專利名稱：具有恒定懸空高度的浮動(dòng)塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有恒定懸空高度的浮動(dòng)塊，用于以恒定的角速度進(jìn)行操作的光驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
在硬盤技術(shù)中，使用在下文中被稱為浮動(dòng)塊(slider)的讀/寫頭，浮動(dòng)塊是浮動(dòng)體的形式，并且懸浮在硬盤的存儲(chǔ)盤之上的薄空氣減震器上。在這種情況下，由硬盤的快速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生空氣減震器。浮動(dòng)塊被附著在彈簧臂(spring arm)的末端，并且由彈簧臂將其移動(dòng)至硬盤的各個(gè)寫/讀位置。使用諸如這些用于光和/或磁光記錄和重放系統(tǒng)的之類的浮動(dòng)塊，以產(chǎn)生作用。
基于浮動(dòng)塊的記錄系統(tǒng)允許通過將聚焦透鏡(focusing len)或磁線圈移動(dòng)至非?？拷m于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的材料表面，而獲得高存儲(chǔ)密度。這允許使用具有高數(shù)據(jù)孔徑(NA)的光學(xué)器件。此外，在磁光記錄的情況下，諸如MAMMOS(磁放大磁光系統(tǒng))、DWDD(磁疇壁位移檢測(cè))之類的用于磁超分辨(MSR)的方法可以與高NA結(jié)合。在具有旋轉(zhuǎn)存儲(chǔ)介質(zhì)的記錄系統(tǒng)中，通過在存儲(chǔ)介質(zhì)表面與浮動(dòng)塊底面之間的空氣減震器來升高浮動(dòng)塊。在外部作用的抑制力與空氣減震器之間有力平衡，具有浮動(dòng)塊的相應(yīng)的相關(guān)懸空高度。由空氣減震器產(chǎn)生的浮動(dòng)塊上的提升力依賴于存儲(chǔ)介質(zhì)在浮動(dòng)塊下移動(dòng)的線速度。為了保持浮動(dòng)塊在存儲(chǔ)介質(zhì)從最小半徑至最大半徑的整個(gè)區(qū)域上的懸空高度不變，能夠通過控制用于存儲(chǔ)介質(zhì)的驅(qū)動(dòng)器電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率作為半徑的函數(shù)(CLV模式，恒定線速度)，來使用恒定線速度。然而，與使用存儲(chǔ)介質(zhì)的恒定角速度(CAV模式)相比較，由于必須在出現(xiàn)大的突發(fā)徑向(radial)變化時(shí)制動(dòng)或適當(dāng)?shù)丶铀僭摯鎯?chǔ)介質(zhì)，所以該方案具有降低存取速度的缺點(diǎn)。然而，在CAV模式中，存儲(chǔ)介質(zhì)的線速度相對(duì)于浮動(dòng)塊發(fā)生了改變，使得浮動(dòng)塊上的提升力也作為存儲(chǔ)介質(zhì)上的各個(gè)半徑的函數(shù)而改變。這在圖1中示出，圖1示出了浮動(dòng)塊懸空高度作為旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)的測(cè)量。在CAV模式中，由于在這種情況下，浮動(dòng)速度隨半徑的增加而線性增加，所以這等效于懸空高度與半徑之間的關(guān)系。然而，為了讀取和/或?qū)懭?，?shí)質(zhì)上必須在存儲(chǔ)介質(zhì)的整個(gè)區(qū)域上保持浮動(dòng)塊恒定的懸空高度。
在用作硬盤標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)已知方案中，通過具有樞軸支承的旋轉(zhuǎn)臂來執(zhí)行跟蹤(tracking)。這意味著在存儲(chǔ)介質(zhì)上僅有一個(gè)半徑，在此處滑動(dòng)塊中心點(diǎn)相對(duì)于軌道是正切的。浮動(dòng)塊相對(duì)于數(shù)據(jù)軌道的角坐標(biāo)(angular position)隨旋轉(zhuǎn)至其它半徑而改變，使得由旋轉(zhuǎn)存儲(chǔ)介質(zhì)產(chǎn)生的氣流引起的入射流方向也隨之改變。然后有差異地形成浮動(dòng)塊與存儲(chǔ)介質(zhì)之間的空氣減震器，從而改變和補(bǔ)償懸空高度。然而，該方法僅與樞軸彈簧臂支承結(jié)合來起作用、并不與線性跟蹤裝置結(jié)合來起作用。
US 2001/0033546 A1公開了控制懸空高度的另一種方法。浮動(dòng)塊方法的目標(biāo)是與近場(chǎng)或遠(yuǎn)場(chǎng)記錄相對(duì)應(yīng)，將透鏡或線圈元件移動(dòng)至與存儲(chǔ)介質(zhì)表面相距恒定工作距離的位置。如果浮動(dòng)塊的懸空高度隨線速度的變化而改變，則在該方案中，通過在光軸方向上沿與此相反的方向移動(dòng)浮動(dòng)塊上的寫/讀元件，來補(bǔ)償懸空高度的變化。因而通過熱膨脹元件或壓電制動(dòng)器(piezo-actuator)，使寫/讀單元與表面之間的距離保持恒定。該方案的一個(gè)缺點(diǎn)是高成本和由組裝、接觸制造、以及在浮動(dòng)塊上驅(qū)動(dòng)附加微制動(dòng)器(microactuator)而引起的復(fù)雜的制造。
在US 6,178,157 B1中，由制動(dòng)器控制浮動(dòng)塊的接觸壓力，該接觸壓力在與來自空氣減震器的提升力有力平衡時(shí)確定懸空高度。在具有聚焦光學(xué)器件的系統(tǒng)中，將聚焦誤差信號(hào)用作控制變量。該方案需要昂貴和復(fù)雜的制動(dòng)器機(jī)制和控制。
US 5,986,850和US 6,317,294 B1公開了這樣的方案，其中，設(shè)計(jì)浮動(dòng)塊的下表面，使得形成導(dǎo)致浮動(dòng)塊懸空高度增加的過壓帶、以及導(dǎo)致浮動(dòng)塊懸空高度減小的低壓帶。當(dāng)存儲(chǔ)介質(zhì)的懸空高度改變時(shí)，由這兩個(gè)組件產(chǎn)生的合成提升力保持恒定，使得浮動(dòng)塊的懸空高度也包持恒定。該方案包含在浮動(dòng)塊下表面上結(jié)構(gòu)的復(fù)雜制造。
從WO 03/034416 A2中得知另一方案。在操作期間，浮動(dòng)塊沿浮動(dòng)方向上具有俯仰角。隨著線速度提高，即隨著懸空高度的增加，俯仰角也增加。在這種情況下，選擇后沿下降以及前沿上升的浮動(dòng)塊類型。這使得浮動(dòng)塊具有在其周圍旋轉(zhuǎn)的虛旋轉(zhuǎn)軸。透鏡精確地位于浮動(dòng)塊上，使得透鏡的焦點(diǎn)位于此虛擬旋轉(zhuǎn)軸上。當(dāng)線速度改變時(shí)，浮動(dòng)塊在此軸周圍旋轉(zhuǎn)，焦點(diǎn)位于該軸上。因而焦點(diǎn)與存儲(chǔ)介質(zhì)表面之間的距離保持恒定。該方案具有以下缺點(diǎn)，即特定浮動(dòng)塊設(shè)計(jì)必須使用由俯仰角中的變化來控制的旋轉(zhuǎn)軸，考慮所使用的透鏡的幾何形狀和重量。此外，該方法僅在球面透鏡用在浮動(dòng)塊上時(shí)起作用。
本發(fā)明的目的是提供一種簡(jiǎn)單和廉價(jià)的方案，以允許在存儲(chǔ)介質(zhì)的整個(gè)區(qū)域上保持浮動(dòng)塊懸空高度實(shí)質(zhì)上的恒定，盡管在CAV模式中的線速度可變。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，通過一種用于存儲(chǔ)介質(zhì)并且以恒定的角速度進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)該目的，該驅(qū)動(dòng)器具有浮動(dòng)塊，浮動(dòng)塊通過彈簧臂附著在支架上，并且懸浮在旋轉(zhuǎn)存儲(chǔ)介質(zhì)之上或之下的空氣減震器上；以及引導(dǎo)件，用于相對(duì)于存儲(chǔ)介質(zhì)引導(dǎo)支架，其中，設(shè)置引導(dǎo)件，以便引導(dǎo)彈簧臂到支架上的附著點(diǎn)，使其隨存儲(chǔ)介質(zhì)半徑的增加而更靠近存儲(chǔ)介質(zhì)的表面。由浮動(dòng)塊與存儲(chǔ)介質(zhì)之間的空氣減震器的提升力與浮動(dòng)塊接觸壓力之間的力平衡而產(chǎn)生懸空高度，并通過彈簧臂引入所述懸空高度。在CAV原理情況下，存儲(chǔ)介質(zhì)相對(duì)于固定浮動(dòng)塊的線速度在較大半徑處增加。這導(dǎo)致了形成更加有效的空氣減震器，使得提升力增加，以及浮動(dòng)塊的懸空高度增加。為了保持懸空高度恒定，現(xiàn)在通過隨半徑增加，移動(dòng)彈簧臂的附著點(diǎn)、接著是讀取和/或?qū)懭雴卧苿?dòng)以便更靠近表面，從而將彈簧臂上的預(yù)應(yīng)力增加至相同程度。彈簧臂的懸浮點(diǎn)越靠近表面，彈簧預(yù)應(yīng)力越強(qiáng)，因而壓制力越強(qiáng)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)，即在不需要任何附加作用的制動(dòng)器的情況下，以簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)計(jì)方式固定了懸空高度補(bǔ)償。同時(shí)，CAV原理能夠結(jié)合線性跟蹤機(jī)制，與最佳存取次數(shù)結(jié)合使用。
有利地，引導(dǎo)件是線性引導(dǎo)件，相對(duì)于存儲(chǔ)介質(zhì)的表面傾斜。在這種情況下，能夠易于實(shí)現(xiàn)沿表面方向上的斜面來引導(dǎo)浮動(dòng)塊。由于在這種情況下，線速度和彈簧預(yù)應(yīng)力隨半徑線性增加，所以當(dāng)提升力也線性增加、或者實(shí)質(zhì)上隨著線速度線性增加時(shí)，該方案是有價(jià)值的。
根據(jù)本發(fā)明，能夠在工廠中設(shè)置引導(dǎo)件與存儲(chǔ)介質(zhì)表面之間的傾斜度或距離。這使得能夠在沒有任何特殊設(shè)計(jì)的情況下，來使用不同的浮動(dòng)塊/彈簧臂配置。只需適當(dāng)?shù)卦O(shè)置引導(dǎo)件的傾斜度和/或距離。
此外，有利地，能夠通過適當(dāng)?shù)目刂茩C(jī)制來可逆地改變引導(dǎo)件與存儲(chǔ)介質(zhì)表面之間的距離。這使得例如能夠?qū)τ诓煌慕橘|(zhì)，將驅(qū)動(dòng)器與存儲(chǔ)介質(zhì)的不同角速度相匹配。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器用于從存儲(chǔ)介質(zhì)中讀取和/或?qū)懭氪鎯?chǔ)介質(zhì)的裝置中。


為了幫助理解，將在下文中參照?qǐng)D1至3，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋，其中圖1示出了作為旋轉(zhuǎn)速度函數(shù)的浮動(dòng)塊懸空高度的測(cè)量；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明，用于存儲(chǔ)介質(zhì)的基于浮動(dòng)塊的驅(qū)動(dòng)器；以及圖3示出了浮動(dòng)塊/彈簧臂組件放大的細(xì)節(jié)。
具體實(shí)施例方式
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明、用于存儲(chǔ)介質(zhì)的基于浮動(dòng)塊的驅(qū)動(dòng)器。由于在存取次數(shù)方面的主要優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)選CAV原則用于許多數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中。將光、磁、磁光或其它寫入和/或讀取單元(未示出)移至與存儲(chǔ)介質(zhì)5的預(yù)定距離。跟蹤功能允許將數(shù)據(jù)寫入旋轉(zhuǎn)存儲(chǔ)介質(zhì)5的整個(gè)區(qū)域中和/或從旋轉(zhuǎn)存儲(chǔ)介質(zhì)5的整個(gè)區(qū)域中讀出，這通過電動(dòng)機(jī)和支撐單元6來驅(qū)動(dòng)和支撐。為了獲得高存儲(chǔ)密度，如以圖3中放大的細(xì)節(jié)的形式所示，浮動(dòng)塊/彈簧臂組件5用作寫入和/或讀取單元的支撐。當(dāng)存儲(chǔ)介質(zhì)5旋轉(zhuǎn)時(shí)，在由浮動(dòng)塊42與存儲(chǔ)介質(zhì)5之間的空氣減震器產(chǎn)生的提升力和彈簧臂41的接觸壓力之間形成力平衡。這根據(jù)浮動(dòng)塊類型和應(yīng)用類型，導(dǎo)致了浮動(dòng)塊42與存儲(chǔ)介質(zhì)5之間約10納米至約3微米的距離。為了使得能夠確保寫入和/或讀取單元能夠讀取和/或?qū)懭霐?shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)保持該距離在存儲(chǔ)介質(zhì)5的整個(gè)區(qū)域上實(shí)質(zhì)上是恒定的。當(dāng)使用CAV原理時(shí)，浮動(dòng)塊42與存儲(chǔ)介質(zhì)5之間的距離隨當(dāng)前正在存取的存儲(chǔ)介質(zhì)5的半徑而變化。由空氣減震器產(chǎn)生的提升力隨正在浮動(dòng)塊42下旋轉(zhuǎn)的存儲(chǔ)介質(zhì)5的線速度而增加。浮動(dòng)塊42與存儲(chǔ)介質(zhì)5之間的距離、以及因此寫入和/或讀取單元與存儲(chǔ)介質(zhì)5之間的距離也增加了。該距離的改變對(duì)寫入和/或讀取單元的操作產(chǎn)生不利影響，必須進(jìn)行補(bǔ)償。這通過簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。在安裝了寫入和/或讀取單元的支架3的引導(dǎo)件1上，設(shè)置引導(dǎo)件1，使其相對(duì)于存儲(chǔ)介質(zhì)5的表面輕微地傾斜，以這樣的方式精確地使得移動(dòng)浮動(dòng)塊/彈簧臂74的附件單元(attachment unit)2更加靠近存儲(chǔ)介質(zhì)5上的較大半徑的表面。這增加了浮動(dòng)塊42上的彈簧臂41的彈簧預(yù)應(yīng)力，使得在存儲(chǔ)介質(zhì)5上存取較大半徑時(shí)實(shí)質(zhì)上補(bǔ)償了浮動(dòng)塊42上增加的提升力。
用于浮動(dòng)塊/彈簧臂組件4的導(dǎo)桿1的可變傾斜度和附件單元2的可變傾斜度使得能夠調(diào)整不同的浮動(dòng)塊/彈簧臂配置4的補(bǔ)償。
權(quán)利要求
1.一種用于存儲(chǔ)介質(zhì)(5)的驅(qū)動(dòng)器，以恒定的角速度驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器具有浮動(dòng)塊(42)，所述浮動(dòng)塊(42)通過彈簧臂(41)附著在支架(3)上，并且懸浮在所述旋轉(zhuǎn)存儲(chǔ)介質(zhì)(5)之上或之下的空氣減震器上；以及引導(dǎo)件(1)，用于相對(duì)于所述存儲(chǔ)介質(zhì)(5)引導(dǎo)所述支架(3)，其中，所述引導(dǎo)件(1)被設(shè)置成引導(dǎo)所述彈簧臂(41)到所述支架(3)的附著點(diǎn)，使附著點(diǎn)隨所述存儲(chǔ)介質(zhì)(5)的半徑的增加而更靠近所述存儲(chǔ)介質(zhì)(5)的表面。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)器，其中，所述引導(dǎo)件(1)是相對(duì)于所述存儲(chǔ)介質(zhì)的表面傾斜的線性引導(dǎo)件。
3.如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)器，其中，所述引導(dǎo)件(1)相對(duì)于所述存儲(chǔ)介質(zhì)(5)表面的傾斜度是可變的。
4.如權(quán)利要求2或3所述的驅(qū)動(dòng)器，其中，所述引導(dǎo)件(1)與所述存儲(chǔ)介質(zhì)(5)表面之間的距離是可變的。
5.一種用于從存儲(chǔ)介質(zhì)中讀取和/或?qū)懭氪鎯?chǔ)介質(zhì)的裝置，其中，所述裝置具有如權(quán)利要求1至4之一所述的驅(qū)動(dòng)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有恒定懸空高度的浮動(dòng)塊(42)，用于以恒定角速度進(jìn)行操作的光驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明的目的是提供一種簡(jiǎn)單和價(jià)廉的方案以允許在存儲(chǔ)介質(zhì)(5)的整個(gè)區(qū)域上，保持浮動(dòng)塊(42)的懸空高度實(shí)質(zhì)上恒定，盡管在以恒定角速度進(jìn)行操作期間線速度是可變的。根據(jù)本發(fā)明，通過一種用于存儲(chǔ)介質(zhì)(5)的驅(qū)動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)該目的，以恒定的角速度驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器具有浮動(dòng)塊(42)，所述浮動(dòng)塊(42)通過彈簧臂(41)附著在支架(3)上，并且懸浮在旋轉(zhuǎn)的存儲(chǔ)介質(zhì)(5)之上或之下的空氣減震器上；以及具有引導(dǎo)件(1)，用于相對(duì)于支架(3)引導(dǎo)存儲(chǔ)介質(zhì)(5)，其中，設(shè)置引導(dǎo)件(1)，使得引導(dǎo)彈簧臂(41)到支架(3)的附著點(diǎn)，使附著點(diǎn)隨存儲(chǔ)介質(zhì)(5)的半徑的增加而更靠近存儲(chǔ)介質(zhì)(5)的表面。
文檔編號(hào)G11B5/60GK1938768SQ200580009754
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2005年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月8日
發(fā)明者斯蒂芬·克納普曼, 于爾根·普斯納 申請(qǐng)人:湯姆森許可貿(mào)易公司