広エリア熱アシストのためのシングル書き込み方式および矩形光導波路を用いた磁気記録ディスクドライブ
【課題】シングル記録方式で必要なレーザ出力を低く維持しながら、媒体のピーク温度と書き込み極のトレーリングエッジでの媒体の温度との間の温度降下を最小限に抑える。
【解決手段】熱アシスト記録ディスクドライブは、シングル記録方式および広エリア熱源として矩形導波路を使用する。導波路は、複数のデータトラックにわたる記録層のエリアを加熱する略楕円形状の光スポットを生成する。導波路コアは、書き込みが起こる書き込み極先端のトレーリングエッジの近くにピーク光強度を位置付けすると同時に、所望の加熱エリアサイズを実現するアスペクト比を有する。導波路コアの大きなクロストラック幅は、光スポットによって加熱される記録層の体積を増加させ、冷却速度を低下させる。これにより、加熱エリアのピーク温度ポイントが書き込み極先端近くに移動し、ピーク温度と書き込みが起こる書き込み極先端のトレーリングエッジでの温度との間の温度降下を低減する。
【解決手段】熱アシスト記録ディスクドライブは、シングル記録方式および広エリア熱源として矩形導波路を使用する。導波路は、複数のデータトラックにわたる記録層のエリアを加熱する略楕円形状の光スポットを生成する。導波路コアは、書き込みが起こる書き込み極先端のトレーリングエッジの近くにピーク光強度を位置付けすると同時に、所望の加熱エリアサイズを実現するアスペクト比を有する。導波路コアの大きなクロストラック幅は、光スポットによって加熱される記録層の体積を増加させ、冷却速度を低下させる。これにより、加熱エリアのピーク温度ポイントが書き込み極先端近くに移動し、ピーク温度と書き込みが起こる書き込み極先端のトレーリングエッジでの温度との間の温度降下を低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年５月６日に出願された米国特許出願第１３／１０２，９５９号に関し、同出願と同一の譲受人に譲渡される。
【０００２】
本発明は、概して、磁気記録層が高温の間にデータが書き込まれる熱アシスト記録（ＴＡＲ）システムに関し、より具体的には、記録されるデータトラックより広いディスクエリアにレーザ光を当てるための導波路を用いたシングル記録方式を使用するＴＡＲディスクドライブに関する。
【背景技術】
【０００３】
磁気記録ディスクドライブでは、ディスク上の記録層のための磁性材料（または、磁気媒体）は、データ「ビット」を規定するデータの磁区が正確に書き込まれ、新しいデータビットによって上書きされるまでその磁化状態を保持するよう十分に保磁力を有するよう選択される。データの面密度（ディスクの単位表面積上に記録できるビット数）が増加するにつれて、データビットを構成する磁性粒子は、単に熱不安定性または磁化ビット内の擾乱（いわゆる「超常磁性」効果）から消磁され得るほど小さくなり得る。記憶された磁化の熱不安定性を回避するには、高い結晶磁気異方性（Ｋｕ）を有する媒体が必要とされる。磁性粒子の熱安定性は、大部分はＫｕＶ（ここで、Ｖは磁性粒子の体積である）によって決定される。したがって、熱安定性には高Ｋｕを有する記録層が重要である。しかし、Ｋｕの増加は、媒体の短時間スイッチング磁界Ｈ０（磁化方向の反転に必要な磁界）も増加させる。大抵の磁性材料に対して、Ｈ０は、はるかに長い時間スケールで測定された保磁界または保磁力Ｈｃよりもかなり大きく、例えば、約１．５〜２倍大きい。明らかに、スイッチング磁界は、記録ヘッドの書き込み磁界の能力を超えることはできず、その能力は現在、垂直記録方式では約１２ｋＯｅに制限される。
【０００４】
記録層の磁性材料の保磁力は温度に依存することが知られているため、提案される熱安定性問題の解決策の一つは、熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ）とも呼ばれる熱アシスト記録（ＴＡＲ）であり、磁気記録材料は、書き込み中は局所的に加熱され、書き込みが起こるように十分に保磁力が下げられるが、ディスクドライブの周囲温度（すなわち、およそ１５〜３０℃の正常動作温度または「室」温）における記録ビットの熱安定性のため、保磁力／異方性は十分に高くする。いくつかの提案されるＴＡＲシステムでは、磁気記録材料は、キュリー温度付近までまたはキュリー温度を超えて加熱される。次いで、記録データは、周囲温度まで戻され、従来の磁気抵抗（ＭＲ）読み取りヘッドによって読み取られる。
【０００５】
いくつかのＴＡＲ手法が提案されている。「小エリア」ヒーターを備えたＴＡＲディスクドライブは、書き込みヘッドによってデータが書き込まれるデータトラックのエリアのみに熱を当てる。最も一般的なタイプの小エリアＴＡＲディスクドライブは、近接場変換器（ＮＦＴ）とともにレーザ光源および光導波路を使用する。「近接場」変換器は「近接場光学」を指し、光の通過はサブ波長特徴を有する一要素を通じて行われ、光は第２の要素、例えば、第１の要素からサブ波長距離に位置する磁気記録媒体のような基板などに結合される。ＮＦＴは、通常、主要な頂点または先端として成形される表面特徴に表面の電荷運動を集結させるように成形された低損失金属（例えば、Ａｕ、Ａｇ、ＡｌまたはＣｕ）を使用する。振動する先端電荷は、強力な近接場パターンを形成する。振動する先端電荷の電磁界は近接場における光出力を増加し、この光出力は磁気記録媒体に当てられ、書き込みヘッドからの書き込み磁界に露出したエリアのみ加熱する。小エリアヒーターは、隣接トラック消去（ＡＴＥ）を引き起こさないという利点を有する。書き込まれているデータトラックに隣接するデータトラックも加熱されれば、書き込みヘッドからの浮遊磁界は、隣接するトラックに事前に記録されたデータを消去する恐れがある。また、磁界が存在しない場合でさえ、隣接するデータトラックを加熱すると、周囲温度での熱崩壊率を超えて熱崩壊率が加速され、したがって、データ損失が発生する恐れがある。ＡＴＥ低減という利点を提供する一方で小エリアヒーターを製作することは難しい。また、比較的非効率的な熱伝達のため、所望の媒体温度に達するために必要とされるヒーターの温度は非常に高い。
【０００６】
データトラックよりはるかに広いエリアを加熱する「広エリア」ヒーターを備えたＴＡＲディスクドライブは、「小エリア」ヒーターを提案する前に提案されていた。通常、導波路がレーザに結合され、出力端部が媒体近くにある広エリアヒーターは、小エリアヒーターよりも従来の記録ヘッド構造での製作および実装が比較的容易である。しかし、広エリアヒーターは、ピーク温度が隣接するトラックに広がれば実質的なＡＴＥをもたらすことが示されている。さらに、導波路は、媒体がピーク温度まで加熱される時間から媒体が書き込み磁界に露出される時間までの温度降下が最小限となるように、書き込みが起こる場所のかなり近く、すなわち、書き込み極のトレーリングエッジに位置する必要がある。
【０００７】
また、「シングル書き込み方式」とも呼ばれる「シングル記録方式」を使用するディスクドライブも提案されている。シングル記録方式では、クロストラック方向において読み取りヘッドより広い書き込みヘッドが、部分的に重複する複数の連続した円軌道を形成することによって磁気転移を書き込む。隣接する軌道の非重複部分はデータトラックを形成し、したがって、データトラックは書き込みヘッドの幅よりも狭い。データは、より狭い読み取りヘッドによって読み取られる。データの再書き込みが行われる場合、環状バンドのすべてのデータトラックの再書き込みも行われる。
【０００８】
先に引用された関連出願は、「広エリア」ヒーターを備えたＴＡＲディスクドライブを開示し、このＴＡＲディスクドライブではシングル記録方式も使用してＡＴＥの問題を回避する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６，１８５，０６３（Ｂ１）号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９０３１０４５９（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
求められているのは、シングル記録方式を使用し、必要なレーザ出力を低く維持しながら、媒体のピーク温度と書き込み極のトレーリングエッジでの媒体の温度との間の温度降下を最小限に抑える光導波路を有するＴＡＲディスクドライブである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、「シングル」記録方式および「広エリア」熱源として矩形導波路を使用する熱アシスト記録（ＴＡＲ）ディスクドライブに関する。導波路は、複数のデータトラックにわたる記録層のエリアを加熱する略楕円形状の光スポットを生成する。導波路コアは、書き込みが起こる書き込み極先端のトレーリングエッジの近くにピーク光強度を位置付けすると同時に、所望の加熱エリアサイズを実現するアスペクト比（トラック沿いの厚さに対するクロストラック幅）を有する。導波路コアの大きなクロストラック幅は、光スポットによって加熱される記録層の体積を増加させ、冷却速度を低下させる。これにより、加熱エリアのピーク温度ポイントが書き込み極先端近くに移動し、ピーク温度と書き込みが起こる書き込み極先端のトレーリングエッジでの温度との間の温度降下を低減する。導波路コアは、少なくとも１０個のトラック、好ましくは少なくとも２０個のトラック、および最大１２０個のトラックにわたって延在してもよく、約４〜１２のアスペクト比を有してもよい。
【００１２】
矩形導波路の変更形態では、矩形コアは、第１の屈折率または高屈折率を有する材料から形成される。書き込み極先端に面する導波路クラッド層は、コアの第１の屈折率または高屈折率よりも低い第２の屈折率を有し、書き込み極先端に面する側とは反対側の導波路クラッド層は、第１の屈折率と第２の屈折率の中間の屈折率を有する。これにより、非対称的な光スポットが得られ、書き込み極先端の方向では光強度が急速に降下し、反対方向ではそれよりもはるかに遅い速度で降下する。したがって、コアと書き込み極先端との間の間隔を短く維持する一方で、光スポットのサイズおよび加熱された記録層の体積は増加する。こうして、ピーク温度の位置は書き込み極のトレーリングエッジの近くに移動する。コアに対する高アスペクト比とクラッド材料の中間の屈折率との組合せにより、少ない温度降下と合理的なレーザ出力との間の最適なトレードオフが可能になる。
【００１３】
本発明の性質および利点をより十分に理解するには、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】先に引用された関連出願で説明された発明による、シングル記録方式を用いた熱アシスト記録（ＴＡＲ）ディスクドライブの上面図である。
【図２】図１に示されるディスクドライブのＴＡＲヘッドの一部分および関連する垂直磁気記録方式ディスクを通した断面図である。
【図３】ＴＡＲヘッドキャリアの空気ベアリング面（ＡＢＳ）に向かってディスクの記録層を下から見た図であり、本発明による矩形導波路広エリアヒーターからの熱アシストを用いたシングル書き込み方法を示す。
【図４】書き込み極先端の相対配向、および、正方形導波路広エリアヒーターによって生成される略円形状の加熱スポットを示すＡＢＳの図である。
【図５】書き込み極先端の相対配向、および、本発明による矩形コアを有する矩形導波路によって生成される略楕円形状の広エリア加熱スポットを示すＡＢＳの図である。
【図６】矩形導波路のトラック沿いの厚さに対するクロストラック幅の関数としての、温度降下および指定された温度に達するためのレーザ出力のグラフである。
【図７】書き込み極先端の相対配向、および、本発明による導波路コアの両側に異なるクラッド層を用いた矩形導波路を示すＡＢＳの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、先に引用された関連出願で説明された発明による、シングル記録方式を用いた熱アシスト記録（ＴＡＲ）ディスクドライブの上面図である。ディスクドライブは、矢印１５で示された方向に中心１３の周りで磁気記録ディスク１０を回転させるためのアクチュエータ１３０およびスピンドルモータ（図示せず）を支持するハウジングまたはベース１０１を有する。アクチュエータ１３０は、剛体アーム１３４を有しピボット１３２の周りで回転する、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）回転型アクチュエータであってもよい。ヘッドサスペンションアセンブリは、一端がアクチュエータアーム１３４の端部に取り付けられたサスペンション１２１と、サスペンション１２１のもう一方の端部に取り付けられたフレキシャ１２３と、フレキシャ１２３に取り付けられた空気ベアリングスライダ１２２などのヘッドキャリアとを含む。サスペンション１２１は、ディスク１０の表面のかなり近くにスライダ１２２を維持することを可能にし、フレキシャ１２３は、回転ディスク１０によって生成される空気ベアリング上でのスライダ１２２の「ピッチ」および「ロール」を可能にする。スライダ１２２は、スライダ１２２の端面１１２に位置する読み取り／書き込みまたは記録ヘッド１０９を支持する。記録ヘッド１０９は、通常、誘導型書き込みヘッドと磁気抵抗読み取りヘッドとの組合せ（読み取り／書き込みヘッドとも呼ばれる）である。レーザ７０はサスペンション１２１上で支持されるが、代わりにアーム１３４またはスライダ１２２上で支持されてもよい。スライダ１２２は、レーザ７０からディスク１０へ放射光を当てるための光チャネルまたは導波路（図１では図示せず）を支持する。図１では、関連するスライダおよび記録ヘッドを伴う１つのディスクの表面のみが示されるが、通常、各ディスクの各表面に関連する個別のスライダおよび記録ヘッドを伴う、スピンドルモータによって回転されるハブ上に積み重ねられた複数のディスクが存在する。
【００１６】
本発明では、ディスクドライブは、シングル書き込み方式とも呼ばれるシングル記録方式を使用する。したがって、図１は、ディスク１０の記録層上の環状バンドとして分類された円形シングル記録方式データトラックの一部も示す。３つのバンド１４０、１４１、１４２の一部のみが示されるが、通常、多くのバンドが存在することになる。例えば、シングル記録方式の２．５インチのディスクドライブの場合、トラックピッチは約５０ｎｍであり得、各バンドは数百個のトラックを含み得、バンド間の間隔は約１００ｎｍであり得る。シングル記録方式では、クロストラック方向において読み取りヘッドより広い書き込みヘッドは、部分的に重複する複数の連続した円軌道を形成することによって磁気転移を書き込む。隣接する軌道の非重複部分はデータトラックを形成し、したがって、データトラックは書き込みヘッドの幅よりも狭い。データは、より狭い読み取りヘッドによって読み取られる。データの再書き込みが行われる場合、環状バンドのすべてのデータトラックの再書き込みも行われる。シングル書き込み方式は当技術分野において周知であり、例えば、（特許文献１）に記載されている。
【００１７】
図２は、ＴＡＲディスク１０の一部分、および、統合ＴＡＲヘッドがスライダ端面１１２に形成されるヘッドキャリアとして機能する空気ベアリングスライダ１２２を通した断面図である。図２は、非常に小さな特徴を示すことは困難なため、原寸に比例していない。ＴＡＲディスク１０は、ディスク基板１８、垂直磁気異方性を有する連続した磁気記録層３０およびヒートシンク層として機能し得る下層２０を備えた垂直磁気記録方式ディスクとして示される。下層２０は、代わりに、書き込み磁界からの磁束を伝えるよう機能する軟磁性裏打ち層（ＳＵＬ）であってもよく、通常ＳＵＬと記録層３０との間の磁気交換結合を壊す交換ブレーク層（ＥＢＬ）（図示せず）の下方に位置することになる。ＳＵＬは、ＣｏＮｉＦｅ、ＦｅＣｏＢ、ＣｏＣｕＦｅ、ＮｉＦｅ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＮ、ＦｅＴａＣ、ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＦｅＴａＺｒ、ＣｏＦｅＢおよびＣｏＺｒＮｂの合金などの透磁性材料から形成される単層であり得るか、または、ＡｌおよびＣｏＣｒなどの導電性膜もしくはＲｕおよびＩｒ反強磁性結合膜などの非磁性膜によって分離される複数の軟磁性膜から形成される積層構造であり得る。記録層３０は、垂直に磁化されている磁区３１、すなわち、区域３１の矢印で示されるように一般に垂直方向または面外方向に記録層３０内に記憶されることを意味する磁区３１とともに示される。記録層３０は、顆粒層を特別な成長促進副層上で成長させたコバルトクロムプラチナ（ＣｏＣｒＰｔ）合金またはＣｏ膜とプラチナ（Ｐｔ）膜もしくはパラジウム（Ｐｄ）膜とを交互に積層させた多層などの異方性の高い（高Ｋｕ）任意の垂直媒体であり得る。また、記録層３０は、Ｃｏ３ＰｔもしくはＣｏＳｍまたはＦｅＰｔもしくはＦｅＮｉＰｔなどのＬ１０型規則合金であってもよい。また、ディスク１０は通常、記録層３０上に保護被膜（図示せず）を含むことにもなる。
【００１８】
また、ディスクに面した表面または空気ベアリング面（ＡＢＳ）を有するスライダ１２２上には、読み取りヘッド６０および書き込みヘッド５０を含む読み取り／書き込みヘッド１０９（図１）が示される。書き込みヘッド５０は、書き込み極５２を第１のリターン磁極５４および第２のリターン磁極５５に接続するヨークを含む。スライダ１２２のＡＢＳはディスク１０に面する表面であり、実際のスライダに通常存在する薄い保護被膜なしで示される。ＡＢＳは、薄い保護被膜で覆われるヘッドキャリアの表面、保護被膜がない場合はヘッドキャリアの実際の外表面、または、保護被膜の外表面を意味するものとする。書き込み電流は、書き込みヘッド５０のコイル５６を通過し、書き込み極５２の先端５２ａで磁界（矢印４２）を生成する。ディスク１０が矢印１５の方向に書き込みヘッド５０を通過すると、この磁界は、書き込み極先端５２ａの真下の記録層３０を磁化する。記録された区域３１の検出または読み取りは、磁区３１間の転移を検出する、ＡＢＳに検知端部６０ａを有する読み取りヘッド６０によって行われる。読み取りヘッド６０は、通常、検知電流がヘッドを構成する層を垂直に通過するトンネルＭＲ（ＴＭＲ）読み取りヘッドなどの磁気抵抗（ＭＲ）読み取りヘッドである。一対の透磁性シールドＳ１およびＳ２は、読み取りヘッド６０の両側にそれぞれ位置し、読み取られている区域以外の磁区３１からの磁束が読み取りヘッド検知端部６０ａに達するのを阻止する。書き込みコイル５６は、書き込み極５２を直接支持するヨークの一部の周りに巻き付く従来の螺旋コイルとして示され、電流方向は、コイルの断面に「Ｘ」印を付けることで紙の面内方向とし、コイルの断面に実線の円で印を付けることで紙の面外方向として示される。しかし、コイルは、ヨークの周りに巻き付く従来の平面コイルまたは「パンケーキ」コイルであってもよい。統合ＴＡＲヘッドを備えたスライダ１２２は、絶縁層１１３を通じて読み取りヘッド６０および書き込みヘッド５０のコイル５６に接続される導電性パッド（図示せず）を備えた外表面またはトレーリング端部１１５を有する。
【００１９】
また、スライダ１２２は、レーザ７０、鏡７１およびＡＢＳにその出力端部７２ａを備えた光チャネルまたは導波路７２を支持する。レーザ７０および鏡７１は、スライダ１２２の上面１５０上で支持されるものとして示される。図２では、光導波路７２は、書き込みヘッド５０のヨークを通して延在し、書き込み極５２とリターン磁極５５との間に位置するものとして示される。しかし、光導波路７２は、シールドＳ２とリターン磁極５５との間などの他の場所に位置付けしてもよい。導波路７２は、Ｔａ２Ｏ５などのコア材料またはレーザの波長で放射光の透過が可能な屈折率の高い別の誘電材料から形成され、コア材料よりも屈折率の低い誘電クラッド層７３（例えば、ＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３）によって囲まれる。図２では、スライダ１２２は、レーザ光をレーザ７０から導波路７２に当てるための鏡７１を支持するものとして示されるが、例えば、（特許文献２）に記載されている導波路に結合される格子カプラを使用することが知られている。また、レーザ７０は、鏡７１を必要とせずに導波路７２に直接レーザ光を当てるため、上面１５０に直角に配向するようにスライダ１２２に取り付けることもできる。図２のスライダ端面１１２上に形成されるＴＡＲヘッドの非斜線部は、光導波路７２を除いて、典型的にはアルミナである絶縁材料を表す。レーザ７０は、およそ７８０ｎｍの波長を有するＣＤ−ＲＷタイプのレーザダイオードであり得る。また、レーザ７０は、約９２０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長を有するレーザ光を生成する垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）または外部共振器ＶＣＳＥＬであってもよい。
【００２０】
光導波路７２は、その出力端部７２ａから記録層３０へ放射光を当て（波線の矢印７２ｂで表される）、記録層を加熱し、十分に保磁力を低くして、良好な書き込み能力を確保する。ＴＡＲのいくつかの実装形態では、記録層は、記録層３０を構成する材料のキュリー温度付近までまたはキュリー温度を超えて加熱することができる。書き込み中は、記録層３０は、記録層の加熱部分が書き込み極先端５２ａからの書き込み磁界４２に露出し得るように、矢印１５で示される方向にスライダ１２２に相対的に移動する。光導波路７２を通じた放射光による加熱は、磁区が書き込み極先端５２ａからの書き込み磁界４２によって配向され得るように、一時的に記録層３０の保磁力を低くする。書き込み磁界Ｈｗがスイッチング磁界Ｈ０より大きい場合、磁区は書き込み磁界４２によって配向される。記録層３０の区域が、書き込み極先端５２ａからの書き込み磁界および光導波路７２からの熱に露出された後、冷却されると、磁区３１として書き込まれるか記録される。記録された区域３１間の転移は、ＡＢＳに検知端部６０ａを備えた読み取りヘッド６０によって読み取ることができる書き込みデータ「ビット」を表す。
【００２１】
図３は、ＡＢＳに向かってディスクの記録層を下から見た図であり、熱アシストを用いたシングル書き込み方式を使用してディスク上で磁区を記録する方法のグラフ表示であることを意図する。環状バンド１４０（図１）の２つの同心トラック１４０ａおよび１４０ｂが、第３のデータトラックを生じる書き込み極先端５２ａと位置合わせされた磁気転移の軌道に沿って示される。書き込み極先端５２ａは、読み取りヘッド検知端部６０ａのクロストラック幅（ＲＴＷ）より広いクロストラック幅（ＷＴＷ）を有する。データ書き込みの際、記録層が矢印１５の方向に移動すると、書き込み極先端５２ａは、磁気転移の軌道（白と斜線部分の磁区３１間の転移として示される）を生成する。シングル書き込み方式では、環状バンド内のデータの任意の部分が書き込まれる場合は常に、環状バンド内のすべてのデータトラックが書き込まれる。３つのデータトラックを生じる磁気転移を書き込むには、書き込みヘッドは、まず、軌道１５０ａに沿って中心を置く軌道を書き込み、その後、アクチュエータは書き込みヘッドを径方向に増加距離だけ移動させ、軌道１５０ｂに沿って中心を置く磁気転移の軌道を書き込み、その後、アクチュエータは書き込みヘッドを径方向に増加距離だけ移動させ、軌道１５０ｃに沿って磁気転移の軌道を書き込む。軌道１５０ｂは軌道１５０ａの一部分と重複し、軌道１５０ｃは軌道１５０ｂの一部分と重複する。例えば、軌道１５０ｂは、重複部分１５２および非重複部分１５４を有する。環状バンド内のすべてのトラックがシングル書き込み方法で書き込まれた後は、データトラックは、データトラック１４０ａ、１４０ｂによって示されるように、非重複部分である。したがって、書き込みデータトラックは、通常ＷＴＷよりわずかに小さく読み取りヘッド検知端部６０ａのＲＴＷよりわずかに大きい、径方向のトラック幅（ＴＷ）を有する。例えば、ＲＴＷは通常、ＴＷの０．６〜０．７倍である。
【００２２】
図２および３に示されるように、導波路７２（ＡＢＳに出力端部７２ａを備えた）は、書き込み極先端５２ａとは一致しないが、好ましくは５０ｎｍ以上の距離だけ、書き込み極先端５２ａからアップトラック側に位置する。したがって、導波路出力端部７２ａは、記録層上のエリアまたはスポット１６０を加熱するレーザスポットを生成し、次いで、書き込み極先端５２ａからの書き込み磁界に露出し得るダウントラック側に移動する。図３に示されるように、導波路出力端部７２ａは、ＴＷおよびＷＴＷより広いエリア、好ましくは書き込み極先端５２ａと位置合わせされたトラックの両側の複数のトラックに広がるエリアを加熱するため、「広エリア」ヒーターである。加熱スポット１６０は、比較的多くのトラックに広がり、例えば、ＴＷが約５０ｎｍの場合、加熱スポット１６０は約１ミクロンであり、その結果、約２０個のトラック（書き込みヘッドの両側に１０個ずつのトラック）に広がる。しかし、それは、加熱スポット１６０内の記録層の一部分が、磁気転移が書き込まれる書き込み極先端５２ａのトレーリングエッジからの書き込み磁界に露出される場合のみである。こうして、円軌道１５０ｃ内のダウントラック側転移の位置３１は、加熱スポット１６０と記録層の非加熱区域との間の熱勾配ではなく、書き込み極先端５２ａの書き込み磁界勾配によって決定される。こうした広エリアヒーターを用いると、環状バンド全体が書き込まれるごとに、各データトラック内のデータは、書き込まれた後の連続パス、例えば、この例では少なくとも１０パスに対して熱に露出される。しかし、システムが適正に設計されれば広エリアヒーターの使用はいかなる実質的なＡＴＥももたらさないことがモデリングから決定されている。広範囲にわたる加熱スポットの結果、実質的な磁界増加は見られず温度増加のみを起こすトラックがかなり存在する。シングル書き込みの間、隣接するトラックのみが、単一のヘッドパスに対する書き込みヘッドからのフリンジ磁界に露出される。媒体は、熱を使用しない従来のシングル記録方式と比較して、面密度の増加を可能にしながらＡＴＥを回避するよう、このヘッドパスの間は十分安定するように設計することができる。
【００２３】
好ましい実施形態では、記録層３０は、少なくともＣｏ、ＰｔおよびＣｒを含む高Ｋｕ合金から形成される顆粒層である。特定の組成に応じて、高Ｋｕの顆粒ＣｏＰｔＣｒ合金は、約８ｋＯｅを超え、最大約２０ｋＯｅの、周囲温度でのスイッチング磁界Ｈ０を有し得る。熱源は、Ｈ０が書き込み磁界をかなり下回る値まで低減されるよう十分に保磁力Ｈｃを低減しなければならない。ＣｏＰｔＣｒ合金の特定の組成および特定の書き込みヘッドに応じて、熱源は、保磁力Ｈｃを少なくとも５００Ｏｅ低減すべきであり、これはＨ０が少なくとも約８００Ｏｅ低減されることになることを意味する。例えば、ＣｏＰｔＣｒ合金は、およそ７×１０６ｅｒｇｓ／ｃｍ３のＫｕおよび周囲温度で約９ｋＯｅの保磁力Ｈｃを有し、これはスイッチング磁界Ｈ０が１２ｋＯｅを超える可能性があることを意味する。熱源は、記録層３０の加熱スポット１６０の温度をおよそ２５０℃まで上昇させることになり、その結果、書き込み極先端５２ａからの書き込み磁界に露出されると、保磁力Ｈｃはおよそ４ｋＯｅ低減されることになる（少なくとも約５ｋＯｅのスイッチング磁界Ｈ０の低減）。この温度はＣｏＰｔＣｒ合金のキュリー温度をかなり下回り、それはおよそ６００℃である。
【００２４】
図３は、出力端部７２ａを備えた光導波路および書き込み極先端５２ａに対する加熱スポット１６０のトラック沿いの位置の単なる略図である。本発明は、書き込み極先端に対する最適なトラック沿いの位置の近くで加熱スポットを生成する最適な矩形導波路に関する。広エリアＴＡＲディスクドライブでは、記録層が熱を保持する時間を増加するため、比較的大きな体積の記録層を加熱しなければならない。この比較的大きな体積とは、加熱スポットが比較的広範囲のエリアに広がるべきであることを意味する。図４は、書き込み極先端５２ａの相対配向、および、導波路コア２７２を備えた正方形導波路広エリアヒーターによって生成される略円形状の光スポット２６０を示すＡＢＳの図である。記録層３０の一部分がトラック幅ＴＷを有するトラックとともに示される。記録層３０は矢印１５の方向に移動する。この例では、導波路コア２７２は、正方形状の出力端部２７２ａを有し、クラッド層２７３によって囲まれる。正方形状のコア２７２の結果、光スポット２６０は略円形状を有する。この場合、光スポット２６０は、極先端５２ａにあまり重複することなくスポットの中心２７２ｂを極先端５２ａに近づけるため、できる限り小さく作成されている。例えば、コア２７２は、厚さ２００ｎｍのＡｌ２Ｏ３クラッド層２７３によって囲まれる３００ｎｍ×３００ｎｍのＴａ２Ｏ５であり得る。Ｔａ２Ｏ５（ｎ＝２．１）とＡｌ２Ｏ３（ｎ＝１．６）との間の高屈折率コントラストは、比較的小さな光スポット２６０を生じさせる。書き込み極先端５２ａは、書き込み中に書き込み極先端５２ａを加熱してはならないため、導波路出力端部２７２ａの中心２７２ｂからダウントラック側の、加熱スポット２６０のすぐ外に示される。記録層３０のピーク温度Ｔｐは、ディスクの動作が理由で、導波路コア２７２の中心２７２ｂのわずかにダウントラック側で起こる。
【００２５】
Ｔｐポイントを書き込み極先端５２ａの近くに移動させ、ディスクにおける温度降下ΔＴを減少することが望ましく、したがって、記録層３０は書き込み極先端５２ａのトレーリングエッジ５２ｂの位置においてより高温となり、こうして、書き込み磁界に露出される際に、書き込まれる記録層の区域を確実にピーク温度Ｔｐの位置またはピーク温度Ｔｐに非常に近い位置にする。これは、導波路の光スポットのサイズを増加することによって達成され、こうして、加熱される記録層の体積を増加させるが、これは、大きな体積における温度の降下は時間がかかるためである。残念ながら、ほぼ円形のスポットサイズをコアサイズの増加および／または屈折率コントラストの低減によって増加すれば、光スポットは、書き込み極先端５２ａの方に広がり、場合により書き込み極先端５２ａと重複し、望まない極先端の加熱または光学的損失をもたらす恐れがある。
【００２６】
本発明では、矩形導波路は、温度降下を最小限に抑えるため、書き込み極先端５２ａのトレーリングエッジ５２ｂの近くにピーク光強度を位置付けると同時に、所望の加熱スポットサイズまたはエリアを実現するアスペクト比（トラック沿いの厚さに対するクロストラック幅）を有する。図５は、中心３７２ｂを有する矩形コア３７２およびクラッド層３７３を備えた本発明による矩形導波路の出力端部３７２ａ、ならびに、書き込み極先端５２ａに対する略卵形または略楕円形状の光スポット３６０の配向を示すＡＢＳの図である。コア３７２のクロストラック幅を、この例では図４のコア２７２のクロストラック幅の約１０倍まで増加することによって、光スポット３６０によって加熱される記録層３０の体積を増加させ、これにより、冷却速度を低下させる。これにより、ピーク温度ポイントＴｐは書き込み極先端５２ａの近くに移動し、ピーク温度Ｔｐと記録が起こる書き込み極先端５２ａのトレーリングエッジ５２ｂにおける温度との間の温度降下ΔＴを低減する。一例では、コア３７２は、ＴＷに応じて、少なくとも１０個のトラック、好ましくは少なくとも２０個のトラック、および最大１２０個のトラックにわたって延在し得る。したがって、コア３７２のクロストラック幅は、ＴＷに応じて、書き込み極先端５２ａのトレーリングエッジ５２ｂのクロストラック幅の約２０倍〜１２０倍となる。
【００２７】
図６は、トラック幅ＴＷを約０．０５μｍ（５０ｎｍ）と仮定した導波路クロストラック幅Ｗの関数としての、０．２５μｍのトラック沿いの厚さｔを有する導波路コアに対する温度降下ΔＴおよび指定された温度に達するためのレーザ出力Ｐのグラフである。図６は、Ｗの増加とともに温度降下ΔＴが減少するが、ある一定のＷ値を超えると、必要なレーザ出力Ｐは略直線状に増加するが、ΔＴの著しい低減は見られないことを示す。こうして、約１〜３μｍ（約４〜１２のアスペクト比に相当する）のクロストラック幅を有する矩形導波路は、レーザ出力Ｐを著しく増加させることなく温度降下ΔＴの低減を達成し、正方形導波路全般にわたる著しい改善を実現する。約１〜３μｍのクロストラック幅を有する導波路は、楕円形状のスポットを生成し、その長軸は、約５０ｎｍのＴＷを有するディスクの場合は約２０〜６０個のトラックにわたって延在し、約２５ｎｍのＴＷを有するディスクの場合は約４０〜１２０個のトラックにわたって延在する。
【００２８】
温度降下を最小限に抑えながら所望の加熱スポットサイズを実現する、本発明による矩形導波路に対する代替の説明は、代替の比率、特に、導波路コアの中心から磁気的な書き込み位置（すなわち、書き込み極先端のトレーリングエッジ）までの距離に対する導波路のクロストラック幅の比によるものである。例えば、図５では、これは、導波路コアの中心３７２ｂから書き込み極先端５２ａのトレーリングエッジ５２ｂまでのトラック沿いの距離に対する導波路コア３７２のクロストラック幅の比である。目的はΔＴを最小限に抑えることであり、ΔＴはモデリングで、クロストラックスポット幅を増加することによって減少することができることが示されている。モデリングは、クロストラックスポット幅が導波路コアの中心３７２ｂから書き込み極先端５２ａのトレーリングエッジ５２ｂまでのトラック沿いの距離の１２倍である場合にΔＴを最小限にすることを示している。しかし、この代替の比率は、２ほどの小さな比率でもよく、それでもΔＴの低減をもたらす。一例では、導波路のトラック沿いの厚さは、書き込み極先端のトレーリングエッジまでの間隔を最小限に抑えるために最小限に抑えるべきであって、０．２５μｍである。書き込み極のトラック沿いの厚さは、導波路までの間隔を含めて、０．１２５μｍである。書き込み極のトレーリングエッジを書き込み位置とすると、導波路コアの中心から書き込み位置までの距離は０．２５μｍであり、したがって、３μｍの導波路のクロストラック幅は、１２の比率をもたらす。別の例では、導波路のトラック沿いの厚さは同様に０．２５μｍであるが、導波路コアの中心から書き込み極先端のトレーリングエッジまでのトラック沿いの全距離は０．４μｍである。この代替の比率に対する２という値は、ΔＴを低減するが最小限ではなく、０．８μｍまたは図６で得られた１μｍの近似値の導波路クロストラック幅を得ることになる。
【００２９】
図７は、図５で示される矩形導波路の変更形態を示す。矩形導波路からのレーザスポットサイズは、高屈折率のコアとそれよりも低い屈折率のクラッドとの間の差異の増加とともに減少する。通常、同じクラッド材料でコアを囲むため、光スポットはコアの中心に対して略対称である。したがって、「小エリア」ＴＡＲシステムに対する近接場変換器（ＮＦＴ）と併せて使用される導波路の場合、小さなスポットサイズが望ましく、したがって、コア材料は約２．１の高屈折率を有するＴａ２Ｏ５であり得、クラッド材料は約１．６の低屈折率を有するＡｌ２Ｏ３であり得る。図７で示される変更形態では、導波路は、出力端部４７２ａと、第１の屈折率または高屈折率を有する材料から形成される物理的中心４７２ｂを有する矩形コア４７２とを有する。クラッド層４７３は、書き込み極先端５２ａに面するコア４７２の側面に位置し、コア４７２の第１の屈折率または高屈折率よりも低い第２の屈折率を有する。第１の屈折率と第２の屈折率の中間の屈折率を有するクラッド層４７４は、書き込み極先端５２ａに面する側とは反対側のコア４７２の側面に位置する。異なるクラッド層でコアを囲むことにより、レーザスポットは非対称的となり、書き込み極先端５２ａの方向では光強度が急速に降下し、アップトラック方向ではそれよりもはるかに遅い速度で降下する。したがって、コア４７２と書き込み極先端５２ａとの間の間隔を短く維持する一方で、光スポットのサイズおよび加熱された記録層の体積は増加されている。こうして、ピーク温度Ｔｐの位置は書き込み極先端５２ａのトレーリングエッジ５２ｂの近くに移動する。コアに対する高アスペクト比とコア４７２のアップトラック側のクラッド層４７４の材料の中間の屈折率との組合せの使用により、少ない温度降下ΔＴと合理的なレーザ出力Ｐとの間の最適なトレードオフを得ることが可能になる。図７で示される実施形態の一例のように、ＴＷは約５０ｎｍであり得、コア４７２のトラック沿いの厚さは約０．３〜０．５μｍ（３００〜５００ｎｍ）であり得、コア４７２のクロストラック幅Ｗは約１〜３μｍであり得、これは、ＴＷが５０ｎｍの場合、Ｗが約２０〜６０個のトラックに及ぶことを意味する。クラッド層４７３は、０．３μｍの典型的なトラック沿いの厚さを有し得、クラッド層４７４は、０．５〜２μｍの典型的なトラック沿いの厚さを有し得る。コア４７２は約２．１の高屈折率を有するＴａ２Ｏ５であり得、クラッド層４７３は約１．４６および１．６のそれぞれの低屈折率を有するＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３であり得、クラッド層４７４は約１．８〜２．０の中間の屈折率を有するＳｉＯ２−Ｔａ２Ｏ５複合材またはＡｌ２Ｏ３−Ｔａ２Ｏ５複合材であり得る。さまざまな複合材を共スパッタリングによって形成し、所望の屈折率を有する材料を得ることができる。
【００３０】
本発明は、好ましい実施形態を参照して具体的に示され説明されているが、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく形態および詳細のさまざまな変更を行うことができることが理解されよう。したがって、開示される発明は、単に例示的なものと見なし、添付の特許請求の範囲で指定される範囲のみに限定されるものとする。
【符号の説明】
【００３１】
１０ 磁気記録ディスク
１３ 中心
１５ 矢印
１８ ディスク基板
２０ 下層
３０ 磁気記録層
３１ 磁区
４２ 書き込み磁界
５０ 書き込みヘッド
５２ 書き込み極
５２ａ 書き込み極先端
５２ｂ トレーリングエッジ
５４ 第１のリターン磁極
５５ 第２のリターン磁極
５６ 書き込みコイル
６０ 読み取りヘッド
６０ａ 検知端部
７０ レーザ
７１ 鏡
７２ 光導波路
７２ａ 出力端部
７２ｂ 放射光
７３ 誘電クラッド層
１０１ ベース
１０９ 記録ヘッド
１１２ スライダ端面
１１３ 絶縁層
１１５ トレーリング端部
１２１ サスペンション
１２２ 空気ベアリングスライダ
１２３ フレキシャ
１３０ アクチュエータ
１３２ ピボット
１３４ 剛体アーム
１４０ 環状バンド
１４０ａ 同心トラック
１４０ｂ 同心トラック
１４１ 環状バンド
１４２ 環状バンド
１５０ スライダの上面
１５０ａ 軌道
１５０ｂ 軌道
１５０ｃ 軌道
１５２ 重複部分
１５４ 非重複部分
１６０ 加熱スポット
２６０ 光スポット
２７２ 導波路コア
２７２ａ 出力端部
２７２ｂ 中心
２７３ クラッド層
３６０ 光スポット
３７２ 導波路コア
３７２ａ 出力端部
３７２ｂ 中心
３７３ クラッド層
４７２ コア
４７２ａ 出力端部
４７２ｂ 中心
４７３ クラッド層
４７４ クラッド層
Ｓ１ 透磁性シールド
Ｓ２ 透磁性シールド
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年５月６日に出願された米国特許出願第１３／１０２，９５９号に関し、同出願と同一の譲受人に譲渡される。
【０００２】
本発明は、概して、磁気記録層が高温の間にデータが書き込まれる熱アシスト記録（ＴＡＲ）システムに関し、より具体的には、記録されるデータトラックより広いディスクエリアにレーザ光を当てるための導波路を用いたシングル記録方式を使用するＴＡＲディスクドライブに関する。
【背景技術】
【０００３】
磁気記録ディスクドライブでは、ディスク上の記録層のための磁性材料（または、磁気媒体）は、データ「ビット」を規定するデータの磁区が正確に書き込まれ、新しいデータビットによって上書きされるまでその磁化状態を保持するよう十分に保磁力を有するよう選択される。データの面密度（ディスクの単位表面積上に記録できるビット数）が増加するにつれて、データビットを構成する磁性粒子は、単に熱不安定性または磁化ビット内の擾乱（いわゆる「超常磁性」効果）から消磁され得るほど小さくなり得る。記憶された磁化の熱不安定性を回避するには、高い結晶磁気異方性（Ｋｕ）を有する媒体が必要とされる。磁性粒子の熱安定性は、大部分はＫｕＶ（ここで、Ｖは磁性粒子の体積である）によって決定される。したがって、熱安定性には高Ｋｕを有する記録層が重要である。しかし、Ｋｕの増加は、媒体の短時間スイッチング磁界Ｈ０（磁化方向の反転に必要な磁界）も増加させる。大抵の磁性材料に対して、Ｈ０は、はるかに長い時間スケールで測定された保磁界または保磁力Ｈｃよりもかなり大きく、例えば、約１．５〜２倍大きい。明らかに、スイッチング磁界は、記録ヘッドの書き込み磁界の能力を超えることはできず、その能力は現在、垂直記録方式では約１２ｋＯｅに制限される。
【０００４】
記録層の磁性材料の保磁力は温度に依存することが知られているため、提案される熱安定性問題の解決策の一つは、熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ）とも呼ばれる熱アシスト記録（ＴＡＲ）であり、磁気記録材料は、書き込み中は局所的に加熱され、書き込みが起こるように十分に保磁力が下げられるが、ディスクドライブの周囲温度（すなわち、およそ１５〜３０℃の正常動作温度または「室」温）における記録ビットの熱安定性のため、保磁力／異方性は十分に高くする。いくつかの提案されるＴＡＲシステムでは、磁気記録材料は、キュリー温度付近までまたはキュリー温度を超えて加熱される。次いで、記録データは、周囲温度まで戻され、従来の磁気抵抗（ＭＲ）読み取りヘッドによって読み取られる。
【０００５】
いくつかのＴＡＲ手法が提案されている。「小エリア」ヒーターを備えたＴＡＲディスクドライブは、書き込みヘッドによってデータが書き込まれるデータトラックのエリアのみに熱を当てる。最も一般的なタイプの小エリアＴＡＲディスクドライブは、近接場変換器（ＮＦＴ）とともにレーザ光源および光導波路を使用する。「近接場」変換器は「近接場光学」を指し、光の通過はサブ波長特徴を有する一要素を通じて行われ、光は第２の要素、例えば、第１の要素からサブ波長距離に位置する磁気記録媒体のような基板などに結合される。ＮＦＴは、通常、主要な頂点または先端として成形される表面特徴に表面の電荷運動を集結させるように成形された低損失金属（例えば、Ａｕ、Ａｇ、ＡｌまたはＣｕ）を使用する。振動する先端電荷は、強力な近接場パターンを形成する。振動する先端電荷の電磁界は近接場における光出力を増加し、この光出力は磁気記録媒体に当てられ、書き込みヘッドからの書き込み磁界に露出したエリアのみ加熱する。小エリアヒーターは、隣接トラック消去（ＡＴＥ）を引き起こさないという利点を有する。書き込まれているデータトラックに隣接するデータトラックも加熱されれば、書き込みヘッドからの浮遊磁界は、隣接するトラックに事前に記録されたデータを消去する恐れがある。また、磁界が存在しない場合でさえ、隣接するデータトラックを加熱すると、周囲温度での熱崩壊率を超えて熱崩壊率が加速され、したがって、データ損失が発生する恐れがある。ＡＴＥ低減という利点を提供する一方で小エリアヒーターを製作することは難しい。また、比較的非効率的な熱伝達のため、所望の媒体温度に達するために必要とされるヒーターの温度は非常に高い。
【０００６】
データトラックよりはるかに広いエリアを加熱する「広エリア」ヒーターを備えたＴＡＲディスクドライブは、「小エリア」ヒーターを提案する前に提案されていた。通常、導波路がレーザに結合され、出力端部が媒体近くにある広エリアヒーターは、小エリアヒーターよりも従来の記録ヘッド構造での製作および実装が比較的容易である。しかし、広エリアヒーターは、ピーク温度が隣接するトラックに広がれば実質的なＡＴＥをもたらすことが示されている。さらに、導波路は、媒体がピーク温度まで加熱される時間から媒体が書き込み磁界に露出される時間までの温度降下が最小限となるように、書き込みが起こる場所のかなり近く、すなわち、書き込み極のトレーリングエッジに位置する必要がある。
【０００７】
また、「シングル書き込み方式」とも呼ばれる「シングル記録方式」を使用するディスクドライブも提案されている。シングル記録方式では、クロストラック方向において読み取りヘッドより広い書き込みヘッドが、部分的に重複する複数の連続した円軌道を形成することによって磁気転移を書き込む。隣接する軌道の非重複部分はデータトラックを形成し、したがって、データトラックは書き込みヘッドの幅よりも狭い。データは、より狭い読み取りヘッドによって読み取られる。データの再書き込みが行われる場合、環状バンドのすべてのデータトラックの再書き込みも行われる。
【０００８】
先に引用された関連出願は、「広エリア」ヒーターを備えたＴＡＲディスクドライブを開示し、このＴＡＲディスクドライブではシングル記録方式も使用してＡＴＥの問題を回避する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６，１８５，０６３（Ｂ１）号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９０３１０４５９（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
求められているのは、シングル記録方式を使用し、必要なレーザ出力を低く維持しながら、媒体のピーク温度と書き込み極のトレーリングエッジでの媒体の温度との間の温度降下を最小限に抑える光導波路を有するＴＡＲディスクドライブである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、「シングル」記録方式および「広エリア」熱源として矩形導波路を使用する熱アシスト記録（ＴＡＲ）ディスクドライブに関する。導波路は、複数のデータトラックにわたる記録層のエリアを加熱する略楕円形状の光スポットを生成する。導波路コアは、書き込みが起こる書き込み極先端のトレーリングエッジの近くにピーク光強度を位置付けすると同時に、所望の加熱エリアサイズを実現するアスペクト比（トラック沿いの厚さに対するクロストラック幅）を有する。導波路コアの大きなクロストラック幅は、光スポットによって加熱される記録層の体積を増加させ、冷却速度を低下させる。これにより、加熱エリアのピーク温度ポイントが書き込み極先端近くに移動し、ピーク温度と書き込みが起こる書き込み極先端のトレーリングエッジでの温度との間の温度降下を低減する。導波路コアは、少なくとも１０個のトラック、好ましくは少なくとも２０個のトラック、および最大１２０個のトラックにわたって延在してもよく、約４〜１２のアスペクト比を有してもよい。
【００１２】
矩形導波路の変更形態では、矩形コアは、第１の屈折率または高屈折率を有する材料から形成される。書き込み極先端に面する導波路クラッド層は、コアの第１の屈折率または高屈折率よりも低い第２の屈折率を有し、書き込み極先端に面する側とは反対側の導波路クラッド層は、第１の屈折率と第２の屈折率の中間の屈折率を有する。これにより、非対称的な光スポットが得られ、書き込み極先端の方向では光強度が急速に降下し、反対方向ではそれよりもはるかに遅い速度で降下する。したがって、コアと書き込み極先端との間の間隔を短く維持する一方で、光スポットのサイズおよび加熱された記録層の体積は増加する。こうして、ピーク温度の位置は書き込み極のトレーリングエッジの近くに移動する。コアに対する高アスペクト比とクラッド材料の中間の屈折率との組合せにより、少ない温度降下と合理的なレーザ出力との間の最適なトレードオフが可能になる。
【００１３】
本発明の性質および利点をより十分に理解するには、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】先に引用された関連出願で説明された発明による、シングル記録方式を用いた熱アシスト記録（ＴＡＲ）ディスクドライブの上面図である。
【図２】図１に示されるディスクドライブのＴＡＲヘッドの一部分および関連する垂直磁気記録方式ディスクを通した断面図である。
【図３】ＴＡＲヘッドキャリアの空気ベアリング面（ＡＢＳ）に向かってディスクの記録層を下から見た図であり、本発明による矩形導波路広エリアヒーターからの熱アシストを用いたシングル書き込み方法を示す。
【図４】書き込み極先端の相対配向、および、正方形導波路広エリアヒーターによって生成される略円形状の加熱スポットを示すＡＢＳの図である。
【図５】書き込み極先端の相対配向、および、本発明による矩形コアを有する矩形導波路によって生成される略楕円形状の広エリア加熱スポットを示すＡＢＳの図である。
【図６】矩形導波路のトラック沿いの厚さに対するクロストラック幅の関数としての、温度降下および指定された温度に達するためのレーザ出力のグラフである。
【図７】書き込み極先端の相対配向、および、本発明による導波路コアの両側に異なるクラッド層を用いた矩形導波路を示すＡＢＳの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、先に引用された関連出願で説明された発明による、シングル記録方式を用いた熱アシスト記録（ＴＡＲ）ディスクドライブの上面図である。ディスクドライブは、矢印１５で示された方向に中心１３の周りで磁気記録ディスク１０を回転させるためのアクチュエータ１３０およびスピンドルモータ（図示せず）を支持するハウジングまたはベース１０１を有する。アクチュエータ１３０は、剛体アーム１３４を有しピボット１３２の周りで回転する、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）回転型アクチュエータであってもよい。ヘッドサスペンションアセンブリは、一端がアクチュエータアーム１３４の端部に取り付けられたサスペンション１２１と、サスペンション１２１のもう一方の端部に取り付けられたフレキシャ１２３と、フレキシャ１２３に取り付けられた空気ベアリングスライダ１２２などのヘッドキャリアとを含む。サスペンション１２１は、ディスク１０の表面のかなり近くにスライダ１２２を維持することを可能にし、フレキシャ１２３は、回転ディスク１０によって生成される空気ベアリング上でのスライダ１２２の「ピッチ」および「ロール」を可能にする。スライダ１２２は、スライダ１２２の端面１１２に位置する読み取り／書き込みまたは記録ヘッド１０９を支持する。記録ヘッド１０９は、通常、誘導型書き込みヘッドと磁気抵抗読み取りヘッドとの組合せ（読み取り／書き込みヘッドとも呼ばれる）である。レーザ７０はサスペンション１２１上で支持されるが、代わりにアーム１３４またはスライダ１２２上で支持されてもよい。スライダ１２２は、レーザ７０からディスク１０へ放射光を当てるための光チャネルまたは導波路（図１では図示せず）を支持する。図１では、関連するスライダおよび記録ヘッドを伴う１つのディスクの表面のみが示されるが、通常、各ディスクの各表面に関連する個別のスライダおよび記録ヘッドを伴う、スピンドルモータによって回転されるハブ上に積み重ねられた複数のディスクが存在する。
【００１６】
本発明では、ディスクドライブは、シングル書き込み方式とも呼ばれるシングル記録方式を使用する。したがって、図１は、ディスク１０の記録層上の環状バンドとして分類された円形シングル記録方式データトラックの一部も示す。３つのバンド１４０、１４１、１４２の一部のみが示されるが、通常、多くのバンドが存在することになる。例えば、シングル記録方式の２．５インチのディスクドライブの場合、トラックピッチは約５０ｎｍであり得、各バンドは数百個のトラックを含み得、バンド間の間隔は約１００ｎｍであり得る。シングル記録方式では、クロストラック方向において読み取りヘッドより広い書き込みヘッドは、部分的に重複する複数の連続した円軌道を形成することによって磁気転移を書き込む。隣接する軌道の非重複部分はデータトラックを形成し、したがって、データトラックは書き込みヘッドの幅よりも狭い。データは、より狭い読み取りヘッドによって読み取られる。データの再書き込みが行われる場合、環状バンドのすべてのデータトラックの再書き込みも行われる。シングル書き込み方式は当技術分野において周知であり、例えば、（特許文献１）に記載されている。
【００１７】
図２は、ＴＡＲディスク１０の一部分、および、統合ＴＡＲヘッドがスライダ端面１１２に形成されるヘッドキャリアとして機能する空気ベアリングスライダ１２２を通した断面図である。図２は、非常に小さな特徴を示すことは困難なため、原寸に比例していない。ＴＡＲディスク１０は、ディスク基板１８、垂直磁気異方性を有する連続した磁気記録層３０およびヒートシンク層として機能し得る下層２０を備えた垂直磁気記録方式ディスクとして示される。下層２０は、代わりに、書き込み磁界からの磁束を伝えるよう機能する軟磁性裏打ち層（ＳＵＬ）であってもよく、通常ＳＵＬと記録層３０との間の磁気交換結合を壊す交換ブレーク層（ＥＢＬ）（図示せず）の下方に位置することになる。ＳＵＬは、ＣｏＮｉＦｅ、ＦｅＣｏＢ、ＣｏＣｕＦｅ、ＮｉＦｅ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＮ、ＦｅＴａＣ、ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＦｅＴａＺｒ、ＣｏＦｅＢおよびＣｏＺｒＮｂの合金などの透磁性材料から形成される単層であり得るか、または、ＡｌおよびＣｏＣｒなどの導電性膜もしくはＲｕおよびＩｒ反強磁性結合膜などの非磁性膜によって分離される複数の軟磁性膜から形成される積層構造であり得る。記録層３０は、垂直に磁化されている磁区３１、すなわち、区域３１の矢印で示されるように一般に垂直方向または面外方向に記録層３０内に記憶されることを意味する磁区３１とともに示される。記録層３０は、顆粒層を特別な成長促進副層上で成長させたコバルトクロムプラチナ（ＣｏＣｒＰｔ）合金またはＣｏ膜とプラチナ（Ｐｔ）膜もしくはパラジウム（Ｐｄ）膜とを交互に積層させた多層などの異方性の高い（高Ｋｕ）任意の垂直媒体であり得る。また、記録層３０は、Ｃｏ３ＰｔもしくはＣｏＳｍまたはＦｅＰｔもしくはＦｅＮｉＰｔなどのＬ１０型規則合金であってもよい。また、ディスク１０は通常、記録層３０上に保護被膜（図示せず）を含むことにもなる。
【００１８】
また、ディスクに面した表面または空気ベアリング面（ＡＢＳ）を有するスライダ１２２上には、読み取りヘッド６０および書き込みヘッド５０を含む読み取り／書き込みヘッド１０９（図１）が示される。書き込みヘッド５０は、書き込み極５２を第１のリターン磁極５４および第２のリターン磁極５５に接続するヨークを含む。スライダ１２２のＡＢＳはディスク１０に面する表面であり、実際のスライダに通常存在する薄い保護被膜なしで示される。ＡＢＳは、薄い保護被膜で覆われるヘッドキャリアの表面、保護被膜がない場合はヘッドキャリアの実際の外表面、または、保護被膜の外表面を意味するものとする。書き込み電流は、書き込みヘッド５０のコイル５６を通過し、書き込み極５２の先端５２ａで磁界（矢印４２）を生成する。ディスク１０が矢印１５の方向に書き込みヘッド５０を通過すると、この磁界は、書き込み極先端５２ａの真下の記録層３０を磁化する。記録された区域３１の検出または読み取りは、磁区３１間の転移を検出する、ＡＢＳに検知端部６０ａを有する読み取りヘッド６０によって行われる。読み取りヘッド６０は、通常、検知電流がヘッドを構成する層を垂直に通過するトンネルＭＲ（ＴＭＲ）読み取りヘッドなどの磁気抵抗（ＭＲ）読み取りヘッドである。一対の透磁性シールドＳ１およびＳ２は、読み取りヘッド６０の両側にそれぞれ位置し、読み取られている区域以外の磁区３１からの磁束が読み取りヘッド検知端部６０ａに達するのを阻止する。書き込みコイル５６は、書き込み極５２を直接支持するヨークの一部の周りに巻き付く従来の螺旋コイルとして示され、電流方向は、コイルの断面に「Ｘ」印を付けることで紙の面内方向とし、コイルの断面に実線の円で印を付けることで紙の面外方向として示される。しかし、コイルは、ヨークの周りに巻き付く従来の平面コイルまたは「パンケーキ」コイルであってもよい。統合ＴＡＲヘッドを備えたスライダ１２２は、絶縁層１１３を通じて読み取りヘッド６０および書き込みヘッド５０のコイル５６に接続される導電性パッド（図示せず）を備えた外表面またはトレーリング端部１１５を有する。
【００１９】
また、スライダ１２２は、レーザ７０、鏡７１およびＡＢＳにその出力端部７２ａを備えた光チャネルまたは導波路７２を支持する。レーザ７０および鏡７１は、スライダ１２２の上面１５０上で支持されるものとして示される。図２では、光導波路７２は、書き込みヘッド５０のヨークを通して延在し、書き込み極５２とリターン磁極５５との間に位置するものとして示される。しかし、光導波路７２は、シールドＳ２とリターン磁極５５との間などの他の場所に位置付けしてもよい。導波路７２は、Ｔａ２Ｏ５などのコア材料またはレーザの波長で放射光の透過が可能な屈折率の高い別の誘電材料から形成され、コア材料よりも屈折率の低い誘電クラッド層７３（例えば、ＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３）によって囲まれる。図２では、スライダ１２２は、レーザ光をレーザ７０から導波路７２に当てるための鏡７１を支持するものとして示されるが、例えば、（特許文献２）に記載されている導波路に結合される格子カプラを使用することが知られている。また、レーザ７０は、鏡７１を必要とせずに導波路７２に直接レーザ光を当てるため、上面１５０に直角に配向するようにスライダ１２２に取り付けることもできる。図２のスライダ端面１１２上に形成されるＴＡＲヘッドの非斜線部は、光導波路７２を除いて、典型的にはアルミナである絶縁材料を表す。レーザ７０は、およそ７８０ｎｍの波長を有するＣＤ−ＲＷタイプのレーザダイオードであり得る。また、レーザ７０は、約９２０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長を有するレーザ光を生成する垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）または外部共振器ＶＣＳＥＬであってもよい。
【００２０】
光導波路７２は、その出力端部７２ａから記録層３０へ放射光を当て（波線の矢印７２ｂで表される）、記録層を加熱し、十分に保磁力を低くして、良好な書き込み能力を確保する。ＴＡＲのいくつかの実装形態では、記録層は、記録層３０を構成する材料のキュリー温度付近までまたはキュリー温度を超えて加熱することができる。書き込み中は、記録層３０は、記録層の加熱部分が書き込み極先端５２ａからの書き込み磁界４２に露出し得るように、矢印１５で示される方向にスライダ１２２に相対的に移動する。光導波路７２を通じた放射光による加熱は、磁区が書き込み極先端５２ａからの書き込み磁界４２によって配向され得るように、一時的に記録層３０の保磁力を低くする。書き込み磁界Ｈｗがスイッチング磁界Ｈ０より大きい場合、磁区は書き込み磁界４２によって配向される。記録層３０の区域が、書き込み極先端５２ａからの書き込み磁界および光導波路７２からの熱に露出された後、冷却されると、磁区３１として書き込まれるか記録される。記録された区域３１間の転移は、ＡＢＳに検知端部６０ａを備えた読み取りヘッド６０によって読み取ることができる書き込みデータ「ビット」を表す。
【００２１】
図３は、ＡＢＳに向かってディスクの記録層を下から見た図であり、熱アシストを用いたシングル書き込み方式を使用してディスク上で磁区を記録する方法のグラフ表示であることを意図する。環状バンド１４０（図１）の２つの同心トラック１４０ａおよび１４０ｂが、第３のデータトラックを生じる書き込み極先端５２ａと位置合わせされた磁気転移の軌道に沿って示される。書き込み極先端５２ａは、読み取りヘッド検知端部６０ａのクロストラック幅（ＲＴＷ）より広いクロストラック幅（ＷＴＷ）を有する。データ書き込みの際、記録層が矢印１５の方向に移動すると、書き込み極先端５２ａは、磁気転移の軌道（白と斜線部分の磁区３１間の転移として示される）を生成する。シングル書き込み方式では、環状バンド内のデータの任意の部分が書き込まれる場合は常に、環状バンド内のすべてのデータトラックが書き込まれる。３つのデータトラックを生じる磁気転移を書き込むには、書き込みヘッドは、まず、軌道１５０ａに沿って中心を置く軌道を書き込み、その後、アクチュエータは書き込みヘッドを径方向に増加距離だけ移動させ、軌道１５０ｂに沿って中心を置く磁気転移の軌道を書き込み、その後、アクチュエータは書き込みヘッドを径方向に増加距離だけ移動させ、軌道１５０ｃに沿って磁気転移の軌道を書き込む。軌道１５０ｂは軌道１５０ａの一部分と重複し、軌道１５０ｃは軌道１５０ｂの一部分と重複する。例えば、軌道１５０ｂは、重複部分１５２および非重複部分１５４を有する。環状バンド内のすべてのトラックがシングル書き込み方法で書き込まれた後は、データトラックは、データトラック１４０ａ、１４０ｂによって示されるように、非重複部分である。したがって、書き込みデータトラックは、通常ＷＴＷよりわずかに小さく読み取りヘッド検知端部６０ａのＲＴＷよりわずかに大きい、径方向のトラック幅（ＴＷ）を有する。例えば、ＲＴＷは通常、ＴＷの０．６〜０．７倍である。
【００２２】
図２および３に示されるように、導波路７２（ＡＢＳに出力端部７２ａを備えた）は、書き込み極先端５２ａとは一致しないが、好ましくは５０ｎｍ以上の距離だけ、書き込み極先端５２ａからアップトラック側に位置する。したがって、導波路出力端部７２ａは、記録層上のエリアまたはスポット１６０を加熱するレーザスポットを生成し、次いで、書き込み極先端５２ａからの書き込み磁界に露出し得るダウントラック側に移動する。図３に示されるように、導波路出力端部７２ａは、ＴＷおよびＷＴＷより広いエリア、好ましくは書き込み極先端５２ａと位置合わせされたトラックの両側の複数のトラックに広がるエリアを加熱するため、「広エリア」ヒーターである。加熱スポット１６０は、比較的多くのトラックに広がり、例えば、ＴＷが約５０ｎｍの場合、加熱スポット１６０は約１ミクロンであり、その結果、約２０個のトラック（書き込みヘッドの両側に１０個ずつのトラック）に広がる。しかし、それは、加熱スポット１６０内の記録層の一部分が、磁気転移が書き込まれる書き込み極先端５２ａのトレーリングエッジからの書き込み磁界に露出される場合のみである。こうして、円軌道１５０ｃ内のダウントラック側転移の位置３１は、加熱スポット１６０と記録層の非加熱区域との間の熱勾配ではなく、書き込み極先端５２ａの書き込み磁界勾配によって決定される。こうした広エリアヒーターを用いると、環状バンド全体が書き込まれるごとに、各データトラック内のデータは、書き込まれた後の連続パス、例えば、この例では少なくとも１０パスに対して熱に露出される。しかし、システムが適正に設計されれば広エリアヒーターの使用はいかなる実質的なＡＴＥももたらさないことがモデリングから決定されている。広範囲にわたる加熱スポットの結果、実質的な磁界増加は見られず温度増加のみを起こすトラックがかなり存在する。シングル書き込みの間、隣接するトラックのみが、単一のヘッドパスに対する書き込みヘッドからのフリンジ磁界に露出される。媒体は、熱を使用しない従来のシングル記録方式と比較して、面密度の増加を可能にしながらＡＴＥを回避するよう、このヘッドパスの間は十分安定するように設計することができる。
【００２３】
好ましい実施形態では、記録層３０は、少なくともＣｏ、ＰｔおよびＣｒを含む高Ｋｕ合金から形成される顆粒層である。特定の組成に応じて、高Ｋｕの顆粒ＣｏＰｔＣｒ合金は、約８ｋＯｅを超え、最大約２０ｋＯｅの、周囲温度でのスイッチング磁界Ｈ０を有し得る。熱源は、Ｈ０が書き込み磁界をかなり下回る値まで低減されるよう十分に保磁力Ｈｃを低減しなければならない。ＣｏＰｔＣｒ合金の特定の組成および特定の書き込みヘッドに応じて、熱源は、保磁力Ｈｃを少なくとも５００Ｏｅ低減すべきであり、これはＨ０が少なくとも約８００Ｏｅ低減されることになることを意味する。例えば、ＣｏＰｔＣｒ合金は、およそ７×１０６ｅｒｇｓ／ｃｍ３のＫｕおよび周囲温度で約９ｋＯｅの保磁力Ｈｃを有し、これはスイッチング磁界Ｈ０が１２ｋＯｅを超える可能性があることを意味する。熱源は、記録層３０の加熱スポット１６０の温度をおよそ２５０℃まで上昇させることになり、その結果、書き込み極先端５２ａからの書き込み磁界に露出されると、保磁力Ｈｃはおよそ４ｋＯｅ低減されることになる（少なくとも約５ｋＯｅのスイッチング磁界Ｈ０の低減）。この温度はＣｏＰｔＣｒ合金のキュリー温度をかなり下回り、それはおよそ６００℃である。
【００２４】
図３は、出力端部７２ａを備えた光導波路および書き込み極先端５２ａに対する加熱スポット１６０のトラック沿いの位置の単なる略図である。本発明は、書き込み極先端に対する最適なトラック沿いの位置の近くで加熱スポットを生成する最適な矩形導波路に関する。広エリアＴＡＲディスクドライブでは、記録層が熱を保持する時間を増加するため、比較的大きな体積の記録層を加熱しなければならない。この比較的大きな体積とは、加熱スポットが比較的広範囲のエリアに広がるべきであることを意味する。図４は、書き込み極先端５２ａの相対配向、および、導波路コア２７２を備えた正方形導波路広エリアヒーターによって生成される略円形状の光スポット２６０を示すＡＢＳの図である。記録層３０の一部分がトラック幅ＴＷを有するトラックとともに示される。記録層３０は矢印１５の方向に移動する。この例では、導波路コア２７２は、正方形状の出力端部２７２ａを有し、クラッド層２７３によって囲まれる。正方形状のコア２７２の結果、光スポット２６０は略円形状を有する。この場合、光スポット２６０は、極先端５２ａにあまり重複することなくスポットの中心２７２ｂを極先端５２ａに近づけるため、できる限り小さく作成されている。例えば、コア２７２は、厚さ２００ｎｍのＡｌ２Ｏ３クラッド層２７３によって囲まれる３００ｎｍ×３００ｎｍのＴａ２Ｏ５であり得る。Ｔａ２Ｏ５（ｎ＝２．１）とＡｌ２Ｏ３（ｎ＝１．６）との間の高屈折率コントラストは、比較的小さな光スポット２６０を生じさせる。書き込み極先端５２ａは、書き込み中に書き込み極先端５２ａを加熱してはならないため、導波路出力端部２７２ａの中心２７２ｂからダウントラック側の、加熱スポット２６０のすぐ外に示される。記録層３０のピーク温度Ｔｐは、ディスクの動作が理由で、導波路コア２７２の中心２７２ｂのわずかにダウントラック側で起こる。
【００２５】
Ｔｐポイントを書き込み極先端５２ａの近くに移動させ、ディスクにおける温度降下ΔＴを減少することが望ましく、したがって、記録層３０は書き込み極先端５２ａのトレーリングエッジ５２ｂの位置においてより高温となり、こうして、書き込み磁界に露出される際に、書き込まれる記録層の区域を確実にピーク温度Ｔｐの位置またはピーク温度Ｔｐに非常に近い位置にする。これは、導波路の光スポットのサイズを増加することによって達成され、こうして、加熱される記録層の体積を増加させるが、これは、大きな体積における温度の降下は時間がかかるためである。残念ながら、ほぼ円形のスポットサイズをコアサイズの増加および／または屈折率コントラストの低減によって増加すれば、光スポットは、書き込み極先端５２ａの方に広がり、場合により書き込み極先端５２ａと重複し、望まない極先端の加熱または光学的損失をもたらす恐れがある。
【００２６】
本発明では、矩形導波路は、温度降下を最小限に抑えるため、書き込み極先端５２ａのトレーリングエッジ５２ｂの近くにピーク光強度を位置付けると同時に、所望の加熱スポットサイズまたはエリアを実現するアスペクト比（トラック沿いの厚さに対するクロストラック幅）を有する。図５は、中心３７２ｂを有する矩形コア３７２およびクラッド層３７３を備えた本発明による矩形導波路の出力端部３７２ａ、ならびに、書き込み極先端５２ａに対する略卵形または略楕円形状の光スポット３６０の配向を示すＡＢＳの図である。コア３７２のクロストラック幅を、この例では図４のコア２７２のクロストラック幅の約１０倍まで増加することによって、光スポット３６０によって加熱される記録層３０の体積を増加させ、これにより、冷却速度を低下させる。これにより、ピーク温度ポイントＴｐは書き込み極先端５２ａの近くに移動し、ピーク温度Ｔｐと記録が起こる書き込み極先端５２ａのトレーリングエッジ５２ｂにおける温度との間の温度降下ΔＴを低減する。一例では、コア３７２は、ＴＷに応じて、少なくとも１０個のトラック、好ましくは少なくとも２０個のトラック、および最大１２０個のトラックにわたって延在し得る。したがって、コア３７２のクロストラック幅は、ＴＷに応じて、書き込み極先端５２ａのトレーリングエッジ５２ｂのクロストラック幅の約２０倍〜１２０倍となる。
【００２７】
図６は、トラック幅ＴＷを約０．０５μｍ（５０ｎｍ）と仮定した導波路クロストラック幅Ｗの関数としての、０．２５μｍのトラック沿いの厚さｔを有する導波路コアに対する温度降下ΔＴおよび指定された温度に達するためのレーザ出力Ｐのグラフである。図６は、Ｗの増加とともに温度降下ΔＴが減少するが、ある一定のＷ値を超えると、必要なレーザ出力Ｐは略直線状に増加するが、ΔＴの著しい低減は見られないことを示す。こうして、約１〜３μｍ（約４〜１２のアスペクト比に相当する）のクロストラック幅を有する矩形導波路は、レーザ出力Ｐを著しく増加させることなく温度降下ΔＴの低減を達成し、正方形導波路全般にわたる著しい改善を実現する。約１〜３μｍのクロストラック幅を有する導波路は、楕円形状のスポットを生成し、その長軸は、約５０ｎｍのＴＷを有するディスクの場合は約２０〜６０個のトラックにわたって延在し、約２５ｎｍのＴＷを有するディスクの場合は約４０〜１２０個のトラックにわたって延在する。
【００２８】
温度降下を最小限に抑えながら所望の加熱スポットサイズを実現する、本発明による矩形導波路に対する代替の説明は、代替の比率、特に、導波路コアの中心から磁気的な書き込み位置（すなわち、書き込み極先端のトレーリングエッジ）までの距離に対する導波路のクロストラック幅の比によるものである。例えば、図５では、これは、導波路コアの中心３７２ｂから書き込み極先端５２ａのトレーリングエッジ５２ｂまでのトラック沿いの距離に対する導波路コア３７２のクロストラック幅の比である。目的はΔＴを最小限に抑えることであり、ΔＴはモデリングで、クロストラックスポット幅を増加することによって減少することができることが示されている。モデリングは、クロストラックスポット幅が導波路コアの中心３７２ｂから書き込み極先端５２ａのトレーリングエッジ５２ｂまでのトラック沿いの距離の１２倍である場合にΔＴを最小限にすることを示している。しかし、この代替の比率は、２ほどの小さな比率でもよく、それでもΔＴの低減をもたらす。一例では、導波路のトラック沿いの厚さは、書き込み極先端のトレーリングエッジまでの間隔を最小限に抑えるために最小限に抑えるべきであって、０．２５μｍである。書き込み極のトラック沿いの厚さは、導波路までの間隔を含めて、０．１２５μｍである。書き込み極のトレーリングエッジを書き込み位置とすると、導波路コアの中心から書き込み位置までの距離は０．２５μｍであり、したがって、３μｍの導波路のクロストラック幅は、１２の比率をもたらす。別の例では、導波路のトラック沿いの厚さは同様に０．２５μｍであるが、導波路コアの中心から書き込み極先端のトレーリングエッジまでのトラック沿いの全距離は０．４μｍである。この代替の比率に対する２という値は、ΔＴを低減するが最小限ではなく、０．８μｍまたは図６で得られた１μｍの近似値の導波路クロストラック幅を得ることになる。
【００２９】
図７は、図５で示される矩形導波路の変更形態を示す。矩形導波路からのレーザスポットサイズは、高屈折率のコアとそれよりも低い屈折率のクラッドとの間の差異の増加とともに減少する。通常、同じクラッド材料でコアを囲むため、光スポットはコアの中心に対して略対称である。したがって、「小エリア」ＴＡＲシステムに対する近接場変換器（ＮＦＴ）と併せて使用される導波路の場合、小さなスポットサイズが望ましく、したがって、コア材料は約２．１の高屈折率を有するＴａ２Ｏ５であり得、クラッド材料は約１．６の低屈折率を有するＡｌ２Ｏ３であり得る。図７で示される変更形態では、導波路は、出力端部４７２ａと、第１の屈折率または高屈折率を有する材料から形成される物理的中心４７２ｂを有する矩形コア４７２とを有する。クラッド層４７３は、書き込み極先端５２ａに面するコア４７２の側面に位置し、コア４７２の第１の屈折率または高屈折率よりも低い第２の屈折率を有する。第１の屈折率と第２の屈折率の中間の屈折率を有するクラッド層４７４は、書き込み極先端５２ａに面する側とは反対側のコア４７２の側面に位置する。異なるクラッド層でコアを囲むことにより、レーザスポットは非対称的となり、書き込み極先端５２ａの方向では光強度が急速に降下し、アップトラック方向ではそれよりもはるかに遅い速度で降下する。したがって、コア４７２と書き込み極先端５２ａとの間の間隔を短く維持する一方で、光スポットのサイズおよび加熱された記録層の体積は増加されている。こうして、ピーク温度Ｔｐの位置は書き込み極先端５２ａのトレーリングエッジ５２ｂの近くに移動する。コアに対する高アスペクト比とコア４７２のアップトラック側のクラッド層４７４の材料の中間の屈折率との組合せの使用により、少ない温度降下ΔＴと合理的なレーザ出力Ｐとの間の最適なトレードオフを得ることが可能になる。図７で示される実施形態の一例のように、ＴＷは約５０ｎｍであり得、コア４７２のトラック沿いの厚さは約０．３〜０．５μｍ（３００〜５００ｎｍ）であり得、コア４７２のクロストラック幅Ｗは約１〜３μｍであり得、これは、ＴＷが５０ｎｍの場合、Ｗが約２０〜６０個のトラックに及ぶことを意味する。クラッド層４７３は、０．３μｍの典型的なトラック沿いの厚さを有し得、クラッド層４７４は、０．５〜２μｍの典型的なトラック沿いの厚さを有し得る。コア４７２は約２．１の高屈折率を有するＴａ２Ｏ５であり得、クラッド層４７３は約１．４６および１．６のそれぞれの低屈折率を有するＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３であり得、クラッド層４７４は約１．８〜２．０の中間の屈折率を有するＳｉＯ２−Ｔａ２Ｏ５複合材またはＡｌ２Ｏ３−Ｔａ２Ｏ５複合材であり得る。さまざまな複合材を共スパッタリングによって形成し、所望の屈折率を有する材料を得ることができる。
【００３０】
本発明は、好ましい実施形態を参照して具体的に示され説明されているが、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく形態および詳細のさまざまな変更を行うことができることが理解されよう。したがって、開示される発明は、単に例示的なものと見なし、添付の特許請求の範囲で指定される範囲のみに限定されるものとする。
【符号の説明】
【００３１】
１０ 磁気記録ディスク
１３ 中心
１５ 矢印
１８ ディスク基板
２０ 下層
３０ 磁気記録層
３１ 磁区
４２ 書き込み磁界
５０ 書き込みヘッド
５２ 書き込み極
５２ａ 書き込み極先端
５２ｂ トレーリングエッジ
５４ 第１のリターン磁極
５５ 第２のリターン磁極
５６ 書き込みコイル
６０ 読み取りヘッド
６０ａ 検知端部
７０ レーザ
７１ 鏡
７２ 光導波路
７２ａ 出力端部
７２ｂ 放射光
７３ 誘電クラッド層
１０１ ベース
１０９ 記録ヘッド
１１２ スライダ端面
１１３ 絶縁層
１１５ トレーリング端部
１２１ サスペンション
１２２ 空気ベアリングスライダ
１２３ フレキシャ
１３０ アクチュエータ
１３２ ピボット
１３４ 剛体アーム
１４０ 環状バンド
１４０ａ 同心トラック
１４０ｂ 同心トラック
１４１ 環状バンド
１４２ 環状バンド
１５０ スライダの上面
１５０ａ 軌道
１５０ｂ 軌道
１５０ｃ 軌道
１５２ 重複部分
１５４ 非重複部分
１６０ 加熱スポット
２６０ 光スポット
２７２ 導波路コア
２７２ａ 出力端部
２７２ｂ 中心
２７３ クラッド層
３６０ 光スポット
３７２ 導波路コア
３７２ａ 出力端部
３７２ｂ 中心
３７３ クラッド層
４７２ コア
４７２ａ 出力端部
４７２ｂ 中心
４７３ クラッド層
４７４ クラッド層
Ｓ１ 透磁性シールド
Ｓ２ 透磁性シールド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクに面する表面を有する磁気記録ディスクドライブスライダであって、
ディスクに面する前記表面に略矩形状の出力端部を有する光導波路であって、前記導波路出力端部は、第１の方向の厚さおよび前記第１の方向に直角で前記第１の方向の厚さより大きい第２の方向の幅を有する、光導波路と、
ディスクに面する前記表面に書き込み極先端を有し、トレーリングエッジは前記導波路出力端部から前記第１の方向に間隔を置いて位置する書き込みヘッドであって、前記極先端は前記導波路の幅より小さい前記第２の方向の幅を有する、書き込みヘッドと、
ディスクに面する前記表面に検知端部を有し、前記書き込み極先端とは反対側の前記導波路の側面に前記導波路出力端部から前記第１の方向に間隔を置いて位置する読み取りヘッドと
を備える磁気記録ディスクドライブスライダ。
【請求項２】
前記導波路の厚さに対する幅のアスペクト比は、４以上であり１２以下である、請求項１に記載のディスクドライブスライダ。
【請求項３】
前記導波路出力端部の中心から前記書き込み極先端の前記トレーリングエッジまでの距離に対する前記導波路出力端部の幅の比は、２以上であり１２以下である、請求項１に記載のディスクドライブスライダ。
【請求項４】
前記光導波路は、第１の屈折率を有するコアと、前記極先端に面する前記コアの側面に位置し、前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有するクラッド層と、前記極先端に面する側とは反対側の前記コアの側面に位置し、前記第１の屈折率と前記第２の屈折率の間の屈折率を有するクラッド層とを有する矩形導波路である、請求項１に記載のディスクドライブスライダ。
【請求項５】
前記コアは本質的にＴａ２Ｏ５から形成され、前記極先端に面する前記コアの側面に位置するクラッド層は本質的にＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３のいずれか１つから形成され、前記極先端に面する側とは反対側の前記コアの側面に位置するクラッド層はＳｉＯ２−Ｔａ２Ｏ５およびＡｌ２Ｏ３−Ｔａ２Ｏ５から選択される複合材から形成される、請求項４に記載のディスクドライブスライダ。
【請求項６】
基板および複数の略同心のトラック内にデータを記憶するための前記基板上の垂直磁気記録層を備える回転型磁気記録ディスクと、
前記記録層に面する空気ベアリング面（ＡＢＳ）を有するスライダと、
レーザと、
前記スライダ上に位置し、前記レーザに結合された光導波路であって、前記導波路は前記ＡＢＳに略矩形状のレーザ光出力端部を有し、前記導波路出力端部は前記ディスクが回転する際に前記ディスク上に光スポットを生成して前記記録層のエリアを加熱するためのトラック沿いの厚さおよび前記トラック沿いの厚さより大きいクロストラック幅を有し、前記光スポットは長軸が複数のトラックにわたって延在する略楕円形状を有する、光導波路と、
前記スライダ上に位置し、前記ＡＢＳに書き込み極先端を有し、トレーリングエッジは前記導波路出力端部からトラック沿いの方向のダウントラック側に間隔を置いて位置する書き込みヘッドであって、前記極先端はそのトレーリングエッジで書き込み磁界を生成して前記加熱エリアの前記記録層の区域を磁化し、前記磁区は前記書き込み極の前記クロストラック幅と略等しいクロストラック幅を有する、書き込みヘッドと、
前記ディスク全体にわたって前記スライダを略径方向に移動させるための前記スライダに接続されたアクチュエータであって、前記極先端の前記クロストラック幅よりも小さい増分で前記極先端を移動させることが可能であり、それにより、前記極先端は磁区からなる部分的に重複する略円形の軌道を生成してもよく、磁区からなる重複しない略円形の軌道は前記同心トラックを形成する、アクチュエータと、
前記トラック内の磁区を読み取るための前記ＡＢＳに検知端部を有する読み取りヘッドと
を備えた熱アシストシングル書き込み方式磁気記録ディスクドライブ。
【請求項７】
前記光導波路のトラック沿いの厚さに対する前記光導波路のクロストラック幅の比は、４以上であり１２以下である、請求項６に記載のディスクドライブ。
【請求項８】
前記導波路出力端部の中心から前記書き込み極先端の前記トレーリングエッジまでの距離に対する前記導波路出力端部の幅の比は、２以上であり１２以下である、請求項６に記載のディスクドライブ。
【請求項９】
前記略楕円形状の光スポットの長軸は少なくとも２０個のトラックにわたって延在する、請求項６に記載のディスクドライブ。
【請求項１０】
前記略楕円形状の光スポットの長軸は少なくとも４０個のトラックおよび最大１２０個のトラックにわたって延在する、請求項９に記載のディスクドライブ。
【請求項１１】
前記光導波路は、第１の屈折率を有するコアと、前記極先端に面する前記コアの側面に位置し、前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有するクラッド層と、前記極先端に面する側とは反対側の前記コアの側面に位置し、前記第１の屈折率と前記第２の屈折率の間の屈折率を有するクラッド層とを有する矩形導波路である、請求項６に記載のディスクドライブ。
【請求項１２】
前記コアは本質的にＴａ２Ｏ５から形成され、前記極先端に面する前記コアの側面に位置する前記クラッド層は本質的にＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３のいずれか１つから形成され、前記極先端に面する側とは反対側の前記コアの側面に位置する前記クラッド層はＳｉＯ２−Ｔａ２Ｏ５およびＡｌ２Ｏ３−Ｔａ２Ｏ５から選択される複合材から形成される、請求項１１に記載のディスクドライブ。
【請求項１】
ディスクに面する表面を有する磁気記録ディスクドライブスライダであって、
ディスクに面する前記表面に略矩形状の出力端部を有する光導波路であって、前記導波路出力端部は、第１の方向の厚さおよび前記第１の方向に直角で前記第１の方向の厚さより大きい第２の方向の幅を有する、光導波路と、
ディスクに面する前記表面に書き込み極先端を有し、トレーリングエッジは前記導波路出力端部から前記第１の方向に間隔を置いて位置する書き込みヘッドであって、前記極先端は前記導波路の幅より小さい前記第２の方向の幅を有する、書き込みヘッドと、
ディスクに面する前記表面に検知端部を有し、前記書き込み極先端とは反対側の前記導波路の側面に前記導波路出力端部から前記第１の方向に間隔を置いて位置する読み取りヘッドと
を備える磁気記録ディスクドライブスライダ。
【請求項２】
前記導波路の厚さに対する幅のアスペクト比は、４以上であり１２以下である、請求項１に記載のディスクドライブスライダ。
【請求項３】
前記導波路出力端部の中心から前記書き込み極先端の前記トレーリングエッジまでの距離に対する前記導波路出力端部の幅の比は、２以上であり１２以下である、請求項１に記載のディスクドライブスライダ。
【請求項４】
前記光導波路は、第１の屈折率を有するコアと、前記極先端に面する前記コアの側面に位置し、前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有するクラッド層と、前記極先端に面する側とは反対側の前記コアの側面に位置し、前記第１の屈折率と前記第２の屈折率の間の屈折率を有するクラッド層とを有する矩形導波路である、請求項１に記載のディスクドライブスライダ。
【請求項５】
前記コアは本質的にＴａ２Ｏ５から形成され、前記極先端に面する前記コアの側面に位置するクラッド層は本質的にＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３のいずれか１つから形成され、前記極先端に面する側とは反対側の前記コアの側面に位置するクラッド層はＳｉＯ２−Ｔａ２Ｏ５およびＡｌ２Ｏ３−Ｔａ２Ｏ５から選択される複合材から形成される、請求項４に記載のディスクドライブスライダ。
【請求項６】
基板および複数の略同心のトラック内にデータを記憶するための前記基板上の垂直磁気記録層を備える回転型磁気記録ディスクと、
前記記録層に面する空気ベアリング面（ＡＢＳ）を有するスライダと、
レーザと、
前記スライダ上に位置し、前記レーザに結合された光導波路であって、前記導波路は前記ＡＢＳに略矩形状のレーザ光出力端部を有し、前記導波路出力端部は前記ディスクが回転する際に前記ディスク上に光スポットを生成して前記記録層のエリアを加熱するためのトラック沿いの厚さおよび前記トラック沿いの厚さより大きいクロストラック幅を有し、前記光スポットは長軸が複数のトラックにわたって延在する略楕円形状を有する、光導波路と、
前記スライダ上に位置し、前記ＡＢＳに書き込み極先端を有し、トレーリングエッジは前記導波路出力端部からトラック沿いの方向のダウントラック側に間隔を置いて位置する書き込みヘッドであって、前記極先端はそのトレーリングエッジで書き込み磁界を生成して前記加熱エリアの前記記録層の区域を磁化し、前記磁区は前記書き込み極の前記クロストラック幅と略等しいクロストラック幅を有する、書き込みヘッドと、
前記ディスク全体にわたって前記スライダを略径方向に移動させるための前記スライダに接続されたアクチュエータであって、前記極先端の前記クロストラック幅よりも小さい増分で前記極先端を移動させることが可能であり、それにより、前記極先端は磁区からなる部分的に重複する略円形の軌道を生成してもよく、磁区からなる重複しない略円形の軌道は前記同心トラックを形成する、アクチュエータと、
前記トラック内の磁区を読み取るための前記ＡＢＳに検知端部を有する読み取りヘッドと
を備えた熱アシストシングル書き込み方式磁気記録ディスクドライブ。
【請求項７】
前記光導波路のトラック沿いの厚さに対する前記光導波路のクロストラック幅の比は、４以上であり１２以下である、請求項６に記載のディスクドライブ。
【請求項８】
前記導波路出力端部の中心から前記書き込み極先端の前記トレーリングエッジまでの距離に対する前記導波路出力端部の幅の比は、２以上であり１２以下である、請求項６に記載のディスクドライブ。
【請求項９】
前記略楕円形状の光スポットの長軸は少なくとも２０個のトラックにわたって延在する、請求項６に記載のディスクドライブ。
【請求項１０】
前記略楕円形状の光スポットの長軸は少なくとも４０個のトラックおよび最大１２０個のトラックにわたって延在する、請求項９に記載のディスクドライブ。
【請求項１１】
前記光導波路は、第１の屈折率を有するコアと、前記極先端に面する前記コアの側面に位置し、前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有するクラッド層と、前記極先端に面する側とは反対側の前記コアの側面に位置し、前記第１の屈折率と前記第２の屈折率の間の屈折率を有するクラッド層とを有する矩形導波路である、請求項６に記載のディスクドライブ。
【請求項１２】
前記コアは本質的にＴａ２Ｏ５から形成され、前記極先端に面する前記コアの側面に位置する前記クラッド層は本質的にＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３のいずれか１つから形成され、前記極先端に面する側とは反対側の前記コアの側面に位置する前記クラッド層はＳｉＯ２−Ｔａ２Ｏ５およびＡｌ２Ｏ３−Ｔａ２Ｏ５から選択される複合材から形成される、請求項１１に記載のディスクドライブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−２５８６３（Ｐ２０１３−２５８６３Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６３４０５（Ｐ２０１２−１６３４０５）
【出願日】平成２４年７月２４日（２０１２．７．２４）
【出願人】（５０３１１６２８０）エイチジーエスティーネザーランドビーブイ (1,121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月２４日（２０１２．７．２４）
【出願人】（５０３１１６２８０）エイチジーエスティーネザーランドビーブイ (1,121)
【Ｆターム（参考）】
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