專利名稱：磁盤機(jī)滑動支承結(jié)構(gòu)的制作方法
本申請是專利申請第96104572．8號(申請日1996年4月5日；發(fā)明名稱“磁盤機(jī)滑動支承結(jié)構(gòu)”)的分案申請。
本發(fā)明涉及一種磁盤裝置，特別涉及一種接觸記錄型磁盤機(jī)中的磁頭滑動件及其懸掛結(jié)構(gòu)，在上述類型的磁盤機(jī)中磁頭滑動件與磁盤相接觸。
為了增加磁盤機(jī)的記錄密度，要縮小磁盤與固定磁頭的滑動件之間的浮動高度。該高度減小時(shí)，滑動件和磁盤之間不可避免地會發(fā)生接觸。因此人們提出了一種所謂接觸記錄型磁盤機(jī)，其中磁記錄是通過一開始便與磁盤相接觸的滑動件進(jìn)行的。
在VS5041932號專利中公開了一種成整體的磁頭／懸掛結(jié)構(gòu)，它用作細(xì)長且稍有彎曲的絕緣件或一端帶有磁頭的懸架，上述成整體的磁頭／懸掛結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是質(zhì)量特別小。由于該成整體的磁頭／懸掛結(jié)構(gòu)的質(zhì)量減小，故作用于磁盤上的荷載也減小，另外磁頭／滑動件和磁盤之間磨損也減小。
在Jp特開平6-251528號文獻(xiàn)中所公開的結(jié)構(gòu)中，由磁盤在成整體的磁頭／懸掛結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的空氣流造成的浮力是通過下述方式抵消的，該方式是裝設(shè)懸掛部分以相對磁盤表面形成適當(dāng)?shù)慕嵌炔⑹箍諝鈮毫Ξa(chǎn)生作用。在上述結(jié)構(gòu)中，磁盤的整個(gè)表面處于接觸狀態(tài)。
由Jp特開平5-74090和Jp特開平6-052645號文獻(xiàn)中所公開的浮動／接觸混合型正壓力滑動件中，在浮動型正壓力滑動件后端形成的中間軌道上設(shè)有磁頭，并且只有該帶有磁頭的中間軌道與磁盤相接觸以便進(jìn)行磁記錄。
在Jp特開昭62-167610號文獻(xiàn)中所提出的浮動／接觸混合型負(fù)壓力滑動件中，浮動型負(fù)壓力滑動件的后端與磁盤相接觸以便進(jìn)行磁記錄。
本發(fā)明的目在于減小接觸記錄型磁盤機(jī)中滑動機(jī)和磁盤之間的接觸力以便不致對滑動件和磁盤造成嚴(yán)重?fù)p壞。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種磁盤機(jī)，該機(jī)能夠?qū)Υ疟P的整個(gè)表面產(chǎn)生均勻的接觸力并能進(jìn)行長期穩(wěn)定的接觸記錄。
本發(fā)明還一個(gè)目的在于將下述的摩擦力減小到不致影響定位的精確性的程度，上述摩擦力是當(dāng)通過驅(qū)動臂使滑動件位于磁盤數(shù)據(jù)磁道上時(shí)滑動件和磁盤之間的接觸部分所產(chǎn)生的。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于對滑動件相對磁盤的跳動進(jìn)行限制，該跳動是由不穩(wěn)定的接觸力，磁盤上污物或磁盤機(jī)振動引起的。
按照本發(fā)明實(shí)施例的第一個(gè)方面，在磁盤機(jī)滑動件空氣支承表面設(shè)有帶有磁頭的第一墊和不帶有磁頭的第二墊，在磁盤轉(zhuǎn)動時(shí)第一墊與磁盤接觸，荷載作用點(diǎn)位于滑動件后端與下述位置之間，該位置與滑動件后端的距離約為滑動件全長的0．42倍。
按照本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，在磁盤機(jī)滑動件的空氣支承表面設(shè)有帶有磁頭的后端墊和不帶有磁頭的其它墊，當(dāng)磁盤轉(zhuǎn)動而其它墊由于磁盤轉(zhuǎn)動引起的空氣流的作用與磁盤分開并在磁盤上面浮動時(shí)，僅僅后端墊與磁盤相接觸，上述后端墊和磁盤之間的接觸力最多為200mgf。
按照本發(fā)明的第三個(gè)方面，帶有磁頭的滑動件的空氣支承表面包括位于前端的第一對正壓力側(cè)墊，沿滑動件長度方向靠近中部的第二對正壓力側(cè)墊，帶有磁頭并位于后端側(cè)的正壓力中心墊，第二對正壓力側(cè)墊的面積大于第一對正壓力側(cè)墊的面積和正壓力中間墊的面積。
按照本發(fā)明的實(shí)施例的第四個(gè)方面，在滑動件空氣支承表面上設(shè)有帶磁頭的第一墊和不帶磁頭的第二墊，第一墊所產(chǎn)生的浮力要比第二墊所產(chǎn)生的浮力足夠小，第二墊所產(chǎn)生的浮力值和壓力中心基本與借助懸架驅(qū)動滑動件的荷載數(shù)值和該荷載點(diǎn)相一致，滑動件的設(shè)于懸架的常平架上，它具有沿可使第一墊靠近磁盤的方向的彎矩，在磁盤轉(zhuǎn)動期間僅僅第一墊與磁盤相接觸。
下面參照附圖對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。


圖1為側(cè)視圖，它表示本發(fā)明實(shí)施例中的滑動件和磁盤之間處理接觸狀態(tài)；圖2圖1所示滑動件和磁盤的放大示意圖；圖3為圖1所示滑動件空氣支承表面的俯視圖；圖4為標(biāo)準(zhǔn)化摩擦值與作用于滑動件和磁盤之間的接觸力的關(guān)系圖。
圖5為滑動件和磁盤之間的接觸力與磁盤的最大粗糙度的關(guān)系圖；圖6為滑動件壓力分布圖；圖7為滑動件和磁盤之間的接觸力與滑動件和相當(dāng)?shù)膽壹芸傎|(zhì)量的關(guān)系圖；圖8為本發(fā)明滑動件和普通滑動件的浮動高度與徑向磁盤位置關(guān)系圖；圖9為本發(fā)明滑動件和普通滑動件的標(biāo)準(zhǔn)化接觸力與徑向磁盤位置關(guān)系圖；圖10A為表示本發(fā)明另一實(shí)施例中的滑動件和磁盤之間處于接觸狀態(tài)的側(cè)視圖；圖10B為作用于圖1所示滑動件和懸架之間的沖擊力T與滑動件前端和荷載作用點(diǎn)之間的距離力的關(guān)系圖；圖10C為表示的本發(fā)明另一實(shí)施例中的滑動件和磁盤之間處理接觸狀態(tài)的側(cè)視圖；圖11為表示滑動件空氣支承表面的實(shí)例的俯視圖；圖12為表示滑動件空氣支承表面的另一實(shí)例的俯視圖；圖13為表示本發(fā)明再一實(shí)施例中的滑動件和磁盤之間處理接觸狀態(tài)的側(cè)視圖；圖14為表示滑動件空氣支承表面的俯視圖；圖15為帶有采用本發(fā)明滑動件的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器設(shè)計(jì)的磁盤機(jī)。
圖1為表示本發(fā)明第一實(shí)施例的浮動／接觸混合型磁盤機(jī)中的滑動件和磁盤之間處于接觸狀態(tài)的側(cè)視圖。懸架2所產(chǎn)生的預(yù)定荷載W通過荷載作用點(diǎn)A作用于滑動件。磁盤3借助軸(未示出)驅(qū)動和轉(zhuǎn)動。當(dāng)磁盤3轉(zhuǎn)動時(shí)，沿箭頭V所示方向產(chǎn)生空氣流，該空氣流流入磁盤3和滑動件1之間形成的空間中。進(jìn)入滑動件和磁盤3之間的空間中的空氣在它們之間受到壓縮，滑動件1前端在浮力f2作用下浮動?；瑒蛹蠖伺c磁盤相接觸同時(shí)產(chǎn)生接觸力f1。此外，在接觸部分產(chǎn)生沿圖2所示的與空氣流入方向相反的方向的摩擦力fcr3。在這里荷載作用點(diǎn)A與滑動件1和磁盤3之間的接觸部分B之間的距離用L1表示，荷載作用點(diǎn)A與浮力f2的壓力中心C用L2表示，滑動件1按滿足下述二個(gè)等式的方式相對磁盤3進(jìn)行接觸記錄W=f1+f2…………………………(1)f1·L1=f2·L2…………………(2)根據(jù)上述二個(gè)等式，接觸力f1按下述等式與推力W發(fā)生關(guān)系f1=L2·wL1+L2---(3)]]>根據(jù)等式(3)，可以知道通過適當(dāng)選擇荷載作用點(diǎn)A和接觸部分B之間的距離L1與荷載作用點(diǎn)和浮力壓力中心C之間的距離L2之間的關(guān)系可使接觸力f1小于浮動／接觸混合型滑動件／懸架組合件上的荷載W。另一方面，在輕質(zhì)且具有較小荷載的成整體的磁頭／懸架組件中，荷載作用點(diǎn)和接觸部分幾乎位于一條直線上。由于在上述情況下L1幾乎為0，則荷載W幾乎等于接觸力f1。雖然可使接觸力f1小于等式(3)所表示的浮動／接觸混合型滑動件／懸架組件上的荷載W，但是滑動件和磁盤3之間的浮力會隨磁盤3的速度的增加而加大，這樣就很難保持穩(wěn)定的接觸狀態(tài)。再有，根據(jù)本發(fā)明人的研究，滑動件／懸架組件在不使滑動件1和磁盤3受到嚴(yán)重?fù)p壞的情況下必須滿足各種條件以便使磁頭長期保持穩(wěn)定的接觸狀態(tài)。下面參照圖2-4對上述事實(shí)進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖2為滑動件1和磁盤3的接觸部分放大示意圖?；瑒蛹?至體由陶瓷，如Al2O3TiC制成。在空氣支承表面形成有包括硅層11和碳層12的覆蓋層。該硅層11和碳層12的厚度分別為3nm和7nm。如圖2所示，磁頭13設(shè)于位于滑動件1后端的正壓力中心墊14上。另一方面，碳覆蓋層31也設(shè)于磁盤3上。為上防止滑動件1和磁盤3粘接，磁盤3上面具有凸部32。該磁盤3的凸部32是通過對碳覆蓋層蝕刻而形成的。至于具體的結(jié)構(gòu)形狀，該凸部32頂部可基本為直徑約為1μm的圓形。凸部32的高度d1為15nm左右，經(jīng)蝕刻處理后形成的碳覆蓋層31的厚度為10nm左右。凸部的間距ω1為10μm左右。因此凸部32與整個(gè)磁盤的面積比為1％左右。在磁盤的碳覆蓋層31的上面涂有潤滑劑，其厚度為2～4nm左右。
在滑動件1于磁盤3上進(jìn)行接觸式記錄的情況下，滑動件1正壓力中心墊14與凸部32頂部相接觸，一個(gè)凸部與另一凸部之間的距離為10μm左右，該距離比滑動件1長度短很多。因此，滑動件1不能很好與凸部的形狀相吻合，它與凸部32頂部相接觸就好象它在作滑動。在滑動件1和磁盤3保持接觸狀態(tài)的情況下，滑動件1的接觸面大大小于磁盤3的接觸面，而用作滑動件1的覆蓋層的碳層12早于磁盤3的碳覆蓋層31受到磨損。
圖3表示第一實(shí)施例中所采用的滑動件1的空氣支承表面的實(shí)例?；瑒蛹?的長度為1．2mn，其寬度為1．0mm?？諝庵С斜砻姘ㄒ粚φ龎毫?cè)墊15和16，一對正壓力墊17和18以及正壓力中心墊14，上述墊15和16位于滑動件1前端，上述墊17和18基本位于沿長度方向滑動件1的中部，上述墊14帶有磁頭13并位于滑動件1的后端。正壓力中心墊14的寬度足夠大從而可在其上固定磁頭13。在本發(fā)明中，上述墊14寬度具體可為200μm。滑動件1的前端不帶有傾斜表面，所有正壓力墊具有基本平直的表面。磁頭13磁路間隙與滑動件1后端的距離為40μm左右。形成上述磁路間隙是用來防止在讀／寫操作時(shí)磁頭13磁盤3相接觸。另外，磁頭13是具有讀出磁頭和薄膜磁頭的復(fù)合型磁頭。讀出磁頭采用阻磁效果并用作讀頭。薄膜磁頭用作寫頭。將相應(yīng)的正壓力墊分隔開的凹部19的深度至少為50μm，使用該凹部便不會在其內(nèi)部形成負(fù)壓力。懸架2所施加的荷載為500mgf。要設(shè)定荷載作用點(diǎn)A以便與滑動件1中心相對應(yīng)。
采用滑動件1和磁盤3連續(xù)進(jìn)行接觸讀／寫試驗(yàn)1000小時(shí)。圖4表示在上述情況下滑動件1中的正壓力中心墊14上形成的碳層12的磨損值與接觸力f1的關(guān)系。該接觸力是通過設(shè)滑動件1上的壓電傳感器來測定的。磨損值是對下述磨損值標(biāo)準(zhǔn)化而得到的，而后者是在下述狀態(tài)下經(jīng)過連續(xù)1000小時(shí)的接觸而獲得的，該狀態(tài)是接觸力f1保證在500mgf，該值等于荷載ω。為了改變接觸力f1，對滑動件1相對其凸部高度d1為15nm的磁盤的浮動高度作多次改變或在下述條件下對磁盤3的凸部高度d1作多次改變，該條件是滑動件的浮動高度保持恒定。在滑動件1與磁盤3的接觸力f1為100mgf或更小時(shí)，滑動件1上的碳覆蓋層12的磨損值極小。如果接觸力f1在100mgf以上，則位于滑動件1后端的碳覆蓋層12的磨損值會逐漸增加，然而，直到接觸力f1基本達(dá)到200mgf時(shí)，可以看到在滑動件1后端形成的碳覆蓋層12的經(jīng)過1000小時(shí)的連續(xù)接觸后會磨損掉，但磨損粉末卻不粘于正壓力墊15～18上，這樣滑動件1可相對磁盤3穩(wěn)定地進(jìn)行浮動／接觸直至結(jié)束。因此可以在毫無問題的情況進(jìn)行讀寫操作。此時(shí)在與滑動件1相接觸的磁盤3的碳覆蓋層的凸部32頂部幾乎看不到有磨損。上述事實(shí)可以下面的描述來說明。在磁盤機(jī)啟動后，滑動件1便馬上通過點(diǎn)或線與磁盤3接觸。然而，隨著滑動件1后端的碳覆蓋層的磨損的加大，碳覆蓋層上磨損后而新形成的表面變成新的接觸面，從而接觸壓力減小。直至接觸力f1基本達(dá)到200mgf時(shí)，如果將接觸面積增加到一定程度，則可以認(rèn)為其磨損量不會加大。此外，直至滑動件1和磁盤3之間的接觸力達(dá)到200mgf時(shí)，甚至在經(jīng)過連接1000小時(shí)的接觸式讀／寫操作后，上述碳覆蓋層仍保持在磁頭13磁路間隙部分中。磁頭13不與磁盤3直接接觸。這樣還可防止下述現(xiàn)象發(fā)生，即由于磁頭13和磁盤3之間的直接接觸而產(chǎn)生的熱量的作用，讀磁頭的輸出會降低，該現(xiàn)象即所謂熱粗糙(thermal asperity)。
圖5表示滑動件1與磁盤3之間的接觸力f1與磁盤3最大表面粗糙度的關(guān)系。如果磁盤3的凸部高度d1較大，則磁盤3的最大表面粗糙度也較大，或者如果由于缺陷處理等所形成的污物出現(xiàn)在磁盤3上，則滑動件1與該部分接觸時(shí)所產(chǎn)生的接觸力就會很大，這樣滑動件1的碳覆蓋層的磨損就是由于上述接觸部分造成的，這樣就加速了磨損。第一實(shí)施例中的磁盤3的凸部高度d1為15nm左右。然而由于磁盤3本身呈現(xiàn)波紋形，其最大表面粗糙度為20nm左右。為了使接觸力f降至200mgf以下，最好上述最大表面粗糙度為25nm或更低。與此相對應(yīng)，凸部高度d1應(yīng)為20nm左右。另一方面，如果磁盤3的最大表面粗糙度處于鏡子一樣的狀態(tài)，則在滑動件1和磁盤3的接觸部分會產(chǎn)生較大的摩擦力，這樣接觸力f1就會突然加大。因此，表面粗糙高應(yīng)至少為2nm。
另外，在滑動件1空氣支承表面的正壓力側(cè)墊15～18上無需形成滑動件1的碳覆蓋層，但是該碳覆蓋層可形成于與磁盤3相接觸的后端正壓力中心墊14上。
圖6為滑動件1的壓力分布圖。當(dāng)沿滑動件1的長度方向看時(shí)，如圖1所示，與荷載作用點(diǎn)A相對的正壓力墊17和18大于正壓力墊15和16以及正壓力中心墊14。此外，滑動件的前端無傾斜面。在按照本發(fā)明使滑動件1后端與磁頭3相接觸的情況下，由空氣流所形成的壓力中心C位于荷載作用點(diǎn)A附近。這樣荷載作用點(diǎn)A與壓力中心C之間距離就縮小，從而可減小接觸力f1。在本發(fā)明實(shí)施例中，荷載作用點(diǎn)與接觸部分B之間的距離L1與0．5mm，而荷載作用點(diǎn)A和壓力中心C之間的距離為0．1mm。還有由于滑動件的壓力分布是在荷載作用點(diǎn)下面壓力達(dá)到最大值，這樣沿傾斜(pitch)旋轉(zhuǎn)方向的空氣支承剛度較小。上述分布還可有效降低接觸力f1。
圖7表示在采用第一實(shí)施例所述凸部d1高度為15nm，最大表面粗糙度為20nm的磁盤3時(shí)，接觸力f1與滑動件和懸架等效質(zhì)量的關(guān)系。在這里，懸架2的等效質(zhì)量是指下述重量，借助該質(zhì)量懸架2可相對滑動件1沿磁盤表面的垂直方向的運(yùn)動作為有效慣性動作，該重量相當(dāng)于下述質(zhì)量，該質(zhì)量是在懸架2簡化為質(zhì)量集中系統(tǒng)的彈簧質(zhì)量模型時(shí)而得出的。為了使接觸力f1等于或低于200mgf，必須使滑動質(zhì)量和懸架相當(dāng)質(zhì)量之和等于或小于11mg。在第一實(shí)施例中，懸架2和滑動件1組件的相當(dāng)質(zhì)量之和為3mg左右。為了減小滑動件質(zhì)量，必須減小滑動件的尺寸。最好滑動件1的尺寸為其長度最多為2．0mm左右，其寬度為1．0mm。然而，如果滑動件質(zhì)量與懸架的等效質(zhì)量之和過小，則荷載也相應(yīng)變小，其結(jié)果是在下述的系統(tǒng)中進(jìn)行操作是很困難的，按本發(fā)明該系統(tǒng)是滑動件1和懸架2單獨(dú)成形。因此為了便于操作，滑動件質(zhì)量和懸架的相當(dāng)質(zhì)量之和最好至少為2mg。
如上所述，減小滑動件1尺寸以及增加荷載作用點(diǎn)A和接觸部分B之間的距離L1可使接觸力降低。然而，上述尺寸和距離L1是相互予盾的設(shè)計(jì)參數(shù)。因此將荷載ω降到上述變量不增加的程度也是很重要的。對于具有相同尺寸的滑動件1，如果第一實(shí)施例中的滑動件1的正壓力墊具有基本光滑的表面并且其上無傾斜表面，則可使荷載ω達(dá)到最小值。當(dāng)采用第一實(shí)施例中的滑動件1時(shí)為了使接觸力f1等于或小于200mgf，并減小懸架2荷載ω變量，最好使荷載ω設(shè)定在0．4mf～1．5gf的數(shù)值范圍內(nèi)。
圖8表示在下述情況下沿其直徑為3．5英寸的磁盤的徑向的浮動高度的變化形狀，上述情況是第一實(shí)施例中的滑動件1，普通的正壓力滑動件和普通負(fù)壓力滑動件設(shè)計(jì)成浮動或滑動件。圖9表示接觸力的變化形狀。上述接觸力是通過下述方式獲得的，該方式為借助磁盤3內(nèi)徑中的每個(gè)滑動件的接觸力使每個(gè)徑向位置中的接觸力標(biāo)準(zhǔn)化。普通的浮動／接觸混合型滑動件具有下述問題，當(dāng)上述位置位于外徑上，即邊緣速度增加時(shí)，則浮動力增加，并且不能保持穩(wěn)定的接觸狀態(tài)。然而在本發(fā)明的滑動件中，浮動高度在磁盤的整個(gè)表面上幾乎保持恒定，如圖8所示。因此上述接觸力在整個(gè)磁盤表面上保持恒定的同時(shí)還相對滑動件1的碳覆蓋層的磨損值保持在足夠小的數(shù)值。接觸力在整個(gè)磁盤表面上幾乎保持恒定意味著可在整個(gè)磁表面進(jìn)行穩(wěn)定的接觸式讀／寫操作。然而在普通正壓力滑動件的情況下，因?yàn)槠湮恢迷谕鈴缴?，速度較大，其結(jié)果是浮動高度增加。這樣在將普通正壓力滑動件用作浮動／接觸混合型的滑動件的情況下不能保持穩(wěn)定的接觸狀態(tài)。
另外，在將普通負(fù)壓力滑動件用作浮動／接觸混合型滑動件的情況下，負(fù)壓力會隨其位置移向外徑而增加。因此其浮動高度與本發(fā)明的滑動件中的情況一樣可基本保持恒定。然而由于就磁盤來說負(fù)壓力相當(dāng)于荷載ω，則接觸力f1會隨著其位置移向外徑而增加。因此滑動件和磁盤之間發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞的危險(xiǎn)便增加。
現(xiàn)在參照圖10A和10B對第二實(shí)施例的進(jìn)一步特征進(jìn)行描述。在本發(fā)明的接觸記錄型磁盤機(jī)中不僅靜接觸力f1與前面的參照第一實(shí)施例的描述一樣穩(wěn)定地作用于滑動件1和磁盤3之間的接觸部分B上，而且來自磁盤3的動態(tài)沖擊力P通過接觸部分B對滑動件1施加高頻干擾。通過該沖擊力P，沖擊力T通過荷載作用點(diǎn)A從滑動件作用于懸架2上。作為反作用力，滑動件1受到來自懸架2的沖擊力T。由于沖擊力T從懸架2通過荷載作用點(diǎn)A作用于滑動件1上，在滑動件1和磁盤3之間接觸部分B中的不穩(wěn)定接觸力便會增加?；蛘吲c磁盤3相接觸的滑動件1臨時(shí)與磁盤分開關(guān)再次撞擊磁盤3。上述情況稱為跳動現(xiàn)象。這樣會導(dǎo)致下述問題，即磁盤3受到嚴(yán)重?fù)p壞，并且不能進(jìn)行讀／寫操作。
在本實(shí)施例中，采用下述措施可有效減小由于動態(tài)沖擊力而引起的上述問題，該措施是將荷載點(diǎn)設(shè)置于沿滑動件長度方向滑動件1前端和其中部之間的位置。下面參照圖10B對上述效果進(jìn)行詳細(xì)描述。圖10B表示沖擊力T與滑動件1前端和荷載作用點(diǎn)A之間距離X之間的關(guān)系，上述沖擊力T在沖擊力P作用于滑動件1后端的接觸部分B之間時(shí)，通過荷載作用點(diǎn)A作用于滑動件1和懸架2之間的。當(dāng)X=L時(shí)，荷載作用點(diǎn)A與滑動件1和磁盤3之間的接觸部分B沿滑動件厚度方向位于同一軸線，作用于滑動件1和磁盤3之間的沖擊力P與作用于滑動件1和懸架2之間的沖擊力T相等。當(dāng)X=0．5L時(shí)，即當(dāng)荷載作用點(diǎn)A沿滑動件長度方向位于其中并且荷載作用點(diǎn)A和滑動件重心G沿滑動件厚度方向位于同一軸線時(shí)，中擊力P便與沖擊力T相等。另一方面，當(dāng)0．5L＜X＜L時(shí)，即當(dāng)荷載作用點(diǎn)A相對沿滑動件長度方向滑動件的中心位于滑動件1后端時(shí)，則大于沖擊力P的沖擊力T便作用于滑動件1和懸架2之間。這樣就增加了下述的可能性，即滑動件1以大于開始時(shí)作用于接觸部分B處的沖擊力P的沖擊力撞擊磁盤3，從而使磁盤3受到嚴(yán)重?fù)p壞。與此相反，當(dāng)0．5L＞X時(shí)，即當(dāng)荷載作用點(diǎn)A相對滑動件長度方向的滑動件部位于滑動件1前端時(shí)，作用于滑動件1和懸架2之間的沖擊力T小于作用于滑動件1和磁盤3之間的沖擊力，從而也增加了磁盤遭受嚴(yán)重?fù)p壞的可能性，最好通過0．42L＞X的方式，使作用于滑動件1和懸架2之間的沖擊力數(shù)值等于或小于作用于滑動件1和磁盤3之間的沖擊力P的一半。特別是，當(dāng)X=(1／3)L，則可滿足T=0的關(guān)系，另外在滑動件1和磁盤3之間作用于接觸部分B的沖擊力P不會通過荷載作用點(diǎn)A傳遞到懸架2上，這樣就不會有來自懸架的作用于滑動件1上的沖擊力。與此相反，如果懸架2上發(fā)生干擾，則它不會通過荷載作用點(diǎn)A傳遞到滑動件1和磁盤3之間的接觸部分B。如果使接觸部分B和荷載作用點(diǎn)A成為與位于上述兩個(gè)位置之間的滑動件重心G相重合的沖擊力中心，則在接觸部分B和懸架2之間不會產(chǎn)生豎向的機(jī)械相互作用，并且可將干擾相互隔開。另外，如果相對滑動件長度方向使荷載作用點(diǎn)A移向滑動件1前端，從等式(3)顯然得知，荷載作用點(diǎn)AS和接觸部分B之間的距離L1增加，同時(shí)可減小穩(wěn)定的接觸力f1。
采用下述措施可有效減小滑動件1相對磁盤3的跳躍，并減小所引起的不穩(wěn)定接觸力的增加，上述跳躍是由滑動件1和磁盤3之間的接觸造成的，該措施是采用上述的機(jī)械干擾隔干方法并在懸架2上設(shè)置作為隔振材料的高聚合材料，如聚酰亞胺。對于浮動型的情況也可在懸架2上設(shè)置隔振材料。然而在預(yù)計(jì)會發(fā)出高頻干擾的接觸記錄型等系統(tǒng)中，上述懸架的隔振材料則會更有效地發(fā)揮作用。
此外另一種減小不穩(wěn)定接觸力方法可有效減小滑動件質(zhì)量。比如，一種方法是將如圖12所示的正壓力中心墊14周圍的凹部切掉以減小滑動件1的質(zhì)量。
圖10C為表示本發(fā)明第二實(shí)施例二接觸記錄型磁盤機(jī)中的滑動件1和磁盤3之間的接觸狀態(tài)的側(cè)視圖。圖11表示第二實(shí)施例中的滑動件1空氣支承表面的實(shí)例?；瑒蛹?的長度為1．2mm，其寬度為1．0mm。該空氣支承表面包括與荷載作用點(diǎn)A相對設(shè)置的一對正壓力墊171和181，帶有磁頭13并位于后端的正壓力中心墊14。凹部19的深度至少為50μm，這樣不會產(chǎn)生負(fù)壓力。通過荷載作用點(diǎn)A的懸架2引起的荷載ω為500mgf。該荷載ω幾乎等于正壓力墊171和181所產(chǎn)生的浮力f2。此外，浮力f2的壓力中心C幾乎荷載作用點(diǎn)A重合。還有，與浮力f2相比，滑動件1的正壓力中心墊14所產(chǎn)生的浮力可忽略不計(jì)。在本實(shí)施例中，荷載作用點(diǎn)相對滑動件中部位于其前端。因此，荷載作用點(diǎn)A和正壓力中心墊14之間的距離要足夠大于正壓力墊171和181所產(chǎn)生的浮力f2壓力中心C和荷載作用點(diǎn)A之間的距離。此外，本實(shí)施例的最大特點(diǎn)在于通過使荷載ω作用于荷載作用點(diǎn)A上，并使懸架2的常平架21沿使正壓力中心墊14靠近磁盤3的方向旋轉(zhuǎn)角度，則可使沿使正壓力中心墊14壓靠于磁盤3上的彎矩Mp作用于滑動件1上。換言之，其剛度大大小于懸架2的荷載架部分的常平架21用來將力f1作用于正壓力中心墊14。這樣通過采用簡單的結(jié)構(gòu)便可獲得較小的接觸荷載。
第二實(shí)施例中滑動件／懸架和磁盤之間所產(chǎn)生的力的平衡可通過下述等式來表示W(wǎng)=f2…………………………(4)f1=MpL1---(5)]]>在第二實(shí)施例中，沿傾斜方向常平架21的剛度Kp等于0．087gf．mm／度，荷載作用點(diǎn)與正壓力中間墊14的接觸部分B之間的距離L1為0．8mm。在上述滑動件／懸架組件中，可通過預(yù)先沿使正壓力中心墊14靠近磁盤3的方向旋轉(zhuǎn)傾角度θ達(dá)1．83°，從而使接觸力f1等于200mgf。上述角度的處理很容易實(shí)現(xiàn)。
圖13為表示本發(fā)明第三實(shí)施例的接觸記錄型磁盤機(jī)中滑動件／懸困組件和磁盤之間的接觸狀態(tài)側(cè)視圖。圖14表示第三實(shí)施例中的滑動件的實(shí)例。在第三實(shí)施例滑動件／懸架組件中，滑動件以這樣的狀態(tài)浮動從而與第二實(shí)施例中的滑動件／懸架組件中的情況相同符載ω與正壓力墊171和181所產(chǎn)生的浮力f2相平衡。正壓力墊14受相當(dāng)于由平衡架21彎矩所產(chǎn)生荷載f1的力作用，它與磁盤3相接觸，在第三實(shí)施例中，與第二實(shí)施例不同的是，其中形成有在正壓力中間墊14的前端產(chǎn)生負(fù)壓力的正壓力軌道191和產(chǎn)生負(fù)壓力的負(fù)壓力的凹部192。與第一和第二實(shí)施例中的方式相同凹部19的深度至少為50μm，它僅僅產(chǎn)生正壓力。負(fù)壓力凹部192的深度為6μm左右。在本實(shí)施例中，要這樣進(jìn)行設(shè)計(jì)以便使正壓力軌道191中的浮力值等于負(fù)壓力凹部192中的負(fù)壓力值。因此，正壓力軌道191產(chǎn)生的浮力和負(fù)壓力凹部192所產(chǎn)生的負(fù)壓力不對整個(gè)滑動件上的浮力和接觸力值產(chǎn)生影響。然而，如果正壓力軌道191和負(fù)壓力凹部192設(shè)置于滑動件1的空氣支承表面上，進(jìn)而空氣有效地設(shè)置于滑動件和磁盤之間，這樣便增加了空氣的向外擠出量。特別是在象本發(fā)明的中的接觸記錄型磁盤機(jī)中，上述空氣的向外擠出可有效限制滑動件／懸架組件的振動。
圖15為帶有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器設(shè)計(jì)的磁盤機(jī)的俯視圖，該驅(qū)動器設(shè)計(jì)中適合應(yīng)用上述的本發(fā)明結(jié)構(gòu)。通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動臂4經(jīng)過懸架2使本發(fā)明的滑動件1位于磁盤3的整個(gè)數(shù)據(jù)磁道上。上述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動臂4由直線馬達(dá)沿箭頭0所示方向驅(qū)動。就磁頭定位來說，本發(fā)明的接觸記錄型磁般機(jī)和普通的浮動型滑動件／懸架組件之間的最顯著區(qū)別在于摩擦力fcr2沿下述方向作用于滑動件和磁盤之間的接觸點(diǎn)之間，上述方向與查找定位時(shí)的定位運(yùn)動方向相反。該摩擦力fcr2會對磁頭的定位精度造成很大影響。如果該摩擦力加大，則磁頭會脫離其應(yīng)當(dāng)定位于其內(nèi)的數(shù)據(jù)磁道，從而無法進(jìn)行讀／寫操作。在最好的情況中，驅(qū)動器會失控，從而使滑動件／懸架組件或磁盤損壞。沿查找定位方向的摩擦力fcr2由沿查找定位方向的懸架側(cè)向剛度k2和數(shù)據(jù)道寬度Tr按下述表達(dá)式的形式來定義fcr2≤k2·Tr假定磁道密度為2000TPI(磁道/英寸)，則磁道寬度Tr為1．27μm。沿查找定位方向的本發(fā)明中的懸架側(cè)向剛度k2為0．24kgf／mm左右，沿查找定位方向的摩擦力fcr2為300mgf左右。因此為了防止磁頭脫離其所應(yīng)當(dāng)定位于其內(nèi)數(shù)據(jù)磁道，至少需要使摩擦力fcr2小于300mgf。如果需要增加磁道密度，則必須提高懸架2的側(cè)向剛度d2或降低摩擦力fcr2本身。如果用μ表示滑動件1和磁盤3之間的摩擦系數(shù)，ω表示荷載，ωs表示滑動件1和磁盤3之間的吸力，則摩擦力fcr2也可由下述表達(dá)式來表達(dá)fcr2≤H(ω+ωs)…………………………(7)根據(jù)本發(fā)明人進(jìn)行的試驗(yàn)，本發(fā)明中的滑動件1與磁盤3之間的摩擦系數(shù)為0．3，上述磁盤3具有參照第一實(shí)施例所描述的凸部高度d1。懸架2荷載ω為500mgf。如上所述，如果使fcr2等于或小于300mgf，則根據(jù)表達(dá)式(7)吸力ωs必須等于或小于500mgf。在查找定位時(shí)，正壓力中間墊14與磁盤3相接觸，上述接觸面積為0．02mm2左右。因此，每單位接觸部分B面積的允許吸力為25gf／mm2。該數(shù)值幾乎等于在下述情況下每單位面積滑動件1和磁盤3之間的作用的吸力，該情況是采用參照第一實(shí)施例所描述的磁盤，其凸部高度d1為15nm，凸部面積比為1％。因此可以知道，具有參照第一實(shí)施例所描述的結(jié)構(gòu)的磁盤也可有效減小沿定位方向的摩擦力fcr2。
另外，當(dāng)本發(fā)明中的接觸記錄型滑動件／懸架組件正在于磁盤的相同半徑上記錄時(shí)或在查找定位操作過程中，摩擦力fcr3沿磁盤的比特方向(圓周方向)作用，如果沿比特方向的摩擦力fcr3還不滿足下述條件，則不能進(jìn)行精確定位，上述條件與沿磁道方向的摩擦力fcr2中的類似。如果用k3表示懸架2的沿比特方向的側(cè)向剛度，上述方向與查找方向垂直，用Tb表示比特寬度，則必須滿足下述表達(dá)式fcr3≤k3·Tb………(8)假設(shè)比特密度為50000BPI(比特／英寸)，則比特寬度為0．05μm。如果需要使沿比特方向的摩擦力fcr3等于沿查找方向的摩擦力fcr2，則必須使沿比特方向的剛度K3等于6Kgf／mm左右。
在浮動型滑動件／懸架組件中，要在磁盤中進(jìn)行凸部處理以便減小啟動時(shí)的摩擦力。然而在接觸記錄型磁盤機(jī)中，磁盤的凸對于減小啟動時(shí)以及查找時(shí)的摩擦力是很重要的。
在上述實(shí)施例中，在磁盤側(cè)邊進(jìn)行凸部處理。然而甚至在滑動件1側(cè)邊上進(jìn)行凸部處理的條件下，也可獲得類似效果。此時(shí)，磁盤3無需進(jìn)行凸部處理，磁記錄間隙最好通過使滑動件1上的凸部等于凸部高度d1的數(shù)值來降低。
如上所述，在本發(fā)明的浮動／接觸混合型滑動件中可使滑動件1和磁盤3之間的接觸力等于或小于200mgf。另外，可在不依賴速度的情況下在整個(gè)表面長時(shí)是進(jìn)行穩(wěn)定的接觸式讀／寫操作。此外，可將作用于滑動件或懸架2上的干擾相互隔開。另外還能防止滑動件1相對磁盤跳動并防止不穩(wěn)定接觸力的增加。還有，可降低查找和定位時(shí)的接觸力，并且甚至在接觸記錄時(shí)也可進(jìn)行精確的定位。
權(quán)利要求
1．一種磁盤機(jī)，它包括磁盤，該磁盤固定于軸上從而可以旋轉(zhuǎn)，帶有磁頭滑動件，該磁頭用來從／在磁盤上讀／寫數(shù)據(jù)，使滑動件承受預(yù)定荷載的懸架，半懸架在磁盤上定位的驅(qū)動臂，其特征在于，在滑動件空氣支承表面上設(shè)有后端墊，該墊帶有磁頭，在滑動件空氣支承表面設(shè)有其它墊，這些墊不帶磁頭，在磁盤旋轉(zhuǎn)期間只有后端墊與磁盤相接觸，通過磁盤旋轉(zhuǎn)引起的空氣流上述其它墊與磁盤分開浮動，后端墊和磁盤之間的接觸力等于或小于200mgf。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁盤機(jī)，其特征在于，至少在后端墊上形成有碳覆蓋層，其厚度等于或小于7nm，磁盤最表面粗糙度等于或小于25nm。
3．一種設(shè)于驅(qū)動臂上可沿磁盤表面平動的滑動件，其上作用有懸架施加的預(yù)定荷載，該滑動件帶有從／在磁盤上讀／寫數(shù)據(jù)的磁頭，其特征在于，在滑動件前端設(shè)有第一對正壓力側(cè)墊，沿滑動件長度方向在其中部位置設(shè)有第二對正壓力側(cè)墊，設(shè)于滑動件后端的正壓力中心墊帶有磁頭，第二對正壓力側(cè)墊中的每一個(gè)的面積大于第一對下壓力側(cè)墊中的每一個(gè)和正壓力中心墊的面積。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的滑動件，其特征在于，所有正壓力墊具有基本平滑的平面。
5．根據(jù)權(quán)利要求3所述的滑動件，其特征在于，滑動件質(zhì)量和懸架的等效質(zhì)量之和至少為2mg，至多為11mg。
6．一種磁盤機(jī)，它包括磁盤，該磁盤固定于軸上從而可以旋轉(zhuǎn)，帶有磁頭的滑動件，該磁頭用來從／在磁盤上讀／寫數(shù)據(jù)，具有荷載架和常平架且在滑動件上作用有預(yù)定荷載的懸架，將懸架在磁盤上定位的驅(qū)動臂，其特征在于，在滑動件空氣支承表面設(shè)有第一墊，該墊帶有磁頭；在滑動件空氣支承表面設(shè)有第二墊，該第二墊不帶有磁頭；上述第一墊所產(chǎn)生的浮力足夠小于第二墊所產(chǎn)生的浮力，第二墊所產(chǎn)生的浮力值和壓力中心與懸架作用于滑動件的荷載值作用點(diǎn)基本一致，懸架的常平架上所設(shè)置的滑動件，作用有沿使第一墊靠近磁盤的方向的力矩，在磁盤轉(zhuǎn)動期間只有第一墊與磁盤相接觸。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸架，其特征在于，常平架沿傾斜方向的剛度等于或小于0．087gf·mm／度。
8．根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁盤機(jī)，其特征在于，緊靠第一墊前端部形成有可產(chǎn)生負(fù)壓力的正壓力軌道，用來產(chǎn)生負(fù)壓力的正壓力軌道所產(chǎn)生的浮力值基本等于負(fù)壓力值。
9．根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁盤機(jī)，其特征在于，借助磁盤旋轉(zhuǎn)引起的空氣流第二墊與磁盤分開浮動，當(dāng)借助驅(qū)動臂通過懸架滑動件在磁盤的某一磁道上查找定位時(shí)，第一墊和磁盤之間的摩擦力小于沿查找方位方向懸架的側(cè)向剛度與磁道寬度的乘積。
10．根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁盤機(jī)，其特征在于，當(dāng)在磁盤的相同磁道連續(xù)進(jìn)行定位時(shí)；同時(shí)；第一墊和磁盤之間保持接觸狀態(tài)時(shí)，第一墊和磁盤之間產(chǎn)生的摩擦力小于沿比特方向懸架的側(cè)向剛度和磁盤的數(shù)據(jù)比特寬度的乘積。
11．一種磁盤機(jī)，它包括磁盤，該磁盤固定于軸上從而可以旋轉(zhuǎn)，帶有磁頭的滑動件，使磁頭用來從／在磁盤上讀／寫數(shù)據(jù)，使滑動件承受預(yù)定荷載的懸架，將懸架在磁盤上定位的驅(qū)動臂，其特征在于，上述滑動件的空氣支承表面設(shè)有第一墊，該墊帶有磁頭，上述滑動件支承表面設(shè)有第二墊，該第二墊不帶有磁頭；在磁盤旋轉(zhuǎn)期間只是第一墊與磁盤相接觸，滑動件和磁盤之間的接觸點(diǎn)與懸架的荷載作用點(diǎn)與滑動件重心相互成為沖擊力的中心。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁盤機(jī)，其特征在于，相對滑動件懸架的荷載作用點(diǎn)位于下述位置，該位置與滑動件空氣流入端的距離基本等于滑動件全長的1／3。
13．一種權(quán)利要求11所述的磁盤機(jī)中的滑動件，其特征在于，滑動件的空氣支承表面上非墊的部分被局部去掉。
全文摘要
一種磁盤機(jī),它包括磁盤,該磁盤固定于軸上從而可以旋轉(zhuǎn),帶有磁頭的滑動件,該磁頭用于從/在磁盤上讀/寫數(shù)據(jù),使滑動件承受預(yù)定荷載懸架,將與懸架相連的滑動件在磁盤上定位的驅(qū)動臂。在滑動件空氣支承表面上設(shè)有帶磁頭的第一墊和不帶磁頭的第二墊。在磁盤旋轉(zhuǎn)期間,第一墊的一部分與磁盤相接觸。相對滑動件懸架的荷載作用點(diǎn)位于滑動件前端和下述位置之間,該位置與滑動件前端的距離等于滑動件全長的0.42倍。
文檔編號G11B21/21GK1279465SQ0010829
公開日2001年1月10日 申請日期1996年4月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月7日
發(fā)明者小平英一, 時(shí)末裕充, 松本真明, 鈴木正之, 竹內(nèi)芳德, 清水利彥 申請人:株式會社日立制作所