專利名稱：磁頭滑動器以及使用該構件的磁盤驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種裝有磁頭的磁頭滑動器，所述磁頭可用來記錄與讀出諸如磁盤和光盤等盤狀記錄介質上的信號，并且還涉及使用該磁頭滑動器的磁盤驅動器裝置。
背景技術：
用于記錄與讀出諸如硬盤和光盤等盤狀記錄介質(下文中稱為“磁盤”)上的信號的裝置已有較大發(fā)展。例如，硬盤裝置的記錄密度每年以接近100％的速度增加。今后，為了進一步增加記錄密度，需要進一步減少其上記錄有信號的磁盤表面和裝有磁頭的磁頭滑動器之間的間隔，即懸浮高度。更具體地說，需要穩(wěn)定設置的、20納米以下的懸浮高度。
穩(wěn)定地設置如此微小的懸浮高度的有效方法之一是使磁盤表面平滑。
作為一種固定磁頭滑動器并使該磁頭滑動器在磁盤驅動器中進行浮動運行的機構，它可以廣泛地使用在接觸起停式(CSS)系統中。當磁盤停止旋轉時，CSS系統的機構可使磁頭滑動器與靜止的磁盤表面保持接觸，當磁盤開始旋轉以執(zhí)行記錄與讀出過程時，磁頭滑動器沿著磁盤表面滑動，最終到達磁盤表面上方的一預定懸浮高度。在該懸浮狀態(tài)中，裝在磁頭滑動器上的磁頭進行記錄或讀出過程。因此，在使用表面平滑的磁盤時，磁盤停止時的磁頭滑動器將附著在磁盤上。一旦這種附著情況發(fā)生，就需要一克服附著力的磁盤旋轉扭矩。因此，裝置需要較大的驅動電功率。如果附著力過大，正常的起動將無法發(fā)生。為了防止這種附著情況的發(fā)生，磁盤表面上將設置通常稱為“紋理”的凸部和凹部。于是，磁頭滑動器的懸浮高度應至少不會使磁頭滑動器接觸到紋理的凸部。因此，很難想象懸浮高度會小于紋理凸部形成的距離，因此對實現較低的懸浮高度有一定的限制。
作為一種防止磁頭滑動器附著于表面平滑的磁盤的方法，使磁頭滑動器保持并浮動在非接觸起停式(NCSS)系統上的機構正受到重視。當磁盤停止旋轉時，該類型的機構允許將磁頭滑動器移動至不同于磁盤表面位置的一退避位置(retreatposition)。當浮在磁盤上方的磁頭滑動器運行時，該機構的運轉過程是這樣的，即磁盤在一段時間中旋轉預定的轉數，然后磁頭滑動器從退避位置移動至要設定為懸浮的磁盤表面上方。
所述機構示例是一種斜面加載(ramp loading)型機構。這種機構可以在磁盤停止旋轉時，使磁頭后退至退避位置，該退避位置設置在靠近磁盤外緣表面的預定位置的斜面(斜坡)上，藉此使磁頭滑動器保持不與磁盤表面接觸的狀態(tài)。
在這種磁盤驅動器中，通常使用一種利用正壓力和負壓力的磁頭滑動器結構。這種磁頭滑動器的構造可借助下述三種力的平衡以獲得恒定量的浮力。第一種力是懸架產生的載荷力，該力可使磁頭滑動器抵靠于磁盤表面。第二種力是磁盤旋轉作用產生的氣流所形成的正壓力，該力可使磁頭滑動器懸浮。第三種力是磁頭滑動器的凹部形成的同一氣流產生的負壓力，該力可將磁頭滑動器拉回至磁盤一側。
然而，NCSS系統使用磁頭滑動器會產生下面將提到的問題，例如，在斜面加載法中，磁頭滑動器從磁盤表面處上拉并移動至退避位置也就是說，即使在消除懸架所產生的載荷時，由于存在磁盤旋轉產生的氣流，因此卸載時的負壓力不會立即減少。所以，需要一額外的提升載荷以克服負壓力。還需要較大的提升行程。這將使磁頭滑動器更小、更薄以及較迅速卸載的操作更為困難。另外，在加載時，當磁頭滑動器從退避位置移動至磁盤表面上方，以便該磁頭滑動器穩(wěn)定地浮在磁盤表面上方，在朝著磁盤表面下拉磁頭滑動器時，該磁頭滑動器的姿勢將趨向于不穩(wěn)定，有時會造成磁頭滑動器與磁盤表面的碰撞，并對磁盤表面造成損壞。
為了克服上述問題，美國專利No.6,288,874中揭示了一種磁頭滑動器的結構，該結構可使卸載時的負壓力迅速減少。圖12A是表面與磁盤相對的一側所看到的磁頭滑動器的平面圖。圖12B是一剖面?zhèn)纫晥D，示出了卸載前磁頭滑動器3和磁盤2之間的關系，它們正處于磁頭滑動器3浮在磁盤2外緣部分上方的狀態(tài)中。順便說一下，雖然懸架支承著浮在磁盤2上方的磁頭滑動器3，但為了使敘述更加簡單，未將該懸架在附圖中示出。圖12A和12B中還示出了正壓力Fp、負壓力Fn和懸架(圖中未示出)產生的載荷Fs，以及諸壓力各自的作用點。
懸架(圖中未示出)通過一萬向節(jié)(圖中未示出)固定磁頭滑動器3，并通過位于作用點Ps的一樞軸(圖中未示出)將載荷Fs施加于磁頭滑動器3。負壓力生成部分74由兩側72上的凸軌部分包圍構成，因此具有一較深的臺階部分或急劇的平面下降，并在其出口端具有一開口。兩側72上的軌道部分可防止空氣從兩側流入，藉此提高了負壓力的生成效率。兩側72上的軌道部分的出口側末端處設有兩更靠磁盤的表面71，該表面略高于兩側72上的軌道部分，因此更靠近磁盤2。磁頭80設置在更靠磁盤的兩表面71的某一個上。
正壓力生成部分73由較淺臺階狀部分731和入口側的更靠磁盤的表面732構成，所述臺階部分731與兩側72上的軌道部分處于同一平面，所述表面732與更靠磁盤的表面71處于同一平面。在正壓力生成部分73和負壓力生成部分74之間設有調整區(qū)域76，該調整區(qū)域與兩側72上的軌道部分處于同一平面。通過對調整區(qū)域76的寬度(SW)的調整，使負壓力的作用點Pn固定于懸架載荷的作用點Ps的出口側，即下游側。
磁頭滑動器3從穩(wěn)定懸浮在旋轉的磁盤2上方的狀態(tài)向卸載狀態(tài)的轉變是以下述方式進行的即，當懸架產生的載荷Fs為卸載而減少時，正壓力Fp和負壓力Fn無法隨著載荷Fs的減少而立即減少。因此，兩種力產生一角動量，并將該角動量施加于磁頭滑動器3。角動量可迅速增加磁頭滑動器3的傾角，即磁頭滑動器3和磁盤2表面之間形成的夾角。因此，入口側的緊靠磁盤的表面732和磁盤2之間的間隙迅速增加。結果使從入口側流入磁頭滑動器3和磁盤2之間的空間的氣流量增加，負壓力Fn迅速減少。由于可減少卸載時產生的負壓力，因此磁頭滑動器3與磁盤2的附著可被消除，以及可以在退避位置的斜面保持在最小的所需高度時，來完成穩(wěn)定的卸載操作。
然而，在所述機構中，由于利用角動量以增大傾角并可因此減少負壓力，所述機構有可能發(fā)生角動量過大的情況，該過大的角動量施加在磁頭滑動器3上會使磁頭滑動器3與磁盤2接觸。例如，在對減少的、懸架產生的載荷Fs進行卸載時，若磁盤驅動器受到外部振動，磁頭滑動器3將靠近磁盤2，于是正壓力Fp立即增加，但負壓力Fn的變化慢于正壓力Fp的變化。也就是說，將導致這種狀態(tài)，即懸架產生的載荷Fs減少時，正壓力Fp增加，然而負壓力Fn不會如此迅速地發(fā)生變化。在該狀態(tài)下，施加在磁頭滑動器3上的角動量大于通常情況下的角動量。因此，磁頭滑動器3的空氣出口側的端部會與磁盤2接觸，有時會使磁頭滑動器3或磁盤2受到損壞。
當裝置運行期間，提供給磁盤驅動器的電源由于這些或那樣原因被切斷時，需要在磁盤2停止旋轉之前完成卸載操作。同樣，在磁盤2的旋轉速度降低的這種不穩(wěn)定狀態(tài)下進行卸載操作時，盡管正壓力隨著氣流速度的減少而減少，但是負壓力的減少速度與正壓力的減少速度不一致。因此，力的平衡被打破，產生的角動量施加于磁頭滑動器3，因而發(fā)生了空氣出口側32的端部與磁盤2接觸的情況。在傳統技術的示例中，負壓力Fn的作用點Pn設定在懸架產生的載荷Fs的作用點Ps的下游側，傾角的剛性(即防止傾角變化的穩(wěn)定度)減少。因此，當磁頭滑動器3受到諸如碰撞之類的外部擾動時，該磁頭滑動器3將更容易發(fā)生振動，卸載時接觸到磁盤2的可能性也大為增加。
另外，在將磁頭滑動器從退避位置移至磁盤表面上方的加載操作中，需要使通常由彈性件制成的懸架所支承的磁頭滑動器浮在磁盤表面上方，而且不對磁盤表面產生任何損壞。在上述斜面加載型磁頭滑動器中，加載過程從斜面部分上進行，因而可實現相對穩(wěn)定的浮動操作。然而，在將這種磁頭滑動器安裝在NCSS系統上的情況中，要磁頭滑動器移至磁盤表面上方，然后當它被下推時，使該磁頭滑動器處于懸浮狀態(tài)，懸架的振動作用無法有效消除，并且很難達到穩(wěn)定的上浮運動。例如，當磁頭滑動器穩(wěn)定懸浮在磁盤上方時，該磁頭滑動器的傾角通常為0.1mrad左右。另一方面，在磁頭滑動器被下推時，若懸架發(fā)生振動，則會發(fā)生磁頭滑動器以大于1mrad的傾角加載在磁盤表面上方的情況。當這種較大傾角產生時，在正壓力生成部分和磁盤之間的間隙確保提供足夠正壓力之前，磁頭滑動器的端面會接觸到磁盤并造成損壞。
發(fā)明內容
本發(fā)明可以克服上面列舉的問題。本發(fā)明的目的是提供一種用在NCSS系統中的磁頭滑動器，當磁盤驅動器停止時，該磁頭滑動器從磁盤表面退回，更具體地說，提供一種磁頭滑動器，該磁頭滑動器可以在卸載時避免磁頭滑動器和磁盤之間接觸的發(fā)生，即使在受到諸如沖擊等外部干擾時，也可以保持傾斜角剛度的穩(wěn)定，藉此完成高速加載/卸載的操作，以及提供一種使用該磁頭滑動器的磁盤驅動器。
本發(fā)明的磁頭滑動器包括一與圓盤狀記錄介質相對的正面；一空氣入口端部；一空氣出口端部；一磁盤內緣側；以及一磁盤外緣側；其特征在于，所述正面包括
一正壓力生成部；一負壓力生成凹部；一磁頭，所述磁頭用于在所述圓盤狀記錄介質上進行記錄操作和讀出操作中的至少一種；以及一斜面，所述斜面從所述負壓力生成凹部的空氣出口側一端延伸至所述空氣出口端部、所述磁盤內緣側以及所述磁盤外緣側中的至少一端，該設置使當所述磁頭滑動器穩(wěn)定懸浮在所述磁盤介質上方期間，所述斜面與所述圓盤狀記錄介質的距離朝端部方向逐漸變大。
借助上述構造，可以在高速卸載時迅速減少負壓力，因此可防止懸架的損壞以及減少提升的行程，以實現一種較薄的磁盤驅動器?？梢詼p小NCSS系統中磁頭滑動器的懸浮高度，并且使懸浮更為穩(wěn)定，因此可以獲得記錄密度更高的磁盤驅動器。
圖1A是本發(fā)明的第一實施例的磁頭滑動器的剖視圖；圖1B是表面與磁盤相對的一側所看到的磁頭滑動器的平面圖；圖2是斜面加載型的磁盤驅動器的立體圖，該磁盤驅動器使用了本發(fā)明的磁頭滑動器；圖3A是用于對照的的磁頭滑動器的剖視圖；圖3B是表面與磁盤相對的一側所看到的磁頭滑動器的平面圖；圖4A是本發(fā)明的第一實施例的磁頭滑動器的剖視圖，該磁頭滑動器正穩(wěn)定懸浮在磁盤上方；圖4B是磁頭滑動器穩(wěn)定懸浮在磁盤上方時，該磁頭滑動器的壓力分布圖；圖5A是磁頭滑動器穩(wěn)定懸浮在磁盤上方時，用于對照的磁頭滑動器的剖視圖；圖5B是當磁頭滑動器穩(wěn)定懸浮在磁盤上方時，該磁頭滑動器的壓力分布圖；圖6A示出了從磁盤表面向上拉磁頭滑動器時，施加在本發(fā)明的第一實施例的磁頭滑動器上的載荷以及有關的氣流；圖6B示出了從磁盤表面向上拉磁頭滑動器時，施加在用于對照的磁頭滑動器上的載荷以及有關的氣流；圖7示出了垂直上拉磁頭滑動器時，垂直移動速度和相關負壓力之間的關系；圖8是表面與磁盤相對的一側所看到的本發(fā)明的第二實施例的磁頭滑動器的立體圖；圖9A是本發(fā)明的第三實施例的磁頭滑動器的剖視圖；圖9B是表面與磁盤相對的一側所看到的該磁頭滑動器的平面圖；圖10A是磁頭滑動器穩(wěn)定懸浮在磁盤上方時，該磁頭滑動器的剖視圖；圖10B是磁頭滑動器穩(wěn)定懸浮在磁盤上方時，該磁頭滑動器的壓力分布圖；圖11A是磁頭滑動器在磁盤上方加載時，該磁頭滑動器的剖視圖；圖11B是磁頭滑動器在磁盤上方加載時，該磁頭滑動器的壓力分布圖；圖12A是表面與磁盤相對的一側所看到的傳統斜面加載型磁頭滑動器的平面圖；圖12B是磁頭滑動器浮在磁盤上方時，該磁頭滑動器的剖視圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖對本發(fā)明的示例性實施例進行敘述。
(第一實施例)圖1A示出了本發(fā)明的第一實施例的磁頭滑動器的剖視圖，圖1B示出了表面與磁盤相對的一側所看到的磁頭滑動器的平面圖。圖2示出了使用磁頭滑動器100的NCSS系統上的磁盤驅動器。附圖所示裝置的外殼蓋已被拆下。
磁盤2固定在主軸1上，并被驅動器4旋轉驅動。示例中使用一主軸電動機作為驅動器4。磁頭滑動器100和用于加載的接片9支承在懸架10上。該懸架10固定于致動臂5，致動臂5可旋轉地附連于致動軸7。音圈電機6擺動致動臂5，使附連有磁頭(圖中未示出)的磁頭滑動器100移動至預定的磁道位置?？拷疟P2外緣的預定位置設有一斜面形成的退避位置8。
在磁盤驅動器中，磁盤2沿著箭頭U所示的方向旋轉，主軸1隨驅動器4一體地轉動。當磁頭滑動器100浮在旋轉的磁盤2上方時，安裝在磁頭滑動器100上的磁頭(圖中未示出)沿著磁盤2的預定磁道位置完成記錄與讀出過程。音圈電動機6的旋轉使致動臂產生擺動，以實現磁頭在預定磁道位置上的定位。
下面將要敘述該系統上的磁盤驅動器中的加載/卸載操作。卸載操作的完成過程如下。當致動臂5響應音圈電動機的旋轉而擺動時，致動臂5允許浮在磁盤2上方的磁頭滑動器100沿著退避位置8的方向移動，該退避位置設置在磁盤2外緣附近的預定位置上。當磁頭滑動器100后退時，附連在懸架10上的用于加載的接片9位于退避位置8，以使磁頭滑動器100退出磁盤2并保持在退避位置8上。在加載時，當驅動器4使磁盤2旋轉之后，驅動音圈電動機6使致動臂5向磁盤2的內緣一側擺動，借此使磁頭滑動器100與退避位置8分開，并使磁頭滑動器懸浮在磁盤2上方。當磁頭滑動器100浮在磁盤2上方時，安裝在磁頭滑動器100上的磁頭(圖中未示出)從磁盤的預定磁道位置處記錄或讀出數據。
如圖1A和1B所示，磁頭滑動器100包括與磁盤相對的正面30；沿磁盤旋轉方向作為空氣入口側的空氣入口端部31；在相對側上的空氣出口端部32；在磁盤內緣一側的磁盤內緣側33；以及相對側上的磁盤外緣側34。正面30包括正壓力生成部35；懸浮提升面36；由正壓力生成部35和空氣入口端部31圍成的正壓力提升中間平面37；下層平面38；以及從下層平面38的空氣出口端側的端部中延伸的斜面40。當正壓力生成部35被作為基準平面時，下層平面38在水平高度上相差較大，而正壓力提升中間平面37的水平高度差小于下層平面38的水平高度差。
正壓力生成部35由雙側護軌351和橫軌352構成，所述橫軌與雙側護軌相連；軌道351和352大體呈U形，并位于同一水平面上。沿空氣入口端部31至空氣出口端部32的方向設置雙側護軌351，磁盤內緣側33和磁盤外緣側34之間相隔一預定距離。橫軌352由正交部分和傾斜部分構成，所述正交部分與空氣入口端部31相距一預定距離，其設置的方向垂直于空氣的流入方向，所述傾斜部分的兩端與每一側護軌351相連。
懸浮提升面36橫向——即磁盤內緣側33至磁盤外緣側34的方向——地設置在中間部分上，以形成如圖1B所示的六邊形。懸浮提升面36由正壓力提升面361和出口側的中間平面362構成，所述正壓力提升面361與正壓力生成部35處于同一水平面，所述出口側的中間平面362與正壓力提升中間平面37處于同一水平面。順便說一下，懸浮提升面36的空氣出口端部32一側的正壓力提升面361上裝有一磁頭50，該磁頭可以將數據記錄在磁盤上或從磁盤上讀出數據。
下層平面38由側部的下層平面381和負壓力生成凹部382構成，它們都處于同一水平面上。側部的下層平面381設置在磁盤內緣側33和磁盤外緣側34的位置上，這些平面呈從空氣入口端部31向空氣出口端部32延伸的條帶狀。負壓力生成凹部382是一由負壓力發(fā)生部35、懸浮提升面36和斜面40圍成的區(qū)域。
斜面40從負壓力生成凹部382的空氣出口側向空氣出口端部32延伸，對該斜面進行設置，以使磁頭滑動器穩(wěn)定懸浮在磁盤上方時，斜面與磁盤的距離朝其端部逐漸變大。
盡管可以通過模壓成形或通常的機加工對這種磁頭滑動器進行加工，但是較好的加工方法是半導體加工工藝的應用，例如光刻法和蝕刻法。在使用蝕刻法時，不但可使用濕或干刻蝕法，而且可以適當地結合使用激光束照射或離子照射的方法。
在上述磁頭滑動器的情況下，用離子照射的加工方法將正壓力生成部35和負壓力提升中間平面37之間的水平面差設定為0.08微米，將負壓力提升中間平面37和下層平面38之間的水平面差設定為1.2微米。將斜面40和下層平面38的夾角設定為0.6mrad，斜面40的長度(從下層平面38的空氣出口側至空氣出口端部32的距離)設定為0.15毫米。將磁頭滑動器100的總體尺寸，即從空氣入口端側至空氣出口端側的縱向尺寸、從磁盤內緣側一端至磁盤外緣側一端的橫向尺寸和厚度分別設定為1毫米、0.7毫米和0.23毫米。
將磁頭滑動器100的實際使用狀態(tài)的效果與未產生斜面的磁頭滑動器500的對照示例相比較。圖3A和圖3B示出了這種磁頭滑動器500。盡管該磁頭滑動器的總體尺寸與磁頭滑動器100的總體尺寸相同，但略去了從下層平面38向空氣出口端部32延伸的斜面。更具體地說，略去斜面的設置使下層平面38由側部的下層平面381、負壓力生成凹部382以及出口側的下層平面383構成，所述諸部分都位于同一水平面上。在圖3A和3B中，與圖1A和圖1B所示的相應構件都標上了相應的標號。通過對磁頭滑動器100與磁頭滑動器500的比較來敘述本發(fā)明的特性。
圖4A和圖4B是各自穩(wěn)定懸浮在磁盤2上方的諸磁頭滑動器的剖視圖，其中圖4A示出了第一實施例的磁頭滑動器100的情況，圖5A示出了用于對照的磁頭滑動器500的情況。順便說一下，盡管圖2所示的懸架10支承浮在磁盤上方的磁頭滑動器，但為了簡化敘述，圖4A和圖5A示出了單個磁頭滑動器的懸浮狀態(tài)。在下文中，應用于附圖的相似注釋顯示了這種懸浮狀態(tài)。一懸架(圖中未示出)通過一萬向節(jié)(圖中未示出)分別支承磁頭滑動器100和磁頭滑動器500，通過懸架前端的樞軸(圖中未示出)向磁頭滑動器施加一載荷，使磁頭滑動器沿載荷方向抵靠在磁盤2上。由于支承結構本身與圖2所示的支承結構相同，因此在本附圖中予以省略。
磁盤2的旋轉所產生的氣流可沿箭頭U所示方向流動。請參見圖4A，當氣流被導入正壓力生成部35時，該部、尤其是在橫軌352和磁盤2之間的空間對氣流進行壓縮，藉此產生提升磁頭滑動器100產生的正壓力。在經過橫軌352之后，氣流在水平面明顯下降的負壓力生成凹部382處突然擴張，因而產生將磁頭滑動器100引向磁盤2的負壓力。通過懸架產生的載荷力、正壓力和負壓力的平衡，使磁頭滑動器100實現懸浮狀態(tài)，其空氣入口端部31一側從磁盤2表面向上略微張開。
順便提一下，在磁頭滑動器100處于圖4A所示的穩(wěn)定懸浮狀態(tài)的同時，對載荷的作用點和斜面40的夾角進行設計，以滿足SHL＜SHT的條件，其中SHL和SHT分別是斜面40的空氣入口側的端點E和空氣出口側上的端點F與磁盤2的距離。使用諸如磁盤2的半徑、旋轉速度、斜交角以及目標的懸浮高度等參數可方便地獲得該條件。
由于圖5A所示對照示例的磁頭滑動器500的穩(wěn)定懸浮狀態(tài)與參照圖4A所述的懸浮狀態(tài)相同，因此省略對該圖的敘述。
圖4B和圖5B所示的是第一實施例的磁頭滑動器100和對照示例的磁頭滑動器500在穩(wěn)定懸浮時壓力分布的分析結果。每張附圖所示的壓力分布是沿磁頭滑動器橫向的四個位置和沿空氣入口端部31至空氣出口端部32的縱向所得到的測量結果。壓力分布是在磁頭滑動器100和磁頭滑動器500的橫向和縱向的相同位置處測得的。順便提一下，為便于理解產生的壓力與磁頭滑動器中的相關位置之間的聯系，附圖中給出了標號J、E、F和I。
當磁頭滑動器處于穩(wěn)定懸浮的狀態(tài)時，可以看到除了磁頭滑動器100的斜面40(E和F之間)部分處的負壓力略小于圖5B所示的對照示例的磁頭滑動器500的相應部分處的負壓力以外，磁頭滑動器100和磁頭滑動器500之間的差異不大。由此可知，斜面在穩(wěn)定懸浮時所起的作用較小，任何一種情況下都可以得到穩(wěn)定懸浮的狀態(tài)。
此外，對磁頭滑動器在穩(wěn)定懸浮時的穩(wěn)定性與傾斜角和滾動角進行比較。隨外部干擾而變化的傾斜角比率可表示傾斜角的剛性，該傾斜角剛性可估計出傾斜角的穩(wěn)定性。此時，磁頭滑動器的橫向與磁盤表面之間形成的夾角稱為滾動角，用滾動角剛性來定義隨外力而變化的滾動角比率。有關這些剛性的對照結果見表1所示。由表1可知，設有斜面40的磁頭滑動器100與對照示例的磁頭滑動器500之間的差異不大，即使設置了斜面40，也可以維持磁頭滑動器的穩(wěn)定懸浮狀態(tài)。
表1
請參見圖6A、圖6B和圖7，現在將敘述卸載時產生的效果。順便提一下，圖6A和圖6B僅示出了圖4A和圖4B中所示橫截面的主要部分。在NCSS系統中卸載時，當磁頭滑動器被上拉時，磁頭滑動器和磁盤之間的空間突然擴大，因而產生了額外的負壓力。負壓力所具有的特性可使其隨著卸載的垂直移動速度的增加而變大。
在圖6A所示磁頭滑動器100的情況下，對每一載荷的作用點和斜面的夾角進行設計，使空氣入口側的端點E和空氣出口側的端點F與磁盤表面的距離分別給定為SHL＜SHT。隨著懸架(圖中未示出)產生的用于完成卸載的載荷Fs的減少，磁盤2和磁頭滑動器100之間的距離變大。隨著該距離的增大，正壓力Fp線性減少。與此同時，由于斜面40的空氣出口端側F與磁盤2之間的距離大于斜面40的空氣入口端側E與磁盤2之間的距離，因此將箭頭G所示的氣流從空氣出口端部32一側引入負壓力生成凹部382。借助該流入氣流，即使磁盤2和磁頭滑動器100之間的間隔由于懸架產生的載荷Fs的減少而突然擴大，也可以抑制負壓力的增加，并防止負壓力的減少延遲于正壓力的減少。
此時，在圖6B所示對照示例的磁頭滑動器500的情況下，當懸架(圖中未示出)產生的用于完成卸載的載荷Fs減少時，磁盤2和磁頭滑動器500之間的距離隨著載荷Fs的減少而變大。隨著該距離的增大，正壓力Fp線性減少。然而，由于前述空間的突然擴大，因此使負壓力增加，負壓力Fn的減少延遲于正壓力Fp的減少。
圖7所示負壓力的測量結果隨著磁頭滑動器的垂直移動速度的變化而變化，此時對該磁頭滑動器進行提升以用于卸載。從該圖中可知與對照示例的磁頭滑動器500相比，即使磁頭滑動器100的垂直移動速度增加，也可以迅速地減少負壓力。因此，可增大卸載時的垂直移動速度，并可實現高速卸載。
如前所述，當第一實施例的磁頭滑動器100穩(wěn)定懸浮在磁盤2上方時，該磁頭滑動器可保證一定數量的負壓力，卸載時可借助從斜面40流入的氣流迅速減少負壓力。因此，可迅速地完成卸載操作。此外，在卸載過程中，由于負壓力的迅速減少，因此無需施加較大的力來提升懸架。此外還可減少提升懸架的行程，因此，可以生產出一種更薄的磁盤驅動器。
在本實施例的磁頭滑動器100中，斜面40從負壓力生成凹部382的空氣出口側的端部向空氣出口端部32延伸，對該斜面進行設置，以使磁頭滑動器穩(wěn)定懸浮在磁盤上方時，斜面與磁盤的距離向著其端部逐漸變大。然而，斜面的設計并不局限在剛才所述的設計中。它可以是向磁盤內緣側和磁盤外緣側處的諸端部中的至少一端部延伸的斜面。另外，它也可以是向空氣出口端部、磁盤內緣側和磁盤外緣側處的諸端部中的至少一端部延伸的彎曲斜面。曲面形斜面的形成可提高滾動角抗干擾的穩(wěn)定性(恢復至原始狀態(tài))。
在第一實施例的磁頭滑動器100中，負壓力的作用點的位置比懸架產生的載荷的作用點和正壓力的作用點的位置更靠近空氣入口側。當卸載時的外部振動使磁頭滑動器靠近磁盤2時，借助該設置可防止磁頭滑動器100與磁盤2碰撞。更具體地說，當磁頭滑動器100靠近磁盤2時，正壓力將增加。然而，由于正壓力的增加，因此角動量會使空氣出口端部32和磁盤2的表面之間的距離增加。因此，處于最靠近磁盤位置的空氣出口端部32可防止磁頭滑動器與磁盤碰撞。
在第一實施例中，致動臂5的擺動使末端(接片)位于退避位置8，以便完成將磁頭滑動器100與磁盤2分開的操作。然而，可以用諸如壓電元件或驅動電動機沿著垂直于磁盤2表面的方向來驅動磁頭滑動器100。此外，磁頭滑動器并不局限于在磁盤2的邊緣部分處完成卸載的斜面加載型磁頭滑動器，也可使用一種與磁盤2表面的任何位置分離的磁頭滑動器。
在第一實施例中，所述的磁頭滑動器100確實可以浮在磁盤表面上方。然而，本發(fā)明也可應用于下述情況磁頭滑動器勉強懸浮著，即磁頭滑動器的一部分輕微地接觸到磁盤表面。
(第二實施例)圖8是在表面與磁盤相對的一側所看到的本發(fā)明的第二實施例的磁頭滑動器300的立體圖。除了設有一從負壓力生成凹部382至磁盤外緣側34的端面341的通孔45以外，磁頭滑動器300的構造與圖3A和圖3B所示對照示例中的磁頭滑動器500的構造相同。用相應的標號標注相應的構件。磁頭滑動器300的長邊為1.2毫米、短邊為1毫米以及厚度為0.3毫米。通孔45的直徑為20微米，該通孔從端面341筆直地穿至負壓力生成凹部382。該磁頭滑動器300也可用于使用圖2所示的斜面加載型機構或者類似機構的NCSS系統上的磁盤驅動器。
下面將敘述使用所述類型的磁頭滑動器300時NCSS系統上的卸載操作。當磁頭滑動器300沿著平行于磁盤表面的方向朝磁盤外緣側移動時，空氣將與磁盤外緣側34上的端面341碰撞，使端面周圍的氣壓升高。壓力使氣流借助通孔45流入負壓力生成凹部382，從而減少其中的負壓力。磁頭滑動器300的移動速度越快，流入的氣流則越多，因此負壓力也減少得越多。因此，當磁頭滑動器300沿著平行于磁盤的方向高速移動時，可提升磁頭滑動器，從而在磁盤2的任何位置上完成卸載操作。
另一方面，在要將磁頭滑動器300置于指定的磁道位置，并穩(wěn)定懸浮在磁盤2上方的時候，該磁頭滑動器的移動速度慢于卸載時的移動速度。因此，幾乎沒有產生從磁盤2外緣側34至負壓力生成凹部382的氣流，因而正壓力和負壓力所起的作用與對照示例的磁頭滑動器500相同，以保證磁頭滑動器的穩(wěn)定懸浮。另外，可將加載/卸載機構做小、做薄，以實現更小、更薄的磁盤驅動器。
盡管在給定磁盤位置處完成磁盤卸載的機構已經在上面的敘述中給出，但當然還可以將相同類型的磁頭滑動器應用在使用斜面加載型機構的磁盤驅動器上。
盡管本實施例中設置了從磁盤外緣側34通至負壓力生成凹部382的通孔45，但還可以將通孔設置成從磁盤內緣側33上的端面341通至負壓力生成凹部382。此外，還可將通孔設置成從兩端面341、341通至負壓力生成凹部382。
盡管負壓力的存在會使?jié)櫥瑒┗蛲鈦砦镔|匯集在負壓力生成凹部382中，但致動臂沿磁盤的徑向快速擺動可將空氣從通孔45中導入負壓力生成凹部382，以去除所述潤滑劑或外來物質。
盡管本實施例采用的磁頭滑動器的結構沒有在空氣出口端部的一側設置斜面，但本發(fā)明并不局限于該構造?？梢允褂靡环N具有如上所述的第一空氣承壓面和第二空氣承壓面的構造，即第一空氣承壓面由一通孔、負壓力生成凹部、正壓力生成部以及磁頭構成，所述通孔從磁盤內緣側和磁盤外緣側的至少一端面通至負壓力生成凹部，而第二空氣承壓面由斜面、磁盤內緣側以及磁盤外緣側構成，所述斜面從負壓力生成凹部的空氣出口側的端部向空氣出口端部處的至少一端部延伸，當磁頭滑動器穩(wěn)定懸浮在磁盤上方時，該斜面與磁盤的距離朝著其端部逐漸變大。借助該結構，不但可穩(wěn)定地完成卸載操作，即使在加載時受到振動的懸架使磁頭滑動器的傾斜角變大，也可使磁頭滑動器保持在懸浮的受控狀態(tài)中。
(第三實施例)圖9A和圖9B分別是本發(fā)明的第三實施例的磁頭滑動器400的剖視圖和在表面與磁盤相對的一側所看到的平面圖。磁頭滑動器400也可使用于NCSS系統上的磁盤驅動器中。例如，它可用于使用圖2所示斜面加載型機構的磁盤驅動器中。磁頭滑動器400與磁盤相對的表面由兩空氣承壓面構成，即第一空氣承壓面60和第二空氣承壓面65。
第一空氣承壓面60由正壓力生成部35、懸浮提升面36、正壓力提升中間平面37、下層平面38以及磁頭50構成，所述磁頭設置在正壓力提升面361的朝空氣出口端一側。第二空氣承壓面65由斜面構成，所述斜面從負壓力生成凹部的空氣出口側的端部向空氣出口端部32延伸，其實際面積與第一空氣承壓面60的面積相等。此外，將第一空氣承壓面60和第二空氣承壓面65之間形成的夾角設定為0.9mrad。換句話說，磁頭滑動器400與圖1A和圖1B所示第一實施例的磁頭滑動器100相同，不同之處只是磁頭滑動器100的斜面40的面積較大，給定的傾斜度也不相同，以便設置第二空氣承壓面65。
下面將敘述磁頭滑動器400的操作過程。圖10A所示的是穩(wěn)定懸浮在磁盤2上方的磁頭滑動器400的剖視圖。磁盤2的旋轉所產生的氣流沿箭頭U所示的方向流動。當該氣流沿第一空氣承壓面進入間隔時，氣流在沿橫軌352的截面處得到壓縮，粘度效應使正壓力生成。與第一實施例的磁頭滑動器100的情況相似，當氣流到達沿負壓力生成凹部382的截面時，由于該處空間的突然擴大，因此負壓力生成。此時，在該狀態(tài)下，由于沿第二空氣承壓面65的截面與磁盤2表面的距離大于第一空氣承壓面60的負壓力生成凹部382與磁盤表面的距離，因此沿第二空氣承壓面的截面幾乎不產生負壓力或正壓力。
圖10B所示的是處于這種穩(wěn)定懸浮狀態(tài)的壓力分布的分析結果。順便提一下，為便于理解產生的壓力與磁頭滑動器的相關位置之間的聯系，在圖10A和圖10B中給出了參考符號J、Q和R。如附圖所示，盡管沿第一空氣承壓面60的截面產生正壓力和負壓力，但沿第二空氣承壓面65的空氣入口端一側只生成少量負壓力。沿第一空氣承壓面60的截面產生的正壓力和負壓力實際上與圖4B所示第一實施例的磁頭滑動器100產生的正壓力和負壓力相等，第二空氣承壓面65產生的作用非常少。因此，穩(wěn)定懸浮時的懸浮特性使第一空氣承壓面60對磁頭滑動器400的狀態(tài)進行控制。
現在將敘述卸載操作時的情況。當懸架產生的卸載載荷減少時，正壓力立即減少。由于產生從空氣出口端部32至負壓力生成凹部382的氣流，因此負壓力幾乎在正壓力減少的同時也開始減少。于是，與第一實施例的磁頭滑動器100的情況相似，無需對懸架施加額外的提升力，也無需為提升而采用過長的行程，就可以穩(wěn)定地完成卸載過程。
此外，即使是懸架的振動使磁頭滑動器產生振動，以及因而使位于磁盤表面上方的磁頭滑動器處于傾斜角較大的狀態(tài)時，仍然可以實現穩(wěn)定的加載過程。圖11A示出了在傾斜角較大的磁頭滑動器完成加載操作時，磁頭滑動器400和磁盤2之間的關系。在該情況下，當傾斜角出現短暫增加時，第二空氣承壓面65將靠近磁盤2以減少其與磁盤的距離，從而壓縮其周圍的空氣，并借助粘度效應生成正壓力。
圖11B示出了此時壓力分布的分析結果。順便提一下，為便于理解產生的壓力與磁頭滑動器的相關位置之間的聯系，在圖11A和圖11B中給出了參考符號J、Q和R。如附圖所示，盡管沿第一空氣承壓面60的截面實際上既不產生正壓力也不產生負壓力，但是沿第二空氣承壓面65的截面產生較大的正壓力。借助沿第二空氣承壓面65的截面產生的正壓力，可防止磁頭滑動器400與磁盤2接觸，并允許磁頭滑動器處于特定的懸浮高度。
當懸架產生的振動較小時，磁頭滑動器的振動也將變小，保持較小傾斜角的磁頭滑動器進行其加載過程。在該情況下，與傳統磁頭滑動器一樣，沿第一空氣承壓面60的截面產生正壓力，使磁頭滑動器不會與磁盤2接觸。因此，在本實施例中的磁頭滑動器400中，即使傾斜角在加載時發(fā)生變化，也可以完成穩(wěn)定的加載過程。
本實施例的磁頭滑動器400具有在加載/卸載時增強穩(wěn)定性的優(yōu)點。也就是說，即使在磁頭滑動器穩(wěn)定懸浮在磁盤2表面上方時，對該磁頭滑動器施加外部沖擊以使其傾斜角或滾動角發(fā)生變化，第一空氣承壓面60或第二空氣承壓面65上也會產生正壓力。該正壓力可作為回復力來保持磁頭滑動器的穩(wěn)定狀態(tài)。于是，提供了一種抗沖擊的、可靠的磁盤驅動器。
在本實施例的磁頭滑動器400中，第二空氣承壓面65是一平的斜面，該斜面向空氣出口端部延伸。然而，該斜面可以是向磁盤內緣側和磁盤外緣側的諸端部中至少一端部的斜面延伸。此外，它還可以是向空氣出口端部、磁盤內緣側以及磁盤外緣側的諸端部中至少一端部延伸的彎曲斜面。彎曲斜面的形成可增強磁頭滑動器抗?jié)L動角變化的穩(wěn)定性。
盡管本實施例的磁頭滑動器400中的第一空氣承壓面60和第二空氣承壓面65之間形成的夾角為0.9mrad，但本發(fā)明并不局限于此。該夾角的設計可以在下列夾角范圍中適當地變化當磁頭滑動器穩(wěn)定懸浮在磁盤表面上方時，大于磁盤的磁頭滑動器的傾斜角，并且小于加載時懸架振動產生的傾斜角。由于處于穩(wěn)定狀態(tài)的傾斜角通常從0.05mrad至0.1mrad，加載時的振動所產生的傾斜角變化成從1mrad至2mrad，較好的夾角范圍可選擇為0.05mrad至2mrad的范圍中，更好的夾角范圍可選擇為0.1mrad至1mrad。
此外，在第三實施例的磁頭滑動器400中，第二空氣承壓面65的尺寸實際上與第一空氣承壓面60的尺寸相等。然而，本發(fā)明并不局限于該尺寸比。第二空氣承壓面和第一空氣承壓面之間的尺寸比可使第二空氣承壓面完全展現出其性能，該尺寸比處于1至0.05-1的范圍中。然而，如果考慮到加載時穩(wěn)定性的提高以及設計中的公差，可選擇1至0.5-1.0作為較佳范圍。
盡管在本發(fā)明的第一至第三實施例中敘述了一種帶有懸浮提升面的磁頭滑動器，該懸浮提升面設在空氣出口端部，但是本發(fā)明并不局限于所述構造。例如，可使用這樣一種磁頭滑動器即該磁頭滑動器未設置懸浮提升面，但兩側設有向空氣出口端一側延伸的雙側護軌，并且在雙側護軌之一的出口端部設有一磁頭。此外，可對該構造中的磁頭滑動器的正壓力提升中間平面進行修改，以形成從空氣入口端部至橫軌的平直斜面，以使氣流平滑地施加在橫軌上。此外，可以對正壓力生成部和負壓力生成凹部進行適當的設計。
可應用上述磁頭滑動器的磁盤驅動器并不局限于圖2所述的具有斜面加載型機構的裝置。該磁頭滑動器可應用在NCSS系統上的多種磁盤驅動器中，例如一種卸載時將磁頭滑動器從磁盤表面上垂直提升，加載時將磁頭滑動器從退避位置移動至磁盤表面上方，然后下降的磁盤驅動器。此外，可將磁頭滑動器同樣地應用于需要在磁盤附近進行記錄與讀出過程的裝置，例如磁盤裝置、磁光式光盤裝置以及光盤裝置。
權利要求
1.一種磁頭滑動器，它包括一與圓盤狀記錄介質相對的正面；一空氣入口端部；一空氣出口端部；一磁盤內緣側；以及一磁盤外緣側；其中，所述正面包括一正壓力生成部；一負壓力生成凹部；一磁頭，所述磁頭用于在所述圓盤狀記錄介質上進行記錄操作和讀出操作中的至少一種；以及一斜面，所述斜面從所述負壓力生成凹部的空氣出口側一端向所述空氣出口端部、所述磁盤內緣側以及所述磁盤外緣側中的至少一端延伸，該設置使當所述磁頭滑動器穩(wěn)定懸浮在所述磁盤介質上方期間，所述斜面與所述圓盤狀記錄介質的距離朝端部方向逐漸變大。
2.如權利要求1所述的磁頭滑動器，其特征在于，所述正面包括第一空氣承壓面；以及與所述第一空氣承壓面之間的面積比為0.05-1.0的第二空氣承壓面，其中，所述第一空氣承壓面包括一正壓力生成部；一負壓力生成凹部；以及一設置在所述空氣出口端部的磁頭，所述磁頭用于在所述圓盤狀記錄介質上進行記錄和讀出中的至少一種；以及所述第二空氣承壓面包括一斜面，所述斜面從所述負壓力生成凹部的空氣出口側一端向所述空氣出口端部、所述磁盤內緣側以及所述磁盤外緣側中的至少一端延伸，該設置使當所述磁頭滑動器穩(wěn)定懸浮在所述磁盤介質上方期間，所述斜面與所述圓盤狀記錄介質的距離朝端部方向逐漸變大。
3.如權利要求1或權利要求2所述的磁頭滑動器，其特征在于，所述正壓力生成部包括雙側護軌，所述雙側護軌設置在與每一所述磁盤內緣側和所述磁盤外緣側相距一預定距離處，以使所述雙側護軌從所述空氣入口端部向所述空氣出口端部延伸；以及一橫軌，所述橫軌的主要部分設置在與所述空氣入口端部相距一預定距離處，所述橫軌設置在垂直于流入氣流的方向上，其兩端部與所述雙側護軌相連；其中，所述負壓力生成凹部包括由所述正壓力生成部和懸浮提升面圍成的下層平面部分，所述懸浮提升面形成在朝向所述空氣出口端部的一中心部分，并與所述正壓力生成部分開。
4.如權利要求1或權利要求2所述的磁頭滑動器，其特征在于，所述斜面是從所述負壓力生成凹部的空氣出口側一端向空氣出口端部延伸的平面，當所述磁頭滑動器穩(wěn)定懸浮在所述磁盤上方時，所述斜面與所述磁盤的距離朝端部方向逐漸變大。
5.如權利要求1或權利要求2所述的磁頭滑動器，其特征在于，所述斜面是從所述負壓力生成凹部的空氣出口側一端向所述空氣出口端部、所述磁盤內緣側以及所述磁盤外緣側至少一端延伸的曲面，當所述磁頭滑動器穩(wěn)定懸浮在所述磁盤上方時，所述斜面與所述磁盤的距離朝端部方向不斷變大。
6.一磁盤驅動器，它包括一作為記錄介質的磁盤；一用來旋轉驅動所述磁盤的驅動器；一懸架，所述懸架可以圍繞一支承部分擺動，并且具有一附連在末端上的磁頭滑動器，以使所述磁頭滑動器與所述磁盤相對；以及一退避位置，當所述磁盤停止時，所述磁盤可退后至所述退避位置，其中，所述磁頭滑動器包括一與圓盤狀記錄介質相對的正面；一空氣入口端部；一空氣出口端部；一磁盤內緣側；以及一磁盤外緣側；其中，所述正面包括一正壓力生成部；一負壓力生成凹部；一磁頭，所述磁頭用于在所述圓盤狀記錄介質上進行記錄操作和讀出操作中的至少一種；以及一斜面，所述斜面從所述負壓力生成凹部的空氣出口側一端向所述空氣出口端部、所述磁盤內緣側以及所述磁盤外緣側中的至少一端延伸，該設置使當所述磁頭滑動器穩(wěn)定懸浮在所述記錄介質上方期間，所述斜面與所述圓盤狀記錄介質的距離朝端部方向逐漸變大。
全文摘要
一種磁頭滑動器，在其與磁盤相對的正面上具有一正壓力生成部和一負壓力生成凹部，另外，還有一向空氣出口側傾斜的斜面。借助該斜面，阻礙磁頭滑動器的高速加載操作的負壓力得以迅速減少。從而在卸載時，不再需要懸架的附加載荷，并且可以縮短用于提升磁頭滑動器的懸架行程。因此，可以實現較薄、較小并且高記錄密度的磁盤驅動器。
文檔編號G11B5/60GK1598931SQ200410078750
公開日2005年3月23日 申請日期2001年12月7日 優(yōu)先權日2000年12月7日
發(fā)明者上野善弘, 稻垣辰彥 申請人:松下電器產業(yè)株式會社