用于减小磁头-介质间隔的读/写磁头的主动控制的制作方法

文档序号:15740350发布日期:2018-10-23 22:11阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于在硬盘驱动器(HDD)中提供减小的磁头-介质间距(HMS)的系统,所述系统包括:

磁盘,其具有磁数据记录和读取表面;

读/写磁头,其具有磁换能器,所述磁换能器用于从所述磁盘的磁表面读取数据或者将数据写入到所述磁盘的磁表面;

z轴致动器,其耦合到所述读/写磁头并用于控制所述读/写磁头在相对于所述磁盘的表面基本正交的方向上进行移动;以及

伺服控制器,其与所述z轴致动器电通信并且用于在所述磁盘进行旋转期间监视所述读/写磁头相对于磁盘表面的定位,所述伺服控制器用于使得所述z轴致动器调整所述读/写磁头的位置,以防止所述磁换能器与所述磁数据记录和读取表面之间的磁头-介质间距(HMS)下降至约1.0nm以下和超过约10.0nm。

2.根据权利要求1所述的系统,其中所述伺服控制器用于使得所述z轴致动器调整所述读/写磁头的位置,以防止HMS超过约8.0nm和下降到约4.0nm以下。

3.根据权利要求2所述的系统,所述伺服控制器用于在所述磁盘进行旋转期间保持所述读/写磁头相对于磁盘表面的位置,使得HMS约为4.3nm。

4.根据权利要求1所述的系统,其中所述伺服控制器用于接收和处理测量数据,所述测量数据包括在磁盘旋转期间所述读/写磁头的所述磁换能器相对于磁盘表面的飞行高度的一个或多个测量。

5.根据权利要求4所述的系统,其中基于所述测量数据的处理,所述伺服控制器用于确定所述磁换能器是否位于约1.0nm到约10.0nm的HMS范围内,并且如果确定所述磁换能器位于所述HMS范围以外,进一步将控制信号发送给所述z轴致动器以使得所述读/写磁头进行移动从而使所述磁换能器位于所述HMS范围内。

6.根据权利要求5所述的系统,其中所述测量数据的处理包括将所述测量数据与包括HMS范围的一组参考数据进行比较。

7.根据权利要求6所述的系统,其中如果确定所述磁换能器位于HMS范围的最小值以下,则所述控制信号使得所述z轴致动器在远离所述磁盘表面的方向上移动所述读/写磁头,从而使得所述磁换能器位于HMS范围内。

8.根据权利要求6所述的系统,其中如果确定所述磁换能器位于HMS范围的最大值以上,则所述控制信号使得所述z轴致动器在朝向所述磁盘表面的方向上移动所述读/写磁头,从而使得所述磁换能器位于HMS范围内。

9.根据权利要求4所述的系统,其中所述读/写磁头用于经由所述读/写磁头与所述磁盘表面之间的电容耦合布置来测量所述飞行高度。

10.根据权利要求4所述的系统,其中所述z轴致动器还包括测量飞行高度距离的测量传感器,其中所述测量传感器包括电容耦合设备。

11.根据权利要求1所述的系统,其中所述伺服控制器用于在磁盘旋转期间监视和调整所述读/写磁头相对于所述磁盘表面的定位,以确保所述磁换能器不与所述磁盘表面物理接触。

12.根据权利要求1所述的系统,其中所述磁盘、致动器组件和所述伺服控制器用于在硬盘驱动器(HDD)内的低气压环境中进行操作。

13.根据权利要求12所述的系统,其中所述磁盘、所述致动器组件和所述伺服控制器用于在硬盘驱动器(HDD)内的零或接近零的气压环境中进行操作。

14.根据权利要求13所述的系统,还包括真空泵,所述真空泵用于维持HDD内的零或接近零的气压环境。

15.根据权利要求1所述的系统,其中所述读/写磁头包括用于支撑所述磁换能器的硅(Si)基板。

16.根据权利要求15所述的系统,其中Si基板用于支撑一个或多个有源电子部件,该一个或多个有源电子部件用于耦合到所述磁换能器或与所述磁换能器通信。

17.根据权利要求16所述的系统,其中所述一个或多个有源电子部件包括前置放大器,该前置放大器位于所述Si基板上并且与所述磁换能器的读取元件通信并且用于放大来自所述磁换能器的读取元件的读取信号,其中所述磁换能器的读取元件包括一个或多个电感元件。

18.根据权利要求16所述的系统,其中所述一个或多个有源电子部件包括用于测量HMS的传感器,所述传感器包括电容耦合电路。

19.根据权利要求16所述的系统,其中所述一个或多个有源电子部件包括所述伺服控制器的一个或多个部分。

20.根据权利要求1所述的系统,其中所述磁盘的磁数据记录和读取表面没有任何外涂层或润滑层。

21.根据权利要求1所述的系统,其中所述读/写磁头的磁换能器没有任何外涂层或润滑层。

22.根据权利要求1所述的系统,其中所述z轴致动器包括:

刚性框架,其包括细长主体,该细长主体具有第一端、相对的第二端以及在第一端和第二端之间延伸的通道;以及

磁头组件,其位于所述刚性框架内并且用于在磁盘旋转期间控制所述读/写磁头的所述磁换能器相对于磁盘表面的飞行高度。

23.根据权利要求22所述的系统,其中所述磁头组件包括:

机电构件,所述机电构件位于所述通道内并且邻近框架的细长主体的第一端,所述机电构件用于接收来自所述伺服控制器的控制信号以使得所述机电构件沿着所述通道的长度收缩和膨胀;

悬架臂,所述悬架臂位于所述机电构件与所述框架的细长主体的第二端之间的通道内,所述悬架臂包括可变形部分,该可变形部分用于响应于邻近的机电构件的相关联收缩和膨胀而在基本平面配置和屈曲配置之间转变,其中当处于所述屈曲配置时,所述可变形部分在远离所述框架和第一悬架臂的剩余部分的方向上延伸;并且

所述读/写磁头耦合到所述悬架臂的可变形部分,

其中当所述可变形部分从平面配置转变到屈曲配置时,所述读/写磁头用于在远离所述悬架臂和所述框架并朝向所述磁盘的数据读取和记录表面的基本正交的方向上进行移动,并且

其中当所述可变形部分从屈曲配置转变为平面配置时,所述读/写磁头用于在远离所述磁盘的数据读取和记录表面并朝向所述悬架臂和所述框架的基本正交的方向上进行移动。

24.根据权利要求23所述的系统,其中所述悬架臂的可变形部分包括具有默认的基本平面形状的形状记忆材料,

其中所述可变形部分用于当所述机电构件膨胀而从所述机电构件向所述可变形部分施加线性力时向外弯曲,当所述机电构件收缩而去除线性力时返回到默认的基本平面形状。

25.根据权利要求1所述的系统,其中所述z轴致动器包括:

刚性框架,其包括细长主体,该细长主体具有第一端、相对的第二端以及沿其长度方向的通道;

机电构件,所述机电构件位于所述通道内并且邻近框架的细长主体的第一端,所述机电构件用于接收来自所述伺服控制器的控制信号以使得所述机电构件沿着所述通道的长度收缩和膨胀;

L形悬架臂,其具有短段和长段,其中所述短段的切口部分直接耦合到所述框架的一部分并且位于所述机电构件附近,并且所述长段具有最远端,所述悬架臂用于响应于邻近的机电构件的相关联收缩和膨胀而在基本平面配置和弯曲配置之间转变,其中当处于弯曲配置时,所述悬架臂在所述短段的切口部分弯曲,并且所述长段的最远端在远离所述框架的方向上延伸;并且

所述读/写磁头耦合到所述悬架臂的长段的最远端,

其中,当所述悬架臂从平面配置转变到弯曲配置时,所述读/写磁头用于在远离所述框架并朝向所述磁盘的数据读取和记录表面的方向上进行移动,并且

其中,当所述悬架臂从弯曲配置转变到平面配置时,所述读/写磁头用于在远离所述磁盘的数据读取和记录表面并朝向所述框架的方向上移动。

26.根据权利要求25所述的系统,其中所述切口部分布置成防止所述悬架臂向内弯曲,并且当所述机电构件膨胀时,允许所述悬架臂在从所述机电构件向所述悬架臂施加线性力时仅向外弯曲。

27.一种用于硬盘驱动器(HDD)的z轴致动器组件,所述z轴致动器组件包括:

刚性框架,其包括细长主体,该细长主体具有第一端、相对的第二端以及在第一端和第二端之间延伸的通道;以及

第一磁头组件,其用于控制第一读/写磁头相对于第一磁盘的磁数据记录和读取表面的飞行高度,第一读/写磁头组件包括:

第一机电构件,所述第一机电构件位于所述通道内并且邻近框架的细长主体的第一端,所述第一机电构件用于接收电流以使得所述第一机电构件沿着所述通道的长度收缩和膨胀;

第一悬架臂,所述第一悬架臂位于所述第一机电构件与所述框架的细长主体的第二端之间的通道内,所述第一悬架臂包括可变形部分,该可变形部分用于响应于邻近的第一机电构件的相关联收缩和膨胀而在基本平面配置和屈曲配置之间转变,其中当处于所述屈曲配置时,所述可变形部分在远离所述框架和所述第一悬架臂的剩余部分的方向上延伸;并且

所述第一读/写磁头耦合到所述第一悬架臂的可变形部分,其中当所述可变形部分从平面配置转变到屈曲配置时,所述第一读/写磁头用于在远离所述第一悬架臂和所述框架并朝向所述第一磁盘的数据读取和记录表面的基本正交的方向上进行移动。

28.根据权利要求27所述的z轴致动器组件,其中所述第一悬架臂的可变形部分包括具有默认的基本平面形状的形状记忆材料。

29.根据权利要求28所述的z轴致动器组件,其中所述第一悬架臂的可变形部分用于当第一机电构件膨胀时从所述第一机电构件向所述第一悬架臂的可变形部分施加线性力时向外弯曲。

30.根据权利要求29所述的z轴致动器组件,其中所述第一悬架臂的可变形部分用于在去除所述线性力时返回到所述默认的基本平面形状。

31.根据权利要求28所述的z轴致动器组件,其中所述形状记忆材料用于在向其施加热量时向外弯曲,并且当所述热量移除时返回到所述默认的基本平面形状。

32.根据权利要求27所述的z轴致动器组件,其中所述第一悬架臂包括跨越所述第一悬架臂的宽度并且沿第一悬架臂的长度的多个切口,所述多个切口用于允许第一悬架臂的多个部分相对彼此弯曲。

33.根据权利要求32所述的z轴致动器组件,其中多个切口布置为允许所述可变形部分当第一机电构件膨胀时从所述第一机电构件向所述可变形部分施加线性力时仅向外屈曲。

34.根据权利要求32所述的z轴致动器组件,其中多个切口布置为防止所述可变形部分当第一机电构件膨胀时从所述第一机电构件向所述可变形部分施加线性力时向内屈曲。

35.根据权利要求27所述的z轴致动器组件,其中所述第一机电构件包括压电元件。

36.根据权利要求27所述的z轴致动器组件,其中所述第一磁头组件用于在HDD内的低气压环境下进行操作。

37.根据权利要求27所述的z轴致动器组件,其中所述第一磁头组件用于在HDD内的零或者接近零的气压环境下进行操作。

38.根据权利要求27所述的z轴致动器组件,进一步包括:

第二磁头组件,其基本平行于所述第一磁头组件定位并且用于控制第二读/写磁头相对于第二磁盘的磁数据记录和读取表面的飞行高度,其中所述第二磁盘邻近所述第一磁盘,第二读/写磁头组件包括:

第二机电构件,所述第二机电构件位于所述通道内并且邻近框架的细长主体的第一端,所述第二机电构件用于接收电流以使得所述第二机电构件沿着所述通道的长度收缩和膨胀;

第二悬架臂,所述第二悬架臂位于所述第二机电构件与所述框架的细长主体的第二端之间的通道内,所述第二悬架臂包括可变形部分,该可变形部分用于响应于邻近的第二机电构件的相关联收缩和膨胀而在基本平面配置和屈曲配置之间转变,其中当处于所述屈曲配置时,所述可变形部分在远离所述框架和所述第二悬架臂的剩余部分的方向上延伸;并且

所述第二读/写磁头耦合到所述第二悬架臂的可变形部分,其中当所述可变形部分从平面配置转变到屈曲配置时,所述第二读/写磁头在远离所述第二悬架臂和所述框架并朝向所述第二磁盘的磁数据读取和记录表面的基本正交的方向上进行移动。

39.根据权利要求38所述的z轴致动器组件,其中所述第一悬架臂的可变形部分和所述第二悬架臂的可变形部分用于在所述屈曲配置中在彼此相反的方向上移动。

40.根据权利要求39所述的z轴致动器组件,其中所述第一读/写磁头和所述第二读/写磁头用于在所述第一悬架臂的可变形部分和所述第二悬架臂的可变形部分处于所述屈曲配置时在彼此相反的方向上移动。

41.根据权利要求38所述的z轴致动器组件,其中所述第一磁头组件和所述第二磁头组件用于在HDD内的低气压环境下进行操作。

42.根据权利要求41所述的z轴致动器组件,其中所述第一磁头组件和所述第二磁头组件用于在HDD内的零或者接近零的气压环境下进行操作。

43.根据权利要求27所述的z轴致动器组件,其中所述第一磁盘的磁数据记录和读取表面没有任何外涂层或润滑层。

44.根据权利要求27所述的z轴致动器组件,其中所述第一读/写磁头的磁换能器没有任何外涂层或润滑层。

45.一种z轴致动器磁头组件,其用于在硬盘驱动器(HDD)中控制读/写磁头相对于磁盘的磁数据读取和记录表面的飞行高度,所述z轴致动器磁头组件包括:

刚性框架,其包括细长主体,该细长主体具有第一端、相对的第二端以及沿该细长主体的长度方向的通道;

机电构件,所述第一机电构件位于所述通道内并且邻近框架的细长主体的第一端,所述机电构件用于接收电流以使得所述机电构件沿着所述通道的长度收缩和膨胀;

L形悬架臂,其具有短段和长段,所述短段的一部分直接耦合到所述框架的一部分并且位于与所述机电构件邻近的通道内,并且所述长段具有最远端,所述悬架臂用于响应于邻近的机电构件的相关联收缩和膨胀而在基本平面配置和弯曲配置之间转变,其中当处于弯曲配置时,所述悬架臂在所述短段的一部分处弯曲,并且所述长段的最远端在远离所述框架的方向上延伸;以及

读/写磁头耦合到所述悬架臂的长段的最远端,其中当所述悬架臂从平面配置转变到弯曲配置时,所述读/写磁头用于在远离所述框架并朝向所述磁盘的磁数据读取和记录表面的方向上进行移动。

46.根据权利要求45所述的z轴致动器磁头组件,其中所述悬架臂包括切口,所述切口跨越所述悬架臂的宽度位于所述悬架臂的短段与所述框架的耦合点处,所述切口用作允许所述悬架臂相对于所述框架弯曲的弯曲点。

47.根据权利要求46所述的z轴致动器磁头组件,其中所述切口布置为允许所述悬架臂当机电构件膨胀时从所述机电构件向所述悬架臂施加线性力时仅向外弯曲。

48.根据权利要求46所述的z轴致动器磁头组件,其中所述切口布置为防止所述悬架臂当机电构件膨胀时从所述机电构件向所述悬架臂施加线性力时向内弯曲。

49.根据权利要求45所述的z轴致动器磁头组件,其中所述机电构件包括压电元件。

50.根据权利要求45所述的z轴致动器磁头组件,其中z轴致动器磁头组件用于在HDD内的低气压环境下进行操作。

51.根据权利要求45所述的z轴致动器磁头组件,其中z轴致动器磁头组件用于在HDD内的零或接近零的气压环境下进行操作。

52.根据权利要求45所述的z轴致动器磁头组件,其中所述磁盘的磁数据读取和记录表面没有任何外涂层或润滑层。

53.根据权利要求45所述的z轴致动器磁头组件,其中所述读/写磁头的磁换能器没有任何外涂层或润滑层。

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