JPH05234118A - 光記憶システム及び光ヘッド装置 - Google Patents
光記憶システム及び光ヘッド装置Info
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- JPH05234118A JPH05234118A JP4306693A JP30669392A JPH05234118A JP H05234118 A JPH05234118 A JP H05234118A JP 4306693 A JP4306693 A JP 4306693A JP 30669392 A JP30669392 A JP 30669392A JP H05234118 A JPH05234118 A JP H05234118A
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- G11B11/1055—Disposition or mounting of transducers relative to record carriers
- G11B11/1058—Flying heads
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- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/122—Flying-type heads, e.g. analogous to Winchester type in magnetic recording
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Head (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 選択された動作速度でのシステム動作中に、
光ヘッド３１が光記録媒体３０の表面と物理的に接触し
ながら動作する、光記憶システムが提供される。光ヘッ
ド３１は、記録媒体３０と物理的に滑動接触している基
板３７上に装着された、１個または複数の光学要素３３
を含んでいる。基板３７は、マイナス荷重領域で非線形
の荷重／摩擦特性を有する結晶材料から製造される。 【効果】 ヘッドが記録媒体表面と滑動接触していると
き、復元力が発生し、記録媒体表面に隣接する移動空気
層によって発生する揚力に打ち勝って、光ヘッドを記録
媒体と物理的に接触する状態に保持する。これにより、
マイナスの外部荷重がかかった状態でヘッドが動作でき
るようになる。
光ヘッド３１が光記録媒体３０の表面と物理的に接触し
ながら動作する、光記憶システムが提供される。光ヘッ
ド３１は、記録媒体３０と物理的に滑動接触している基
板３７上に装着された、１個または複数の光学要素３３
を含んでいる。基板３７は、マイナス荷重領域で非線形
の荷重／摩擦特性を有する結晶材料から製造される。 【効果】 ヘッドが記録媒体表面と滑動接触していると
き、復元力が発生し、記録媒体表面に隣接する移動空気
層によって発生する揚力に打ち勝って、光ヘッドを記録
媒体と物理的に接触する状態に保持する。これにより、
マイナスの外部荷重がかかった状態でヘッドが動作でき
るようになる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に光記憶システム
に関し、より具体的には、所定の動作速度で移動する記
憶媒体に接触し、摩耗を最小限に抑えるため摩擦引力効
果を利用するスライダに光変換器が装着されている、光
ディスク記憶システムに関する。
に関し、より具体的には、所定の動作速度で移動する記
憶媒体に接触し、摩耗を最小限に抑えるため摩擦引力効
果を利用するスライダに光変換器が装着されている、光
ディスク記憶システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気記憶システムでは、磁界をディスク
上の小さなボリュームに集束させて、そのボリューム内
の磁区を所望の向きに配向させることによって、情報ビ
ットを記憶する。光記憶システムでは、レーザ光線を光
ディスク上の小さなスポットに集束させて、媒体を加熱
し、そのスポットで媒体材料の物理的変化を実現するこ
とによって、情報ビットを記憶する。光磁気記憶システ
ムの場合は、レーザ光線によって発生する熱が、スポッ
ト位置の磁区を印加磁界に応じて配向させる。すべての
可動ディスク記憶システムでは、記憶容量増加の要求に
対して、現在は記憶ディスク上の面積ビット密度を増加
させることによって応えている。
上の小さなボリュームに集束させて、そのボリューム内
の磁区を所望の向きに配向させることによって、情報ビ
ットを記憶する。光記憶システムでは、レーザ光線を光
ディスク上の小さなスポットに集束させて、媒体を加熱
し、そのスポットで媒体材料の物理的変化を実現するこ
とによって、情報ビットを記憶する。光磁気記憶システ
ムの場合は、レーザ光線によって発生する熱が、スポッ
ト位置の磁区を印加磁界に応じて配向させる。すべての
可動ディスク記憶システムでは、記憶容量増加の要求に
対して、現在は記憶ディスク上の面積ビット密度を増加
させることによって応えている。
【０００３】磁気ディスク記憶システムでは、面積ビッ
ト密度を増加させるには、磁気書込み変換器（ヘッド）
のギャップ長さ、磁気記憶媒体の厚さ、ヘッドとディス
クの分離間隔の３つの基本パラメータを減少させる必要
がある。ギャップ長さと媒体の厚さが指定されている場
合、ヘッドとディスクの分離間隔が小さいほど、すなわ
ちヘッドの飛翔高さが低いほど、達成できるビット・セ
ル寸法が小さくなる。低い飛翔高さの限界は、接触記録
であり、このときスライダは回転する磁気ディスクと物
理的に接触し、すなわちスライダがディスク上で連続し
て滑動または摩擦し、読み書き変換器はスライダの縁部
がディスク表面に達するほど近くなる。米国特許第４８
１９０９１号は、回転する記憶媒体と物理的に接触する
スライダ上に装着された磁気読み書きヘッドを備えた、
磁気接触記録システムを開示している。摩擦引力が移動
するディスク表面とスライダの間に発生する。この力
は、ディスク表面に隣接する移動する空気層によって発
生する揚力を打ち消し、磁気ヘッドとスライダまたは記
憶媒体へのどちらかに対する過剰な摩耗なしに、接触記
録及びデータの読取りを可能にする。
ト密度を増加させるには、磁気書込み変換器（ヘッド）
のギャップ長さ、磁気記憶媒体の厚さ、ヘッドとディス
クの分離間隔の３つの基本パラメータを減少させる必要
がある。ギャップ長さと媒体の厚さが指定されている場
合、ヘッドとディスクの分離間隔が小さいほど、すなわ
ちヘッドの飛翔高さが低いほど、達成できるビット・セ
ル寸法が小さくなる。低い飛翔高さの限界は、接触記録
であり、このときスライダは回転する磁気ディスクと物
理的に接触し、すなわちスライダがディスク上で連続し
て滑動または摩擦し、読み書き変換器はスライダの縁部
がディスク表面に達するほど近くなる。米国特許第４８
１９０９１号は、回転する記憶媒体と物理的に接触する
スライダ上に装着された磁気読み書きヘッドを備えた、
磁気接触記録システムを開示している。摩擦引力が移動
するディスク表面とスライダの間に発生する。この力
は、ディスク表面に隣接する移動する空気層によって発
生する揚力を打ち消し、磁気ヘッドとスライダまたは記
憶媒体へのどちらかに対する過剰な摩耗なしに、接触記
録及びデータの読取りを可能にする。
【０００４】光記憶システムでは、レーザ光線が光記憶
媒体（光ディスク）上に投射され、光変換器またはヘッ
ドを介してディスク表面上の小さなスポットに集束され
る。従来技術の光システムでは、光ヘッドは媒体表面か
ら十分な高さの所に維持され、ビーム・スポット寸法は
レーザ光の波長（入）及び従来型の光学系によって定義
される。約入／１．５という空気中での回折限界が、ど
の光イメージ記録でも解像度の基本的下限であると一般
に信じられている。したがって、光記憶システムまたは
光磁気記憶システムで面積ビット密度を増加させる主な
手段は、これまでより短波長のレーザ光線を利用するこ
とであった。現在使用されている注入レーザのビーム出
力は、波長が１マイクロメートル程度である。新型のレ
ーザは、より高次の高周波を使用しており、倍周器が現
在研究されている。しかし、かなりの困難にぶつかって
おり、近い将来に適当な特性をもつ新しいレーザが開発
できる可能性は低い。一方、現在使用されている従来型
の半導体レーザの信頼性と出力性能はたえず改善してき
ており、それらのレーザの広い用途からみて今後も改善
が続きそうである。
媒体（光ディスク）上に投射され、光変換器またはヘッ
ドを介してディスク表面上の小さなスポットに集束され
る。従来技術の光システムでは、光ヘッドは媒体表面か
ら十分な高さの所に維持され、ビーム・スポット寸法は
レーザ光の波長（入）及び従来型の光学系によって定義
される。約入／１．５という空気中での回折限界が、ど
の光イメージ記録でも解像度の基本的下限であると一般
に信じられている。したがって、光記憶システムまたは
光磁気記憶システムで面積ビット密度を増加させる主な
手段は、これまでより短波長のレーザ光線を利用するこ
とであった。現在使用されている注入レーザのビーム出
力は、波長が１マイクロメートル程度である。新型のレ
ーザは、より高次の高周波を使用しており、倍周器が現
在研究されている。しかし、かなりの困難にぶつかって
おり、近い将来に適当な特性をもつ新しいレーザが開発
できる可能性は低い。一方、現在使用されている従来型
の半導体レーザの信頼性と出力性能はたえず改善してき
ており、それらのレーザの広い用途からみて今後も改善
が続きそうである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来型の半導体レーザ
を利用して回折限界またはその付近での高密度光記録を
実現するには、レーザ光線を非常に狭い範囲に集束させ
ることが必要である。それには、開口数の大きな対物レ
ンズが必要である。すなわち、光媒体から焦点距離の所
に非常に正確にレンズを保持しなければならない。通
常、集束は、光ヘッドを媒体から必要な距離の所に保持
する電気機械式サーボ・システムによって実現され、し
たがって、光ヘッドの質量と寸法が増加する。別法とし
て、媒体からのヘッドの距離を物理的に調節しないシス
テムでは、システム内の他の場所にある比較的複雑な集
束システムで、変動するヘッド高さを補償する必要があ
る。
を利用して回折限界またはその付近での高密度光記録を
実現するには、レーザ光線を非常に狭い範囲に集束させ
ることが必要である。それには、開口数の大きな対物レ
ンズが必要である。すなわち、光媒体から焦点距離の所
に非常に正確にレンズを保持しなければならない。通
常、集束は、光ヘッドを媒体から必要な距離の所に保持
する電気機械式サーボ・システムによって実現され、し
たがって、光ヘッドの質量と寸法が増加する。別法とし
て、媒体からのヘッドの距離を物理的に調節しないシス
テムでは、システム内の他の場所にある比較的複雑な集
束システムで、変動するヘッド高さを補償する必要があ
る。
【０００６】本発明の主目的は、光ヘッドまたは記録媒
体の過度の摩耗なしに、光記録ヘッドを移動する記録媒
体と接触した状態に維持するために、引力が発生する、
移動する光記憶システムまたは光磁気記憶システム用の
高密度接触記録システムを提供することである。
体の過度の摩耗なしに、光記録ヘッドを移動する記録媒
体と接触した状態に維持するために、引力が発生する、
移動する光記憶システムまたは光磁気記憶システム用の
高密度接触記録システムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
の原理によれば、スライダが、移動する光記憶媒体（光
ディスク）との物理的接触状況を維持されるような形
で、対物レンズと光ヘッドの他の光学要素が、支持アー
ムから懸垂されたスライダ上に装着されている、光記憶
システムが提供される。光スライダと光ディスクの相対
運動によって、摩擦引力が発生し、この力によって、デ
ィスク表面に対してわずか数ナノメートルの範囲内でし
か変動しない非常に安定した平均スライダ／ディスク分
離間隔が維持される。スライダはディスク表面と接触し
ているので、対物レンズの焦点距離は、光ディスクの記
録層すなわち光媒体の上の透明な保護層の厚さによって
のみ規定され、したがって、対物レンズの焦点距離が大
幅に減少する。
の原理によれば、スライダが、移動する光記憶媒体（光
ディスク）との物理的接触状況を維持されるような形
で、対物レンズと光ヘッドの他の光学要素が、支持アー
ムから懸垂されたスライダ上に装着されている、光記憶
システムが提供される。光スライダと光ディスクの相対
運動によって、摩擦引力が発生し、この力によって、デ
ィスク表面に対してわずか数ナノメートルの範囲内でし
か変動しない非常に安定した平均スライダ／ディスク分
離間隔が維持される。スライダはディスク表面と接触し
ているので、対物レンズの焦点距離は、光ディスクの記
録層すなわち光媒体の上の透明な保護層の厚さによって
のみ規定され、したがって、対物レンズの焦点距離が大
幅に減少する。
【０００８】通常の従来技術の光ディスク記憶システム
は、固定した光学要素と、一般に光ヘッドと呼ばれる可
動光学要素を含んでいる。光ヘッドは、対物レンズ、１
個または複数のミラー、焦点アクチュエータ・モータ、
微動トラッキング・アクチュエータなどの構成要素を含
んでいる。光ヘッドは、ディスクを横切って半径方向に
移動するように１対のレール上に乗っているキャリッジ
内に装着される。通常、キャリッジは、粗動トラッキン
グ用アクチュエータ・コイル用のマウンチングを提供
し、またレールと係合する１組のホイールを含んでい
る。光ヘッドとキャリッジの組合せの質量及び寸法が、
光ディスク駆動システムで見られる比較的長いアクセス
時間の主な原因である。本発明では、対物レンズはスラ
イダ上に固定して装着され、スライダ自体とディスク表
面の間と同じ精度で、光媒体から基本的に一定な分離距
離の所に保持される。したがって、集束用サーボ・シス
テムは不要となる。このため、可動式対物レンズ・ホル
ダ、焦点アクチュエータ・モータ、焦点サーボ制御装
置、関連する回路及びその他の構成要素をシステムから
省略することができ、より小型でかさをとらない光ヘッ
ドと、構成部品の少ないより複雑でないシステムが得ら
れる。最終的結果として、少数の光学要素が直線形また
は放射形アクセス・アームから懸垂された、ずっと小型
で軽量の光スライダが得られる。粗動トラッキング・ア
クチュエータ機能と微動トラッキング・アクチュエータ
機能を、ボイス・コイル・モータなど単一のアクセス・
アーム・アクチュエータ中で組み合わせ、すべての制御
装置機能を単一のアクチュエータ制御装置中で実施する
ことができる。したがって、本発明は、焦点サーボ・シ
ステムがなくなり、現在の磁気ディスク記憶システムで
得られるアクセス時間に匹敵するデータ・アクセス時間
を達成する、光ディスク駆動システムを提供する。
は、固定した光学要素と、一般に光ヘッドと呼ばれる可
動光学要素を含んでいる。光ヘッドは、対物レンズ、１
個または複数のミラー、焦点アクチュエータ・モータ、
微動トラッキング・アクチュエータなどの構成要素を含
んでいる。光ヘッドは、ディスクを横切って半径方向に
移動するように１対のレール上に乗っているキャリッジ
内に装着される。通常、キャリッジは、粗動トラッキン
グ用アクチュエータ・コイル用のマウンチングを提供
し、またレールと係合する１組のホイールを含んでい
る。光ヘッドとキャリッジの組合せの質量及び寸法が、
光ディスク駆動システムで見られる比較的長いアクセス
時間の主な原因である。本発明では、対物レンズはスラ
イダ上に固定して装着され、スライダ自体とディスク表
面の間と同じ精度で、光媒体から基本的に一定な分離距
離の所に保持される。したがって、集束用サーボ・シス
テムは不要となる。このため、可動式対物レンズ・ホル
ダ、焦点アクチュエータ・モータ、焦点サーボ制御装
置、関連する回路及びその他の構成要素をシステムから
省略することができ、より小型でかさをとらない光ヘッ
ドと、構成部品の少ないより複雑でないシステムが得ら
れる。最終的結果として、少数の光学要素が直線形また
は放射形アクセス・アームから懸垂された、ずっと小型
で軽量の光スライダが得られる。粗動トラッキング・ア
クチュエータ機能と微動トラッキング・アクチュエータ
機能を、ボイス・コイル・モータなど単一のアクセス・
アーム・アクチュエータ中で組み合わせ、すべての制御
装置機能を単一のアクチュエータ制御装置中で実施する
ことができる。したがって、本発明は、焦点サーボ・シ
ステムがなくなり、現在の磁気ディスク記憶システムで
得られるアクセス時間に匹敵するデータ・アクセス時間
を達成する、光ディスク駆動システムを提供する。
【０００９】対物レンズの焦点距離が減少すると、開口
数のより大きなレンズが使用できるようになり、したが
って、レーザ光線のずっと狭い合焦がもたらされ、より
高い面積ビット密度が達成される。その上、集束用のサ
ーボ機械システムが不要なため、システムが大幅に単純
になり、光ヘッドの質量と寸法が減少する。ヘッドが小
型でかさばらなくなると、アクセス時間が短縮され、光
ディスクを積み重ねて体積密度を増大させることが実現
可能となる。
数のより大きなレンズが使用できるようになり、したが
って、レーザ光線のずっと狭い合焦がもたらされ、より
高い面積ビット密度が達成される。その上、集束用のサ
ーボ機械システムが不要なため、システムが大幅に単純
になり、光ヘッドの質量と寸法が減少する。ヘッドが小
型でかさばらなくなると、アクセス時間が短縮され、光
ディスクを積み重ねて体積密度を増大させることが実現
可能となる。
【００１０】媒体中の光の波長が、その媒体中の屈折率
によって減少するという周知の原理を利用すると、面積
ビット密度をさらに増大させることができる。本発明の
一実施例では、光ヘッドはその平坦面がスライダの軸受
面または底面と基本的に同一平面上になるようにスライ
ダ上に装着した、平凸面対物レンズを含んでいる。集束
光学系の平坦な底面と光ディスクのオーバーコート層す
なわち記録層の保護層の間の分離間隔が、レーザ波長の
何分の一と非常に小さいため、レーザ光線出力の比較的
効率のよい伝達が可能となる。ディスクのオーバーコー
ト層及び集束光学系に屈折率の高い機材を使用すると、
レーザ光線の波長が短縮し、したがって光解像度が改善
され、面積ビット密度が増加する。
によって減少するという周知の原理を利用すると、面積
ビット密度をさらに増大させることができる。本発明の
一実施例では、光ヘッドはその平坦面がスライダの軸受
面または底面と基本的に同一平面上になるようにスライ
ダ上に装着した、平凸面対物レンズを含んでいる。集束
光学系の平坦な底面と光ディスクのオーバーコート層す
なわち記録層の保護層の間の分離間隔が、レーザ波長の
何分の一と非常に小さいため、レーザ光線出力の比較的
効率のよい伝達が可能となる。ディスクのオーバーコー
ト層及び集束光学系に屈折率の高い機材を使用すると、
レーザ光線の波長が短縮し、したがって光解像度が改善
され、面積ビット密度が増加する。
【００１１】
【実施例】図１を参照すると、スピンドル１７上に固定
して支持され、ディスク駆動データ（図示せず）によっ
て回転される、少くとも１枚の剛性記憶ディスク１２を
含む情報記憶システムが示されている。たとえば同心デ
ータ・トラックの環状パターンの形の記録層１１が、周
知の方式でディスク上に付着されている。記憶層は、カ
ーボンやジルコニアのオーバーコートなどの保護層で覆
われている。少なくとも１個のスライダ１３が、ディス
ク表面の保護オーバーコート層と接触する位置にあり、
１個または複数の読み書きヘッドを支持している。スラ
イダ１３は、懸垂装置１５によってアクチュエータ・ア
ーム１９に結合されている。アクチュエータ・アーム１
９は、ボイス・コイル・モータ（図示せず）など、読み
書きヘッドを所望のデータ・トラックの上方に位置決め
するためのアクセス機構に結合されている。記憶ディス
ク１２が回転すると、スライダ１３はディスクを横切っ
て半径方向に動き、読み書きヘッドが記録層、即ちディ
スク表面１１の異なる部分にアクセスできるようにな
る。
して支持され、ディスク駆動データ（図示せず）によっ
て回転される、少くとも１枚の剛性記憶ディスク１２を
含む情報記憶システムが示されている。たとえば同心デ
ータ・トラックの環状パターンの形の記録層１１が、周
知の方式でディスク上に付着されている。記憶層は、カ
ーボンやジルコニアのオーバーコートなどの保護層で覆
われている。少なくとも１個のスライダ１３が、ディス
ク表面の保護オーバーコート層と接触する位置にあり、
１個または複数の読み書きヘッドを支持している。スラ
イダ１３は、懸垂装置１５によってアクチュエータ・ア
ーム１９に結合されている。アクチュエータ・アーム１
９は、ボイス・コイル・モータ（図示せず）など、読み
書きヘッドを所望のデータ・トラックの上方に位置決め
するためのアクセス機構に結合されている。記憶ディス
ク１２が回転すると、スライダ１３はディスクを横切っ
て半径方向に動き、読み書きヘッドが記録層、即ちディ
スク表面１１の異なる部分にアクセスできるようにな
る。
【００１２】本発明によれば、スライダ１３は、懸垂ア
ーム１５によって、スライダ１３とディスク表面１１の
間の矢印１６の方向の相対運動によって生じる正常動作
速度で記録媒体と接触するように位置決めされる。スラ
イダとディスク表面の相対運動の速度が毎秒２０ｍを越
えたときでも、スライダ１３がディスク表面１１と直接
物理的に接触した状態に留まることが、本発明の１つの
特徴である。この物理的接触は、摩擦引力と呼ばれる引
力によって維持され、この力は、ディスク表面と一緒に
移動する空気の膜によって生じる、スライダをディスク
表面から引き離そうとする揚力に打ち勝つのに十分な大
きさである。前掲の米国特許第４８１９０９１号は、記
憶媒体と物理的接触するスライダを組み込んだ磁気ディ
スク記憶システムを開示している。
ーム１５によって、スライダ１３とディスク表面１１の
間の矢印１６の方向の相対運動によって生じる正常動作
速度で記録媒体と接触するように位置決めされる。スラ
イダとディスク表面の相対運動の速度が毎秒２０ｍを越
えたときでも、スライダ１３がディスク表面１１と直接
物理的に接触した状態に留まることが、本発明の１つの
特徴である。この物理的接触は、摩擦引力と呼ばれる引
力によって維持され、この力は、ディスク表面と一緒に
移動する空気の膜によって生じる、スライダをディスク
表面から引き離そうとする揚力に打ち勝つのに十分な大
きさである。前掲の米国特許第４８１９０９１号は、記
憶媒体と物理的接触するスライダを組み込んだ磁気ディ
スク記憶システムを開示している。
【００１３】摩擦引力は、スライダとディスク表面が物
理的に接触しているとき、両者の間の相対運動の結果と
して発生する摩擦電荷間のクーロン引力によるものであ
る。摩擦電気力は、ディスク速度が毎秒１ｍ程度の閾値
速度より高い場合はディスク速度とは無関係であるが、
この速度より低いときは減少する。速度が減少すると
き、摩擦引力が、スライダをディスク表面と接触した状
態に保持するには不十分となる点がある。この解放点
は、ディスクの振れ及び表面の粗面度の関数であると思
われる。さらに、懸垂アームの荷重（すなわちスライダ
１３に対する外部荷重）がマイナスの荷重にまで減少す
るとき、「復元力」が発生する。すなわち、この２つの
表面が引き離されるとき、この２つの表面を引き離す力
を打ち消す摩擦引力が増加する。この復元力が、表面の
凹凸及びディスク１２の振れにもかかわらず、スライダ
１３をディスク表面１１と常に接触状態に維持する。図
２に示すように、外部荷重がプラスのとき、スライダ上
の実際の荷重、すなわちスライダとディスク表面の間の
摩擦の測定値はスライダ１３上の外部荷重に線形に比例
し、その他に一定の摩擦引力がある。スライダとディス
クの界面における正味荷重は、この２つの力の和であ
る。外部荷重がマイナスになると、すなわちスライダが
ディスク表面から引き上げられると、正味荷重は摩擦引
力とスライダにかかる引張り力の差なので、減少する。
スライダ１３上のマイナスの外部荷重の絶対値が増すに
つれて、スライダとディスクの界面における正味荷重は
ゆっくりと減少し、摩擦力も同じである。摩擦引力は、
ディスク速度が最小閾値速度を超える場合、その弱い関
数である。復元力の効果と小さな正味荷重のために、摩
擦引力現象を利用した接触記録システムにおいてスライ
ダの安定性が得られ、かつスライダとディスクの界面に
おける摩耗が極めて小さくなる。摩擦引力接触式記録シ
ステムは、同時係属の米国特許出願第８１４１２６号に
詳しく記載されている。摩擦引力作用を示す様々な材料
がスライダの作成に使用できる。たとえばダイアモンド
やサファイアなどの単結晶材料が好ましい。ある種の多
結晶材料や非晶質材料も使用できる。
理的に接触しているとき、両者の間の相対運動の結果と
して発生する摩擦電荷間のクーロン引力によるものであ
る。摩擦電気力は、ディスク速度が毎秒１ｍ程度の閾値
速度より高い場合はディスク速度とは無関係であるが、
この速度より低いときは減少する。速度が減少すると
き、摩擦引力が、スライダをディスク表面と接触した状
態に保持するには不十分となる点がある。この解放点
は、ディスクの振れ及び表面の粗面度の関数であると思
われる。さらに、懸垂アームの荷重（すなわちスライダ
１３に対する外部荷重）がマイナスの荷重にまで減少す
るとき、「復元力」が発生する。すなわち、この２つの
表面が引き離されるとき、この２つの表面を引き離す力
を打ち消す摩擦引力が増加する。この復元力が、表面の
凹凸及びディスク１２の振れにもかかわらず、スライダ
１３をディスク表面１１と常に接触状態に維持する。図
２に示すように、外部荷重がプラスのとき、スライダ上
の実際の荷重、すなわちスライダとディスク表面の間の
摩擦の測定値はスライダ１３上の外部荷重に線形に比例
し、その他に一定の摩擦引力がある。スライダとディス
クの界面における正味荷重は、この２つの力の和であ
る。外部荷重がマイナスになると、すなわちスライダが
ディスク表面から引き上げられると、正味荷重は摩擦引
力とスライダにかかる引張り力の差なので、減少する。
スライダ１３上のマイナスの外部荷重の絶対値が増すに
つれて、スライダとディスクの界面における正味荷重は
ゆっくりと減少し、摩擦力も同じである。摩擦引力は、
ディスク速度が最小閾値速度を超える場合、その弱い関
数である。復元力の効果と小さな正味荷重のために、摩
擦引力現象を利用した接触記録システムにおいてスライ
ダの安定性が得られ、かつスライダとディスクの界面に
おける摩耗が極めて小さくなる。摩擦引力接触式記録シ
ステムは、同時係属の米国特許出願第８１４１２６号に
詳しく記載されている。摩擦引力作用を示す様々な材料
がスライダの作成に使用できる。たとえばダイアモンド
やサファイアなどの単結晶材料が好ましい。ある種の多
結晶材料や非晶質材料も使用できる。
【００１４】次に図３を参照すると、光ディスクの表面
と物理的に接触する基板またはスライダ３７上に装着さ
れた対物レンズ３３を含む光ヘッド３１が示されてい
る。上記の摩擦引力特性を示す適切なスライダ材料は、
一般に摩擦係数が低く、非導電性の、結晶質及び非晶質
の広範囲の材料中から選ぶことができる。高い熱伝導性
をも示す材料が好ましいが、摩擦引力作用を示すすべて
の材料で高い熱伝導性が必要とは思われない。たとえ
ば、光スライダは単結晶サファイア製スライダ上に装着
された単純平凸面対物レンズ３３を含むことができる。
と物理的に接触する基板またはスライダ３７上に装着さ
れた対物レンズ３３を含む光ヘッド３１が示されてい
る。上記の摩擦引力特性を示す適切なスライダ材料は、
一般に摩擦係数が低く、非導電性の、結晶質及び非晶質
の広範囲の材料中から選ぶことができる。高い熱伝導性
をも示す材料が好ましいが、摩擦引力作用を示すすべて
の材料で高い熱伝導性が必要とは思われない。たとえ
ば、光スライダは単結晶サファイア製スライダ上に装着
された単純平凸面対物レンズ３３を含むことができる。
【００１５】光ディスク３０は、透明な基板層３４とそ
の内表面上に設けられた薄膜光記録層３６とからなる従
来型の構造を有することができる。透明基板層３４の外
表面または上面は、無定形炭素膜や酸化ジルコニウムな
ど、硬質で透明で導電性の保護上層３２で被覆されてい
る。現在市販されている薄膜ディスクは、厚さ約３００
Åの硬質無定形炭素の保護コーティングをもつものが入
手できる。さらに、ディスク表面は、粗面度約４００Å
のテクスチャ付きである。したがって、どんな集束光学
系も、光ディスク表面から（オーバーコート３２の厚さ
を含めて）８００Å未満と、現在利用されている半導体
レーザの波長の何分の一かの所に位置決めすることがで
き、かつ従来技術の電気機械式サーボ機構を必要とせず
にこの位置を保持することができる。ディスクとスライ
ダの表面を平滑にし、オーバーコート層の厚さを薄くす
ると、２００Å未満のヘッドとディスクの分離間隔が達
成できる。
の内表面上に設けられた薄膜光記録層３６とからなる従
来型の構造を有することができる。透明基板層３４の外
表面または上面は、無定形炭素膜や酸化ジルコニウムな
ど、硬質で透明で導電性の保護上層３２で被覆されてい
る。現在市販されている薄膜ディスクは、厚さ約３００
Åの硬質無定形炭素の保護コーティングをもつものが入
手できる。さらに、ディスク表面は、粗面度約４００Å
のテクスチャ付きである。したがって、どんな集束光学
系も、光ディスク表面から（オーバーコート３２の厚さ
を含めて）８００Å未満と、現在利用されている半導体
レーザの波長の何分の一かの所に位置決めすることがで
き、かつ従来技術の電気機械式サーボ機構を必要とせず
にこの位置を保持することができる。ディスクとスライ
ダの表面を平滑にし、オーバーコート層の厚さを薄くす
ると、２００Å未満のヘッドとディスクの分離間隔が達
成できる。
【００１６】図４を参照すると、光磁気（ＭＯ）記録シ
ステム中で摩擦引力接触式光スライダを実施する情報記
憶システムの例が示されている。光磁気システム４０
は、基本的に、コリメート・レーザ光線４４を発生させ
るコリメータ光学系を含む半導体レーザ４３、偏光手段
４５、ビーム・スピリッタ４７、回転式光ディスク５３
の表面と物理的に接触する光スライダ５１を支持する剛
性懸垂アーム４９、及び光ディスク５３に結合されたモ
ータ手段５５を備えている。反射光線ないし戻り光線４
８はビーム・スプリッタ４７で分離され、ビーム・アナ
ライザ手段５７を介して検出回路５９に向かう。光ディ
スク５３は、図３に関して上述したように従来型の構造
を有し、内表面または下面に反射性のオーバーコート層
付きの薄膜光記録層を有する透明基板層を備えている。
透明基板層の外表面または上面は導電性の硬質保護オー
バーコート層で被覆され、このオーバーコート層は、ス
ライダとディスク表面の相対運動によって発生する摩擦
電荷を放出するために接地されている。市販の薄膜磁気
記憶ディスクで普通に使用されている硬質無定形炭素膜
は、厚さ３０ｎｍ以下のとき、この目的には十分な程度
に導電性であり透明である。
ステム中で摩擦引力接触式光スライダを実施する情報記
憶システムの例が示されている。光磁気システム４０
は、基本的に、コリメート・レーザ光線４４を発生させ
るコリメータ光学系を含む半導体レーザ４３、偏光手段
４５、ビーム・スピリッタ４７、回転式光ディスク５３
の表面と物理的に接触する光スライダ５１を支持する剛
性懸垂アーム４９、及び光ディスク５３に結合されたモ
ータ手段５５を備えている。反射光線ないし戻り光線４
８はビーム・スプリッタ４７で分離され、ビーム・アナ
ライザ手段５７を介して検出回路５９に向かう。光ディ
スク５３は、図３に関して上述したように従来型の構造
を有し、内表面または下面に反射性のオーバーコート層
付きの薄膜光記録層を有する透明基板層を備えている。
透明基板層の外表面または上面は導電性の硬質保護オー
バーコート層で被覆され、このオーバーコート層は、ス
ライダとディスク表面の相対運動によって発生する摩擦
電荷を放出するために接地されている。市販の薄膜磁気
記憶ディスクで普通に使用されている硬質無定形炭素膜
は、厚さ３０ｎｍ以下のとき、この目的には十分な程度
に導電性であり透明である。
【００１７】光スライダ５１は、表面の凹凸やディスク
の振れにかかわらずスライダがディスク表面を垂直に追
従するように、フレクシャばね（図５及び図７に示す）
によって支持アーム４９から懸垂されている。剛性の支
持アーム４９はレール４２上に装着され、スライダが所
望のディスク・トラックにアクセスできるようにディス
ク５３の半径に沿って移動できる。支持アーム４９の動
きは、たとえばボイス・コイル・モータなどのアクセス
機構（図示せず）に結合されている。ボイス・コイル・
モータとは、固定した磁界内で可動なコイルであり、コ
イルの運動の方向と速度が光ヘッド位置決め回路（図示
せず）によって制御される。光スライダ５１（図１に示
す）は、ディスクの運動に関して、「雪かき」効果をも
たらすように成形され装着される。すなわち、光スライ
ダはディスク表面上のちり粒子を効果的に押しのけ、そ
れによってちりその他の粒子が対物レンズとディスク表
面の間に入り込む可能性を最小限に抑えあるいはなく
す。
の振れにかかわらずスライダがディスク表面を垂直に追
従するように、フレクシャばね（図５及び図７に示す）
によって支持アーム４９から懸垂されている。剛性の支
持アーム４９はレール４２上に装着され、スライダが所
望のディスク・トラックにアクセスできるようにディス
ク５３の半径に沿って移動できる。支持アーム４９の動
きは、たとえばボイス・コイル・モータなどのアクセス
機構（図示せず）に結合されている。ボイス・コイル・
モータとは、固定した磁界内で可動なコイルであり、コ
イルの運動の方向と速度が光ヘッド位置決め回路（図示
せず）によって制御される。光スライダ５１（図１に示
す）は、ディスクの運動に関して、「雪かき」効果をも
たらすように成形され装着される。すなわち、光スライ
ダはディスク表面上のちり粒子を効果的に押しのけ、そ
れによってちりその他の粒子が対物レンズとディスク表
面の間に入り込む可能性を最小限に抑えあるいはなく
す。
【００１８】図５を参照すると、光磁気記憶システムで
の使用に適した光スライダ５１は、対物レンズ６４と、
スライダ５１の後端またはその付近でスライダ５１とデ
ィスク３０の表面の界面６８に近接して対物レンズと同
心に装着された磁気コイル６６とを有する。別法とし
て、対物レンズ６４及び磁気コイル６６を、スライダ５
１を貫通して垂直に延びる穴７５またはスライダ５１の
後端の表面に形成された縦溝７５の内部に装着すること
もできる。スライダ５１は、フレクシャばね懸垂装置６
３によって支持アーム４９から懸垂される。スライダ５
１は、支持アーム４９に対して、レンズ６４が縦に形成
された穴７６と位置合せされるような位置にある。レー
ザ光線４６は、穴７６に沿ってミラー６１に当たりレン
ズ６４を通って光磁気記録層７１上に集束される。レー
ザ光線４６は、透過光線４４と反射層７３で反射された
戻り光線４８とを含む。上記のように、光磁気ディスク
３０は、内表面または下面に反射層７３を備えた光磁気
記録層７１と、スライダ５１と物理的に接触する保護オ
ーバーコート層６７とを有する透明基板層６９を備えて
いる。
の使用に適した光スライダ５１は、対物レンズ６４と、
スライダ５１の後端またはその付近でスライダ５１とデ
ィスク３０の表面の界面６８に近接して対物レンズと同
心に装着された磁気コイル６６とを有する。別法とし
て、対物レンズ６４及び磁気コイル６６を、スライダ５
１を貫通して垂直に延びる穴７５またはスライダ５１の
後端の表面に形成された縦溝７５の内部に装着すること
もできる。スライダ５１は、フレクシャばね懸垂装置６
３によって支持アーム４９から懸垂される。スライダ５
１は、支持アーム４９に対して、レンズ６４が縦に形成
された穴７６と位置合せされるような位置にある。レー
ザ光線４６は、穴７６に沿ってミラー６１に当たりレン
ズ６４を通って光磁気記録層７１上に集束される。レー
ザ光線４６は、透過光線４４と反射層７３で反射された
戻り光線４８とを含む。上記のように、光磁気ディスク
３０は、内表面または下面に反射層７３を備えた光磁気
記録層７１と、スライダ５１と物理的に接触する保護オ
ーバーコート層６７とを有する透明基板層６９を備えて
いる。
【００１９】次に図６を参照すると、平凸面対物レンズ
６５を装着した接触式スライダ５１がフレクシャばね６
３によって支持アーム４９から懸垂されている。図５に
関して上述したように、対物レンズ６５はレーザ光線４
６を受けて光記録層８１上に集束させる位置にある。媒
体中での光の波長が、その媒体中での屈折率によって減
少するという原理を利用すると、レーザ光線の光解像度
を、空気中で達成できる解像度より著しく増加させるこ
とができる。それには、対物レンズ６５ならびに保護オ
ーバーコート層７９に屈折率の大きな材料を使用する必
要がある。平凸面対物レンズ６５の平坦な底面は、スラ
イダとディスクの界面６８を通る光エネルギーの伝達効
率を高め、焦点の歪みを最小限に抑えるため、スライダ
５１の底面と同一平面上にある。光ディスク８０は、従
来型の磁気記録ディスクと類似のもので、非常に平滑な
上面を有する典型的にはアルミニウム合金またはガラス
製の基板層８５と、反射性薄膜層８３と光記録層または
光磁気記録層８１とを備えている。光記録層８１は適明
な保護層７９でオーバーコートされ、この保護層７９は
スライダと接触するディスク表面を形成し、光記録層の
化学的絶縁及び摩耗保護を提供するのに十分な約３００
Åまたはそれ未満の厚さである。ディスクとスライダ５
１の相対運動によって発生する摩擦電荷の放出を行うた
め、反射性薄膜層８３またはディスク基板層８５が接地
される。上述のように、保護オーバーコート層７９は屈
折率の高い材料でできている。屈折率が約２のジルコニ
ア（ＺｉＯ2）が、摩擦電気接触式記録用に適したディ
スク・コーティングであり、磁気薄膜ディスク用の保護
オーバーコート層として一般に使用されている。屈折率
の高い適当な硬質材料の他の例としては、ルチル（２．
５）、ダイヤモンド（２．４）、Ｇａ Ａｓ（３．
３）、ＳｒＴｉＯ3（２．３）、Ｆｅ2Ｏ3（３．２）が
ある。
６５を装着した接触式スライダ５１がフレクシャばね６
３によって支持アーム４９から懸垂されている。図５に
関して上述したように、対物レンズ６５はレーザ光線４
６を受けて光記録層８１上に集束させる位置にある。媒
体中での光の波長が、その媒体中での屈折率によって減
少するという原理を利用すると、レーザ光線の光解像度
を、空気中で達成できる解像度より著しく増加させるこ
とができる。それには、対物レンズ６５ならびに保護オ
ーバーコート層７９に屈折率の大きな材料を使用する必
要がある。平凸面対物レンズ６５の平坦な底面は、スラ
イダとディスクの界面６８を通る光エネルギーの伝達効
率を高め、焦点の歪みを最小限に抑えるため、スライダ
５１の底面と同一平面上にある。光ディスク８０は、従
来型の磁気記録ディスクと類似のもので、非常に平滑な
上面を有する典型的にはアルミニウム合金またはガラス
製の基板層８５と、反射性薄膜層８３と光記録層または
光磁気記録層８１とを備えている。光記録層８１は適明
な保護層７９でオーバーコートされ、この保護層７９は
スライダと接触するディスク表面を形成し、光記録層の
化学的絶縁及び摩耗保護を提供するのに十分な約３００
Åまたはそれ未満の厚さである。ディスクとスライダ５
１の相対運動によって発生する摩擦電荷の放出を行うた
め、反射性薄膜層８３またはディスク基板層８５が接地
される。上述のように、保護オーバーコート層７９は屈
折率の高い材料でできている。屈折率が約２のジルコニ
ア（ＺｉＯ2）が、摩擦電気接触式記録用に適したディ
スク・コーティングであり、磁気薄膜ディスク用の保護
オーバーコート層として一般に使用されている。屈折率
の高い適当な硬質材料の他の例としては、ルチル（２．
５）、ダイヤモンド（２．４）、Ｇａ Ａｓ（３．
３）、ＳｒＴｉＯ3（２．３）、Ｆｅ2Ｏ3（３．２）が
ある。
【００２０】対物レンズ６５の屈折率ｎが保護オーバー
コート層７９の屈折率と等しいと仮定すると、この系の
解像度ｒは次式のようになる。 ｒ＝λ／（２ｎ ＳｉｎΘ） ただし、Θは図６に示すように集束光円錐体の角度であ
る。
コート層７９の屈折率と等しいと仮定すると、この系の
解像度ｒは次式のようになる。 ｒ＝λ／（２ｎ ＳｉｎΘ） ただし、Θは図６に示すように集束光円錐体の角度であ
る。
【００２１】次に図７を参照すると、接触式スライダ９
２に装着または埋設された組込み式光ヘッド８２を備え
る複合型光スライダが示されている。光ファイバ９５
が、透過光線をスライダ９２に結合し、光線はさらに偏
光手段８４とミラー８６を介して対物レンズ９１に到
り、反射層８３へ向けて集束される。反射光線は対物レ
ンズ９１、ビーム・スプリッタ８９、ビーム・アナライ
ザ手段８８、光ファイバ９３を通って検出回路（図示せ
ず）に到る。光ファイバ９３、９５を偏光手段８４、ビ
ーム８６、ビーム・スプリッタ８９、ビーム・アナライ
ザ８８を含む組込み光学要素と共に使用すると、光学装
置の複雑さが軽減され、対物レンズとの精密な光学的位
置合せが達成できる。図６に関して上述したように、適
切な光ディスクは、反射層８３と光記録層８１と保護オ
ーバーコート層７９が上に付着されたディスク基板８５
を備えている。
２に装着または埋設された組込み式光ヘッド８２を備え
る複合型光スライダが示されている。光ファイバ９５
が、透過光線をスライダ９２に結合し、光線はさらに偏
光手段８４とミラー８６を介して対物レンズ９１に到
り、反射層８３へ向けて集束される。反射光線は対物レ
ンズ９１、ビーム・スプリッタ８９、ビーム・アナライ
ザ手段８８、光ファイバ９３を通って検出回路（図示せ
ず）に到る。光ファイバ９３、９５を偏光手段８４、ビ
ーム８６、ビーム・スプリッタ８９、ビーム・アナライ
ザ８８を含む組込み光学要素と共に使用すると、光学装
置の複雑さが軽減され、対物レンズとの精密な光学的位
置合せが達成できる。図６に関して上述したように、適
切な光ディスクは、反射層８３と光記録層８１と保護オ
ーバーコート層７９が上に付着されたディスク基板８５
を備えている。
【図１】本発明の原理にもとづく、回転式記憶ディスク
上に支持された接触式スライダの斜視図である。
上に支持された接触式スライダの斜視図である。
【図２】図１に示すような選択されたスライダ上の摩擦
力と外部荷重の関係を示すグラフである。
力と外部荷重の関係を示すグラフである。
【図３】図１に示すスライダの好ましい一実施例の断面
図である。
図である。
【図４】本発明に基づく光記憶システムの概念的斜視図
である。
である。
【図５】図４に示すような光磁気システムで使用される
スライダの好ましい一実施例の断面図である。
スライダの好ましい一実施例の断面図である。
【図６】図４に示すスライダの好ましい一実施例の断面
図である。
図である。
【図７】図４に示すスライダのもう一つの好ましい実施
例の断面図である。
例の断面図である。
３０ 光記録媒体（光ディスク） ３１ 光ヘッド ３２ 保護オーバーコート層 ３３ 対物レンズ ３４ 透明基板層 ３６ 薄膜光記録層 ３７ スライダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギャリー・マイルズ・マッククレランド アメリカ合衆国94306、カリフォルニア州 パロアルト、エンシナ・グランデ 753 (72)発明者 ハジメ・セキ アメリカ合衆国95120、カリフォルニア州 サンノゼ、モハベ・ドライブ 6466
Claims (10)
- 【請求項１】光線を光記憶媒体上に集束させるための集
束手段と、 上記光記憶媒体との物理的接触状態に保持されるための
支持手段とを含み、 上記集束手段が、上記光記憶媒体の主表面に近接しうる
ように上記支持手段に装着されている、 光記憶媒体と共に使用するための光ヘッド装置。 - 【請求項２】上記支持手段が、単結晶材料、多結晶材料
及び非晶質材料からなる群から選択された非導電性材料
から製造された成形接触スライダを含むことを特徴とす
る、請求項１に記載の光ヘッド装置。 - 【請求項３】上記支持手段が、マイナスの荷重領域で非
線形の荷重／摩擦特性を有する材料から製造された接触
スライダを含むことを特徴とする、請求項１に記載の光
ヘッド装置。 - 【請求項４】上記集束手段が、上記支持手段に固定して
装着された対物レンズを含むことを特徴とする、請求項
１に記載の光ヘッド装置。 - 【請求項５】さらに、上記光線を受け、上記光線を上記
集束手段に送り、上記集束手段から戻る光線を受けとる
光学手段を含み、上記光学手段が上記支持手段上に剛性
的に装着されている、請求項１に記載の光ヘッド装置。 - 【請求項６】光記憶材料の層を付着した剛性基板を含む
光記憶媒体と、 マイナスの荷重領域で非線形の荷重／摩擦特性を有する
材料の基板を含む光ヘッドと、 上記光記憶媒体と実質上物理的に接触した状態に上記光
ヘッドを支持する支持手段と、 上記光記憶媒体に結合され、上記光記憶媒体と上記光ヘ
ッドの間で、上記光ヘッド基板の上記の荷重／摩擦特性
に従った復元力を発生するのに十分な選択された動作速
度までの相対運動を発生させるための手段とを含み、 上記復元力が、上記光ヘッドにも上記光記憶媒体にも過
度の摩耗を生じさせずに上記の選択された動作速度で上
記光記憶媒体と実質上物理的に接触した状態に上記光ヘ
ッドを保持するのに十分な強さを有する、光記憶システ
ム。 - 【請求項７】上記光記憶媒体が、光磁気記憶媒体を含む
ことを特徴とする、請求項６に記載の光記憶システム。 - 【請求項８】上記光ヘッドが、さらに上記光磁気記憶媒
体にバイアスをかけるための磁界を発生させる磁気手段
を含むことを特徴とする、請求項７に記載の光記憶シス
テム。 - 【請求項９】上記支持手段が、剛性アクセス・アーム
と、上記光ヘッドを懸垂するためのばね手段とを含み、
上記ばね手段が上記光ヘッドに対する所定の外部荷重を
もたらすことを特徴とする、請求項６に記載の光記憶シ
ステム。 - 【請求項１０】上記基板が、単結晶材料、多結晶材料及
び非晶質材料からなる群から選択された非導電性材料か
ら製造された、接触スライダを含むことを特徴とする、
請求項６に記載の光記憶システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US814722 | 1991-12-24 | ||
| US07/814,722 US5351229A (en) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | Tribo-attractive contact slider for an optical read/write system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05234118A true JPH05234118A (ja) | 1993-09-10 |
| JP2614389B2 JP2614389B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=25215828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4306693A Expired - Lifetime JP2614389B2 (ja) | 1991-12-24 | 1992-11-17 | 光記憶装置及び光ヘッド装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5351229A (ja) |
| EP (1) | EP0549237B1 (ja) |
| JP (1) | JP2614389B2 (ja) |
| KR (1) | KR960008601B1 (ja) |
| CN (1) | CN1050433C (ja) |
| DE (1) | DE69224606T2 (ja) |
| MY (1) | MY114232A (ja) |
| TW (1) | TW238385B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001015151A1 (fr) * | 1999-08-25 | 2001-03-01 | Seiko Instruments Inc. | Tete optique a champ proche et procede de fabrication de celle-ci |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5305165A (en) * | 1991-12-24 | 1994-04-19 | International Business Machines Corporation | Tribo-attractive contact data storage system |
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