を制御する制御部とを備えることを特徴とする情報記録再生装置。

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