CN1371513A - 磁盘储存系统中的滑动器 - Google Patents

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Abstract

一种磁盘储存系统(10)包括一转动磁盘(12)和一传感器(42)。传感器(42)安装在一滑动器(36)上,而滑动器由衔铁(32)支承。衔铁(32)被用来移动滑动器(36),使其径向横跨磁盘(12)表面,从而可通过传感器在磁盘(12)表面上读出和写入信息。滑动器(36)包括一面向磁盘(12)表面的空气支承表面。当磁盘(12)转动时,空气支承表面使滑动器在磁盘(12)表面上“飞行”。在空气支承表面上提供衬垫(46),以改善系统的操作性能,并在磁盘(12)表面的停放区(40)设置纹理结构(44)。

Description

磁盘储存系统中的滑动器
技术领域
本发明涉及储存信息的磁盘储存系统。本发明特别涉及用于这种系统的滑动器。
背景技术
磁盘驱动器用来在磁盘表面上储存信息，特别是磁性编码数据，更近代的是光学编码数据。一传感磁头安装在一空气支承滑动器上，而在磁盘高速转动时，滑动器漂浮在磁盘表面上方的空气支承上。在另一种技术里，滑动器与磁盘表面接触而没有空气支承界面，诸如美国专利第5,453,315和5,490,027号所述的。然后，磁头径向定位在磁盘上，以便在所需的位置读回或写入。与空气支承设计有关的好处在这种“接触”滑动器中没有了。
在一种空气支承设计中，空气支承在滑动器和磁盘之间提供一界面，它防止在系统的使用寿命中损坏磁盘，并在由于外部振动而使磁盘驱动系统经受冲击时起到阻尼作用。空气支承还用来在传感元件和磁盘表面之间提供所需的间隔。一挠曲的衔铁沿朝向磁盘表面的方向对滑动器施加一偏压力。该偏压力通过来自空气支承的上升力被抵消，直至达到平衡。如果磁盘的转动速度不足以使滑动器“飞行”，滑动器将接触磁盘表面。这种接触通常在磁盘起动或停转时发生。如果滑动器与磁盘上的一个储存数据的区域接触，该数据可能失去，而磁盘可能被永久损坏。
在许多磁盘驱动系统里，在磁盘表面施加润滑剂，以便在起动和停转过程中减少对磁头和磁盘的损坏。空气或气体也可作为润滑剂。然而，由于静摩擦和粘性剪力产生的、叫做“静态阻力”的现象使滑动器在一段时间未使用后粘住磁盘表面。润滑剂加剧了粘住问题。当滑动器与磁盘表面分离时，这种粘住可能损坏磁头或磁盘。此外，用来转动磁盘的心轴电动机必须提供足够大的转矩来克服这种粘住。
用来克服与粘住有关的问题的一种技术是在磁盘表面的至少一部分上提供纹理结构。由于磁盘驱动系统的飞行高度不断地降低以产生越来越小的传感间隔，机械干涉增加了。这种情况在使用(诸如通过激光纹理结构化凸起提供的)纹理结构停放区的磁盘时特别明显。提供这种激光纹理结构化是为了减少较高程度的静态阻力，而这种静态阻力是当磁头和磁盘接触时由它们的光滑表面产生的。然而，使用目前的激光纹理结构化技术，减轻这种静态阻力所需要的、在停放区的纹理结构区域里的凸起的所需高度大于磁头的正常飞行高度。这在停放区里产生过度的磨损和干扰。然而，如果减少停放区里的纹理结构，静态阻力很快增加至不能接受的程度。
发明内容
一种磁盘储存系统包括一转动磁盘和一传感器。传感器安装在由一衔铁支承的滑动器上。衔铁被用来使滑动器径向横跨磁盘表面移动，从而通过传感器从磁盘表面读出信息或将信息写入磁盘。磁盘表面包括一(例如通过激光纹理结构化技术)被纹理结构化的停放区。滑动器包括一面向磁盘表面的空气支承表面。当磁盘转动时，空气支承表面使滑动器在磁盘表面上“飞行”。在空气支承表面提供衬垫，衬垫与停放区里的凸起或其它纹理结构配合以减少静态阻力，从而不损坏滑动器。
附图的简要说明
图1是按照本发明的一磁盘储存系统的简化的视图；
图2是显示一滑动器与按照本发明的图1中的磁盘的磁头停放区互相作用的侧视图；
图3是包含衬垫的一滑动器的一个实施例的仰视图；
图4是包含衬垫的滑动器的另一实施例的仰视图。
发明内容
图1是一磁盘驱动器10的俯视图，它包括一按照本发明的滑动器。磁盘驱动器10包括一磁盘12，它被安装成可环绕一轴线转动，而该轴线由壳体16里的心轴14限定。磁盘驱动器10还包括一致动器18，它安装在壳体16的底板20上，并可环绕着轴线22相对磁盘14枢转。顶盖24覆盖致动器18的一部分。驱动控制器26与致动器18连接。在该较佳实施例里，驱动控制器26可安装在磁盘驱动器10里，也可位于磁盘驱动器10外侧而适合于与致动器18连接。致动器18包括一致动臂组件28、一刚性支承件30及一磁头万向组件32。磁头万向组件32包括一与刚性支承件30连接的负载梁或弯曲臂34以及通过万向节(未画出)与负载梁34连接的滑动器36。滑动器36按照这里设定的实施例运作，并支承一传感器，以便从磁盘12读出信息和将信息写入磁盘12。
在运作过程中，驱动控制器26接受位置信号，该信号指示磁盘12被存取的部分。驱动控制器接受来自操作者、主机或另一个适当的控制器的信号。根据该位置信号，驱动控制器26给致动器18提供一位置信号。位置信号使致动器18环绕着轴线22枢转。从而使滑动器36(从而使安装在滑动器36上的传感器)在磁盘12表面上方、沿着箭头28所示的方向、大致在一弧形路径中径向移动。驱动控制器26和致动器18以已知的闭路、负反馈方式运作，这样，由滑动器36携带的传感器在磁盘12的所需位置上方定位。一旦传感器适当定位，驱动控制器26即进行所需的读出或写入操作。
通过减少滑动器36的飞行高度可增加记录密度。滑动器36越靠近磁盘12，从磁盘12上读出信息和将信息写入磁盘12的精度越高。
静态阻力和飞行/静态阻力是影响使用过低的飞行记录磁头、以增加面记录密度的两个主要现象。针对这些问题的方案已经出现，即以一种控制方式，在介质表面的某些粗糙处减少磁头—介质界面处的接触面积。在介质表面上存在的凹凸不平虽然可能被限定在一个小的专用区40(即“停放区”)里，但在运作过程中将增加磁头—介质接触的机会，由此给过低飞行的实际位置设定一个限度。使用通用的激光纹理结构化技术，在停放区里的、减少静态阻力所需要的碰撞高度超越了磁头的正常飞行高度。这产生了滑动器表面和纹理结构化的停放区之间的干扰。这种干扰可能导致增加磁头和介质的磨损，最终导致界面失效。如果在纹理结构区域的碰撞程度降低，静态阻力将快速增加至不能接受的程度，范围从10克至50克或更高，这取决于高度减少的量。
本发明在与停放区的纹理结构有关的滑动器表面上使用衬垫。由于本发明，减少静态阻力所需要的间隔在滑动器和磁盘之间被均分。1998年12月9日提交的、名称为“磁盘储存系统中的滑动器”的美国专利第09/029,276号公开了滑动器和衬垫结构的许多例子，该专利已转让给本受让人，并在这里被参考引用。
图2是磁盘12的一部分、即靠近停放区40的部分的侧视剖视图，它显示了携带着磁头42的滑动器36与停放区40的关系。可利用任何适当的纹理结构化技术、诸如激光纹理结构化使停放区40纹理结构化，从而形成凸起、突出、浮雕或其它凹凸不平44。凹凸不平44可以具有任何需要的形状、结构、尺寸或密度，并可由来自磁盘12的突出或陷入磁盘12的浮雕形成。滑动器36包括许多衬垫46。凹凸不平44和衬垫46共同作用以减少滑动器36与停放区40之间的静态阻力。这种结构允许滑动器在较低的高度飞行，因为用于减少静态阻力的一些间隔与凹凸不平44均分。较低的飞行高度改善了记录性能，并为增加的储存密度创造条件。衬垫46可用(例如)具有优良摩擦性能的金刚石状碳(DLC)制造。然而，其它的材料、诸如硅碳(SiC)也可使用。
衬垫46还允许滑动器36和磁盘12之间的较高程度的干涉，因为它们是用具有优良耐磨性的金刚石状碳制造的。这个磨损发生在衬垫46上，而不是在滑动器36或磁盘12上。如果适当地选择衬垫46的高度和位置，磨损将达到一种稳定状态，而静态阻力在界面的总寿命中将维持在很低的水平上。在滑动器36上附加金刚石状碳将减少凹凸不平44的高度，同时仍提供良好的静态阻力和耐磨性。由于当衬垫46用金刚石状碳制造时较高程度的干涉是可容忍的，因此较佳的是在停放区40中提供减少的激光纹理结构，而不是不要激光纹理结构，因为相对静态阻力的附加的安全系数和相对磁盘曲率变化的显著减少的磁化率的缘故。
图3是按照本发明一个实施例的滑动器36的仰视图。滑动器36包括轨道50和中心岛52，其上安装着衬垫46。在图3所示的实施例里，靠近滑动器36的后沿54的衬垫46与其它的衬垫相比具有减少的高度。衬垫46可由金刚石状碳形成。图3所示的结构在滑动器36的空气支承表面56和图2所示的停放区40的凹凸不平44之间提供了良好的保护以防止接触。衬垫46在后沿54附近的减少的高度给整个空气支承表面56提供了更完整的保护，而这样的衬垫高度将不会干涉磁头的性能。衬垫46在空气支承表面56的大部分区域最适宜高度可能太高而不允许衬垫46设置在中心岛52和轨道50的后部，因为它们可能接触磁盘12的表面，并在传感磁头和磁盘表面之间产生增大的间隔。非常重要的是当设置衬垫46时考虑到横跨多个滑动器的空气支承性能的分布情况，以确保全部滑动器36将因衬垫接触而不经受增加的传感间隔。对于图3中的设计，可在整个空气支承表面上分析分开的磁头和磁盘，以便最适宜的设置衬垫46。
图4是按照另一个实施例的滑动器36的立体图。在图4所示的实施例里，提供少量的衬垫46，然而提供比图3中的衬垫大的面积。当然，有许多不同的衬垫形状、尺寸、位置、分布，它们可按照本发明使用。此外，所有的衬垫在整个空气支承表面可以具有相同的高度。
本发明提供了一种技术，它在滑动器上提供衬垫，而在磁盘的停放区提供凹凸不平，以便提供两种结构上的益处。在磁头的空气支承表面上附加金刚石状碳的衬垫将减少在停放区里的纹理结构的高度，同时仍然良好的静态阻力性能。此外，滑动器上的衬垫的高度可以减少，从而降低飞行高度，改善性能和增加记录密度。衬垫可被设计成可磨损到稳定状态为止。此外，磨损将不会发生在滑动器上或磁盘上。本发明允许磁头和磁盘之间的增加的干涉水平，因为接触发生在金刚石状碳衬垫上。在一个较佳实施例里，在磁盘表面上的激光纹理结构被设计成具有等于或小于飞行高度的滑移雪崩。位于磁头上的衬垫的高度被设计成能正常地清扫在数据区(非纹理结构区)的磁盘。对于上述目的和已知的空气支承性能，选择激光凸起高度和得出衬垫高度和位置。例如：
飞行高度＝0.5μm；
介质纹理结构＝0.5μm；
衬垫高度＝300，而凸起位置距后沿10-12密耳(mil)。在一个实施例里，在磁盘表面上的激光纹理结构是60-90的高度、4-6μm的直径、具有从11×11至16×16μm的间隔；以及在滑动器表面的衬垫约是20μm的直径、250-300的高度、带有根据飞行间隙定位的后排、中心到中心间隔60-80μm并有总共40至60个衬垫(图3)。根据飞行间隙，滑动器上的后排衬垫可比前排衬垫(100至200)有较低的高度。也可使用衬垫直径和数量的其它变动值(图4)。在另一个实施例里，激光纹理结构高度是40-100、直径是3-8μm、并具有从11×11至25×25μm的间隔。磁盘上的纹理结构具有8500 1/mm2至1600 1/mm2的密度。
虽然已参考较佳实施例描述了本发明，但本技术领域的技术人员知道，在不超出本发明构思和范围的情况下还可对形式和细节作出许多改变。通常，衬垫可沿空气支承表面的任何突出部分、诸如侧面轨道、中心轨道、中心岛等设置。通常，本发明包括任何尺寸、形状、高度、排列、结构、密度等的衬垫或纹理结构之类。这些纹理结构或衬垫可按照所需的工艺来制造。本发明可与任何类型的传感元件、诸如感应的、磁阻的、光学的元件等一起使用。

Claims (20)

1.一种磁盘储存系统。它在转动磁盘表面上储存信息，它包括：
一滑动器，从磁盘表面读出信息或将信息写入磁盘表面；以及
一在磁盘表面的停放区，当磁盘不动时用来支承滑动器。
2.一种磁盘储存系统，它包括：
一具有磁盘表面的转动磁盘；
一传感磁头，可在磁盘表面读出和写入信息；
与传感磁头连接的传感电路；
一滑动器，具有形成在其上的轨道，并具有一空气支承表面，滑动器在磁盘表面附近支承传感磁头；
安装在轨道上的许多衬垫，它们具有在接触起动/停止(CSS)过程中与磁盘表面接触的面积和选定的的高度，以便在CSS过程中提供理想的最大静态阻力；以及
在磁盘表面的一停放区，其上形成有纹理结构。
3.如权利要求2所述的磁盘储存系统，其特征在于，滑动器具有前沿和后沿，靠近后沿的衬垫具有比靠近前沿的衬垫小的高度。
4.如权利要求2所述的磁盘储存系统，其特征在于，衬垫包括金刚石状的碳。
5.如权利要求2所述的磁盘储存系统，其特征在于，滑动器包括中心岛。
6.如权利要求5所述的磁盘储存系统，其特征在于，还包括在中心岛上的衬垫。
7.如权利要求2所述的磁盘储存系统，其特征在于，衬垫和纹理结构具有各自的高度，以便减少在停放区的静态阻力。
8.如权利要求7所述的磁盘储存系统，其特征在于，纹理结构具有选定的高度，以便与衬垫高度配合而减少滑动器的飞行高度。
9.如权利要求2所述的磁盘储存系统，其特征在于，衬垫磨损后达到与纹理结构平衡。
10.如权利要求2所述的磁盘储存系统，其特征在于，纹理结构包括激光纹理结构。
11.如权利要求2所述的磁盘储存系统，其特征在于，衬垫包括碳。
12.如权利要求2所述的磁盘储存系统，其特征在于，衬垫具有在250和300之间的高度，而停放区里的纹理结构在40和100之间的范围内。
13.如权利要求2所述的磁盘储存系统，其特征在于，衬垫具有20μm的直径，而纹理结构具有11×11μm至16×16μm的间隔。
14.如权利要求2所述的磁盘储存系统，其特征在于，纹理结构具有4μm至6μm的直径，而衬垫具有60μm至80μm的中心至中心间隔。
15.一种减少磁盘储存系统里的静态阻力的方法，包括：
使储存系统中的磁盘表面的停放区纹理结构化；以及
在滑动器的轨道上形成衬垫，其中，衬垫和纹理结构配合以减少停放区里的静态阻力，纹理结构还允许衬垫的减少的高度和减少的飞行高度。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，纹理结构包括激光纹理结构。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，衬垫包括金刚石状的碳。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，衬垫包括SiC。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括在滑动器的后沿附近形成高度比前沿附近形成的衬垫高度小的衬垫。
20.一种按照权利要求15所述的方法制造的磁盘储存系统。
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