JP2002509329A - 機械的衝撃の強い環境下での高面積密度記録のためのメタルホイルディスク - Google Patents

機械的衝撃の強い環境下での高面積密度記録のためのメタルホイルディスク

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、磁性記録媒体の一実施例を提供し、詳細には、フレキシブルメタルホイルディスク、このようなディスクを有する読み出し/書き込みシステム、およびこのようなディスクを製造する方法を提供する。1つの実施形態において、金属性基板、および磁性材料からなる少なくとも1つのスパッタ蒸着膜を基板上に含む記録媒体が提供される。記録媒体は、約0.010インチよりも小さい厚さを有し、基板は、その厚さのすくなくとも80%を占める。さらに、スパッタ蒸着膜は、高面積密度のデジタルデータを記録および再生するように改造される。1つの実施形態において、このような記録媒体は、機械的衝撃に抵抗し得る独自の記録インターフェースを提供するために読み出し/書き込みシステムに組み込まれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の背景) 本発明は、一般にデータ格納デバイスの分野に関し、そしてより詳細には、高
面積記録密度および高機械衝撃抵抗性の両方を実現する格納デバイスに関する。
本発明のデータ記録デバイスはまた、移動性ならびに情報の高速記録および取得
の利点を有し、その電力消費は従来のハードディスクドライブ(HDD)が必要
とする量と比べて非常に低い。
【0002】 演算および通信のプラットフォームは変化し、そして携帯性および移動性がよ
り高くなってきている。デスクトップパソコンおよびファイルサーバなどの他の
システムが含む大きなデータベースは、移送可能であるようには構成されていな
い。これらの多くのプラットフォームが互いに通信したり、移動ユニットと情報
を共有することを可能にする多くのデバイスがある。しかし、データが伝送され
得る速度は、これら種々の代替品の帯域によって制限される。電話線または他の
有線ケーブル接続を介した通信は、かなりの転送速度を達成し得るが、転送され
るべき情報量が大きい場合は、回転記憶装置ほど好ましくはない。例えば、高速
モデムは、53Kビット/秒でデータを転送し得、そしてISDN接続は、12
8Kビット/秒の速度を達成し得る。現在の回転記憶装置は、約40,000K
ビット/秒で動作し、そしてこの速度は、技術が進歩するにつれて向上し続けて
いる。
【0003】 デジタルカメラなどのより新しいアプリケーションは、アーカイバル機能とと
もに高速で低コストの通信チャネルを必要とする。現在のこれらの製品は、パソ
コンに接続され、画像をケーブルを介して転送するように、または非常に高価な
取り外し可能な半導体フラッシュメモリカードを利用するように設計される。そ
して、デジタル画像は、パソコン内にインストールされる回転記憶周辺装置に格
納される。そして、この格納ユニットは、アーカイバル機能を実行する。
【0004】 一般に、2つのタイプの回転記憶装置が存在する。1つは、装置に固定されそ
して取り外すことのできない格納媒体を利用するものであり、例えばHDDであ
る。第2のタイプは、取り外し可能でありそして他の同様のユニットと相互交換
可能である記録媒体を利用するものであり、例えばフロッピーディスクドライブ
(FDD)である。FDDは、最も高価でなくそして最も堅牢な取り外し可能媒
体の利点を有し、他方HDDは、一般にデスクトップコンピュータに固定されま
たはファイルサーバ内に非移送性ディスクアレイとして組み込まれる。HDDを
引き出しに搭載して、そのアセンブリ全体が種々のプラットフォーム間で交換可
能となり得るようにする設計がある。また、単一のハードディスク(HD)また
はプラスチック封入体(カートリッジ)内に収納されたデュアルハードディスク
パックが着脱されそして他の同様のディスクドライブと相互交換可能となり得る
ようにする設計がある。しかし、それぞれのヘッド/ディスクインターフェース
のロバストおよび確実性により、これらのデバイスの有用性は制限される。
【0005】 したがって、本発明の1つの目的は、機械的衝撃に耐不可能で、記憶容量、デ
ータアクセス速度または確実性を妥協せず、そして格納サブシステムの製造コス
トを増加させない独自の記録インターフェースを提供することである。
【0006】 HDD記録ヘッドは、セラミック体の後縁部(trailing edge)
またはその近傍に搭載される記録素子あるいはトランスデューサを含む。セラミ
ック体(スライダ)は、厚いアルミニウムまたはガラスのディスク基板上のジン
バル機構によって支持される。動作中のスライダは、回転するディスク表面上の
空気の薄い膜上に浮く。この空気の膜は、エアベアリング効果を提供する。これ
は、米国特許第4,673,996号および第4,870,519号に記載され
、その開示は、本明細書中において参考として援用される。ジンバルにかかる負
荷によって、エアベアリング膜中に発生する力のバランスをとり、その結果、理
想的には、最高速度でディスクが回転する間スライダとディスクとの間に非接触
状態を生じさせる。
【0007】 今日使用される剛性ディスクの厚さは、約0.015インチ(15ミル)〜約
0.035インチ(35ミル)の範囲である。薄い方の15ミル厚ディスクは、
約2.0インチのより小さな外径を有している。現在大量生産される剛性ディス
クは、3.74インチ(95ミリ)の外径を有し、そして30ミル厚基板を利用
して構築される。これらのディスクは、約4,000rpmの速度から約10,
000もの速度で動作する。これらのドライブのスピンドルモータは、ディスク
を静止位置から動作速度に加速し、かつ記録および再生動作中にこの速度を維持
しなければいけないので、大きな電力を消費する。
【0008】 一般的な従来の剛性ディスク10上の記録層の詳細は、図1に示される。まず
、研磨されたアルミニウムまたはガラス基板12上にニッケル−リンからなる層
14が設置される。次に、ディスク全体が研磨および洗浄され、滑らかな表面を
得る。その後、クロムからなる層16が約500Åの厚さにスパッタ蒸着される
。続いて、主にコバルトと低い濃度で他の所定の元素を含む磁性層18を厚さが
約400Åでスパッタ蒸着する。最後の工程として、耐食性を提供するために炭
素からなる薄い層20でディスクを覆う。これらの膜を堆積する装置および方法
は、十分に研究および開発されてきており、そして非常に大量のHDの製造にお
いて利用されている。すべてのスパッタリング工程は、約250℃〜300℃に
上昇された温度の真空チャンバ内で行われる。最後に、局所潤滑剤をディスク表
面に塗布し、記録ヘッドが開始および停止時にディスク表面に接触し得るように
する。
【0009】 記録ヘッドスライダの後縁部の一部がディスク表面上を引きずられるように動
いてもよいような設計の記録トランスデューサがある。ヘッド接触力は、記録膜
を擦り減らしたり、または記録素子を損傷したりしないような十分な小ささに維
持される。大半のHDDは、一般にヘッドとディスクとの間隔がスライダ体の後
縁部で約2マイクロインチの距離を維持する非接触記録ヘッドを利用する。
【0010】 HDDの設計では、記録構成要素が清浄な環境下に維持されることが必要であ
る。ディスク上の磁性層は、高い線形ビット密度を得るために薄く、そして磁性
膜と記録トランスデューサとの距離は、2マイクロインチのオーダーの小ささに
維持される。機械的衝撃または他の擾乱によるいかなる接触によっても、2つの
ハード表面、即ち、セラミック記録ヘッドおよび金属ディスクが互いに衝突し、
局所的な欠陥またはスクラッチを生じる。非常に大きな衝撃は、これらの表面の
カタストロフな接触および摩損粒子の発生を引き起こし得る。そして、これらの
粒子およびそれによるスライダとディスクとの表面トポグラフィーへのダメージ
は、ヘッドがその非接触動作状態へ戻ることも妨害し得る。これらのような状況
は、確実性の問題および記録データの喪失を起こす。
【0011】 HDDは、等方性特性がゆえに選択される金属性またはガラス基板を含む。デ
ィスク上のデータトラックは、同心円上に配置される。各データトラックを隔離
する小さな非記録帯がある。この帯の幅は、書き込みトラックの幅を最大にする
ように小さく維持される。現在の一般的なハードドライブは、1インチ当たり約
4,800〜8,000トラックのトラック密度が得られる。サーボシステムは
、記録ヘッドがデータトラックの中心に並ぶように維持され、そして書き込みト
ラックの幅の10%より大きく位置ずれしないように設計され、その結果、記録
情報が確実に取り出される。
【0012】 フロッピーディスクドライブ(FDD)は、密閉されていない環境下で動作す
るように設計される。フロッピーディスクは、磁性粒子のスラリーでコーティン
グされたマイラー(Mylar)などのプラスチック基板からなる。FDDは、
低速度(一般に1000rpmより低い)で動作し、記録ヘッドが記録媒体上を
スライドする。良好な摩損特性を達成するために、磁性スラリーは、結合剤およ
び大量の潤滑剤を磁性粒子とともに含む。このコーティング工程は、HDD上の
スパッタ蒸着膜と同じ磁気記録面積密度を提供し得ない。プラスチック基板は、
スパッタ蒸着工程に一般に必要な高い温度に耐え得ない。したがって、蒸着およ
び低温スパッタリングなどの代替技術が検討されてきた。現在のところ、これら
の技術によって得られる膜の磁気特性は、ウエブ/スラリーコーティング工程の
ものよりも著しく良好というわけではない。
【0013】 フロッピー媒体を高いディスク速度で動作させることを可能にし、それにより
、ディスクのフレキシブルを利用して所定の有利な特性を達成する。1つのその
ような特性は、記録素子がディスク表面に接近して浮上しながら、記録ヘッドの
他の部分が密閉されていない環境下で受容可能な確実性でより大きな距離に維持
されることを可能にする。例えば、1つのそのようなシステムは、米国特許第5
,675,452号において記載され、その完全な開示が本明細書中で参考とし
て援用される。
【0014】 他の方法は、フロッピーディスクの各側に対向する構成に配置された標準的な
HDDヘッドを利用してきた。高速時に、この機構において非接触状態が維持さ
れ得る。しかし、この設計は、フロッピー媒体の耐久性に依存することによって
、対向する記録ヘッドアセンブリの正確な位置とジンバル状態との必然の許容性
不一致を克服する。これらのような状態は、フロッピーディスクと記録ヘッドと
の断続的な接触を生じ得る。
【0015】 別の技術は、回転するフロッピーディスクに近接した位置にある裏打ち板を利
用した。裏打ち板は、ある程度の剛性をフレキシブルディスクに提供し、それに
より、記録ヘッドがディスクの片側から貫通されて、非接触ヘッド/ディスクイ
ンターフェースを達成し得た。しかし、この方法は、片面記録のみを提供し得る
【0016】 フロッピーディスクなどの、ウエブコーティング工程によって開発される磁性
膜は、スパッタ蒸着HDに比べて、バルク磁気特性がより低く、そして信号対ノ
イズ比がより悪い。FujiのATOMMフロッピーディスクなどのデュアルコ
ーティング媒体およびSonyのMEなどの蒸着媒体はまた、HDよりもかなり
劣るコーティング厚およびバルク磁気特性を有する。前記のように、フロッピー
製品の設計は、ディスク基板が準拠していることを必要とし、そしてマイヤーま
たはPET(ポリエチレン テレフタレート)などのプラスチック膜がそのよう
なアプリケーションにおいて首尾よく使用されてきた。これらの膜は、異方性伸
長特性を示し、そしてディスクドライブのサーボシステムは、回転速度の2倍の
ところに周波数成分を有するオフトラックエラーを補正するように設計されなけ
ればならない。ディスクドライブにおけるディスケットの取り出しおよび再イン
ストールは、ディスクセンタリングエラーを生じ、それにより、ディスク上に記
録されたデータトラックの中心がスピンドルモータの回転中心から外れるように
なる。これらの状況下で静止した記録ヘッドからは、各データトラックの中心が
各回転中ごとに2つの両極端の位置間を動くように見える。この動きの周波数は
、スピンドル回転速度である。フロッピーディスクにおける異方性のために、環
境状態が変化することによって、データトラックは歪曲し、そしてある環境条件
下で記録された円トラックは、異なる環境状態下では楕円の形となり得る。静止
した記録ヘッドからは、データトラックの中心が2つ両極端の位置間をディスク
の各回転ごとに2度またはスピンドル回転速度の2倍の周波数で動くように見え
る。サーボ制御システムは、これらの位置エラーを補正しなければならない、そ
して同様のトラック密度で動作するHDDよりもずっと広い帯幅を有するように
設計されなければならない。
【0017】 まとめると、フロッピーディスクは、HDよりも低い信号強度を有する磁性コ
ーティングを有し、同程度の読み出し振幅を達成するためにはよりずっと広いト
ラックを必要とする。基本材料は、より厳密なサーボ制御を必要とする異方性伸
長を示す。これらの制限によって、これらの製品においては、よりずっと小さな
トラック密度が利用されなければならない。したがって、フロッピーディスクを
用いた、高い記録密度、高い衝撃抵抗性、低い電力消費の記録装置を開発するこ
とは、極めて困難である。
【0018】 したがって、本発明の目的は、既存のHDDの記憶容量の利点の多くをさらに
提供しつつ一般にフレキシブルである回転データ格納媒体を提供することである
。より詳細には、高面積密度のデジタルデータを記録および再生し得るフレキシ
ブルデータ格納媒体を提供することである。
【0019】 (発明の要旨) 本発明は、磁気記録媒体の一実施例を提供し、より詳細には、メタルホイルデ
ィスクを提供する。それらはまた、フレキシブルメタルディスク、このようなデ
ィスクを有する読み出し/書き込みシステム、およびこのようなディスクを製造
する方法と称される。1つの実施形態において、金属性基板、および磁性材料か
らなる少なくとも1つのスパッタ蒸着膜を、基板上または基板上にある中間材料
上に含む記録媒体が提供される。記録媒体は、約0.010インチよりも小さい
厚さを有し、基板は、その厚さの少なくとも80%を占める。さらに、スパッタ
蒸着膜は、高面積密度のデジタルデータを記録および再生するように改造される
【0020】 ニッケル、ニッケル合金、スチール、ステンレス鋼、サンドビック(Sand
vik)スチール、ベリリウム、ベリリウム合金、銅、銅合金、真鍮、真鍮合金
、青銅合金、チタン、チタン合金、アルミニウム、およびアルミニウム合金など
を含む種々の材料が基板を構築するために使用され得る。好ましくは、フレキシ
ブルメタルディスクの厚さは、約0.0001インチ〜約0.010インチの範
囲であり、より好ましくは、約0.0001インチ〜約0.005インチであり
、さらにより好ましくは、約0.0001インチ〜約0.002インチである。
しかし、基板の特定の厚さは、基板を構築するために使用される材料に依存し得
る。
【0021】 1つの局面において、クロム単体または他の金属との組み合わせからなる層が
、基板と磁性膜層との間に堆積される。あるいは、白金またはその合金などの他
の材料が、磁性材料のより最適な結晶構造を得るために磁性膜と基板との間に堆
積されてもよい。別の局面において、磁性膜は、コバルトまたは別の磁性材料を
含む。さらに別の局面において、炭素などの保護膜からなる層が磁性膜からなる
層の上に堆積され得る。
【0022】 別の実施形態において、本発明は、金属性基板、クロムからなる層、クロムか
らなる層の上に堆積された磁性材料からなる層、および磁性層からなる層の上に
堆積された保護層からなる層から実質的に構成される記録媒体を提供する。
【0023】 さらに、本発明は、記録媒体を製造するための方法の一実施例を提供する。そ
の方法によると、約0.008インチよりも小さい厚さを有する金属性基板が提
供される。磁性材料からなる層が、金属性基板上またはその基板上にある中間材
料の上にスパッタ蒸着される。さらに、媒体全体の厚さが約0.010インチよ
りも小さくなるように磁性材料からなる層上に保護層がスパッタ蒸着される。
【0024】 好ましくは、クロムまたは白金などの金属層が、基板上に磁性材料からなる膜
を堆積する前に、基板上にスパッタ蒸着される。その金属性層は、中間材料とし
て機能する。1つの好ましい局面において、基板は、ニッケル、ニッケル合金、
スチール、ステンレス鋼、サンドビックスチール、ベリリウム、ベリリウム合金
、銅、銅合金、真鍮、真鍮合金、青銅合金、チタン、チタン合金、アルミニウム
、およびアルミニウム合金からなる基板群から選択される。さらに別の局面にお
いて、媒体の厚さは、約0.005インチより小さく、より好ましくは、約0.
002インチよりも小さい。
【0025】 本発明は、なおさらにデジタル情報を読み出しおよび記録するためのシステム
を提供する。そのシステムは、第1面および第2面を有するフレキシブルメタル
ディスクを含む。そのディスクは、金属性基板および磁性材料からなる少なくと
も1つのスパッタ蒸着膜を含む。ディスクは、約0.010インチよりも小さい
厚さを有し、そして基板は、その厚さの少なくとも80%を占める。さらに、ス
パッタ蒸着膜は、高面積密度のデジタルデータを記録および再生するように改造
される。そのシステムは、ディスクの第1面へ向かって位置するガスベアリング
表面を有する第1スライダ、およびディスクの第2面へ向かって位置するガスベ
アリング表面を有する第2スライダをさらに含む。スライダのうちの少なくとも
1つは、少なくとも1つの読み出しおよび/または書き込みトランスデューサを
収納する。さらに、ディスクに対して第1スライダと実質的に反対側に第2スラ
イダを搭載し、そして第2スライダがディスクへ近づくようにまたは離れるよう
に可動するように第2スライダをディスク方向へ促すための搭載システムが提供
される。このように、フレキシブルメタルディスクおよびスライダは、機械的衝
撃にさらされた場合、ハードディスクドライブのヘッド/ディスクインターフェ
ースに比べて、互いに対する衝突を回避する能力が向上される。さらに、フレキ
シブルメタルディスクおよびスライダは、高速トラック−トゥ−トラックアクセ
ス動作にさらされた場合、フロッピーディスクドライブのヘッド/ディスクイン
ターフェースに比べて、互いに対する衝突を回避する能力が向上される。
【0026】 1つの局面において、金属性基板は、磁性材料からなる2つのスパッタ蒸着膜
の間に配置される。別の局面において、搭載システムは、ディスク面に対して少
なくとも1つの回転自由度を第1スライダに提供する。さらに別の局面において
、基板は、ニッケル、ニッケル合金、スチール、ステンレス鋼、サンドビックス
チール、ベリリウム、ベリリウム合金、銅、銅合金、真鍮、真鍮合金、青銅合金
、チタン、チタン合金、アルミニウム、およびアルミニウム合金からなる基板群
から選択される。好ましくは、フレキシブルメタルディスクの厚さは、約0.0
05インチよりも小さく、より好ましくは、約0.002インチよりも小さい。
【0027】 さらに別の局面において、クロムからなる層が基板と磁性膜からなる層との間
に堆積される。1つの局面において、磁性膜は、コバルトを含む。別の局面にお
いて、炭素などの保護膜からなる層が、磁性膜からなる層の上に堆積される。
【0028】 (特定の実施形態の詳細な説明) 本発明は、例示的な磁気記録媒体、特定的には、メタルホイルディスク(フレ
キシブルメタルディスクとも呼ばれる)、このようなディスクを有する読み出し
/書き込みシステム、およびそのようなディスクを形成する方法を提供する。本
発明のディスクは、好適には、得られるディスクがほぼフレキシブルを有するよ
うに、比較的薄い金属基板またはメタルホイルから形成される。好適には、メタ
ルホイルは、ディスクの厚さの合計が約0.010インチ未満となるような十分
な薄さである。さらに、基板は、好適には、ディスクの厚さの少なくとも80%
を占め、より好適には、ディスクの厚さの少なくとも90%を占める。
【0029】 好適には、ディスクは、約0.0001インチから約0.010インチの範囲
の厚さを有し、より好適には、約0.0001インチから約0.005インチの
範囲の厚さを有し、さらに好適には、約0.0001インチから約0.002イ
ンチの範囲の厚さを有する。基板の特定の厚さは、基板を形成するのに使用され
る材料の材料特性を含むさまざまな要因に依存する。例えば、ニッケル、ニッケ
ル合金、スチール、ステンレス鋼、サンドビックスチール(Sandvik s
teel)、ベリリウム、ベリリウム合金、銅、銅合金、真鍮、真鍮合金、青銅
合金、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金等を含む基板を形
成するために、さまざまな材料が使用される。
【0030】 図2に示す好適な実施形態において、フレキシブル記憶ディスク22が、硬質
の状態のニッケル600の、0.001インチ(1ミル)の厚さのシート24を
用いて構成される。ニッケル600は、約76%のニッケル、15.5%のクロ
ム、および8%の鉄から構成される合金である。ニッケル600シートが、まず
スパッタリングマシン内に配置され、クロム26の層が500Åの厚さにスパッ
タ蒸着され、その後、コバルトなどの磁性材料28の層が400Åの厚さにスパ
ッタ蒸着される。より最適な結晶構造を磁気層内に得るために、白金または白金
合金等の、クロム以外の材料も使用し得る。さらに、コバルト以外の磁性材料も
使用できる。例えば、記録された信号の磁気保持力および角型性は、コバルトと
は異なる磁性膜材料の選択または主にコバルト系合金の使用により向上され得る
。コバルト層28は磁気を帯びており、腐食しやすい。層28を保護するために
、約50Å〜100Åの厚さを有するカーボン30の膜が、磁気層28を完全に
覆うようにスパッタ蒸着される。その後、ディスク22は、データ記憶製品にお
いて使用され、情報の記憶および再生を行う。
【0031】 図3は、回転アクチュエータ34を用いるデータ記憶装置32を示す。ディス
ク22は、約4800rpmの速度でディスク22を回転させるスピンドルモー
タ(図示せず)に搭載される。装置32は、1対のアーム40に取り付けられた
記録ヘッド36および38(図4参照)をさらに含む。この1対のアーム40は
、回転軸点42の周りを移動可能のボールベアリング構成によって同様にサポー
トされる。ヘッド36および38は搭載されたジンバル、ロールおよびピッチ回
転の自由度と同様に、各ヘッドが垂直並進運動を行う。ヘッド36および38は
、図6に示すような、工業規格の2つのレールスライダであり、図4に示すよう
に、ディスク22の両側に設けられる。図5は、1対のジンバル44(図3およ
び図4を参照)によって、記録ヘッド36および38に加えられる力、ならびに
、これらのヘッドとそれぞれのディスク表面との間に形成されたエアベアリング
膜46を示す。磁気トランスデューサ48は、ヘッド36および38の各々のヘ
ッドの後縁部に搭載され、そこで、図6に示すような、ディスク表面とのわずか
な分離距離を維持することができる。図5に示す構成において、記録ヘッドレー
ルの寸法および与えられた負荷の大きさは、磁気トランスデューサ48とディス
ク22との間に約2マイクロインチのスペースを生じるように設計される。
【0032】 ディスク22上に記録され得る情報の面積密度は、データトラックの数、ディ
スク22上の磁性膜の特性、記録素子とこの膜との間の分離距離、トランスデュ
ーサ素子を製造するのに使用される材料の磁気特性、およびそのギャップ長に直
接関係する。
【0033】 分離されたパルスの特性を考えると、線形のビット密度(つまり、単位長あた
りの記憶された磁気ビットの数)を確立し得る。その50%の振幅レベルにおけ
る分離されたパルスの幅を規定するPW50と呼ばれるパラメータは、特定の重要
性を有する。このことは、次の式によって評価され得る。 PW50=√(g2+4(d+a)*(d+a+t)) ここでg=記録素子のギャップ長 d=磁気層からのこのギャップの距離 t=磁気層の厚さ a=√(Mrt*(d+0.5t)/Hc) Mr=磁気層の残留磁化 Hc=磁気層の保持力 である。
【0034】 本発明のフレキシブルディスク上の磁気層は、真空スパッタリングオペレーシ
ョンにより形成され、ほぼ均質である。これらのオペレーションは、約250℃
の昇温状態で実行されて、それぞれのフィルムにおいて結晶構造を成長させる。
ニッケルは昇温状態で非常に安定している。従来技術のフレキシブルディスクは
、マイラー(Mylar)およびPET等のプラスチック基板から形成される。
このような従来技術のフレキシブルディスクは、そのような高温に耐えられず、
その代わり、ウエブプロセスにおいて磁性材料でコーティングされる。コーティ
ングの磁気粒子が結合して、結合剤および他の添加剤を有するスラリーを形成す
る。その後、このスラリーは、ペンキとしてプラスチックフィルム状に適用され
る。得られた従来技術のフィルムにおける磁性材料の濃度はかなり低く、コーテ
ィングの厚さは、本発明のフィルムよりも、かなり(約2200Å)厚い。さら
に、従来技術のフレキシブルディスクのフィルムの厚さは、ディスク表面全体に
亘って変動し得る。
【0035】 上記式は、ディスクスペーシングdおよび媒体保持力値Hcが同じトランスデ
ューサについて、Mrtの値が小さな薄い磁性膜は、転移幅aおよびPW50値が 最小になる。これら2つのパラメータが小さくなればなるほど、磁性膜上の、単
位長あたりに記録され得るビットの数は多くなることを示す。
【0036】 高い保持力を有するプラスチックでコーティングされたディスクは、金属粒子
を利用する。これらの粒子は腐食しやすく、個々に不活性層でコーティングする
必要がある。コーティングは粒子のサイズを増大させ、得られるフィルム内の磁
性材料の濃度は低くなる。磁気粒子の数は、リードバック信号の振幅に直接関係
し、それに対して、結合剤および添加剤が存在するために、信号対雑音比の悪い
、ノイズを発生するシステムとなる。
【0037】 対照的に、本発明のフレキシブルディスクは、耐食のために50Å〜75Åの
厚さの非磁性層を有する。このことが、磁性膜スペーシングへのトランスデュー
サを増大させ、そのことにより、PW50値を増大させる。しかし、磁性膜の純度
が原因で向上された信号対雑音比は、より大きなPW50値を補償し、その結果、
全体の性能が向上する。さらに、本発明のフィルムは、従来技術のディスクのフ
ィルムが2200Å〜4000Åであるのに比べて、例えば250Å〜400Å
の非常に薄い膜を製造する制御された動作によって形成される。スパッタリング
産業の傾向は、いっそう薄い層を達成しつつある。これらの傾向は、本発明のフ
レキシブルメタリックディスクの性能を向上する。
【0038】 面積記録密度を制御する別のアイテムは、ディスク表面上に形成し得るデータ
トラックの数である。トランスデューサ素子製造における先端技術は、エアギャ
ップを有する磁気抵抗素子または長手型記録素子のいずれかである核構造を、ス
パッタ蒸着することである。これらの構造内に、非常に小さな核の幅が見事に形
成された。制限的なパラメータは、サーボ制御システムによって達成できる精度
およびリードバック信号の強度である。各フィルムのMr値は、リードバック信 号の振幅に直接関係し、それに対して、トラック密度は信号出力に逆に関係する
。書き込まれたトラック幅が小さくなればなるほど、つまり、トラック密度が大
きくなればなるほど、サーボシステムは、トランスデューサを、記録されたトラ
ック上の記録ヘッド内に配置する必要がある。
【0039】 HDは目下、インチあたり5500〜8500トラックの大きなトラック密度
を達成している。プラスチック基板で製造されたフレキシブルディスクは、異方
性伸長/収縮特性を有する。この異方性は、基板を形成する長鎖分子の配向の可
変性に起因する。フィルムにおける機械寸法は、ディスク外周の周りで、不均衡
な様態で、温度および湿度によって影響される。温度および湿度が変化した後の
真円トラックは、ほぼ楕円形へと変形され得る。サーボ制御システムは、好適に
は、回転速度(例えば80Hz)および回転速度の2倍(例えば160Hz)で
の補正を提供する。
【0040】 このような問題点が原因で、フレキシブルなプラスチック媒体で向上されたト
ラック密度は、従来のHD記憶装置よりも約1/2〜1/3低い。本発明のメタ
ルホイルディスクは、全ての軸に沿って均等に伸長および収縮する良好に規定さ
れた結晶構造を有する。したがって、本発明のメタルホイルディスクは、温度お
よび/または湿度変化の後も円形のままであるデータトラックを含む。これらの
ディスクを利用する製品は、HDトラック密度で動作し得、且つ、既存のHDD
において用いられるサーボ制御技術を利用し得る。
【0041】 図7および図8は、可撓性のメタルディスク22と共に使用する、リニアアク
チュエータ50の構成を示す。図7はこのアセンブリの端面図であり、図8は平
面図である。ディスク22は、スピンドルモータ52によってサポートされ、ヘ
ッド54はジンバル56に取り付けられる。ヘッド54は、向かい合った構成で
配置される。ジンバル56は、放射状の線であり得るライン、もしくは、ライン
と平行およびオフセットされたラインに沿ってヘッド54を移動させるアクチュ
エーションシステム(図示せず)に取り付けられる。さらに、ジンバル56は、
ピッチおよびロール回転の自由度と同様に、ヘッド54に垂直方向の並進運動を
提供する。この構成は、取り外し可能ボリュームデータ記憶装置において、3.
5インチ1.44MBフロッピーディスケット等の古い世代の媒体との互換性を
維持するのに特に有用である。3.5インチ1.44MBフロッピーディスケッ
トからのデータの読み出しおよびこのディスケットへのデータの書き込みを行う
製品の特定的な例において、これらのトラックにアドレスする記録ヘッドは、好
適には、放射状の線から約0.014インチオフセットされ且つこの放射状の線
に対して平行である線上で動作する。
【0042】 図9および図10は、1対のヘッド60および61に結合された別のアクチュ
エータ58を示す。ヘッド60は、ディスク22の表面に対して垂直である任意
の可動域から制限されている。しかし、ヘッド60は、ピッチおよびロール運動
を経験する。対向するヘッド61は、ジンバル搭載され、3つの自由度全て、す
なわち、ディスク表面に対して垂直な可動範囲と(つまり、垂直自由度)、ピッ
チおよびロールと、を有する。この構成において、3つの自由度を有するヘッド
61は、フレキシブルディスク22を他方のヘッド60に向かって付勢するため
に利用される。エアベアリング膜63は、ディスク22と2つのヘッドエアベア
リング表面の各々との間を延びる。ディスク22は、情報の確実な記録および再
生を行うために、ヘッド60とヘッド61との間で非接触の平衡位置を取る。こ
の特定的な構成は、ディスク表面に対して垂直である軸に沿って、より大きな堅
さを得ることができる。このさらなる堅さは、高い耐衝撃性を有する製品を製造
する点で利点を有し得る。
【0043】 本発明のフレキシブルなメタルディスクは、HDと比べて、コスト面で有利で
ある。HDは、通常、ディスク状にカットされたアルミニウムシートから製造さ
れる。これらのディスクは研磨され、その後、ニッケル−リンの薄膜でメッキさ
れる。プロセス全体を通して、各ディスクは個々に処理される。ディスク基板の
サイズが一旦確立されると、コストの点から、別のサイズのアプリケーションに
構成し直すことはできない。例えば、一旦製造された3.5インチディスクは、
コストの点から、3.5インチ未満のデータ記憶装置において使用するために変
更することができない。ニッケルメッキされ、研磨されたHDのコストは、約2
.50ドルである。真空スパッタリングオペレーションおよび処理の結果、さら
なるコストがかかり、大量生産された、完成したHDは、約7.50ドルの価格
である。
【0044】 図2の実施形態において、ディスク22はニッケルのシートから製造される。
そういうものであるので、アルミニウム基板ベースまたはニッケルメッキオペレ
ーションの必要がない。ニッケルシートは、1ポンドあたり約30ドルであり、
ロールとして配送できる。標準的な3.5インチフロッピーディスクの直径は3
.378インチであり、重量は0.0025ポンドである。したがって、これら
の寸法を有するニッケルシートは、約8セントのコストである。しかし、このコ
ストは、スクレープおよびブランキングのコストを基本材料コストに加える必要
のある製造環境において、より高くなり得る。
【0045】 図11に示すように、ニッケル64のシートがスパッタリングマシン内に配置
され、それぞれのフィルムが堆積されるスパッタリングオペレーションを構成す
ることが可能である。その後、シート64は、要求に応じて、ディスク66にブ
ランキングされ得る。スパッタリング、研磨、処理、およびクリーニングの費用
は、このシートから製造される全ディスクに亘って償却され、製造コストがより
低くなる。さらに、ディスクの直径をより小さくすることにより、同じシートか
らより多くのディスクが製造でき、さらに低いコストが達成される。
【0046】 上述のスパッタリングオペレーションは、ニッケルシートを特別な真空チャン
バで処理することを要求する。シート64は適切な温度に加熱され、その後、H
Dと同様の様態で加工される。ある構成において、ニッケルシート64は、フレ
ーム68に亘って引き伸ばされて、シート64に張力を与える。この張力は、シ
ート64に剛性を与え、研磨およびクリーニングオペレーションの間に、このシ
ート64の処理を可能にする。スパッタリングチャンバにおいて、フレーム68
が引き続いて使用され得る。加工が全て完了した後に、このシートから個々のデ
ィスクが打ち抜かれる。
【0047】 図12に示すように、円形のターゲット70および円形のフレーム72を有す
る点には、真空スパッタリングオペレーションにおける基板のより均一な適用範
囲等の、さらなる有効性がある。図13、図14および図15は、別の円形の構
成を示す。3.5インチフロッピーディスクの例を用いると、図13に示したタ
ーゲット74の直径は6.3インチであり、ディスク76あたりの材料のみのコ
ストは10セントになる。同じディスク76について、図14に示したターゲッ
ト78の直径は8.15インチであり、ディスクあたりの材料コストは12セン
トになる。図15のターゲット80内のディスク76について、材料コストはデ
ィスクあたり約11セントである。ターゲットの直径が大きくなると、特に、図
14および図15に示したものでは、スパッタリングマシンのコストは高くなり
得る。しかし、これらの構成はより多くのディスクを得ることができ、クリーニ
ングおよびブランキングオペレーションから、スパッタリングオペレーションの
より高い資本コストを埋め合わせ得る他の節約も行い得る。
【0048】 図2の好適な実施形態は、ニッケルの合金から形成されたフレキシブルディス
ク22を説明する。しかし、316ステンレス鋼、ベリリウム銅、真鍮、13R
M19サンドビックスチール、チタン、アルミニウム等の金属、ならびに、他の
金属および金属合金も利用し得る。特定のアプリケーションに適するように、シ
ートの厚さも変更し得る。図2の好適な実施形態は、0.001インチ(1ミル
)厚さのニッケルのシートを示す。同様の様態で、他の厚さに製造し得る。異な
る厚さを考慮する1つの理由は、約0.005インチ(5ミル)の厚さを有する
シートは取り扱いがより簡単である点である。電力消費の点で、非常に薄い厚さ
のフレキシブルメタルディスクは、慣性が最も低く、したがって、スピンドルモ
ータへの負荷が最小になる。したがって、スピンドルモータの消費電力はより小
さくなる。3.5インチディスクドライブに搭載される通常のHDは、0.03
ポンドの重量および約4.45×10-5ポンド−秒2−インチ4の慣性を有する。
同じ機械寸法を有する好適な実施形態のニッケルディスク22は、約3×10-3 ポンドの重量および約1.5×10-7ポンド−秒2−インチ4の慣性を有する。対
応するHDと比べて、質量は1オーダーの大きさだけ低く、慣性は2フルオーダ
ーの大きさだけ低い。フレキシブルメタルディスクの特性は、ディスクのスター
トアップの間のスピンアップ時間がより早くなり、同じスピンドルモータおよび
より低い電力消費率を利用する。
【0049】 したがって、本発明のフレキシブルメタルディスクで、現在、HDと同じ面積
記録密度および高速記録性能を有する電力消費のより小さなデータ記録製品を開
発することができる。これらの製品はまた、アイドル期間にスピンダウンし、そ
の後、要求された場合にスタートアップするように構成し得る。HD記憶製品は
、通常、アイドル速度動作環境を実行する。この環境において、アイドル中の回
転速度は動作速度よりも低く、ディスク表面上に浮かぶようにヘッドを維持する
のにちょうど十分な速度である。目的は、ディスクが停止状態から動作状態を達
成するのにかかる相当な長い期間を克服することである。本発明のフレキシブル
メタルディスクを有する記憶装置は、2つの状態だけで実行され得る。2つの状
態とは、指定された速度で動作する「オン」状態、ならびに、モータが電力を供
給されず、限定された数の電子部品のみがアクティブであって、スタートアップ
シーケンスを監視し、開始する、「オフ」状態である。減少された質量による他
の利益は、バッテリ電力の使用電位が3.3ボルト等の電位で供給され、メモリ
製品の回転を動作することである。さらなる利益は、このディスクドライブにお
いてより大きな記憶容量が達成され得ることである。例えば、より多くのディス
クを提供すると、システム電力仕様を変更することなく、同じスピンドルモータ
上に、より広い記録表面が設けられ得る。
【0050】 HDの記憶容量を提供し、現在ハードディスクドライブ(HDD)において大
きな容積で使用されているHDより製造コストの大きくなることのないモバイル
アプリケーションについて、メタルホイルディスクを説明した。好適な実施形態
は、メタルホイルディスクの製造コストをHDの製造コストより少なくなるよう
に削減すると確認されている。ここで、メタルホイルディスクを有するヘッド/
ディスクインターフェース(HDI)のロバスト特性のいくつかについて説明す
る。まず、機械的衝撃の影響について説明する。その後、高速トラック−トゥ−
トラックアクセスの影響を示す。
【0051】 機械的衝撃の影響を評価するために、3600rpmで回転するメタルホイル
ディスク(図2のディスク22と同様の特性を有する)へのデータの書き込みお
よびこのディスクからのデータの読み出しを行う、1対の対向する非接触磁気ヘ
ッドスライダについて考える。これらのスライダは、50%工業規格サイズ(約
0.081インチ長および0.061インチ幅)である。粘性効果および相対的
な運動が原因でスライダとディスクとの間に流入する空気は、加圧される。その
後、加圧された空気膜の働きにより、スライダは、通常動作の間、接触すること
なくディスク上に浮かぶことができる。スライダエアベアリング表面に働く空気
圧の分散された力は、スライダに対して加えられた機械(プリロード)力のバラ
ンスをとり、スライダが平衡状態で浮かぶことを可能にする。スライダのエアベ
アリング表面ジオメトリについての寸法の適切な組み合わせにより、スライダは
所望の距離または浮上高度(FH)でディスク上に浮かぶことができる。現在、
HDDヘッドの記録素子は、約2マイクロインチの距離でディスク表面上に浮か
ぶ。増大したデータ記憶への要求が続くと、将来のディスクドライブにおいて要
求されるFH値は、減少し続ける。
【0052】 図16に示すように、空気膜内に生成されるエアベアリング力は、バネ定数お
よび変位によって示され得る。図16のモデルにおいて、下側のヘッド82はデ
ィスク84の面に対して固定的に搭載され、対向するヘッドスライダ86のみが
、加えられた機械力を受けて、各スライダとその対応する隣接ディスク表面との
間に低クリアランスエアベアリングインターフェースを形成する。
【0053】 動態作用を受ける場合の、各スライダのFHおよび動作安定性の変化は、図1
6に示す簡略化されたバネ/質量系で研究され得る。スライダに接続された機械
部品を介して、且つ、スライダとディスクとの間の空気膜内の粘性損失から、わ
ずかなダンピングが存在するが、これらのダンピング効果はここでは考慮しない
。このモデルの主要な関心は、スライダとディスク表面との間の衝突が衝撃の後
に起こるかどうかを判定することである。(スライダ質量、加えられた負荷力、
エアベアリングバネ定数、ディスク基板質量密度、ディスクの厚さ、および初期
FH値について)数値を設定した後、研究は、ディスクに対する機械的衝撃を惹
起すること、および、図16に示すような2つの自由度の系の応答を追跡するこ
とからなる。その後、各ヘッドの浮上高度レベルの時間応答が得られる。コンピ
ュータコードが書き込まれて、図16のHDIの浮上高度応答の時間履歴が評価
された。
【0054】 まず、現在使用されているHDの大部分の基板材料であるアルミニウムディス
クについての衝撃応答に対してディスクの厚さが及ぼす影響について考察する。
HDのアルミニウム基板は、通常、約0.030インチ(30ミル)の厚さであ
る。30ミルの値のディスク基板の厚さで、ディスクに対する機械的衝撃は、図
17に示すような、ディスクおよび可動スライダについての垂直動作応答となる
。この結果、図18に示すように、ディスクの両側でFHが変化する。この場合
、ディスクの厚さが重要であり、衝撃のエネルギは、空気膜を介して可動ヘッド
へと伝達され、その結果可動ヘッドの動作が重要となる。ディスクの垂直位置の
変動は、約±2.5マイクロインチであり、それに対して、可動ヘッドの垂直位
置の変動は、約±2.8マイクロインチである。両ヘッドについてのFHの変化
は、大きさの点で初期浮上高度よりも大きい。このHDIにヘッド/ディスク衝
突モデルは組み込まれていないので、大きさの点で、FHの最も負の変化が、ヘ
ッドの初期最小浮上高度よりも大きい場合、衝突の予測が行われる。したがって
、浮上高度の変動は、各ヘッドの初期最小静的(平衡)浮上高度よりも大きいの
で、機械的衝撃の結果としての、各ヘッドについてのヘッド/ディスク衝突が予
測される。フルスピード回転の間のヘッド/ディスク衝突は、HDIに損傷を起
こし得、おそらく、結果的に、記録データを喪失し得る。このような状態は回避
する必要がある。
【0055】 ディスクの厚さが減少した場合、得られるディスクの動作は、機械的衝撃を受
け取った後、減少されたエネルギを含む。このとき、ディスクに隣接するエアベ
アリング膜は、ディスクの垂直動作の減衰およびFH減少の変動により大きな影
響を及ぼす。アルミニウムディスクの厚さが15ミルまで低減される場合、ディ
スクおよび可動スライダの、得られる動作履歴を図19に示し、FH履歴を図2
0に示す。この場合、FHの変動は、スライダ/ディスク衝突をほとんど回避し
ないように低減される。ディスクの厚さがさらに減少するにつれて、得られるデ
ィスクの垂直動作のFHの振幅および変化は、単調に減少する。
【0056】 ディスクの厚さが減少するに従い、ディスク質量および運動エネルギは減少す
る。それに対して、空気膜の堅さは固定されたままであり、その結果、隣接する
エアベアリングの影響およびディスクの動作の制御が増大する。ディスクの厚さ
が(10、5、2、1、および0.5)ミルに減少すると、それにより得られる
浮上高度の変動は、それぞれ約±(1.5、1.0、0.6、0.4、および0
.25)マイクロインチである。これらのディスクの厚さについての、ディスク
動作およびFH変動の時間履歴を、図21から図30に示す。非常に薄いメタル
ホイルについてのディスク動作の高い周波数は、得られる高硬度で軽量のディス
ク/空気膜インターフェースに起因する。所与のディスクの厚さについての、衝
撃が入力された後の動的運動の間の浮上高度の、最も負の変化は、アルミニウム
ディスクの厚さの範囲に関して図31内に含まれ、図18、図20、および図2
6〜図30の結果を要約する。HDのより厚いアルミニウム基板は、適切な耐衝
撃特性を有さない。図31に提示した結果によって示されるように、0.015
インチ以上の厚さを有するアルミニウム箔基板は、低浮上高度動作の間に非衝突
状態を確保できる適切な耐衝撃性を有さない。しかし、薄いアルミニウム箔、つ
まり、約0.010インチ未満の厚さを有する基板は、有効な耐衝撃特性を有し
、現在および最近のディスクドライブの低浮上高度、非接触記録ヘッドに適合す
る。記録ヘッドスライダのエアベアリングは、主に、記録表面上の定常状態浮上
の要件と適合するように設計されるが、本明細書の開示においては、このような
記録ヘッドのエアベアリング硬度は、ヘッド/ディスク衝突を減少または回避し
つつ、このHDIに入力された機械的衝撃を吸収するのに十分であり得ることが
観察された。このような衝突は、ディスク表面および記録ヘッドを損傷し得、そ
の結果、記録されたデータを失う。機械的衝撃が原因のヘッド/ディスク衝突の
減少および除去は、非常に重要であり、モバイルデータ記録システムの所望の特
性である。機械的衝撃は、より動的に独立した定常データ記憶装置におけるより
も、モバイル記録システムにおいてのほうが、ずっと重要な条件となる。
【0057】 次に、ニッケルホイルディスクの耐衝撃特性について説明する。アルミニウム
ホイルディスクについて考察したのと同じ条件が課せられた1ミルおよび2ミル
のニッケル箔の厚さについての垂直動作履歴を、それぞれ、図32および図33
に示す。浮上高度の履歴を、図34および図35に示す。ニッケルの質量密度は
、アルミニウムの約3倍である。所与のディスクの厚さおよび衝撃に起因する所
与の初期ディスク速度について、ニッケルの質量について増大した振幅および関
連する運動エネルギが、増大したディスクおよびスライダ動作、ならびにニッケ
ル箔ディスクに起因する増大した浮上高度変動について説明する。前に考察した
同じ条件について、1ミルおよび2ミルのニッケル箔の厚さは、それぞれ約±0
.8マイクロインチおよび±1.2マイクロインチのFH変動を生成する。通常
2マイクロインチの高さに浮上し且つこの研究の条件が課せられるヘッドとヘッ
ド/ディスクの接触状態を生成するために、これらの箔の厚さのいずれも予測さ
れない。これらのニッケルディスクの厚さの両方についてのHDIの衝撃性能は
、HDDの衝撃性能よりも優れている。
【0058】 他のメタリックホイルディスクは、また、高い機械的衝撃環境に置かれた場合
、非衝突ヘッド/ディスクインターフェース履歴を提供することを期待される。
メタルホイルディスクは、HDと比較して、優れた耐衝撃性を有するように示し
た。このことは、直接的に対向する磁気ヘッドスライダのエアベアリング膜が極
めて硬く、且つ、機械的衝撃が起こった後に、軽量の薄いメタルホイルディスク
の垂直可動域の制御および制限を行うことができるために起こる。しかし、メタ
ルホイルディスクはまた、ヘッド/ディスク衝突を生じることなく、あるデータ
トラックから別のデータトラックへと高速で磁気ヘッドスライダがアクセスされ
るために、十分な弾性スティフネスを有する必要がある。トラック−トゥ−トラ
ックアクセスの間のヘッド/ディスク衝突は、ヘッドおよびディスク表面に損傷
を起こし得、その結果、記録されたデータが失われる。大きなデータファイルを
転送するのに要求される時間が過剰にならないように、このような高速アクセス
が必要である。HDは、その厚さが原因で、高い弾性スティフネスを有する。し
かし、フロッピーディスクドライブで現在使用されているディスク等の薄い非金
属ディスクは、高速アクセス動作について、不適切な剛性特性を有する。以下の
セクションにおいて、高速アクセス動作の間のディスクの剛性の影響を、メタル
ホイルディスクおよびマイラーフロッピーディスク(Mylar floppy
disk)と比較する。
【0059】 図36に示すように、3600rpmで回転する3.5インチディスク92の
内部トラックにおいて浮上する、2つの直接的に対向する50%の工業規格「ウ
ィンチェスタ(Winchester)」タイプのスライダ88および90につ
いて考察する。スライダ88および90は、リニアアクチュエータ(図示せず)
によって、データ表面上に配置される。このリニアアクチュエータは、スライダ
88および90を、ディスクの接線方向に対して0度の曲げ角で維持する。スラ
イダ88および90は、それぞれ、10ミルの幅を有し、矩形大気圧リリーフス
ロット98によって分離された、2つの直線長手レール94および96を有する
。対向スライダ88および90が搭載オフセットの無い状態で互いの上方に位置
する場合で、且つ、スライダ88および90が静止している場合(アクセスしな
い状態)、最小のFHは、わずかに3マイクロインチを超える。最小の浮上高度
はスライダ後縁部の近傍で発生するが、この位置は、通常、磁気トランスデュー
サについて選択される位置である。スライダの長手方向の位置における浮上高度
の横方向のプロットは、絶対最小スライダFH値を含み、静止状態下での2つの
異なるディスク構成について、図37に含まれる。以下に示すアクセス動作の影
響についてのこれらの結果および他の結果は、AIRBEAR2と呼ばれるコン
ピュータコードからとられる。AIRBEAR2は、フレキシブル記憶媒体ディ
スクドライブのHDIをシミュレートし、本開示の第2の著者によって書かれた
。あるケースにおいて、ディスクは、2.5ミルのマイラーから構成される。こ
のマイラーは、広く用いられる標準フロッピーディスケットの基板を形成するが
、それに対して第2のケースにおいて、ディスクは、2ミルのアルミニウムによ
って規定される。図37の、個々のレール上の浮上高度プロフィールは、2つの
静止スライダケースについて、ほぼ同一である。浮上高度は、一方のレールから
他方のレールへとわずかに変動する。これは、2つのレール上でディスクの接線
方向の速度がわずかに異なり、且つ、スライダが互いに対してわずかな回転姿勢
をとる得るからである。直接的に対向するスライダの実際の搭載は、スライダの
横方向における2ミルに対して約1のオフセットのわずかな許容範囲となる。つ
まり、一方のスライダが、他方のスライダに対して、横方向にオフセットして配
置される。スライダのアクセス動作は、それぞれのスライダから観察されるよう
に、横方向の気流となる。スライダ搭載オフセットがない場合であっても、アク
セス動作が原因で、スライダレールにかかる圧力分布は非対称になり、その結果
、横方向で、非対称FHプロフィールとなる。
【0060】 2つのスライダのオフセット搭載が、浮上高度の非対称性をさらに助長する。
入来する相対的なアクセス動作に対して、(オフセットに起因する)前横側後縁
部を含む各スライダレールは、ディスクをスライダの側端部から離れるように付
勢する圧力効果を生成し、その結果、対向するスライダの対応する側端部に沿っ
て、浮上高度が低減される。この効果を図36に示す。2つの異なるディスク構
成について、絶対最小浮上高度の、長手方向の位置における、横方向のFHプロ
フィールを、図38に示す。1ミルの横方向スライダ搭載オフセットおよび50
.in/sのアクセス速度の組み合わせた効果が、これらの結果の中に示される
。マイラーディスクでの最小FH効果は1.66マイクロインチであり、アルミ
ニウムディスクについての最小FHは2.49マイクロインチである。アルミニ
ウムの弾性率は、約1000万psiであるのに対して、マイラーについては、
約60万psiだけである。図36に示すように、このことは、極めて硬いアル
ミニウムディスクに寄与している。アルミニウムディスク浮上高度は、増大した
ディスク硬度が原因で、スライダアクセス動作およびスライダ搭載オフセットに
対する反応が低くなる。マイラーディスクのシミュレーションにおいて、アクセ
ス動作の得られる効果により、50%近傍の浮上高度が減少された。この結果、
マイラーディスクについての衝突状態とはならなかったが、通常の製造許容範囲
および環境許容範囲と組み合わせた場合は、この衝突状態となり得た。さらに、
アプリケーションにおいて、より低い浮上高度に向かう傾向にあるので、現在の
製品のFH値に大幅な減少を引き起こすようなアクセス動作などの影響が、次世
代の製品において性能を大きく低下させる。
【0061】 ゼロオフセットおよび静的(ゼロアクセス)浮上状態の場合について、下側の
スライダ90の完全内側レール96上の浮上高度等高線図(図36のサイド0)
を図39に示す。入来気流に対してスライダによってとられた正のピッチ角のせ
いで、浮上高度は、横方向にほぼ対称であり、前縁部から後縁部へと減少してい
る。レールの前縁部、後縁部、および外側端部は、スライダがディスク表面と接
触して始動および停止する場合の摩耗を最小化するように、混和される(円形に
される)。この混合が、これらの端部に沿った浮上高度の急勾配について説明す
る。図40は、ディスク外周端部に向かって0.9インチの半径における1対の
スライダについて、対向するスライダ間の横方向の搭載オフセットが1ミルで、
アクセス速度が50.in/sである場合についての、同じレール上の浮上高度
等高線を示す。スライダオフセットおよびアクセス動作の組み合わされた効果は
、図38に既に示したように、非対称の、低減された最小のクリアランスをFH
プロフィール内に生成する。
【0062】 次に、ニッケルホイルディスクについて考察する。アルミニウムの弾性率約1
000万psi)に対するニッケルの増大した弾性率(約3100万psi)は
、スライダ搭載(オフセット)誤差およびアクセス動作に対する浮上高度耐性を
さらに向上させる。1ミルの厚さおよび2ミルの厚さのニッケル箔ディスクにつ
いて、ならびに2ミルの厚さのマイラーディスクについて、絶対最小浮上高度の
、スライダの長手方向の位置における、横方向の浮上高度プロフィールを図41
に示す。最小FHは、2ミルの厚さのニッケルディスクについて2.82マイク
ロインチであり、1ミルの厚さのニッケルディスクについて2.25マイクロイ
ンチである。2ミルの厚さのマイラーディスクについて、最小FHは1.26マ
イクロインチである。ニッケル箔ディスクについてのアクセス動作およびスライ
ダオフセット搭載に対する浮上高度の感度は、同じ値のディスク厚さについての
、マイラーディスクの感度よりも、実質的に小さい。このことは、増大したディ
スクの剛性に起因し、この剛性は、増大した弾性率によって提供される。
【0063】 本発明のアプリケーションは、メタルホイルディスクの直径のサイズによって
限定されない。本発明は、メタルホイルディスクの2つの面のいずれかの面上ま
たはメタルホイルディスクの1つの面上のみにデータを記憶するのに応用できる
。本発明は、取り外し可能記憶媒体または固定記憶媒体のいずれかを利用するメ
モリデバイスを回転させるのに応用できる。2000rpmを超える全てのディ
スク回転速度に応用可能である。本発明は、フェライトヘッド、メタル−イン−
ギャップヘッド(metal−in−gap head)、薄膜誘導ヘッド、磁 気抵抗ヘッド、および平面薄膜ヘッドを無制限に含む任意のタイプの磁気ヘッド
トランスデューサで使用し得る。本発明は、100%、70%、50%、30%
、および25%の工業規格サイズを無制限に含む全てのスライダサイズでの使用
に応用できる。本発明は、直線レール、成形レール、全長および部分長レール、
横方向圧力等高線、ならびに真空キャビティを含むエアベアリング表面のいくつ
かの部分を無制限に含む任意のタイプのスライダエアベアリング表面に応用し得
る。説明したように、本発明は、名目上、非接触位置において動作する磁気ヘッ
ドスライダと共に使用される場合に、利点を提供する。本発明はまた、通常動作
中に部分接触状態を利用する磁気ヘッドスライダで使用される場合に、利点を提
供する。その場合、磁気トランスデューサは記録表面と接触してスライドし、ス
ライダエアベアリング表面は、スライダの残りの部分に非接触なサポートを提供
する。本開示を通して、流体ベアリング媒体またはヘリウム等の別のガスとして
空気を用いて本発明を説明したが、これらを使用することもできる。
【0064】 要約すると、本発明のメタルホイルディスクは、対向する記録ヘッドエアベア
リングスライダと共に使用する場合、他の記録技術を超える重要な利点を提供す
る。特に、HDで実現された高面積記録密度が、メタルホイルディスクで可能で
ある。これは、両方のディスク技術が、高温スパッタリングされた磁性膜および
等方性基板を利用するからである。さらに、メタルホイルディスクは、材料コス
トが低く且つプロセスが有利であるので、HDよりも安く製造できる。メタルホ
イルディスクによって形成されるヘッド/ディスクインターフェースは、HDよ
りも耐衝撃性に優れている。さらに、メタルホイルディスクは、マイラー基板デ
ィスクで可能な面積密度を超える面積密度を提供する。このことは、マイラーの
異方性で、且つ、温度が制限されることに起因する。最後に、メタルホイルディ
スクによって形成されるヘッド/ディスクインターフェースは、マイラーフロッ
ピーディスクよりも、高速トラック−トゥ−トラックアクセスの間の接触/衝突
の影響を受ける程度が低い。
【0065】 ここに、本発明を詳細に説明した。しかし、所定の変更および修正を行い得る
ことが理解される。したがって、本発明の範囲および内容は、上記の説明によっ
て制限されない。さらに、これらの範囲および内容は、以下の請求の範囲によっ
て規定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の剛性記録ディスクの部分断面図である。
【図2】 本発明によるフレキシブル記録ディスクの一実施例の部分断面側面図である。
【図3】 図2のディスクへまたはからデータを転送するためのデータ格納装置の一実施
例を例示する。
【図4】 図3の装置の部分側面図である。
【図5】 図3の装置を動作する際に、1対のジンバルによって1対の記録ヘッドに印可
される力の模式図である。
【図6】 図3の装置の記録ヘッドの一実施例の斜視図である。
【図7】 図2のディスクを使用する際のリニアアクチュエータ構成を示す。
【図8】 図2のディスクを使用する際のリニアアクチュエータ構成を示す。
【図9】 図2のディスクを使用する際の別のリニアアクチュエータ構成を示す。
【図10】 図9の構成を動作する際に、ジンバルによって記録ヘッドに印可される力の模
式図である。
【図11】 ディスクにブランキングされるニッケルのシートを示す。
【図12】 ディスクにブランキングされるニッケルの円状シートを示す。
【図13】 ディスクにブランキングされるターゲットの代替円状構成を示す。
【図14】 ディスクにブランキングされるターゲットの代替円状構成を示す。
【図15】 ディスクにブランキングされるターゲットの代替円状構成を示す。
【図16】 空気膜によって生成されるエアベアリング力の模式図である。
【図17】 30ミルのアルミニウム基板および可動性スライダを有するHDに対する、機
械的衝撃がHDに印加される際の垂直動作応答を示すグラフである。
【図18】 図17のHDの両側上での浮上高度の変化を示すグラフである。
【図19】 15ミルのアルミニウム基板および可動性スライダを有するHDに対する、機
械的衝撃がHDに印加される際の垂直動作応答を示すグラフである。
【図20】 図19のHDの両側上での浮上高度の変化を示すグラフである。
【図21】 10ミルの厚さを有するアルミニウム基板ディスクに対するディスク垂直動作
の時間履歴を示すグラフである。
【図22】 5ミルの厚さを有するアルミニウム基板ディスクに対するディスク垂直動作の
時間履歴を示すグラフである。
【図23】 2ミルの厚さを有するアルミニウム基板ディスクに対するディスク垂直動作の
時間履歴を示すグラフである。
【図24】 1ミルの厚さを有するアルミニウム基板ディスクに対するディスク垂直動作の
時間履歴を示すグラフである。
【図25】 0.5ミルの厚さを有するアルミニウム基板ディスクに対するディスク垂直動
作の時間履歴を示すグラフである。
【図26】 図21のディスクに対する浮上高度の変動を示すグラフである。
【図27】 図22のディスクに対する浮上高度の変動を示すグラフである。
【図28】 図23のディスクに対する浮上高度の変動を示すグラフである。
【図29】 図24のディスクに対する浮上高度の変動を示すグラフである。
【図30】 図25のディスクに対する浮上高度の変動を示すグラフである。
【図31】 所与のディスク厚さに対する、衝撃入力後の動的動作中のアルミニウムディス
ク厚さの一範囲における浮上高度の最大負変化を示すグラフであり、図18、2
0、および26〜30の結果をまとめてある。
【図32】 1ミルの厚さのニッケルホイル基板を有するディスクの垂直動作履歴を示すグ
ラフである。
【図33】 2ミルの厚さのニッケルホイル基板を有するディスクの垂直動作履歴を示すグ
ラフである。
【図34】 図32に対応する浮上高度履歴を示すグラフである。
【図35】 図33に対応する浮上高度履歴を示すグラフである。
【図36】 矩形大気圧リリーフスロットによって隔離される2つの直線長手方向のレール
を有する1対のアクセスおよびオフセットスライダを示す。
【図37】 長手方向のスライダ位置での浮上高度の横方向プロットであり、静止およびゼ
ロオフセット条件下での2つの異なるディスク構成に対する絶対最小スライダF
H値を含む。
【図38】 スライダオフセットおよびアクセス動作を必要とする2つの異なるディスク構
成に対する絶対最小浮上高度の長手方向位置での浮上高度プロフィールの横方向
プロットである。
【図39】 ゼロオフセットおよび静的(ゼロアクセス)浮上状態を有する下側のスライダ
(図36の面0)の内側レール全体にわたる浮上高度等高線プロットを例示する
【図40】 対向するスライダ間に1ミル横方向搭載オフセットがあり、そのスライダ対に
対して半径0.9インチおよびそれからディスクの外縁に向かってアクセス速度
が50in/sである場合に対する図36のレール上の浮上高度等高線を図示す
る。
【図41】 1ミル厚さおよび2ミル厚さのニッケルホイルディスク、ならびに2ミル厚さ
のマイラーホイルディスクに対する絶対最小浮上高度のスライダ長手方向位置で
の横方向浮上高度プロフィールである。なお、すべての場合に対して、アクセス
速度は50in/sおよびスライダオフセットは1ミルである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G11B 5/738 G11B 5/738 5/82 5/82 5/851 5/851 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM ,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE, KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,L T,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX ,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE, SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,U A,UG,UZ,VN,YU,ZW Fターム(参考) 4K029 AA02 AA24 BA06 BA07 BA13 BA22 BB02 BC06 BD11 CA05 5D006 AA02 BB01 BB07 CA01 CB04 CB07 EA03 5D093 AA03 AC01 AD12 5D112 AA02 AA03 AA05 AA07 AA12 AA24 BA05 BA06 FA04

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属性基板と、 磁性材料からなる少なくとも1つのスパッタ蒸着膜とを含む記録媒体であって
    、 該記録媒体は、約0.010インチよりも小さい厚さを有し、該基板は、該厚
    さの少なくとも80%を占め、該スパッタ蒸着膜は、高面積密度のデジタルデー
    タを記録および再生するように改造される、記録媒体。
  2. 【請求項2】 前記基板は、ニッケル、ニッケル合金、スチール、ステンレ
    ス鋼、サンドビックスチール、ベリリウム、ベリリウム合金、銅、銅合金、真鍮
    、青銅、チタン、チタン合金、アルミニウム、およびアルミニウム合金からなる
    基板群から選択される、請求項1または11に記載の記録媒体。
  3. 【請求項3】 フレキシブルメタルディスクの厚さが約0.005インチよ
    り小さい、請求項1または11に記載の記録媒体。
  4. 【請求項4】 フレキシブルメタルディスクの厚さが約0.002インチよ
    り小さい、請求項1または11に記載の記録媒体。
  5. 【請求項5】 前記基板の厚さが約0.0001インチ〜約0.010イン
    チの範囲である、請求項1または11に記載の記録媒体。
  6. 【請求項6】 前記記録媒体は、前記基板と前記磁性膜からなる層との間に
    堆積された少なくとも主にクロム、白金または白金合金からなる層をさらに含み
    、該磁性膜がコバルトを含み、そして該記録媒体は、該磁性膜からなる層の上に
    堆積された保護膜からなる層をさらに含み、該保護膜からなる層が炭素を含む、
    請求項1または11に記載の記録媒体。
  7. 【請求項7】 金属性基板と、 磁性材料からなる膜と、 該金属性基板と該磁性材料からなる膜との間に堆積された、少なくとも主にク
    ロムからなる層と、 該磁性層からなる膜の上に堆積された保護膜からなる層と、 を実質的に含む、記録媒体。
  8. 【請求項8】 前記磁性材料からなる膜がコバルトを含み、前記保護膜から
    なる層が炭素を含む、請求項7に記載の記録媒体。
  9. 【請求項9】 約0.008インチよりも小さい厚さを有する金属性基板を
    提供する工程と、 磁性材料からなる層が、該金属性基板上に、または該金属性基板上の中間材料
    の上にスパッタ蒸着する工程と、 該媒体全体の厚さが約0.010インチよりも小さくなるように該磁性材料か
    らなる層の上に保護膜をスパッタ蒸着する工程と、 を含む、記録媒体を製造する方法。
  10. 【請求項10】 前記中間材料が前記磁性材料からなる膜を堆積する前に、
    前記基板上に堆積されるスパッタ蒸着金属層を含み、該基板が、ニッケル、ニッ
    ケル合金、スチール、ステンレス鋼、サンドビックスチール、ベリリウム、ベリ
    リウム合金、銅、銅合金、真鍮、青銅、チタン、チタン合金、アルミニウム、お
    よびアルミニウム合金からなる基板群から選択され、そして、前記媒体の厚さが
    約0.005インチより小さい、請求項9に記載の方法。
  11. 【請求項11】 第1面および第2面を有する金属性ディスクであって、該
    ディスクが金属性基板、および磁性材料からなる少なくとも1つのスパッタ蒸着
    膜を含み、該ディスクが約0.010インチよりも小さい厚さを有し、該基板は
    、該厚さの少なくとも80%を占め、そして該スパッタ蒸着膜が高面積密度のデ
    ジタルデータを記録および再生するように改造される、金属ディスクと、 該ディスクの該第1面へ向かって位置するガスベアリング表面を有する第1ス
    ライダと、 該ディスクの該第2面へ向かって位置するガスベアリング表面を有する第2ス
    ライダであって、該スライダのうちの少なくとも1つが少なくとも1つの読み出
    しおよび/または書き込みトランスデューサを収納する、第2スライダと、 該ディスクに対して該第1スライダと実質的に反対側に該第2スライダを搭載
    し、該第2スライダが該ディスクへ近づくようにまたは離れるように可動するよ
    うに該第2スライダを該ディスク方向へ促すための搭載システムと、 を含む、デジタル情報を読み出しおよび記録するためのシステム。
  12. 【請求項12】 前記金属性基板が前記磁性材料からなる2つのスパッタ蒸
    着膜の間に配置される、請求項11に記載のシステム。
  13. 【請求項13】 前記搭載システムが、さらに前記ディスクに対して前記第
    1スライダの動きを抑制するために該第1スライダを堅固に搭載する、請求項1
    1に記載のシステム。
  14. 【請求項14】 前記搭載システムが、さらに前記ディスクに対して前記第
    2スライダと実質的に反対側に該第1スライダを搭載し、該第1スライダが該デ
    ィスクへ近づくようにまたは離れるように可動するように該第1スライダを該デ
    ィスク方向へ促す、請求項11に記載のシステム。
  15. 【請求項15】 前記搭載システムは、さらに前記ディスクの面に対して少
    なくとも1つの回転自由度を前記第1スライダに提供し、該自由度がピッチ自由
    度またはロール自由度である、請求項11または18に記載のシステム。
  16. 【請求項16】 前記搭載システムは、さらに前記ディスクの面に対して少
    なくとも1つの回転自由度を前記第2スライダに提供し、該自由度がピッチ自由
    度またはロール自由度である、請求項11または18に記載のシステム。
  17. 【請求項17】 第1面および第2面を有する金属性ディスクであって、該
    ディスクが磁性材料からなる2つのスパッタ蒸着膜の間に位置する金属基板を含
    み、該ディスクが約0.010インチよりも小さい厚さを有し、該基板は、該厚
    さの少なくとも80%を占め、該スパッタ蒸着膜が高面積密度のデジタルデータ
    を記録および再生するように改造される、金属ディスクと、 該ディスクの第1面へ向かって位置するガスベアリング表面を有する第1スラ
    イダと、 該ディスクの第2面へ向かって位置するガスベアリング表面を有する第2スラ
    イダであって、該スライダのうちの少なくとも1つが少なくとも1つの読み出し
    および/または書き込みトランスデューサを収納する、第2スライダと、 該ディスクに対して該第1スライダと実質的に反対側に該第2スライダを搭載
    し、そして該第2スライダが該ディスクへ近づくようにまたは離れるように可動
    するように、および機械的衝撃にさらされる場合および高速トラック−トゥ−ト
    ラックアクセス運動にさらされる場合に、該第1および第2スライダが該ディス
    クに衝突しにくいように、該第2スライダを該ディスク方向へ促す搭載システム
    と、 を含む、デジタル情報を読み出しおよび記録するためのシステム。
  18. 【請求項18】 第1面および第2面を有する金属性ディスクであって、該
    ディスクが磁性材料からなる2つのスパッタ蒸着膜の間に位置する金属基板を含
    み、該ディスクが約0.010インチよりも小さい厚さを有し、該基板は、該厚
    さの少なくとも80%を占め、該スパッタ蒸着膜が高面積密度のデジタルデータ
    を記録および再生するように改造される、金属ディスクと、 該ディスクの第1面へ向かって位置するガスベアリング表面を有する第1スラ
    イダと、 該ディスクの第2面へ向かって位置するガスベアリング表面を有する第2スラ
    イダであって、該スライダのうちの少なくとも1つが少なくとも1つの読み出し
    および/または書き込みトランスデューサを収納する、第2スライダと、 該ディスクに対して該第1スライダが実質的に該第2スライダの反対側となる
    ように該第1および第2スライダを搭載する搭載システムであって、該搭載シス
    テムが該第1スライダが該ディスクへ近づくようにまたは離れるように稼動する
    ように該第1スライダを該ディスク方向へ促し、該第2スライダが該ディスクへ
    近づくようにまたは離れるように可動するように該第2スライダを該ディスク方
    向へ促し、それにより、該システムが機械的衝撃にさらされる場合および高速ト
    ラック−トゥ−トラックアクセス動作にさらされる場合に、該第1および第2ス
    ライダが該ディスクに衝突しにくい、搭載システムと、 を含む、デジタル情報を読み出しおよび記録するためのシステム。
  19. 【請求項19】 第1面および第2面を有する金属性ディスクであって、該
    ディスクが磁性材料からなる2つのスパッタ蒸着膜の間に位置する金属基板を含
    み、該ディスクが約0.010インチよりも小さい厚さを有し、該基板は、該厚
    さの少なくとも80%を占め、該スパッタ蒸着膜が高面積密度のデジタルデータ
    を記録および再生するように改造される、金属ディスクと、 該ディスクの第1面へ向かって位置するガスベアリング表面を有する第1スラ
    イダと、 該ディスクの第2面へ向かって位置するガスベアリング表面を有する第2スラ
    イダであって、該スライダのうちの少なくとも1つが少なくとも1つの読み出し
    および/または書き込みトランスデューサを収納する、第2スライダと、 該ディスクに対して該第1スライダが実質的に該第2スライダの反対側となる
    ように該第1および第2スライダを搭載する搭載システムであって、該搭載シス
    テムが該第1スライダに少なくとも1つの回転自由度を提供し、該搭載システム
    が該第2スライダが該ディスクへ近づくようにまたは離れるように可動するよう
    に該第2スライダを該ディスク方向へ促し、それにより、該システムが機械的衝
    撃にさらされる場合および高速トラック−トゥ−トラックアクセス運動にさらさ
    れる場合に、該第1および第2スライダが該ディスクに衝突しにくい、搭載シス
    テムと、 を含む、デジタル情報を読み出しおよび記録するためのシステム。
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