CN101034555A - 硬盘驱动器、其操作方法及硬盘驱动器致动器的悬置组件 - Google Patents

Abstract

提供一种硬盘驱动器致动器的悬置组件，用于防止与驱动器的数据存储盘片发生碰撞。悬置组件包括：承载梁；具有将托架耦接到承载梁的后端和弯曲部分的托架；连接到托架并承载硬盘驱动器的读/写头的滑动件；和限制机构，其可在操作期间选择性地将托架的对应部分与承载梁连接和断开。该承载梁具有向托架凸起并且通常与托架的第一表面接触的凹部。滑动件连接到与第一表面相对的托架的第二表面。从盘片卸载读/写头时，限制结构将支承滑动件的托架部分连接到承载梁。因此，抑制了卸载操作时滑动件的抖动。另外，读/写操作期间，支承滑动件的托架部分与承载梁脱离，以允许滑动件围绕凹部更自由地倾斜和横摇。

Description

硬盘驱动器、其操作方法及硬盘驱动器致动器的悬置组件

技术领域

本发明涉及硬盘驱动器(HDD)，尤其涉及支撑读/写头的硬盘驱动器的悬置组件(suspension assembly)。

背景技术

应用于电脑的硬盘驱动器(HDD)用来存储信息，通过读/写头读取记录在盘片上的数据或将数据写到盘片上。这样的HDD包括用来使读/写头定位于盘片上方的致动器和悬置组件。读/写头安装在悬置组件上并且悬置组件连接在致动器的前端。

参考图1，传统悬置组件40包括承载梁41、具有弯曲部分且连接在承载梁41上的托架43、安装在托架43上的滑动件49和止动件50。承载梁41的前端形成上升片47，而承载梁41的中间部分形成向托架43突出的凹部45。承载梁41和托架43通过凹部45彼此接触。HDD的读/写头(未示出)连接到滑动件49上。读/写头读取记录在盘片20上的数据或将数据写到盘片20上。滑动件49是负压型滑动件，也就是说，在滑动件49从盘片20上方移过期间，在滑动件的气浮表面的不同部分上产生正、负气浮压力。

当读/写头在读/写数据时，盘片20以高速旋转。空气被引导在盘片20和滑动件49间流通，以在悬置组件40上产生上升力。由此，当连接在滑动件49上的读/写头在盘片20上方的预定高度悬移时，读/写头写或读数据。同时，凹部45允许滑动件49在限定范围内横摇和倾斜。当HDD被停用并且盘片20停止旋转时，滑动件49离开盘片20(卸载操作)，而位于承载梁41前端的上升片47沿停靠坡形件(未示出)移动并停在其上，从而滑动件49稳定下来。

在停靠操作期间，停靠坡形件将上升片47向远离盘片20的表面的方向移动，即，停靠坡形件在该上升片47上施加分量Fr垂直于盘片20的表面的法向力。另一方面，随着上升片47在分量Fr的方向远离盘片20的表面移动，吸力Fa，即滑动件49的气浮表面上产生的负压的合力，作用在滑动件49上。吸力迫使滑动件49向盘片20的表面移动。因而，托架43弯曲远离承载梁41从而使托架43与承载梁41上的凹部45分离开。最初可以通过止动件50来防止滑动件49接触盘片20的表面。

然而，上述条件导致托架43在与盘片20的表面垂直的方向(Z方向)上振动。如果滑动件49持续振动或在凹部周围的θ方向倾斜，滑动件49很可能与盘片20的表面发生碰撞。止动件50可以防止滑动件49移位而超出与凹部45之间的预设距离，但不能控制滑动件49本身的移动。因此，传统的悬置组件在卸载过程期间不能总是防止读/写头与盘片20的表面碰撞，由此会永久地损坏硬盘驱动器或破坏记录在盘片20上的数据。

并且，在卸载操作期间，致动器还可以以相对低的角速度旋转以减小滑动件49的振动。然而，在这样的情况下，卸载操作需要相对长的时间会对悬置组件和HDD带来其它问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种硬盘驱动器致动器的悬置组件，该悬置组件可以通过在卸载操作期间限制滑动件的自由度来防止悬置组件和盘片之间碰撞。

本发明的另一个目的是提供一种改进的硬盘驱动器以使硬盘驱动器可以在较短的时间内执行卸载操作并且不会造成悬置组件和驱动器的数据存储盘片之间碰撞。

同样地，本发明的另一个目的是提供一种硬盘驱动器的操作方法，使用该操作方法可以在卸载操作期间抑制滑动件的抖动，从而防止滑动件和盘片之间碰撞并且使卸载操作可以在较短的时间内执行。

依据本发明的一个方面，提供了一种用于硬盘驱动器的致动器的悬置组件，其包括：具有凹部的承载梁；承载硬盘驱动器的读/写头的滑动件；托架，所述托架具有弯曲部分、后端、通常与凹部保持接触的第一表面和与第一表面相对并支撑滑动件的第二表面，在该后端处，托架固定到承载梁并自该后端沿承载梁的纵向向前延伸；以及限制机构，该限制机构用于在沿承载梁的纵向与托架的后端向前间隔的位置处选择性地将承载梁和托架彼此连接或彼此分离，由此，当从硬盘驱动器的盘片上卸载由滑动件承载的读/写头时，该限制机构使承载梁和托架彼此连接以抑制滑动件的抖动，而当将由滑动件承载的读/写头加载到盘片上时，该限制机构使承载梁和托架彼此分离以允许滑动件围绕凹部更自由地倾斜和横摇。

依据本发明的另一个方面，提供了一种改进的硬盘驱动器，其具有壳体，设置在壳体中的致动器、停靠坡形件和主轴电机以及安装到主轴电机的至少一数据存储盘片，其中，所述致动器包括被支撑而可围绕枢轴旋转的摇臂，以及连接到摇臂前端并由此突出的悬置组件，并且其特征在于，将上述的限制机构集成到悬置组件中。

依据本发明的另一个方面，限制机构优选为包括：设置在承载梁上的第一板，设置在托架上的面向第一板的第二板，以及供电单元，其可操作地连接到第一和第二板以分别为第一和第二板提供相反极性的负载。

仍然依据本发明的另一个方面，提供一种操作这样的硬盘驱动器的方法，其中该方法包括：执行装载操作，该操作包括围绕枢轴沿第一旋转方向旋转摇臂，以在盘片表面上方移动读/写头；以及执行卸载操作，该操作包括沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转摇臂，以使读/写头快速离开盘片表面，通过沿停靠坡形件滑动上升片，使上升片停靠在停靠坡形件上，以及在上升片开始沿停靠坡形件滑动之后的一时刻，在沿承载梁的纵向与托架的后端间隔的位置处，连接承载梁与托架。

优选地，通过向连接在托架上的板施加静电力而将托架连接到承载梁上。由此，可以监视凹部和托架之间的接触状态。例如，可以在包括承载梁和托架的电路中产生电流，并检测电路中的电阻。一旦监视结果显示凹部和托架彼此分离，托架就被连接到承载梁上。

附图说明

通过下面结合附图对优选实施例的详细说明，本发明上述和其它方面的特征和优点将更加清楚。

图1是传统的HDD中的悬置组件的垂直剖面图；

图2是具有依据本发明的悬置组件的硬盘驱动器(HDD)的分解透视图；

图3是悬置组件的透视图；

图4是悬置组件的垂直剖面图；

图5是如图4圆圈V中所示的依据本发明的悬置组件的限制机构的原理图；

图6A至7B是用于有限元分析的依据本发明的限制结构的模型图；

图8A和8B是图示分别依据本发明和传统的悬置组件，在卸载操作期间施加在悬置组件上的各种力的曲线图；

图9A和9B是图示分别依据本发明和传统的悬置组件，在悬置组件中的上升片和滑动件的垂直位移的曲线图；

图10A和10B是图示分别依据本发明和传统的悬置组件，在卸载操作期间悬置组件中的滑动件和盘片表面之间的间隙的曲线图；

图11A和11B是图示分别依据本发明和传统的悬置组件，悬置组件中的滑动件的倾斜(角度偏移)的曲线图；

图12是图示依据本发明的纵向稳定性(pitch stiffness)与悬置组件和盘片表面之间的间隙的关系的曲线图；

图13是图示在应用依据本发明的悬置组件的HDD中和应用传统的悬置组件的HDD中，上升片的横移速率与滑动件和盘片表面之间的间隙之间的关系的曲线图；

图14是图示在应用依据本发明的悬置组件的HDD中和应用传统的悬置组件的HDD中，上升片的横移速率和抬起时间之间以及上升片的横移速率和卸载时间之间的关系的曲线图。

具体实施方式

参考图2，依据本发明的HDD包括：一壳体，该壳体具有盖111和底座112，盖111连接在底座112上；一主轴电机125；一致动器130；和一停靠坡形件160。主轴电机125、致动器130和停靠坡形件160设置在壳体内并安装到底座112。壳体防止外来物质损坏容纳于其中的部件，并防止操作噪声散布到壳体外面。至少一数据存储盘片120被安装到主轴电机125以通过电机来高速旋转。致动器130在盘片120上方移动读/写头。致动器130包括：一设置在底座112上的致动器枢轴131，一由枢轴131支撑并可围绕其旋转的摇臂133，一连接到并突出于摇臂133的前端的悬置组件140，一连接到悬置组件140前端的滑动件149，一耦接到摇臂133后端的线圈支撑件135，以及一音圈电机(VCM)。滑动件149承载读/写头。

由于流经VCM线圈137的电流和由磁体175产生的磁场作用，音圈电机在依据弗莱明左手定则(Fleming’s Left Hand Rule)的方向上旋转摇臂133。VCM线圈137围绕着线圈支撑件135缠绕。磁体175分别设置在VCM线圈137的上方和下方，并且面向VCM线圈137。设置在底座112上的轭171支撑磁体175。

当HDD被打开(装载操作)并且盘片120开始旋转时，VCM在预定方向例如逆时针方向旋转摇臂133以在盘片120上方移动滑动件149。通过旋转的盘片120和滑动件149之间产生的空气压力将滑动件149提升到盘片120的表面上方一预定高度。在这种状态下，滑动件149所承载的读/写头沿盘片120的某个轨道移动以向盘片120写入数据或从盘片120读取数据。另一方面，当HDD被关闭且盘片120停止旋转时，VCM在相反方向例如顺时针方向旋转摇臂133以将滑动件149移离盘片120(卸载操作)。参考图3和图4，悬置组件140包括一耦接到摇臂133前端的承载梁141，以及一具有弯曲部分并支撑滑动件149的托架143。滑动件149由托架143向盘片120偏移。承载梁141具有向下突出的凹部145，该凹部145设置成与托架143点接触。由此，在读/写操作期间，当滑动件149在盘片120上方悬移时，滑动件149可以横摇和倾斜。上升片147在承载梁141的前端形成。在将读/写头从盘片120卸载期间，上升片147沿停靠坡形件160滑动。在卸载操作的最后，上升片147停靠在停靠坡形件160上。在这种(停靠)状态下，滑动件149以及读/写头被稳定地支撑在盘片120的径向外部。

悬置组件140还包括插入在承载梁141和托架143之间的限制机构150。基本上，在卸载操作的某个阶段，限制机构150被驱动以在上升片147开始沿停靠坡形件160移动时抑制滑动件149，即，抑制滑动件149的抖动。

更特别地，停靠坡形件160具有多个支撑面，当读/写头被移离盘片120(径向向外)时，这些支撑面引导上升片147。停靠坡形件160的支撑面包括：一倾斜面161，当读/写头最初被卸载(从盘片120径向向外移开)时，该倾斜面161引导上升片147远离盘片120的表面；一水平引导面163，当读/写头进一步被从盘片120的表面移开(径向向外)时，该水平引导面163在水平方向引导上升片147；一座放面167，当上升片147停靠时，上升片147坐落在该座放面上；和一限制面165，该限制面的倾斜方向与倾斜面161相反以防止停靠的上升片147由于外力而向盘片120随意移动。

这样，在卸载操作的开始，随着上升片147沿倾斜面161滑动，停靠坡形件160在承载梁141上施加向上的合力Fr。同时，由于盘片120的旋转，空气流被导入到滑动件149和盘片120之间。在读/写操作期间，空气流提供作为气浮的正向的压力以保持滑动件149移离盘片120的表面。向上的合力Fr提升滑动件149通过将滑动件149连接到承载梁141的托架143。由此，在卸载操作开始后的某个时刻，在负压型滑动件149和盘片120的表面之间产生了真空(负压)。负压导致向下力Fa作用在滑动件149上。

在卸载操作期间，由于作用在上升片147上的力Fr和作用在滑动件149的力Fa，承载梁141和托架143彼此分离，即托架143在其弯曲部分弹性地形变。由于托架143的弹性，一旦承载梁141和托架143分离到某种程度，滑动件149就垂直地移离盘片120的表面。如果这些效果未加监控，则会导致托架143振动，接着导致滑动件149在凹部145周围的θ方向上倾斜或在垂直方向(Z方向)振动。如前所述，滑动件149这样的抖动会导致滑动件149与盘片120的表面碰撞，并由此导致对HDD和读/写磁头的永久损伤。

然而，依据本发明的悬置组件140采用限制机构150以活动地抑制滑动件149的抖动，并由此防止滑动件149与盘片120的表面碰撞。限制机构150包括彼此相对的一第一板155和一第二板159。第一和第二板155和159分别固定到承载梁141和托架143上。更特别地，第一板155可以通过一支撑臂151连接到承载梁141上，而第二板159可以直接粘接到托架143上。支撑臂151是一悬臂结构，其具有固定到承载梁141的固定端和与第一板155连接的自由移动端。

参考图5，第一和第二板155和159被连接到一电源电路，该电源电路包括一恒压(DC)电压源181。例如，第一板155可以连接到恒压电源181的正极，而第二板159可以连接到恒压电源181的负极。此外，电源电路可以包括一开关185，该开关选择性地从恒压电源181向第一和第二板155和159提供电源。开关185通过HDD的控制器操作以开启或关断限制机构150。

当开关185关闭时，通过在第一板155和第二板159之间的电源电路建立一预定电压。由此，分别在第一和第二板155和159聚集相反极性的静电荷，由此第一板155和第二板159相互电吸引。在这种情况下，由于连接着滑动件149的托架143通过限制机构150相对固定于承载梁141，从而防止滑动件149在凹部145周围倾斜或垂直于凹部145移动。由此，可以避免滑动件149和盘片120之间由于滑动件149的抖动造成的碰撞。另一方面，当开关185开通时，第一和第二板155和159的电荷损失，且两者不再彼此相互电吸引。此时，允许滑动件149相对于承载梁141更自由地移动。也就是说，滑动件149可以在承载梁141的凹部145周围倾斜或横摇以使得在读/写操作期间当滑动件在盘片120上方悬移时获得高稳定性。

仍然参考图5，第一和第二板155和159中的每个包括一绝缘膜和一平板电极。更特别地，第一板155包括第一平板电极153和面对第二板159的绝缘膜154。绝缘膜154防止带有相反极性电荷的第一和第二板155和159之间放电，并在限制机构150关断时允许静电荷(剩余的)从第一和第二板155和159快速地消散。第二板159包括第二平板电极157和插入第二板159和托架143之间的绝缘膜158。绝缘膜158防止电荷在托架143和第二电极板157之间传输，并且防止滑动件149被磁化以及由此被损坏。第一和第二电极板153和157中的每个可以由具有高导电性的薄金属膜制成，以容易通过电源电路充电。

当凹部145和托架143开始分离时，限制机构150可以被开启。也就是说，在卸载过程期间，随着滑动件149被图4中所示的力Fa拉向盘片120的表面，当承载梁141和托架143彼此分离的时候，限制机构150可以开启。凹部145和托架143之间的状态(接触或分离)可以通过实时测量其间的电阻而确定。为此，限制机构150可以包括一通过凹部145和托架143的电子回路。

图6A和6B图示了依据本发明的限制机构的有限元模型250。参考图6A和6B，弹性部件251类似于耦接到HDD的摇臂的承载梁，像悬臂那样水平地延伸以具有固定端和自由端。模型250还包括：一实心体243(类似于支撑包含HDD的读/写头的滑动件的托架)，由弹性部件251支撑的第一板255，和沿实心体243的表面设置而面对第一板255的第二板(未示出)。更特别地，弹性部件251的自由端弯曲并在第一板255的中心A处支撑第一板255。模型250还包括一在弹性部件251和实心体243之间的凹部245。

考虑当凹部245和实心体243脱离接触时，在第一板255的整个表面(或面对第一板255的第二板的整个表面)产生静电力f_es的情况。在这种情况下，弹性部件251弹性变形并且被拉向托架243。这样的在第一板255的整个表面上产生的静电力f_es可以由作用在第一板255的中心点A的等效力F_es和围绕中心点A的力矩M_es表示。等效力F_es和力矩M_es的数学表达式(1)为：

$F_{\mathrm{es}}=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0{w}_{\mathrm{lock}}{U}^2}{2{\mathrm{\θ}}_0^2}\left(\frac{b-a}{\mathrm{ab}}\right)$

$M_{\mathrm{es}}=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0{w}_{\mathrm{lock}}{U}^2}{2{\mathrm{\θ}}_0^2}(\ln \left(\frac{b}{a}\right)+\frac{b^2-a^2}{2\mathrm{ab}})\·\·\·\left(1\right)$

其中ε₀表示相对空气的介电常数，通常为8.854×10^-12F/m，w_lock表示第一板255的宽度(在本发明的一个实施例中为0.6mm)，a和b分别表示凹部245与第一板255的前缘之间的距离以及凹部245与第一板255的后缘之间的距离(在该实施例中分别为0.196mm和1.109mm)，θ₀表示当凹部245从实心体243分离时实心体243的倾斜的临界角度(在实施例中通过几何分析确定为520μrad)。

如果在第一板255和第二板之间的电势差U为1V，则点A处的等效力F_es及围绕该点的力矩M_es分别为41.3μN和9.898μN-mm。如果以这种方式计算施加在弹性部件251上的负载，弹性部件251的垂直位移V和旋转位移Φ可以表示成弹性部件251的长度Xs的函数，分别为(V(Xs)，Φ(Xs))。当弹性部件251的长度Xs为1时，在点A处的弹性部件251的垂直位移V(1)和旋转位移Φ(1)分别为81.8μm和19.3μrad，由下式给出：

$v\left(l\right)=\frac{1}{{\mathrm{EJ}}_y}(\frac{F_{\mathrm{es}}{l}^3}{2}+\frac{M_{\mathrm{es}}{l}^2}{2})$

其中1表示弹性部件251的长度，E表示弹性部件251的弹性系数，J_y表示弹性部件251的截面惯量。标准不锈钢的弹性模量E＝190Gpa和截面为147.2×25.4μm²被用于弹性部件251。当凹部245与实心体243隔开时，为了将第一板255连接到第二板，第一板255的前缘和后缘必须分别垂直移动距离d_前缘和d_后缘，由下式计算：

参考图4，当输入电压U为1V时，由静电力引起的位移V(1)和Φ(1)(见下述等式4)比几何位移d_前缘、d_后缘和θ₀大几个数量级。因此，当实心体243处于倾斜的临界角度时，弹性部件251将被弯曲，使得第一板255连接到实心体243。

v(l)＝81.8μm＞d_后缘＝0.58μm＞d_前缘＝0.11μm

(l)＝19.3mrad＞θ₀＝0.52mrad                    ...(4)

此外，在第一板255和第二板之间产生的静电力依赖于在其间施加的电压。随着电压的增加，盘片之间的静电力增加。本发明中，电源电路优选为尽可能小而仍提供足够的静电力以有效地弯曲托架151。通过附加的有限元分析确认：即使输入电压U减小为0.1V，第一板255和第二板仍将彼此连接。因此，依据本发明的限制机构的电源电路可以很小，HDD可以更紧凑，而相关的制造成本也小。

图7A和7B图示了依据本发明的限制机构的有限元模型的状态，其中一旦凹部245和实心体243已经彼此分离并且绝缘膜在第一和第二板之间被集成到模型中，则实心体243处于其最大倾斜角度。这种状态代表恰在读/写头接触盘片之前的悬置组件的状态。即使实心体243处于其最大倾斜角度时，第一和第二板也应当保持连接。

在这个模型中，在第一板255(或与第一板255相对的第二板)的整个表面作用的静电力可以通过作用在第一板255中心A处的等效力F_es表示。等效力F_es可以根据下式(5)计算：

$F_{\mathrm{es}}=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{de}}{\mathrm{\ϵ}}_0{S}_{\mathrm{lock}}{U}^2}{2h_{\mathrm{de}}}\·\·\·\left(5\right)$

其中h_de表示在第一板255和第二板之间设置的绝缘膜的厚度(本发明的一个实施例中为0.05μm)，ε_de表示绝缘膜的相对介电常数(本发明的一个实施例中为10×10^-12F/m)，而S_lock表示第一板255的面积并且满足S_lock＝l_lock×ω_lock，其中l_lock＝b-a。将这些值代入式(5)，第一板255的中心A处的等效力F_es为：

$F_{\mathrm{es}\left(t{>t}_{\mathrm{dmple}}\right)}=9.7\mathrm{mN}\·\·\·\left(6\right)$

采用几何分析，实心体243的最大倾斜角度θ_max和实心体243在凹部所处的点C处的最大垂直位移ΔZ_Cmax由下式给出：

${\mathrm{\θ}}_{\max }=\mathrm{\θ}\left(t_{\mathrm{extr}}\right)\≅9\mathrm{mrad},t_{\mathrm{extr}}>t_{\mathrm{dmple}}$

$\mathrm{\Δ}{Z}_{C\max }={\mathrm{\ΔZ}}_C\left(t_{\mathrm{extr}}\right)\≅5.7\mathrm{\μm},t_{\mathrm{extr}}{>t}_{\mathrm{dmple}}\·\·\·\left(7\right)$

因此，第一板255的中心A处的最大垂直位移V(t_extr，l)和最大旋转位移Φ(t_extr，l)由下式给出：

v(t_extr，l)＝ΔZ_Cmax+rsinθ_max，t_extr＞t_dmple

(t_extr，l)＝θ_max，t_extr＞t_dmple                   ...(8)

根据弹性理论，施加在第一板中心A处的将产生最大垂直位移V(t_extr，l)和最大旋转位移Φ(t_extr，l)的等效力(F_el ⁽¹⁾，F_el ⁽²⁾可以分别根据下式(9)计算得出：

$F_{\mathrm{el}}^{\left(1\right)}=\frac{3{\mathrm{EJ}}_{y}v\left(l\right)}{l^3\cos {\mathrm{\θ}}_{\max }}=5.5\mathrm{\μN}$

因而，第一板中心A处的等效力必须大约为18μN，以产生足够的垂直和旋转位移。当输入电压U为1V时，静电力F_es＝9.7mN比负载F_elmax＝18μN大几个数量级，该负载F_elmax供弹性部件251产生形变以使弹性部件具有与实心体243相同的朝向。

$F_{\mathrm{es}\left(t{>t}_{\mathrm{dmple}}\right)}>F_{\mathrm{el}\max }\≅18\mathrm{\μN}\·\·\·\left(10\right)$

因此，当施加在第一和第二板之间的电压U为1V，并且实心体243在读/写头接触盘片之前处于对应的最大形变时，第一板255和第二板保持彼此连接。即使当电压U为0.1V时，第一和第二板之间的等效吸引力为97μN，这大约比固定第一板255和第二板所需的力大五倍。

图8A是依据本发明的采用限制机构的悬置组件在卸载操作期间施加的负载的曲线图。图8B是依据传统的采用止动件的悬置组件在卸载操作期间施加的负载的曲线图。当卸载开始并且上升片147进入停靠坡形件160时，上升片147受到来自停靠坡形件160的支承表面的作用力(图中的停靠力)。停靠力在卸载操作的初始阶段快速地线性增加。在此期间，沿盘片120的表面的空气流以及由停靠操作产生的将滑动件149拉离盘片表面的作用力两者在滑动件149上施加正压和负压。随着滑动件中心位置(图9A和9B)和滑动件倾斜角度(图11A和11B)由于停靠力永久动作和L/UL片位移(图9A和9B)逐渐增加而增加，正压力快速地减少，而负压力逐渐地减少。因此，动件倾斜角度(图11A和11B)由于停靠力永久动作和L/UL片位移(图9A和9B)逐渐增加而增加，正压力快速地减少，而负压力逐渐地减少。因此，在卸载操作的初始阶段由正压和负压导致的净力(图中的气浮力)最终作用在趋向将滑动件移向盘片120的表面的方向(此时图中的气浮力具有负值)。支承滑动件149的悬置组件140被设计为具有类似于气浮力的分布的弹性分布，以抵消气浮力。

停靠力、气浮力和悬置力的分布在上升片147进入停靠坡形件160之后表现出大约1.5ms的波动。这些波动图示出当滑动件149相对于盘片120的表面提升时所产生的振动。通过图8A和8B可以清楚地看到，本发明的悬置组件140比传统悬置组件更显著地抑制这些振动(幅度和数量)。由此，本发明可以防止滑动件149和盘片120的表面碰撞。

图9A示出在依据本发明的采用限制机构150的悬置组件(图4)中，卸载操作期间，上升片147和滑动件149的垂直位移的曲线图。图9B是在传统的采用止动件50的悬置组件(图1)中，卸载操作期间，上升片147和滑动件149的垂直位移的曲线图。在图9A和9B中，虚线代表上升片的垂直位移，实线代表滑动件的中心的垂直位移。在每种情况下，随上升片沿停靠坡形件的倾斜面初始移动，上升片的垂直位移线性地增加，而滑动件的垂直位移几乎保持常数。然而，在传统的悬置组件中，一旦滑动件通过止动件50与盘片分离，滑动件49就剧烈振动，如图9B中所示的滑动件中心的垂直位移的分布。另一方面，当滑动件149开始提升离开盘片时，依据本发明的悬置组件140的限制机构150抑制滑动件149的抖动。而与传统的悬置组件相比，滑动件149离开盘片120时，滑动件149适中地振动。

图10A示出在依据本发明的具有限制机构150的悬置组件(图4)中，卸载操作期间，滑动件149和盘片120表面之间的间隙的图。图10B示出依据传统的采用止动件50的悬置组件(图1)中，卸载操作期间，滑动件和盘片表面之间的间隙的图。如图10A和10B所示，滑动件和盘片表面之间的间隙随滑动件的振动而不同。然而，依据本发明的悬置组件中的振动小于传统的悬置组件中的振动。卸载操作期间，在依据本发明的悬置组件140中，滑动件149和盘片120的表面之间的最小间隙计算为+4.096nm。相比而言，卸载操作期间，在依据传统的悬置组件中，滑动件49和盘片20的表面之间的最小间隙计算为-5.815nm。该负值意味着滑动件49将与盘片20的表面碰撞。

图11A是图示在依据本发明的采用限制机构150的悬置组件(图4)中，卸载操作期间，滑动件149的倾斜的曲线图。图11B是图示在依据传统的具有止动件50的悬置组件(图1)中，卸载操作期间，滑动件49的倾斜的曲线图。在卸载操作期间，依据本发明的悬置组件的滑动件149的最大倾斜是大约12mrad，而传统的悬置组件的滑动件49的最大倾斜是大约20mrad或几乎为本发明中的两倍。

图12是图示依据本发明在卸载操作期间托架143的纵向稳定性与滑动件149和盘片120之间的间隙之间的关系的曲线图。托架143的纵向稳定性表示围绕凹部145旋转滑动件149一单位角度所需的力矩的大小，即，托架143对抗滑动件149倾斜的阻力。当读/写头装载并设置在盘片120上方时，滑动件149应当能够围绕凹部145自由地移动。此时，限制机构150应当断开以使托架143的纵向稳定性低。当卸载操作开始时，限制机构150随之开启，托架143的纵向稳定性迅速增加。这样，滑动件149相对于盘片120的表面提升时，滑动件149在倾斜方向上的抖动可以被减小。在图12中，水平轴代表限制机构150开启时托架143的纵向稳定性。如该图所示，滑动件149和盘片120的表面之间的间隙随纵向稳定性的增加而增加，这是因为滑动件149的抖动随纵向稳定性的增加而被阻止。依据本发明的一个实施例，卸载操作期间的最小间隙应当为3nm或更多。因此，限制机构150应当被设计为给予托架143比大约2.1E-0.4N-m/rad更大的纵向稳定性。

图13是图示在依据本发明(改进的HGA)和现有技术(传统的HGA)的悬置组件中，上升片的横移速率与滑动件和盘片之间的卸载操作间隙之间的计算关系的曲线图。参考图13，传统的悬置组件的特征在于随着上升片47的横移速率增加，间隙迅速减小，例如，从大约1.3ips减小到负(-)值。间隙为负值(-)表示滑动件和盘片的表面碰撞的状态。另一方面，依据本发明的悬置组件的特征在于随着上升片147的横移速率增加，间隙逐渐变化并且只有微小增加。如图所示，只要上升片147的横移速率处于1到5ips，依据本发明的悬置组件可以维持在容限3nm以上的间隙。因此，上升片147的横移速率可以比传统的悬置组件中的高五倍，即，可以用更少的时间执行操作。

图14是图示在传统的悬置组件(传统的HGA)和依据本发明的悬置组件(改进的HGA)中，上升片的横移速率和滑动件的抬起时间之间以及上升片的横移速率和卸载时间之间的关系的图。抬起时间指的是在卸载操作开始以后滑动件相对于盘片表面提升所需的时间。在这个方面，改进的HGA和传统的HGA中的上升片的横移速率和抬起时间之间的关系是类似的，即，随着上升片147的横移速率增加，抬起时间都是逐渐减小。卸载时间指的是执行卸载操作花费的时间。在这个方面，改进的HGA和传统的HGA的上升片的横移速率和卸载时间显示了相似的特征，即，随着上升片的横移速率增加，卸载时间减少。即，上述关系的分布具有相似的梯度。然而，具有本发明的悬置组件的HDD的卸载时间大约比采用传统的悬置组件的HDD少16％，这是因为限制机构150抑制了滑动件149的振动并进而防止了卸载操作的延时。

如上所述，依据本发明，限制了卸载操作期间的滑动件的自由度，并且防止了滑动件和盘片之间的碰撞。因此，即使在相当高的速度，即甚至当摇臂和悬置组件的角速度很高时，也可以执行稳定的卸载操作。

最后，尽管已经结合实施例描述了本发明，但这不应理解为限制本发明的范围。相反地，本领域技术人员进行的对优选实施例的各种变型和改变是显而易见的。例如，所示和所描述的限制机构通过静电装置选择性地将承载滑动件的托架与承载梁连接或断开。或者，该限制机构可以采用电磁或机械装置。因此，对优选实施例的变化或变型都落入本发明的权利要求的精神和范围内。

Claims (20)

1.一种硬盘驱动器的致动器的悬置组件，其包括：

具有凹部的承载梁；

承载硬盘驱动器的读/写头的滑动件；

托架，所述托架具有弯曲部分、后端、通常与凹部保持接触的第一表面和与第一表面相对并支撑滑动件的第二表面，在该后端处，托架固定到承载梁并自该后端沿承载梁的纵向向前延伸；以及

限制机构，该限制机构用于在沿承载梁的纵向与托架的后端向前间隔的位置处选择性地将承载梁和托架彼此连接或彼此分离，由此，当从硬盘驱动器的盘片上卸载由滑动件承载的读/写头时，该限制机构使承载梁和托架彼此连接以抑制滑动件的抖动，而当将由滑动件承载的读/写头加载到盘片上时，该限制机构使承载梁和托架彼此分离以允许滑动件围绕凹部更自由地倾斜和横摇。

2.如权利要求1所述的悬置组件，其中，所述限制机构包括：

彼此面对的第一板和第二板，所述第一板设置在承载梁上，所述第二板设置在托架上；以及

供电单元，用于与所述第一和第二板工作连接以分别向第一和第二板提供相反极性的电荷。

3.如权利要求2所述的悬置组件，其中，所述限制机构还包括连接着第一板的支撑臂，该支撑臂具有将支撑臂固定到承载梁的固定端以及连接着第一板的自由端。

4.如权利要求3所述的悬置组件，其中，所述支撑臂是由弹性材料制成的弯曲部件。

5.如权利要求2所述的悬置组件，其中，所述第二板直接连接到面对第一板的托架表面上。

6.如权利要求2所述的悬置组件，其中，所述供电单元包括：

恒压电源，用于供应恒定的直流电压；和

开关，该开关用于选择性地从恒压电源向第一和第二板供应和切断电力。

7.如权利要求2所述的悬置组件，其中，所述限制机构还包括设置在第一板上且面对第二板的电绝缘膜。

8.如权利要求2所述的悬置组件，其中，所述限制机构还包括夹在第二板和托架之间的电绝缘膜。

9.一种硬盘驱动器，其具有壳体，设置在壳体中的致动器、停靠坡形件和主轴电机以及安装到主轴电机的至少一数据存储盘片，

其中，所述致动器包括被支撑而可围绕枢轴旋转的摇臂，以及连接到摇臂前端并由此突出的悬置组件，并且

所述悬置组件包括：具有凹部和上升片的承载梁，该上升片在卸载操作期间沿停靠坡形件滑动并停靠在停靠坡形件上；承载在卸载操作期间移离盘片的读/写头的滑动件；以及托架，所述托架具有弯曲部分、后端、通常与凹部保持接触的第一表面和与第一表面相对并支撑滑动件的第二表面，在该后端处，托架固定到承载梁并自该后端沿承载梁的纵向向前延伸，其特征在于，所述悬置组件还包括：

限制机构，该限制机构用于在沿承载梁的纵向与托架的后端间隔的位置处选择性地将承载梁和托架彼此连接或彼此分离，由此，当从硬盘驱动器的盘片上卸载由滑动件承载的读/写头时，该限制机构使承载梁和托架彼此连接以抑制滑动件的抖动，而当将由滑动件承载的读/写头加载到盘片上时，该限制机构使承载梁和托架彼此分离以允许滑动件围绕凹部更自由地倾斜和横摇。

10.如权利要求9所述的硬盘驱动器，其中，所述限制机构包括：

彼此面对的第一板和第二板，第一板设置在承载梁上，第二板设置在托架上；以及

供电单元，用于连接到第一和第二板，以分别向第一和第二板提供相反极性的电荷。

11.如权利要求10所述的硬盘驱动器，其中，所述限制机构还包括连接着第一板的支撑臂，该支撑臂具有将支撑臂固定到承载梁的固定端以及连接着第一板的自由端。

12.如权利要求11所述的硬盘驱动器，其中，所述支撑臂是由弹性材料制成的弯曲部件。

13.如权利要求10所述的硬盘驱动器，其中，所述第二板直接连接到面对第一板的托架表面上。

14.如权利要求10所述的硬盘驱动器，其中，所述供电单元包括：

恒压电源，用于供应稳定的直流电压；和

开关，该开关用于选择性地从恒压电源向第一和第二板供应和切断电力。

15.如权利要求10所述的硬盘驱动器，其中，所述限制机构还包括设置在第一板上且面对第二板的电绝缘膜。

16.如权利要求10所述的硬盘驱动器，其中，所述限制机构还包括夹在第二板和托架之间的电绝缘膜。

17.一种操作硬盘驱动器的方法，该硬盘驱动器其具有壳体，设置在壳体中的致动器、停靠坡形件和主轴电机，安装到主轴电机的至少一数据存储盘片以及连接到致动器的读/写头，

其中，所述致动器包括被支撑而可围绕枢轴旋转的摇臂，以及连接到摇臂前端并由此突出的悬置组件，以及

所述悬置组件包括：具有凹部和上升片的承载梁；承载读/写头的滑动件；以及托架，所述托架具有弯曲部分、后端、通常与凹部保持接触的第一表面和与第一表面相对并支撑滑动件的第二表面，在该后端处，托架固定到承载梁并自该后端沿承载梁的纵向向前延伸，所述方法包括：

执行装载操作，该操作包括围绕枢轴沿第一旋转方向旋转摇臂，以在盘片表面上方移动读/写头；以及

执行卸载操作，该操作包括沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转摇臂，以使读/写头快速离开盘片表面，

通过沿停靠坡形件滑动上升片，使上升片停靠在停靠坡形件上，以及

在上升片开始沿停靠坡形件滑动之后的一时刻，在沿承载梁的纵向与托架的后端间隔的位置处，连接承载梁与托架。

18.如权利要求17所述的方法，其中，连接承载梁与托架的步骤包括向连接到托架的板施加静电力。

19.如权利要求18所述的方法，其中，还包括监视凹部和托架之间的接触状态，并且只要监视到凹部和托架彼此分离，托架就基于所述监视步骤在所述位置连接到承载梁。

20.如权利要求19所述的方法，其中，所述监视步骤包括在包括承载梁和托架的电路中产生一检测电压，并检测电路中的电阻。

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