(57)【要約】【課題】高度情報化社会に進展に相応して求められている記録情報あたりの記録コスト（いわゆるビット単価）の低減に応えるため、記録密度の向上と装置コストの低減を両立させる低コストの熱アシスト磁気記録ヘッドの開発が課題とする。【解決手段】磁気ヘッドの情報記録媒体に対向する面の一部と情報記録媒体の表面が接触することにより発生する摩擦熱によって情報記録媒体を加熱することにより、従来のレーザー光照射方式に比べ、簡便で低コストで安定的な熱アシスト記録用磁気ヘッドを提供する。【選択図】図２
2010244633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報記録媒体に記録再生する磁気ヘッドにおいて、磁気ヘッドの情報記録媒体に対向する面の一部と情報記録媒体の表面が接触することにより発生する摩擦熱によって情報記録媒体を加熱することを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項２】
前記熱アシスト記録用磁気ヘッド内に、磁気ヘッドの情報記録媒体に対向する面の一部を突出させる突出機構を有し、該突出機構による突出部と情報記録媒体の表面が接触することを特徴とする請求項１に記載の熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項３】
前記突出機構を複数個有することを特徴とする請求項２に記載の熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項４】
前記突出機構がヒーターであって、前記突出部の突出量を、該ヒーターの発熱量で制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項５】
前記突出機構が圧電素子であって、前記突出部の突出量を、該圧電素子による変位量で制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項６】
情報記録媒体を加熱して磁気記録再生を行う熱アシスト磁気記録方法において、情報記録時に磁気ヘッドの情報記録媒体に対向する面の一部と情報記録媒体と接触することにより発生する摩擦熱によって情報記録媒体を加熱することを特徴とする熱アシスト磁気記録方法。
【請求項７】
前記熱アシスト磁気記録方法において、磁気ヘッドの情報記録媒体に対向する面の一部を突出させる複数個の突出機構から、突出機構を選択し、それに対応する突出部を前記情報記録媒体と接触することを特徴とする請求項６に記載の熱アシスト磁気記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気テープや磁気ディスクなどを記録媒体として使用する磁気記録装置に利用される熱アシスト磁気ヘッド及び熱アシスト磁気記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル情報化の進展に伴い、記録装置の高容量化と機器の小型軽量化が求められている。この要求に応えるため、磁気記録装置、特に磁気ディスク記録装置（例えば、Hard Disk Drive (HDD)）は、高記録密度化が追求されており、近年は、1Tb/in２以上の記録密度にまで達している。
【０００３】
磁気ディスク記録装置の高記録密度化は、記録ビットの大きさを極小化することで実現されてきた。しかし記録ビットを小さくするにつれて、磁化が熱エネルギーによって不安定となる熱揺らぎ現象が顕著に現れ、記録情報が消失することが問題となる。記録された信号が実用的な期間保持されるためには、情報記録媒体における磁性体の保磁力を大きくすることが要求される。
しかし、磁性体の保磁力をむやみに大きくすると、磁気ヘッドにより情報書き込み時に発生する磁界では十分に記録媒体が磁化されずオーバーライト特性が悪化するという問題が生じる。
【０００４】
この２つの問題を同時に解決するために、情報書き込み時に記録媒体である磁性体を加熱して保磁力を低下させ、磁気ヘッドの磁界で磁性体を強く磁化し記録する、いわゆる熱アシスト記録方式が提案され、研究されている。
【０００５】
記録媒体である磁性体を加熱する方法として、例えば特許文献１には、レーザー光照射により記録媒体を加熱する熱アシスト記録磁気ヘッドが開示されている。レーザー光源は、磁気ヘッドの外部に設置され、光ファイバー等の光導波路によりヘッドに導かれ、磁気ヘッドの記録媒体に対向する面の微小開口部から照射している。
しかし、レーザーを光導波路で導入する場合、半導体レーザーやマイクロレンズを固定している接着剤等の劣化による位置ずれが生じたり、スライダーや光学素子の熱変形が生じたりするため、導波路と入射光の結合効率が変化し、安定的なレーザー照射ができないといった問題があった。
特許文献２には、そうした問題の解決のために、磁気ヘッド内の導波路内の光量を検出し、光量に応じてレーザー光源である半導体レーザーの出力を制御する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１１７５０２
【特許文献２】特開２００８−２０４５８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
レーザーを熱源として使用する熱アシスト記録方式においては、レーザー照射による加熱領域と、磁気信号の記録領域を、磁気記録媒体上で一致させないと記録媒体に磁区を印加して記録できない。そのため、これらの領域を確実に一致させることが要求されている。しかし、磁気ヘッド周辺の限られた空間での位置決め制御は容易ではなく、多くの場合、レーザー照射機構は、磁気書込み素子の近傍に配置するように磁気ヘッドに組み込まれている。
【０００８】
極めて小さい磁気ヘッドに、機械的加工で光学的素子を形成することは、高度な技術を要するため、コスト的に高いものとなっている。また、特許文献２のように、安定的光量を確保するために複雑な導波路構成をとると、更に磁気ヘッドの加工が難しく、コスト増の原因となっている。
【０００９】
高度情報化社会に進展に相応して求められている記録情報あたりの記録コスト（いわゆるビット単価）の低減に応えるため、記録密度の向上と装置コストの低減を両立させる低コストの熱アシスト磁気記録ヘッドの開発が課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、かかる課題に対し鋭意検討を重ねた結果、磁気ヘッドの記録媒体と対向する面（空気軸受け面）と記録媒体とを接触させることにより発生する摩擦熱を利用し記録媒体を加熱させることができることを見出した。そして、前述したように、記録媒体上の加熱領域と磁気印加による記録領域とを一致させる必要があるため、磁気ヘッドの接触部は対向面全体である必要はなく、空気軸受け面内の一部を突出させ、必要な部分を局所的に加熱すればよいことも見出した。
【００１１】
また、摩擦熱による発熱を利用しているため、記録媒体の接触する部分のみ加熱され、加熱後は記録媒体上の空気流により急速に冷却される。このため、記録のための磁区印加の直前に記録媒体の記録領域部分のみを加熱すれば、磁区印加による記録後は、元の常温状態に戻り、情報が安定的に記録されることとなる。
【００１２】
本発明は、これらの知見に基づき成されたものであり、その要旨は以下の通りである。
（１）情報記録媒体に記録再生する磁気ヘッドにおいて、磁気ヘッドの情報記録媒体に対向する面の一部と情報記録媒体の表面が接触することにより発生する摩擦熱によって情報記録媒体を加熱することを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【００１３】
（２）前記熱アシスト記録用磁気ヘッド内に、磁気ヘッドの情報記録媒体に対向する面の一部を突出させる突出機構を有し、該突出機構による突出部と情報記録媒体の表面が接触することを特徴とする（１）に記載の熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【００１４】
（３）前記突出機構を複数個有することを特徴とする（２）に記載の熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【００１５】
（４）前記突出機構がヒーターであって、前記突出部の突出量を、該ヒーターの発熱量で制御することを特徴とする（２）又は（３）に記載の熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【００１６】
（５）前記突出機構が圧電素子であって、前記突出部の突出量を、該圧電素子による変位量で制御することを特徴とする（２）又は（３）に記載の熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【００１７】
（６）情報記録媒体を加熱して磁気記録再生を行う熱アシスト磁気記録方法において、情報記録時に磁気ヘッドの情報記録媒体に対向する面の一部と情報記録媒体と接触することにより発生する摩擦熱によって情報記録媒体を加熱することを特徴とする熱アシスト磁気記録方法。
【００１８】
（７）前記熱アシスト磁気記録方法において、磁気ヘッドの情報記録媒体に対向する面の一部を突出させる複数個の突出機構から、突出機構を選択し、それに対応する突出部を前記情報記録媒体と接触することを特徴とする（６）に記載の熱アシスト磁気記録方法。
【００１９】
記録媒体上の加熱領域と磁気印加による記録領域とを一致させる必要があるため、本発明に係る磁気ヘッドのヘッドスライダーの記録媒体と対向する面（空気軸受け面）に設けられた突出部は、ヘッドスライダー上の書込み素子近傍に配置することが望ましい。こうすることにより、突出部による摩擦熱が発生する場所は、まさにこれから磁気信号を書き込む場所と一致し、余分な部分の加熱を避けることができる。従って、必要な領域の磁性体だけが高温に加熱した直後に磁気信号を記録することができ、非常に効率がよい。
【００２０】
前記空気軸受け面の突出部は固定する必要はなく、突出可能な可動構造としておくことが望ましい。こうすることにより、状況に応じて（例えば書込み時のみ）必要な摩擦熱を得ることができる。また、突出量も制御可能とすることが望ましく、こうすることで、状況に応じて摩擦発熱量を制御することが可能となる。そのため、空気軸受け面の一部を突出させる突出機構を設ける必要がある。
【００２１】
前記突出機構は、（４）に示すように、磁気ヘッドのヘッドスライダーに通電加熱用ヒーターを組み込み、そのヒーターの発熱によるヘッドスライダーの一部分の熱膨張を利用する方法や、（５）に示すように、磁気ヘッド内に圧電素子を組み込み、突出量を圧電素子の変位量で制御する方法が考えられる。しかし、突出機構は、これらの方法に限定されるものではなく、ヘッドスライダーの空気軸受け面の一部を突出させる機構であれば、その態様は問わない。
【００２２】
ヒーターと圧電素子による突出機構の例では、突出量をヒーター電流や圧電素子電圧によって行うので、簡便で且つ安定的であり、従来技術を適用して実施できる。また、従来のレーザー照射方式のように磁気ヘッド内に光素子や光導波路を設ける必要なく、光ファイバーとの接続部の結合効率に影響されることもないため、安定した発熱量の制御が可能である。さらに、磁気ヘッドの加工も、従来技術をそのまま転用でき、ヘッドスライダー内に光素子や光導波路を設けるような高度な技術は必要ない。その結果、磁気ヘッドの製造コストの大幅低減につながる。
【００２３】
磁気ヘッドが記録媒体である磁気ディスクの外周部に位置する時、磁気ヘッドと記録トラックの相対的位置関係から、磁気ヘッドの中心線が記録トラックの記録方向とある角度（スキュー角）を持つ。このため、磁気ヘッドの突出部の位置を調整しないと、記録媒体の加熱が必要な場所を的確に加熱できない。そのため、ヘッドスライダーに突出機構を複数個設置し、スキュー角に応じてその内の一つまたは二つ以上の突出機構を作動させることにより、記録媒体の加熱部位を精度よく制御し、記録媒体上の加熱領域と記録領域とを一致させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明に係る熱アシスト記録用磁気ヘッドによれば、レーザー照射方式などの高度な加工技術や多大なコストを要することなく、簡便な方法で且つ安定的に磁気記録媒体上の極小部分を加熱することができる。そのため、熱アシスト記録方式に対応した記録装置を安価に提供することが可能となる。記録装置全体のコストにおける磁気ヘッドのコストの占める割合は大きく、とりわけレーザー照射方法では、レーザー関連部品のコストが群を抜いて高い。そのレーザー関連部品が不要となることからも、装置全体のコスト低減に大きく寄与することは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図1は、磁気記録装置の概観図を示す。
【図２】図２(a)は、ヘッドスライダーの中心線（図１のA-A）での断面の概念図を示し、図２(b)は、その断面において突出部が突出した状態の概念図を示す。
【図３】図３は、ヘッドスライダーを空気軸受け面側から見た図を示す。
【図４】図４は、通電加熱ヒーターを内蔵したヘッドスライダーの例を示す。
【図５】図５は、圧電素子を内蔵したヘッドスライダーの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図を基に本発明について説明する。
図１には、磁気記録装置の概観図を示す。主に、記録媒体である磁気ディスク21とジンバルバネ22で支えられた磁気ヘッド24、ジンバルバネを回転駆動させる駆動系23、そして図示はしていないが磁気ヘッドで読み書きする情報を処理する情報処理系で構成されている。磁気記録装置が作動しているときは、磁気ディスク21が高速回転し、その上を磁気ヘッド24が浮上し、非接触で情報の読み書きをする構造となっている。磁気ヘッド24は磁気ディスク21表面の空気流により浮上する構造となっており、浮上量は約10nm程度である。
【００２７】
磁気ヘッドの模式図を図２に示す。ヘッドスライダー1の記録媒体と対向する面（空気軸受け面7）には、情報を読み書きするために磁界検出、磁気印加するリードライト素子2が配置されている。熱アシスト磁気記録方法は、このリードライト素子2で磁気ディスク21に記録（書込み）する直前に、磁気ディスク21の記録領域を加熱し、当該部分の磁性材料の保持力を低下させるものである。その加熱温度は、概ね120~180℃程度が必要となる。
【００２８】
本発明は、ヘッドスライダー1の空気軸受け面の一部を突出させ、磁気ディスク21と接触させるときに発生する摩擦熱を利用して、磁気ディスクの必要部分を加熱するものであるので、ディスク走行方向の反対側でリードライト素子2の近傍に突出部を設けることが必要である。
【００２９】
図２(a)は、ヘッドスライダーの中心線（図１のA-A）での断面を概念的に示した図である。図２(a)に示すように、ヘッドスライダー1の空気軸受け面7の一部を突出させる突出機構3をリードライト素子2の近傍に設置する。突出機構の表面は、空気軸受け面7の突出部6となる。この突出部6の肉厚は、できるだけ薄いほうがよい。薄くすることにより、突出機構の動きが、突出部6に集中し、応答性が向上する。突出部6は、ヘッドスライダー1と一体構造とし、ヘッドスライダーの空気軸受け面が膨れるように変形することが望ましい。突出部が、ヘッドスライダーと分離して可動する構造でもよいが、そのときは、突出部の端部が磁気ディスクと衝突しないよう、例えば、端部がスムーズな曲線になるような加工等が必要である。
【００３０】
突出機構には、例えば通電加熱ヒーターが考えられる。通電加熱ヒーターを突出機構3として設置したとき、ヘッドスライダー外部から配線により電流を供給し、ヒーターを発熱させる。この発熱により、突出部が熱膨張し、空気軸受け面から突出する（図２(b)）。この突出部6が磁気ディスク21と接触するため、そこに摩擦熱が発生し、磁気ディスクの接触部分が加熱される。磁気ディスクの当該加熱部分は、加熱された直後にヘッドスライダー1に内蔵されたリードライト素子2の直下を通過し、記録の書込みが実施される。記録が書き込まれると、磁気ディスクは、自身の回転により生じた空気流により急速に冷却され、常温に戻る。
【００３１】
突出機構には、例えば圧電素子（ピエゾ素子）を用いることも考えられる。圧電素子を突出機構3として設置したとき、ヘッドスライダー外部から配線により圧電素子に電圧をかけ変形させる。圧電素子の表面の突出部は、ヘッドスライダー1の厚さに比べ十分薄いため、圧電素子で生じた変形は突出部に集中し、突出部6が押されるように空気軸受け面7から突出する。こうして、通電加熱ヒーターのときと同様に、磁気ディスク21と接触による摩擦熱を発生させ、磁気ディスク21を加熱することができる。
【００３２】
次に、磁気ヘッドと磁気ディスク上の記録トラックとは、常に一定の位置関係になっているとは限らない。特に、図１のように、磁気ヘッド24をロータリ型アクチュエーター23で磁気ディスク21上を移動させる場合、磁気ヘッド24が円弧を描いて移動するため、磁気ヘッド24の中心線が磁気ディスク21の記録トラック（通常は磁気ディスクの円周方向）に対し傾いてしまう。磁気ディスク上の加熱領域と記録領域を一致させるためには、リードライト素子2の走行線（記録トラックに平行）上に、突出部6が来るよう調整しなければならない。
【００３３】
図３は、ヘッドスライダー1の空気軸受け面7側から見た図を示す。ヘッドスライダー1の中心線と磁気ディスクの走行方向（記録トラックに平行）が、ある角度（スキュー角）を有する。通常、磁気ディスクの外周部に行くほどスキュー角が大きくなる。リードライト素子2の走行線は、磁気ディスクの走行線と平行になるため、スキュー角があると、ヘッドスライダーの中心線上にある突出機構3Cとそれに対応する突出部（図３では、突出部と突出機構の内蔵部は同位置となるため、突出機構として番号付けを行っている。以下同じ。）では、記録領域の加熱はできない。
【００３４】
そこで、突出機構3を複数個配置し（図３では、複数個ある突出機構の一つに突出機構３の番号を付けている）、スキュー角に従い、作動させる突出部を選択することにより、記録領域を的確に加熱することが可能となる。複数個の突出機構3の配置の一例として、リードライト素子2を中心とした円周上に配置した例を図３に示す。こうすることにより、突出機構3が常にリードライト素子2から等距離になるため、加熱から記録までの時間を一定にすることができる。もちろん、複数個の突出機構の配置は、これに限定する必要はない。例えば、ヘッドスライダーの中心線に直交する直線上に配置してもよい。ヘッドスライダーの空気軸受け面内にランダムに配置してもよい。スキュー角に応じて、リードライト素子の走行線上に来る突出機構を作動させるよう制御すればよい。
【００３５】
突出機構3（突出部6も含めて）を、空気軸受け面内を可動するようにしてもよい。しかし、その可動機構が複雑になることと、前述したようにヘッドスライダーとは分離して突出させるようになるため、突出部のスムーズ化加工等が必要となるため、コストが高くなることは否めない。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１は、通電加熱ヒーター5aを突出機構として、ヘッドスライダー1に内蔵した例である（通電加熱ヒーター5aは内蔵されているので実際見えないが、図４では、その内蔵位置を示している。）。図４は実施例１の磁気ヘッドの空気軸受面から見た鳥瞰図である。この磁気ヘッドは、市販の磁気ヘッドスライダーに次のようにして通電加熱用ヒーターを内蔵し、製作される。
【００３７】
まず、市販の磁気ヘッドのヘッドスライダー1の空気軸受け面側の中心線上であって、リードライト素子2から200μm離れた所に、スパッタリングによりAl2O3を直径200μm厚さ2μm成膜して台座とする。その上にTi密着層を0.01μm成膜し、両端部にPt電極層を1μm、中央部にCr層を8μm成膜して抵抗体を作成し、最後に表面にAl2O3を1μm、SiN保護層を0.1μm積層し抵抗体を覆った。Pt電極にはAuボールボンディングで金線を接合し、電流供給用の引き出し線4aとした。こうして通電加熱ヒーター5aを内蔵した磁気ヘッドが得られた。
【００３８】
（実施例２）
実施例２は、圧電素子5bを突出機構として、ヘッドスライダー1に内蔵した例である（圧電素子5bは内蔵されているので実際見えないが、図４では、その内蔵位置を示している。）。図５は実施例２の磁気ヘッドの空気軸受面から見た鳥瞰図である。この磁気ヘッドは、市販の磁気ヘッドスライダーに次のようにして積層型圧電素子を内蔵し、製作される。
【００３９】
まず、実施例１と同様、市販の磁気ヘッドのヘッドスライダー1の空気軸受面側の中心線上であって、リードライト素子2から200μm離れた所に、スパッタリングによりAl2O3を直径200μm厚さ2μm成膜して台座とする。その上にTi密着層を0.01μm成膜した後、厚さ1μmのPt電極層と厚さ2μmのPZT層を交互に3対成膜し、さらにPt電極層を1μmの厚さに成膜して積層ピエゾ素子を作成した。最後に表面をAl2O3を１μm成膜して覆い、最表面に保護膜としてSiNを0.1μm成膜した。
【００４０】
PZT層の積層成膜に当たっては特許公開公報（特開平１１−１３５８５０）に記されたようにマスクを用いてスパッタリングし、Pt電極とPZT層を交互に積層した。実施例１と同様、Pt電極にはAuボールボンディングで金線を接合し、引き出し線4aとした。こうして圧電素子（PZTピエゾ素子）を内蔵した磁気ヘッドが得られた。
【００４１】
実施例１、２で得られた磁気ヘッドを用いて、書き込み電流を20mAに制限して発生磁界を小さくした状態で、常温で保磁力Hc=4800 エルステッドの垂直磁気記録媒体に400kfciで記録した信号に80kfciの信号をオーバーライトして、消え残りの出力を測定しオーバーライト特性を検証した。まず、比較例として、本発明による接触摩擦熱を利用した加熱を用いない場合（突出部を突出させない状態）のオーバーライト特性は23dBであった。
【００４２】
次に、上述の突出機構により突出部を突出させ、突出部と磁気ディスクを接触させて摩擦熱を発生させ、直後にリードライト素子により書き込みを行った。このときのオーバーライト特性は、39dB得られ、加熱による効果が検証された。書き込み電流とオーバーライト特性の関係から、書き込み時の磁気記録媒体の等価的な保磁力はおよそ3200エルステッドと推定され、当該媒体の保持力の温度係数温度-16 [Oe/K]から推算すると書き込み時の媒体の実質的な温度はおよそ125℃と推定される。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明に係る熱アシスト記録用磁気ヘッドによれば、レーザー照射方式などの高度な加工技術や多大なコストを要することなく、簡便な方法で且つ安定的に磁気記録媒体上の極小部分を加熱することができる。そして、この磁気ヘッドを使用した熱アシスト磁気記録方法によれば、高密度磁気記録が可能となる。
そのため、低コストな装置により、高密度な情報記録が可能となるので、記録情報当たりの単価（ビット単価）の大幅な低減が可能となる。これは、高度情報化社会に向けて、市場から最も要求されることである。従って、本発明が、今後の高度情報化社会に実現に向け、大きく貢献するものと確信する。
【符号の説明】
【００４４】
１    ヘッドスライダー
２    リードライト素子
３    突出機構（またはその内蔵部）
3C    突出機構（またはその内蔵部）のうち、ヘッドスライダーの中心線上に位置するもの
４a    引き出し線
４ｂ    引き出し線
５a    通電加熱ヒーター内蔵部
５b    圧電素子内蔵部
６    突出部
７    空気軸受け面
２０    磁気記録装置
２１    磁気ディスク
２２    ジンバルバネ
２３    駆動系（ロータリー型アクチュエーター）
２４    磁気ヘッド
【図１】
2010244633.tif 000003
【図２】
2010244633.tif 000004
【図３】
2010244633.tif 000005
【図４】
2010244633.tif 000006
【図５】
2010244633.tif 000007