CN1337703A - 浮动式磁头滑块和使用该磁头滑块的记录/再现装置 - Google Patents

Abstract

一种具有一轨道平面的浮动式磁头滑块,该轨道平面根据由记录载体的旋转所产生的空气流的动压起着空气支承的作用,其支承用于记录和再现信息的记录/再现装置使在该装置与记录载体的表面之间保持一预定的间隙,其中所述轨道平面的一个边缘(一个轨道)只包括椭圆和圆中的任一个和它们的切线,优选轨道平面的边缘构成为连续环形的,并且通过利用这样的浮动式磁头滑块,提供一种浮动式磁头滑块,其即使在粉尘可能进入其中的环境中也具有高度的可靠性,并提供一种使用这样的浮动式磁头滑块的记录/再现装置。

Description

浮动式磁头滑块和使用该磁头滑块的记录/再观装置

发明背景

1.发明领域

本发明涉及一种浮动式磁头滑块和具有这种磁头滑块的记录/再现装置，其中磁头滑块例如设置在磁性记录/再现装置中并构成使在开动时磁头在一记录载体的表面上浮动。

2.相关技术描述

一般，在一记录/再现装置和硬盘装置中，必须避免由于磁盘表面与磁头接触产生的磨损/损坏。因此，为磁头提供一具有空气支承表面(空气润滑表面)的浮动式滑块以便借助于空气压力在盘旋转的时刻在磁头与磁盘之间确保一预定的间隙。

图13为一通用的滑块100由下面看去的透视图。如图13中所示，滑块100设有轨道101a、101b，其每个都具有空气支承表面(空气润滑表面)，并且磁头102固定在轨道101b的一个端面上。而且，如图14中所示，磁盘103旋转时产生的气流在轨道101a和101b上产生一浮力(压力)。该浮力使滑块100和磁头102向磁盘103的表面以上浮动，其间具有微小的间隙(浮动高度)。已经确认在目前商业上可利用的硬盘驱动器中浮动高度约为0.04μm，并且约0.02μm的浮动高度处于研究水平中。

按照浮动磁头式的硬盘驱动器，如上所述，即使在表面上具有不平度的盘的情况下，也有可能通过使磁头顺应该表面上的不平度来减小间隙损失。此外，有可能防止磁头接触磁盘的表面以便防止磁盘磨损和损坏。

另外，如上所述，滑块的浮动高度是非常微小的。因此，即使在很少量的粉尘进入硬盘驱动器内的情况下，就会造成硬盘驱动器的严重损坏。因此，通常是将硬盘驱动器安装在高度受控的清洁的房间内。

然而，在可拆式硬盘装置中，其中盘可以装上/拆下，对硬盘装置总是设有一大的狭槽用于插入和拉出一记录载体，并且不可避免地，日常生活环境中存在的粉尘总是进入装置。一旦粉尘进入浮动式磁头滑块的空气支承表面，浮动高度的量就会改变并且数据不可能被正确地录制和读出，甚至由于滑块与盘的接触数据可能被损坏。因此，在使用浮动式磁头系统的可拆式硬盘装置中，粉尘控制成为待解决的最重要的问题。

此外，近几年来，在露天使用个人计算机以及显著普及化的笔记本式个人计算机的情况很多。在露天中取出并使用个人计算机的情况下，增加了给予内装硬盘装置各种振动和冲击的可能性，这由于由滑块引起的振动会导致损坏硬盘的问题。通过在盘旋转时滑块与磁盘之间产生的空气压力形成了空气膜，因为该空气膜的弹簧硬度本身具有的刚度约为支承一小汽车的一悬架的刚度的50倍，滑块几乎不会因外部给予的某种振动或冲击而产生大的振动。然而，在个人计算机的壳体碰撞某个角落的情况下或在个人计算机本身碰撞地面的情况下，滑块可能产生大的振动并接触硬盘。因此，考虑到数据保护，将一硬盘装置安装在户外使用的个人计算机中是十分危险的。

然而，由于硬盘装置具有高速数据处理、大容量和低成本的优点，即使在以户外使用为前提下的笔记本式个人计算机的情况下，除了使用硬盘装置以外没有别的选择。因此，要求硬盘装置保证在受到外部的振动和冲击的情况下的可靠性，换言之，防止滑块接触硬盘是非常重要的。

发明内容

本发明考虑到解决上述问题并提供一种浮动式磁头滑块，其即使在粉尘可以进入其中的环境中也具有高度的可靠性，并且提供一种使用这种浮动式磁头滑块的记录/再现装置。

为了解决上述问题，按照第一基本的观点，提供一种具有至少一个轨道平面的浮动式磁头滑块，该轨道平面根据由记录载体的旋转所产生的空气流的动压起着空气支承的作用，其支承用于记录和再现信息的记录/再现装置使在该装置与记录载体的表面之间保持一预定的间隙，其中轨道平面的所有的边缘或几乎所有的边缘(即轨道)都只包括许多直线和圆弧；各圆弧是椭圆和圆中之一个的一部分，用于光滑地连接两直线的各端。其中，优选使位于同一高度水平的轨道平面之一个边缘构成为连续环形的。

按照这样的结构，在因滑块受到振动和冲击使滑块与磁盘突然接触的情况下，通过只用许多直线和圆弧构成轨道平面的边缘(轨道)使其变得不大可能损坏盘的表面，其中各圆弧是椭圆或圆的一部分用以光滑地连接两直线的各端。顺便说说，优选使磁头滑块包括具有多个高度水平的多个轨道平面。

此外，最好是进入最接近于磁盘的轨道平面的面积为滑块的起空气支承作用的总面积的30％或更大，更优选地，为总面积的40％或更大。

按照这样的结构，在具有多水平的边缘(轨道)的滑块中，当将进入最接近于磁盘的第一轨道平面的面积设定成与滑块的空气支承表面相比尽可能大时，就有可能减小浮动高度上的变化，即使在粉尘附着在轨道平面上的情况下也是如此。此外，即使在滑块进入与盘接触的情况下，因为滑块与盘之间的接触压力保持低的值，其变得不大可能使盘受到损坏。

此外，最好是轨道平面包括至少多个分支部分，其形成在相反于运动方向的一中心部分和两端部分并且包括一形成在运动方向的前面的连结部分以便连结各分支部分。按照这样的结构，轨道平面具有梳状形状。

此外，按照本发明的第二基本的观点，提供一种具有浮动式磁头滑块的记录/再现装置，该浮动式磁头滑块具有至少一个轨道平面，其根据由记录载体的旋转所产生的空气流的动压起着空气支承的作用，其支承用于记录和再现信息的记录/再现装置使在该装置与记录载体的表面之间保持一预定的间隙，其中轨道平面的一个边缘只包括许多直线和圆弧，各圆弧是椭圆或圆的一部分，用于光滑地连接两直线的各端。

按照这样的结构，可以提供一种具有按第一观点的浮动式磁头滑块的记录/再现装置。

如上所述，按照本发明，可以提供一种浮动式磁头滑块，其即使在粉尘可以进入其中的环境中也具有高度的可靠性并且可以提供一种使用这种浮动式磁头滑块的记录/再现装置。

顺便说说，本发明的其他的特性特征和由本发明带来的显著效果可以由以下对本发明的实施方案的描述和附图理解之。

附图说明

图1为按照本发明的一个实施方案的磁盘装置的透视图。

图2为图1中所示装置的一个臂的端部部分之放大示意结构图。

图3A为图2中所示滑块从下面看去的透视图；图3B为图2中所示滑块的平面图；以及图3C为图3A中所示滑块沿线III-III取的纵向剖视图。

图4示出图2中所示滑块的另一形式。

图5同样示出图2中所示滑块的又一形式。

图6同样示出图2中所示滑块的又一形式。

图7同样示出图2中所示滑块的又一形式。

图8同样示出图2中所示滑块的又一形式。

图9同样示出图2中所示滑块的又一形式。

图10为用来说明一传统的滑块的缺点之示意图。

图11A为传统的凸台式滑块从下面看去的透视图，而图11B为其平面图。

图12为按照本发明的对比试验的结果的曲线图。

图13为普通的滑块从下面看去的透视图。

图14为用来说明普通的滑块的操作之示意图。

优选实施例描述

现在，将参照附图描述本发明的一个实施例。

图1为装入或从外部连接于计算机等的硬盘装置1(硬盘驱动器)的结构的一实例之透视图。

在图1中，标号2表示硬盘装置1的壳体。一图中未示出的主轴电机安装在壳体2的底部。磁盘3由主轴电机驱动以不变的角速度旋转。

此外，臂4的支承端部4a可摆动式固定于壳体2的一个角落处。一图中未示出的音圈电机连接于臂4的支承端部4a，并且驱动臂4的端部部分4b沿磁盘3的上表面摆动。

如图2中所示，该实施方案的滑块6通过悬架5固定于臂4的端部部分4b。悬架5包括固定于臂4的支承端部4a一边的弹簧部分7和用于将滑块6连接于弹簧部分7的框架8与支枢9。此外，滑块6具有确保滑块6与磁盘3间的预定的间隙(浮动高度)的作用，这是通过使在由悬架5施加的向下载荷与由于磁盘3的旋转产生的空气压力形成的向上浮力之间保持平衡来实现的。

磁头10固定于滑块6的后端平面。当一预定的电压施加于音圈电机时其驱动臂4摆动。据此，固定于滑块6的磁头10沿磁盘的基本上径向方向运动，换言之，滑块6进行搜寻操作，以便在一磁盘3的预定磁路上记录信息或从其再现信息。

以下，将详细说明该实施方案的滑块6的结构。

图3A为滑块6从下面看去的透视图，图3B为滑块6的平面图；以及图3C为滑块6沿线III-III取的纵向剖视图。

如图3A～3C中所示，滑块6具有第一轨道12和第二轨道13。在本说明书中，一轨道表示一轨道平面的一个边缘。利用这些轨道12和13，构成第一轨道平面15、第二轨道平面16和第三轨道平面17，各轨道平面具有不同的高度水平。所有的第一和第二轨道12和13都包括许多直线和圆弧，各圆弧是椭圆或圆的一部分以便光滑地连接这些直线；各轨道12和13具有环状形状，沿途没有分段。此外，第一和第二轨道12和13的空气引入端11具有一单峰的形状。将滑块6构成使第一轨道平面15的面积占第一、第二和第三轨道平面15～17的总面积的40％以上。

此外，第一轨道平面15形成为栉状的，即具有三个分支部分15a～15c的梳状形状，并且这三个分支部分在运动方向的前面被相互连结成一体。按照这样的结构，分别在分支部分15a与15b之间和在分支部分15b与15c之间形成了负压力槽18和19。磁头10固定于沿位于滑块6的中心的分支部分15b的运动方向的后端部。

以下，将说明具有这样的结构的滑块6的操作。

将滑块6设计成能利用沿离开磁盘3方向的正压力和沿向着磁盘3方向的负压力使磁盘3与滑块6之间具有一预定的间隙(浮动高度)，而使正压力与负压力间的差值和由悬架施加的载荷保持平衡。

在这种情况下，第一轨道平面15的面积与其他的轨道平面16和17相比较大，第一轨道平面15承受大部分上述的正压力。因此，与传统的滑块相比，有可能利用本发明的滑块6来降低最接近于磁盘3的轨道平面上单位面积的载荷。

按照以上描述的结构，可以达到以下作用和效果。

首先，即使在第一轨道平面15上形成有粉尘的情况下，也变得能够保持滑块6的浮动高度。

换言之，按照上述结构，第一轨道平面15有可能具有大的面积，其变得能够降低轨道平面单位面积的载荷负担。而且，由于存在负压力槽提高了抗负压力的能力。因此，即使在粉尘存在于第一轨道平面15上的情况下，也可以保持对产生正压力的影响很小。这使得产生的正压力能足以浮起滑块6。

其次，即使在由于存在大量粉尘使其浮动性显著降低并且滑块6进入与磁盘3接触的情况下，也可以保持其接触压力很小。

换言之，按照上述结构，位于最高水平的第一轨道平面15以这样的情况进入与磁盘3接触，在该情况下，因为轨道平面的单位面积的载荷负担是很小的，因此，如上所述，与磁盘3的接触压力变得很小。这得到使磁盘3很少受损坏的效果。

第三，按照上述结构，因为轨道平面也形成在位于第一轨道平面15的中心的分支部分15b中并且所有的轨道用许多直线和圆弧成环状形成，其中各圆弧是椭圆和圆的一部分用以光滑地连接一条直线和另一条直线的各端部，所以磁盘3很少受损坏。

换言之，为了获得大量空气流来稳定悬浮，通常将滑块6的空气支承表面加工成使其中心部分比两边缘部分具有向着磁盘方向凸起的形状，即所谓“拱顶”。当具有加工成“拱顶”的凸台式轨道平面接近磁盘时，如图10中所示，一分开的轨道平面的边缘部分20在几何学上首先进入与磁盘3接触，这导致磁盘被轨道平面的锐利边缘损坏的很大的可能性。

在另一方面，该实施方案的滑块6在其中心部分具有分支部分15b并且所有的轨道都是连续形成的。而且，因为在分支部分15a与15b和分支部分15b与15c之间分别形成有负压力槽18和19，所以改善了抗负压力的阻力。因此，上述问题几乎不会发生，并且盘被轨道的边缘损坏的可能性变得很小。

此外，近几年来，为了稳定滑块的悬浮，在滑块当中流行着具有多个凸台式轨道21至25这样一种滑块26，如图11中所示，已知具有凸台式轨道21～25这样的滑块26在动力浮动稳定性方面是优越的，导致在稀薄空气中浮动高度上不大的降低，然而，在另一方面，在由于振动或冲击使滑块26进入与磁盘接触的情况下，磁盘可能被轨道21～25的锐角损坏。

另一方面，由于所有的轨道都用直线和连接各直线的各端部的圆弧构成为环形的，该实施方案的滑块6在防止磁盘被损坏的方面是有效的。该实施方案已参照图3A至3C作了描述，然而，也有可能利用例如具有如图4至9中所示形状的滑块。在图4中，分支部分15b的端部部分(连接有磁头的部分)具有较大的面积。此外，分支部分15a和15c都具有较窄的端部部分。在图5中，分支部分15a至15c的所有轨道设置成平行的，并且分支部分15a和15c的面积制得较小而负压力槽18和19设置得较大。图6至9示出修改的实例，其中分支部分15b的底部115的面积各不相同。如上所述，虽然分支部分和负压力槽的形状可进行种种设置，但在每一实施方案中各轨道都是用直线和连接各直线的各端的圆弧形成。而且，轨道构成为连续的环形的，并且轨道平面具有靠近空气引入端的一个单峰。(实例)

现在，将描述对比传统的凸台式滑块26和本实施例的滑块6的耐用性的试验结果。

对比试验中采用了三种滑块：第一滑块是具有凸台式轨道平面的滑块(如图11中所示)，第二和第三滑块是按照本发明的那些(如图3A至3C中所示)。第一轨道相对于滑块的空气支承表面的总面积之比值对第一到第三滑块分别为15.2％、34.4％和41.9％。所有的滑块的尺寸为1.25×1.0×0.3mm，并且由悬架施加其上的载荷为3.0克力。

对比试验这样来进行，使三种滑块在受控的粉尘存在的大气中长时间的浮动以便在固定的时间间隔内测定滑块与盘之间的接触力。对比试验的结果示于图12中。

按照图12，接触力首先在传统的凸台式滑块(图11中所示者)中升高，其次在本发明的一个滑块中升高，其第一轨道平面的面积比为34.4％，而最后是另一滑块，其面积比为41.9％。换言之，发现了，第一轨道平面相对于滑块总面积的面积比越小，接触力升高越早。因此，断定本发明的滑块比传统的滑块更为优越。

此外，虽然不予精确地描述，根据其他的实验性试验该实验性试验的加速系数为约1000倍，因此，在该实验性试验中40小时或更长的耐用性是需要的以便确保用于装置的滑块的五年或更长时间的耐用性。在另一方面，接触力在传统的滑块中急剧地升高，并且在实验性试验进行中各轨道和盘在短时间内就被损坏，不可能确保生产水平的质量。

另一方面，根据实验性试验的结果，通过将第一轨道平面相对于滑块的空气支承表面的面积比设定为30％或更大来确保生产水平的可靠性成为可能的了，更优选地，该面积比设定为40％或更大以进一步改善耐用性。

应该指出本发明并不限于上述实施方案，并且当然在本发明的范围内可以进行各种修改。

例如，在上述实施方案中，记录/再现装置是一硬盘装置，然而，记录/再现装置并不限于这种情况。本发明甚至可以应用于一软盘记录/再现装置只要该装置使用一浮动式磁头滑块即可。

此外，上述浮动式磁头滑块可以是近接触型式。

Claims (16)

1.一种具有至少一个轨道平面的浮动式磁头滑块，该轨道平面根据由记录载体的旋转所产生的空气流的动压起着空气支承的作用，其支承用于记录和再现信息的记录/再现装置使在该装置与记录载体的表面之间保持一预定的间隙，其中轨道平面的一个边缘包括许多直线和圆弧，各圆弧是椭圆和圆中之一个的一部分，用于光滑地连接两直线的各端。

2.按照权利要求1所述的浮动式磁头滑块，其特征在于，位于同一高度水平的所述轨道平面的一个边缘构成为连续环形的。

3.按照权利要求1所述的浮动式磁头滑块，其特征在于所述轨道平面具有一单峰靠近空气引入端。

4.按照权利要求1所述的浮动式磁头滑块，其特征在于，所述轨道平面包括至少多个分支部分，其形成在相反于运动方向的一中心部分和两端部分并且包括一形成在运动方向的前面的连结部分以便连结各分支部分使之具有梳状形状。

5.按照权利要求1所述的浮动式磁头滑块，其特征在于，一负压力槽位于所述轨道平面的各分支部分之间。

6.按照权利要求1所述的浮动式磁头滑块，其特征在于，进入最接近于记录载体的轨道平面的面积为所述起空气支承作用的磁头滑块的总面积的30％或更大。

7.按照权利要求1所述的浮动式磁头滑块，其特征在于，进入最接近于所述记录载体的轨道平面的面积在设置在所述磁头滑块上的所有轨道平面当中是最大的。

8.按照权利要求1所述的浮动式磁头滑块，其特征在于，所述轨道平面的一个边缘只包括许多直线和圆弧，各圆弧是椭圆和圆中之一个的一部分，用于光滑地连接两直线的各端。

9.一种记录/再现装置包括一具有一轨道平面的浮动式磁头滑块，该轨道平面根据由记录载体的旋转所产生的空气流的动压起着空气支承的作用，其支承用于记录和再现信息的记录/再现装置使在该装置与记录载体的表面之间保持一预定的间隙，其中轨道平面的一个边缘包括许多直线和圆弧，各圆弧是椭圆和圆中之一个的一部分，用于光滑地连接两直线的各端。

10.按照权利要求9所述的记录/再现装置，其特征在于，位于同一高度水平的所述轨道平面的一个边缘构成为连续环形的。

11.按照权利要求9所述的记录/再现装置，其特征在于所述轨道平面具有一单峰靠近空气引入端。

12.按照权利要求9所述的记录/再现装置，其特征在于，所述轨道平面包括至少多个分支部分，其形成在相反于运动方向的一个中心部分和两端部分并且包括一形成在运动方向的前面的连结部分以便连结各分支部分使之具有梳状形状。

13.按照权利要求9所述的记录/再现装置，其特征在于，一负压力槽位于所述轨道平面的各分支部分之间。

14.按照权利要求9所述的记录/再现装置，其特征在于，进入最接近于磁盘的轨道平面的面积为所述起空气支承作用的磁头滑块的总面积的30％或更大。

15.按照权利要求9所述的记录/再现装置，其特征在于，进入最接近于所述记录载体的轨道平面的面积在设置在所述磁头滑块上的所有轨道平面当中是最大的。

16.按照权利要求9所述的记录/再现装置，其特征在于，所述轨道平面的一个边缘只包括许多直线和圆弧，各圆弧是椭圆和圆中之一个的一部分，用于光滑地连接两直线的各端。

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