KR100553482B1 - 불규칙적으로 위치한 텍스쳐링 형상을 가진 자기매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기 데이터 저장 매체에 관한 것으로, 자기 데이터 저장 매체는 디스크가 고정될 때 공기 베어링 슬라이더와 결합하는 전용 변환 헤드 접촉 존을 포함한다. 접촉 존은 실질적으로 원주방향 나선 경로를 형성하는 떨어져 이격된 노듈의 불규칙적인 시퀀스로 텍스쳐링된다. 나선 경로는 균일한 반경방향 피치를 규정하는 다중 항을 포함한다. 원주방향 피치는 불규칙하며, 특히, 바람직하게 실제 이격 간격이 공칭 간격 주위에서 변하는 의사무작위 함수에 따라 결정되고, 그 범위는 공칭 간격과 유사하지만 일반적으로는 더 작다. 의사무작위 어레이는 포커싱된 레이저 빔을 접촉 존상에 조사하는 단계를 포함하는 텍스쳐링 방법에 의해 형성될 수 있다. 디스크는 레이저에 비해 일정한 원주방향 속도를 유지하도록 회전하며 희망하는 반경방향 피치를 제공하도록 반경방향으로 이동된다. 레이저는 연속파 모드로 동작하고, 디스크와 레이저 사이의 음향-광학 조정기는 연속 레이저 노출간의 시간 간격으로 의사무작위 변화를 제공하도록 동작된다.

Description

불규칙적으로 위치한 텍스쳐링 형상을 가진 자기매체 {MAGNETIC MEDIA WITH RANDOMLY POSITIONED TEXTURING FEATURES}

본 발명은 자기 데이터 저장 매체의 텍스쳐링에 관한 것으로, 특히 시스템 공진을 최소화하기 위해 상기 매체의 전용 변환 헤드 접촉 영역의 텍스쳐링에 관한 것이다.

특히 데이터 변환 헤드와 접촉하도록 설계된 상부 영역의 자기 디스크 레이저 텍스쳐링은 기계적으로 텍스쳐링된 디스크와 비교하여 마찰이 감소하고 마모 특성이 개선되는 것으로 공지되어 있다. 통상적인 레이저 텍스쳐링은 다수 위치에서 디스크 기판 표면상에 레이저 빔을 포커싱하는 단계 및 각각의 위치에서 상승된 림(rim)에 의하여 감싸인 함몰부를 형성하는 단계를 포함하는데, 이는 미국특허 5,062,021(랜잔) 및 5,108,781(랜잔)에 개시되어 있다. 국제공개 WO 97/07931 및 WO 97/43079에 개시된 선택적인 방법은 림보다 차라리 돔(dome) 또는 노듈(nodule)을 형성하도록 레이저 빔을 이용하는 것이다. 몇몇 경우, 각각의 돔은 상승된 림에 의해 감싸진다. 그 형상은 원형 또는 타원형 프로파일을 가질 수 있다.

전체적으로, 텍스쳐링 형상은 헤드 접촉 영역 전체에 텍스쳐 패턴 및 배열을 형성한다. 특히 바람직한 패턴은 제어된 각속도로 디스크를 회전시키고 동시에 디스크에 대하여 반경 방향으로 레이저를 이동시킴으로써 형성되는 나선형 패턴이다. 레이저는 개별 텍스쳐링 형상을 형성하도록 펄싱된다. 예를 들어, 디스크는 초당 약 1미터의 원주방향 속도를 제공하도록 회전될 수 있다. 다음에 초당 50,000펄스로 레이저를 동작시킴으로써 20미크론 원주 피치(즉, 인접 텍스쳐링 형상간의 거리)를 제공한다. 레이저의 반경방향 속도는 나선의 인접 턴(turn)사이의 반경방향 피치 또는 이격 간격을 제어하는데, 상기 피치 또는 이격 간격은 약 20미크론일 수 있다.

이러한 방법이 동적 마찰을 감소시키고 전용 변환 헤드 접촉 영역의 마모 특성을 개선시키는데 성공하였지만, 레이저 텍스쳐 형상의 규칙적이고 반복적인 패턴은 원주 피치의 기본 주파수를 기초로 고차 고조파를 포함하는 강한 입력 여기를 발생시킨다. 여기 주파수가 슬라이더 또는 짐벌 및 지지 시스템의 고유 주파수와 일치하면, 공진이 발생하는데, 이런 공진은 글라이드 애벌란시(avalanche) 강하점(디스크/변환 헤드 이격 간격값)을 결정하는 것을 곤란하게 하고 디스크가 글라이드 테스트를 실패했다는 잘못된 신호를 발생시키는 고진폭 음향 에너지 신호를 초래한다.

공진 효과 이외에, 규칙적으로 이격되어 떨어진 텍스쳐링 형상은 디스크 가속 및 감속중에 텍스쳐 형상의 피크와 데이터 변환 헤드와의 간헐적인 접촉에 의해 헤드에 장해를 발생시킬 수 있는 것으로 간주된다. 또한, 텍스쳐링 형상은 가속 및 감속중에 변환 헤드 슬라이더를 지지하는 공기 베어링에 난류를 발생시킨다. 헤드의 가까운 비-접촉 인접부에서, 공기 베어링의 압력 변화는 헤드 공진을 야기할 수 있다.

이전에 고안된 여러 매체 텍스쳐링 대안들은 이러한 난점을 어느 정도 해결하고 있다. 예를 들면, 상술된 국제 공개 WO 97/43079는 레이저 텍스쳐링된 디스크에 비해 기계적으로 텍스쳐링된 디스크가 헤드 이륙(take-off) 및 착륙(landing) 동안 적은 음향 에너지를 발생시키는 방법에 관한 것이다. 대안적인 잡음-감소 텍스쳐링이 여기에 개시되어 있다; 즉, 공개된 명세서의 도 15에 도시된 바와 같이 자신의 단부에서 상호 결합된 림의 열. 1998년 3월 13일 "자기 매체의 저공진 텍스쳐링"이란 제목으로 출원된 미국 출원 번호 제 09/381,079 호, 즉 대응미국특허 제 6,229,670 호에서, 공진 감소 텍스쳐링은 긴 원주 리지 형태 특히, 변환 헤드 접촉 영역 전체에 나선형으로 분명하게 연속적인 리지의 형태로 개시되어 있다. 비록 이러한 두 대안 모두 헤드 이륙과 착륙동안 잡음을 상당히 감소시킬 수는 있으나, 여전히 인접 텍스쳐링 형상간의 실질적인 이격 간격을 가진 잡음-감소 텍스쳐링 장치에 대한 필요성이 존재한다. 이러한 장치는 낮은 제조비용과 전체 헤드 접촉 영역에 걸쳐 균일한 거칠기(roughness)를 더 잘 제공할 수 있기 때문에 바람직하다.

따라서, 본 발명의 목적은 원치 않는 공진 주파수 효과를 최소화하면서 자기 기록 매체의 전용 변환 헤드 접촉 영역에 원하는 표면 거칠기를 부여하기에 적합한 텍스쳐링 형상의 어레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 헤드 접촉 영역이 적어도 저장 매체를 따라 선택된 방향으로 인접 텍스쳐링 형상 사이에 불규칙한 이격 간격으로 의사무작위(pseudo-random) 어레이로 다중 텍스쳐링 형상으로 구성된 토포그래피를 가지는 자기 데이터 저장 매체를 제공하는 것이다.

또다른 목적은 인접 텍스쳐라이징 형상들 간의 간격이 불규칙해지도록 저장 매체를 연속 노출 사이에서 의사무작위 타이밍 간격 시퀀스에 따라 간헐적으로 노출시킴으로써 데이터 저장 매체를 레이저 텍스쳐링하는 방법을 제공하는 것이다.

또다른 목적은 레이저 텍스쳐링된 매체의 바람직한 동적 마찰 및 마모 특성을 나타내며, 헤드가 이륙 및 착륙하는 동안 변환 헤드와 이들의 지지 구조물과의 낮은 공진 작용을 나타내는 자기 데이터 저장 매체를 제공하는 것이다.

이러한 목적들을 제공하기 위하여, 자기 데이터 저장 매체가 제공된다. 상기 매체는 비자화 물질로 형성된 기판 몸체와 상기 기판 몸체 상부에 위치하는 자화 막을 가진다. 기록 매체는 변환 헤드에 대하여 미리 설정된 방향으로 기록 매체를 가속 및 감속하는 중에 자기 데이터 변환 헤드와 표면이 맞물리기에 적합한 접촉 영역을 포함하는 실질적으로 평탄한 표면을 갖는다. 다중 텍스쳐링 형상은 접촉 영역내에 형성된다. 상기 형상은 실질적으로 평평한 표면의 공칭 표면 평면으로부터 외부로 돌출하여 접촉 영역의 표면 거칠기를 규정하도록 한다. 텍스쳐링 형상은 서로 이격되어 떨어지고 미리 설정된 방향으로 인접 텍스쳐링 형상 사이의 불규칙 이격 간격을 규정하도록 배치된다.

삭제

바람직하게는 텍스쳐링 형상은 불규칙 이격 간격을 제공할 뿐만 아니라 원하는 밀도(또는 허용 밀도 범위)를 유지하도록 배치된다. 이를 위해, 텍스쳐링 형상은 인접 형상간의 실제 이격 간격이 공칭 이격 간격 주위에서 변하고 추가로 공칭 이격 간격 보다 적은 범위(최대 이격 간격 - 최소 이격 간격)에서 변하는 시퀀스로 형성된다. 공칭 이격 간격은 원하는 형상 밀도에 의해 선택될 수 있다. 가장 바람직한 장치에서, 이격 간격은 허용 범위에 걸쳐 불규칙적으로 발생된다.

전형적으로, 기록 매체는 자기 디스크이고, 환형 접촉 영역을 가진다. 다음으로, 미리 설정된 방향은 디스크에 대해 원주방향이고, 불규칙 간격은 원주방향 피치이다. 전체 헤드 접촉 영역에 걸친 의사무작위 텍스쳐 패턴은 텍스쳐링 형상의 단일 나선형 시퀀스로서 형성될 수 있다. 나선은 본질적으로 바람직하게 인접 턴 사이에 선택된 일정 반경방향 피치를 가진 원주방향 턴(circumferential turn)을 제공한다.

텍스쳐링 형상은 일반적으로 수평 공칭 평면 상부의 높이의 측면에서 고려할때 공칭 평면에서 떨어진 확장도가 실질적으로 균일하다. 이는 전체 접촉 영역에 걸쳐 균일한 표면 거칠기를 부여한다. 레이저 노듈 또는 범프로서 형성될 때 텍스쳐링 형상은 둥글며 실질적으로 예리한 에지부가 없고 대략 5-30㎚ 범위의 높이를 가진다.

본 발명에 따르면, 이하의 단계를 포함하는 자기 데이터 저장 매체를 표면 텍스쳐링하기 위한 프로세스가 제공된다:

a. 간섭 에너지 빔을 저장 매체에 지향하는 단계; 및

b. 간섭 에너지 빔이 여러 다수의 상이한 위치에서 저장 매체의 선택된 표면에 충돌하도록 하고, 텍스쳐링 형상을 형성함으로써 각각의 위치에서 선택된 표면의 토포그래피를 변화시키면서, 선택된 표면을 따라 적어도 하나의 미리 설정된 방향으로 인접 텍스쳐링 형상 사이에 불규칙 이격 간격을 제공하도록 위치를 선택하는 단계를 포함한다.

데이터 저장 매체가 자기 디스크일 때, 텍스쳐링은 레이저 노출 비율 또는 주파수를 제어하는 것과 연계하여 원주방향 속도를 제공하기 위한 디스크 회전을 포함한다. 적합한 방법중 하나는 레이저 자체를 제어하거나 또는 레이저와 디스크 중간의 광학 부품들을 제어함으로써 레이저 에너지 노출 에피소드의 타이밍을 변화시키면서 디스크를 일정한 원주방향 속도로 회전시키는 것을 포함한다.

하나의 바람직한 텍스쳐링 장치에서, CW(연속파) 모드로 동작하는 레이저는 음향-광학 조정기를 통해 지향되고 의사무작위 펄스 발생기에 의해 제어되는 빔을 제공한다. 그 결과 텍스쳐링 형상의 의사무작위 시퀀스는 레이저 노출의 의사무작위 타이밍과 대응한다. 다른 대안, 예를 들어 불규칙적으로 변화되는 디스크 회전을 생각할 수 있지만, 디스크 이동보다는 레이저 노출 타이밍을 변화시킴으로써 상당히 높은 정확도가 달성된다.

바람직한 조합에 비해 정밀도가 떨어질지라도, 불규칙적으로 트리거된 펄스 레이저가 CW 레이저와 음향-광학 조정기 조합 대신에 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면 자기 데이터 저장 매체의 변환 헤드 접촉 영역은 우수한 마모 및 마찰 특성을 제공하면서도 변환 헤드의 이착륙 동안 바람직하지 않은 공진 효과를 나타내지 않는 다중의 이격되어 떨어진 범프 또는 노듈을 형성하도록 레이저 텍스쳐링될 수 있다. 매체/헤드의 상대적인 이동 방향에 대해 선택된 인접 텍스쳐링 형상 사이의 이격 간격의 의사무작위 변화는 특히 기본 주파수 및 개선된 매체 성능에 기인한 고조파에 근거한 입력 여기를 감소시키는데 효율적이다.

본 발명의 다른 특성 및 장점에 대한 추가의 설명을 위해, 이하에서 도면을 참조로 하여 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 의사무작위 텍스쳐링 어레이를 가진 자기 데이터 저장 디스크 및 디스크에 대한 반경방향 이동을 지지하기 위한 데이터 변환 헤드의 평면도.

도 2는 도 1의 자기 디스크의 확대 부분단면도.

도 3은 종래 레이저 텍스쳐링 방법에 따라 불연속 노듈의 텍스쳐 패턴을 가진 자기 데이터 저장 디스크의 부분 평면도.

도 4는 원주방향으로 절취한 도 3의 접촉 영역의 표면 프로필의 개략 대표도.

도 5는 도 3의 디스크에 대해 주파수 함수로서 여기 진폭을 도시하는 그래프.

도 6은 텍스쳐링된 헤드 접촉 영역을 도시하는 도 1과 도 2의 데이터 저장 디스크의 확대 부분 평면도.

도 7은 원주방향에서 절취한 도 6의 헤드 접촉 영역의 표면 프로필의 개략 대표도.

도 8은 도 6의 헤드 접촉 영역에 대한 주파수 함수로서 여기 진폭을 도시하는 도표.

도 9는 도 6의 의사무작위 텍스쳐를 형성하기 위한 텍스쳐링 시스템의 도면.

도 10은 본 발명에 따라 선택적으로 텍스쳐링된 데이터 다른 저장 디스크의 부분 평면도.

도 11은 도 10의 디스크의 단면도.

도 12는 텍스쳐링 장치의 선택적인 실시예의 도면.

이하 도면을 참조하면, 도 1 및 도 2에는 자기 데이터를 판독 및 기록하는 매체, 특히 실질적으로 평평한 수평 상면(18)을 가지며 수직축에 대하여 회전할 수 있는 자기 디스크(16)가 도시되어 있다. 회전 엑츄에이터(미도시)는 외팔보(cantilever) 형태로 변환 헤드 지지 암(20)을 갖는다. 자기 데이터 변환 헤드(22)(자기 변환기 및 공기 베어링 슬라이더를 포함)는 상기 헤드의 짐벌 동작, 즉 피치(pitch) 및 롤(roll) 축에 대한 제한된 수직 이동 및 회전을 허용하는 서스팬션(24)을 통해 상기 지지 암의 자유 단부에 장착된다. 회전 엑츄에이터 및 지지 암은 일반적으로 디스크에 대해 반경 방향으로 아치형 경로로 헤드(22)를 이동시키기 위하여 피벗한다.

디스크의 중심에 디스크 드라이브를 회전시키기 위해 사용된 디스크 드라이브 스핀들(26)을 수용하는 개구가 존재한다. 상기 개구와 디스크의 외부 원주 에지(28) 사이에서 상면(18)이 세 개의 환형 영역 또는 존: 디스크를 스핀들에 클램핑하기 위해 사용된 반경 방향 내부 존(30), 전용 변환 헤드 접촉 존(32), 및 자기 데이터를 기록 및 판독하는 영역으로서 동작하는 데이터 저장 존(34)으로 분할된다.

디스크가 정지 상태인 경우, 또는 실질적으로 정상 동작 범위 이하의 속도로 회전하는 경우, 헤드(22)는 상면(18)과 접촉한다. 디스크가 정상 동작 범위를 포함하는 고속으로 회전하는 경우, 디스크 회전 방향으로 헤드와 상면(18) 사이에 공기 유입에 의해 공기 베어링 또는 쿠션이 형성된다. 공기 베어링은 상면 위에서 헤드를 지지한다. 헤드 "비행(flying) 높이"로 알려진, 헤드(22)의 평평한 하면(36)과 상면(18) 사이의 거리는 전형적으로 약 10 마이크로인치(254 ㎚) 정도이다. 더 작은 비행 높이는 데이터의 고밀도 저장을 허용한다.

데이터 기록 및 판독 동작에서, 디스크의 회전 및 지지 암의 피벗은 데이터 존(34) 내의 희망하는 지점 근방에 변환기 헤드(22)를 선택적으로 위치시킴으로써 제어된다. 데이터 동작 다음, 디스크는 감속되고 지지 암(20)이 접촉 존(32)을 향해 내부로 반경 방향으로 이동한다. 디스크가 헤드/디스크 접촉을 허용할 정도로 충분히 감속될때까지, 헤드는 접촉 존 위에 위치된다. 그러므로, 디스크 표면의 다른 영역과의 헤드 접촉이 회피된다. 다음 데이터 동작 이전에, 처음에 헤드(22)가 접촉 영역 내부에서 디스크(16)와 결합된 상태에서 디스크가 가속된다. 지지 암(20)은 상기 헤드가 접촉 영역 상부에서 공기 베어링에 의해 지지될 때까지 피벗되지 않는다.

자기 디스크(16)는 실질적으로 평평한 상면을 제공하도록 알루미늄 기판 디스크(38)를 기계적으로 마무리함으로써 형성된다. 대략 2-12 마이크론 범위의 균일한 두께를 갖는 비자화층(40)을 제공하기 위해 전형적으로 니켈-인 합금이 기판 디스크 상면 상에 도금되었다. 도금 후에, Ni-P 합금층의 노출된 상면(42)이 약 0.1 마이크로인치(2.54㎚) 정도의 거칠기로 연마된다.

기계적 마무리 후에, 적어도 접촉 존(32)을 따라 기판 표면(42)은 희망하는 표면 거칠기를 제공하도록 레이저 텍스쳐링된다. 레이저 텍스쳐링은 이하에서 상세히 설명된 바와 같이 텍스쳐링 형상을 형성하는 표면(42)과 상기 표면 근방에서 기판 디스크를 녹이는 것을 포함한다.

디스크(16)의 제조에는 텍스쳐링 후에 수 개의 층을 붙이는 것이 포함된다. 이들 중 제 1 층은 전형적으로 약 10-100㎚를 갖는 크롬 하부층(44)이다. 다음은, 데이터가 저장되며 전형적으로 10-50㎚ 두께를 갖는 자기 박막 기록층(46)이다. 마지막 층은 5-30㎚ 범위의 두께를 갖는 보호 탄소층(48)이다. 층(44, 46 및 48)은 두께가 실질적으로 균일하므로, 기판 표면(42)의 텍스쳐를 복제한다.

레이저 텍스쳐링은 표면(42)에서 표면 디스크내의 이산 노듈(범프 또는 돔이라고도 불림)를 형성하는 단계를 포함한다. 노듈의 크기와 모양은 표면(42)상에 충돌하는 레이저 빔의 레벨에 따른다. 전형적으로, 노듈은 나선 경로로 형성되고, 텍스쳐링동안의 디스크 회전 속도 및 레이저 펄싱 간격에 의해 조절되는 원주방향 피치를 가진다. 반경 피치 즉, 나선 경로의 연속적인 턴들 사이의 반경방향 거리는 디스크 회전 및 디스크에 대한 레이저의 반경방향 쉬프트 속도에 의해 결정된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 레이저 텍스쳐링의 결과는 균일한 원주 피치 즉, 연속 노듈(49) 사이의 균일한 이격 간격 또는 거리 간격으로 텍스쳐링된 헤드 접촉 존을 갖는 디스크(47)이다. 노듈은 높이(노듈 피크와 디스크의 공칭 표면 평면 사이의 거리)가 매우 균일하게 형성되고, 이는 전형적으로 5-30㎚이다. 이는 실질적으로 전체 접촉 존에 걸쳐 균일한 표면 거칠기를 제공한다. 도 4의 표면 프로파일은 원주 피치를 도시한다.

하지만, 균일한 원주 피치에 결합될 때 이러한 균일성은 변환 헤드에 대한 디스크의 원주방향 속도로 선형적으로 변하는 입력 여기 주파수를 야기한다. 변환 헤드의 이착륙동안 이러한 입력 여기 주파수 또는 고조파는 변환 헤드 또는 상호 수직인 피치와 롤축에 대해 헤드 방향으로의 조정을 허용하는 짐벌 장치를 포함하는 헤드 지지 구조물의 고유 공진 주파수와 일치될 수 있다. 글라이드 애벌란시 측정동안 공진 효과가 존재하고, 상기 공진 효과는 디스크의 글라이드 시험이 실패했다는 에러 신호를 제공할 수 있으며, 글라이드 애벌란시 항복점을 결정하는 것을 어렵게 한다. 주파수에 대한 진폭(dB)을 도시하는 도 5의 도표는 기준 주파수와 고조파에서 높은 여기 진폭을 나타내고 스파이크의 크기는 더 높은 주파수에서 감소되는 것을 도시한다.

도 6은 디스크(16)의 접촉 존(32)의 확대된 일부를 도시한다. 실질적으로 연속 나선형의 일부로서 형성된 노듈(51)은 원주방향에 해당하는 일련의 수평 열로서 나타난다. 따라서, 원주방향 피치는 인접 노듈(51) 사이의 수평 거리에 의해 표시된다. 이격 간격의 다양함과 무작위 특성을 쉽게 알 수 있다. 도시된 실시예에서, 의사무작위 텍스쳐는 45미크론의 공칭 원주 피치를 가지고, 반경방향 피치는 25미크론이다.

도 7에서, 노듈의 시퀀스를 따라 원주방향에서 절취한 표면 프로파일은 수 미크론 범위로 인접하고 노듈 사이의 이격 불규칙 특성을 나타낸다.

비록 인접 노듈 사이의 이격 간격이 노듈 크기에 비해 크지만(예를 들면, 5미크론의 모듈 직경), 원주방향 및 반경방향 모두에서의 노듈간 이격 간격은 전형적으로 밀리미터로 표시되는 변환 헤드의 크기에 비해 매우 미세하다. 그럼에도 불구하고, 스틱션(stiction)과 동적 마찰의 관점에서의 일정한 성능을 유지하기 위해, 노듈(51) 밀도를 적어도 도 3에 도시된 균일한 피치 배열의 노듈(49) 밀도와 유사하게 유지하는 것이 바람직하다.

이를 위해, 이격 간격은 공칭값 주위에서 불규칙적으로 변한다. 일실시예에 따르면, 공칭 원주 피치는 50미크론이고, 간격은 30미크론에서 70미크론 사이 즉, 40-미크론 범위에서 불규칙적으로 변화한다. 이러한 범위는 공칭 이격 간격과 비교하면 공칭 이격 간격에 비해 작다.

연속 노듈 사이의 무작위적이거나 또는 불규칙적인 이격 간격은 입력 여기의 진폭을 실질적으로 감소시킨다. 균일한 노듈 이격 간격에 관한 도 5의 도표와 직접 비교할 수 있는 도 8에 도시된 도표에서 알 수 있는 바와 같이, 무작위 이격 간격은 30kHz에서 저진폭 스파이크를 발생시킨다. 그렇지 않을 경우, 주파수는 확산되거나 번진다 즉, 실질적으로 주파수 범위를 따라 균일하게 분포된다. 따라서, 원주방향 이격 간격을 불규칙하게 하는 것은 입력 여기를 효과적으로 최소화한다.

도 9는 본 발명에 따른 텍스쳐링 형상의 의사무작위 어레이를 형성하는 레이저 텍스쳐링 장치(50)를 도시한다. 장치(50)는 CW(연속파) 모드로 동작하는 Nd:YVO₄ 다이오드 레이저(52)를 포함한다. 레이저(52)에 의해 발생된 빔(54)이 음향-광학 조정기(56)에 제공되고, 이는 무작위 펄스 발생기(58)에 의해 제어된다. 펄스 발생기는 임의 파형 발생기(Tektonic/Sony AWG 2040) 및 펄스 발생기(HP8116A)로 구성된다. 조정기(56)를 지나서, 빔(54)은 렌즈(60, 62, 64)로 표시된 빔 콜럼네이팅(columnating) 및 포커싱 광학계를 통해 진행한다. 렌즈(64)로부터 나오는 빔은 전형적으로 원형이지만 대안적으로 타원형 또는 다른 형태일 수 있는 빔 충돌 영역에서 디스크(16)의 표면(42)상에 포커싱된다. 충돌 영역의 직경은 관련된 응용분야 및 광학 컴포넌트에 따라 변한다.

레이저 에너지를 기판 디스크의 금속 표면상에 포커싱하는 것은 표면에서 매우 국부적인 용융을 야기한다. 비록 금속 재응고가 빠르게 진행되지만, 공칭 표면 평면으로부터 외부로 또는 도 9에 도시된 바와 같이 좌측으로 돌출하는 노듈을 형성하는데 충분한 재료의 흐름이 존재한다.

원하는 텍스쳐 패턴 또는 어레이는 스핀들(66)을 사용하여 디스크(16)를 회전시킴으로써 그리고 도면에 도시된 바와 같이 스핀들(66)의 비-회전부를 위아래로 이동시키기 위해 예를 들면, 샤프트(70)상에서 동작하는 모터(68)에 의해 레이저 빔에 대해 디스크를 반경방향으로 이동시킴으로써 형성된다. 바람직한 나선 경로를 추적하기 위해, 디스크 회전 및 반경방향 이동이 동시에 발생된다. 디스크 회전에 대한 반경방향 이동의 정도가 나선 경로의 인접 턴 사이의 반경방향 피치 또는 거리를 결정한다.

이전 시스템으로부터의 실질적인 출발은 디스크를 레이저 에너지에 연속적으로 노출하는 방식 즉, 연속적인 노듈 형성 에피소드가 시간 설정되는 방식으로 존재한다.

통상적인 레이저 텍스쳐링은 일정한 원주 방향 디스크 속도를 유지하여 원주방향 피치를 일정하게 하면서 예를 들면, 초당 50,000펄스인 균일한 비율 또는 주파수로 레이저를 펄싱한다.

이와는 대조적으로, 조정기(56)는 노듈 형성 에피소드의 의사무작위 주파수를 제공하도록 제어되고, 여기서 연속적인 에피소드 간의 실제 간격은 공칭 간격에 대해 변화한다. 예를 들면, 노듈 형성(레이저 노출)간의 간격은 20마이크로초의 공칭 간격에 관련하여 15-25마이크로초 범위에서 변한다.

노출간의 간격은 조정기(56)에 의해 제어될 수 있다. 특히, 펄스 발생기(58)에 의해 제어되듯이, 조정기(56)는 콜럼네이팅 또는 포커싱 광학계를 통해 빔(54)을 지향시키거나 54(a)로 표시된 바와 같이 빔을 전환한다. 따라서, 조정기는 대안적으로 레이저 노출을 허용하거나 방지하는 셔터로서의 기능을 한다. 이러한 장치는 타이밍 간격을 통해 정밀한 제어를 가능케 하고, 이에 따라 허용 범위에 대한 타임 간격에서의 변화의 무작위 특성을 강화시킨다. 이상에서 언급된 바와 같이, 노출에서의 의사무작위 변화는 바람직하다. 이는 의사무작위 타이밍용 펄스발생기(58)를 프로그래밍하기 위한 개인용 컴퓨터를 사용함으로써 이루어진다.

도 10과 도 11은 데이터 저장 매체(72)의 대안적인 실시예 특히, 스퍼터링되거나 유리 기판상에 증착된 금속층(76) 예를 들어, 크롬을 가진 유리 세라믹 기판 (74)을 도시한것이다. 기판과 금속층이 회전되고 반경방향으로 이동되는 동안, 금속층은 조정기에 의해 펄싱된 CW 레이저 빔에 노출되어 상술된 바와 같은 나선 경로를 따른 텍스쳐 노출 어레이를 형성한다. 토포그래피가 국부 미세균열에 의해서라기 보다는 노듈 형성에 의해 결정되도록 하기 위해, 금속층(76)은 적어도 대략 100㎚의 두께를 가져야만 한다.

도 12는 의사무작위 텍스쳐 패턴을 형성하기 위한 대안적인 실시예를 도시한다. 시스템(78)은 의사무작위 펄스 발생기(도시 안됨)로부터 트리거 신호(82)에 의해 제어된 펄싱된 다이오드 레이저를 포함한다. 각각의 트리거에 응답하여, 레이저(80)는 콜럼네이팅 및 포커싱 광학계(86)를 통해 디스크(88)로 진행하는 빔(84)을 발생시키고, 디스크는 상술된 바와 같이 회전 및 반경방향으로 이동된다. 이러한 시스템은 음향-광학 조정기를 필요로 하지는 않지만 도 9에 도시된 시스템과 동일한 정밀도로 제어될 수 없다.

도 9의 시스템이 사용되는지 도 12의 시스템이 사용되는지에 관계없이, 바람직한 방법은 노듈 시퀀스를 나선 경로로 형성하는 것인데, 그 이유는 전체 헤드 접촉 존의 텍스쳐링이 하나의 연속동작으로 완성될 수 있기 때문이다. 하지만, 이중 한 시스템은 텍스쳐링 형상의 다른 의사무작위 배열, 예를 들면, 균일한 반경방향 피치 및 링내에서 불규칙적으로 변하는 원주방향 피치를 가진 일련의 동심원 링 등을 형성하는데 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따라, 데이터 저장 디스크의 변환 헤드 접촉 존은 동적 마찰과 마모를 개선하고, 헤드 슬라이더의 이륙과 착륙 동안 과도하게 높은 음향 에너지 신호를 생성하는 입력 여기 주파수 문제를 거의 제거하는 개선된 표면 거칠기를 제공하도록 텍스쳐링된다. 이 결과는 의사무작위 혹은 불규칙 어레이의 노듈 또는 다른 텍스쳐 형상, 특히 인접 노듈 사이의 이격 간격이 원주 방향으로 변하는 시퀀스를 제공함으로써 달성된다. 노듈은 매우 불규칙한 어레이로 배열될 수 있지만 그럼에도 불구하고 매체 성능을 상당히 강화하기 위하여 바람직한 스틱션 및 마찰 특성을 위한 희망하는 밀도를 유지한다.

Claims (31)

1. 자기 저장 매체로서,

   변환 헤드에 대해 미리 설정된 방향으로 기판을 가속 및 감속시키는 동안 비자화 기판을 포함하는 자기 데이터 저장 매체에서 자기 변환 헤드와의 접촉을 지지하기 위한 선택된 영역을 포함하는 실질적으로 평평한 기판 표면을 가지는 비자화 기판; 및

   상기 비자화 기판 표면의 공칭 표면 평면으로부터 외부로 돌출하고 상기 선택된 영역의 표면 거칠기를 형성하는, 상기 선택된 영역내의 다중 텍스쳐링 형상을 포함하며, 상기 텍스쳐링 형상은 서로 떨어져 이격되고 인접 텍스쳐링 형상 사이에서 미리 설정된 방향으로 불규칙 이격 간격을 형성하도록 배치되며;

   미리 설정된 방향으로 인접 텍스쳐링 형상간의 이격 간격은 공칭 이격 간격 주위에서 그리고 공칭 이격 간격보다 작은 범위(최대 이격 간격 - 최소 이격 간격)에서 변화하는 자기 저장 매체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 디스크형이고, 상기 선택 영역은 환형이며 상기 미리 설정된 방향은 상기 기판에 대해 원주방향인 것을 특징으로 하는 자기 저장 매체.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 텍스쳐링 형상은 단일 나선 경로로 형성되며, 상기 인접 형상간의 이격 간격은 상기 나선 경로를 따라 불규칙하게 변화하는 것을 특징으로 하는 자기 저장 매체.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 텍스쳐링 형상은 서로 떨어져 반경방향으로 이격된 다중 원주방향 링을 형성하며, 상기 각각의 링내의 인접 형상간의 원주방향 이격 간격은 불규칙적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 자기 저장 매체.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 텍스쳐링 형상은 상기 공칭 평면 위에서 그 높이가 실질적으로 균일한 것을 특징으로 하는 자기 저장 매체.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 텍스쳐링 형상은 상기 공칭 평면 상부에서의 높이가 약 5 나노미터에서 약 30 나노미터의 범위인 것을 특징으로 하는 자기 저장 매체.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 텍스쳐링 형상은 둥글며 실질적으로 예리한 에지부를 가지지 않은 것을 특징으로 하는 자기 저장 매체.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 텍스쳐링 형상은 나란한 열을 형성하고, 상기 각 열은 상기 미리 설정된 방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 자기 저장 매체.
9. 제 1 항에 있어서, 다중 텍스쳐링 형상은 이격 간격의 의사-무작위 변화에 따라 서로 떨어져 이격되는 것을 특징으로 하는 자기 저장 매체.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 공칭 이격 간격은 상기 텍스쳐링 형상의 공칭 크기보다 대략 10배만큼 큰 것을 특징으로 하는 자기 저장 매체.
11. 제 1 항에 있어서, 기판 표면 위에 배치되고 상기 기판의 가속 및 감속 동안 자기 데이터 변환 헤드와의 표면 맞물림을 위해 선택 영역 위에 접촉 영역을 가지는 실질적으로 평평한 외부 표면을 형성하는 적어도 하나의 박막층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 저장 매체.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 박막층은 두께가 실질적으로 균일하여, 외부 표면이 기판 표면을 복제하게 되는 것을 특징으로 하는 자기 저장 매체.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 박막층은 상기 실질적으로 평평한 기판 표면 위에 배치된 금속 하부층 및 상기 금속 하부층 위에 배치된 자기 박막 기록층을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 저장 매체.
14. 자기 데이터 저장 매체로서,

    공칭 표면 평면을 형성하며 선택 영역을 포함하는 실질적으로 평평한 기판 표면을 갖는 비자화 기판;

    상기 공칭 표면 평면으로부터 외부로 돌출하고 상기 선택 영역의 표면 거칠기를 형성하는 상기 선택 영역내의 다중 텍스쳐링 형상을 포함하는데, 상기 텍스쳐링 형상은 미리 설정된 방향으로 연장되며 적어도 한 열에서 인접 텍스쳐링 형상들 간에 불규칙적인 이격 간격을 갖는 적어도 한 열의 텍스쳐링 형상을 형성하기 위하여 서로 떨어져 이격되며;

    상기 기판 표면 위에 배치되고 변환 헤드에 대해 상기 미리 설정된 방향으로 기판을 가속 및 감속하는 동안 자기 데이터 변환 헤드와의 표면 맞물림을 위하여 선택 영역 위에 접촉 영역을 포함하는 실질적으로 평평한 외부 표면을 형성하는 적어도 하나의 박막층을 포함하고, 상기 박막층은 실질적으로 두께가 균일하여서 외부 표면이 기판 표면을 복제하게 되며;

    상기 미리 설정된 방향으로 인접 텍스쳐링 형상들간의 이격 간격은 공칭 이격 간격 주위에서 그리고 공칭 이격 간격보다 작은 범위(최대 이격 간격 - 최소 이격 간격)에서 변화하는 자기 데이터 저장 매체.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 기판은 디스크형이며, 타일 접촉 영역은 환형이고, 상기 미리 설정된 방향은 기판에 대해 원주방향인 것을 특징으로 하는 자기 데이터 저장 매체.
16. 제 15 항에 있어서, 적어도 한 열의 텍스쳐링 형상은 나선 경로를 형성하며, 상기 나선 경로를 따른 인접 형상들간의 이격 간격은 불규칙적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 자기 데이터 저장 매체.
17. 제 15 항에 있어서, 상기 적어도 한 열의 텍스쳐링 형상은 서로 반경방향으로 떨어져 이격된 다중의 원주방향 링을 포함하며, 상기 각각의 링 내의 인접 텍스쳐링 형상간의 원주방향 이격 간격은 불규칙적으로 변화되는 것을 특징으로 하는 자기 데이터 저장 매체.
18. 제 14 항에 있어서, 상기 적어도 한 열의 텍스쳐링 형상은 미리 설정된 방향으로 연장된 다수의 상기 열을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 데이터 저장 매체.
19. 제 14 항에 있어서, 상기 텍스쳐링 형상은 상기 공칭 평면 위에서 그 높이가 실질적으로 균일한 것을 특징으로 하는 자기 데이터 저장 매체.
20. 제 14 항에 있어서, 상기 텍스쳐링 형상은 상기 공칭 표면 평면 상부에서의 높이가 약 5 나노미터에서 약 30 나노미터의 범위인 것을 특징으로 하는 자기 데이터 저장 매체.
21. 제 14 항에 있어서, 상기 텍스쳐링 형상은 이격 간격의 의사무작위 변하에 따라 서로 떨어져 이격되는 것을 특징으로 하는 자기 데이터 저장 매체.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 공칭 이격 간격은 텍스쳐링 형상의 공칭 크기보다 약 10 배만큼 큰 것을 특징으로 하는 자기 데이터 저장 매체.
23. 제 14 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 박막층은 상기 기판 표면 위에 배치된 금속 하부층 및 상기 금속 하부층 위에 배치된 자기 박막 기록층을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 데이터 저장 매체.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 박막층은 상기 자기 박막 기록층 위에 배치된 보호 탄소층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 데이터 저장 매체.
25. 자기 데이터 저장 장치로서,

    공칭 표면 평면을 형성하는 실질적으로 평평한 기판 표면을 갖는 비자화 기판;

    상기 기판 표면의 적어도 선택된 영역 위에 형성되고 미리 설정된 방향으로 연장하는 다수의 열로 배열되며, 각 열 내의 연속적인 텍스쳐링 형상들간에 불규칙적인 이격 간격을 갖는 다중 텍스쳐링 형상; 및

    상기 기판 표면 위에 배치되고, 상기 기판 표면을 복제하게 되는 외부 표면을 형성하는 박막층을 포함하고, 상기 외부 표면은 변환 헤드에 대해 상기 미리 설정된 방향으로 기판을 가속 및 감속하는 동안 자기 데이터 변환 헤드와의 표면 맞물림을 위하여 선택 영역 위에 접촉 영역을 포함하며;

    미리 설정된 방향으로 인접 텍스쳐링 형상들간의 이격 간격은 공칭 이격 간격 주위에서 그리고 공칭 이격 간격보다 작은 범위(최대 이격 간격 - 최소 이격 간격)에서 변화하는 자기 데이터 저장 장치.
26. 제 25 항에 있어서, 상기 기판은 디스크형이며, 접촉 영역은 환형이고, 상기 미리 설정된 방향은 기판에 대해 원주방향인 것을 특징으로 하는 자기 데이터 저장 장치.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 텍스쳐링 형상의 열들은 각각의 일부의 나선 경로를 형성하며, 상기 나선 경로를 따른 연속적인 형상들간의 이격 간격은 불규칙적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 자기 데이터 저장 장치.
28. 제 26 항에 있어서, 상기 텍스쳐링 형상의 열들은 서로 반경방향으로 떨어져 이격되는 각각의 원주방향 링을 포함하며, 각각의 링 내의 연속적인 텍스쳐링 형상간의 원주방향 이격 간격은 불규칙적으로 변화되는 것을 특징으로 하는 자기 데이터 저장 장치.
29. 제 26 항에 있어서, 상기 열들중 인접한 열은 실질적으로 일정한 반경방향 피치에 의해 떨어져 이격되는 것을 특징으로 자기 데이터 저장 장치.
30. 제 25 항에 있어서, 상기 텍스쳐링 형상은 기판 표면의 공칭 표면 평면으로부터 외부로 돌출하며 선택 영역의 표면 거칠기를 형성하는 것을 특징으로 하는 자기 데이터 저장 장치.
31. 제 30 항에 있어서, 상기 텍스쳐링 형상은 상기 공칭 표면 평면 위에서 그 높이가 실질적으로 균일한 것을 특징으로 하는 자기 데이터 저장 장치.

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