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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft magnetische Aufzeichnungsvorrichtungen.
Spezieller betrifft die Erfindung einen teilweisen oder Pseudokontakt-Gleitkopf
mit einem magnetischen Wandler, der zum Schreiben in ein und zum
Lesen aus einem Aufzeichnungsmedium wie einer Magnetplatte verwendet
wird.
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BESCHREIBUNG DES STANDES DER
TECHNIK
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Magnetische
Aufzeichnungssysteme übertragen
Daten durch Wandler, die durch einen Luftlager-Film bzw. eine -Schicht
gelagert werden, wenn sie sich relativ zur Oberfläche einer
magnetischen Aufzeichnungsplatte bewegen. Solche Wandler müssen entweder
nur einige wenige Mikrometer über
einer rotierenden Plattenoberfläche "schweben" (Schwebeköpfe) oder
die rotierende Scheibe leicht (Pseudokontakt-Köpfe) innerhalb eines Sicherheitsbereiches
berühren.
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Der
Luftlager-Film wird erzeugt, indem die Luft unter Druck gesetzt
wird, wenn sie zwischen der rotierenden Plattenoberfläche und
dem Gleitkopf-Körper
strömt.
Für Pseudokontakt-Köpfe wirkt das
Luftlager so, dass sie ohne harten physikalischen Kontakt einen
sehr feinen Zwischenraum zwischen dem Gleitkopf-Körper und
der rotierenden Platte bereitstellt. Dies minimiert eine Oberflächenabnutzung und
Beschädigung
des teilweisen oder Pseudokontakt-Kopfes und der magnetischen Platte
während des
Betriebs, während
eine enge Trennung aufrechterhalten wird, um eine magnetische Aufzeichnungsstruktur
mit hoher Dichte zu gewährleisten.
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Wenn
die Soll-Schwebehöhe
(der Abstand zwischen dem Gleitkopf-Körper und der rotierenden Plattenoberfläche) des
Pseudokontakt-Gleitkopfes abnimmt, erreicht der magnetische Wandler
eine höhere
Auflösung
zwischen den einzelnen Datenbitstel len auf der Platte. Um eine höhere Aufzeichnungsdichte
zu erreichen, muss daher die Schwebehöhe so weit wie möglich reduziert
werden, ohne Zuverlässigkeitsprobleme
zu verursachen. Probleme können auftreten,
wenn übermäßige und
unerwünschte Schwankungen
der Schwebehöhe
einen harten Kontakt zwischen dem Pseudokontakt-Gleitkopf und dem schnell
rotierenden Aufzeichnungsmedium zur Folge haben. Ein solcher harter
Kontakt führt
zur Abnutzung des Gleitkopfes und der Aufzeichnungsoberfläche und
kann bei bestimmten Bedingungen für den Betrieb des Plattenantriebs
katastrophal sein.
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Dementsprechend
werden Entwicklungsanstrengungen fortgesetzt, um immer niedrigere Schwebehöhen anzustreben,
während
versucht wird, gleichförmige
oder optimale Schwebehöhen-Bedingungen über einen
Bereich von Schwebebedingungen wie Schwankungen der Tangentialgeschwindigkeit
von den inneren zu den äußeren Spuren, Spur-Suchbewegung
mit hoher Geschwindigkeit und schwankenden Versatzwinkeln bereitzustellen.
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Die
Umfangsgeschwindigkeit der Platte steigt vom Innendurchmesser (ID)
zum Außendurchmesser
(AD) der rotierenden Platte linear an. Weil der Gleitkopf typischerweise
höher schwebt,
wenn die Geschwindigkeit des Platten-Aufzeichnungsmediums zunimmt,
gibt es für
die äußere Führung des Gleitkopfes
eine Tendenz, höher
zu schweben als die innere Führung.
Daher hat der Pseudokontakt-Gleitkopf eine Struktur, die gewährleistet,
dass bei einem Versuch, der Tendenz der äußeren Führung entgegenzuwirken, höher zu schweben
als die innere Führung,
ein Querneigungswinkel erzeugt wird. Der Querneigungswinkel wird
als der Kippwinkel zwischen der Hauptebene des Gleitkopfes in der
radialen Richtung der Platte und der Hauptebene der Plattenoberfläche definiert.
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Die
Fähigkeit, Änderungen
im Querneigungswinkel zu steuern oder zu erzeugen, ist wichtig, um
anderen Kräften
entgegenzuwirken, die während der
Herstellung oder des Betriebs des Plattenantriebs erzeugt werden.
Einige dieser Kräfte
oder Faktoren, die ausgeglichen werden müssen, beinhalten: Herstellungsfehler
bei der Kardanaufhängung,
die den Gleitkopf am Aufhängungsarm
befestigt; dynamische Kräfte,
die auf den Luftlager-Gleitkopf durch den Spur-Zugriffsarm während des
Spur-Zugriffs ausgeübt
werden, und schwankende Versatzwinkel tangential zur Plattendrehung,
von der Mittellinie des Gleitkopfes aus gemessen.
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Zum
Beispiel entwickelt sich ungeachtet des speziellen Versatzwinkels
mit Bezug auf die Richtung der Luftströmung eine ungleiche Luftverteilung
zwischen den äußeren und
inneren Seitenführungen. Dies
bewirkt, dass der Gleitkopf mit der inneren Führung weit näher an der
Plattenoberfläche
schwebt als mit der äußeren Führung. Infolgedessen
steigt die Wahrscheinlichkeit eines physikalischen Kontaktes mit
der Plattenoberfläche
bei dieser minimalen Schwebehöhe
des Gleitkopfes an. Daher gibt es kontinuierliche Anstrengungen,
Luftlager-Gleitköpfe
zu entwickeln, die einen Wandler so nahe wie möglich an die Plattenoberfläche mit
einer konstanten Schwebehöhe
und einem konstanten Querneigungswinkel ungeachtet der schwankenden
Schwebebedingungen wie der Plattengeschwindigkeit und den Versatzwinkel-Schwankungen heranführen.
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Um
stabile Schwebeeigenschaften zu erhalten, sollte der Gleitkopf außerdem bei
einem Steigungswinkel schweben, der in einen sicheren vorgegebenen
Bereich fällt.
Der Steigungswinkel wird als der Kippwinkel zwischen der Hauptebene
des Gleitkopf-Körpers
in der tangentialen Richtung der rotierenden Platte und der Hauptebene
der Plattenoberfläche
definiert. Der Steigungswinkel ist im Normalfall, in dem die Schwebehöhe des hinteren
Abschnitts des Gleitkopfes niedriger ist als die des vorderen Abschnitts
des Gleitkopfes, positiv. Ein Wandler befindet sich im Allgemeinen
an der niedrigsten Stelle des hinteren Abschnitts des Gleitkopfes.
Wenn der beabsichtigte positive Steigungswinkel zu klein ist, gibt
es die Möglichkeit,
dass der Gleitkopf absinken wird oder unbeabsichtigt in eine negative
Steigungswinkel-Ausrichtung übergeht,
die zum Beispiel durch eine innere oder äußere Beeinflussung verursacht wird,
wodurch die Vorderkante des Gleitkopfes auf die rotierende Platte
auftreffen kann. Wenn andererseits der Steigungswinkel zu groß ist, kann
die Luftzähigkeit,
die für
ein stabiles Schweben benötigt
wird, nachteilig verringert werden, was wiederum eine Kollision
mit der Platte zur Folge haben kann. Um eine Stabilität aufrecht
zu erhalten, während
die Situation eines negativen Steigungswinkels vermieden wird, sollte
daher der Gleitkopf so konfiguriert sein, dass der Steigungswinkel
gesteuert werden kann, um in einen optimalen Bereich zu fallen.
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Ein
weiterer zu beachtender Faktor bezüglich des Steigungswinkels
ist die allgemeine Tendenz für
den Steigungswinkel, anzusteigen, wenn der Versatzwinkel ansteigt,
da der Gleitkopf näher
am äußeren Durchmesser
der Platte angeordnet ist. Damit sollte der Steigungswinkel ungeachtet
der Schwankungen des Versatzwinkels in einen sicheren Bereich fallen,
um die gewünschte
dynamische Leistungszuverlässigkeit
der Berührungsfläche Kopf/Platte
zu gewährleisten
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1 ist
eine schematische Perspektivansicht eines herkömmlichen abgeschrägten, flachen Gleitkopfes.
In 1 sind zwei Führungen 11a parallel
in einer vorgegebenen Höhe
auf einer Oberfläche eines
schlanken sechsflächigen
Körpers 10a ausgebildet,
um damit sich in Längsrichtung
erstreckende ABS zu bilden. An jedem Abschnitt der Vorderkante (zur
Richtung der Plattendrehung) der ABS-Führungen 11a ist ein
abgeschrägter
oder geneigter Abschnitt 12a ausgebildet, wobei eine mittige
Luftlager-Insel 18 an der Hinterkante des Körpers ausgebildet
ist. Bei einer solchen Struktur dreht sich Luft innerhalb einer
sehr dünnen
Grenzschicht zusammen mit der Drehung der Platte auf Grund der Oberflächenreibung.
Die Platte zieht Luft unter den Gleitkopf und entlang der Luftlager-Oberflächen in
einer Richtung ungefähr
parallel zur Tangentialgeschwindigkeit der Platte. Wenn die Luft
durch die rotierende Platte und den Gleitkopf gelangt, wird die
Luft durch die Rampe 12a an der Vorderkante der Führungen 11a komprimiert.
Dieser Druck erzeugt eine hydrodynamische Hubkraft an der Rampensektion,
die entlang jeder der Führungen 11a und
der mittigen Insel 18 anhält und eine Hubkraft zur Folge
hat, wobei damit der Gleitkopf schweben und die Plattenoberfläche teilweise
berühren
kann. Eigentlich fungieren die Seitenführungen 11a und die
mittige Insel 18 als ein pneumatisches Lager und haben
damit einen Überdruckbereich
an einem Abschnitt entlang der Achse einer durch eine Drehung der
Magnetplatte erzeugten Luftströmung.
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Obwohl
dieser herkömmliche
Gleitkopf einfach und ökonomisch
hergestellt wird, hat er Nachteile dahingehend, dass die Schwebehöhe, der
Steigungswinkel und der Querneigungswinkel entsprechend dem Versatzwinkel
des Drehantriebs d. h., entsprechend der radialen Position des Gleitkopfes über der
Plattenoberfläche
erheblich schwanken. Tatsächlich
ist die Hubkraft wegen des Versatzwinkels reduziert, der die Schwebehöhe reduziert.
Außerdem
verursacht der Versatzwinkel eine Quernei gungsbewegung, so dass
die Schwebehöhe
unter beiden Seitenführungen 11a nicht
gleichmäßig ist.
Für Schwebehöhen von
etwa 7,62 Millionstel Zentimeter (3,0 Millionstel Zoll) und mehr
beeinflussen geringe Höhen- und
Kippschwankungen im Gleitkopf im Allgemeinen nicht die Schreib-/Lesevorgänge der
Platte. Heutige Standards erfordern jedoch Schwebehöhen unter etwa
5,08 Millionstel Zentimeter (2,0 Millionstel Zoll). Bei so kleinen
Schwebehöhen
können
sogar geringe Abweichungen der Schwebehöhe, des Steigungswinkels und
des Querneigungswinkels die Zuverlässigkeit der Schreib-/Lesefunktion
eines Festplattenantriebs ernsthaft beeinflussen.
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Angesichts
des oben genannten und um eine konstante Schwebehöhe und konstante
Steigungs- und Querneigungswinkel besser zu realisieren und ein
verbessertes Kontakt-Start-Stop-Verhalten (contact start stop – CSS) zu
erhalten, haben die meisten gegenwärtigen Luftlager-Gleitköpfe ein
Unterdruck-Luftlager (negative Pressure air bearing – NPAB)
mit einer Konfiguration gemäß 2 übernommen.
Ein solcher Gleitkopf hat die gleiche konzeptionelle Struktur des
Gleitkopfes gemäß 1, zusammen
mit einer Querführung,
die die ABS-Führungen
verbindet. Das heißt,
gemäß 2 sind
zwei ABS-Führungen 11b jeweils
mit einer Auflauffläche 12b an
deren Vorderkante parallel auf einer Oberfläche eines Körpers 10b ausgebildet.
Eine Querführung 13b mit
der gleichen Höhe
wie die ABS-Führung 11b ist
in der Nähe
der Vorderkante zwischen den Führungen 11b nahe
den Auflaufflächen 12b ausgebildet.
Die Querführung 13b erzeugt
einen unter Umgebungsdruck befindlichen oder Unterdruck-Hohlraum 15b in
der Nähe
zum mittigen Oberflächenabschnitt
des Körpers 10b stromabwärts von
der Querführung 13b.
Da der Druck der Luft, die über
die Querführung 13b geführt wird,
gestreut wird, wenn sie den Unterdruck-Hohlraum 15b passiert,
wird eine Zug- oder Ansaugkraft nach unten auf den Gleitkopf ausgeübt, die
die Aufhängungslast
reduziert und den Vorteil eines schnellen Abhebens von der Plattenoberfläche bereitstellt.
Die Gegenwirkung zwischen Über-
und Unterdruck reduziert die Empfindlichkeit der Schwebehöhe des Gleitkopfes
relativ zur Plattengeschwindigkeit und erhöht die Zähigkeitseigenschaften des Gleitkopfes.
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Nichtsdestoweniger
hat der NPAB-Gleitkopf von 2 einige
Nachteile nicht. Zum Beispiel hängt die
Größe des Unterdrucks
im Hohlraum 15b von der Luftströmungsrichtung ab, was bedeutet,
dass es unterschiedliche Drücke
mit unterschiedlichen Versatzwinkeln geben wird. Dies hat einen
ungleichmäßigen Betrieb
entlang des vollen Durchmessers der Platte zur Folge. Im Besonderen
können
höhere
Versatzwinkel schwerwiegendere negative Querneigungsschwankungen
im Vergleich mit dem herkömmlichen abgeschrägten, flachen
Gleitkopf verursachen. Außerdem
gibt es eine Neigung, dass sich Verunreinigungen an der Querführung 13b im
vorderen Hohlraum 16b anhäufen. Solche Verunreinigungen
können
schließlich
eine nachteilige Wirkung auf die Leistung haben, da die angesammelten
Partikel Kopfabstürze
und übermäßige Abnutzung
des Kopfes und der Platte verursachen können.
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Ein
Unterdruck-Luftlager-Gleitkopf mit den Merkmalen des vorkennzeichnenden
Teils von Anspruch 1 ist durch die Druckschrift
US-A-5 610 784 offenbart.
Dieser Gleitkopf hat wenigstens eine Hinterkantentasche, die durch
eine im Allgemeinen U-förmige
Führung
gebildet wird, die zur Hinterkante des Gleitkopfes offen ist. Ein
entsprechender Gleitkopf-Körper
hat einen ersten und einen zweiten Vorsprung, die sich vom vorderen
Abschnitt einer Hauptfläche
des Gleitkopfes erstrecken. Der erste und der zweite Vorsprung sind
voneinander in seitlicher Richtung des Gleitkopf-Körpers beabstandet.
Der erste sowie der zweite Vorsprung bilden einen mittigen Unterdruck-Lufthohlraum. Ein
dritter Vorsprung erstreckt sich vom hinteren Abschnitt der Hauptfläche des
Gleitkopf-Körpers
an einer Stelle, die sich in der seitlichen Richtung des Gleitkopf-Körpers mittig
befindet. Der dritte Vorsprung hat einen an der hinteren Kante angebrachten
Wandler.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Unterdruck-Luftlager-Gleitkopf
bereitzustellen, der weniger Schwebeschwankungen aufweist, indem
die Auswirkungen der Versatzwinkel reduziert werden, während zur
gleichen Zeit die Mengen der an einer Hauptfläche des Gleitkopf-Körpers angesammelten
Verunreinigungen reduziert werden, um dadurch stabile Pseudokontakt-Betriebseigenschaften
zu erreichen.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Unterdruck-Luftlager-Gleitkopf mit den
Merkmalen von Anspruch 1 erfüllt.
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Erfindungsgemäß werden
zwei Lufthohlräume
mit höherem
Unterdruck vor den mittigen Unterdruck-Lufthohlräumen erzeugt. Die mittigen
und vorderen Unterdruck-Luft hohlräume an jeder Seite des Gleitkopfes
sind durch schmale mittige Luftlager-Führungssegmente geteilt, die
die stabilen eingefangenen Zug- oder Ansaugkräfte in den Hohlräumen ungeachtet
großer
Schwankungen der Versatzwinkel sicher aufrechterhalten, während der
Plattenantrieb arbeitet. Die ausgewählte besondere Konfiguration
der Vorsprünge
und der entsprechenden Öffnung
haben eine Doppelfunktion zur Bereitstellung einer hydrodynamischen
Hubkraft und zur Minimierung der Ansammlung von Verunreinigungen.
Die angespitzte oder abgerundete Vorderkante der hinteren mittigen
Luftlager-Insel wird eine Ansammlung von Verunreinigungen vermeiden,
während
die Größe ihrer
Luftlager-Oberfläche
den Grad der Hubkraft diktieren wird.
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Vorteilhafte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Die
Kombination aus der Hubkraft an den Ecken und der mittigen Luftlager-Insel,
der Zugkraft an den vier Unterdruck-Lufthohlräumen und die reduzierte Aufhängungslast
sorgen für
eine gleichförmige Schwebelage
ungeachtet der Änderungen
des Versatzwinkels, wobei dies einen dynamisch stabilen Pseudokontakt-Gleitkopf
mit einer konstanten Schwebehöhe,
einem konstanten Querneigungswinkel und einem konstanten Steigungswinkel
zur Folge hat.
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Die
gekrümmten
Formen der Querführungen,
die die Unterdruck-Lufthohlräume
teilen, helfen, die Druckkraft unter Umgebungsdruck, die im Unterdruck-Hohlraum
eingefangen ist, zu bewahren sowie die Ansammlung von Verunreinigungen
um die Querführung
herum zu minimieren. Der Gleitkopf der vorliegenden Erfindung beseitigt
alle stumpfen seitlichen Kanten, die die Hauptluftströmung blockieren,
wobei dynamisch zuverlässige
Schwebeeigenschaften und eine stabile Schwebelage bereitgestellt
werden. Der Pseudokontakt-NPAB-Gleitkopf der vorliegenden Erfindung
behält
ausgezeichnete CSS-Vorteile und konstante Aufhängungslasten bei, während die
eigentliche Kontaktfläche
des Gleitkopfes minimiert wird.
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Die
Elemente des ersten und des zweiten Vorsprungs können an gegenüberliegenden
Seiten der mittigen Längsachse
des Gleitkopf-Körpers
in vielen unterschiedli chen Kombinationen abhängig von der Arbeitsumgebung
des Gleitkopfes symmetrisch und/oder asymmetrisch konfiguriert sein.
Außerdem
kann jede der Öffnungen,
die durch die schmalen inneren Luftlager-Flächen gebildet werden, und die
mittige Luftlager-Insel entweder über der mittigen Längsachse
des Gleitkopf-Körpers
abhängig von
der Arbeitsumgebung des Gleitkopfes zentriert oder davon versetzt
sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
oben genannten Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen ausführlich
beschrieben, in denen zeigen:
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1 eine
Boden-Perspektivansicht, die einen herkömmlichen abgeschrägten, flachen
Pseudokontakt-Tri-Pad-Gleitkopf für einen Festplattenantrieb
veranschaulicht;
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2 eine
Boden-Perspektivansicht, die einen herkömmlichen NPAB-(Unterdruck-Luftlager-)Gleitkopf
für die
Anwendung in einem Festplattenantrieb veranschaulicht;
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3 eine
Boden-Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung eines Pseudokontakt-NPAB-Tri-Pad-Gleitkopfes;
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4 eine
Boden-Draufsicht, die einen Pseudokontakt-Tri-Pad-Gleitkopf des
Ausführungsbeispiels
gemäß 3 veranschaulicht;
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5 eine
Perspektivansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Pseudokontakt-NPAB-Tri-Pad-Gleitkopfes
gemäß der vorliegenden
Erfindung, der eine flache Stufe an der Vorderkante der Seitenführungen
statt einer abgeschrägten enthält;
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6 eine
Perspektivansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Pseudokontakt-NPAB-Tri-Pad-Gleitkopfes
gemäß der vorliegenden
Erfindung, der eine schräge
flache Stufe an der Vorderkante der Seitenführungen enthält;
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7 eine
Perspektivansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Pseudokontakt-NPAB-Tri-Pad-Gleitkopfes
gemäß der vorliegenden
Erfindung, der asymmetrische Luftlager-Seitenführungen und Unterdrucktaschen
enthält;
und
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8A und 8B jeweilige
Boden-Draufsichten, die weitere Formen von Gleitköpfen mit
asymmetrischen Luftlager-Seitenführungen,
der hinteren mittigen Insel und vier Unterdrucktaschen veranschaulichen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen einen Pseudokontakt-Luftlager-Gleitkopf mit geteilten
Unterdrucktaschen oder -Hohlräumen. 3 ist
eine Boden-Perspektivansicht
eines verbesserten Pseudokontakt-NPAB-Gleitkopfes der vorliegenden
Erfindung, wobei 4 eine Boden-Draufsicht dieses
verbesserten Gleitkopf-Ausführungsbeispiels
zeigt.
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Die
folgende Erörterung
wird mit dem Verständnis
durchgeführt,
dass der Pseudokontakt-Luftlager-Gleitkopf-Körper 100 über einer
Oberfläche
einer Aufzeichnungsplatte während
der relativen Drehung der Aufzeichnungsplatte schwebt. Der Gleitkopf-Körper 100 hat
eine Hauptfläche,
die der Plattenoberfläche
gegenüberliegt,
auf der ein Muster aus Führungen
und Aussparungen ausgebildet ist. Die Hauptfläche hat eine Vorderkante (vorderer
Abschnitt), eine Hinterkante (hinterer Abschnitt), eine erste Seite
und eine zweite Seite, wo die Vorderkante stromaufwärts von
der Hinterkante relativ zu einer Längsrichtung des Gleitkopf-Körpers beabstandet ist,
die mit der Tangential-Drehrichtung der Aufzeichnungsplatte übereinstimmt.
Die erste Seite ist von der zweiten Seite relativ zu einer seitlichen
Richtung des Gleitkopf-Körpers 100 beabstandet.
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Der
Gleitkopf-Körper 100 hat
zwei Luftlager-Führungen 105a und 105b,
jeweils eine entlang der ersten und der zweiten Seite, die sich
von der Vorderkante in die Nähe
der Hinterkante erstrecken, und eine Luftlager-Insel 190,
die an der Hinterkante mit tig angeordnet ist. Die Seitenführungen 105a, 105b sind
an gegenüberliegenden
Seiten einer Längsachse
des Gleitkopf-Körpers 100 symmetrisch angeordnet
und miteinander in einer seitlichen Richtung des Gleitkopf-Körpers 100 ausgerichtet.
Die Seitenführungen 105a, 105b haben
abgeschrägte Sektionen 120a, 120b an
der Vorderkante zum Komprimieren der ankommenden Luft, um einen
ausreichenden Überdruck
zu erzeugen, so dass der Gleitkopf-Körper 100 in einem
Schwebezustand gehalten wird. Diese Seitenführungen 105a, 105b haben
breite Vorderkanten-Oberflächen 110a, 110b und
Hinterkanten-Oberflächen 110c, 110d,
die zusammen mit der hinteren mittigen Luftlager-Insel 190 an
der Hinterkante zum Tragen des Wandlers eine positive Haupt-Hubkraft
bereitstellen, um den Gleitkopf-Körper 100 in einem
Schwebezustand zu halten, so dass der Gleitkopf über die Plattenoberfläche schweben kann.
Der Wandler ist an der hinteren mittigen Luftlager-Insel 190 angebracht,
um einen Pseudokontakt mit der Aufzeichnungsplatte während des
Schwebens des Gleitkopf-Körpers 100 herzustellen.
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Zwischen
den Vorderkanten-Oberflächen 110a, 110b und
den Hinterkanten-Oberflächen 110c, 110d ist
eine Reihe von schmalen Querführungen
mit gekrümmter
Form vorgesehen, die sich verbinden, um mehrere geteilte Unterdruck-Hohlräume zu bilden.
Speziell bilden die inneren und äußeren gekrümmten Querführungen 130a, 140a einen
ersten im Allgemeinen U-förmigen
Unterdruck-Hohlraum 150a stromabwärts von den Führungen 130a, 140a, wobei
die inneren und äußeren gekrümmten Querführungen 130b, 140b einen
zweiten im Allgemeinen U-förmigen
Unterdruck-Hohlraum 150b stromabwärts von
den Führungen 130b, 140b bilden.
Ein dritter Unterdruck-Hohlraum 170a wird stromaufwärts von
der äußeren Führung 140a,
das heißt,
zwischen der äußeren Führung 140a und
der Vorderkanten-Oberfläche 110a gebildet.
Schließlich
wird ein vierter Unterdruck-Hohlraum 170b stromaufwärts von
der äußeren Führung 140b,
das heißt,
zwischen der äußeren Führung 140b und
der Vorderkanten-Oberfläche 110b gebildet.
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Diese
vier geteilten Unterdruck-Hohlräume 150a, 170a, 150b, 170b sind
Bereiche unter Umgebungsdruck, die die Wandler-Montageplatte näher an die
Plattenoberfläche
ziehen, wobei die Zugkraft unter den vier geteilten Bereichen unter
Umgebungsdruck verteilt wird. Mit dieser geteilten Taschenstruktur
unter Umgebungsdruck kön nen
die Unterdruck-Hohlräume
die verteilten Zugkräfte
unabhängig
von Versatzwinkel-Schwankungen in einer nahezu gleichförmigen Weise
erhalten.
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Mit
anderen Worten, die Unterdruck-Hohlräume fungieren, um eine nach
unten gerichtete Zugwirkung auf den Gleitkopf-Körper 100 bereitzustellen, die
wiederum eine äquivalente
Massewirkung erzeugt, die die Stabilität verbessert. Die abgerundete Konfiguration
verringert die Abhängigkeit
des Versatzwinkels von der Größenordnung
der Masseäquivalenz.
Das heißt,
da die Unterdruck-Hohlräume
abgerundet sind, ändern
Winkelschwankungen in der Richtung der Luftströmung, die sich aus Änderungen des
Versatzwinkels ergeben, im Wesentlichen nicht die Wirkung der Unterdruck-Hohlräume. Dies
hat verringerte Höhenschwankungen
zur Folge, wenn der Gleitkopf an unterschiedlichen Durchmessern
entlang der Plattenoberfläche
angeordnet ist.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gibt
es keine seitlich angeordnete, gerade Querführung, die den Strom von Verunreinigungen
blockiert. Gemäß 3 und 4 sind
die inneren gekrümmten
Querführungen 130a, 130b durch
eine Öffnung 180 getrennt.
Dadurch kann die Ansammlung von Verunreinigungen auf den Gleitkopf-Körper 100 während des
Betriebs minimiert werden, da die Verunreinigungen im Grunde unbehindert
vom vorderen Abschnitt 160 durch die Öffnung 180 und über die
Hinterkante hinaus frei strömen
können.
Ein zusätzlicher Vorteil
der Beseitigung einer vorstehenden Querführung in der mittleren Sektion
ist der, dass der Gleitkopf-Querneigungswinkel
während
hoher Versatzwinkel-Bedingungen reduziert ist.
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Bei
einer exemplarischen Ausführung
des Gleitkopfes der vorliegenden Erfindung befand sich die Tiefe
der Luftlager-Führungen
im Bereich von 2–15
Mikron (μm)
oder Mikrometer, wobei der bevorzugte Bereich zwischen 3,0–6,0 Mikron
(μm) liegt. Die
Länge der
die Erfindung einschließenden
Gleitköpfe
liegt im Bereich von 1000–4000
Mikron (μm), wobei
die Breite zwischen 50–100
% der Gleitkopf-Körperlänge liegt.
Die Schwebehöhe
des Magnetkopfes relativ zur rotierenden Speicherplatte beträgt ungefähr 0–1000 Angstrom
(A).
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Ein
alternatives Gleitkopf-Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung mit geteilten Unterdruck-Hohlräumen ist
in 5 dargestellt. Das Ausführungsbeispiel von 5 teilt
viele der gleichen Merkmale wie das Ausführungsbeispiel von 3, wie
durch die gleichen Bezugszahlen angezeigt wird, wobei diese damit
hier nicht wiederholt werden. Ein Unterschied zwischen den zwei
Ausführungsbeispielen
sind die flachen Stufen 121a, 121b an den jeweiligen
Vorderkanten der Seitenführungen 105a, 105b statt
der abgeschrägten
Sektionen 120a, 120b für eine anfängliche Komprimierung der ankommenden Luft,
um eine Gleitkopf-Hubkraft zu erzeugen. Außerdem hat die hintere mittige
Luftlager-Insel 191 an der Hinterkante eine dreieckige
Vorderkante 191a statt einer geraden Vorderkante 190a wie
im früheren Ausführungsbeispiel.
In jedem Fall ist die seitliche Breite der Vorderkante 190a, 191a geringer
als die seitliche Breite der Hinterkante der hinteren mittigen Luftlager-Insel.
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Ein
Vorteil des Ausführungsbeispiels
von 5 ist der, dass die dreieckige Vorderkante 191a der
hinteren mittigen Luftlager-Insel 190 Verunreinigungen
besser ablenken kann, die durch die Öffnung hindurch gelangen. Außerdem sind
die dynamischen Schwebevorteile des Ausführungsbeispiels von 5 fast
die gleichen wie die des Ausführungsbeispiels
von 3. Das Ausführungsbeispiel
von 5 erfordert jedoch das Doppelte der Zeit zur Bearbeitung
der lithographischen Schablone, um die flachen Stufen an der Vorderkante
statt der abgeschrägten
Vorderkante des Ausführungsbeispiels von 3 zu
erzeugen.
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Noch
ein weiteres Gleitkopf-Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung mit geteilten Unterdruck-Hohlräumen ist
in 6 dargestellt. Wiederum teilt das Ausführungsbeispiel
von 6 viele der gleichen Merkmale wie die Ausführungsbeispiele
von 3 und 5, wie durch die gleichen Bezugszahlen
angezeigt wird, wobei diese damit hier nicht wiederholt werden.
Ein Unterschied zwischen den Ausführungsbeispielen sind die schrägen flachen
Stufen 122a, 122b an den jeweiligen Vorderkanten
der Seitenführungen 105a, 105b statt
der abgeschrägten Sektionen 120a, 120b zur
anfänglichen
Komprimierung der ankommenden Luft, um die Gleitkopf-Hubkraft zu
erzeugen. Außerdem
hat die hintere mittige Luftlager-Insel 192 an der Hinterkante
eine Trapezform statt einer dreieckigen Form wie in den anderen Ausführungsbeispielen.
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Das
Ausführungsbeispiel
von 6 hat die gleichen funktionellen Vorteile wie
das erste Ausführungsbeispiel
in 3, weist aber außerdem eine verbesserte Steigungswinkel-Abweichung über die gesamte
Plattenfläche,
d. h., einen gleichförmigeren Steigungswinkel
auf. Ähnlich
wie das Ausführungsbeispiel
von 5 erfordert jedoch das Ausführungsbeispiel von 6 das
Doppelte der Zeit zur Bearbeitung der lithographischen Schablone,
um die schrägen
flachen Stufen an der Vorderkante statt der abgeschrägten Vorderkante
des Ausführungsbeispiels von 3 zu
erzeugen.
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Ein
noch weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung mit geteilten Unterdruck-Hohlräumen wird
in 7 dargestellt. Wie zuvor teilt das Ausführungsbeispiel
von 7 viele der gleichen Merkmale der vorherigen Ausführungsbeispiele,
wie durch die gleichen Bezugszahlen angezeigt wird, wobei diese
damit hier nicht wiederholt werden. Ein Unterschied zwischen den
Ausführungsbeispielen
ist die hintere mittige Luftlager-Insel 193, die eine dreieckige
Form hat. Ein Vorteil der dreieckig geformten, hinteren mittigen
Luftlager-Insel 193 ist der, dass sie Verunreinigungen
besser ablenken kann, die durch die Öffnung 180 hindurch
gelangen.
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Ein
weiterer Unterschied ist der, dass die gekrümmten Querführungen 133a, 143a in
Längsrichtung
mit den gekrümmten
Querführungen 133b, 143b nicht
symmetrisch sind. Außerdem
erstreckt sich die innere Querführung 133a zur
Hinterkante in einem größeren Ausmaß als die
innere gekrümmte Führung 133b,
wobei sie daher seitlich nicht symmetrisch sind. (Diese asymmetrische
Konfiguration ist in der Draufsicht einer ähnlichen Konfiguration in 8A deutlicher zu sehen.) Die asymmetrischen Querführungen
erzeugen ungleich geteilte Unterdruck-Hohlraume 153a und 153b im
mittigen Abschnitt des Gleitkopf-Körpers sowie ungleich geteilte Unterdruck-Hohlräume 173a und 173b im
vorderen Abschnitt des Gleitkopf-Körpers. Es wird angemerkt, dass
die asymmetrischen Unterdruck-Hohlraume tatsächlich die Schwebehöhe über die
gesamte rotierende Plattenoberfläche
besser stabilisieren als die früheren
symmetrischen Ausführungsbeispiele (3–6),
während
sich der Schwebekopf vom Innendurchmesser zum Außendurchmesser bewegt.
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8A und 8B sind
Boden-Draufsichten weiterer asymmetrischer Gleitkopf-Konfigurationen.
Es wird angemerkt, dass jedes der Merkmale von 8A und 8B in jedem der früheren symmetrischen oder asymmetrischen
Ausführungsbeispiele
enthalten sein kann, um die Ausführung
für bestimmte
Betriebseigenschaften zu optimieren.
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In 8A sind zum Beispiel alle Luftlager-Oberflächen und
Unterdruck-Hohlräume
seitlich und/oder in Längsrichtung
asymmetrisch, das heißt, die
Strukturen sind auf der "a"-Seite (rechte Seite
in 8A gesehen) im Vergleich mit der "b"-Seite (linke Seite in 8A gesehen)
unterschiedlich. Siehe zum Beispiel die Unterschiede der Fläche oder
Länge zwischen
den folgenden: abgeschrägte
Kanten 124a und 124b; Vorderkanten-Oberflächen 114a und 114b;
vordere Druck-Hohlräume 174a und 174b;
innere gekrümmte
Querführungen 134a und 134b; äußere Querführungen 144a und 144b und
Unterdruck-Hohlräume 154a und 154b.
Man beachte, dass sich die innere Querführung 134a zur Hinterkante
in einem größeren Ausmaß erstreckt
als die innere gekrümmte
Führung 134b.
Außerdem
ist die Öffnung 184 von
der Längsachse
des Gleitkopf-Körpers
versetzt.
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In 8B sind zum Beispiel alle Luftlager-Oberflächen und
Unterdruck-Hohlraume wiederum seitlich und/oder in Längsrichtung
asymmetrisch. Siehe zum Beispiel die Unterschiede der Fläche oder Länge zwischen
den folgenden: abgeschrägte
Kanten 125a und 125b; Vorderkanten-Oberflächen 115a und 115b;
vordere Druck-Hohlräume 175a und 175b; innere
gekrümmte
Querführungen 135a und 135b; äußere Querführungen 145a und 145b und
Unterdruck-Hohlräume 155a und 155b.
Man beachte, dass sich die innere Querführung 135b zur Hinterkante
in einem größeren Ausmaß erstreckt
als die innere gekrümmte
Führung 135a.
Außerdem
ist die Öffnung 185 viel
größer als
in früheren
Ausführungsbeispielen.
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Mit
Bezug noch einmal auf 3, 5, 6, 7, 8A und 8B wird
angemerkt, dass die hintere mittige Luftlager-Insel 190, 191, 192, 193, 194 und 195 in
einer beliebigen Anzahl von Möglichkeiten konfiguriert
sein kann. Diese hinteren mittigen Luftlager-Inseln dienen als Halterung
für den
Wandler sowie zur Bereitstellung einer zusätzlichen Luftlager-Oberfläche, um
die Schwebestabilität
zu verbessern. Die ausgewählte
be sondere Konfiguration sollte die Doppelfunktion zur Bereitstellung
einer hydrodynamischen Hubkraft und zur Minimierung der Ansammlung
von Verunreinigungen haben. Die angespitzte oder abgerundete Vorderkante
der hinteren mittigen Luftlager-Insel
wird eine Ansammlung von Verunreinigungen vermeiden, während die
Größe seiner
Luftlager-Oberfläche
den Grad der Hubkraft diktieren wird.
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Wie
oben beschrieben ist, stellt der NPAB-Gleitkopf der Erfindung eine
relativ konstante Schwebehöhe
und einen Querneigungswinkel, stabile Steigungswinkel-Abweichungen
und eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit
bereit. Während
des Betriebs wird das meiste des Überdrucks an den vier Ecken
ABS und der hinteren mittigen Luftlager-Insel an der Hinterkante
erzeugt. Die vier geteilten Unterdruck-Hohlräume stellen eine ausreichende
Zugkraft an einer geometrischen mittigen Fläche bereit. Dies hat stabile
Schwebeeigenschaften ohne wesentliche Schwankungen der Schwebehöhe und der
Steigungs- und Querneigungswinkel überall im gesamten Datenbereich
zur Folge.
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Um
allgemein die Doppelziele einer elektromagnetischen funktionellen
Güte zum
Datentransfer zu und von der rotierenden Platte und die Pseudokontakt-Zuverlässigkeit
an der Berührungsfläche Kopf/Medium
zu erreichen, würde
die eigentliche Gleitkopf-Ausführung
asymmetrische Luftlager-Oberflächen
und ungleiche Unterdruck-Hohlräume
enthalten. Die asymmetrischen Luftlager-Oberflächen und ungleichen Unterdruck-Hohlräume gleichen
die erhöhte
Umfangsgeschwindigkeit der Luftströmung und die Versatzwinkel-Schwankungen
aus, wenn sich der Kopf vom Innendurchmesser zum Außendurchmesser
der rotierenden Platte bewegt.
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Während die
vorliegende Erfindung hinsichtlich der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschrieben
wurde, wird der Fachmann erkennen, dass die Erfindung mit Modifikationen
im Rahmen der beigefügten
Ansprüche
und deren Entsprechungen praktisch ausgeführt werden kann.