JP2002230740A - 磁気パターン化された媒体 - Google Patents

磁気パターン化された媒体

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JP2002230740A JP2001369963A JP2001369963A JP2002230740A JP 2002230740 A JP2002230740 A JP 2002230740A JP 2001369963 A JP2001369963 A JP 2001369963A JP 2001369963 A JP2001369963 A JP 2001369963A JP 2002230740 A JP2002230740 A JP 2002230740A
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Garry R Lundstrom
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高密度の磁気媒体を提供する。 【解決手段】 磁気パターン化された媒体は、局所的な
空気力の境界状態を主として感知するスライダ搭載型の
非磁気式トランスデューサで読み取ることができる立体
的特徴と、この立体的特徴にほぼ合致している磁気記録
層とを有する。トランスデューサがこの構造の上方を通
過することにより、磁気記録信号中に、磁気信号とは別
個に検出できる効果が発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、局所的な空気力の
境界状態を主として感知するスライダ搭載式のトランス
デューサによって検出され得る立体的特徴を有する磁気
記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】安価で無尽蔵のデータ記憶装置を求めて
飽くなき要求を満足させるために、データ記録および電
子再生分野における長期間の安定した進展は多くの技術
的手法に頼ってきた。可撓性のあるテープまたは硬質の
（通常は回転する）ディスクといった媒体の物理的領域
の磁気モーメントを選択的に変更させることによって信
号を記録する磁気記録の多様性およびきわめて高い記憶
密度を凌ぐ手法はこれまで存在しなかった。別の一般的
な種類の手法は、媒体表面の物理的形状の変更を利用し
たものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そのような構造は直接
に検出されるのではなく、しかるべくして検出される反
射率、保磁力等といった特性に相応の変化を生じさせる
ために用いられている（例えば、反射率の変化の場合は
光学検出装置など）。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の態様の１つは、
磁気記録媒体である。この媒体は、立体的特徴を備えた
基板と、この立体的特徴にほぼ合致している磁気記録層
とを有している。この構造は、記憶媒体と、トランスデ
ューサに検出可能な媒体の上を通過し、立体的特徴に符
号化されているデータを再生するスライダ搭載式非磁性
トランスデューサとの間の局所的な空気力の境界状態に
影響を及ぼす。立体的特徴は、磁気トランスデューサと
磁気記録層とが相互作用する高さより低く位置すること
がある。局所的な空気力の境界状態は、温度や圧力の影
響を受けることがある。本発明のもう１つの態様は、磁
気記録層に記録できる他のいかなるデータをも再生する
独立型のトランスデューサを含む。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明は、大まかに言えば、磁気
記録媒体にパターン構造で現される機械読取可能なデー
タを再生できる装置を含む。再生技術は構造の凹凸に依
存するものであり、構造を形成している材料の組成（ま
たは他の組成依存特性）に依存するものではない。した
がって、再生できるデータは、パターン構造に符号化さ
れているデータと、媒体に磁気的に記録されているデー
タの２種類である。第１のタイプのデータの場合、装置
は、局所的な空気力の境界状態を主として感知するスラ
イダ搭載型の非磁気式トランスデューサを含んでいる。
局所的な空気力の境界状態は、スライダと、トランスデ
ューサと、記録媒体の相対的表面によって決まる。これ
らは、電気的、磁気的、光学的でなく、または既知のデ
ータ記録装置に使用されていない他の効果を生じさせ
る。トランスデューサは、必要に応じてトランスデュー
サの信号を処理できる適切な回路にいずれか便利な方法
で接続される。これらの接続部および回路の正確な性質
は、本発明の範囲にとって重要ではない。
【０００６】図１は、データ記憶装置１００の全体概略
図である。大まかに言うと、本発明は、パターン化され
た媒体５００の表面５１０に存在する立体的特徴４００
を表す信号３００を生成する非磁気式再生トランスデュ
ーサ２００のさまざまな実施形態を含む。（この本発明
の本実施形態およびすべての実施形態では、パターン化
された媒体５００は、本発明の範囲をいかなる方法によ
っても限定しない既知の動作にしたがって装置の他の部
分から取り出すことができる。）記録媒体５００の表面
上方に延びる立体的特徴４００（限定的ではないが「隆
起」を含む）と、記録媒体５００の表面に延ばす立体的
特徴４００（限定的ではないが、「くぼみ」、「ピッ
ト」を含む）とを本発明の範囲に含む。
【０００７】本発明の典型的な実施態様において、記録
媒体５００の厚さは、０．３〜２．０ｍｍ（立体的特徴
４００は無視）である。立体的特徴４００は一般に記録
媒体５００の表面の他の部分の上方に５〜５０ｎｍの高
さに延びているが、１００ｎｍまでの高さが可能であ
る。立体的特徴４００は、記録媒体５００の表面の他の
部分の下にも延びており、一般に２０〜１５０ｎｍの深
さで延びている。
【０００８】立体的特徴４００の断面および記録媒体５
００の上から見たときの形状は任意である。上から見た
とき、立体的特徴４００の面積は一般に５０，０００ｎ
ｍ２未満である。個々の立体的特徴４００の大きさと距
離は、記録媒体５００の本体サイズと記憶容量に関係す
る。例えば、再生方向に沿った中心間距離（いわゆる、
「ダウントラック」の寸法における「ビットピッチ」）
が０．２μｍである一続きの立体的特徴４００であっ
て、そのような一続きの間の半径方向の中心間距離（い
わゆる「トラックピッチ」）が０．４μｍである一続き
の立体的特徴４００は、直径１２０ｍｍのディスク上に
約１５ギガバイトのデータを実現する。
【０００９】物理的構造の形状やどのように形成される
かに関係なく、データ６００は記録媒体５００上の立体
的特徴４００の変化として表現されてきた。（一般に、
変化はデジタルデータを表し、すなわち変化の存在が
「ｏｎ」であり、変化の非存在が「ｏｆｆ」である（ま
たは、その逆であってもよい。）トランスデューサ２０
０は立体的特徴４００を感知し、媒体５００に記録され
たデータ６００を表す信号３００を生成する。トランス
デューサ２００は、必要に応じてトランスデューサの信
号３００を処理できる適切な装置（一般に電気回路）７
００に便利な方法（通常は電気的またな電子的接続）で
接続される。
【００１０】スライダ搭載式トランスデューサが記録媒
体の上方で浮動すると、基板とトランスデューサが取り
付けられているスライダとによって決まる局所的な空気
力の境界状態のために記録媒体の凹凸が検出可能な作用
を生じる。こうしてトランスデューサがそのような作用
を表す信号を生成し、したがってデータは、データを表
す記録媒体のそのような構造をいわゆる「機械読取可能
な」形態に意図的に配置することによって、トランスデ
ューサが再生できる記録媒体に符号化される。
【００１１】影響を受ける局所的な空気力の境界状態の
１タイプは、（限定的ではないが）温度や圧力などの大
気条件である。したがって、感圧式または感温式トラン
スデューサを使用できる。
【００１２】本発明の利点の１つは、データ信号が、活
性状態の記録層の化学成分、電磁相互作用、光学的特性
によってではなく、媒体の凹凸によって判断されること
である。
【００１３】本発明の別の利点は、データ信号が、針と
レコード盤の溝の側面との連続接触によって生じるレコ
ード針の振動のような、トランスデューサと媒体との接
触によって根本的に生じる効果によって生成されるので
はないことである。同様に、データ信号は、立体的特徴
と相互作用するときのトランスデューサの歪みによって
生成されるものでもない。これは、接触によるスタイラ
スの歪み（すなわち、スタイラスに作用する力）を測定
する原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）などの技術とは対照的で
ある。本発明は圧電効果を利用するものでもない。ま
た、本発明は、いかなる方法によっても媒体の立体的特
徴の歪みや変形を利用するものでもない。
【００１４】直前に述べたデータ再生工程は、磁気記録
原理とまったく無関係である。しかしながら、本発明
は、立体的特徴４００にほぼ合致している従来の磁気コ
ーティーング５３０と適切なトランスデューサ（分かり
やすくするために図１には示されていない）とを使用す
る磁気データ記録再生を付加的に含む。磁気トランスデ
ューサは、磁気コーティーング５３０の磁化パターンを
感知して、そこに磁気的に記録されているデータを表す
信号を生成する。磁気トランスデューサは、必要に応じ
てトランスデューサの信号を処理できる適切な装置にい
ずれか便利な方法（通常は電気的またな電子的接続）で
接続される。
【００１５】図２は、媒体５００の概略断面図である。
構造４００は、媒体５００の表面５１０上方におけるト
ランスデューサ２００の平均的な距離、すなわち「浮上
高さ」Ｄよりずっと小さい量でだけ基板５２０の表面上
方に延びている。
【００１６】ｄをＤより小さく維持することにより、ト
ランスデューサ２００が磁性体５３０との磁気相互作用
の影響を受けないことが保証される。したがって、（要
求されるものではないが）適切なＤの値は２５〜７５ｎ
ｍであり、（要求されるものではないが）実施可能なｄ
の範囲は（例えば）１〜２５ｎｍ、平均約１５ｎｍであ
る。これは、一般的な浮上高さが２５ｎｍ以下である従
来の磁気ハードディスクドライブと対照をなすものであ
る。
【００１７】図３は、図２と同様であるが、表面５１０
のくぼみ、すなわちピットの形の構造４００を示すもの
である。この場合、構造４００は、表面５１０の対応構
造となるようにこの場所において十分な深さを有してい
なくてはならない。すなわち、コーティーング、蒸着、
磁気、または基板５２０の表面に磁性体５３０を形成す
る他の工程によって、構造４００を充填できないので、
トランスデューサ２００により検出できない。
【００１８】図４はトランスデューサ２００の概略図で
ある。トランスデューサ２００は、記録媒体の構造によ
って引き起こされる局所的な空気力の境界状態を示す信
号（一般に電気信号）を供給する局所空気力境界状態セ
ンサ２１０を含んでいる。本実施形態の範囲に含まれる
局所的空気力境界状態センサ２１０の一般的な種類の１
つは圧力センサであり、本実施形態の範囲に含まれる局
所的空気力境界状態センサ２１０の一般的な種類の別の
１つは温度センサである。
【００１９】トランスデューサ２００の具体的なデザイ
ンは本発明の範囲にとって重要ではない。トランスデュ
ーサ２００は、磁気抵抗（ＭＲ）素子または巨大磁気抵
抗（ＧＭＲ）素子を含むこともできる。そのような場
合、米国特許第６，０８８，１７６号（スミス他）に一
例が教示されている従来の方法を用いて信号の熱反応成
分を検出して処理できる。
【００２０】図５は、データ形式、具体的には不揮発性
サーボ形式の概略図である。それぞれの楕円は、基板表
面の隆起またはピットを表している。この形式は、トラ
ンスデューサが図の基準枠に対して左から右へ移動する
ことを前提とする（すなわち、トランスデューサと基板
は互いに相手に対して移動できる）。したがって、トラ
ンスデューサがトラックの方向に沿って構造に従って構
造上方を通過するときにトランスデューサが感知する信
号を判断するのは、この構造のダウントラックの寸法
（すなわち、楕円の長軸）である。この寸法は、２１８
ｎｍのオーダにすることもできるが、これは、説明のた
めの一例に過ぎない。
【００２１】図５の例では、半径方向に見たときの構造
の４列が、１つのサーボトラックの幅を表しており、図
示されているように、トラックピッチは約０．８７５μ
ｍであり、これにより１ｃｍ当たり約１１，４００本の
トラックがもたらされる。構造の列数は本発明の範囲に
とって重要ではない。したがって、構造の８列を使用す
ることによって、トラックピッチを倍増（トラック密度
を半減）させることができ、また、構造の２列だけを使
用することによってトラックピックを半減（トラック密
度を倍増）させることができる。本発明の要件ではない
が説明のために、トランスデューサの幅がトラック１本
の幅と同じであると仮定する。
【００２２】図５に示されているように、データ領域
（「サーボセクタ」）は、それぞれが特別の目的に割り
当てられているいくつかの小領域から構成されている。
ある小領域では、データは自動利得制御（ＡＧＣ）、従
来のｓ−ｓｙｎｃ等といった信号を表し、別の小領域で
は圧縮グレイコードデータを表し、第３の小領域ではサ
ーボバースト信号を表す。データによって表される信号
のタイプも、データ信号の個数や配列タイプも、本発明
の範囲にとって重要でない。
【００２３】この構造の断面形状は、説明のために示さ
れている楕円形だけでなく、どのような断面形状であっ
てもよい。この構造は、使用されるトランスデューサお
よび／または信号処理回路の種類に応じて、エッジ検出
技術またはピーク検出技術を使用して検出される。例え
ば、実現可能な或るタイプのトランスデューサは、トラ
ンスデューサの表面が構造の前縁または後縁に対面する
ときの空気の圧縮に関係する温度効果に応答する。した
がって、市販のデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）形式
に用いられている接線プッシュプル検出法と同様の縁検
出法を使用することもできる。具体的な感熱トランスデ
ューサの種類の１つは、磁気抵抗型または巨大磁気抵抗
型のトランスデューサであるが、抵抗の変化を磁気変化
の関数として検出するその従来の使用法とは異なり、抵
抗の変化を温度変化の関数として検出するために使用さ
れる。直流（ＤＣ）トランスデューサの出力は、構造の
寸法が同じ、すなわち既知のＤＶＤ仕様に要求される少
なくとも４００ｎｍの寸法であることを前提とし、ＤＶ
Ｃ形式と同様の記録密度を有する信号を生成するように
区別してもよい。上に述べたように、本発明の範囲は、
これらの構造の寸法および／または記録密度に限定され
るものではない。
【００２４】一般に、１つの構造に縁は２つあるが（前
縁と後縁）、ピークすなわち平坦部は１つしかないの
で、ピーク検出方式は縁検出方式の半分のデータ密度し
か実現できない。しかしながら、ピーク検出方式の方が
回路および／またはソフトウェアで実施しやすい。した
がって、ピーク検出方式を採用するとしても、（検出方
式における誤差用にいくらかの余裕をもたせるために）
２００ｎｍよりわずかに小さい構造にすることによって
ＤＶＤ形式と同様の記録密度を作ることができるし、ま
た、さらに複雑な縁検出方式を採用すればＤＶＤ形式の
２倍の記録密度を作ることができる。より小さい構造を
正確に解像するという複雑化に対処するために何らかの
タイプの誤差補正方式が加えられれば、もっと小さい構
造であったとしても解像可能である。一旦、本発明を知
りえた当業者が所望するであろう僅かな変更を考慮する
と、本発明と共に使用するのに適しているのは、例え
ば、磁気ハードディスクドライブで一般に使用されてい
る、パーシャルレスポンスマキシマムライクリフッド方
式（ＰＲＭＬ）技術である。
【００２５】
【実施例】高さ各１６ｎｍの構造パターンを作るために
１６ｎｍのフォトレジスト層を使用し、ガラス製のマス
ターからポリカーボネートの基板を成形した。基板は、
その他の場合には磁気記録媒体の基板として一般的な基
板で、磁気記録媒体の基板として使用するのに適したも
のであったが、実証のためだけに磁性体層は加えなかっ
た。基板上方の半径３６ｍｍに位置する浮動高さ２５ｎ
ｍの従来の浮動式巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）ヘッドを用い
て基板を試験した。基板は、４０００回転／分で回転さ
せた。ＧＭＲのヘッドには２ミリアンペアのバイアス電
流を印加した。このパターン化された構造により、バッ
クグラウンドノイズのレベルを十分に上回る約７００ミ
リボルトの信号が生成された。同様の実験により、基板
上の同様の大きさのピットから検出される信号について
考察し、ピットよりも隆起の方が読み取りやすいと結論
づけられた。
【００２６】本発明の物理的構造の考えられる用途とし
て、トラックに沿って磁気ヘッド（１つまたは複数）を
配置するための不揮発性サーボ情報；自動利得制御（Ａ
ＧＣ）データ、タイミングまたは位置の同期；エラー検
出／補正コード、グレイコード、サーボバースト等とい
った何らかの目的の符号化情報；製造情報、認証情報、
暗号化コードまたは暗号化キー（公開または秘密）など
の製品識別データ；注文製品の場合の顧客識別；オペレ
ーティングシステム、アプリケーションプログラム等と
いった「埋込みアプリケーション」；任意のデータの信
憑性または特異性に関係する透かしまたは同様データ；
および特許ならびに著作権通知（またはこれらの任意の
組合せ）がある。
【００２７】本発明のすべての実施形態において、「立
体的特徴」とは、本発明の動作原理を越えない最も広い
意味で理解されるものとする。したがって、この用語
は、隆起、ピット、ランド、谷、レール、溝、チャネ
ル、尾根等といった構造を含むものと考えられる。同様
に、単一立体的特徴について図示および説明したが、こ
れは分かりやすくするためだけのことであり、したがっ
て本発明は、複数種類または複数形状の立体的特徴を有
する実施形態を含む（すなわち、そのような実施形態と
等価である）。また、本発明は、いかなる方法において
も、立体的特徴および／または基板自体の製造に用いら
れる技術によって限定されるものではなく、したがっ
て、エンボス加工、エッチング、成形、削摩、マスター
からの型押し等はいずれも本発明を定義する上で同等で
ある。「基板」という用語は、一体構造の物体と複合構
造（例えば、積層構造）の物体の両方を含むものと理解
されるべきである。同様に、基板は硬質であっても可撓
性であってもよい。
【００２８】局所的な空気力の境界状態を検出するとい
う言及は、そのような状態そのものならびにその変化を
検出することであり、その逆もできることを含んでい
る。また、任意の物理的効果（または同の変化）を検出
し、それを別の値に変換することも本発明の範囲内であ
る。そのような変換は、ハードウェアおよび／またはソ
フトウェアにおいて、いずれも本発明の範囲を狭めるこ
となくアナログ式に実施することもデジタル式に実施す
ることもできる。
【００２９】立体的特徴に関し、基板表面の「上方」お
よび「下方」という表現は、いずれも図６に示されてい
るように、構造間の領域に向かい合っている構造の相対
幅に沿った基板の平均的な厚さに関して理解される。い
くつかの構造は、構造間の平均距離より小さい平均幅を
有しており、上側の図のように、平均厚（破線）がその
ような構造間の領域の上方にある場合には、この平面の
上方にある立体的特徴は、基板表面上方にある「隆起」
（または同様の用語）であると理解される。反対に、下
側の図のように、平均厚（破線）がそのような構造間の
領域の下方にある場合、平面の下方にあるいかなる立体
的特徴もは、基板表面の下方にある「ピット」（または
同様の用語）であると理解される。本発明の独特の実施
形態を例として添付図面に示すが、添付図面は本発明の
範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 パターン化された媒体装置の概略図である。
【図２】 図１の記録媒体の概略図である。
【図３】 図１の記録媒体の概略図である。
【図４】 図１のトランスデューサの概略図である。
【図５】 データフォーマットの概略図である。
【図６】 パターン化された媒体の概略図である。
【符号の説明】
１００ データ記憶装置 ２００ トランスデューサ ３００ 信号 ４００ 立体的特徴 ５００ 記録媒体 ５１０ 表面 ５２０ 基板 ５３０ 磁気コーティーング ６００データ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5D006 CB07 FA00 5D042 AA01 AA07 BA07 BA08 EA02 EA04 EA10 FA02 GA03 GA05 5D091 AA08 BB06 CC02 DD03 DD30 GG25 GG33

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ａ）局所的な空気力の境界状態を主とし
    て感知するスライダ搭載型の非磁気式トランスデューサ
    で読み取ることができる立体的特徴を有する基板と、 ｂ）前記立体的特徴にほぼ合致している磁気記録層とを
    有する磁気記録媒体。
  2. 【請求項２】 ａ）局所的な空気力の境界状態を主とし
    て感知するスライダ搭載型の非磁気式トランスデューサ
    で読み取ることができる立体的特徴を有する基板にほぼ
    合致している磁気記録層を有する記録媒体と、 ｂ）前記媒体と磁気的に相互作用するようになっている
    磁気トランスデューサと、 ｃ）前記局所的な空気力の境界状態を主として感知する
    スライダ搭載型の非磁気式トランスデューサと、を組み
    合わせたもの。
  3. 【請求項３】 ａ）局所的な空気力の境界状態を主とし
    て感知するスライダ搭載型の非磁気式トランスデューサ
    で読み取ることができる立体的特徴を有する基板にほぼ
    合致している磁気記録層を有する記録媒体と、 ｂ）前記局所的な空気力の境界状態を主として感知する
    スライダ搭載型の非磁気式トランスデューサと、を組み
    合わせたもの。
  4. 【請求項４】 前記立体的特徴が前記基板の表面の上方
    にある、請求項１〜３のいずれか１項に記載の物品。
  5. 【請求項５】 前記立体的特徴が前記基板の表面の下方
    にある、請求項１〜３のいずれか１項に記載の物品。
  6. 【請求項６】 前記立体的特徴が、磁気トランスデュー
    サが移動する高さの下方にあり、前記磁気記録層と磁気
    的に相互作用する、請求項１〜３のいずれか１項に記載
    の物品。
  7. 【請求項７】 前記局所的な空気力の境界状態が温度に
    影響を及ぼす、請求項１〜３のいずれか１項に記載の物
    品。
  8. 【請求項８】 前記局所的な空気力の境界状態が圧力に
    影響を及ぼす、請求項１〜３のいずれか１項に記載の物
    品。
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