DE10159742A1 - Strukturiertes Datenträgersystem - Google Patents

Abstract

System zum Lesen von Daten von einem Aufzeichnungsdatenträger mit topographischen Merkmalen, die mit Hilfe eines verschiebbar angeordneten, nicht magnetischen Abtasters, der hauptsächlich empfindlich auf Änderungen lokaler, aerodynamischer Grenz- oder Übergangsbedingungen reagiert, gelesen werden können.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Systeme mit Datenträgern, die topographische Merkmale aufweisen, die mit Hilfe eines verschiebbar angeordneten Abtasters, der hauptsächlich empfindlich auf eine Änderung lokaler, aerodynamischer Grenz- oder Übergangsbedingungen, im folgenden Randbedingungen genannt, reagiert, erfasst werden können.

Um die andauernde Nachfrage nach preiswerter Datenspeicherung mit hoher Lebensdauer zu befriedigen, greift die lange und kontinuierliche Entwicklung im Bereich der Datenaufzeichnung und elektronischen Datenwiedergabe auf viele technische Ansätze zurück. Jedoch übertraf keiner dieser Ansätze die Vielseitigkeit und sehr hohen Speicherdichten von magnetischen Aufzeichnungen an Leistung, bei denen ein Signal durch wahlweise Variation der magnetischen Momente und physikalischen Bereiche des Datenträgers, wie beispielsweise flexible Bänder oder starre (normalerweise sich drehende) Scheiben, aufgezeichnet wurde. Eine weitere breite Klasse von Ansätzen bezieht sich auf Variationen der physikalischen Form der Oberfläche des Datenträgers. Derartige Merkmale werden nicht direkt erfasst, sondern werden eher dazu verwendet, entsprechende Variationen von Charakteristika, wie beispielsweise Reflexionsfähigkeit, Koerzitivfeldstärke und dergleichen, zu erzeugen, die wiederum entsprechend erfasst werden können (beispielsweise ein optisches Erfassungssystem im Fall von Variationen der Reflexionsfähigkeit).

Ein Aspekt der Erfindung ist ein Datenaufzeichnungsmedium. Der Datenträger umfasst maschinenlesbare, topographische Merkmale und eine Hartbeschich­ tungsschicht (oder -schichtenfolge), die im wesentlichen den topographischen Merkmalen folgen. Die Merkmale bewirken eine Veränderung lokaler, aerodynamischer Randbedingungen zwischen dem Aufzeichnungsmedium und einem verschiebbar angeordneten, nicht magnetischen Abtaster, der sich über den Datenträger bewegt, wobei die Veränderungen durch den Abtaster zur Wiedergabe der in den topographischen Merkmalen kodierten Daten erfasst werden können. Die topographischen Merkmale können sich bis oberhalb oder unterhalb der Oberfläche, auf der sie ausgebildet sind, erstrecken. Die erfassbare Änderung lokaler, aerodynamischer Randbedingungen kann sich auf die Temperatur oder auf den Druck auswirken.

Zusammengefasst betrifft also die Erfindung ein System zum Lesen von Daten von einem Aufzeichnungsdatenträger mit topographischen Merkmalen, die mit Hilfe eines verschiebbar angeordneten, nicht magnetischen Abtasters, der haupt­ sächlich empfindlich auf Änderungen lokaler, aerodynamischer Grenz- oder Über­ gangsbedingungen reagiert, gelesen werden können.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen beispielhaft eine bestimmte Ausführungs­ form der Erfindung und sollen die Erfindung nicht einschränken.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines strukturierten Datenträger­ systems,

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht eines Abtasters, der zur Verwendung mit dem in Fig. 1 gezeigten System geeignet ist,

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht eines Datenformates,

Fig. 4 ist eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Systems gemäß Fig. 1,

Fig. 5-8 sind schematische Ansichten von Ausführungsformen von Datenträ­ gern, die jeweils mit der Erfindung verwendet werden können und

Fig. 9 ist eine schematische Ansicht eines strukturierten Datenträgers.

Allgemein umfasst die Erfindung ein System, das maschinenlesbare Daten, die in strukturierten Merkmalen in einem Aufzeichnungsdatenträger dargestellt sind, wiedergeben kann. Die Wiedergabetechnik basiert auf die Topographie der Merkmale und nicht auf die Zusammensetzung (oder andere Eigenschaften, die von der Zusammensetzung abhängen) des Materials, aus dem die Merkmale ausgebildet sind. Das System umfasst einen verschiebbar angeordneten, nicht magnetischen Wiedergabeabtaster, der auf Änderungen der lokalen, aerodynami­ schen Randbedingungen zwischen dem Abtaster und dem Datenträger, die durch relative Bewegung des verschiebbar angeordneten Elements und der topographi­ schen Merkmale zueinander erzeugt werden, antwortet. Lokale, aerodynamische Randbedingungen sind durch relative Flächen des verschiebbar angeordneten Elements, des Abtasters und des Aufzeichnungsdatenträgers definiert. Die gewünschten erfassbaren Effekte werden weder elektrisch, magnetisch, optisch nach in sonstiger Weise bei bekannten Datenaufzeichnungssystemen verwendet. Die elektrische Ausgabe des Abtasters ist auf herkömmliche Art und Weise mit einem geeigneten Schaltkreis verbunden, der das Abtastersignal wunschgemäß verarbeiten kann. Der genaue Aufbau dieser Verbindungen und des Schaltkreises ist für den Bereich der Erfindung nicht entscheidend.

Fig. 1 ist eine allgemeine, schematische Ansicht eines strukturierten Datenträger­ systems 100. Die Erfindung umfasst einen nichtmagnetischen Wiedergabeab­ taster 200, der ein Signal 300 erzeugt, das das Vorhandensein oder Fehlen von topographischen Merkmalen 400 anzeigt, die von der benachbarten Fläche 510 eines Aufnahmedatenträgers 500 unterschieden werden können. (In dieser Aus­ führungsform und in allen weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann der Aufzeichnungsdatenträger 500 entfernbar von dem restlichen System angeordnet sein, wie es von bekannten Prinzipien bekannt ist, was die Erfindung in keiner Weise einschränkt.) Der Bereich der Erfindung umfasst sowohl topographische Merkmale 400, die sich oberhalb der Oberfläche des Aufzeichnungsdatenträgers 500 erstrecken (einschließlich aber nicht begrenzt auf "Erhöhungen") als auch solche, die sich unterhalb der Fläche des Aufzeichnungsdatenträgers 500 erstrecken (einschließlich, aber nicht begrenzt auf "Vertiefungen" bzw. "Mulden").

Hinsichtlich der topographischen Merkmale sollten die Bezeichnungen "oberhalb" und "unterhalb" einer Substratfläche im Bezug auf eine mittlere Dicke eines Sub­ strats, und die relative Breite der Merkmale im Bezug auf die Bereiche zwischen den Merkmalen verstanden werden, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. Manche Merkmale haben eine mittlere Breite, die geringer als der mittlere Abstand zwi­ schen diesen Merkmalen ist; und wenn die mittlere Dicke (gestrichelte Linie) oberhalb des Bereichs zwischen derartigen Merkmalen liegt, wie es im oberen Bereich der Figur der Fall ist, werden alle topographischen Merkmale, die oberhalb dieser Ebene angeordnet sind, als eine "Erhöhung" (oder eine ähnliche Bezeich­ nung) oberhalb der Fläche des Substrats bezeichnet. Umgekehrt, wenn die mitt­ lere Dicke (gestrichelte Linie) unterhalb der Region zwischen solchen Merkmaien liegt, wie es im unteren Bereich der Figur der Fall ist, dann werden alle topogra­ phischen Merkmaie, die unterhalb dieser Ebene angeordnet sind, als "Vertiefung" (oder eine ähnliche Bezeichnung) unterhalb der Oberfläche des Substrats bezeichnet.

In einer typischen Ausführungsform der Erfindung beträgt die Dicke des Auf­ zeichnungsdatenträgers 500 zwischen 0,3 und 2,0 mm (ohne Beachtung der topographischen Merkmale 400). Die topographischen Merkmale 400 weisen normalerweise eine Höhe von 5-50 nm oberhalb der Fläche des Aufzeichnungs­ datenträgers 500 auf, obwohl auch Höhen bis zu 100 nm möglich sind. Wenn sich die topographischen Merkmale 400 unterhalb der Fläche des Aufzeichnungsda­ tenträgers 500 erstrecken, weisen diese normalerweise eine Tiefe von 20-150 nm auf.

Die Form der topographischen Merkmale 400 ist willkürlich, sowohl im Quer­ schnitt als auch dann, wenn der Aufzeichnungsdatenträger von oben betrachtet wird. Wenn dieser von oben betrachtet wird, umfassen die topographischen Merkmale 400 normalerweise eine Fläche von weniger als 50.000 nm². Die Spei­ cherkapazität des Aufzeichnungsdatenträgers 500 steht in Beziehung zur Größe und Trennung der einzelnen topographischen Merkmale 400 und zur Größe des Aufzeichnungsdatenträgers. Beispielsweise würde eine Reihe von topographi­ schen Merkmalen 400 mit einem Mitte-zu-Mitte-Abstand von 0,2 µm entlang der Abspielrichtung (der sog. "Pitch-Abstand" in "Spur-abwärts-Richtung"), und mit Mitte-zu-Mitte-Abständen von 0,4 µm in der radialen Richtung zwischen solchen Reihen (der sog. "Spurabstand") etwa eine Datenmenge von 15 Gigabyte auf einer Scheibe mit einem Durchmesser von 120 mm speichern.

Unabhängig von der Form oder der Ausbildung der physischen Merkmale wurden Daten 600 als Variationen der topographischen Merkmale 400 auf dem Aufzeich­ nungsdatenträger 500 dargestellt. (Normalerweise repräsentieren die Variationen digitale Daten, d. h. die Anwesenheit einer Variation ist "an" und die Abwesenheit einer Variation ist "aus" oder umgekehrt.) Der Abtaster 200 erfasst topographi­ sche Merkmale 400 und erzeugt ein Signal, dass die Daten 600, die auf dem Datenträger 500 aufgezeichnet sind, repräsentiert. Der Abtaster 200 ist auf herkömmliche Weise (normalerweise mittels einer elektrischen oder elektronische Verbindung) mit einer geeigneten Vorrichtung (normalerweise mit einem elektro­ nischen Schaltkreis) 700 verbunden, der das Abtastersignal 300 wunschgemäß verarbeiten kann.

Der verschiebbar angeordnete Abtaster schwebt über dem Aufzeichnungsdaten­ träger, wobei die Topographie des Aufzeichnungsdatenträgers detektierbare Effekte aufgrund von Änderungen der lokalen, aerodynamischen Randbedingun­ gen erzeugt, die durch den Abtaster und den Datenträger definiert werden. Der Abtaster erzeugt somit ein Signal, das derartige Effekte repräsentiert, so dass Daten in dem Aufzeichnungsdatenträger zur Widergabe mit Hilfe des Abtasters kodiert werden können, indem diese Merkmale des Aufzeichnungsdatenträgers bewusst angeordnet werden, um die Daten in einer sog. "maschinenlesbaren" Form darzustellen.

Detektierbare Effekte aufgrund von Änderungen der lokalen, aerodynamischen Randbedingungen umfassen (normalerweise nicht auf diese begrenzt) Tempera­ turänderungen und Druckänderungen. Daher kann entweder ein druckempfindli­ cher Abtaster oder ein temperaturempfindlicher Abtaster verwendet werden.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Datensignal durch die Topogra­ phie des Datenträgers und nicht durch die chemische Zusammensetzung, die elektromagnetische Wechselwirkung oder die optischen Eigenschaften der akti­ ven Aufzeichnungsschicht bestimmt wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Datensignal nicht durch Effekte erzeugt wird, die einzig durch den Kontakt zwischen dem Abtaster und dem Datenträger erzeugt werden, wie beispielsweise die Vibrationen einer Plat­ tenspielernadel, die durch den kontinuierlichen Kontakt zwischen der Nadel und den Seiten einer Nut auf einer Schallplatte erzeugt werden. Ähnlich wird das Datensignal auch nicht durch Auslenkungen des Abtasters erzeugt, wenn dieser mit den topographischen Merkmalen zusammenwirkt. Dies steht im Gegensatz zu Techniken, wie beispielsweise der Rasterkraftmikroskopie (AFM-) Aufzeichnung, welche die Auslenkungen einer Messspitze (oder die auf diese wirkenden Kräfte) aufgrund des Kontaktes misst. Auch basiert die Erfindung nicht auf dem piezo­ elektrischen Effekt. Die Erfindung beruht auch in keiner Weise auf einer Auslen­ kung oder Deformation der topographischen Merkmale des Datenträgers.

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht des Abtasters 200. Der Abtaster 200 umfasst einen Sensor, der empfindlich auf Änderungen lokaler, aerodynamischer Randbe­ dingungen 210 reagiert und ein Signal erzeugt (normalerweise ein elektrisches Signal), das die Änderungen lokaler, aerodynamischer Randbedingungen, die durch die Merkmale des Aufzeichnungsdatenträgers erzeugt werden, darstellt.

Bei einer breiten Klasse von Sensoren gemäß der Erfindung, die empfindlich auf Veränderungen lokaler, aerodynamischer Randbedingungen 210 reagieren, han­ delt es sich um Drucksensoren, und bei einer weiteren breiten Klasse von Sen­ soren gemäß der Erfindung, die empfindlich auf Veränderungen lokaler, aerodynamischer Randbedingungen 210 reagieren, handelt es sich um Tempe­ ratursensoren.

Eine Ausführungsform des Abtasters 200 umfasst einen Sensor 210 in der Form eines temperaturempfindlichen Widerstandes (TSR), d. h. einem Element, das seinen elektrischen Widerstand als eine Funktion seine Temperatur ändert. Eine breite Klasse von TSR, die in den Bereich dieser Ausführungsform fällt, ist als Thermistor bekannt, und eine weitere breite Klasse von TSR, die in den Bereich dieser Ausführungsform fällt, ist als ein Widerstand-Temperatursensor (RTD) bekannt.

Thermistoren und RTDs verwenden die Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstandes von Halbleitern und Metallen.

In diesen beiden Fällen wird ein Magnetisierungsstrom in Leitungen 220 und 221 durch die Vorrichtung geleitet. Die Änderung des elektrischen Potentials (Spannung) durch den TSR aufgrund des spezifischen Widerstandes des Materials wird gemessen, indem die Verbindungsleitungen 220, 221 an einen geeigneten Schaltkreis 700 (siehe Fig. 1) angeschlossen werden. Während alle anderen Faktoren gleich bleiben (oder entsprechend in die Betrachtung mit einbezogen werden) reflektiert der gemessene spezifische Widerstand die von dem TSR erfahrene Temperatur, die durch die Variationen der Merkmale 400 des struktu­ rierten Datenaufzeichnungsdatenträgers 500 beeinflusst wird (siehe Fig. 1).

Bei den in den topographischen Merkmalen gemäß dieser Erfindung aufgezeich­ neten Daten kann es sich um sog. "hart"-Format- oder Servo-Positionierungs- Daten" handeln, die als Teil des Herstellungsprozesses des gesamten Aufzeich­ nungsdatenträgerproduktes erzeugt wurden, so dass diese nicht vom End­ verbraucher des Datenaufzeichnungsdatenträgers verändert werden können. Beispielsweise ist Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Datenformates, insbe­ sondere eines nicht flüchtigen Servo-Formates. Jede Ellipse repräsentiert eine Erhöhung auf oder eine Vertiefung in dem Aufzeichnungsdatenträger. Das Format setzt voraus, dass sich ein Abtaster von links nach rechts hinsichtlich des Refe­ renzrahmens der Figur bewegt (d. h. der Abtaster und das Substrat können sich auch beide relativ zueinander bewegen.) Somit ist es die Abwärtsspur-Abmes­ sung des Merkmals (d. h. die Hauptachse der Ellipse), die das Signal bestimmt, das von dem Abtaster gemessen wird, wenn sich dieser entlang der Spurrichtung nacheinander über die Merkmale bewegt. Diese Abmessung kann in einer Grö­ ßenordnung von 218 nm liegen, wobei dies nur ein Beispiel zu Darstellungs­ zwecken ist.

In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel bilden vier Reihen von Merkmalen in radialer Richtung eine Servospurbreite; wie es gezeigt ist, beträgt der Spurabstand etwa 0,875 µm, so dass etwa 11.400 Spuren pro cm gebildet werden. Die Reihe von Merkmalen ist für die Erfindung nicht entscheidend. Somit könnte der Spurab­ stand unter Verwendung von acht Reihen von Merkmalen verdoppelt (bei hal­ bierter Spurdichte) und unter Verwendung von nur zwei Reihen von Merkmalen halbiert werden (bei doppelter Spurdichte). Zu Darstellungszwecken wird voraus­ gesetzt, dass die Breite des Abtasters der Breite einer einzelnen Spur entspricht, was allerdings kein Erfordernis der Erfindung darstellt.

Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, umfasst ein Datenbereich ("Servo wedge") mehrere Nebenregionen, wobei die Daten in jeder Nebenregion einem bestimmten Zweck dienen. In einer Nebenregion repräsentieren die Daten Signale, wie beispiels­ weise eine Lautstärkeregelung (AGC), eine herkömmliche S-Sync und derglei­ chen; in einer weiteren Nebenregion kondensierte Gray-Code-Daten; in einer dritten Nebenregion Servo-burst-Signale. Die Art des Signals, die durch die Da­ ten repräsentiert wird, ist für den Bereich der Erfindung unkritisch, ebenso wie die Anzahl oder Anordnung der Arten von Datensignalen.

Das Merkmal kann jede Querschnittsform aufweisen, es ist also nicht auf eine ovale Form, die zu Darstellungszwecken gezeigt ist, begrenzt. Es kann entweder unter Verwendung von Kantendetektions- oder Spitzendetektionstechniken detektiert werden, was von der Art des verwendeten Abtasters und/oder des verwendeten Signalverarbeitungsschaltkreises abhängt. Beispielsweise antwortet eine mögliche Art von Abtastern auf die Temperatureffekte, die durch Luftkom­ pression erzeugt werden, wenn die Abtasterfläche auf eine vordere oder hintere Kante eines Merkmals trifft. Somit kann ein Kantendetektionsverfahren ähnlich des tangentialen Push-Pull-Detektion-Verfahrens benutzt werden, das in dem kommerziell erhältlichen Digital-Versatile-Disk (DVD)-Format verwendet wird. Eine spezifische Art eines thermisch messenden Abtasters ist ein Magneto-Wider­ stand- oder Giant-Magneto-Widerstand-Abtaster, der zur Detektion von Wider­ standsänderungen als eine Funktion einer Temperaturänderung verwendet wird, im Gegensatz zur herkömmlichen Verwendung, bei der er eine Widerstandsän­ derung als eine Funktion einer Magnetisierungsänderung erfasst. Der Gleichstrom (DC)-Abtasterausgang kann differenziert werden, so dass er ein Signal mit ähn­ lichen Aufnahmedichten wie beim DVD-Format erzeugt, vorausgesetzt, dass die Merkmalabmessungen die gleichen sind, d. h., wenigstens eine Abmessung von 400 nm, wie es bei der bekannten DVD-Spezifikation erforderlich ist. Wie bereits zuvor klargestellt wurde, ist der Bereich der Erfindung nicht auf diese Abmessun­ gen der Merkmale und/oder Aufzeichnungsdichten begrenzt.

Allgemein erzeugen Spitzen-Detektions-Schemata nur die Hälfte der Datendichte von Kanten-Detektions-Schemata, da ein einzelnes Merkmal zwei Kanten (vordere und hintere), jedoch nur eine Spitze oder ein Plateau aufweist. Aller­ dings sind Spitzen-Detektions-Schemata einfacher in einen Schaltkreis und/oder in die Software zu implementieren. Folglich können Merkmale, die etwas kleiner als 200 nm sind (um eine gewisse Streuweite für Fehler im Detektions-Schema zu erzeugen) Aufzeichnungsdichten erzeugen, die dem DVD-Format ähneln, wenn ein Spitzen-Detektions-Schema verwendet wird, oder die dem zweifachen des DVD-Formats entsprechen, wenn das komplizierte Kanten-Detektions- Schema verwendet wird. Selbst kleinere Merkmale könnten aufgelöst werden, wenn eine Art von Fehler-Korrektur-Schema verwendet würde, um der größeren Schwierigkeit einer ordnungsgemäßen Auflösung kleinerer Merkmale Rechnung zu tragen. Beispielsweise können die Teil-Antwort-, Maximal-Wahrscheinlichkeit (PRML)-Techniken, die normalerweise für Festplatten verwendet werden, bei der Erfindung verwendet werden.

Beispiel

Ein Polycarbonat-Substrat wurde aus einem Glasrohling unter Verwendung einer 16 nm-Schicht aus Photolack geformt, um ein Muster von Merkmalen zu erzeu­ gen, wobei die Merkmale jeweils eine Höhe von 16 nm aufweisen. Das Substrat war sonst typisch für und geeignet zum Gebrauch als ein Substrat für einen Datenaufzeichnungsdatenträger. Eine Schicht eines magnetischen Materials war nicht auf dem Substrat vorhanden. Das Substrat wurde mit einem herkömmli­ chen, verschiebbar angeordneten Giant-Magneto-Widerstand (GMR)-Abtaster bei einer Schwebehöhe von 25 nm, getestet, wobei der Abtaster an einem Radius von 36 mm oberhalb des Substrats, das mit 4000 Umdrehungen pro Minute gedreht wurde, angeordnet war. Dem GMR-Abtaster wurde ein Vormagnetisie­ rungsstrom von 2 Milliampere zugeführt. Das strukturierte Merkmal erzeugte ein Signal von etwa 700 Millivolt, weit oberhalb der Störniveaus. Ein ähnlicher Versuch betrachtet erfasste Signale von Erhebungen ähnlicher Größenordnung in einem Substrat, und es wurde festgestellt, dass Erhöhungen besser lesbar sind als Vertiefungen.

Obwohl der zuvor beschriebene Datenabspielprozess überhaupt keine elektro­ magnetischen oder optischen Aufzeichnungsprinzipien aufweist, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, ist eine mögliche Ausführungsform der Erfindung zur zusätzlichen magnetischen Datenaufzeichnung und für Widergabetechniken geeignet, die eine herkömmliche magnetische Beschichtung 530, die auf ein Substrat 520 speichert, und einen geeigneten magnetischen Abtaster verwendet (aus Gründen der Klar­ heit nicht in Fig. 4 gezeigt). Der magnetische Abtaster misst Magnetisierungs­ muster in der magnetischen Beschichtung 530 und erzeugt ein Signal, das die in dieser magnetisch aufgezeichneten Daten repräsentiert. Der magnetische Abtaster ist auf herkömmliche Weise (normalerweise mittels einer elektrischen oder elektronischen Verbindung) mit einem geeigneten Schaltkreis verbunden, der das Abtastersignal wunschgemäß verarbeiten kann.

Fig. 5 ist eine schematische Querschnittansicht des Datenträgers 500. Das Merkmal 400 erstreckt sich um ein Maß d oberhalb der Oberfläche des Substrats 520, wobei d deutlich geringer als der mittlere Abstand oder die "Schwebehöhe" D des Abtasters 200 oberhalb der Oberfläche 510 des Datenträgers 500 ist. In der dargestellten Ausführungsform sind die topographischen Merkmale 400 einteilig mit dem Substrat 520 ausgebildet, wobei dies kein Erfordernis der Erfin­ dung darstellt.

Indem d kleiner als D gehalten wird, wird sichergestellt, dass der Abtaster 200 nicht in Bezug auf seine magnetische Wechselwirkung mit dem magnetischen Material 530 beeinflusst wird. Somit liegt ein geeigneter (aber nicht erforderli­ cher) Wert für D im Bereich von 25-75 nm und ein geeigneter (aber nicht erfor­ derlicher) Wert für d im Bereich von 1-25 nm, besser noch 15 nm (beispielsweise). Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichen Festplattenlaufwer­ ken, bei denen typische Schwebehöhen 25 nm oder weniger betragen.

Fig. 6 gleicht Fig. 5, zeigt jedoch ein topographisches Merkmal 400 in Form einer Vertiefung oder einer Mulde in der Oberfläche 510. Wiederum sind die topogra­ phischen Merkmale 400 in der gezeigten Ausführungsform einteilig mit dem Sub­ strat 520 ausgebildet, was für die Erfindung jedoch nicht erforderlich ist. Aller­ dings sollte das Merkmal 400 wegen eines entsprechenden Merkmales der Ober­ fläche 510 ausreichend tief ausgebildet sein. Somit kann ein Beschichten, eine Ablagerung oder ein sonstiger Prozess zum Anordnen magnetischen Materials 530 auf dem Substrat 520 das Merkmal 400 nicht derart auffüllen, dass es nicht mehr durch den Abtaster 200 erfasst werden kann.

Alle Ausführungsformen der Erfindung schaffen mehrere Vorteile. Einer dieser Vorteile ergibt sich aus dem Fehlen des zuvor beschriebenen Kopfabstand-Ver­ lustes. Bei vorgegebener Speicherdichte, verglichen mit einer herkömmlichen magnetischen Aufzeichnung, toleriert die Erfindung dicke Hartbeschichtungs­ schichten (oder Stapel dünnerer Schichten), die oberhalb der topographischen Merkmale des Aufzeichnungsdatenträgers angeordnet wurden. Derartige. dicke Hartbeschichtungsschichten (oder Stapel) tragen dazu bei, die Resistenz des Systems gegen Datenverlust im Fall von Kollisionen zwischen dem Abtaster und dem Datenträger, die aus einer Mehrzahl von Gründen einschließlich aufgrund einer Vibration des Datenträgers, entstehen können, zu steigern. Dies wiederum erlaubt die Verwendung alternativer Materialien; beispielsweise werden relativ preisgünstige, spritzgussgeformte Kunststoffsubstrate bei der Aufzeichnung mit hoher Dichte mit verschiebbar angeordneten Abtastern normalerweise nicht bevorzugt, da sie weniger fest als andere Substrate sind (insbesondere Glas, Aluminium oder Aluminium-Magnesium-Legierung) und deshalb zu verschiedenen Arten von Vibrationen und zu einem hohen axialen Versatz während ruckartigen Vorkommnissen neigen. Derartige Substrate sind für Ausführungsformen der Erfindung verhältnismäßig gut geeignet, und die topographischen Merkmale kön­ nen in solchen Substraten durch herkömmliche Prägetechniken erzeugt werden (obwohl die Erfindung in dieser Hinsicht nicht begrenzt ist). Solange die Oberflä­ che der Hartbeschichtungsschicht (oder Stapel) im wesentlichen der Topographie oder den topographischen Merkmalen entspricht, wie es zuvor beschrieben wurde, kann der Abtaster die in dem Muster von topographischen Merkmalen kodierten Daten trotz seines relativ großen Abstandes von den Merkmalen selbst noch lesen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass empfindliche, dünne Filme, beispielsweise magnetische Schichten, nicht zum Speichern von Daten verwendet werden, was wiederum den Bedarf reduziert, komplizierte Versuche durchzuführen, die sich mit der Reduzierung oder Verhinderung eines Abtaster-Zusammenstoßes und von Schmutz, der einen solchen Zusammenstoß verursachen kann (oder auf sonstige Weise den Datenwiedergabeprozess stören) beschäftigen. Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Ausführungsformen der Erfindung, die entfernbare Datenträger benutzen, preiswerte Kassetten für derartige Datenträ­ ger verwenden können, da die Hauptfunktion der Kassette nur darin bestehen muss, den Kontakt mit der Datenträgeroberfläche während des Transport und der Speicherung zu verhindern (d. h. wie eine herkömmliche Floppy-Diskette).

Fig. 7 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform des Datenträgers 500. In dieser Ausführungsform wird kein magnetisches Material auf dem Substrat 520 verwendet. Stattdessen wurde eine dicke Hartbeschich­ tungsschicht oder ein Hartbeschichtungsschicht-Stapel 540 auf dem Substrat 520 aufgetragen (und somit auf das Merkmal 400), so dass Jie Topographie der dicken Hartbeschichtungsschicht oder des Hartbeschichtungsschicht-Stapels 540 im wesentlichen derjenigen des Substrats 520 folgt. Die Gesamtdicke der dicken Hartbeschichtungsschicht oder des Hartbeschichtungsschicht-Stapels 540 kann im Bereich von 5-500 nm liegen.

Bei dieser und allen anderen Ausführungsformen umfassen geeignete Materialien für die dicke Hartbeschichtungsschicht oder den Hartbeschichtungsschicht-Stapel 540 diamantartigen Kohlenstoff (DLC), hydrierten Kohlenstoff, stickstoffhaltigen Kohlenstoff (C : N) und dergleichen. Die dicke Hartbeschichtungsschicht oder der Hartbeschichtungsschicht-Stapel 540 kann verschiedene Schichten umfassen, wobei jede Schicht unterschiedliche Eigenschaften aufweist, jedoch alle Schichten zusammenwirken, um die Funktionalität der dicken Hartbeschichtungsschicht oder des Hartbeschichtungsschicht-Stapels 540 als Ganzes zu erzeugen. Bei­ spielsweise kann eine Schicht, die in Kontakt mit dem Substrat ist (oder sich am nächsten an diesem befindet, wenn wenigstens eine dazwischenliegende Schicht vorhanden ist) eine Grundierungsschicht sein, die aufgrund einer besseren Haf­ tung an dem Substrat gewählt wurde; das wäre im Fall eines polymerischen Substrats wünschenswert. Die Grundierungsschicht in dem Datenträger 500 kann auch eine elektrische Leitfähigkeit erzeugen, um die Wirkung elektrostatischer Effekte auf die Leistung des Systems 100 zu reduzieren. Die nächste Schicht könnte eine relativ harte Zwischenschicht sein, die stark an der darunter liegen­ den Grundierungsschicht haftet und eine starke Haftfläche für die nachfolgende Ablagerung von anderen Schichten schafft. Die Zwischenschicht verbessert auch den mechanischen Halt für nachfolgende Schichten. Eine letzte Hartbeschich­ tungsschicht könnte zur Leistungssteigerung bei ihrer Interaktion mit dem Abtaster optimiert werden - beispielsweise könnten Parameter wie Härte, die Fähigkeit, Schmiermittel zurückzuhalten, wenn diese verwendet werden, der Rei­ bungskoeffizient und die chemische Stabilität bei Hochtemperaturumgebungen Berücksichtigung finden.

Wie es in Fig. 8 gezeigt ist, würde ein möglicher Aufbau einer Ausführungsform des Aufzeichnungsdatenträgers 500 ein spritzgussgeformtes, polymerisches Scheibensubstrat 520 umfassen, das topographische Merkmale 400 in Form von Erhöhungen hat, die eine Höhe von 5-50 nm und eine kleinste, laterale Abmes­ sung im Bereich von 0,1-0,2 µm aufweisen. Eine Sputter-Technik mit moderatem oder geringem Druck in einer herkömmlichen Aufdampfungsvorrichtung für dünne Magnetronfilme würde eine Grundierungsschicht 541 auf ein geeignetes, hochhaftendes Material (beispielsweise Chrom oder Titan) auf das Substrat 520 auftragen. Um über dem Substrat eine elektrische Leitfähigkeit zu erzeugen, um auf diese Weise zu verhindern, dass es zwischen dem Aufzeichnungsmedium und dem Abtaster zu einer elektrostatischen Entladung kommt, kann die Dicke der Grundierungsschicht im Bereich von 15-100 nm liegen. Als nächstes würde eine harte Zwischenschicht 542 aus Siliziumnitrit (SiN_x) auf die Grundierungsschicht unter Verwendung eines gepulsten DC-Magnetrons beschichtet. Dieses Material würde stark an der Grundierungsschicht haften und auch eine starke Haftfläche für die darauffolgende Ablagerung von Kohlenstoffnitrit (C : N) oder diamantähnli­ chem Kohlenstoff (DLC) erzeugen. SiN_x würde ebenfalls einen starken mechanischen Halt für die letzte Hartbeschichtungsschicht schaffen. Diese SiN_x- Schicht kann eine Dicke im Bereich von 5-100 nm aufweisen. Die letzte Hartbe­ schichtungsschicht 543 aus C : N oder DLC würde mit Hilfe von Magnetron-Sput­ tern oder mittels Ionenstrahlbestäuben beschichtet werden. Die Dicke der letzten Hartbeschichtungsschicht liegt im Bereich von 5-500 nm, wobei dickere Schichten eine verbesserte Lebensdauer trotz relativ rauer Umgebung erzeugen.

Mögliche Verwendungen der physikalischen Eigenschaften der Erfindung oder Kombinationen von diesen sind: nicht-flüchtige Servo-Informationen zum Positi­ onieren des magnetischen Kopfes (oder der Köpfe) entlang einer Spur; automati­ sche Lautstärkeregelungs (AGC)-Daten; zeitliche oder örtliche Synchronisation; Codierung von Informationen zu jedem Zweck, wie beispielsweise Fehlererken­ nungs-Korrektur-Codes, Gray-Codes, Servo-Bursts und dergleichen; Produkt­ kennzeichnungsdaten, wie beispielsweise Herstellungsinformationen, Berechti­ gungsinformationen, Verschlüsselungscodes- oder Schlüssel (öffentlich oder privat); Kundenidentifikation im Fall von Kundeprodukten; "eingebette Anwen­ dungen", wie beispielsweise Betriebssysteme, Anwenderprogramme, und derglei­ chen; Wasserzeichen und ähnliche Daten, die sich auf die Authentität der Einzig­ artigkeit irgendwelcher Daten beziehen; und Patent- und Urheberrechthinweise.

In allen Ausführungsformen der Erfindung sollte die Bezeichnung "topographische Merkmale" im weitesten Sinne innerhalb der Betriebsprinzipien der Erfindung ver­ standen werden, und daher wird vorausgesetzt, dass diese Bezeichnung Merk­ male wie beispielsweise Erhebungen, Vertiefungen, Ebenen, Teller, Leisten, Schienen, Nuten, Kanäle, Stege usw. einschließt. Während aus Gründen der Klarheit nur ein einzelnes topographisches Merkmal dargestellt und beschrieben wurde, umfasst die Erfindung (oder entspricht) Ausführungsformen, in denen mehr als eine Art oder Form eines topographischen Merkmals vorhanden ist. Weiterhin ist die Erfindung in keiner Weise auf die Technik, die zur Herstellung der topographischen Merkmale und/oder des Substrats selbst verwendet wird, beschränkt und umfasst somit Prägen, Kanten, Formen, Ablation, Pressen eines Rohlings, und dergleichen, wobei all diese Verfahren gleichermaßen die Erfindung definieren. Die Bezeichnung "Substrat" sollte derart verstanden werden, dass sie sowohl monolithische als auch Verbund (d. h. geschichtete)-Gegenstände um­ fasst. Ebenso kann ein Substrat sowohl fest als auch flexibel sein.

Die Detektion eines physikalischen Effektes (oder eine Änderung desselben) und die Konvertierung in einen alternativen Wert liegen ebenfalls innerhalb des Berei­ ches der Erfindung. Solche Konvertierungen können in analoger oder digitaler Form durchgeführt werden, bei Hardware und/oder Software, wobei dadurch der Bereich der Erfindung nicht verkleinert wird.

Claims (7)

1. Datenaufzeichnungsdatenträger mit einem Substrat mit topographischen Merkmalen, die mit Hilfe eines verschiebbar angeordneten, nicht magneti­ schen Abtasters, der hauptsächlich empfindlich auf Änderungen lokaler, aerodynamischer Grenz- oder Übergangsbedingungen reagiert, lesbar sind.

2. In Kombination, ein Datenaufzeichnungsträger mit einem Substrat, das topographische Merkmale aufweist, und einem verschiebbar angeordneten, nicht magnetischen Abtaster, der hauptsächlich empfindlich auf Änderun­ gen von lokalen, aerodynamischen Grenz- oder Übergangsbedingungen reagiert.

3. Datenwiedergabesystem mit

• a) einem Aufzeichnungsdatenträger mit einem Substrat, das topographi­ sche Merkmale aufweist;
• b) einem verschiebbar angeordneten, nicht magnetischen Abtaster, der hauptsächlich empfindlich auf Änderungen lokaler, aerodynamischer Grenz- oder Übergangsbedingungen reagiert; und
• c) einer Vorrichtung zur Verarbeitung von Signalen, die durch den Ab­ taster erzeugt werden, welcher Daten von den topographischen Merkmalen abliest.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, wobei der Datenträger weiter­ hin eine Hartbeschichtungsschicht oder eine Folge von Hartmaterial­ schichten aufweist, die im wesentlichen den topographischen Merkmalen folgen.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei die Hartmaterialschicht oder die Schichtfolge eine Dicke von 5-700 nm aufweist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die topographischen Merkmale oberhalb und/oder unterhalb einer Fläche des Substrats ange­ ordnet sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Änderungen der lokalen, aerodynamischen Grenz- oder Übergangsbedingungen Temperatur und/oder Druck beeinflussend sind.