JP2001511577A - 光ディスクのデータ記憶システム用スライダ - Google Patents

光ディスクのデータ記憶システム用スライダ

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Abstract

(57)【要約】 光学記憶システム１０は、情報を光学読取り可能フォーマットで記憶するための光ディスク１２を含む。光学変換器３０は、前記光ディスク１２のデータ表面４８に近接してスライダ２０に担持され、ディスク表面４８の情報を変換するために用いられる。メサ５４はスライダ２０の空気軸受表面５６上に担持され、電気導体５２はメサ５４の周りに提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） 本発明は、広義の概念では、光ディスクのデータ記憶システムに関するもので
ある。さらに詳細には、本発明は、光ディスクのデータ記憶システムの光学ヘッ
ド・ジンバル組立体に使用されるスライダに関するものである。
【０００２】 光学データ記憶ディスクシステムは大量のデータを記憶する技術である。デー
タは、レーザ光線をディスクのデータ表面に集中させ、データ表面から反射する
光またはデータ表面を通過する光を検出することによってアクセスされる。
【０００３】 一般に、光学記憶システムにおいて、データはディスクの表面に記録される物
理的または磁気的マークの形をとり、反射レーザ光を用いて検出される。多数の
異なる光ディスク技術が当業界で知られている。たとえば、ＣＤ−ＲＯＭは、現
在、たとえばコンピュータ・プログラムやデジタル音楽などのデジタル・データ
を記憶するために用いられる。一般に、ＣＤ−ＲＯＭは製造時に恒久的に記録さ
れる。他のタイプの光学システムは、ユーザがブランク・ディスクに情報を恒久
的に書き込むことのできる追記型（ＷＯＲＭ）システムである。位相変化システ
ムや光磁気（Ｍ−Ｏ）システムなど消去可能なシステムを提供することもまた望
ましい。位相変化システムは、反射率の変化を感知することによってデータを検
出する。ＭＯシステムは、記憶媒体による入射光偏光の回転を測定することによ
りデータを読み取る。
【０００４】 高密度光学記録、特に近接場記録（すなわちＭＯまたは位相変化システム）で
は、一般に光学媒体のデータ表面の上方に変換デバイスを担持するために、光学
ヘッド・ジンバル組立体（ＯＨＧＡ）を必要とする。ＯＨＧＡは、ディスクの高
速回転に際して光ディスクのデータ表面に近接して「飛ぶ」スライダを含む。デ
ィスク表面の上方でスライダを半径方向に位置決めするためにアクチュエータが
用いられる。１９９６年３月５日発行の「ＯＰＴＩＣＡＬ ＤＩＳＣ ＤＡＴＡ
ＳＴＯＲＡＧＥ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ−ＴＲＡＮＳ
ＰＡＲＥＮＴ ＡＩＲ−ＢＥＡＲＩＮＧ ＳＬＩＤＥＲ」と題する米国特許第５
，４９７，３５９号には、光ディスク・データ記憶システムと共に使用するスラ
イダの一例が記載されている。
【０００５】 情報の磁気ビットをディスク表面に書き込むには、たとえばＭＯ媒体ではレー
ザ光線がスライダ内の光学構成要素を経由して向けられて、ディスク表面が媒体
のキュリー温度より高い温度まで光学的に加熱される。スライダに担持された磁
気コイルが付勢され、レーザの電源が遮断される。磁気媒体がキュリー温度以下
に冷却したとき、加熱された箇所は所望の磁気配向のまま残る。しかしながら、
光学記録に用いられる従来技術の一般的なスライダは、コイル設計に関して最適
化されていない。
【０００６】 （発明の要約） 本発明は、データ表面に情報を光学的に読取り可能なフォーマットで記憶する
ための光ディスクを有する光学記憶システムを含む。アクチュエータ・アームが
前記ディスクのデータ表面に対して半径方向に位置決め可能な一端を有する。ス
ライダがアクチュエータ・アームのその端部に取り付けられ、データ表面の上方
を飛ぶようにされている。スライダは、前記データ表面上の光学情報を近接場変
換するための光学変換器を担持する。本発明の１つの観点は、スライダの空気軸
受表面上に担持されたメサ（ｍｅｓａ）を含む。光学変換器のコイルは電気導体
で形成され、メサの周りに延在している。１つの観点において、光学変換器は焦
点メカニズムを有する光源を含み、メサは焦点メカニズムの一部分を構成してい
る。さらに、１つの観点では、メサはエバネセント場（ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ
ｆｉｅｌｄ）を介してデータ表面へ光を結合するようになっているプラトー（ｐ
ｌａｔｅａｕ）を含む。本発明の他の観点では、メサはテーパ付き側壁を備え、
前記メサを通過する光は実質的に円錐を形成し、この円錐は前記側壁外に出るこ
とはない。
【０００７】 （好適実施例の詳細な説明） 本発明は、光学データ記憶システムに関するものである。詳細には、本発明は
、近接場光学記録技術を用いた光学データ記憶システム、または変換ヘッドを担
持するためのスライダを使用した光学データ記憶システム、またはデータ表面上
の情報の読取りおよび／または書込みのためにその他の方法でデータ表面に光学
的に結合された光学データ記憶システムとともに用いられるスライダに関するも
のである。この種の光学データ記憶システムは、光ディスクなどの光学記憶媒体
のデータ表面に近接して光学変換要素を担持するためにスライダを使用する。「
ＯＰＴＩＣＡＬ ＤＩＳＣ ＤＡＴＡ ＳＴＯＲＡＧＥ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴ
Ｈ ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ−ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＡＩＲ−ＢＥＡＲＩＮＧ
ＳＬＩＤＥＲ」と題する１９９６年３月５日発行の米国特許第５，４９７，３５
９号は、光学記録用に設計されたスライダを記載している。
【０００８】 近接場（またはエバネセント場）を用いて情報を記録する場合、光学変換要素
は、たとえば磁気ディスクの上方を飛ぶスライダ上に担持された固体浸漬レンズ
を含む。この種の固体浸漬レンズについては、「ＯＰＴＩＣＡＬ ＲＥＣＯＲＤ
ＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ ＥＭＰＬＯＹＩＮＧ Ａ ＳＯＬＩＤ ＩＭＭＥＲＳＩ
ＯＮ ＬＥＮＳ」と題する米国特許第５，１２５，７５０号に記載されている。
データのビットをＭＯディスクに書き込むには、固体浸漬レンズを介してレーザ
でディスク上の小さい箇所を媒体のキュリー温度より高い温度に加熱する。スラ
イダの空気軸受表面上に担持された磁気コイルが付勢され、レーザの電源が遮断
される。磁気媒体がキュリー点以下に冷却されると、加熱された箇所には所望の
磁気配向が残る。
【０００９】 この記録工程の効率は、レーザおよびコイルの、迅速なオン・オフのスイッチ
ング能力に依存する。コイルは、媒体が所望の通り磁気配向されることを保証す
るのに十分大きな磁界を提供しなければならない。コイルの、磁界に寄与する要
因としては次のものがある。 １）コイルを流れる電流（１次的効果） ２）コイルの巻き数（１次的効果） ３）コイルの最も内側の巻きからメサまでの分離間隔（逆二乗効果） コイルを迅速にオフオンする能力は、主としてコイルの巻き数によって決定され
るコイルのインダクタンスの関数である。
【００１０】 コイル設計における他の要因は、動作中にコイルにより発生する熱である。こ
の発熱は、電流の二乗とコイルの抵抗の積（I2Ｒ）の関数である。コイルの動作
中に発生する熱は放散しなければならない。さらに、熱過渡現象およびバルク熱
が動作中に重大な結果をもたらすことがあり得る。コイルによる発熱量を最小限
に抑えることが望ましい。
【００１１】 本発明の１つの観点は、コイルとレンズ要素を光学変換組立体に収容すること
のできる新規なスライダ設計およびコイル構成の認識を含む。さらに詳細には、
本発明は、コイルの中心に配置された空気軸受表面上に担持された新規のメサを
含む。
【００１２】 図１は本発明によるスライダを使用する光学記録システム１０の簡略図である
。システム１０は光学的に符号化された情報が記録されているデータ表面を備え
た光ディスク１２を含む。ディスク１２はスピンドル１４の周りを回転し、ベー
ス１８に取り付けられたスピンドル・モータ１６によって駆動される。スライダ
２０はディスク１２に近接して位置決めされ、アーマチュア（ａｒｍａｔｕｒｅ
）２４とベース１８に結合されたアクチュエータ・モータ２６とを含むアクチュ
エータ２２に結合される。スライダ２０は光学変換器３０を含む。光学変換要素
は光源／センサ装置３２を含む。コントローラ３４が装置３２とアクチュエータ
２６とデータ・バス３６に結合され、システム１０の動作を制御するために用い
られる。
【００１３】 動作中、ディスク１２が回転し、スライダ２０がアクチュエータ２２を用いて
ディスク１２のデータ表面に沿って半径方向に位置決めされる。コントローラ３
４はスライダ２０の位置を制御し、それにより、光源／センサ装置３２を用いて
ディスク１２のデータ表面から情報を読み取ることができ、その情報をデータ・
バス３６を経て受信または送信することができる。
【００１４】 図２は、本発明によるスライダ２０の簡略化された側面図であり、変換器要素
３０を示す。スライダ２０は、光ディスク１２のデータ表面４８に近接して示さ
れている。図の実施例において、変換器要素３０は（レンズ・キャップ５０とス
ライダ２０の本体によって形成される）ＳＩＬ型（Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉ
ｏｎ Ｌｅｎｓ；固体浸漬レンズ）レンズ、およびコイル状に形成された電気導
体５２を含む。導体５２は、本発明によるメサ５４の周りに巻き付けられている
。スライダ２０は空気軸受表面５６および上面（または、反対向表面）５８を含
む。メサ５４は空気軸受表面５６に担持される。ディスク１２は矢印６０が示す
方向に回転し、したがって、スライダ２０は前端６２と後端６４を有する。
【００１５】 媒体の表面における磁界を最大にしながら抵抗およびインダクタンスを最小に
抑えるという目標とともに、レーザがメサを通過するための光路を提供する必要
性に基づいて、本発明のメサが提供される。
【００１６】 一実施例において、角度が約４５°の階段状メサ設計が提供される。これは、
好適には、２段階のマスク工程を用いて達成される。第１のメサ（空洞）マスク
は小さいメサ幅をエッチングし、第２のメサ・マスクはそれより大きいベースを
エッチングする。これは、メサ底部の隅のコーナーにおける自然の丸み付けとあ
いまって、所望の設計を達成する手段を提供する。この設計の１つのトレード・
オフは、付加的なマスクおよびエッチング・ステップである。しかしながら、こ
のマスクは、フォトレジスト接着およびエッチングの問題に関連する製造の他の
観点に対応するのにも有用である。所望の壁面プロフィールを達成するためにイ
オン・エッチング工程を変更することによっても、４５°に近い角度を得ること
が可能である。この例では、イオン・ビーム経路に関連した部分の角度が変更さ
れて、メサは所望の角度に近い角度を備えている。
【００１７】 図３はスライダ２０の正面断面図であり、メサ５４をより詳細に示す。メサ５
４は段７０とプラトー７２を含む。図の実施例では、段７０とプラトー７２は表
面５６と約４５°の角度７４をなす。図３はまた、レンズ・キャップ５０を通っ
てスライダ２０に入射する光線によって形成される円錐７６を示す。好ましい一
実施例では、円錐７６がメサ５４の側壁に追従するように角度７４およびメサ５
４の寸法が選択されている。別法として、光の円錐に追従するようにメサの壁部
分を設計することができ、この場合、できる限り密着してコイルを巻き付けるこ
とが可能である。したがって、本発明は、メサの先端における平坦部分の面積を
減少させて導体５２をより高密度で巻き付けられるようにしている。
【００１８】 図４はスライダ２０の一部分の底面断面図である。図４は、プラトー７２と段
７０とを含む空気軸受表面５６上のメサ５４を示す。簡略化のため、図４には電
気導体５２は図示されていない。
【００１９】 本発明は従来の技術に勝る多くの利点を提供する。この利点には、コイルの電
気導体の長さを減少させ、それによってコイルの抵抗を減少させて、発熱を低減
させることが含まれる。さらに、メサに最も近接した領域におけるコイル構造を
狭くすることによって、巻き数および磁界を生成するために必要な電流を減少さ
せながらコイルの磁界を増大させる。（巻き数が減少するとコイルの抵抗も減少
することに注意されたい。）さらに、コイル構造内の必要な巻き数を減少させる
ことによって、コイルのインダクタンスが減少し、その結果スイッチッング時間
も短縮される。これにより、スイッチング動作が速くなり、データ伝送速度の向
上が可能になる。さらに、メサの端部で完全な半径が形成されるので滑らかなコ
イル変遷部分が提供され、コイルのそれぞれの曲部の抵抗が減少する。メサの階
段状構造によって、第１のコイル領域が電気的に短絡する確率も低下する。さら
に、コイルのオフセット構造により、コイル全体の高さが減少する。コイルはメ
サ５４のプラトー７２より下に位置することが好ましい。
【００２０】 本発明はコイルを用いたあらゆるタイプの光学システムとともに使用すること
が可能であり、本明細書に述べたＳＩＬの特定の実施例のみに限定されるもので
はない。さらに、複数の段を形成することもできる。段の角度は、設計上の制約
およびシステム最適化に適するように調節可能である。平滑な側壁またはその他
の側壁形状も使用可能である。メサ構造はスライダ内に直接形成することができ
、分離して作成することもできる。具体的製作技術は、本明細書に述べた技術の
みに限定されない。
【００２１】 本発明を好適な実施例に関連して説明してきたが、当業者には、本発明の趣旨
および範囲から逸脱することなく形状および細部を変更することができることが
理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明による光学記憶システムを示す簡略図である。
【図２】 図２は、本発明による図１のスライダを示す側面図である。
【図３】 図３は、本発明によるメサを示す図２のスライダの正面断面図である。
【図４】 図４は、メサを示す図２および図３のスライダの底面図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１月２１日（２０００．１．２１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ストーバー、ランス、イー アメリカ合衆国 ミネソタ、イーデン プ レイリイ、ヒルトップ ロード 16291 Ｆターム(参考） 5D075 CD06 CD17 CF03 CF10 5D119 AA22 AA43 BA01 FA02 JA43 MA06

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 データ表面を有する光ディスクと、 前記データ表面に隣接する、選択的に半径方向の位置決めが可能な先端部を有
    するアクチュエータ・アームと、 光源およびコイルとして形成される電気導体を含む変換要素と、 前記アクチュエータ・アームを位置決めするため、および前記変換要素を介し
    て前記データ表面上の情報を変換するために前記アクチュエータ・アームおよび
    前記変換要素に結合された、書込み動作中に前記電気導体に電流を供給するコン
    トローラと、 前記アクチュエータ・アームの先端部に結合され、前記変換要素を担持するス
    ライダであって、スライダが上面および前記ディスクの回転に伴い前記データ表
    面に隣接して移動するようになっている空気軸受表面を有し、前記空気軸受表面
    が、その上に形成された、前記コイルを適応させるような形状のメサを含み、前
    記コイルが前記空気軸受表面に近接し且つ前記メサの周りに延在しているスライ
    ダとを有する光ディスク記憶システム。
  2. 【請求項２】 前記光源が焦点メカニズムを含み、前記メサが焦点メカニズ
    ムの一部分を含む請求項１に記載の光ディスク・データ記憶システム。
  3. 【請求項３】 前記メサがエバネセント場を介して前記データ表面へ光を連
    結するようになっているプラトーを含む請求項２に記載の光ディスク・データ記
    憶システム。
  4. 【請求項４】 前記メサがテーパ付き側壁を有する請求項１に記載の光ディ
    スク・データ記憶システム。
  5. 【請求項５】 前記光源からの光が実質的に円錐を形成する前記メサを通過
    し、前記テーパ付き側壁の断面積が前記円錐の断面積より大きく、それによって
    前記円錐が前記テーパ付き側壁を越えて延在することがなく、前記側壁のテーパ
    がカバーのテーパと実質的に調和するように選択されている請求項４に記載の光
    ディスク・データ記憶システム。
  6. 【請求項６】 前記テーパ付き側壁が、前記メサにおける少なくとも１つの
    段によって形成されている請求項４に記載の光ディスク・データ記憶システム。
  7. 【請求項７】 前記電気導体の一部分が前記段上に配置される請求項４に記
    載の光ディスク・データ記憶システム。
  8. 【請求項８】 前記電気導体が第１コイル平面および第２コイル平面を含み
    、前記第１コイル平面が前記段に隣接しており、前記第２コイル平面が、前記ス
    ライダに隣接し且つ前記第１コイル平面と前記スライダの前記空気軸受表面との
    間に配置されている請求項７に記載の光ディスク・データ記憶システム。
  9. 【請求項９】 前記テーパ付き側壁が前記スライダの前記空気軸受表面と約
    ４５°の角度を成す請求項４に記載の光ディスク・データ記憶システム。
  10. 【請求項１０】 前記焦点メカニズムが固体浸漬レンズ（ＳＩＬ）を含み、
    前記メサが前記ＳＩＬの一部分を形成する請求項２に記載の光ディスク・データ
    記憶システム。
  11. 【請求項１１】 前記メサがマスキングおよびエッチング工程を通じて前記
    スライダ内に形成される請求項１に記載の光ディスク・データ記憶システム。
  12. 【請求項１２】 前記光源が、前記スライダの前記上面に結合された実質的
    に前記メサと位置合せされているレンズ・キャップを含む請求項１に記載の光デ
    ィスク・データ記憶システム。
  13. 【請求項１３】 前記メサが前記空気軸受表面の平面内で延びている請求項
    １に記載の光ディスク・データ記憶システム。
  14. 【請求項１４】 前記光源がレーザを含む請求項１に記載の光ディスク・デ
    ータ記憶システム。
  15. 【請求項１５】 前記コイルが、前記電気導体の電気インダクタンスを増大
    し且つ電気抵抗を減少するように形成される請求項１に記載の光ディスク・デー
    タ記憶システム。
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