(57)【要約】  情報記録装置は、スイングアーム（２０）から所定間隔はなれた位置に配置されたＬＤ（１００）がレーザ光を出力し、ＬＤ（１００）から出力されたレーザ光は、ビームコンバータ（９０）およびミラー（８０）を経由して、球面収差を発生させる球面収差レンズ（７０）に照射される。そして、情報記録装置は、球面収差レンズを透過したレーザ光を、スライダ（６０）の光入射口に一定の角度（垂直）で入射させ、記録媒体の情報を記録する位置に照射することによって、情報記録時の熱アシストを行う。【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に情報を記録するヘッドが設置されたアームを制御して、当該記録媒体に対する情報の記録を行う情報記録装置であって、
回転する前記アーム以外の静止位置に配置され、前記ヘッドに光を入射する光入射手段と、
前記光入射手段によって、前記ヘッドに入射された光を、前記記録媒体の情報を記録する位置に照射する照射手段と、
を備えたことを特徴とする情報記録装置。
【請求項２】
前記記録媒体は、磁気記録媒体であり、自情報記録装置は、前記照射手段によって光を照射された前記磁気記録媒体の位置に、磁気によって情報を記録することを特徴とする請求項１に記載の情報記録装置。
【請求項３】
前記光入射手段は、光を前記ヘッドに対して一定の入射角度で入射させることを特徴とする請求項１または２に記載の情報記録装置。
【請求項４】
前記光入射手段は、光を前記ヘッドに対して垂直に入射させることを特徴とする請求項３に記載の情報記録装置。
【請求項５】
収差を発生させる収差発生手段を更に備え、前記光入射手段は、光に前記収差発生手段を透過させ、透過させた光を前記ヘッドに入射させることを特徴する請求項１または２に記載の情報記録装置。
【請求項６】
前記収差発生手段が発生させる収差は、球面収差であることを特徴とする請求項５に記載の情報記録装置。
【請求項７】
前記収差発生手段は、球面収差を発生させる球面収差レンズであり、当該球面収差レンズの非球面係数Ａは、０．４以上０．６以下であることを特徴とする請求項５に記載の情報記録装置。
【請求項８】
前記収差発生手段は、球面収差を発生させる複数の球面収差レンズによって構成されることを特徴とする請求項５に記載の情報記録装置。
【請求項９】
前記球面収差を発生させるレンズは、非球面レンズであることを特徴とする請求項７に記載の情報記録装置。
【請求項１０】
前記球面収差を発生させるレンズは、レンズ形状の片側のみを有することを特徴とする請求項７に記載の情報記録装置。
【請求項１１】
前記収差発生手段は、前記記録媒体の記録面と同数の面を持つ非球面収差レンズによって構成されることを特徴とする請求項８に記載の情報記録装置。
【請求項１２】
前記光入射手段は、前記収差発生手段の全面に光を照射して、照射した光を当該収差発生手段に透過させ、透過させた光を前記ヘッドに入射させることを特徴とする請求項５に記載の情報記録装置。
【請求項１３】
前記ヘッドの位置にあわせて、前記光入射手段から前記ヘッドに入射する光の光路を変更する光路変更手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の情報記録装置。
【請求項１４】
前記光路変更手段は、前記ヘッドに備えられた反射面から反射される光の光量を検知し、当該光量が最大となるように、前記光入射手段から前記ヘッドに入射する光の光路を変更することを特徴とする請求項１３に記載の情報記録装置。
【請求項１５】
前記光路変更手段は、前記光入射手段から前記ヘッドに入射する光の偏光方向を変更する偏光方向変更手段と、所定の偏光方向の光を遮光する遮光手段とを備えたことを特徴とする請求項１３に記載の情報記録装置。
【請求項１６】
前記光入射手段から前記ヘッドに入射する光を、前記記録媒体の記録面と平行な平行光に変換する平行光変換手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の情報記録装置。
【請求項１７】
前記光入射手段から前記ヘッドに入射する光以外の光を遮断する光遮断手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の情報記録装置。
【請求項１８】
前記光入射手段は、前記ヘッドが前記記録媒体の最内周に位置する場合に、当該ヘッドに入射する光のサイズが所定のサイズとなるように、前記ヘッドに光を入射させること特徴とする請求項１に記載の情報記録装置。
【請求項１９】
記録媒体に情報を記録するヘッドであって、
入射された光を反射する反射面と、
前記反射面によって反射された光を、前記記録媒体の情報を記録する位置に導く光透過部と、
を備えたことを特徴とするヘッド。
【請求項２０】
前記光透過部の屈折率は、当該光透過部に接する材料の屈折率よりも高いことを特徴とする請求項１９に記載のヘッド。
【請求項２１】
前記反射面に反射された光を前記光透過部に入射させる回折格子を更に備えたことを特徴とする請求項１９に記載のヘッド。
【請求項２２】
前記光透過部の光が出射される位置から前記記録媒体までの距離は、前記ヘッドの底面から前記記録媒体までの距離よりも大きいことを特徴とする請求項１９に記載のヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体に情報を記録するヘッドが設置されたアームを制御して、当該記録媒体に対する情報の記録を行う情報記録装置などに関し、特に、磁気ディスクにおける高密度化に対する熱揺らぎの問題を解決し、記録媒体に情報の高速記録・再生を行うことができる情報記録装置およびヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータ機器における磁気ディスク装置等の容量増加に伴い、情報を記録する記録媒体の記録密度が増加している。磁気ディスク装置では、記録媒体に対する情報の読み書きは、磁気ヘッドによって行われる。図１９は、磁気ディスク装置の概観を示す図である。同図に示すように、この磁気ディスク装置は、スライダをつけたスイングアームを回転し、情報の記録・再生を行っている。このスイングアームは、軽量、小型であり、高速シーク、高速記録・再生が可能な利点を持っている。【０００３】
ここで、情報の記録・再生を行うヘッドの説明を行う。図２０は、単磁極型垂直記録ヘッドと呼ばれるヘッドの構成を示す図である。このヘッドはリソグラフィーを併用し、薄膜の作製技術を用いて作製される。実際の磁気ディスク装置では、このヘッドは、浮上のためのパット構造を付した、スライダと呼ばれる１ｍｍ角程度のチップの一部に作りこまれている。【０００４】
ヘッドは、主磁極と補助磁極とを有する。図２０に示す直方体の大きめの磁極が、磁束をフィードバックするための補助磁極であり、先端の細くなった小さめの磁極が、主磁極であり、その補助磁極および主磁極の周辺にコイルが巻かれている。このように、主磁極の先端を細くすることで、磁界を集中させ、記録磁界を発生させる。一方、補助磁極は、主磁極が発生した磁束を拾って、拾った磁束をもう一度コイルおよび主磁極に戻す役割を担う。なお、補助磁極の裏側には、下部シールドと呼ばれる磁極と同様の金属が存在する。この下部シールドと補助磁極との間に、磁気抵抗素子（ＭＲ素子、ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子など）を配置して再生用磁気ヘッドとしている。【０００５】
主磁極は、磁石のＮ極またはＳ極に相当する独立した極（単磁極）となって情報を記録媒体に記録するため、このヘッドを単磁極ヘッドまたは単磁極型垂直記録ヘッドと呼ぶ（以下、単に単磁極ヘッドと表記する）。この単磁極ヘッドを用いて情報を記録する場合には、主磁極から磁界を発生させて、記録膜を付した記録媒体に情報を記録する。従来から使われている磁気ディスク材料のＣｏ（Cobalt），Ｐｔ（Platinum）など以外に、Ｔｅ（Tellurium）、Ｆｅ（Ferrum<iron>）、Ｃｏのような硬磁性金属の薄膜も、記録膜として利用することができ、この記録膜が磁気記録層となる。そして、この磁気記録層をパーマロイなどの軟磁性薄膜上に重ね合わせることで、垂直記録用の記録媒体となる。そして、この記録媒体を、単磁極ヘッドの近傍に配置し、図２０に示す矢印の方向に記録媒体を回転させて、情報を記録する。【０００６】
ところで、磁気ディスク等の記録媒体にかかる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が、この記録密度を高くするにしたがって、記録媒体上で１ビットあたりの占める記録面積（ビットサイズ）が小さくなってくる。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、記録した磁化による情報が、熱揺らぎのため反転または消えてしまうという、いわゆる熱減磁の問題が発生する。【０００７】
すなわち、記録密度を多くするために、ビットサイズを小さくすると、磁性粒子を微細化する必要がある。そして、上記した熱揺らぎの問題を解決するためには、微細化した磁性粒子の体積をＶ、異方性定数をＫｕとし、熱揺らぎの問題が生じる温度のエネルギーをｋＴとすると、ｋＴに対するＫｕ×Ｖの比を６０以上にする必要がある。【０００８】
ここで、ｋＴに対するＫｕ×Ｖの比を６０以上にするためには、Ｋｕの値を大きくする必要がある。しかし、Ｋｕの値を大きくするためには、情報を記録媒体に記録する際に用いる磁場を大きくする必要があり、そのような磁場を発生させる記録用磁気ヘッドが実現できないため、記録媒体の大容量化が難しくなってきている。【０００９】
このため、磁気記録方式と熱アシスト記録方式を組み合わせる方法が提唱されている。ここで、熱アシストとは、光を照射することで媒体の加熱を行うことである。これは、高いＫｕ、すなわち高い保持力を持つ記録媒体を使うために、記録場所の近傍に局所的に光ビームを照射して加熱し、加熱部の保磁力を、実現できる記録磁界以下に低下させることを用いるもので、これにより記録用磁気ヘッドによる磁気記録が可能になる。【００１０】
このような熱アシストの光学系として考えられるものとして、特願平９−３２６９３９号明細書では、図２１に示すように、スイングアーム上にミラーおよびレンズなどを配置し、空芯コイルによる磁場を用いて、半導体レーザ(以下、ＬＤと表記する)等から出力されるレーザ光を補助的に記録媒体の情報記録位置に照射し、記録するものがある。この例では、ＭＯ（magneto-optic）などの光磁気ディスクに適用したものである。【００１１】
同様に、特許文献１では、スイングアーム上に、ＬＤを含んだ光学系を配置している。また、特許文献２では、光ファイバを用いて記録媒体にレーザ光を照射して熱アシストを行い、磁気記録を行う技術が公開されている。【００１２】
なお、特許文献３では、光磁気ディスク装置の例ではあるが、リニアアクチュエータを利用して、記録媒体にレーザ光を照射し、磁気記録を実行するという技術が公開されている。【００１３】
【特許文献１】特開２００１−３４９８２号公報
【特許文献２】特開２００２−２９８３０２号公報
【特許文献３】特開平６−１３１７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述した従来技術では、熱アシスト用のレーザ光を記録媒体に照射すべく、光学系または光ファイバ等をスイングアーム上に配置していたため、スイングアームが重くなるという問題があった。【００１５】
このように、スイングアームが重くなることによって、磁気ディスク装置の利点、すなわち、スイングアームの高速シークによる情報の高速記録または高速再生が行えなくなってしまうという問題があった。【００１６】
また、磁気ディスク装置に設置されたスイングアームの代わりにリニアアクチュエータを設置することも考えられるが、リニアアクチュエータを利用した磁気ディスク装置を新たに設計することは非常に困難であり、設計時間や設計コストなどの点において現実的ではない。また、アクセス速度などはきわめて遅くなり、磁気ディスクの持つ高速アクセス性能が損なわれてしまう。【００１７】
すなわち、従来の磁気ディスク装置の利点を損なうことなく、磁気ディスクなどの記録媒体にレーザ光を照射して熱アシストを行い、情報の記録を行うことによって、当該記録媒体に発生する熱揺らぎの問題を解決することが極めて重要な課題となっている。【００１８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、磁気ディスク装置の利点を損なうことなく、熱揺らぎの問題を解決し、高密度で記録媒体に情報を記録することができる情報記録装置およびヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、記録媒体に情報を記録するヘッドが設置されたアームを制御して、当該記録媒体に対する情報の記録を行う情報記録装置であって、回転する前記アーム以外の静止位置に配置され、前記ヘッドに光を入射する光入射手段と、前記光入射手段によって、前記ヘッドに入射された光を、前記記録媒体の情報を記録する位置に照射する照射手段と、を備えたことを特徴とする。【００２０】
また、本発明は、記録媒体に情報を記録するヘッドであって、入射された光を反射する反射面と、前記反射面によって反射された光を、前記記録媒体の情報を記録する位置に導く光透過部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にかかる情報記録装置は、アームから所定間隔離れた位置からヘッドに光を入射させ、ヘッドに入射された光を、記録媒体の情報を記録する位置に照射するので、熱揺らぎの問題を解決することができると共に、高速シークによって記録媒体に情報を高速記録することができる。【００２２】
また、本発明にかかるヘッドは、入射された光を反射し、反射した光を、記録媒体の情報を記録する位置に導くので、効率よく熱アシストを実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本実施例にかかる磁気ディスク装置を上方から見た場合を示す図である。
【図２】図２は、図１に示したスイングアームの各回転角度でスライダ側面の光入射口に垂直に入射する理想的な光線を示す図である。
【図３】図３は、図２に示す光線を作り出す磁気ディスク装置の構成を示す図である。
【図４】図４は、図３に示したスイングアーム２０の各回転角度において、ＬＤから出射されたレーザ光の位置と、スライダの光軸基準（この光軸基準は、光入射口に対応する）との位置のずれを示す図である。
【図５−１】図５−１は、レンズの開口の大きさを、Ｘ方向に０．５ｍｍ、Ｙ方向に０．２ｍｍに設定した場合の光入射口の回折像（スライダ回転角度が０度の場合）を示す図である。
【図５−２】図５−２は、レンズの開口の大きさを、Ｘ方向に０．５ｍｍ、Ｙ方向に０．２ｍｍに設定した場合の光入射口の回折像（スライダ回転角度が８度の場合）を示す図である。
【図５−３】図５−３は、レンズの開口の大きさを、Ｘ方向に０．５ｍｍ、Ｙ方向に０．２ｍｍに設定した場合の光入射口の回折像（スライダ回転角度が１６度の場合）を示す図である。
【図６−１】図６−１は、ＬＤからのレーザ光をビームスプリッタによって分割し、分割したレーザ光を各スライダに入射させる場合を示す図である。
【図６−２】図６−２は、ＬＤからのレーザ光を拡大レンズによって広げ、レーザ光を各スライダに入射させる場合を示す図である。
【図７】図７は、一軸走査のＭＥＭＳミラーを用いて、レーザ光を各プラッタのスライダに入射させる場合の一例を示す図である。
【図８】図８は、このような光学系で、４００〜５００Ｇｂ／ｉｎ2の容量が実現可能な磁気ディスク装置を示す図である。
【図９−１】レーザ光をＸ方向またはＹ方向に走査させる場合の磁気ディスク装置の構成を示す図（１）である。
【図９−２】レーザ光をＸ方向またはＹ方向に走査させる場合の磁気ディスク装置の構成を示す図（２）である。
【図１０】図１０は、液晶を利用することによって、レーザ光を切り替える光学部を説明するための説明図である。
【図１１】図１１は、球面収差レンズに反射面を含ませた場合の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、本実施例にかかる磁気ディスク装置のヘッド部の構成を示す図である。
【図１３】図１３は、図１２に示したヘッド部の詳細な構成を示す図である。
【図１４】図１４は、図１２および図１３で示したヘッド部の作製方法を説明するための説明図（１）である。
【図１５】図１５は、図１２および図１３で示したヘッド部の作製方法を説明するための説明図（２）である。
【図１６】図１６は、回折光学素子を用いたヘッド部の構成を示す図である。
【図１７】図１７は、図１６に示したヘッド部の詳細な構成を示す図である。
【図１８】図１８は、図１６および図１７で示したヘッド部の作成方法を説明するための説明図である。
【図１９】図１９は、磁気ディスク装置の概観を示す図である。
【図２０】図２０は、単磁極型垂直記録ヘッドと呼ばれるヘッドの構成を示す図である。
【図２１】図２１は、従来技術を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
２０    スイングアーム
３０    スイングアームの回転中心
４０    磁気ディスク
５０    磁気ディスクの回転中心
６０    スライダ
７０    球面収差レンズ
８０    ミラー
９０    ビームコンバータ
１００    ＬＤ（半導体レーザ）
１０１    ビームスプリッタ
１０２，１０４，１０８，１１１，１４０，１５０，１６０    球面収差レンズ
１０３    拡大レンズ
１０５，１２０    ビームコンバータ
１０６，１０９    ＭＥＭＳミラー
１０７    シリンドリカルレンズ
１１０    コリメートレンズ
１３０    光学部
１３０ａ  ＴＮ型液晶
１３０ｂ  偏光ビームスプリッタ
１３０ｃ  シリンドリカルレンズ
２００，３００    スライダ
２１０，３１０    光入射口
２２０，３２０    反射ミラー
２３０，３３０    磁気ヘッド
２３０ａ，３３０ａ  単磁極ヘッド
２３０ｂ，３３０ｂ  再生用磁気ヘッド
２４０，３４０    出射口
２５０，３６０    クラッド
２６０，３７０    コア
３５０    回折光学素子
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明にかかる情報記録装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００２６】
まず、本発明にかかる磁気ディスク装置（本実施例では、情報記録装置の一例として、磁気ディスク装置を例にあげて説明する）の特徴について説明する。本発明にかかる情報記録装置は、熱アシストを行うためのレーザ光を出力する半導体レーザ（以下、ＬＤと表記する）を、磁気記録媒体およびこの磁気記録媒体に対して情報の記録・再生を行うヘッドを配置したスイングアーム以外の、磁気ディスク装置の中の静止位置に配置する。【００２７】
そして、磁気ディスク装置が、磁気記録媒体に情報の記録を行う場合には、ＬＤからレーザ光をヘッドの光入射口（ヘッドの光入射口に関しては後述する）に向けて出射し、このヘッドに入射した光を、磁気記録媒体上に照射し、レーザ光が照射された位置に情報を磁気記録する。【００２８】
このように、本発明にかかる磁気ディスク装置は、ＬＤをスイングアーム以外の位置に配置し、配置された位置からレーザ光をヘッドの光入射口に出射し、情報記録時の熱アシストを行うので、ＬＤおよびＬＤの電気配線などをスイングアーム上に設置する必要が無くなり、既存の磁気ディスク装置の利点、すなわち、高速シークによる高速記録・再生を損なうことなく、熱揺らぎの問題を解決することができる。【００２９】
以下に、本実施例にかかる磁気ディスク装置の詳しい説明を行う。図１は、本実施例にかかる磁気ディスク装置を上方から見た場合を示す図である。磁気ディスク装置は、ＬＤ（図示しない）の静止位置からスライダ６０の光入射口に光を照射するには、単純には、レーザ光をスライダ６０の側面に当てるのが良い。【００３０】
なお、磁気ディスク装置が、スライダ６０に光を入射させる場合には、スライダ６０の側面に設けられた光入射口に対して、スライダのどの回転角度でも、一定の角度で入射させることが、光入射口に入った後の光学系の特性を維持するためにも望ましい。スライダ６０に光を入射させる角度は種々の角度が考えられるが、スライダ６０の側面に垂直に入射させることが、磁気ディスク装置内のスペースや、光学系の設計、スライダ作製の容易さから最も好ましい。【００３１】
しかし、単に、ＬＤからレーザ光をスライダ６０に照射するだけでは、スイングアーム２０の各回転角度に対して、レーザ光が絶えずスライダ６０の側面に垂直に入射する条件を保つことができない。図２は、図１に示したスイングアーム２０の各回転角度でスライダ側面の光入射口に垂直に入射する理想的な光線を示す図である。【００３２】
なお、図２に示す光線は、実際の磁気ディスク装置に則して、スイングアームの回転中心３０からスライダ６０の光入射口までの距離を３２ｍｍ、スライダ６０の回転は、磁気ディスクの回転中心５０からの半径が１７ｍｍから３０ｍｍまで回転するとし、スライダ６０が最内周にあるときの垂直の光線の、光入射口からディスク外周に向かう距離を２５ｍｍとして、横軸は、この光線のＸ方向の位置を０ｍｍとし、この光線に垂直な、図１のＸ軸方向の位置を示し、必要な光線を算出したものである。なお、ディスク半径は３５ｍｍを想定しており、もちろん、ディスク外の位置である。本発明では、図２に示す光線を、光学系の収差を利用して作り出す。【００３３】
ここで、光学系の収差を利用して、図２に示す光線を作り出す方法について説明する。具体的に、本実施例では、図２に示した光線を作り出す場合に、光学系の球面収差を発生させる。スイングアーム２０の最内周でのスライダ６０の位置を光学系の光軸中心と考え、スライダ６０が磁気ディスクの回転中心５０から遠ざかるほど、光線が光軸中心に近づくような収差を用いる。【００３４】
図３は、図２に示す光線を作り出す磁気ディスク装置の構成を示す図である。同図に示すように、この磁気ディスク装置は、スイングアーム２０、スライダ６０、球面収差レンズ７０、ミラー８０、ビームコンバータ９０およびＬＤ１００を有する。図３に示すように、ＬＤ１００から出射されたレーザ光は、コリメータレンズおよびシリンドリカルレンズからなるビームコンバータ９０によって一旦絞られ、ミラー８０に入射される。そして、レーザ光は、ミラー８０によって反射された後、球面収差レンズ７０を介してスライダ６０の光入射口に照射される。【００３５】
ここで、光学系の球面収差を発生させる球面収差レンズ７０の設計値は、
【数１】
2007023567.tif 000002
ただし、
ｒ＝１０．０ｍｍ
Ａ＝０．４２
Ｃ1＝−０．２９１３９７３×１０-15
Ｃ2＝−０．８７０４９２８×１０-13
Ｃ3＝−０．３５６１８８６×１０-11
Ｃ4＝−０．１３４９１５６×１０-10
に示すような非球面レンズの式によって表すことができる。またガラス材料はＢＫ−７である（屈折率は１．５２２２である。）。ＬＤ１００から出力されるレーザ光の波長を６６０ｎｍ（ＤＶＤ＜Digital  Versatile  Disk＞用赤色半導体レーザから出力されるレーザ光と同様の波長）とする。この式（１）において、Ｚは、球面収差レンズの高さを示し、ｘ、ｙには、球面収差レンズのＸ軸、Ｙ軸に対応した変数が入力される。また、Ａ、Ｃ1〜Ｃ4は、非球面レンズにかかわる定数（レンズの厚みを１０ｍｍとした場合）であり、ｒは、非球面レンズの半径を示す。【００３６】
図４は、図３に示したスイングアーム２０の各回転角度において、ＬＤ１００から出射されたレーザ光の位置と、スライダ６０の光軸基準（この光軸基準は、光入射口に対応する）との位置のずれを示す図である。ここで、スライダ回転角度は、最内周でのスイングアームの位置を０度として、外周に向かう角度と定義している。同図に示すように、光学系の球面収差を発生させる球面収差レンズ７０を利用した場合には、レーザ光は、スライダ２０の光入射口に対し、ほぼ理想的な位置に存在することがわかる。一方、球面収差がない無収差レンズを用いた場合には、図４に示すように、レーザ光が光入射口から２ｍｍあまりもずれてしまうため、数度程度しか光量は確保できず、最内周でのスライダ６０の位置以外での光効率が０％となってしまう。【００３７】
なお、図３に示した球面収差レンズ７０は、レンズの片側のみ利用するので、実際に球面収差レンズ７０を作製する場合には、モールドで作成することができ、省スペースの点からも好ましい。また、非球面レンズでなく、球面レンズの組み合わせ、または１枚の球面レンズでも可能な例はある。【００３８】
ここで、スイングアーム２０の各回転角度において、スライダ６０の光入射口にレーザ光が垂直に入射することに関する光利用効率などの効果を検証する。レーザ光を球面収差レンズ７０全面に照射した場合に、スライダ６０の光入射口に対する光利用効率が、１５％と大きな効率で取り込めることが、以下に示すように検証できた。【００３９】
球面収差レンズ７０を透過したレーザ光が、スイングアーム２０の各回転角度におけるスライダ６０の光入射口にどの程度入射するかを、計算によって示す。なお、スライダ６０の光入射口の周方向の大きさを１００μｍ、垂直方向の大きさを１００μｍとする。【００４０】
そして、スイングアーム２０の各回転角度の位置において、スライダ６０に設けられた光入射口の大きさ（周方向および垂直方向に１００μｍ）以下となるような、最大許容の開口を仮想的に、球面収差レンズ７０の手前に設定する。以下、この開口を球面収差レンズ７０の開口と表記する。【００４１】
そして、球面収差レンズ７０の開口は、スライダ６０の回転角度の各位置に対応して、移動することとする。図５−１、図５−２および図５−３は、球面収差レンズ７０の開口の大きさを、Ｘ方向に０．５ｍｍ、Ｙ方向に０．２ｍｍに設定した場合の光集光面の回折像（スライダ回転角度が０度、８度、１６度の場合）を示す図である。ここで、光集光面とはスライダ内でビームを受け取る面のことである。【００４２】
図５−１、図５−２および図５−３に示すように、各回折像は、スライド６０の各回転角度において、８０μｍのビームサイズとなることがわかる。これより、図３に示した球面収差レンズ７０にミラー８０でレーザ光を記録媒体表面と平行方向に走査して入射するときには、球面収差レンズ７０に入るレーザ光の開口をＸ方向に０．５ｍｍ、Ｙ方向に０．２ｍｍとすれば、どのスライダ位置に対しても、回折像が８０μｍのビームサイズとなることがわかる。ここで、厳密に言うと、ビームサイズは、回転角度が大きくなるほど、つまり、球面収差レンズに近づくにつれて、ビームが小さくなっており、これは、ビームのＦナンバが小さくなっていくからである。したがって、光利用効率に関係するビームの大きさは、ディスク回転角度が０度の、最内周で、所望のビーム径となるようにＦナンバを設定することが望ましい。このときのビーム径が入射口の大きさを下回っていれば、どの回転角度でもビーム径は下回り、光量の損失はないからである。【００４３】
また、球面収差レンズ７０の開口をレンズ全面として、球面収差レンズ７０の全面にレーザ光を照射した場合には、スライダ６０の各回転位置での光入射口（１００μｍ角）に入る光の強度比を計算すると、スライダ６０の各位置において、光利用効率１５％で取り込めることがわかった。また、この球面収差レンズ７０の設計方法によっては、この光利用効率を３０％にまで高めることができる。【００４４】
なお、ここでは、スイングアーム２０の最内周でのスライダ６０の位置を光学系の球面収差の光軸中心としたが、これに限定されるものではなく、スイングアーム２０の最外周でのスライダ６０の位置を球面収差の光軸中心と考えることもでき、この場合では、スライダ６０が内周に行くほど、光軸中心から遠ざかるような収差を発生させる球面収差レンズを用いることも考えられる。【００４５】
ところで、磁気ディスク装置は、複数の磁気ディスク（プラッタ）を有し、各磁気ディスクそれぞれの表面または裏面に、磁気記録を行うので、磁気記録を実行する磁気ディスクの各面にレーザ光を当てる必要がある。【００４６】
レーザ光の照射に関しては、レーザ強度が高ければ、複数のプラッタ、例えば、プラッタが２枚で、記録面が４面であれば、光路を切り替えることなく、同時に各面にレーザ光を照射することができる。図６−１は、ＬＤ１００からのレーザ光をビームスプリッタ１０１によって分割し、分割したレーザ光を各スライダ６０に入射させる場合を示す図であり、図６−２は、ＬＤ１００からのレーザ光を拡大レンズ１０３によって広げ、レーザ光を各スライダ６０に入射させる場合を示す図である。同図に示す球面収差レンズ１０２および１０４は、スライダと同数の球面収差面を持つレンズを有している（同図では、４つの球面収差面を持つレンズが含まれている）。【００４７】
また、図６−１および図６−２では、レーザ光を入射させる必要の無いスライダ（磁気記録を行わないスライダ）にレーザ光が照射されないように、機械的なシャッターによって、レーザ光を遮光することも有効である。あるいは、プラッタ面ごとに複数のＬＤを使用することもできる。【００４８】
図６−１および図６−２に示したように、プラッタの表裏面の数だけビーム光の本数を増やすには、球面収差レンズ１０２，１０４は、各レンズの曲率が、プラッタの厚み方向に図３に示した球面収差レンズ７０の曲率と同じ曲率のものを持つ形状になるが、これは、既存のモールド技術によって低コストで製造可能である。【００４９】
なお、図６−１および図６−２に示したように、複数プラッタを同時に照射するのではなく、ＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  System）ミラーや、ガルバノミラーなどの可動式ミラーで、光路を切り替え、各プラッタ面のスライダにレーザ光を当てることもできる。【００５０】
図７は、一軸走査のＭＥＭＳミラーを用いて、レーザ光を各プラッタのスライダに入射させる場合の一例を示す図である。図７に示すように、ＬＤ１００が出力したレーザ光を、ビームコンバータ１０５により、ＭＥＭＳミラー１０６に集光させる。そして、レーザ光は、ＭＥＭＳミラー１０６によって反射された後、シリンドリカルレンズ１０７を透過して、球面収差レンズ１０８に入射する。【００５１】
ここで、シリンドリカルレンズ１０７は、透過するレーザ光のｙ方向のみを平行光に変換するレンズである。また、本実施例では、このシリンドリカルレンズ１０７は、ＭＥＭＳミラー１０６から１０ｍｍ離れて配置され、中心厚みが４ｍｍ、曲率が５ｍｍに設定されている。【００５２】
このシリンドリカルレンズ１０７を利用することによって、ＭＥＭＳミラー１０６でレーザ光の光路を切り替えても、ｙ方向のレーザ光は、プラッタ方向に平行な平行光であり、各プラッタに対応するスライダの光入射口に精度よくレーザ光を入射することができる。なお、球面収差レンズ１０８は、プラッタの厚み方向に、図３で示した球面収差レンズ７０と同じ曲率を複数持つ形状になる。【００５３】
続いて、本実施例において利用される光量（レーザパワー）について説明する。本発明では、実用的な磁気ディスク装置が主眼であり、容量も４００〜５００Ｇｂ／ｉｎ2程度のものをターゲットにしている。この容量は、現在主流の磁気ディスク容量に対して４〜５倍の容量であるため、十分魅力的な値である。【００５４】
このため、１Ｔｂ／ｉｎ2のときのような、数１０ｎｍの微細なビームスポットで温度を２００℃程度に昇温するよりは、はるかに低い温度、例えば、１００℃程度で、熱アシストの効果が得られる。このため、必然的に光ビームスポットも１μｍ程度で、１００℃程度の温度が得られるため、記録媒体に光を照射するヘッド部分の作製が簡便になる。【００５５】
このような磁気記録媒体に情報を記録する場合に必要となるレーザパワーを検証するための照射条件は、磁気ディスクの周速を４２ｍ／ｓeｃ、熱アシスト用のビームサイズを周方向、半径方向共に１μｍ、光スポット中心から単磁極ヘッドの単磁極までの距離を２μｍとした。【００５６】
この照射条件で、単磁極に対応する磁気記録媒体上の位置での温度を１００℃に温めることで、４００〜５００Ｇｂ／ｉｎ2の容量において、十分な熱アシストの効果が得られる。この熱アシスト効果を得るためには、周囲温度を２０℃として、ヘッドから磁場が照射される手前の、レーザ光照射位置の温度を１４０℃にする必要があることが計算により分かった。この温度は、照射した場所で、一旦、温度がさらに上がり、その後、下がって２μｍの位置で１００℃となる。【００５７】
上記した条件のもと、熱計算を行うと、利用するレーザ光のビームサイズが１μｍで、記録媒体は基板をガラスとしたＴｂＦｅＣｏ系の薄膜垂直記録媒体で、ヘッドのレーザ照射位置での温度を１４０℃に上昇させるためには、５ｍＷのレーザパワーが必要となる。ＤＶＤ−ＲＷなどで用いられる標準のＬＤ（波長が６６０ｎｍ）では、直流で３５ｍＷ程度の出力が可能であり、ＬＤの光を球面収差レンズを用いて全面照射しても、球面収差レンズを出た後の光入射口までの総合効率が２０％であるため、ヘッド部の光効率を考慮しても、十分な出力であり、１４０℃の昇温が可能である。図８は、このような光学系で、４００〜５００Ｇｂ／ｉｎ2の容量が実現可能な磁気ディスク装置を示す図である。図８に示す磁気ディスク装置のスイングアームの半径は３４．８ｍｍである。ここで、ＭＥＭＳは、媒体面を切り替えるのみの１軸の走査を行うのみである。【００５８】
なお、スライダに入射させる光量を一層確保したい場合には、ＭＥＭＳミラーなどを回転させることによって、レーザ光をＸ方向またはＹ方向に走査させることができる。図９−１および図９−２は、レーザ光をＸ方向またはＹ方向に走査させる場合の磁気ディスク装置の構成を示す図である。【００５９】
同図に示すように、ＬＤ１００から出力されたレーザ光は、ＭＥＭＳミラー１０９によって反射され、ＭＥＭＳミラー１０９によって反射されたレーザ光は、コリメートレンズ１１０を透過して平行光に変換される。そして、平行光に変換されたレーザ光は、球面収差レンズ１１１を透過して、スライダ６０の光入射口に入射する。このときには、球面収差レンズの手前の開口を球面収差レンズ７０の開口の大きさを、Ｘ方向に０．５ｍｍ、Ｙ方向に０．２ｍｍに設定すれば、図５−１から図５−３のような回折像が、スライダ内の集光面で得られることになる。【００６０】
なお、この実施例では、ＭＥＭＳミラー１０９は媒体面と平行な面でも回転する構造になっており、その回転はコントローラ（図示しない）によって制御されている。コントローラは、ＭＥＭＳミラー１０９によって反射されたレーザ光がスライダ６０の光入射口に入射するように、ＭＥＭＳミラー１０９の回転角度を変化させる。このコントローラは、磁気ディスク上の情報を記録する位置と、その位置に対応するＭＥＭＳミラーの回転角度との関係を示すテーブルを保持しており、このテーブルを利用してＭＥＭＳミラー１０９の回転を制御する。【００６１】
また、上記したコントローラは、スライダ６０の内部に設置されたミラーから反射されるレーザ光の光量を検知して、この反射されたレーザ光の光量が最大となるように、ＭＥＭＳミラー１０９の回転角度を補正する。【００６２】
ところで、液晶を利用することによって、レーザ光を切り替えることもできる。図１０は、液晶を利用することによって、レーザ光を切り替える光学部１３０を説明するための説明図である。同図に示すように、ＬＤ１００から出射されたＰ偏光（ＬＤの直線偏光の方向がＹ方向）のレーザ光は、ビームコンバータ１２０によって絞り込まれた後、光学部１３０に入射する。そして、光学部１３０は、所望のスライダの光入射口にレーザ光が入射するように、レーザ光の光路を切り替える。【００６３】
この光学部１３０は、ＴＮ型液晶１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃと、偏光ビームスプリッタ１３０ｄと、シリンドリカルレンズ１３０ｅとを有する。ＴＮ型液晶１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃは、レーザ光の偏光方向を変更させる液晶である。具体的に、ＴＮ型液晶がＯＦＦのときには、Ｐ偏光のレーザ光をＳ偏光のレーザ光に変換し、ＯＮの時にはそのままＰ偏光となる。【００６４】
偏光ビームスプリッタ１３０ｄは、Ｐ偏光のレーザ光を透過させ、Ｓ偏光のレーザ光を反射するビームスプリッタであり、シリンドリカルレンズ１３０ｅは、透過するレーザ光のｙ方向のみを平行光に変換するレンズである。光学部１３０は、ＴＮ型液晶１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃをそれぞれＯＮ、ＯＦＦに切り替えることによって、各スライダに入射するレーザ光を切り替えることができる。【００６５】
例えば、図１０において、ＴＮ型液晶１３０ａをＯＮ、ＴＮ型液晶１３０ｂをＯＦＦに設定すると、レーザ光２が光学部１３０から出力され、レーザ光２、３およびレーザ光４は出力されない。このように、ＴＮ型液晶１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃをＯＮ，ＯＦＦすることで、各レーザ光１〜４を非機械的に切り替えることが出来る。【００６６】
なお、上述した球面収差レンズには反射面を含ませることもできる。図１１は、球面収差レンズに反射面を含ませた場合の一例を示す図である。同図に示すように、球面収差レンズ１５０、１６０は、それぞれ、反射面１５０ａ、１６０ａを含み、各反射面は、図３で示したミラー８０と同様の役割をはたすので、磁気ディスク装置内にミラーを設置する必要が無くなり、磁気ディスク装置の小型化および低価格化を実現させることができる。なお、本実施例では、収差を発生させる場合に、球面収差レンズを利用したが、球面収差レンズの代わりに、回折光学素子を利用しても、収差を発生させることができる。【００６７】
つぎに、本実施例にかかる磁気ディスク装置のヘッド部の構成について説明する。図１２は、本実施例にかかる磁気ディスク装置のヘッド部の構成を示す図である。同図に示すように、このヘッド部は、スライダ２００および磁気ヘッド２３０からなり、スライダ２００は、光入射口２１０と反射ミラー２２０とを有し、磁気ヘッド２３０は、光出射口２４０を有する。このヘッド部に照射されたレーザ光は、光入射口２１０からヘッド内に入射し、反射ミラー２２０によって反射される。そして、反射ミラー２２０によって反射されたレーザ光は、ビーム径が８０μｍになるように、設計されている。その後、出射口２４０から出射され、情報記録時の熱アシストを行う。【００６８】
また、反射ミラー２２０によって反射されたレーザ光は、コア（Ｔａ2Ｏ5）２６０を通過して、その後は、両クラッド内のコアの中を伝播し、出射口２４０から照射される。【００６９】
図１３は、図１２に示したヘッド部の詳細な構成を示す図である。同図に示すように、磁気ヘッド２３０は、単磁極ヘッド２３０ａと再生用磁気ヘッド２３０ｂとを有する。単磁極ヘッド２３０ａは、磁束を発生させて、磁気ディスクに情報を記録するヘッドであり、再生用磁気ヘッド２３０ｂは、磁気ディスクに記録された情報を再生するヘッドである。ここで、磁気ヘッド部は、図２０に示す磁気ヘッドとは向きが逆になっており、すなわち、スライダに近い方が主磁極になっている。これは、光照射位置と主磁極の位置を出来るだけ近づけることが望ましいためである。また、このため、再生磁気ヘッドは、反射ミラーより、左に設置してあるが、必ずしもこのような設置にする必要はない。【００７０】
また、反射ミラー２２０によって反射されたレーザ光は、クラッド（ＳｉＯ2）２５０間のコア（Ｔａ2Ｏ5）２６０を通過して、出射口２４０から照射される。ここで、コアの屈折率は、クラッドの屈折率より高い。
ただし、図１３に示す各寸法は、
Ｗ1＝１００μｍ
Ｗ2＝１μｍ
Ｗ3＝１μｍ
Ｗ4＝１μｍ
ｄ＝１μｍ
である。【００７１】
つぎに、図１２および図１３で示したヘッド部の作製方法について説明する。図１４および図１５は、図１２および図１３で示したヘッド部の作製方法を説明するための説明図である。同図に示すように、まず、ＡｌＴｉＣ基板（スライダ材料）にＳｉ基板（結晶方向＜１，１，１＞など）を接合し、所望の厚みになるように、接合した基板を研磨する。なお、前記したように、再生磁気ヘッドを先に形成するときには、ＡｌＴｉＣ基板（スライダ材料）に再生磁気ヘッドを形成し、この面に、Ｓｉ基板を付けることになる。【００７２】
続いて、図１３で示した反射ミラー２２０を形成するために、フォトレジストにパターンニングし、傾斜面を形成するためのウェットエッチングを行う。こうして傾斜面が作製できれば、光が通る高屈折率膜を成膜する。次に、面を平坦化させるために、ＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing）を実行する。なお、高屈折率膜を成膜した後のＣＭＰ工程は省略することが可能である。または、図１４に示したように、ＡｌＴｉＣ基板（スライダ材料）に、光ディスク用光ヘッドで作られるように、反射膜をガラス基板などに成膜し、多層状に積層後、斜めに切り出すことで作製できるマトリクス状のミラーアレイを付けることでも可能である。【００７３】
続いて、図１５で、更なる作製法を示す。図１５では、一個のものでの図を示している。(1)の出来上がった反射面をもつ基板に、クラッド用ＳｉＯ2を反射ミラーからの光を通す部分は除いて、部分的に成膜する（（２））。これは、レジストをパターニングすることで容易に実現できる。この後、ＣＭＰを施すことで平坦化させる。コア用Ｔａ2Ｏ5を成膜し（（３））、コア出射部（図１２に示した出射口２４０に対応する部分）のエッチングを行った後（（４））、クラッド用ＳｉＯ2を成膜する（（５））。そして、ＣＭＰを経て、通常の磁気へッド作製工程により、単磁極ヘッド２３０ａを作製する。【００７４】
ところで、ヘッド部に回折光学素子を用いることによって、レーザ光をコアに入射させることもできる。図１６は、回折光学素子を用いたヘッド部の構成を示す図である。同図に示すように、このヘッド部は、スライダ３００および磁気ヘッド３３０からなり、スライダ３００は、光入射口３１０と反射ミラー３２０と回折光学素子３３０とを有する。このヘッド部に照射されたレーザ光は、光入射口３１０からヘッド内に入射し、反射ミラー３２０によって反射される。そして、反射ミラー３２０によって反射されたレーザ光は、回折光学素子３５０によって、全反射せずに、コアに入射され、コアに入射されたレーザ光は、出射口３４０から出射され、情報記録時の熱アシストを行う。【００７５】
図１７は、図１６に示したヘッド部の詳細な構成を示す図である。同図に示すように、磁気ヘッド３３０は、単磁極ヘッド３３０ａと再生用磁気ヘッド３３０ｂとを有する。また、反射ミラー３２０によって反射されたレーザ光は、回折光学素子３５０によってコア３７０に入射され、出射口３４０から照射される。
ただし、図１７に示す各寸法は、
Ｔ1＝１００μｍ
Ｔ2＝１μｍ
Ｔ3＝１μｍ
ｄ＝１μｍ
である。【００７６】
つぎに、図１６および図１７で示したヘッド部の作製方法について説明する。図１８は、図１６および図１７で示したヘッド部の作成方法を説明するための説明図である。同図に示すように、まず、ＡｌＴｉＣ基板にＳｉ基板を接合し、所望の厚みになるように、接合した基板を研磨する。もちろん、再生磁気ヘッドを先に形成するときには、ＡｌＴｉＣ基板（スライダ材料）に再生磁気ヘッドを形成し、この面に、Ｓｉ基板を付けることになる。【００７７】
続いて、反射ミラー３２０作製後、エッチングにより回折光学素子３５０を作製し、コア用Ｔａ2Ｏ5を成膜した後、コア出射部（図１６に示した出射口３４０に対応する部分）のエッチングを行う。そして、クラッド用ＳｉＯ2を成膜し、ＣＭＰを経て、通常の磁気ベッド作製工程により、記録用磁気ヘッドを作製する。【００７８】
このように、本発明にかかるヘッド部は、通常の磁気ディスク装置で利用されるヘッドと同様に、ウェーハ処理で、記録用・再生用磁気ヘッドと同時に作製し、スライダに搭載可能であるため、ヘッド作製コストなどを抑えることができる。【００７９】
上述してきたように、本実施例にかかる情報記録装置は、スイングアーム２０から所定間隔はなれた位置に配置されたＬＤ１００がレーザ光を出力し、ＬＤ１００から出力されたレーザ光は、ビームコンバータ９０およびミラー８０を経由して、球面収差を発生させる球面収差レンズ７０に照射される。そして、球面収差レンズを透過したレーザ光は、スライダ６０の光入射口に一定の角度（例えば垂直）で入射し、情報記録時の熱アシストを行うので、記録媒体の記録密度増加にともなう熱アシストの問題を解決することができる。【００８０】
また、本実施例にかかる情報記録装置は、ＬＤ１００などをスイングアーム２０以外の位置に配置し、情報記録時の熱アシストを行うので、磁気ディスク装置の利点を失うことなく、スイングアーム２０の高速シークによる情報の高速記録・高速再生を行うことができる。【００８１】
なお、図３において、ミラー８０から球面収差レンズ７０との間に、日本国特許出願番号平成１０年特許願第５７００３号や、日本国特許出願番号平成１０年特許願第２６０２８１号に示すような、光の強度分布を一定にする光学素子を配置することもできる。この光学素子にレーザ光を透過させ、透過させたレーザ光を球面収差レンズ７０全面に照射することによって、スライダ６０の光入射口に精度よく、レーザ光を入射させることができる。【００８２】
また、本実施例では、単磁極ヘッドを備える磁気ディスク装置に対して説明したが、本発明は、面内記録ヘッドを備える磁気ディスク装置や、相変化型の光ディスクに対しても適応できる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
以上のように、本発明にかかる情報記録装置は、記録媒体に情報を高密度で記録すると共に、この記録媒体に発生する熱揺らぎの問題を防止する必要のある磁気ディスク装置などに対して有用である。
【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５−１】
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【図５−２】
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【図５−３】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図７】
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【図８】
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【図９−１】
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【図９−２】
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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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
2007023567.tif 000028
2007023567.tif 000029
2007023567.tif 000030
2007023567.tif 000031