JP4100133B2 - 記録ヘッドおよびそれを用いた情報記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体に対して光的あるいは熱的な励起を行い該記録媒体の保磁力を局所的に低下せしめて熱磁気的に情報を記録する機能を有する記録ヘッドおよびそれを用いた情報記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
日本国公開特許公報，特開平１０−１６２４４４号広報に見られる「光磁気記録媒体と記録再生方法、及び記録再生装置」（第１の従来技術）においては、記録再生装置で固体イマージョン・レンズを用いたヘッドを利用し、光磁気ディスクに超微細な光ビームスポットで超微細な磁区信号を記録する技術が開示されている。
【０００３】
また日本国公開特許公報，特開２００１−２５５２５４号公報に見られる「近接場光プローブおよびそれを用いた近接場光学顕微鏡および光記録／再生装置」（第２の従来技術）においては、基板上に形成された円錐体や三角形などの形状をした金属の散乱体と、その散乱体の周辺に形成された散乱体の高さと同じ膜厚を持つ金属または誘電体または半導体などの膜により構成されている近接場光プローブおよびそれを用いる光記録に関する技術が開示されている。
【０００４】
さらに日本国公開特許公報，特開２００２−４８６９７号公報に見られる「近接場光プローブおよびその作製方法」（第３の従来技術）においては、金属の散乱体が誘電体中に埋め込まれ、かつ平均面粗さ１０ｎｍ以下程度に平坦な近接場光プローブを作製する方法が開示されている。
【特許文献１】
特開平１０−１６２４４４号公報
【特許文献２】
特開２００１−２５５２５４号公報
【特許文献３】
特開２００２−４８６９７号公報
【発明が解決しようとする課題】
一般に、記録媒体に対して光的あるいは熱的な励起を行い該記録媒体の局所的な物理的状態を変化せしめて情報を記録する機能を有する記録ヘッドおよびそれを用いた情報記録装置においては、レンズを用いて回折限界まで絞り込まれた光スポットを用いる方法が基本的である。この場合、光スポットの大きさは光源の波長をλ，レンズの開口数をＮＡとしてλ／ＮＡの程度となり、この大きさが記録媒体上において物理的状態変化を生じせしめられる領域（いわゆる「記録マーク」）のサイズ、すなわち記録密度を支配する。記録密度を増大させるためには光源波長を短縮するか、開口数を大きくすることが直接的ではあるが、短波長の光源を開発することは光源素子の材料や発光効率の点できわめて問題が大きく、また開口数は理論的に１よりも大きくすることができない。したがって回折限界の光スポットによる情報記録では、記録密度を増大させる上で大きな困難が存在する。
【０００５】
この困難を克服する目的で、第１の従来技術に見られるような光近接場を用いた熱磁気的な情報記録技術が開発されている。すなわち屈折率ｎの材質で形成された固体イマージョン・レンズを用いることにより、記録に用いられる光スポット径をλ／ＮＡからさらに１／ｎないしは１／ｎ＾２（「＾」はべき乗を表す）倍まで縮小し、記録密度を増大させていた。しかし固体イマージョン・レンズを構成する材料には組み合わせる光源の波長における高い屈折率と低い吸収率が要求される。例えば現在記録用光源として実用化されている最も波長の短い青紫色半導体レーザを用いる場合、λは４０５ｎｍ程度となるが、この波長帯で吸収の少ない光学ガラスの屈折率は２程度であり、ＮＡ＝０．９のレンズと組み合わせた場合でも、光スポット径は１１０ｎｍ程度までしか縮小されない。したがってこの光スポット径を大幅に下回るサイズの記録マークを安定に形成することは困難であり、固体イマージョン・レンズには記録密度を増大させる上での限界が存在していた。
【０００６】
この第１の従来技術における限界を克服する目的で、第２，第３の従来技術に見られるような金属散乱体を用いた光近接場の発生技術が開発されている。これらの従来技術においては、光スポット径に相当する光近接場の分布サイズが金属散乱体の加工精度によって決定されるため、電子線描画等による高分解能リソグラフィー技術を用いることにより、固体イマージョン・レンズによる光スポット径等に比して近接場光の分布サイズを大幅に縮小することが可能となった。しかしこれらの従来技術においては光近接場を発生する金属散乱体が記録スライダの底面にむき出しの状態にあり、また比較的熱伝導率の低い誘電体とのみ接触している構造となっていた。このため記録光エネルギーの一部が金属散乱体によって吸収されてしまうとその温度が急速に上昇し、徐々に酸化されて散乱体としての機能が損なわれたり、最悪の場合には溶解して破壊に至るといった問題点が存在していた。このためにより高い効率で光源からの入射光を光近接場に変換できることが必要とされていた。また一般に誘電体と、散乱体を構成する金属とでは熱膨張率が大きく異なるため、両者の界面部分に大きなストレスを生じ、金属散乱体が誘電体から剥離，脱落する可能性が高くなるため、信頼性の高い記録ヘッドおよび情報記録装置を実現する上での障害となっていた。
【０００７】
また第２，第３の従来技術を用い、高密度磁気記録に有利な垂直磁気記録媒体に対して現行の光磁気ディスクと同様の熱磁気記録を行った場合には、磁気記録層における磁化遷移幅が記録時の記録媒体上での温度勾配によってのみ決定されている。このため光近接場の分布サイズを縮小しない限りは磁化遷移幅を短縮することができず、金属散乱体の加工精度を上昇させることなく記録密度を増大させるには限界があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の問題を解決する目的で、近接場光を発生させて記録媒体に熱磁気的に情報を記録する記録ヘッドにおいて、光源と、記録媒体に磁界を印加するための磁極と、光源からの光を照射されることにより設置される記録媒体近傍に近接場光を発生する散乱体とを有し、散乱体は、光源からの光を照射される面が、設置される記録媒体に略垂直となるように、磁極に接して形成されている構成とする。
【０００９】
上記の構成を取ることにより、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るようになるため、記録媒体上における記録密度を増大させることが可能となり、情報記録装置のサイズおよびコスト等の点できわめて有利となる。またより少ないエネルギー消費で記録を実現することができるようになる。さらに記録ヘッド内の散乱体の損失によって生じた熱を磁極を通じて速やかに拡散させることが可能となる。これらの結果、温度上昇による散乱体の劣化，破壊等の危険性が低下するとともに、散乱体の加熱による散乱体近傍へのストレス等が最低限に抑えられ、記録ヘッドおよび情報記録装置としての著しい信頼性向上が期待できる。
【００１０】
また、散乱体の光が照射される面の裏面が主磁極に接しており、なおかつ光源と主磁極との間に配置されている構成とする。または、散乱体は、主磁極に接し、光源と補助磁極との間に配置されている構成とする。さらに、散乱体は、光が照射される面の裏面が主磁極に接し、主磁極と補助磁極との間に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
上記の構成を取ることにより、記録磁界発生手段による記録磁界の勾配が最も大きい主磁極先端部近傍の領域に、近接場光による温度勾配の大きい領域を一致させることが可能となるため、磁気記録層における磁化遷移幅を短縮でき、散乱体の加工精度を上昇させることなく記録密度を増大させることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
第１図は本発明による記録ヘッドの第１の構成例を示す図であり、記録ヘッドおよび記録媒体を、記録媒体面に垂直（図中の上下方向）かつ走査方向（図中の左右方向であるトラック方向）に平行な面で切断した場合における記録機構周辺の断面構造を表している。なおこの描写方法は第１図から第４図の実施例において共通である。記録ヘッド１００においては、平板状の補助磁極１０１が記録媒体１０２に略垂直かつ走査方向に略直交するように形成されている。さらにこの補助磁極１０１上には、銅からなる導体パターン１０３が螺旋状に形成されている。導体パターン１０３同士，補助磁極１０１および後述する主磁極１０４の間隙部分はショートを避けるため、アルミナ等の絶縁体で充填されており、コイル巻線１０５部分は全体としてトーラス状の形状となっている。また導体パターン１０３の両終端は記録ヘッド１００から外部に引き出され、磁気ヘッド駆動回路に接続されている。コイル巻線１０５内側の窓部分では、主磁極１０４の一端が窓部分を通り抜けて補助磁極１０１に接続されている。主磁極１０４の他端は記録ヘッド１００底面に至り、記録媒体１０２に対向している。補助磁極１０１，主磁極１０４およびコイル巻線１０５は全体として電磁石を構成しており、これら磁気回路の構造は垂直磁気記録用単磁極ヘッドの構造と同様である。情報の記録時には磁気ヘッド駆動回路から供給される駆動電流によって主磁極１０４の先端部分（記録媒体１０２に対向する面）近傍の磁気記録層１０６に記録磁界が印加される。補助磁極１０１および主磁極１０４の材質はパーマロイとした。また主磁極１０４の先端部分には光源からの受光面の裏面で主磁極１０４に接触する形でＡｕからなる散乱体１０７が形成されている。Ａｕは融点１０６３℃と高融点であり、加熱されても酸素と化合して酸化物を生成することもなく化学的に安定であり、プラズモンによる近接場光を発生して熱磁気記録を行うための金属散乱体として好適な材料の１つである。なお主磁極１０４の先端部分および散乱体１０７の受光面も記録媒体１０２の面に対して略垂直とした。記録媒体１０２に対する情報の記録時には前述の記録磁界の発生と同時に、光源である平面レーザ１０８からレーザ光１０９が放射される。このレーザ光１０９はホログラム・レンズ１１０によって収束され、散乱体１０７上に照射される。金属散乱体１０７はコヒーレントなレーザ光１０９の照射を受けると、内部の自由電子がレーザ光１０９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１０７の先端部分（記録媒体１０２に対向する部分）には強い近接場光（図示せず）が発生される。磁気記録層１０６は結晶化ガラス基板１１１上に製膜された膜面垂直方向に磁化容易軸を有する垂直磁気記録膜（例えばＴｂＦｅＣｏアモルファス合金膜やＰｄ／Ｃｏ多層膜等）である。以上の過程に沿って磁気記録層１０６は記録時に近接場光によって加熱され、同時に主磁極１０４によって記録磁界が印加されるので、平面レーザ１０８およびコイル巻線１０５を適宜駆動することにより、記録すべき情報に対応した所望の記録磁区（記録マーク）を磁気記録層１０６上に熱磁気記録によって形成することができる。なお以上の構造の作成は一般的なリソグラフィ・プロセスによって作成可能である。また熱磁気記録の方法には光変調記録方式，磁界変調記録方式，光ストローブ磁界変調記録方式等のバリエーションが存在するが、これらは広く知られている方法であり、本明細書中ではそれらの詳細についての説明を割愛する。さらに本明細書中では実施例として垂直磁気記録膜に対する記録のみを挙げているが、本発明による効果は垂直磁気記録に対してだけのみに発揮されるものではなく、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有効である。こ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が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。
【００１４】
磁気記録層１０６に記録された情報の再生にあたっては、磁気記録層１０６上の局所的な磁化方向を再生信号として検出可能な機構を記録ヘッド１００と同一のスライダ上に積載すれば良い。すなわちＭＲ（磁気抵抗効果）素子，ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子あるいはＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子等の磁束検出手段を積載して磁気記録層からの漏洩磁束を検出することにより情報の再生を行っても良いし、微小開口を有する光学系等を用いて記録媒体のＫｅｒｒ効果およびＦａｒａｄａｙ効果を検出する手段を積載して光学的（光磁気的）に再生しても良い。この点も第１図から第４図の実施例において共通である。
【００１５】
以上、第１図に示された構成では、以下の副次的な効果を得ることができる。まず第１の効果として、記録ヘッド１００の主な加工方向（堆積またはエッチングの方向）が１方向に限定されることにより製造プロセスが容易となり、製造歩留まりが向上する結果、生産コスト低減が可能となる。また第２の効果として、主磁極１０４の先端部分近傍の記録磁界の勾配が最も大きい領域に、近接場光による温度勾配の大きい領域を一致させることができ、その領域における実効的記録磁界勾配を増大させることによって再生信号におけるトランジション・ノイズの低減が可能となる。さらに第３の効果として、主磁極１０４と散乱体１０７にそれぞれ最適な材料を用いることが可能となり、効率的な記録磁界の発生と効率的な近接場光の発生を両立することができ、より少ないエネルギーの消費だけで熱磁気記録を実現することが可能となる。一般に主磁極１０４に求められる条件とは、高い飽和磁束密度，高い透磁率，小さな残留磁化であり、これらを満足する材料としてはＦｅ−Ｎｉ系合金の一種であるパーマロイ等が代表的である。さらに主磁極１０４にはこれらの条件に加えて、磁気記録層１０６の特性および主磁極１０４との位置関係に応じた適当な形状および寸法が存在する。一方、散乱体１０７に求められる条件とは、光源の発振波長における高い光近接場発生効率と、大気中である程度加熱されても変化しない高い化学的安定性であり、これらを満足する材料としてはＡｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ等が考えられる。さらに散乱体１０７には光源の発振波長および散乱体１０７の材質の条件に加えて、磁気記録層１０６の特性および散乱体１０７との位置関係に応じた適当な形状および寸法が存在する。このように主磁極１０４と散乱体１０７では各々好ましい材質，寸法，形状が一般に異なっており、主磁極１０４を散乱体１０７として兼用することは現実的には困難である。
【００１６】
第２図は本発明による記録ヘッドの第２の構成例を示す図である。記録ヘッド２００においては、平板状の補助磁極２０１が記録媒体２０２に略垂直かつ走査方向に略直交するように形成されている。さらにこの補助磁極２０１上には、銅からなる導体パターン２０３が螺旋状に形成されている。導体パターン２０３同士，補助磁極２０１および後述する主磁極２０４の間隙部分はショートを避けるため、アルミナ等の絶縁体で充填されており、コイル巻線２０５部分は全体としてトーラス状の形状となっている。また導体パターン２０３の両終端は記録ヘッド２００から外部に引き出され、磁気ヘッド駆動回路に接続されている。コイル巻線２０５内側の窓部分では、主磁極２０４の一端が窓部分を通り抜けて補助磁極２０１に接続されている。主磁極２０４の他端は記録ヘッド２００底面方向に伸びている。補助磁極２０１，主磁極２０４およびコイル巻線２０５は全体として電磁石を構成しており、情報の記録時には磁気ヘッド駆動回路から供給される駆動電流によって主磁極２０４の先端部分（記録媒体２０２に対向する面）近傍の磁気記録層２０６に記録磁界が印加される。補助磁極２０１および主磁極２０４の材質は、第１図の構成と同様に、パーマロイとした。また主磁極２０４の先端部分（記録媒体２０２に近い部分）には主磁極２０４に一部が接触する形で、Ｐｔからなる散乱体２０７が形成されている。Ｐｔは融点１７７４℃と高融点であり、大気中で加熱しても４５０℃を超えない限りは酸素と化合して酸化物を生成することもなく化学的に安定であり、プラズモンによる近接場光を発生して熱磁気記録を行うための金属散乱体として好適な材料の１つである。なお主磁極２０４の先端部分および散乱体２０７の受光面も記録媒体の面に対して略垂直とした。記録媒体２０２に対する情報の記録時には前述の記録磁界の発生と同時に、光源である半導体レーザ２０８から記録媒体２０２の面に向かって下向きにレーザ光２０９が放射される。このレーザ光２０９はミラー２１２によって進行方向を直角に変えられ、記録媒体２０２の面と平行に進んだ後、ホログラム・レンズ２１０によって収束され、散乱体２０７上に照射される。金属散乱体２０７はコヒーレントなレーザ光２０９の照射を受けると、内部の自由電子がレーザ光２０９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２０７の先端部分（記録媒体２０２に対向する部分）には強い近接場光（図示せず）が発生される。磁気記録層２０６は結晶化ガラス基板２１１上に製膜された膜面垂直方向に磁化容易軸を有する垂直磁気記録膜である。以上の過程に沿って磁気記録層２０６は記録時に近接場光によって加熱され、同時に主磁極２０４によって記録磁界が印加されるので、半導体レーザ２０８およびコイル巻線２０５を適宜駆動することにより、記録すべき情報に対応した所望の記録磁区を磁気記録層２０６上に熱磁気記録によって形成することができる。
【００１７】
以上、第２図に示された構成では、主磁極２０４と散乱体２０７にそれぞれ最適な材料を用いることが可能となり、効率的な記録磁界の発生と効率的な近接場光の発生を両立することができ、より少ないエネルギーの消費だけで熱磁気記録を実現することが可能となるという副次的な効果が得られる。
【００１８】
第３図は本発明による記録ヘッドの第３の構成例を示す図である。記録ヘッド３００においては、平板状の補助磁極３０１が記録媒体３０２に略垂直かつ走査方向に略直交するように形成されている。さらにこの補助磁極３０１上には、銅からなる導体パターン３０３が螺旋状に形成されている。導体パターン３０３同士，補助磁極３０１および後述する主磁極３０４の間隙部分はショートを避けるため、アルミナ等の絶縁体で充填されており、コイル巻線３０５部分は全体としてトーラス状の形状となっている。また導体パターン３０３の両終端は記録ヘッド３００から外部に引き出され、磁気ヘッド駆動回路に接続されている。コイル巻線３０５内側の窓部分では、主磁極３０４の一端が窓部分を通り抜けて補助磁極３０１に接続されている。主磁極３０４の他端は記録ヘッド３００底面方向に伸びている。補助磁極３０１，主磁極３０４およびコイル巻線３０５は全体として電磁石を構成しており、情報の記録時には磁気ヘッド駆動回路から供給される駆動電流によって主磁極３０４の先端部分（記録媒体３０２に対向する面）近傍の磁気記録層３０６に記録磁界が印加される。補助磁極３０１および主磁極３０４の材質は、第１図および第２図の構成と同様に、パーマロイとした。また主磁極３０４の先端部分（記録媒体３０２に近い部分）には主磁極３０４に面で接触する形で、Ｐｄからなる散乱体３０７が形成されている。Ｐｄは融点１５５５℃と高融点であり、大気中で加熱しても赤熱しない限りは酸素と化合して酸化物を生成することもなく化学的に安定であり、プラズモンによる近接場光を発生して熱磁気記録を行うための金属散乱体として好適な材料の１つである。なお主磁極３０４の先端部分および散乱体３０７の受光面も記録媒体３０２の面に対して略垂直とした。記録媒体３０２に対する情報の記録時には前述の記録磁界の発生と同時に、光源である半導体レーザ３０８からレーザ光が放射される。このレーザ光３０９は散乱体３０７に近い側の出射端から直接光導波路３１０によって導かれ、散乱体３０７上に照射される。金属散乱体３０７はコヒーレントなレーザ光３０９の照射を受けると、内部の自由電子がレーザ光３０９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３０７の先端部分（記録媒体３０２に対向する部分）には強い近接場光が発生される。磁気記録層３０６は結晶化ガラス基板３１０上に製膜された膜面垂直方向に磁化容易軸を有する垂直磁気記録膜である。以上の過程に沿って磁気記録層３０６は記録時に近接場光によって加熱され、同時に主磁極３０４によって記録磁界が印加されるので、半導体レーザ３０８およびコイル巻線３０５を適宜駆動することにより、記録すべき情報に対応した所望の記録磁区を磁気記録層３０６上に熱磁気記録によって形成することができる。
【００１９】
以上、第３図に示された構成では、主磁極３０４と散乱体３０７にそれぞれ最適な材料を用いることが可能となり、効率的な記録磁界の発生と効率的な近接場光の発生を両立することができ、より少ないエネルギーの消費だけで熱磁気記録を実現することが可能となるという副次的な効果が得られる。
【００２０】
第４図は本発明による記録ヘッドの第４の構成例を示す図である。記録ヘッド４００においては、平板状の補助磁極４０１が記録媒体４０２に略垂直かつ走査方向に略直交するように形成されている。さらにこの補助磁極４０１上には、銅からなる導体パターン４０３が螺旋状に形成されている。導体パターン４０３同士，補助磁極４０１および後述する主磁極４０４の間隙部分はショートを避けるため、アルミナ等の絶縁体で充填されており、コイル巻線４０５部分は全体としてトーラス状の形状となっている。また導体パターン４０３の両終端は記録ヘッド４００から外部に引き出され、磁気ヘッド駆動回路に接続されている。コイル巻線４０５内側の窓部分では、主磁極４０４の一端が窓部分を通り抜けて補助磁極４０１に接続されている。主磁極４０４の他端は記録ヘッド４００底面に至り、記録媒体４０２に対向している。補助磁極４０１，主磁極４０４およびコイル巻線４０５は全体として電磁石を構成しており、これら磁気回路の構造は垂直磁気記録用単磁極ヘッドの構造と同一である。情報の記録時には磁気ヘッド駆動回路から供給される駆動電流によって主磁極４０４の先端部分（記録媒体４０２に対向する面）近傍の磁気記録層４０６に記録磁界が印加される。補助磁極４０１および主磁極４０４の材質は、第１図，第２図および第３図の構成と同様に、パーマロイとした。また主磁極４０４の先端部分には光源である平面レーザ４０８からの受光面と同一の面で主磁極４０４に接触し、主磁極４０４と補助磁極４０１間に位置する形で、第１図の構成と同様に、Ａｕからなる散乱体３０７が形成されている。Ａｕは物理的，化学的に安定であり、プラズモンによる近接場光を発生させるための金属散乱体として好適な材料の１つであることは前述した通りである。なお主磁極４０４の先端部分および散乱体４０７の受光面も記録媒体４０２の面に対して略垂直とした。記録媒体４０２に対する情報の記録時には前述の記録磁界の発生と同時に、光源である平面レーザ４０８からレーザ光４０９が放射される。このレーザ光４０９はホログラム・レンズ４１０によって収束され、主磁極４０４の先端部分および散乱体４０７上に照射される。散乱体４０７の幅（トラックに直交する方向へ長さ）を主磁極４０４の先端部分の幅（トラックに直交する方向へ長さ）よりも広くしておけば、レーザ光４０９の多くの部分は直接散乱体４０７に到達する。また主磁極４０４の厚みが十分に薄ければ、光源である平面レーザ４０８からのレーザ光４０９は主磁極４０４内を透過して金属散乱体４０７に同様に到達する。この結果、散乱体４０７内部にはプラズモンが励起され、散乱体４０７の先端部分（記録媒体４０２に対向する部分）には強い近接場光が発生される。磁気記録層４０６は結晶化ガラス基板４１０上に製膜された膜面垂直方向に磁化容易軸を有する垂直磁気記録膜である。以上の過程に沿って磁気記録層４０６は記録時に近接場光によって加熱され、同時に主磁極４０４によって記録磁界が印加されるので、平面レーザ４０８およびコイル巻線４０５を適宜駆動することにより、記録すべき情報に対応した所望の記録磁区を磁気記録層４０６上に熱磁気記録によって形成することができる。なお第４図中では散乱体４０７は主磁極４０４にのみ接しており、補助磁極４０１に接していない構成としているが、これは本発明における必然的な構成ではなく、散乱体４０７は主磁極４０４および補助磁極４０１に同時に接している構成となっていても良い。
【００２１】
以上、第４図に示された構成では、以下の副次的な効果を得ることができる。まず第１の効果として、記録ヘッド４００の加工方向（堆積またはエッチング方向）が１方向に限定されることにより製造プロセスが容易となり、製造歩留まりが向上する結果、生産コスト低減が可能となる。また第２の効果として、主磁極４０４の先端部分近傍の記録磁界の勾配が最も大きい領域に、近接場光による温度勾配の大きい領域を一致させることができ、その領域における実効的記録磁界勾配を増大させることによって再生信号におけるトランジション・ノイズの低減が可能となる。さらに第３の効果として、主磁極４０４と散乱体４０７にそれぞれ最適な材料を用いることが可能となり、効率的な記録磁界の発生と効率的な近接場光の発生を両立することができ、より少ないエネルギーの消費だけで熱磁気記録を実現することが可能となる。なお第４図の構成例は、光源である平面レーザ４０８から見て金属散乱体４０７の位置が主磁極４０４の手前にあるか後方にあるかの観点でのみ第１図の構成例と異なる構成となっている。仮に両者の金属散乱体および主磁極の形状が同一であるとすれば、第４図の構成例の方が主磁極４０４によって遮光もしくは吸収される損失の分だけ金属散乱体４０７によって発生される近接場光の強度が低下する。ところで熱磁気記録の過程においては、記録媒体の保磁力が記録バイアス磁界の大きさと等しくなる温度において局所的な磁化方向が決定される。したがって金属散乱体１０７，４０７と主磁極１０４，４０４の前後関係は近接場光によって加熱を受けた記録媒体が冷却過程の途中で主磁極の真下を通過するように記録媒体との運動方向が設定されていることが望ましい。すなわち第１図の構成例は記録媒体１０２が図上右方向に向けて相対運動する場合に適合し、第４図の構成例の場合には記録媒体４０２が図上左方向に相対運動する場合に適合する。
【００２２】
第５図は本発明における散乱体の配置により近接場光の発生効率が向上することを説明する図である。第５（ａ）図，第５（ｂ）図のいずれのチャートも、散乱体であるＡｕ薄膜が磁気記録層近傍に配置された場合の、磁気記録層表面における近接場光の強度分布をＦＤＴＤ法に基づく計算機シミュレーションによって計算した結果である。いずれの場合も散乱体は高さ２００ｎｍ，底辺１５０ｎｍの略二等辺三角形であり、長さの等しい２辺に挟まれた頂点部分の曲率半径は２０ｎｍ、散乱体の厚さは３０ｎｍとした。また、散乱体の形状としては、図５に示したような光が照射される面とその裏面が平行となっている面状のもの限らず、光が照射される面と記録媒体との角度が垂直というのは、実質的に垂直であればよく、角度は約８５〜９０度程度あればよい。また磁気記録層はｘｙ平面に平行な厚さ２０ｎｍのＴｂＦｅＣｏアモルファス合金膜、散乱体と磁気記録層との距離は５ｎｍ、光源の波長は８００ｎｍとした。第５（ａ）図の結果は、第５（ｃ）図に示すように散乱体の受光面を磁気記録層に平行に配置して、受光面に平行な波面の入射光で照射した場合の結果であり、第５（ｂ）図の結果は、図１〜図４で示したように、第５（ｄ）図に示すように散乱体の先端部分（曲率半径２０ｎｍの略円柱面部分）が記録媒体に対向するように、散乱体の受光面をｙ軸に垂直（磁気記録層に対しても垂直）に配置して、ｙ軸の負方向からｙ軸に垂直な波面の入射光で照射した場合の結果である。いずれの場合も図中の波線は散乱体の形状を磁気記録層表面に対して垂直射影した図形の一部を示している。各チャートのプロットは、散乱体によって発生される近接場光の強度ピークに対してそれぞれ７５％，５０％，２５％の位置を示した等強度線である。第５（ａ）図の平行配置の場合、入射光強度に対する近接場光のピーク強度比は１７８倍であるのに対して、第５（ｂ）図の垂直配置の場合、入射光強度に対する近接場光のピーク強度比で２６４倍となり、垂直配置の方が１．５倍程度強い近接場光を発生できる。また各光近接場分布の強度ピークに対する半値全幅は、平行配置の場合がｘ方向：３９ｎｍ，ｙ方向：５２ｎｍであるのに対して、垂直配置の場合はｘ方向：３３ｎｍ，ｙ方向：４１ｎｍとなり、垂直配置の方がよりコンパクトな光近接場を発生することができる。
【００２３】
以上、第５図を用いて説明した通り、散乱体の受光面を記録層に対して垂直に配置した場合には、より強力でコンパクトな光近接場を発生することができる。より強力な光近接場が得られるということは入射光の強度、すなわち散乱体を励起する光源の出力がその分だけ低くて済み、また同時に散乱体による光近接場の発生に寄与しない光のエネルギーが少なくて済むことを意味している。それらの結果、記録ヘッド内部においてより少ないエネルギー消費で記録を実現することができるようになり、記録ヘッドの全体的な温度上昇が抑えられ、記録ヘッドおよび情報記録装置全体としての信頼性向上が期待できる。
【００２４】
第６図は第１図で示された本発明による記録ヘッドを用いた情報記録再生装置の構成例を示した図である。本例においては、再生信号の検出手段として、記録媒体表面近傍の磁束を電気信号に変換するＧＭＲ素子が記録ヘッドのスライダ６１４に積載されているものとして説明を行う。もちろん再生信号の検出手段はＧＭＲ素子に限定される物ではなく、インダクティブ素子，ＭＲ素子，ＴＭＲ素子の他、光Ｋｅｒｒ効果による検出等によるものでも良い。
【００２５】
まず記録または再生動作に並行して行われる記録, 再生位置情報の取得について説明する。すなわち基板６１６上および基板６１６上に製膜された記録膜６１５からなる記録媒体６２０上にはあらかじめその製造時に、記録媒体６２０上における物理的位置を示す情報（アドレス情報）が一定の変換規則に従って表された磁区配列として記録されている。このため磁束検出手段であるＧＭＲ素子６１３が記録媒体６２０の表面を走査すると、その表面における磁区配列を反映した信号，すなわちアドレス情報を示す信号がＧＭＲ素子６１３より出力される。ＧＭＲ素子６１３のこ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６０６，アクチュエータ駆動回路６０９およびアドレス認識回路６０５に入力される。アドレス認識回路６０５はＧＭＲ素子６１３からの信号からスライダ６１４の走査位置を解析し、システム・コントローラ６０４に伝達する。システム・コントローラ６０４はＧＭＲ素子６１３の位置情報およびインタフェース回路６０１を介して受け取った外部機器からの記録再生要求に従って、アクチュエータ駆動回路６０９，記録コイル駆動回路６０７，レーザ駆動回路６０８の制御を適宜行う。アクチュエータ駆動回路６０９はシステム・コントローラ６０４からの指示およびＧＭＲ素子６１３からの信号に従って、記録媒体６２０上の所望の位置を金属散乱体６１７およびＧＭＲ素子６１３が走査するようにＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）６１１の駆動を行う。ＶＣＭ６１１はこの駆動信号に従いジンバル・アーム６１９の先に固定されたスライダ６１４を移動させ、記録媒体６２０上の任意位置に位置づける。スライダ６１４上には、半導体レーザ６１２，金属散乱体６１７，ＧＭＲ素子６１３，記録コイル６１８，主磁極６２１，補助磁極６２２が積載されていることは前述および第１図において説明した通りである。
【００２６】
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６０４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６２０上の記録磁区の配列を反映した信号を生成する。記録波形発生回路６０２はこの信号を参照し、記録バイアス磁界の制御信号およびレーザ発光強度の制御信号を発生する。磁気コイル駆動回路６０７はシステム・コントローラ６０４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コイル６１８を駆動し、金属散乱体３１７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６０４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６１２を駆動する。半導体レーザ６１２から出射されたレーザ光は金属散乱体上６１７に照射され、金属散乱体６１７はその形状で決まる近傍領域に強い近接場光を発生させ、記録膜６１５を加熱する。記録膜６１５は膜面垂直方向に磁化容易軸を有する垂直磁気記録膜（例えばＴｂＦｅＣｏアモルファス合金膜やＰｔ／Ｃｏ多層膜等）であり、常温での保磁力は外部から印加される記録バイアス磁界よりも高く、記録時のレーザ光による加熱時の保磁力は記録バイアス磁界よりも低い。この構成を取ることにより、レーザ光による加熱および記録バイアス磁界を適宜制御することにより、記録膜上に所望の記録磁区を熱磁気記録方式によって形成することができる。
【００２７】
情報の再生時においては、記録膜６１５表面をＧＭＲ素子６１３によって走査し、記録磁区の配列を反映した信号を検出する。記録磁区の配列を反映したＧＭＲ素子６１３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、アクチュエータ駆動回路６０９，復号器６０６およびアドレス認識回路６０５に入力される。復号器６０６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６０４に伝える。システム・コントローラ６０４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。
【００２８】
なおここでは他に第２図〜第４図で示された本発明による記録ヘッドを用いた情報記録再生装置の構成例を特別には示さないが、それらに対する構成例は記録ヘッドのスライダ６１４部分を適宜置換したものとして差し支えない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、近接場光を発生させて記録媒体に熱磁気的に情報を記録する情報記録装置において、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るようになるため、記録媒体上における記録密度を増大させることが可能となり、情報記録装置のサイズおよびコスト等の点できわめて有利となる。またより少ないエネルギー消費で記録を実現することができるようになるとともに、さらに記録ヘッド内の散乱体の損失によって生じた熱を磁極を通じて速やかに拡散させることが可能となる。これらの結果、温度上昇による散乱体の劣化，破壊の危険性が低下するとともに、散乱体の加熱による散乱体近傍へのストレス等が最低限に抑えられ、記録ヘッドおよび情報記録装置としての著しい信頼性向上が期待できる。
【００３０】
また記録ヘッドが特定の構造をとることにより、記録磁界発生手段による記録磁界の勾配が最も大きい主磁極先端部近傍の領域に、近接場光による温度勾配の大きい領域を一致させることが可能となるため、磁気記録層における磁化遷移幅を短縮し、金属散乱体の加工精度を上昇させることなく記録密度をさらに増大させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による記録ヘッドの第１の構成例を示す図。
【図２】本発明による記録ヘッドの第２の構成例を示す図。
【図３】本発明による記録ヘッドの第３の構成例を示す図。
【図４】本発明による記録ヘッドの第４の構成例を示す図。
【図５】本発明における散乱体の配置により近接場光の発生効率が向上することを説明する図。
【図６】第１図で示された本発明による記録ヘッドを用いた情報記録再生装置の構成例を示した図。
【符号の説明】
１００，２００，３００，４００…記録ヘッド
１０１，２０１，３０１，４０１…補助磁極
１０４，２０４，３０４，４０４…主磁極
１０６，２０６，３０６，４０６…磁気記録層
１０７，２０７，３０７，４０７…散乱体
１０８，２０８…平面レーザ
１０９，２０９，３０９，４０９…レーザ光
１１０，２１０，４１０…ホログラム・レンズ
２０８，３０８…半導体レーザ
２１２…ミラー
３１０…光導波路。

Claims (10)

1. 近接場光を発生させて記録媒体に熱磁気的に情報を記録する記録ヘッドにおいて、
   光源と、
   前記記録媒体に磁界を印加するための第１の磁極と、
   前記光源からの光を照射されることにより近接場光を設置される前記記録媒体近傍に発生する散乱体とを有し、
   前記散乱体は、前記光源からの光を照射される面が、設置される前記記録媒体に略垂直となるように、前記第 1 の磁極に接して形成されていることを特徴とする記録ヘッド。
2. 請求項１記載の記録ヘッドにおいて、前記散乱体は、前記光を照射される面の裏面が前記第１の磁極に接し、前記光源からの光出射方向と前記第１の磁極との間に配置されていることを特徴とする記録ヘッド。
3. 請求項１記載の記録ヘッドにおいて、さらに第１の磁極とは異なる第２の磁極を有し、前記光源と前記第２の磁極との間に前記第 1 の磁極が配置されていることを特徴とする記録ヘッド。
4. 請求項１記載の記録ヘッドにおいて、前記散乱体は、前記光を照射される面＿が前記第１の磁極に接し、前記第１の磁極と＿第２の磁極との間に配置されていることを特徴とする記録ヘッド。
5. 請求項１記載の記録ヘッドにおいて、前記第２の磁極は、設置される前記記録媒体に略垂直かつ走査方向に略直交するように形成されていることを特徴とする記録ヘッド。
6. 請求項１記載の記録ヘッドにおいて、前記散乱体は、略二等辺三角形であり、
   長さの等しい２辺に挟まれた頂点部分を設置される前記記録媒体と対向して設置されていることを特徴とする記録ヘッド。
7. 請求項１記載の記録ヘッドにおいて、前記散乱体の材料は、Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒのうちいずれか１つ、又は、これらの合金であることを特徴とする記録ヘッド。
8. 請求項２記載の記録ヘッドにおいて、前記第１の磁極の一方が前記補助磁極に接続され、他方が記録ヘッドの底面に至っており、前記情報記録媒体に対向していることを特徴とする記録ヘッド。
9. 近接場光を発生させて記録媒体に熱磁気的に情報を記録再生する情報記録再生装置において、
   光源と、
   前記記録媒体に磁界を印可するための磁極と、
   前記光源からの光を受けることにより近接場光を発生する散乱体とを有し、
   前記散乱体は、前記光源からの光が照射される面が、設置された前記記録媒体に略垂直となるように、前記磁極に接して形成され、
   前記記録媒体の磁束を検出する磁束検出手段を有していることを特徴とする情報記録再生装置。
10. 請求項９記載の情報記録再生装置において、さらに、前記記録媒体の所望の位置を前記散乱体及び前記磁束検出手段が走査するように駆動するための駆動手段を有していることを特徴とする情報記録再生装置。

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