專利名稱：磁盤存儲系統(tǒng)用的滑動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于儲存信息這一類的磁盤存儲系統(tǒng)，更具體說，本發(fā)明涉及在滑動器與儲存磁盤的表面之間的交界面。
磁盤驅(qū)動器是用來儲存磁性編碼的信息。當(dāng)磁盤高速旋轉(zhuǎn)時，傳感頭在磁盤表面的上面飛快移動。該傳感頭用來從磁盤表面感應(yīng)到磁場從而讀出信息，也可在錄寫信息時產(chǎn)生磁場，并將其加印到磁盤的該表面上。當(dāng)該磁盤高速旋轉(zhuǎn)時，傳感頭由一“空氣軸承”支撐，該“空氣軸承”形成于磁盤表面與傳感頭部件的由空氣支撐的滑動器之間。該滑動器本體具有空氣動力學(xué)特性，能提供一提升力。
大家知道通過減小傳感頭滑動器與磁盤表面之間的間隙，就能改善該磁盤表面與傳感頭之間的磁性交相感應(yīng)作用。但是，隨著滑動器與磁盤之間的間隙減小，就得嚴(yán)格要求精確地保持其“飛行”高度。如該滑動器略有傾斜，將會接觸磁盤表面，可能會損壞該表面。這對于磁阻或磁光記靈頭尤其會發(fā)生問題，此時，當(dāng)記錄頭與該磁盤表面的粗糙不平處相接觸則會在讀回信號時發(fā)生誤差。
Hamilton的美國專利5,550,691描述了實(shí)現(xiàn)傳感頭與磁盤表面間十分微小的間隙的一種技術(shù)，該專利公布于1996年8月27日，題目為“具有局部閱讀/錄寫增強(qiáng)的、與尺寸無關(guān)的、剛性磁盤的、磁性數(shù)字信息存儲系統(tǒng)”。Hamilton的這篇文本描述了一接觸式記錄用的滑動器，其中，滑動器的表面被拖過磁盤表面。
發(fā)明概要一種儲存信息用的存儲裝置包括具有一磁盤表面的磁盤存儲工具。一支架位于該磁盤表面上方，它帶有一磁阻或磁光傳感頭，貼近該磁盤的表面。傳感電路與該傳感頭相聯(lián)結(jié)，用于將信息讀寫到磁盤表面上。滑動器裝在支架一端的附近以便安裝傳感頭，并適于將該傳感頭定位于靠近磁盤表面。該滑動器包括一面對磁盤表面的交界面，那里具有一適于和磁盤表面形成一空氣軸承的空氣支撐區(qū)，并具有至少一個從空氣支撐區(qū)延伸的用于接觸記錄的接觸墊。該空氣軸承提供一相對的提升力(lifting force)，在該力與墊上的接觸力合成后基本上等于預(yù)加荷載力(preload force)。
在本發(fā)明的一個方面，在至少一接觸墊上具有一準(zhǔn)備犧牲的磨損層。而在另一方面，該接觸墊具有一高度，能使在磁盤操作過程中與空氣軸承達(dá)到平衡，從而，該空氣軸承形成用于滑動器的吸振墊。
附圖簡要說明

圖1是按照本發(fā)明的、具有一滑動器的磁盤存儲系統(tǒng)的頂視圖；圖2是按照本發(fā)明的一滑動器的側(cè)視圖；圖3是圖2的滑動器的底視圖；圖4表示一滑動器與磁盤表面之間的分隔距離，和由該滑動器提供的升程之間關(guān)系的曲線圖；圖5是一簡圖，表示滑動器的俯仰角、墊子位置和墊子高度之間的幾何關(guān)系；圖6表示諸典型的滑動器的飛行高度分布。
最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述本發(fā)明提供了與一旋轉(zhuǎn)盤存儲工具結(jié)合使用的一滑動器的新設(shè)計(jì)。公布于1996年8月27日的、Hamilton的美國專利5,550,691表示了一種已有技術(shù)，其中，一滑動器被拖過磁盤表面。Hamilton專利描述了一具有由硬化材料制作的“諸腳”的滑動器。一感應(yīng)頭被埋置在其中一只腳中。由支架落在該傳感頭上負(fù)荷很小，因而該滑動器表面磨損速度很慢。但是，該設(shè)計(jì)對振動或其它撞擊尤為敏感，將使該滑動器撞壞磁盤表面。另外，Hamilton專利中提出的設(shè)計(jì)是用于垂直記錄裝置，而不適用于水平記錄系統(tǒng)，諸如那些普遍與磁阻傳感元件一起使用的系統(tǒng)。此外，與一粗糙表面相撞擊將使該磁阻傳感頭讀回信息產(chǎn)生誤差。
本發(fā)明包括一與磁盤存儲器結(jié)合使用的滑動器，該存儲器具有一空氣軸承(或一“擠壓膜”)，可以比已有技術(shù)多實(shí)現(xiàn)幾個優(yōu)點(diǎn)。該設(shè)計(jì)使在飛行高度、預(yù)加荷載力與墊高度之間達(dá)到一個平衡點(diǎn)。這是通過墊的磨損而實(shí)現(xiàn)的。其優(yōu)點(diǎn)中還包括可減小滑動器對振動或接觸感應(yīng)激勵(contactinduced excitation)的靈敏度。當(dāng)滑動器移過磁盤表面時，附加的空氣軸承對振動產(chǎn)生一種阻尼作用。按照本發(fā)明的滑動器包括至少一個從該滑動器的空氣支撐表面延伸的凸墊(protruding pad)。
圖1是一頂視圖，它表示了在磁盤14上方由萬向接頭11支撐的滑動器10。萬向接頭11固定于臂12上。臂12沿著一弧線18將滑動器10定位在磁盤14(未示出)上的各條數(shù)據(jù)軌跡之上方。當(dāng)磁盤14轉(zhuǎn)動時，它產(chǎn)生了沿箭頭16(風(fēng)16)所示方向的風(fēng)或空氣流。風(fēng)16近似平行于如箭頭22表示的磁盤的切向線速度。風(fēng)16與滑動器10合作，以產(chǎn)生上升力，將滑動器10推離磁盤14。通常，萬向接頭11是一彈簧，該彈簧能使滑動器10沿著磁盤14的外輪廓移動。萬向接頭11包括一與臂12點(diǎn)接觸的陷窩(未圖示出)。該陷窩提供一樞軸，繞著該樞軸滑動器10能沿著磁盤14的外輪廓傾斜并滾動。傳感電路連接于滑動器10上的一傳感頭50(磁阻或磁光型)，用來從在磁盤14上閱讀/錄寫信息。前面所述的諸元件在磁盤驅(qū)動器里大致是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
圖2是按照本發(fā)明的滑動器10的側(cè)視圖。該滑動器10包括位于其收尾邊上的磁阻或磁光元件50，該元件可為任意類型的傳感件，如一磁阻傳感頭或磁光元件等?；瑒悠?0還包括主體部分52，其上帶有空氣支撐表面54，它通常面對磁盤14的表面56。按照本發(fā)明，滑動器10還具有接觸墊或磨損墊58和60。
圖3是滑動器10的底視圖，除墊58和60外，它還表示出磨損墊62和64。此外，圖3較詳細(xì)地表示出空氣支撐表面54。在所示的該實(shí)例中，空氣支撐表面54是一多臺階支撐表面，該表面具有臺階66、68和70，用來在操作期間發(fā)揮最大的阻尼作用。然而這里空氣支撐表面54大致以示意的形式顯示，由于本發(fā)明并不限制于所圖示的特定的實(shí)施例，因此可采用任意類型的空氣支撐表面54。此外，可采用任意數(shù)量的墊子，它們的具體形狀可按需要改變。在一最佳實(shí)施例中，可使用單個墊子80，它位于傳感頭50的略為前方。在一最佳實(shí)施例中，墊58、60、62和64由一種硬材料，如鉆石類碳(diamond like carbon)(DLC)制成，或在墊上涂復(fù)上這種材料?？諝庵伪砻?4可按需設(shè)計(jì)成提供凈提升(net lift)或不提供凈提升，以實(shí)現(xiàn)給定的名義分隔距離，該距離是由接觸墊58-64的高度所保證。
本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，它能實(shí)現(xiàn)在空氣軸承、預(yù)加荷載力與墊子高度之間的一種平衡。這樣，就確保磁阻傳感頭能盡可能靠近磁盤飛行而不會碰到凹凸不平處。有關(guān)空氣支撐表面的優(yōu)點(diǎn)還有當(dāng)磁盤驅(qū)動系統(tǒng)受到外界振動時，其阻尼作用非常有用。對于放在膝蓋上的或便攜式計(jì)算機(jī)，這樣的振動尤其會發(fā)生問題。另外，空氣支撐表面54能設(shè)計(jì)得使在圖2中總的以標(biāo)號“80”表示的最終的空氣軸承將開始提供提升作用，墊子58-64開始磨損。如該空氣軸承有一負(fù)的空氣支撐部分，在操作初期，就需要充滿該負(fù)的空氣支撐部分，以使當(dāng)諸墊受磨損時，空氣支撐表面的正的部分提供附加的提升作用，從而給空氣支撐表面提供一個正的間隙。能采納的其它設(shè)計(jì)對策包括在磨合期之后使用一負(fù)的凈抽吸作用，從而提供較有效的阻尼作用。
本發(fā)明的提升力應(yīng)設(shè)計(jì)得能遵循如圖4所示的一簡單的曲線。圖4表示了滑動器10與磁盤表面56的分隔距離、由空氣支撐表面54形成的空氣軸承80提供的提升力和由于預(yù)加荷載力和任何其它作用在諸墊與磁盤表面56之間的接觸力之間的關(guān)系。提升力和接觸力之和等于在滑動器上的預(yù)加荷載力。該交界面能被設(shè)計(jì)成當(dāng)諸墊58-64被磨合時，提升力平衡于現(xiàn)有的接觸力，從而過渡到“飛行”交界面(“flying”interface)。另外，還可能有一種中間形態(tài)，其中的滑動器10在初始的磨合期后與磁盤表面56之間形成靈活的接觸。
圖5以夸大的形式圖示出滑動器10的動作。當(dāng)滑動器10的前導(dǎo)邊趨向上仰時，其尾隨邊的高度h和位置1將由下列公式選定h=tan(α)·l+d，其中α是上仰角，d是傳感頭50與磁盤表示56之間的分隔距離，其值較小。在本發(fā)明中，隨著墊子被磨損而使高度h降低，直到到達(dá)該滑動器得以平衡之時。
圖6是一曲線圖，表示從一特有制造過程中諸傳感頭相對于飛行高度的分布情況。當(dāng)使用了與磁盤表面相接觸的那些傳感頭時，本發(fā)明是有效的。在已有技術(shù)里，通常會拋棄這些傳感頭。在本發(fā)明中，使用了這些傳感頭，接觸墊將補(bǔ)償來自空氣軸承的提升力與來自支架的預(yù)加荷載力之間的差異。例如，如預(yù)加荷載力為500毫克，提升力為400毫克，在墊上的接觸力則為100毫克。最好是，該墊子被磨損到剛好這樣一點(diǎn)使略微接觸于磁盤表面。
本發(fā)明很容易應(yīng)用于現(xiàn)有的滑動器設(shè)計(jì)。該發(fā)明在制造過程中并不要求精確的飛行高度控制。為了適應(yīng)于諸如便攜式裝置所需的高預(yù)加載荷的用途，可將空氣軸承設(shè)計(jì)成能獲得一凈提升力(net lift)。隨著諸墊的磨損，使本發(fā)明從接觸技術(shù)過渡到飛行技術(shù)，各墊的高度沒有必要相等。例如，前面的諸墊可設(shè)計(jì)得較高些，使在起飛時提供附加的提升力，因而只在諸后面的墊子處發(fā)生接觸。另外，本發(fā)明可擴(kuò)展為在每個墊子周圍具有獨(dú)立的空氣支撐區(qū)，從而使每個微小空氣軸承提供阻尼和提升功能。
使用已知的滑動器形成技術(shù)就能制造按照本發(fā)明的滑動器，該技術(shù)包括添加過程或精制工藝、以及機(jī)加工、銑等等。諸墊可成型為整體性組件或可從滑動器的主體上單獨(dú)沉積而成。制造時通過對DLC加入氫，可以獲得諸不同的墊子硬度。另外，要注意在本發(fā)明中，當(dāng)滑動器接觸于磁盤表面時，實(shí)際的接觸范圍是在相對較小的墊子區(qū)域上面，不象在已有技術(shù)設(shè)計(jì)中是在整個滑動器表面的上面。例如，為10,000微米2。
盡管已通過諸實(shí)施例描述了本發(fā)明，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認(rèn)識到只要不離開本發(fā)明的精神和范圍，對其形狀和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)作些變化是可以的。
權(quán)利要求
1．一種存儲裝置包括一存儲工具；以及用于安裝一傳感器的裝置，該傳感器用于從/在該存儲工具上閱讀/錄寫信息。
2．一種存儲裝置包括一磁盤存儲工具，具有一磁盤表面；一裝物支架，具有一預(yù)加荷載力；一傳感頭，裝在該支架上并靠近該磁盤存儲工具；傳感電路，連接于該傳感器；一滑動器，它連接于該支架和該傳感器，適于將該傳感器定位于靠近該磁盤，該滑動器包括一面對磁盤表面的交界面，具有一空氣支撐區(qū)適于和磁盤形成一空氣軸承，并具有一從該空氣支撐區(qū)延伸的接觸墊，并以一接觸力和磁盤表面相接觸，其中，該墊具有一高度足以接觸磁盤的表面，從而在正常操作時防止磁盤表面與傳感器相接觸。
3．按照權(quán)利要求2的存儲裝置，其特征在于，墊的高度補(bǔ)償了由于空氣軸承的提升力與在滑動器上的預(yù)加荷載力之間的差值。
4．按照權(quán)利要求2的存儲裝置，其特征在于，空氣軸承提供了一相反的提升力，該力基本上等于預(yù)加荷載力減去作用在接觸墊上的接觸力。
5．按照權(quán)利要求2的存儲裝置，其特征在于，包括在接觸墊上的準(zhǔn)備犧牲的諸磨損層。
6．按照權(quán)利要求2的存儲裝置，其特征在于，諸準(zhǔn)備犧牲的磨損層由鉆石類涂層(DLC)組成。
7．按照權(quán)利要求2的存儲裝置，其特征在于，接觸墊有一高度，經(jīng)磨合后達(dá)到平衡。
8．按照權(quán)利要求2的存儲裝置，其特征在于，滑動器包括位于其上的多個接觸墊。
9．按照權(quán)利要求8的存儲裝置，其特征在于，諸接觸墊具有不同的高度。
10．按照權(quán)利要求8的存儲裝置，其特征在于，在滑動器前導(dǎo)邊附近的諸接觸墊的高度大于在滑動器尾隨邊附近的諸接觸墊的高度。
11．按照權(quán)利要求2的存儲裝置，其特征在于，在該存儲裝置的正常操作期間，該接觸墊發(fā)生磨損，直到由于空氣軸承的提升力與在一墊與磁盤表面之間的一接觸力之間達(dá)到平衡為止。
12．按照權(quán)利要求2的存儲裝置，其特征在于，包括多個接觸墊和諸單個的、靠近每個接觸墊的空氣支撐區(qū)。
13．按照權(quán)利要求2的存儲裝置，其特征在于，該空氣軸承提供了一阻尼力，以阻尼在運(yùn)作期間在滑動器上的沖擊或振動。
14．按照權(quán)利要求2的存儲裝置，其特征在于，墊提供了足夠的飛行高度，以保護(hù)傳感器免于和凹凸面相接觸。
15．按照權(quán)利要求2的存儲裝置，其特征在于，該傳感器包括一磁阻傳感頭。
16．按照權(quán)利要求2的存儲裝置，其特征在于，該傳感器包括一磁光傳感頭。
全文摘要
一儲存信息用的存儲裝置包括一具有磁盤表面的磁盤存儲工具。一支架位于磁盤表面之上并攜帶一靠近磁盤表面的傳感頭。傳感電路連接于傳感頭,用于從/在磁盤表面上閱讀/錄寫信息。一滑動器在支架的一端的附近連接于支架以安裝傳感頭,并適于將傳感頭定位于靠近磁盤表面。該滑動器具有一面對磁盤表面的交界面,具有一適于和磁盤表面形成一空氣軸承的空氣支撐區(qū),并具有至少一個從空氣支撐區(qū)延伸的接觸墊。
文檔編號G11B5/48GK1281577SQ98807460
公開日2001年1月24日 申請日期1998年3月20日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月15日
發(fā)明者津恩－埃丁·布塔霍 申請人:西加特技術(shù)有限責(zé)任公司