JP2005512256A - 光記憶システム、光記憶媒体、及びこのような媒体の使用 - Google Patents

Abstract

光記憶媒体（１）及び光ヘッドデバイス（６）を含む光記憶システムの記載が与えられる。媒体は、基板（２）、記録スタック（３）、及び光ヘッドデバイス（６）による衝撃から記録スタックを保護するための光学的に透明な保護コーティングスタック（４及び５）を有する。保護コーティングスタックは、少なくとも、４０ｎｍより小さい厚さ及び１．５Ｊ／ｍ^２より小さい表面エネルギーを備えた表面を備えた第一の層（５）並びに１０ＧＰａよりも小さく０．００１ＧＰａよりも大きいヤング率Ｅを備えた第一の層（５）に隣接する第二の層（４）の多層（４及び５）を含む。層（４及び５）のこの組み合わせは、光ヘッドデバイス（６）の機械的な衝撃によって引き起こされる損傷に対して非常に耐性がある。潤滑剤は、要求されない。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、光記憶媒体及び光ヘッドデバイスを含む光記憶システムに関し、媒体は、その少なくとも一つの側に堆積させられた基板、
光ヘッドデバイスから発出する、所定の波長を有すると共に所定の開口数を有する、集束させた放射ビームによって、記録するための少なくとも一つの記録層を有する記録スタック、
光ヘッドデバイスによる衝撃から記録スタックを保護するための、記録スタックと光ヘッドデバイスとの間における保護コーティングスタック
を含む。

本発明は、さらに、このような光記憶システムにおける使用のための光記憶媒体に関する。

本発明は、さらに、このような光記録媒体の使用に関する。

開始の段落に述べたタイプの光記憶システムの実施形態は、欧州特許出願ＥＰ０９７１３４４Ａ１から知られている。

光記憶媒体のデータ容量におけるさらなる増加は、その旋回において光ヘッドデバイスと媒体、例えばディスクとの間に非常に小さい間隔を要求する媒体におけるより小さいデータ標識の書き込み及び読み取りを要求することになる。これは、媒体におけるデータ標識の大きさの減少が、相対的に高い開口数（ＮＡ）、例えば＞０．８を有するための光ヘッドデバイスのレンズシステムを要求するためである。このような小さいヘッド−ディスクの間隔を、いわゆるスライダーの技術又はアクチュエータに基づいた技術のいずれかで達成してもよい。第一の技術において、例えばハードディスクドライブから知られているスライダーは、典型的には、放射ビームの波長λのいくつか又はより小さい高さで記憶媒体の平坦な表面より上で飛行する。光記憶システムに対するスライダーの技術の使用は、このような光記憶システムが、もはや真に非接触システムではない、すなわち、ヘッドと光記録媒体との間における接触が、時折、例えば起動の間に、起こることになることを暗示する。ハードディスクドライブにおいて、記録層の上部に潤滑剤及びハードコートを使用して、ヘッドとディスクとの間における偶然の接触を顕著に減少させる。ハードディスクの材料に存在する潤滑剤のフィルムは、多機能の目的を有する。それは、ヘッド−ディスクの衝撃のエネルギーの散逸部によって、緩衝物として作用し、それは、汚染物質に対してディスクの表面を被膜で保護し、それは、磨耗を最小にする。前記欧州特許出願において、潤滑剤として作用するカルボン酸のアミン塩は、具体的には１００ｎｍの厚さを備えたＳｉＮ_ｘ、ＳｉＯ_ｘ、又はＳｉＣのような無機材料の表面層の上部に使用される。前記潤滑剤の使用なしに、前記欧州特許出願の媒体の表面は、光ディスクの表面と光ヘッドデバイスとの間における衝突のショックを、制御された様式で故意に引き起こす損傷試験の後に、大きい及び深いキズを示す。前記潤滑剤で、損傷は、際立って妨げられ、前記試験の後で、損傷が目に見えない、又は非常にわずかな損傷が目に見える。しかしながら、潤滑剤の使用は、放射の経路における光学構成部品の潤滑剤による汚染により、光記録と必ずしも両立しない。それが、媒体の表面に潤滑剤を要求することは、既知のシステムの不都合である。

従って、本発明の目的は、システムの光ヘッドデバイスの衝撃による損傷を予防することが可能な表面を備えた光記憶媒体を有するが、その表面が、その上に潤滑剤又は他の耐久性の無い容易に汚染され得るコーティングが無いものである開始の段落に記載した種類の光記憶システムを提供することである。

本発明によれば、この目的は、保護コーティングスタックが、少なくとも、
記録スタックから最も離れて存在する第一の層、
第一の層に隣接する第二の層、
の多層を含み、
前記第一の層は、４０ｎｍよりも小さい厚さを有すると共に１．５Ｊ／ｍ^２よりも小さい表面エネルギーを備えた表面を有し、
前記第二の層は、１０ＧＰａよりも小さく０．００１ＧＰａよりも大きいヤング率Ｅを有することを特徴とする、光記憶システムで達成される。

キャッピングスタックとも呼ばれる、多層の保護コーティングは、記録スタックの上部に存在する。キャッピングスタックは、少なくとも二つの層を有する。第一の層は、相対的に薄く、従って低い機械的応力を有し、下にある第二の層と高度に従順である。さらに、第一の層は、光ヘッドデバイス、例えばスライダーの粘着を予防するために、低い表面エネルギー、すなわち不動態の表面、及び／又は光学媒体の表面への汚染物質を有する。第二の層は、相対的に低いヤング率、すなわち高い弾性を有する。さらに、第二の層は、情報を読み取る及び書き込む間に使用される光学（サーボ）信号における放射ビームに誘導された熱的不安定性を予防するために、記録層と光学媒体の表面との間における断熱層として作用する。ディスクとの接触の間にヘッドを保護するために、ディスクの表面を、衝突の場合にヘッド−ディスクの衝撃のエネルギーの大部分を散逸させることによってクッションとして作用することになる弾性層によって被覆することができる。しかしながら、このような弾性層のみを容易に損傷させる。さらに弾性材料は、ディスクに対するヘッドの粘着に帰着する、むしろ高い表面エネルギーを有する傾向にある。本発明によれば、それは、相対的に薄い第一の層及び弾性の第二の層の組み合わせであり、その組み合わせは、例えば光ヘッドデバイスの衝撃に対して、保護コーティングスタック及び下にある記録スタック及び／又は基板に対して非常に少ない又は全く無い損傷で、非常に丈夫である。第二の層のヤング率が、０．００１ＧＰａよりも小さくなるとき、第一の層を、第一の層の損傷に帰着する極端過ぎる変形に晒してもよい。従って、第一の層のヤング率は、０．００１ＧＰａよりも大きいべきである。

好適な実施形態において、第一の層の材料は、Ｈ又はより硬い鉛筆硬度を有する。相対的に硬い層の表面を使用することによって、光ヘッドデバイスとの偶然の接触の間における第一の層の損傷は、妨げられる。好適な実施形態において、第一の層は、２０ｎｍよりも小さい、又は１０ｎｍよりもなお小さい、厚さを有する。相対的に小さい厚さは、相対的に大きい厚さで容易に割れる、硬い層を使用するときに特に有用な、低い機械的応力に非常に従順な層に帰着する。従って、第二の層を容易に弾性的に変形させることができるので、第一の層は、光ヘッドデバイスとの衝撃の間にこの層に対するひび又は他の損傷の形成を制限するために、好ましくは相対的に薄い。

好適な実施形態において、第一の層は、１０^１３Ω／平方よりも小さい電気抵抗を有する。この水準の抵抗以下では、層は、帯電防止性を有し、静電的な電荷の蓄積を妨げるので、塵粒子などの誘引及び付着を減らす。

第二の層は、好ましくは、１２５μｍよりも小さい厚さを有する。大きすぎる厚さは、歪曲した読み取り又は書き込みスポットに帰着する集束した放射ビームの光学収差を容易に誘導するであろう。さらに、放射ビームの高いＮＡの使用は、大きすぎる厚さの第二の層で厄介になる。

第二の層は、好ましくは、１ＧＰａよりも小さいヤング率Ｅを有する。１ＧＰａよりも小さいヤング率は、層のクッションの作用及び機械的エネルギーの散逸の可能性をさらに改善するという利点を有する。

特別な実施形態において、第二の層は、３０μｍよりも小さい厚さを有する。光記憶媒体は、例えば、光磁気ディスクであってもよい。第二の層の厚さが、３０μｍよりも大きいとすれば、読み取り／書き込みヘッドにおける光磁気記録層と磁場変調コイルとの間における結果として生じる距離は、記録層での磁場における大きすぎる減少又は顕著なデータ率を遂げるための高すぎる自己インダクタンス及び抵抗を備えたコイルのいずれかをもたらす。

好ましい実施形態において、第二の層は、ＵＶ光硬化性アクリル樹脂を含む。しばしば使用されると共に容易に実施される堆積の技術である、スピンコーティングは、このような層を形成してもよい。

第一の層は、好ましくは、窒化ケイ素、酸化ケイ素、オキシ窒化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）、及びダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）の群より選択される材料を含む。これらの材料は、優れた耐磨耗性を有し、他の原子でのドーピングは、それらの表面の導電率及び表面エネルギーを制御することができる。

好ましくは、第一の層は、第二の層の臨界表面応力を超える表面応力を有する。第一の層の表面応力が、第二の層の臨界表面応力よりも大きいとすれば、光記憶媒体の表面は、変形することになり、増加した表面粗さに帰着する。大きすぎる表面粗さは、光記憶媒体から来る光学信号に悪影響を与えることになる。しかしながら、わずかな表面粗さは、これが、衝撃の間における例えば光ヘッドデバイスと媒体の表面との間における接触面積の減少に帰着することになるので、有利であり得る。このように、第一及び第二の層の表面応力を、制限された表面粗さを備えた光記憶媒体を作成するために、調和させることができる。制限された表面粗さは、衝撃の間における光ヘッドデバイスと媒体との間における接触面積を顕著に減少させると同時に、光ディスクからの光学信号が、全く又はわずかにだけ影響されることを意味する。

図１における図面を参照して本発明による光記憶システムの実施形態を記載することにする。図面は、概略のものであり、実物大ではないことに注意するべきである。

図１において、光記憶システムは、基板２を有する光記憶媒体１を含む。その一方の側に、少なくとも一つの記録層を有する記録スタック３を堆積させる。所定の波長を有すると共に所定の開口数を有する、集束した放射ビーム７は、光ヘッドデバイス６から発出する。記録スタック３と光ヘッドデバイス６との間における光学的に透明な保護コーティングスタック４及び５は、光ヘッドデバイス６による衝撃から記録スタック３を保護する。保護コーティングスタック４及び５は、９ｎｍの厚さを有する、第一の層５を含む。第一の層５は、材料Ｓｉ_３Ｎ_４で作られ、１．５Ｊ／ｍ^２よりも小さい表面エネルギーを備えた表面を有する。第二の層４は、Ｄａｉｎｉｐｐｏｎ Ｉｎｋ ＆ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃ．によって製造された樹脂の材料Ｄａｉｃｕｒｅ Ｃｌｅａｒ ＥＸ−８６０で作られる。それは、約０．０５ＧＰａのヤング率Ｅを有する。スピンコーティング及び引き続くＵＶ硬化は、それらの方法は当技術において周知であるが、１５μｍの厚さを有する、層４を形成する。本発明は、この材料に限定されない。また、１０ＧＰａよりも小さいヤング率を備えた他の材料、例えば重合体又は充填された重合体を、適用してもよい。また、一枚の透明なプラスチック、例えば感圧性接着剤（ＰＳＡ）の層が提供されたポリカルボナート（ＰＣ）又はポリメチルメタクリラート（ＰＭＭＡ）を記録スタック３へ付着させることによって第二の層４を形成してもよい。第一の層５は、スパッタリングによって第二の層４上に形成される。Ｓｉ_３Ｎ_４の化学量論は、スパッタリング条件における変動により、わずかに外れてもよい。層５の表面エネルギーを水素化によって低下させることができる。第一の層５として使用してもよい、他の可能な材料は、優れた耐磨耗性を有する、酸化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、及びダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）である。しかしながら、本発明は、これらの材料に限定されない。

第一の層５の材料の表面エネルギーは、１．５Ｊ／ｍ^２よりも小さい、好ましくは０．７５Ｊ／ｍ^２よりも小さい、及びより好ましくは０．１Ｊ／ｍ^２よりも小さいべきである。

基板２は、サーボ案内溝（ｓｅｒｖｏ ｐｒｅｇｒｏｏｖｅ）又は情報信号に対応する陥凹のパターンを有する。基板２を、例えば、ポリカルボナート（ＰＣ）によって例示された樹脂の射出成形によって、又はガラス層上におけるＵＶ硬化性樹脂の射出成形によって作ることができる。記録スタック３は、陥凹パターンを形成してある、基板２の表面上に引き続く層を堆積させること、例えばスパッタリングすることによって得られる。記録スタック３は、いわゆる相変化記録層、光磁気記録層、又は色素の層を含んでもよい。他のタイプの記録層は、例えば蛍光性の層は、除外されない。また、読み取り専用（ＲＯＭ）タイプの層、例えばアルミニウムのような金属を使用してもよい。相変化材料の例は、例えば元素Ｇｅ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｇ及びＴｅの一つ以上を含む金属及び合金である。光磁気材料の例は、例えばＴｅ、Ｇｅ、Ｆｅ及びＣｏを含む合金である。また、本発明を、磁区拡大光磁気システム（ＭＡＭＭＯＳ）のような磁区拡大読み出し技術又は磁壁移動検出（ＤＷＤＤ）を備えた光磁気記録システムに適用することができる。

第一の層５の表面応力が、第二の層４の臨界表面応力よりも大きいとすれば、光記憶媒体１の表面は、変形することになり、増加した表面粗さに帰着する。大きい表面粗さは、光ヘッドデバイス６による読み出しとして光記憶媒体１から来る光学信号に悪影響を及ぼすことになる。しかしながら、わずかな表面粗さは、これが、衝撃の間のヘッドとスライダーとの間における接触面積における減少に帰着することになるので、有利であり得る。このように、制限された表面粗さを備えた光ディスクを作成するために、層５及び４の表面応力を調和させることができる。制限された表面粗さは、衝撃の間のヘッドとディスクとの間における接触面積を顕著に減少させると同時に、光ディスク１からの光学信号に影響を及ぼさない又はわずかにだけ影響を及ぼすことを意味する。

光ヘッドデバイス６の衝撃によるシステムの好適な実施形態の損傷に対する耐性を、光記憶媒体１上へのガラスのスライダー例えば６の衝撃によって試験した。層４及び５が存在しないとすれば、光記憶媒体１の表面を、ガラスのスライダー６との衝撃によって激しく損傷させる。層５のみが存在しないとすれば、ガラスのスライダー６の衝撃は、光記憶媒体１の表面上へのスライダーの極端に強い粘着のみならず、光記憶媒体１の表面への可視の永久損傷に帰着する。層４のみが存在しないとすれば、ガラスのスライダーを、光記憶媒体１との衝撃で目に見えるほどに損傷させる。層４及び５の両方が、存在するとすれば、明らかな可視の損傷は、光記憶媒体１上にもガラスのスライダー６上にもどちらにもない、衝撃で観察され得ないであろう。

上述の実施形態が、本発明を限定するよりもむしろ説明すること、及び
当業者が添付した請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替の実施形態を設計することができると思われることに注意するべきである。請求項において、括弧の間に置かれたいずれの参照記号も請求項を限定するように解釈されないものとする。単語“含むこと”、“含む”又は“含む”は、請求項に挙げられたものの他に要素又は段階の存在を除外しない。要素の前に置く単語“一つの”又は“一つの”は、複数のこのような要素の存在を除外しない。ある一定の施策が相互に異なる従属請求項に引用されるという単なる事実は、これらの施策の組み合わせを有利に使用することができないことを暗示しない。

本発明によれば、光記憶媒体及び光ヘッドデバイスを含む光記憶システムが提供される。媒体には、潤滑剤の使用無しに、光ヘッドデバイスの衝撃に対して非常に耐性のある保護層が提供される。

図１は、光ディスク、光ヘッドデバイス、及び光ディスクの記録スタック上へ集束させる放射ビームを含む光記憶システムの実施形態の断面を示す。

Claims (13)

1. 光記憶媒体及び光ヘッドデバイスを含み、
   前記媒体は、
   その少なくとも一つの側に堆積させられた基板、
   前記光ヘッドデバイスから発出する所定の波長を有すると共に所定の開口数を有する集束した放射ビームによって記録する少なくとも一つの記録層を有する記録スタック、並びに
   前記光ヘッドデバイスによる衝撃から前記記録スタックを保護する、前記記録スタック及び前記光ヘッドデバイスの間における光学的に透明な保護コーティングスタック
   を含む光記憶システムであって、
   前記保護コーティングスタックは、少なくとも
   前記記録スタックから最も離れて存在する第一の層、及び
   前記第一の層に隣接する第二の層
   の多層を含み、
   前記第一の層は、４０ｎｍよりも小さい厚さを有すると共に１．５Ｊ／ｍ^２よりも小さい表面エネルギーを備えた表面を有し、
   前記第二の層は、１０ＧＰａよりも小さく０．００１ＧＰａよりも大きいヤング率Ｅを有する
   ことを特徴とする光記憶システム。
2. 前記第一の層の材料は、Ｈ又はより硬い鉛筆硬度を有する請求項１に記載の光記憶システム。
3. 前記第一の層は、２０ｎｍよりも小さい厚さを有する請求項１又は２に記載の光記憶システム。
4. 前記第一の層は、１０ｎｍよりも小さい厚さを有する請求項１又は２に記載の光記憶システム。
5. 前記第一の層の表面は、１０^１３Ω／平方よりも小さい電気抵抗を有する請求項１に記載の光記憶システム。
6. 前記第二の層は、１２５μｍよりも小さい厚さを有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光記憶システム。
7. 前記第二の層は、１ＧＰａよりも小さいヤング率Ｅを有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光記憶システム。
8. 前記第二の層は、３０μｍよりも小さい厚さを有する請求項６又は７に記載の光記憶システム。
9. 前記第二の層は、ＵＶ光硬化性アクリル樹脂を含む請求項６に記載の光記憶システム。
10. 前記第一の層は、窒化ケイ素、酸化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、及びダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）の群より選択される材料を含む請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光記憶システム。
11. 前記第一の層は、前記第二の層の臨界表面応力を超える表面応力を有する請求項１に記載の光記憶システム。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光記憶システムに記載された光記憶媒体。
13. 高密度の光記録の用途における請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光記憶システムにおける光記憶媒体の使用であって、
    前記光ヘッドデバイスは、前記媒体における読み取り及び書き込みの間に、前記媒体の表面に対して０．２ｍｍよりも近い距離に存在する使用。

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