磁気記録デバイスおよび磁気記録方法
【課題】動作信頼性に優れ、高密度記録に対応した磁気記録方法を提供する。
【解決手段】本発明の磁気記録方法は、ＤＦＨ機構によってスライダ４２の浮上高さが一定となるよう制御しつつ、レーザダイオード２００によってプラズモンアンテナ１０２を所定温度に到達するまで加熱するステップと、レーザダイオード２００からのレーザ光２０３をプラズモンアンテナ１０２へ照射し、プラズモンアンテナ１０２から磁気メディア７の表面へ表面プラズモン近接場光を導くステップとを含む。スライダ４２は、記録ヘッド、ＴＡＭＲ機構、およびＤＦＨ機構を搭載する。ＴＡＭＲ機構は、プラズモンアンテナ１０２、レーザダイオード２００、レーザダイオードからのレーザ光２０３をプラズモンアンテナ１０２へ集束させる光導波路２０４を有する。
【解決手段】本発明の磁気記録方法は、ＤＦＨ機構によってスライダ４２の浮上高さが一定となるよう制御しつつ、レーザダイオード２００によってプラズモンアンテナ１０２を所定温度に到達するまで加熱するステップと、レーザダイオード２００からのレーザ光２０３をプラズモンアンテナ１０２へ照射し、プラズモンアンテナ１０２から磁気メディア７の表面へ表面プラズモン近接場光を導くステップとを含む。スライダ４２は、記録ヘッド、ＴＡＭＲ機構、およびＤＦＨ機構を搭載する。ＴＡＭＲ機構は、プラズモンアンテナ１０２、レーザダイオード２００、レーザダイオードからのレーザ光２０３をプラズモンアンテナ１０２へ集束させる光導波路２０４を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録ヘッドを搭載した磁気記録デバイス、ならびに、磁気記録ヘッドを用いて磁気メディア（磁気記録媒体）への磁気情報の記録を行うための磁気記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１インチ四方あたり１〜１０テラビット（Tbpsi）の高密度記録に対応するには、新たな磁気記録メディアや磁気記録ヘッドの開発に加え、いわゆる超常磁性（superparamagnetic）効果の発現を抑制することが可能な新たな磁気記録の仕組みの開発（これが最も重要である）が必要とされる。この超常磁性効果は、情報が記録されるべき極めて狭い領域において熱的不安定状態を生じさせる。このような熱的不安定状態の回避方法としては、高い磁気異方性および高い保磁力を有する磁気メディアを使用することが挙げられる。そのような磁気メディアには、高密度記録に対応するためにいっそう小型化した磁気記録ヘッドによって書込を行うことが可能である。
【０００３】
しかしながら、高保磁力および高磁気異方性の磁気メディアを用いることにより、以下の２つの対立する必要条件を生み出すこととなる。すなわち、第１の条件として、高保磁力および高磁気異方性の磁気メディアに情報記録を行うにあたり、より強力な記録磁界が必要となる。その一方、第２の条件として、高い記録密度を生み出すためには、磁気記録ヘッドの小型化が求められる。一般に、磁気記録ヘッドは、小さくなるほど記録磁界勾配が緩くなり、記録磁界が空間において幅広い分布を有するようになる。上記条件の双方を満足することは、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：hard-disk-drive）における現状の磁気記録スキームのさらなる発展を妨げる要因となるおそれがある。仮に、上記条件を満足することができないのであれば、記録密度のさらなる向上は困難である。このような対立条件に対処する１つの方法は、熱的にアシストされた磁気記録（ＴＡＭＲ：thermal-assisted magnetic recording）スキームを採用することである。
【０００４】
従来の形態の熱アシスト磁気記録（ＴＡＭＲ）スキームは、ある共通した特徴を有している。それは、記録ヘッドによってもたらされる磁界に直接的に関連しない物理的方法の使用を通じて、磁気記録メディアへエネルギーを注入するということである。仮に、そのようなＴＡＭＲスキームが、局所的な記録磁界領域における弱磁場記録を可能とするような媒体特性プロファイル（a medium-property profile）を生成することができれば、より弱い記録磁界を用いた場合であっても高密度記録が達成され得る。これは、媒体特性プロファイルおよび記録磁界の双方の空間的な勾配における増大（multiplicative）効果によるものである。このような従来のＴＡＭＲスキームは、ディープ・サブミクロン（deep sub-micron）以下の局所領域を光ビームの照射、あるいは超高周波交流磁界の発生により加熱する方法を含んでいる。
【０００５】
ＴＡＭＲスキームの加熱効果は、磁気メディアの微小部分における、本質的にはそのキュリー温度Ｔｃに至るまでの温度上昇によって発揮される。キュリー温度Ｔｃでは、保磁力および磁気異方性の双方が著しく低下し、その微小部分に対する磁気記録が容易となる。
【０００６】
ＴＡＭＲスキームでは、磁気メディアの特定微小領域における磁気記録層に対してニアフィールド光（近接場光）もしくは光周波数レーザ光を照射してその特定微小領域の磁気記録層の温度を上昇させる。これにより、磁気記録層の保磁力が低下し、比較的低い記録磁界によって磁気情報の記録が可能となる。近接場光は、例えば金属膜を励起し、その表面に表面プラズモンを局在させることで得られる。表面プラズモンは、例えば記録再生ヘッドの一部として組み込まれたおよそ２００ｎｍの幅を有する微小な導電性アンテナ（プラズモンアンテナ）において励起される。このプラズモンアンテナは、例えば同心円状をなすと共に交互に配置された複数の凹凸部分を表面に有する金属膜からなる。プラズモンアンテナは、例えばレーザダイオードから発振されて導波路などの手段を経由したレーザ光１２０３がその金属膜を照射することによって励起される。
【０００７】
図６は、従来の磁気記録再生デバイスにおけるスライダの概略構成を表す平面図である。図６では、磁気メディアから見上げるように、セラミック製のスライダ１４２の下面（ＡＢＳ）の構造を表している。スライダ１４２は、再生ヘッドおよび記録ヘッド（いずれも図示せず）を備えた記録再生ヘッド１４０が搭載されたものである。ＡＢＳは実際には平坦ではなく、凸部であるセントラルレール１５６およびサイドレール１５８と、凹部である空気溝１６０とが設けられた凹凸を有する面である。スライダ１４２のＡＢＳがそのような構造を有することにより、回転する磁気メディアの表面からスライダ１４２が浮上可能となっている。 磁気メディアが回転するとエッジ１６４（リーディングエッジという。）から空気が矢印で図示した方向に流入し、反対側のエッジ１６６（トレーリングエッジという。）から流出するようになる。
【０００８】
図７は、図６に示したスライダ１４２を有する磁気記録再生デバイスの、ＡＢＳと直交する断面の構成を表すものである。図７に示したように、記録再生ヘッド１４０を備えたスライダ１４２が、磁気メディア１０７の上方に配置されている。この磁気記録再生デバイスは、記録再生ヘッド１４０と共に、典型的なＴＡＭＲ構造をも有している。記録再生ヘッド１４０は、再生素子１７４と、上部磁極１１００および下部磁極１９８を有するインダクティブ記録ヘッドとを備えている。それら再生素子１７４、上部磁極１１００および下部磁極１９８は、いずれもスライダ１４２における磁気メディア１０７と対向する面、すなわちＡＢＳに露出するように配置されている。この記録再生ヘッド１４０は、さらに、ＡＢＳから離れた位置においてインダクティブコイル１８４、上部ヨーク１９４および絶縁充填層１８８を備えている。
【０００９】
このような典型的な記録再生ヘッド１４０においては、レーザダイオード１２００が、光周波数の電磁波（electromagnetic radiation）ビーム（レーザビーム）を、導波路１２０４を介して磁気記録ヘッドのＡＢＳ１４８の微小領域へ向けるように構成されている。この微小領域（例えば約２００μｍの幅を有している）は記録ヘッドにおける２つの磁極間に位置する領域であり、金属層からなるプラズモンアンテナ１１０２を含んでいる。このレーザビームはプラズモンアンテナ１１０２を励起させ、その表面に表面プラズモンを局在させる。その結果、近接場光としてのプラズモン電磁波が磁気メディア１０７におけるサブミクロンサイズの微小領域（スポット１７７）に突き当たり、そのスポット１７７にエネルギーを付与し、加熱することとなる。
【００１０】
このようなＴＡＭＲスキームの採用により、高密度記録に対応可能な小型の磁気記録ヘッドを用いつつ、比較的弱い記録磁界による書込動作が可能となっている。
【００１１】
一方、近年の磁気記録再生ヘッドでは、いわゆるダイナミックフライハイト（ＤＦＨ）構造を採用したものがみられる。ＤＦＨ構造は、動作中において、スライダを磁気ディスク表面から離れるように僅かに浮上させる一方、磁気ディスクと磁気記録再生ヘッドとの相互干渉（例えば、磁気ディスク表面と磁気記録再生ヘッドとの意図しない接触）の発生率を最小化する。
【００１２】
以上述べたＴＡＭＲスキームやＤＦＨ構造については、以下の先行技術文献が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０１１２５４２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／０２５２３９６号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／０２４７７４４号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００６／００９２５５０号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００８／０１７０３２１号明細書
【特許文献６】米国特許第７４２８１２４号明細書
【特許文献７】米国特許第７４３００９８号明細書
【特許文献８】米国特許第７３７２６６５号明細書
【特許文献９】米国特許第６９４０６９１号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００３／０１１２５４２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、最近、こうした磁気記録の分野においては、さらなる高密度記録への対応と共に、より優れた動作信頼性の確保が求められている。
【００１５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、駆動中において磁気メディアと磁気記録ヘッドとの接触などのエラーを生ずることなく、動作信頼性に優れ、かつ、高密度記録に対応可能な磁気記録デバイスおよびそれを用いた磁気記録方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の磁気記録デバイスは、スライダと、このスライダに搭載された磁気記録ヘッドと、この磁気記録ヘッドに隣接してスライダに設けられ、かつ、スライダの浮上高さを制御するＤＦＨ機構と、記録動作中において熱エネルギーを磁気メディアに移動させるＴＡＭＲ機構とを備える。ＴＡＭＲ機構は、様々な出力レベルのレーザ光を射出可能なレーザダイオードと、磁気記録ヘッドに隣接するプラズモンアンテナと、レーザダイオードから射出したレーザ光をプラズモンアンテナへ集束させる光導波路と、プラズモンアンテナを所定温度に到達するまで加熱する加熱手段とを有する。
【００１７】
本発明の磁気記録デバイスでは、ＴＡＭＲ機構がプラズモンアンテナを所定温度まで加熱する加熱手段を有するようにしたので、ＴＡＭＲ機構を利用して磁気メディアへの書込動作を行うにあたり、プラズモンアンテナを所定温度に至るまで予熱することによりスライダの浮上高さが一定となるように安定させたのち、プラズモンアンテナの励起により表面プラズモン近接場光を磁気メディアの表面に照射して書込可能な状態を形成することができる。
【００１８】
本発明の磁気記録デバイスでは、レーザダイオードが加熱手段を兼ねるようにするとよい。全体構成の簡素化に有利となるからである。また、ＤＦＨ機構は、磁気メディアに向かって突き出すことにより、スライダの浮上高さが一定となるように調整するものである。また、プラズモンアンテナは、最終到達温度の半分の予熱温度に到達するまで予熱されたのち、最終到達温度まで加熱されることにより表面プラズモンが励起され、熱エネルギーを磁気メディアへ伝達するようになっている。また、所定温度が表面プラズモンを励起することにより生じる熱エネルギーは、磁気メディアに記録されたデータの消去を引き起こすのに要する熱エネルギーよりも低いことが望ましい。
【００１９】
本発明の磁気記録方法は、スライダに搭載された磁気記録ヘッドを用いて、磁気メディアへの磁気情報の記録を行うためのものである。ここで、スライダは、記録ヘッドと共に、ＴＡＭＲ機構とスライダの浮上高さを制御するＤＦＨ機構とを搭載し、ＴＡＭＲ機構は、プラズモンアンテナと、様々な出力レベルのレーザ光を射出可能なレーザダイオードと、このレーザダイオードから射出したレーザ光をプラズモンアンテナへ集束させる光導波路と、プラズモンアンテナを予熱するための加熱手段とを有する。本発明の磁気記録方法は、ＤＦＨ機構によってスライダの浮上高さが一定となるよう制御しつつ、加熱手段によってプラズモンアンテナを所定温度に到達するまで加熱する第１のステップと、レーザダイオードからのレーザ光をプラズモンアンテナへ照射し、プラズモンアンテナから磁気メディアの表面へ表面プラズモン近接場光を導く第２のステップとを含む。
【００２０】
本発明の磁気記録方法では、加熱手段を使用してプラズモンアンテナを所定温度に至るまで予熱することにより、スライダの浮上高さが一定となるように安定したのち、プラズモンアンテナの励起により表面プラズモン近接場光が磁気メディアの表面に照射されて書込可能な状態が形成される。
【００２１】
本発明の磁気記録方法では、例えばレーザダイオードから、その最大出力未満の出力レベルを有するレーザ光を射出し、それをプラズモンアンテナへ吸収させることによりプラズモンアンテナの加熱を行う。また、第１のステップにおいて、プラズモンアンテナを、所定温度として最終到達温度の半分の予熱温度に到達するまで加熱し、ＤＦＨ機構により、スライダの一部を磁気メディアに向かって突出させることによりスライダの浮上高さが一定となるように調整するとよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の磁気記録デバイスおよび磁気記録方法によれば、ＴＡＭＲ機構を利用して高い記録密度で磁気メディアへの書込動作を可能としつつ、プラズモンアンテナの予熱を行わなかった場合と比較して、磁気メディアと磁気記録ヘッドとの接触などを回避し、より優れた動作信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態としての磁気記録再生デバイスの構成を表す断面図である。
【図２】図１に示したスライダの構成を表す平面図である。
【図３】レーザビームを照射されたプラズモンアンテナの温度の経時変化を表す特性図である。
【図４】スライダのＡＢＳと、磁気メディアとの間隔の経時変化を表す特性図である。
【図５】磁気メディアにおける記録層の磁気特性の温度依存性を表す特性図である。
【図６】従来の磁気記録再生デバイスにおけるスライダの構成を表す平面図である。
【図７】図６に示したスライダを搭載した従来の磁気記録再生デバイスの構成を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図１および図２を参照して、本発明の一実施の形態における磁気記録再生デバイスの構成について説明する。図１は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などに搭載される磁気記録再生デバイスの、エアベアリング面（ＡＢＳ）４８と直交する断面の構成を表しており、図２は、図１に示したスライダ４２のＡＢＳ４８に沿った概略構成を表している。
【００２５】
図１に示したように、この磁気記録再生デバイスでは、スライダ４２に設けられた記録再生ヘッド４０が、磁気メディア７の上方に位置するように構成されている。この磁気記録再生デバイスは、記録再生ヘッド４０と共に熱アシスト磁気記録（ＴＡＭＲ：thermal-assisted magnetic recording）機構およびダイナミックフライハイト（ＤＦＨ：dynamic fly height）機構をも備えている。
【００２６】
図２は、磁気メディアから見上げるように、セラミック製のスライダ４２の下面（ＡＢＳ）４８の構造を表した概略図である。ＡＢＳ４８は実際には平坦面ではなく、凸部であるセントラルレール５６およびサイドレール５８と、凹部である空気溝６０とを含む凹凸構造を有する面である。スライダ４２のＡＢＳ４８がそのような凹凸構造を有することにより、回転する磁気メディア７の表面からスライダ４２が浮上可能となっている。磁気メディア７が回転するとエッジ６４（リーディングエッジという。）から空気が矢印で図示した方向に流入し、反対側のエッジ６６（トレーリングエッジという。）から流出するようになる。
【００２７】
記録再生ヘッド４０は、再生素子７４と、上部磁極１００および下部磁極９８を含むインダクティブ型記録ヘッドとを有している。それら再生素子７４、上部磁極１００および下部磁極９８は、いずれもスライダ４２における磁気メディア７と対向する面、すなわちＡＢＳ４８に露出するように配置されている。記録再生ヘッド４０は、さらに、ＡＢＳ４８から離れた位置においてインダクティブコイル８４、上部ヨーク９４および絶縁充填層８８を備えている。
【００２８】
ＴＡＭＲ機構は、記録動作の際、熱エネルギーを磁気メディア７に供給するものである。すなわち、磁気メディア７の記録対象領域を局所的に加熱して保磁力および磁気異方性を低下させ、微弱な記録磁界であっても情報記録が可能なように補助する機能を有する。具体的には、ＴＡＭＲ機構は、様々な出力レベルのレーザ光を射出可能なレーザダイオード２００と、記録再生ヘッド４０に隣接するプラズモンアンテナ１０２と、レーザダイオード２００から射出したレーザ光２０３をプラズモンアンテナ１０２へ集束させる光導波路２０４とを有している。ここで、レーザダイオード２００は、プラズモンアンテナ１０２を所定温度に到達するまで加熱（予熱）する加熱（予熱）手段としても機能する。
【００２９】
詳細には、ＴＡＭＲ機構では、磁気メディア７の特定微小領域における磁気記録層（図示せず）に対してニアフィールド光（近接場光）もしくは光周波数レーザ光（図示せず）を照射してその特定微小領域の磁気記録層の温度を上昇させる。これにより、その磁気記録層の保磁力が低下し、比較的低い記録磁界によって磁気情報の記録が可能となる。近接場光は、プラズモンアンテナ１０２を励起し、その表面に表面プラズモンを局在させることで得られる。プラズモンアンテナ１０２は、例えば記録再生ヘッドの一部として上部磁極１００と下部磁極９８との間に、ＡＢＳ４８に一部が露出するように組み込まれたおよそ２００ｎｍの幅を有する金属膜からなる。この金属膜は、例えば同心円状をなすと共に交互に配置された複数の凹凸部分を表面に有する。プラズモンアンテナ１０２は、レーザダイオード２００から発振された光周波数のレーザ光２０３が導波路２０４を経由したのち、金属膜を照射することによって励起される。
【００３０】
このような磁気記録再生デバイスにおいては、上述したように、レーザダイオード２００から発振されたレーザ光２０３が、導波路２０４を介してプラズモンアンテナ１０２に照射される。プラズモンアンテナ１０２はレーザ光２０３の照射により励起され、その表面に表面プラズモンを局在させる。その結果、近接場光としてのプラズモン電磁波が磁気メディア７の記録層におけるサブミクロンサイズの微小領域（スポット７７）に集光され、そのスポット７７にエネルギーを付与し、加熱することとなる。
【００３１】
このように近接場光が照射されて加熱されるスポット７７は、磁気記録がなされる単位領域よりも小さい。そうしないと、既に書込がなされた隣接した記録領域の磁気情報が消去されてしまうおそれがあるからである。
【００３２】
スポット７７は、磁気記録ヘッドにおける上部磁極１００および下部磁極９８の間の領域に対向する微小領域である。磁気メディア７の記録層に伝達された光エネルギーは、その記録層の一部を局所的にキュリー温度に達するまで加熱する。 このような温度上昇は、その記録層を構成する磁性材料の磁気異方性および保磁力を低下させることとなり、磁化方向が記録磁界によって回転し易くなる。光学的に形成され、熱的に変更された磁気メディアの磁気異方性プロファイル（これは記録磁界のプロファイルと一致する）により、有効記録磁界の空間的勾配は、熱的勾配および磁界勾配の増大効果に起因して著しく改善される。
【００３３】
このようなＴＡＭＲスキームの採用により、高密度記録に対応可能な小型の磁気記録ヘッドを用いつつ、比較的弱い記録磁界による書込動作が可能となっている。
【００３４】
さらに、本実施の形態の磁気記録再生デバイスでは、高保磁力および高記録密度を有する磁気メディア７への記録動作を改良するためのＴＡＭＲのような技術と共に、ＤＦＨ構造をも採用している。ＤＦＨ機構は、スライダ４２の一部を磁気メディア７に向かって突出させることにより、スライダ４２の浮上高さ（スライダ４２におけるＡＢＳと磁気メディア７の表面との間隔）が一定となるように調整するものである。ＤＦＨ構造は、動作中において、スライダ４２を磁気ディスク７の表面から離れるように僅かに浮上させる一方、磁気ディスク７と記録再生ヘッド４０との相互干渉（例えば、磁気ディスク７表面と記録再生ヘッド４０との意図しない接触）の発生確率を最小化する。
【００３５】
スライダ４２の一部を突出させるには、例えばスライダ４２の、再生素子７４および記録ヘッドの近傍に埋め込まれた発熱素子４７を用いてその周辺を加熱することにより行う。発熱素子４７に電力が供給されると記録再生ヘッド４０の一部が加熱されて膨張し、ＡＢＳ４８が初期位置から突出するようになる。このような熱的に形成される突起は、再生および記録動作中におけるスライダ４８の浮上高さの制御を可能とする。その結果、記録再生ヘッド４０は、磁気ディスク７表面の凹凸に応じて上昇および降下をすることが可能となる。
【００３６】
ところが、ＴＡＭＲ技術とＤＦＨ技術との組み合わせは下記の問題を引き起こす可能性がある。すなわち、レーザダイオード２００からの光エネルギーを吸収することによりプラズモンアンテナ１０２が加熱されると、プラズモンアンテナ１０２およびその近傍は非常に素早く初期位置から磁気ディスク７の表面へ向けて突き出すこととなる。原理上は、ＤＦＨ構造によりスライダ４２が僅かに浮上することにより、加熱によるプラズモンアンテナ１０２の突き出し量の補償を行うことができる（例えば、発熱素子４７の発熱量を低下させ、ＡＢＳ４８を後退させる）。しかしながら、プラズマアンテナ１０２の突き出しに関する時定数ΘPAは１０以上５０以下であり、多くの場合、ＤＦＨ構造の応答に関する時定数ΘDFHよりも小さい（ΘPA＜ΘDFH）。そのため、ＤＦＨ構造はプラズモンアンテナ１０２の突き出し量の補償を適切に行うことが困難な場合も考えられる。そうした場合、例えば再生動作と記録動作との切り替えを行う際に、プラズモンアンテナ１０２の一時的な突出により、動作が不安定となる（場合によっては記録再生ヘッド４０と磁気メディア７との干渉が生じる）可能性がある。
【００３７】
そのような不安定な動作は、書込操作を行う前段階として、プラズモンアンテナ１０２が所定温度（最終目標温度の半分の温度）に達するように緩やかに予熱することにより解消可能である。予熱は、ＤＦＨ構造による補償を行う際に要する応答時間に相当する時間行うとよい。
【００３８】
すなわち、磁気メディア７への書込操作を行うにあたり、まず、加熱手段としてのレーザダイオード２００によってプラズモンアンテナ１０２を所定温度（予熱温度）に到達するまで加熱し、ＤＦＨ機構によってスライダ４２の浮上高さが一定となるよう安定化させる。そののち、レーザダイオード２００から、より高エネルギーのレーザ光２０３をプラズモンアンテナ１０２へ照射し、磁気メディア７の表面に表面プラズモン近接場光を導くようにする。こうすることにより、磁気メディア７の記録層が、弱い書込磁界であっても書込可能な状態となる。
【００３９】
予熱の間、発熱素子４７は、予熱された結果突起が生じる部分について効果的に補償することができる。その結果、書き込み操作を行う最終的な温度となったときには、スライダ４２の浮上高さの変動が十分に抑制される。この方法における優れた利点は、単純性および効率性の観点において、１つの光学レーザダイオードによって予熱され、かつ、その予熱温度を維持することが達成されることにある。すなわち、プラズモンアンテナを予熱するための他の機構（例えば抵抗加熱器や補助的なレーザなど）を用いる必要がない。
【００４０】
ＨＤＤおよび記録再生ヘッドが駆動する間、低電力でレーザ光２０３を連続して発振し続けることで、プラズモンアンテナ１０２は所定の予熱温度に維持される。書き込み操作が要求されると、レーザダイオード２００からのフルパワーのレーザ光２０３が予熱されたプラズモンアンテナ１０２に影響を及ぼし、その表面に表面プラズモンを生成する。
【００４１】
図３は、光周波数のレーザ光２０３の吸収によって熱的に励起される際の、プラズモンアンテナ１０２の温度と、経過時間との関係を表すものである。プラズモンアンテナ１０２の温度は、（照射されてから）約５×１０-6秒間程度で最終目標温度ＴPA/F（ここでは４５０℃）まで素早く上昇する。最終目標温度ＴPA/Fとは、磁気メディア７の記録層における書込操作に適した温度（例えばそのキュリー温度Ｔｃ）である。
【００４２】
スライダ４２のうち、プラズモンアンテナ１０２の近傍における突出量は、図４に示したように、指数関数的に非常に速く最大値を示し、最終目標温度ＴPA/Fにおける平衡値（均衡値）に達すると、その後は横ばいとなる。プラズモンアンテナ１０２の寸法とレーザダイオード２００のパワーとの関係に基づき、保磁力および磁気異方性が望ましい値となるまで低減されるような磁気メディア７表面の温度となるように調整することが望ましい。
【００４３】
図４において、曲線１は温度上昇に伴うプラズモンアンテナ１０２の突出量２０の変化を示し、曲線２は、ＤＦＨ機構の起動に伴うＡＢＳ４８の後退（retraction）量１０の変化を示している。それらの合成効果を表す曲線３に示したように、後退量１０および突出量２０の均衡値は安定化（飽和）する傾向にあるものの、それらの合計の突出量は初期の突出量を補正したものとなっていない。これは、ＤＦＨ機構の時定数ΘDFHが低いことにより、一時的な変位が生じているからである。なお、図４において、縦軸はＡＢＳ４８と磁気メディア７の表面との距離を相対的に表しており、目盛り５が初期位置を表している。
【００４４】
我々の実験およびシミュレーションでは、プラズモンアンテナ１０２をレーザ光２０３の吸収により最終目標温度ＴPA/Fの半分の温度まで予熱すると、そののちは、温度上昇による突出量変化はそれほど大きくないので、プラズモンアンテナ１０２と磁気メディア７の表面との間隔は良好に制御される。予熱の際にも、最終目標温度に到達させる際に用いるものと同じレーザダイオード２００を使用することにより、全体構成の簡素化を図ることができる。このような予熱の結果、ＤＦＨ機構による補償機能が十分に発揮され、応答時間の差に起因する一時的な突出現象は抑制される。すなわち、プラズモンアンテナ１０２がその最終目標温度の５０％に至るまで予熱されるならば、ＤＦＨ機構は、自らの応答時間に応じた割合でプラズモンアンテナ１０２の突出量の補償を行うことができ、一時的な突出量の変位を低減することができる。
【００４５】
図５は、磁気メディア７の記録層における温度Ｔと保磁力Ｈｋおよび磁化Ｍとの関係を表している。ここでは、横軸を温度Ｔとキュリー温度Ｔｃとの比で表し、縦軸を温度Ｔのときの保磁力Ｈｋおよび磁化Ｍと温度０のときの保磁力Ｈｋ０および磁化Ｍｋ０との比で表している。予熱されたプラズモンアンテナ１０２は磁気メディア７の記録情報を消去してしまうことはない。実際、最終目標温度の５０％の温度に予熱されたプラズモンアンテナ１０２は、磁気メディア７の対応領域の保磁力および磁化を２０％程度低下させるだけであり、その影響は副作用を起こすには不十分である。予熱されたプラズモンアンテナ１０２は、浮上高さが安定化したのち、ＴＡＭＲ効果が生じるように、プラズモン相互作用を形成するための、より高エネルギーのレーザ光２０３によって照射される。
【００４６】
このように、本実施の形態の磁気記録デバイスおよび磁気記録方法によれば、ＴＡＭＲ機構を利用して高い記録密度で磁気メディア７への書込動作を可能としつつ、プラズモンアンテナ１０２の予熱を行わなかった場合と比較して、磁気メディア７と記録再生ヘッド４０との接触などを回避し、より優れた動作信頼性を確保することができる。
【００４７】
なお、予熱処理において書込動作を行う直前にプラズモンアンテナ１０２を高温環境に晒すことは、プラズモンが活性化している間、磁気ディスク７表面のうちプラズモンアンテナ１０２が熱エネルギーを移動させるスポット７７の面積に対して悪影響（例えばスポット７７を大きくするなどの悪影響）を与えることがない。このため、既に磁気ディスク７に記録されたデータの不必要な消去がなされることがない。プラズモンアンテナ１０２が磁気ディスク７の上方を通過するときに磁気ディスク７の表面にプラズモン近接場が照射されるが、その時間は極めて僅かであるからである。
【００４８】
以上、特定の実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例において説明した態様に限定されず、本発明の趣旨から外れることがない限りにおいて、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態においては、プラズモンアンテナ１０２を励起して表面プラズモンを生じさせるためのレーザダイオード２００を、プラズモンアンテナ１０２の予熱を行うための加熱手段としても利用するようにしたが、加熱手段としてレーザダイオード２００とは異なるもの（例えば抵抗体など）を用いてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
７…磁気記録媒体、４０…記録再生ヘッド、４２…スライダ、４７…発熱素子、７４…再生素子、７７…スポット、８４…誘導コイル、９４…誘導コイル、９８…下部磁極、１００…上部磁極、１０２…プラズモンアンテナ、２００…レーザダイオード、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録ヘッドを搭載した磁気記録デバイス、ならびに、磁気記録ヘッドを用いて磁気メディア（磁気記録媒体）への磁気情報の記録を行うための磁気記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１インチ四方あたり１〜１０テラビット（Tbpsi）の高密度記録に対応するには、新たな磁気記録メディアや磁気記録ヘッドの開発に加え、いわゆる超常磁性（superparamagnetic）効果の発現を抑制することが可能な新たな磁気記録の仕組みの開発（これが最も重要である）が必要とされる。この超常磁性効果は、情報が記録されるべき極めて狭い領域において熱的不安定状態を生じさせる。このような熱的不安定状態の回避方法としては、高い磁気異方性および高い保磁力を有する磁気メディアを使用することが挙げられる。そのような磁気メディアには、高密度記録に対応するためにいっそう小型化した磁気記録ヘッドによって書込を行うことが可能である。
【０００３】
しかしながら、高保磁力および高磁気異方性の磁気メディアを用いることにより、以下の２つの対立する必要条件を生み出すこととなる。すなわち、第１の条件として、高保磁力および高磁気異方性の磁気メディアに情報記録を行うにあたり、より強力な記録磁界が必要となる。その一方、第２の条件として、高い記録密度を生み出すためには、磁気記録ヘッドの小型化が求められる。一般に、磁気記録ヘッドは、小さくなるほど記録磁界勾配が緩くなり、記録磁界が空間において幅広い分布を有するようになる。上記条件の双方を満足することは、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：hard-disk-drive）における現状の磁気記録スキームのさらなる発展を妨げる要因となるおそれがある。仮に、上記条件を満足することができないのであれば、記録密度のさらなる向上は困難である。このような対立条件に対処する１つの方法は、熱的にアシストされた磁気記録（ＴＡＭＲ：thermal-assisted magnetic recording）スキームを採用することである。
【０００４】
従来の形態の熱アシスト磁気記録（ＴＡＭＲ）スキームは、ある共通した特徴を有している。それは、記録ヘッドによってもたらされる磁界に直接的に関連しない物理的方法の使用を通じて、磁気記録メディアへエネルギーを注入するということである。仮に、そのようなＴＡＭＲスキームが、局所的な記録磁界領域における弱磁場記録を可能とするような媒体特性プロファイル（a medium-property profile）を生成することができれば、より弱い記録磁界を用いた場合であっても高密度記録が達成され得る。これは、媒体特性プロファイルおよび記録磁界の双方の空間的な勾配における増大（multiplicative）効果によるものである。このような従来のＴＡＭＲスキームは、ディープ・サブミクロン（deep sub-micron）以下の局所領域を光ビームの照射、あるいは超高周波交流磁界の発生により加熱する方法を含んでいる。
【０００５】
ＴＡＭＲスキームの加熱効果は、磁気メディアの微小部分における、本質的にはそのキュリー温度Ｔｃに至るまでの温度上昇によって発揮される。キュリー温度Ｔｃでは、保磁力および磁気異方性の双方が著しく低下し、その微小部分に対する磁気記録が容易となる。
【０００６】
ＴＡＭＲスキームでは、磁気メディアの特定微小領域における磁気記録層に対してニアフィールド光（近接場光）もしくは光周波数レーザ光を照射してその特定微小領域の磁気記録層の温度を上昇させる。これにより、磁気記録層の保磁力が低下し、比較的低い記録磁界によって磁気情報の記録が可能となる。近接場光は、例えば金属膜を励起し、その表面に表面プラズモンを局在させることで得られる。表面プラズモンは、例えば記録再生ヘッドの一部として組み込まれたおよそ２００ｎｍの幅を有する微小な導電性アンテナ（プラズモンアンテナ）において励起される。このプラズモンアンテナは、例えば同心円状をなすと共に交互に配置された複数の凹凸部分を表面に有する金属膜からなる。プラズモンアンテナは、例えばレーザダイオードから発振されて導波路などの手段を経由したレーザ光１２０３がその金属膜を照射することによって励起される。
【０００７】
図６は、従来の磁気記録再生デバイスにおけるスライダの概略構成を表す平面図である。図６では、磁気メディアから見上げるように、セラミック製のスライダ１４２の下面（ＡＢＳ）の構造を表している。スライダ１４２は、再生ヘッドおよび記録ヘッド（いずれも図示せず）を備えた記録再生ヘッド１４０が搭載されたものである。ＡＢＳは実際には平坦ではなく、凸部であるセントラルレール１５６およびサイドレール１５８と、凹部である空気溝１６０とが設けられた凹凸を有する面である。スライダ１４２のＡＢＳがそのような構造を有することにより、回転する磁気メディアの表面からスライダ１４２が浮上可能となっている。 磁気メディアが回転するとエッジ１６４（リーディングエッジという。）から空気が矢印で図示した方向に流入し、反対側のエッジ１６６（トレーリングエッジという。）から流出するようになる。
【０００８】
図７は、図６に示したスライダ１４２を有する磁気記録再生デバイスの、ＡＢＳと直交する断面の構成を表すものである。図７に示したように、記録再生ヘッド１４０を備えたスライダ１４２が、磁気メディア１０７の上方に配置されている。この磁気記録再生デバイスは、記録再生ヘッド１４０と共に、典型的なＴＡＭＲ構造をも有している。記録再生ヘッド１４０は、再生素子１７４と、上部磁極１１００および下部磁極１９８を有するインダクティブ記録ヘッドとを備えている。それら再生素子１７４、上部磁極１１００および下部磁極１９８は、いずれもスライダ１４２における磁気メディア１０７と対向する面、すなわちＡＢＳに露出するように配置されている。この記録再生ヘッド１４０は、さらに、ＡＢＳから離れた位置においてインダクティブコイル１８４、上部ヨーク１９４および絶縁充填層１８８を備えている。
【０００９】
このような典型的な記録再生ヘッド１４０においては、レーザダイオード１２００が、光周波数の電磁波（electromagnetic radiation）ビーム（レーザビーム）を、導波路１２０４を介して磁気記録ヘッドのＡＢＳ１４８の微小領域へ向けるように構成されている。この微小領域（例えば約２００μｍの幅を有している）は記録ヘッドにおける２つの磁極間に位置する領域であり、金属層からなるプラズモンアンテナ１１０２を含んでいる。このレーザビームはプラズモンアンテナ１１０２を励起させ、その表面に表面プラズモンを局在させる。その結果、近接場光としてのプラズモン電磁波が磁気メディア１０７におけるサブミクロンサイズの微小領域（スポット１７７）に突き当たり、そのスポット１７７にエネルギーを付与し、加熱することとなる。
【００１０】
このようなＴＡＭＲスキームの採用により、高密度記録に対応可能な小型の磁気記録ヘッドを用いつつ、比較的弱い記録磁界による書込動作が可能となっている。
【００１１】
一方、近年の磁気記録再生ヘッドでは、いわゆるダイナミックフライハイト（ＤＦＨ）構造を採用したものがみられる。ＤＦＨ構造は、動作中において、スライダを磁気ディスク表面から離れるように僅かに浮上させる一方、磁気ディスクと磁気記録再生ヘッドとの相互干渉（例えば、磁気ディスク表面と磁気記録再生ヘッドとの意図しない接触）の発生率を最小化する。
【００１２】
以上述べたＴＡＭＲスキームやＤＦＨ構造については、以下の先行技術文献が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０１１２５４２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／０２５２３９６号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／０２４７７４４号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００６／００９２５５０号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００８／０１７０３２１号明細書
【特許文献６】米国特許第７４２８１２４号明細書
【特許文献７】米国特許第７４３００９８号明細書
【特許文献８】米国特許第７３７２６６５号明細書
【特許文献９】米国特許第６９４０６９１号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００３／０１１２５４２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、最近、こうした磁気記録の分野においては、さらなる高密度記録への対応と共に、より優れた動作信頼性の確保が求められている。
【００１５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、駆動中において磁気メディアと磁気記録ヘッドとの接触などのエラーを生ずることなく、動作信頼性に優れ、かつ、高密度記録に対応可能な磁気記録デバイスおよびそれを用いた磁気記録方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の磁気記録デバイスは、スライダと、このスライダに搭載された磁気記録ヘッドと、この磁気記録ヘッドに隣接してスライダに設けられ、かつ、スライダの浮上高さを制御するＤＦＨ機構と、記録動作中において熱エネルギーを磁気メディアに移動させるＴＡＭＲ機構とを備える。ＴＡＭＲ機構は、様々な出力レベルのレーザ光を射出可能なレーザダイオードと、磁気記録ヘッドに隣接するプラズモンアンテナと、レーザダイオードから射出したレーザ光をプラズモンアンテナへ集束させる光導波路と、プラズモンアンテナを所定温度に到達するまで加熱する加熱手段とを有する。
【００１７】
本発明の磁気記録デバイスでは、ＴＡＭＲ機構がプラズモンアンテナを所定温度まで加熱する加熱手段を有するようにしたので、ＴＡＭＲ機構を利用して磁気メディアへの書込動作を行うにあたり、プラズモンアンテナを所定温度に至るまで予熱することによりスライダの浮上高さが一定となるように安定させたのち、プラズモンアンテナの励起により表面プラズモン近接場光を磁気メディアの表面に照射して書込可能な状態を形成することができる。
【００１８】
本発明の磁気記録デバイスでは、レーザダイオードが加熱手段を兼ねるようにするとよい。全体構成の簡素化に有利となるからである。また、ＤＦＨ機構は、磁気メディアに向かって突き出すことにより、スライダの浮上高さが一定となるように調整するものである。また、プラズモンアンテナは、最終到達温度の半分の予熱温度に到達するまで予熱されたのち、最終到達温度まで加熱されることにより表面プラズモンが励起され、熱エネルギーを磁気メディアへ伝達するようになっている。また、所定温度が表面プラズモンを励起することにより生じる熱エネルギーは、磁気メディアに記録されたデータの消去を引き起こすのに要する熱エネルギーよりも低いことが望ましい。
【００１９】
本発明の磁気記録方法は、スライダに搭載された磁気記録ヘッドを用いて、磁気メディアへの磁気情報の記録を行うためのものである。ここで、スライダは、記録ヘッドと共に、ＴＡＭＲ機構とスライダの浮上高さを制御するＤＦＨ機構とを搭載し、ＴＡＭＲ機構は、プラズモンアンテナと、様々な出力レベルのレーザ光を射出可能なレーザダイオードと、このレーザダイオードから射出したレーザ光をプラズモンアンテナへ集束させる光導波路と、プラズモンアンテナを予熱するための加熱手段とを有する。本発明の磁気記録方法は、ＤＦＨ機構によってスライダの浮上高さが一定となるよう制御しつつ、加熱手段によってプラズモンアンテナを所定温度に到達するまで加熱する第１のステップと、レーザダイオードからのレーザ光をプラズモンアンテナへ照射し、プラズモンアンテナから磁気メディアの表面へ表面プラズモン近接場光を導く第２のステップとを含む。
【００２０】
本発明の磁気記録方法では、加熱手段を使用してプラズモンアンテナを所定温度に至るまで予熱することにより、スライダの浮上高さが一定となるように安定したのち、プラズモンアンテナの励起により表面プラズモン近接場光が磁気メディアの表面に照射されて書込可能な状態が形成される。
【００２１】
本発明の磁気記録方法では、例えばレーザダイオードから、その最大出力未満の出力レベルを有するレーザ光を射出し、それをプラズモンアンテナへ吸収させることによりプラズモンアンテナの加熱を行う。また、第１のステップにおいて、プラズモンアンテナを、所定温度として最終到達温度の半分の予熱温度に到達するまで加熱し、ＤＦＨ機構により、スライダの一部を磁気メディアに向かって突出させることによりスライダの浮上高さが一定となるように調整するとよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の磁気記録デバイスおよび磁気記録方法によれば、ＴＡＭＲ機構を利用して高い記録密度で磁気メディアへの書込動作を可能としつつ、プラズモンアンテナの予熱を行わなかった場合と比較して、磁気メディアと磁気記録ヘッドとの接触などを回避し、より優れた動作信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態としての磁気記録再生デバイスの構成を表す断面図である。
【図２】図１に示したスライダの構成を表す平面図である。
【図３】レーザビームを照射されたプラズモンアンテナの温度の経時変化を表す特性図である。
【図４】スライダのＡＢＳと、磁気メディアとの間隔の経時変化を表す特性図である。
【図５】磁気メディアにおける記録層の磁気特性の温度依存性を表す特性図である。
【図６】従来の磁気記録再生デバイスにおけるスライダの構成を表す平面図である。
【図７】図６に示したスライダを搭載した従来の磁気記録再生デバイスの構成を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図１および図２を参照して、本発明の一実施の形態における磁気記録再生デバイスの構成について説明する。図１は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などに搭載される磁気記録再生デバイスの、エアベアリング面（ＡＢＳ）４８と直交する断面の構成を表しており、図２は、図１に示したスライダ４２のＡＢＳ４８に沿った概略構成を表している。
【００２５】
図１に示したように、この磁気記録再生デバイスでは、スライダ４２に設けられた記録再生ヘッド４０が、磁気メディア７の上方に位置するように構成されている。この磁気記録再生デバイスは、記録再生ヘッド４０と共に熱アシスト磁気記録（ＴＡＭＲ：thermal-assisted magnetic recording）機構およびダイナミックフライハイト（ＤＦＨ：dynamic fly height）機構をも備えている。
【００２６】
図２は、磁気メディアから見上げるように、セラミック製のスライダ４２の下面（ＡＢＳ）４８の構造を表した概略図である。ＡＢＳ４８は実際には平坦面ではなく、凸部であるセントラルレール５６およびサイドレール５８と、凹部である空気溝６０とを含む凹凸構造を有する面である。スライダ４２のＡＢＳ４８がそのような凹凸構造を有することにより、回転する磁気メディア７の表面からスライダ４２が浮上可能となっている。磁気メディア７が回転するとエッジ６４（リーディングエッジという。）から空気が矢印で図示した方向に流入し、反対側のエッジ６６（トレーリングエッジという。）から流出するようになる。
【００２７】
記録再生ヘッド４０は、再生素子７４と、上部磁極１００および下部磁極９８を含むインダクティブ型記録ヘッドとを有している。それら再生素子７４、上部磁極１００および下部磁極９８は、いずれもスライダ４２における磁気メディア７と対向する面、すなわちＡＢＳ４８に露出するように配置されている。記録再生ヘッド４０は、さらに、ＡＢＳ４８から離れた位置においてインダクティブコイル８４、上部ヨーク９４および絶縁充填層８８を備えている。
【００２８】
ＴＡＭＲ機構は、記録動作の際、熱エネルギーを磁気メディア７に供給するものである。すなわち、磁気メディア７の記録対象領域を局所的に加熱して保磁力および磁気異方性を低下させ、微弱な記録磁界であっても情報記録が可能なように補助する機能を有する。具体的には、ＴＡＭＲ機構は、様々な出力レベルのレーザ光を射出可能なレーザダイオード２００と、記録再生ヘッド４０に隣接するプラズモンアンテナ１０２と、レーザダイオード２００から射出したレーザ光２０３をプラズモンアンテナ１０２へ集束させる光導波路２０４とを有している。ここで、レーザダイオード２００は、プラズモンアンテナ１０２を所定温度に到達するまで加熱（予熱）する加熱（予熱）手段としても機能する。
【００２９】
詳細には、ＴＡＭＲ機構では、磁気メディア７の特定微小領域における磁気記録層（図示せず）に対してニアフィールド光（近接場光）もしくは光周波数レーザ光（図示せず）を照射してその特定微小領域の磁気記録層の温度を上昇させる。これにより、その磁気記録層の保磁力が低下し、比較的低い記録磁界によって磁気情報の記録が可能となる。近接場光は、プラズモンアンテナ１０２を励起し、その表面に表面プラズモンを局在させることで得られる。プラズモンアンテナ１０２は、例えば記録再生ヘッドの一部として上部磁極１００と下部磁極９８との間に、ＡＢＳ４８に一部が露出するように組み込まれたおよそ２００ｎｍの幅を有する金属膜からなる。この金属膜は、例えば同心円状をなすと共に交互に配置された複数の凹凸部分を表面に有する。プラズモンアンテナ１０２は、レーザダイオード２００から発振された光周波数のレーザ光２０３が導波路２０４を経由したのち、金属膜を照射することによって励起される。
【００３０】
このような磁気記録再生デバイスにおいては、上述したように、レーザダイオード２００から発振されたレーザ光２０３が、導波路２０４を介してプラズモンアンテナ１０２に照射される。プラズモンアンテナ１０２はレーザ光２０３の照射により励起され、その表面に表面プラズモンを局在させる。その結果、近接場光としてのプラズモン電磁波が磁気メディア７の記録層におけるサブミクロンサイズの微小領域（スポット７７）に集光され、そのスポット７７にエネルギーを付与し、加熱することとなる。
【００３１】
このように近接場光が照射されて加熱されるスポット７７は、磁気記録がなされる単位領域よりも小さい。そうしないと、既に書込がなされた隣接した記録領域の磁気情報が消去されてしまうおそれがあるからである。
【００３２】
スポット７７は、磁気記録ヘッドにおける上部磁極１００および下部磁極９８の間の領域に対向する微小領域である。磁気メディア７の記録層に伝達された光エネルギーは、その記録層の一部を局所的にキュリー温度に達するまで加熱する。 このような温度上昇は、その記録層を構成する磁性材料の磁気異方性および保磁力を低下させることとなり、磁化方向が記録磁界によって回転し易くなる。光学的に形成され、熱的に変更された磁気メディアの磁気異方性プロファイル（これは記録磁界のプロファイルと一致する）により、有効記録磁界の空間的勾配は、熱的勾配および磁界勾配の増大効果に起因して著しく改善される。
【００３３】
このようなＴＡＭＲスキームの採用により、高密度記録に対応可能な小型の磁気記録ヘッドを用いつつ、比較的弱い記録磁界による書込動作が可能となっている。
【００３４】
さらに、本実施の形態の磁気記録再生デバイスでは、高保磁力および高記録密度を有する磁気メディア７への記録動作を改良するためのＴＡＭＲのような技術と共に、ＤＦＨ構造をも採用している。ＤＦＨ機構は、スライダ４２の一部を磁気メディア７に向かって突出させることにより、スライダ４２の浮上高さ（スライダ４２におけるＡＢＳと磁気メディア７の表面との間隔）が一定となるように調整するものである。ＤＦＨ構造は、動作中において、スライダ４２を磁気ディスク７の表面から離れるように僅かに浮上させる一方、磁気ディスク７と記録再生ヘッド４０との相互干渉（例えば、磁気ディスク７表面と記録再生ヘッド４０との意図しない接触）の発生確率を最小化する。
【００３５】
スライダ４２の一部を突出させるには、例えばスライダ４２の、再生素子７４および記録ヘッドの近傍に埋め込まれた発熱素子４７を用いてその周辺を加熱することにより行う。発熱素子４７に電力が供給されると記録再生ヘッド４０の一部が加熱されて膨張し、ＡＢＳ４８が初期位置から突出するようになる。このような熱的に形成される突起は、再生および記録動作中におけるスライダ４８の浮上高さの制御を可能とする。その結果、記録再生ヘッド４０は、磁気ディスク７表面の凹凸に応じて上昇および降下をすることが可能となる。
【００３６】
ところが、ＴＡＭＲ技術とＤＦＨ技術との組み合わせは下記の問題を引き起こす可能性がある。すなわち、レーザダイオード２００からの光エネルギーを吸収することによりプラズモンアンテナ１０２が加熱されると、プラズモンアンテナ１０２およびその近傍は非常に素早く初期位置から磁気ディスク７の表面へ向けて突き出すこととなる。原理上は、ＤＦＨ構造によりスライダ４２が僅かに浮上することにより、加熱によるプラズモンアンテナ１０２の突き出し量の補償を行うことができる（例えば、発熱素子４７の発熱量を低下させ、ＡＢＳ４８を後退させる）。しかしながら、プラズマアンテナ１０２の突き出しに関する時定数ΘPAは１０以上５０以下であり、多くの場合、ＤＦＨ構造の応答に関する時定数ΘDFHよりも小さい（ΘPA＜ΘDFH）。そのため、ＤＦＨ構造はプラズモンアンテナ１０２の突き出し量の補償を適切に行うことが困難な場合も考えられる。そうした場合、例えば再生動作と記録動作との切り替えを行う際に、プラズモンアンテナ１０２の一時的な突出により、動作が不安定となる（場合によっては記録再生ヘッド４０と磁気メディア７との干渉が生じる）可能性がある。
【００３７】
そのような不安定な動作は、書込操作を行う前段階として、プラズモンアンテナ１０２が所定温度（最終目標温度の半分の温度）に達するように緩やかに予熱することにより解消可能である。予熱は、ＤＦＨ構造による補償を行う際に要する応答時間に相当する時間行うとよい。
【００３８】
すなわち、磁気メディア７への書込操作を行うにあたり、まず、加熱手段としてのレーザダイオード２００によってプラズモンアンテナ１０２を所定温度（予熱温度）に到達するまで加熱し、ＤＦＨ機構によってスライダ４２の浮上高さが一定となるよう安定化させる。そののち、レーザダイオード２００から、より高エネルギーのレーザ光２０３をプラズモンアンテナ１０２へ照射し、磁気メディア７の表面に表面プラズモン近接場光を導くようにする。こうすることにより、磁気メディア７の記録層が、弱い書込磁界であっても書込可能な状態となる。
【００３９】
予熱の間、発熱素子４７は、予熱された結果突起が生じる部分について効果的に補償することができる。その結果、書き込み操作を行う最終的な温度となったときには、スライダ４２の浮上高さの変動が十分に抑制される。この方法における優れた利点は、単純性および効率性の観点において、１つの光学レーザダイオードによって予熱され、かつ、その予熱温度を維持することが達成されることにある。すなわち、プラズモンアンテナを予熱するための他の機構（例えば抵抗加熱器や補助的なレーザなど）を用いる必要がない。
【００４０】
ＨＤＤおよび記録再生ヘッドが駆動する間、低電力でレーザ光２０３を連続して発振し続けることで、プラズモンアンテナ１０２は所定の予熱温度に維持される。書き込み操作が要求されると、レーザダイオード２００からのフルパワーのレーザ光２０３が予熱されたプラズモンアンテナ１０２に影響を及ぼし、その表面に表面プラズモンを生成する。
【００４１】
図３は、光周波数のレーザ光２０３の吸収によって熱的に励起される際の、プラズモンアンテナ１０２の温度と、経過時間との関係を表すものである。プラズモンアンテナ１０２の温度は、（照射されてから）約５×１０-6秒間程度で最終目標温度ＴPA/F（ここでは４５０℃）まで素早く上昇する。最終目標温度ＴPA/Fとは、磁気メディア７の記録層における書込操作に適した温度（例えばそのキュリー温度Ｔｃ）である。
【００４２】
スライダ４２のうち、プラズモンアンテナ１０２の近傍における突出量は、図４に示したように、指数関数的に非常に速く最大値を示し、最終目標温度ＴPA/Fにおける平衡値（均衡値）に達すると、その後は横ばいとなる。プラズモンアンテナ１０２の寸法とレーザダイオード２００のパワーとの関係に基づき、保磁力および磁気異方性が望ましい値となるまで低減されるような磁気メディア７表面の温度となるように調整することが望ましい。
【００４３】
図４において、曲線１は温度上昇に伴うプラズモンアンテナ１０２の突出量２０の変化を示し、曲線２は、ＤＦＨ機構の起動に伴うＡＢＳ４８の後退（retraction）量１０の変化を示している。それらの合成効果を表す曲線３に示したように、後退量１０および突出量２０の均衡値は安定化（飽和）する傾向にあるものの、それらの合計の突出量は初期の突出量を補正したものとなっていない。これは、ＤＦＨ機構の時定数ΘDFHが低いことにより、一時的な変位が生じているからである。なお、図４において、縦軸はＡＢＳ４８と磁気メディア７の表面との距離を相対的に表しており、目盛り５が初期位置を表している。
【００４４】
我々の実験およびシミュレーションでは、プラズモンアンテナ１０２をレーザ光２０３の吸収により最終目標温度ＴPA/Fの半分の温度まで予熱すると、そののちは、温度上昇による突出量変化はそれほど大きくないので、プラズモンアンテナ１０２と磁気メディア７の表面との間隔は良好に制御される。予熱の際にも、最終目標温度に到達させる際に用いるものと同じレーザダイオード２００を使用することにより、全体構成の簡素化を図ることができる。このような予熱の結果、ＤＦＨ機構による補償機能が十分に発揮され、応答時間の差に起因する一時的な突出現象は抑制される。すなわち、プラズモンアンテナ１０２がその最終目標温度の５０％に至るまで予熱されるならば、ＤＦＨ機構は、自らの応答時間に応じた割合でプラズモンアンテナ１０２の突出量の補償を行うことができ、一時的な突出量の変位を低減することができる。
【００４５】
図５は、磁気メディア７の記録層における温度Ｔと保磁力Ｈｋおよび磁化Ｍとの関係を表している。ここでは、横軸を温度Ｔとキュリー温度Ｔｃとの比で表し、縦軸を温度Ｔのときの保磁力Ｈｋおよび磁化Ｍと温度０のときの保磁力Ｈｋ０および磁化Ｍｋ０との比で表している。予熱されたプラズモンアンテナ１０２は磁気メディア７の記録情報を消去してしまうことはない。実際、最終目標温度の５０％の温度に予熱されたプラズモンアンテナ１０２は、磁気メディア７の対応領域の保磁力および磁化を２０％程度低下させるだけであり、その影響は副作用を起こすには不十分である。予熱されたプラズモンアンテナ１０２は、浮上高さが安定化したのち、ＴＡＭＲ効果が生じるように、プラズモン相互作用を形成するための、より高エネルギーのレーザ光２０３によって照射される。
【００４６】
このように、本実施の形態の磁気記録デバイスおよび磁気記録方法によれば、ＴＡＭＲ機構を利用して高い記録密度で磁気メディア７への書込動作を可能としつつ、プラズモンアンテナ１０２の予熱を行わなかった場合と比較して、磁気メディア７と記録再生ヘッド４０との接触などを回避し、より優れた動作信頼性を確保することができる。
【００４７】
なお、予熱処理において書込動作を行う直前にプラズモンアンテナ１０２を高温環境に晒すことは、プラズモンが活性化している間、磁気ディスク７表面のうちプラズモンアンテナ１０２が熱エネルギーを移動させるスポット７７の面積に対して悪影響（例えばスポット７７を大きくするなどの悪影響）を与えることがない。このため、既に磁気ディスク７に記録されたデータの不必要な消去がなされることがない。プラズモンアンテナ１０２が磁気ディスク７の上方を通過するときに磁気ディスク７の表面にプラズモン近接場が照射されるが、その時間は極めて僅かであるからである。
【００４８】
以上、特定の実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例において説明した態様に限定されず、本発明の趣旨から外れることがない限りにおいて、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態においては、プラズモンアンテナ１０２を励起して表面プラズモンを生じさせるためのレーザダイオード２００を、プラズモンアンテナ１０２の予熱を行うための加熱手段としても利用するようにしたが、加熱手段としてレーザダイオード２００とは異なるもの（例えば抵抗体など）を用いてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
７…磁気記録媒体、４０…記録再生ヘッド、４２…スライダ、４７…発熱素子、７４…再生素子、７７…スポット、８４…誘導コイル、９４…誘導コイル、９８…下部磁極、１００…上部磁極、１０２…プラズモンアンテナ、２００…レーザダイオード、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライダと、
前記スライダに搭載された磁気記録ヘッドと、
前記磁気記録再生ヘッドに隣接して前記スライダに設けられ、かつ、前記スライダの浮上高さを制御するＤＦＨ機構と、
記録動作中において熱エネルギーを磁気メディアに移動させるＴＡＭＲ機構と
を備え、
前記ＴＡＭＲ機構は、
様々な出力レベルのレーザ光を射出可能なレーザダイオードと、
前記磁気記録再生ヘッドに隣接するプラズモンアンテナと、
前記レーザダイオードから射出したレーザ光を前記プラズモンアンテナへ集束させる光導波路と、
前記プラズモンアンテナを所定温度に到達するまで加熱する加熱手段と
を有する
ことを特徴とする磁気記録デバイス。
【請求項２】
前記レーザダイオードは、前記加熱手段を兼ねていることを特徴とする請求項１記載の磁気記録デバイス。
【請求項３】
前記ＤＦＨ機構は、前記スライダの一部が前記磁気メディアに向かって突き出すことにより、前記スライダの浮上高さが一定となるように調整するものである
ことを特徴とする請求項１記載の磁気記録デバイス。
【請求項４】
前記プラズモンアンテナは、最終到達温度の半分の予熱温度に到達するまで予熱されたのち、前記最終到達温度まで加熱されることにより表面プラズモンが励起され、熱エネルギーを前記磁気メディアへ伝達するようになっている
ことを特徴とする請求項１記載の磁気記録デバイス。
【請求項５】
前記所定温度が表面プラズモンを励起することにより生じる熱エネルギーは、前記磁気メディアに記録されたデータの消去を引き起こすのに要する熱エネルギーよりも低い
ことを特徴とする請求項４記載の磁気記録デバイス。
【請求項６】
スライダに搭載された磁気記録ヘッドを用いて磁気メディアへの磁気情報の記録を行うための磁気記録方法であって、
前記スライダは、前記磁気記録ヘッドと共に、ＴＡＭＲ機構と、前記スライダの浮上高さを制御するＤＦＨ機構とを搭載し、
前記ＴＡＭＲ機構は、プラズモンアンテナと、様々な出力レベルのレーザ光を射出可能なレーザダイオードと、前記レーザダイオードから射出したレーザ光を前記プラズモンアンテナへ集束させる光導波路と、前記プラズモンアンテナを加熱するための加熱手段とを有し、
前記ＤＦＨ機構によって前記スライダの浮上高さが一定となるよう制御しつつ、前記加熱手段によって前記プラズモンアンテナを所定温度に到達するまで加熱する第１のステップと、
前記レーザダイオードからのレーザ光を前記プラズモンアンテナへ照射し、前記プラズモンアンテナから前記磁気メディアの表面へ表面プラズモン近接場光を導く第２のステップと
を含むことを特徴とする磁気記録方法。
【請求項７】
前記レーザダイオードから、その最大出力未満の出力レベルを有するレーザ光を射出し、それを前記プラズモンアンテナへ吸収させることにより前記プラズモンアンテナの加熱を行う
ことを特徴とする請求項６記載の磁気記録方法。
【請求項８】
前記第１のステップにおいて、
前記プラズモンアンテナを、前記所定温度として最終到達温度の半分の予熱温度に到達するまで加熱し、
前記ＤＦＨ機構により、前記スライダの一部を前記磁気メディアに向かって突出させることにより前記スライダの浮上高さが一定となるように調整する
ことを特徴とする請求項６記載の磁気記録方法。
【請求項９】
前記プラズモンアンテナを加熱することにより、前記スライダの浮上高さが一定となるように調整する時間を確保する
ことを特徴とする請求項６記載の磁気記録方法。
【請求項１０】
前記磁気メディアに記録された情報を消去しないようにすることを特徴とする請求項６記載の磁気記録方法。
【請求項１】
スライダと、
前記スライダに搭載された磁気記録ヘッドと、
前記磁気記録再生ヘッドに隣接して前記スライダに設けられ、かつ、前記スライダの浮上高さを制御するＤＦＨ機構と、
記録動作中において熱エネルギーを磁気メディアに移動させるＴＡＭＲ機構と
を備え、
前記ＴＡＭＲ機構は、
様々な出力レベルのレーザ光を射出可能なレーザダイオードと、
前記磁気記録再生ヘッドに隣接するプラズモンアンテナと、
前記レーザダイオードから射出したレーザ光を前記プラズモンアンテナへ集束させる光導波路と、
前記プラズモンアンテナを所定温度に到達するまで加熱する加熱手段と
を有する
ことを特徴とする磁気記録デバイス。
【請求項２】
前記レーザダイオードは、前記加熱手段を兼ねていることを特徴とする請求項１記載の磁気記録デバイス。
【請求項３】
前記ＤＦＨ機構は、前記スライダの一部が前記磁気メディアに向かって突き出すことにより、前記スライダの浮上高さが一定となるように調整するものである
ことを特徴とする請求項１記載の磁気記録デバイス。
【請求項４】
前記プラズモンアンテナは、最終到達温度の半分の予熱温度に到達するまで予熱されたのち、前記最終到達温度まで加熱されることにより表面プラズモンが励起され、熱エネルギーを前記磁気メディアへ伝達するようになっている
ことを特徴とする請求項１記載の磁気記録デバイス。
【請求項５】
前記所定温度が表面プラズモンを励起することにより生じる熱エネルギーは、前記磁気メディアに記録されたデータの消去を引き起こすのに要する熱エネルギーよりも低い
ことを特徴とする請求項４記載の磁気記録デバイス。
【請求項６】
スライダに搭載された磁気記録ヘッドを用いて磁気メディアへの磁気情報の記録を行うための磁気記録方法であって、
前記スライダは、前記磁気記録ヘッドと共に、ＴＡＭＲ機構と、前記スライダの浮上高さを制御するＤＦＨ機構とを搭載し、
前記ＴＡＭＲ機構は、プラズモンアンテナと、様々な出力レベルのレーザ光を射出可能なレーザダイオードと、前記レーザダイオードから射出したレーザ光を前記プラズモンアンテナへ集束させる光導波路と、前記プラズモンアンテナを加熱するための加熱手段とを有し、
前記ＤＦＨ機構によって前記スライダの浮上高さが一定となるよう制御しつつ、前記加熱手段によって前記プラズモンアンテナを所定温度に到達するまで加熱する第１のステップと、
前記レーザダイオードからのレーザ光を前記プラズモンアンテナへ照射し、前記プラズモンアンテナから前記磁気メディアの表面へ表面プラズモン近接場光を導く第２のステップと
を含むことを特徴とする磁気記録方法。
【請求項７】
前記レーザダイオードから、その最大出力未満の出力レベルを有するレーザ光を射出し、それを前記プラズモンアンテナへ吸収させることにより前記プラズモンアンテナの加熱を行う
ことを特徴とする請求項６記載の磁気記録方法。
【請求項８】
前記第１のステップにおいて、
前記プラズモンアンテナを、前記所定温度として最終到達温度の半分の予熱温度に到達するまで加熱し、
前記ＤＦＨ機構により、前記スライダの一部を前記磁気メディアに向かって突出させることにより前記スライダの浮上高さが一定となるように調整する
ことを特徴とする請求項６記載の磁気記録方法。
【請求項９】
前記プラズモンアンテナを加熱することにより、前記スライダの浮上高さが一定となるように調整する時間を確保する
ことを特徴とする請求項６記載の磁気記録方法。
【請求項１０】
前記磁気メディアに記録された情報を消去しないようにすることを特徴とする請求項６記載の磁気記録方法。
【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２０１０−２１１９１１（Ｐ２０１０−２１１９１１Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５５０４６（Ｐ２０１０−５５０４６）
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【出願人】（５００４７５６４９）ヘッドウェイテクノロジーズ インコーポレイテッド (251)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【出願人】（５００４７５６４９）ヘッドウェイテクノロジーズ インコーポレイテッド (251)
【Ｆターム（参考）】
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