专利名称：磁盘存储系统用的滑动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于储存信息这一类的磁盘存储系统，更具体说，本发明涉及在滑动器与储存磁盘的表面之间的交界面。
磁盘驱动器是用来储存磁性编码的信息。当磁盘高速旋转时，传感头在磁盘表面的上面飞快移动。该传感头用来从磁盘表面感应到磁场从而读出信息，也可在录写信息时产生磁场，并将其加印到磁盘的该表面上。当该磁盘高速旋转时，传感头由一“空气轴承”支撑，该“空气轴承”形成于磁盘表面与传感头部件的由空气支撑的滑动器之间。该滑动器本体具有空气动力学特性，能提供一提升力。
大家知道通过减小传感头滑动器与磁盘表面之间的间隙，就能改善该磁盘表面与传感头之间的磁性交相感应作用。但是，随着滑动器与磁盘之间的间隙减小，就得严格要求精确地保持其“飞行”高度。如该滑动器略有倾斜，将会接触磁盘表面，可能会损坏该表面。这对于磁阻或磁光记灵头尤其会发生问题，此时，当记录头与该磁盘表面的粗糙不平处相接触则会在读回信号时发生误差。
Hamilton的美国专利5,550,691描述了实现传感头与磁盘表面间十分微小的间隙的一种技术，该专利公布于1996年8月27日，题目为“具有局部阅读/录写增强的、与尺寸无关的、刚性磁盘的、磁性数字信息存储系统”。Hamilton的这篇文本描述了一接触式记录用的滑动器，其中，滑动器的表面被拖过磁盘表面。
发明概要一种储存信息用的存储装置包括具有一磁盘表面的磁盘存储工具。一支架位于该磁盘表面上方，它带有一磁阻或磁光传感头，贴近该磁盘的表面。传感电路与该传感头相联结，用于将信息读写到磁盘表面上。滑动器装在支架一端的附近以便安装传感头，并适于将该传感头定位于靠近磁盘表面。该滑动器包括一面对磁盘表面的交界面，那里具有一适于和磁盘表面形成一空气轴承的空气支撑区，并具有至少一个从空气支撑区延伸的用于接触记录的接触垫。该空气轴承提供一相对的提升力(lifting force)，在该力与垫上的接触力合成后基本上等于预加荷载力(preload force)。
在本发明的一个方面，在至少一接触垫上具有一准备牺牲的磨损层。而在另一方面，该接触垫具有一高度，能使在磁盘操作过程中与空气轴承达到平衡，从而，该空气轴承形成用于滑动器的吸振垫。
附图简要说明
图1是按照本发明的、具有一滑动器的磁盘存储系统的顶视图；图2是按照本发明的一滑动器的侧视图；图3是图2的滑动器的底视图；图4表示一滑动器与磁盘表面之间的分隔距离，和由该滑动器提供的升程之间关系的曲线图；图5是一简图，表示滑动器的俯仰角、垫子位置和垫子高度之间的几何关系；图6表示诸典型的滑动器的飞行高度分布。
最佳实施例的详细描述本发明提供了与一旋转盘存储工具结合使用的一滑动器的新设计。公布于1996年8月27日的、Hamilton的美国专利5,550,691表示了一种已有技术，其中，一滑动器被拖过磁盘表面。Hamilton专利描述了一具有由硬化材料制作的“诸脚”的滑动器。一感应头被埋置在其中一只脚中。由支架落在该传感头上负荷很小，因而该滑动器表面磨损速度很慢。但是，该设计对振动或其它撞击尤为敏感，将使该滑动器撞坏磁盘表面。另外，Hamilton专利中提出的设计是用于垂直记录装置，而不适用于水平记录系统，诸如那些普遍与磁阻传感元件一起使用的系统。此外，与一粗糙表面相撞击将使该磁阻传感头读回信息产生误差。
本发明包括一与磁盘存储器结合使用的滑动器，该存储器具有一空气轴承(或一“挤压膜”)，可以比已有技术多实现几个优点。该设计使在飞行高度、预加荷载力与垫高度之间达到一个平衡点。这是通过垫的磨损而实现的。其优点中还包括可减小滑动器对振动或接触感应激励(contactinduced excitation)的灵敏度。当滑动器移过磁盘表面时，附加的空气轴承对振动产生一种阻尼作用。按照本发明的滑动器包括至少一个从该滑动器的空气支撑表面延伸的凸垫(protruding pad)。
图1是一顶视图，它表示了在磁盘14上方由万向接头11支撑的滑动器10。万向接头11固定于臂12上。臂12沿着一弧线18将滑动器10定位在磁盘14(未示出)上的各条数据轨迹之上方。当磁盘14转动时，它产生了沿箭头16(风16)所示方向的风或空气流。风16近似平行于如箭头22表示的磁盘的切向线速度。风16与滑动器10合作，以产生上升力，将滑动器10推离磁盘14。通常，万向接头11是一弹簧，该弹簧能使滑动器10沿着磁盘14的外轮廓移动。万向接头11包括一与臂12点接触的陷窝(未图示出)。该陷窝提供一枢轴，绕着该枢轴滑动器10能沿着磁盘14的外轮廓倾斜并滚动。传感电路连接于滑动器10上的一传感头50(磁阻或磁光型)，用来从在磁盘14上阅读/录写信息。前面所述的诸元件在磁盘驱动器里大致是传统的设计。
图2是按照本发明的滑动器10的侧视图。该滑动器10包括位于其收尾边上的磁阻或磁光元件50，该元件可为任意类型的传感件，如一磁阻传感头或磁光元件等。滑动器10还包括主体部分52，其上带有空气支撑表面54，它通常面对磁盘14的表面56。按照本发明，滑动器10还具有接触垫或磨损垫58和60。
图3是滑动器10的底视图，除垫58和60外，它还表示出磨损垫62和64。此外，图3较详细地表示出空气支撑表面54。在所示的该实例中，空气支撑表面54是一多台阶支撑表面，该表面具有台阶66、68和70，用来在操作期间发挥最大的阻尼作用。然而这里空气支撑表面54大致以示意的形式显示，由于本发明并不限制于所图示的特定的实施例，因此可采用任意类型的空气支撑表面54。此外，可采用任意数量的垫子，它们的具体形状可按需要改变。在一最佳实施例中，可使用单个垫子80，它位于传感头50的略为前方。在一最佳实施例中，垫58、60、62和64由一种硬材料，如钻石类碳(diamond like carbon)(DLC)制成，或在垫上涂复上这种材料。空气支撑表面54可按需设计成提供净提升(net lift)或不提供净提升，以实现给定的名义分隔距离，该距离是由接触垫58-64的高度所保证。
本发明提供了一种结构设计，它能实现在空气轴承、预加荷载力与垫子高度之间的一种平衡。这样，就确保磁阻传感头能尽可能靠近磁盘飞行而不会碰到凹凸不平处。有关空气支撑表面的优点还有当磁盘驱动系统受到外界振动时，其阻尼作用非常有用。对于放在膝盖上的或便携式计算机，这样的振动尤其会发生问题。另外，空气支撑表面54能设计得使在图2中总的以标号“80”表示的最终的空气轴承将开始提供提升作用，垫子58-64开始磨损。如该空气轴承有一负的空气支撑部分，在操作初期，就需要充满该负的空气支撑部分，以使当诸垫受磨损时，空气支撑表面的正的部分提供附加的提升作用，从而给空气支撑表面提供一个正的间隙。能采纳的其它设计对策包括在磨合期之后使用一负的净抽吸作用，从而提供较有效的阻尼作用。
本发明的提升力应设计得能遵循如图4所示的一简单的曲线。图4表示了滑动器10与磁盘表面56的分隔距离、由空气支撑表面54形成的空气轴承80提供的提升力和由于预加荷载力和任何其它作用在诸垫与磁盘表面56之间的接触力之间的关系。提升力和接触力之和等于在滑动器上的预加荷载力。该交界面能被设计成当诸垫58-64被磨合时，提升力平衡于现有的接触力，从而过渡到“飞行”交界面(“flying”interface)。另外，还可能有一种中间形态，其中的滑动器10在初始的磨合期后与磁盘表面56之间形成灵活的接触。
图5以夸大的形式图示出滑动器10的动作。当滑动器10的前导边趋向上仰时，其尾随边的高度h和位置1将由下列公式选定h=tan(α)·l+d，其中α是上仰角，d是传感头50与磁盘表示56之间的分隔距离，其值较小。在本发明中，随着垫子被磨损而使高度h降低，直到到达该滑动器得以平衡之时。
图6是一曲线图，表示从一特有制造过程中诸传感头相对于飞行高度的分布情况。当使用了与磁盘表面相接触的那些传感头时，本发明是有效的。在已有技术里，通常会抛弃这些传感头。在本发明中，使用了这些传感头，接触垫将补偿来自空气轴承的提升力与来自支架的预加荷载力之间的差异。例如，如预加荷载力为500毫克，提升力为400毫克，在垫上的接触力则为100毫克。最好是，该垫子被磨损到刚好这样一点使略微接触于磁盘表面。
本发明很容易应用于现有的滑动器设计。该发明在制造过程中并不要求精确的飞行高度控制。为了适应于诸如便携式装置所需的高预加载荷的用途，可将空气轴承设计成能获得一净提升力(net lift)。随着诸垫的磨损，使本发明从接触技术过渡到飞行技术，各垫的高度没有必要相等。例如，前面的诸垫可设计得较高些，使在起飞时提供附加的提升力，因而只在诸后面的垫子处发生接触。另外，本发明可扩展为在每个垫子周围具有独立的空气支撑区，从而使每个微小空气轴承提供阻尼和提升功能。
使用已知的滑动器形成技术就能制造按照本发明的滑动器，该技术包括添加过程或精制工艺、以及机加工、铣等等。诸垫可成型为整体性组件或可从滑动器的主体上单独沉积而成。制造时通过对DLC加入氢，可以获得诸不同的垫子硬度。另外，要注意在本发明中，当滑动器接触于磁盘表面时，实际的接触范围是在相对较小的垫子区域上面，不象在已有技术设计中是在整个滑动器表面的上面。例如，为10,000微米2。
尽管已通过诸实施例描述了本发明，熟悉本领域的技术人员会认识到只要不离开本发明的精神和范围，对其形状和结构细节作些变化是可以的。
权利要求
1．一种存储装置包括一存储工具；以及用于安装一传感器的装置，该传感器用于从/在该存储工具上阅读/录写信息。
2．一种存储装置包括一磁盘存储工具，具有一磁盘表面；一装物支架，具有一预加荷载力；一传感头，装在该支架上并靠近该磁盘存储工具；传感电路，连接于该传感器；一滑动器，它连接于该支架和该传感器，适于将该传感器定位于靠近该磁盘，该滑动器包括一面对磁盘表面的交界面，具有一空气支撑区适于和磁盘形成一空气轴承，并具有一从该空气支撑区延伸的接触垫，并以一接触力和磁盘表面相接触，其中，该垫具有一高度足以接触磁盘的表面，从而在正常操作时防止磁盘表面与传感器相接触。
3．按照权利要求2的存储装置，其特征在于，垫的高度补偿了由于空气轴承的提升力与在滑动器上的预加荷载力之间的差值。
4．按照权利要求2的存储装置，其特征在于，空气轴承提供了一相反的提升力，该力基本上等于预加荷载力减去作用在接触垫上的接触力。
5．按照权利要求2的存储装置，其特征在于，包括在接触垫上的准备牺牲的诸磨损层。
6．按照权利要求2的存储装置，其特征在于，诸准备牺牲的磨损层由钻石类涂层(DLC)组成。
7．按照权利要求2的存储装置，其特征在于，接触垫有一高度，经磨合后达到平衡。
8．按照权利要求2的存储装置，其特征在于，滑动器包括位于其上的多个接触垫。
9．按照权利要求8的存储装置，其特征在于，诸接触垫具有不同的高度。
10．按照权利要求8的存储装置，其特征在于，在滑动器前导边附近的诸接触垫的高度大于在滑动器尾随边附近的诸接触垫的高度。
11．按照权利要求2的存储装置，其特征在于，在该存储装置的正常操作期间，该接触垫发生磨损，直到由于空气轴承的提升力与在一垫与磁盘表面之间的一接触力之间达到平衡为止。
12．按照权利要求2的存储装置，其特征在于，包括多个接触垫和诸单个的、靠近每个接触垫的空气支撑区。
13．按照权利要求2的存储装置，其特征在于，该空气轴承提供了一阻尼力，以阻尼在运作期间在滑动器上的冲击或振动。
14．按照权利要求2的存储装置，其特征在于，垫提供了足够的飞行高度，以保护传感器免于和凹凸面相接触。
15．按照权利要求2的存储装置，其特征在于，该传感器包括一磁阻传感头。
16．按照权利要求2的存储装置，其特征在于，该传感器包括一磁光传感头。
全文摘要
一储存信息用的存储装置包括一具有磁盘表面的磁盘存储工具。一支架位于磁盘表面之上并携带一靠近磁盘表面的传感头。传感电路连接于传感头,用于从/在磁盘表面上阅读/录写信息。一滑动器在支架的一端的附近连接于支架以安装传感头,并适于将传感头定位于靠近磁盘表面。该滑动器具有一面对磁盘表面的交界面,具有一适于和磁盘表面形成一空气轴承的空气支撑区,并具有至少一个从空气支撑区延伸的接触垫。
文档编号G11B5/48GK1281577SQ98807460
公开日2001年1月24日 申请日期1998年3月20日 优先权日1997年8月15日
发明者津恩－埃丁·布塔霍 申请人:西加特技术有限责任公司