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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-27
(45)【発行日】2023-01-11
(54)【発明の名称】記録装置及び記録方法
(51)【国際特許分類】
G11B 5/31 20060101AFI20221228BHJP
G11B 5/02 20060101ALI20221228BHJP
G11B 5/706 20060101ALI20221228BHJP
G11B 5/127 20060101ALI20221228BHJP
G11B 5/187 20060101ALI20221228BHJP
【ＦＩ】
G11B5/31 Z
G11B5/02 R
G11B5/706
G11B5/127 Z
G11B5/187 Z
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2020572275
(86)(22)【出願日】2020-02-12
(86)【国際出願番号】 JP2020005355
(87)【国際公開番号】W WO2020166610
(87)【国際公開日】2020-08-20
【審査請求日】2021-06-23
(31)【優先権主張番号】P 2019024026
(32)【優先日】2019-02-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、エネルギー・環境新技術先導プログラム「磁気テープにおけるミリ波記録方式の開発研究」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(73)【特許権者】
【識別番号】504137912
【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学
(73)【特許権者】
【識別番号】504176911
【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学
(73)【特許権者】
【識別番号】306037311
【氏名又は名称】富士フイルム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002675
【氏名又は名称】弁理士法人ドライト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大越 慎一
(72)【発明者】
【氏名】吉清 まりえ
(72)【発明者】
【氏名】井元 健太
(72)【発明者】
【氏名】中川 幸祐
(72)【発明者】
【氏名】生井 飛鳥
(72)【発明者】
【氏名】所 裕子
(72)【発明者】
【氏名】中嶋 誠
(72)【発明者】
【氏名】白田 雅史
(72)【発明者】
【氏名】直井 憲次
【審査官】松元 伸次
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－３２８８４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１９９４４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－２０３３０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０５９７３７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ１１Ｂ５／００－５／０２４
５／１２７－５／２５５
５／３１－５／３２５
５／６２－５／８２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
磁気記録媒体に外部磁場を印加する外部磁場印加部と、周波数２０ＧＨｚ～１０００ＧＨｚの光を照射する光照射部と、
前記光照射部からの前記光を共振させて集光し、前記光の磁場を増強させた増強磁場を発生させる集光器と、
を備え、
前記外部磁場と前記増強磁場とを前記磁気記録媒体に印加して前記磁気記録媒体の磁化を反転させる、記録装置。
【請求項2】
前記集光器は、前記磁気記録媒体で自然共鳴が生じる共鳴周波数で前記光を共振し、前記共鳴周波数で磁場が増強した前記増強磁場を発生させる、請求項１に記載の記録装置。
【請求項3】
前記集光器は、前記増強磁場が発生する辺が、前記磁気記録媒体の記録面から２００［ｎｍ］以内に配置されている、請求項１又は２に記載の記録装置。
【請求項4】
前記集光器は、前記増強磁場が発生する辺にコーナ部が形成されており、前記コーナ部が前記磁気記録媒体に対向配置されている、請求項１～３のうちいずれか１項に記載の記録装置。
【請求項5】
前記磁気記録媒体は、記録面にイプシロン酸化鉄粒子を含む、請求項１～４のうちいずれか１項に記載の記録装置。
【請求項6】
前記光照射部は、前記磁気記録媒体の前記集光器が対向する領域に向けて前記光を照射せずに、前記集光器に向けて前記光を照射する、請求項１～５のうちいずれか１項に記載の記録装置。
【請求項7】
前記集光器は、ギャップを有しているリング状の集光リングであり、前記磁気記録媒体の記録面に対向配置され前記増強磁場が発生する辺と、前記増強磁場が発生する辺と前記磁気記録媒体の厚み方向に所定距離をあけて対向配置され前記ギャップが形成された辺と、前記増強磁場が発生する辺と前記ギャップが形成された辺の端部を連結する辺とを有する、請求項１～６のうちいずれか１項に記載の記録装置。
【請求項8】
前記光照射部は、前記光としてパルス光を照射する、請求項１～７のうちいずれか１項に記載の記録装置。
【請求項9】
周波数２０ＧＨｚ～１０００ＧＨｚの光を集光器で共振させて集光し、前記光の磁場を増強させた増強磁場を発生させ、外部磁場印加部からの外部磁場と、前記増強磁場とを磁気記録媒体に印加して、前記磁気記録媒体の磁化を反転させる、記録方法。
【請求項10】
前記磁気記録媒体は、記録面にイプシロン酸化鉄粒子を含む、請求項９に記載の記録方法。
【請求項11】
磁気記録媒体に外部磁場を印加する外部磁場印加部と、
光を照射する光照射部と、
前記光照射部からの前記光を共振させて集光し、前記光の磁場を増強させた増強磁場を発生させる集光器と、
を備え、
前記外部磁場と前記増強磁場とを前記磁気記録媒体に印加して前記磁気記録媒体の磁化を反転させる、記録装置であって、
前記外部磁場印加部は、前記磁気記録媒体の記録面に沿って一列に配置された複数の外部磁場ユニットを備えており、各前記外部磁場ユニット毎に前記磁気記録媒体の磁化を反転させる、記録装置。
【請求項12】
光を集光器で共振させて集光し、前記光の磁場を増強させた増強磁場を発生させ、外部磁場印加部からの外部磁場と、前記増強磁場とを磁気記録媒体に印加して、前記磁気記録媒体の磁化を反転させる、記録方法であって、
前記磁気記録媒体に前記外部磁場を印加した後、前記集光器に前記光を照射する、記録方法。
【請求項13】
光を集光器で共振させて集光し、前記光の磁場を増強させた増強磁場を発生させ、外部磁場印加部からの外部磁場と、前記増強磁場とを磁気記録媒体に印加して、前記磁気記録媒体の磁化を反転させる、記録方法であって、
前記集光器に前記光を照射した後、前記磁気記録媒体に前記外部磁場を印加する、記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、記録装置及び記録方法に関し、イプシロン酸化鉄粒子を使用した磁気記録媒体などに適用して好適なものである。
【背景技術】
【0002】
磁気記録媒体では、記録の高密度化に向けて磁性粒子の微小化が望まれており、近年、磁性粒子の微小化が可能なイプシロン酸化鉄粒子を使用した磁気記録媒体が注目されている。磁性粒子の微小化に伴い、信号のＳ／Ｎ比を増大させることができる一方で、熱に対する磁化の安定性は、磁気異方性定数と粒子体積とに比例すると考えられているため、微小化により磁化の熱安定性が損なわれてしまう。
【0003】
ここで、磁気異方性定数は、磁気記録媒体の保磁力を高めることにより、高くすることができると考えられている。従って、粒子体積（粒径）が小さく熱安定性の高い粒子を得るためには、保磁力の高い物質を磁性材料として用いることが有効となる。例えば、発明者らは特許文献１および非特許文献１～４において、磁化容易軸の配向方向に対して平行方向の外部磁場を印加することにより測定される磁気ヒステリシスループにおいて、２０［ｋＯｅ］（１．５９×１０６［Ａ／ｍ］）を超える保磁力Ｈｃが観測されたイプシロン酸化鉄粒子を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第５１２４８２５号公報
【非特許文献】
【0005】
【文献】S. Ohkoshi, A. Namai, K. Imoto, M. Yoshikiyo, W. Tarora, K. Nakagawa, M. Komine, Y. Miyamoto, T. Nasu, S. Oka, and H. Tokoro, Scientific Reports, 5, 14414/1-9 (2015).
【文献】S. Sakurai, A. Namai, K. Hashimoto, and S. Ohkoshi, J. Am. Chem. Soc., 131, 18299-18303 (2009).
【文献】A. Namai, S. Sakurai, M. Nakajima, T. Suemoto, K. Matsumoto, M. Goto, S. Sasaki, and S. Ohkoshi, J. Am. Chem. Soc., 131, 1170-1173 (2009).
【文献】A. Namai, M. Yoshikiyo, K. Yamada, S. Sakurai, T. Goto, T. Yoshida, T Miyazaki, M. Nakajima, T. Suemoto, H. Tokoro, and S. Ohkoshi, Nature Communications, 3, 1035/1-6 (2012).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、磁気記録媒体の保磁力Ｈｃを高くした場合には、高レベルの飽和磁束密度を有する磁気ヘッドを使用して高い外部磁場を発生させて、磁気記録媒体に情報を記録することが必要となる。磁気ヘッドの発生外部磁場は、一般的には、使用される軟磁性膜の飽和磁束密度に比例するともいわれており、現在、１.５～４.５［ｋＯｅ］（１．１９～３．５８×１０５［Ａ／ｍ］）程度の保磁力Ｈｃをもつハードディスクが報告されているが、これらのハードディスクの記録書き込み用の磁気ヘッドでは、飽和磁束密度が２.４Ｔのような高い飽和磁束密度をもつ材料が使用されている。
【0007】
上述した特許文献１に見られるように、例えば、２０［ｋＯｅ］（１．５９×１０６［Ａ／ｍ］）レベルの巨大な保磁力Ｈｃを持つイプシロン酸化鉄粒子などを磁気記録媒体の磁気記録材料に用いた場合、現状よりもさらに高い飽和磁束密度をもつ材料が存在しないと、磁気記録媒体に対して情報を記録することは難しいという問題があった。
【0008】
そこで、本発明は以上の点を考慮してなされたもので、高い保磁力を有した磁気記録媒体でも、容易に情報を記録できる記録装置及び記録方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
かかる課題を解決するため本発明による記録装置は、磁気記録媒体に外部磁場を印加する外部磁場印加部と、光を照射する光照射部と、前記光照射部からの前記光を共振させて集光し、前記光の磁場を増強させた増強磁場を発生させる集光器と、を備え、前記外部磁場と前記増強磁場とを前記磁気記録媒体に印加して前記磁気記録媒体の磁化を反転させる。
【0010】
また、本発明の記録方法は、光を集光器で共振させて集光し、前記光の磁場を増強させた増強磁場を発生させ、外部磁場印加部からの外部磁場と、前記増強磁場とを磁気記録媒体に印加して、前記磁気記録媒体の磁化を反転させる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、集光器で光を共振させることで増強磁場を得、磁気記録媒体の磁化を反転させる際に外部磁場及び増強磁場を併用することで、磁化を反転させる際に必要となる外部磁場を下げることができる。よって、高い保磁力を有した磁気記録媒体でも、光を共振させることで、低い外部磁場で容易に情報を記録できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明による記録装置の全体構成を示す概略図である。
【図4】外部磁場と、光の磁場と、保磁力との関係について統計熱力学的計算により求めた結果を示した表である。
【図5】ミリ波集光リングに照射するミリ波帯の光の電界強度を示したグラフである。
【図6】ミリ波集光リングの構成と、ミリ波集光リングへの光の照射について説明するための概略図である。
【図7】ミリ波集光リングから３０［ｎｍ］の距離における磁場分布を、電磁界解析により調べたときの結果を示した画像である。
【図8A】２２０［ＧＨｚ］や６６０［ＧＨｚ］の光を共振させる集光リングを用いて、光を共振させたときの磁場強度を、電磁界解析により計算したときの計算結果を１００～９００［ＧＨｚ］の範囲で示したグラフである。
【図8B】２２０［ＧＨｚ］や６６０［ＧＨｚ］の光を共振させる集光リングを用いて、光を共振させたときの磁場強度を、電磁界解析により計算したときの計算結果を１００～３００［ＧＨｚ］の範囲で拡大表示したグラフである。
【図9】ミリ波集光リングにおいて電磁界解析を行った際に着目する領域を示した概略図である。
【図13】磁性フィルムに印加する外部磁場の印加方向と、ミリ波集光リングに照射される７９［ＧＨｚ］の光の照射方向とを説明するための概略図である。
【図16】ミリ波集光リングを設けたシリコン基板と、磁性フィルムとを重ね合わせる様子を示した概略図である。
【図18】シリコン基板と磁性フィルムとを重ね合わせた試料の構成を示した概略図である。
【図19】磁性フィルムに印加する外部磁場の印加方向と、ミリ波集光リングに照射される７９［ＧＨｚ］の光の照射方向とを説明するための概略図である。
【図21】ミリ波集光リングの内周コーナ部付近におけるＭＦＭの解析結果を示した画像と、電磁界解析結果を示した画像である。
【図22】複数の外部磁場ユニットを一列に配置した構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下図面に基づいて本発明の実施の形態を詳述する。
【0014】
（１）本発明の記録装置の概略
まず、本発明の記録装置の構成について以下説明する。図１に示すように、本実施形態の記録装置１０は、外部磁場印加部１１と、集光リング１２と、光Ｌ１を集光リング１２に照射する光照射部１３とを備える。ここでは、始めに、集光リング１２に照射される光Ｌ１として、３０～３００［ＧＨｚ］のミリ波帯内の光Ｌ１を適用する場合について以下説明する。また、以下の実施形態では、集光リング１２をミリ波集光リング１２と称する。
まず、本発明の記録装置の構成について以下説明する。図１に示すように、本実施形態の記録装置１０は、外部磁場印加部１１と、集光リング１２と、光Ｌ１を集光リング１２に照射する光照射部１３とを備える。ここでは、始めに、集光リング１２に照射される光Ｌ１として、３０～３００［ＧＨｚ］のミリ波帯内の光Ｌ１を適用する場合について以下説明する。また、以下の実施形態では、集光リング１２をミリ波集光リング１２と称する。
【0015】
記録装置１０は、外部磁場印加部１１と、ミリ波集光リング１２と、３０～３００［ＧＨｚ］のミリ波帯内の光Ｌ１をミリ波集光リング１２に照射する光照射部１３とを備えている。本実施形態において、外部磁場印加部１１は、面部１１ａが磁気記録媒体１の記録面１ａに対して垂直に配置され、この面部１１ａの端部に磁気ヘッド１１ｂを有する。磁気ヘッド１１ｂは磁気記録媒体１の記録面１ａから２００［ｎｍ］以下の隙間を設けて記録面１ａに対向配置されている。
【0016】
ここで、外部磁場印加部１１は、例えば、公知の書き込み磁気ヘッドモジュールであり、内部に図示しないコイルなどを備えている。外部磁場印加部１１は、例えば、書き込み電流がコイルに印加されることで、磁気記録媒体１に対向した磁気ヘッド１１ｂが磁化され、磁気ヘッド１１ｂから記録面１ａに外部磁場Ｈ０を印加し得る。
【0017】
なお、図１では、磁気記録媒体１の長手方向をｘとし、磁気記録媒体１の幅方向をｙとしており、これら長手方向ｘ及び幅方向ｙと直交する方向を磁気記録媒体１の厚み方向ｚとし、磁気ヘッド１１ｂから厚み方向ｚに外部磁場Ｈ０を発して記録面１ａに印加する。
【0018】
外部磁場印加部１１には後述するミリ波集光リング１２が設けられている。ミリ波集光リング１２は、金、白金などの金属材料からなり、ギャップ１４を有したリング状に形成されている。この場合、ミリ波集光リング１２は、磁気記録媒体１の記録面１ａに対向配置される辺１２ａと、当該辺１２ａと所定距離を設けて対向配置され、かつギャップ１４が形成された辺１２ｂと、これら辺１２ａ，１２ｂの端部を連結する側辺１２ｃ，１２ｄとを有しており、これら辺１２ａ，１２ｂ及び側辺１２ｃ，１２ｄで囲まれた中空部１２ｅがギャップ１４と連通している。
【0019】
本実施形態の場合、ミリ波集光リング１２は、これら辺１２ａ，１２ｂ及び側辺１２ｃ，１２ｄが、外部磁場印加部１１の面部１１ａに設けられており、外部磁場印加部１１の磁気ヘッド１１ｂとともに辺１２ａが、磁気記録媒体１の記録面１ａに対向配置されている。この場合、ミリ波集光リング１２の辺１２ａは、磁気記録媒体１の記録面１ａから２００［ｎｍ］以下の隙間を設けて配置されている。
【0020】
ここで、ミリ波集光リング１２は、３０～３００［ＧＨｚ］のミリ波帯内の光Ｌ１を共振させるように、ギャップ１４が形成された辺１２ｂの端部１４ａから、側辺１２ｃ、辺１２ａ及び側辺１２ｄを介して、ギャップ１４が形成された辺１２ｂの他の端部１４ｂまでの長さ（以下、辺長とも称する）が選定されている。
【0021】
これにより、ミリ波集光リング１２は、３０～３００［ＧＨｚ］のミリ波帯内の光Ｌ１が光照射部１３から照射されると、リングがコイル、ギャップがコンデンサとしての役割を果たすことで、辺長で設定した共振周波数の誘導電流が発生し、それに伴いリングの周囲に非常に強い磁場が発生する。これにより、ミリ波集光リング１２は、光Ｌ１が有する磁場のうち共振周波数での磁場を増強させた増強磁場（以下、この実施形態では、ミリ波磁場と称する）ＨＭを、辺１２ａに発生させる。ミリ波集光リング１２は、光Ｌ１が有する磁場のうち共振周波数での磁場が増強したミリ波磁場ＨＭを、辺１２ａから記録面１ａに印加する。なお、ミリ波磁場ＨＭは、ミリ波集光リング１２の辺長に亘り発生するが、ここでは記録面１ａに対向する辺１２ａに着目して以下説明する。
【0022】
このような共振周波数での磁場の増強は、ミリ波集光リング１２の辺長を選定することで調整することができる。なお、後述する検証試験では、ミリ波集光リング１２に光Ｌ１を照射することで、ミリ波集光リング１２に照射した光Ｌ１の磁場に対して共振周波数での磁場が９００倍になることを確認している。
【0023】
これにより、記録装置１０では、例えば、高い保磁力Ｈｃを有するイプシロン酸化鉄粒子を磁気記録材料として使用した磁気記録媒体１であっても、ミリ波集光リング１２に光Ｌ１を照射することで、高レベルの飽和磁束密度を有する磁気ヘッドを用いずに、低い外部磁場Ｈ０でもミリ波磁場ＨＭのアシストにより、磁気記録媒体１の磁化を反転させ、情報を記録することができる。なお、記録装置１０は、例えば、磁気記録媒体１を長手方向ｘに搬送させることで、磁気記録媒体１に情報の連続的な記録を行うことができる。
【0024】
なお、光照射部１３から照射される光Ｌ１は、例えばパルス光を適用するが、本発明はこれに限らない。
【0025】
（２）本発明の記録装置において磁気記録材料として使用するイプシロン酸化鉄粒子
本発明の記録装置１０では、磁気記録媒体として、高い保磁力Ｈｃを有するイプシロン酸化鉄粒子を磁気記録材料として使用する磁気記録媒体１を適用することが望ましい。本発明では、高い保磁力Ｈｃを有するイプシロン酸化鉄粒子を磁気記録材料として使用していても、ミリ波集光リング１２により光Ｌ１を共振させて得られるミリ波磁場ＨＭを利用することで、高レベルの飽和磁束密度を有する磁気ヘッドを用いずに、低い外部磁場で磁化を反転させ、情報を記録することができる。
本発明の記録装置１０では、磁気記録媒体として、高い保磁力Ｈｃを有するイプシロン酸化鉄粒子を磁気記録材料として使用する磁気記録媒体１を適用することが望ましい。本発明では、高い保磁力Ｈｃを有するイプシロン酸化鉄粒子を磁気記録材料として使用していても、ミリ波集光リング１２により光Ｌ１を共振させて得られるミリ波磁場ＨＭを利用することで、高レベルの飽和磁束密度を有する磁気ヘッドを用いずに、低い外部磁場で磁化を反転させ、情報を記録することができる。
【0026】
ここでは、本実施形態で使用する、高い保磁力Ｈｃを有するイプシロン酸化鉄粒子について以下説明する。イプシロン酸化鉄粒子としては、一般式がε－Ｆｅ２Ｏ３、ε－ＡｘＦｅ２－ｘＯ３（ＡはＦｅを除く元素、ｘは０＜ｘ＜２の範囲）、ε－ＢｙＣｚＦｅ２－ｙ－ｚＯ３（ここでのＢ及びＣは、Ａ及びＦｅを除く元素であり、かつ互いに異なる元素、ｙは０＜ｙ＜１の範囲、ｚは０＜ｚ＜１の範囲）、ε－ＤＵＥＶＦＷＦｅ２－Ｕ－Ｖ－ＷＯ３（ここでのＤ、Ｅ及びＦは、Ａ及びＦｅを除く元素であり、かつ互いに異なる元素、Ｕは０＜Ｕ＜１の範囲、Ｖは０＜Ｖ＜１の範囲、Ｗは０＜Ｗ＜１の範囲）で表される結晶のいずれかであることが望ましい。
【0027】
ε－ＡｘＦｅ２－ｘＯ３は、結晶系と空間群がε－Ｆｅ２Ｏ３と同じであって、ε－Ｆｅ２Ｏ３結晶のＦｅサイトの一部がＦｅ以外の元素Ａで置換されたものである。ε－Ｆｅ２Ｏ３の結晶構造を安定に保つため、Ａとしては、３価の元素を用いることが好ましい。さらにＡとしては、Ａｌ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｙ，Ｒｈから選択される１種の元素を挙げることができる。
【0028】
ε－ＢｙＣｚＦｅ２－ｙ－ｚＯ３は、結晶系と空間群がε－Ｆｅ２Ｏ３と同じであって、ε－Ｆｅ２Ｏ３結晶のＦｅサイトの一部が、Ｆｅ以外の２種の元素Ｂ，Ｃで置換されたものである。ε－Ｆｅ２Ｏ３の結晶構造を安定に保つため、Ｂとしては４価の元素、Ｃとしては２価の元素を用いることが好ましい。さらに、ＢとしてはＴｉ、Ｃとしては、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｕ及びＺｎから選択される１種の元素を挙げることができる。
【0029】
ε－ＤＵＥＶＦＷＦｅ２－Ｕ－Ｖ－ＷＯ３は、結晶系と空間群がε－Ｆｅ２Ｏ３と同じであって、ε－Ｆｅ２Ｏ３結晶のＦｅサイトの一部が、Ｆｅ以外の３種の元素Ｄ，Ｅ，Ｆで置換されたものである。ε－Ｆｅ２Ｏ３の結晶構造を安定に保つため、Ｄとしては３価の元素、Ｅとしては４価の元素、Ｆとしては２価の元素を用いることが好ましい。Ｄとしては、Ａｌ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｙ，Ｒｈから選択される１種の元素を挙げることができる。また、ＥとしてはＴｉ、Ｆとしては、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｕ及びＺｎから選択される１種の元素を挙げることができる。
【0030】
なお、上述したＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦからＦｅを除くのは、ε－Ｆｅ２Ｏ３のＦｅ３＋イオンサイトの一部を、１種類、又は、互いに異なる２種類、３種類の元素で置換するためである。ここでイプシロン酸化鉄粒子の粒径は特に限定されないが、例えば、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）写真から計測した平均粒径が５～２００［ｎｍ］の範囲であることが望ましく、磁気記録媒体１の記録密度を高めるためには、平均粒径が１００［ｎｍ］以下であることがより望ましく、５０［ｎｍ］以下であることがより望ましく、２０［ｎｍ］以下であることがより望ましい。
【0031】
これらイプシロン酸化鉄粒子は、公知のものである。Ｆｅサイトの一部がＦｅ以外の１種の元素Ａ、２種類の元素Ｂ、Ｃ、３種の元素Ｄ、Ｅ、Ｆでそれぞれ置換されたε－ＡｘＦｅ２－ｘＯ３、ε－ＢｙＣｚＦｅ２－ｙ－ｚＯ３、又はε－ＤＵＥＶＦＷＦｅ２－Ｕ－Ｖ－ＷＯ３のいずれかの結晶からなるイプシロン酸化鉄粒子は、例えば、逆ミセル法及びゾル－ゲル法を組み合わせた工程と、焼成工程とによって合成することができる。また、特開２００８－１７４４０５号公報に開示されるように、直接合成法及びゾル－ゲル法を組み合わせた工程と、焼成工程とによって合成することができる。
【0032】
なお、より具体的な製造方法については、例えば、公知文献である「Jian Jin，Shinichi Ohkoshi and Kazuhito Hashimoto，ADVANCED MATERIALS 2004,16，No．1、January 5，p．48－51」や、「Shin－ichi Ohkoshi，Shunsuke Sakurai，Jian Jin，Kazuhito Hashimoto，JOURNAL OF APPLIED PHYSICS，97，10K312（2005）」に開示されているため、ここではその説明は省略する。
【0033】
（３）イプシロン酸化鉄粒子を含んだ磁気記録媒体
本実施形態の記録装置１０に用いる磁気記録媒体１は、例えば下記のようにして製造する。上述したイプシロン酸化鉄粒子を所定の溶媒に分散させて得られた分散液を、基体上に設ける。例えば、ガラス基板上にポリエステルフィルムを貼り付け、当該フィルム上へ分散液を滴下する。基体上に設けられた分散液を、配向の確実性を高める観点から２テスラ以上の磁束密度下に置き、分散液を硬化させることでフィルム状の粒子分散体を得ることができる。なお、このようなフィルム状の粒子分散体の詳細な製造方法は、特開２０１６－１３５７３７号公報に開示されているため、ここではその説明は省略する。
本実施形態の記録装置１０に用いる磁気記録媒体１は、例えば下記のようにして製造する。上述したイプシロン酸化鉄粒子を所定の溶媒に分散させて得られた分散液を、基体上に設ける。例えば、ガラス基板上にポリエステルフィルムを貼り付け、当該フィルム上へ分散液を滴下する。基体上に設けられた分散液を、配向の確実性を高める観点から２テスラ以上の磁束密度下に置き、分散液を硬化させることでフィルム状の粒子分散体を得ることができる。なお、このようなフィルム状の粒子分散体の詳細な製造方法は、特開２０１６－１３５７３７号公報に開示されているため、ここではその説明は省略する。
【0034】
このようにして製造される磁気記録媒体１は、例えば、配向度＝ＳＱ（磁化容易軸方向）／ＳＱ（磁化困難軸方向）にて定義される磁性粒子の配向度の値が、０．６を超えることが望ましい。また、イプシロン酸化鉄粒子の磁化容易軸を所定方向に向けて配向させた粒子分散体は、室温での保磁力Ｈｃが３［ｋＯｅ］（２．３９×１０５［Ａ／ｍ］）以上であることが望ましい。
【0035】
（４）外部磁場の印加と、ミリ波帯の光照射とを組み合わせた、磁気記録媒体の磁化反転方法
ここで、外部磁場Ｈ０の印加と、ミリ波帯の光照射とを組み合わせた、磁気記録媒体１の磁化反転方法の概要について、以下説明する。図２Ａでは、磁気記録媒体１の磁化３を簡略的に示した模式図である。図２Ａでは、外部磁場Ｈ０の印加と、ミリ波帯の光Ｌ２の照射とがされていないとき、磁化３の磁化方向が、例えば外部磁場方向と逆方向（以下、初期配向方向と称する）に配向されている。なお、ここで、図２Ａ中に示すミリ波帯の光Ｌ２とは、ミリ波集光リング１２により光Ｌ１を共振させて集光させた光に相当するものであり、ミリ波磁場ＨＭを有する光である。
ここで、外部磁場Ｈ０の印加と、ミリ波帯の光照射とを組み合わせた、磁気記録媒体１の磁化反転方法の概要について、以下説明する。図２Ａでは、磁気記録媒体１の磁化３を簡略的に示した模式図である。図２Ａでは、外部磁場Ｈ０の印加と、ミリ波帯の光Ｌ２の照射とがされていないとき、磁化３の磁化方向が、例えば外部磁場方向と逆方向（以下、初期配向方向と称する）に配向されている。なお、ここで、図２Ａ中に示すミリ波帯の光Ｌ２とは、ミリ波集光リング１２により光Ｌ１を共振させて集光させた光に相当するものであり、ミリ波磁場ＨＭを有する光である。
【0036】
図２Ａに示すように、磁気記録媒体１の表面に向けて外部磁場Ｈ０が印加されると、磁気記録媒体１では、外部磁場Ｈ０が印加された領域（図２Ａ中、「磁場印加」と表記）内の磁化３が、外部磁場Ｈ０の影響を受けて傾く。この際、磁気記録材料として、高い保磁力Ｈｃを有しているイプシロン酸化鉄粒子を用いている場合、外部磁場Ｈ０のみによっては磁化３を１８０度反転させることが難しく、磁化３が傾くに留まり、情報を記録することができない。
【0037】
外部磁場Ｈ０が印加された状態で、イプシロン酸化鉄粒子の共鳴周波数であるミリ波帯の光Ｌ２が照射されると、当該ミリ波帯の光Ｌ２が照射された領域（図２Ａ中、「ミリ波照射」と表記）では、外部磁場Ｈ０により傾いている磁化３が、ミリ波帯の光Ｌ２によって励起され、歳差運動を始め、最終的に磁化方向が初期配向方向から１８０度反転する。なお、イプシロン酸化鉄粒子の共鳴周波数とは、３０～３００［ＧＨｚ］のミリ波帯内において、イプシロン酸化鉄粒子の電磁波吸収量が最大となるピークがある周波数をいう。
【0038】
なお、上述した実施形態では、外部磁場Ｈ０を磁気記録媒体１に印加した状態で、イプシロン酸化鉄粒子の共鳴周波数であるミリ波帯の光Ｌ２を照射することで、ミリ波帯の光Ｌ２が磁化反転をアシストし、磁化方向が初期配向方向から１８０度反転する場合について説明したが、図２Ｂに示すように、イプシロン酸化鉄粒子の共鳴周波数であるミリ波帯の光Ｌ２を磁気記録媒体１に照射した状態で、外部磁場Ｈ０を印加するようにしもてもよい。この場合、外部磁場Ｈ０が磁化反転をアシストし、磁化方向が初期配向方向から１８０度反転する。
【0039】
ここで、外部磁場Ｈ０の印加とミリ波帯の光Ｌ２の照射とにより磁化３を反転する現象（以下、磁化反転プロセスとも称する）について、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃを用いてポテンシャルエネルギーの観点から以下説明する。
【0040】
図３Ａは、外部磁場Ｈ０が印加されておらず、かつミリ波帯の光Ｌ２も照射されていないときのエネルギーポテンシャルを示す。図３Ａでは、初期配向方向に向いている磁化安定位置での磁化方向を０度とし、磁化反転した磁化安定位置での磁化方向を１８０度として横軸に示す。この場合、エネルギー最小部箇所が０度付近と１８０度付近に現れており、これら０度と１８０度との間に磁化反転のエネルギー障壁が現れる。
【0041】
０度付近の磁化３はエネルギー障壁によって反転し得ない。その後、外部磁場Ｈ０が印加されると、図３Ｂに示すように、エネルギーポテンシャルが変化し、０度付近のエネルギーポテンシャルが上がるとともに、１８０度付近のエネルギーポテンシャルが下がり、１８０度付近にエネルギー最小部箇所が現れる。しかしながら、０度と１８０度との間に未だ磁化反転のエネルギー障壁が存在しており、０度の磁化方向が維持される。
【0042】
この状態において、イプシロン酸化鉄粒子の共鳴周波数であるミリ波帯の光Ｌ２が照射されると、図３Ｂに示す点線のエネルギーが与えられ、図３Ｃに示すように、磁化反転のエネルギー障壁を越え、磁化３が反転して１８０度付近が磁化安定位置となる。
【0043】
ここで、図４は、外部磁場Ｈ０と、ミリ波集光リング１２で集光されていないミリ波帯の光（以下、「未集光のミリ波帯の光」とも称する）の磁場Ｈミリと、磁気記録媒体１の保磁力Ｈｃとの関係について、統計熱力学計算により求めた計算結果をまとめた表である。図４に示すように、例えば、３０００［Ｏｅ］の外部磁場Ｈ０を印加した状態のときに、１１００［Ｏｅ］の磁場Ｈミリのミリ波帯の光を照射することで、６０００［Ｏｅ］の保磁力Ｈｃを有する磁気記録媒体１の磁化を反転できることが分かる。
【0044】
例えば、図５は、未集光のミリ波帯の光の一例を示しており、電場の時間依存性を示したグラフである。このような未集光のミリ波帯の光では、０．１１［Ｔ］の磁場を実現できていることが確認されているが、この磁場の値は、ミリ波が有する広い周波数帯域全体での磁場の総量値である。そのため、ミリ波が有する広い周波数帯域全体の中で、イプシロン酸化鉄粒子の共鳴周波数と同じ周波数での磁場は、全体の０．１１［Ｔ］のうち僅か１％程度にも満たない。そのため、未集光のミリ波帯の光では、イプシロン酸化鉄粒子の共鳴周波数と同じ周波数での磁場はとても小さいものとなり、例えば、３０００［Ｏｅ］の外部磁場Ｈ０を印加した状態のときに、図５に示す未集光のミリ波帯の光を照射しても、実際には６０００［Ｏｅ］の保磁力Ｈｃを有する磁気記録媒体１の磁化を反転することは難しい。
【0045】
そこで、本実施形態では、図６に示すように、ミリ波集光リング１２にミリ波帯の光Ｌ１を照射し、磁気記録媒体１の共鳴周波数において光Ｌ１をミリ波集光リング１２で共振させ、当該共振周波数での磁場を増強させることとした。このように、ミリ波集光リング１２で光Ｌ１を共振させることで得られるミリ波磁場ＨＭを利用することで、例えば、３０００［Ｏｅ］の外部磁場Ｈ０を印加しても、６０００［Ｏｅ］の高い保磁力Ｈｃを有する磁気記録媒体１の磁化を反転させることができる。
【0046】
（５）検証試験
（５－１）ＦＤＴＤ法によるシミュレーション試験
次に、２２０［ＧＨｚ］及び６６０［ＧＨｚ］で共振する集光リング（ここでは、６６０［ＧＨｚ］でも共振させることから、ミリ波集光リングと称さず、単に、集光リングと称する）を設計して、時間領域差分法（以下、ＦＤＴＤ法：Finite-difference time-domain methodと称する）によるシミュレーション試験を行い、電磁界解析を行った。図６は、シミュレーション試験において使用した長方形状の集光リング１２を示す。この集光リング１２は、幅を９６．７５［μｍ］、ギャップ１４を２１．５［μｍ］、高さを２６８．７５［μｍ］、線幅を５．３４［μｍ］、奥行きの厚みを１００［ｎｍ］として定義し、２２０［ＧＨｚ］や６６０［ＧＨｚ］の光を共振させるように設計した。
（５－１）ＦＤＴＤ法によるシミュレーション試験
次に、２２０［ＧＨｚ］及び６６０［ＧＨｚ］で共振する集光リング（ここでは、６６０［ＧＨｚ］でも共振させることから、ミリ波集光リングと称さず、単に、集光リングと称する）を設計して、時間領域差分法（以下、ＦＤＴＤ法：Finite-difference time-domain methodと称する）によるシミュレーション試験を行い、電磁界解析を行った。図６は、シミュレーション試験において使用した長方形状の集光リング１２を示す。この集光リング１２は、幅を９６．７５［μｍ］、ギャップ１４を２１．５［μｍ］、高さを２６８．７５［μｍ］、線幅を５．３４［μｍ］、奥行きの厚みを１００［ｎｍ］として定義し、２２０［ＧＨｚ］や６６０［ＧＨｚ］の光を共振させるように設計した。
【0047】
また、シミュレーション試験に用いる集光リング１２は、真空中に浮いている完全導体の金属として定義した。そして、ＦＤＴＤ法によるシミュレーション試験によって、このような集光リング１２に、図５に示すような光（以下、光Ｌ１とする）を照射したときの電磁界解析を行った。なお、集光リング１２に照射する光Ｌ１は、集光リング１２に対して垂直に照射される直線偏光として定義した。
【0048】
そして、集光リング１２において、ギャップ１４のない短辺である辺１２ａの外側３０［ｎｍ］の位置Ｐ１で発生している磁場の周波数依存性について、ＦＤＴＤ法によるシミュレーション試験を基に調べた。図７は、ＦＤＴＤ法によるシミュレーション試験の電磁界解析結果を示している。なお、図７は、実際にはカラー画像であり、電界強度は、赤＞橙＞黄＞緑＞青＞紫の順に高く示され、暖色系で磁場が大きいことを表すものとなる。
【0049】
図７から、辺１２ａの外側３０［ｎｍ］の位置において、２００［ｎｍ］の太さで高い磁場が発生していることが確認できた。また、図７の結果から、辺１２ａの外側３０［ｎｍ］の位置で発生している磁場を計算したところ、図８Ａに示すような計算結果が得られ、２２０［ＧＨｚ］で共振するだけでなく、ミリ波帯ではない６６０［ＧＨｚ］でも共振することがわかった。図８Ｂから、集光リング１２に入力する入力磁場に対して、２２０［ＧＨｚ］で約９００倍の磁場となることが確認できた。
【0050】
以上より、この検証試験によって、集光リング１２に、３００［ＧＨｚ］超の６６０［ＧＨｚ］のサブテラヘルツ波帯内の光Ｌ１を照射しても、集光リング１２によって光Ｌ１を共振できることが確認できた。よって、サブテラヘルツ波帯内の光Ｌ１の磁場を増強した増強磁場が得られることが確認できた。そのため、本実施形態の記録装置１０では、３０～３００［ＧＨｚ］のミリ波帯内の光だけでなく、１００～１０００［ＧＨｚ］のサブテラヘルツ波帯内の光をも用いることができる。なお、ここで、光の周波数が１０００［ＧＨｚ］超になると、リングサイズが１０［μｍ］程度になり、記録ヘッドによる記録幅が小さくなることが推測されることから、ある程度の記録幅を確保する場合には、光Ｌ１の周波数は１０００［ＧＨｚ］以下であることが望ましい。
【0051】
次に、７９［ＧＨｚ］や２４０［ＧＨｚ］の光を共振させるミリ波集光リング１２を設計して、ＦＤＴＤ法によるシミュレーション試験を行い、電磁界解析を行った。図９は、このシミュレーション試験に用いたミリ波集光リング１２を示している。このミリ波集光リング１２は、辺１２ａや側辺１２ｃ，１２ｄ、ギャップ１４、線幅などが、７９［ＧＨｚ］や２４０［ＧＨｚ］の光に共振するように設計されている。
【0052】
シミュレーション試験において、ミリ波集光リング１２に照射するミリ波帯の光Ｌ１は、ミリ波集光リング１２に対して垂直に照射される直線偏光として定義した。そして、ミリ波集光リング１２の正面からミリ波集光リング１２の中心部に向けて照射するミリ波帯の光Ｌ１の角度を変えて、ＦＤＴＤ法によるシミュレーション試験を行った。
【0053】
具体的には、ミリ波集光リング１２に対して垂直（０［ｄｅｇ］）にミリ波帯の光Ｌ１を照射したときのシミュレーション試験と、ミリ波集光リング１２の短辺に向けて３０［ｄｅｇ］の角度を設けてミリ波帯の光Ｌ１を照射したときのシミュレーション試験を行った。また、同様に、ミリ波集光リング１２の短辺に向けて４５［ｄｅｇ］の角度を設けてミリ波帯の光Ｌ１を照射したときのシミュレーション試験と、ミリ波集光リング１２の短辺に向けて６０［ｄｅｇ］の角度を設けてミリ波帯の光Ｌ１を照射したときのシミュレーション試験とを行った。
【0054】
そして、このＦＤＴＤ法によるシミュレーション試験では、図９に示したミリ波集光リング１２の角部付近の領域ＥＲ１について着目して、それぞれ電磁界解析を行った。その結果、図１０Ａ～図１０Ｄに示すような結果が得られた。図１０Ａは、０［ｄｅｇ］でミリ波帯の光Ｌ１を照射したときの電磁界解析の結果を示し、図１０Ｂは、３０［ｄｅｇ］でミリ波帯の光Ｌ１を照射したときの電磁界解析の結果を示し、図１０Ｃは、４５［ｄｅｇ］でミリ波帯の光Ｌ１を照射したときの電磁界解析の結果を示し、図１０Ｄは、６０［ｄｅｇ］でミリ波帯の光Ｌ１を照射したときの電磁界解析の結果を示す。
【0055】
図１０Ａ～図１０Ｄの結果から、ミリ波集光リング１２に対して、ミリ波帯の光Ｌ１の照射角度を変えても、ミリ波帯の光Ｌ１の磁場が増強されていることが確認できた。また、ミリ波集光リング１２に対して、ミリ波帯の光Ｌ１の照射角度を大きくする方が、僅かではあるが、磁場の増強が大きくなることが確認できた。さらに、ミリ波帯の光Ｌ１の照射角度に係わらず、ミリ波集光リング１２の辺１２ａにおいては、コーナ部分で一段と磁場の増強がされていることが確認できた。なお、図１０Ａ中に表記された「０．２８９μｍ」の数値は、磁場の最大値の９０％以上の箇所の幅を示す。図１０Ｂ～図１０Ｄも同様である。
【0056】
次に、この７９［ＧＨｚ］の光を共振させるミリ波集光リング１２において、０［ｄｅｇ］でミリ波帯の光Ｌ１を照射した場合について、ＦＤＴＤ法によるシミュレーション試験を行い、図１１Ａに示すように、ミリ波集光リング１２の内周コーナ部付近の３箇所において、奥行き方向ｚでの磁場増強度を計算した。具体的には、ミリ波集光リング１２の辺１２ａから内側に１７［ｎｍ］離れた位置において、側辺１２ｃからの距離が０［ｎｍ］、３００［ｎｍ］及び６００［ｎｍ］での各位置で、それぞれ奥行き方向ｚにおける磁場増強度を計算した。
【0057】
その結果、図１１Ｂに示すような結果が得られた。図１１Ｂから、ミリ波集光リング１２の側辺１２ｃから離れるに従って磁場増強度が低くなるものの、側辺１２ｃから最も離れた６００［ｎｍ］の位置で奥行き方向ｚに－１０００［ｎｍ］離れた位置であっても高い磁場増強度が得られていることが確認できた。また、ＦＤＴＤ法によるシミュレーション試験によって、奥行き方向ｚでの距離が０［ｎｍ］の位置でミリ波集光リング１２の内周コーナ部付近について、電磁界解析により磁場分布を調べたところ、図１１Ｃに示すような結果が得られた。図１１Ｃの電磁界解析結果から、ミリ波集光リング１２の縁に沿って強磁場が分布しており、特にコーナ部での磁場が強くなっていることが確認できた。
【0058】
（５－２）磁性フィルム上にミリ波集光リングを付着させた試料を用いた検証試験
次に、実際に磁気記録媒体として磁性フィルムを作製し、この磁性フィルムに直接形成したミリ波集光リング１２でミリ波磁場を発生させ、このミリ波磁場と外部磁場とにより、磁性フィルムの磁化を反転させることができるか否かについて確認する検証試験を行った。
次に、実際に磁気記録媒体として磁性フィルムを作製し、この磁性フィルムに直接形成したミリ波集光リング１２でミリ波磁場を発生させ、このミリ波磁場と外部磁場とにより、磁性フィルムの磁化を反転させることができるか否かについて確認する検証試験を行った。
【0059】
（５－２－１）ミリ波集光リングが付着した磁性フィルムの作製
ここでは、まず、既知の方法により合成されたε－Ｇａ０．２２Ｔｉ０．０５Ｃｏ０．０７Ｆｅ１．６８Ｏ３の結晶からなるイプシロン酸化鉄粒子を、水酸化テトラメチルアンモニウム(ＴＭＡＨ：tetramethyl ammonium hydroxide)からなる分散液中に分散させ、遠心分離処理により分級を行い、粒径を揃えた粉末試料を得た。この粉末試料について透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ、球状粒子であることが確認できた。次に、この粉末試料を用いて、検証試験に用いる磁性フィルムを作製した。なお、このε－Ｇａ０．２２Ｔｉ０．０５Ｃｏ０．０７Ｆｅ１．６８Ｏ３の結晶からなるイプシロン酸化鉄粒子は、公知の物であり、電磁波吸収量の最大ピーク（すなわち、自然共鳴が生じる共鳴周波数）が８０［ＧＨｚ］であり、保磁力Ｈｃが４．３［ｋＯｅ］であることが確認されている。
ここでは、まず、既知の方法により合成されたε－Ｇａ０．２２Ｔｉ０．０５Ｃｏ０．０７Ｆｅ１．６８Ｏ３の結晶からなるイプシロン酸化鉄粒子を、水酸化テトラメチルアンモニウム(ＴＭＡＨ：tetramethyl ammonium hydroxide)からなる分散液中に分散させ、遠心分離処理により分級を行い、粒径を揃えた粉末試料を得た。この粉末試料について透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ、球状粒子であることが確認できた。次に、この粉末試料を用いて、検証試験に用いる磁性フィルムを作製した。なお、このε－Ｇａ０．２２Ｔｉ０．０５Ｃｏ０．０７Ｆｅ１．６８Ｏ３の結晶からなるイプシロン酸化鉄粒子は、公知の物であり、電磁波吸収量の最大ピーク（すなわち、自然共鳴が生じる共鳴周波数）が８０［ＧＨｚ］であり、保磁力Ｈｃが４．３［ｋＯｅ］であることが確認されている。
【0060】
磁性フィルムの作製には、ウレタン樹脂と塩化ビニル樹脂とを混合させた混合物を用意し、この混合物と、分級した粉末試料とを所定溶媒中に分散させた分散液を作製した。次いで、石英基板に分散液を塗布してゆき、２Ｔの磁束密度下に置き、分散液を乾燥させることで、分散液が硬化した透明な磁性フィルムを石英基板上に形成した。この際、磁性フィルムは、磁束密度が垂直方向にかかるように配置した。
【0061】
次に、図１２Ａに示すように、石英基板１７の表面に形成された磁性フィルム１８上にミリ波集光リング１２を付着させるプロセスを行った。図１２Ａに示すように、まず、シリコン基板にミリ波集光リング１２の外形と一致する孔１９ａを空けたマスク２０ａを作製した。次に、石英基板１７の表面に形成された磁性フィルム１８の上に、作製したマスク２０ａを重ね合わせ、マスク２０ａ側から金をスパッタリングすることにより、磁性フィルム１８上に、８０［ＧＨｚ］や２４０［ＧＨｚ］の光を共振させる、Ａｕからなるミリ波集光リング１２を形成した。
【0062】
このようにして、図１２Ｂに示すように、短辺となる辺１２ａ，１２ｂが２７８．０［μｍ］、ギャップ１４が６１．８［μｍ］、長辺となる側辺１２ｃ，１２ｄが７７２．８［μｍ］、線幅が１５．４［μｍ］のミリ波集光リング１２を磁性フィルム１８上に形成した。なお、このミリ波集光リング１２は、磁性フィルム１８上で８０［ＧＨｚ］や２４０［ＧＨｚ］の光を共振させるように設計したものである。
【0063】
（５－２－２）外部磁場印加及びミリ波帯の光照射試験
次に、このようにして、磁性フィルム１８の表面に直接形成したミリ波集光リング１２を使用して、外部磁場印加及びミリ波帯の光照射試験を行った。磁性フィルム１８の磁化は、始め、図１３に示すように、下から上に配向するようにした。そして、永久磁石を使用して、磁性フィルム１８の初期の磁化方向と逆向きとなる上から下に外部磁場Ｈ０を印加した。外部磁場Ｈ０は、２．９［ｋＯｅ］とした。また、図５に示した、パルス状のミリ波帯の光Ｌ１を、外部磁場Ｈ０と同様に上から下にミリ波集光リング１２に向けて１ショット照射した。
次に、このようにして、磁性フィルム１８の表面に直接形成したミリ波集光リング１２を使用して、外部磁場印加及びミリ波帯の光照射試験を行った。磁性フィルム１８の磁化は、始め、図１３に示すように、下から上に配向するようにした。そして、永久磁石を使用して、磁性フィルム１８の初期の磁化方向と逆向きとなる上から下に外部磁場Ｈ０を印加した。外部磁場Ｈ０は、２．９［ｋＯｅ］とした。また、図５に示した、パルス状のミリ波帯の光Ｌ１を、外部磁場Ｈ０と同様に上から下にミリ波集光リング１２に向けて１ショット照射した。
【0064】
そして、図１２Ｂに示すように、ミリ波集光リング１２のコーナ部の領域ＥＲ２について、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）による解析と、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ：Magnetic Force Microscope）による解析と、電磁界解析とを行った。図１４Ａは、ＡＦＭ解析結果と、磁性探針によるＭＦＭ解析結果とを並べたものである。
【0065】
これらＡＦＭ解析結果と、磁性探針を用いたＭＦＭ解析結果は、同時に測定した測定結果であり、ＡＦＭ解析結果から、ミリ波集光リング１２のコーナ部を確認することができた。また、磁性探針を用いたＭＦＭ解析結果から、ＡＦＭ解析結果で確認したミリ波集光リング１２のコーナ部に沿って色味が変わっていることが確認できた。このような磁性探針を用いたＭＦＭ解析結果から、ミリ波集光リング１２の周辺にて磁性フィルム１８の磁化が反転していることが確認できた。
【0066】
図１４Ｂは、電磁界解析結果と、磁性探針を用いたＭＦＭ解析結果とを並べたものである。電磁界解析結果は、ミリ波集光リング１２の下面より９４［ｎｍ］下方の平面における磁場強度を調べたものである。電磁界解析結果から、ミリ波集光リング１２のコーナ部に沿って磁場強度が大きくなっていることが確認できた。
【0067】
次に、図１２Ｂに示したミリ波集光リング１２のコーナ部の領域ＥＲ２について、非磁性探針を用いてＡＦＭ解析とＭＦＭ解析とを行ったところ、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すような結果が得られた。図１５ＡのＡＦＭ解析結果からはミリ波集光リング１２のコーナ部を確認することができたが、図１５Ｂに示す、非磁性探針を用いたＭＦＭ解析結果からは、ミリ波集光リング１２のコーナ部での色味の変化は確認することはできなかった。このように非磁性探針を用いたＭＦＭ解析では応答が確認できなかったため、図１４Ａ及び図１４Ｂに示したＭＦＭ解析は磁気の応答であると言える。
【0068】
（５－３）シリコン基板上の集光リングと磁性フィルムとを重ね合わせた試料を用いた検証試験
（５－３－１）シリコン基板上の集光リングと磁性フィルムとを重ね合わせた試料の作製
この検証試験では、上述した「（５－２－１）ミリ波集光リングが付着した磁性フィルムの作製」と同様に、ε－Ｇａ０．２２Ｔｉ０．０５Ｃｏ０．０７Ｆｅ１．６８Ｏ３の結晶からなるイプシロン酸化鉄粒子を含む分散液を石英基板上に塗布してゆき、２Ｔの磁束密度下に置き、分散液を乾燥させることで、図１６に示すように、透明な磁性フィルム１８を石英基板１７上に形成した。この際、磁性フィルム１８は、磁束密度が垂直方向にかかるように配置した。
（５－３－１）シリコン基板上の集光リングと磁性フィルムとを重ね合わせた試料の作製
この検証試験では、上述した「（５－２－１）ミリ波集光リングが付着した磁性フィルムの作製」と同様に、ε－Ｇａ０．２２Ｔｉ０．０５Ｃｏ０．０７Ｆｅ１．６８Ｏ３の結晶からなるイプシロン酸化鉄粒子を含む分散液を石英基板上に塗布してゆき、２Ｔの磁束密度下に置き、分散液を乾燥させることで、図１６に示すように、透明な磁性フィルム１８を石英基板１７上に形成した。この際、磁性フィルム１８は、磁束密度が垂直方向にかかるように配置した。
【0069】
また、これとは別に、２７［ＧＨｚ］や８０［ＧＨｚ］の光を共振させるように設計したＡｕからなる集光リング（ここでは、２７［ＧＨｚ］でも共振させることから、ミリ波集光リングと称さず、単に、集光リングと称する）１２を、シリコン基板２５の表面に沿って形成した。なお、シリコン基板２５上に集光リング１２を作製する方法を、図１７Ａ～図１７Ｆに示す。まず、図１７Ａに示すように、シリコン基板２５上にレジスト１９を形成した。次いで、図１７Ｂに示すように、電子線により、レジスト１９をパターニングしてゆき、２７［ＧＨｚ］や８０［ＧＨｚ］の光を共振させるように設計した集光リングの外形と一致する孔１９ａを形成し、図１７Ｃに示すように、孔１９ａの内部にシリコン基板２５を露出させたレジスト２０を作製した。
【0070】
次いで、図１７Ｄに示すように、パターニングされたレジスト２０の孔１９ａを埋めるようにして、蒸着により金（Ａｕ）からなるメッキ層２２を形成した後、図１７Ｅに示すように、レジスト２０を除去することで、孔１９ａに位置にのみメッキ層２２を残存させた。これにより、図１７Ｆに示すように、シリコン基板２５上に、２７［ＧＨｚ］や８０［ＧＨｚ］の光を共振させる、Ａｕからなる集光リング１２を形成した。集光リング１２は、その辺長の全てがシリコン基板２５の表面に付着するように形成した。そして、このようにして作製したシリコン基板２５と、上記の磁性フィルム１８とを重ね合わせ、磁性フィルム１８及びシリコン基板２５の間に集光リング１２を配置させた試料を作製した。
【0071】
図１８は、磁性フィルム１８及びシリコン基板２５の間に集光リング１２を設けた試料２７の上面構成と、試料２７において１つの集光リング１２が設けられた領域を拡大顕微鏡で写した写真とを示す。なお、この検証試験では、複数の集光リング１２をマトリックス状に配置した。また、磁性フィルム１８の表面にはレーザでマーキングＭが形成されており、磁性フィルム１８をシリコン基板２５に重ね合わせた際に、集光リング１２の周辺にマーキングＭが配置されるようにした。なお、このマーキングＭは、各集光リング１２の各部の位置を特定する際に、目安とするものである。
【0072】
また、図２０Ａに示すように、この拡大顕微鏡により拡大した観察領域内に、８０［ＧＨｚ］の光を共振させるように設計した集光リング１２を配置した。この場合、集光リング１２は、短辺が２９８．９［μｍ］、ギャップが６６．４［μｍ］、長辺が８３０．９［μｍ］、線幅が１６．６［μｍ］に形成されている。
【0073】
（５－３－２）外部磁場印加と、ミリ波帯又は準ミリ波帯の光照射試験
磁性フィルム１８の磁化は、始め、図１９に示すように、上から下に配向するようにした。そして、永久磁石を使用して、磁性フィルム１８の初期の磁化方向と逆向きとなる下から上に外部磁場Ｈ０を印加した。外部磁場Ｈ０は、３．８［ｋＯｅ］とした。また、図５に示した光Ｌ２を、外部磁場Ｈ０とは逆の上から下に集光リング１２に向けて３０［ｓｅｃ］照射した。
磁性フィルム１８の磁化は、始め、図１９に示すように、上から下に配向するようにした。そして、永久磁石を使用して、磁性フィルム１８の初期の磁化方向と逆向きとなる下から上に外部磁場Ｈ０を印加した。外部磁場Ｈ０は、３．８［ｋＯｅ］とした。また、図５に示した光Ｌ２を、外部磁場Ｈ０とは逆の上から下に集光リング１２に向けて３０［ｓｅｃ］照射した。
【0074】
なお、磁性フィルム１８をシリコン基板２５に重ね合わせた際に、磁性フィルム１８やシリコン基板２５の表面に存在する凸部などにより、磁性フィルム１８と集光リング１２との間には数百［ｎｍ］の隙間が形成されていると考えられる。
【0075】
図２０Ｂは、図２０Ａに示した集光リング１２のコーナ部の領域ＥＲ３を中心に拡大した写真を示しており、この図２０Ｂには、集光リング１２のコーナ部が写っており、集光リング１２が設けられていることが分かる。そして、磁性フィルム１８からシリコン基板２５を剥がした後、図２１に示すように、集光リング１２の内周コーナ部が配置されていた付近の磁性フィルム１８の領域ＥＲ４，ＥＲ５について、ＭＦＭによる解析と、電磁界解析とを行ったところ、図２１に示すような結果が得られた。
【0076】
図２１では、集光リング１２のコーナ部が配置されていた付近の磁性フィルム１８の領域ＥＲ４，ＥＲ５におけるＭＦＭ解析結果（ＭＦＭ像）と電磁界解析結果とをそれぞれ並べたものである。
【0077】
図２１に示したＭＦＭ解析結果から、集光リング１２のコーナ部での色味が変わっていることが確認できた。このようなＭＦＭ解析結果から、磁性フィルム１８と集光リング１２との間に隙間が形成されている場合でも、磁性フィルム１８の磁化が反転していることが確認できた。また、図２１に示した電磁界解析結果から、磁性フィルム１８では、集光リング１２のコーナ部が配置されていた付近で、他と比べて強い磁場となっていることが確認できた。
【0078】
また、これとは別に、上述した手順と同様に、「（５－３－１）シリコン基板上の集光リングと磁性フィルムとを重ね合わせた試料の作製」で作製した磁性フィルム１８に対して、当該磁性フィルム１８の初期の磁化方向と逆向きとなる下から上に外部磁場Ｈ０を印加した。そして、２７［ＧＨｚ］の準ミリ波帯の光を、外部磁場Ｈ０とは逆の上から下に集光リング１２に向けて照射した。
【0079】
磁性フィルム１８からシリコン基板２５を剥がした後、集光リング１２が配置されていた付近の磁性フィルム１８の領域について、ＭＦＭによる解析と、電磁界解析とを行った。その結果、集光リング１２が配置されていた付近の磁性フィルム１８の領域での色味が変わっていることが確認できた。このようなＭＦＭ解析結果から、３０［ＧＨｚ］未満の２７［ＧＨｚ］の準ミリ波帯内で共振するリングに光を照射しても、磁性フィルム１８の磁化が反転していることが確認できた。
【0080】
以上の検証結果から、ミリ波集光リング１２として用いた集光リング１２に、３０［ＧＨｚ］未満の２７［ＧＨｚ］の準ミリ波帯内で共振するリングに光を照射しても、当該集光リング１２によって光を共振でき、増強磁場が得られることが確認できた。そのため、本実施形態の記録装置１では、３０～３００［ＧＨｚ］のミリ波帯内の光だけでなく、２０～３０［ＧＨｚ］の準ミリ波帯内の光をも用いることができる。なお、ここで、光の周波数が２０［ＧＨｚ］未満になると、リングサイズが１［ｍｍ］を超え、記録幅が広がることが推測されることから、光Ｌ１の周波数は２０［ＧＨｚ］以上であることが望ましい。
【0081】
（６）作用及び効果
以上の構成において、記録装置１０では、光Ｌ１の周波数帯域は限定されないが、例えば、２０～１０００［ＧＨｚ］、好ましくは３０～３００［ＧＨｚ］の帯域内の光Ｌ１を集光リング１２に照射することで、光Ｌ１を集光リング１２で共振させて集光し、当該光Ｌ１の磁場を増強させた増強磁場を発生させることができる。これにより、記録装置１０では、外部磁場印加部１１からの外部磁場Ｈ０と、集光リング１２から発生した増強磁場ＨＭとを、磁気記録媒体１に印加して磁気記録媒体１の磁化を反転させることができる。
以上の構成において、記録装置１０では、光Ｌ１の周波数帯域は限定されないが、例えば、２０～１０００［ＧＨｚ］、好ましくは３０～３００［ＧＨｚ］の帯域内の光Ｌ１を集光リング１２に照射することで、光Ｌ１を集光リング１２で共振させて集光し、当該光Ｌ１の磁場を増強させた増強磁場を発生させることができる。これにより、記録装置１０では、外部磁場印加部１１からの外部磁場Ｈ０と、集光リング１２から発生した増強磁場ＨＭとを、磁気記録媒体１に印加して磁気記録媒体１の磁化を反転させることができる。
【0082】
このように、記録装置１０では、集光リング１２で光Ｌ１を共振させることで増強磁場を得、磁気記録媒体１の磁化を反転させる際に増強磁場を併用することで、磁化を反転させる際に必要となる外部磁場Ｈ０を下げることができる。よって、高い保磁力を有した磁気記録媒体１でも、光を共振させることで、低い外部磁場Ｈ０で容易に情報を記録できる。
【0083】
ところで、近年、マイクロ波を発生するスピン・トルク・オシレーター（ＳＴＯ：Spin-Torque Oscillator）を用い、情報記録時に、外部磁場とともに、ＳＴＯからマイクロ波磁界を磁気記録媒体に印加し、強磁性粉末の磁化反転をアシストして磁化パターンを形成するマイクロ波アシスト記録方式が知られている。これに対して、本実施形態の記録装置１０は、光照射部１３からの光Ｌ１を集光リング１２で共振させて集光し、集光リング１２で光の磁場を増強させた増強磁場を、外部磁場とともに磁気記録媒体１に印加しており、上述したマイクロ波アシスト記録方式の記録装置とは全く異なる構成を有している。
【0084】
本実施形態の記録装置１０では、準ミリ波、ミリ波、サブテラヘルツ波帯の強磁場を狭い領域に発生できること、微粒子化をしても磁性を失わない磁気異方性の大きい材料の磁化反転が可能なことから、マイクロ波アシスト記録方式に比べて、記録密度の向上という点で有利な効果を有する。
【0085】
また、記録装置１０では、光照射部１３からの光Ｌ１を、磁気記録媒体１の集光リング１２の辺が対向する領域に向けて照射せずに、集光リング１２に向けて照射している。従って、記録装置１０では、比較的照射範囲が広い集光リング１２に光を照射すればよいため、その分、光照射部１３の照射角度や設置位置等、設計の自由度が高い記録装置１０を実現できる。
【0086】
（７）他の実施形態
なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。上述した実施形態においては、１つの外部磁場印加部１１に、１つの集光リング１２を設けた構成としたが、本発明はこれに限らない。例えば、図２２に示すように、複数の外部磁場ユニット３０を備えた外部磁場印加部３１を、集光リング１２に設けるようにしてもよい。
なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。上述した実施形態においては、１つの外部磁場印加部１１に、１つの集光リング１２を設けた構成としたが、本発明はこれに限らない。例えば、図２２に示すように、複数の外部磁場ユニット３０を備えた外部磁場印加部３１を、集光リング１２に設けるようにしてもよい。
【0087】
このような記録装置は、例えば、磁気記録媒体１に対向配置された集光リング１２の辺１２ａに沿って複数の外部磁場ユニット３０が一列に配置された外部磁場印加部３１を有する。各外部磁場ユニット３０は、磁気記録媒体１の幅方向に並ぶ各トラックＴに合わせて、集光リング１２の辺１２ａに配置されている。これにより、各外部磁場ユニット３０は、直下にあるトラックＴにのみ外部磁場Ｈ０を印加し得る。
【0088】
このような構成とすることで、外部磁場印加部１１からの外部磁場Ｈ０と、集光リング１２から発生した増強磁場ＨＭとを、磁気記録媒体１に印加して磁気記録媒体１の磁化を反転させる際、必要箇所の外部磁場ユニット３０のみから外部磁場Ｈ０を印加することで、各外部磁場ユニット３０毎に磁気記録媒体１の磁化を反転させる。
【0089】
また、上述した実施形態においては、集光器として、1辺にギャップ１４を有した四辺状の集光リング１２を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図２３Ａに示すように、蛇行している凹凸辺３２ａを有した集光リング３２を適用してもよい。
【0090】
図２３Ａに示した集光リング３２では、凸部３３ａ及び凹部３３ｂで矩形波状に形成された凹凸辺３２ａと、この凹凸辺３２ａと対向し、ギャップ１４を有した辺３２ｂと、これら凹凸辺３２ａ及び辺３２ｂの端部を連結する側辺３２ｃ，３２ｄを有している。
【0091】
このような集光リング３２では、凹凸辺３２ａの凸部３３ａを、磁気記録媒体１の幅方向に並ぶ各トラックに合わせて配置させることで、各凸部３３ａから発する増強磁場ＨＭを直下にあるトラックに対してそれぞれ印加し得る。特に、上述した検証試験から、集光リングのコーナ部では比較的強い増強磁場ＨＭが生じることが確認されていることから、このような構成とすることで、各凸部３３ａのコーナ部から発する強い増強磁場ＨＭをトラックに印加させることができる。
【0092】
なお、上述した集光リング３２は、矩形波状に蛇行した凹凸辺３２ａとしたが、例えば、正弦波状に蛇行した凹凸辺や、三角波状に蛇行した凹凸辺、ノコギリ波状に蛇行した凹凸辺などであってよい。
【0093】
また、その他の集光器としては、図２３Ｂに示すように、辺３４ａと、辺３４ａの端部に設けられた側辺３４ｃ，３４ｄの３辺からなる非リング状の集光器３４を適用してもよい。さらに、その他としては、Ｌ字状やＵ字状などの集光器や、ギャップを有した円形状の集光器などでもよい。このような形状とした集光器であっても、辺長を選定することで、例えば、２０～１０００［ＧＨｚ］、好ましくは３０～３００［ＧＨｚ］の帯域内の光を共振させて集光し得、当該光の磁場を増強させた増強磁場を発生させることができる。
【0094】
なお、上述した図２２に示した集光リング１２に変えて、図２３Ａに示した集光リング３２や、図２３Ｂに示した集光器３４などを適用してもよい。例えば、図２２に示した集光リング１２を、図２３Ａに示した集光リング３２に変えた場合には、集光リング３２の凸部３３ａに外部磁場ユニット３０を設けるようにしてもよい。
【0095】
また、上述した実施形態における磁気記録媒体としては、例えば、磁気テープや、磁気ディスク等の種々の磁気記録媒体を適用してもよい。
【0096】
また、上述した実施形態においては、高い保磁力Ｈｃを有する磁気記録材料として、イプシロン酸化鉄粒子を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、Ｓｒフェライト、Ｂａフェライトなどの六方晶フェライト及びその金属置換体（複数金属置換も含む）、Ｃｏフェライト、マグネタイト、マンガン亜鉛フェライト、ニッケル亜鉛フェライト、銅亜鉛フェライトなどのスピネルファイライト及びその金属置換体（複数金属置換も含む）、イットリウム鉄ガーネットなどのガーネットフェライト及びその金属置換体（複数金属置換も含む）、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｄなどの磁性合金及びその金属置換体（複数金属置換も含む）などを磁気記録材料として使用した磁気記録媒体を適用してもよい。
【0097】
なお、上述した実施形態においては、磁気記録媒体に対して、外部磁場の印加と、光の照射とを行う順番として、外部磁場を印加した後に光を集光器に照射する場合と、光を集光器に照射した後に外部磁場を印加する場合とについて説明したが、本発明はこれに限らず、外部磁場の印加と、光の照射とを同時に行ってもよい。
【0098】
上述した実施形態においては、３０～３００［ＧＨｚ］のミリ波帯内の光Ｌ１を照射し、光Ｌ１をミリ波集光リング１２で共振させて集光し、ミリ波集光リング１２で光の磁場を増強させたミリ波磁場を、外部磁場とともに磁気記録媒体１に印加する場合について、主に説明したが、本発明はこれに限らず、光Ｌ１の周波数帯域については特に限定されない。本実施形態では、上述したように、光Ｌ１の共振周波数で磁場を増強できる大きさに集光リング１２の大きさを選定すれば、当該光Ｌ１を集光リング１２で共振させて集光し、集光リング１２で光の磁場を増強させた増強磁場を、外部磁場とともに磁気記録媒体１に印加することができる。
【0099】
すなわち、２０～３０［ＧＨｚ］の準ミリ波帯内の光であっても、当該光を集光リング１２で共振させて集光し、集光リング１２で光の磁場を増強させた増強磁場（準ミリ波磁場）を、外部磁場とともに磁気記録媒体１に印加することができる。また、３００～１０００［ＧＨｚ］のサブテラヘルツ波帯内の光であっても、当該光を集光リング１２で共振させて集光し、集光リング１２で光の磁場を増強させた増強磁場（サブテラヘルツ波磁場）を、外部磁場とともに磁気記録媒体１に印加することができる。従って、以上のような周波数帯域の光を用いても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【0100】
１ 磁気記録媒体
１０ 記録装置
１１，３１ 外部磁場印加部
１２，３２ ミリ波集光リング、集光リング（集光器）
１３ 光照射部
３４ 集光器
１０ 記録装置
１１，３１ 外部磁場印加部
１２，３２ ミリ波集光リング、集光リング（集光器）
１３ 光照射部
３４ 集光器
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図15A】
【図15B】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図17D】
【図17E】
【図17F】
【図18】
【図19】
【図20A】
【図20B】
【図21】
【図22】
【図23A】
【図23B】