(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライダと、
光源手段と、
前記光源手段から射出された光を反射かつ集光する第１の光学素子と、
前記第１の光学素子によって集光された光の照射により近接場光を発生する第２の光学素子と、
を備え、
前記第１の光学素子は前記スライダを介して磁気記録媒体の表面とは反対側に配置され、
前記光源手段は前記第１の光学素子に向けて前記磁気記録媒体の表面から遠ざかる略垂直方向に光を照射すること、
を特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項２】
スライダと、
光源手段と、
前記光源手段から射出された光を反射かつ集光する第１の光学素子と、
光の照射により近接場光を発生する第２の光学素子と、
前記第１の光学素子によって集光された光を前記第２の光学素子に導く第３の光学素子と、
を備え、
前記第１の光学素子は前記スライダを介して磁気記録媒体の表面とは反対側に配置され、
前記光源手段は前記第１の光学素子に向けて前記磁気記録媒体の表面から遠ざかる略垂直方向に光を照射すること、
を特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記第３の光学素子は導波路であることを特徴とする請求項２に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記第１の光学素子は前記スライダに配置され、
前記第３の光学素子は前記スライダの前記第１の光学素子が配置された面の反対側の面まで光を導くこと、
を特徴とする請求項２又は請求項３に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項５】
前記光源手段は端面発光レーザ又は面発光レーザであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項６】
前記光源手段は、光源と、該光源からの光を導くための導光体とで構成され、前記導光体の端部には導いた光を前記第１の光学素子に向けて反射する反射面が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項７】
前記第１の光学素子は前記光源手段から射出される光を反射かつ集光するための反射面を備えており、該反射面は回転楕円面又は回転放物面からなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項８】
前記第１の光学素子は前記光源手段から射出される光を反射かつ集光するための回折格子を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項９】
前記第１の光学素子は前記光源手段から射出される光を反射かつ集光するための屈折率分布型レンズを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッドと、該記録ヘッドと前記磁気記録媒体とを相対的に移動させるための駆動機構と、を備えたことを特徴とする磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱アシスト磁気記録ヘッド、特に、磁気記録媒体に情報を記録する際に記録箇所を光照射によって加熱するようにした熱アシスト磁気記録ヘッド及び該記録ヘッドを備えた磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報記録媒体として高密度記録が可能な磁気記録媒体が種々研究、開発されている。この種の磁気記録方式では記録密度が高くなると、磁気ビットが温度の影響を受けることが顕著になる。それゆえ、高い保持力を有する記録媒体が必要となるが、そのような媒体を使用すると、記録時に必要な磁界も大きくなる。記録ヘッドによって発生する磁界は飽和磁束密度によって上限が決まるが、この上限値は材料による限界値に近づいており、今後飛躍的な増大は望めないのが現状である。
【０００３】
そこで、記録時に記録媒体を局所的に加熱して磁気軟化を生ぜしめ、保持力が小さくなった状態で記録し、その後に自然冷却することで、記録した磁気ビットの磁化の安定性を保障する熱アシスト磁気記録方式が提案されている。
【０００４】
熱アシスト磁気記録方式において、記録媒体の加熱は瞬時に行うことが望ましく、また、加熱する機構と記録媒体とが接触することは許されない。そのような加熱には一般的に光の吸収による方式が用いられる。しかし、超高密度での磁気記録の場合、必要なスポット径は２０ｎｍ程度であり、伝搬光を用いた通常の光学系では回折限界により光をそのような微小スポットに集光することはできない。
【０００５】
そこで、非伝搬光である近接場光を用いて加熱する方式が特許文献１にて提案されている。この方式では、適当な波長のレーザ光を光学系によって集光し、数十ｎｍの大きさの金属（プラズモンプローブ）に照射して近接場光（局在プラズモン）を発生させ、該近接場光を記録ビットの加熱手段として用いる。
【０００６】
ところで、磁気記録方式では、狭いスペースに記録媒体を設けており、記録ヘッドが挿入される隙間は１ｍｍ以下である。しかしながら、特許文献１に記載された、熱で支援された光／磁気データ記憶装置のように、記録ヘッドの上方に光源や光学系を配置して光を照射することは実際上困難である。そこで、磁気記録方式では、非常に薄い導光手段及び集光手段が求められている。
【０００７】
非特許文献１には、微小開口を備えたレーザを用いて近接場光を発生させ記録ビットを加熱させる方式が開示されている。しかし、この方式では、プラズモンプローブに対してレーザを密着させて配置する必要があり、固定方法や配線が複雑で困難である。また、磁気記録ヘッドと近接場光発生手段とは近くに配置する必要があるが、レーザと記録ヘッドの物理的干渉に配慮する必要があり、発光点と照射点の距離を離すことができるという光照射の特徴が生かせない。
【０００８】
また、特許文献２には、反射ミラーによって集光して近接場光を発生させる例、特許文献３には、ビームスプリッタと楕円ミラーを用いて近接場光を発生させる例がそれぞれ開示されている。しかし、これらの構成では、光源からヘッド内部へ光を導くために、コリメータレンズや楕円ミラーなどの光学素子が別途必要となり、光学系として厚みが必要で、熱アシスト磁気記録方式に採用することは困難である。
【非特許文献１】シャープ技報第９１号、第２６〜３０頁
【特許文献１】特開２００５−１１６１５５号公報
【特許文献２】特開２０００−１４９３１７号公報
【特許文献３】特開２０００−３５３３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の目的は、余分な光学素子を必要とせず、簡単な構成で薄型化を達成できる熱アシスト磁気記録ヘッド及び磁気記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の目的を達成するため、第１の発明は、スライダと、光源手段と、前記光源手段から射出された光を反射かつ集光する第１の光学素子と、前記第１の光学素子によって集光された光の照射により近接場光を発生する第２の光学素子と、を備え、前記第１の光学素子は前記スライダを介して磁気記録媒体の表面とは反対側に配置され、前記光源手段は前記第１の光学素子に向けて前記磁気記録媒体の表面から遠ざかる略垂直方向に光を照射すること、を特徴とする。
【００１１】
第２の発明は、スライダと、光源手段と、前記光源手段から射出された光を反射かつ集光する第１の光学素子と、光の照射により近接場光を発生する第２の光学素子と、前記第１の光学素子によって集光された光を前記第２の光学素子に導く第３の光学素子と、を備え、前記第１の光学素子は前記スライダを介して磁気記録媒体の表面とは反対側に配置され、前記光源手段は前記第１の光学素子に向けて前記磁気記録媒体の表面から遠ざかる略垂直方向に光を照射すること、を特徴とする。第３の光学素子としては導波路を用いることができる。
【００１２】
第１及び第２の発明に係る熱アシスト磁気記録ヘッドにおいては、光源手段から射出された光を反射かつ集光する第１の光学素子を設け、さらに、近接場光を発生する第２又は第３の光学素子を設けることで、大型の他の光学素子を必要とすることなく微小な記録ビットを加熱することができる。しかも、薄型であり、狭いスペースに配置する必要のある熱アシスト磁気記録ヘッドに最適である。
【００１３】
第１及び第２の発明に係る熱アシスト磁気記録ヘッドにあっては、光源手段として、端面発光レーザ又は面発光レーザを好適に用いることができる。さらに、光源手段は、光源と、該光源からの光を導くための導光体とで構成され、前記導光体の端部には導いた光を磁気記録媒体の表面から遠ざかる向きに反射する反射面が形成されていてもよい。
【００１４】
また、光学素子は光源手段から射出される光を反射かつ集光するための反射面を備えており、この反射面は回転楕円面又は回転放物面にて構成することができる。回転楕円面や回転放物面であれば、結像倍率を容易に調整することができる。また、光学素子は光源手段から射出される光を反射かつ集光するための回折格子又は屈折率分布型レンズを備えていてもよい。
【００１５】
第３の発明は、前記熱アシスト磁気記録ヘッドと、該記録ヘッドと前記磁気記録媒体とを相対的に移動させるための駆動機構と、を備えたことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る熱アシスト磁気記録ヘッド及び磁気記録装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、図２〜図４は断面図であるが、煩雑さを避けるためにハッチングを省略している。
【００１７】
（熱アシスト磁気記録装置の概略構成、図１参照）
まず、図１に、本発明に係る熱アシスト磁気記録ヘッド１５を備えた磁気記録装置１０の概略構成を示す。この磁気記録装置１０は、矢印Ａ方向に回転駆動される記録媒体である磁気ディスク１に対して、サスペンション１３を支軸１１を支点として矢印Ｂ方向（トラッキング方向）に回動可能に設け、サスペンション１３にトラッキング用アクチュエータ１２を取り付けたものである。サスペンション１３の先端部には熱アシスト磁気記録ヘッド１５が搭載されている。
【００１８】
前記磁気ディスク１は、磁気的情報が記録される記録層を備えた周知のものであり、好ましくは記録層の上に誘電体や半導体からなる光反射防止膜が形成されたものである。
【００１９】
（第１実施例、図２参照）
図２を参照して、本発明の第１実施例である熱アシスト磁気記録ヘッド１５Ａについて説明する。この熱アシスト磁気記録ヘッド１５Ａは、前記サスペンション１３（図１参照）の先端部に、光を反射して集光するための反射集光素子２０と、光源としての面発光レーザ２３と、スライダとして機能する透光性平板２５と、磁気書込み素子３０とを搭載したものである。
【００２０】
磁気書込み素子３０は、書込みポール３１とヨーク３２を一体化し、コイル３３を備えた周知の構成からなり、コイル３３への通電により書込みポール３１に発生した磁力を該ポール３１の先端から磁気ディスク１に作用させ、磁気ビットを磁化させる。
【００２１】
面発光レーザ２３は、反射集光素子２０の底部であって透光性平板２５上に取り付けられ、レーザ光を磁気ディスク１の表面から遠ざかる向きに、より具体的には略垂直方向に図面の上向きに射出する。反射集光素子２０は、例えば樹脂材から成形したもので、近接場光を発生させる手段を備えた固浸ミラー（Solid Immersion Mirror）として機能する。この素子２０の表面に形成したミラー面２０ａは回転楕円面又は回転放物面として構成されている。なお、光源としては、面発光レーザ２３以外に端面発光レーザを用いてもよい。また、回転楕円面及び回転放物面の詳細については後述する。
【００２２】
透光性平板２５は、例えば石英を加工して形成したもので、前記反射集光素子２０の底面に接着されており、底面にはＡｕなどの金属薄膜からなる微小構造（プラズモンプローブ）２６が形成されている。
【００２３】
面発光レーザ２３から射出されたレーザ光は、ミラー面２０ａで反射され、かつ、集光されて透光性平板２５のプラズモンプローブ２６を照射する。これにて、プラズモンプローブ２６から近接場光が微小領域に滲み出し、磁気ディスク１の磁気ビットを加熱する。加熱された磁気ビットは磁気軟化を生じ、直ちに前記書込みポール３１により所定の方向に磁化される。
【００２４】
以上説明した熱アシスト磁気記録ヘッド１５Ａにおいては、面発光レーザ２３から射出されたレーザ光を素子２０のミラー面２０ａで反射集光して平板２５のプラズモンプローブ２６から近接場光として滲みださせるようにしたため、光源からヘッド内部へ光を導くために、コリメータレンズやミラーといった別途光学部材を必要とすることなく、磁気記録ヘッドの薄型化に寄与し、狭いスペースに配置することができる。
【００２５】
（第２実施例、図３参照）
本発明の第２実施例である熱アシスト磁気記録ヘッド１５Ｂは、図３に示すように、光ファイバ２４の先端部を反射集光素子２０内に導入し、該光ファイバ２４の後端に図示しない面発光レーザ又は端面発光レーザを設けたものである。光ファイバ２４の先端面２４ａは４５°にカットされ、アルミニウムなどの反射膜がコートされている。なお、磁気書込み素子３０は前記第１実施例と同様の構成を有している。
【００２６】
レーザ光は光ファイバ２４によって先端部へと導かれ、先端面２４ａで図面の上方に反射される。このように、線状の導光体の端部に反射面を形成したものを光源手段として用いることで、前記第１実施例のように光源そのものを配置したのと実質的に等価になる。こうして光ファイバ２４から発せられた光は、ミラー面２０ａで反射かつ集光されて透光性平板２５のプラズモンプローブ２６を照射する。これにて、前記第１実施例と同様に、プラズモンプローブ２６から近接場光が微小領域に滲み出し、磁気ディスク１の磁気ビットを加熱する。
【００２７】
（第３実施例、図４参照）
本発明の第３実施例である熱アシスト磁気記録ヘッド１５Ｃは、図４に示すように、反射集光素子２１の上面部分にフレネルレンズ（回折格子）２１ａを形成したもので、他の構成は前記第１実施例と同様である。
【００２８】
反射集光素子２１に内蔵した面発光レーザ２３から図面の上方に射出されたレーザ光は、フレネルレンズ２１ａで反射され、かつ、集光されて透光性平板２５のプラズモンプローブ２６を照射する。これにて、前記第１及び第２実施例と同様に、プラズモンプローブ２６から近接場光が微小領域に滲み出し、磁気ディスク１の磁気ビットを加熱する。
【００２９】
（第４実施例、図５参照）
本発明の第４実施例である熱アシスト磁気記録ヘッド１５Ｄは、図５に示すように、反射集光素子２１の上面部分に屈折率分布型レンズ２１ｂを形成したもので、他の構成は前記第１実施例と同様である。
【００３０】
反射集光素子２１に内蔵した面発光レーザ２３から図面の上方に射出されたレーザ光は、屈折率分布型レンズ２１ｂで反射され、かつ、集光されて透光性平板２５のプラズモンプローブ２６を照射する。これにて、前記第１〜第３実施例と同様に、プラズモンプローブ２６から近接場光が微小領域に滲み出し、磁気ディスク１の磁気ビットを加熱する。
【００３１】
（第５実施例、図６参照）
本発明の第５実施例である熱アシスト磁気記録ヘッド１５Ｅは、図６に示すように、基本的には前記第１実施例と同様の構成を備えている。異なるのは、反射集光素子２０の集光点がスライダとして機能する平板２５’の上面になるようにミラー面２０ａを設計し、平板２５’に導波路２７を設け、該導波路２７の下面に近接場光を発生する微小構造（プラズモンローブ）２６を形成した点にある。
【００３２】
本第５実施例において、平板２５’は、必ずしも透光性を有している必要はなく、石英、シリコン、セラミック（ＡｌＴｉＣやジルコニアなど）を用いることができる。導波路２７は、石英、シリコンなどでフォトリソ加工などで形成される。微小構造２６はＡｕなどの金属薄膜からなる。
【００３３】
本第５実施例では導波路２７を用いている。その利点は、導波路２７を用いない形態では、光が集光するために平板２５が透明である必要があり、材料として石英などの透明基板が必要となる。導光に導波路２７を用いた場合、透明部分は数十μｍの範囲でよく、その他の部分はＡｌＴｉＣなどのセラミックを用いることができる。セラミックは石英などと比較してヤング率が大きく、ヘッドの浮上時に平板２５’に反りが生じにくい。従って、平板２５’の厚みを薄くすることが可能であり、全体としてヘッドの厚みを一層薄くすることが可能となる。
【００３４】
なお、本第５実施例では、反射集光素子２０に代えて、前記第３実施例で示したフレネルレンズ２１ａを備えた反射集光素子２１、または、前記第４実施例で示した屈折率分布型レンズ２１ｂを備えた反射集光素子２１を用いてもよい。さらに、光源として、前記第２実施例で示した光ファイバ２４を用いてもよい。
【００３５】
（回転楕円面による結像倍率の調整、図７〜図９参照）
ところで、面発光レーザや端面発光レーザあるいは光ファイバなどを光源と見たとき、その光ビームの径はそれぞれ異なり、光学系（ミラー面２０ａ）の結像倍率を調整する必要がある。
【００３６】
そこで、まず、ミラー面２０ａを回転楕円面とした場合の結像倍率の調整について説明する。図７〜図９に示すように、回転楕円面には焦点ａ，ｂが存在し、一方の焦点ａに光源を置くと他方の焦点ｂが集光位置となる。逆も同様である。
【００３７】
例えば、長軸寸法が２、短軸寸法が１．７３２０５１の楕円を長軸周りに回転させた形状のミラーを使った場合を想定する。短軸方向の結像倍率は常に１倍となり（図７（Ｂ）、図８（Ｂ）参照）、長軸方向の結像倍率は主光線（光束の中心）方向を長軸（二つの焦点ａ，ｂを結ぶ方向）から６０°とした場合は１倍である（図７（Ａ）参照）。そして、主光線の方向を長軸から９０°とした場合は０．７１７倍、６０．９８２７°とした場合には１．３９５倍となる（図８（Ａ）参照）。
【００３８】
また、短軸方向の倍率変更は、光源位置を長軸に対して垂直な方向にずらせることで可能である。回転楕円面の主光線が到達した位置の曲率半径の１０％程度であれば光線の発散角２θ＝９０°の場合には高次の非球面を使わなくても十分な性能を確保できる。回転楕円面の曲率半径が０．８６６０２５の場合、光源を焦点からミラー面２０ａとは反対方向に０．０８６６離した位置に置くと、短軸方向に１．２１倍、焦点からミラー面２０ａの方向に０．０８６６近づけた位置に置くと、短軸方向に０．８２６倍となる（図９（Ａ），（Ｂ）参照）。ミラー面２０ａに非球面を採用した場合には、短軸方向にさらに倍率を変化させることが可能で、長軸方向と同程度の倍率調整が可能になる。
【００３９】
（回転放物面による結像倍率の調整、図１０及び図１１参照）
次に、ミラー面２０ａを回転放物面とした場合の結像倍率の調整について説明する。この場合は二つのミラー面を使用することになる。
【００４０】
第１例は、図１０に示すように、光源Ｐ１から−０．５の位置に面頂点が存在し、近軸曲率半径が＋０．３の放物線を光源Ｐ１と面頂点を結ぶ直線周りに回転させた第１の回転放物面ミラー２０ｂと、第１の回転放物面ミラー２０ｂの面頂点から回転軸に沿って１．３の箇所に面頂点が存在し、近軸曲率半径が−０．６の放物線を頂点を通り放物線に対して垂直な直線周りに回転させた第２の回転放物面ミラー２０ｃとで構成されている。
【００４１】
第１の回転放物面ミラー２０ｂに対する光源Ｐ１からの放射角度は回転軸から＋７３．７３９８°の方向で開口数ＮＡは０．５の光束である。像点Ｐ２は回転対称軸上に発生し、等倍に結像する。回転軸に対して６７．３８０１４°の角度で主光線が結像する。
【００４２】
第２例は、図１１に示すように、光源Ｐ１から−０．３の位置に面頂点が存在し、近軸曲率半径が＋０．６の放物線を光源Ｐ１と面頂点を結ぶ直線周りに回転させた第１の回転放物面ミラー２０ｂと、第１の回転放物面ミラー２０ｂの面頂点から回転軸に沿って１．５、回転軸から光束放射側の垂直方向に０．１５の箇所に面頂点が存在し、近軸曲率半径が−０．１５の放物線を頂点を通り放物線に対して垂直な直線周りに回転させた第２の回転放物面ミラー２０ｃとで構成されている。
【００４３】
第１の回転放物面ミラー２０ｂに対する光源Ｐ１からの放射角度は回転軸から＋６７．３８０１４°の方向で開口数ＮＡは０．５の光束である。像点Ｐ２は回転対称軸上に発生し、１／１．６等倍に結像する。回転軸に対して−６１．９２７５１°の角度で主光線が結像する。
【００４４】
以上の如く、２枚のミラーを用いるとミラー面を光束の放射方向及び結像方向に合わせて自由に設計することが可能である。なお、実際上、透光性平板２５の底面（スライダ面）は回転対称軸に沿った位置に必ずしも設置する必要はない。
【００４５】
（他の実施例）
なお、本発明に係る熱アシスト磁気記録ヘッド及び磁気記録装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。
【００４６】
特に、図１に示した熱アシスト磁気記録装置の基本的な構成は任意であり、磁気書込み素子の構成も任意である。磁気記録媒体から情報を読み取るための読取り素子を設けてもよい。また、光源として端面発光レーザを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る熱アシスト磁気記録ヘッドを備えた記録装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】本発明に係る熱アシスト磁気記録ヘッドの第１実施例を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
【図３】本発明に係る熱アシスト磁気記録ヘッドの第２実施例を示す断面図である。
【図４】本発明に係る熱アシスト磁気記録ヘッドの第３実施例を示す断面図である。
【図５】本発明に係る熱アシスト磁気記録ヘッドの第４実施例を示す断面図である。
【図６】本発明に係る熱アシスト磁気記録ヘッドの第５実施例を示す断面図である。
【図７】回転楕円面の第１例を示す説明図である。
【図８】回転楕円面の第２例を示す説明図である。
【図９】回転楕円面の第３例を示す説明図である。
【図１０】回転放物面の第１例を示す説明図である。
【図１１】回転放物面の第２例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…磁気ディスク
１０…磁気記録装置
１５，１５Ａ〜１５Ｅ…熱アシスト磁気記録ヘッド
２０，２１…反射集光素子
２０ａ…ミラー面
２１ａ…フレネルレンズ（回折格子）
２１ｂ…屈折率分布型レンズ
２３…面発光レーザ
２４…光ファイバ
２５，２５’…平板（スライダ）
２６…プラズモンプローブ
２７…導波路
３０…磁気書込み素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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