JPH06295482A - ディスク記憶装置用の両面光学媒体 - Google Patents

ディスク記憶装置用の両面光学媒体

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JPH06295482A
JPH06295482A JP6011523A JP1152394A JPH06295482A JP H06295482 A JPH06295482 A JP H06295482A JP 6011523 A JP6011523 A JP 6011523A JP 1152394 A JP1152394 A JP 1152394A JP H06295482 A JPH06295482 A JP H06295482A
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optical
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Neville K Lee
ケイ リー ネヴィル
Kwan Y Tan
ユイ タン クワン
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Digital Equipment Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 情報を両面に記録する薄型の磁気−光学媒体
であって、ある情報を読み取り専用のものとして記録し
そしてある情報を再買い込み可能なものとして記録する
光学ハイブリッド媒体を提供する。 【構成】 両面光学記憶ディスクは、単一基板を備え、
その各側面にはマイクロ構造体が形成されている。この
マイクロ構造体は、螺旋又は同心円に配列された溝又は
ピットの形態である。基板の各側面には、反射層と、透
明な保護層が形成される。反射層はアルミニウム合金で
形成される。保護外層は、空気支持低浮上読み取りヘッ
ドに特に適合する透明な防食材料、好ましくは、窒化シ
リコンで形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般にディスクドライブ
用の記憶媒体に係り、より詳細には、読み取り専用及び
再書き込み可能な光学的な記憶媒体に係る。
【０００２】
【従来の技術】物置やガレージと同様に、ディスク記憶
システムは常にいっぱいになることが考えられる。需要
の増大とペースを合わせて技術開発がより大きな記憶容
量へと進み続けるにつれて、記録媒体の構造及び構成も
同様に改良していかねばならない。
【０００３】従来の大容量磁気ディスク記憶システム
は、典型的に、回転可能に取り付けられたスピンドル上
に軸方向に離間された複数のディスクを備えている。こ
れらのディスク記憶システムは、所与の体積内に情報を
記憶するための最大数のデータ面を用いることにより高
い記憶密度を得ている。例えば、工業規格「５−１／４
インチ（約１３０ｍｍ）」のディスク記憶システムは、
５枚のディスクに６００ＭＢを記憶することができ、各
ディスクはその２つの面の各々に６０ＭＢを記憶する。
所与のフォームファクタ又は工業規格寸法内に収容する
ことのできるディスクの枚数は、ディスクスタックの高
さ、ディスク間の間隔、及びディスクの厚みによって制
限される。
【０００４】又、ＣＤのような光学媒体のための高い記
録密度は、読み取りヘッドとディスクドライブの記憶媒
体との間の距離を減少することにより達成できる。読み
取りヘッドの浮上高を減少すると、より高い密度で記録
されたデータを読み取ることができる。
【０００５】しかしながら、浮上高が減少されたときに
は、ディスク表面の粗面度又は隆起が主たる問題とな
る。信頼性のある動作を確保するために、隆起は一般に
ヘッドの浮上高の６０％未満に維持される。同様に、ヘ
ッドの浮上と干渉する傾向のある静電気摩擦（スティク
ション）を減少するためにディスクの磁気表面における
静電気の蓄積が最小に保持される。
【０００６】従来の光学記憶システムは、光学記録技術
が記録密度を磁気媒体の場合よりも実質的に高くできる
ことにより、高い記憶容量を実現している。光学記憶シ
ステムは、１回書き込み、読み取り専用から、再書き込
み可能な能力をもつシステムへと発展した。特に、磁気
−光学（Ｍ−Ｏ）媒体が導入されたことにより、情報を
最初に記録した後にその情報の動的なビットごとの変更
が可能となった。
【０００７】典型的なＭ−Ｏ記憶システムにおいては、
比較的強い収束された光線を光学的に透明な基板を通し
て（基板入射）記録層の小さなドメインに向けることに
より媒体に情報が記録される。一般に、記録層は、好ま
しくは希土類遷移金属合金、例えば、Ｔｂ−Ｆｅ、Ｔｂ
−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｇｄ−Ｃｏ、Ｇｄ−Ｔｂ−Ｆｅ又はＧｄ
−Ｆｅで形成されたアモルファスの垂直配向の磁気フィ
ルムである。外部のバイアスされた磁界の存在中でドメ
インがキューリー温度まで加熱されると、そのドメイン
は外部磁界に整列するように磁気的に分極される。書き
込みパルスの終わりに、その加熱されたドメインは冷却
してその永久的な特性を再び得、情報を垂直配向の磁気
ドメインとして記憶する。アップ又はダウンのドメイン
の配向が論理１又は０を表す。
【０００８】あまり強くない偏光光線を基板を通して記
録層に向けることにより記録層から情報が読み取られ
る。光線の偏光は、記録層の磁気配向したドメインによ
りカー効果又はファラディ効果のいずれかによって、例
えば、数分の１度だけ時計方向又は反時計方向に部分的
に回転される。カー効果の場合には、入射光線が記録層
において反射され、ファラディ効果の場合には、偏光光
線がその表面から反射されるのではなくその物質を貫通
する。戻り光線は、本質的に、差動検出器への経路をた
どり、該検出器は偏光変調された光線を情報ビットにデ
コードする。
【０００９】典型的なＭ−Ｏ記憶装置は、例えば、１つ
の５−１／４インチ（１３０ｍｍ）ディスクの片面に６
００ＭＢを記憶することができる。しかしながら、光学
路の制約や、種々のレーザ、レンズ、ミラー、ビームス
プリッタ及びプリズムのような光学部品に関連した寸法
の制限により、一般に、磁気記憶装置に通常使用される
ようなコンパクトな工業規格パッケージに至近離間の多
ディスク構成体を使用することはできなかった。又、そ
れらの相対的なサイズにより、既知のシステムの光学的
な読み取り／書き込み部品は媒体表面から比較的離れて
おり、それ故、表面の隆起やスティクションは一般に光
学媒体の設計において重大な問題となっていない。
【００１０】容量の増大された光学記憶システムは、典
型的に、情報を書き込んだり読み取ったりする光学シス
テムへ１枚のディスクをゆっくりと付与する例えばジュ
ークボックス型の機械手段を使用している。両面ディス
クを使用するある光学記憶システムは、１つの固定され
た光学システムによりディスクの両面をアクセスできる
ようにディスクを引っ繰り返す手段を備えている。又、
高いコストをかけて、このような両面ディスクシステム
には、ディスクの両面に同時にアクセスできるように二
重の光学システムが設けられている。更に別の解決策と
しては、光学システムが可動アームに取り付けられ、該
可動アームを軸方向に位置設定して表面を選択すると共
に、ディスク表面の一方に記録された情報を容易にアク
セスできるようにするシステムが含まれる。
【００１１】これら及び他の理由で、光学記憶システム
は、通常、ＣＤや、ビデオディスクや、記録保存用の記
憶システムのように記録された情報に対して逐次アクセ
スを使用するアプリケーションに応じて変更可能であ
る。一般に、光学記憶システムそれ自体は、コンパクト
で大容量のランダムアクセス多ディスク光学記憶装置を
構成できるようにディスク間の間隔を最小にしそしてデ
ィスクの厚みを減少することに関与していない。
【００１２】記録容量を増加するために両面媒体を使用
する光学記憶システムの場合、両面ディスクは、一般
に、２枚の片面ディスクを互いに直面関係で細心に配置
したものに過ぎない。このような対構成の各ディスク
は、その一方の面に形成された溝又はピットの形態の螺
旋又は同心的なレリーフをもつ光学的に透明な基板を備
えている。このレリーフは、情報を記憶するための予め
フォーマットされた構造をディスクに与えると共に、光
線の追跡を容易にする。
【００１３】各ディスクのレリーフ付き表面には信号記
録層が付着される。このように形成された２枚の片面デ
ィスクは、信号記録層が内側を向くように互いに入念に
整列されそして接合される。ディスクの外方に向いた表
面は、通常、腐食や摩耗及び引裂（トライボロジー）を
最小にするために保護層又は潤滑剤が被覆される。この
ような両面ディスクには多数の欠点がある。この形式の
ディスクは２枚の基板を使用するので、出来上がったデ
ィスクの全厚みは基板の厚みの少なくとも２倍となり、
このようなディスクを多ディスク構成で使用するのに要
する全スペースが増大する。ディスクの重量増加によ
り、ディスクを作動速度まで回転するに要する時間及び
電力が増加され、駆動モータが不当な摩耗や引裂を受け
ることになる。基板入射媒体の場合、優れた透過及び複
屈折特性を生じさせるために入念に制御された射出成形
プロセスによって基板を形成しなければならない。２枚
の基板を正確に整列及び揃える必要性により、プロセス
の収率が更に減少する一方、プロセスのサイクル時間が
増大する。更に、既知の光学ディスクの表面トポロジー
は、低浮上空気支持の読み取り／書き込みヘッドに適合
するには一般に粗面であり過ぎる。磁気記憶システムに
通常使用される低浮上空気支持の読み取り／書き込みヘ
ッドに使用された場合には過剰な隆起及びスティクショ
ンが致命的な衝突の確率を増大する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従って、光学ディスク
記憶システム用の既知の媒体は、組み立てコストを増大
し、入念に制御された射出成形プロセスを必要とし、更
に、低浮上空気支持の読み取り／書き込みヘッドを用い
たコンパクトな大容量多ディスク記憶装置に適合しな
い。
【００１５】又、以上の説明から、従来の用途で提案さ
れている媒体には更に改善の余地があることが明らかで
ある。より詳細には、上記した従来の用途で定められて
いる磁気−光学記憶媒体に適合する読み取り専用の記憶
媒体を提供し、同じディスク記憶システムに再書き込み
可能な媒体又は読み取り専用の媒体のいずれかを使用で
きるようにすることが所望される。
【００１６】読み取り専用の光学記憶媒体を製造する通
常の方法は、一般に、基板の情報保持面にマイクロ構造
体を形成する段階を含む。このマイクロ構造体は、一般
に、螺旋又は同心トラックに配列されたくぼみ又はピッ
トの形態である。このマイクロ構造体は、従来のエンボ
ス技術又は成形技術により形成することができる。
【００１７】読み取り専用の媒体の場合、マイクロ構造
体は、通常、データを読み取るのに使用される光線の波
長の約１／４に等しい深さを有する。一般に金属合金で
ある反射層が、光線を反射するために基板上に形成され
る。マイクロ構造体は、光線がその入射及び戻り路の間
に進む距離を１／２波長だけ増加する。破壊的な干渉が
光線の強度を変化させる。基板の表面で反射された戻り
光線が感知され、デコードされて、ディスクのマイクロ
構造体に記録されたデータに対応するデジタル信号を形
成する。
【００１８】取り扱い中又は湿気による基板の反射層又
はマイクロ構造体へのダメージを防止するために、反射
層の上に保護層が形成される。公知の読み取り専用ディ
スクは、ラッカー、ポリカーボネート樹脂又は薄いガラ
ス板を使用している。
【００１９】しかしながら、相対的に厚い保護層は、低
浮上空気支持の読み取りヘッドには適合しない。それ
故、読み取りヘッド及び収束レンズのような光学部品
は、ディスクの記録面から実質的に離れたところに配置
される。典型的な公知の読み取り専用ディスクにおいて
は、ヘッドが表面から０．００１ｃｍも離され、情報を
記憶するのに用いられる記録密度を甚だしく制限する。
【００２０】又、磁気媒体に通常使用されるスライダー
としても知られている低浮上低質量空気支持の読み取り
ヘッドは、典型的に、ディスクの表面から約０．０００
０１ｃｍの距離に浮上する。公知の読み取り専用ディス
クの表面における隆起が比較的ない状態でも、一般に、
低浮上スライダーを用いて高い記憶密度を得ることは許
されない。
【００２１】そこで、ディスク記憶装置に使用すること
のできる光学媒体であって、自動組み立て装置で容易に
製造され、最小の安価な材料のみを使用し、低浮上空気
支持の読み取り／書き込みヘッドに適合でき、そしてシ
ステムの全サイズを増加せずに大きな記憶容量を与える
ような光学媒体を提供することが所望される。更に、こ
のような媒体は、読み取り専用及び再書き込み可能な光
学記憶システムの両方に、それらが固定のものであって
も取り外し可能なものであっても、適合されることが所
望される。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの特徴によ
れば、情報の両面記録のための薄型磁気−光学媒体が提
供される。この媒体は、トラッキング溝又はサンプルサ
ーボピットの形態の予めフォーマットされたレリーフを
各側面に有する１枚の基板より成る。
【００２３】本発明は、その広い形態においては、請求
項１、５、６及び８に一般的に記載した情報を記憶する
ための光学ディスク組立体に係る。
【００２４】レリーフ付きの側面の各々には、薄膜材料
より成る媒体の活性層が形成され、これは、空気入射光
線及び低浮上読み取り／書き込みヘッドに適合する光学
的に透明な低スティクションの隆起制御された表面トポ
ロジーを与える。上記の活性薄膜層は、基板から外方
に、反射層、透明誘電体層、磁気−光学記録層及び透明
保護層である。
【００２５】反射層は、アルミニウム合金で形成される
のが好ましい。誘電体層は、窒化アルミニウム又は窒化
シリコンで形成されるのが好ましい。記録層は、アモル
ファスの垂直配向された磁気材料、好ましくは、希土類
遷移金属合金、例えば、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏで形成され
る。保護外層は、特に空気支持低浮上の読み取り／書き
込みヘッド及び空気入射光線に適合する充分にスティク
ションの低い表面特性を有する透明な防食性材料、好ま
しくは窒化シリコンで形成される。即ち、表面のスティ
クション特性は、浮上する読み取り／書き込みヘッドが
所定の低い高さで浮上できるように充分に弱いものであ
る。
【００２６】本発明の別の特徴によれば、基板表面は、
環状の溝付きゾーンと非溝付きゾーンとに仕切られる。
装置の読み取り／書き込みヘッドの動的なロード及びア
ンロード動作中に、ヘッドはディスク表面の非溝付き即
ち「ロード」ゾーンの上に予め位置設定される。従っ
て、ヘッドがロード又はアンロード中に表面に偶発的に
接触しても、情報にダメージが及ぶことはない。又、デ
ィスク表面にロードゾーンを設けたことにより、ディス
クは、静的接触のスタート／ストップヘッドにも使用す
ることができる。これらヘッドは、過剰な摩耗及び引裂
があるために、特に環状溝付き表面が潤滑される場合に
は一般にこのような表面に摩擦学的に適合しないもので
ある。
【００２７】本発明の更に別の特徴によれば、複数の単
一基板の両面ディスクが、回転可能に取り付けられたス
ピンドルに対して至近離間され、５−１／４インチ（１
３０ｍｍ）フォームファクタのパッケージにおいてＭ−
Ｏ記憶装置に対する少なくとも１０個の記録面を与え
る。
【００２８】本発明の更に別の特徴によれば、情報を両
側面に記録することのできる低隆起の読み取り専用の光
学媒体が提供される。この媒体は、単一のポリカーボネ
ート基板を備え、その各側面にマイクロ構造体が形成さ
れている。このマイクロ構造体は螺旋又は同心円に配列
されたくぼみ又はピットの形態である。
【００２９】基板の各側面には、反射層と透明保護層と
が付着される。反射層はアルミニウム合金で形成される
のが好ましい。保護外層は、空気支持低浮上の読み取り
ヘッドに特に適合する透明な防食性材料、好ましくは窒
化シリコンで形成される。
【００３０】本発明の読み取り専用実施例の更に別の特
徴によれば、基板表面は２つの環状ゾーンに仕切られ
る。第１ゾーンはマイクロ構造体を含み、第２ゾーンは
含まない。即ち、第２ゾーンは実質的にフラットであ
る。空気支持の読み取りヘッドの動的なロード及びアン
ロードの間に、ヘッドはディスク表面のフラットゾーン
の上に予め位置設定される。従って、ヘッドがロード及
びアンロード中に偶発的に表面に接触したとしても、情
報にダメージが及ぶことはない。又、ディスク表面にフ
ラットな溝なしゾーンを設けることにより、ディスク
は、静的なスタート／ストップヘッドにも使用できる。
【００３１】本発明の更に別の実施例においては、ある
情報を読み取り専用に記録しそしてある情報を再書き込
み可能に記録する低隆起の光学ハイブリッド媒体が提供
される。
【００３２】１つの形態において、ハイブリッド媒体
は、磁気−光学記録方法に適合するマイクロ構造体を第
１側面に有する単一基板を備えている。この第１側面
は、基板から外方に、反射層、透明な誘電体層、磁気−
光学記録層、及び透明な保護層を備えている。
【００３３】基板の第２の側面は、読み取りのみの記録
方法に適合するマイクロ構造体を有している。この第２
の側面は、基板から外方に、反射層及び透明な保護層を
備えている。
【００３４】別の形態においては、ハイブリッド媒体の
表面が２つの環状ゾーンに仕切られる。第１のゾーン
は、磁気−光学記録方法に適合するマイクロ構造体を備
えている。第２のゾーンは、読み取りのみの記録方法に
適合するマイクロ構造体を備えている。この表面に付着
される活性薄膜層は、基板から外方に、反射層、透明な
誘電体層、磁気−光学記録層、及び透明な保護層を備え
ている。
【００３５】ハイブリッド媒体の更に別の形態において
は、例えば、サーボ又はフォーマットデータのようなあ
る情報が読み取り専用として記録され、そしてユーザデ
ータのような他の情報が再書き込み可能に記録される。
【００３６】
【実施例】本発明は、添付図面を参照した好ましい実施
例の以下の詳細な説明より良く理解できよう。図１は、
取付ベース５にしっかりと固定された光学組立体２０、
ディスク組立体３０及びキャリッジ組立体４０を備えた
多ディスク光学記憶システム１０を示している。
【００３７】光学組立体２０は、破線２２で一般的に示
された光線を放射する単一の固定のレーザ光源・検出器
２１を備えている。指向された光線２２は、以下で詳細
に述べるように、ディスク組立体３０の記憶媒体に情報
を書き込んだり読み取ったりするのに使用される。この
ため、光線２２は、例えば、ミラー付き検流計２３、偏
光板、ビームスプリッタ、レンズ及びプリズムのような
種々の固定及び可動ミラーによりディスク組立体３０の
種々の表面に同時に分配される。ディスク組立体３０の
記録媒体において光線２２が反射され、本質的に検出器
２２へ戻る経路をたどる。
【００３８】ディスク組立体３０は、回転可能に取り付
けられたスピンドル３２に対して軸方向に離間された複
数の両面ディスク３１を備えている。システム１０は、
例えば、６枚の両面ディスク３１を有している。最上部
のディスクの上面と最下部のディスクの下面は、一般
に、情報記憶の目的には使用されない。従って、システ
ム１０は、例えば、情報を記録するための５対の対向し
たデータ面を有する。ディスク組立体３０は、いわゆる
「５−１／４インチ」フォームファクタのドライブに適
合する。「フォームファクタ」という用語は、オンボー
ド制御電子装置を含むドライブ組立体に必要な外部輪郭
（高さ、巾及び長さ）を意味する。又、システム１０
は、他のフォームファクタに適合させることもできる。
【００３９】ディスク３１の表面上の記録媒体は、以下
に詳細に述べるように、スパッタリングや真空蒸着のよ
うな薄膜形成技術によって円形基板全体に積層される。
前記したように、再書き込み可能なディスクの場合に
は、記録媒体は磁気−光学（Ｍ−Ｏ）効果を使用する。
Ｍ−Ｏ媒体に共通の特徴は、磁気材料の層がアモルファ
ス薄膜面に垂直な磁化軸を有し、カー効果が大きくなる
ことである。
【００４０】基板は、一般に、情報を記憶する物理的な
構造体を形成するために、例えば、トラッキング溝又は
サーボサンプルピットの形態の極微表面レリーフ３３で
「予めフォーマット」される。これら溝又はピットは、
従来のエンボス又は成形技術によって形成することがで
きる。溝３３は、ランダムアクセス可能な情報を記憶す
るのに使用されるときには、一般にトラックとして知ら
れている至近離間された同心円の形態に通常形成され
る。しかしながら、ここに述べる本発明の装置は螺旋形
状の溝をもつ基板にも使用できる。螺旋レリーフのディ
スクは、一般に、逐次アクセス可能な情報を主として記
憶するシステムに使用される。
【００４１】キャリッジ組立体４０は、リニアアクチュ
エータ５０及びキャリッジ本体６０を備えている。リニ
アアクチュエータ５０は、永久磁石を含む２つのモータ
ハウジング５１を備え、これらのハウジングは、それら
の間にキャリッジ本体６０が配置されるように離間され
て取付ベース５に固定される。キャリッジ本体６０は複
数の一体的に形成された片持梁式のキャリッジアーム６
４を備えている。これらのキャリッジアーム６４は、互
いに上下に垂直に連結される。例えば、ディスク組立体
３０の６枚のディスク３１間に挿入するように５本のキ
ャリッジアーム６４が設けられる。キャリッジアーム６
４の各々は、読み取り／書き込みヘッド組立体６６をデ
ィスク３１の記録層の付近に位置設定するために同じ形
状寸法にされる。
【００４２】ここで図２も参照すれば、ヘッド組立体６
６の各々は、光線２２を収束するための対物レンズ６７
を備えている。又、ヘッド組立体６６は、ディスク３１
の記録媒体を分極するための小型の磁気コイル（図示せ
ず）を有するスライダー８３と、収束した光線２２を通
すための極微光学アパーチャ８４とを備えている。キャ
リッジアーム６４各々の一方の自由端には、三角形又は
プリズム状のミラー、以下折り曲げプリズム９０と称す
る、が取り付けられる。各プリズム９０は、互いに９０
°に配置された２つの平らな反射面９１を有していて、
光線２２を対物レンズ６７の１つへ向け、該レンズが光
線２２をディスク３１の表面に収束するようになってい
る。
【００４３】典型的にレーザダイオードである光学組立
体２０のレーザ光源２１は、発散する光線２２を放射
し、これはレンズによって収集されコリメートされそし
てプリズムによって円形にされる。この円形光線２２
は、レンズ、ミラー、ビームスプリッタ及びプリズムを
含む種々の光学部品により折り曲げプリズム９０の反射
面９１に選択的に向けられる。
【００４４】反射面９１において水平光線２２は垂直方
向に折り曲げられ、そして対物レンズ６７を経、スライ
ダー８３の光学アパーチャ８４を経て、ディスク３１の
記録層に収束される。
【００４５】再書き込み可能な媒体に情報を書き込むた
めに、例えば、約８ないし１５ｍＷの範囲の比較的強度
の高い光線２２が使用される。光線２２は、スライダー
８３の磁気コイルにより形成されるバイアス磁界に一致
する時間及び間隔となるように記録層に向けられる。バ
イアス磁界の存在中でドメインを加熱すると、外部磁界
の配向に基づいてアモルファス磁気層が垂直に配向され
る。
【００４６】再書き込み可能な媒体の情報を読み取るた
めに、回転ディスク３１の回転周波数に基づいて、例え
ば約２．０ないし２．５ｍＷの範囲の比較的低い強度の
偏光光線が使用される。読み取り中には、偏光光線２２
は、カー効果により記録層において約０．６ないし２．
０°の範囲の角度にわたって時計方向又は反時計方向に
回転される。光線２２は、ディスク３１の表面において
反射されて、本質的に偏光ビームスプリッタへの経路を
たどる。
【００４７】従来のビームスプリッタ技術は良く知られ
ており、一般に、偏光感知プリズムを含んでいる。この
プリズムは、戻り光線を、カー効果によって誘起された
時計方向又は反時計方向角度に対応する「アップ」及び
「ダウン」成分に分割する。このように分割された光線
は、次いで、従来の光検出器に向けられ、これらの光検
出器の出力は差動的に処理され、即ち「アップ」信号と
「ダウン」信号が互いに差し引きされて、信号を発生
し、これを情報ビットにデコードすることができる。
【００４８】システム１０の動作中に、両面ディスク３
１は、電気モータ（図示せず）により、例えば、２４０
０ないし４８００回転／分の高い速度で回転される。ス
ライダー８３は、低質量で、薄型で且つ空気支持のもの
であって、両面ディスク３１の表面上約０．５ないし２
ミクロンの範囲の高さに浮上するように設計される。デ
ィスク３１の表面に情報を書き込んだり又は読み取った
りするために、キャリッジ本体６０は、ほぼ所定のトラ
ック上に位置設定され（おおよそのシーク動作として知
られている）、そして光線２２は、検流計２３によりプ
リズム９０の対応する反射面９１に向けられる。光線２
２は反射面９１によって対物レンズ６７へ偏向され、そ
して光学組立体の部品によってディスク３１のトラック
の１つに厳密に収束される（一般に微細なシーク動作と
して知られている）。
【００４９】図３を参照すれば、ディスク３１の各々
は、本発明の一実施例により、単一の基板１１０を備
え、その各側面１１１には４層構造体が対称的に形成さ
れる。記録媒体の活性層は、空気入射光線２２と低浮上
の読み取り／書き込みヘッド組立体６６とに適合する透
明で、低スティクションで且つ隆起制御された外面トポ
ロジーをディスク３１に与える薄膜層として全体的に形
成される。即ち、これらの薄膜層を使用することによ
り、ディスク３１の外面の隆起又は粗面度は、通常は
０．５ないし２ミクロンであるヘッド６６の所定の浮上
高の６０％未満に維持することができる。これらの層
は、基板１１０から外方へ順に、反射層１２０、誘電体
層１３０、記録層１４０及び保護層１５０である。
【００５０】反射層１２０は一般に金属合金で形成され
る。誘電体層１３０は、窒化シリコン又は窒化アルミニ
ウムのような透明材料で形成される。磁気−光学の再書
き込み可能な記録媒体の場合に、記録層１４０に適した
多数の材料が知られており、例えば、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ
のような希土類遷移金属の合金で作られた材料が知られ
ている。材料の飽和保磁力を無視できる温度であるキュ
ーリー温度は、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ合金の場合に、例え
ば、約１８０ないし２２０℃の範囲である。合金の希土
類成分と遷移金属成分との相対的な割合を調整すること
によりキューリー温度より低くすることのできる補償点
温度は、約６０ないし１３０℃の範囲である。外側の保
護外層１５０は、低浮上空気支持のスライダー８３に特
に適合する例えば窒化シリコンのような透明な誘電体で
形成される。
【００５１】当業者が本発明の実施を良く理解するため
に、本発明の一例を以下に説明するが、本発明はこれに
限定されるものではない。
【００５２】図３及び４に示されたように、溝付き即ち
「予めフォーマット」されたディスク３１は、１）軽量
で歪みの少ない材料、例えば、ビスフェノールＡポリカ
ーボネート又は同様の特性のポリマから基板１１０を成
形するか、２）基板をフォトポリマ（２Ｐ）複製する
か、又は３）ガラスやアルミニウムのような材料で作ら
れた基板を化学的エッチング（接触プリント）するかの
いずれかによって作成される。光線２２は空気入射であ
り、基板１１０を通る（基板入射）ものでないから、ほ
とんどの従来の光学ディスクと同様に、ディスクの光学
的な質が問題となることは最小限である。例えば、基板
１１０は、複屈折や透過度に対して補正する必要はな
い。本発明の利点として、重量、剛性、耐久性及びコス
トを最適とするように基板材料を選択することができ
る。
【００５３】基板１１０は、いわゆる工業規格「５−１
／４インチ」ディスクを形成するために外径が１３０ｍ
ｍである。基板１１０には、製造されたディスク３１を
図１に示すシステム１０のスピンドル３２に対して軸方
向に取り付けるために中央に配置された円形の孔１０１
が形成されている。この孔１０１の内径は４０ｍｍであ
る。基板の公称厚みは１．２ｍｍである。その他のサイ
ズを使用することもできる。
【００５４】基板１１０の各側面１１１は、一般にトラ
ックとして知られている複数の従来型の同心溝３３の形
態のレリーフを含んでおり、これは図４では正しいスケ
ールで示されていない。光学システム１０の動作中に光
線２２を容易に案内するための物理的な構造体をなす溝
３３は、例えば、約１．０μｍ離間される。溝３３は公
称巾が約０．４μｍで、深さが０．１μｍである。溝３
３のプロファイルは、例えば、Ｖ字型である。ランダム
アクセスに使用される形式の光学記憶システム１０は、
典型的に、同心的な溝構成を有するが、螺旋形状に溝が
形成されたディスクも使用できる。
【００５５】ヘッド組立体６６の光学部品のサイズは、
磁気ディスクドライブに比して大きなディスク間間隔を
必要とするので、動的なヘッドロード動作は実際上問題
となる。それ故、基板１１０の各側面１１１は、環状の
非溝付きゾーンを任意に含むことができ、ロード及びア
ンロード動作中には該領域の上にヘッド組立体６６を配
置して信頼性を改善することができる。システム１０の
動作中に、スライダー８３がロード又はアンロードされ
るときには、これらスライダーが非溝付きゾーンの上に
配置される。従って、動作中にディスク３１の表面に偶
発的に接触しても、記録された情報が破壊されることは
ない。又、非溝付きのゾーンが含まれた場合には、静的
接触スタート／ストップヘッドのロード技術を用いた形
式の光学システム１０にディスク３１を使用することが
できる。静的接触スタート／ストップのロード動作で
は、ディスク３１が充分な角速度に達してスライダー８
３をその表面上の通常の動作高さに浮上できるようにな
るまで、スライダー８３はディスク３１の表面上に乗せ
られるか又は表面上をスライドする。
【００５６】基板１１０のこのように溝付けされた表面
１１１の各々には、記録媒体を構成する種々の薄膜層が
作られる。基板１１０の各側面１１１は互いに他の鏡像
として作られるので、一方の側面１１１についてのみ種
々の層を説明する。これらの層は、一般に、真空蒸着や
スパッタリングのような従来の薄膜被覆技術によって付
着される。このような技術は公知であるから、ここでは
これ以上説明しない。これらの薄膜層は、一般に、基板
の表面トポロジーに適合することに注意されたい。
【００５７】反射層１２０は、金属で形成され、例え
ば、アルミニウム合金で形成されるのが好ましい。反射
層１２０の目的は、入射偏光の破壊的な干渉が光の吸収
を増大する場合に記録層１３０を経て光線２２を反射し
て戻し、媒体の感度及びカーの回転を改善することであ
る。更に、反射層１２０の厚みは、媒体の熱特性を最適
化するように調整することができる。ポリカーボネート
の基板１１０に対し反射層１２０を約２００ないし５０
０Åの範囲の厚みにすることによって良好な反射結果が
得られることが決定されている。しかしながら、ガラス
又は金属材料で作られた基板１１０の場合には他の厚み
が適している。
【００５８】反射層１２０の上には透明な誘電体層１３
０が形成され、これは、典型的に、窒化アルミニウム又
は窒化シリコンより成る。この誘電体層の目的は、カー
効果を増大すると共に、反射層１２０と記録層１４０と
の間に防食性の境界を形成することである。誘電体層１
３０が約１５０ないし４００Åの範囲の厚みを有する場
合に良好な分離結果が得られている。
【００５９】誘電体層１３０の上には記録層１４０が形
成される。この記録層は、一般に、垂直に配向されたア
モルファス磁気材料、例えば、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏのよう
な希土類遷移金属合金より成る。この記録層の目的は、
垂直にバイアスされた磁気ドメインに情報を記憶する能
力を媒体に与えることである。これらのドメインは、周
囲方向の長さが約０．６ないし０．９μｍの範囲であ
る。典型的に、記録層１４０は約１５０ないし５００Å
の厚みであるが、異なる組成のアモルファス磁気材料の
場合には他の薄膜厚みが適している。
【００６０】記録層１４０の上には保護層１５０が形成
される。この保護層１５０の１つの目的は記録層１４０
の腐食を防止することである。更に、別の目的として、
保護層１５０の表面は、例えば、酸化アルミニウム−炭
化チタン（Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ）材料より成る低質量空
気支持スライダー８３に適合しなければならない。種々
の材料での実験により、例えば、窒化アルミニウム、炭
化シリコン又は二酸化シリコンのようなＭ−Ｏ媒体用の
全ての既知の保護被膜が、低質量スライダー８３を、例
えば、０．５ないし２μｍの範囲の低い高さに確実に浮
上できるようにするのではないことが明らかになった。
即ち、このような摩擦学的に適合しない材料では、スラ
イダー８３は結局は媒体の表面に対して致命的に押し潰
される。本発明によれば、低質量の空気支持スライダー
８３に適合する保護層１５０の好ましい材料は、窒化シ
リコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）である。スティクションが低く、
隆起が最小の窒化シリコンの保護層１５０は、約４００
ないし８００Åの範囲の厚みである。
【００６１】公知技術ではこれまで得られなかった本発
明による両面単一基板ディスクの効果は、高さの減少さ
れた多ディスクスタックに使用することのできる薄型の
再書き込み可能な媒体であることである。又、このディ
スクは、少数の製造段階で、しかも、コストの安い材料
で作ることができる。ここに開示する両面空気入射基板
は、重量が減少され、ひいては、動作中の消費電力が低
い。更に、低スティクションの隆起制御されたディスク
は、動的にロード可能な浮上読み取り／書き込みヘッド
に適合し、大きな記録密度を許す。
【００６２】図５は、両面読み取り専用光学ディスク３
１０を示すもので、このディスクは単一基板３２０を有
し、その各側面３２１には２層の薄膜構造体が対称的に
形成されている。これらの層は、基板３１０から外方に
順に、反射層３３０及び保護層３４０を備えている。
【００６３】基板３２０は、軽量で歪みの少ない材料、
例えば、ビスフェノルＡポリカーボネート又は同様の特
性のポリマを成形することにより作成される。基板３２
０の厚みは約１．２ｍｍである。ディスク３１０に記録
された情報を読み取るのに使用される光線は、空気入射
であり、即ち記録媒体に直接向けられるのであって、ほ
とんどの従来の光学ディスクのように基板３２０を通過
するのではないから、基板３２０の光学的な質はほとん
ど問題にならない。例えば、基板３２０は、複屈折に対
して補正する必要がない。本発明の効果として、基板材
料は、重量、剛性、耐久性及びコストを最適なものにす
るように選択することができる。
【００６４】基板３２０は、いわゆる工業規格「３−１
／２インチ」ディスクを形成するために９２ｍｍの外径
を有する。基板３２０はその他のサイズにも形成できる
ことが当業者に明らかであろう。基板３２０の側面３２
１の各々は、螺旋又は同心構成の複数のくぼみ即ちピッ
ト３２２の形態のマイクロ構造体を備えている。
【００６５】これらピットは、ディスク３２０を読み取
るのに使用される光線の波長の１／４に等しい深さを有
している。即ち、これらの溝３２２は、光線の経路を１
／２波長だけ延長し、光線に破壊的な干渉を生じさせ
る。ピット３２２のプロファイルは、一般に、方形であ
る。
【００６６】成形された基板３２０のこのように溝形成
された表面３２１の各々には、反射層３３０及び保護層
３４０が作られる。各側面３２１は互いに他の鏡像とし
て作られるので、層３３０及び３４０は、一方の側面３
２１についてのみ説明する。層３３０及び３４０は、真
空蒸着又はスパッタリングのような従来の薄膜被覆技術
によって一般に付着される。このような技術は公知であ
るから、ここではこれ以上説明しない。図５ないし８を
参照して説明する薄膜層は、図６に拡大して示された基
板の表面トポロジーに一般に適合する。
【００６７】反射層３３０は金属で形成され、例えば、
アルミニウム合金で形成されるのが好ましい。反射層
は、典型的に、約６００（±２００）Åの範囲の厚みで
ある。反射層３３０の目的は、ディスク３１０を読み取
るのに使用される光線を反射することである。
【００６８】光学組立体２０の光検出器２１は、読み取
り専用の媒体にも使用できることに注意されたい。再書
き込み可能な媒体について前記したように差引によって
信号を差動処理するのではなく、読み取り専用の媒体で
は、ビームスプリッタからの信号が単に加算される。と
いうのは、１／４波長レリーフ３２２により光線２２に
誘起される変調は、分割された光線に対応する信号の振
幅を同位相で上昇及び下降させるからである。加算され
た信号は、読み取り専用の記録情報のビットを生じるよ
うにデコードされる。
【００６９】反射層３３０上には保護層３４０が形成さ
れる。保護層の１つの目的は、反射層３３０の腐食又は
物理的なダメージを防止することである。保護層３４０
は、透明な誘電体材料で約５００ないし２０００Åの範
囲に厚みに形成され、好ましくは約１０００Åの厚みに
形成される。従来の読み取り専用の光学ディスクにおい
ては、ラッカーで作られた保護層が約１００倍の厚みで
あり、即ち従来のラッカー処理ディスクでは、保護層が
５００，０００ないし２００，０００Åの範囲である。
このようなラッカー処理面は、一般に、隆起状態又は平
坦さが粗悪であり、従って、動的にロードされる空気支
持低浮上の読み取りヘッドに用いるのに適合しない。
【００７０】種々の材料での実験により、窒化アルミニ
ウム、炭化シリコン又は二酸化シリコンのような光学デ
ィスク用に知られている全ての既知の保護被膜が読み取
りヘッドをディスク３１０の表面３２１に接近して浮上
できるのではないことが明らかになった。即ち、このよ
うな不適合な材料では、読み取りヘッドは結局はディス
ク３１０の表面に対して致命的に押し潰されることにな
る。本発明によれば、低質量の空気保持読み取りヘッド
に適合する保護層３４０の好ましい材料は窒化シリコン
（Ｓｉ3 Ｎ4 ）である。窒化シリコンの保護層３４０を
使用することにより、ディスク３１０の表面３２１は、
読み取りヘッドをミクロン以下の距離で浮上できるよう
にする優れた隆起比を有し、高い記録密度を実現できる
ようにする。
【００７１】図７は、再書き込み可能なデータ及び読み
取り専用のデータの両方を単一のディスクに記憶できる
ようにするハイブリッド光学記憶媒体を示している。ハ
イブリッド光学媒体の１つの実施例においては、ディス
クは、単一の基板４２０を備え、該基板は、再書き込み
可能な技術に適合する記録層が堆積される一方の側面４
２１と、読み取り専用技術に適合する記録層が堆積され
る他方の側面４２２とを有している。例えば、側面４２
１は、反射層４３０と、誘電体層４３１と、磁気−光学
記録層４３２と、保護層４３３とを備えている。側面４
２１のレリーフ４４４は、Ｍ−Ｏ技術に適合する。側面
４２２は、読み取り専用技術について述べたように、反
射層４４０と、保護層４４１とを備えている。
【００７２】システム１０が「再書き込み可能」な表面
４２１の情報をアクセスするときの動作中には、データ
を書き込むことも読み取ることもできる。「読み取り専
用」の表面４２２で動作するときには、データを読み取
ることしかできない。
【００７３】図８は、再書き込み可能／読み取り専用の
ハイブリッド媒体の別の実施例を示している。この実施
例において、側面５２１のあるデータは再書き込み可能
であり、そしてあるデータは読み取り専用である。例え
ば、第１の環状ゾーン５５０のレリーフ５５１は読み取
り専用技術に適合し、第２のゾーン５６０のレリーフ５
５２は再書き込み可能な技術に適合する。層５３０ない
し５３３は、４層Ｍ−Ｏ構造体の形態である。システム
１０が第１ゾーン５５０で動作しているときには、デー
タを読み取ることしかできない。一方、第２ゾーン５６
０では、データを書き込むか又は読み取ることができ
る。「読み取り専用」及び「再書き込み可能」なゾーン
におけるトラックの相対的な位置は、媒体自体において
予め決定するか又は記録することができ、これらゾーン
５５０、５６０の位置及びサイズをディスクごとに変え
ることができる。
【００７４】図９は、再書き込み可能／読み取り専用の
ハイブリッドディスク６６０の更に別の実施例を示して
いる。この実施例によれば、トラック６６１内のあるデ
ータは読み取り専用とされ、そしてあるデータは再書き
込み可能とされる。例えば、参照番号６６２で一般に示
されたエリアのデータは、読み取り専用技術に一般に適
合するレリーフ構造体、例えば、１／４波長のピットを
有する。参照番号６６３で示されたエリアのデータは、
Ｍ−Ｏ再書き込み可能な技術に適合するレリーフ構造体
を有する。システム１０が「読み取り専用」のデータを
読み取っているときには、光検出器２１の出力が加算さ
れ、一方、システム１０が「再書き込み可能」なデータ
を読み取っているときには、信号が差動処理される。こ
のハイブリッド構成は、サーボ及びフォーマットデータ
のようなあるデータを予め記録しそしてオーバーライト
から保護することができるという利点を有する。ユーザ
データのような他のデータは、再書き込み可能とするこ
とができる。従って、読み取り専用技術と再書き込み可
能な記録技術の両方の利点を組み合わせた単一ディスク
のハイブリッド媒体を構成することができる。
【００７５】本発明を説明するために幾つかの実施例を
詳細に示したが、本発明の範囲から逸脱せずに種々の変
更や修正がなされ得ることは当業者に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置を使用することのできる多ディス
クの磁気−光学記憶システムの部分破断斜視図である。
【図２】図１のヘッド組立体及びディスクの部分破断側
面図である。
【図３】本発明の一実施例による両面ディスクの部分斜
視図である。
【図４】図３の４−４線に沿ったディスクの部分破断断
面図である。
【図５】本発明の実施例による読み取り専用の両面ディ
スク媒体の断面図である。
【図６】図５の部分拡大図である。
【図７】読み取り専用／再書き込み可能なハイブリッド
光学ディスク媒体を示す断面図である。
【図８】ハイブリッド光学ディスク媒体の別の構成を示
す断面図である。
【図９】ハイブリッドディスク媒体の更に別の構成を示
す断面図である。
【符号の説明】
１０ 多ディスク光学記憶システム ２０ 光学組立体 ２１ レーザ光源・検出器 ２２ 光線 ３０ ディスク組立体 ３１ 両面ディスク ３２ スピンドル ３３ 極微表面レリーフ ４０ キャリッジ組立体 ５０ リニアアクチュエータ ６０ キャリッジ本体 ６４ キャリッジアーム ６６ 読み取り／書き込みヘッド組立体 ６７ 対物レンズ ８３ スライダー ８４ 光学アパーチャ ９０ プリズム ９１ 反射面 １１０ 基板 １１１ 側面 １２０ 反射層 １３０ 誘電体層 １４０ 記録層 １５０ 保護層
フロントページの続き (72)発明者 クワン ユイ タン アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 02114ボストン ピンクニー ストリート 100エイ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光線と、情報を記憶する回転ディスク装
    置の空気支持低浮上ヘッドと共に使用する光学ディスク
    組立体において、 情報を記憶するための予めフォーマットされた構造体を
    なすように極微レリーフが側面に形成された基板と、 情報を読み取るのに使用される入射光線を反射するよう
    に上記側面に付着された薄膜反射層と、 上記反射層に付着された透明な薄膜保護層とを備え、該
    保護層の表面の隆起は一般に上記空気支持低浮上ヘッド
    の所定の浮上高の６０％以下であり、上記保護層の組成
    は、回転ディスク装置におけるディスクの動作中にヘッ
    ドが上記所定の高さにおいてディスク上に浮上できるよ
    うにするに充分な弱いスティクションを有することを特
    徴とする光学ディスク組立体。
  2. 【請求項２】 上記レリーフは、上記光線の波長のほぼ
    １／４に等しい深さを有し、上記保護薄膜層は空気入射
    光線に適合するように透明である請求項１に記載の光学
    ディスク。
  3. 【請求項３】 上記側面は第１及び第２の環状ゾーンに
    仕切られ、第１環状ゾーンにおける上記側面の部分は上
    記レリーフを含み、そして第２環状ゾーンにおける上記
    側面の部分は実質的に平らである請求項１に記載の光学
    ディスク。
  4. 【請求項４】 上記保護層は、アルミニウム酸化物−炭
    化物材料で作られたヘッドに使用するための窒化シリコ
    ンを含む請求項１に記載の光学ディスク。
  5. 【請求項５】 情報を記憶するための高密度光学記憶シ
    ステムにおいて、 回転可能なスピンドルに軸方向に取り付けられた複数の
    ディスクであって各々２つの側面を有しているディスク
    と、 上記複数のディスクの情報を読み取るための複数の空気
    支持低浮上のヘッドとを備え、 上記ディスクの各々は、情報を記憶するための予めフォ
    ーマットされた構造体をなすように極微レリーフが上記
    側面の各々に形成された基板を含み、 情報を読み取るのに使用される光線を反射するように上
    記側面の各々には薄膜反射層が付着され、そして上記反
    射層の各々には透明な薄膜保護層が付着され、該保護層
    の組成は、情報記憶システムの動作中に上記ヘッドがデ
    ィスクの上記側面上に浮上できるように作用する弱いス
    ティクション及び低い隆起を有することを特徴とする光
    学記憶システム。
  6. 【請求項６】 記憶密度の高い情報記憶システムにおい
    て情報を記憶するための両面光学記憶媒体であって、 第１及び第２の側面を有する基板であって、第１の側面
    はその環状部分に極微レリーフが形成されている基板
    と、 光線を反射するために上記基板の上記第１の側面に設け
    られた第１の薄膜反射層と、 上記第１の反射層に設けられた第１の透明な薄膜保護層
    とを備え、該保護層の組成は、情報記憶システムの動作
    中に読み取り／書き込みヘッドが所定の低い高さで両面
    媒体上に浮上できるように充分に弱いスティクションと
    充分に低い隆起とを有するものであり、 更に、光線を反射するために上記基板の上記第２の側面
    に設けられた第２の薄膜反射層と、 上記第２の反射層を分離するために上記第２の反射層に
    付着された透明な薄膜誘電体層と、 上記誘電体層に付着された感光性の薄膜記録層とを備
    え、該記録層の組成は、情報を磁気的に記憶するための
    希土類遷移金属を含み、そして更に、上記記録層に設け
    られた第２の保護層を備え、該保護層の組成は、情報記
    憶システムの動作中に読み取り／書き込みヘッドが所定
    の低い高さで両面媒体上に浮上できるように充分に弱い
    スティクションと充分に低い隆起とを有するものである
    ことを特徴とする光学記憶媒体。
  7. 【請求項７】 上記第１ゾーンの上記レリーフは、光線
    の波長のほぼ１／４の深さをもつくぼみを備え、上記基
    体の上記側面には光線を反射するために薄膜反射層が設
    けられ、そして上記第２ゾーンのレリーフは溝の形態で
    ある請求項６に記載のディスク。
  8. 【請求項８】 読み取り専用及び再書き込み可能なデー
    タを記憶するための光学記憶媒体において、 側面を有する基板を備え、側面はレリーフを含み、該レ
    リーフの一部分に記録された読み取り専用のデータは読
    み取り専用の光学技術に適合し、そして該レリーフの一
    部分に記録された再書き込み可能なデータは磁気−光学
    技術に適合するものであり、 更に、光線を反射するために上記基板の側面に設けられ
    た薄膜反射層と、 該反射層を分離するために上記反射層に付着された透明
    な薄膜誘電体層と、 該誘電体層に付着された感光性の薄膜記録層とを備え、
    該記録層の組成は情報を磁気的に記憶するための希土類
    遷移金属を含み、そして更に、該記録層に設けられた保
    護層を備え、該保護層の組成は、情報記憶システムの動
    作中に読み取り／書き込みヘッドが所定の低い高さで両
    面媒体上に浮上できるように充分に弱いスティクション
    と充分に低い隆起とを有するものであることを特徴とす
    る光学記憶媒体。
  9. 【請求項９】 読み取り専用のデータを記憶するための
    上記レリーフの部分は、光線の波長のほぼ１／４に等し
    い深さのくぼみを含み、そして再書き込み可能なデータ
    を記憶する上記レリーフの部分は溝の形態である請求項
    ８に記載の光学記憶媒体。
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