ヘッド,ヘッドジンバルアセンブリ及び情報記録装置
【課題】光源である半導体レーザを浮上スライダ外部に配置し,半導体レーザと浮上スライダの間を導波路で結合した装置において,導波路から浮上スライダに加わる力を低減させ,スライダの浮上を安定化させる。
【解決手段】半導体レーザに結合された導波路8を浮上スライダ5上に配置された可動部に固定する。可動部は,光の進行方向と平行に動くようにする。可動部上にはコリメートレンズ10を配置し,導波路8から出射した光を平行光にする。この光を浮上スライダ5に対し固定されたレンズ15で集光し,スライダ5中の導波路1に結合させる。
【解決手段】半導体レーザに結合された導波路8を浮上スライダ5上に配置された可動部に固定する。可動部は,光の進行方向と平行に動くようにする。可動部上にはコリメートレンズ10を配置し,導波路8から出射した光を平行光にする。この光を浮上スライダ5に対し固定されたレンズ15で集光し,スライダ5中の導波路1に結合させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は,記録媒体に対して光照射する浮上スライダを有するヘッド,ヘッドジンバルアセンブリ及び情報記録装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年,1Tb/in2以上の記録密度を実現する記録方式として,熱アシスト磁気記録方式が提案されている(H. Saga, H. Nemoto, H. Sukeda, and M. Takahashi, Jpn. J. Appl. Phys. 38, Part 1, pp.1839 (1999))。従来の磁気記録装置では,記録密度が1Tb/in2以上になると,熱揺らぎによる記録情報の消失が問題となる。これを防ぐためには,磁気記録媒体の保磁力を上げる必要があるが,記録ヘッドから発生させることができる磁界の大きさには限りがあるため,保磁力を上げすぎると媒体に記録ビットを形成することが不可能となる。これを解決するために,熱アシスト記録方式では,記録の瞬間,媒体を光で加熱し保磁力を低下させる。これにより,高保磁力媒体への記録が可能となり,1Tb/in2以上の記録密度実現が可能となる。
【0003】
上記熱アシスト磁気記録方式のためには,磁界を印加するための磁極近傍を光で加熱する必要がある。そのためには,例えば導波路を磁極脇に形成し,光源である半導体レーザの光を,磁極の先端近傍にまで導く。このとき,半導体レーザは浮上スライダ上に搭載するか,サスペンションの根元において,そこから浮上スライダまで光ファイバなどの導波路を用いて光を導く (Kenji Kato et al., Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 42, pp. 5102-5106 (2003))。
【0004】
【非特許文献1】Jpn. J. Appl. Phys. 38, Part 1, pp. 1839 (1999)
【非特許文献2】Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 42, pp. 5102-5106 (2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
熱アシスト磁気記録装置において,光照射用の半導体レーザを浮上スライダ上に置いた場合,レーザからの発熱で浮上スライダの温度が上昇する可能性がある。温度が上昇すると,スライダに歪みが生じ,浮上安定性が低下してしまう。また,高い転送レートで書き込みをする場合,レーザを高速に変調する必要があるが,半導体レーザをスライダ上に置くと,変調用回路からレーザまでの距離が長くなってしまうため,高速変調が難しくなる。したがって,以上の観点から半導体レーザは浮上スライダ外部に置いた方が好ましい。しかし,半導体レーザを浮上スライダ外部に置き,半導体レーザから浮上スライダまで導波路で光を導いた場合,導波路の応力が浮上スライダに影響し,スライダの浮上が不安定になってしまう。
【0006】
本発明は,半導体レーザをスライダ外部に配置し導波路を用いて浮上スライダに光を導く際,導波路の応力により浮上スライダの安定性が低下する問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明のヘッドは,移動する媒体上に浮上し媒体に対して光を照射する光照射部を有するスライダと,光源からの光をスライダの光照射部に伝達する導波路と,導波路を当該導波路の出射光軸を平行に保った状態でスライダに対して移動させる導波路可動機構と,導波路の出射端から一定距離に配置され導波路からの出射光を平行光にするコリメータレンズと,コリメータレンズからの平行光を前記光照射部に導く光学系とを有する。
【0008】
本発明の一態様によると,導波路を浮上スライダ上面をスライドする可動部に固定する。可動部は,光が進行する方向と平行な方向(導波路の軸と平行な方向)にスライドするようにする。可動部にはコリメートレンズが搭載されていて,導波路から出射する光はコリメートレンズにより平行光になる。この光は,スライダ上に設けられたミラーにより,スライダ上面に垂直な方向に折り曲げられた後,スライダ上に配置した集光レンズで集光され,スライダ中の導波路に導入される。
【0009】
以上のように,導波路が可動部に固定されていると,導波路に応力が加わっても,その応力が浮上スライダに加わりにくくなる。すなわち,ディスクの上下振動がある時やヘッドのロード,アンロード時など,サスペンションは曲がったり伸びたりするが,その際,浮上スライダには,導波路がスライダを押す方向,もしくは導波路がスライダを引っ張る方向に力が加わる。その結果,スライダの安定浮上が妨げられる。これに対し,導波路を可動部に固定すれば,導波路がスライダを押す方向あるいは引っ張る方向に力が加わっても,導波路がスライダに対して移動できるので,スライダに加わる力が低減される。なお,コリメートレンズは可動部に固定されているため,導波路から出射する光は常に平行光になっている。そのため,可動部が移動しても出射光を常に同じ位置(スライダ中の導波路のコア中心)に集めることができる。
【0010】
可動部は,一例では,シリコンなどの基板をエッチングすることにより作製する。このとき,浮上スライダ上に固定された土台と可動部の間は,板バネにより結合させた。このように板バネで結合させることにより,導波路が移動したときの導波路の軸ブレを小さくすることが出来る。
【0011】
光路を折り曲げるためのミラーとしては,土台の一部をエッチングしたものを利用しても良いし,プリズムなど土台から独立した素子を利用しても良い。シリコン基板を利用する場合,シリコンの異方性エッチングを利用してミラーを作製しても良く,この場合,ミラー面はスライダ上面に対し,54.7度傾く。そのため,光がスライダ上面に対し垂直に入射するように,回折格子など光路を折り曲げる素子を挿入する。集光レンズは,ミラーとスライダ中の導波路の間に配置しても良いし,コリメートレンズとミラーの間に配置しても良い。
【0012】
可動部は,浮上スライダ上面に固定された土台と分離させても良く,この場合,土台上に溝を形成し,その溝の中を可動部がスライドするようにする。また,導波路を可動部に固定することに替え,導波路を直接土台上でスライドさせても良い。このように可動部を分離させる場合,可動部の動きのブレを抑えるために,可動部と土台上の溝の寸法は正確に合わせる必要がある。そのためには,可動部の周辺に薄い犠牲膜を形成後,周辺に液状の材料を流し込む,次に周辺の材料を加熱や光照射により硬化させ,最後に犠牲膜を除去することにより溝を作製すると良い。又は,溝のついた土台を先に作製し,溝の内側に犠牲膜を形成後,膜に液状の材料を流し込むことにより可動部を形成し,最後に犠牲膜を除去することにより作製しても良い。
【0013】
上記浮上スライダをサスペンション上に搭載したとき,浮上スライダと半導体レーザを結ぶ導波路は,常にサスペンションの中心に位置するように配置する。導波路の位置がサスペンションの中心からずれると,浮上スライダには,記録媒体面と平行な方向に回転する力が働いてしまうからである。そのためには,導波路を中空の部品に通し,その部品をサスペンションの中心に固定するとよい。このとき,導波路の応力がスライダに加わることを減らすために,導波路と中空の部品の間にわずかな隙間を設け,導波路が中空の部品に対し動くようにすると良い。また,導波路は,記録媒体表面と平行になるように配置すると良い。もし,導波路が記録媒体表面に対し傾くと,浮上スライダに対し,記録媒体面に対し垂直な方向に成分を持つ力が,導波路から加わってしまい,浮上が不安定になるからである。このためには,サスペンションから記録媒体表面までの距離をa,記録媒体面に対し水平になるように配置されたときの記録媒体表面から導波路中心までの距離をbとしたとき,サスペンションから中空部の中心までの距離cが,実質的にc=a−bとなるようにすると良い。
【発明の効果】
【0014】
本発明によると,光源である半導体レーザを浮上スライダ外部に配置し,半導体レーザと浮上スライダの間を導波路で結合した熱アシスト磁気記録装置において,導波路から浮上スライダに加わる力を低減させることが出来,その結果,スライダの安定浮上を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下,図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下の説明では,光源からの光を導く導波路を浮上スライダに対して可動の状態で媒体に光照射するスライダの光照射部に光結合させる構造を導波路結合器と称する。
【0016】
図1及び図2に,本発明の導波路結合器の構造例を示す。図1はスライダ全体の側面図,図2(a)は導波路結合器の上面図(スライダの浮上面と反対側を見た図),図2(b)は導波路結合器の断面図である。浮上スライダ5中には,磁界を発生させるためのコイル4及び磁極2を形成し,磁極脇には,光導入用の導波路1を形成した。磁極2から発生する磁界は,導波路1側に漏れるようにし,導波路1端面における光の分布と,磁界の分布が重なるようにした。記録導波路1から出射される光により,媒体6表面にある記録層34を加熱して記録層34の保磁力を低下させ,その瞬間,磁極2から磁界を印加することにより記録層34の磁化の向きを反転させた。再生には,磁極2の近くに設置した磁気再生素子(Giant Magneto Resistive (GMR)素子又はTunneling Magneto Resistive (TMR)素子)からなる磁気再生センサ3を利用した。
【0017】
浮上スライダ5の寸法はフェムトスライダ(長さ0.85mm,幅0.7mm,厚さ0.23mm)とし,材質はアルミニウムチタンカーバイトとした。半導体レーザはスライダ5の外部に配置し,そこからの光を,導波路8を用いて導いた。導波路8は,浮上スライダ5上に設けたマウントに固定した。このとき,導波路8は可動部7に固定した。可動部7は光の進行方向と平行な方向(図2中X方向)に動くようにようにした。導波路8の出射部にはコリメートレンズ10が形成された基板を配置し,導波路8からの出射光が平行光になるようにした。コリメートレンズ10は,可動部7の側面に形成し,導波路8とコリメートレンズ10の相対的位置は常に一定になるようにした。コリメートレンズ10を通過した光は,反射ミラー11で折り返し,スライダ5上に配置した集光レンズ15で磁極脇に形成した導波路1にカップリングさせた。
【0018】
以上のように,導波路8がスライダ5に対して可動な可動部7に固定されていると,導波路8に応力が加わっても,その応力が浮上スライダ5に伝わりにくくなる。すなわち,記録媒体6の上下振動がある時やヘッドのロード,アンロード時など,サスペンション9は曲がったり伸びたりするが,その際,図3に示すように,浮上スライダ5には,導波路8がスライダ5を押す方向(図3(a)),もしくは導波路8がスライダ5を引っ張る方向(図3(b))に力が加わる。その結果,スライダの安定浮上が妨げられる。これに対し,導波路8を可動部7に固定すれば,例えば図3(a)のように導波路がスライダを押すように力が加わるとき,可動部7が導波路8と反対方向に移動するので,スライダ5に加わる力が低減される。同様に,図3(b)のように導波路8がスライダ5を引っ張る方向に力が加わるとき,可動部7が導波路8の方向に移動するので,スライダ5に加わる力が低減される。なお,コリメートレンズ10は可動部7に固定されているため,導波路8から出射する光は常に平行光になっている。そのため,可動部7が移動しても出射光は常に同じ位置(スライダ中の導波路1のコア中心)に集まる。
【0019】
本実施例では,導波路8を固定する可動部7及び浮上スライダ5に固定する部分(土台)13はシリコン基板をエッチングすることにより作製した。可動部7と土台13の間は,板バネ部12により接続し,板バネ部12が曲がることで,可動部7が光の進行方向に対し平行な方向に動くようにした。このように板バネ12を利用することにより,導波路8が動いたときの導波路8の軸ブレを小さくすることが出来る。板バネ部12の長さL1は100μm,L4は300μm,曲がる部分の幅L3は10μm,板バネ部付け根の部分から導波路8の中心までの距離L2は200μmとした。これら寸法の最適値は,導波路8の寸法,材質などにより変化するので,機械的特性(共振振動数など)を見ながら調整すると良い。土台13の厚さh1は100μmとし,可動部7の上面と下面は,サスペンションのフレクシャー部24及びスライダ5と接触しないように,表面を削った。削る深さは,上面,下面それぞれh3=2μm,h2=2μmとした。導波路8としては,ガラスで出来た光ファイバを用いた。光ファイバのクラッド部の直径(図2中d)は15μmとした。導波路8の中心位置が常に一定の位置に来るように,可動部7上面にV溝14を形成し,そこに導波路8を固定した。このV溝は,シリコンの異方性エッチングを利用し作製した。本実施例では,このV溝は,可動部7上面に作製したが,下面に作製しても良い。また,導波路8として,光ファイバを利用することに替え,ポリマー導波路を利用しても良い。この場合,導波路形状は正方形もしくは長方形となるので,溝は深さが均一となるように(溝の底面が平らになるように)作製する。上記実施例では,基板としてシリコン基板を用いたが,SiO2やアルミニウムチタンカーバイトなど他の材質の基板を利用しても良い。また,浮上スライダ5と土台13が一体になるように作製しても良い。
【0020】
導波路8出口に配置するコリメートレンズ10は球面レンズとし,レンズの直径は90μm,開口数は0.3とした。レンズの開口数は,導波路8の開口数に合わせて選択すると良い。このレンズ10は,薄いガラス板21上に作製し,そのガラス板21を可動部7の側面に貼り付けた。コリメートレンズ10を通過した光は完全に平行光になるように,コリメートレンズ10又は導波路8の位置を調整した。本実施例では,レンズ10は,球面レンズとしたが,非球面レンズ,フレネルレンズ,分布屈折率レンズなどにしても良い。また,レンズを半球レンズとし,導波路8の出射端に直接貼り付けても良い。
【0021】
コリメートレンズ10を通過した光を折り曲げるためのミラー11は,図4に示すように,土台13の一部を斜めに削り,そこにアルミ,銀,金などの金属反射膜又は誘電体多層膜をコートすることにより作製した。本実施例では,可動部7,土台13,ミラー11が一体となるように作製したが,ミラー11を独立に配置しても良い。例えば,ミラーとしてプリズムを利用し,そのプリズムをコリメートレンズ10の横に配置しても良い。
【0022】
ミラー11により折り曲げた光をスライダ5中の導波路1にカップリングさせるための集光レンズ15の直径は100μm,開口数は0.3とした。この開口数は,導波路8の開口数に合わせて選択すると良い。図1に示すように,スライダ5の上面の一部を削り,そこにこの集光レンズ15をはめた。集光レンズ15の位置は,集光レンズ15の焦点がスライダ5中の導波路1のコアー部中心に位置するように調整した。
【0023】
上記実施例では,ミラー11からの反射光がスライダ5上面に垂直に入射するよう,ミラー面がスライダ上面に対し45度傾くように作製したが,45度以外の角度になるように作製しても良い。例えば,表面が(100)面のシリコン基板を異方性エッチングすると,エッチングされた部分の面((111)面)は,表面に対し約54.7度傾くが,図5に示すように,この(111)面をミラーとして利用しても良い(ミラーの角度θ1=54.7度)。この場合,反射光はスライダ5上面に対し斜めに入射する。したがって,光をスライダ5中の導波路1に効率良くカップリングさせるためには,反射光がスライダ上面に対し垂直に入射するように,反射光を折り曲げる必要がある。このためには,例えば図5に示すように,集光レンズ15の上に回折格子16を配置すれば良い。もしくは,図6に示すように,プリズム22を利用して光路を曲げても良い。プリズムの材質はガラスとし,角度θ2は約33度とした。図5及び図6に示す実施例では,回折格子やプリズムなど光路を曲げる素子を,ミラー11と集光レンズ15の間に配置したが,コリメートレンズ10とミラー11の間に配置しても良い。
【0024】
上記実施例では,集光レンズ15は,ミラー11とスライダ5中の導波路1の間に配置したが,図7に示すように,コリメートレンズ10とミラー11の間に配置しても良い(コリメートレンズ10と並べるように配置する)。このようにすることで,集光レンズ15の部分においてスライダ5上面を削る必要がなくなる。
【0025】
上記実施例では,可動部7と土台13は,板バネ12を用いて接続したが,図8に示すように,可動部7と土台13を分離し,可動部7が土台13中に設けた溝23の中をスライドするようにしても良い。本実施例では,土台13中に光の進行方向と平行な方向に溝23を形成し,その中に可動部7を配置した。可動部7の形状は直方体であっても良いが,直方体の場合,上方向(浮上面と反対方向)が空いているので,可動部7が土台13から外れてしまう。そこで,本実施例では,図8(b)に示すように,可動部7の幅は上方向に行くに従い狭くなるようにした。下部の長さL5は600μmとし,幅L6は200μmとした。可動部7の側壁の角度はθ3は54.7度とした。土台13の厚さh5は100μm,可動部7の厚さh4は70μmとした。可動部7の材質はシリコンとし,異方性エッチングを利用して,側壁を斜めにした。可動部7と土台13の間隔w1は1μmとした。この可動部7と土台13の間には,可動部7の滑りを良くするために潤滑液を入れても良い。もしくは,可動部7又は土台13の材質をテフロンなどの摩擦の少ない材料にするか,可動部7又は土台13中の溝23の表面にテフロンなどの摩擦の少ない材料の膜を形成しても良い。
【0026】
可動部7と土台13は別々に作製して後で合わせても良いが,可動部7の寸法と土台13上の溝の寸法を正確に合わせることは難しい。もし,寸法にずれが生じると,可動部の動きにブレが生じてしまう。そこで,溝は図9のように作製した。まず,可動部7を作製後,その表面を犠牲膜19でコーティングする(図9(a))。次に,その可動部7周辺に,液状の熱硬化性樹脂を流し込み,加熱により硬化させる(図9(b))。最後に,犠牲膜19を溶解することにより除去する(図9(c))。犠牲膜19には,アルミを利用し,アルミの膜をスパッタで製膜した。アルミの膜厚は1μmにした。アルミ膜の除去には,リン酸,硝酸,酢酸の混合液を利用した。犠牲膜19の材質は,エッチング溶液などに溶解する材料であれば良く,フォトレジストなどの有機系の膜であっても良い。この場合,アセトンなど有機系の溶媒で犠牲膜を除去することが出来る。上記実施例では,土台13の材質として熱硬化性樹脂を利用したが,紫外線硬化樹脂又は,加熱により硬化する無機系材料を利用しても良い。また,上記実施例では,可動部7を作製してから,それに合わせて土台13を作製したが,初めに土台13を作製してから,そこに液体の材料を流し込むことにより可動部7を作製しても良い。この場合,土台13上に可動部7用の溝23を形成し,その表面に犠牲膜を形成する。その上に液体の材料を流し込み,その材料を硬化させた後,犠牲膜を除去して可動部7と土台13を分離させる。
【0027】
上記実施例では,導波路8は可動部7に固定し,可動部7をスライドさせたが,図10に示すように,導波路8を直接スライドさせても良い。即ち,土台13中に導波路8が通る空洞を形成し,その中に導波路8を通すことにより,導波路をスライドさせる。この場合,コリメートレンズは,導波路8の端面に形成する必要があり,本実施例では,半球レンズ20を,導波路端面に配置した。
【0028】
上記実施例では,可動部7は,光の進行方向と平行な方向に動くようにしたが,光の進行方向と直交する方向に動くようにしても良い。光の進行方向に対し垂直な方向の振動が大きい場合,このように可動部7が垂直方向に動くようにすることで,浮上への影響を小さくことが出来る。図11に板バネを使った実施例を示す。導波路8を固定する可動部7及び浮上スライダ5に固定する部分(土台)13はシリコン基板をエッチングすることにより作製した。可動部7と土台13の間は,板バネ部12により接続し,板バネ部12が曲がることで,可動部7が光の進行方向に対し垂直な方向に動くようにした。板バネ部12の長さL1は100μm,L4は300μm,曲がる部分の幅L3は10μmとした。コリメートレンズ10は可動部7上に設置し,導波路8からの出射光が平行光になるようにした。コリメートレンズ10を出射する光はミラー11で折り返し,図1中の集光レンズ15で集光した。このとき,コリメートレンズ10を出射する光は平行光であるので,可動部7が,光の進行方向に対し垂直な方向に動いても,集光レンズ15の焦点の位置は変化しない。
【0029】
図12に,HGA(Head Gimbal Assembly)部を示す。図12(a)は浮上スライダ5を浮上面側から見た図,図12(b)は側面図である。本発明の導波路結合器の土台部13は,サスペンション9のフレクシャー部24に固定した。導波路8は,サスペンション9の幅方向中心を通るようにした。このとき,導波路8の位置がサスペンション9の中心からずれると,浮上スライダ5には,記録媒体面と平行な方向に回転する力が働いてしまう。この力を防ぐためには,導波路8は,常にサスペンション9の中心に位置するようにすると良い。そのために,本実施例では,導波路8を中空の部品25に通し,その部品25をサスペンション9の中心に固定した(図12(c)参照)。導波路8と中空の部品25は固定しても良いが,導波路8の応力がスライダに加わることを減らすためには,導波路8と中空の部品25の間にわずかな隙間を設け,導波路8が中空の部品25に対し軸方向に動くようにすると良い。本実施例では,導波路8が動き易くなるように,中空の部品25の材質はテフロンなどの摩擦力の少ない材質で作製した。なお,導波路8は,記録媒体面に対し水平になるように配置するすると良い(記録媒体表面から導波路8までの距離L7が常に一定になるように配置する)。なぜなら,導波路8が記録媒体面に対し傾いて配置されていると,浮上スライダ5に対し,記録媒体面に対し垂直な方向に成分を持つ力が,導波路8から加わってしまい,浮上が不安定になるからである。このように導波路8を配置するためには,サスペンション9から記録媒体表面までの距離をL7記録媒体面に対し水平になるように配置されたときの記録媒体表面から導波路8の中心までの距離をL8としたとき,サスペンション9から中空の部品25の中空部の中心までの距離L9が,L9=L7−L8となるようにすると良い。本実施例では,L7=0.5mm,L8=0.28mmであったので,L8=0.22mmとなるようにした。
【0030】
本実施例において,光源としては半導体レーザ35を利用し,この半導体レーザ35は,図12(a)に示すように,アーム37上に置いた。半導体レーザ35と導波路8の間にはカップリングレンズ36を配置し,半導体レーザ35からの光を導波路8に結合させた。半導体レーザ35とカップリングレンズ36は,薄型パッケージ32内に作りこんだ。なお,上記実施例では,半導体レーザはアーム37上に配置したが,サスペンション9上に配置しても良い。
【0031】
本発明の導波路結合器は,浮上スライダ側のみではなく,半導体レーザ35と導波路8のカップリング部に使用しても良い。即ち,図13に示すように,スライダ中の導波路1の替わりに,半導体レーザ35を配置する。このとき半導体レーザから出射する光の進行方向と導波路8の軸が平行になるように配置する。このように導波路8の反対側にも力を逃がすための機構を設けることにより,導波路8から浮上スライダ5に加わる力をさらに弱くすることが出来る。本実施例では,土台45の上に,半導体レーザ35を配置するための溝44を形成し,その上に半導体レーザ35を配置した。半導体レーザからの出射光は,コリメートレンズ10で平行光にした後,集光レンズ15で集光し,導波路8にカップリングさせた。
【0032】
図14に,上記導波路結合器を用いた記録装置全体図を示す。浮上スライダ5はサスペンション9に固定し,ボイスコイルモータ33で位置を動かした。ヘッド表面には浮上用パッドを形成し,磁気記録媒体6の上を浮上量10nm以下で浮上させた。記録ディスク6は,モータによって回転駆動されるスピンドル30に固定し回転させた。半導体レーザは,アームの根元に配置した薄型パッケージ32の中に搭載した。半導体レーザからの光は導波路8にカップリングさせ,浮上スライダ5に導いた。記録の瞬間,浮上スライダ5中に設けたコイルにより磁界を発生すると同時に,半導体レーザを発光させ,記録マークを形成した。記録媒体6上に記録されたデータは,浮上スライダ5中に形成された磁気再生素子(GMR又はTMR素子)で再生した。記録波形生成及び再生信号の信号処理は信号処理回路31により行った。
【0033】
上記実施例では,記録情報を再生するために,GMR又はTMR素子を利用したが,光を利用して再生しても良い。すなわち,記録ビットに当り戻ってくる光はスライダ中の導波路1及び光源とスライダを結ぶ導波路8を光源の方向に向かって伝播する。この記録ビットからの戻り光の偏光の回転を検出することで,記録ビットの磁化の向きを検出した。検出には,図15に示す光学系を利用した。半導体レーザ35からの出射光はコリメートレンズ38により平行光にした後,カップリングレンズ36により集光し,導波路8に導入した。導波路8から出射する記録ビットからの戻り光は,カップリングレンズ36により平行光にした後,ビームスプリッタ39に通すことで,入射光と分離した。分離した記録ビットからの戻り光は,1/4波長板40に導入し,1/4波長板40の向きを調整することにより,記録ビットからの戻り光が直線方向になるようにした(導波路8を通過すると,光は楕円偏光になる場合がある。これを直線偏光に戻した)。次に,1/2波長板41及びビームスプリッタ43に導入することにより,記録ビットからの戻り光を,偏光方向が互いに直交する2つの光に分離した。それぞれの光はフォトダイオード42で検出し,検出信号の強度の差をモニターすることで,記録ビットの磁化の向きを読み取った。このとき,1/2波長板41の向きは,信号強度が最大になるように調整した。上記光学系はパッケージ32内に形成し,そのパッケージは図12に示すように,アームの根元に配置した。なお,上記実施例では,記録媒体として磁気記録媒体を利用したが,相変化媒体,フォトクロミック媒体,色素媒体など,他の記録媒体を利用しても良い。たとえば相変化媒体の場合,記録ビットからの戻り光の強度変化を検出することで,記録情報を読み取る。このときは,図15における波長板40,41及び偏光ビームスプリッタ43を除き,戻り光を直接,1つのフォトダイオードで検出する。記録媒体が相変化媒体,フォトクロミック媒体,色素媒体など光照射によって記録を行う方式の媒体の場合,磁界発生用の磁極やコイルは必要なく,記録媒体に光照射することで情報の記録及び再生を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明の導波路結合器が搭載された浮上スライダを示す側断面図。
【図2】本発明の導波路結合器を示す図で,(a)は上面図,(b)は断面図。
【図3】本発明の導波路結合器の動作を示す図で,(a)は導波路からスライダを押す方向に力が加わる場合,(b)は導波路がスライダを引く方向に力が加わる場合。
【図4】本発明の導波路結合器をスライダの浮上面側から見た斜視図。
【図5】シリコン基板の異方性エッチングにより作製したミラーを用いた媒体の導波路結合器の側断面図。
【図6】光路を曲げる方法として,プリズムを利用した場合を示す図。
【図7】集光レンズをコリメートレンズとミラーの間に配置した場合の導波路結合器を示す側断面図。
【図8】可動部と土台部が分離した場合を示す図で,(a)は上面図,(b)断面図。
【図9】可動部と土台部が分離した導波路結合器の作製工程を示す図で,(a)は犠牲膜形成工程,(b)は土台形成工程,(c)は犠牲膜除去工程の図。
【図10】導波路が土台部上をスライドする場合を示す図で,(a)は上面図,(b)断面図。
【図11】可動部が光の進行方向に対し垂直に移動する場合を示す図。
【図12】本発明の導波路結合器を用いたHead Gimbal Assemblyを示す図で,(a)記録媒体側から見た図,(b)側面図,(c) 中空の導波路固定用部品の断面図。
【図13】半導体レーザと導波路のカップリング部に可動機構を用いた場合の構成例を示す図。
【図14】記録再生装置の構成例を示す図。
【図15】光再生用の光学系を示す図。
【符号の説明】
【0035】
1 磁極脇に形成した導波路
2 磁極
3 磁気再生センサ
5 浮上スライダ
6 記録媒体
7 可動部
8 半導体レーザと浮上スライダを結ぶ導波路
9 サスペンション
10 コリメートレンズ
11 反射ミラー
12 板バネ部
13 スライダに固定する部分(土台)
14 導波路固定用V溝
15 集光レンズ
16 回折格子
17 下部凹部
18 上部凹部
19 犠牲膜
20 半球レンズ
21 ガラス板
22 プリズム
23 溝
24 サスペンションのフレクシャー部
25 中空の導波路固定用部品
30 スピンドル
31 信号処理用LSI
32 パッケージ
33 ボイスコイルモータ
34 記録ビット
35 半導体レーザ
36 光源用カップリングレンズ
37 アーム
38 コリメートレンズ
39 ビームスプリッタ
40 1/4波長板
41 1/2波長板
42 フォトダイオード
43 偏光ビームスプリッタ
44 半導体レーザを設置するための溝
45 土台
【技術分野】
【0001】
本発明は,記録媒体に対して光照射する浮上スライダを有するヘッド,ヘッドジンバルアセンブリ及び情報記録装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年,1Tb/in2以上の記録密度を実現する記録方式として,熱アシスト磁気記録方式が提案されている(H. Saga, H. Nemoto, H. Sukeda, and M. Takahashi, Jpn. J. Appl. Phys. 38, Part 1, pp.1839 (1999))。従来の磁気記録装置では,記録密度が1Tb/in2以上になると,熱揺らぎによる記録情報の消失が問題となる。これを防ぐためには,磁気記録媒体の保磁力を上げる必要があるが,記録ヘッドから発生させることができる磁界の大きさには限りがあるため,保磁力を上げすぎると媒体に記録ビットを形成することが不可能となる。これを解決するために,熱アシスト記録方式では,記録の瞬間,媒体を光で加熱し保磁力を低下させる。これにより,高保磁力媒体への記録が可能となり,1Tb/in2以上の記録密度実現が可能となる。
【0003】
上記熱アシスト磁気記録方式のためには,磁界を印加するための磁極近傍を光で加熱する必要がある。そのためには,例えば導波路を磁極脇に形成し,光源である半導体レーザの光を,磁極の先端近傍にまで導く。このとき,半導体レーザは浮上スライダ上に搭載するか,サスペンションの根元において,そこから浮上スライダまで光ファイバなどの導波路を用いて光を導く (Kenji Kato et al., Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 42, pp. 5102-5106 (2003))。
【0004】
【非特許文献1】Jpn. J. Appl. Phys. 38, Part 1, pp. 1839 (1999)
【非特許文献2】Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 42, pp. 5102-5106 (2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
熱アシスト磁気記録装置において,光照射用の半導体レーザを浮上スライダ上に置いた場合,レーザからの発熱で浮上スライダの温度が上昇する可能性がある。温度が上昇すると,スライダに歪みが生じ,浮上安定性が低下してしまう。また,高い転送レートで書き込みをする場合,レーザを高速に変調する必要があるが,半導体レーザをスライダ上に置くと,変調用回路からレーザまでの距離が長くなってしまうため,高速変調が難しくなる。したがって,以上の観点から半導体レーザは浮上スライダ外部に置いた方が好ましい。しかし,半導体レーザを浮上スライダ外部に置き,半導体レーザから浮上スライダまで導波路で光を導いた場合,導波路の応力が浮上スライダに影響し,スライダの浮上が不安定になってしまう。
【0006】
本発明は,半導体レーザをスライダ外部に配置し導波路を用いて浮上スライダに光を導く際,導波路の応力により浮上スライダの安定性が低下する問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明のヘッドは,移動する媒体上に浮上し媒体に対して光を照射する光照射部を有するスライダと,光源からの光をスライダの光照射部に伝達する導波路と,導波路を当該導波路の出射光軸を平行に保った状態でスライダに対して移動させる導波路可動機構と,導波路の出射端から一定距離に配置され導波路からの出射光を平行光にするコリメータレンズと,コリメータレンズからの平行光を前記光照射部に導く光学系とを有する。
【0008】
本発明の一態様によると,導波路を浮上スライダ上面をスライドする可動部に固定する。可動部は,光が進行する方向と平行な方向(導波路の軸と平行な方向)にスライドするようにする。可動部にはコリメートレンズが搭載されていて,導波路から出射する光はコリメートレンズにより平行光になる。この光は,スライダ上に設けられたミラーにより,スライダ上面に垂直な方向に折り曲げられた後,スライダ上に配置した集光レンズで集光され,スライダ中の導波路に導入される。
【0009】
以上のように,導波路が可動部に固定されていると,導波路に応力が加わっても,その応力が浮上スライダに加わりにくくなる。すなわち,ディスクの上下振動がある時やヘッドのロード,アンロード時など,サスペンションは曲がったり伸びたりするが,その際,浮上スライダには,導波路がスライダを押す方向,もしくは導波路がスライダを引っ張る方向に力が加わる。その結果,スライダの安定浮上が妨げられる。これに対し,導波路を可動部に固定すれば,導波路がスライダを押す方向あるいは引っ張る方向に力が加わっても,導波路がスライダに対して移動できるので,スライダに加わる力が低減される。なお,コリメートレンズは可動部に固定されているため,導波路から出射する光は常に平行光になっている。そのため,可動部が移動しても出射光を常に同じ位置(スライダ中の導波路のコア中心)に集めることができる。
【0010】
可動部は,一例では,シリコンなどの基板をエッチングすることにより作製する。このとき,浮上スライダ上に固定された土台と可動部の間は,板バネにより結合させた。このように板バネで結合させることにより,導波路が移動したときの導波路の軸ブレを小さくすることが出来る。
【0011】
光路を折り曲げるためのミラーとしては,土台の一部をエッチングしたものを利用しても良いし,プリズムなど土台から独立した素子を利用しても良い。シリコン基板を利用する場合,シリコンの異方性エッチングを利用してミラーを作製しても良く,この場合,ミラー面はスライダ上面に対し,54.7度傾く。そのため,光がスライダ上面に対し垂直に入射するように,回折格子など光路を折り曲げる素子を挿入する。集光レンズは,ミラーとスライダ中の導波路の間に配置しても良いし,コリメートレンズとミラーの間に配置しても良い。
【0012】
可動部は,浮上スライダ上面に固定された土台と分離させても良く,この場合,土台上に溝を形成し,その溝の中を可動部がスライドするようにする。また,導波路を可動部に固定することに替え,導波路を直接土台上でスライドさせても良い。このように可動部を分離させる場合,可動部の動きのブレを抑えるために,可動部と土台上の溝の寸法は正確に合わせる必要がある。そのためには,可動部の周辺に薄い犠牲膜を形成後,周辺に液状の材料を流し込む,次に周辺の材料を加熱や光照射により硬化させ,最後に犠牲膜を除去することにより溝を作製すると良い。又は,溝のついた土台を先に作製し,溝の内側に犠牲膜を形成後,膜に液状の材料を流し込むことにより可動部を形成し,最後に犠牲膜を除去することにより作製しても良い。
【0013】
上記浮上スライダをサスペンション上に搭載したとき,浮上スライダと半導体レーザを結ぶ導波路は,常にサスペンションの中心に位置するように配置する。導波路の位置がサスペンションの中心からずれると,浮上スライダには,記録媒体面と平行な方向に回転する力が働いてしまうからである。そのためには,導波路を中空の部品に通し,その部品をサスペンションの中心に固定するとよい。このとき,導波路の応力がスライダに加わることを減らすために,導波路と中空の部品の間にわずかな隙間を設け,導波路が中空の部品に対し動くようにすると良い。また,導波路は,記録媒体表面と平行になるように配置すると良い。もし,導波路が記録媒体表面に対し傾くと,浮上スライダに対し,記録媒体面に対し垂直な方向に成分を持つ力が,導波路から加わってしまい,浮上が不安定になるからである。このためには,サスペンションから記録媒体表面までの距離をa,記録媒体面に対し水平になるように配置されたときの記録媒体表面から導波路中心までの距離をbとしたとき,サスペンションから中空部の中心までの距離cが,実質的にc=a−bとなるようにすると良い。
【発明の効果】
【0014】
本発明によると,光源である半導体レーザを浮上スライダ外部に配置し,半導体レーザと浮上スライダの間を導波路で結合した熱アシスト磁気記録装置において,導波路から浮上スライダに加わる力を低減させることが出来,その結果,スライダの安定浮上を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下,図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下の説明では,光源からの光を導く導波路を浮上スライダに対して可動の状態で媒体に光照射するスライダの光照射部に光結合させる構造を導波路結合器と称する。
【0016】
図1及び図2に,本発明の導波路結合器の構造例を示す。図1はスライダ全体の側面図,図2(a)は導波路結合器の上面図(スライダの浮上面と反対側を見た図),図2(b)は導波路結合器の断面図である。浮上スライダ5中には,磁界を発生させるためのコイル4及び磁極2を形成し,磁極脇には,光導入用の導波路1を形成した。磁極2から発生する磁界は,導波路1側に漏れるようにし,導波路1端面における光の分布と,磁界の分布が重なるようにした。記録導波路1から出射される光により,媒体6表面にある記録層34を加熱して記録層34の保磁力を低下させ,その瞬間,磁極2から磁界を印加することにより記録層34の磁化の向きを反転させた。再生には,磁極2の近くに設置した磁気再生素子(Giant Magneto Resistive (GMR)素子又はTunneling Magneto Resistive (TMR)素子)からなる磁気再生センサ3を利用した。
【0017】
浮上スライダ5の寸法はフェムトスライダ(長さ0.85mm,幅0.7mm,厚さ0.23mm)とし,材質はアルミニウムチタンカーバイトとした。半導体レーザはスライダ5の外部に配置し,そこからの光を,導波路8を用いて導いた。導波路8は,浮上スライダ5上に設けたマウントに固定した。このとき,導波路8は可動部7に固定した。可動部7は光の進行方向と平行な方向(図2中X方向)に動くようにようにした。導波路8の出射部にはコリメートレンズ10が形成された基板を配置し,導波路8からの出射光が平行光になるようにした。コリメートレンズ10は,可動部7の側面に形成し,導波路8とコリメートレンズ10の相対的位置は常に一定になるようにした。コリメートレンズ10を通過した光は,反射ミラー11で折り返し,スライダ5上に配置した集光レンズ15で磁極脇に形成した導波路1にカップリングさせた。
【0018】
以上のように,導波路8がスライダ5に対して可動な可動部7に固定されていると,導波路8に応力が加わっても,その応力が浮上スライダ5に伝わりにくくなる。すなわち,記録媒体6の上下振動がある時やヘッドのロード,アンロード時など,サスペンション9は曲がったり伸びたりするが,その際,図3に示すように,浮上スライダ5には,導波路8がスライダ5を押す方向(図3(a)),もしくは導波路8がスライダ5を引っ張る方向(図3(b))に力が加わる。その結果,スライダの安定浮上が妨げられる。これに対し,導波路8を可動部7に固定すれば,例えば図3(a)のように導波路がスライダを押すように力が加わるとき,可動部7が導波路8と反対方向に移動するので,スライダ5に加わる力が低減される。同様に,図3(b)のように導波路8がスライダ5を引っ張る方向に力が加わるとき,可動部7が導波路8の方向に移動するので,スライダ5に加わる力が低減される。なお,コリメートレンズ10は可動部7に固定されているため,導波路8から出射する光は常に平行光になっている。そのため,可動部7が移動しても出射光は常に同じ位置(スライダ中の導波路1のコア中心)に集まる。
【0019】
本実施例では,導波路8を固定する可動部7及び浮上スライダ5に固定する部分(土台)13はシリコン基板をエッチングすることにより作製した。可動部7と土台13の間は,板バネ部12により接続し,板バネ部12が曲がることで,可動部7が光の進行方向に対し平行な方向に動くようにした。このように板バネ12を利用することにより,導波路8が動いたときの導波路8の軸ブレを小さくすることが出来る。板バネ部12の長さL1は100μm,L4は300μm,曲がる部分の幅L3は10μm,板バネ部付け根の部分から導波路8の中心までの距離L2は200μmとした。これら寸法の最適値は,導波路8の寸法,材質などにより変化するので,機械的特性(共振振動数など)を見ながら調整すると良い。土台13の厚さh1は100μmとし,可動部7の上面と下面は,サスペンションのフレクシャー部24及びスライダ5と接触しないように,表面を削った。削る深さは,上面,下面それぞれh3=2μm,h2=2μmとした。導波路8としては,ガラスで出来た光ファイバを用いた。光ファイバのクラッド部の直径(図2中d)は15μmとした。導波路8の中心位置が常に一定の位置に来るように,可動部7上面にV溝14を形成し,そこに導波路8を固定した。このV溝は,シリコンの異方性エッチングを利用し作製した。本実施例では,このV溝は,可動部7上面に作製したが,下面に作製しても良い。また,導波路8として,光ファイバを利用することに替え,ポリマー導波路を利用しても良い。この場合,導波路形状は正方形もしくは長方形となるので,溝は深さが均一となるように(溝の底面が平らになるように)作製する。上記実施例では,基板としてシリコン基板を用いたが,SiO2やアルミニウムチタンカーバイトなど他の材質の基板を利用しても良い。また,浮上スライダ5と土台13が一体になるように作製しても良い。
【0020】
導波路8出口に配置するコリメートレンズ10は球面レンズとし,レンズの直径は90μm,開口数は0.3とした。レンズの開口数は,導波路8の開口数に合わせて選択すると良い。このレンズ10は,薄いガラス板21上に作製し,そのガラス板21を可動部7の側面に貼り付けた。コリメートレンズ10を通過した光は完全に平行光になるように,コリメートレンズ10又は導波路8の位置を調整した。本実施例では,レンズ10は,球面レンズとしたが,非球面レンズ,フレネルレンズ,分布屈折率レンズなどにしても良い。また,レンズを半球レンズとし,導波路8の出射端に直接貼り付けても良い。
【0021】
コリメートレンズ10を通過した光を折り曲げるためのミラー11は,図4に示すように,土台13の一部を斜めに削り,そこにアルミ,銀,金などの金属反射膜又は誘電体多層膜をコートすることにより作製した。本実施例では,可動部7,土台13,ミラー11が一体となるように作製したが,ミラー11を独立に配置しても良い。例えば,ミラーとしてプリズムを利用し,そのプリズムをコリメートレンズ10の横に配置しても良い。
【0022】
ミラー11により折り曲げた光をスライダ5中の導波路1にカップリングさせるための集光レンズ15の直径は100μm,開口数は0.3とした。この開口数は,導波路8の開口数に合わせて選択すると良い。図1に示すように,スライダ5の上面の一部を削り,そこにこの集光レンズ15をはめた。集光レンズ15の位置は,集光レンズ15の焦点がスライダ5中の導波路1のコアー部中心に位置するように調整した。
【0023】
上記実施例では,ミラー11からの反射光がスライダ5上面に垂直に入射するよう,ミラー面がスライダ上面に対し45度傾くように作製したが,45度以外の角度になるように作製しても良い。例えば,表面が(100)面のシリコン基板を異方性エッチングすると,エッチングされた部分の面((111)面)は,表面に対し約54.7度傾くが,図5に示すように,この(111)面をミラーとして利用しても良い(ミラーの角度θ1=54.7度)。この場合,反射光はスライダ5上面に対し斜めに入射する。したがって,光をスライダ5中の導波路1に効率良くカップリングさせるためには,反射光がスライダ上面に対し垂直に入射するように,反射光を折り曲げる必要がある。このためには,例えば図5に示すように,集光レンズ15の上に回折格子16を配置すれば良い。もしくは,図6に示すように,プリズム22を利用して光路を曲げても良い。プリズムの材質はガラスとし,角度θ2は約33度とした。図5及び図6に示す実施例では,回折格子やプリズムなど光路を曲げる素子を,ミラー11と集光レンズ15の間に配置したが,コリメートレンズ10とミラー11の間に配置しても良い。
【0024】
上記実施例では,集光レンズ15は,ミラー11とスライダ5中の導波路1の間に配置したが,図7に示すように,コリメートレンズ10とミラー11の間に配置しても良い(コリメートレンズ10と並べるように配置する)。このようにすることで,集光レンズ15の部分においてスライダ5上面を削る必要がなくなる。
【0025】
上記実施例では,可動部7と土台13は,板バネ12を用いて接続したが,図8に示すように,可動部7と土台13を分離し,可動部7が土台13中に設けた溝23の中をスライドするようにしても良い。本実施例では,土台13中に光の進行方向と平行な方向に溝23を形成し,その中に可動部7を配置した。可動部7の形状は直方体であっても良いが,直方体の場合,上方向(浮上面と反対方向)が空いているので,可動部7が土台13から外れてしまう。そこで,本実施例では,図8(b)に示すように,可動部7の幅は上方向に行くに従い狭くなるようにした。下部の長さL5は600μmとし,幅L6は200μmとした。可動部7の側壁の角度はθ3は54.7度とした。土台13の厚さh5は100μm,可動部7の厚さh4は70μmとした。可動部7の材質はシリコンとし,異方性エッチングを利用して,側壁を斜めにした。可動部7と土台13の間隔w1は1μmとした。この可動部7と土台13の間には,可動部7の滑りを良くするために潤滑液を入れても良い。もしくは,可動部7又は土台13の材質をテフロンなどの摩擦の少ない材料にするか,可動部7又は土台13中の溝23の表面にテフロンなどの摩擦の少ない材料の膜を形成しても良い。
【0026】
可動部7と土台13は別々に作製して後で合わせても良いが,可動部7の寸法と土台13上の溝の寸法を正確に合わせることは難しい。もし,寸法にずれが生じると,可動部の動きにブレが生じてしまう。そこで,溝は図9のように作製した。まず,可動部7を作製後,その表面を犠牲膜19でコーティングする(図9(a))。次に,その可動部7周辺に,液状の熱硬化性樹脂を流し込み,加熱により硬化させる(図9(b))。最後に,犠牲膜19を溶解することにより除去する(図9(c))。犠牲膜19には,アルミを利用し,アルミの膜をスパッタで製膜した。アルミの膜厚は1μmにした。アルミ膜の除去には,リン酸,硝酸,酢酸の混合液を利用した。犠牲膜19の材質は,エッチング溶液などに溶解する材料であれば良く,フォトレジストなどの有機系の膜であっても良い。この場合,アセトンなど有機系の溶媒で犠牲膜を除去することが出来る。上記実施例では,土台13の材質として熱硬化性樹脂を利用したが,紫外線硬化樹脂又は,加熱により硬化する無機系材料を利用しても良い。また,上記実施例では,可動部7を作製してから,それに合わせて土台13を作製したが,初めに土台13を作製してから,そこに液体の材料を流し込むことにより可動部7を作製しても良い。この場合,土台13上に可動部7用の溝23を形成し,その表面に犠牲膜を形成する。その上に液体の材料を流し込み,その材料を硬化させた後,犠牲膜を除去して可動部7と土台13を分離させる。
【0027】
上記実施例では,導波路8は可動部7に固定し,可動部7をスライドさせたが,図10に示すように,導波路8を直接スライドさせても良い。即ち,土台13中に導波路8が通る空洞を形成し,その中に導波路8を通すことにより,導波路をスライドさせる。この場合,コリメートレンズは,導波路8の端面に形成する必要があり,本実施例では,半球レンズ20を,導波路端面に配置した。
【0028】
上記実施例では,可動部7は,光の進行方向と平行な方向に動くようにしたが,光の進行方向と直交する方向に動くようにしても良い。光の進行方向に対し垂直な方向の振動が大きい場合,このように可動部7が垂直方向に動くようにすることで,浮上への影響を小さくことが出来る。図11に板バネを使った実施例を示す。導波路8を固定する可動部7及び浮上スライダ5に固定する部分(土台)13はシリコン基板をエッチングすることにより作製した。可動部7と土台13の間は,板バネ部12により接続し,板バネ部12が曲がることで,可動部7が光の進行方向に対し垂直な方向に動くようにした。板バネ部12の長さL1は100μm,L4は300μm,曲がる部分の幅L3は10μmとした。コリメートレンズ10は可動部7上に設置し,導波路8からの出射光が平行光になるようにした。コリメートレンズ10を出射する光はミラー11で折り返し,図1中の集光レンズ15で集光した。このとき,コリメートレンズ10を出射する光は平行光であるので,可動部7が,光の進行方向に対し垂直な方向に動いても,集光レンズ15の焦点の位置は変化しない。
【0029】
図12に,HGA(Head Gimbal Assembly)部を示す。図12(a)は浮上スライダ5を浮上面側から見た図,図12(b)は側面図である。本発明の導波路結合器の土台部13は,サスペンション9のフレクシャー部24に固定した。導波路8は,サスペンション9の幅方向中心を通るようにした。このとき,導波路8の位置がサスペンション9の中心からずれると,浮上スライダ5には,記録媒体面と平行な方向に回転する力が働いてしまう。この力を防ぐためには,導波路8は,常にサスペンション9の中心に位置するようにすると良い。そのために,本実施例では,導波路8を中空の部品25に通し,その部品25をサスペンション9の中心に固定した(図12(c)参照)。導波路8と中空の部品25は固定しても良いが,導波路8の応力がスライダに加わることを減らすためには,導波路8と中空の部品25の間にわずかな隙間を設け,導波路8が中空の部品25に対し軸方向に動くようにすると良い。本実施例では,導波路8が動き易くなるように,中空の部品25の材質はテフロンなどの摩擦力の少ない材質で作製した。なお,導波路8は,記録媒体面に対し水平になるように配置するすると良い(記録媒体表面から導波路8までの距離L7が常に一定になるように配置する)。なぜなら,導波路8が記録媒体面に対し傾いて配置されていると,浮上スライダ5に対し,記録媒体面に対し垂直な方向に成分を持つ力が,導波路8から加わってしまい,浮上が不安定になるからである。このように導波路8を配置するためには,サスペンション9から記録媒体表面までの距離をL7記録媒体面に対し水平になるように配置されたときの記録媒体表面から導波路8の中心までの距離をL8としたとき,サスペンション9から中空の部品25の中空部の中心までの距離L9が,L9=L7−L8となるようにすると良い。本実施例では,L7=0.5mm,L8=0.28mmであったので,L8=0.22mmとなるようにした。
【0030】
本実施例において,光源としては半導体レーザ35を利用し,この半導体レーザ35は,図12(a)に示すように,アーム37上に置いた。半導体レーザ35と導波路8の間にはカップリングレンズ36を配置し,半導体レーザ35からの光を導波路8に結合させた。半導体レーザ35とカップリングレンズ36は,薄型パッケージ32内に作りこんだ。なお,上記実施例では,半導体レーザはアーム37上に配置したが,サスペンション9上に配置しても良い。
【0031】
本発明の導波路結合器は,浮上スライダ側のみではなく,半導体レーザ35と導波路8のカップリング部に使用しても良い。即ち,図13に示すように,スライダ中の導波路1の替わりに,半導体レーザ35を配置する。このとき半導体レーザから出射する光の進行方向と導波路8の軸が平行になるように配置する。このように導波路8の反対側にも力を逃がすための機構を設けることにより,導波路8から浮上スライダ5に加わる力をさらに弱くすることが出来る。本実施例では,土台45の上に,半導体レーザ35を配置するための溝44を形成し,その上に半導体レーザ35を配置した。半導体レーザからの出射光は,コリメートレンズ10で平行光にした後,集光レンズ15で集光し,導波路8にカップリングさせた。
【0032】
図14に,上記導波路結合器を用いた記録装置全体図を示す。浮上スライダ5はサスペンション9に固定し,ボイスコイルモータ33で位置を動かした。ヘッド表面には浮上用パッドを形成し,磁気記録媒体6の上を浮上量10nm以下で浮上させた。記録ディスク6は,モータによって回転駆動されるスピンドル30に固定し回転させた。半導体レーザは,アームの根元に配置した薄型パッケージ32の中に搭載した。半導体レーザからの光は導波路8にカップリングさせ,浮上スライダ5に導いた。記録の瞬間,浮上スライダ5中に設けたコイルにより磁界を発生すると同時に,半導体レーザを発光させ,記録マークを形成した。記録媒体6上に記録されたデータは,浮上スライダ5中に形成された磁気再生素子(GMR又はTMR素子)で再生した。記録波形生成及び再生信号の信号処理は信号処理回路31により行った。
【0033】
上記実施例では,記録情報を再生するために,GMR又はTMR素子を利用したが,光を利用して再生しても良い。すなわち,記録ビットに当り戻ってくる光はスライダ中の導波路1及び光源とスライダを結ぶ導波路8を光源の方向に向かって伝播する。この記録ビットからの戻り光の偏光の回転を検出することで,記録ビットの磁化の向きを検出した。検出には,図15に示す光学系を利用した。半導体レーザ35からの出射光はコリメートレンズ38により平行光にした後,カップリングレンズ36により集光し,導波路8に導入した。導波路8から出射する記録ビットからの戻り光は,カップリングレンズ36により平行光にした後,ビームスプリッタ39に通すことで,入射光と分離した。分離した記録ビットからの戻り光は,1/4波長板40に導入し,1/4波長板40の向きを調整することにより,記録ビットからの戻り光が直線方向になるようにした(導波路8を通過すると,光は楕円偏光になる場合がある。これを直線偏光に戻した)。次に,1/2波長板41及びビームスプリッタ43に導入することにより,記録ビットからの戻り光を,偏光方向が互いに直交する2つの光に分離した。それぞれの光はフォトダイオード42で検出し,検出信号の強度の差をモニターすることで,記録ビットの磁化の向きを読み取った。このとき,1/2波長板41の向きは,信号強度が最大になるように調整した。上記光学系はパッケージ32内に形成し,そのパッケージは図12に示すように,アームの根元に配置した。なお,上記実施例では,記録媒体として磁気記録媒体を利用したが,相変化媒体,フォトクロミック媒体,色素媒体など,他の記録媒体を利用しても良い。たとえば相変化媒体の場合,記録ビットからの戻り光の強度変化を検出することで,記録情報を読み取る。このときは,図15における波長板40,41及び偏光ビームスプリッタ43を除き,戻り光を直接,1つのフォトダイオードで検出する。記録媒体が相変化媒体,フォトクロミック媒体,色素媒体など光照射によって記録を行う方式の媒体の場合,磁界発生用の磁極やコイルは必要なく,記録媒体に光照射することで情報の記録及び再生を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明の導波路結合器が搭載された浮上スライダを示す側断面図。
【図2】本発明の導波路結合器を示す図で,(a)は上面図,(b)は断面図。
【図3】本発明の導波路結合器の動作を示す図で,(a)は導波路からスライダを押す方向に力が加わる場合,(b)は導波路がスライダを引く方向に力が加わる場合。
【図4】本発明の導波路結合器をスライダの浮上面側から見た斜視図。
【図5】シリコン基板の異方性エッチングにより作製したミラーを用いた媒体の導波路結合器の側断面図。
【図6】光路を曲げる方法として,プリズムを利用した場合を示す図。
【図7】集光レンズをコリメートレンズとミラーの間に配置した場合の導波路結合器を示す側断面図。
【図8】可動部と土台部が分離した場合を示す図で,(a)は上面図,(b)断面図。
【図9】可動部と土台部が分離した導波路結合器の作製工程を示す図で,(a)は犠牲膜形成工程,(b)は土台形成工程,(c)は犠牲膜除去工程の図。
【図10】導波路が土台部上をスライドする場合を示す図で,(a)は上面図,(b)断面図。
【図11】可動部が光の進行方向に対し垂直に移動する場合を示す図。
【図12】本発明の導波路結合器を用いたHead Gimbal Assemblyを示す図で,(a)記録媒体側から見た図,(b)側面図,(c) 中空の導波路固定用部品の断面図。
【図13】半導体レーザと導波路のカップリング部に可動機構を用いた場合の構成例を示す図。
【図14】記録再生装置の構成例を示す図。
【図15】光再生用の光学系を示す図。
【符号の説明】
【0035】
1 磁極脇に形成した導波路
2 磁極
3 磁気再生センサ
5 浮上スライダ
6 記録媒体
7 可動部
8 半導体レーザと浮上スライダを結ぶ導波路
9 サスペンション
10 コリメートレンズ
11 反射ミラー
12 板バネ部
13 スライダに固定する部分(土台)
14 導波路固定用V溝
15 集光レンズ
16 回折格子
17 下部凹部
18 上部凹部
19 犠牲膜
20 半球レンズ
21 ガラス板
22 プリズム
23 溝
24 サスペンションのフレクシャー部
25 中空の導波路固定用部品
30 スピンドル
31 信号処理用LSI
32 パッケージ
33 ボイスコイルモータ
34 記録ビット
35 半導体レーザ
36 光源用カップリングレンズ
37 アーム
38 コリメートレンズ
39 ビームスプリッタ
40 1/4波長板
41 1/2波長板
42 フォトダイオード
43 偏光ビームスプリッタ
44 半導体レーザを設置するための溝
45 土台
【特許請求の範囲】
【請求項1】
移動する媒体上に浮上し前記媒体に対して光を照射する光照射部を有するスライダと,
光源からの光を前記スライダの前記光照射部に伝達する導波路と,
前記導波路を当該導波路の出射光軸を平行に保った状態で前記スライダに対して移動させる導波路可動機構と,
前記導波路の出射端から一定距離に配置され前記導波路からの出射光を平行光にするコリメータレンズと,
前記コリメータレンズからの平行光を前記光照射部に導く光学系と
を有することを特徴とするヘッド。
【請求項2】
請求項1記載のヘッドにおいて,前記導波路可動機構は,板バネを介して前記スライダに対して固定された可動部を有し,前記可動部に前記導波路の先端部分と前記コリメータレンズとが固定されていることを特徴とするヘッド。
【請求項3】
請求項1記載のヘッドにおいて,前記板バネ及び前記可動部はシリコンによって一体として構成されていることを特徴とするヘッド。
【請求項4】
請求項1記載のヘッドにおいて,前記導波路可動機構は,前記スライダに形成された溝と前記溝に嵌って移動する可動部とを有し,前記可動部に前記導波路の先端部分と前記コリメータレンズとが固定されていることを特徴とするヘッド。
【請求項5】
請求項1記載のヘッドにおいて,前記導波路可動機構は,内部を前記導波路がスライド可能なように前記スライダに設けられた貫通孔を有し,前記コリメータレンズは前記導波路の出射端に固定されていることを特徴とするヘッド。
【請求項6】
請求項1記載のヘッドにおいて,前記光学系は,前記スライダに固定された第2の導波路と,前記スライダに固定されて前記コリメータレンズから出射した平行光を前記第2の導波路の入射端に向けて反射する反射素子と,前記スライダに固定されて前記コリメータレンズから出射した平行光を前記第2の導波路の入射端に集光する集光レンズとを有し,前記第2の導波路の出射端から前記媒体に対して光を照射することを特徴とするヘッド。
【請求項7】
請求項1記載のヘッドにおいて,前記光照射部に隣接して記録磁界を発生する記録磁極を有することを特徴とするヘッド。
【請求項8】
アームと,
前記アームに接続されたサスペンションと,
前記サスペンションのフレクシャー部に固定され,媒体に対して光を照射する光照射部を有するスライダと,
前記アーム上に固定された光源と,
前記光源からの光を前記スライダの前記光照射部に伝達する導波路と,
前記導波路を当該導波路の出射光軸を平行に保った状態で前記スライダに対して移動させる導波路可動機構と,
前記導波路の出射端から一定距離に配置され前記導波路からの出射光を平行光にするコリメータレンズと,
前記コリメータレンズからの平行光を前記光照射部に導く光学系と
を有することを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項9】
請求項8記載のヘッドジンバルアセンブリにおいて,前記サスペンションの幅方向中心に,前記導波路を軸方向に可動に保持する保持部材を有することを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項10】
請求項8記載のヘッドジンバルアセンブリにおいて,前記導波路可動機構は,板バネを介して前記スライダに対して固定された可動部を有し,前記可動部に前記導波路の先端部分と前記コリメータレンズとが固定されていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項11】
請求項8記載のヘッドジンバルアセンブリにおいて,前記導波路可動機構は,前記スライダに形成された溝と前記溝に嵌って移動する可動部とを有し,前記可動部に前記導波路の先端部分と前記コリメータレンズとが固定されていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項12】
請求項8記載のヘッドジンバルアセンブリにおいて,前記導波路可動機構は,内部を前記導波路がスライド可能なように前記スライダに設けられた貫通孔を有し,前記コリメータレンズは前記導波路の出射端に固定されていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項13】
請求項8記載のヘッドジンバルアセンブリにおいて,前記光学系は,前記スライダに固定された第2の導波路と,前記スライダに固定されて前記コリメータレンズから出射した平行光を前記第2の導波路の入射端に向けて反射する反射素子と,前記スライダに固定されて前記コリメータレンズから出射した平行光を前記第2の導波路の入射端に集光する集光レンズとを有し,前記第2の導波路の出射端から前記媒体に対して光を照射することを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項14】
請求項8記載のヘッドジンバルアセンブリにおいて,前記光照射部に隣接して記録磁界を発生する記録磁極を有することを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項15】
記録媒体と,
前記記録媒体を駆動する媒体駆動部と,
アームと,
アームに接続されたサスペンションと,
前記サスペンションのフレクシャー部に固定され,媒体に対して光を照射する光照射部を有するスライダと,
前記アーム上に固定された光源と,
前記光源からの光を前記スライダの前記光照射部に伝達する導波路と,
前記導波路を当該導波路の出射光軸を平行に保った状態で前記スライダに対して移動させる導波路可動機構と,
前記導波路の出射端から一定距離に配置され前記導波路からの出射光を平行光にするコリメータレンズと,
前記コリメータレンズからの平行光を前記光照射部に導く光学系と,
前記アームを駆動することにより前記スライダを前記記録媒体の所望位置に位置決めするアーム駆動部と
を有することを特徴とする情報記録装置。
【請求項16】
請求項15記載の情報記録装置において,前記サスペンションの幅方向中心に,前記導波路を軸方向に可動に保持する保持部材を有することを特徴とする情報記録装置。
【請求項17】
請求項15記載の情報記録装置において,前記導波路可動機構は,板バネを介して前記スライダに対して固定された可動部を有し,前記可動部に前記導波路の先端部分と前記コリメータレンズとが固定されていることを特徴とする情報記録装置。
【請求項18】
請求項15記載の情報記録装置において,前記導波路可動機構は,前記スライダに形成された溝と前記溝に嵌って移動する可動部とを有し,前記可動部に前記導波路の先端部分と前記コリメータレンズとが固定されていることを特徴とする情報記録装置。
【請求項19】
請求項15記載の情報記録装置において,前記導波路可動機構は,内部を前記導波路がスライド可能なように前記スライダに設けられた貫通孔を有し,前記コリメータレンズは前記導波路の出射端に固定されていることを特徴とする情報記録装置。
【請求項20】
請求項15記載の情報記録装置において,前記光学系は,前記スライダに固定された第2の導波路と,前記スライダに固定されて前記コリメータレンズから出射した平行光を前記第2の導波路の入射端に向けて反射する反射素子と,前記スライダに固定されて前記コリメータレンズから出射した平行光を前記第2の導波路の入射端に集光する集光レンズとを有し,前記第2の導波路の出射端から前記媒体に対して光を照射することを特徴とする情報記録装置。
【請求項21】
請求項15記載の情報記録装置において,前記光照射部に隣接して記録磁界を発生する記録磁極を有することを特徴とする情報記録装置。
【請求項1】
移動する媒体上に浮上し前記媒体に対して光を照射する光照射部を有するスライダと,
光源からの光を前記スライダの前記光照射部に伝達する導波路と,
前記導波路を当該導波路の出射光軸を平行に保った状態で前記スライダに対して移動させる導波路可動機構と,
前記導波路の出射端から一定距離に配置され前記導波路からの出射光を平行光にするコリメータレンズと,
前記コリメータレンズからの平行光を前記光照射部に導く光学系と
を有することを特徴とするヘッド。
【請求項2】
請求項1記載のヘッドにおいて,前記導波路可動機構は,板バネを介して前記スライダに対して固定された可動部を有し,前記可動部に前記導波路の先端部分と前記コリメータレンズとが固定されていることを特徴とするヘッド。
【請求項3】
請求項1記載のヘッドにおいて,前記板バネ及び前記可動部はシリコンによって一体として構成されていることを特徴とするヘッド。
【請求項4】
請求項1記載のヘッドにおいて,前記導波路可動機構は,前記スライダに形成された溝と前記溝に嵌って移動する可動部とを有し,前記可動部に前記導波路の先端部分と前記コリメータレンズとが固定されていることを特徴とするヘッド。
【請求項5】
請求項1記載のヘッドにおいて,前記導波路可動機構は,内部を前記導波路がスライド可能なように前記スライダに設けられた貫通孔を有し,前記コリメータレンズは前記導波路の出射端に固定されていることを特徴とするヘッド。
【請求項6】
請求項1記載のヘッドにおいて,前記光学系は,前記スライダに固定された第2の導波路と,前記スライダに固定されて前記コリメータレンズから出射した平行光を前記第2の導波路の入射端に向けて反射する反射素子と,前記スライダに固定されて前記コリメータレンズから出射した平行光を前記第2の導波路の入射端に集光する集光レンズとを有し,前記第2の導波路の出射端から前記媒体に対して光を照射することを特徴とするヘッド。
【請求項7】
請求項1記載のヘッドにおいて,前記光照射部に隣接して記録磁界を発生する記録磁極を有することを特徴とするヘッド。
【請求項8】
アームと,
前記アームに接続されたサスペンションと,
前記サスペンションのフレクシャー部に固定され,媒体に対して光を照射する光照射部を有するスライダと,
前記アーム上に固定された光源と,
前記光源からの光を前記スライダの前記光照射部に伝達する導波路と,
前記導波路を当該導波路の出射光軸を平行に保った状態で前記スライダに対して移動させる導波路可動機構と,
前記導波路の出射端から一定距離に配置され前記導波路からの出射光を平行光にするコリメータレンズと,
前記コリメータレンズからの平行光を前記光照射部に導く光学系と
を有することを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項9】
請求項8記載のヘッドジンバルアセンブリにおいて,前記サスペンションの幅方向中心に,前記導波路を軸方向に可動に保持する保持部材を有することを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項10】
請求項8記載のヘッドジンバルアセンブリにおいて,前記導波路可動機構は,板バネを介して前記スライダに対して固定された可動部を有し,前記可動部に前記導波路の先端部分と前記コリメータレンズとが固定されていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項11】
請求項8記載のヘッドジンバルアセンブリにおいて,前記導波路可動機構は,前記スライダに形成された溝と前記溝に嵌って移動する可動部とを有し,前記可動部に前記導波路の先端部分と前記コリメータレンズとが固定されていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項12】
請求項8記載のヘッドジンバルアセンブリにおいて,前記導波路可動機構は,内部を前記導波路がスライド可能なように前記スライダに設けられた貫通孔を有し,前記コリメータレンズは前記導波路の出射端に固定されていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項13】
請求項8記載のヘッドジンバルアセンブリにおいて,前記光学系は,前記スライダに固定された第2の導波路と,前記スライダに固定されて前記コリメータレンズから出射した平行光を前記第2の導波路の入射端に向けて反射する反射素子と,前記スライダに固定されて前記コリメータレンズから出射した平行光を前記第2の導波路の入射端に集光する集光レンズとを有し,前記第2の導波路の出射端から前記媒体に対して光を照射することを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項14】
請求項8記載のヘッドジンバルアセンブリにおいて,前記光照射部に隣接して記録磁界を発生する記録磁極を有することを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項15】
記録媒体と,
前記記録媒体を駆動する媒体駆動部と,
アームと,
アームに接続されたサスペンションと,
前記サスペンションのフレクシャー部に固定され,媒体に対して光を照射する光照射部を有するスライダと,
前記アーム上に固定された光源と,
前記光源からの光を前記スライダの前記光照射部に伝達する導波路と,
前記導波路を当該導波路の出射光軸を平行に保った状態で前記スライダに対して移動させる導波路可動機構と,
前記導波路の出射端から一定距離に配置され前記導波路からの出射光を平行光にするコリメータレンズと,
前記コリメータレンズからの平行光を前記光照射部に導く光学系と,
前記アームを駆動することにより前記スライダを前記記録媒体の所望位置に位置決めするアーム駆動部と
を有することを特徴とする情報記録装置。
【請求項16】
請求項15記載の情報記録装置において,前記サスペンションの幅方向中心に,前記導波路を軸方向に可動に保持する保持部材を有することを特徴とする情報記録装置。
【請求項17】
請求項15記載の情報記録装置において,前記導波路可動機構は,板バネを介して前記スライダに対して固定された可動部を有し,前記可動部に前記導波路の先端部分と前記コリメータレンズとが固定されていることを特徴とする情報記録装置。
【請求項18】
請求項15記載の情報記録装置において,前記導波路可動機構は,前記スライダに形成された溝と前記溝に嵌って移動する可動部とを有し,前記可動部に前記導波路の先端部分と前記コリメータレンズとが固定されていることを特徴とする情報記録装置。
【請求項19】
請求項15記載の情報記録装置において,前記導波路可動機構は,内部を前記導波路がスライド可能なように前記スライダに設けられた貫通孔を有し,前記コリメータレンズは前記導波路の出射端に固定されていることを特徴とする情報記録装置。
【請求項20】
請求項15記載の情報記録装置において,前記光学系は,前記スライダに固定された第2の導波路と,前記スライダに固定されて前記コリメータレンズから出射した平行光を前記第2の導波路の入射端に向けて反射する反射素子と,前記スライダに固定されて前記コリメータレンズから出射した平行光を前記第2の導波路の入射端に集光する集光レンズとを有し,前記第2の導波路の出射端から前記媒体に対して光を照射することを特徴とする情報記録装置。
【請求項21】
請求項15記載の情報記録装置において,前記光照射部に隣接して記録磁界を発生する記録磁極を有することを特徴とする情報記録装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【公開番号】特開2008−130165(P2008−130165A)
【公開日】平成20年6月5日(2008.6.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−314175(P2006−314175)
【出願日】平成18年11月21日(2006.11.21)
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.テフロン
【出願人】(000005108)株式会社日立製作所 (27,607)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年6月5日(2008.6.5)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年11月21日(2006.11.21)
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.テフロン
【出願人】(000005108)株式会社日立製作所 (27,607)
【Fターム(参考)】
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