(57)【要約】電気伝導性の媒体表面（１７０）からのデータに対するアクセス用のヘッド（１７２）、が提供される。ヘッド（１７２）は、媒体表面（１７０）に対して対向構成されたベアリング面を定義するスライダー本体、を有する。飛行高度制御電極（１７６）が盛り上り部分上に位置決めされる。更に、飛行高度制御電極（１７６）と媒体表面（１７０）は、ヘッド（１７２）を支持する空気の誘電層を有するコンデンサーである対向プレートを形成する。又、飛行高度制御電極（１７６）は、スライダー本体と電気的に絶縁される。スライダー本体上に配置されるヘッド電気接続線（１８４）が、飛行高度制御電極（１７６）と電気的に接続される。ヘッド電気接続線（１８４）は、飛行高度制御電圧を飛行高度制御電極（１７６）に提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気伝導性の媒体表面からのデータに対するアクセス用のヘッドであって、
前記媒体表面に対して対向構成されたベアリング面の平面を定義する空気ベアリング面を有するスライダー本体と、
前記スライダー本体上に位置決めされた飛行高度制御電極であって、
前記飛行高度制御電極と前記媒体表面は前記ヘッドを支える空気の誘電層によるコンデンサーの対向プレートを形成し、前記飛行高度制御電極は前記スライダー本体から電気的に絶縁されており、更に
前記スライダー本体上に配置され前記飛行高度制御電極と電気的に接続されるヘッド電気接続線を備え、前記ヘッド電気接続線は飛行高度制御電圧を前記飛行高度制御電極に提供する、前記ヘッド。
【請求項２】
前記飛行高度制御電極と前記スライダー本体間に設けられた絶縁層を更に備える請求の範囲第１項記載の前記ヘッド。
【請求項３】
前記ヘッドに結合された接地電気接続線を更に備える請求の範囲第２項記載の前記ヘッド。
【請求項４】
前記飛行高度制御電極と前記媒体表面間に設けられたバッファー層を更に備える請求の範囲第２項記載の前記ヘッド。
【請求項５】
前記ヘッド電気接続線に接続され且つ前記スライダー本体から電気的に絶縁される第二飛行高度制御電極を更に備える請求の範囲第１項記載の前記ヘッド。
【請求項６】
前記ヘッド電気接続線は正電圧を第一に前記した飛行高度制御電極に供給し且つ負電圧を前記第二飛行高度制御電極に提供する、請求の範囲第５項記載の前記ヘッド。
【請求項７】
前記スライダー本体は盛り上り状の中央パッドを備え、前記飛行高度制御電極は前記中央パッド上に位置決めされる、請求の範囲第１項記載の前記ヘッド。
【請求項８】
前記中央パッド上に位置決めされる第二飛行高度制御電極を更に備える請求の範囲第７項記載の前記ヘッド。
【請求項９】
前記スライダー本体は側面レールを備え、前記飛行高度制御電極は前記側面レール上に位置決めされる、請求の範囲第１項記載の前記ヘッド。
【請求項１０】
前記飛行高度制御電極は前記ベアリング面の平面から略０．００５マイクロ乃至０．０５マイクロの範囲の距離を置かれる、請求の範囲第１項記載の前記ヘッド。
【請求項１１】
前記飛行高度制御電極は前記スライダー本体と略同一の物質から成る、請求の範囲第１項記載の前記ヘッド。
【請求項１２】
電気伝導性の媒体表面に対する飛行高度制御用のヘッドの製造方法であって、
先端、後端、及びベアリング面の平面を定義する空気ベアリング面を有するスライダー本体を提供する段階と、
飛行高度制御電極を前記スライダー本体から電気的に絶縁する段階と、
電気接続線を前記飛行高度制御電極に提供する段階とから成り、前記電気接続線は飛行高度制御電圧を前記飛行高度制御電極に提供する、方法。
【請求項１３】
前記飛行高度制御電極と前記スライダー本体間に位置決めされた絶縁層を提供する段階を更に備える請求の範囲第１１項記載の前記方法。
【請求項１４】
前記スライダー本体に結合された接地電気接続線を提供する段階を更に備える請求の範囲第１２項記載の前記方法。
【請求項１５】
前記飛行高度制御電極と前記媒体表面間に位置決めされるべきバッファー層を提供する段階を更に備える請求の範囲第１２項記載の前記方法。
【請求項１６】
第二飛行高度制御電極を前記スライダー本体から電気的に絶縁する段階を更に備える請求の範囲第１１項記載の前記方法。
【請求項１７】
盛り上り状の中央パッドを前記スライダー本体上に位置決めし、前記飛行高度制御電極は前記中央パッド上に位置決めされる段階を更に備える請求の範囲第１項記載の前記方法。
【請求項１８】
第二飛行高度制御電極を前記中央パッド上に位置決めする段階を更に備える請求の範囲第１７項記載の前記方法。
【請求項１９】
前記飛行高度制御電極を、前記ベアリング面の平面から略０．００５マイクロ乃至０．０５マイクロの範囲の距離を置かれて位置決めする段階を更に備える請求の範囲第１１項記載の前記方法。
【請求項２０】
前記電気的に絶縁する段階は、
キャビティを前記従端にエッチング形成する段階と、
絶縁層を前記キャビティ内に提供する段階と、
空気ベアリング面を前記スライダー本体上に形成する段階とから成る請求の範囲第１１項記載の前記方法。
【請求項２１】
前記電気的に絶縁する段階は、
前記キャビティを伝導性物質で充填する段階と、
前記空気ベアリング面を形成して前記伝導性物質を露出させる段階とを更に備える請求の範囲第２０項記載の前記方法。
【請求項２２】
前記電気的に絶縁する段階は、
伝導性物質層を前記従端に提供する段階と、
トランスデューサ層を前記伝導性物質層と前記スライダー本体間に位置決めする段階とから成る請求の範囲第１１項記載の前記方法。
【請求項２３】
前記伝導性物質層を提供する段階は、前記伝導性物質を前記従端の中央部分に提供する段階を備える請求の範囲第２２項記載の前記方法。
【請求項２４】
請求の範囲第１２項記載の前記方法により製造されるヘッド。
【請求項２５】
電気伝導性の媒体表面と、
前記ヘッドと前記媒体表面間に飛行高度間隔を提供するように成形された空気ベアリング面を有する基板と、前記基板から電気的に絶縁された飛行高度制御電極を有するヘッドを備え、更に、
前記飛行高度制御電極を前記媒体表面に対して帯電させて前記飛行高度間隔を調整する手段を備える装置。
【請求項２６】
前記ヘッド上に第二飛行高度制御電極を更に備え、前記第二飛行高度制御電極を前記媒体表面に対して帯電させて前記飛行高度間隔を調整する手段を更に備える請求の範囲第２５項記載の前記装置。
【請求項２７】
正電圧を前記第一の飛行高度制御電極に印加し且つ負電圧を前記第二飛行高度制御電極に印加する手段を更に備える請求の範囲第２６項記載の前記装置。
【請求項２８】
前記帯電手段は電気接続線を前記飛行高度制御電極へ提供することを含む請求の範囲第２５項記載の前記装置。
【請求項２９】
前記帯電手段は電気接続線を前記媒体表面へ提供することを含む請求の範囲第２５項記載の前記装置。
【請求項３０】
前記飛行高度制御電極と前記媒体表面間に位置決めされたバッファー層を更に備える請求の範囲第２５項記載の前記装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、磁気データ記録ドライブに関する。本発明は特に、飛行高度制御方法と構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスクドライブの新規設計において面密度が増大されるにつれて、これに対応的に、読み取り／書き込みヘッドのポール先端と磁気記録媒体の間の磁気間隔と飛行高度はより減少していく。これらのポール端の小さい飛行高度に起因して、ディスクの形態の製造上のばらつきは、特にシーク動作中に、ヘッドとディスク間の望ましくない過渡的、機械的接触を生じさせる。
【０００３】
望ましくない接触事例を削減させる為に、飛行高度制御機構に、低コスト低重量低電力消費である静電型アクチュエータを使用することが望まれている。しかし静電型アクチュエータは、ヘッドとディスク間に、その間隔に対して略逆二乗の静電引力を生成する。ヘッドがディスクに接近するにつれ、この引力は指数関数的に増大する。静電引力はヘッドをディスクに衝突させ、ヘッド、ディスク、ないしは双方に損傷を与え得る。ヘッドがディスクに非常に接近しており、かつ静電型アクチュエータが使用されている場合、飛行高度の制御は不安定になる。
【０００４】
ディスクドライブが飛行高度間隔制御用の静電アクチュエータを有し且つヘッドがディスクに接触している場合の、ヘッドないしはディスクに対する損傷を削減させる方法及び装置、が必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の問題に対処するシステムに関する。一実施例において、電気伝導性の媒体表面からのデータアクセス用のヘッドが提供される。ヘッドは媒体表面に対向するように構成されたベアリング面を定義するスライダー本体を含む。飛行高度制御電極がスライダー本体上に位置付けされ、且つスライダー本体と電気的に絶縁されている。飛行高度制御電極と媒体表面は、ヘッドを支える空気の誘電層を有するコンデンサーの対向プレートを形成する。ヘッド電気接続線がスライダー本体上に配置され、飛行高度制御電極と電気的に接続される。ヘッド電気接続線は飛行高度制御電圧を飛行高度制御電極に供給する。
【０００６】
他の一実施例において、ヘッドスライダーを形成する方法を提供する。この方法は、スライダー本体の提供を含む。また、飛行高度制御電極はスライダー本体と電気的に絶縁される。更に、ヘッド電気接続線が飛行高度制御電極に接続され、飛行高度制御電圧を飛行高度制御電極に印加する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下の詳細な説明を添付図面を検討しつつ読まれれば、本発明を特徴付けるこれらの且つ他の様々な利点と特徴は明白になるであろう。
【０００８】
本発明の実施例は、媒体表面からのデータのアクセスに有用である。このアクセスは、媒体表面に対するデータの読み取りおよび／又は書き込みを含む。以下に説明されるディスクドライブの実施例において、ヘッドとディスク間の飛行高度間隔は、飛行高度を所望の設定点に維持するように飛行高度間隔を静電的に調整する、制御信号電圧を用いて制御される。しかし、該間隔が極端に接近している場合は、制御回路により提供される制御は不安定であり、読み取り／書き込みヘッドは静電引力によりディスクとの望ましくない接触に引き込まれ得る。ヘッドは空気ベアリング面とスライダー本体と電気的に絶縁された専用の飛行高度制御電極を含む。一実施例において、スライダー本体部分は、電極がディスクと接触しないように、電極とディスク間に機械的間隔を提供する。更に、電極とディスク間の静電引力はあるレベル以下に維持され得て、これによりヘッド／ディスク接触を削減する。従って、ディスク及びヘッドに対する損傷は削減されて、信頼性が改善される。
【０００９】
ディスクドライブの新規設計においてその面密度が増大されるにつれて、これに対応して、該読み取り／書き込みヘッドのポール先端と磁気記録媒体の間の磁気間隔はより減少していく。この磁気間隔部分にコーティングと潤滑油が使用される。この磁気間隔部分は又、ポール先端後退（ＰＴＲ：pole tip recession）と高温において磁気間隔を減少させる熱極先端後退（Ｔ−ＰＴＲ）に関する許容度を見込んで使用される。これらの補正特性がこの磁気間隔部分に適用された後では、非常に小さい機械間隔即ち飛行高度のみが読み取り／書き込みヘッドとディスク間の空気ベアリング層に対する関係要素として残る。ヘッド構造又はディスクの形態に製造上のばらつきが生じた場合、特にシーク動作中又はディスクドライブへの外界からの機械的衝撃により、非常に小さい飛行高度に起因して、ヘッドとディスク間に望ましくない過渡的、機械的接触が生じ得る。これらの望ましくない機械的接触事例を削減させる為に、静電型アクチュエータを使用して飛行高度を能動的に調整する。即ち、フィードバッツクを用いて機械的接触事例数を削減させて、相対的に一定な飛行高度間隔を維持する。
【００１０】
静電型アクチュエータは、その低コスト、低重量、及び低電力消費性の故に、こうしたフィードバック機構において有用である。しかしながら静電型アクチュエータは、ヘッドとディスク間に、その間隔に対して略逆二乗の関係を有する静電引力を生成する。ヘッドがディスクに接近するにつれ、該引力は指数関数的に増大する。結局、静電引力はヘッドをディスクに衝突させ、ヘッド、ディスク、ないしは双方に損傷を与える。ヘッドがディスクに非常に接近している場合には、静電型アクチュエータでは飛行高度の制御は不安定になる。
【００１１】
図１にディスクドライブ記録装置１００の一実施例を示す。該ディスクドライブ１００は、記録面１０６を有するディスクパック１２６を含む。記録面１０６は、図示のごとく、（磁性物質又は光学的読み取り可能物質等の）物質層から成る。ディスクパック１２６は、スライダーとも呼ばれる読み取り／書き込みヘッド１１０により各々がアクセスされる積層された複数板のディスクを含む。各読み取り／書き込みヘッド１１０はサスペンションアセンブリ１１２により支持され、以下で詳細に説明されるようにアクティブに制御される飛行高度でディスクの上を飛行する。スピンドルモータ１２７は、ディスクパック１２６内のディスクの回転を矢印１０７で指示される方向に駆動する。ディスクが回転されるにつれて、読み取り／書き込みヘッド１１０はディスクパック１２６内の記録面１０６上の異なる回転方向位置にアクセスする。又、記録面１０６上の異なるトラック（即ち半径方向位置）にアクセスする為に、読み取り／書き込みヘッド１１０は矢印１２２で指示される記録面１０６の半径方向に作動される。読み取り／書き込みヘッド１１０に対するこうした作動は、図示のごとく、ヴオイスコイルモータ（ＶＣＭ）１１８を含むサーボシステムにより提供される。ヴオイスコイルモータ１１８は、軸１２０を軸として旋回する回転子１１６を含む。ＶＣＭ１１８は又、図示のごとく、サスペンションアセンブリ１１２を支持するア−ム１１４を含む。ディスクドライブ１００は、図示のごとく、ディスクドライブ１００の動作を制御しディスクドライブ１００内に又はそこからデータを転送する制御回路１３０を含む。
【００１２】
非常に低い飛行高度のディスクドライブでは、空気ベアリング自体でディスクとの適切な隙間を維持することは不可能である。これはディスク滑空アバランシェ、炭素被膜（例えばＣ６０，ＡＬＤ）、ポール先端後退、及び飛行高度の変動に対する潤滑油の残存不足に起因する力の喪失が原因となっている。これに関しては、図２及び３を用いて以下により詳細に説明する。
【００１３】
図２および３は、ディスク１５２上を飛行するヘッド１５０の部分を示す。図２に図示されている機構は、水平と垂直は異なるスケールファクタにより拡大されている。水平スケール１５１は水平距離をミリメータで示している。垂直スケール１５３は垂直距離をナノメータで示している。図３は図２の機構の更なる拡大図であり、スライダーの最終端１５４付近をより詳細に示している。図３に示されている機構は、異なる水平および垂直のスケールファクタにより拡大されている。水平スケール１５５は水平距離をマイクロメータで示している。垂直スケール１５７は垂直距離をナノメータで示している。
【００１４】
非常に低い飛行高度１５６では、ダイヤモンド類似炭素被膜１５８、１５９、ポール先端後退１６０、及び潤滑油層１６２が、磁気間隔１６４の相当な部分を占める。図３に図示されているように、磁気間隔１６４は約７ｎｍであるが、機械間隔即ち飛行高度１５６は僅か約２ｎｍに過ぎない。飛行高度１５６は、空気ベアリング面１４８と潤滑油層１６２の上表面１４６の間の最小間隔である。テスト目的の為に、音響エミッション（ＡＥ）センサ１４９が最終端１５４上に配置され、音響エミッションセンサ出力を提供する回路（図示せず）に接続される。ヘッドがディスクに接触した場合、センサ出力はこれを報知する。飛行高度１５６の更なる変動は、製造のばらつき、熱ポール先端突出、駆動環境、又はディスク形態又はシーク動作による飛行高度の動的な損失、から派生し得る。これらの変動を埋め合わせる為に、図４乃至５を用いて以下により詳細に説明する静電アクチュエータをディスクドライブに備える。
【００１５】
図４は、ディスク１７０と、ディスク１７０の上方に飛行高度間隔１７３だけ離れて位置決めされたヘッド１７２、を示す。この実施例では、空気の誘電層がヘッド１７２をディスク１７０の上方に支持する。ディスク１７０とヘッド１７２は、静電飛行高度アクチュエータ１７４を含む。「静電飛行高度アクチュエータ」１７４は、従来のディスク・ヘッド構造上に電気接続線１８４、１８６を設置し、制御信号Ｖ（即ち、飛行高度制御電圧）を伝達することにより効率的に形成され得る。ディスク１７０は、図示のごとく、ディスク電気接続線１８６で共通の電気伝導体に接続される。ヘッド１７２から共通伝導体に至る漂遊電気経路を無視すれば、ヘッド１７２の部分がディスク１７０に対してチャージされる。ヘッド１７２は飛行高度コントローラ１８０に接続されるヘッド電気接続線１８４を有する。
【００１６】
静電飛行高度アクチュエータ１７４は、（ベアリング面平面１７９と同一平面上にある）空気ベアリング面１７７から図示のごとく埋没して形成されている、第一アクチュエータ電極１７６とディスク１７０から構成され、該第一アクチュエータ電極１７６と等しい有効面積を有する第二アクチュエータ電極１７８として動作する。第一アクチュエータ電極１７６は、ヘッド１７２の飛行高度を制御する為に第二アクチュエータ電極１７８に引き寄せられる飛行高度制御電極である。一般に、ディスク１７０は電気伝導性の媒体表面である。ベアリング面平面１７９は、第一アクチュエータ電極１７６と第二アクチュエータ電極１７８を形成するディスク１７０の間に位置決めされる。第二アクチュエータ電極１７８は、その上に対向する第一アクチュエータ電極１７６の形状により決定される形状を有する。第一アクチュエータ電極１７６は第一コンデンサープレートとして動作し、第一コンデンサープレートに対向する第二アクチュエータ電極１７８は第二コンデンサープレートとして動作する。これら二枚のコンデンサープレートは誘電層（ここでは空気ギャップ）により分離され、制御信号がヘッド電気接続線１８４とディスク電気接続線１８６にコントローラ１８０により印加された場合に、相互に静電的に引き寄せ合う。制御信号Ｖはコントローラ１８０により生成される。図示のごとく、制御信号Ｖは複数個の電気伝導体により配線１８１を介して第一アクチュエータ電極１７６に接続され、且つ回路共通伝導体を介して第二アクチュエータ電極１７８に接続される。一実施例において、印加された制御信号電圧は５ボルト以下であり、制御回路１３０（図１）に含まれるプリアンプ回路により制御される。
【００１７】
ヘッド１７２に電気接続した場合、ヘッド１７２上に電荷が生成される。この結果、静電放電（ＥＳＤ）損傷が生じる。従って、第一アクチュエータ電極１７６は絶縁層１７５によりヘッド１７２本体から絶縁された金属層となる。絶縁層１７５を用いることによりヘッド１７２自体は配線１８２を介して接地され、ヘッド１７２に対するＥＳＤ損傷を防止する。必要があれば、配線１８２は（図１のサスペンションアセンブリ１１２のような）サスペンション又はフレキシブル回路に適用され得る。又、ブリード（bleed）抵抗器をスライダーに接続し、ＥＳＤ損傷を更に防止することが可能となる。第一、第二アクチュエータ電極１７６、１７８間の制御信号電位差Ｖは静電引力を生成する。一実施例において、ベアリング面の平面１７９はディスク１７０と第一アクチュエータ電極１７６間に位置決めされて、静電引力を制限する。これに関しては、図５を用いて以下により詳細に説明する。
【００１８】
図５は、静電飛行高度制御アクチュエータにおける静電力をアクチュエータ間隔の関数として示す。図５は、静電力をニュートン（Ｎ）で表わす垂直軸２００と、機械間隔即ち飛行高度をナノメータ（ｎｍ）で表わす水平軸２０２、を含む。スライダーとディスク面間の間隔は非常に小さいので、静電力のうち相当量はスライダー面近傍に分離電極（separate electrode）を形成することによって生成される。電圧が専用の電極に印加されて、ディスクが接地電極として動作する。ここで静電飛行高度制御が実施されるが、重要問題が間隔の関数としての静電力の関係２０４から発生する。以下の方程式１に示されるように、静電力は間隔の二乗に略反比例する。
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ここで、Ｆは静電力；ε０は該空気ギャップの誘電率；Ａは各電極の面積；Ｖはヘッド、ディスクの結合に印加されている電圧、ｄは電極間の間隔、である。
【００１９】
この方程式により、図５に図示されている高度の非線形応答２０４が発生する。間隔が間隔ゼロの漸近線に接近するにつれ、静電力は無限大に漸近的に接近する。この関係が現実的に示唆する所は、ある閾値電圧以上又はある間隔以下で静電力は非常に強くなりスライダーをディスクに破局的かつ強制的に衝突させる、ということである。更に、この閾値電圧は一定ではなく、事前には判明しない。ヘッドが作動されている場合は常時、又はヘッド・ディスク間隔を削減させる外的条件が存在する場合は、スライダーはディスクに引き寄せられ衝突し得る。静電力は引力であり、ヘッドをディスクに引き寄せる傾向があるのである。ヘッドは又、ヘッドとディスク間の空気ベアリング層により生成される揚力を受ける。揚力と静電力の組み合わせ効果に関しては、図６を用いて以下により詳細に説明する。
【００２０】
図６は、飛行高度ギャップを、特定のヘッド・ディスク結合におけるヘッド電気接続線１８４とディスク電気接続線１８６に印加された静電電圧の関数として示す。図６において、垂直軸２１０は飛行高度間隔（ギャップ）をナノメータで表わし、水平軸２１２は電気接続線１８４、１８６に印加された静電電圧Ｖを表わす。この場合の関係は非線形である。即ち、飛行高度の関数としての静電力の非線形性の為に、印加された静電電圧が増加するにつれて、飛行高度・電圧曲線２１４はより急勾配になる。該曲線２１４がより急勾配になる領域では、以下の図７に図示されるように、飛行高度制御はより不安定になり接触と損傷が発生する。しかしながらこの接触と損傷は、以下の図８乃至３２に図示される空気ベアリング面の機構により回避又は削減し得る。
【００２１】
図７は、回転テスト台上でのヘッド電気接続線とディスク電気接続線に印加された静電電圧Ｖの関数としての（図３のセンサ１４９のような）音響エミッション（ＡＥ）センサの典型的な応答曲線を示す。垂直軸２７１は音響エミッションセンサ出力を表わし、水平軸２７２は印加された静電電圧Ｖを表わす。この典型的なヘッド・ディスク結合では、２７３で指示されているように、スライダーは丁度Ｖ＝５Ｖでディスクに衝突した。類似のヘッド・ディスク結合において、Ｖ＝１．０乃至５．５ボルトの接触閾値電圧範囲が検出された。衝突直前の音響エミッションセンサ出力の増加２７４は一貫しておらず、従って接触を検出、回避する充分な手段を提供するものではない。接触の発生は、音響エミッションセンサ出力の初期増加２７４を伴なうことはなかった。
【００２２】
当業者には理解されるであろうが、本発明を実施する為に本発明のヘッドスライダーは空気ベアリングに関する様々な異なる設計と特徴を含み得る。そのような特徴として隆起、膨らみ、盛り上り部分、突起、レール、パッド、溝、窪み、及び他の特徴が含まれるが、これらに限定されるものではない。以下に説明されるように、これらの特徴の幾つかにはベアリング面と盛り上り部分が含まれる。スライダーがディスクに対して位置決めされている時、通常ベアリング面は他の面よりディスクのより近傍に位置決めされる。図示のごとくベアリング面は通常、本説明ではベアリング面平面と称される、平面内に存在する。一個以上の電極が盛り上り部分上に位置付けされ、ベアリング面平面からある間隔だけ引き離される。この間隔はスライダーの製造時に調整され、飛行高度間隔を調整して電極とヘッド自体がディスクに接触することを防止する為に必要な電圧値を制御する。図５乃至７を用いて説明されたような様々なテストと技術を用いて、所望の間隔を決定し得る。更に、所望ならば電極はスライダー上の異なる部分に位置決めされ得る、ことが留意されるべきである。
【００２３】
図８は、ディスク面から見たスライダー３００の透視図である。図８においては、垂直次元は明確性の為に誇張されている。図９は、ディスク面から見たスライダー３００の平面図である。スライダー３００は、図４を用いて説明したスライダー１７２の動作と同様の方式で動作するように図示のごとく設計されている。
【００２４】
スライダー３００は、空気ベアリング面３０３、第一側端３０４、第二側端３０６、先端３０８、及び、後端３１０からなる、スライダー本体３０２を有する基板から形成されている。幾つかの特徴が、スライダー本体３０２上に形成されている。例えば、スライダー３００は、キャビティダム（Cavity dam）３１２、第一側面レール３１４、第二側面レール３１６、及び、中央パッド３１８を含む。キャビティダム３１２に続いて、副包囲圧力キャビティ３２０がある。階段面３２２がキャビティダム３１２の先に有る。
【００２５】
側面レール３１４と３１６は、前面３２４と３２６を各々含む。更に側面レール３１４と３１６は、後面３２８と３３０を各々含む。図示されるように、従面３２８と３３０は一般に「Ｕ」字型である。中央パッド３１８は盛り上りＵ字型面３３２を含み、３３３で一般的に指示されるトランスデューサを備える。前面３２４と３２６、後面３２８と３３０、及び該盛り上り面３３２は、全体で空気ベアリング面３０３を形成する盛り上り部分である。空気ベアリング面３０３は、ベアリング面平面３５０（図１０）と同一面を形成する。
【００２６】
スライダー３００は、中央パッド３１８上に配置された第一飛行高度制御電極３３４と第二飛行高度制御電極３３６を含む。図示されるように、空気ベアリング面３０３がディスク面に対向した場合、盛り上り面３３２はディスク面と各飛行高度制御電極３３４と３３６の間に位置決めされる。そこで、盛り上り面３３２と同一面を形成するベアリング面平面３５０は、飛行高度制御電極３３４と３３６から距離を置かれている。従って、ベアリング面平面３５０と電極３３４と３３６の間には間隔が存在することになる。これに関しては、図１０を用いて以下に説明する。
【００２７】
図９を参照するに、飛行高度コントローラ１８０は電圧を電極３３４と３３６に印加し、スライダー３００とディスク間に静電力を発生させる。この実施例において、電極３３４と３３６は同じ区域である。電気リード線３４０と３４２が、電極３３４と３３６をボンドパッド３４４と３４６に各々結合する。ボンドパッド３４４と３４６は、飛行高度コントローラ１８０に電気的に結合されている。代替例として、一個以上のボンドパッドが使用され得る。媒体面に対して電気接続を実施するのが困難である場合もあり得る。図示の実施例では、飛行高度コントローラ１８０は、正電圧「＋Ｖ」を電極３３４に且つ負電圧「−Ｖ」を電極３３６に同時に印加する。電極３３４と３３６の各々に印加される電圧は、極性は逆で絶対値は等しい。各電極は逆極性で帯電するので、ディスクに対する正味電荷はゼロである。従って、ディスク上の望ましからぬ電位ポテンシャルの発生は防止し得る。しかしながら電圧電位差は、スライダー３００とディスク間に静電力を依然として発生させる。
【００２８】
図１０は、第一側面レール３１４から見たスライダー３００領域の模式断面図である。盛り上り面３３２は、ベアリング面平面３５０と同一面を成す。第一電極３３４は、ベアリング面平面３５０から間隔３５２だけ距離を置かれている。絶縁層３５４が、電極３３４と中央パッド３１８間を絶縁させている。一実施例において、間隔３５２は、約０．００５乃至０．０５マイクロの範囲内にある。電極３３４は約１００オングストロームの厚さを有し、絶縁層３５４は約０．２０乃至０．２５マイクロの厚さを有する。
【００２９】
ベアリング面の平面から距離を置かれる電極の位置決めは、幾つかの異なる技術を用いて実現され得る。そうした一つの技術により、電極３３４と３３６はスライダー３００の製造中に位置決めされる。例えば、スライダー本体３０２は、中央パッド３１８と盛り上り面３３２が残るように圧搾又はエッチングする。更に、ボンドパッド３４４に接続されている電気リード線３４０は露出されたままである。絶縁層３５４は、例えばスパッタリングおよび／又はイオンビーム沈着のような薄膜沈着技術を用いて、中央パッド３１８の上表面に形成される。次に、ベアリング面の平面３５０と電極３３４間に間隔３５２が残るように、電極３３４が絶縁層３５４上に位置決めされる。電極３３４も又薄膜沈着技術を用いて図示のごとく形成される。電極３３４が位置決め形成された後、リード線３４０が電極３３４に接続される。電極３３６はベアリング面の平面３５０に対して位置決めされ、電極３３４に対するのと同様な方式でリード線３４２に接続される。
【００３０】
所望ならば、バッファー層３６０を電極３３４の上表面に形成し得る。バッファー層３６０は接触を軽減する防御障壁として機能する。なお、バッファー層３６０は、ディスクドライブの製造中と動作中の双方における処理による汚染、腐食、劣化、及び電極に対する他の望ましからぬ効果を防止する。バッファー層３６０は又、コンデンサーとして機能する伝導プレート（即ち、図４の電極１７６と１７８）間の（上記の空気ギャップとは）別の誘電層を提供する。この誘電層はプレート間の静電力を変化させて、飛行高度制御に影響を及ぼす。
【００３１】
一実施例において、バッファー層３６０は、約１×１０１２乃至１×１０２０オームセンチメータの範囲の膜抵抗値を有する絶縁体である。この状況では、交流電流（ＡＣ）を伝導プレートに印加して、電荷がバッファー層３６０上に生成されるのを防止し得る。ＡＣの周波数は、静電飛行高度アクチュエータのコンデンサー間における静電力の望ましからぬ変調を防止するように選択する。他の実施例においては、約１×１０６乃至１×１０１０オームセンチメータの範囲の膜抵抗値を有する半絶縁層を、バッファー層３６０として使用する。この場合には、バッファー層３６０は酸化アルミニウムと酸化亜鉛の混合物であり得る。従来技術で知られているように、この混合物は所望の抵抗値を実現するＡＬＤ処理を利用して使用し得る。代替例として、半絶縁層はダイヤモンド類似炭素（ＤＬＣ）から形成し得る。バッファー層３６０は、同様の電圧を電極３３４に対して維持する。しかしながら、バッファー層３６０とディスクが接触する場合には、バッファー層３６０とディスク間の電流は最小限に抑制されて損傷を防止し得る。
【００３２】
図１１に図示されているような、異なる空気ベアリング機構と電極位置決めをスライダーに対して使用し得る。図１１は、側面レール４０２と４０４を含んだスライダー４００を模式的に示す。スライダー４００は、図４を用いて説明したスライダー１７２の動作と同様の方式で動作するように、図示のごとく設計されている。少なくとも側面レール４０２と４０４の部分が、ベアリング面の平面と同一の面を成す空気ベアリング面４０６を形成する。電極４０６と４０８は、ベアリング面の平面から離されている。上記のように、スライダー４００は、電気接続線、絶縁層、ボンドパッド、空気ベアリング形状及び他の要素を含む。更に、スライダー４００は、上記のスライダー３００の製造と同様の方式で製造される。
【００３３】
当業者には理解され得るであろうが、スライダー本体から電気的に絶縁された専用の飛行高度制御電極の形成は、種々の異なる製造技術を用いて実現され得る。例えば、飛行高度制御電極はスライダー本体上にスライダーの製造段階又はウェハの製造段階で形成し得る。図１２乃至１８は、飛行高度制御電極をスライダー本体上に形成する為の第一アプローチを示す。図１２は、先端５０２と後端５０４を有する基板５００を示す。図１３は、後端５０４部分の破断図である。製造過程のこの時点では、基板５００はその表面上に空気ベアリング面をエッチング形成されていない。最初はキャビティ５１０が、図示のごとく後端５０４の中央付近でエッチングされる。図１４に図示されているごとくキャビティ５１０は絶縁層５１２で被覆される。絶縁層５１２は、飛行高度制御電極を基板５００から電気的に絶縁させる。
【００３４】
図１５に図示されているように、キャビティ５１０の残余の部分には、伝導性物質５１４が注入される。伝導性物質５１４がキャビティ５１０内に注入された後、図１６に図示されているようなトランスデューサ層５１６が後端５０４上に形成される。次に、図１７と１８に図示されているように、空気ベアリング面５１８が基板５００上にエッチング形成又は機械削除形成されて、伝導性物質５１４を露出させる。露出された伝導性物質５１４は、基板５００から電気的に絶縁された二個の飛行高度制御電極として機能する。この時点で飛行高度制御電極５１４は飛行高度コントローラに電気的に接続される。例えば、ボンドパッドがトランスデューサ層５１６上に形成され、トランスデューサ層５１６を穴ぐりすることにより電極５１４に接続される。
【００３５】
図１９乃至２３は、別のアプローチを示す。図１９は、先端６０２と後端６０４を有するスライダー基板６００を示す。図２０は後端６０４の中央でエッチングされたキャビティ６０６を示す。図２１に図示されているように、キャビティ６０６は絶縁物質６０８で充填される。トランスデューサ層６０７が形成された後、図２２に図示されているように、絶縁物質６０８を露出させる為に空気ベアリング面６０９がエッチング形成される。図２３に図示されているように、基板６００の一部分６１０が飛行高度制御電極として機能し、一方、絶縁物質６０８は電極６１０を基板６００から電気的に絶縁する。電極６１０は、基板６００と本質的に同一物質から成る。従って両者は同一速度でエッチングされて、スライダー製造上の複雑性を減少させる。
【００３６】
図２４乃至２７は、電気的に絶縁された専用電極をスライダー本体上に形成する為の更に別の実施例を示す。このアプローチでは、基板７００が主端７０２と後端７０４を含む。最初に、絶縁層７０６が後端７０４に形成される。なお、基板７００から電気的に絶縁された飛行高度制御電極として機能する伝導性物質７０８が形成される。次に、図２５に図示されているように、トランスデューサ層７１０が形成される。図２６と２７は、空気ベアリング面７１２が形成された後の基板７００を示す。絶縁層７０６と伝導性物質７０８は実質的に後端７０４に沿って延在していることが図示されているが、所望ならば絶縁層７０６と伝導性物質７０８は、後端７０４の一部分のみ即ち例えば後端７０４の中央付近部分のみに形成され得る。
【００３７】
図２８乃至３０は、スライダー本体から電気的に絶縁された飛行高度制御電極を形成する為の更に別の実施例を示す。図２８では、基板８００が先端８０２と後端８０４を含む。トランスデューサ層８０６、伝導性物質８０８、及び被覆膜８１０が、各々後端８０４に形成される。図２９と３０では、空気ベアリング面８１２がエッチング形成される。伝導性物質８０８はトランスデューサ層８０６により基板８００から電気的に絶縁された飛行高度制御電極として機能する。トランスデューサ層８０６と伝導性物質８０８は実質的に後端８０４に沿って延在していることが図示されているが、所望ならばトランスデューサ層８０６と伝導性物質８０８は後端８０４の一部分のみ即ち例えば後端８０４の中央付近部分のみに形成され得る。
【００３８】
当業者には理解し得るであろうが、前述の各層は後端の略全体に形成される必要は無い。図３１と３２では図示されているように、基板９００がトランスデューサ層９０２、中間層９０４、及び被覆膜９１０を含む。伝導性物質９１２は、中間層９０４の一部として後端の中央部分に形成されるに過ぎない。図３２は、空気ベアリング面９１４が形成された後の基板９００を示す。
【００３９】
要約として、電気伝導性の媒体表面（１７０）からのデータに対するアクセス用のヘッド（１７２、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００）、が提供される。該ヘッド（１７２、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００）は、媒体表面（１７０）に対して対向構成されたベアリング面の平面（１７９、３５０）を定義する空気ベアリング面（１７７、３０３、４０６、５１８、６０９、７１２、８１２）を備えるスライダー本体（３０２）、を有する。飛行高度制御電極（１７６、３３４、３３６、４０８、４１０、５１４、６１０、７０８、８０８、９０２）が盛り上り部分（１７９、３５０）に位置決めされる。更に、飛行高度制御電極（１７６、３３４、３３６、４０８、４１０、５１４、６１０、７０８、８０８、９０２）と媒体表面（１７０）は、該ヘッド（１７２、３００、４００）を支持する空気の誘電層を有するコンデンサーである対向プレート、を形成する。又、電極（１７６、３３４、３３６、４０８、４１０、５１４、６１０、７０８、８０８、９０２）は、スライダー本体（３０２）と電気的に絶縁される。スライダー本体（３０２）上に配置されるヘッド電気接続線（１８４）が、電極（１７６、３３４、３３６、４０８、４１０、５１４、６１０、７０８、８０８、９０２）と電気的に接続される。ヘッド電気接続線（１８４）は飛行高度制御電圧を電極（１７６、３３４、３３６、４０８、４１０、５１４、６１０、７０８、８０８、９０２）に提供する。
【００４０】
更に、電気伝導性の媒体表面（１７０）に対する飛行高度制御用のヘッド（１７２、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００）の製造方法、が提供される。この方法はスライダー本体（３０２）の提供を含み、スライダー本体（３０２）は、先端（３０８、５０２、６０２、７０２、８０２）、後端（３１０、５０４、６０４、７０４、８０４）、及びベアリング面の平面（１７９、３５０）を定義する空気ベアリング面（１７７、３０３、４０６、５１８、６０９、７１２、８１２）、を備える。なお、この方法は、飛行高度制御電極（１７６、３３４、３３６、４０８、４１０、５１４、６１０、７０８、８０８、９０２）のスライダー本体（３０２）からの電気的絶縁を含む。又、ヘッド電気接続線（１８４）が、飛行高度制御電極（１７６、３３４、３３６、４０８、４１０、５１４、６１０、７０８、８０８、９０２）に形成される。ヘッド電気接続線（１８４）は、飛行高度制御電圧を飛行高度制御電極（１７６、３３４、３３６、４０８、４１０、５１４、６１０、７０８、８０８、９０２）に提供する。
【００４１】
（産業上の利用可能性）
本発明の様々な実施例の甚大な特徴と利点が本発明の様々な実施例の構造と機能の詳細と共に前述の説明において明確化されたにしても、この開示は例示的な性格のものに過ぎず、特に構成要素の構造と構成の点において本発明の原理内で添付請求範囲の表現用語の広範で一般的な意味の最大程度まで変更が詳細に為し得る、ことが理解されるべきである。例えば、該読み取り・書き込みヘッドの特定応用によっては、本発明の範囲と精神から乖離することなく同一機能を略維持しながら、特定構成要素を変更し得る。更に、ここで説明された好適実施例はハードディスクドライブシステム用のヘッドに関するものであったが、本発明の教訓は本発明の範囲と精神から乖離することなくテープドライブのような他の格納・磁気システムに適用可能である、ことが当業者には理解され得るであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ディスクドライブを示す図である。
【図２】ディスクの上方を飛行するヘッド部分を示す図である。
【図３】図２の構成の拡大図を示す図である。
【図４】ディスク、ヘッド、及び、飛行高度コントローラを示す図である。
【図５】読み取り・書き込みヘッドとディスク間の静電引力を間隔の関数として示す図である。
【図６】ヘッドとディスク間の間隔を制御信号電圧の関数として示す図である。
【図７】音響エミッションセンサの出力を読み取り・書き込みヘッドとディスク間に印加された静電電圧の関数として示す図である。
【図８】ヘッドスライダーの透視図を示す図である。
【図９】図８に示されたスライダーの平面図を示す図である。
【図１０】図８に示されたスライダー部分の模式断面を示す図である。
【図１１】代替設計を有するスライダーの模式平面図を示す図である。
【図１２】スライダーの製造を示す図である。
【図１３】スライダーの製造を示す図である。
【図１４】スライダーの製造を示す図である。
【図１５】スライダーの製造を示す図である。
【図１６】スライダーの製造を示す図である。
【図１７】スライダーの製造を示す図である。
【図１８】スライダーの製造を示す図である。
【図１９】他の方法によるスライダーの製造を示す図である。
【図２０】他の方法によるスライダーの製造を示す図である。
【図２１】他の方法によるスライダーの製造を示す図である。
【図２２】他の方法によるスライダーの製造を示す図である。
【図２３】他の方法によるスライダーの製造を示す図である。
【図２４】他の方法によるスライダーの製造を示す図である。
【図２５】他の方法によるスライダーの製造を示す図である。
【図２６】他の方法によるスライダーの製造を示す図である。
【図２７】他の方法によるスライダーの製造を示す図である。
【図２８】他の方法によるスライダーの製造を示す図である。
【図２９】他の方法によるスライダーの製造を示す図である。
【図３０】他の方法によるスライダーの製造を示す図である。
【図３１】他の方法によるスライダーの製造を示す図である。
【図３２】他の方法によるスライダーの製造を示す図である。
【図３】
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【図７】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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