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発明の名称 磁気ヘッド及びそれを備える記録装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−123334(P2003−123334A)
公開日 平成15年4月25日(2003.4.25)
出願番号 特願2001−314753(P2001−314753)
出願日 平成13年10月12日(2001.10.12)
代理人 【識別番号】100099793
【弁理士】
【氏名又は名称】川北 喜十郎
【テーマコード(参考)】
5D075
5D091
【Fターム(参考)】
5D075 AA03 CF03 CF04 
5D091 CC24 CC30 DD03 HH20
発明者 今井 奨 / 太田 憲雄 / 粟野 博之
要約 課題
極めて高速に磁界を発生させることが可能な磁気ヘッドを提供する。

解決手段
磁気ヘッド30は、磁気コイル34、磁芯35、レーザ光を磁芯に集光するレンズ33を備える。記録情報に応じてパルス変調されたレーザ光を磁芯35に照射する。磁芯35は瞬間的にキュリー温度以上に加熱され磁化を消失する。これにより磁芯35として機能しなくなり磁気コイル34に電流を供給していても磁芯35から磁界が発生しなくなる。レーザ照射がないときは磁芯35として機能し磁界が発生する。レーザ光を高速に変調することにより磁芯35から高速変調された磁界を発生することが可能となる。
特許請求の範囲
【請求項1】 記録媒体に磁界を印加するための磁気ヘッドであって、磁性材料から構成され、磁界を発生させるための磁界発生部と;該磁界発生部を加熱するための加熱手段と;を備える磁気ヘッド。
【請求項2】 上記加熱手段は上記磁界発生部を構成する磁性材料をキュリー温度以上に加熱する請求項1に記載の磁気ヘッド。
【請求項3】 更に、磁気コイルを備え、上記磁界発生部は該磁気コイルの内部に設けられた磁芯である請求項1または2に記載の磁気ヘッド。
【請求項4】 上記加熱手段が、上記磁界発生部にレーザ光を照射するためのレーザ光源である請求項1〜3のいずれか一項に記載の磁気ヘッド。
【請求項5】 上記レーザ光の照射を記録情報に応じて制御して磁界発生部から発生させる磁界を制御するレーザ制御装置を備える請求項4に記載の磁気ヘッド。
【請求項6】 上記レーザ制御装置は上記レーザ光を1GHz以上の周波数でパルス変調する請求項5に記載の磁気ヘッド。
【請求項7】 更に光透過部を有し、該光透過部に上記レーザ光が照射され、光透過部を通じて上記記録媒体に上記レーザ光を照射する請求項4〜6のいずれか一項に記載の磁気ヘッド。
【請求項8】 上記磁性材料は軟磁性体を含有する請求項1〜7のいずれか一項に記載の磁気ヘッド。
【請求項9】 上記磁界発生部の周囲に絶縁体が被覆されている請求項1〜8のいずれか一項に記載の磁気ヘッド。
【請求項10】 上記磁界発生部の近傍に放熱部材が設けられている請求項1〜9のいずれか一項に記載の磁気ヘッド。
【請求項11】 上記磁性材料のキュリー温度が80℃〜300℃の範囲内にある請求項1〜10のいずれか一項に記載の磁気ヘッド。
【請求項12】 更に、上記レーザ光源とは別に上記記録媒体にレーザ光を照射するためのレーザ光源を備える請求項4に記載の磁気ヘッド。
【請求項13】 上記磁気コイルは、第1磁気コイル及び第2磁気コイルの2種類の磁気コイルを含み、更に、第1磁気コイルに接続された第1切換器と;第2磁気コイルに接続された第2切換器と;記録情報に応じて第1切換器及び第2切換器に同時にレーザ光を照射するためのレーザ光源と;を備え、第1切換器及び第2切換器にレーザ光を照射したときに第1磁気コイルのみから磁界が発生し、第1切換器及び第2切換器にレーザ光を照射しないときに第2磁気コイルのみから磁界が発生する請求項3に記載の磁気ヘッド。
【請求項14】 第1切換器及び第2切換器は、それぞれ抵抗値の異なる抵抗器である請求項13に記載の磁気ヘッド。
【請求項15】 請求項1〜14のいずれか一項に記載の磁気ヘッドを備える記録装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、記録媒体に外部磁界を印加するための磁気ヘッド及びそれを備える記録装置に関し、より詳細には、印加する外部磁界を高速に制御することが可能な磁気ヘッド及びそれを備える記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、インターネットの普及とコンピュータの高速化に伴って、取り扱う情報は多種多様化し、情報量も飛躍的に増大している。このため、磁気記録媒体や光磁気記録媒体などの磁気記録の分野においては高密度記録化、大容量化及び高速記録化が要求されている。
【0003】かかる要求に応えるために様々な記録技術が提案されており、その一例として、光磁気ディスクで用いられている光磁気記録の技術と、磁気ディスクで用いられている磁気記録技術とを融合させ、高保磁力を有する記録層に微小な磁区を形成する技術(以下、熱アシスト型磁気記録と称する)が知られている。熱アシスト磁気記録では、記録情報を再生する際に、従来の磁気ディスクの再生と同様に、磁気ヘッドに搭載された再生用素子を用いて磁気記録媒体からの漏れ磁界を検出する。この熱アシスト型磁気記録を用いれば、熱ゆらぎに強い磁気記録が可能となるため、熱アシスト型磁気記録への期待が高まっている。
【0004】一方、光磁気記録媒体においても高密度化が進められており、磁気超解像(MSR)や磁区拡大再生(MAMMOS)などの高密度記録を実現した各種の記録媒体が開発されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、データ通信分野では電気データ通信から光データ通信へと移行し、大容量のデータを極めて高速に伝送することが可能となっている。現時点において光データ通信では100Gbps(ギガビット/秒)の伝送速度でデータ伝送が可能である。一方、磁気記録においては、記録媒体へのデータ転送速度は、現状で最高700〜800MHz程度であり、光データ通信の伝送速度よりも極めて遅い。このように、光データ通信のデータ伝送速度と記録媒体のデータ転送速度との間には大きな隔たりがある。
【0006】熱アシスト型磁気記録及び光磁気記録のいずれの記録方式でも、記録の際には媒体に外部磁界を印加する必要がある。記録媒体への磁界印加手段としては、通常、磁気ヘッドが用いられている。記録媒体へのデータ転送速度を向上するには、磁気ヘッドを高速に駆動して、記録周波数を高め、外部磁界を高速にスイッチングする必要がある。しかしながら、磁気ヘッドから記録に十分な外部磁界を発生しようとすると、磁気ヘッドのインダクタンスを高める必要が生じ、高速に磁界をスイッチングさせることが困難となるという問題がある。
【0007】本発明は、従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、超高速に磁界をスイッチングすることが可能な磁気ヘッドを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、記録媒体に磁界を印加するための磁気ヘッドであって、磁性材料から構成され、磁界を発生させるための磁界発生部と;該磁界発生部を加熱するための加熱手段と;を備える磁気ヘッドが提供される。
【0009】本発明の磁気ヘッドは、磁界発生部を構成する磁性材料を加熱することによって磁界発生部から発生させる磁界を制御する。すなわち、磁界発生部を例えば磁性材料のキュリー温度以上に加熱し、磁性材料の磁化を消失させることによって磁界発生部からの磁界の発生を中断させることができる一方で、磁界発生部への加熱を中止して磁性材料をキュリー温度よりも低く冷却して磁性材料の磁化を復活させることによって磁界発生部から磁界を発生させることができる。磁界発生部の加熱を記録情報の応じて制御することにより磁気ヘッドから発生させる磁界を記録情報に応じて制御することができる。加熱による磁性材料の磁化の消失と再生の応答性は極めて速いので磁界発生部の加熱と冷却の動作を高速に切り換えることによって高周波変調された磁界を発生させることができる。
【0010】本発明の磁気ヘッドは、磁気コイルを備え、磁気コイルの内部に磁界発生部として磁芯を設けた構成にし得る。この場合、加熱手段で磁芯を加熱することによって磁芯から発生させる磁界を制御することができる。
【0011】本発明において、磁界発生部の磁性材料をキュリー温度以上に加熱させる具体的な手段としてはレーザ光源やヒータを用いることができ、特にレーザ光源が好ましい。レーザ光源から出射したレーザ光を磁芯に照射することにより磁性材料を瞬時にキュリー温度以上に加熱することができる。この際、レーザ光をパルス状に照射することにより、外部磁界を極めて高速にオンオフさせることが可能となる。以下にその理由を説明する。
【0012】磁気記録においてデータ転送速度を向上させるには、磁気ヘッドで発生させる磁界の変調周波数を高めなければならない。例えば、光データ通信と同様の100Gbpsの転送速度を得るためには、磁気ヘッドから発生させる磁界の変調周波数を100GHz(ギガヘルツ)に高める必要がある。しかしながら、一般に、磁気ディスクの記録層などに用いられているCoやFe、Niなどの強磁性元素を含む磁性体に1GHz以上の変調周波数の磁界を印加すると、その高周波磁界の磁気エネルギーが記録層のCoやFe、Niなどの強磁性元素に吸収される、いわゆる強磁性共鳴と呼ばれる現象が生じることが知られている。このため、磁気記録においては、かかる強磁性共鳴のために記録層の磁化反転が起こらなくなり、1Gbps以上の転送速度で記録層に情報を記録することはできないと考えられていた。また、かかる強磁性共鳴の現象は、記録用の磁界を発生させるための磁気ヘッドの磁極においても同様に発生する。このため、磁気記録媒体に高速に情報を書き込むには限界があると考えられていた。
【0013】ところが、本発明者らは、GdFeCoの非晶質膜の磁気モーメントを所定の方向に配向させた後、非晶質膜に磁気モーメントの向きと逆向きの磁界を外部から印加しながら波長800nmのレーザ光を100fs(100×10−15秒)間照射したところ、図13に示すように、照射後500fs(500×1015秒)で磁気モーメントMupまたはMdownの大きさがゼロになり、磁気モーメントが消失していることを見出した。そして、非晶質膜のレーザ光照射部分が冷却することにより出現した磁気モーメントは、外部から印加した磁界の方向に反転していることがわかった。この結果は、磁性体の磁化を500fs(1psの半分)で消失できることを意味しており、レーザ光照射部が冷却されて磁化が出現するまでの時間を考慮すると、磁性体の磁化を1psよりも短い時間で発現させることができることを示唆している。すなわち、一定強度の磁界の下で、磁性体に1psの周期で6mJ/cm2以上の強度の光をオンオフさせて照射すること、すなわち1THz(テラヘルツ)の周波数でレーザ光を変調して磁性体に照射することにより、磁性体の磁化の発現と消失を高速に切り換えることができることがわかった。
【0014】そこで、本発明では、磁気ヘッドの磁界発生部を形成する磁性材料にパルス状に高速に変調したレーザ光を照射することによって磁界発生部から発生させる磁界を制御するようにした。
【0015】例えば磁気ヘッドを磁気コイルを用いて構成した場合に、磁気コイルの磁芯に一定の磁界を印加しつつ、磁芯にレーザ光を1GHz以上の周波数でパルス変調して照射する。このように、磁芯にレーザ光を所定の強度で瞬間的に照射すると、磁芯を構成する磁性材料は瞬時に磁化を消失して磁芯としての機能を失い、磁気コイルに電流を流していても磁芯からは磁界は殆ど発生しなくなる。レーザ光が瞬間的に照射された後、所定時間経過すると、磁芯を構成する磁性材料は磁化を示すようになる。このとき磁気コイルに電流を流しつづけて磁芯に一定の磁界を発生させておくことにより、磁芯を構成する磁性材料は、その磁気モーメントが磁気コイルの磁界の方向に向き、磁芯として機能するようになる。こうして磁気コイルの磁芯から発生させる磁界を高速にオンオフさせることができる。かかる磁気ヘッドを用いれば、記録媒体に印加する磁界を高速にオンオフさせることができるので、1Gbps以上のデータ転送速度での磁気記録を実現することができる。
【0016】本発明において、磁気コイルを用いて磁気ヘッドを構成した場合は、磁気コイルの磁芯を構成する磁性材料に軟磁性体を含み得る。かかる軟磁性体としては、例えば、CoFeNiSiBやFeTaC、CoFeSiB等を用いることができる。磁芯の周囲は絶縁体で被覆されていることが好ましく、かかる絶縁体を介して磁気コイルが形成されることが好ましい。絶縁体には、例えば、SiN、SiO等を用いることができる。
【0017】また、磁気コイルの磁芯の近傍に放熱材料を形成することが望ましい。これにより、レーザ光照射により加熱された磁芯を急速に冷却することができる。放熱材料としては、Al合金、AuまたはAg若しくはその合金等が好ましく、例えば、AlTi、AlTiSi、AlNi、AlTa、AlPt、AlCu、Au、Ag等を用いることができる。
【0018】本発明において、磁界発生部を構成する磁性材料は、80℃〜300℃の範囲内にキュリー温度を有することが好ましい。これにより、実用的なレーザ出力で磁性材料をかかる温度に加熱することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明に従う記録方法の実施例について具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0020】図1に、後述の実施例で用いる情報記録媒体の概略断面図を示す。情報記録媒体10は、基板1上に、裏打ち層2、磁性層(記録層)3及び保護層4を備える。図1において、基板1としては、例えばポリカーボネートやアモルファスポリオレフィンなどの樹脂材料を所望の形状に成形したものや、所望の形状に形成されたガラス製の基板、アルミニウムなどの金属製基板など任意の基板を用い得る。裏打ち層2は、記録時に効率よく熱を外部に放散させるための層であり、例えば、Au、Ag、Cu、Al、Pd、Rhあるいはそれらの合金などを用いて形成される。磁性層3は、情報を記録するための層であり、例えば、TbFeCo、DyFeCo、TbDyFeCoなどの希土類と遷移金属の非晶質膜や、Pd/Co多層膜、PtCo合金、L1型磁性合金などの他の知られた磁気記録材料を用いることもできる。保護層4は、基板1上に形成された裏打ち層2及び磁性層3を腐食等の化学的な悪影響から保護するための層であり、例えば、SiNやカーボン、AlN、SiO、ZnS、ZnS−SiOから形成される。これらの層2〜4の成膜には、例えば、マグネトロンスパッタ装置による連続スパッタリング等のドライプロセスにより形成することができる。
【0021】つぎに、本発明の記録装置について説明する。図2に、記録装置の概略構成図を示す。記録装置200は、主に、信号発生装置21、レーザ制御装置22、レーザ光源23、磁気ヘッド30及び情報記録媒体10を備える。図2の記録装置200において、情報記録媒体10は、磁性層3が存在する面上に磁気ヘッド30が位置するように記録装置内に装着され、不図示の回転駆動装置により所定の回転速度で回転される。
【0022】レーザ制御装置22は、信号源21の記録信号に基づいて、レーザ光源23から発光させるレーザ光が一定間隔で断続するパルス光になるように制御することができる。例えば、信号源21の記録信号が1Gbps〜1000Gbpsの速度の場合は、レーザ制御装置22により、パルスレーザ光の立ち上がりと立ち下がりの時間間隔が100fs〜100psになるように制御することができる。レーザ光をパルス化する手段として、レーザ制御装置22の代わりに、例えば、レーザ光源23の光出射側にチョッパーを設けても良い。
【0023】レーザ光源23は、例えば、波長200nm〜1400nm、出力5mW〜50mWの半導体レーザを用いて構成することができる。情報記録媒体の磁性層に微小な記録マークを形成する場合には、レーザ光によるスポット径がレーザ光の波長に比例することから、レーザ光の波長は短いほうが好ましい。データ記録の際には、レーザ光源23は、レーザ制御装置22により1GHz〜1THzのクロック周波数でオンオフされたパルス状の光を出射することができる。レーザ光源21から出射した光はミラー28により磁気ヘッド30の方向に反射される。
【0024】図2において、磁気ヘッド30には、以下の実施例に示す本発明に従う磁気ヘッドを用いることができる。本発明の磁気ヘッドの実施例を、図面を参照しながら説明する。
【0025】
【実施例1】本実施例の磁気ヘッドの概略構成図を図3に示す。図3(a)は、磁気ヘッド30をスライダ32の長手方向に切断した際の概略断面図である。磁気ヘッド30は、図3(a)に示すように主にスライダ32とレンズ33を備える。スライダ32は、記録媒体10上を浮上させるためのものであり、記録媒体10が回転している間、安定に浮上することが可能な構造を有する。スライダ32の底面には保護膜13が形成されており、磁気ヘッド30が記録媒体10と接触することによって生じる磁気ヘッド30の破損を回避することができる。保護膜13の材質としてはダイヤモンドライクカーボンが強度の点から好適であった。
【0026】スライダ32には、円形の貫通孔が形成されており、貫通孔に円柱状の磁心35が嵌め込まれている。磁芯35の外周は非磁性熱制御膜36で被覆されており、非磁性熱制御膜36の更に外側に磁気コイル34が形成されている。磁芯35は、軟磁性体で、且つレーザ光39が照射された時にキュリー温度に達するような材料を用いる。本実施例では、高周波磁芯材料として知られるCoFeNiSiB系アモルファス材料を用いて、キュリー温度210℃程度で保磁力180mA/m程度の軟磁性体の磁芯35を形成した。磁芯35に用いる材料は、軟磁性体で、且つレーザ光39が照射された時にキュリー温度に達するような材料であれば、CoFeNiSiB系アモルファス材料に限定されない。
【0027】磁芯35の外周を被覆する非磁性熱制御膜36は、磁心35へのレーザ光39の照射を停止した後の磁心35の冷却を促進させることができる。非磁性熱制御膜36は多層膜構成とすることが好適であり、例えば、磁芯35の外周を直接被覆する部分にSiNを用い、その外側を熱伝導率の高いAl合金等の金属膜で被覆することができる。Al合金としては例えばTi等を含有するAlTi合金を用いることが可能である。磁気コイル34は、図4(a)または(b)に示すように多様な形状をとることができる。磁心35の直上に配置されたレンズ33は不図示のレーザ光源から出射したレーザ光を磁心35に集光して照射して磁心35を所望の温度に加熱することができる。
【0028】また、図3(a)及び(b)においては、磁気ヘッドに対して記録媒体の進行方向前方から記録媒体に不図示のレーザ光源(別光源)から加熱用レーザ光が連続的に照射されるよう構成されており、加熱用レーザ光により記録媒体の所定領域を加熱することができる。かかるレーザ光照射により加熱された領域を磁気ヘッドが通過し、記録媒体の加熱領域に磁気ヘッドにより磁界を印加することができる。
【0029】つぎに、磁気ヘッド30による外部磁界印加の高速スイッチングの原理を説明する。磁気ヘッド30を不図示のドライバで駆動することにより、磁気コイル34に直流電流を流す。磁気コイルに流す電流は、かかるドライバにより制御される。磁気ヘッド30の磁心35にレーザ光39を照射せずに、磁気コイル34に直流電流を流すと、図3(b)に示すように、磁気コイル34から外部磁界Hを発生させることができる。このとき、磁心35は、レーザ光39が照射されていないためキュリー温度以下であり軟磁性体として機能する。これにより、記録媒体10を記録するのに十分な磁界強度の外部磁界Hの印加が可能となる。記録媒体10としては垂直磁気記録媒体を用いた。ここで、図3(a)に示すように、レンズ33を介してレーザ光39を磁芯35に照射すると、磁芯35の軟磁性体はキュリー温度に達するために磁芯としての機能を失う。このため、磁気コイル34に直流電流が流れていても、記録媒体に十分な磁界強度の外部磁界を印加することができず、磁気ヘッド30の浮上量が適切であれば記録媒体10に達する外部磁界の絶対値は減少する。
【0030】この後、磁心35へのレーザ光39の照射を停止すると、磁芯35を被覆している非磁性熱制御膜36に熱が逃げ、磁芯35の温度は急速に冷却され、キュリー温度以下となる。キュリー温度以下となった磁芯35は、再び軟磁性体としての機能が復活し、記録媒体に十分な磁界強度の外部磁界を印加することが可能となる。このように、磁心35に照射するレーザ光のオンオフを高速に切り換えることによって、磁気ヘッド30からの外部磁界印加を高速にスイッチングできる。すなわち、図5(a)のようにレーザ光7をオンオフさせながらパルス状に照射し、図5(b)のように直流電流IDCを磁気コイル4に流す。図5(a)及び(c)に示すように、レーザ光を照射したときに磁気ヘッドから発生する磁界はゼロであり、レーザ光の照射を停止したときには磁気ヘッドから図3(b)の下向きに外部磁界Hが発生する。これにより、図5(c)のように、磁気ヘッドから発生させる磁界をスイッチングさせることが可能となる。図3(b)において記録媒体の記録層の磁化が上向きに初期化されているものとし、図中下向きを記録方向とすれば、レーザ光照射を停止したときに磁気ヘッドから磁界が発生して記録層に下向き磁化の記録マークが形成され、情報が記録層に記録される。したがって、磁心に照射するレーザ光39を、記録を所望する情報のチャネルビットに対応するように、図示しないドライバを用いて制御することにより極めて高速な記録が可能となる。
【0031】本実施例では、かかる磁気ヘッド30を用いてφ300mmの情報記録媒体10に信号を記録する。記録時には、磁気ヘッド30の磁気コイル34に電流を流して200[Oe]の強度の外部磁界を発生させながら、10GHzの周波数で記録情報に応じてパルス状に変調したレーザ光を6mJ/cm2の強度で磁心35に照射する。これにより、磁気ヘッド30の磁心35からは、記録情報に応じて磁界が発生するため、記録媒体に磁界が印加され記録層に磁気マークが形成される。このとき、磁心35に照射するパルス光のパルス幅は100fs(フェムト秒)にし、パルス間隔は100ps(ピコ秒)にする。また、記録媒体10を不図示の回転駆動装置により駆動させて、記録媒体10を磁気ヘッド30に対して18000rpmで回転させる。次いで、磁気ヘッド30をφ260mmの位置に位置付けた後、記録信号を記録する。これにより記録層に25nm程度の磁気マークが形成され、記録層に高速に記録信号を記録することができた。
【0032】
【実施例2】この実施例の磁気ヘッドを図6及び図7に示す。図6(a)は磁気ヘッド60の概略断面図であり、図6(b)は磁気ヘッド60を上方から見た平面図である。本実施例で用いる磁気ヘッド60は、磁心35として、レンズ33により集光されるレーザ光のスポット径68に比較して直径が極めて小さい円柱状の磁心65を搭載しており、磁芯65の周囲には透明誘電体64が形成されている。かかる磁気ヘッド60は、磁心65の周囲が透明誘電体64により囲まれているため、レンズ33で集光されたレーザ光を、透明誘電体64を透過させて磁気ヘッド60の直下に位置する記録媒体10に到達させることができる。このため、レーザ光39は磁心65を加熱するのみならず、記録媒体10の所定領域をも加熱することができる。また、磁気ヘッド60は、レーザ照射時の外部磁界オフセット用に永久磁石61を搭載している。永久磁石61は環状の構造を有し、永久磁石61の内側に磁気コイル34が位置付けられている。永久磁石61は、その中心が磁心65の中心とほぼ一致するように配置されており、磁心65の位置に図中上向きの磁界を発生させることができる。磁気コイル34は、図6(b)に示すように、隣接トラックからのクロストークを低減するために楕円形で作製した。磁芯65の位置は、磁気ヘッドを記録媒体に対して相対移動させたときにレーザ光照射により生じる熱中心がスポット中心よりもビーム進行方向に対して後方にずれることを考慮して、スポット中心よりビーム進行方向に対して後方にずらして形成した。
【0033】かかる磁気ヘッドは、上述した構成を有するため、記録媒体10として熱アシスト型磁気記録媒体や光磁気記録媒体を用いることが可能となる。すなわち、スポット径68に比較して磁芯65の直径が極めて小さく、磁芯65の周囲を透明誘電体64で囲っているため、レーザ光39は、透明誘電体64を透過した後、記録媒体10にまで達して記録媒体10の所定領域を加熱することが可能となる。これにより、記録媒体10のレーザ光照射部の保磁力を局所的に低下させ、比較的弱い磁界強度の外部磁界の印加で記録することが可能となる。図6(a)に示すように、レーザ光39を磁心65に照射すると磁芯65の磁化が消失するため、磁気コイル34から発生する外部磁界そのものは小さくなるが、永久磁石61から逆方向の外部磁界が印加されるため、記録媒体10の記録位置における外部磁界のオフセットを実現できる。
【0034】一方、図6(c)に示すように、磁心65へのレーザ光照射がない場合には磁芯65が機能し、記録媒体にはレーザ光照射時とは反対の向きに外部磁界が印加される。すなわち、磁心65に照射するレーザ光のオンオフを切り換えることによって、磁気ヘッドからの外部磁界印加を高速にスイッチングできる。例えば、図7(a)のようにレーザ光をオンオフさせながらパルス状に照射し、図7(b)のように直流電流IDCを磁気コイルに流すと、図7(c)に示すように、レーザ光がオンのときに磁気ヘッドから、永久磁石61による外部磁界オフセットによる磁界Hが発生し、レーザ光がオフのときには磁気ヘッドからは磁界Hが発生する。これにより、図7(c)のように、磁気ヘッドから発生させる磁界をスイッチングさせることが可能となる。
【0035】このように、本実施例の磁気ヘッドは、永久磁石61による外部磁界オフセットにより、記録媒体の記録位置で外部磁界の向きをスイッチングすることができる。図7(c)の磁界Hは、図6(a)及び(c)において下向きの磁界を示し、磁界Hは、図6(a)及び(c)において上向きの磁界を示している。図6(a)及び(c)において上向きを記録方向とすれば、レーザ光を照射したときに磁気ヘッドから上向きの磁界Hが発生して記録層に上向き磁化の記録マークが形成され、記録層に情報が記録される。本実施例で用いた磁気ヘッドは、磁芯65の直径が非常に小さいことから高密度記録が可能であり、しかも外部磁界を高速にスイッチングすることができるため、極めて高速で且つ高密度の記録が可能となる。
【0036】本実施例では、かかる磁気ヘッド60を用いてφ300mmの情報記録媒体10に信号を記録する。記録時には、磁気ヘッド60の磁気コイル34に電流を流して200[Oe]の強度の外部磁界を発生させながら、10GHzの周波数で記録情報に応じてパルス状に変調したレーザ光を6mJ/cm2の強度で磁心に照射する。これにより、磁気ヘッドの磁心から記録情報に応じた極性の磁界が発生する。また、レーザ光は、磁心の周囲に存在する透明誘電体を透過して記録媒体の磁界印加部分を所望の温度で加熱する。このとき、磁心に照射するパルス光のパルス幅は100fs(フェムト秒)にし、パルス間隔は100ps(ピコ秒)にする。また、記録媒体10を不図示の回転駆動装置により駆動させて、記録媒体10を磁気ヘッド60に対して18000rpmで回転させる。次いで、磁気ヘッド60をφ290mmの位置に位置付けた後、記録信号を記録する。これにより記録層に30nm程度の磁気マークが形成され、記録層に高速に記録信号を記録することができた。
【0037】
【実施例3】図8に、本実施例の磁気ヘッドの模式図を示す。図8に示した磁気ヘッド80は、磁気コイル81、磁芯82、光導波部材83及びレンズ84を有する。図8には示していないが、磁気コイル81、磁芯82、光導波部材83及びレンズ84は、実施例1及び2の磁気ヘッドと同様に、スライダに組み込むことができる。図8において磁芯82は軟磁性体から形成されている。また、磁芯82は、図8に示したように、その上部82aの外径が中部82bの外径よりも大きくなるように多段形状で形成されている。磁芯82の中部82aに磁気コイル81が巻きつけられている。磁芯82の下部82cは先細に加工されている。
【0038】光導波部材83は、光透過性を有する材料、例えば、GeOやP、B等を添加したSiOから形成されている。光導波部材83は、図8に示したように、その上部83aの外径が下部83bの外径よりも大きくなるように多段形状で形成されている。
【0039】図2に示した記録装置のレーザ光源23から、パルス状のレーザ光が磁気ヘッド80に入射すると、レーザ光は、レンズ84により集光された後、磁芯82及び光導波部材83の上面をパルス照射する。図8(a)に示すように、レーザ光が磁芯82に照射されたときは、磁芯82の全体が加熱され、磁芯82を構成する軟磁性体がキュリー温度以上に加熱される。これにより、磁気コイル81に電流を供給しても磁芯82の先端部82dからは磁界が発生しなくなる。また、光導波部材83の上部から入射したレーザ光は、光導波部材83の内部を通って先端部83cから出射する。光導波部材83の先端部83cから出射したレーザ光は、情報記録媒体10の磁性層を所定温度に加熱する。
【0040】図8(b)に示すように、レーザ光が磁芯82に照射されていないときは、磁芯82を形成している軟磁性体は磁化を示して磁芯として機能するため、磁気コイル81により磁芯82の先端部82dから磁界Hが発生する。このとき、光導波部材83にもレーザ光は照射されないため、記録媒体の磁性層は加熱されない。
【0041】情報記録媒体に対する磁気ヘッドの相対移動速度に応じて、光導波部材83からのレーザ光照射によって情報記録媒体の磁性層に生じる熱スポットの中心が、光スポットの中心よりもレーザ光の進行方向に対して後方にずれる。したがって、レーザ光照射により情報記録媒体の磁性層に生じる熱スポットの中心に、磁芯へのレーザ光照射の停止によって磁芯から発生する磁界が印加されるように、情報記録媒体の回転速度を調整することによって、情報記録媒体に情報を記録することができる。或いは、情報記録媒体にレーザ光が照射されていなくても、磁芯へのレーザ光照射の停止により磁芯から発生する磁界を印加することによって情報記録媒体に情報を記録しても良い。
【0042】
【実施例4】図9に、本発明に従う磁気ヘッドの別の実施例の模式図を示す。磁気ヘッド90は、直流電源91、磁気コイル92、磁芯93及びレンズ94を備える。図9には示していないが、磁気コイル92、磁芯93及びレンズ94は、実施例1及び2の磁気ヘッドと同様に、スライダに組み込むことができる。磁芯93は、棒状の軟磁性体から形成されている。磁芯93の先端部93aは先細に加工されている。磁芯93を構成する軟磁性体は、レーザ光が照射されたときにキュリー温度に達するような材料を用いる。本実施例では、CoFeNiSiBを用いて形成した。
【0043】図9(a)に示すように、磁芯93には、図2に示した記録装置のレーザ光源23から出射したパルス変調されたレーザ光が、磁芯93に対して斜めに照射される。かかるパルスレーザ光の照射により、レーザ光が瞬間的に照射されたときだけ磁芯93の全体がキュリー温度以上に瞬間的に加熱されて磁芯としての機能を失う。このため、磁気コイル92に直流電源91から電流を供給していても磁芯93の先端部93aからは磁界が発生しない。
【0044】かかるレーザ光の照射後、磁芯93を構成する軟磁性体は冷却されてキュリー温度よりも低くなるため、磁芯としての機能が復活する。このとき、磁気コイル92に直流電源91から電流を供給していると、図9(b)に示すように、磁芯93の先端部93aから記録磁界が発生し、情報記録媒体の磁性層に情報を記録することが可能となる。このように、本実施例の磁気ヘッドも、レーザ光のオンオフを高速に切り換えることによって、磁気ヘッドから発生させる磁界のオンオフを高速に切り換えることができる。
【0045】
【実施例5】図10に、本発明に従う磁気ヘッドの更に別の実施例を示す。磁気ヘッド100は、第1磁気コイル101、第2磁気コイル102、磁芯103、第1レンズ104及び第2レンズ105を備える。図10には示していないが、第1磁気コイル101、第2磁気コイル102、磁芯103、第1レンズ104及び第2レンズ105は、実施例1及び2の磁気ヘッドと同様に、スライダに組み込むことができる。磁芯103には、第1磁気コイル101及び第2磁気コイル102が巻きつけられている。第1レンズ104は、不図示のレーザ光源(図2のレーザ光源23とは別の光源)からのレーザ光を集光して磁芯103に照射することができる。第1レンズ104は、集光したレーザ光が磁芯103に対して斜めに照射されるように配置されている。また、第1レンズ104により集光したレーザ光は、同時に、情報記録媒体の所定領域にも照射され、情報記録媒体の光照射領域を所定温度に加熱することができる。磁芯103に照射するレーザ光は、チャネルクロックに同期して一定周期でパルス状に変調される。磁芯104に照射するレーザ光のレーザ光源として、図2に示した記録装置のレーザ光源と別の光源を用いたが、同じレーザ光源を用いてもよい。
【0046】第1磁気コイル101は、抵抗器R1と直流電源106が接続されており、第2磁気コイル102は、抵抗器R2と直流電源107が接続されている。第1磁気コイル101にのみ直流電源106から直流電流を供給したときの磁芯103の極性と、第2磁気コイルにのみ直流電源107から直流電流を供給したときの磁芯103の極性が互いに逆極性となるように、直流電源106及び107の極性が逆極性に設定されている。直流電源106及び107は、ぞれぞれ、第1磁気コイル101及び第2磁気コイル102に常に電流を供給している。
【0047】第2レンズ105は、図2に示したレーザ光源から出射したレーザ光を抵抗器R1及びR2に集光して同時に照射することができる。
【0048】第1磁気コイル101に接続されている抵抗器R1は、レーザ光照射による加熱により抵抗が高くなり、レーザ光照射を停止すると抵抗が低くなるような特性を有している。一方、抵抗器R2は、レーザ光照射による加熱により抵抗値が低くなり、レーザ光照射を停止すると抵抗値が高くなるような特性を有している。
【0049】図10(a)に示すように、レーザ光照射時には、抵抗器R1が高抵抗になるため、第1磁気コイル101には電流が殆ど供給されず、第2磁気コイル102にのみ電流I2が供給される。このとき、磁芯103の先端部103aからは、第2磁気コイル102に基づく極性の磁界Hが発生する。
【0050】一方、図10(b)に示すように、レーザ光照射を停止すると、抵抗器R1は低抵抗となって第1磁気コイル101に電流I1が供給される一方、抵抗器R2は高抵抗となるため第2磁気コイル102には電流が殆ど供給されなくなる。これにより、磁芯103の先端部103aからは、第1磁気コイル101に基づく極性の磁界H、すなわち、レーザ光照射時と逆極性の磁界が発生する。このように、第1磁気コイル101及び第2磁気コイル102にそれぞれ接続されている抵抗器R1及びR2へのレーザ光の照射をオンオフすることによって、磁芯103の先端部103aから、異なる極性の磁界を交互に発生させることができる。
【0051】抵抗器R1及びR2に照射されるレーザ光は、図2に示すレーザ光源からのパルス光、すなわち、記録情報に応じて高速変調されたパルス光であることから、磁気ヘッドの磁芯103から発生する磁界もまた記録情報に応じて変調される。
【0052】上述したように、磁芯103にも、抵抗器R1及びR2に照射したレーザ光と同期するようにパルス変調したレーザ光を所定の強度で照射される。これにより磁芯103の磁化も瞬間的に消失するため、磁芯103を構成する磁性材料の磁気モーメントは、第1磁気コイル101または第2磁気コイル102による磁界に応じて高速にスイッチングできる。
【0053】かかる磁気ヘッドを用いることにより、1GHz以上の周波数で記録情報に応じて高速変調された交番磁界を発生させることができる。
【0054】以上、本発明に従う磁気ヘッドについて実施例により具体的に説明したが、本発明はこれらに限定されない。上記実施例では、伝送された信号を、レーザ制御装置とレーザ光源を介して磁気ヘッドに導いて磁気ヘッドの磁芯に照射したが、図11に示すように、光ファイバを通じて高速伝送された光パルス信号を、光信号高速アンプにより光強度を増幅した後、増幅された光パルス信号を磁気ヘッドに導いて磁気ヘッドの磁芯に照射することもできる。また、光信号高速アンプの代わりに、レーザ励起トリガー及び高パワーレーザを用いて構成してもよい。また、光ファイバを通じて伝送された光信号は、複数の波長に情報が付与されたマルチモードの光信号であってもよい。
【0055】また、上記実施例の磁気ヘッドでは、媒体に磁界を印加するための磁界発生源を磁気コイルと磁芯を用いて構成したが、図12に示すように、棒状の永久磁石を用いることもできる。この場合は、パルス状のレーザ光を永久磁石に照射することによって永久磁石を瞬間的に加熱して、永久磁石から発生する磁界強度を、媒体に情報が記録されない程度に弱めればよい。
【0056】また、上記実施例では、磁気ヘッドを用いて情報を記録する媒体として、ディスク状の情報記録媒体を用いたが、テープ状やカード状の情報記録媒体にも情報を記録することができる。
【0057】また、上記実施例では、第1磁気コイルと第2磁気コイルにそれぞれ接続された抵抗器R1及びR2にレーザ光を照射し、それぞれの抵抗器の抵抗変化を利用して、動作させる磁気コイルを切り換えたが、これに限らず、レーザ光照射によって第1磁気コイル及び第2磁気コイルの動作を切り換えることが可能な光スイッチなどの切換器を用いることもできる。
【0058】
【発明の効果】本発明の磁気ヘッドは、磁気コイルの磁芯にレーザ光をパルス状に照射して磁芯をキュリー温度以上に瞬間的に加熱させることによって磁芯から発生させる磁界を高速にスイッチングすることができるので、情報記録媒体への印加磁界を極めて高速にスイッチングできる。かかる磁気ヘッドを備える記録装置は、記録媒体に極めて高いデータ転送速度で情報を書き込むことができる。




 

 


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