JP3934055B2 - 統合静電スライダ浮上高制御 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、一般にディスク・ドライブ・データ記憶装置に関し、特に、スライダとディスク間の浮上高間隔を制限無く制御することに関する。
【０００２】
（発明の背景）
ディスク・ドライブは、加圧されると温まり温度が上昇する。特に、ディスク・ドライブで使用されるヘッドにおいて、大幅な温度の上昇が起こる。これらのヘッドはスライダ基板に被着された磁気変換器を含んでいる。磁気変換器は読取／書込電流を運び、これらの電流がヘッドにおいて熱を生じさせる。磁気変換器内に放散される熱の総量に対してヘッドの面領域が小さいために、ヘッドにおける温度上昇は大幅なものになる。
【０００３】
磁気変換器は、スライダ基板よりも高い熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する。温度が上昇するにつれ、磁気変換器はスライダ基板より大きい率で熱膨張する。熱膨張のために、磁気変換器の極／シールド先端はスライダ基板の浮上面から突き出ることになる。温度が高くなると、極／シールド先端は媒体により近くなり、変換器と媒体間の間隔はより狭くなる。低温における変換器と媒体間の間隔が十分でないと、高温において、突き出した極／シールド先端が媒体に当たることになる。
【０００４】
高温における変換器と媒体の接触を避けるために、低温における浮上高は比較的高く保たれている。しかし、この低温における浮上高は、変換器の電気的性能、特に実現することのできる領域ビット密度（１平方インチあたりギガビット）を望ましくなく制限する。
【０００５】
高温における極先端の突出に関する問題を解決するための方法および装置が必要である。
【０００６】
（発明の概要）
ここに、浮上高を感知する電界放出センサを有するスライダを含むディスク・ドライブの実施例を開示する。
【０００７】
ディスク・ドライブは、媒体面を有するディスク、浮上高間隔によって媒体面から離されている読取／書込ヘッドを含むスライダ、電界放出センサ、アクチュエータおよびフィードバック回路を含む。
【０００８】
センサは、スライダ上に被着された電極先端を含む。電極先端は間隙を挟んで媒体面の第１の部分に面している。センサは、間隙を通して電流を導き、センサに間隙の長さを表す電気出力を提供する。
【０００９】
アクチュエータは、受信アクチュエータ電気入力の機能として、浮上高間隔を調整する。フィードバック回路は、浮上高間隔を制御するためのセンサ電気出力のフィードバック機能として、アクチュエータ電気入力を提供する。
【００１０】
本発明の実施例を特徴付ける上記および他の特徴および利点は、付随する図面および以下の詳細な記述により明らかとなるであろう。
【００１１】
（図示された実施例の詳細な説明）
以下に説明される実施例において、ディスク・ドライブは、電界放出センサを有するスライダを含む。電界放出センサは、スライダとディスク上の媒体面間の間隙を横切って量子力学的トンネル電流を通すことによって浮上高を感知する。電界放出センサからの出力は、浮上高を調整するアクチュエータにフィードバックされる。ヘッドにおいて、高温における熱による極先端の突出が起こると、フィードバックはヘッドが衝突することを避けるために浮上高を制御し安定させる。
【００１２】
領域密度を高めるという市場要求のために浮上高を低くするにつれ、実施例において示される制御および安定性がますます重要になる。更なる要素、例えば半導体業界からの、処理上の利点を得るためにシリコンをスライダ材料として使用するという要望は、都合の悪いことに、高温における極先端の突出が増すことによる更なる浮上高制御問題を引き起こすことになる。
【００１３】
図１は、一以上の読取／書込ヘッドを有するスライダ１１０を含む、ディスク・ドライブ１００の実施例を示している。ディスク・ドライブ１００は、通常磁性材料の層である記憶媒体面１０６を有するディスク・パック１２６を含む。ディスク・パック１２６は、複数のディスクの積重ねを含む。読取／書込ヘッド・アセンブリ１１２は、積重なった各ディスクに対する読取／書込変換器を有するスライダ１１０を含む。ディスク・パック１２６は、読取／書込ヘッド・アセンブリ１１２がディスク・パック１２６の記憶面１０６上のデータのために異なった回転位置にアクセスすることができるように、矢印１０７によって示されるように回転する。
【００１４】
読取／書込ヘッド・アセンブリ１１２は、ディスク・パック１２６の記憶面１０６上のデータのために異なった半径上の位置にアクセスすることができるように、ディスク・パック１２６に対して矢印１２２によって示される半径方向に動くように作動する。通常、読取／書込ヘッド・アセンブリ１１２は、ボイス・コイル・モータ１１８により作動される。ボイス・コイル・モータ１１８は、軸１２０を軸として回転するロータ１１６および、読取／書込ヘッド・アセンブリ１１２を作動させるアーム１１４を含む。アーム１１４は、スライダ１１０上の中央ジンバル点を下方向に押し、スライダ１１０を記憶面１０６の近くに保つ負荷力を生じさせる。一以上の読取／書込ヘッドがスライダ１１０上に被着され、記憶面１０６から浮上高分浮上する。位置回路１３０はスライダ１１０の半径上の位置を制御し、スライダ１１０上の読取／書込ヘッドとコンピュータ環境の電気的インターフェースとなる。
【００１５】
図２および図３は、室温（図２）および高温（図３）における、ディスク媒体面２４０上を浮上するスライダ２０３の部分断面図を概略的に示している。ディスク・ドライブが動作中、ディスク・ドライブ内、特に変換器２３６内で電力が消費され、スライダ２０３の温度が上昇する。スライダ２０３の大きさが小さいのに対して変換器２３６内で消散する熱の総量が大きいために、スライダ２０３自身あるいは変換器２３６の温度は、ディスク・ドライブ全体の温度よりもかなり高くなることがある。
【００１６】
基板２０１および複数の被着層２０２、２３６、２１０、２３１の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、通常互いに異なる。通常、スライダ２０３内の磁性金属層２３６のＣＴＥはより大きく、絶縁層２０２、２３１、２１０のＣＴＥはより小さい。これら全ての層は、層２３１、２１０、２０２および磁性金属層２３６の体積と比較してかなり大きな体積の基板２０１上に成長している。複数のヘッド層における材料の異なるＣＴＥのために、スライダ２０３の形は高温になると歪んでしまう。図２に示されるような室温においては存在する極先端後退（ＰＴＲ）２３７は、図３に示されるように、ヘッド温が上昇すると減少するかあるいは完全に消滅してしまう。ＰＴＲの温度に伴う変化は従来、熱ＰＴＲ（Ｔ−ＰＴＲ）と呼ばれている。しかし、高温において、極先端は図３に示されるように基板を超えて突出する。
【００１７】
より高温の動作温度における極／シールド突出が、主に変換器２３６内の金属層の膨張により起こるようにするために、酸化アルミニウム層２０２、２３１、２１０のＣＴＥは基板２０１のＣＴＥに近いものである。この膨張は、隣接する基板２０１、ベース・コート層２０２、およびオーバー・コート層２３１、２１０によってわずかに制限される。
【００１８】
ドライブが動作している間、スライダ２０３は回転する磁気記憶媒体面２４０上で浮上している。ドライブの全動作温度に渡って、浮上高２３８を、望ましい高領域ビット密度を読書きするのに必要なだけ十分低く保つ必要がある。スライダ２０３は、図３に示されるように磁気媒体面２４０と接触してはならない。浮上高２３８は、スライダ基板２０１に造り込まれている（図示されていない）浮上面２２２の形に影響される。浮上高はまた、アーム１１４（図１）によってかけられる負荷力によっても影響される。変換器２３６の性能は主に、記憶媒体とヘッド２３６の極／シールド先端との間の距離に依る。従って、ヘッド性能を高めるために、浮上高を低くする必要があり、またそれと矛盾するが、図３に示されるように高温においてヘッドが突出するためにヘッドが衝突するのを避けるために、浮上高を高くする必要もある。これら２つの矛盾する必要性は、以下に図４−１０を参照して説明する実施例によって、大幅に改善された方法で満たされる。
【００１９】
図２は、室温動作温度において磁気媒体面２４０上を浮上する変換器２３６の概要を示している。図２において、変換器２３６は、磁気媒体面２４０の最高点２３９に接触していない。図３は、高動作温度における同じ変換器２３６の概要を示している。変換器２３６の体積のほとんどは、大きなＣＴＥを有する金属層とコイル絶縁体で形成されている。変換器内の金属層あるいはコイル絶縁体として使用されている硬化された光硬化性樹脂のＣＴＥがより大きいために、変換器２３６の極／シールド先端は、室温において（図２）よりも高温において（図３）浮上面２２２に対してより突出することになる。Ｔ−ＰＲＴとして知られるこの効果は、高温において、変換器２３６を磁気媒体面２４０のより近くに置くこととなる。
【００２０】
磁気変換器２３６は、電気的性能を良くするために、媒体に十分近い低い位置で浮上する必要がある。同時に、スライダ２０３は、機械的に媒体に接触すること無く、全ての条件下で浮上していなければならない。より低いヘッド温度(図２参照)における浮上高が十分に高くないと、より高いヘッド温度(図３参照)において突出した極／シールド先端２３５が媒体に当たり、熱的困難を引き起こす。これは磁気的不安定を引き起こし、汚染が摩擦学的問題を起こし、結果的にヘッドが衝突することとなる。より高いヘッド温度(図３)におけるヘッドと媒体の接触を避けるために、浮上高は、より低いヘッド温度（図２）において十分高くなければならず、ヘッドの電気的性能に望ましくない影響を与える。
【００２１】
ヘッドと媒体を接触させることなく、動作温度の範囲に渡って浮上高を十分低く保つことは困難である。これらの問題は、以下に図４−１０を参照して説明する構造によって大幅に改善された方法で解決される。
【００２２】
図４−６は、ディスク・ドライブ１００(図１)のようなディスク・ドライブにおいて、図２、図３において示される極先端突出の問題を軽減する方法に使用することのできるスライダ３００を示している。
【００２３】
スライダ３００のいくつかの点は、従来の設計と同様である。スライダ３００は、ディスク３０４が停止あるいは開始したときにスライダ３００がディスク３０４上を滑るための滑走面として機能する、軌条３０１を含む。スライダ３００の底面３０３は、上向きの空気力学的揚力３０５を提供するように形成されている。ジンバル点３０７は、ヘッド・アセンブリ１１２(図１)のようなヘッド・アセンブリに含まれる負荷ビームによって与えられる下向きの負荷力３０９をかける。ディスク３０４が通常の動作スピードで回転しているとき、空気力学的揚力３０５は、スライダ３００をディスク３０４から離して持ち上げる。スライダ３００はディスク３０４の表面上を空気の層に乗って浮上する。ディスク３０４は、データの読書きのための磁性材料を含む媒体面３０６を含む。読取／書込ヘッド３０８は、スライダ３００上に被着されている。読取／書込ヘッド３０８は、媒体面３０６から浮上高間隔３１０によって離されている。読取／書込ヘッド３０８は、高温において極先端が突出するが、しかし、以下に説明するように、極先端突出の問題を軽減し比較的安定した浮上高を維持する構造が提供されている。
【００２４】
電極先端３０２はスライダ３００上に処理されている。電極先端３０２は、媒体面３０６の第１の部分３１４に間隙３１６を挟んで面している。電極先端３０２、間隙３１６、および媒体面３０６の第１の部分３１４は一体となってセンサ３１２を構成している。センサ３１２は間隙３１６を通して電流を導き、導線３２０上に間隙３１６の長さを表すセンサ電気出力を提供する。
【００２５】
センサ３１２は、容量性センサではなく、感知のために熱電子放出に依存しない。センサ３１２を通る電流は容量性変位電流ではなく、センサ３１２上の電圧とほぼ同位相である。センサ３１２は、“電界放出”、“冷陰極効果”、“自己電子放出”、あるいは“トンネル”等と称される量子力学的効果上で動作できるように配備されている。
【００２６】
導電体と真空（あるいは絶縁体）との間の面（インターフェース）が、面を横断して真空（あるいは絶縁体）にかけられた低レベルの電界に当てられているとき、面を横断して真空（あるいは絶縁体）に流れ込む電流の純流量はほとんどあるいはまったく無い。導電体内の電子のエネルギー・レベルはいわゆるフェルミ・レベルまで上がっている。面にはポテンシャル障壁がある。電子は、導電体から真空あるいは絶縁体への純流量を持たない。ポテンシャル障壁がフェルミ・レベルより、導電体の“仕事関数”と呼ばれる分大幅に高いからである。個々の電子が導電体から真空あるいは絶縁体へと逃げないとき、電子が喪失するために、導電体は、電子（負の電荷を帯びている）を導電体にすばやく引き戻す基本的に正電荷を帯びることになる。電界が低いときには、電界放出効果はほとんどない。
【００２７】
しかし、表面を横断してかけられる電界が極度に高いとき、ポテンシャル障壁は薄くなり、電子が薄い障壁にトンネルを開け導電体に引き戻されないようにするのに十分なエネルギーを持つ可能性が僅かにある、ことが見出されている。この可能性のある電子の流れは、時に“トンネル電流”と称され、比較的温度に影響されない大きさを有している。トンネル効果のための条件が整い維持されると、驚くほど大量のトンネル電流、例えば１平方センチメートルあたり数千アンペアの電流が流れることがある。導電体面の近くに極端に高い電界があると、電界放出効果が現れる。この“電界放出”効果は、走査トンネル顕微鏡のような計測機器に使用されている。
【００２８】
センサ３１２において、電極先端３０２は、先端面３２２（図６）において電界放出あるいはトンネル電流を提供するよう配置されている。電極先端３０２は超小型構造として形成されている。電極先端は、間隙３１６を通して量子力学的電界放出電流を提供するよう適合された先端面を有している。媒体面３０６の第１の部分３１４に面する先端面３２２の小さな領域は、間隙３１６を通る小さな電界放出電流を提供する。電極先端３０２もまた、鋭角端を形成する比較的薄い層として形成されている。この鋭角端形状の特徴は、間隙３１６を横切ってかけられる比較的低い電圧と共に、先端面３２２の周り、つまり、電極先端３０２と媒体面３０６の部分３１４との間に、高電界力（ボルト／メートル）を生じさせる。動いている媒体面における空気の境界層が間隙３１６の間を通り、間隙に蓄積される可能性のあるイオン化ガスを取り払う。先端面３２２近くの高電界力はトンネルのための条件を整える。以下に図８を参照してより詳細に説明するように、トンネル電流は、電極先端３０２に接続する電気回路によっても制限される。先端３０２は、抵抗器３３４に接続している。抵抗器３３４は接触パッド３３６に接続している。接触パッド３３６は、電気加圧源３３８に接続している。
【００２９】
図４−６において、コンデンサ板３３２において受信されたアクチュエータ電気入力の機能として浮上高間隔３１０を調整する、容量性アクチュエータ３３０（図６）が装備されている。コンデンサ板３３２は、スライダ３００の導電本体に形成されたテーブル形の突起部分である。スライダ３００は、不純物を添加されたシリコンで形成されることが望ましい。容量性アクチュエータ３３０は、第２の容量性電極を形成する媒体面３０６の第２の部分３４０に面する、スライダ３００上に処理された第１の容量性電極面３３２を有する。ひとつの好ましい構造において、第１の容量性電極面３３２は、電気的フィードバック利得を提供するために、間隙間隔３１６より大きいコンデンサ間隔３４２によって、第２の容量性電極３４０から離されている。
【００３０】
電極先端３０２は、導電性である導電体３２０およびスライダ３００を通して、コンデンサ板３３２に電気的に接続している。コンデンサ板３３２は、アクチュエータ電気入力として作用する。これらの電気的接続は、浮上高間隔３１０を制御するためのセンサ電気出力のフィードバック機能としてアクチュエータに電気入力を提供する、フィードバック回路を提供する。浮上高間隔３１０は、温度に関して安定し、スライダ３００は、衝突する可能性が低く、より高い領域密度を得るために、媒体面により近く浮上することができる。
【００３１】
ひとつの好ましい構造において、間隙３１６は５から１５ナノメートルの範囲、あるいは、浮上高間隔３１０とほぼ同じ長さである。
【００３２】
電極先端３０２は、間隙３１６に面する先端面３２２を有する。先端面３２２は金属であってもよく、あるいは、一以上のｐ−ドープ・ダイヤモンド、擬似ダイヤモンド炭素（ＤＬＣ）、タングステン、モリブデン、ランタン・ヘキサボライド（lanthanum hexaboride）、シリカ分子、およびベリリア（beryllia）分子のような一定の電界放出特質を有するコーティングを有していてもよい。ひとつの好ましい構造において、電極先端３０２は、読取／書込ヘッド３０８における材料層の一部として形成されている。この好ましい構造において、電極先端３０２は、読取／書込ヘッド３０８の極先端が突出するのと同様に、高温において突出する傾向がある。
【００３３】
動作において、読取／書込ヘッド３０８は、媒体面３０６上を浮上高３１０だけ浮上している。読取／書込ヘッド３０８は、熱を帯びると、媒体面３０６に向かってより突き出してくる。量子力学的センサ３１２の電極先端３０２もまた突き出し、導電体３２０上にあるセンサ出力を変化させる。導電体３２０上のセンサ出力の変化は、スライダ３００を通して容量性アクチュエータ３３０にフィードバックされる。容量性アクチュエータ３３０は、これに応答してその引付力３４２を減少させ、これにより、高温における突出を少なくとも部分的に補うためにスライダ３００を押し上げる。従って、浮上高３１０は安定し、読取／書込ヘッド３０８は、極先端の突出によって損傷させる恐れなく媒体面３０６により近い位置で動作することができる。このように間隔を狭くすることで、より高いビット密度を達成することができる。
【００３４】
図７は、図５に示される構造に対応するブロック図である。図７は、図５に示される構造の制御システム面を示している。図７において、スライダ本体４００は、ジンバル点にかけられる下向きの負荷力４０２、スライダ本体４００の底面にかけられる上向きの空気力学的揚力４０４、および、スライダ本体を媒体面に対して作動する容量性アクチュエータ４０８における静電引力による制御された下向きのアクチュエータ力４０６、等の力によって作動する。容量性アクチュエータ４０８は、エラー信号とも呼ばれる、受信アクチュエータ電気入力４１０によって制御される。容量性アクチュエータ４０８およびスライダ本体４００は、正方向経路を有する。スライダ本体４００は、自身にかけられた力に応答し、特定の浮上高および対応する間隙長４１２において浮上する。
【００３５】
間隙長４１２は、フィードバック経路を有する電界放出センサ４１４によって感知される。電界放出センサ４１４は、間隙長４１２を表すセンサ電気出力４１６においてインピーダンスを示す。電気加圧源４１８は、配線による加算接合４２０を通して電界放出センサ４１４に電流を提供する。電気加圧源４１８は、制御システムのための設定値を提供する。電気出力４１６における電圧は、設定値およびセンサ４１４のインピーダンス双方の作用である。電気出力４１６における電圧は、間隙の長さを表す。電気出力４１６における電圧は、加算接合４２０を通して、アクチュエータ電気入力４１０として容量性アクチュエータ４０８に接続する。正方向経路、フィードバック経路および加算接合は、浮上高の閉ループ制御を確立する。温度が上昇すると、極先端は更に突出し、間隙長４１２は減少する。電界放出センサ４１４はその減少を感知し、それに対応して減少したセンサ出力電圧が容量性アクチュエータ４０８にフィードバックされる。容量性アクチュエータ４０８は、減少した電圧における減少した引付アクチュエータ力４０６を生成する。減少した引付アクチュエータ力４０６は、浮上高を増加させ、それにより、突出した極先端を媒体面から引き離す。温度の作用として安定性の増した浮上高が、こうして達成される。
【００３６】
図８は、図４−７に示される構造に対応する電気的概要図を示している。この電気的概要図において、回路は簡便に示されている。ディスクは、４３０に示されるように接地されている。これは、電界放出センサ４３２および容量性アクチュエータ４３４の双方に接地接続を提供する。スライダ上の電極先端４３６は線４３７を通して、スライダに統合されているコンデンサ板４３８に直接接続している。代わりに絶縁スライダを使用することもでき、別の導電体が、電極先端と静電容量面との間のスライダ上の接続を提供することもできる。この線４３７は、図６の、導電体３２０および導電性スライダ３００を通るコンデンサ板３３２への経路に対応する。抵抗器４４０は、電極先端４３６に接続する。抵抗器４４０は、図６の抵抗器３３４に対応する。抵抗器４４０はまた、電圧源４４２に接続する。抵抗器４４０および電圧源４４２は一体となって、電気加圧源４１８を構成する。抵抗器４４０の抵抗および電圧源４４２の電圧は、間隙の長さに従って浮上高の制御のための設定値を提供するよう選択される。この分野の技術者には、電気加圧源は、代わりに制御された電流源を有することができることが理解されるであろう。破線４４４は、電極先端４３６とコンデンサ板４３８の間のスライダの機械的結合を示している。
【００３７】
図９は、図４−８に示された構造に類似する他の構造５００を示している。しかし図９においては、スライダとディスク間の容量性空気間隔を横切って動作するアクチュエータ３３０(図６)は無い。図９においては、ジンバル点５０４に関連してスライダを作動させるアクチュエータ５０２が装備されている。また、図９においては、線５０８に沿ってアクチュエータ５０２に利得およびフィードバックを提供するために、制御装置５０６が加えられている。
【００３８】
図９は、ディスク・ドライブ１００(図１)のようなディスク・ドライブにおける、図２、図３に示されるような極先端突出問題を軽減する方法において使用することのできる、スライダ５０１を示している。スライダ５０１のいくつかの点は、類似するスライダ３００に関して上に説明したように、従来設計によるものである。
【００３９】
電極先端５１２は、スライダ５０１上に処理されている。電極先端５１２は、間隙５１６を挟んで媒体面５１４に面している。電極先端５１２、間隙５１６および媒体面５１４は一体となって、センサ５２２を構成する。センサ５２２は、間隙５１６を通して電流を導き、導線５２１上に間隙５１６の長さを表すセンサ電気出力を提供する。導線５２１は、線５２０および抵抗器５２３を通して電位源５２５に接続する。センサ５１２は容量性センサではなく、感知のために熱電子放出に依存しない。センサ５１２は、“電界放出”、“冷陰極効果”、“自己電子放出”、あるいは“トンネル”等と称される量子力学的効果上で動作できるように配備されている。センサ５２２は、上に説明したセンサ３１２にほぼ類似する。
【００４０】
アクチュエータ５０２は、線５０８上の制御装置出力に応答し、その厚さを（図９においてはほぼ垂直に）拡張し、それにより、間隙５１６および浮上高を変化させる。アクチュエータ５０２は、容量性あるいは圧電型のアクチュエータであってもよい。この分野の技術者には、図９に示される構造は概要であり、スライダ５０１に対する多様な機械的支援（例えばジンバリング）構造を、ここに示されるフィードバック構造を使用するために適合することができることが理解されるであろう。電気加圧源５２４は、図示されるような個別の回路であってもよいし、制御装置５０６に統合されていてもよい。
【００４１】
図１０は、図９に示される構造に対応するブロック図であり、図１０において使用される参照番号は図９において使用されるものと同一である。
【００４２】
容量性（静電）浮上高アクチュエータは、これまでも提案されてきたが、スライダからディスクへの引力と距離の間の１／間隔²の関係によりその価値は限られてきた。１／間隔²の関係は制御を不安定にする傾向がある。
【００４３】
浮上高の高帯域幅計測がないために、浮上高の制御の安定した範囲は、電圧がかけられていないときの正常な浮上高から約３０％の減少に制限されている。さらに、浮上高の計測あるいは推定の何らかの手段が、浮上高を制御するために必要である。ヘッドからの信号振幅を使用するのは簡単な方法であるが、データ領域の振幅は位置決め誤差および浮上高の変化のために様々に変化するので、この方法はサーボ・セクタにおいてのみ有用な計測を提供するのであって、この方法はフィードバックの帯域幅を制限する。容量性浮上高センサは、これまでも考慮されてきたが、これは複雑な電子回路を必要とし、システムの費用が高くなる。
【００４４】
電界放出電極先端における電圧は、電極からディスクへの間隔とほぼ比例し、静電力は電界力の平方にほぼ比例するので、浮上制御静電力電極ジオメトリはフィードバック利得を提供するように設計されなければならない。ディスク間隔への浮上制御電極が、ディスク間隔への電界放出電極と同一である場合、静電力は間隔とは無関係に一定であり、浮上高の安定性はなくなる。ディスクへの浮上制御電極の間隔が電界放出からディスクへの間隔より数倍大きくなるよう、電極先端および容量性電極を図６に示されるようにスライダ上に置くことにより、フィードバック利得を生成することができる。
【００４５】
放出電極における０．３μin（マイクロインチ）、および、制御電極における１．０μinの名目間隔があると、間隔における０．１μinの減少によって静電力が４５％減少し、間隔における０．１μinの増加によって、静電力が４６％増加する。より高いフィードバック利得が必要な場合、浮上制御電極にかけられる電圧を制御するのに使用される電気的フィードバック回路への測定信号を提供するために、放出電極を間隔センサとして使用することができる。またこのことにより、制御電極上の電圧が放出電極電圧と等しくなければならないという制限がないために、放出電極のための材料を選択する幅がより広くなる。
【００４６】
スライダ浮上面（ＡＢＳ）が、機械的摩耗および化学的腐食から保護するためにＤＬＣ（擬似ダイヤモンド炭素）層によってコーティングされているために、電界放出電極を保護ＤＬＣコーティングの機能を妨げないように製造することが望ましい。このことは、電界放出電極を書込変換器極と同じ金属で製造し、ＡＢＳ（電界放出電極を含む）をＤＬＣで通常の方法でコーティングし、最後に導電性にするために、電界放出電極の直接上でＤＬＣにイオン注入することにより達成される。いくつかの応用において、ＤＬＣコーティングは十分な導電性をもって行うことができ、その場合イオン注入ステップは必要ではない。０．３μin（７．６nm）の間隔において、７０Ｖ／μmにおけるｐ−ドープ・ダイヤモンド材料は０．５３Ｖを生成する。これは、フィードバック制御回路のための感知信号として理想的なレベルである。浮上制御電極を直接駆動するためには、いくらかより大きい電圧が望ましい。５ｘ１０⁸Ｖ／ｍにおける金属／絶縁体ベリリア（Beryllia）分子システムは、７．６nm浮上高において３．８Ｖの電圧を生成する。
【００４７】
要約すると、ディスク・ドライブ（１００）は、媒体面（３０６、５１４）を含むディスク（３０４）を含む。ディスク・ドライブ（１００）はまた、スライダ（３００、５０１）を含み、スライダは浮上高間隔（３１０）によって媒体面（３０６、５１４）から離されている読込／書込ヘッド（３０８）を含む。電極先端（３０２）を含む電界放出センサ（３１２、５１２）がスライダ（３００、５０１）上に処理され、間隙（３１６、５１６）を挟んで媒体面（３０６）の第１の部分（３１４）に面している。センサ（３１２、５１２）は間隙（３１６、５１６）を通して電流を導き、間隙（３１６、５１６）の長さを表すセンサ電気出力（４１６）を提供する。アクチュエータ（３３０、５０２）は受信アクチュエータ電気入力（４１０、５０８）の機能として浮上高間隔を調整する。フィードバック回路（４１０、４２０、５０６）は、浮上高間隔を制御するためのセンサ電気出力のフィードバック機能として、アクチュエータ電気入力を提供する。
【００４８】
本発明の多様な実施例の様々な特徴および利点を、本発明の多様な実施例の構造および機能の詳述と共に上記記述において説明してきたが、本開示は例示であり、本発明の原則において、上記請求項において使用されている用語の広い一般的意味の最大限の範囲内において、詳細、特に構造および部品の配置に関して変更が可能である。例えば、絶縁スライダを使用し、個別の導電体で、電極先端と静電容量面との間のスライダ上の接続を提供することができる。加えて、ここに記述されている好ましい実施例は磁気ディスク・ドライブに関するものであるが、この分野の技術者には、本発明のこの開示は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、光磁気ドライブあるいは光ドライブのような他のシステムに応用することができることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ディスク・ドライブの上部等角投影図である。
【図２】 室温においてディスク面上を浮上するスライダの概要断面図である。
【図３】 高温において極先端が突出した、ディスク面上を浮上するスライダの概要断面図である。
【図４】 電極先端を含むスライダの底面図である。
【図５】 図４における線５−５’に沿った、スライダおよびディスク、ジンバルの断面図である。
【図６】 図５に示されるスライダの拡大図である。
【図７】 図５に示される構造に対応するブロック図である。
【図８】 図５に示される構造に対応する電気的概要図である。
【図９】 ジンバル点に関してスライダを偏向させるアクチュエータを有する構造を表す図である。
【図１０】 図９に示される構造に対応するブロック図である。

Claims (12)

1. ディスク・ドライブにおいて浮上高を制御する方法であって、
   スライダ上の読取／書込ヘッドとディスク上の媒体面との間に浮上高間隔を与え、
   前記スライダ上に配置され、間隙を横切って前記媒体表面の第１の部分に対面しかつ該間隙を通して流れる電流を導通させる電極先端で、該間隙の長さを表すセンサ電気出力を感知し、
   前記スライダ上に配置され、第２の容量性電極を形成する前記媒体表面の第２の部分であって前記第 1 の部分とは異なる該第２の部分と対面する、第１の容量性電極面を備えたアクチュエータを、前記センサ電気出力によって前記浮上高間隔を調整するように静電容量的に作動させ、
   前記センサ電気出力をスライダに含まれた導体を通して前記第１の容量性電極面に供給して前記アクチュエータを動作するフィードバック機能によって、前記浮上高間隔を制御する、
   ことを特徴とする前記方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記間隙を通る前記電流が、前記電極先端からの量子力学的電界放出電流であることを特徴とする、前記方法。
3. 請求項２に記載の方法において、前記間隙を５から１５ナノメートルの範囲内に制御することを特徴とする、前記方法。
4. 請求項１に記載の方法において、ｐ−ドープ・ダイヤモンド、擬似ダイヤモンド炭素（ＤＬＣ）、タングステン、モリブデン、ランタン・ヘキサボライド（lanthanum hexaboride）、シリカ分子、およびベリリア（beryllia）分子のグループから選択された材料を含む先端面を前記電極先端に備えることを特徴とする、前記方法。
5. 請求項１に記載の方法において、前記読取／書込ヘッドにおける金属層の一部として前記電極先端を形成することを特徴とする、前記方法。
6. 請求項１に記載の方法において、前記第１の容量性電極面を、前記間隙の長さより大きいコンデンサ間隔によって、前記ディスクの前記第２の部分から離すことを特徴とする、前記方法。
7. 媒体面を含むディスクと、
   浮上高間隔によって前記媒体面から離されている読取／書込ヘッドを含むスライダと、
   前記スライダ上に配置され、間隙を横切って前記媒体面の第１の部分に対面する電極先端を含むセンサであって、前記間隙を通して電流を導通し、前記間隙の長さを表すセンサ電気出力を与えるようにされた前記センサと、
   第２の容量性電極を形成する前記媒体面の第２の部分であって前記第 1 の部分とは異なる該第２の部分と対面した、前記スライダ上に形成された第１の容量性電極を備え、前記スライダと前記媒体面間で前記センサに併設されるようにした静電容量性アクチュエータであって、前記センサ電気出力によって前記浮上高間隔を調整する前記静電容量性アクチュエータと、
   前記センサ電気出力をスライダに含まれた導体を通して前記第１の容量性電極面に供給して前記アクチュエータを動作するフィードバック機能によって、前記浮上高間隔を制御するフィードバック回路と、
   を備えたディスク・ドライブ。
8. 請求項７に記載のディスク・ドライブにおいて、前記電極先端が、前記間隙を通して量子力学的電界放出電流を与えるようにされた先端面を有することを特徴とする、前記ディスク・ドライブ。
9. 請求項７に記載のディスク・ドライブにおいて、前記間隙が５から１５ナノメートルの範囲内にあることを特徴とする、前記ディスク・ドライブ。
10. 請求項７に記載のディスク・ドライブにおいて、前記先端が、ｐ−ドープ・ダイヤモンド、擬似ダイヤモンド炭素（ＤＬＣ）、タングステン、モリブデン、ランタン・ヘキサボライド（lanthanum hexaboride）、シリカ粒子、およびベリリア（beryllia）粒子のグループから選択された材料を含む先端面を有することを特徴とする、前記ディスク・ドライブ。
11. 請求項７に記載のディスク・ドライブにおいて、前記電極先端が前記読取／書込ヘッドにおける材料層の一部であることを特徴とする、前記ディスク・ドライブ。
12. 請求項１１に記載のディスク・ドライブにおいて、さらに、前記第１の容量性電極面が、前記間隙間隔より大きい容量間隔によって前記第２の容量性電極から離されていることを特徴とする、前記ディスク・ドライブ。

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