Pre-formatted line-shaped optical data storage medium

本願は、２００４年１月２１日出願の、本願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に組み込まれている米国特許同時係属仮出願第６０／５３７８４７号（整理番号ＭＣＭＫ−３Ａ−ＰＲ）の優先権を主張する。

本願はまた、２００４年１月２１日出願の、本願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に組み込まれている米国特許同時係属仮出願第６０／５３８１２０号（整理番号ＭＣＭＫ−４Ａ−ＰＲ）の優先権も主張する。

本開示は、一般にコンピュータデータ記憶に関し、より詳細には、コンピュータデータを記憶するための取外し可能媒体に関する。 さらにより詳細には、本開示は、事前フォーマット済み線状光データ記憶媒体に関する。

光および光磁気コンピュータ情報記憶システムの分野では、ディスクやカードなどの記憶エレメント（以下、「媒体」と呼ぶ）の表面に物理的フィーチャを組み込むことにより、データ記憶媒体にとっていくつかの利点がもたらされることが、長い間認識されてきた。 正確な位置およびトラッキング、誤り訂正、焦点合わせ、およびその他の情報を、こうした表面フィーチャによって提供し、または向上させることができ、この情報は、記憶エレメントが動作するように設計されているハードウェアおよび制御システム（以下、「ドライブ」または「駆動機構」と呼ぶ）によって使用される。 こうした表面フィーチャは、ドライブの重要コンポーネントである光ピックアップ装置（以下、「光ヘッド」または「光ピックアップユニット」と呼ぶ）で「読み取られる」。 媒体表面フィーチャは一般に、ピット、ランド、グルーブなどを含んでいる。 大多数の光記憶媒体にとって、表面フィーチャは、製造時に媒体（たとえば、ディスク基板）に組み込まれ、このプロセスは、一般に、物理的事前フォーマッティング（本明細書では「事前フォーマッティング」）と呼ばれる。

記録可能および消去可能コンパクトディスク（「ＣＤ」）、デジタル多用途ディスク（「ＤＶＤ」）、光磁気ディスク（「ＭＯ」）、およびその他の媒体のケースでは、そのような事前フォーマッティングは成形プロセスによって行われ、それにより、溶融ポリマー（基板）材料が、ディスク表面に付与される表面レリーフ構造の鏡像を含んでいるパターニング面（「ツール」）と接触するようになる。 たとえば、米国特許第４４２８０６９号は、ディスクを事前フォーマットするための、そのような１つの方法を示している。 十分な冷却が行われた後、成形機械からディスクが取り除かれ、この表面レリーフ構造を覆って、反射層、記録可能層、保護層など、様々な層が塗布される。

ＣＤは一般に、ディスクの内側からディスクの外側へと旋回する、データの単一のらせん状トラックを有する。 らせん状トラックは、サブミクロンサイズの範囲の寸法をもつフィーチャを含む、（しばしば、ピット、バンプ、またはグルーブの形での）非常に微細な表面変化を有する。 ＣＤが再生されるとき、レーザビームは、ＣＤのポリカーボネート基板層を通過し、反射層に反射して光の変化を検出する光電子デバイスに到達する。 基板表面の平坦な部分に対して相対的な、ピット、バンプ、およびグルーブの高さの差により、反射された光の変化、または変調が生じる。 ヘッド内の光電子センサが、こうした反射率の変化を検出し、ＣＤプレーヤ（ドライブ）中のエレクトロニクスが、その変化をデータビットとして解釈する。 事前記録済み情報（音楽、ソフトウェアなど）では、こうしたピットを使用して、データが記録され、また位置情報が提供される。 記録可能または消去可能ディスクの場合、事前フォーマット済み構造は一般に、位置決め、トラッキング、およびユーザデータの書込み／消去に使用される。

本技術では、しばしば「スタンパ」と呼ばれる耐久性のあるツールを使用して、パターンを基板表面に付与し、そのツールは一般に、金属電鋳または無電解めっきプロセスによって「マスタ」パターンから作られる。 マスタパターンは、レーザビームレコーダ上に作られる。 これは、基板上にコーティングされた感光層からなる記録媒体を、旋盤またはスピンドル上で回転させ、被変調レーザビームに暴露させる装置である。 暴露させたパターンの化学現像の結果、前述のように、最終的に光ディスク基板に複製される表面レリーフパターンが得られる。 いくつかの変形形態が存在するが、こうしたステップは、光ディスクの基本的製造プロセスの典型的なものである。

マスタパターンを作製するレーザビームレコーダシステムの性能要件および許容要件は非常に高く、したがって、そのプロセスでは、非常に高価なハードウェアおよび光コンポーネントを必要とし、レーザビームレコーダシステムをクリーンルーム環境に収容する必要がある。 ポリマー基板を作製するのに使用される成形プロセスは、マスタパターンを機械的に複製する。 光記憶媒体の表面に成形されるレリーフ構造は、レーザビームレコーダレーザがマスタ基板に書き込むのと同じフィーチャの非常に精密なコピーであることに留意されたい。

上述の製造プロセスが、光ディスク製造業界で主流を占め、非常に低コストの媒体およびハードウェアの生産を可能にするように設計されている。 低コストの生産は、高い精度および正確さを要する要件をマスタパターンステップに入れることによって実現されるが、これが行われるのは比較的まれである。 上記のように、迅速かつ安価に、元のマスタパターンとほとんど同じレベルの精度および正確さでプラスチック複製品を作製するために、精密成形が使用される。 この手法により、大量に低コストのディスクの生産が可能になり、この理由で、事前記録済みおよび記録可能／消去可能光ディスクのどちらの場合も、表面フィーチャを事前成形するプロセスが、ディスクの製造後にまたは「現場で」フォーマッティングが組み込まれた初期の変形形態に完全に置き換わった。

レーザビームレコーダのマスタリング機構で実現することのできる正確さ、精度、およびフィーチャサイズの小ささは、現場でこの動作を行って実現することのできるものよりもレベルが高い。 業務用および／または民生用光ディスクシステムによって使用される比較的安価なドライブは、マスタパターンを作製するのに使用されるレーザビームレコーダと同じレベルの精度を有していないからである。 安価なドライブに比べて、レーザビームレコーダによって達成可能なより高い情報密度（すなわち、より密でより小さいフィーチャ）では、分解能のより低い安価なドライブでそのようなフィーチャが書き込まれたディスクよりも、より多くの情報をディスク上に記憶することが可能となり、したがって、事前フォーマット済み光ディスクは、はるかに高い面密度（面積当たりに記憶されるビット数の尺度）を有する。 したがって、現在の光記憶ディスクの低コストおよび大容量は、事前フォーマッティングなしには不可能であろうことが一般に認識されている。

本開示の目的のために、前述の光ディスクシステムの特性を、取外し可能情報記憶機構のもう１つの一般的な形である、磁気テープと比較することも有用である。 磁気テープ記録システムは、一般にサイズにおいて、幅が４ｍｍ〜３５ｍｍで、長さが数十メータ〜数千メータの範囲のテープ媒体を使用する。 磁気テープは、オープンリール、単一ハブカートリッジ、およびデュアルスプールカセットを含めた、いくつかの物理的記憶構成で利用可能である。 磁気テープは、特徴的には、情報を記憶するための、非常に大量の表面積を提供する。 比較のために挙げると、典型的な１２０分のビデオホームシステム（「ＶＨＳ」）テープカートリッジ内のテープは、ＣＤよりもおよそ２５０倍も多くの使用可能表面積を有する。

それらのそれぞれの利点に加えて、光ディスクおよび磁気テープの取外し可能情報記憶システムには、いくつかの制限もある。 ディスクをベースとするシステムは、特徴的には、磁気テープよりも著しく高い面密度を有するが、全利用可能表面積による制限がある。 この制限を克服するための、基本的光ディスクのいくつかの変形形態が存在し、または提案されており、それには、いくつか挙げると、多層、多面、諧調（多値レベル）記録、近接場、蛍光多層、ホログラフィックの使用が含まれる。 しかし、光ディスクのこうした変形形態では、基本的光ディスク設計に対して、有効な表面積が約２〜２０倍にしかならない。

磁気テープは、光ディスクよりも著しく大きい表面積を有するが、面密度がそれよりも低い。 磁気ハードディスクシステムでは非常に高いデータ密度が実現されているが、磁気テープの記憶密度は、ハードディスクよりも何桁も劣っている。 面密度がより低いのは、ハードディスクシステムで実現可能な精度で、磁気テープのヘッド−媒体インターフェースを制御するのが本質的に困難であるからである。

さらに、磁気テープシステムはヘッド−媒体の接触が必要であり、磁気媒体は本質的に摩耗するので、磁気ヘッドおよび媒体はどちらも機械的磨耗を受けやすい。 また、いくつかの磁気テープ媒体は、時間の経過による磁気媒体の劣化による、限定された記憶および動作可能耐用期間があることによっても特徴付けられる。

したがって、磁気テープ（大きな記憶表面積をもつ線状媒体）および光学的記録（高い面密度およびより長い動作可能耐用期間）の有益な諸側面を「光テープ」に組み合わせることは有用であろう。 今日まで、そのようなシステムは、ただ１つしか市販されていない。 その光テープシステムは、米国特許第４５６７５８５号および５１７７７２４号に開示されており、カナダのバンクーバーにあるクレオプロダクツ社（ＣＲＥＯ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）から市販されていた。 しかし、クレオ光テープシステムは、物理的に大きく、非常に高価（すなわち、＄２５０，０００）であった。 クレオ光テープシステムは、３０．４８ｃｍ（１２インチ）オープンリールスプールの３５ｍｍ光テープを使用しており、１テラバイトのデータを保持した（そして、最初は、１スプール当たり＄１０，０００で販売された）。 テープは、ＩＣＩ社（英国のインペリアル・ケミカル・インダストリーズ（Ｉｍｐｅｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ））の子会社のＩＣＩイメージデータ社（ＩＣＩ ＩｍａｇｅＤａｔａ）によって開発され、米国特許第５３８２４６３号に開示されている、染料ポリマーをベースとする媒体からなる。 このシステムは、商業的に成功せず、数ダースのユニットがこれまで販売されたに過ぎなかった。 その他の光テープシステムが、米国特許第５７８４１６８号、５８２５７４０号、５８０２０３３号、５５８１５３４号、５７３４５３９号、５１２０１３６号、および６１４１３０１号で開示されている。

テープフォーマットに光または光磁気記録を行う、以前の試みでの重大な欠点は、光ヘッド／媒体の設計にある。 前に挙げたシステムの事実上すべてが、一般に（米国特許第５０９７４５７号、４６６１９４１号、５６７３２４５号、および４８８４２６０号に開示されるような）独自の単一または多チャネルの光学的読取り／書込みヘッドアーキテクチャを中心に構築された光ヘッド技術に基づいており、（米国特許第５２３４８０３号、５３８２４６３号、５３５８７５９号、５４５９０１９号、４９０４５７７号、４９６０６８０号、５０１５５４８号、５１９６２９４号、５４６５２４１号、５３５８７５９号に開示されているような）フォーマットされていないテープ媒体を用い、それらのすべてが、複雑で特注の光ヘッド設計に依拠している。 これらの光テープシステムは、垂直共振器面発光レーザ（「ＶＣＳＥＬ」）をベースとするアレイ、磁気浮上スピン多角形、および特注半導体チャネル変調器を用いた多重高出力レーザなどを含めた、様々な読取り／書込み技術を使用している。 こうしたシステムは、高価でかつ／または複雑な光ヘッドアーキテクチャに基づいており、そのことが、そのようなシステムのコストおよび開発時間をかなり増大させている。 こうしたシステムのさらなる欠点には、固定位置多ビームヘッドは大きなトラックピッチのばらつき（たとえば、テープ基板の寸法上の変化によるもの）に対処不能なこと、機能不全または故障のときに１つまたは複数のヘッドエレメントを交換する場合にコストがかかり困難であること、多ビームシステム中の個々のヘッドエレメントを特に現場で整合させるのは困難であり精度が要求されること、のうちの１つまたは複数が含まれる。

こうした問題の個々のいくつかの側面に対処するための様々な提案がなされている（米国特許第５２３９５２８号、５１２０１３６号、および４６３３４５５号など）。 たとえば、「１つまたは複数の光ヘッドの故障の際にデータを読み取り、光テープに書き込み続けるための冗長な光ヘッドを含んでいる」光テープドライブが米国特許第６０５８０９２号に開示されている。 しかし、提案された解決策または従来技術で、先行技術のこうした問題および欠点のすべてを解決する、媒体およびヘッドを含めた統合システムを扱うものはない。

未だに所望されているのは、低コストの市販の光ヘッドで使用される実際的で低コストの事前フォーマット済み光ディスク媒体の利点をもたらし、かつ高い面密度およびより長い動作可能耐用期間をもたらす、新しい改良型の光テープシステムである。 また、新しい改良型の光テープシステムは、大きな記憶表面積をもつ線状媒体の有益な諸側面も含むことになる。

本開示の例示的な諸実施形態は、事前エンボス加工済み情報保持構造を有する事前フォーマット済み光データ記憶テープと、線状光データ記憶媒体の事前エンボス加工済み情報保持構造中の記録マークを読み取るための少なくとも１つの光ディスクヘッドとを含む、光情報記憶システムを提供する。

本開示の一態様によれば、事前フォーマット済み光データ記憶テープは、その少なくとも片面上に、光学的可読エンボスの少なくとも１つのパターンを有する細長い線状ポリマー層と、光学的可読エンボスのパターンを覆う光学的記録層とを含み、集束させたエネルギー源を記録層内に向けることにより、記録マークを記録層内に作成することができるように光学的記録層が適合される、事前フォーマット済み光データ記憶テープを含んでいる。

本開示の諸態様に従って構築され動作するシステムは、既存の記憶システムに比べて、面密度、記憶容量、性能、およびコストの点で著しい改善を可能にする。 本明細書に記載のシステムの性能改善には、それだけには限らないが、記憶容量の増大、媒体−ドライブの互換性の向上、データアクセス時間の高速化、読取り／書込み速度の向上、および媒体の長期保存可能が含まれる。 特に重要なことは、現在存在するいずれの光ディスクまたは磁気テープシステムよりも数桁大きい合計記憶容量であるという利点であり、これは、事前フォーマット済み光ディスク媒体の面密度を線状テープ媒体の大きな記憶表面積と組み合わせることによって得られる。

この開示の上記その他の目的および特徴は、以下に簡潔に述べられた添付の図面と併せ読めば、以下の説明からより明らかになろう。

いくつかの図面を通じて、同じ参照文字は、同じまたは対応するコンポーネントおよびユニットを指定する。
図１〜３を参照すると、本開示に従って構築された、事前フォーマット済み線状光記憶媒体、すなわち事前フォーマット済み光データ記憶テープ１０を含む、光情報記憶システム１の例示的な一実施形態が図示されている。 具体的には、事前フォーマット済み光データ記憶テープ１０は、事前エンボス加工済み情報保持構造を有する線状光データ記憶媒体を備える。 本開示の事前フォーマット済み光記憶テープ１０は、面密度、記憶容量、性能、およびコストの点で、既存の記憶システムに比べて著しい改善を可能にする。 本明細書に記載のシステムの性能改善には、それだけには限らないが、記憶容量の増大、媒体−ドライブの互換性の向上、データアクセス時間の高速化、読取り／書込み速度の向上、および媒体の長期保存可能が含まれる。 特に重要なことは、現在存在するいずれの光ディスクまたは磁気テープシステムよりも著しく大きい合計記憶容量であるという利点であり、これは、事前フォーマット済み光ディスク媒体の面密度を線状テープ媒体の大きな記憶表面積と組み合わせることによって得られる。 事前フォーマット済み光記憶テープ１０は、以下でより詳細に説明するが、まず光情報記憶システム１について説明する。

図３に最も良く示されているように、光情報記憶システム１はまた、事前フォーマット済み光データ記憶テープ１０を読み取るための光ヘッドアレイ１２、事前フォーマット済み光データ記憶テープ１０を収容し光ヘッドアレイ１２に対してテープ１０を移動させるためのスプールシステム６０、６２、ならびに制御システム３０も含んでいる。

テープ１０は、スプールシステム６０、６２によって、光ヘッドアレイ１２に対して矢印２の示すように、両方向に移動させる。 図１を参照すると、光ヘッドアレイ１２は、一般にＣＤおよびＤＶＤドライブで使用されるような独立の光ヘッドピックアップユニット１４（原寸に比例しない）などを含み、テープ１０の上に配置される。 テープ１０は、空気軸受け表面などの受板１８によって支持され、これが、テープ１０の横方向および面外方向の移動を支持し安定させる。 光ヘッドアレイ１２の横方向の移動（一般にテープ方向に垂直）は、図１に示されているアクチュエータ１６によって制御される。 フォーカスおよびトラッキングは、各ヘッドピックアップユニット１４および関係する制御エレクトロニクスおよび回路によって、独立に提供される。

この開示の全体的なシステム１の例示的な一実施形態の簡略化した一般的なブロック図が、図３に示されている。 図示されるように、事前フォーマット済み光テープ１０は、スプール６０、６２の同期化されたアクションによって、テープ受板１８上を両方向に輸送され、それらのスプールのモータ（図示せず）は、コントローラユニット２１によって制御される。 光ヘッドピックアップユニット１４のアレイ（この図では話を簡単にするために４つが図示されている）は、光ヘッドコントローラブロック２２によって制御され、テープ１０の個々の事前フォーマット済みトラックから読み取り、またそこに書き込む。 個別の光ピックアップユニット１４はそれぞれ、サーボフォーカスアクチュエータ２６およびトラッキングサーボアクチュエータ２７（一般にヘッドユニットに組み込まれている）を有する。 インターフェースブロック２５を介してシステム入出力が提供され、ここでは、ファイバチャネル、ＳＣＳＩ、ファイアワイヤなどいくつかの高速標準インターフェースプロトコルのいずれかを使用することができる。 システムコントローラ２８は、ユーザインターフェースならびに全体的なシステム作業管理を提供する。 圧縮／伸張および誤り訂正などその他の機能は、それぞれ対応する処理ユニット２３、２４によって扱われる。 本開示によって提供される光ピックアップと事前フォーマット済み線状情報媒体の組合せに基づいたシステムを作り上げるために、任意の数のハードウェア構成が可能であることが、この例から明らかである。

事前フォーマット済み光データ記憶テープ１０は、位置、トラッキングなどの情報を光ヘッドまたはピックアップユニットに提供するために、少なくとも片面上に光学的可読エンボス（たとえば、グルーブ）の複数のパターンを有する、薄く（およそ４ミクロン〜１００ミクロンの範囲）細長いテープ状基板を特徴とする。 テープ１０はまた、レーザなどのエネルギー源を用いた、片面または両面上のユーザデータの読取りまたは書込みを円滑にするための、基板の光学的可読エンボスの上を覆う記録層も含んでいる。 記録層は、具体的には光ディスクヘッドから発光されることになるような放射を含めた、レーザまたはその他の化学線への暴露に応答して、１つまたは複数の物理的特性を変化させる、当技術分野に知られた１クラスのまたは複数クラスの材料に属する。 前述のクラスの材料には、相変化および染料ポリマー媒体が含まれる。 本開示の事前フォーマット済み光データ記憶テープ１０は、単一ハブまたはデュアルハブ、あるいは記憶、駆動機構、および媒体の取扱いのためのいくつかの構成のうちのいずれかを有するオープンリール、カートリッジ、またはカセットで提供され得る。

事前フォーマット済み構造をもつテープ１０の拡大図が、図１および２に示されている。 光テープ１０の事前フォーマット構造は、光学的可読エンボスの少なくとも１つのパターンを備えており、この光学的可読エンボスのパターンは、テープの縦の中心線と平行に延ばすことができる。 図示された例示的な実施形態では、光テープ１０の事前フォーマット済み構造は、互いに平行かつテープの縦の中心線に平行に延びる、多数のパターンの光学的可読エンボスを備える。 多数の平行な線状のフォーマット済みパターンを使用することにより、複数のヘッドピックアップユニット１４の同時使用が可能になり、したがって、データのより高速な転送が可能となる（それとは対照的に、一般的なＣＤは、単一のらせん状に巻いたフォーマット済みトラックを有する）。

光テープ１０の事前フォーマット構造は、たとえば、ＣＤおよびＤＶＤで現在利用可能な光ディスクの事前フォーマット構造と類似しており、それらの例が、図４〜６に示されている。 一般に、光ディスクヘッドピックアップユニット１４は、ディスクトラックの曲率の半径が、トラックの幅に比べて非常に大きいので、追跡されるパターンが円形であるか線状であるかを認識しないことが理解できよう。 どの点から見ても、１４で示されるような光ディスクヘッドピックアップユニットは、光学的可読エンボスのパターンが「見える」。 したがって、ディスクで通常使用される光ヘッドピックアップユニット１４は、いくつか改変するだけで、線状光テープ１０で使用することができる。 そのような改変には、「欠損した（ｍｉｓｓｉｎｇ）」ディスク基板（ＤＶＤでは、一般に０．６ｍｍ厚のポリカーボネート）での光学的ビーム経路を補正するための光学的補償器（たとえば、一片のガラスまたはプラスチック）の使用が含まれ得る。 その光学的補償器は、たとえば、レンズに接合し、あるいはビームと基板の間に置くことができる。

図１および２に示すように、光ヘッドピックアップユニット１４は、テープ１０の表面上のユーザデータフィールド１１０ｂを含むフォーマット済みトラックを読み取り、またフォーマット済みトラック上の記録マーク１２０も読み取る。 また、光ヘッドピックアップユニット１４を使用して、フォーマット済みトラック上の記録マーク１２０を書き込むこともできる。 図示されている例示的な実施形態では、ユーザデータフィールド１１０ｂのフォーマット済みトラックは、ランド１１２およびグルーブ１１４を含めて非常に複雑であってもよく、その場合、トラッキングの目的でグルーブ１１４の側壁１１６を蛇行させており、これらすべてが、そのようなフォーマット済み媒体が非常に高い記憶密度の実現を可能にするのに寄与している。 そのような特徴は、一般に当技術分野に知られた成形プロセスを使用することによって生み出される。 これらまたはその他の特徴は、ユーザが「既製の」ＣＤまたはＤＶＤタイプのオプトエレクトロニクスユニットを使用してマーク１２０を記録することを可能にするために、事前フォーマット済みＣＤおよびＤＶＤ媒体でも同様に使用される。 図１および２に示されている例示的な実施形態では、記録マーク１２０が、ランド１１２上とグルーブ１１４内の両方に配置される。 ＣＤ／ＤＶＤディスクで使用されるのと同様の事前フォーマット構造に加えて、その他の事前フォーマット構造および方式も使用できることに留意されたい。

事前フォーマット済み光データ記憶テープ１０の上に様々なコーティングが行われ、それには、反射性、染料ポリマー、ＷＯＲＭ、消去可能、保護などの機能をもつ層が含まれ得る。 図３に示されている例示的な実施形態では、テープ１０は、物理的強度および耐久性が得られるように選択されるキャリア層３０（ポリエチレンテレフタレート、ＰＥＴ、ポリエチレンナフサ、ＰＥＮなど）、ならびに高い分解能でフォーマット済みトラックを複製できるように選択されるポリマー層３４（ポリカーボネート、アクリル、酢酸酪酸セルロースなど）を含んでいる。 また、キャリア層とポリマー層の組合せとともに、キャリア層とポリマー層の間の接着性を強化するための中間層を設けることもできる。

数層の薄膜コーティングは、相変化のスタックを備えており、たとえば、読取り／書込み入射面から順に、まず保護上塗り層３４（高分子または無機）、外側誘電層３５、相変化記録層３６（一般にＴｅ合金）、別の誘電層３７、および反射／熱制御／核生成層３８の各層を含む。 そのような相変化のスタックの前述の個々の層は、既存のＣＤおよびＤＶＤで使用される書換え可能層および／または追記層を一般的に構成し得るものとして、当技術分野に知られている。 しかし、テープが「表面」（テープのフィーチャ含有面上の放射入射）から読み取られる、この開示の事前フォーマット済み光データ記憶テープ１０の一実施形態では、前記各層の順序、厚さ、および組成が既存の光ディスクで使用されるものとは異なり、その場合、既存の光ディスクでは、そのような層は、裏面（基板入射）デバイスとして動作するように設計されていることに留意されたい。 また、事前フォーマット済み光データ記憶テープ１０の各層は、追記モードで動作するかまたは消去可能モードで動作するかで、数、組成、厚さ、などが変わり得ることにも留意されたい。 また、これらの層は、追記（すなわち、ユーザデータが書き込まれた後、変更できない）特性または消去可能（ユーザが媒体を消去して再使用できる）特性のどちらかを有するように工夫することもできる。 テープ媒体の別の実施形態では、相変化層の代わりに、いわゆる「追記型」ＣＤおよびＤＶＤに関して、当技術分野に知られているような、染料をベースとする記録手段が使用される。

また、事前フォーマット済み光データ記憶テープ１０は、フォーマット側の反対側に、１つまたは複数のバックコート層を含むこともできる。 バックコート層は、被膜支持／案内部材１８（読取り／書込みプロセス中、その上を基板が移動する）、ならびにスプール６０、６２の巻出しおよび巻戻しで生じる、媒体表面−媒体裏面の接触を用いた摩擦および／または表面制御のための、単一のまたは多数の層を含むことができる。 摩擦制御では、そのような表面品質を提供する層を塗布すること、前記表面に対してそのようなテクスチャをエンボス加工すること、または所望のテクスチャを作製するためにコーティングプロセスで添加物を使用することにより、裏面で特定の表面テクスチャおよび材料を使用することができる。 表面にフォーマットを作製するのに使用されるのと同じまたは類似の表面複製プロセスを使用して、裏面に特定のテクスチャを作製することができる。 バックコート層は、最適な熱伝導性を提供するために、単一のまたは多数の層を含むことができる。 適切な熱特性をもつバックコート層は、真空蒸着（たとえば、金属コーティングなど）によって、ならびに当技術分野に知られた水性または溶媒コーティングプロセスによって、あるいは（前に挙げたテクスチャ制御目的に加えて）熱制御添加物を任意選択で含めることのできる放射線硬化高分子材料の塗布によって、塗布することができる。 バックコート層は、静電気の消散を提供する単一のまたは多数の層を含むことができる。 そのような層は、真空蒸着された導電性のコーティング（金属およびインジウムスズ酸化物を含めた透明導電性材料など）を含むことができる。 また、バックコートの上記およびその他の利点は、１つまたは複数の層を使用して、摩擦、熱、および静電気の放電に有益な金属の真空蒸着された上塗りをもつテクスチャ加工済み表面を生成することができるように組み合わせることができることにも留意されたい。 また、単一のまたは多数の塗布されたバックコート層によって得られる熱、電気、および摩擦制御は、高分子材料または無機材料をキャリア層３０に組み込むことにより、あるいはその製造プロセス中に共有押出し成形することにより実現することもできることにも留意されたい。

事前フォーマット済み光データ記憶テープ１０は、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ならびにその他のフォーマットタイプといったＤＶＤタイプの光ヘッドによって読取り可能な、フォーマット構造およびフィーチャを含むことができる。 そのような光ヘッドは、回転フォーマットから線状フォーマットへの変換に必要な、また、たとえば、前に触れたように、標準光ディスク媒体に比べて光学的に敏感な表面を覆う、上塗りまたはカバーシートの厚さの差に起因する光路長の変化に必要な、調整に対応するための改変を含むことができる。 また、事前フォーマット済み構造は、ＣＤ、光磁気ディスク、および類似のディスクの特性であるようなフォーマットを含むこともできる。 事前フォーマットパターンは、連続グルーブ、ランドおよびグルーブ、サンプルサーボ、ウォブルグルーブ、（米国特許第５４５２２８５号に開示されている）分散デジタルサーボなどを含めた、いくつかの一般的フォーマット構成のいずれを含むこともできる。 事前フォーマットフィーチャは一般に、トラック構造、ヘッダ情報、サーボおよび誤り訂正情報を含み、事前記録済みデジタルおよび／またはアナログ情報を含むこともできる。

フォーマット済みテープ１０に塗布される各層は、追記型（ＷＯＲＭ）、消去可能、ＰＲＯＭ（読取り専用および記録可能の組合せ）、または読取り専用（ＲＯＭ）の機能のうちの１つまたは複数を含むことができる。 記録可能層および／または消去可能層は、（米国特許第４９８１７７２号および５０７７１８１号に開示されている）相変化、（米国特許第５３８２４６３号に開示されている）染料ポリマー、または適切な光ヘッドの発光に敏感な任意の１つまたは複数の層に基づくことができる。 ＲＯＭ機能のための層は、アルミニウムや金あるいは適切な反射率のその他の材料からなってよい。

本開示のシステム１の例示的な一実施形態では、光媒体および適切な光ヘッド／ドライブコンポーネントには、それだけには限らないが、諧調（多値レベル）、近接場、蛍光、体積、ホログラフィック、または（たとえば、ＩＳＯＭ／ＯＤＳ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ、２００２年７月、ハワイ州、に開示されている）任意の他の手段を含めた、その他の記録、検出、および情報符号化方式が組み込まれている。 別の実施形態は、永続（ＲＯＭ）データの読出しに有利となる、あるいは、たとえば、媒体に書込み可能であるのは望ましくないことがある、（コンテンツ配信、エンターテインメント、セキュリティなどの）再生専用機能を必要とするアプリケーションに有利となる読取り専用光ヘッドをもつドライブシステムを含んでいる。 別の実施形態では、（たとえば、Ｚｅｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社（２０４００ Ｓｔｅｖｅｎｓ Ｃｒｅｅｋ Ｂｌｖｄ、Ｓｕｉｔｅ ８００、Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ、カリフォルニア州）のように）単一のヘッドから多数のビームを有する１つの（または複数の）光ピックアップユニットを使用することができ、その場合、そのような多ビームヘッドを使用して、データ転送速度を高め、あるいは冗長化することができる。 この開示のシステムの別の実施形態は、ＲＯＭおよび記録可能機能の組合せを使用し、これは、たとえば、ソフトウェア、セキュリティコード、およびアンロック可能コンテンツ（ＭＰ３およびビデオコンテンツ）を組み込むために、事前記録済み情報ならびにユーザ記録可能領域を含むことができる。 そのような一例には、ユーザデータを記録するための、またはテープセキュリティのシリアル化を適用するための、１つまたは複数のより高出力の記録／消去ヘッドをもつ低出力のＲＯＭヘッドのアレイが含まれる。

光データ記憶テープ１０の事前フォーマット構造は、ランド、グルーブ、ピット、データ、およびＲＯＭ情報などを含めた、多種多様なフィーチャを含むことができる。 そのようなフィーチャは、基板の面に対して凹でも凸でもよく、クリティカルな寸法のナノメートルでの管理とすることができる。 さらに、片側または両側に記録可能層またはＲＯＭ層を有し、あるいは互いに異なる側に互いに異なる機能（ＷＯＲＭ、消去可能、ＲＯＭ）をもつ層を有するなどして、事前フォーマット済み光データ記憶テープ１０の両側を使用することもできる。

次に図４および５を参照すると、先行技術による事前フォーマット済み光ディスク（たとえば、ＤＶＤまたはＣＤ）基板１００の例示的な一実施形態の拡大切断図が図示されており、その図は、事前フォーマット済み表面パターン１１０ａ、１１０ｂを含んでいる。 こうしたタイプの事前フォーマット済み表面パターン１１０ａ、１１０ｂ、ならびに適切な光ディスクヘッドおよびエレクトロニクスは、ともに使用されると、データおよび／またはビデオの記憶などに現在使用される光ディスクデータ記憶システムの基礎を形成する。 本開示によれば、たとえば図１〜３に示されているように、先行技術の事前フォーマット済み表面パターン１１０ａ、１１０ｂに類似の事前フォーマット済み表面パターンならびに先行技術の適切な光ディスクヘッドおよびエレクトロニクスは、本開示の事前フォーマット済み光データ記憶テープ１０とともに使用される。 適切な改変を行って、光ヘッドから見えるディスク媒体と線状媒体の差を償うことができ、それには、ディスク媒体に比べて線状媒体中のカバー層がより薄いことによって生じる光路長の差を補償することが含まれる。 そのような改変は、ピックアップ光学が本来設計されている、ＤＶＤの場合、必要とされる０．６ｍｍの光路長を提供するために、たとえば、レンズの光路にポリカーボネートなどの材料の小片を置くことを含み得る。 また、（明書込み（ｗｒｉｔｅ ｂｒｉｇｈｔ）対暗書込み（ｗｒｉｔｅ ｄａｒｋ）記録方式での）検出信号極性の変化、あるいは（光学的可読エンボス構造のパターンによって必要とされるフォーマット変化を補償するための）トラッキング／サーボエレクトロニクスを、そのような「既製の」オプトエレクトロニクスユニットに適用することもできる 図４および５に示されている例示的な実施形態から、ディスク１００の事前フォーマット済み表面パターン１１０ａ、１１０ｂは、ランド１１２、グルーブ１１４、ウォブルグルーブ１１６、ピット１１８、および様々な微細構造を含めて非常に複雑であってもよく、これらすべてが、そのようなフォーマット済み媒体が非常に高い記憶密度の実現を可能にするのに寄与していることがわかる。 そのようなフィーチャは、高スループットの製造後フォーマッティング（「サーボ書込み」と呼ばれることもある）プロセスを用いて容易に作製することができない。 事前フォーマット済み表面パターン１１０ａのうちの１つは、「既製の」オプトエレクトロニクスユニットによって記録媒体上の位置を決定するために使用されるアドレス情報ヘッダを含んでおり、一方、その他の事前フォーマット済み表面パターン１１０ｂは、「既製の」オプトエレクトロニクスユニットによって記録マーク１２０を生成することのできるユーザデータフィールドを含んでいる。

図４および５に示されている例示的な実施形態では、記録マーク１２０は、ランド１１２上とグルーブ１１４内の両方に配置される。 図６は、先行技術による、ユーザデータフィールドを備える事前フォーマット済み表面パターン１１０ｂ'を含む事前フォーマット済みディスク基板１００の、別の例示的な実施形態を示す。 図６の事前フォーマット済み表面パターン１１０ｂ'は、図４および５の事前フォーマット済み表面パターン１１０ｂと同様であり、したがって、同様のエレメントは同じ参照参照番号を有する。 しかし、図６の事前フォーマット済み表面パターン１１０ｂ'では、記録マーク１２０は、ランド１１２とグルーブ１１４の両方に配置されるのではなく、グルーブ内にのみ配置される。 また、図６の事前フォーマット済み表面パターン１１０ｂ'は、たとえば図１〜３に図示されるように、本開示の線状光媒体に適用することもできる。

事前フォーマッティング線状記憶媒体の利点について説明するために、典型的な一般的光ディスクタイプであるＤＶＤと比較することができる。 典型的な１２０ｍｍ径光ディスク（９３ｃｍ ^２ ）の使用可能領域は、約３／４ｍの標準（１２．５ｍｍ）幅テープと同等である。 したがって、ＤＶＤ様フォーマットを（適切な光ヘッドなどを使用して）この開示のテープ媒体に組み込むことにより、１，０００ｍの標準１．２７ｃｍ（１／２インチ）テープを含む単一のカートリッジの合計記憶容量は、たとえば、６，３００ＧＢ（６．３テラバイト、すなわちＴＢ）となることになる。 比較した場合、典型的なＤＶＤの単一面は、４．７ＧＢの情報を保持する。 青色レーザの使用、あるいはＤＶＤ製造業者により開発中のその他の改変により、この容量はさらに６倍に増大させることができる。

ＤＶＤ様フォーマットフィーチャを含むフォーマットを使用すると、事前フォーマット済み光データ記憶テープ１０を、ＤＶＤヘッドで読み取り書き込むことが可能になる。 このテープは、埋込みフォーマットの改変または改良に対応するために、必要に応じて電気的および／または光学的改変を有する。 また、こうしたフィーチャの線状の性質により、多数の光ヘッドまたはヘッド群の使用も開示されている。 トラック間のばらつきなどがあればそれに対応するために、各ヘッドは、その固有のフォーカスおよびトラッキング機能を独立に使用することができる。 最大のデータ転送速度を実現するために、多数の光ヘッドを、ヘッドの数を最大にするように配置することができる。 より小さい光ヘッドアセンブリを使用すると、ヘッド数を増やし、データ転送速度を高めることが可能となることが理解できよう。 さらに、固定具の移動を必要とせずに各ヘッドがいくつかのトラックを読み取りかつ／または書き込むことができるように、光ヘッドをヘッドアセンブリ固定具１２内に配置することもできる。 あるいは、（特に、単一のヘッドが使用される場合）より大きな範囲のトラックをヘッドがアクセスすることを可能にするために、テープ全体を横切る方向に移動するように固定具を設計することもできる。 オートフォーカス、サーボトラッキングなどを組み込んだ光ディスクヘッドなど、既存の電気光学コンポーネントを使用すると、特に多数のヘッドが使用される場合、このテープフォーマットに随伴するドライブハードウェアにおける読取り書込みヘッドのコストが大幅に低減する。

本明細書に記載される本開示の実施形態は単に例示的なものであり、当業者であれば、本開示の趣旨および範囲から逸脱せずに、本明細書に記載される実施形態に変形および改変を加えることができることを理解されたい。 そのようなすべての等価な変形および改変は、添付の特許請求の範囲によって定義されるこの開示の範囲に含まれるものとする。 本開示はいずれも権利放棄されるものではない。

本開示に従って構築され、事前フォーマット済み光記憶テープおよび多数の光ヘッドを含む光情報記憶システムの例示的な一実施形態のヘッド−媒体領域の上部平面図である。

図１のシステムの事前フォーマット済み光記憶テープおよびいくつかの光ヘッドの、部分的に断面である、拡大斜視図である。

図１の光情報記憶システムの斜視図、ならびにシステムのコントローラ構成のブロック図である。

先行技術による事前フォーマット済みディスク基板の例示的な一実施形態の拡大切断図である。

図４のディスク基板の平面図である。

先行技術による事前フォーマット済みディスク基板の別の例示的な実施形態の拡大切断図である。