專利名稱：近接觸磁性記錄的伺服控制潤(rùn)滑劑厚度的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在硬式磁盤機(jī)上磁性記錄數(shù)據(jù)的裝置，其中磁性轉(zhuǎn)換頭在一磁性記錄表面上滑行，并由液態(tài)潤(rùn)滑劑薄膜將轉(zhuǎn)接頭與記錄表面分開。本發(fā)明尤其提供了一種閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)，用于在數(shù)據(jù)表面上維持所需的潤(rùn)滑膜厚度。
當(dāng)磁頭與磁盤間隔變得愈來愈小以便增加線和面記錄密度時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)若使用液體軸承代替分隔表面的氣體軸承，可得到更可靠的近接觸操作。在近接觸磁性記錄中尚有一待解決的問題，即如何總在磁頭與磁盤之間維持一均勻的液態(tài)潤(rùn)滑劑薄膜。如果可以精確地維持磁頭與磁盤的分隔，才能得到高的系統(tǒng)可靠性。
如果使用了液動(dòng)軸承，則滑行高度將是溫度的函數(shù)，這是因?yàn)闈?rùn)滑劑粘度隨溫度而變。這一狀況不利于獲得最大的記錄密度，其中讀/寫電子裝置針對(duì)恒定的磁頭至磁盤的間隔，而予以最佳化。溢流式液體動(dòng)壓軸承也需施加一層潤(rùn)滑劑，這層潤(rùn)滑劑遠(yuǎn)比磁頭到磁盤的實(shí)際間隔厚，以便使新的潤(rùn)滑劑連續(xù)由徑向流進(jìn)使用中的磁軌。如此將在滑行器上產(chǎn)生更大的阻力，這是因?yàn)楸仨殢某休d腳(加速到每秒10到20米)上推開多余的潤(rùn)滑劑。液體動(dòng)壓軸承若僅用50埃的滑行高度在液態(tài)潤(rùn)滑劑中以溢流式工作，所需的壓力是相當(dāng)高的(大于1000磅/平方英寸)。
;在再循環(huán)液態(tài)潤(rùn)滑劑的系統(tǒng)中，潤(rùn)滑劑將溶解來自磁盤零件的增塑劑及其他各種化合物，并將這些化合物帶入磁盤。因?yàn)榇疟P的溫度比磁盤蓋高，覆蓋在磁盤上迅速旋轉(zhuǎn)的潤(rùn)滑劑薄膜將會(huì)蒸發(fā)。磁盤上的潤(rùn)滑劑可能因所溶解的化合物而變得飽和，因此如果并未采取預(yù)防措施，這些化合物可能沉淀而在磁盤上積聚殘?jiān)?br> 若裝置使用了一滑行器，而此滑行器的支承區(qū)大的足以使其滑行于潤(rùn)滑劑薄膜之上時(shí)，此裝置所具有的滑行高度是因粘度而變的，這是因?yàn)檩S承表面稍微滲入了薄膜。在當(dāng)前的技術(shù)狀況下，從一次通過的儲(chǔ)存器(無法再循環(huán))經(jīng)磁盤的內(nèi)徑供應(yīng)潤(rùn)滑劑。由于尺寸的限制，適用的潤(rùn)滑劑必須非常粘，以盡量降低旋轉(zhuǎn)脫離的速率。直到目前，并沒有控制潤(rùn)滑劑薄膜厚度的方法，而此厚度通常在10到300埃之間變化。這種狀況對(duì)目前的磁性薄膜及讀/寫通道而言，可能是適用的，但終究還是需要均勻的磁頭間隔。此外，因?yàn)榇蓬^從使用中的磁軌帶走潤(rùn)滑劑的速率，遠(yuǎn)快于補(bǔ)充的速率，因此使用者似乎需要有一方法，以避免磁頭在任何特定磁軌上工作過長(zhǎng)的時(shí)間。也可能需要避免使用反復(fù)搜尋的方式，因?yàn)檫@種方式可能把帶上或特定形態(tài)磁軌上的潤(rùn)滑劑耗盡。
對(duì)于低粘度的液體軸承系統(tǒng)而言，粘性并不是一個(gè)問題，這是因?yàn)檩S承墊相當(dāng)小，且潤(rùn)滑劑薄膜相當(dāng)厚，因而滑行器與磁盤之間不會(huì)形成潤(rùn)滑劑的彎月面。因?yàn)閺澰旅嬗邪霃揭园碛?jì)算的曲率，這將產(chǎn)生大的負(fù)壓力，因而有足夠的力量將正常的空氣軸承滑行器引入磁盤中，而產(chǎn)生了粘性。
在本發(fā)明的潤(rùn)滑劑控制系統(tǒng)中，油芯系統(tǒng)提供了一儲(chǔ)存器，并延伸到磁頭-磁盤外殼內(nèi)的各個(gè)位置，因而可收集由旋轉(zhuǎn)磁盤而脫離的潤(rùn)滑劑。此油芯結(jié)構(gòu)的一分支延伸到外殼最冷的區(qū)域。毛細(xì)作用以持續(xù)和均勻的方式，使?jié)櫥瑒缀醭錆M了儲(chǔ)存器。儲(chǔ)存器裝有加熱元件。磁盤上潤(rùn)滑劑層的厚度，受儲(chǔ)存器與磁盤間溫度差的控制。因此，如果潤(rùn)滑劑太厚了，則可降低儲(chǔ)存器加熱元件的電流而使厚度減少。如果潤(rùn)滑劑太薄了，則可提高加熱器的電流而使厚度增加。
目前已有數(shù)種可采用的選擇方案，給伺服加熱器電流提供反饋，因而可維持所需的潤(rùn)滑劑厚度，如40到60埃。
在使用本發(fā)明的系統(tǒng)時(shí)，對(duì)磁盤的蒸餾確保了磁盤上潤(rùn)滑劑的純度。若因未純化的油芯系統(tǒng)接觸磁盤而有非揮發(fā)性成分時(shí)，這些成分將不會(huì)積聚在磁盤上。因?yàn)槟承┦┘拥臐?rùn)滑劑經(jīng)由旋轉(zhuǎn)脫離及蒸發(fā)，終究將會(huì)離開磁盤表面，所以持續(xù)把蒸餾過而得以確保其高純度的潤(rùn)滑劑供應(yīng)磁盤。構(gòu)成本潤(rùn)滑劑系統(tǒng)的是具有較短鏈的分子，這些分子不易因高剪切速率所造成的機(jī)械切割而受損，但這種高剪切速率卻能使較大的分子劣化。因潤(rùn)滑劑的低粘度所造成的流動(dòng)，可持續(xù)補(bǔ)充頻繁使用的磁軌，否則在這些磁軌上，磁頭將減少潤(rùn)滑劑薄膜的厚度。使用中磁軌的潤(rùn)滑劑補(bǔ)充，將直接以汽相的方式完成?？梢元?dú)立控制滑行高度，而不受溫度、使用半徑、及磁盤機(jī)形態(tài)等其他磁盤機(jī)條件的影響。本系統(tǒng)可在整個(gè)磁盤表面上，將潤(rùn)滑劑薄膜的厚度均勻地維持在50到100埃的范圍內(nèi)。也能提供一漸變的厚度，這需要適當(dāng)?shù)匦纬蓛?chǔ)存器的開口，且要將加熱器通電。


圖1是磁盤機(jī)將蓋拆掉后的俯視圖，圖中示出了本發(fā)明的再循環(huán)儲(chǔ)存器系統(tǒng)。
圖2是圖1所示儲(chǔ)存器的放大圖。
圖3A是圖2所示主儲(chǔ)存器部分的剖視圖。
圖3B是圖2所示裝置的輔助儲(chǔ)存器部分的剖視圖。
圖4是本發(fā)明使用數(shù)位濾波器(PRDF)通道輸出的閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖。
圖5是用于決定潤(rùn)滑劑薄膜厚度的光學(xué)傳感裝置的示意圖。
圖6是一磁盤機(jī)部分拆除后的部分側(cè)視圖，其中包含本發(fā)明的閉環(huán)再循環(huán)系統(tǒng)，圖中表示了潤(rùn)滑劑的傳送。
圖1是一磁盤機(jī)的示意圖，其中包含了本發(fā)明的儲(chǔ)存器系統(tǒng)。磁盤(7)的安裝使其與轂(8)同時(shí)旋轉(zhuǎn)。致動(dòng)器組件(10)包含一轂(11)，自此轂延伸出一臂(12)，此臂設(shè)有一可撓性或彈性懸置裝置(14)，而裝載轉(zhuǎn)換器的滑行器或磁頭(15)安裝在此彈性懸置裝置(14)上。致動(dòng)器組件(10)以轂(11)為軸而轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)換器自一數(shù)據(jù)磁軌移動(dòng)到另一數(shù)據(jù)磁軌。一外罩包含了諸壁部分(18)，此外罩圍繞并大體上密封了致動(dòng)器及磁盤組件，以產(chǎn)生一圍繞磁盤組件的隔離環(huán)境。一個(gè)儲(chǔ)存器組件(21)延伸越過磁盤表面(22)，而此組件的有效部份延伸到磁盤所用磁軌的整個(gè)徑向帶之上，使滑行器所接近的整個(gè)磁盤區(qū)域在工作時(shí)，都極為靠近地通過有效儲(chǔ)存器表面之下。沿著諸外罩壁(18)配置油芯材料(24)，以收集潤(rùn)滑劑并將其送回儲(chǔ)存器。某些潤(rùn)滑劑由磁盤旋轉(zhuǎn)所引發(fā)的離心力而自磁盤表面旋轉(zhuǎn)脫離;其他的潤(rùn)滑劑可能是發(fā)生于潤(rùn)滑劑在儲(chǔ)存器蒸發(fā)且脫離磁盤表面的凝結(jié)，而通過蒸汽的凝結(jié)而釋出，或是自所述及的磁盤表面通過正常蒸發(fā)而釋出。
此儲(chǔ)存器設(shè)有油芯(24)，此油芯延伸到磁盤機(jī)外殼的各個(gè)表面及凹部，此處可收集從磁盤所旋轉(zhuǎn)脫離或蒸發(fā)的低粘度潤(rùn)滑劑。特意將油芯結(jié)構(gòu)的一部分延伸到外殼溫度最低的區(qū)域。一油芯部分(25)連接油芯材料(24)及儲(chǔ)存器。毛細(xì)作用使儲(chǔ)存器經(jīng)常保持著幾乎充滿了潤(rùn)滑劑。儲(chǔ)存器組件包含了一加熱元件。磁盤上潤(rùn)滑劑層的厚度，由儲(chǔ)存器與磁盤間的溫度差控制。因此如果潤(rùn)滑劑太厚時(shí)，可降低供應(yīng)到儲(chǔ)存器加熱元件的電流而減小厚度;如果潤(rùn)滑劑層太薄時(shí)，可提高供應(yīng)到加熱器的電流而增加厚度。
圖2是儲(chǔ)存器組件(21)的底視圖，所示的側(cè)面對(duì)著磁盤表面。此儲(chǔ)存器組件包含了一陶瓷基板或外殼(27)，此外殼是熱絕緣體。此結(jié)構(gòu)將使儲(chǔ)存器組件上所有潤(rùn)滑劑都有均勻的溫度。結(jié)構(gòu)面向磁盤表面的側(cè)面將散發(fā)出潤(rùn)滑劑蒸汽，這些蒸汽將凝結(jié)在距其100微米之內(nèi)的磁盤上。此結(jié)構(gòu)的形狀及加熱元件的形狀決定了逸出儲(chǔ)存器的分子通量，該通量是磁盤半徑的函數(shù)。因此，儲(chǔ)存器的分子通量將朝向外徑而徑向增加，因而可滿足磁盤逐漸增大的環(huán)狀區(qū)域，其中施加潤(rùn)滑劑到此磁盤上，且抵消隨漸增加的磁盤半徑所產(chǎn)生的相應(yīng)較高的蒸發(fā)率。此儲(chǔ)存器組件(21)包含有在數(shù)據(jù)磁軌帶之上的主儲(chǔ)存器構(gòu)件(28)、以及在末梢端的輔助儲(chǔ)存器部分(29)。此輔助部分(29)在磁盤(7)內(nèi)徑的起動(dòng)/停止區(qū)之上，此輔助部分(29)包括一高架區(qū)域(30)，當(dāng)滑行器(15)停放在非動(dòng)作位置時(shí)，此高架區(qū)域(30)在此滑行器之上。一對(duì)高傳導(dǎo)系數(shù)引線(32)、(33)延伸到主儲(chǔ)存器的加熱器電極，且第二對(duì)高傳導(dǎo)系數(shù)引線(34)、(35)延伸到輔助儲(chǔ)存器部分的加熱元件。因此，可獨(dú)立控制儲(chǔ)存器的主要部分及輔助部分。
儲(chǔ)存器一部分的剖面示于圖3A。儲(chǔ)存器組件包含一個(gè)有低導(dǎo)熱性及低熱容量的陶瓷基板(27)，此陶瓷基板在儲(chǔ)存器元件之上且將其圍繞，而此儲(chǔ)存器元件則朝向磁盤表面。此加熱元件的材料為高電阻層(37)的形式，當(dāng)電流流經(jīng)此材料時(shí)將產(chǎn)生熱。在此電阻層上面及下面的銅或其他良導(dǎo)體(38)、(39)提供有與此電阻層(37)電氣接觸的上下電極。儲(chǔ)存器層以切削或光蝕刻形成其紋理，以增強(qiáng)吸取潤(rùn)滑劑的能力?？芍苯釉谙码姌O層上形成此儲(chǔ)存器層，也可使用不同材料形成薄而多細(xì)孔、或有粗糙紋理的層。圖3B所示的輔助加熱器包含毛細(xì)管層(29)、導(dǎo)電層(61)及(62)、及電阻加熱器元件(63)。
參閱圖4，所選擇磁頭的轉(zhuǎn)換器信號(hào)由磁頭臂電子(簡(jiǎn)稱AE)模塊(41)所接收，并將其傳送到部分響應(yīng)數(shù)字濾波器(PartialResponseDigitalFilter;下文簡(jiǎn)稱PRDF)模塊(42)。此PRDF模塊在線路(43)上具有一個(gè)或多個(gè)輸出v(d，r，h);換言之，電壓與記錄磁頭(15)間隙與磁盤表面(22)間的距離成正比。此一距離即是浮動(dòng)高度，其代號(hào)為d。信號(hào)v(d，r，h)從與用戶數(shù)據(jù)交錯(cuò)的一記錄形態(tài)導(dǎo)出，且此信號(hào)用于使數(shù)據(jù)通道最佳化。v(d，r，h)的自變量r及h分別為磁盤上的徑向位置、及磁頭數(shù)量(v是此信號(hào)的電壓)。
若將潤(rùn)滑劑儲(chǔ)存器組件(21)安裝在極接近磁盤表面(22)的地方，并提供一閉環(huán)控制，即可控制潤(rùn)滑劑的薄膜厚度。此時(shí)線路(45)的電流或電壓可使儲(chǔ)存器的溫度發(fā)生變化，這樣將造成磁盤表面(22)上潤(rùn)滑劑厚度的改變，最終將改變浮動(dòng)高度d。一特定閉環(huán)的浮動(dòng)高度控制的算法如下式所示v(d，r，h)＝g1(r)g2(d，h)其中g(shù)1(r)是一可預(yù)測(cè)的函數(shù)，它把信號(hào)幅值描述為線性位元密度(bitdensity)的函數(shù)(為一半徑r的已知函數(shù));而g2(d，h)是d的線性函數(shù)，但具有一比例常數(shù)，每一磁頭都有一特有的比例常數(shù)，并且此比例常數(shù)是磁頭效率、磁頭軸承表面公差、懸置裝置彈簧力公差、以及溫度等許多因素的函數(shù)?？蓪1(r)的倒數(shù)以對(duì)照表的形式，作為半徑r的函數(shù)存儲(chǔ)在伺服處理器中的只讀存儲(chǔ)器(ROM)或隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)中，也可以一簡(jiǎn)單的函數(shù)倒數(shù)的形式將其儲(chǔ)存，以便可用于計(jì)算特定半徑的1/g1(r)。
在圖4中，將用于特定磁頭的信號(hào)v(d，r，h)以數(shù)字形式傳送到線路(43)，并從線路(46)上的參考信號(hào)v(d0，r，h)減掉v(d，r，h)，此處“d0”即是所需的固定浮動(dòng)高度。將產(chǎn)生在線路(47)的差乘以函數(shù)的倒數(shù)“1/g1(r)”，其中r是伺服微處理機(jī)(50)所知道的數(shù)值。在線路(48)的輸出即是數(shù)字浮動(dòng)高度誤差控制信號(hào)。將浮動(dòng)高度誤差控制信號(hào)輸入到浮動(dòng)高度(FH)伺服補(bǔ)償器(52)，此補(bǔ)償器可以是一比例加積分(PI)串級(jí)補(bǔ)償器。將在線路(53)上的補(bǔ)償器(52)輸出傳送到多路轉(zhuǎn)換器及保持裝置(55)，對(duì)每一磁頭，此裝置也可以半徑函數(shù)的方式，將一序列的補(bǔ)償值儲(chǔ)存起來。在搜尋時(shí)，將無法取得浮動(dòng)高度信息，這是因?yàn)闆]有數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)通道傳送過來。此外，磁頭浮動(dòng)高度作為徑向位置的函數(shù)而變化，這是由于磁頭歪斜效應(yīng)及相對(duì)于磁盤的線速度的原因。因此，此多路轉(zhuǎn)換器及保持裝置(55)另有一項(xiàng)特點(diǎn)，即可作為半徑控制或“r-控制”線路，此線路可作為徑向的位置函數(shù)提供補(bǔ)償值，以補(bǔ)償可重復(fù)的浮動(dòng)高度變化。當(dāng)無法取得其他浮動(dòng)高度信息時(shí)(例如在搜尋時(shí))，可確定并使用這種作為徑向位置函數(shù)的補(bǔ)償值。將多路轉(zhuǎn)換器及保持裝置(55)的每一輸出線路(57)連接到一電壓或電流驅(qū)動(dòng)器(59)。此多路轉(zhuǎn)換器的目的是在處理數(shù)據(jù)通道的浮動(dòng)高度信息時(shí)，將控制信號(hào)傳送到正確的儲(chǔ)存器加熱器的控制電路。
如圖5所示，可使用光伺服信號(hào)確定潤(rùn)滑劑薄膜厚度。發(fā)光二極管(LED)(64)向磁盤表面(22)發(fā)射光子。從潤(rùn)滑劑表面(66)反射的光子干擾從金屬磁盤表面反射的光子。施加在磁盤表面的碳覆蓋層并不反射大量的光子。例如，具有1.5折射率的50埃潤(rùn)滑劑薄膜在具有1.3折射率的50埃碳之上，所施加的光子具有6600埃的波長(zhǎng);則從潤(rùn)滑劑表面(66)反射的光子，是以0.042波長(zhǎng)與自金屬反射的光子異相。若用光電二極管比較器將LED的輸出比率化成自磁盤反射的亮度，即可得到極強(qiáng)的伺服信號(hào)。潤(rùn)滑劑薄膜的厚度增加1埃時(shí)，將減少反射亮度0.07%，這可由一探測(cè)器決定。
其他測(cè)量潤(rùn)滑劑薄膜的方法包括使滑行器及磁盤覆蓋層有足夠的導(dǎo)電性，以容許一低電壓的漏電流流經(jīng)潤(rùn)滑劑，以便提供伺服信號(hào)。
在將磁盤機(jī)不漏氣地密封。磁盤機(jī)內(nèi)所填充的氣體為惰性氣體(例如氮?dú)?、氬氣，但不得充入氧?，且可為較低氣壓(略高于潤(rùn)滑劑的蒸汽壓力即可)。本系統(tǒng)將邊界潤(rùn)滑劑成分溶解于低粘度的媒介物中。如果此成分的蒸汽壓力比液態(tài)媒介物低，則儲(chǔ)存器將緩緩累積愈來愈多的此種較不易揮發(fā)的材料，這是因?yàn)榇嗣浇槲飶膬?chǔ)存器蒸發(fā)的速率比邊界潤(rùn)滑劑快。此處有兩種工程選擇可在制造時(shí)，將可供總使用期間供應(yīng)量的邊界潤(rùn)滑劑(0.1克或較少)裝入儲(chǔ)存器，如此將在整個(gè)磁盤機(jī)使用期間緩慢蒸發(fā)，其蒸發(fā)速率足以確保將所吸附的邊界薄膜維持在磁盤上;或者可將邊界潤(rùn)滑劑溶解于散布在磁盤機(jī)中所有油芯材料的潤(rùn)滑劑中，此后，逸出儲(chǔ)存器的蒸汽中的邊界潤(rùn)滑劑濃度，將在整個(gè)磁盤機(jī)使用期間不斷地增加，這是因?yàn)橛懈嗟倪吔鐫?rùn)滑劑回到儲(chǔ)存器中。在任何一種情形中，所需的邊界潤(rùn)滑劑量是極少的，且永遠(yuǎn)不至于完全填滿儲(chǔ)存器。因此，將不會(huì)有妨礙低粘度媒介物流動(dòng)的危險(xiǎn)。
圖6是磁盤(7)堆疊及儲(chǔ)存器構(gòu)造(21)的橫剖面。圖6表示磁盤機(jī)中潤(rùn)滑劑輸送的原理。潤(rùn)滑劑蒸汽(72)的凈流動(dòng)是從加熱的儲(chǔ)存器(28)到較冷的磁盤表面(22)。某些潤(rùn)滑劑蒸汽(73)也逸出儲(chǔ)存器但并未到達(dá)磁盤。某些潤(rùn)滑劑分子(75)從磁盤蒸發(fā)。某些潤(rùn)滑劑(74)受離心力影響以液滴的形式旋轉(zhuǎn)脫離。沿著路徑(73)及(75)的潤(rùn)滑劑分子在磁盤機(jī)壁上凝結(jié)，因磁盤機(jī)壁的溫度比磁盤低。動(dòng)量將旋轉(zhuǎn)脫離的液滴(路徑(74))帶到磁盤機(jī)壁(18)。用毛細(xì)管表面(24)(例如粗糙的紋理、或此壁本身的細(xì)孔、或織物襯墊)將整個(gè)磁盤機(jī)壁內(nèi)部襯墊。此種毛細(xì)管構(gòu)造可確保將潤(rùn)滑劑均勻地散布在整個(gè)表面。磁盤機(jī)中的潤(rùn)滑劑量并不足以使襯墊飽和(換言之，不到“滴濕”的程度)。因此，不論在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)將潤(rùn)滑劑加到襯墊中，用不論是由凝結(jié)或旋轉(zhuǎn)脫離，潤(rùn)滑劑將迅速四面八方地散布在整個(gè)襯墊中。油芯(25)中的潤(rùn)滑劑也部分飽和，且油芯與襯墊(24)接觸。潤(rùn)滑劑的流動(dòng)(77)受油芯中毛細(xì)作用力的驅(qū)動(dòng)。油芯分支出去，并與每一儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)(21)接觸。潤(rùn)滑劑流到毛細(xì)管表面(28)，并均勻散布在其上。受控制的電流從電極表面(38)流經(jīng)電阻加熱元件(37)，再流到電極表面(39)。所產(chǎn)生的熱引起潤(rùn)滑劑蒸汽向磁盤的凈流動(dòng)，因而完成了整個(gè)再循環(huán)。
對(duì)潤(rùn)滑劑厚度作伺服控制的最佳策略是采用圖4所示的電子裝置，但是這些策略中任何一種都可使磁盤機(jī)中每一滑行器的滑行高度成為可用程序設(shè)定的，而與半徑或溫度(粘度效應(yīng))無關(guān)。本系統(tǒng)需要一已知滑行高度的參考測(cè)量值，此時(shí)即可監(jiān)視脫離此值的偏差?，F(xiàn)在所使用的參考值通常設(shè)定為零滑行高度。由于發(fā)生磨損，這一滑行高度并不令人滿意，但若有必要，這種情形在不常發(fā)生的間隔中還是可忍受的。較佳的方法是在制造時(shí)測(cè)量參考信號(hào)，并將結(jié)果儲(chǔ)存在可編程只讀存儲(chǔ)器中。這意味著在生產(chǎn)線上裝設(shè)一機(jī)器，利用獨(dú)立的方法測(cè)量動(dòng)作中磁盤機(jī)的潤(rùn)滑劑厚度。若已知的潤(rùn)滑劑厚度是正確的，即可取得參考數(shù)據(jù)。此時(shí)在磁盤機(jī)未來使用期間中之任何時(shí)間，可量化脫離此滑行高度的任何偏差。
若在潤(rùn)滑劑受限制的體系中操作軸承，則潤(rùn)滑劑的厚度增加將使滑行高度增加。這種技術(shù)采用了具有低傾斜角的滑行器軸承，在這種技術(shù)中，其負(fù)載支承壓力遠(yuǎn)比另一種采用潤(rùn)滑劑溢流體系的技術(shù)時(shí)低，比較時(shí)兩者的磁頭在同一高度工作。因此本發(fā)明的方案可由潤(rùn)滑劑膜的厚度來控制滑行高度。在控制迅速旋轉(zhuǎn)易揮發(fā)薄膜上尺寸以埃計(jì)算的角時(shí)，本系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)變化是相當(dāng)短的(其量級(jí)僅為毫秒)?？墒箖?chǔ)存器的反應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)比可能的微擾動(dòng)短，這些微擾動(dòng)可能影響磁盤上潤(rùn)滑劑薄膜的厚度。短時(shí)間中使?jié)櫥瑒┱羝|(zhì)量輸送發(fā)生變化的速率，主要受儲(chǔ)存器與磁盤間溫度差的控制，而影響程度較低的，是該速率受磁盤與磁盤機(jī)壁間溫度差的影響。潤(rùn)滑劑的旋轉(zhuǎn)脫離是另一種損失渠道，但若考慮短期反應(yīng)時(shí)，它的影響較小是可忽略的。
影響系統(tǒng)中長(zhǎng)期質(zhì)量輸送的主要熱慣性，與磁盤機(jī)壁的熱容量有關(guān)(有關(guān)達(dá)到熱穩(wěn)態(tài)的條件)。溫度變化的時(shí)間常數(shù)至少比儲(chǔ)存器單元長(zhǎng)2個(gè)量級(jí)。因此，在需要時(shí)儲(chǔ)存器可易于針對(duì)瞬態(tài)變化而調(diào)整，以便維持對(duì)潤(rùn)滑劑薄膜厚度的良好控制，此潤(rùn)滑劑薄膜厚度與磁盤表面所產(chǎn)生的主要蒸發(fā)率有關(guān)，而這種蒸發(fā)發(fā)生在起動(dòng)至到達(dá)穩(wěn)態(tài)熱狀況期間。因此，應(yīng)經(jīng)常維持平衡潤(rùn)滑劑厚度在距所需數(shù)值幾個(gè)埃的范圍內(nèi)。
隨磁盤堆疊旋轉(zhuǎn)的空氣將圍繞此堆疊內(nèi)層的磁盤。堆疊最上面與最下面將有較高的蒸發(fā)率，這是因?yàn)闆]有飽和空氣隨其旋轉(zhuǎn)。補(bǔ)救的方法是在堆疊的最上面和最下面增加一薄磁盤，做為遮蔽，或者不將最外的表面做為記錄而用。也可使用最外的表面，但是需要比其他表面大的儲(chǔ)存器動(dòng)力。
在穩(wěn)態(tài)時(shí)，來自儲(chǔ)存器單元的蒸汽通量必須與離開磁盤的質(zhì)量通量(即排出率)匹配。蒸汽源受伺服控制，以提供所需潤(rùn)滑劑薄膜的厚度;但是環(huán)境溫度將控制排出率。例如，在轉(zhuǎn)速為每分鐘6000轉(zhuǎn)的95毫米磁盤上，若排出率為磁盤每轉(zhuǎn)1埃時(shí)，則維持十六烷薄膜厚度所需的功率為0.013瓦。此一數(shù)量是可行的。較小的磁盤所需的功率也較小。
一輔助加熱器/油芯分支在磁頭在起動(dòng)/停止位置時(shí)，直接位于磁頭上。當(dāng)磁盤電力中斷時(shí)，將把馬達(dá)引線切換到此加熱器，以便利用旋轉(zhuǎn)能量對(duì)加熱器供電。這一過程可供應(yīng)充足的潤(rùn)滑劑到起動(dòng)/停止磁軌，使?jié)櫥瑒┖穸仍黾拥酱笥?00埃。因此磁頭將不會(huì)接觸到磁盤。在心軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)之前，磁頭將以指數(shù)型遞減速率而安置于厚的薄膜中，使其置于之處高于磁盤自然表面幾個(gè)單層。因此，在關(guān)掉電源后，將不會(huì)發(fā)生機(jī)械磨損。
為了起動(dòng)磁盤機(jī)，在馬達(dá)起動(dòng)前先將電流供應(yīng)到儲(chǔ)存器，再供應(yīng)到輔助加熱器。儲(chǔ)存器單元潤(rùn)滑其面對(duì)磁盤的徑向部分，在此同時(shí)，輔助加熱器也將500埃的潤(rùn)滑劑薄膜施加到磁頭及周圍的磁盤區(qū)域。大約一秒鐘后，將供電給馬達(dá)，且滑行器將上升到此相對(duì)厚的潤(rùn)滑劑薄膜的表面，這是因?yàn)榇疟P旋轉(zhuǎn)將把此潤(rùn)骨劑薄膜拉到滑行器之下。由于起動(dòng)/停止磁軌受到了大量的潤(rùn)滑，心軸將迅速到達(dá)全速，而開始正常的動(dòng)作。因此，將不會(huì)產(chǎn)生干燥的磁頭對(duì)磁盤的接觸，因而可避免起動(dòng)磨損。
權(quán)利要求
1.一種磁盤驅(qū)動(dòng)裝置，其中一外殼包覆了一磁盤組件及一裝載轉(zhuǎn)換器的致動(dòng)器，且在磁盤記錄表面維持潤(rùn)滑劑薄膜，其特征在于一潤(rùn)滑劑儲(chǔ)存器，它位于靠近磁盤記錄表面的地方；一加熱器元件，它以可對(duì)該潤(rùn)滑劑儲(chǔ)存器做熱傳送的方式安裝；檢測(cè)裝置，用于確定磁盤記錄表面上潤(rùn)滑劑薄膜的厚度；以及控制裝置，用于響應(yīng)該檢測(cè)裝置所確定的潤(rùn)滑劑薄膜厚度，以控制輸送到該加熱元件的電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求2的磁盤驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于進(jìn)一步包括用于捕獲潤(rùn)滑劑的再循環(huán)裝置，此裝置可在該外殼內(nèi)收集該潤(rùn)滑劑，并將該潤(rùn)滑劑送回到該潤(rùn)滑劑儲(chǔ)存器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的磁盤驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于該再循環(huán)裝置包括一油芯結(jié)構(gòu)，此油芯結(jié)構(gòu)從收集潤(rùn)滑劑的外殼位置延伸到該儲(chǔ)存器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的磁盤驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于該油芯結(jié)構(gòu)從多個(gè)外殼內(nèi)表面延伸到該儲(chǔ)存器，以便利用毛細(xì)作用而再循環(huán)該液態(tài)潤(rùn)滑劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的磁盤驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于該儲(chǔ)存器是平面型的，且以不超過500微米的分隔距離置于磁盤數(shù)據(jù)表面之上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的磁盤驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于該儲(chǔ)存器越過面對(duì)的數(shù)據(jù)磁盤記錄帶而延伸，因而整個(gè)表面記錄部分緊挨著該儲(chǔ)存器旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的磁盤驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于該儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)包括一抬高的部分，此抬高的部分在裝載轉(zhuǎn)換器的滑行器在停放位置時(shí)，位于該滑行器之上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的磁盤驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于分別控制置于數(shù)據(jù)帶之上的儲(chǔ)存器的加熱器元件以及在停放位置的該滑行器之上的儲(chǔ)存器部分的加熱元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的磁盤驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于該控制裝置維持在面對(duì)磁盤數(shù)據(jù)記錄表面上的液態(tài)潤(rùn)滑劑薄膜，使薄膜的厚度不超過200埃。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的磁盤驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于該控制裝置在起動(dòng)及停止順序時(shí)，增加施加到該輔助儲(chǔ)存器加熱器的電流，以便在此段時(shí)間局部地增加薄膜厚度。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的磁盤驅(qū)動(dòng)裝置，該潤(rùn)滑劑薄膜是一雙重系統(tǒng)，包括一可再循環(huán)的高蒸汽壓力低粘度的潤(rùn)滑劑，并進(jìn)一步包括一低蒸汽壓力且高粘度的邊界潤(rùn)滑劑;該邊界潤(rùn)骨劑在制造時(shí)加入該儲(chǔ)存器，且在磁盤機(jī)的整個(gè)使用期間從該儲(chǔ)存器逐漸耗盡，以便取代由該磁盤記錄表面喪失的邊界潤(rùn)滑劑。
12.一種磁盤機(jī)，其中一外殼包覆了一磁盤組件及一裝載轉(zhuǎn)換器的致動(dòng)器，且利用閉環(huán)控制在磁盤記錄表面維持潤(rùn)滑劑薄膜，其特征在于一潤(rùn)滑劑儲(chǔ)存器組件，此組件包括一緊挨著磁盤記錄表面布置的儲(chǔ)存器;一電加熱元件，在該儲(chǔ)存器組件中，并可對(duì)該儲(chǔ)存器做熱傳送;檢測(cè)裝置，用于確定磁盤記錄表面上潤(rùn)滑劑薄膜的厚度;以及控制裝置，用于響應(yīng)該檢測(cè)裝置所確定的薄膜厚度，以調(diào)節(jié)輸送到該加熱元件的電力。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的磁盤機(jī)，其特征在于進(jìn)一步包括用于捕獲潤(rùn)滑劑的再循環(huán)裝置，此裝置可在該外殼內(nèi)收集該潤(rùn)滑劑，并將該潤(rùn)滑劑送回到該潤(rùn)滑劑儲(chǔ)存器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的磁盤機(jī)，其特征在于該再循環(huán)裝置包括一油芯結(jié)構(gòu)，此油芯結(jié)構(gòu)從收集潤(rùn)滑劑的外殼位置延伸到該儲(chǔ)存器。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的磁盤機(jī)，其特征在于該潤(rùn)滑劑薄膜是一雙重系統(tǒng)，包括一可再循環(huán)的高蒸汽壓力且低粘度的潤(rùn)滑劑，并進(jìn)一步包括一低蒸汽壓力且高粘度的邊界潤(rùn)滑劑;該邊界潤(rùn)滑劑在制造時(shí)加入該儲(chǔ)存器，且在磁盤機(jī)的整個(gè)使用期間從該儲(chǔ)存器逐漸耗盡，以便取代自該磁盤記錄表面損失的邊界潤(rùn)滑劑。
全文摘要
由一用于再循環(huán)潤(rùn)滑劑供應(yīng)系統(tǒng)的閉環(huán)伺服控制維持的一用于近接觸磁性記錄裝置的潤(rùn)滑劑薄膜。一儲(chǔ)存器緊鄰地置于磁盤數(shù)據(jù)表面之上，且此儲(chǔ)存器包括一加熱器，以控制儲(chǔ)存器與磁盤表面間的溫度差。一油芯系統(tǒng)收集磁盤外殼內(nèi)的潤(rùn)滑劑，此油芯系統(tǒng)并利用毛細(xì)作用將潤(rùn)滑劑送回到儲(chǔ)存器。此外，該儲(chǔ)存器包括兩個(gè)可以獨(dú)立控制的部分。第一部分置于磁盤數(shù)據(jù)帶之上；而第二部分在磁頭不動(dòng)作且停放在非工作位置時(shí)，置于啟動(dòng)/停止區(qū)及磁頭之上。
文檔編號(hào)G11B19/02GK1089383SQ9312111
公開日1994年7月13日 申請(qǐng)日期1993年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月30日
發(fā)明者托馬斯·A·格雷戈里, 克里斯托弗·G·凱勒, 詹姆斯·A·哈根 申請(qǐng)人:國際商業(yè)機(jī)器公司