(57)【要約】【課題】最適な光照射位置と光照射タイミングで近接場光を発生させることにより、超高密度熱アシスト磁気記録を可能とする。【解決手段】光照射手段を設ける位置は、主磁極１００のトレーリング側終端１０１から、主磁極のトラック幅方向の磁極幅の半分の距離以内とする。【選択図】  図１
2005004901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体に対して記録磁界を印加する記録磁極と、前記磁気記録媒体に対して光照射する光照射部とを備える磁気ヘッドにおいて、
前記光照射部は前記記録磁極のトレーリング側終端近傍に設けられていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記光照射部は、前記記録磁極のトレーリング側終端からトラック方向に、当該記録磁極のトラック幅方向の磁極幅の半分の幅に相当する距離以内に設けられていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項３】
請求項２記載の磁気ヘッドにおいて、主磁極と補助磁極とを有し、主磁極が前記記録磁極であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記光照射部に金属製の光散乱体が設けられ、前記金属製の散乱体はレーザ光の照射を受けて近接場光を発生することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記光照射部は、前記記録磁極のトラック幅方向の中心に配置されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項６】
請求項５記載の磁気ヘッドにおいて、前記光照射部は、前記記録磁極のトレーリング側終端に設けられた窪みに配置されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項７】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記光照射部は、前記記録磁極のトラック幅方向の両側面に配置されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項８】
磁気記録層を備える磁気記録媒体に対して記録磁界の印加と光照射とを行って情報を磁気的に書き込む磁気記録方法において、
前記磁気記録層に印加された記録磁界のトラック方向における磁界勾配の最も急峻な位置と前記光照射による前記磁気記録層の熱分布の温度勾配の最も急峻な位置とが略一致するように前記記録磁界の印加と前記光照射とを行うことを特徴とする磁気記録方法。
【請求項９】
請求項８記載の磁気記録方法において、前記光照射を止めるタイミングが、ヘッド磁界が反転を始めるタイミングと、前記ヘッド磁界が反転を始めるタイミングから最小反転時間の半分だけ遡ったタイミングとの間にあることを特徴とする磁気記録方法。
【請求項１０】
請求項８記載の磁気記録方法において、前記光照射を行う間隔は、熱アシスト磁気記録装置における最小磁化反転単位に一致することを特徴とする磁気記録方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高記録密度の情報記憶装置に関し、特に、記録媒体に光を照射する近接場光プローブと磁気記録再生用ヘッドを備えた熱アシスト磁気記録ヘッド及び熱アシスト磁気記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現代の情報化社会を支える情報記憶システムの１つとしてコンピュータ等に装着されている磁気ディスク装置は、高記録密度化と高速化及び小型化が急速に進んでいる。磁気ディスク装置の高密度化を実現するためには、磁気ディスクと磁気ヘッドの距離を狭めること、磁気記録媒体の磁性膜を構成する結晶粒径を微細化すること、磁気記録媒体の保磁力（異方性磁界）を増大させること、信号処理方法の高速化等が要望されている。
【０００３】
磁気記録媒体において、結晶粒子を微細化することはノイズを低減することにつながるが、一方、粒子が熱的に不安定になるという問題が生じる。従って、結晶粒子を微細化して更に熱安定性も確保するためには、異方性定数を大きくする必要がある。異方性定数を大きくすること、即ち、異方性磁界を大きくするということは、記録に必要なヘッド磁界強度も大きくしなければならないことを意味する。しかし、記録用ヘッドに使われる磁極材料の制限及び、磁気ディスクと磁気ヘッドの距離を狭めることの制限から、今後、高記録密度化に比例して異方性磁界を増大させることは困難である。
【０００４】
一方、光ディスクの分野では、相変化型記録媒体の実用化や青紫色半導体レーザの開発により、書き換え型媒体でかつ高密度化が進められてきた。更に高密度化するためには、記録再生用の光スポットを縮小することが最も効果的な方法であり、そのためには光源の発振波長を短くすることと、光をディスク上に絞り込む対物レンズ開口数の拡大を行うことが効果的である。しかし、短波長の光源素子開発には多くの困難が伴い、また、開口数は１未満という限界が存在するために光スポットの縮小による高密度化には限界があった。
【０００５】
このような状況下で、近年では近接場光記録技術が、光ディスクの高密度技術として注目を浴びている。通常の光ディスク光学系では、光スポット径に回折限界が存在し、これよりも小さい光スポットは形成できないという問題があったが、光の絞込み手段として光ファイバの先端等に形成した開口、あるいは、固体浸レンズの構造を導入することにより、回折限界以下の光スポットを形成することが可能となる。しかし、開口型は開口径を光源の波長以下に縮小していくと光利用効率が急激に低下し、実用的な速度での記録が困難となる。また、固体浸レンズの場合は、材料によって絞り込み効果が決定されてしまうため高密度化には限界がある。また、いずれもデバイス表面からλ以上離れた空間には光エネルギーが殆ど到達しないので、これらの近接場光デバイスは記録媒体の表面にきわめて接近した配置とせざるを得ず、その場合には塵埃の存在に比較的強く媒体交換が容易であるという光ディスクの特徴は損なわれることとなる。即ち、近接場光記録技術によってストレージ・デバイスを実現する場合には、その構造は、必然的に現行のハードディスク装置と同様に、記録媒体の表面至近を浮上するスライダ上に記録再生素子、即ち、近接場光発生機構等が積載される形態となる。媒体が交換できず、装置内部に固定されることになれば、記録媒体は装置寿命と同等以上であることが求められる。従って、書き換え耐久性が低い相変化記録媒体を用いることは非現実的である。
【０００６】
以上述べた磁気ディスク装置と光ディスク装置の問題を解決するために、光記録技術と磁気記録技術を結合したハイブリッド記録技術が提案された。例えば、Ｉｎｔｅｒｍａｇ２０００  ＨＡ−０４及びＨＡ−０６がある。これらは、記録媒体及び再生ヘッド原理は従来の磁気記録の延長線上とし、記録ヘッドに関してのみ、記録磁界が発生する部分に近接場光を発生させる機構を付加する。これより、従来の磁気ヘッドでは記録磁界が不足して記録が困難であった超高記録密度用の高い異方性磁界強度、即ち高保磁力を持つ媒体の保磁力を下げて記録を可能にするという効果が得られる。
【０００７】
従来の熱アシスト磁気ヘッドによると、近接場光の光照射位置は、ヘッドが移動する方向に対して前方（媒体が移動する方向に対して後方）にあった。即ち、磁気ヘッドからヘッド磁界が印加される前に光照射が行われ、媒体が暖められた後、磁界が印加されるという方式であった（例えば、特開２００２−１１７５０２号公報）。もしくは、光照射位置とヘッド磁界印加位置は一致していた（例えば、特開２００２−２９８３０２号公報）。これらの光照射位置では、光の照射タイミングはヘッド磁界が印加される前か、ヘッド磁界と温度が最大値となるタイミングがほぼ一致している。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１１７５０２号公報
【特許文献２】
特開２００２−２９８３０２号公報
【非特許文献１】
Ｉｎｔｅｒｍａｇ２０００  ＨＡ−０４，  ＨＡ−０６
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ヘッド磁界が印加される前又は、同時に光が照射されると、記録された磁化は、記録後も数ナノ秒の間ヘッドの真下を通過するため、記録した磁化がヘッド磁界と熱の影響を受けて消去されてしまうという問題が生じる。
【００１０】
本発明の目的は、このような問題を解決するために、最適な光照射位置と光照射タイミングで近接場光を発生させることにより、超高密度熱アシスト磁気記録を可能とする熱アシスト磁気記録ヘッド及び熱アシスト磁気記録装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の磁気ヘッドは記録磁極のトレーリング側終端近傍に光照射部を設ける。このような構成を持つ熱アシスト磁気記録装置では、光照射による熱分布の最大上昇温度における磁気記録媒体の異方性磁界の大きさが、記録ヘッドの最大ヘッド磁界以下であれば熱アシスト磁気記録が可能であり、記録磁極のトレーリング側の終端近傍に記録磁化遷移が形成される。光照射部を設ける位置は、トラック走行方向に対して、トレーリング終端から、記録磁極のトラック幅方向の磁極幅の半分の大きさに相当する距離以内とすることにより高効率の再生出力が得られる。記録ヘッドが主磁極と補助磁極とを有するヘッドの場合、記録ヘッドは主磁極である。
【００１２】
光照射部は、金属の散乱体を用いて近接場光を発生することにより、光学系の回折限界や光学部品材料の制限を受けることなく、熱アシスト磁気記録に用いられる光スポットのサイズを縮小することができ、記録媒体上の記録密度を増大させることができる。近接場光を発生する金属の散乱体の形状を円錐又は多角錘の形状をした構造とすると、効率的に近接場光を発生することができ、三角形とするとより効率的に近接場光を発生することができる。
【００１３】
光照射部は、記録磁極のトレーリング終端のトラック幅方向中心付近を適当な大きさに削って配置することにより、温度勾配と磁界勾配が最も急峻な位置に配置することができる。あるいは、光照射部を、記録磁極のトラック幅方向の両面に記録磁極を挟むように対称的に配置することにより、温度勾配と磁界勾配が最も急峻な位置に配置することができる。
【００１４】
また、近接場光を発生させる金属の散乱体は、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ等の熱伝導率の高い金属膜を介して記録磁極と接するように配置することにより、効率よく熱を拡散して記録磁極が発熱することを防ぐことができる。また、近接場光を発生させる金属の散乱体は、散乱体の一部をＡｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，Ｃｒ２Ｏ３，ＳｉＮ，ＢＮ等の誘電体と接して設けるか、もしくは散乱体全体を前記誘電体で覆うように形成することにより、金属の散乱体は効率的に近接場光を集光できる。
【００１５】
本発明の熱アシスト磁気記録装置は、ヘッドトレーリング近傍に設けた光照射部と、光源として平面レーザを備え、この平面レーザによりレーザ光を光照射部に導くことにより、光を照射して記録用媒体を加熱昇温した状態でヘッド磁界を印加して磁気的な記録が可能となる。他の構成として、ヘッドトレーリング近傍に光照射部を設け、光源としてヘッドスライダー上に半導体レーザ等を備え、半導体レーザから出射されたレーザ光を光ファイバによって光照射手段に導くようにしてもよい。また、熱アシスト磁気記録装置の記録用信号処理回路の記録コイル駆動回路とレーザ駆動回路の前に遅延時間を補正するための遅延回路を設けることにより、ヘッド磁界の反転のタイミングと光照射のタイミングを精度良く制御できる。
【００１６】
本発明による熱アシスト磁気記録方法は、磁気記録層に印加された記録磁界のトラック方向における磁界勾配の最も急峻な位置と光照射による磁気記録層の熱分布の温度勾配の最も急峻な位置とが略一致するように記録磁界の印加と光照射とを行う。光照射を止めるタイミングを、ヘッド磁界が反転を始めるタイミングと、ヘッド磁界が反転を始めるタイミングから最小反転時間の半分だけ遡ったタイミングとの間とすることにより、高い再生出力を得ることが可能となる。  また、光照射を行う間隔を、熱アシスト磁気記録装置における最小磁化反転単位に一致させることにより、全ての磁化反転単位において、高い再生出力を得ることが可能となる。
本発明によると、高分解能で低ノイズ記録磁化が得られるため、記録密度を増大することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図２は、本発明による磁気ディスク装置の構造を示す模式図である。磁気ディスク装置のドライブ内には通常一枚ないし数枚の磁気ディスク１５が実装されている。本例の磁気ディスク１５は、軟磁性下地層と垂直磁気記録層を備える垂直磁気記録用の磁気ディスクであり、矢印１０の方向に回転駆動される。拡大図（ａ）に示すように、キャリッジ１３の先端に固定された磁気ヘッドスライダー１１後端にある磁気ヘッド１２は、ボイスコイルモータ１４によって任意のトラックにアクセスし、磁気ディスク（媒体）上で情報の記録再生を行っている。拡大図（ｂ）は、磁気ヘッド１２について、記録を行う記録ヘッド１０２と再生を行う再生ヘッド１６の構成を媒体対向面から見た概略図である。記録ヘッド１０２は主磁極１００と補助磁極１０３とを備える垂直磁気記録用の単磁極型記録ヘッドであり、主磁極１００から漏れ出る磁界によって媒体１５に磁気記録が行われる。再生ヘッド１６は、磁気シールド１７と補助磁極１０３を兼ねる磁気シールドの間に配置される磁気抵抗効果素子からなる再生素子１８を備え、再生素子１８内に媒体１５からの漏れ磁束が流入することで、再生出力が得られる。
【００１８】
図３は、本発明による記録ヘッドの構成例を示す図である。図は、記録ヘッド及び記録媒体を、記録媒体面に垂直（図中の上下方向）かつトラック走行方向に平行な面で切断した場合における記録ヘッド周辺の断面構造を表している。
【００１９】
記録媒体１１０は、結晶化ガラス基板１１３上に形成された軟磁性層１１２及び磁気記録層１１１を備える。磁気記録層１１１は、膜面垂直方向に磁化容易軸を有する垂直磁化膜（Ｐｄ／Ｃｏ多層膜）である。記録ヘッド１０２は主磁極１００と補助磁極１０３を有し、平板状の補助磁極１０３は記録媒体１１０に略直交するように形成されている。更にこの補助磁極１０３には、導体パターン１０４が螺旋状に形成され、その両終端は外部に引き出されて磁気ヘッド駆動回路に接続されている。主磁極１００は一端が補助磁極１０３に接続され、他端は記録ヘッド１０２底面に至り、記録媒体１１０に対向している。補助磁極１０３、主磁極１００及び導体パターン１０４は全体として電磁石を構成しており、駆動電流によって主磁極１００の先端部分近傍の磁気記録層１１１に記録磁界が印加される。また、記録ヘッド１０２は、主磁極１００の記録媒体１１０対向面のトレーリング終端１０１に光散乱体１０６を有し、光散乱体１０６にレーザ光１０８を照射するための平面レーザ１０７及びホログラム・レンズ１０９を備える。以上の構造を有する記録ヘッドは、薄膜形成プロセスとリソグラフィ・プロセスによって作製することができる。
【００２０】
図４は、主磁極１００及び光散乱体１０６を記録媒体１１０対向面から見た図である。図４（ａ）は主磁極の媒体対向面形状が長方形の場合、図４（ｂ）は、主磁極の媒体対向面形状がトレーリング側の主磁極幅を底辺とする台形の場合を示している。図中の矢印はヘッド走行方向を表す。
【００２１】
主磁極１００の記録媒体１１０対向面のトレーリング終端１０１は、トラック幅方向の磁極幅（Ｔｗｗ）の中心付近を窪ませるように半楕円形状に削る。光散乱体１０６は、図示するように、磁極幅中心の磁極を削った位置に設ける。また、この窪みの大きさは、以下に示す計算機シミュレーションから得られた最適領域を選ぶのが良い。図３に図示した光散乱体１０６の形状はほぼ三角形であり、ＡｕもしくはＰｄ等の材料できているが、光散乱体の形状は、円錐又は他の多角錐でもよい。いずれの形状の場合でも、尖った頂点が媒体に向くように配置する。
【００２２】
記録媒体１１０に対する情報の記録時には、記録磁界発生と同時に光源である平面レーザ１０７からレーザ光１０８が放射される。このレーザ光はホログラム・レンズ１０９によって収束され、散乱体１０６に照射される。金属散乱体１０６は、コヒーレントなレーザ光１０８の照射を受けると、内部の自由電子がレーザ光１０８の電場によって一様に振動させられる結果としてプラズモンが励起され、散乱体１０６の先端部分には強い近接場光が発生される。こうして記録時に、磁気記録層１１１は近接場光によって加熱され、同時に主磁極１００によって記録磁界が印加されるので、記録すべき情報に対応した所望の記録磁化遷移を磁気記録層１１１上に熱アシスト記録によって形成することができる。
【００２３】
磁気記録層１１１に記録された情報の再生は、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子、又はＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子等の磁束検出手段を搭載した再生ヘッドを用いて、磁気記録層からの漏洩磁束を検出することにより磁気的に情報の再生を行う。あるいは、記録媒体のＫｅｒｒ効果及びＦａｒａｄａｙ効果を利用した光学的磁束検出手段を搭載した再生ヘッドを用いて光学的に再生してもよい。
【００２４】
以下に、本発明の効果について、マイクロマグネティクスを用いた計算機シミュレーション手段によって計算、検討した結果を示す。図５は、本発明のヘッド主磁極１００のみを取り出して記録媒体１１０とともに示した簡易モデル図、及び、ヘッド磁界プロファイルと熱プロファイルの一例を示す図である。主磁極１００はトラック走行方向に４００ｎｍの磁極厚さを持ち、トラック幅方向の磁極幅は１００  ｎｍとした。主磁極１００と媒体間の空隙は１５  ｎｍとした。図の矢印１１７は光照射位置である。
計算は、以下に示すＬａｎｄａｕ−Ｌｉｆｓｈｉｔｚ−Ｇｉｌｂｅｒｔ方程式に、熱エネルギーによる磁界ｈ（ｔ）を加えたＬａｎｇｅｖｉｎ方程式を用いた（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７５（２），１５  Ｊａｎ．１９９４）。
【００２５】
【数１】
2005004901.tif 000003
【００２６】
ここで、Ｍ  は粒子の磁化、ｔは時間、Ｈｅｆｆ  は実効磁界、γはジャイロ磁気定数、αはＧｉｌｂｅｒｔのダンピング定数（消衰定数）、Ｍｓは飽和磁化、ｈ（ｔ）は熱揺らぎによる実効的な磁界、ｋはボルツマン定数、Ｔは温度、Ｖは粒子の体積、δ（τ）はＤｉｒａｃのデルタ関数、τは時間ステップである。δｉｊはＫｒｏｎｅｃｋｅｒ  ｄｅｌｔａで、ｉ，ｊは磁界の成分（ｘ，ｙ，ｚ）である。＜＞は時間平均である。
【００２７】
式（２）、（３）より、各粒子に印加されるｈ（ｔ）の大きさは、平均が０、（２）式の右辺の係数（２ｋＴα／γＶＭｓ）を分散とするガウス分布に従うとし、その方向はランダムなベクトルであるとした。また、（２）式より、δ（τ）は、時間ステップの逆数とし、時間刻みごとに、粒子に加わる熱揺らぎによる実効磁界の大きさが変化するとした。
【００２８】
ヘッド磁界は、市販の積分要素法を用いた三次元ヘッド磁界解析プログラムＭＡＧＩＣを用いた。ヘッド磁界は最大１２  ｋＯｅである。熱プロファイルは有限要素法を用いて熱拡散方程式を解くことによって求めた。この時、記録層の中心部でガウス分布の強度分布を有する光スポットが照射されるとし、照射された光のエネルギーは膜厚方向に均等に吸収されると仮定した。図は、入射パワー１  ｍＷで１  ｎｓ照射した場合で、スポット半径（最大光強度の１／ｅ２の等温線の半径）５０  ｎｍの温度プロファイルである。最大発熱温度は２３５℃である。再生出力はＭＲヘッドの感度分布をリングヘッドの相反定理の式に代入して求めた（松本光功：磁気記録（共立出版、東京、１９７７））。再生条件は、シールド間距離Ｇｓ  ＝  ０．０６μｍ、再生トラック幅Ｔｗｒ  ＝  ０．８μｍとした。
【００２９】
図６は、媒体上における熱分布の中心温度の時間依存性を示す図である。入射パワー１  ｍＷで１  ｎｓ照射した後、１  ｎｓ冷却した結果である。
図７に示した表は、Ｐｄ／Ｃｏ多層膜媒体の磁気特性を示している。これによると、異方性磁界Ｈｋは２０  ｋＯｅとＣｏＣｒ系媒体の倍近い値であるため、図５に示した最大１２  ｋＯｅのヘッド磁界では記録することができない。
【００３０】
図８は、異方性磁界Ｈｋと飽和磁化Ｍｓの温度依存性を示す図である。異方性磁界は温度が４０  ℃増加すると１５  ％減少し、飽和磁化は５  ％減少するとした（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｍａｇｎ．，  ｖｏｌ．  ３４  ，  ｐｐ．  １５５８−１５６０，  １９９８）。この図より、上記照射手段による最大発熱温度２３５℃では、異方性磁界Ｈｋは４  ｋＯｅ以下となり、最大ヘッド磁界強度１２  ｋＯｅ以下である。
【００３１】
以上の計算手段、計算条件にて、光散乱体による光照射位置依存性及び光照射タイミング依存性について計算を行った。ここで、光照射タイミングとは、光照射を始める時間であり、ヘッド磁界が反転を始める時刻を０秒として、１ビットの記録が終わるまでの間の時間とした。
【００３２】
図９は、光照射タイミングＩｔ  ＝  ０．０  ｎｓで記録したときの再生出力の光照射位置Ｘｐ（主磁極のトラック幅方向の磁極幅Ｔｗｗで規格化：Ｘｐ／Ｔｗｗと定義）依存性を示す図である。ヘッドは図において、右方向に周速２０ｍ／ｓで動いているとした。図における主磁極１００の終端はヘッドトレーリング側の主磁極終端１０１であり、この主磁極終端１０１を光照射位置０  ｎｍの位置と決めた。記録密度は３  Ｔｂ／ｍ２を目標として、６．６  ｍｆｃｍ  （ｍｆｃｍ：  ｍｅｇａ  ｆｌｕｘ  ｃｈａｎｇｅ  ｐｅｒ  ｍ）、１９．７  ｍｆｃｍ、３９．４  ｍｆｃｍの計算を行った。これより、記録密度が６．６  ｍｆｃｍでは、Ｘｐ／Ｔｗｗ  ＝  ０．２〜１．０までは再生出力はほぼ一定であるが、０．０以下になると急激に減衰する。１９．７  ｍｆｃｍでは、Ｘｐ／Ｔｗｗ  ＝  ０．２近傍を再生出力の最大値として、この近傍から遠ざかるに従い再生出力は減少する。３９．４  ｍｆｃｍの時は１９．７  ｍｆｃｍの時と同様の結果が得られた。
【００３３】
光散乱体をヘッドの主磁極終端１０１より外側に配置すると再生出力が減少する理由は、ヘッド磁界が減衰している所に光が照射されるためである。主磁極終端１０１より内側に配置した場合、低密度と高密度で現象が異なる理由は以下のように考えられる。低密度の場合、Ｘｐ／Ｔｗｗ≦  １．０ならば、記録ビットは、次のビットが書かれる時にはヘッド磁界と熱の影響の小さい主磁極終端１０１の外側にあるため、図に示したように再生出力は低下しない。しかし、記録密度が増加するに従い、光照射位置がヘッド中心側にあるほど、記録ビットはヘッド磁界と熱の影響が残る領域内に長時間留まることになるので再生出力は減少してしまう。また、高密度において、Ｘｐ／Ｔｗｗ  ＝  ０．２近傍で最大再生出力値を得る理由は、記録磁化遷移の中心とヘッド磁界勾配の最大値と温度勾配の最大値をとる位置がほぼ一致するためである。即ち、ヘッド磁界勾配の最大値と温度勾配の最大値をとる位置がほぼ一致するように光散乱体を設け、更に記録磁化遷移の中心位置も一致するようなＨｋの温度依存性をもつ媒体と組み合わせることにより最も高い効率で再生出力を得ることができる。
【００３４】
図１０は、Ｘｐ／Ｔｗｗ  ＝  ０．２のヘッド磁界分布と熱分布から求めた実効的なスイッチング磁界Ｈｃｅのプロファイルを示す図である。ここで、Ｈｃｅ  ＝  Ｈｋ×０．９とし、Ｈｋは図８のＨｋの温度依存性から求めた。ヘッド磁界分布とスイッチング磁界Ｈｃｅの交差する位置が、磁化遷移領域の中心であることを意味する。この時、この磁化遷移領域の中心は、ヘッド磁界分布の勾配と熱の温度勾配が最大値をとる位置に相当している。同図に、実際に磁化が形成されている位置を円と矢印で示した。実際の磁化遷移中心は解析的に求めた位置よりも多少ずれているが、これは、磁化容易軸が膜厚方向に分布を持っていることやＨｋが分散を持っていることが原因と考えられる。しかし、磁化遷移中心は最大磁界勾配領域内にあり、更に、熱分布の最大勾配位置近傍でもある。従って、Ｘｐ／Ｔｗｗ  ＝  ０．２の位置では、高密度になるほど最大再生出力が得られると考えられる。
【００３５】
図１は再生出力の分解能を知るために、１９．７  ｍｆｃｍの再生出力を６．６  ｍｆｃｍの再生出力で規格化した結果を示す図であり、Ｘｐ／Ｔｗｗ  ＝  ０．１の分解能を基準分解能（０  ％  ）として示した。図１から、良好な分解能を得るためには、光照射位置を、ヘッドトレーリング側の磁極終端からＸｐ／Ｔｗｗ  ＝  ＋０．５を超えるような主磁極の内側に設定すべきでないことが分かる。
【００３６】
また、図１１は、６．６  ｍｆｃｍ  （ｍｆｃｍ：  ｍｅｇａ  ｆｌｕｘ  ｃｈａｎｇｅ  ｐｅｒ  ｍ）の再生出力を３９．４  ｍｆｃｍのノイズで規格化した結果Ｓ６．６ｍｆｃｍ／Ｎ３９．４ｍｆｃｍ（Ｘｐ／Ｔｗｗ  ＝  ０．２のＳ／Ｎ比を基準分解能（０  ｄＢ  ）として示す）を示す図である。図１１からＸｐ／Ｔｗｗ  ≦−０．５では、急激にＳ６．６ｍｆｃｍ／Ｎ３９．４ｍｆｃｍが劣化することが分かる。これは、３９．４  ｍｆｃｍの記録が困難となり、ノイズが増加するためである。
【００３７】
図１及び図１１より、良好な分解能をもって記録するための最適光照射位置は、ヘッドトレーリング側の磁極終端からほぼＸｐ／Ｔｗｗが±０．５以内であることが分かる。即ち、最適光照射位置の最大値を最適光照射距離と定義すると、最適光照射距離は主磁極のトラック幅方向の磁極幅の半分の大きさに相当する。
【００３８】
以上より、最適光照射位置を、主磁極のトレーリング終端から、主磁極のトラック幅方向の磁極幅／２以内、又は光散乱体の媒体対向面側の頂点の曲率半径に相当する距離以内に設定することにより、高分解能が得られる。
【００３９】
図１２に、主磁極のトラック幅方向の磁極幅を変えて分解能を計算し、最適光照射距離と主磁極の磁極幅との関係をまとめた結果を示す。これより、最適光照射距離は、主磁極の磁極幅／２にほぼ一致することがわかった。
【００４０】
以上の結果は、ヘッド・媒体間の周速を１０  ｍ／ｓから１００  ｍ／ｓまで変えても適用できることを確認した。また、本発明による効果は垂直磁気記録に対してだけではなく、面内磁気異方性を有する記録膜を用いる面内磁気記録に対しても同様に発揮される。面内磁気記録の場合には、主磁極の先端部分が、記録媒体に対して面内方向の記録磁界を十分に印加できるいわゆる「リングヘッド構造」であることが必要となる。
【００４１】
以上より、トラック走行方向において、光散乱体を設ける位置（光散乱体の媒体対向面の中心位置）は、主磁極トレーリング側の終端から、主磁極のトラック幅方向の磁極幅／２に相当する距離以内に配置することにより、高分解能、低ノイズとなる磁化パターンを得ることができる。特に、ヘッド磁界勾配と温度分布勾配の最も急峻な位置が一致するように光散乱体を配置することにより、最も高い再生出力を得ることが可能となる。本実施例では、Ｘｐ／Ｔｗｗ  ＝  ０．２の位置に相当する。従って、図４に示すように、主磁極のトラック幅方向の磁極幅中心を窪ませるように半楕円形状に削ることにより光散乱体の媒体対向面の中心をＸｐ／Ｔｗｗ  ＝  ０．２の位置に配置することが可能となり、本構成において、最も高分解能、高Ｓ／Ｎ比（低ノイズ）を持った熱アシスト磁気記録装置が得られる。
【００４２】
図１３は、光照射位置をパラメータとして再生出力の光照射タイミング依存性を計算した結果を示す図である。（ａ）は記録密度６．６  ｍｆｃｍ、（ｂ）は１９．７  ｍｆｃｍ、（ｃ）は３９．４  ｍｆｃｍである。光照射タイミングは、各記録密度において１ビット以内の時間のずれを仮定した。ここで、３９．４  ｍｆｃｍの場合には照射時間と冷却時間の総和が１ビット内に収まるように、冷却時間を短くして計算を行った。即ち、温度が立ち上がり初めてから１ビット分経過した時点で、熱分布を強制的に室温に戻した。
【００４３】
図より、光照射タイミングは、ほぼ全領域で同じ再生出力値を得るが，各記録密度に依存した特定の時間において、再生出力が激減する光照射タイミングが存在する。再生出力が激減する原因は、ヘッド磁界の時間変化と温度の時間変化のタイミングが合わないことによる。即ち、ヘッド磁界が立ち上がりかけている時に温度が最大となってしまい、ヘッド磁界が立ち上がった時には逆に温度が減少しているためである。従って、照射タイミングはヘッド磁界強度と温度がともに最大となるタイミングを選ぶことが重要である。
【００４４】
図１４は、図１３（ｃ）に表示した記録密度＝３９．４  ｍｆｃｍ、光照射位置  ＝  ２０  ｎｍの結果を、光照射を止めるタイミングに観点を変えて、電流プロファイルとの関係をまとめた結果を示す図である。また、同図に、照射時間０．５ｎｓ  で、入射パワーを１ｍＷより少しあげて、最大温度が２３５℃となるような条件で記録した場合も示した。これより、各条件において、最大再生出力を得るためには、記録ビットが半分記録されてからヘッド磁界が立ち下がり始める時間以内に光照射を止めるタイミングを設定する必要があることがわかった。また、光照射を行う間隔は、熱アシスト磁気記録装置における最小磁化反転単位に一致させることにより、全ての磁化反転単位において、高分解能、低ノイズとなる熱アシスト磁気記録装置が得られる。
以上のことを実現するためには、記録コイル駆動回路とレーザ駆動回路の同期をとる必要がある。
【００４５】
図１５は、信号処理回路の構成例を示すブロック図である。情報の記録時においては、記録すべきユーザ・データ６００が外部機器とのインタフェース回路６０１を介してシステム・コントローラ６０２に送り込まれ、必要に応じてエラー検出、訂正情報等の付加後、符号器６０３に伝えられる。符号器６０３はユーザ・データ６００に対して例えば（１，７）変調後、ＮＲＺＩ変換を施し、記録媒体上の記録磁化の配列を反映した信号を生成する。記録波形発生回路６０４はこの信号を参照し、記録バイアス磁界の制御信号及びレーザ発光強度の制御信号を発生する。更に、記録波形発生回路の後に遅延回路６０５，６０６を設けることにより、磁気コイル駆動回路６０７とレーザ駆動回路６０８の駆動タイミングのずれを補正することができ、記録バイアス磁界の制御信号に対し、所望のレーザ発光強度の制御信号が得られる。磁気コイル駆動回路６０７は、システム・コントローラ６０２からの指示を受け、記録バイアス磁界の制御信号に従って記録ヘッドの記録コイルを駆動し、金属散乱体によって強い近接場光が発生される部分に記録バイアス磁界を発生する。またレーザ駆動回路６０８もシステム・コントローラ６０２からの指示を受け、レーザ発光強度の制御信号に従って記録エネルギー源である半導体レーザを駆動する。このときレーザ駆動回路６０８は、レーザの光照射を行う間隔が熱アシスト磁気記録装置における最小磁化反転単位に一致するように半導体レーザを駆動する。
【００４６】
情報の再生時においては、磁気記録媒体の表面をＧＭＲ素子によって走査し、記録磁化の配列を反映した信号を検出する。記録磁化の配列を反映したＧＭＲ素子の出力信号は増幅器６１０によって必要なレベルまで増幅された後に、復号器６１１に入力される。復号器６１１は符号器６０３の逆変換を施すことにより記録されていたデータを復元し、復元結果をシステム・コントローラ６０２に伝える。システム・コントローラ６０２は必要に応じてエラー検出、訂正等の処理を行い、インタフェース回路６０１を介して再生されたユーザ・データ６００を外部機器に送り出す。
【００４７】
図１６及び図１７は、本発明による記録ヘッドの他の構成例を示す模式図である。図１６は、記録ヘッド及び記録媒体を、記録媒体面に垂直かつトラック走行方向に平行な面で切断した断面を示している。図１７は、主磁極及び光散乱体を媒体対向面側から見た図である。図１７（ａ）は主磁極の媒体対向面形状が長方形の場合、図１７（ｂ）は主磁極の媒体対向面形状がトレーリング側の磁極幅を底辺とする台形の場合である。図中の矢印はヘッド走行方向を表す。
【００４８】
この実施例では、光散乱体１０６を主磁極１００のトラック幅方向の側面に配置した。具体的には、図１７に示すように、光散乱体１０６を、主磁極１００のトラック幅方向の両側面に、主磁極の中心線に対して対称となるように配置した。この時、光散乱体１０６を設ける位置は、図１で求めた最適光照射位置と同じにすることにより、上記計算結果から、高分解能、低ノイズを達成できる熱アシスト磁気記録装置が得られる。
【００４９】
次に、光散乱体と主磁極間の構成について説明する。散乱体は、主磁極に直接接していてもよいが、散乱体からの熱が主磁極に伝導して、主磁極の材料の変質等、ヘッド磁界に大きな影響を及ぼす可能性を考えた場合、散乱体と主磁極の間にＣｕ，Ａｇ，Ａｌ等の熱伝導率の高い金属膜を設けることにより、散乱体の損失によって生じた熱を、金属膜を通して速やかに拡散させるのが望ましい。しかし、熱伝導率の高い金属膜を設けることは、熱が金属膜に吸収され易くなることも意味するため、散乱体先端の熱の集光率が下がる恐れがある。これは、散乱体の一部に誘電体を接して設けるか、もしくは誘電体で散乱体全体を覆うことで解決できる。誘電体の材料はＡｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，Ｃｒ２Ｏ３，ＳｉＮ等とする。
【００５０】
図１８は、本発明による記録ヘッドの更に他の構成例を示す模式図である。本例は、光源が磁気ヘッドスライダー上等、記録ヘッドと離れている場合の記録ヘッドの構成例を示すものである。半導体レーザ（図示せず）から出射したレーザ光１０８は、光ファイバ１１９により記録ヘッド１０２近傍まで導かれた後、ミラー１２０によって反射され散乱体に照射される。ミラーの形状は、図のように平面又は、曲面とする。また、ミラー１２０と散乱体１０６の間にホログラム・レンズを配して光を収束させてもよい。本例によると、半導体レーザを散乱体１０６に近接して配置する必要がなくなる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、光を照射させながらヘッド磁界によって磁気記録媒体に磁化情報を記録する熱アシスト磁気記録装置において、高い再生出力、分解能及び低ノイズとなる磁化パターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱アシスト磁気記録装置における分解能Ｓ１９．７ｍｆｃｍ／Ｓ６．６ｍｆｃｍの光照射位置依存性を示す図。
【図２】本発明による磁気ディスク装置の構造を示す模式図。
【図３】本発明による記録ヘッドの構成例を示す図。
【図４】主磁極と光散乱体を媒体対向面側から見た図。
【図５】ヘッド磁界及び温度プロファイルの一例を示す図。
【図６】媒体上における熱分布の中心温度の時間依存性を示す図。
【図７】媒体パラメータ  （Ｔ  ＝  ３００  Ｋ）を示す図。
【図８】異方性磁界  Ｈｋ  と飽和磁化Ｍｓの温度依存性を示す図。
【図９】再生出力の光照射位置依存性（照射タイミング＝  ０  ｎｓ）を示す図。
【図１０】ヘッド磁界Ｈｈと実効保磁力Ｈｃｅのプロファイル（Ｘｐ／Ｔｗｗ  ＝  ０．２）を示す図。
【図１１】Ｓ６．６ｍｆｃｍ  ／Ｎｄ３９．４ｍｆｃｍの光照射位置依存性を示す図。
【図１２】最適照射位置と主磁極のトラック幅方向の磁極幅の関係を示す図。
【図１３】本発明による再生出力の光照射タイミング依存性を示す図。
【図１４】本発明による光照射を止めるタイミングと再生出力の値及び電流プロファイルとの関係を示す図。
【図１５】信号処理回路の構成例を示すブロック図。
【図１６】本発明による記録ヘッドの他の構成例を示す模式図。
【図１７】本発明による記録ヘッドの他の構成例を示す模式図。
【図１８】本発明による記録ヘッドの更に他の構成例を示す模式図。
【符号の説明】
１１…磁気ヘッドスライダー
１２…磁気ヘッド
１３…キャリッジ
１４…ボイスコイルモータ
１５…磁気ディスク
１６…再生ヘッド
１７…下部シールド
１８…再生素子
１００…主磁極
１０１…主磁極トレーリング側終端
１０２…記録ヘッド
１０３…補助磁極
１０６…光散乱体
１０７…平面レーザ
１０８…レーザ光
１０９…ホログラム・レンズ
１１０…磁気記録媒体
１１１…磁気記録層
１１２…軟磁性層
１１３…ガラス基板
１１７…光照射位置
１１９…光ファイバ
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年2月2日(2004.2.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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