JP2005078689A - Magnetic recording head, magnetic recording apparatus, and magnetic recording method - Google Patents
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Abstract
【課題】 近接場光を発生させる散乱体における発熱を低減し、記録ヘッドとしての耐久性を向上させる。
【解決手段】 記録媒体１０２に磁界を印加するための磁極１０４と、光源１０９からの光を受けてその近傍に近接場光を発生する散乱体１０７とを有する記録ヘッド１００に、散乱体によって記録媒体に近接場光が照射されるより時間的に前に記録媒体を加熱する予熱機構１０８を設ける。予熱機構１０８としては、抵抗ヒータあるいは光照射光学系を用いる。
【選択図】 図１
PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce heat generation in a scatterer that generates near-field light and improve durability as a recording head.
Recording is performed by a scatterer on a recording head 100 having a magnetic pole 104 for applying a magnetic field to a recording medium 102 and a scatterer 107 that receives light from a light source 109 and generates near-field light in the vicinity thereof. A preheating mechanism 108 is provided for heating the recording medium in time before the medium is irradiated with near-field light. As the preheating mechanism 108, a resistance heater or a light irradiation optical system is used.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、磁気記録媒体に対して光学的あるいは熱的な励起を行い記録媒体の保磁力を局所的に低下させて熱磁気的に情報を記録する機能を有する磁気記録ヘッド及びそれを用いた磁気記録装置に関するものである。 The present invention uses a magnetic recording head having a function of recording information thermomagnetically by optically or thermally exciting the magnetic recording medium to locally reduce the coercive force of the recording medium. The present invention relates to a magnetic recording apparatus.
特開２００１−２５５２５４号公報「近接場光プローブ及びそれを用いた近接場光学顕微鏡及び光記録／再生装置」（特許文献１）には、基板上に形成された円錐体や三角形などの形状を持つ金属の散乱体と、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、誘電体又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及びそれを用いる光記録に関する技術が開示されている。特開２０００−２３８８６３号公報「近接場光プローブ及びその作製方法」（特許文献２）には、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。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-255254 “Near-field optical probe, near-field optical microscope and optical recording / reproducing apparatus using the same” (Patent Document 1) has a shape such as a cone or a triangle formed on a substrate. A near-field optical probe comprising a metal scatterer having a film thickness equal to the height of the scatterer formed around the scatterer, a dielectric, or a semiconductor film, and an optical recording using the same Techniques related to this are disclosed. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2000-238863, “Near Field Optical Probe and Method for Producing the Same” (Patent Document 2) discloses a near field in which a metal scatterer is embedded in a dielectric and has an average surface roughness of about 10 nm or less. A method of making an optical probe is disclosed.
一方、特開平６−１６２５９４号公報「光磁気記録再生装置」（特許文献３）および米国特許第４，３８３，２６１号明細書（特許文献４）には、記録媒体に光スポット径の異なる光を重ねて照射し、光スポットが重なった部分のみ、すなわち光スポット径の小さい範囲のみに記録する方法が開示されている。特開２００２−１１７５４１号公報「光記録のためのプリヒーティングビーム」（特許文献５）には、記録のための光スポット照射に先立ち、同程度の光スポット径の光照射を行うことで記録媒体の予熱を行う方法が開示されている。特開２０００−２３１７２１号公報「近接場光記録装置」（特許文献６）には、近接場光を発生させる微小開口プローブの周囲に設けた金属膜に通電する、あるいは微小開口プローブと記録媒体に対して反対側から光を照射することで予熱する方法が開示されている。 On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-162594, “Magnetomagnetic Recording / Reproducing Device” (Patent Document 3) and US Pat. A method is disclosed in which recording is performed only on a portion where light spots overlap, that is, only in a range where the light spot diameter is small. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-117541 “Preheating Beam for Optical Recording” (Patent Document 5) performs recording by performing light irradiation with a similar light spot diameter prior to light spot irradiation for recording. A method for preheating a medium is disclosed. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2000-231721 “Near-field Optical Recording Device” (Patent Document 6) energizes a metal film provided around a micro-aperture probe that generates near-field light, or uses a micro-aperture probe and a recording medium. On the other hand, a method of preheating by irradiating light from the opposite side is disclosed.
記録媒体を光学的あるいは熱的に励起し、記録媒体の局所的な物理的状態を変化させて情報を記録する場合、レンズによって回折限界まで絞り込まれた光スポットを用いるのが一般的である。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させる領域（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波長λを短くするか、レンズの開口数ＮＡ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困難が伴い、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。 When recording information by exciting the recording medium optically or thermally and changing the local physical state of the recording medium, it is common to use a light spot that is narrowed down to the diffraction limit by a lens. In this case, the size of the light spot is about λ / NA where the wavelength of the light source is λ and the numerical aperture of the lens is NA, and this size causes a change in physical state on the recording medium (so-called “record mark”). )), That is, the recording density. In order to increase the recording density, it is straightforward to shorten the wavelength λ or increase the numerical aperture NA of the lens, but developing a light source with a short wavelength is in terms of light source element materials and luminous efficiency. With difficulty, the numerical aperture cannot theoretically be greater than one. Therefore, in the information recording by the diffraction-limited light spot, there is a great difficulty in increasing the recording density.
この困難を克服する目的で、特許文献１，２に見られるような金属散乱体を用いた近接場光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近接場光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、回折限界の光スポット径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、強い近接場光を発生させるために金属散乱体に照射される光エネルギーは大きなものとなっていた。照射される光エネルギーの一部が金属散乱体によって吸収される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があった。また、一般に金属散乱体を構成する金属と隣接する部分の誘電体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歪みを生じ、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及び磁気記録装置を実現する上での障害となっていた。このため、光源から金属散乱体への入射光強度を小さくすることが必要とされていた。 In order to overcome this difficulty, techniques for generating near-field light using a metal scatterer as disclosed in Patent Documents 1 and 2 have been developed. In these conventional technologies, the distribution size of the near-field light corresponding to the light spot diameter is determined by the processing accuracy of the metal scatterer. Therefore, by using a high-resolution lithography technique such as electron beam drawing, the diffraction-limited light The distribution size of near-field light can be greatly reduced compared to the spot diameter. However, in these prior arts, the light energy applied to the metal scatterer to generate strong near-field light is large. When a part of the irradiated light energy is absorbed by the metal scatterer, its temperature rises rapidly, and it is gradually oxidized and its function as a scatterer is lost. There was a problem. In general, the coefficient of thermal expansion differs greatly between the metal composing the metal scatterer and the adjacent dielectric, which may cause large distortion at the interface between the two, and the metal scatterer may be detached from the dielectric. Therefore, it has been an obstacle to realizing a highly reliable recording head and magnetic recording apparatus. For this reason, it has been necessary to reduce the intensity of incident light from the light source to the metal scatterer.
しかしながら、金属散乱体への入射光強度を小さくすると記録媒体を所望の温度まで加熱することができず、結果として情報を記録することできないという問題が存在する。特許文献３，４のように、光スポット径の異なる２種類の光を重なるように照射し、光スポット径の小さい領域のみ記録に必要な温度に到達するようにする方法は、金属散乱体と記録媒体の間隙が回折限界よりも非常に小さいために一方の光が記録媒体に照射されないため、この方法を用いるには大きな困難が存在する。また、特許文献５のように、記録に用いる光スポット径とほぼ同等の大きさの光スポットを照射して記録媒体を予熱する方法は、金属散乱体によって発生する近接場光の光スポット径が非常に小さいために温度勾配が大きくなり、結果として熱拡散が高速に起こってしまうために予熱の効果が得られない。さらに特許文献６のように、近接場光発生機構に金属膜を形成して通電することで発熱させてその輻射熱で予熱する方法では、近接場光発生機構の温度が上昇し、情報記録装置としての信頼性を損なうという問題があった。この特許文献には、他に記録媒体の近接場光発生機構と反対側から回折限界程度に絞り込んだ光スポットによって予熱する方法が開示されているが、この方法では記録媒体の両面に記録膜を形成することができないという問題があった。
However, if the intensity of incident light on the metal scatterer is reduced, there is a problem that the recording medium cannot be heated to a desired temperature and information cannot be recorded as a result. As in
以上の問題を解決するため本発明では、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中の記録ヘッドに、散乱体によって記録媒体に近接場光が照射されるより時間的に前に記録媒体を加熱する予熱機構を設けた。記録ヘッド内の予熱機構によって記録媒体の記録磁界印加領域の温度を予め上昇させておくことができるため、散乱体に照射する光エネルギーを小さくすることができ、散乱体の損失によって生じる熱を小さくすることができる。この結果、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に発生する歪み等が低減され、磁気ヘッド及び磁気記録装置としての信頼性向上が期待できる。また好ましくは、ユーザ・データの記録を行うに先立って記録媒体へ照射する光エネルギーを加減して所定のデータを記録し、その後に同じ部分を読み出して比較することで、最適な記録条件を自律的に決定する試し書き機構を持つ構成とする。 In order to solve the above problems, in the present invention, a recording head in an information recording apparatus that records information on a recording medium by generating near-field light is irradiated with the near-field light by a scatterer. A preheating mechanism for heating the recording medium is provided before the time. Since the temperature of the recording magnetic field application area of the recording medium can be raised in advance by the preheating mechanism in the recording head, the light energy applied to the scatterer can be reduced, and the heat generated by the loss of the scatterer can be reduced. can do. As a result, the risk of deterioration or destruction of the scatterer due to temperature rise is reduced, and distortion generated in the vicinity of the scatterer due to heating of the scatterer is reduced, improving the reliability of the magnetic head and magnetic recording apparatus. I can expect. Preferably, prior to recording user data, the optical energy applied to the recording medium is adjusted to record predetermined data, and then the same part is read and compared, so that optimum recording conditions can be autonomous. It is assumed that the test writing mechanism is determined automatically.
すなわち、本発明による磁気記録ヘッドは、磁気記録媒体に磁化反転を生じさせて情報を記録するための磁気記録ヘッドにおいて、記録磁界を発生するための記録磁極と、磁気記録媒体上で、記録磁極から記録磁界が印加される領域と重なる領域に近接場光を照射するための散乱体と、散乱体を光照射するための記録用光源と、磁気記録媒体の近接場光照射領域を予め加熱するための予熱機構とを備える。散乱体と予熱機構とは、散乱体による磁気記録媒体の近接場光照射領域と予熱機構による磁気記録媒体の加熱領域とが重ならないように配置されている。 That is, a magnetic recording head according to the present invention is a magnetic recording head for recording information by causing magnetization reversal in a magnetic recording medium, a recording magnetic pole for generating a recording magnetic field, and a recording magnetic pole on the magnetic recording medium. To preheat a scatterer for irradiating a region that overlaps a region to which a recording magnetic field is applied, a recording light source for irradiating the scatterer with light, and a near-field light irradiation region of the magnetic recording medium A preheating mechanism. The scatterer and the preheating mechanism are arranged so that the near-field light irradiation region of the magnetic recording medium by the scatterer and the heating region of the magnetic recording medium by the preheating mechanism do not overlap.
一態様によると、本発明の磁気記録ヘッドは、記録磁極と磁気的に結合された補助磁極を備え、予熱機構による磁気記録媒体への加熱エネルギー照射部を記録磁極と補助磁極の間に有し、散乱体及び記録用光源を記録磁極に対して加熱エネルギー照射部と反対側に設置する。 According to one aspect, the magnetic recording head of the present invention includes an auxiliary magnetic pole magnetically coupled to the recording magnetic pole, and has a heating energy irradiation unit for the magnetic recording medium by a preheating mechanism between the recording magnetic pole and the auxiliary magnetic pole. The scatterer and the recording light source are installed on the side opposite to the heating energy irradiation unit with respect to the recording magnetic pole.
本発明による磁気記録装置は、磁気記録層を有する磁気記録媒体と、磁気記録媒体に磁化反転を生じさせて情報を書き込むための記録部と情報を読み出すための再生部を有する磁気ヘッドと、磁気記録媒体に対して磁気ヘッドを相対的に駆動する駆動手段とを含み、磁気ヘッドの記録部として上記した磁気記録ヘッドを採用したものである。 A magnetic recording apparatus according to the present invention includes a magnetic recording medium having a magnetic recording layer, a magnetic head having a recording section for writing information by causing magnetization reversal in the magnetic recording medium, and a reproducing section for reading information, And a drive unit that drives the magnetic head relative to the recording medium, and employs the magnetic recording head described above as a recording unit of the magnetic head.
一態様によると、本発明の磁気記録装置は、磁気記録媒体として磁気記録層の下層に軟磁性下地層を有する垂直磁気記録媒体を用い、磁気ヘッドの記録部として記録磁極と磁気的に結合された補助磁極を備える単磁極ヘッドを用いる。このとき、予熱機構による磁気記録媒体への加熱エネルギー照射部は記録磁極と補助磁極の間に設け、散乱体及び記録用光源は記録磁極に対して加熱エネルギー照射部と反対側に設けるのが好ましい。 According to one aspect, the magnetic recording apparatus of the present invention uses a perpendicular magnetic recording medium having a soft magnetic underlayer below the magnetic recording layer as the magnetic recording medium, and is magnetically coupled to the recording magnetic pole as the recording portion of the magnetic head. A single pole head having an auxiliary magnetic pole is used. At this time, it is preferable that the heating energy irradiation part for the magnetic recording medium by the preheating mechanism is provided between the recording magnetic pole and the auxiliary magnetic pole, and the scatterer and the recording light source are provided on the side opposite to the heating energy irradiation part with respect to the recording magnetic pole. .
また、本発明による磁気記録装置は、好ましくは、散乱体に光照射する記録用光源を駆動する記録用光源駆動部と、予熱機構を駆動する予熱機構駆動部と、記録用光源駆動部及び予熱機構駆動部を制御する制御部とを備え、制御部は、記録用光源の発光強度及び予熱機構から発生される加熱エネルギー強度の組み合わせを変えて複数回の試し書きと試し書きデータの再生を行い、記録に最適な記録用光源の発光強度と加熱（予熱）エネルギー強度の組み合わせを探索する。記録に最適な記録用光源の発光強度と加熱（予熱）エネルギー強度の組み合わせが求まれば、記録用光源駆動部及び予熱機構駆動部をその条件で駆動して記録媒体に記録を行う。なお、記録用光源の発光強度と予熱機構から発生される加熱エネルギー強度の組み合わせを変える際には、記録用光源の発光強度を一定に固定して予熱機構から発生される加熱エネルギー強度のみを変化させる方法、あるいはその逆に、予熱機構から発生される加熱エネルギー強度を一定に固定して記録用光源の発光強度のみを変化させる方法も可能である。 The magnetic recording apparatus according to the present invention preferably includes a recording light source driving unit that drives a recording light source that irradiates light to the scatterer, a preheating mechanism driving unit that drives a preheating mechanism, a recording light source driving unit, and a preheating. A control unit that controls the mechanism drive unit, and the control unit performs a plurality of trial writings and reproductions of the trial writing data by changing the combination of the light emission intensity of the recording light source and the heating energy intensity generated from the preheating mechanism. The combination of the light emission intensity of the light source for recording and the heating (preheating) energy intensity optimum for recording is searched. When a combination of the light emission intensity and heating (preheating) energy intensity of the recording light source that is optimal for recording is obtained, recording is performed on the recording medium by driving the recording light source driving unit and the preheating mechanism driving unit under those conditions. When changing the combination of the emission intensity of the recording light source and the heating energy intensity generated from the preheating mechanism, the emission intensity of the recording light source is fixed at a constant value and only the heating energy intensity generated from the preheating mechanism is changed. Alternatively, it is also possible to change only the light emission intensity of the recording light source by fixing the heating energy intensity generated from the preheating mechanism to be constant.
本発明によれば、記録ヘッド内の散乱体の損失によって生じる熱を小さくすることができる。この結果、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、散乱体の加熱により散乱体近傍に発生する歪み等が低減され、記録ヘッド及び磁気記録装置としての信頼性が向上する。また、試し書き機構を備えることで、周囲温度及び記録媒体の温度が変化しても、記録時の到達温度を一定とすることが可能となるため、情報記録装置としての信頼性が向上する。 According to the present invention, the heat generated by the loss of the scatterer in the recording head can be reduced. As a result, the risk of deterioration and destruction of the scatterer due to temperature rise is reduced, and distortion generated near the scatterer due to heating of the scatterer is reduced, improving the reliability of the recording head and magnetic recording apparatus. . In addition, the provision of the test writing mechanism makes it possible to make the temperature reached at the time of recording constant even when the ambient temperature and the temperature of the recording medium change, thereby improving the reliability as an information recording apparatus.
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。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１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、記録ヘッド及び記録媒体を、記録媒体面に垂直（図の上下方向）かつ走査方向（図の左右方向であるトラック方向）に平行な面で切断した記録機構周辺の断面構造を表している。なお、この描写方法は図１から図４において共通である。 FIG. 1 is a diagram showing a first configuration example of a recording head according to the present invention, in which the recording head and the recording medium are perpendicular to the recording medium surface (up and down direction in the drawing) and in the scanning direction (the track direction which is the left and right direction in the drawing). ) Represents a cross-sectional structure around the recording mechanism cut along a plane parallel to the head. This drawing method is common to FIGS.
記録ヘッド１００には、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。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及び後述する主磁極１０４の間隙部分は、ショートを避けるため、絶縁体であるアルミナで充填されている。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の底面に至り、記録媒体１０２に対向している。補助磁極１０１，主磁極１０４及びコイル巻線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及び主磁極１０４の材質はパーマロイとした。
A flat auxiliary
主磁極１０４の先端部分には、主磁極１０４に接触してＡｕからなる散乱体１０７が形成されている。散乱体１０７は、高さ２００ｎｍ，底辺１５０ｎｍの略二等辺三角形とし、厚さは３０ｎｍ、長さの等しい２辺に挟まれた頂点部分の曲率半径は２０ｎｍとした。なお主磁極１０４の先端部分及び散乱体１０７の受光面も記録媒体１０２の面に対して略垂直とした。記録ヘッド１００の底面の主磁極１０４と補助磁極１０１との間隙部分には、抵抗ヒータ１０８が、記録媒体１０２と対向するように形成されている。抵抗ヒータ１０８には電流を流すための電源線が接続されており、記録ヘッド１００から外部に引き出されて電源に接続されている。
At the tip of the main
記録媒体１０２に対する情報の記録時には、まず、抵抗ヒータ１０８に電流が流れて発熱し、輻射熱（加熱エネルギー）で記録媒体１０２が加熱され、予熱される。主磁極１０４から発生する記録磁界が印加される領域及び散乱体１０７から発生する近接場光により加熱される領域と比較して抵抗ヒータ１０８は大きいため、記録媒体１０２の予熱される領域は広く、温度勾配は小さい。温度の時間変化は温度勾配に比例するため、記録媒体１０２の予熱された領域の温度変化も小さい。よって、磁気へッド１００が走査し、記録媒体１０２の予熱された領域が主磁極１０４の直下に来るまでの温度低下は小さい。次に、主磁極１０４から記録磁界を発生する。同時に、半導体レーザ光源１０９からレーザ光１１０が放射される。このレーザ光１１０はホログラム・レンズ１１１によって収束され、散乱体１０７上に照射される。散乱体１０７はコヒーレントなレーザ光１１０の照射を受けると、内部の自由電子がレーザ光１１０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の長さの等しい２辺に挟まれた頂点部分（記録媒体１０２に対向する部分）には強い近接場光が発生される。ここでは一例として、抵抗ヒータ１０８において消費される電力は１０ｍW、散乱体１０７に照射されるレーザ光１１０の強度は１０ｍWとした。
When recording information on the
磁気記録層１０６は、膜面垂直方向（図の上下方向）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、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2グラニュラ膜等）である。磁気記録層１０６の下部には、室温で反強磁性を示すＦｅＲｈＩｒからなる下地層１１２及び主磁極１０４から発生した記録磁界を補助磁極１０１へ還流させるための軟磁性裏打ち層１１３（例えば、ＦｅＴａＣ等）を設けた。下地層１１２はＦｅＲｈＩｒの組成比から決まるある所定の温度Ｔｃ以上で反強磁性から強磁性に相転移するため、磁気記録層１０６と下地層１１２を合わせた保磁力は大きく減少する。記録媒体１０２が抵抗ヒータ１０８によって加熱されるときには、温度がＴｃを越えないようにする。散乱体１０７から発生する強い近接場光により記録媒体１０２が加熱されると、温度がＴｃを越えるため、保磁力が大きく下がる。そのため、主磁極１０４から発生する記録磁界によって磁気記録層１０６に情報を記録することが可能となる。なお、軟磁性裏打ち層１１２及び下地層１１３及び磁気記録層１０６は、結晶化ガラス基板１１４上に成膜されている。
The
以上の過程に沿って磁気記録層１０６は、まず抵抗ヒータ１０８による予熱機構により加熱され、次に近接場光によって必要な温度まで加熱され、同時に主磁極１０４によって記録磁界が印加され、磁化反転が生起される。従って、半導体レーザ光源１０９及びコイル巻線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。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。本発明は、これらのいずれの方式にも適用することができる。
In accordance with the above process, the
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を用いて記録媒体のKerr効果あるいは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、図１から図４に示す各実施例において共通である。
In reproducing the information recorded on the
以上、図１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、金属散乱体１０７に照射する光エネルギーが小さくなる結果、光源１０９に必要な光出力が低減するため、光源１０９の発熱も低減し、磁気ヘッド１００の信頼性が向上する。また第２の効果として、光源１０９に必要な光出力が低減するため、光源１０９として一般的な半導体レーザより高速に変調駆動できる垂直共振器型平面レーザ（ＶＣＳＥＬ）を利用することが可能となる結果、本発明の記録ヘッド１００を用いた情報記録装置の転送速度を高速化することが可能となる。
As described above, the configuration shown in FIG. 1 can provide the following secondary effects. First, as a first effect, the light energy applied to the
図２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及び後述する主磁極２０４の間隙部分はショートを避けるため、絶縁体であるアルミナで充填した。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の底面に至り、記録媒体２０２に対向している。補助磁極２０１，主磁極２０４及びコイル巻線２０５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２０２及び主磁極２０４の材質はパーマロイとした。
FIG. 2 is a diagram showing a second configuration example of the recording head according to the present invention. A flat auxiliary
また主磁極２０４の先端部分には、Ａｕからなる散乱体２０７が光源からの受光面の裏面で主磁極２０４に接触して形成されている。なお主磁極２０４の先端部分及び散乱体２０７の受光面も記録媒体２０２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、まず、記録ヘッド２００上部の予熱用半導体レーザ２０８より予熱光２０９が放射され、補助磁極２０１の上にポリイミド層２１０を介して接合された反射ミラー２１１及び２１２によって記録媒体２０２に対して垂直方向に導かれ、記録媒体２０２上に照射される。予熱用半導体レーザ２０８と反射ミラー２１１の間には、ホログラム・レンズ２１３が記録ヘッド２００上部に位置するよう形成されており、このホログラム・レンズ２１３によって予熱光２０９は記録媒体２０２上に収束する。なお、反射ミラー２１１および２１２は、犠牲層エッチングを用いる一般的な表面マイクロマシニング技術によってＳｉ基板上に形成した後にポリイミド層２１０を介して補助磁極２０１と接合したものであり、反射率を高めるためにＡｕをコートした。
Further, a
主磁極２０４から発生する記録磁界が印加される領域及び散乱体２０７から発生する近接場光により加熱される領域と比較して予熱光２０９によって加熱される領域は大きいため、記録媒体２０２の予熱される領域は広く、温度勾配は小さい。温度の時間変化は温度勾配に比例するため、記録媒体２０２の予熱された領域の温度変化も小さい。よって、磁気ヘッド２００が走査し、記録媒体２０２の予熱された領域が主磁極２０４の直下に来るまでの温度低下は小さい。次に、主磁極２０４から記録磁界を発生する。同時に、半導体レーザ光源２１４からレーザ光２１５が放射される。このレーザ光２１５は、散乱体２０７上へ直接に照射される。この結果、散乱体２０７内部には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）には強い近接場光が発生される。ここでは一例として、予熱光２０９の強度は４ｍW、散乱体１０７に照射されるレーザ光１１０の強度は１０ｍWとした。
Since the region heated by the preheating
磁気記録層２０６は膜面垂直方向（図の上下方向）に磁化容易軸を有する垂直磁気記録膜である。磁気記録層２０６の下部には、ＦｅＲｈＩｒからなる下地層２１６及び主磁極２０４から発生させた記録磁界を補助磁極２０１へ還流させるための軟磁性裏打ち層２１７を設けた。軟磁性裏打ち層２１７、下地層２１６及び磁気記録層２０６は、結晶化ガラス基板２１８上に成膜されている。
The magnetic recording layer 206 is a perpendicular magnetic recording film having an easy axis of magnetization in the direction perpendicular to the film surface (the vertical direction in the figure). Under the magnetic recording layer 206, an underlayer 216 made of FeRhIr and a soft magnetic backing layer 217 for returning the recording magnetic field generated from the main
以上の過程に沿って磁気記録層２０６は、記録媒体２０２に照射するよう導かれた予熱光２０９によって加熱され、次に近接場光によって必要な温度まで加熱され、同時に主磁極２０４によって記録磁界が印加され、磁化反転が生起される。従って、半導体レーザ光源２１４及びコイル巻線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（記録マーク）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。
In accordance with the above process, the magnetic recording layer 206 is heated by the preheating light 209 guided to irradiate the
本構成例では、補助磁極２０１と主磁極２０４の間隙部分のショートを避けるために充填する絶縁体は、予熱光２０９に対して吸収が無視できる程度に小さい物質であればよく、アルミナに限られない。具体的には、ＳｉＯ2、ＭｇＦ2等を用いることができる。また、予熱光２０９が記録媒体２０２上に収束するときの予熱光２０９の強度分布はガウス分布型となっており、分布の中心部が最もエネルギー密度が高い状態にある。予熱用半導体レーザ２０８及びホログラム・レンズ２１３の位置を図中左方向へ移動させて配置し、光束の半分のみを記録媒体２０２上に収束するようにすることにより、記録媒体２０２の主磁極２０４に最も近い点に予熱光２０９のエネルギー密度の最も強い点を配置することができる。この結果、記録ヘッド２００の記録媒体２０２に対する走査速度が遅い場合でも、予熱光２０９によって記録媒体２０２が加熱されて温度上昇した領域が主磁極２０４の直下に来るまでの温度低下を小さくすることができ、散乱体２０７に照射するレーザ光２１５の強度を小さくすることができる。
In the present configuration example, the insulator to be filled in order to avoid a short circuit between the auxiliary
以上、図２に示された構成では、予熱光２０９をホログラム・レンズ２１３によって記録媒体２０２上に収束するため、散乱体２０７の先端部分に発生する近接場光によって加熱するに先立って記録媒体２０２を充分に加熱することが可能となる。そのため、半導体レーザ光源２１４から放射されるレーザ光２１５を散乱体２０７に収束するための光学系が不要となり、記録ヘッド２００の製造が容易となって製造歩留まりが向上する結果、生産コストが低減するという副次的な効果が得られる。
As described above, in the configuration shown in FIG. 2, since the preheating
図３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及び後述する主磁極３０４の間隙部分はショートを避けるため、絶縁体であるアルミナで充填した。コイル巻線３０５の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底面に至り、記録媒体３０２に対向している。補助磁極３０１，主磁極３０４及びコイル巻線３０５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３０２及び主磁極３０４の材質はパーマロイとした。
FIG. 3 is a diagram showing a third configuration example of the recording head according to the present invention. A flat auxiliary
また、主磁極３０４の先端部分には、Ａｕからなる散乱体３０７が光源からの受光面の裏面で主磁極３０４に接触して形成されている。なお、主磁極３０４の先端部分及び散乱体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、まず、記録ヘッド３００上部の予熱用半導体レーザ光源３０８より予熱光３０９が放射され、光導波路３１０によって記録媒体３０２に対して垂直方向に導かれ、記録媒体３０２上に照射される。光導波路３１０は、折り曲げによる光量損失が少ない上、一般的なリソグラフィ・プロセスによって作製可能なフォトニック結晶導波路とした。
Further, a
主磁極３０４から発生する記録磁界が印加される領域及び散乱体３０７から発生する近接場光により加熱される領域と比較して、予熱光３０９によって加熱される領域は大きいため、記録媒体３０２の予熱される領域は広く、温度勾配は小さい。温度の時間変化は温度勾配に比例するため、記録媒体３０２の予熱された領域の温度変化も小さい。よって、磁気へッド３００が走査し、記録媒体３０２の予熱された領域が主磁極３０４の直下に来るまでの温度低下は小さい。次に、主磁極３０４から記録磁界を発生する。同時に、半導体レーザ光源３１１からレーザ光３１２が放射される。このレーザ光３１２はホログラム・レンズ３１３によって収束され、散乱体３０７上に照射される。この結果、散乱体３０７内部には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。
Since the region heated by the preheating
磁気記録層３０６は、膜面垂直方向（図の上下方向）に磁化容易軸を有する垂直磁気記録膜である。磁気記録層３０６の下部には、ＦｅＲｈＩｒからなる下地層３１４及び主磁極３０４から発生させた記録磁界を補助磁極３０１へ還流させるための軟磁性裏打ち層３１５を設けた。軟磁性裏打ち層３１５、下地層３１４及び磁気記録層３０６は、結晶化ガラス基板３１６上に成膜されている。
The
以上の過程に沿って磁気記録層３０６は、記録媒体３０２に照射するよう光導波路３１０によって導かれた予熱光３０９によって加熱され、次に近接場光によって必要な温度まで加熱され、同時に主磁極３０４によって記録磁界が印加され、磁化反転が生起される。従って、半導体レーザ光源３１０及びコイル巻線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（記録マーク）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。
In accordance with the above process, the
以上、図３に示された構成では、予熱光３０９を記録媒体３０２上に照射するために光導波路３１０を用いるため、予熱光３０９を導く光学系の設計の自由度が大きく、製造プロセスに合わせた最適な配置が可能となる。従って、記録ヘッド３００の製造が容易となって製造歩留まりが向上する結果、生産コストが低減するという副次的な効果が得られる。
As described above, in the configuration shown in FIG. 3, since the
図４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には、銅からなる導体パターン４０１が螺旋状にかつその中心軸が記録媒体４０２に対して略垂直となるよう形成されており、全体としてコイル巻線４０３を構成している。また、記録ヘッド４００の底面には、コイル巻線４０３の内部に金属散乱体４０４が記録媒体４０２と対向するように形成されている。金属散乱体４０４は、例えば厚さ３０ｎｍのＡｕ薄膜からなり、高さ２５０ｎｍ，底辺５００ｎｍの略二等辺三角形状の開口を持ち、図の上下方向より光を照射することで、等しい長さの辺に挟まれる頂点付近に強い近接場光が発生する。なお、図示しないが、本図は図中左右及び図中上下方向に並行な面で切断した図であるため、金属散乱体４０４には、この面と対称にもう１つ略二等辺三角形状の開口が存在し、２つの開口の向かい合う頂点の間隔は５０ｎｍとした。そのため、向かいあう頂点付近にはより強い近接場光が発生する。導体パターン４０１同士及び金属散乱体４０４の間隙部分は、ショートを避けるために絶縁体であるアルミナで充填した。磁気記録層４０５の下部には、ＦｅＲｈＩｒからなる下地層４１２を設けた。なお、下地層４１２及び磁気記録層４０５は、結晶化ガラス基板４１３上に成膜されている。
FIG. 4 is a diagram showing a fourth configuration example of the recording head according to the present invention. In the
コイル巻線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。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コイル巻線４０３の先端部分（記録媒体４０２に対向する面）近傍の磁気記録層４０５に記録磁界が印加される。記録媒体４０２に対する情報の記録時には、まず、記録ヘッド４００上部の予熱用半導体レーザ光源４０６より予熱光４０７が放射され、ハーフ・ミラー４０８によって記録媒体４０２に対して略垂直となるように導かれ、コイル巻線４０３の間から記録媒体４０２上に照射される。予熱用半導体レーザ４０６とハーフ・ミラー４０８の間には、ホログラム・レンズ４０９が記録ヘッド４００上部に位置するよう形成されており、予熱光４０７はこのホログラム・レンズ４０９によって記録媒体４０２上に収束する。コイル巻線４０３から発生する記録磁界が印加される領域及び散乱体４０４から発生する近接場光により加熱される領域と比較して予熱光４０７によって加熱される領域は大きいため、記録媒体４０２の予熱される領域は広く、温度勾配は小さい。温度の時間変化は温度勾配に比例するため、記録媒体４０２の予熱された領域の温度変化も小さい。よって、記録へッド４００が走査し、記録媒体４０２の予熱された領域が散乱体４０４の直下に来るまでの温度低下は小さい。次に、コイル巻線４０３が磁気ヘッド駆動回路から供給される駆動電流によって記録磁界を発生する。同時に、半導体レーザ光源４１０からレーザ光４１１が放射される。このレーザ光４１１はホログラム・レンズ４０９によって収束され、散乱体４０４上に照射される。この結果、散乱体４０４内部にはプラズモンが励起され、散乱体４０４の前述した部分には強い近接場光が発生される。
Both ends of the coil winding 403 are drawn out from the
以上の過程に沿って磁気記録層４０５は、記録媒体４０２に収束するようにホログラム・レンズ４０９によって導かれた予熱光４０７によって加熱され、次に近接場光によって必要な温度まで加熱され、同時にコイル巻線４０３によって記録磁界が印加され、磁化反転が生起される。従って、半導体レーザ光源４１０及びコイル巻線４０３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４０５上に熱磁気記録によって形成することができる。
In accordance with the above process, the
以上、図４に示された構成では、以下の副次的な効果が得られる。まず第１の効果として、予熱光４０７及び散乱体４０４へ照射するレーザ光４１１をいずれもコイル巻線４０３の間から照射するため、ハーフ・ミラー４０８及びホログラム・レンズ４０９を共用することで光学系を簡略化できる。また第２の効果として、記録ヘッド４００の加工方向（堆積又はエッチング方向）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。
As described above, the configuration shown in FIG. 4 provides the following secondary effects. First, as the first effect, since both the preheating
図５は、図２に示し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す概略図である。この情報記録再生装置は、記録媒体５２２、記録媒体に対して情報の記録及び再生を行う磁気ヘッド、記録媒体を回転駆動するモータ、記録媒体に対して磁気ヘッドを移動させるボイスコイルモータ５１１、記録信号及び再生信号を処理する信号処理部を備える。情報は記録媒体の記録トラックに磁気的に記録され、再生される。ここでは、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５１４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素子に限定されるものではなく、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。 FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration example of an information recording / reproducing apparatus using the recording head according to the present invention shown in FIG. This information recording / reproducing apparatus includes a recording medium 522, a magnetic head that records and reproduces information on the recording medium, a motor that rotates the recording medium, a voice coil motor 511 that moves the magnetic head relative to the recording medium, a recording A signal processing unit for processing the signal and the reproduction signal is provided. Information is magnetically recorded on a recording track of a recording medium and reproduced. Here, a description will be given on the assumption that a GMR element for converting a magnetic flux in the vicinity of the surface of the recording medium into an electric signal is mounted on the slider 514 of the recording head as a reproducing signal detection means. Of course, the means for detecting the reproduction signal is not limited to the GMR element, but may be based on detection by the optical Kerr effect, etc., in addition to the inductive element, MR element, and TMR element.
まず、記録又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。基板５１８上に成膜された記録膜５１５、下地層５１６及び軟磁性裏打ち層５１７からなる記録媒体５２２上には、予めその製造時に、記録媒体５２２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５１３が記録媒体５２２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５１３より出力される。ＧＭＲ素子５１３のこの出力信号は増幅器５１０によって必要なレベルまで増幅された後に、復号器５０６及びアドレス認識回路５０５に入力される。アドレス認識回路５０５はＧＭＲ素子５１３からの信号からスライダ５１４の走査位置を解析し、システム・コントローラ５０４に伝達する。システム・コントローラ５０４は、ＧＭＲ素子５１３の位置情報及びインタフェース回路５０１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５０９、記録コイル駆動回路５０７、記録用レーザ駆動回路５０８の制御を適宜行う。アクチュエータ駆動回路５０９は、システム・コントローラ５０４からの指示及びＧＭＲ素子５１３からの信号に従って、記録媒体５２２上の所望の位置を金属散乱体５１９及びＧＭＲ素子５１３が走査するようにボイスコイルモータ５１１の駆動を行う。ボイスコイルモータ５１１はこの駆動信号に従いジンバル・アーム５２１の先に固定されたスライダ５１４を移動させ、記録媒体５２２上の任意位置に位置づける。スライダ５１４上には、記録用半導体レーザ５１２、金属散乱体５１９、ＧＭＲ素子５１３、記録コイル５２０、主磁極５２３、補助磁極５２４が積載されていることは図２において説明した通りである。
First, acquisition of recording and reproduction position information performed in parallel with the recording or reproduction operation will be described. Information (address information) indicating a physical position on the recording medium 522 in advance on the recording medium 522 formed of the recording film 515, the
情報の再生時においては、記録膜５１５表面をＧＭＲ素子５１３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５１３の出力信号は増幅器５１０によって必要なレベルまで増幅された後に、復号器５０６及びアドレス認識回路５０５に入力される。復号器５０６は符号器５０３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５０４に伝える。システム・コントローラ５０４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５０１を介して再生されたユーザ・データ５００を外部機器に送り出す。
At the time of reproducing information, the surface of the recording film 515 is scanned by the GMR element 513, and a signal reflecting the arrangement of the recording magnetic domains is detected. The output signal of the GMR element 513 reflecting the arrangement of the recording magnetic domains is amplified to a required level by the
情報の記録時においては、記録すべきユーザ・データ５００が外部機器とのインタフェース回路５０１を介してシステム・コントローラ５０４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５０３に伝えられる。符号器５０３はユーザ・データ５００に対して例えば（１，７）変調後、ＮＲＺＩ変換を施し、記録媒体５２２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５０２はこの信号を参照し、記録バイアス磁界の制御信号及び予熱用レーザ発光強度の制御信号及び記録用レーザ発光強度の制御信号を発生する。記録コイル駆動回路５０７は、システム・コントローラ５０４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５２０を駆動し、金属散乱体５１９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、予熱用レーザ駆動回路５２５は、システム・コントローラ５０４からの指示を受け、予熱用レーザ発光強度の制御信号に従って予熱用半導体レーザ５２６から予熱光を放射して記録膜５１５を加熱する。記録用レーザ駆動回路５０８も、システム・コントローラ５０４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記録用半導体レーザ５１２を駆動する。記録用半導体レーザ５１２から出射されたレーザ光は金属散乱体上５１９に照射され、金属散乱体５１９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、予熱光によって加熱された記録膜５１５を更に加熱する。記録膜５１５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、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜又はＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2グラニュラ膜等）であり、常温での保磁力及び予熱によって上昇した温度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、近接場光によって更に加熱され上昇した温度で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、予熱用レーザ光による加熱、レーザ光による加熱及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。
At the time of recording information,
図６および図７は、図２に示した本発明による記録ヘッドにおいて、金属散乱体によって発生される近接場光及び予熱機構による記録媒体の温度上昇の様子を説明する図である。以下、図６および図７を用いて記録膜５１５の温度上昇の様子を説明する。 6 and 7 are diagrams for explaining the temperature rise of the recording medium by the near-field light generated by the metal scatterer and the preheating mechanism in the recording head according to the present invention shown in FIG. Hereinafter, the manner in which the temperature of the recording film 515 increases will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
図６（ａ）、図６（ｂ）のいずれのグラフも、縦軸は記録膜５１５の室温からの温度上昇、横軸は記録膜５１５の記録トラック中心部に沿った位置を表している。スライダ５１４は図中左から右方向へ移動しているものとし、横軸の位置０の点に金属散乱体５１９によって発生される近接場光の強度分布の中心が存在するとして、記録膜５１５の温度上昇を計算機シミュレーションによって計算した結果である。なお、スライダ５１４と記録媒体５２２の相対速度は２５ｍ／ｓ、金属散乱体５１９によって発生される近接場光の照射時間は１ｎｓ、予熱光は記録膜５１５に連続して照射され続けるものとした。
6A and 6B, the vertical axis represents the temperature rise of the recording film 515 from room temperature, and the horizontal axis represents the position of the recording film 515 along the center of the recording track. It is assumed that the slider 514 moves from the left to the right in the drawing, and the center of the intensity distribution of the near-field light generated by the metal scatterer 519 exists at the
図６（ａ）は、予熱機構が存在しないとして金属散乱体５１９によって発生される近接場光のみで記録媒体を加熱した場合の結果であり、図６（ｂ）は、金属散乱体５１９によって発生される近接場光に加えて、予熱用レーザ光源５２６からの予熱光を近接場光の強度分布の中心部から記録トラック方向に４００ｎｍ離して収束照射した場合の結果である。予熱用半導体レーザ５２６の光源波長を４０５ｎｍ、記録膜５１５上に光スポットを収束するためのホログラム・レンズの開口数を０．８としたため、予熱光の光スポット径は約５００ｎｍである。図６（ｂ）において、破線は予熱光による記録膜５１５の温度上昇を、実線は予熱光に加えて金属散乱体５１９によって発生される近接場光による記録膜５１５の温度上昇を、それぞれ表している。なお、記録時に必要な記録膜５１５の温度上昇の閾値は１５０℃とし、予熱光による温度上昇は、隣接する記録トラックを消去することなくかつ熱減磁の影響を避けるためにピーク値で１００℃とした。 6A shows the result when the recording medium is heated only by the near-field light generated by the metal scatterer 519 on the assumption that no preheating mechanism exists, and FIG. 6B shows the result generated by the metal scatterer 519. This is the result when the preheating light from the preheating laser light source 526 is converged and irradiated at a distance of 400 nm from the center of the intensity distribution of the nearfield light in the recording track direction in addition to the nearfield light to be generated. Since the light source wavelength of the preheating semiconductor laser 526 is 405 nm and the numerical aperture of the hologram lens for converging the light spot on the recording film 515 is 0.8, the light spot diameter of the preheating light is about 500 nm. In FIG. 6B, the broken line represents the temperature rise of the recording film 515 due to the preheating light, and the solid line represents the temperature rise of the recording film 515 due to the near-field light generated by the metal scatterer 519 in addition to the preheating light. Yes. The temperature rise threshold of the recording film 515 required at the time of recording is 150 ° C., and the temperature rise due to the preheating light is 100 ° C. at a peak value without erasing the adjacent recording track and avoiding the influence of thermal demagnetization. It was.
図６（ａ）では、近接場光のみによって記録膜５１５上において３０ｎｍの範囲で１５０℃の温度上昇が行われるためにはピーク値で２００℃の温度上昇が必要となるが、図６（ｂ）では、予熱光により記録膜５１５の記録を行うべき位置で４３℃の温度上昇が起こるため、図６（ａ）の場合と同様に３０ｎｍの範囲で１５０℃の温度上昇が行われるために必要な近接場光による温度上昇は１５７℃、室温からの温度上昇で１９０℃に抑えられている。すなわち、図６（ａ）の場合に比して図６（ｂ）の場合は、金属散乱体５１９から発生される近接場光の強度を７８％程度に小さくしても記録膜５１５の記録を行うべき位置で同等の温度上昇が行われる。 In FIG. 6A, in order to increase the temperature by 150 ° C. in the range of 30 nm on the recording film 515 only by the near-field light, it is necessary to increase the temperature by 200 ° C. at the peak value. ), A temperature rise of 43 ° C. occurs at the position where the recording film 515 is to be recorded by the preheating light. Therefore, as in the case of FIG. 6A, the temperature rise of 150 ° C. is performed in the range of 30 nm. The temperature rise due to the near-field light is 157 ° C., and the temperature rise from room temperature is suppressed to 190 ° C. That is, in the case of FIG. 6B compared to the case of FIG. 6A, the recording film 515 is recorded even if the intensity of the near-field light generated from the metal scatterer 519 is reduced to about 78%. An equivalent temperature rise occurs at the position to be performed.
図７は、図６（ｂ）に示した媒体の室温からの温度上昇の様子を媒体上面から表したものであり、プロットは室温からの温度上昇が５０℃、１００℃、１５０℃となる位置を示した等温度線である。縦軸は記録トラック方向に沿った位置を、横軸は記録トラックを横切る方向に沿った位置をそれぞれ表しており、原点に金属散乱体５１９によって発生される近接場光の強度分布の中心が存在するものとした。記録トラックの幅は３０ｎｍ、主磁極の大きさは横軸方向に３０ｎｍ、縦軸方向に１５０ｎｍとした。予熱される領域は、記録トラック幅に比べて大幅に広いが、温度上昇は最大で１００℃以下であるため、磁界が印加されない領域においては磁化の反転は生起されない。一方、主磁極のトレーリング・エッジ側（図中下側）においては、温度上昇が１５０℃に達した領域と主磁極により記録磁界が印加される領域の重なった部分に磁化反転が生起される。主磁極のトレーリング・エッジ近傍の記録磁界の勾配が最も大きい領域と、予熱および近接場光による加熱によりできる温度勾配の大きい領域が一致するため、その領域における実効的な記録磁界勾配が増大し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。 FIG. 7 shows the temperature rise from the room temperature of the medium shown in FIG. 6B from the upper surface of the medium, and the plot shows the positions where the temperature rise from the room temperature is 50 ° C., 100 ° C., and 150 ° C. Is an isotherm. The vertical axis represents the position along the recording track direction, and the horizontal axis represents the position along the recording track direction. The center of the intensity distribution of the near-field light generated by the metal scatterer 519 exists at the origin. To do. The width of the recording track was 30 nm, the size of the main pole was 30 nm in the horizontal axis direction, and 150 nm in the vertical axis direction. The preheated region is significantly wider than the recording track width, but the temperature rise is 100 ° C. or less at the maximum, so that no magnetization reversal occurs in the region where no magnetic field is applied. On the other hand, on the trailing edge side (lower side in the figure) of the main pole, magnetization reversal occurs in a region where the temperature rise reaches 150 ° C. and the region where the recording magnetic field is applied by the main pole. . The area where the gradient of the recording magnetic field near the trailing edge of the main pole is the largest, and the area where the temperature gradient created by preheating and near-field light heating is large coincides, so the effective recording magnetic field gradient in that area increases. Transition noise in the reproduction signal can be reduced.
ここで、情報記録装置の周囲温度が高くなるあるいは記録媒体５２２を回転させるスピンドル・モータの発熱などの外的な要因によって記録媒体５２２の温度が図６（ｂ）で示した室温より高くなった場合を考える。記録媒体５２２の温度が室温より２０℃上昇する場合、図６で記録に必要な温度上昇の閾値が１３０℃になることと等価である。温度上昇が１３０℃を越える範囲は図６（ｂ）では５０ｎｍの範囲であるから、予熱光及び近接場光の強度が図６（ｂ）と同等のままであれば、記録媒体５２２上には３０ｎｍよりも大きい５０ｎｍの領域に磁区が形成される。記録媒体５２２の温度が室温より低くなった場合は逆に３０ｎｍよりも小さい領域に磁区が形成される。すなわち、記録媒体５２２の温度が変化することで、形成される磁区の大きさが異なってしまい、結果として再生時のエラー発生率が上昇する。 Here, the temperature of the recording medium 522 becomes higher than the room temperature shown in FIG. 6B due to an external factor such as an increase in the ambient temperature of the information recording apparatus or heat generation of a spindle motor that rotates the recording medium 522. Think about the case. When the temperature of the recording medium 522 rises by 20 ° C. from room temperature, it is equivalent to the temperature rise threshold required for recording becoming 130 ° C. in FIG. Since the range in which the temperature rise exceeds 130 ° C. is 50 nm in FIG. 6B, if the intensity of the preheating light and the near-field light remains the same as in FIG. Magnetic domains are formed in a 50 nm region that is larger than 30 nm. When the temperature of the recording medium 522 is lower than room temperature, a magnetic domain is formed in a region smaller than 30 nm. That is, when the temperature of the recording medium 522 is changed, the size of the magnetic domain to be formed is different, and as a result, the error occurrence rate during reproduction is increased.
そこで、情報の記録時には、ユーザ・データ５００の記録に先立って試し書きが行われる。ただし、試し書きは必ずしも外部機器からの記録動作要求毎に行われる必要は無く、情報記録装置に電源が投入され装置各部が初期化された後に行われ、その後は一定の時間間隔毎あるいは一定の記録動作毎あるいは外部機器からの記録，再生動作要求が無いときに適宜行われる。試し書き時には、システム・コントローラ５０４は前述の方式に従ってスライダ５１４を移動させ、記録媒体５２２に設けられた試し書き用の領域上を金属散乱体５１９及び主磁極５２３が走査するように位置づける。次に、システム・コントローラ５０４が保持あるいは生成する試し書き用のデータ列が符号器５０３に送られ、以後は前述の方式に従い記録膜５１５上に記録磁区を熱磁気記録方式によって形成する。このとき、システム・コントローラ５０４は、予熱用レーザ駆動回路５２５に送られる予熱用レーザ発光強度の制御信号及び記録用レーザ駆動回路５０８に送られる記録用レーザ発光強度の制御信号を所定の間隔毎に変化させ、記録媒体５２２上に照射される光エネルギーを加減する。その後、前述の方式に従って試し書きを行った部分の再生動作が行われ、システム・コントローラ５０４は復号器５０６により復元されたデータ列を、保持あるいは生成した試し書き用のデータ列と比較してエラーの発生率を評価し、最もエラー発生率の低かったデータ列を記録したときの予熱用及び記録用レーザ発光強度の制御信号を、以後の情報の記録時に採用する。
Therefore, when information is recorded, trial writing is performed prior to recording of the
以上、図５及び図６を用いて説明した通り、予熱機構を用いることで、金属散乱体から発生される近接場光強度を小さくすることができるため、金属散乱体に入射する光強度、すなわち金属散乱体を励起する光源の出力がその分だけ低くて済み、また同時に金属散乱体での発熱を抑制することができ、金属散乱体による近接場光の発生に寄与しない光のエネルギーが少なくて済む。よって、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る。さらには試し書きを行うことで、外的な要因により記録媒体の温度変化が起こったとしても、エラー発生率を低くすることができる。これらの結果、記録ヘッド及び情報記録装置全体としての信頼性向上が期待できる。 As described above with reference to FIGS. 5 and 6, by using the preheating mechanism, the near-field light intensity generated from the metal scatterer can be reduced, so that the light intensity incident on the metal scatterer, that is, The output of the light source that excites the metal scatterer can be reduced accordingly, and at the same time, the heat generation in the metal scatterer can be suppressed, and the energy of light that does not contribute to the generation of near-field light by the metal scatterer is small. That's it. Therefore, recording can be realized with less energy consumption inside the recording head, and the overall temperature rise of the recording head can be suppressed. Furthermore, by performing test writing, the error rate can be lowered even if the temperature of the recording medium changes due to external factors. As a result, an improvement in reliability of the recording head and the information recording apparatus as a whole can be expected.
なお、ここでは他に図１、図３及び図４に示した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、図５に示した情報記録再生装置において記録ヘッドのスライダ５１４部分を適宜置換したものとして差し支えない。 In addition, although the configuration example of the information recording / reproducing apparatus using the recording head shown in FIGS. 1, 3 and 4 is not specifically shown here, the configuration example for them is shown in FIG. In the reproducing apparatus, the slider 514 of the recording head may be appropriately replaced.
１００，２００，３００，４００…記録ヘッド
１０１，２０１，３０１ …補助磁極
１０２，２０２，３０２，４０２…記録媒体
１０３，２０３，３０３，４０１…導体パターン
１０４，２０４，３０４ …主磁極
１０５，２０５，３０５，４０３…コイル巻線
１０６，２０６，３０６，４０５…磁気記録層
１０７，２０７，３０７，４０４…散乱体
１０８ …抵抗ヒータ
１０９，２１４，３１１，４１０…半導体レーザ
１１０，２１５，３１２，４１１…レーザ光
１１１，２１３，３１３，４０９…ホログラム・レンズ
１１２，２１６，３１４，４１２…下地層
１１３，２１７，３１５ …軟磁性裏打ち層
１１４，２１８，３１６，４１３…結晶化ガラス基板
２１０ …ポリイミド層
２０８，３０８，４０６ …予熱用半導体レーザ
２０９，３０９，４０７ …予熱光
２１１，２１２ …反射ミラー
３１０ …光導波路
４０８ …ハーフ・ミラー
100, 200, 300, 400 ... recording heads 101, 201, 301 ... auxiliary
Claims (15)
記録磁界を発生するための記録磁極と、
前記磁気記録媒体上で、前記記録磁極から記録磁界が印加される領域と重なる領域に近接場光を照射するための散乱体と、
前記散乱体を光照射するための記録用光源と、
前記磁気記録媒体の近接場光照射領域を予め加熱するための予熱機構とを備えることを特徴とする磁気記録ヘッド。 In a magnetic recording head for recording information by causing magnetization reversal in a magnetic recording medium,
A recording magnetic pole for generating a recording magnetic field;
On the magnetic recording medium, a scatterer for irradiating near-field light to a region overlapping a region to which a recording magnetic field is applied from the recording magnetic pole,
A recording light source for irradiating the scatterer with light;
A magnetic recording head comprising: a preheating mechanism for preheating a near-field light irradiation region of the magnetic recording medium.
前記磁気ヘッドの記録部は、
記録磁界を発生するための記録磁極と、
前記磁気記録媒体上で、前記記録磁極から記録磁界が印加される領域と重なる領域に近接場光を照射するための散乱体と、
前記散乱体を光照射するための記録用光源と、
前記磁気記録媒体の近接場光照射領域を予め加熱するための予熱機構とを備えることを特徴とする磁気記録装置。 A magnetic recording medium having a magnetic recording layer; a magnetic head having a recording section for writing information by causing magnetization reversal in the magnetic recording medium; and a reproducing section for reading information; and the magnetic recording medium In a magnetic recording apparatus including a driving unit that relatively drives a magnetic head,
The recording part of the magnetic head is
A recording magnetic pole for generating a recording magnetic field;
On the magnetic recording medium, a scatterer for irradiating near-field light to a region overlapping a region to which a recording magnetic field is applied from the recording magnetic pole,
A recording light source for irradiating the scatterer with light;
A magnetic recording apparatus comprising: a preheating mechanism for preheating a near-field light irradiation region of the magnetic recording medium.
前記予熱機構によって前記磁気記録媒体の記録トラックにエネルギーを付与して予熱するステップと、
前記予熱された記録トラックに記録磁界と近接場光を重畳して印加することによって磁化反転を生じさせるステップと
を含むことを特徴とする磁気記録方法。 Magnetizing a magnetic recording medium using a magnetic head comprising a recording magnetic pole for generating a recording magnetic field, a scatterer for generating near-field light, a light source for irradiating the scatterer with light, and a preheating mechanism A magnetic recording method for writing information by causing inversion,
Preheating by applying energy to the recording track of the magnetic recording medium by the preheating mechanism;
And a step of causing magnetization reversal by applying a recording magnetic field and near-field light superimposed on the preheated recording track.
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