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技術 近接場光ヘッド、近接場光アシスト磁気記録ヘッド、及び近接場光ヘッドの製造方法

出願人 セイコーインスツル株式会社
発明者 朴馬中平田雅一大海学
出願日 2006年10月3日 (11年10ヶ月経過) 出願番号 2006-271967
公開日 2008年4月17日 (10年4ヶ月経過) 公開番号 2008-090954
状態 特許登録済
技術分野 光ヘッド 磁気ヘッド4(薄膜磁気ヘッド等) 磁気記録再生1
主要キーワード ウエッジ形状 端面面積 斜め加工 浮上ヘッドスライダー 位置決めアクチュエータ 各構成品 金属反射体 凸レンズ型

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図面 (14)

課題

効率よく安定的に近視野光発生素子および記録媒体に光を導くことができ、かつ容易で低コストに製造できる、小型化・薄型化に対応した近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドを提供する。

解決手段

略直方体形状の基板と、光源からの伝搬光を導入する光導波路と、前記伝搬光を近接場光に変換する近接場光発生素子を持つ、近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドであって、前記基板は、第1の面に前記近接場光発生素子を有し、前記第1の面と接する一側面の第2の面上から前記基板内部に一部食い込んでいる前記光導波路を有していることを特徴とする近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドである。

概要

背景

大容量化・小型化の進む情報記録再生装置のため、より高い記録密度が得られる記録再生技術が求められている。近接場光記録再生技術は、近接場光ヘッドに形成した近接場光発生素子である光の波長以下サイズの光学的微小開口微小突起の近傍に発生する近接場光を利用することで、光の回折限界を超える微小領域の光学情報を扱うことが出来る。そのため、従来の光による記録再生技術では到達し得ない、高い記録密度を得られると期待されている。

また、近接場光により記録媒体磁区局所的に加熱して一時的に保磁力を低下させ、その間に書き込みを行うハイブリッド磁気記録方式(近接場光アシスト磁気記録方式)が提案されている。このハイブリッド磁気記録方式は、記録媒体上の微小領域と、近接場光ヘッドに形成された光の波長以下のサイズの光学的開口との相互作用により発生する近接場光を利用する方式である。このように、光の回折限界を超えた微小な光学的開口、即ち、近接場光発生素子を有する近接場光ヘッドを利用することで、従来の光学系において限界とされていた光の波長以下となる領域における光学情報を扱うことが可能となる。よって、従来の磁気情報記録再生装置等を超える記録ビット高密度化を図ることができる。

一般に上記近接場光ヘッドの構成としては、光学的微小開口や微小突起などから構成される近接場光発生素子を、浮上ヘッドスライダーに搭載し、光ファイバー光導波路を組み込む。(例えば、特許文献1参照。)しかし、配線の自由度が低い光ファイバーや光導波路を用いて、いかに効率よく光を近接場光発生素子および記録媒体に導き、かつコンパクトな構成にするかが、今後のHDD技術として期待されている、近接場光記録再生技術や近接場光アシスト磁気記録再生技術の重要な要素である。このような近接場光発生デバイスを搭載したヘッドにおいて、光ファイバーもしくは光導波路をヘッド側面に接続し、メディア面に水平な方向に伝搬している光ファイバーもしくは光導波路からの光を反射させて伝搬方向を開口方向に向ける光反射面をもちいて、微小なビームスポットを光学的微小開口に入射させる手法が考案されている。(特許文献1及び2 参照。)これにより、近接場光を用いた記録再生装置を小型化・薄型化することが可能となった。
国際公開第00/28536号パフレット(第66−68頁、第73−75頁、第25図、第30図)
特開2000−163784号公報(第5頁、第12〜14図)

概要

効率よく安定的に近視野光発生素子および記録媒体に光を導くことができ、かつ容易で低コストに製造できる、小型化・薄型化に対応した近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドを提供する。略直方体形状の基板と、光源からの伝搬光を導入する光導波路と、前記伝搬光を近接場光に変換する近接場光発生素子を持つ、近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドであって、前記基板は、第1の面に前記近接場光発生素子を有し、前記第1の面と接する一側面の第2の面上から前記基板内部に一部食い込んでいる前記光導波路を有していることを特徴とする近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドである。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

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請求項1

略直方体形状の基板と、光源からの伝搬光が導入される一端部と前記基板に前記伝搬光を供給する他端部を有する光導波路とを有する近接場光ヘッドであって、前記基板は、第1の面に前記伝搬光を近接場光に変換する近接場光発生素子を有し、前記第1の面と接する一側面の第2の面上から前記基板内部に前記他端部が一部食い込んで、かつ前記光導波路は前記基板より軟化点が高い材質からなることを特徴とする近接場光ヘッド。

請求項2

請求項1に記載した近接場光ヘッドにおいて、前記光導波路の他端部の先端が凸レンズの形状を有し、前記基板の屈折率が前記光導波路の屈折率より小さく、前記光導波路からの伝搬光が前記凸レンズで絞られ、前記近接場光発生素子に伝搬されることを特徴とする近接場光ヘッド。

請求項3

請求項1に記載した近接場光ヘッドにおいて、前記光導波路の他端部の先端が凹レンズの形状を有し、前記基板の屈折率が前記光導波路の屈折率より大きく、前記光導波路からの伝搬光が前記凹レンズで絞られ、前記近接場光発生素子に伝搬されることを特徴とする近接場光ヘッド。

請求項4

請求項1に記載した近接場光ヘッドにおいて、前記光導波路の他端部の先端は、ウエッジ形状からなり、かつ前記ウエッジ形状の面上には第1の光反射体である光反射用金属膜が形成されていて、前記光導波路からの伝搬光を前記第1の光反射体で反射させ、前記近接場光発生素子に伝搬させることを特徴とする近接場光ヘッド。

請求項5

請求項4に記載した近接場光ヘッドにおいて、前記第1の面と反対側の第3の面に設けられている集光体と、前記集光体上に設けられている第2の光反射体とを有し、前記光導波路の他端部からの伝搬光を、前記集光体で集光した後、更に前記第2の光反射体で反射させて前記近接場光発生素子に伝搬させることを特徴とする近接場光ヘッド。

請求項6

請求項1に記載した近接場光ヘッドにおいて、前記第2の面と反対側の第4の面に設けられている光反射体を有し、前記光導波路の他端部からの伝搬光を前記光反射体で反射させ、前記近接場光発生素子に伝搬させることを特徴とする近接場光ヘッド。

請求項7

請求項6に記載した近接場光ヘッドにおいて、前記光導波路の他端部の先端が、ウエッジまたはコーンの形状を有することを特徴とする近接場光ヘッド。

請求項8

請求項7に記載した近接場光ヘッドにおいて、前記ウエッジまたはコーンの先端が凸レンズの形状を有し、前記基板の屈折率が前記光導波路の屈折率より小さく、前記光導波路の他端部からの伝搬光が前記凸レンズにて絞られることを特徴とする近接場光ヘッド。

請求項9

請求項5に記載した近接場光ヘッドにおいて、前記集光体は非球面レンズもしくは回折レンズであることを特徴とする近接場光ヘッド。

請求項10

近接場光で磁気記録媒体表面微小な領域を加熱しながら、磁気記録を行う近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、請求項1から9の何れかに記載した近接場光ヘッドの前記基板第1の面上の前記近接場光発生素子の近傍に磁気記録用素子を有することで、近接場光アシスト磁気記録が可能になることを特徴とする近接場光アシスト磁気記録ヘッド。

請求項11

請求項1から9の何れかに記載した近接場光ヘッドの製造方法であって、前記基板を用意する第1の工程と、前記光導波路を用意する第2の工程と、前記基板に前記光導波路の前記他端部の一部を食い込ませる第3の工程と、を有することを特徴とする近接場光ヘッドの製造方法。

請求項12

請求項11に記載した近接場光ヘッドの製造方法における前記第2の工程において、前記光導波路の他端部の先端形状は、研磨プラズマエッチングの何れかによって加工されることを特徴とする近接場光ヘッドの製造方法。

請求項13

請求項11に記載した近接場光ヘッドの製造方法における前記第3の工程は、前記基板の内部に前記光導波路を放電接合で食い込ませることを特徴とする近接場光ヘッドの製造方法。

請求項14

請求項11あるいは13に記載した近接場光ヘッドの製造方法における前記第3の工程において、前記基板の前記第1の面と接する一側面の第2の面上から前記基板内部にホールを開け、前記光導波路を前記ホールの中に一部挿入し、更に挿入された前記光導波路を前記ホールから前記基板の内部に前記放電接合で一部食い込ませることを特徴とする近接場光ヘッドの製造方法。

請求項15

請求項14に記載した近接場光ヘッドの製造方法における前記第3の工程において、前記基板に前記ホールを開けるための加工を、機械ドリリングもしくはエッチングで行うことを特徴とする近接場光ヘッドの製造方法。

請求項16

請求項13から15の何れかに記載した近接場光ヘッドの製造方法における前記第3の工程において、前記放電接合は、前記近接場光発生素子から外部へ透過される光の透過率モニタリングしながら、前記光導波路からの伝搬光と前記近接場光発生素子との光軸合わせを行う工程を含むことを特徴とする近接場光ヘッドの製造方法。

技術分野

0001

この発明は、光の回折限界を超える分解能を持つ近接場光を利用した近接場光ヘッド、近接場光と磁場の両者を利用することで超高記録密度を実現した近接場光アシスト磁気記録ヘッド、及び近接場光ヘッドの製造方法に関する。

背景技術

0002

大容量化・小型化の進む情報記録再生装置のため、より高い記録密度が得られる記録再生技術が求められている。近接場光記録再生技術は、近接場光ヘッドに形成した近接場光発生素子である光の波長以下サイズの光学的微小開口微小突起の近傍に発生する近接場光を利用することで、光の回折限界を超える微小領域の光学情報を扱うことが出来る。そのため、従来の光による記録再生技術では到達し得ない、高い記録密度を得られると期待されている。

0003

また、近接場光により記録媒体磁区局所的に加熱して一時的に保磁力を低下させ、その間に書き込みを行うハイブリッド磁気記録方式(近接場光アシスト磁気記録方式)が提案されている。このハイブリッド磁気記録方式は、記録媒体上の微小領域と、近接場光ヘッドに形成された光の波長以下のサイズの光学的開口との相互作用により発生する近接場光を利用する方式である。このように、光の回折限界を超えた微小な光学的開口、即ち、近接場光発生素子を有する近接場光ヘッドを利用することで、従来の光学系において限界とされていた光の波長以下となる領域における光学情報を扱うことが可能となる。よって、従来の磁気情報記録再生装置等を超える記録ビット高密度化を図ることができる。

0004

一般に上記近接場光ヘッドの構成としては、光学的微小開口や微小突起などから構成される近接場光発生素子を、浮上ヘッドスライダーに搭載し、光ファイバー光導波路を組み込む。(例えば、特許文献1参照。)しかし、配線の自由度が低い光ファイバーや光導波路を用いて、いかに効率よく光を近接場光発生素子および記録媒体に導き、かつコンパクトな構成にするかが、今後のHDD技術として期待されている、近接場光記録再生技術や近接場光アシスト磁気記録再生技術の重要な要素である。このような近接場光発生デバイスを搭載したヘッドにおいて、光ファイバーもしくは光導波路をヘッド側面に接続し、メディア面に水平な方向に伝搬している光ファイバーもしくは光導波路からの光を反射させて伝搬方向を開口方向に向ける光反射面をもちいて、微小なビームスポットを光学的微小開口に入射させる手法が考案されている。(特許文献1及び2 参照。)これにより、近接場光を用いた記録再生装置を小型化・薄型化することが可能となった。
国際公開第00/28536号パフレット(第66−68頁、第73−75頁、第25図、第30図)
特開2000−163784号公報(第5頁、第12〜14図)

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1に示した従来手法による近接場光ヘッドの構成は、光導波路端部を斜めに加工して1次光反射面を設けているが、加工の難度が高く、また光反射面の平滑度を得ることが難しい。また、工程数も多いため、製造コストが高くなる。また、2次光反射面を別基板に設けて、近接場光発生素子を有する基板と張り合わせる構成では、近接場光ヘッドが厚くなってしまい、浮上の安定性、浮上量の低減、長い光路長による光伝搬効率低下、およびデータアクセス速度の向上の妨げとなる。

0006

特許文献2には光反射面と光導波路を一つの基板に設けることで近接場光ヘッドの小型化・薄型化を図っているが、光反射面を設けているスライダー一側面の形状が回転楕円面形状であるため、設計や作製が容易ではない。また、前記側面の反対側面には光導波路が接合されているが、接合するだけでは接合面積が光導波路の端面面積程度であるため、衝撃に弱いなどヘッド信頼性の問題がある。また、特許文献2に示している光導波路の接合型では光導波路の先端の斜め加工などができないため、光導波路からスライダー内に入射される光の光軸伝搬方向は常に一定であり、伝搬方向をコントロールすることはできない。そのため、ヘッド形状、反射面の位置、近接場光発生開口の位置に関するヘッド設計自由度は低い。

0007

そこで、効率よく安定的に近視野光発生素子および記録媒体に光を導くことができ、かつ容易で低コストに製造できる、小型化・薄型化に対応した近接場光発生部を搭載した記録再生用ヘッドの構成が求められている。

課題を解決するための手段

0008

上記課題を解決するための本発明の第1の態様は、略直方体形状の基板と、光源からの伝搬光を導入する光導波路と、前記伝搬光を近接場光に変換する近接場光発生素子を持つ、近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドであって、前記基板は、第1の面に前記近接場光発生素子を有し、前記第1の面と接する一側面の第2の面上から前記基板内部に一部食い込んでいる前記光導波路を有していることを特徴とするものにある。

0009

本発明の第2の態様は、前記第1の態様での近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、前記光導波路の先端が凸レンズ型からなり、前記基板の屈折率が前記光導波路の屈折率より小さく、前記光導波路からの伝搬光が前記凸レンズで絞られ、前記近接場光発生素子に伝搬されることを特徴とするものにある。
本発明の第3の態様は、前記第1の態様での近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、前記光導波路の先端が凹レンズ型からなり、前記基板の屈折率が前記光導波路の屈折率より大きく、前記光導波路からの伝搬光が前記凹レンズで絞られ、前記近接場光発生素子に伝搬されることを特徴とするものにある。

0010

本発明の第4の態様は、前記第1の態様での近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、前記光導波路の先端は、ウエッジ型からなり、かつ前記ウエッジ面上には光反射用金属膜が形成されていて、前記光導波路からの伝搬光を前記光反射用金属膜で反射させ、前記近接場光発生素子に伝搬させることを特徴とするものにある。
本発明の第5の態様は、前記第4の態様での近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、前記第1の面と反対側の第3の面に集光体が設けられ、更に前記集光体上に光反射体が設けられていて、前記光導波路からの伝搬光を集光し、更に反射させて、前記近接場光発生素子に伝搬させることを特徴とするものにある。
本発明の第6の態様は、前記第1の態様での近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、前記第2の面と反対側の第4の面に光反射体が設けられていて、前記光導波路からの伝搬光を前記光反射体で反射させ、前記近接場光発生素子に伝搬させることを特徴とする近ものにある。

0011

本発明の第7の態様は、前記第6の態様での近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、一部食い込んでいる前記光導波路の先端は、ウエッジ型またはコーン型からなることを特徴とするものにある。

0012

本発明の第8の態様は、前記第7の態様での近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、前記ウエッジ型またはコーン型の先端が凸レンズ形状からなり、前記基板の屈折率が前記光導波路の屈折率より小さく、前記光導波路からの伝搬光が前記凸レンズにて絞られることを特徴とするものにある。

0013

本発明の第9の態様は、前記第5の態様での近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、前記集光体は非球面レンズもしくは回折レンズからなることを特徴とするものにある。

0014

本発明の第10の態様は、前記1から9の様態の何れかの近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、前記基板と前記光導波路とは、軟化点が異なる材質からなることを特徴とするものにある。

0015

本発明の第11の態様は、前記1から9の何れかに記載した近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの製造方法において、前記基板の内部に前記光導波路を、放電接合で食い込ませることを特徴とするものにある。

0016

本発明の第12の態様は、前記11の様態の近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの製造方法において、一部食い込んでいる前記光導波路の先端形状は、研磨プラズマエッチングの何れかによって加工されることを特徴とするものにある。

0017

本発明の第13の態様は、前記11あるいは12の様態の近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの製造方法において、前記基板の前記第1の面と接する一側面の第2の面上から前記基板内部にホールを開けた後、前記光導波路を前記ホールの中に一部挿入し、更に挿入された前記光導波路を前記ホールから前記基板の内部に放電接合で一部食い込ませることを特徴とするものにある。

0018

本発明の第14の態様は、前記第13の態様での近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの製造方法において、前記基板に前記ホールを開けるための加工を、機械ドリリングもしくはエッチングで行うことを特徴とするものにある。

0019

本発明の第15の態様は、前記11から14の何れかに記載した近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの製造方法において、前記放電接合は、前記近接場光発生素子から外部へ透過される光の透過率モニタリングしながら、前記光導波路からの伝搬光と前記近接場光発生素子との光軸合わせを行うことを含むことを特徴とするものにある。

発明の効果

0020

以上説明したように、本発明によれば、放電接合方法を利用し、近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの基板内部に光導波路を食い込ませることによって、基板と光導波路との接合が強固になるため、外部からの衝撃などに強く、信頼性の高いヘッドの製造が可能になる。また、食い込んでいる光導波路の先端から出射した伝搬光は直接近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの近接場光発生素子に導かれるため、光路長が短く光伝搬効率が向上する。また、光導波路を基板の内部の所定の位置に自由に位置させることが可能であるため、近接場光発生素子などの位置設計が容易になり、ヘッドの設計自由度が高い。

0021

また、反射面を有する別の基板等を設ける必要がないため、上記ヘッドの製造が簡単になるとともに近視野光ヘッドを更に小型化・薄型化することが出来る。また、近接場光ヘッドの小型化・薄型化によりヘッドの空気浮上量を更に低減することが可能になるため、高エネルギー密度高分解能記録再生が可能になる。

0022

また、近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの光導波路の先端がウエッジ型、コーン型、レンズ型などからなると、絞られた伝搬光を近接場光発生素子に導くことができるため、伝搬光の近接場光発生素子に到達する前の拡散による損失を低滅させることが可能になる。その結果、SN比の高い近接場光ヘッドの製造が可能になるとともに、高エネルギーを持つ近接場光の発現が可能になる。
また、光導波路の先端をウエッジ型、コーン型、凸レンズ型のようにせることで、基板との放電接合時、食い込ませやすくなり製造方法が容易になる。

0023

また、基板内に一部食い込んでいる光導波路の先端反射面を研磨により加工できるため、低コストかつ高性能な反射面を容易に形成できる。また、反射面上には金属膜が形成されているため、近視野光発生素子に十分な高効率の伝搬光を供給することができる。

0024

また、近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの基板内の近接場光発生素子が位置する面の反対面に集光体を有し、またその集光体上に光反射用金属膜が設けられていると、更に絞られた光を近接場光発生素子に導かせることが可能であることから、近接場光発生素子に光損失が少ない高効率の伝搬光を供給することができる。

0025

また、近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの基板の一側面に反射体を有し、また光導波路の先端部がコーン型からなると、光導波路から拡散された光を反射面に伝搬させることができ、反射面から反射された伝搬光のNAが向上し、近視野光発生素子に更に高密度の伝搬光を供給することができる。また、光ファイバーの先端を研磨加工によってコーン型に成形すると、低コストかつ高性能な出射面を得ることができる。また、光ファイバーの先端をコーン型のように尖せることで、光ファイバーと基板との放電接合時、食い込ませやすくなり製造方法が容易になる。

0026

また、基板の一側面にホールを開け、光ファイバーを前記のホール内に一部挿入し、更に基板の内部に放電接合で光ファイバーを食い込ませることで、光ファイバーと基板との接合部分が小さくなり、放電接合の所要時間が短縮されると共に、光ファイバーからの伝搬光と近接場光発生素子との光軸合わせが容易になることから、放電接合の効率が向上する。また、近接場光発生素子の大量生産にも適している。

0027

また、基板と光導波路との放電接合の際、光導波路からの伝搬光と近接場光発生素子との光軸合わせ度合をモニタリングすることができるため、更に定量的に精度かつ効率よく前記放電接合を行うことができる。また大量生産にも適している。

発明を実施するための最良の形態

0028

(実施の形態1)
以下、本発明に係る近接場光ヘッド及びそれを用いた記録装置の第1実施形態を、図1から図5を参照して説明する。本実施形態の記録装置1は、図1に示すように、近接場光ヘッド2と、ディスク面(記録媒体の表面)Dに平行な方向に移動可能とされ、ディスク面Dに平行で且つ互いに直交する2軸(X軸、Y軸とする)回りに回動自在な状態で近接場光ヘッド2を先端側で支持するサスペンションアーム3と、光導波路4の基端側から該光導波路4に対して光束を入射させる光信号コントローラー(光源)5と、サスペンションアーム3の基端側を支持すると共に、サスペンションアーム3をディスク面Dに平行なXY方向に向けてスキャン移動させるアクチュエーター6と、ディスクDを一定方向に回転させるスピンドルモーター回転駆動部)7と、情報に応じて変調した電流を近接場光ヘッド2に対して供給すると共に、光信号コントローラー5の作動を制御する制御部(図示略)と、これら各構成品を内部に収容するハウジング8とを備えている。

0029

ハウジング8は、アルミニウム等の金属材料により、上面視四角形状に形成されていると共に、内側に各構成品を収容する凹部8aが形成されている。また、このハウジング8には、凹部8aの開口を塞ぐように図示しない蓋が着脱可能に固定されるようになっている。凹部8aの略中心には、上記スピンドルモーター7が取り付けられており、該スピンドルモーター7に中心孔を嵌め込むことでディスクDが着脱自在に固定される。凹部8aの隅角部には、上記アクチュエーター6が取り付けられている。このアクチュエーター6には、軸受9を介してキャリッジ10が取り付けられており、該キャリッジ10の先端にサスペンションアーム3が取り付けられている。

0030

そして、キャリッジ10及びサスペンションアーム3は、アクチュエーター6の駆動によって共に上記XY方向に移動可能とされている。なお、キャリッジ10及びサスペンションアーム3は、ディスクDの回転停止時にはアクチュエーター6の駆動によって、ディスクD上から退避する。また、光信号コントローラー5は、アクチュエーター6に隣接するように凹部8a内に取り付けられている。そして、このアクチュエーター6に隣接して、上記制御部が取り付けられている。近接場光ヘッド2は、導入された光束から近接場光を発生させてディスクDの微小領域を加熱すると、加熱された微小領域の物性が変わり情報を記録させることができる。

0031

図2に本実施の形態に係る近接場光ヘッド2とサスペンションアーム3、光導波路4からつながる光ファイバー103の断面図を示す。透明な基板101は近接場光発生素子102をその下面に有し、ディスク面Dと対向する面に前記近接場光発生素子102が設けられている。近接場光発生素子102は光学的微小開口104と、厚さ数nmから数百nmの反射膜である金属薄膜105を有している。基板101の下面108には、空気浮上面106が形成されており、空気浮上面106は光学的微小開口102とほぼ同一平面を構成する。

0032

透明な基板101の内部には基板101の一側面107から、基板101の下面108とほぼ水平方向に一部食い込んでいる光ファイバー103を有している。光ファイバー103は、クラット112とコア113から構成されている。(以下、全てのヘッドに用いる光ファイバーは、クラットとコアから構成されている。)また、食い込んでいる光ファイバー103の先端部は近接場光発生素子102に向かうように曲がっている。前記光ファイバーは、先端に熱をかけ機械的に引っ張りながら曲げることで、先端を曲がった形状に成形することが可能である。

0033

回転する記録媒体(図示略)に空気浮上面106を対向させることで、空気浮上面106は空気浮上力を受ける。一方、サスペンションアーム3からは負荷荷重かけられ、空気浮上力と均衡することにより、近接場光ヘッド2は記録媒体表面から所定の微小浮上量をもって浮上する。
光源(図示略)からの入射光ILは光ファイバー103にて伝搬され、近接場光発生素子102に導かれる。この光が微小開口104から発生する近接場光NLとなる。

0034

図3図2で説明した近接場光ヘッドの三面図を示す。図3(a)は上面図、図3(b)は側面図、図3(c)は正面からの断面図である。
近接場光ヘッド2の製造方法は、近接場光発生素子102と空気浮上面106をエッチングなどで加工した後、金属薄膜105を近接場光発生素子102の上部と近傍に形成し、最後に光学的微小開口104を形成することで基板101を作製する第1工程と、光ファイバーの先端が近接場光発生素子102を向かうように曲がっている光ファイバー103を作製する第2工程と、基板101の内部に光ファイバー103の先端一部を食い込ませ、光ファイバー103からの伝搬光と近接場光発生素子102との光軸合わせを行う第3工程からなる。

0035

前記第3工程において、放電接合方法(Shrink−Fit接合)を利用すると、光ファイバー103を基板101に食い込ませることが可能になる。まず基板101の側面109と110を治具で固定し、側面107の近傍に光ファイバー103を配置する。次に、側面107をアーク放電により加熱、軟化させながら、基板101の下面108と水平になるように光ファイバー103を基板101の内部の近接場光発生素子102附近まで押し込む。そのとき、基板101の上面111から光ファイバー103が押し込まれる度合を観察する。最後に光ファイバー103からの伝搬光と近接場光発生素子102との光軸合わせを行い、アーク放電を完了する。基板101は光ファイバー103より軟化点が低い材質からなり(以下、全てのヘッドにおいて、基板は光ファイバーより軟化点が低い材質からなる。)、基板101の材質をモールドガラスに、光ファイバー103の材質を石英ガラスにすると、容易に基板101の内部に光ファイバー103を食い込ませることが可能になる。

0036

放電接合方法を利用し、基板101の内部に光ファイバー103が食い込んでいる構造の近接場光ヘッドは、基板101と光ファイバー103との接合が強固になるため、外部からの衝撃などに強く、信頼性の高いヘッドの製造が可能になる。また、反射面を有する別の基板等を設ける必要がないため、上記ヘッドの製造が簡単になるとともに近視野光ヘッドを更に小型化・薄型化することが出来る。また、食い込んでいる光ファイバー303の先端から出射した伝搬光は直接近接場光発生素子102に導かれるため、光路長が短く光伝搬効率が向上する。また、近接場光ヘッドの小型化・薄型化によりヘッドの空気浮上量を更に低減することが可能になるため、高エネルギー密度・高分解能の記録再生が可能になる。

0037

図4は、図2とほぼ同一構造と製造方法を持つ近接場光ヘッドであって、図4(a)は上面図、図4(b)は側面図、図4(c)は正面からの断面図である。透明な基板101の内部には光ファイバー203を、基板101の一側面107から、放電接合により、基板101の下面108と所定の角度を持って斜めに一部食い込ませることが、図4での第3工程において異なる点である。

0038

図2に示す近接場光ヘッドの効果に加え、図4に示す近接場光ヘッドは、光ファイバー203の先端部を近接場光発生素子102に向かうように曲げる必要がないため、更にシンプルな構造になりかつ製造方法が簡単になる。

0039

図5(a)には、図3図4に示す近接場光ヘッドの透明な基板101に一部食い込んでいる光ファイバー103と203の先端部を、凸レンズ型に加工した、光ファイバー303の構造を示す。光ファイバー303の先端部が凸レンズ型304からなり、かつ透明な基板101の屈折率が光ファイバー303の屈折率より小さい場合、ファイバー303から絞られた伝搬光を近接場光発生素子102に導くことができる。光ファイバー303の先端部を凸レンズ型304にするための加工方法の一例は、図5(b)のようにまず光ファイバー103または203の先端を研磨加工によってコーン円錐)型305に成形し、次にプラズマ加工を用い、凸レンズ型304に加工する方法がある。

0040

図6(a)には、図3図4に示す近接場光ヘッドの透明な基板101に一部食い込んでいる光ファイバー103と203の先端部を、凹レンズ型に加工した光ファイバー403の構造を示す。光ファイバー403の先端部が凹レンズ型404からなり、かつ透明な基板101の屈折率が光ファイバー403の屈折率より大きい場合、光ファイバー403から絞られた伝搬光を近接場光発生素子102に導くことができる。光ファイバー403の先端部を凹レンズ型404にするための加工方法の一例は、図6(b)の光ファイバー103または203の先端をBHF(バッパーフッ酸)溶液などを用い、405の方向に等方性エッチングをすることで、凹レンズ型404に加工することができる。

0041

図3図4に示す近接場光ヘッドが光ファイバー303または403を有すると、絞られた伝搬光を近接場光発生素子302に導くことができるため、伝搬光の近接場光発生素子102に到達する前の拡散による損失を低滅させることが可能になる。その結果、SN比の高い近接場光ヘッドの製造が可能になるとともに、高エネルギーを持つ近接場光の発現が可能になるため、高エネルギー密度・高分解能の記録再生ができる。

0042

また、光ファイバー103と203の先端を凸レンズ型304のように尖せることで、基板101との融着時、差し込みやすくなり製造方法が容易になる。

0043

(実施の形態2)
図7に本発明の実施の形態2における近接場光ヘッドの断面図を示す。実施の形態1の図3と4にて示した近接場光ヘッドとほぼ同一構造と製造方法を有して、透明な基板101は、近接場光発生素子102、光学的微小開口104、金属薄膜105、空気浮上面106からなる。透明な基板101の内部に基板101の一側面107から、基板101の下面108とほぼ水平方向に光ファイバー503の一部が食い込んでいる。一部食い込んでいる光ファイバー503の先端は、研磨によって加工したウエッジ(くさび)型からなり、ウエッジ型の先端は反射面506を有し反射面506上には光反射用金属膜507が形成されている。光反射用金属膜507は基板101より軟化点が高い金属材料を用いる。(以下、全てのヘッドにおいて、光反射用金属膜は基板より軟化点が高い金属材料を用いる。)前記金属膜はアルミニウムや金を用いると良く、スパッタ装置真空蒸着装置を用いて形成することができる。また、その膜厚は数百nm である。

0044

光源(図示略)からの入射光ILは光ファイバー503にて伝搬され、反射面506と光反射用金属膜507で反射される。この光が近接場光発生素子102に導かれると、微小開口104から近接場光NLが発生する。

0045

放電接合を利用した、基板101の内部に光ファイバー503が食い込んでいる構造の近接場光ヘッドは、基板101と光ファイバー503との接合が強固になるため、外部からの衝撃などに強く、信頼性の高いヘッドの製造が可能になる。また、反射面を有する別の基板等を設ける必要がないため、上記ヘッドの製造が簡単になるとともに近視野光ヘッドを更に小型化・薄型化することが出来る。また、反射面506を研磨により加工できるため、低コストかつ高性能な反射面を容易に形成できる。また、反射面506上には金属膜507が形成されているため、近視野光発生素子302 に十分な高効率の伝搬光を供給することができる。また、近接場光ヘッドの小型化・薄型化によりヘッドの空気浮上量を更に低減することが可能になるため、高エネルギー密度・高分解能の記録再生が可能になる。

0046

また、光ファイバー503の先端をウエッジ型にすることで、基板101との放電接合時、食い込ませやすくなり製造方法が容易になる。

0047

図8は、図7とほぼ同一構造と製造方法を有する近接場光ヘッドであって、図7での光ファイバー503の反射面506の向きが反転された光ファイバー603を有する。しかし、基板101の下面108から反対側の面610に集光体608が設けられていて、更に前記集光体上に光反射用金属膜609が設けられていることが図8での第1工程において異なる点である。反射用金属膜609にはアルミニウムや金を用いると良く、スパッタ装置や真空蒸着装置を用いて形成することができる。また、その膜厚は数百nm である。

0048

レーザ(図示略)から出射した光(図示略)が、光ファイバー603にて伝搬され、反射面606と光反射用金属膜607で反射される。更に、集光体608と反射用金属膜609にて絞られた前記光は、近接場光発生素子102に導かれると、微小開口104から近接場光が発生する。

0049

図8の近接場光ヘッドの効果は、図7の近接場光ヘッドの効果に加え、集光体608と光反射用金属膜609が設けられているため、更に絞られた光を近接場光発生素子102に導くことが可能であることから、近接場光発生素子102 に光損失が少ない高効率の伝搬光を供給することができる。

0050

(実施の形態3)
図9に実施の形態3に係る近接場光ヘッド2′とサスペンションアーム3、光導波路4からつながる光ファイバー1003の断面図を示す。近接場光ヘッド2´の基本構造と製造方法は実施の形態1で示した図2の近接場光ヘッド2とほぼ同様であるが、図9での第1工程において、透明な基板1001の側面1007の反対側に反射面1009を設ける点が異なる。透明な基板1001は近接場光発生素子1002をその下面に有し、ディスク面Dと対向する面に前記近接場光発生素子1002が設けられている。

0051

近接場光発生素子1002は光学的微小開口1004、厚さ数nmから数百nmの金属薄膜1005を有している。基板1001の下面には、空気浮上面1006が形成されており、空気浮上面1006は光学的微小開口1002とほぼ同一平面を構成する。透明な基板1001の内部には基板1001の一側面1007から、基板1001の下面1008とほぼ水平方向に一部食い込んでいる光ファイバー1003を有している。放電接合方法による光ファイバー1003の基板1001への接合方法は実施の形態1と同様である。

0052

回転する記録媒体(図示略)に空気浮上面1006を対向させることで、空気浮上面1006は空気浮上力を受ける。一方、サスペンションアーム3からは負荷荷重がかけられ、空気浮上力と均衡することにより、近接場光アシスト磁気記録ヘッド2′は記録媒体表面から所定の微小浮上量をもって浮上する。
光源(図示略)からの入射光ILは光ファイバー1003にて伝搬され、反射面1009で反射される。この光が近接場光発生素子1002に導かれと、微小開口104から発生する近接場光NLとなる。

0053

放電接合を利用した、基板1001の内部に光ファイバー1003が食い込んでいる構造の近接場光ヘッドは、基板1001と光ファイバー1003との接合が強固になるため、外部からの衝撃などに強く、信頼性の高いヘッドの製造が可能になる。また、光ファイバー1003を基板1001の内部の所定の位置に自由に位置させることが可能であるため、反射面1009や近接場光発生素子1002などの位置設計が容易になり、ヘッドの設計自由度が高い。また、反射面を有する別の基板等を設ける必要がないため、上記ヘッドの製造が簡単になるとともに近視野光ヘッドを更に小型化・薄型化することが出来る。

0054

また、反射面1009と反射面1009上には光反射用金属膜1010が形成されているため、近視野光発生素子1002 に十分な高効率の伝搬光を供給することができる。また、近接場光ヘッドの小型化・薄型化によりヘッドの空気浮上量を更に低減することが可能になるため、高エネルギー密度・高分解能の記録再生が可能になる。

0055

図10(a)には、図9に示す近接場光ヘッドの透明な基板1001に一部食い込んでいる光ファイバー1003の先端部を、コーン型2004に加工した、光ファイバー2003の構造を示す。光ファイバー2003の先端部がコーン型2004からなると、ファイバー2003から拡散された光を反射面1009に伝搬させることができる。そこで、反射面1009から反射された伝搬光のNAが向上し、近視野光発生素子1002 に、前記図9に示す近接場光ヘッドより更に高密度の伝搬光を供給することができる。また、光ファイバー2003の先端を研磨加工によってコーン型2004に成形することができるため、低コストかつ高性能な出射面を得ることができる。また、光ファイバー2003の先端をコーン型2004のように尖せることで、光ファイバー2003と基板1001との放電接合時、食い込ませやすくなり製造方法が容易になる。

0056

図10(b)には、図9に示す近接場光ヘッドの透明な基板1001に一部食い込まれている光ファイバー1003の先端部を、凸レンズ型2005に加工した、光ファイバー3003の構造を示す。光ファイバー3003の先端部が凸レンズ型2005からなり、かつ透明な基板1001の屈折率が光ファイバー3003の屈折率より小さい場合、ファイバー3003から絞られた伝搬光を反射面1009に伝搬させることができ、絞られた伝搬光を近接場光発生素子1002に導くことができることから、反射面1009で反射された伝搬光が近接場光発生素子1002に到達する前の、拡散による光損失を低滅させることが可能になる。その結果、SN比の高い近接場光ヘッドの製造が可能になる。また、光ファイバー3003の先端を凸レンズ型2005のように尖せることで、光ファイバー3003と基板1001との放電接合時、食い込ませやすくなり製造方法が容易になる。光ファイバー3003の先端部を凸レンズ型2005にするための加工方法は、図10(a)のようにまず光ファイバー1003の先端を研磨加工によってコーン型2004に成形し、次にプラズマ加工を用い、凸レンズ型2005に加工する。

0057

(実施の形態4)
本発明の実施の形態1と2と3での光ファイバーを基板内部に食い込ませる第3工程において、図11は、透明な基板4001の一側面4007の面上から基板4001の内部に所定の長さのホール4010を開けた後、光ファイバー4003をホール4010の中に一部挿入し、実施の形態1と2と3で用いた放電接合で、更に基板4001の内部に光ファイバー4003を食い込ませる方法を示す。図11(a)はヘッドの断面図、図11(b)は側面図である。

0058

ホール開けと放電接合を並行して行うことで、光ファイバー4003と基板4001との接合部分が少なくなり、放電接合の所要時間が短縮されると共に、光ファイバー4003からの伝搬光と近接場光発生素子4002との光軸合わせが容易になることから、放電接合の効率が向上する。また、近接場光発生素子の大量生産にも適している。
また、前記ホール2010を開ける加工方法として、機械ドリリングもしくはエッチングいずれを用いても効率よくホール2010を開けることができる。

0059

(実施の形態5)
本発明の実施の形態1から4までの光ファイバーを基板内部に食い込ませる第3工程において、図12は、光源M1からの入射光L1が、光ファイバー5003で伝搬され(光L2)、近接場光発生素子5002に導かれ、次に、微小開口5004から透過された出射光L3はレンズM2で集光されると、光透過率測定器M3が光L4の強度を検出すると共に入射光L1に対する検出光L4の透過率Rを計算し、コントローラーM4に与え、光ファイバー5003の基板5001内での最良の位置が、光ファイバー5003の位置決めアクチュエーターM5により制御される仕組みを示している。基板5001と光ファイバー5003との放電接合の終了時まで、検出光L4と光ファイバー5003の位置をフィードバックしながら、入射光L1に対し最大の検出光L4が検出された時点で、前記放電接合を終了する。前記の光フィードバック放電接合方法を用いると、放電接合の際光ファイバーからの伝搬光L2と近接場光発生素子5002との光軸合わせ(集光点合わせ)度合をモニタリングすることができるため、更に定量的に精度かつ効率よく前記放電接合を行うことができる。また大量生産にも適している。

0060

(実施の形態6)
実施の形態1から5まで示した近接場光ヘッドにおいて、前記ヘッドの基板の底面または側面のいずれかに、磁気記録用のコイル主磁極磁性膜、副磁極磁性膜電気回路などを、微細加工技術を用い形成させことができる。図13は、図2での近接場光のヘッド2の底面108上の近接場光発素子102の近傍に、磁気記録用のコイル114、主磁極磁性膜115、副磁極磁性膜116、電気回路117を設けた構造の一例を示す。近接場光発生素子からの近接場光で磁気記録媒体表面Dの微小な領域を加熱しながら、前記磁極を用い磁気記録を行うことで、前記近接場光ヘッドの近接場光アシスト磁気記録ヘッドとしての使用も可能になる。また、前記近接場光アシスト磁気記録ヘッドでも、実施の形態1から5まで説明した、多様な先端型を有する光ファイバーと放電接合方法で光ファイバーが基板内に食い込まれた基板を用いることで、実施の形態1から5まで説明した近接場光ヘッドの持つ効果と同様な効果を得ることができる。

図面の簡単な説明

0061

本発明の実施の形態1における、近接場光ヘッド及びそれを用いた記録装置の概略図である。
本発明の実施の形態1における、近接場光ヘッドとサスペンションアームと光導波路4からつながる光ファイバーの断面図である。
本発明の実施の形態1における、図2に示す近接場光ヘッドの三面図である。
本発明の実施の形態1における、他の構造を持つ近接場光ヘッドの三面図である。
本発明の実施の形態1における、図3図4での近接場光ヘッドの光ファイバーの先端部を凸レンズ型に加工する場合の先端部形状を説明する図である。
本発明の実施の形態1における、図3図4での近接場光ヘッドの光ファイバー先端を凹レンズ型に加工する場合の先端部形状を説明する図である。
本発明の実施の形態2における、近接場光ヘッドの断面図である。
本発明の実施の形態2における、他の構造を有する近接場光ヘッドである。
本発明の実施の形態3における、近接場光ヘッドとサスペンションアームの断面図である。
本発明の実施の形態3における、図9での近接場光ヘッドの光ファイバー先端をコーン型と凸レンズ型に加工した場合の先端部形状を説明する図である。
本発明の実施の形態4における、近接場光ヘッドの基板側面上に設けたホールの形状、及び光ファイバーを基板内に食い込ませた状態の様子を説明する図である。
本発明の実施の形態5における、光ファイバーからの伝搬光と近接場光発生素子との光軸合わせの度合をモニタリングしながら放電接合を行う方法を説明するための図である。
本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドの概略構成を示す平面図である。

符号の説明

0062

1記録装置
2、2´近接場光ヘッド
3サスペンションアーム
4光導波路
5光信号コントローラー(光源)
6アクチュエーター
7スピンドルモーター(回転駆動部)
8ハウジング
9軸受
10キャリッジ
101、1001、4001、5001基板
102、1002、4002 5002近接場光発生素子
103 203、303、403、503、603、1003、2003、3003、4003、5003光ファイバー
104、1004、5004微小開口
105 1005金属遮光膜
106 1006空気浮上面
107 109 110 1007 4007基板側面
108 1008 基板底面
111 1011 基板上面
112 212 512 612 1012クラッド
113 213 513 613 1013コア
114磁気記録用のコイル
115主磁極磁性膜
116 副磁極磁性膜
117電気回路
304 2005凸レンズ
305 2004コーン型
404凹レンズ
405エッチング方向
506 606 1009反射面
507 607 609 1010金属反射体
608集光体
4010ホール
D記録媒体の表面
ILL2伝搬光
NL近接場光
L1入射光
L3出射光
L4検出光
M1 光源
M2集光レンズ
M3光透過効率測定器
M4コントローラー
M5 アクチュエーター
R 光透過効率

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