(57)【要約】記憶媒体（５）に熱支援型磁気記録する記録ヘッド（３）である。ヘッドは、記録極（７ａ）で終端する記録磁束ガイド（７）を有する磁気回路を含む誘導部分、及び、光学出口（１１ａ）で終端する光学ガイドを含む光学部分を有する。光学ガイドは、磁気回路の隣に配置され、選択された波長を通す光学層（１１）である。光学層は、２枚のクラッディング層の間に介在され、このクラッディング層の一方は磁気回路の記録磁束ガイドによって形成され、他方は、光学層の屈折率よりも小さい屈折率を有する層によって形成される。記録ヘッドは、媒体における最大エネルギー吸収量の瞬間と熱支援型記録処理における媒体への記録の瞬間との間の経過時間を最小にすることを可能にする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド面と、記録極で終端する記録磁束を有する磁気回路を含む誘導部分と、上記ヘッド面の光学出口で終端する光学ガイドを含む光学部分とを有し、上記光学ガイドが上記磁気回路の隣に配置され、且つ、所与の波長を通す光学層であり、上記光学層の屈折率の実部よりも実部が小さい屈折率を有する２枚のクラッディング層の間に上記光学層が配置される、記憶媒体に熱磁気記録する記録ヘッドであって、
上記クラッディング層の一方は、上記磁気回路の記録磁束ガイド及び／又は上記光学層と上記記録磁束ガイドとの間に介在する金属層によって形成されることを特徴とする記録ヘッド。
【請求項２】
上記記録磁束ガイド及び／又は相互の層によって形成される上記クラッディング層は、薄膜磁気層であることを特徴とする請求項１記載の記録ヘッド。
【請求項３】
上記記録磁束ガイドによって形成される上記クラッディング層は、上記磁気回路の他の部分の磁気材料よりも高い飽和磁化を有する磁気材料から成ることを特徴とする請求項１記載の記録ヘッド。
【請求項４】
上記記録極及び上記光学出口の両方は上記ヘッド面に位置することを特徴とする請求項１記載の記録ヘッド。
【請求項５】
上記磁気回路は、戻り磁束ガイドを有し、上記記録磁束ガイドの厚さは上記戻り磁束ガイドの厚さよりも実質的に小さいことを特徴とする請求項１記載の記録ヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の記録ヘッドを含むスライダ。
【請求項７】
請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の記録ヘッド、又は、請求項６記載のスライダを含む、記憶媒体に情報を磁気記録するシステム。
【請求項８】
上記記憶媒体から情報を読み出す読み出し装置を含む請求項７記載のシステム。
【請求項９】
垂直磁気記録用のシステムである請求項７記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ヘッド面と、記録極で終端する記録束を有する磁気回路を含む誘導部分と、ヘッド面の光学出口で終端する光学ガイドを含む光学部分とを有し、光学ガイドが磁気回路の隣に配置され、所与の波長を通す光学層であり、光学層の屈折率の実部よりも実部が小さい屈折率を有する２枚のクラッディング層の間に光学層が配置される、記憶媒体に熱支援型磁気記録する記録ヘッドに関わる。
【０００２】
このようなヘッドの実施例は、米国特許第５，３１７，８００号から公知であり、この文書は、光磁気材料の記録媒体と協働する一体型の光磁気読み出し及び書き込みヘッドを開示する。このような媒体は、材料の磁化の向きに対応する２進データを磁区の形態で記憶することができる。使用される媒体は、垂直磁気記録に好適である。外部磁場の影響下では、この場が光磁気材料の保磁度を超えた場合に上記磁区は外部磁場と同じ方向に向けられる。ある位置に向けられた磁区に関して、適切な外部場はこの磁区を反対の方向に切り換えることができる。磁化の切り換えを制御することために光磁気材料は、周囲温度からある値まで温度が上昇すると光磁気材料の保磁度が減少するような材料である。公知の光磁気ヘッドは、媒体の域を加熱する光学サブ組立体を有し、この域における磁化の切り換えを可能にする。公知のヘッドは、更に、切換場を生成する磁気サブ組立体を有する。光学サブ組立体は、光学ガイドを有し、光学ガイドはその屈折率よりも小さい屈折率を有する２枚の透過層の間に介在する光学層によって形成される。光学層並びに上記２枚の層は、ある波長の光を透過する。磁気サブ組立体は、下極部及び上極部を有する磁気回路を含む。下極部は、上記透過層の一つと隣接し、光学ガイドの光学出口に対して離れておりこの光学的出力から比較的大きい縦方向の距離に位置決めされる最終極で終端し、この縦方向の距離は、下極部に隣接する透過層の厚さによって主に決定される。公知のヘッドは、極の下の磁場の垂直成分と光学的出力の下の磁場の垂直成分との比が比較的小さくなるように磁場を設けるべきである。
【０００３】
ハイブリッド・レコーディングは、熱磁気記録の形態の一つであり、記録媒体を局所的に加熱するためにレーザスポットが通常使用され、その後記録され、高速冷却される。この種類のレコーディングにより、室温で比較的高い磁気異方性を有し、従って、良い熱平衡を有する記憶媒体の使用を可能にするが、記録温度での保磁度、従って異方性は実現可能な記録ヘッドで記録するには十分に小さい。従来の縦磁気記録に関して面積ビット密度で利得が得られるが、この利得は記録後の冷却時間に強く依存する。適当に設計されたシステムに関して、利得は、加熱と記録の間の時間のオーダとして推定され、ここでは遅延時間ｔ＝ｄ／ｖとして称され、このときｄは光学出口と記録極との間の縦方向の距離であり、ｖは記憶媒体の線速度である。これは、次の通りに理解することができる。最大限に可能な面積ビット密度は記録後の冷却時間が増加すると共に減少する。この時間は、書き込みの瞬間と、媒体への書き込まれた磁化模様の熱平衡を確実するのに記憶媒体の保磁度及び磁気異方性が十分に大きくなる値まで温度が低下した瞬間との間の時間である。この時間は、媒体の実効熱拡散性を増加することで読み出しでもよい。しかしながら、この結果、加熱と書き込みの間の時間よりも冷却時間が非常に短くなる場合、冷却は加熱と書き込みの間で既に顕著となる。この効果は、比較的高い加熱温度、特に、書き込み中の媒体の温度よりも著しく高い温度を必要とする。しかしながら、高い加熱温度は、実際には媒体を過熱させる場合があり、近辺のトラック上のビットパターンの熱緩和を結果として高める。更に、このような処理は多くのエネルギーを要する。前述より、最大限に可能な面積ビット密度が遅延時間を減少することで増加され得ることは明らかである。本文脈において、一般的に、媒体が最高温度に達する瞬間が最大エネルギー吸収量の瞬間後に起こることに注意する。この効果は、いわゆるペクレ数が
【０００４】
【数１】
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である場合に顕著となり、このときＬはトラックの長さ方向に測定される、半波高全幅値の光学的スポットの寸法、ｖは記憶媒体の線速度、Ｄは媒体の実効熱拡散性である。しかしながら、実際の状況下ではＰｅ＜１であり、最高温度の位置と最大エネルギー吸収量の位置との間の距離はＬよりもはるかに小さい。
【０００５】
本発明は、記憶媒体における最大エネルギー吸収量の瞬間と媒体への記録の瞬間との間の経過時間を最小にすることを熱支援型記録処理で可能にする、冒頭段落に記載した種類の記録ヘッドを提供することを目的とする。
【０００６】
上記目的は、クラッディング層の一つが磁気回路の記録磁束ガイド及び／又は光学層と記録磁束ガイドとの間に介在する金属層によって形成されることを特徴とする本発明による記録ヘッドで実現される。これにより、光学出口と記録極は、本発明によるヘッドにおいて互いに対して非常に近接しており、媒体の域を加熱する時間と加熱された域に情報を記録する間の時間は、本発明によるヘッドを用いる記録処理において非常に短い。本発明によるヘッドは、熱支援型垂直磁気記録に特に好適であり、この場合、縦方向、即ち、ヘッド面に対して平行であり媒体のトラックの長さの方向に見た記録極の厚さは媒体の１ビット間の遷移間の最短距離に近い。記録極の厚さは、例えば、４０ｎｍだけでもよく、或いは、記録密度が１００Ｇｂｉｔ／ｉｎ２（Ｇｂｉｔ／６．４５２ｃｍ２）より高い場合にはより薄くてもよい。記録媒体の線速度が２０乃至５０ｍ／秒（ｓ）のオーダである場合、０．８乃至２ナノ秒（ｎｓ）のオーダの遅延時間を生ずる。本発明によるヘッドを用いた記録システムがよく設計され、即ち、記録後の効果的な冷却時間が遅延時間と同じオーダの大きさであると仮定すると、ハイブリッド垂直記録は、面積密度を相当上昇させる。従来の縦磁化記録に対して５乃至６倍の密度利得が得られる。
【０００７】
光学層と記録磁束ガイドとの間の金属層がクラッディング層として適用される場合、金属層の厚さは１００ｎｍよりも薄いことが好ましい。屈折率の実部が使用される波長に対して０．５未満であることが好ましい。金属層に対する適切な金属は、例えば、銀或いはアルミニウムである。金属層は、光学層と直接的に接触してもよく、又は、接着層のようなサブ層が使用されてもよい。金属層が使用されない場合、記録磁束ガイドは光学層と直接的に又は間接的に接触してもよい。使用される波長に対して実部が０．５未満である屈折率を有する上記金属層の場合、光学ガイドの光学モードの一つ、いわゆるＴＭ０モードに対して、非常に大部分の光学電力が低屈折率の層、即ち、金属層を通って伝達されることが分かる。これにより、このような層が無い場合に可能な時間よりもより短い効果的な遅延時間が得られる。更なる利点は、磁束ガイド材料の直接的な光学励起が金属層の厚さを変えることで変化され得、金属層がＡｇ又はＡｌのような良い熱伝導体から成る場合に磁束ガイドの温度が良く制御され得るといった点である。
【０００８】
本発明による記録ヘッドでは、記録極及び光学出口の両方がヘッド面に位置することが好ましい。この構造は、特に軟磁性サブ層を有する記憶媒体の場合に重要である。記録極をヘッド面に位置させることにより記録極と軟磁性サブ層との間の距離を最小にし、それにより書き込みが行われる記録極の後縁の磁場勾配を最小化する。これにより連続する書き込みドメイン間の遷移を非常に狭くする。
【０００９】
磁気回路の記録磁束ガイドによって形成されるクラッディング層は、磁気層、一般的に金属層である。記録磁束ガイドによって形成されないクラッディング層は、光学層の透過材料の屈折率よりも小さい屈折率を有する誘電材料の層又は基板から成り得る。このような誘電材料は、例えば、ＳｉＯ２である。
【００１０】
データのハイブリッド変換を可能にする、光磁気データ記憶システムにおいて使用する公知の読み出し／書き込みヘッドは、ＰＣＴ出願ＷＯ９９／３５６４３に開示される。この公知のヘッドは、磁気ヨーク及び光学チャネルを有する。磁気ヨークは、略同じ厚さの２枚の極層を有し、これら極層は、非金属性の書き込みギャップを画成する。光学チャネルは、磁気ヨーク内、即ち、２枚の極層の間に形成され、上記極層の一方の方向に延在し、特に光学チャネルが書き込みギャップ内に形成される。記憶媒体の記録域の加熱と記録との間の遅延時間を短くすることが実現されるが、この公知のヘッドは１００Ｇｂｉｔ／ｓｎ２以上の面積密度が要求される場合に光が書き込みギャップを通ることに関して非常に非効率的である。このような高密度の場合、ギャップの長さ即ち、ヘッドに対して記憶媒体の速度の方向に見た書き込みギャップの寸法は、１００ｎｍ以下のオーダであるべきであり、これは、例えば、ブルーレーザからの光の４００ｎｍの波長の４倍以下であり、ギャップ幅、即ち、ギャップの長さに対して垂直な書き込みギャップの寸法は１６０ｎｍ未満であるべきである。従って、光を通すのに利用できるアパーチャは小さい。
【００１１】
本発明による記録ヘッドの実施例は、記録磁束ガイド及び／又は金属層によって形成されるクラッディング層が薄膜層であることを特徴とする。このような層は利用できる薄膜技術を用いて形成されてもよい。記録磁束ガイドに適切な磁気材料は、例えば、Ｎｉ８０Ｆｅ２０又はＮｉ４５Ｆｅ５５のようなＮｉ−Ｆｅ合金である。光学層自体及び他方のクラッディング層も薄膜層であることが好ましい。光学層は、Ｓｉ３Ｎ４のような透過材料から形成され、この後に述べた方のクラッディング層は、光学層の透過材料の屈折率よりも小さい屈折率を有するＳｉＯ２のような誘電材料から形成されてもよい。
【００１２】
本発明による記録ヘッドの実施例は、請求項３記載の特徴を有する。
【００１３】
光学ガイド上のクラッディング層に記録磁束ガイドを使用することは、この磁束ガイドを加熱することを生じさせ得る。使用中に磁束ガイドを加熱することの予期せぬ効果は、次の理由により利点となる。現在使用されている書き込みヘッドからの書き込みフィールドは、最高の公知の飽和磁化Ｍｓを有する材料の書き込み磁束ガイドが使用され得る場合に得られる最高の書き込みフィールドと異なる。この飽和磁化は、Ｆｅ６５Ｃｏ３５に関して約１９００ｋＡ／ｍに等しい。本願のヘッドでは、磁束ガイドは、典型的には１２００ｋＡ／ｍだけの飽和磁化を有する。最大の面積密度は、Ｍｓ４／３に比例し、従って最大密度の１．８倍の改善が可能となる。比較的高い飽和材料の公知の磁気材料の欠点は、それらの磁気異方性（及び磁気ひずみ）が書き込みヘッドで実際に使用するには高すぎる点である。本質的に、多くの材料に関して、温度が上昇すると磁気異方性が非常に減少する一方で、飽和磁化は、キュリー温度は十分に高い場合には温度上昇によって殆ど影響を与えられないことが既知である。これは、実際の異方性をＫとして、効果的な異方性がＫ２．５に比例する例えば、ナノＦｅタイプの軟磁性材料の場合に見られる。これらの材料は、粒の境界線にわたって交換相互作用によって磁気的に結合され、る、同じ構成の単結晶材料の磁壁の厚さよりも平均的な粒の径が小さいランダムに方向付けられた結晶粒を有する。１００乃至２００℃では、上記材料の異方性は、室温の場合よりも数十パーセント低いが、飽和磁化は殆ど減少しない。本発明による記録ヘッドは、記録磁束ガイドを加熱することにより、飽和磁化を最高の物理的限界値に近くして磁束ガイド材料を導入することが可能となる。本文脈では、記録磁束ガイド又はその一部が残りの磁気回路の磁気材料と異なる磁気材料から成り得ることに注意する。
【００１４】
本発明による記録ヘッドの実施例は、請求項５記載の特徴を有する。
【００１５】
本発明は、更に、本発明による記録ヘッドを含むスライダに関わる。
【００１６】
本発明は、本発明によるスライダ上に本発明による記録ヘッドを含み、記憶媒体に情報を磁気記録、特に、垂直記録するシステムに関わる。システムは、オーディオ、ビデオ、データ記憶システムでもよい。記憶媒体は、ディスクでもよい。所望の場合、システムは、記憶媒体から情報を読み出す読み出し装置を有してもよい。
【００１７】
特許請求の範囲を参照して、特許請求の範囲に記載する様々な特徴的な特性が組み合わされて生じてもよいことに注意する。
【００１８】
本発明の上記及び他の面は、以降に説明する実施例を参照して非制限的な例によって明らかになり明確となる。
【００１９】
図１に示すスライダ１は、記憶媒体５への熱支援型垂直磁気記録のための本発明による一体化された記録ヘッド３を含む。このような媒体５は、情報が垂直に記録され得る記録層５ａ、及び、軟磁性サブ層５ｂを有する。記録中、媒体５は、記録ヘッド３に対して線速度ｖで移動する。記録ヘッド３は、ヘッド面３ａ、及び、Ｎｉ４５Ｆｅ５５のような金属材料から成る磁気ヨークの形態の磁気回路を含む誘導部分を有する。このヨークは、記録磁束ガイド７及び戻り磁束ガイド９を有し、記録磁束ガイド７は記録極７ａで終端する。記録ヘッド３は、更に、光学出口１１ａで終端する光学層１１によって形成される平坦な光学ガイドを含む光学部分を有する。光学層１１は、一つの、或いは、所望であれば幾つかの選択された波長を通す。本実施例では、光学層１１はＳｉ３Ｎ４の薄膜層であり、４００ｎｍの波長の光１３を通す。光学層１１は、記録磁束ガイド７とスライダ１の基板１５との間に介在され、記録磁束ガイド７及び基板１５が光学層１１にクラッディング層を１７及び１９を夫々形成する。つまり、記録磁束ガイド７によって形成されるクラッディング層１７は磁気、特に、金属層である。このような層は殆ど非透過性である。基板１５は、光学層１１の屈折率よりも小さい屈折率を基板１５によって形成されるクラッディング層１９が有するといった特性を有する誘電材料、本実施例では、ＳｉＯ２から成る。本実施例では、クラッディング層１７は、薄膜技術を用いて形成され、残りの磁気ヨークの磁気材料よりも高い飽和磁化を有するＦｅ及びＮの合金のような磁気材料から成る。磁極７ａは、光学出口１１ａのようにヘッド面３ａに位置する。磁極及び光学出口は、集束イオンビーム処理によって成形され、これにより使用中の光学スポットと書き込みフィールドの最適な位置合わせを確実にする。
【００２０】
代替の実施例では、使用される波長に対して実部が０．５よりも小さい屈折率を有するＡｇのような金属から形成され得る金属層が光学層１１と記録磁束ガイド７との間に介在される。
【００２１】
図２に示す本発明によるシステムは、フレーム２００と、記憶媒体、特に、光磁気ディスクのようなディスク状の情報担体２０４を保持するようフレーム２００に回転式に取り付けられるスピンドル２０２とを有する。情報担体２０４は、一体型担体又は着脱可能な担体でもよい。システムは、更に、レーザ源及び本発明による記録ヘッド２０８を有するスライダを含むスイングアーム２０６を有する。記録ヘッドを有するスライダは、図１に示すように設計されてもよい。スピンドル２０２及びアーム２０６を駆動するために駆動器が設けられる。動作状態では、記録ヘッド２０８は、回転する情報担体２０４に情報を熱記録するよう書き込みフィールドを生成し、ヘッドは、情報担体２０４と対向して置かれ、担体２０４に対して略半径方向に移動する。システムは、誘導ヘッドのような読み取り装置を含んでもよい。図示するシステムは、データ記憶システムであるが、例えば、オーディオ及び／又はビデオシステムでもよい。本発明によるシステムは、カード或いはテープから情報を読み出すシステムでもよい。
【００２２】
最後に、本発明による記録ヘッドの重要な特徴は、光学出口と磁極との間の距離が非常に小さく、前述の機会を提供する。当然のことながら、開示する概念の変更も本発明の範囲内で可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるスライダの実施例の断面図である。
【図２】
本発明によるシステムの実施例を示す図である。
【国際公開パンフレット】
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2004503892.tif 000005
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2004503892.tif 000008
2004503892.tif 000009
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2004503892.tif 000011
2004503892.tif 000012
2004503892.tif 000013
2004503892.tif 000014
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004503892.tif 000015
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004503892.tif 000016
【国際調査報告】
2004503892.tif 000017
2004503892.tif 000018