KR100203831B1 - 광자기 디스크 드라이브 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광자기 디스크 드라이브 시스템에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 광자기 디스크 드라이브 시스템에 있어서, 상기 드라이브 시스템에 온도 조절장치가 디스크를 일정온도범위로 가열 및 유지할 수 있도록 디스크로 부터 일정거리 이격되고, 디스크축을 기준으로 광원 또는 픽업의 반대편에 상기 온도조절장치를 광자기 디스크 드라이브 시스템에 제공하므로써 광원으로 단파장의 적외선레이저의 사용을 가능하게 하고, 이에따라 디스크의 기록밀도를 향상시킬 수 있는 광자기 디스크 드라이브 시스템에 관한 것이다.

Description

광자기 디스크 드라이브 시스템
제1도는 일반적인 광자기 디스크의 회전수에 따른 임계 기록파워(Pth)를 나타낸 그래프.
제2도는 종래의 층구조를 변경한 광자기 디스크의 100만회 소거/기록/재생 테스트 전후 기록파워(Write Power)에 따른 기록재생특성(CNR)을 나타낸 그래프.
제3도는 종래의 광자기 디스크 드라이브 시스템을 개략적으로 도시한 도면.
제4도는 본 발명의 광자기 디스크 드라이브 시스템을 개략적으로 도시한 도면.
제5도는 본 발명의 온도조절 회로도의 일실시예를 도시한 도면.
제6도는 일반적인 광자기 디스크의 커회전각(θk), 보자력(Hc)의 온도 의존성을 나타낸 그래프.
제7도는 본 발명에 따른 기록시의 디스크 기록막의 온도변화에 대한 최대 기록재생특성값을 나타낸 그래프.
제8도는 본 발명에 따른 기록시의 디스크 기록막의 온도변화에 대한 따른 임계 기록파워를 나타낸 그래프.
제9도는 본 발명에 따른 기록시의 디스크 온도변화에 대한 최적기록파워를 나타낸 그래프.
제10도는 본 발명에 따른 기록시의 재생파워(read power)에 대한 임계 기록파워를 나타낸 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 11 : 전자석 2, 12 : 픽업
3, 13 : 디스크 15 : 외부열원(heater)
16 : 온도센서
본 발명은 광자기 디스크 드라이브 시스템에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 광자기 디스크 드라이브 시스템에 온도조절회로를 가진 외부열원 및 온도센서로 구성된 온도조절장치를 제공하여 단파장 광원 및 고기록 주파수로서 디스크를 고용량화할 수 있는 광자기디스크 드라이브시스템에 관한 것이다.
광자기 디스크(disk) 및 드라이브(drive)의 성능중 가장 대표적인 것으로는 정보저장용량 및 데이타 전송율(data transfer rate)이 있으며, 이러한 두가지 성능의 향상을 위해서는 공히 디스크의 기록감도(writing sensitivity)향상이 필요하다.
광자기 디스크의 정보저장용량을 향상시키기 위해서는 단파장 광원과 고기록 주파수를 사용해야 한다. 이때, 단파장 광원으로 적외선 레이저의 SHG(제2고조파 발진기)와 에너지 띠 간격(energy band gap)이 큰 반도체 레이저가 있는데, 전자는 얻을 수 있는 출력(Power)이 제한되어 있고, 후자는 파장이 충분히 작지 않다. 그러므로, 단파장의 적외선 레이저의 SHG를 광원으로 사용하려면 저출력(Low Power)기록이 가능한 디스크가 있어야 한다.
또한, 데이타전송율을 높이기 위해서 회전수(1세대 최대 3600rpm)를 높여야 하는데, 제1도에 도시된 바와 같이 임계기록 파워는 회전수에 비례하여 증가되므로 제한된 레이저 파워에서 충분한 기록파워마진(write power margin)을 얻기 위해서는 디스크의 감도가 좋아야 한다. 즉, Pth가 낮아야 한다.
미디어의 기록감도(Pth)를 결정하는 요인으로는 기록막의 재질(Tc등), 층구조, 각층의 두께, 광학상수 및 열절달상수등이 있다. 이중에서 디스크의 광학특성을 변화시키지 않으면서 감도(sensitivity)를 손쉽게 조절할 수 있는 변수로는 반사막인 Al층의 두께이다. 그러나, 디스크 Al 반사막의 두께는 디스크의 수명과 밀접한 관련을 가진다. 즉, Al층의 두께를 줄이면 디스크의 감도를 향상시킬 수 있으나 수명이 문제가 된다.
한편, 미디어 외적으로 조절할 수 있는 변수로는 디스크 회전속력(rotation speed), 바이어스 자계(bias magnetic field). 기록최저파워(write bottom power), 기록전 기록막의 온도(ambient temperature, 이하 Ta)등이 있다. 디스크의 회전속력은 데이터 전송율 및 디스크 포맷(disk format)등과 밀접한 관계가 있으므로 감도만을 위해 변경하기는 어려운 문제점이 있다. 또한, 기록최저파워는 열간섭(thermal interference)과 관계있으므로 많이 높일 수 없다. 나머지는 외부자계 및 기록전 기록막의 온도인데 외부자계를 주는 코일(Coil)이 기록전 기록막의 온도를 결정하는 주요열원이기도 하다.
종래의 MODD는 충분한 출력의 레이저를 가지고 있으므로 현재의 기록 감도, 즉 Pth=4.2mW - 5.2mW로도 충분하였다. 그러나, 얻을 수 있는 최대 파워가 작은 단파장광원을 활용하기 위해서는 기록감도(Pth)가 2.2mW에서 2.8mW까지는 확보되어야 한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 층구조, 특히, Al층의 두께의 변경으로 개선될 수 있으나 이러한 방식으로 기록감도(Pth)를 낮춘 디스크는 100만회의 소거/기록/재생후에 반사율, 기록재생특성(CNR), 기록감도(Pth)가 감소하는데 심한 경우는 제2도에 도시된 바와 같이 기록감도(Pth)가 재생출력과 비슷하게 되는 문제점이 있었다. 디스크적 측면에서 또다른 방안으로는 기록막의 재질을 열전도율이 낮은 사성분계(TbFeCoCr등)를 사용하는 방안이 제안되었으나, 이와 같은 조성도 기록 및 재생시에 파워가 작은 광원을 사용할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 종래방식의 문제점으로는 외부환경이 달라짐에 따라 기록시 기록전 기록막의 온도(Ambient Temperature)가 바뀌므로 정확한 기록을 위해서는 기록조건을 실온에 따라 조정해야 되는 문제점이 있었다. 특히, 피트 엣지 레코딩(pit edge recording)에서는 기록자구크기의 높은 정밀도가 요구되므로 외부온도가 중요한 변수가 되어 기록조건들이 복잡해지는 어려운 점이 있었고, 디스크의 고용량화를 위하여 짧은 파장의 광원(적외선 레이저의 SHG)을 사용할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 디스크를 가열할 수 있도록 디스크 드라이브 시스템에 온도조절장치를 제공하므로써 디스크의 기록감도를 향상시켜 단파장 광원의 사용이 가능한 광자기 디스크 드라이브 시스템을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광자기 디스크 드라이브시스템은 광자기 디스크 드라이브 시스템에 있어서, 상기 드라이브 시스템에 온도 조절장치가 디스크를 일정온도범위로 가열 및 유지할 수 있도록 디스크로 부터 일정거리 이격되고, 디스크축을 기준으로 광원 또는 픽업의 반대편에 상기 온도조절장치가 형성된 것으로 이루어진다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보며 다음과 같다.
본 발명은 드라이브적인 측면에서 접근한 것으로서 종래의 광자기 디스크 드라이브 시스템이 디스크의 고용량화를 위한 충분한 출력을 제공할 수 없었던 것을 기록전 기록막의 온도(Ta)를 90℃까지 올려서 충분한 파워를 확보하여 1mW의 기록감도를 줄이므로서 이를 이용하여 기록파워마진을 확보할 수 있게 하는 것이다.
본 발명에서는 적외선 레이저의 SHG의 장점인 단파장을 이용하고, 이의 단점인 파워를 보충하기 위하여 인위적인 외부열원으로 기록전 기록막의 온도(Ta)를 높여서 기록에 필요한 온도변환(Tc-Ta, TC:큐리온도)를 줄이므로서 상대적으로 낮은 기록 출력파워로 단파장 광원의 사용을 가능하게 한다.
본 발명의 온도조절장치는 제3도에 도시된 바와 같이 디스크(3)의 회전축에 대하여 우측 상부에 전자석(1), 그하부에 픽업(2)을 위치시킨 종래의 드라이브 시스템에 제4도에 도시된 바와 같이 디스크(13)의 좌측상부에 디스크를 가열할 수 있도록 온도조절회로를 가지는 외부열원(15)을 두고, 이의 반대폭 즉, 디스크 하부에 디스크의 온도를 감지하는 온도센서(16)를 위치시키고, 레이저는 단파장 광원으로 적외선 레이저의 SHG를 사용하여 광자기 디스크 드라이브를 제작한다.
본 발명의 디스크 드라이브를 구성하는 온도센서(16)는 0-100℃에서 유효하게 동작하여야 하며, 디스크의 온도기 90℃이상으로 상승하는 것을 방지하고, 디스크의 온도가 70℃이하로 내려가지 않도록 디스크의 온도를 측정한다. 또한, 센서(16)로부터 감지된 신호는 온도조절회로에 전달되고, 이후 온도조절회로는 필요한 만큼 외부열원(15)을 제어한다. 온도조절회로는 제5도에 도시된 바와 같이 통상적인 회로를 사용하고, 디스크의 온도가 70℃이하가 될 경우 외부열원(15)이 디스크를 가열하여 온도범위 70℃-90℃가 되게 한다. 또한, 디스크의 온도가 90℃이상이 될 경우 외부열원이 디스크에 열의 공급을 중단하도록 제어한다. 상기 외부열원(15)은 회전하는 디스크에 충분한 열을 전달하기에 모든 종류의 열원을 사용할 수 있으나, 통상 열복사 방식의 IR램프(적외선 램프)를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 이와 같은 광자기 디스크 드라이브 시스템을 이용하여 디스크에 기록 및 재생하는 원리는 다음과 같다.
일반적으로 지구에 형성된 자화는 자성물질의 성질에 의하여 통상적으로 큐리온도 이상이 되었을 때 탈자되는데, 이러한 것(즉, 큐리온도 이상으로 가열하는 것)은 디스크에 소정의 정보를 기록하기 위하여 반드시 요구되는 기본적인 과정으로서, 본 발명에 따른 디스크의 기록 및 재생방법은 레이저광을 집광시켜 국소영역을 큐리온도 이상으로 가열하여 자구에 형성된 자화의 방향을 탈자시켜 낮은 외부자계로 자화 반전시키는 종래의 기록원리와는 달리 디스크의 온도가 큐리온도에 도달하기전에 외부열원(15)으로 일정온도범위 70℃-90℃로 디스크를 가열하여 유지시키고, 온도센서(16)로서 디스크의 온도가 70℃이하가 될 경우 외부열원에서 열을 공급하도록 하여 디스크의 온도를 올리고, 90℃보다 커지면 외부열원의 열공급을 차단하여 상기 온도범위로 향상 유지시키면서 다시 2차로 기록하고자 하는 국소영역에 단파장 광원(적외선 레이저의 SHG)으로 가열하여 탈자시킨 후 전자석으로 원하는 소정의 정보를 기록한다. 이때, 상기 온도범위는 디스크 가열시 디스크의 온도가 최소한 큐리온도 이하로 유지되어야 하고, 온도범위 70℃-90℃가 바람직하며, 상기 범위의 상한인 90℃보다 커지거나 큐리온도에 접근하면 디스크에 기록된 정보, 즉 각 자구에 형성된 자화에 영향을 미쳐 기록된 정보가 소실되고, 70℃보다 작아지면 적외선 레이저의 파워를 보충하기 어렵게 되어 기록감도의 향상이 나빠진다. 또한, 디스크 자성 물질은 큐리온도에 가까워질수록 제6도에 도시된 바와 같이 커회전각과 보자력(Hc)이 감소되고, 이것은 기록재생특성의 감소를 유발하게 되는데, 이를 보완하기 위해서는 재생파워마진이 큰 디스크(즉, θk감소가 작은 Disk) 및 1세대보다 보상온도가 높은 조성을 써서 높은 온도에서도 충분한 보자력이 유지되는 디스크를 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 이것이 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.
[실시예]
샘플 제조된 광자기 디스크 드라이브 시스템에 상용의 IR램프를 열원으로서 제4도에 도시된 바와 같은 위치에 디스크와의 거리가 열전달이 잘될 수 있도록 적절하게 부착하고, 제5도와 같은 온도조절회로도를 포함한 온도센서를 제4도에 도시된 바와 같은 위치에 디스크와의 거리를 적절하게 하여 기록막의 온도를 측정할 수 있도록 부착하여 광자기 디스크 드라이브 시스템을 제작하였다.
이와 같이 제조된 드라이브 시스템을 사용하여 실제 단파장 광원이 사용될 수 있는지를 알기 위하여 광자기 디스크를 본 발명의 외부열원으로 20℃에서 90℃까지 가열하고, 830㎚파장의 적외선레이저로 기록재생을 실시하면서 디스크의 최대 기록재생특성을 어드벤티스트(advantest) 스펙트럼 분석기로 기록재생특성을 측정한 값의 그래프를 제7도에 도시하였으며, 또한 임계기록파워를 기록재생특성이 30dB이 되는 파워로 측정한 값의 그래프를 제8도에 도시하였다.
하기 표 1에 그 측정값을 기재하였다.
또한, 상기 기록시의 디스크의 온도변화에 대한 최적기록파워를 제4도에 도시된 시스템으로 측정한 것을 제9도에 도시하였다.
제7도 및 제8도에 도시된 바와 같이 디스크의 온도가 20℃에서 90℃까지 변화될 때, 최대 기록재생특성(CNR값) 및 임계기록파워는 디스크의 온도가 상승함에 따라 줄어드나, 이의 변화폭은 크지 않다.
제9도는 본 발명에 따른 디스크 기록시의 디스크 온도변화에 대한 최적기록 파워(second harmonic minimum인 기록 파워)를 나타낸 그래프로서, 최적기록파워의 값이 디스크의 기록막 온도가 상승하면 감소된다는 것을 알 수 있다.
제10도는 본 발명에 따른 디스크의 기록시의 디스크의 기록막 온도가 각각 25℃외 60℃일 때에 최대 기록재생특성값을 여러 재생 파워에서 측정한 것으로 온도가 증가할수록 재생파워 마진이 작아짐을 알 수 있다.
따라서, 상기 결과로 부터 디스크의 온도가 70-90℃범위로 유지하여 디스크에 기록 및 재생을 할 경우에 필요한 충분한 기록파워와 기록재생특성을 얻을 수 있으므로 단파장의 레이저를 사용할 수 있는 것을 알 수 있었다.
그러므로, 본 발명의 광자기 디스크 드라이브 시스템은 단파장의 적외선 레이저를 사용하므로써 디스크의 용량을 증대시키고, 기록밀도를 향상시키며, 또한, 외부열원으로 미리 큐리온도 가까이 디스크의 온도를 올리므로써 적외선 레이저의 단점인 낮은 출력파워를 보충하여 디스크의 감소를 향상시킨다. 또한, 온도조절장치를 포함하므로 외부와 상관없이 일정한 온도조건을 유지할 수 있으므로 뛰어난 환경적응성을 확보할 수 있고, 기록조건이 간단한 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 광자기 디스크 드라이브 시스템에 있어서, 상기 드라이브 시스템에 온도 조절장치가 디스크를 일정온도범위로 가열 및 유지할 수 있도록 디스크로 부터 일정거리 이격되고, 디스크축을 기준으로 광원 또는 픽업의 반대편에 상기 온도조절장치가 형성된 것을 특징으로 하는 광자기 디스크 드라이브 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 온도조절장치가 열원을 제어하기 위한 온도조절회로를 가지고 디스크를 가열하는 외부열원 및 디스크의 온도를 감지하여 상기 외부열원의 온도조절회로로 신호를 보내는 온도센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 광자기 디스크 드라이브 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 외부열원으로 디스크의 온도를 디스크의 큐리온도 이하로 유지하는 것을 특징으로 하는 광자기 디스크 드라이브 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 외부열원으로 디스크의 온도를 70℃-90℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 광자기 디스크 드라이브 시스템.
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