CN1026836C - 滑动器及采用该滑动器的盘存贮装置 - Google Patents

Abstract

在其上装有传感器与并在记录表面4上方移动的滑动器1上，为了根据不同的情况(如垂直升起和降落以及摆脱滞附等等)，装有多个区电元件8A、8B、8C及8D。而且设置了用于把不同AC电压加到区电元件8A、8B、8C和8D的每一个上的装置。

Description

本发明涉及一种滑动器，其上装有磁盘装置的传感器，它在一记录表面上方作相对运动;更具体地说，本发明涉及一种其上装有压电元件的滑动器及带有该滑动器的盘存贮装置。

在磁盘装置中，带有传感器的滑动器受到一股高速气流的托举，该气流是由高速转动的磁盘产生的，而在传感器与磁盘的相对运动中，数据被写入磁盘的记录表面或从磁盘的记录表面上读出，这种滑动器固定在一悬挂装置上。为把滑动器保持在记录表面上的预定高度（不大于1微米）上飞行，悬挂装置总是向该滑动器施加弹性力以抵制高速气流的浮力推动滑动器移向记录表面。

据此，在磁盘的转速下降而高速气流的浮力不再足以支持滑动器时，滑动器将触及记录表面，记录的数据将被毁坏。为了避免这种情况发生，当磁盘静止或其转动得不足以提供浮力时，传统上设置一种用于把滑动器提升并支撑在记录表面上方的装置，或把滑动器移至磁盘上不用于记录数据而是用于降落或滑行的区（降落区）中。

这后一种方法，即在浮力不足时滑动器在磁盘静止时再退入降 落区，称为接触起动和停止法（CSS）。由于这种方法比前一种方法（由一个机构提升和支承该滑动器）相比之下具有结构简单、费用亦较低的优点，故得到了广泛的应用。

但是，在这种接触起动和停止法中，当盘从静止状态开始转动时，由于盘与滑动器之间的摩擦，而使转矩要求（亦即功率的要求）增大，或者，若滑动器在静止时陷入了加在降落区上的润滑膜中（这种现象称为滞附（stinction）），如果迫使滑动器脱离润滑膜的话，就会损坏滑动器和润滑膜。另外的一个问题是在降落区上滑动的滑动器因摩擦而产生可被吹起的灰尘而导致污染。还有，当滑动器在降落区上滑动时，实际上的滑动并不是平滑的滑动，因而滑动器会与盘表面多次反复地碰撞，而使盘和滑动器都受到撞击。因此，它们二者都要求具有一定程度的机械强度。

为解决这些问题，先有技术提出滑动器与记录表面接触的空气承受表面（ABS）制成凸状，或使降落区制得很粗糙，即在其表面上提供细小的凸起和凹坑，尽量减小滑动器与记录表面之间的接触面积，以减小摩擦或滞附。但上述方法，就工作的精确性而言，还有待研讨。

另外，日本公开的未审查专利申请（PUPA）1-166382及3-144979提出在滑动器上安装多个压电元件，使用压电元件任意地改变空气承受表面（ABS）的均匀度。日本PUPA61-194684提出在滑动器飞行时使传感器元件从ABS伸出并在滑动器降落时使传感 器元件退回。

在日本PUPA第1-166382、3-144979、及61-194684的案情中，压电元件设置在接触起动和停止型滑动器上，降落区的滞附减弱并通过改变ABS的形状调节悬浮高度;但在盘低于支撑滑动器所需的值时，就有问题，亦即在滑动器与盘之间发生滑动，并因摩擦而导致转矩增大，又因摩擦而产生污染性颗粒。

另外，参见A.Z.Sxeri所编的“Tribology    Friction，Lubrica-tion，and    Wear”一书第172至216页（Hemisphere出版公司1980年版权），可以得知，借助压电元件的高频振动可形成压缩空气膜，借此可支承物体。

另外，W.D.Koperski和G.A.Domoto于1981年在纽约的哥仑比亚大学曾作过努力，把一个压电元件设置在盘存贮装置的滑动器上，以通过把交流电压施加在压电元件上来升高滑动器。

Koperski等人研制的结构是将压电元件产生的高频振动垂直地升降滑动器，通过一番努力使上述问题（即当盘的转速低于支承滑动器时，盘和滑动器之间会产生滑动）有了解决的可能性。

但是，在Koperski等人研制的结构中，仅有一个压电元件设置在滑动器上，这样滑动器靠压电元件而振动的模式的数目受到了极大限制，并且很难根据环境来改变滑动器的振动模式。

例如，当盘和滑动器之间发生滞附时，为使滑动器从盘移开，横摇（绕滑动器纵轴振动）或纵振（绕滑动器横轴的振动）要比均匀的 上下运动更有效。在Koperski等人研制的结构中，很难在滑动器中产生这些不同模式的振动。

再有，在盘以运行速度转动时如果滑动器通过高速气流悬浮，Koperski等人的研制结构很难把受控的交流电压（例如有相同或相反相位的交流电压等等）施加在位于滑动器的多个部位上设置的每个压电元件上，用以改变滑动器的漂浮高度和姿态。

本发明的目的是提供一种滑动器，它能根据情况产生不同种类的振动模式。

为实现上述目的，根据本发明，滑动器（用以在记录表面上移动传感器）配备有多个压电元件，和提供一个用以把电压施加在多个压电元件上的装置。

根据本发明的上述结构，在把相位相反的交流电压施加在位于滑动器两侧设置的多个压电元件中的每个压电元件上时，就能使滑动器产生横向振荡（横摇）：在把相位相反的交流电压施加在位于滑动器的前端和后端设置的多个压电元件的每个压电元件时，就能使滑动器产生纵向振动（纵震）;在把相位相同的交流电压加在位于滑动器上设置的多个压电元件的每个压电元件上时，就可使滑动器产生均匀的上下振动。

本发明具有以下优点：滑动器可根据情况以多种振动模式振动;即使发生了滞附，滑动器也可方便地脱离盘表面;滑动器的飞行高度和姿态是可控的;由于在盘表面和滑动器之间没有滑动，因此驱动盘 的力矩不会增加，且可防止污染;滑动器和盘之间的相互摩擦较小或者说滑动器与盘的磁撞较少，使盘表面的润滑膜或覆层可做得更薄，这样传感器间隙与记录面的之间的距离可以缩小，从而使记录密度更高。

下面结合附图描述本发明的较佳实施例。

图1示出根据本发明构成的盘装置的实施例的立体图;

图2示出本发明实施例的滑动器的主要部件。图2a是滑动器的俯视图，图中示出了提供交流电压的装置。图2b是滑动器的平面图。图2c是滑动器的右视图。

图3示出如何把压电元件装在滑动器上的部分放大剖面图。

图4示出用于本发明的压电元件的工作原理图。图4a示出了未施加交流电压时的平常状态。图4b示出施加交流电压后压电元件压缩时的状态。图4c示出施加交流电压后压电元件膨胀有状态。

图5示出当相位相同的交流电压施加在图2所示的滑动器上的每一个压电元件上时滑动器的振动。图5a示出压电元件完全压缩的状态。图5b示出压电件既不压缩也不膨胀时的平常状态。图5c示出压电元件完全膨胀的状态。

图6示出当相位相同的交流电压施加在图2所示的滑动器的前后端上的各压电元件上时滑动器的振动。图6a示出前后沿的压电元件分别在膨胀和压缩时的状态。图6b示出压电元件既不压缩也不膨胀时的平常状态。图6c示出前和后沿的压电元件分别在压缩和膨胀 时的状态。

图7示出相位、幅度、频率都不同的两个交流电压施加在位于图2所示的滑动器上的每个压电电元件上。

图8示出根据本发明的、采用垂直升降式滑动器的磁盘装置的运行情况与采用传统的接触起动和停止型滑动器的磁盘装置运行情况的对比。图8a示出磁盘装置的转速。图8b示出磁盘与滑动器之间相互作用的力。8c示出滑动器的漂浮高度。

图中的标号表示：

1-滑动器;

8A、8B、8C、和8D-压电元件;

9-提供电压的装置。

图1-8显示了本发明较佳实施例。先参照图1和2描述述该实施例。滑动器1具有空气支承表面（ABS）2和与ABS2的相对背表面3，ABS2面向一磁盘表面（即记录表面4）。在ABS2因磁盘旋转而处于相对运动的前沿上设有一倾斜表面2A，在磁盘旋转时高速气流通过该倾斜表面流入ABS2和磁盘表面4之间的间隙，从而使浮力施加在滑动器上。另一方面，在后沿处设有在传感器5中形成的磁路5A的间隙5A，磁化数据通过该间隙5A写到磁盘表面4上或从磁盘4上读出。一个悬挂装置6的一端固定在滑动器1的背面表面上，其另一端安装在致动器臂7上。致动器臂7支承滑动器1，并使滑动器2在磁盘的径向上横穿磁盘表面4移动，以将间隙5B 定位在表面4的预定轨道上。悬挂装置6把弹性力施加在滑动器1上，以抵制高速气流的浮力，从而使推动滑动器滑向磁盘表面4，并使滑动器1上的传感器5的间隙5B以预定高度跳过磁盘表面4。

如图2所示，压电元件8A、8B、8C、和8D在分别设置在滑动器1的背表面3上的前后沿的四个角上，这四个压电元件相对于滑动器1的重心G对称地设在滑动器1上，并它们的大小相同。它们的每一块可利用粘贴在滑动器1上的方式来安装在滑动器1上，或以溅射方式设在滑动器1中。压电元件8A、8B、8C、8D与用以对它们中每个压电元件都施加受控交流电压的装置9相连接。如图3所示，在滑动器1上安装的压电元件8A、8B、8C、8D上，可装设一个重物10。重物10使滑动器1大致按压电元件8A、8B、8C、和8D的运动而振动。

如图4所示，压电元件8A、8B、8C、和8D中的每个压电元件都具有如下特性：在正或负电压施加在其两端上时它们将会膨胀或收缩。

如图5所示，当相同相位的交流电压施加在滑动器1上安装有压电元件8A、8B、8C、和8D中的每个压电元件上时，它将以相同的相位反复地收缩和膨胀。当压电元件8A、8B、8C、和8D收缩或膨胀时，滑动器1在以水平姿态上下振动，且其重心G靠收缩或膨胀作用来保持。

据此，在ABS2和盘表面4之间形成有一压缩空气膜，滑动器1 可通过该空气膜静止地漂浮在盘表面4的上方。

在滑动器1长时间静止于盘表面4上，并由此在滑动器1和盘表面4之间发生滞附现象时，单靠上述的均匀上下运动很难把滑动器1从盘表面4分开。为克服这一困难，如图6所示，最好把相位相反的交流电压施加在滑动器1前沿上安装的压电元件8A和8B上及安装在其后沿上的压电元件8C和8D上，从而产生纵向振动（纵振），且使滑动器1能容易地从造成滞附的盘表面上分离开。

很容易理解，若把相位相反的交流电压施加在滑动器1一侧上安装的压电元件8A和8D及在滑动器1另一侧上安装在压电元件8B和8C上，就产生横向振动（横摇）并使滑动器1以类似的方式脱离造成滞附的盘表面。施加在压电元件8A、8B、8C、8D上的交流电压可以受控制，以使纵震和横摇合成。也就是说，用正弦波表示的、相位相差四分之一的四个交流电压可依次施加到压电元件8A、8B、8C和8D上。当然，可根据情况为压电元件8A、8B、8C、和8D的每个压电元件控制这些交流电压的幅度和频率。再如图7所示，两个电压施加在压电元件8A、8B、8C、和8D上，产生纵震和横摇，并使这两电压相互叠加。每个交流电压的幅度和频率可视纵震和横摇的特性而有所不同。

图8示出滑动器1借助压电元件8A、8B、8C、和8D相对于磁盘所作的垂直升起和垂直降落运动。图8a、8b、和8c分别示出磁盘的转速施加在磁盘与滑动器上的作用的力、和滑动器在盘表面上漂浮 的高度。点划线i表示先有技术的接触启动和停止方法的测量结果。

在磁盘转动前的时刻a，向压电元件提供交流电压，使滑动器1垂直升起。在此情况下，可先供给相位相反的交流电压，以使滑动器1与造成滞附的盘相分离，然后供给相同相位的交流电压。在磁盘转动加快的时刻b，切断供给电压元件8A、8B、8C、和8D的交流电压，只靠高速气流启动漂浮。在磁盘转动减慢的时刻c，向压电元件8A、8B、8C、和8D供给相位相同的交流电压，以增加因滑动器1的振动造成的漂浮。在盘停止转动的时刻d，切断交流电压，以使滑动器1垂直降落在盘表面上。

这样得到的滑动器沿垂直方向的升起和降落，与传统的接触启动和停止方法相比，具有如下优点：当磁盘转速低到不足以使滑动器飞行时不致因磁盘与滑动器之间的滑动引起摩擦，而且因磁盘与滑动器磁掸所产生的抖动较小。

另外，如图8C中的虚线f所示，若在滑动器1上的压电元件8A、8B、8C、和8D上仍施加有相同相位的交流电压，则滑动器1的漂浮高度就能保持得更高。当要求高可靠性以防止磁头的碰撞时，就可利用这种较高的漂浮。当切断交流电压时，如图8C中的实线所示，只产生因空气流而造成的漂浮，虽然漂浮高度减小了，但信噪比得到改善。

到此为止描述了垂直升降型滑动器的实施例，但可以理解，本发明的实施例也可用于接触启动和停止型滑动器。在此情况下，如图2 所示，压电元件8A、8B、8C、和8D安装在接触启动和停止型滑动器上，而且施加交流电压以使滑动器振动并脱离造成滞附的盘。

Claims (7)

1、一种滑动器，用以在一记录表面上方移动一个传感器，其特征在于，所作的改进包括：在所述滑动器上设置多个压电元件；供给不同的交流电压的装置，与上述的多个压电元件在电气上连接，用以向上述多个压电元件供给不同的交流电压。

2、根据权利要求1的滑动器，其特征在于，所述供给交流电压的装置向所述多个压电元件供给具有不同频率的交流电压。

3、根据权利要求1的滑动器，其特征在于，所述的供给交流电压的装置向所述多个压电元件供给不同相位的交流电压。

4、根据权利要求1的滑动器，其特征在于，所述多个压电元件设置所述滑动器的前端和后端处。

5、根据权利要求1的滑动器，其特征在于，所述多个压电元件设置在所述滑动器的两侧。

6、根据权利要求1的滑动器，其特征在于，所述多个压电元件设置在所述滑动器的前端和后端的两侧。

7、一种磁盘存贮装置，包括：一个可转动的磁盘，该磁盘具有记录表面，和一个传感器，用以将数据写入上述的记录表面或从所述记录表面读出数据，其特征在于：该装置使用一个滑动器，该滑动器安装有该传感器，并使该传感器在所述盘的所述记录表面上方移动;多个压电元件，设置在所述滑动器上;供给不同的交流电压的装置，与上述的多个压电元件电气上相连接，用以向上述多个压电元件供给不同的交流电压。

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