JP2865433B2

JP2865433B2 - 光フロッピーディスク装置

Info

Publication number: JP2865433B2
Application number: JP3030977A
Authority: JP
Inventors: 顕也後藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-02-26
Filing date: 1991-02-26
Publication date: 1999-03-08
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: EP0444850A3; JPH04212729A; EP0444850A2

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、メモリシステム装置と
して光ディスクを記録媒体に用いる光フロッピーディス
ク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、各種のメモリシステムに光ディス
クメモリが使用されるようになっている。光ディスクメ
モリは用途に応じて、例えばコンピュータ外部メモリ用
には書替え可能な光ディスクが、長期保存のドキュメン
ト・ファイルメモリ用としてはＷＯＲＭ（Ｗrite Ｏn
ce Ｒead Ｍemory)光ディスクが、また各種機器のイン
ストラクション・マニュアルメモリ用としてはＲＯＭ光
ディスクが、それぞれ最適とされている。これら光ディ
スクメモリ・システムの磁気ディスクメモリ・システム
に対する優位性は、次の各事項である。 (1) 小型大容量性、 (2) ヘッドのディスクへの非接触性 (3) 記録の長寿命性、 (4) 外部磁界等に対する対環境安全性。

【０００３】これだけの事項が磁気ディスクメモリ・シ
ステムに対して技術的に優位にあるこの光ディスクメモ
リ・システムは、現実にはまだ磁気ディスクメモリ・シ
ステムの普及に大きく及ばないことも事実である。その
理由は単純である。磁気ディスクメモリ・システムと比
較して技術的に未熟であるにも拘らず、システムが高価
すぎることである。具体的には、下記に挙げた原因が考
えられる。第１に、光ヘッドが極めて複雑で高価であること、第２に、光ヘッドが重いためヘッド・アクセス時間が長
いこと、第３に、光ディスク材料とその製造プロセスが高価につ
くこと、

【０００４】この中でも特に、第１原因の「光ヘッドが
複雑かつ高価であること」は、最も深刻な問題である。
すなわち光ヘッドは、半導体レーザと光ディスクおよび
フォトダイオードとの間に、ビーム整形プリズム、偏光
ビームスプリッタ、コリメータレンズ、１／４波長板、
対物レンズ等からなる光学系を必要とする。しかもこの
光学系の各要素には、波面収差について極めて厳しい条
件が要求される。これは、光ディスクメモリ・システム
の普及にとって大きい障害となっている。

【０００５】さらに少し詳しく光ディスク用光学部品に
与えられる許容波面収差について説明する。レーザービ
ームを回折限界にまで細く絞るためには、半導体レーザ
から対物レンズまでの全光学部品の波面収差を一定レベ
ルに保持することが必要である。すなわち通常の光ヘッ
ド光学系では、半導体レーザ，回折格子，コリメータレ
ンズ，ビームスプリッタ，対物レンズ，さらに光ヘッド
の対物レンズ設置の際の調整シロ，並びに光ディスク基
板自身を含めた各光学素子や組立て調整シロに与えられ
る許容最大波面収差の根二乗平均値（ＲＭＳ）を、Ｍar
echel Ｃriterion（δω）_MC（すなわち、光ビームの中
心強度の８０％に低下するビーム半径の範囲までを許容
できるとし、これを数値的に表して０．０７λ以内とな
る範囲と定義されている）以下にキープしなければなら
ない。

【０００６】規格により、すでに光ディスク自身には、
（δω）_DISC＝0.05λが与えられているので、光ヘッド
を作るメーカーのノウハウに属する対物レンズの設置調
整シロ（δω）_ADJT分を0.025λとすると、全体で（δ
ω）_MC≦0.07λを達成するためには、各光学部品の許容
最大波面収差（δω）を厳しく制限しなければならな
い。すなわち、その制限条件は次式の如くである。（δω）_MC≦λ／４ …（1 ）（δω）_MC ² ＝（δω）_ADJT ² ＋（δω）_LD ² ＋（δω）_GT ² ＋（δω）_BS ² ＋（δω）_CL ² ＋（δω）_OL ² …（2 ）

【０００７】上式においては、（δω）_ADJTが調整シ
ロ，（δω）_LDが半導体レーザ，（δω）_GTが回折格
子，（δω）_BSがビームスプリッタ，（δω）_CLがコリ
メータレンズ，（δω）_OLが対物レンズのそれぞれ波面
収差を意味する。

【０００８】半導体レーザは平行平面窓を具備してお
り、さらに戻り光ノイズに強くするためのトレードオフ
として若干の非点隔差も許さねばならず、（δω）_LDは
0.013λ程度である。平面光学素子である回折格子とビ
ームスプリッタの波面収差（δω）_GTと（δω）_BSは、
それぞれ0.012 λ，0.015 λとする。球面形状のコリメ
ータレンズと対物レンズの波面収差（δω）_CL，（δ
ω）_OLは平面素子と比較して小さくするのが難しい故
に、それぞれ、0.025 λと0.03λを与えると、全体で
（δω）_MCが0.072 λとなり、目標に近い値になる。波
面収差の不足分は光ヘッドメーカーの技術に属する対物
レンズの設置調整シロ分（δω）_ADJTを取り崩すことに
なる。式（１）から、対物レンズの波面収差を0.03λに
抑えても、コリメータレンズを0.025 λ以下にしなけれ
ば、ビームウェストが大きくなり過ぎ、光ディスク再生
の際にビットエラー発生頻度が高くなってしまう。

【０００９】以上の理由で、コリメータレンズの波面収
差を0.025 λ以下に目標設定しなければならないことが
明らかになる。球面単レンズではこの値をクリアするこ
とは困難であるので、従来は球面ガラス組合わせレンズ
（ダブレット）が使われていた。なぜなら、非球面プラ
スチックレンズは温度変化による焦点距離の変動が大き
すぎ、一方、非球面ガラスレンズはコリメータレンズと
しては高価過ぎたからである。

【００１０】以上では光学部品に波面収差の点から厳し
い条件が課されることを詳しく説明した。さらに光学ヘ
ッドとしては、対物レンズアクチュエータにも高精度の
機能が要求される。すなわち、光ディスクの回転や歪み
に応じて回転中の光ディスクの面が最大±１mm程度上下
に変動する。したがって焦点深度の浅い対物レンズの焦
点（ビームウェスト）を光ディスクの情報記録面に常に
±１μm の高精度で合わせるためには、対物レンズを最
大２mmもレンズの光軸方向に高速移動させる制御が必要
になる。また光ディスク成型時の許容偏芯度とプレーヤ
の許容偏芯度を合わせると、この許容偏芯度は約１２５
μm に達する。さらに、光ディスクヘッドが記録された
トラックや記録すべきトラックを迅速に探し出すために
高速アクセスを行うためには、対物レンズを光ディスク
の半径方向に±400 μm 高速で移動させる必要がある。

【００１１】これらの制御を行うための機構が対物レン
ズアクチュエータであるが、経済的に制御可能な範囲と
しての、光ディスク面に垂直方向に２mm（±１mm），光
ディスクの半径方向に０．８mm（±400 μm ）の移動を
実現できる方式は現在のところ磁界中におかれたコイル
に電流を流して生じる電磁力を利用する電磁式しかな
い。しかしながら前述のように従来の光学ヘッドは多く
の光学部品を用いるために重量が重く、したがって最高
性能のアクチュエータを用いても、高速アクセスには限
界がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の光
ディスクメモリ・システムは、特に光ヘッド部が複雑で
高価であるという問題があった。

【００１３】本発明はこの様な点に鑑み、光ヘッド部を
極めて簡単かつ軽量なものに構成し、その結果、光ディ
スクメモリ・システムを安価に構築することが可能な光
フロッピーディスク装置を提供することを目的としてい
る。［発明の構成］

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光フロッピ
ーディスク装置は、光フロッピーディスクと、この光フ
ロッピーディスクに対向する、複数本のスロットが形成
された所定曲率の凸部を有し、この凸部に少くとも１個
の半導体レーザチップが埋め込まれた光ヘッドを備え、
この光ヘッドは光フロッピーディスクの回転に伴って形
成されるエアベアリングにより光フロッピーディスクと
の間に微小ギャップをもってフロッピーディスクに対向
することを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明では、可撓性の光記録媒体である光フロ
ッピーディスクが用いられ、かつベルヌーイ(Bernoull
i) システムによる高速回転時のヘッド／ディスク間隔
一定の現象を利用する。これによってこれまで光ヘッド
に用いられていた対物レンズを初めとする多くの光学系
が省かれ、半導体レーザの近視野像（ニアフィールド・
パターン）が直接に光フロッピーディスクの記録面に当
てられ、この結果、情報の書込みおよび再生が可能にな
る。

【００１６】したがって本発明によれば、対物レンズそ
の他の光学要素をなくすことができ、光ヘッド部の光学
系を極めて小型，軽量なものとすることができる。また
光ヘッドは、エアベアリングの形成によって光フロッピ
ーディスクに対して非接触で一定の微小ギャップをもっ
てディスクに対向するので、これまでの光ディスクで不
可欠であった対物レンズのための焦点制御アクチュエー
タも不要になる。そして光学部品やこの焦点制御アクチ
ュエータの省略によって、光ヘッド自体は全体として極
めて小型でかつ軽量に作られ得る。更に、光ヘッドの小
型軽量化に伴いディスクドライブのアクセス時間の短縮
が図られる。

【００１７】

【実施例】図１(a) および(b) は、一実施例のカートリ
ッジ式光フロッピーディスク・システムを示す。図１
(a) は平面図、同(b) はそのＡ―Ａ′断面図である。３
mm程度の薄型のカートリッジ・ケース１内に、モーター
・ハブ２が中心部に取り付けられた光フロッピーディス
ク３が収納されている。ケース１の一方の面には窓６が
開けられており、ここからスライド・アーム４に取り付
けられた光ヘッド５が光フロッピーディスク３に対向す
る構造になっている。

【００１８】光フロッピーディスク３は、可撓性フィル
ムに記録膜が形成され、これに表面保護膜が形成された
４０μm 程度の厚みのディスクである。情報記録膜には
例えば、シアニン色素を含む有機膜が用いられる。この
記録膜は、光吸収により形成される孔（ピット）を情報
として記録する記録方式であり、一方、再生方式として
はそのピットとそれ以外の箇所の反射率の差によって情
報再生が行われる。再書込み可能な記録膜としては、有
機二層膜構造や光照射による相変化を利用したものが用
いられる。もちろん、Ｔe Ｆe ＣO 等の無機膜を情報記
録膜として用いたものでもよい。ただし、有機膜を用い
た場合は、記録媒体作製にスパッタリング等の真空技術
を必要とせず、塗布技術を利用し、かつ原反からクッキ
ーカッターでＶ溝付きの低コスト光フロッピーディスク
を生産することが可能な故に有利である。図２(a) およ
び(b)は、光ヘッド５の構造を示す平面図とそのＡ―
Ａ′断面図である。図３には光ヘッド５の一部を切欠し
た斜視図が示されている。

【００１９】光ヘッド５は、図示のように先端に所定の
曲率Ｒをもつ凸部２２が形成された円柱状ボディ２１と
その周囲に取り付けられたリングスタビライザ２５、お
よび凸部２２の中央先端部に埋め込まれた半導体レーザ
チップ２４により構成されている。半導体レーザチップ
２４は、そのｐｎ接合面に対する法線の向きが光フロッ
ピーディスク３のトラック方向と一致するように、光出
射面を上にして配置されている。円柱状ボディ２１は、
埋め込まれた半導体レーザチップ２４のヒートシンクに
もなっている。

【００２０】凸部２２には、レーザチップ２４の埋め込
まれた領域を挟んで、例えば、この実施例の場合は４本
のスロット２３が切削されている。このスロット２３
は、光フロッピーディスク３の回転方向すなわちトラッ
ク方向に沿って切削加工されている。このスロット２３
は、光ヘッド５と回転する光フロッピーディスク３の間
に形成されるエアベアリング（すなわち、空気層）によ
り、光ヘッド５と光フロッピーディスク３との間のギャ
ップ（いわゆる、「ベルヌーイ・ギャップ」）の厚みを
一定の最適値に設定するための部分であって、その切削
部の断面積が重要な意味を持つ。すなわち、その切削部
の断面積を大きくすることによって、前記ディスクとレ
ーザーチップとの間の「ギャップ」を小さくすることが
できる。

【００２１】リングスタビライザ２５は、光フロッピー
ディスク３の回転に伴う前述のベルヌーイ・ギャップを
安定に保つための部位であり、光フロッピーディスク３
の高速回転に伴って生じる空気流が、光ヘッド５の中心
部を均一に流れるようにする働きをする安定板（ベルヌ
ーイ板）である。

【００２２】この光ヘッド５の各部寸法は例えば、円柱
状ボディ２１の径が約３mm、先端凸部２２の曲率半径Ｒ
が約４０mm、リングスタビライザ２５の径が約９mmであ
る。また凸部先端のスロット２３の幅は、半導体レーザ
チップ２４が埋め込まれている領域に隣接する二本が
０．１mm程度、その外側の二本が０．０７５mm程度の幅
に設定される。

【００２３】円柱状ボディ２１には、半導体レーザチッ
プ２４の他にその後方に、モニタ用のフォトダイオード
チップ２６が埋め込まれている。フォトダイオードチッ
プ２６は、半導体レーザチップ２４から後方に出る光、
或いは光フロッピーディスク３の記情報記録面から情報
に応じて反射されて半導体レーザチップ２４を透過して
きた光を検出するための光検出器である。

【００２４】光ヘッド５への半導体レーザチップ２４お
よびフォトダイオードチップ２６の具体的な埋込み方
法、および電極引出し方法は例えば次の通りである。ま
ず円柱状ボディ２１が、二つの半円柱状ボディとして用
意される。その一方が図４に示されている。すなわちセ
ラミック等からなる半円柱状ボディ４０には、後に残り
の半円柱状ボディと張り合わせる面にあらかじめ図示の
如くに電極配線４１〜４３が予め形成される。電極配線
４１は半導体レーザチップとフォトダイオードチップで
共用される電極配線であり、電極配線４２および４３は
それぞれ半導体レーザチップ用，フォトダイオードチッ
プ用である。この図の場合、先端には電極を含めて一定
の曲率の凸面とスロット２３が既に形成されている。こ
の様な半円柱状ボディ４０には、その鉛直方向の中心に
フォトダイオードチップ２６がマウントされ、その鉛直
方向の延長線上の先端部近傍には半導体レーザチップ２
４が図示のようマウントされ、それぞれの電極が電極配
線に半田等により接続されている。半導体レーザチップ
２４の光出射面側には、反射防止膜兼保護膜４４が、あ
らかじめチップ段階で、またはマウント後に形成され
る。この様にして半導体レーザチップ２４とフォトダイ
オードチップ２６がマウントされた半円柱状ボディと、
図示しないもう一方の半円柱状ボディとが張り合わせら
れる。その後リングスタビライザ２５が取り付けられる
ことによって、図２，図３に示された光ヘッド５が完成
する。なお、光ヘッド先端部の曲面加工またはスロット
加工は、上述の半円柱状ボディの張り合わせ加工後に行
なわれてもよい。図５は、前述の図４に示された光ヘッ
ドの製造法に関する、他の実施例を表わす斜視図であ
る。

【００２５】光ヘッド５は無酸素銅などの熱電導率の高
い銅またはアルミニュウム等の金属材料から作られてい
る。そのヘッド形状は、例えば円柱状を成し且つ、縦軸
方向に２分割可能な如く中央近傍で接合用ネジ（絶縁性
材料）５５により一体化が可能に構成されている。ま
た、図示の如く縦軸を含む中央面上にはフォトダイオー
ド・チップ２６および半導体レーザーチップ２４がその
一方の面を電極としてインジューム半田で固着されてい
る。更に２つの円柱部材の間には前記の半導体レーザー
チップとフォトダイオードチップが縦列する箇所を除い
た部分の全体には、テフロン膜等の絶縁性材料から成る
スペーサ部材５７が介在されている。上記の各部材が一
体に組み合わされ、ヘッド凸部５１, ５２およびスペー
サー部５７で構成されるこの円柱状のヘッド５の先端部
は、球面加工されている。上述の構成の光ヘッド５は、
前述のヘッドの実施例のような形状のヒートシンクを特
に有せず、よって加工が簡単である。

【００２６】図６は、上述の光ヘッドが具備された光フ
ロッピーディスクシステムの動作時において、その光ヘ
ッド部とそれに対する光フロッピーディスクの様子が拡
大されて示されている。光フロッピーディスク３は静止
時には、その可撓性と自重の故にディスクの周辺部が垂
れ下がっている（図には示されていない）。ディスクド
ライブ・モーターによって光フロッピーディスク３が高
速回転すると、光フロッピーディスク３と光ヘッド５の
間に空気流が流れ、「ベルヌーイの定理」によって光フ
ロッピーディスク３は光ヘッド５側に吸い寄せられる。
このとき光ヘッド５と光フロッピーディスク３の間に
は、光ヘッド５の先端凸部の曲率Ｒ，先端部に形成され
たスロット２３，およびリングスタビライザ２５の大き
さ等によって決まる一定の微小ギャップ「ベルヌーイ・
ギャップ」ｄ（例えば、０．５〜１μm ）が発生され
る。この状態によって、光ヘッド５の先端に埋め込まれ
た半導体レーザチップ２４のニアフィールド・パターン
による最適状態における記録再生が可能になる。

【００２７】次に、半導体レーザチップ２４のレーザビ
ームが光フロッピーディスク３の記録層上にどの様に照
射されるかについて図７により説明する。半導体レーザ
チップ２４は例えば、Ａl Ｇa Ａｓ系材料を用いた図示
のようなダブルヘテロ接合構造の電流狭窄型レーザであ
る。その発光端面でのニアフィールド・パターン６１
は、現在の一般的技術による大きさはｐｎ接合面に平行
な方向で約１μm 、垂直方向で約３μm 程である。レー
ザーの照射時に得られるレーザビームの広がり角度は、
ｐｎ接合面に平行な方向で０．９rad 、垂直方向で０．
３rad である。

【００２８】半導体レーザチップ２４からのレーザビー
ムは、図８に示される如く光フロッピーディスク３の記
録面に照射される。一般に、光フロッピーディスク３は
図示のように基板３１, 記録層３２および保護層３３に
より構成されている。レーザチップ２４の端面から記録
面までの距離Ｄが、Ｄ＝２μm であると仮定すると、記
録面上でのレーザビームの大きさは、３．６μm ×２．
８μm となる。また、Ｄ＝１μm の場合は、３．３μm
×１．９μm となり、Ｄ＝０．５μm の場合は、３．１
５μm×１．４５μm μｍとなる。したがってエアベア
リングにより発生する光ヘッドと光フロッピーディスク
間のギャップが、０．１〜０．５μm 程度であれば、半
導体レーザチップの発光端面が小さいものを作ることに
より、何んらの光学系を用いずに、半導体レーザチップ
の出力ビームにより直接に該ディスクに記録再生を行う
ことが可能になる。

【００２９】また上述の作用効果は、光ヘッドに用いる
半導体レーザ技術に関しても多大な変革をもたらす。す
なわち通常の光学系を有する光ヘッドにおいては、レー
ザ出力の光ディスク面上へのパワー伝達率はその出力の
３０％程度である。これに対して本実施例の光ディスク
装置（方式）においては、パワー伝達率が１００％であ
る。よって、半導体レーザチップ２４として出力５〜８
ｍＷのチップを用いることが可能となる。言い換えれ
ば、半導体レーザ自体の高出力化の技術努力が不必要で
あり、現状の技術に若干の改良を加えるだけで出力パワ
ーの波長依存性の問題をも容易に回避することができ
る。

【００３０】次に、情報再生モードにおける具体的な信
号検出の動作例を、図９を用いて説明する。半導体レー
ザチップ２４は、Ａl Ｇa Ａｓ系材料を用いた場合酸化
防止のために図示のように保護膜６３で覆われる。光出
射端面には、酸化防止兼反射防止膜６２（図４に示した
反射防止膜４４に対応する）が形成されている。この
時、半導体レーザチップ２４の後端面と光フロッピーデ
ィスク３の記録面とによってファブリ・ペロー共振器が
構成される。

【００３１】半導体レーザチップ２４が例えば、発振し
きい値電流より僅かに低い電流で駆動されると、半導体
レーザチップ２４からの光ビーム（ただしレーザ光では
ない）が光フロッピーディスク３上に照射される。光フ
ロッピーディスク３からは情報に応じた大きさの反射光
が半導体レーザチップ２４に帰還される。反射光の強度
が大きい場合には、レーザチップ後端面と記録面とが構
成する共振器によって半導体レーザチップ２４は励起さ
れ、レーザ発振して大きい出力光が得られる。このレー
ザ発振のオン，オフを半導体レーザチップ２４の後に配
置されたフォトダイオードチップ２６により、半導体レ
ーザチップ２４からの光信号の大小によって検出するこ
とにより、バイナリ情報の“０”，“１”を判別するこ
とができる。

【００３２】情報読取りの動作はもちろんこの方式に限
られない。半導体レーザチップ２４を常時レーザ発振状
態におき、光フロッピーディスク３からの反射光の半導
体レーザチップ２４を透過して得られる光信号の大小を
フォトダイオードチップ２６により検出することによっ
ても、記録情報の“０”，“１”の判別は同様に可能で
ある。

【００３３】なお、実際の光フロッピーディスク面上に
対するデータの書込み記録の精度は、レーザー光照射に
よる上記面上に形成された孔（ピット）の一つ一つの形
状の均一性により左右される。本発明者が行なった実験
結果によれば、この発明の光ヘッドを用いた装置は十分
に実施できるという結果が得られた。すなわち、隣接す
る複数のトラックのそれぞれに連続的にレーザー光を照
射した場合に、約５ミクロンの間に明確に識別できるほ
ぼ均一な孔（ピット）を少なくとも３個形成することが
できた。また、これらの孔（ピット）は隣接する他のト
ラック上の孔（ピット）に重復することなく整列されて
形成されていることが、顕微鏡による光フロッピーディ
スク面上の拡大写真で確認されている。この実施例によ
る光フロッピーディスク・システムは、次のような大き
な利点を有する。

【００３４】第１に、光ヘッドはエアベアリングの発生
によって光フロッピーディスクとの間に微小ギャップを
もって非接触でディスクに対向することができる。磁気
ディスクの場合非接触ヘッドとするには、０．１μm 程
度の厳しい精度のギャップが必要であるが、これに対し
て本実施例の場合、従来より大きいギャップで非接触と
することが可能となる。そしてディスクが可撓性のフロ
ッピーディスクであることと相まって、ヘッドクラッシ
ュが発生し難くなる。ちなみに、粒径１．６〜２．３μ
m の粉塵中での実験によれば、図１０に示されたグラフ
のように、ギャップが１μm 増加するとヘッドクラッシ
ュ発生までの時間は約１０倍に増加する。この図１０
は、ディスクの回転数が３６００rpm での実験結果をも
とにしたグラフである。

【００３５】また、空気流の流れによるエアベアリング
を利用しているため、例えば微小な塵が光ヘッドと光フ
ロッピーディスクの間に入って誤読出しがあったとして
も、その塵は空気流によって掃き出される。したがって
この誤読出し（リードエラー）は単なるソフトエラーに
止まる。

【００３６】第２に、光ヘッドには対物レンズやプリズ
ム等の光学要素が含まれない。さらに、エアベアリング
の厚さが一定になるようにヘッド形状が設定されれば、
光ディスクにこれまで必要であった焦点制御用のアクチ
ュエータも必要なくなる。したがって光ヘッド部は極め
て小型軽量になる。第３に、光ヘッド部の小型軽量化に
よって、ディスクドライブのアクセス時間が大きく短縮
される。第４に、ディスクが可撓性のフロッピーディス
クである故に、ディスクカートリッジが薄型，軽量に設
定できる。

【００３７】図１１には各種ディスクのカートリッジの
厚さが比較されて表示されている。現在主流の２．５イ
ンチ光ディスク，３．５インチ光ディスクのカートリッ
ジの厚さがそれぞれ１１mm，６mmであるのに対し、３．
５インチ光フロッピーディスクの場合は３mm程度であ
り、３．５インチ磁気フロッピーディスクと同程度の厚
さに設定することができる。

【００３８】第５に、本装置システムの低価格化が可能
になる。ドライブ構成部品のなかで最も高価であるヘッ
ドの光学部品が不要になることと、焦点制御用アクチュ
エータが不要になることの２つの理由による。また、記
録膜としてダイ・ポリマー等の有機膜を用いた場合に
は、真空技術を用いた製造プロセス，製造設備が不要で
あり、また記録媒体の基板も射出成形によらず、クッキ
ーカッターにより低コストで製造が可能である。

【００３９】以上の実施例では、光ヘッドの半導体レー
ザチップと光フロッピーディスクの間には他の光学部品
は設けられていないが、ニアフィールド・パターンの整
形のために簡単な光学要素が設けられてもよい。

【００４０】例えば、図１２に示されるように、光ヘッ
ド先端の半導体レーザチップ２４の前に微小なシリンド
リカル・グレーティングレンズ７１を配置する方法、或
いは図１３に示されるように、ブレーズ・グレーティン
グフィルム７２と円柱レンズ７３を配置しても良い。こ
れらの光学要素は従来の光ヘッドのように広がったレー
ザビームを微小スポットに集光させるためのものではな
い故に、厳しい仕様が要求される事はない。またこれら
の光学要素を設けたと仮定しても、それ程その光ヘッド
自体が大型化する訳ではなく、これらの要素の付加は許
容され得る。

【００４１】また以上の実施例では、書込みまたは再生
用の一個の半導体レーザチップのみが設けられた光ヘッ
ドが例示されたが、複数個の半導体レーザチップを並べ
て埋め込むことも可能である。

【００４２】例えばＷＯＲＭ用の光ヘッドを構成する場
合には、図１４に示されたように、二つの半導体レーザ
チップ２４1 ，２４2 が並べられて光ヘッド先端に埋め
込まれる。一方の半導体レーザチップ２４1 が例えば書
き込み専用のものであり、もう一方の半導体レーザチッ
プ２４2 が再生専用として用いられる。

【００４３】また追記型の光フロッピーディスクシステ
ムにおいては、図１５に示されるように、３個の半導体
レーザチップ２４1 〜２４3 が並んで光ヘッド中に埋め
込まれる。この構成の場合は、半導体レーザチップ２４
1が消去用に，２４2 が書込み用に、２４3 が読出し用
にそれぞれ専用化されている。

【００４４】上記に説明された実施例では、片面記録方
式の光フロッピーディスクとしたが、本発明は高密度記
録用の両面記録型にも同様に適用できる。その場合のシ
ステムの概略構造が図１６に示されている。この場合、
図示のように二枚の光フロッピーディスク３1 ，３2 が
それぞれの記録面を外側に向けて中央部で一体化され
て、カートリッジ・ケース８１に納められる。これらの
光フロッピーディスク３1 ，３2 に対して上面からと下
面から、それぞれ対向する二つの光ヘッド５1 ，５2 が
一体にスライド駆動される状態で配置される。二つの光
ヘッド５1 ，５2はいずれも前述の実施例で説明された
と同様のものである。一方の光フロッピーディスク３1
には、中心部近傍に空気孔８２が設けられている。この
理由は、密接する２枚の光フロッピーディスク３1 ，３
2 が一体に回転駆動されたとき、それらの間に空気を補
給し常圧に保つためである。この空気孔８２がないと、
２枚の光フロッピーディスク３1 ，３2 の間を互いに引
き剥がそうとしても、それらの間が真空状態になる故に
不可能となる。つまり、２枚の光フロッピーディスク３
1 ，３2 を回転に伴なうエアベアリングによって上下の
光ヘッド５1 ，５2 に微小ギャップをもって近接させる
ことができなくなる故である。

【００４５】さらにまた、上記実施例で説明したような
レーザー発振のオン，オフを、半導体レーザーの電圧，
電流等を変化することにより行い、フォトダイオードを
省略することもできる。

【００４６】なお、レーザー出力ｐと光ディスクとの距
離ｘとの関係を説明すれば、次の通りである。図１７に
示されたように、光ヘッド５のレーザーチップ２４が対
象記憶媒体である光フロッピーディスク３との間に微小
距離ｘで対峙した状態においてデータが読み取られる時
に、そのレーザーチップ２４を介してモニタ用フォトダ
イオード１０でレーザー出力ｐを測定した結果が、図１
８である。このグラフが示すように、大局的にはそのレ
ーザー出力ｐと距離ｘとは反比例関係が成り立つ。すな
わち距離ｘの増加に伴ってその出力はしだいに減衰して
いく傾向がある。但し、この減衰傾向には周期性が有る
ことがこのグラフより読みとれる。従って、記録媒体に
対しての読書き(Read/Write)に係わるパワーｐができる
限り大きい値を示す時の微小距離ｘが実現できる光ヘッ
ド５が望ましいことがわかる。つまり当グラフ中の減衰
周期曲線の２〜３周期目のパワーｐ2,ｐ3 にそれぞれ対
応する距離ｘ2,ｘ3 が理想的である。その他本発明は、
その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施すること
が可能である。

【００４７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によればエア
ベアリングの原理を利用することによりヘッド部の大幅
な小型軽量化と低価格化を可能とした光フロッピーディ
スクシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の光フロッピーディスク装置
の構成を示す平面図とそのＡ―Ａ′断面図。

【図２】同実施例の光ヘッドの構成を示す平面図とその
Ａ―Ａ′断面図。

【図３】同光ヘッドを一部切欠して示す斜視図。

【図４】同光ヘッドの製造法を説明するための斜視図。

【図５】他の光ヘッドの製造法を説明するための斜視
図。

【図６】エアベアリングの原理を説明するための断面
図。

【図７】光ヘッドに埋め込まれる半導体レーザチップを
示す斜視図。

【図８】半導体レーザチップと光フロッピーディスクの
位置関係を示す図。

【図９】信号再生の動作を説明するための配置図。

【図１０】光ヘッドとディスク間ギャップとヘッド・ク
ラッシュ発生時間の関係を示す分布図。

【図１１】各種記録媒体とカートリッジ・ケース厚みの
関係を示す分布図。

【図１２】本発明の他の実施例の微小レンズ埋込み型の
光ヘッドを示す斜視図。

【図１３】他の実施例の微小レンズ埋込み型の光ヘッド
を示す断面図。

【図１４】他の実施例のＷＯＲＭ用光ヘッドを示す斜視
図。

【図１５】他の実施例の追記型用光ヘッドを示す斜視
図。

【図１６】他の実施例の両面記録型の光フロッピーディ
スク装置の概略構成を示す斜視図。

【図１７】半導体レーザと対象記憶媒体との関係を示す
配置図。

【図１８】レーザと対象記録媒体間の距離ｘとレーザ出
力ｐの関係を示す図。

【符号の説明】

１…カートリッジ・ケース、２…モータ・ハブ、３…光フロッピーディスク、４…光ヘッド・アーム、５…光ヘッド、６…窓、２１…ボディ、２２…凸部、２３…スロット、２４…半導体レーザチップ、２５…リングスタビライザ、２６…フォトダイオードチップ、４０…半円柱状ボディ、４１〜４３…電極配線、４４…反射防止膜、６１…端面ニアフィールドパターン、６２…反射防止膜、６３…保護膜、７１…グレーティングレンズ、７２…グレーティングフィルム、７３…円柱レンズ、８１…カートリッジ・ケース。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 7/12 G11B 7/085 G11B 7/09

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光フロッピーディスクと、この光フロッピ
ーディスクに対向する、複数本のスロットが形成された
所定曲率の凸部を有し、この凸部に少くとも１個の半導
体レーザチップが埋め込まれた光ヘッドとを備え、前記
光ヘッドは前記光フロッピーディスクの回転に伴って形
成されるエアベアリングにより微小ギャップをもって前
記光フロッピーディスクに対向する、ことを特徴とする
光フロッピーディスク装置。
【請求項２】前記光ヘッドは、周囲に所定径のリングス
タビライザーを有する請求項１記載の光フロッピーディ
スク装置。
【請求項３】前記光ヘッドは、その内部に前記半導体レ
ーザの後方に配置されてフォトダイオードが埋め込まれ
ている請求項１記載の光フロッピーディスク装置。
【請求項４】前記半導体レーザチップは、光出射端面に
反射防止膜が形成されている請求項１記載の光フロッピ
ーディスク装置。
【請求項５】前記半導体レーザチップは、そのｐｎ接合
の法線の向きが前記光フロッピーディスクのトラック方
向と一致するように配置されている請求項１記載の光フ
ロッピーディスク装置。