磁盘机滑动支承结构的制作方法

专利名称：磁盘机滑动支承结构的制作方法
本申请是专利申请第96104572．8号(申请日1996年4月5日；发明名称“磁盘机滑动支承结构”)的分案申请。
本发明涉及一种磁盘装置，特别涉及一种接触记录型磁盘机中的磁头滑动件及其悬挂结构，在上述类型的磁盘机中磁头滑动件与磁盘相接触。
为了增加磁盘机的记录密度，要缩小磁盘与固定磁头的滑动件之间的浮动高度。该高度减小时，滑动件和磁盘之间不可避免地会发生接触。因此人们提出了一种所谓接触记录型磁盘机，其中磁记录是通过一开始便与磁盘相接触的滑动件进行的。
在VS5041932号专利中公开了一种成整体的磁头／悬挂结构，它用作细长且稍有弯曲的绝缘件或一端带有磁头的悬架，上述成整体的磁头／悬挂结构的特点是质量特别小。由于该成整体的磁头／悬挂结构的质量减小，故作用于磁盘上的荷载也减小，另外磁头／滑动件和磁盘之间磨损也减小。
在Jp特开平6-251528号文献中所公开的结构中，由磁盘在成整体的磁头／悬挂结构中的转动而产生的空气流造成的浮力是通过下述方式抵消的，该方式是装设悬挂部分以相对磁盘表面形成适当的角度并使空气压力产生作用。在上述结构中，磁盘的整个表面处于接触状态。
由Jp特开平5-74090和Jp特开平6-052645号文献中所公开的浮动／接触混合型正压力滑动件中，在浮动型正压力滑动件后端形成的中间轨道上设有磁头，并且只有该带有磁头的中间轨道与磁盘相接触以便进行磁记录。
在Jp特开昭62-167610号文献中所提出的浮动／接触混合型负压力滑动件中，浮动型负压力滑动件的后端与磁盘相接触以便进行磁记录。
本发明的目在于减小接触记录型磁盘机中滑动机和磁盘之间的接触力以便不致对滑动件和磁盘造成严重损坏。
本发明的另一目的在于提供一种磁盘机，该机能够对磁盘的整个表面产生均匀的接触力并能进行长期稳定的接触记录。
本发明还一个目的在于将下述的摩擦力减小到不致影响定位的精确性的程度，上述摩擦力是当通过驱动臂使滑动件位于磁盘数据磁道上时滑动件和磁盘之间的接触部分所产生的。
本发明的再一个目的在于对滑动件相对磁盘的跳动进行限制，该跳动是由不稳定的接触力，磁盘上污物或磁盘机振动引起的。
按照本发明实施例的第一个方面，在磁盘机滑动件空气支承表面设有带有磁头的第一垫和不带有磁头的第二垫，在磁盘转动时第一垫与磁盘接触，荷载作用点位于滑动件后端与下述位置之间，该位置与滑动件后端的距离约为滑动件全长的0．42倍。
按照本发明实施例的第二方面，在磁盘机滑动件的空气支承表面设有带有磁头的后端垫和不带有磁头的其它垫，当磁盘转动而其它垫由于磁盘转动引起的空气流的作用与磁盘分开并在磁盘上面浮动时，仅仅后端垫与磁盘相接触，上述后端垫和磁盘之间的接触力最多为200mgf。
按照本发明的第三个方面，带有磁头的滑动件的空气支承表面包括位于前端的第一对正压力侧垫，沿滑动件长度方向靠近中部的第二对正压力侧垫，带有磁头并位于后端侧的正压力中心垫，第二对正压力侧垫的面积大于第一对正压力侧垫的面积和正压力中间垫的面积。
按照本发明的实施例的第四个方面，在滑动件空气支承表面上设有带磁头的第一垫和不带磁头的第二垫，第一垫所产生的浮力要比第二垫所产生的浮力足够小，第二垫所产生的浮力值和压力中心基本与借助悬架驱动滑动件的荷载数值和该荷载点相一致，滑动件的设于悬架的常平架上，它具有沿可使第一垫靠近磁盘的方向的弯矩，在磁盘转动期间仅仅第一垫与磁盘相接触。
下面参照附图对本发明实施例进行详细描述。


图1为侧视图，它表示本发明实施例中的滑动件和磁盘之间处理接触状态；图2图1所示滑动件和磁盘的放大示意图；图3为图1所示滑动件空气支承表面的俯视图；图4为标准化摩擦值与作用于滑动件和磁盘之间的接触力的关系图。
图5为滑动件和磁盘之间的接触力与磁盘的最大粗糙度的关系图；图6为滑动件压力分布图；图7为滑动件和磁盘之间的接触力与滑动件和相当的悬架总质量的关系图；图8为本发明滑动件和普通滑动件的浮动高度与径向磁盘位置关系图；图9为本发明滑动件和普通滑动件的标准化接触力与径向磁盘位置关系图；图10A为表示本发明另一实施例中的滑动件和磁盘之间处于接触状态的侧视图；图10B为作用于图1所示滑动件和悬架之间的冲击力T与滑动件前端和荷载作用点之间的距离力的关系图；图10C为表示的本发明另一实施例中的滑动件和磁盘之间处理接触状态的侧视图；图11为表示滑动件空气支承表面的实例的俯视图；图12为表示滑动件空气支承表面的另一实例的俯视图；图13为表示本发明再一实施例中的滑动件和磁盘之间处理接触状态的侧视图；图14为表示滑动件空气支承表面的俯视图；图15为带有采用本发明滑动件的旋转驱动器设计的磁盘机。
图1为表示本发明第一实施例的浮动／接触混合型磁盘机中的滑动件和磁盘之间处于接触状态的侧视图。悬架2所产生的预定荷载W通过荷载作用点A作用于滑动件。磁盘3借助轴(未示出)驱动和转动。当磁盘3转动时，沿箭头V所示方向产生空气流，该空气流流入磁盘3和滑动件1之间形成的空间中。进入滑动件和磁盘3之间的空间中的空气在它们之间受到压缩，滑动件1前端在浮力f2作用下浮动。滑动件后端与磁盘相接触同时产生接触力f1。此外，在接触部分产生沿图2所示的与空气流入方向相反的方向的摩擦力fcr3。在这里荷载作用点A与滑动件1和磁盘3之间的接触部分B之间的距离用L1表示，荷载作用点A与浮力f2的压力中心C用L2表示，滑动件1按满足下述二个等式的方式相对磁盘3进行接触记录W=f1+f2…………………………(1)f1·L1=f2·L2…………………(2)根据上述二个等式，接触力f1按下述等式与推力W发生关系f1=L2·wL1+L2---(3)]]>根据等式(3)，可以知道通过适当选择荷载作用点A和接触部分B之间的距离L1与荷载作用点和浮力压力中心C之间的距离L2之间的关系可使接触力f1小于浮动／接触混合型滑动件／悬架组合件上的荷载W。另一方面，在轻质且具有较小荷载的成整体的磁头／悬架组件中，荷载作用点和接触部分几乎位于一条直线上。由于在上述情况下L1几乎为0，则荷载W几乎等于接触力f1。虽然可使接触力f1小于等式(3)所表示的浮动／接触混合型滑动件／悬架组件上的荷载W，但是滑动件和磁盘3之间的浮力会随磁盘3的速度的增加而加大，这样就很难保持稳定的接触状态。再有，根据本发明人的研究，滑动件／悬架组件在不使滑动件1和磁盘3受到严重损坏的情况下必须满足各种条件以便使磁头长期保持稳定的接触状态。下面参照图2-4对上述事实进行详细描述。
图2为滑动件1和磁盘3的接触部分放大示意图。滑动件1至体由陶瓷，如Al2O3TiC制成。在空气支承表面形成有包括硅层11和碳层12的覆盖层。该硅层11和碳层12的厚度分别为3nm和7nm。如图2所示，磁头13设于位于滑动件1后端的正压力中心垫14上。另一方面，碳覆盖层31也设于磁盘3上。为上防止滑动件1和磁盘3粘接，磁盘3上面具有凸部32。该磁盘3的凸部32是通过对碳覆盖层蚀刻而形成的。至于具体的结构形状，该凸部32顶部可基本为直径约为1μm的圆形。凸部32的高度d1为15nm左右，经蚀刻处理后形成的碳覆盖层31的厚度为10nm左右。凸部的间距ω1为10μm左右。因此凸部32与整个磁盘的面积比为1％左右。在磁盘的碳覆盖层31的上面涂有润滑剂，其厚度为2～4nm左右。
在滑动件1于磁盘3上进行接触式记录的情况下，滑动件1正压力中心垫14与凸部32顶部相接触，一个凸部与另一凸部之间的距离为10μm左右，该距离比滑动件1长度短很多。因此，滑动件1不能很好与凸部的形状相吻合，它与凸部32顶部相接触就好象它在作滑动。在滑动件1和磁盘3保持接触状态的情况下，滑动件1的接触面大大小于磁盘3的接触面，而用作滑动件1的覆盖层的碳层12早于磁盘3的碳覆盖层31受到磨损。
图3表示第一实施例中所采用的滑动件1的空气支承表面的实例。滑动件1的长度为1．2mn，其宽度为1．0mm。空气支承表面包括一对正压力侧垫15和16，一对正压力垫17和18以及正压力中心垫14，上述垫15和16位于滑动件1前端，上述垫17和18基本位于沿长度方向滑动件1的中部，上述垫14带有磁头13并位于滑动件1的后端。正压力中心垫14的宽度足够大从而可在其上固定磁头13。在本发明中，上述垫14宽度具体可为200μm。滑动件1的前端不带有倾斜表面，所有正压力垫具有基本平直的表面。磁头13磁路间隙与滑动件1后端的距离为40μm左右。形成上述磁路间隙是用来防止在读／写操作时磁头13磁盘3相接触。另外，磁头13是具有读出磁头和薄膜磁头的复合型磁头。读出磁头采用阻磁效果并用作读头。薄膜磁头用作写头。将相应的正压力垫分隔开的凹部19的深度至少为50μm，使用该凹部便不会在其内部形成负压力。悬架2所施加的荷载为500mgf。要设定荷载作用点A以便与滑动件1中心相对应。
采用滑动件1和磁盘3连续进行接触读／写试验1000小时。图4表示在上述情况下滑动件1中的正压力中心垫14上形成的碳层12的磨损值与接触力f1的关系。该接触力是通过设滑动件1上的压电传感器来测定的。磨损值是对下述磨损值标准化而得到的，而后者是在下述状态下经过连续1000小时的接触而获得的，该状态是接触力f1保证在500mgf，该值等于荷载ω。为了改变接触力f1，对滑动件1相对其凸部高度d1为15nm的磁盘的浮动高度作多次改变或在下述条件下对磁盘3的凸部高度d1作多次改变，该条件是滑动件的浮动高度保持恒定。在滑动件1与磁盘3的接触力f1为100mgf或更小时，滑动件1上的碳覆盖层12的磨损值极小。如果接触力f1在100mgf以上，则位于滑动件1后端的碳覆盖层12的磨损值会逐渐增加，然而，直到接触力f1基本达到200mgf时，可以看到在滑动件1后端形成的碳覆盖层12的经过1000小时的连续接触后会磨损掉，但磨损粉末却不粘于正压力垫15～18上，这样滑动件1可相对磁盘3稳定地进行浮动／接触直至结束。因此可以在毫无问题的情况进行读写操作。此时在与滑动件1相接触的磁盘3的碳覆盖层的凸部32顶部几乎看不到有磨损。上述事实可以下面的描述来说明。在磁盘机启动后，滑动件1便马上通过点或线与磁盘3接触。然而，随着滑动件1后端的碳覆盖层的磨损的加大，碳覆盖层上磨损后而新形成的表面变成新的接触面，从而接触压力减小。直至接触力f1基本达到200mgf时，如果将接触面积增加到一定程度，则可以认为其磨损量不会加大。此外，直至滑动件1和磁盘3之间的接触力达到200mgf时，甚至在经过连接1000小时的接触式读／写操作后，上述碳覆盖层仍保持在磁头13磁路间隙部分中。磁头13不与磁盘3直接接触。这样还可防止下述现象发生，即由于磁头13和磁盘3之间的直接接触而产生的热量的作用，读磁头的输出会降低，该现象即所谓热粗糙(thermal asperity)。
图5表示滑动件1与磁盘3之间的接触力f1与磁盘3最大表面粗糙度的关系。如果磁盘3的凸部高度d1较大，则磁盘3的最大表面粗糙度也较大，或者如果由于缺陷处理等所形成的污物出现在磁盘3上，则滑动件1与该部分接触时所产生的接触力就会很大，这样滑动件1的碳覆盖层的磨损就是由于上述接触部分造成的，这样就加速了磨损。第一实施例中的磁盘3的凸部高度d1为15nm左右。然而由于磁盘3本身呈现波纹形，其最大表面粗糙度为20nm左右。为了使接触力f降至200mgf以下，最好上述最大表面粗糙度为25nm或更低。与此相对应，凸部高度d1应为20nm左右。另一方面，如果磁盘3的最大表面粗糙度处于镜子一样的状态，则在滑动件1和磁盘3的接触部分会产生较大的摩擦力，这样接触力f1就会突然加大。因此，表面粗糙高应至少为2nm。
另外，在滑动件1空气支承表面的正压力侧垫15～18上无需形成滑动件1的碳覆盖层，但是该碳覆盖层可形成于与磁盘3相接触的后端正压力中心垫14上。
图6为滑动件1的压力分布图。当沿滑动件1的长度方向看时，如图1所示，与荷载作用点A相对的正压力垫17和18大于正压力垫15和16以及正压力中心垫14。此外，滑动件的前端无倾斜面。在按照本发明使滑动件1后端与磁头3相接触的情况下，由空气流所形成的压力中心C位于荷载作用点A附近。这样荷载作用点A与压力中心C之间距离就缩小，从而可减小接触力f1。在本发明实施例中，荷载作用点与接触部分B之间的距离L1与0．5mm，而荷载作用点A和压力中心C之间的距离为0．1mm。还有由于滑动件的压力分布是在荷载作用点下面压力达到最大值，这样沿倾斜(pitch)旋转方向的空气支承刚度较小。上述分布还可有效降低接触力f1。
图7表示在采用第一实施例所述凸部d1高度为15nm，最大表面粗糙度为20nm的磁盘3时，接触力f1与滑动件和悬架等效质量的关系。在这里，悬架2的等效质量是指下述重量，借助该质量悬架2可相对滑动件1沿磁盘表面的垂直方向的运动作为有效惯性动作，该重量相当于下述质量，该质量是在悬架2简化为质量集中系统的弹簧质量模型时而得出的。为了使接触力f1等于或低于200mgf，必须使滑动质量和悬架相当质量之和等于或小于11mg。在第一实施例中，悬架2和滑动件1组件的相当质量之和为3mg左右。为了减小滑动件质量，必须减小滑动件的尺寸。最好滑动件1的尺寸为其长度最多为2．0mm左右，其宽度为1．0mm。然而，如果滑动件质量与悬架的等效质量之和过小，则荷载也相应变小，其结果是在下述的系统中进行操作是很困难的，按本发明该系统是滑动件1和悬架2单独成形。因此为了便于操作，滑动件质量和悬架的相当质量之和最好至少为2mg。
如上所述，减小滑动件1尺寸以及增加荷载作用点A和接触部分B之间的距离L1可使接触力降低。然而，上述尺寸和距离L1是相互予盾的设计参数。因此将荷载ω降到上述变量不增加的程度也是很重要的。对于具有相同尺寸的滑动件1，如果第一实施例中的滑动件1的正压力垫具有基本光滑的表面并且其上无倾斜表面，则可使荷载ω达到最小值。当采用第一实施例中的滑动件1时为了使接触力f1等于或小于200mgf，并减小悬架2荷载ω变量，最好使荷载ω设定在0．4mf～1．5gf的数值范围内。
图8表示在下述情况下沿其直径为3．5英寸的磁盘的径向的浮动高度的变化形状，上述情况是第一实施例中的滑动件1，普通的正压力滑动件和普通负压力滑动件设计成浮动或滑动件。图9表示接触力的变化形状。上述接触力是通过下述方式获得的，该方式为借助磁盘3内径中的每个滑动件的接触力使每个径向位置中的接触力标准化。普通的浮动／接触混合型滑动件具有下述问题，当上述位置位于外径上，即边缘速度增加时，则浮动力增加，并且不能保持稳定的接触状态。然而在本发明的滑动件中，浮动高度在磁盘的整个表面上几乎保持恒定，如图8所示。因此上述接触力在整个磁盘表面上保持恒定的同时还相对滑动件1的碳覆盖层的磨损值保持在足够小的数值。接触力在整个磁盘表面上几乎保持恒定意味着可在整个磁表面进行稳定的接触式读／写操作。然而在普通正压力滑动件的情况下，因为其位置在外径上，速度较大，其结果是浮动高度增加。这样在将普通正压力滑动件用作浮动／接触混合型的滑动件的情况下不能保持稳定的接触状态。
另外，在将普通负压力滑动件用作浮动／接触混合型滑动件的情况下，负压力会随其位置移向外径而增加。因此其浮动高度与本发明的滑动件中的情况一样可基本保持恒定。然而由于就磁盘来说负压力相当于荷载ω，则接触力f1会随着其位置移向外径而增加。因此滑动件和磁盘之间发生严重损坏的危险便增加。
现在参照图10A和10B对第二实施例的进一步特征进行描述。在本发明的接触记录型磁盘机中不仅静接触力f1与前面的参照第一实施例的描述一样稳定地作用于滑动件1和磁盘3之间的接触部分B上，而且来自磁盘3的动态冲击力P通过接触部分B对滑动件1施加高频干扰。通过该冲击力P，冲击力T通过荷载作用点A从滑动件作用于悬架2上。作为反作用力，滑动件1受到来自悬架2的冲击力T。由于冲击力T从悬架2通过荷载作用点A作用于滑动件1上，在滑动件1和磁盘3之间接触部分B中的不稳定接触力便会增加。或者与磁盘3相接触的滑动件1临时与磁盘分开关再次撞击磁盘3。上述情况称为跳动现象。这样会导致下述问题，即磁盘3受到严重损坏，并且不能进行读／写操作。
在本实施例中，采用下述措施可有效减小由于动态冲击力而引起的上述问题，该措施是将荷载点设置于沿滑动件长度方向滑动件1前端和其中部之间的位置。下面参照图10B对上述效果进行详细描述。图10B表示冲击力T与滑动件1前端和荷载作用点A之间距离X之间的关系，上述冲击力T在冲击力P作用于滑动件1后端的接触部分B之间时，通过荷载作用点A作用于滑动件1和悬架2之间的。当X=L时，荷载作用点A与滑动件1和磁盘3之间的接触部分B沿滑动件厚度方向位于同一轴线，作用于滑动件1和磁盘3之间的冲击力P与作用于滑动件1和悬架2之间的冲击力T相等。当X=0．5L时，即当荷载作用点A沿滑动件长度方向位于其中并且荷载作用点A和滑动件重心G沿滑动件厚度方向位于同一轴线时，中击力P便与冲击力T相等。另一方面，当0．5L＜X＜L时，即当荷载作用点A相对沿滑动件长度方向滑动件的中心位于滑动件1后端时，则大于冲击力P的冲击力T便作用于滑动件1和悬架2之间。这样就增加了下述的可能性，即滑动件1以大于开始时作用于接触部分B处的冲击力P的冲击力撞击磁盘3，从而使磁盘3受到严重损坏。与此相反，当0．5L＞X时，即当荷载作用点A相对滑动件长度方向的滑动件部位于滑动件1前端时，作用于滑动件1和悬架2之间的冲击力T小于作用于滑动件1和磁盘3之间的冲击力，从而也增加了磁盘遭受严重损坏的可能性，最好通过0．42L＞X的方式，使作用于滑动件1和悬架2之间的冲击力数值等于或小于作用于滑动件1和磁盘3之间的冲击力P的一半。特别是，当X=(1／3)L，则可满足T=0的关系，另外在滑动件1和磁盘3之间作用于接触部分B的冲击力P不会通过荷载作用点A传递到悬架2上，这样就不会有来自悬架的作用于滑动件1上的冲击力。与此相反，如果悬架2上发生干扰，则它不会通过荷载作用点A传递到滑动件1和磁盘3之间的接触部分B。如果使接触部分B和荷载作用点A成为与位于上述两个位置之间的滑动件重心G相重合的冲击力中心，则在接触部分B和悬架2之间不会产生竖向的机械相互作用，并且可将干扰相互隔开。另外，如果相对滑动件长度方向使荷载作用点A移向滑动件1前端，从等式(3)显然得知，荷载作用点AS和接触部分B之间的距离L1增加，同时可减小稳定的接触力f1。
采用下述措施可有效减小滑动件1相对磁盘3的跳跃，并减小所引起的不稳定接触力的增加，上述跳跃是由滑动件1和磁盘3之间的接触造成的，该措施是采用上述的机械干扰隔干方法并在悬架2上设置作为隔振材料的高聚合材料，如聚酰亚胺。对于浮动型的情况也可在悬架2上设置隔振材料。然而在预计会发出高频干扰的接触记录型等系统中，上述悬架的隔振材料则会更有效地发挥作用。
此外另一种减小不稳定接触力方法可有效减小滑动件质量。比如，一种方法是将如图12所示的正压力中心垫14周围的凹部切掉以减小滑动件1的质量。
图10C为表示本发明第二实施例二接触记录型磁盘机中的滑动件1和磁盘3之间的接触状态的侧视图。图11表示第二实施例中的滑动件1空气支承表面的实例。滑动件1的长度为1．2mm，其宽度为1．0mm。该空气支承表面包括与荷载作用点A相对设置的一对正压力垫171和181，带有磁头13并位于后端的正压力中心垫14。凹部19的深度至少为50μm，这样不会产生负压力。通过荷载作用点A的悬架2引起的荷载ω为500mgf。该荷载ω几乎等于正压力垫171和181所产生的浮力f2。此外，浮力f2的压力中心C几乎荷载作用点A重合。还有，与浮力f2相比，滑动件1的正压力中心垫14所产生的浮力可忽略不计。在本实施例中，荷载作用点相对滑动件中部位于其前端。因此，荷载作用点A和正压力中心垫14之间的距离要足够大于正压力垫171和181所产生的浮力f2压力中心C和荷载作用点A之间的距离。此外，本实施例的最大特点在于通过使荷载ω作用于荷载作用点A上，并使悬架2的常平架21沿使正压力中心垫14靠近磁盘3的方向旋转角度，则可使沿使正压力中心垫14压靠于磁盘3上的弯矩Mp作用于滑动件1上。换言之，其刚度大大小于悬架2的荷载架部分的常平架21用来将力f1作用于正压力中心垫14。这样通过采用简单的结构便可获得较小的接触荷载。
第二实施例中滑动件／悬架和磁盘之间所产生的力的平衡可通过下述等式来表示W=f2…………………………(4)f1=MpL1---(5)]]>在第二实施例中，沿倾斜方向常平架21的刚度Kp等于0．087gf．mm／度，荷载作用点与正压力中间垫14的接触部分B之间的距离L1为0．8mm。在上述滑动件／悬架组件中，可通过预先沿使正压力中心垫14靠近磁盘3的方向旋转倾角度θ达1．83°，从而使接触力f1等于200mgf。上述角度的处理很容易实现。
图13为表示本发明第三实施例的接触记录型磁盘机中滑动件／悬困组件和磁盘之间的接触状态侧视图。图14表示第三实施例中的滑动件的实例。在第三实施例滑动件／悬架组件中，滑动件以这样的状态浮动从而与第二实施例中的滑动件／悬架组件中的情况相同符载ω与正压力垫171和181所产生的浮力f2相平衡。正压力垫14受相当于由平衡架21弯矩所产生荷载f1的力作用，它与磁盘3相接触，在第三实施例中，与第二实施例不同的是，其中形成有在正压力中间垫14的前端产生负压力的正压力轨道191和产生负压力的负压力的凹部192。与第一和第二实施例中的方式相同凹部19的深度至少为50μm，它仅仅产生正压力。负压力凹部192的深度为6μm左右。在本实施例中，要这样进行设计以便使正压力轨道191中的浮力值等于负压力凹部192中的负压力值。因此，正压力轨道191产生的浮力和负压力凹部192所产生的负压力不对整个滑动件上的浮力和接触力值产生影响。然而，如果正压力轨道191和负压力凹部192设置于滑动件1的空气支承表面上，进而空气有效地设置于滑动件和磁盘之间，这样便增加了空气的向外挤出量。特别是在象本发明的中的接触记录型磁盘机中，上述空气的向外挤出可有效限制滑动件／悬架组件的振动。
图15为带有旋转驱动器设计的磁盘机的俯视图，该驱动器设计中适合应用上述的本发明结构。通过旋转驱动臂4经过悬架2使本发明的滑动件1位于磁盘3的整个数据磁道上。上述旋转驱动臂4由直线马达沿箭头0所示方向驱动。就磁头定位来说，本发明的接触记录型磁般机和普通的浮动型滑动件／悬架组件之间的最显著区别在于摩擦力fcr2沿下述方向作用于滑动件和磁盘之间的接触点之间，上述方向与查找定位时的定位运动方向相反。该摩擦力fcr2会对磁头的定位精度造成很大影响。如果该摩擦力加大，则磁头会脱离其应当定位于其内的数据磁道，从而无法进行读／写操作。在最好的情况中，驱动器会失控，从而使滑动件／悬架组件或磁盘损坏。沿查找定位方向的摩擦力fcr2由沿查找定位方向的悬架侧向刚度k2和数据道宽度Tr按下述表达式的形式来定义fcr2≤k2·Tr假定磁道密度为2000TPI(磁道/英寸)，则磁道宽度Tr为1．27μm。沿查找定位方向的本发明中的悬架侧向刚度k2为0．24kgf／mm左右，沿查找定位方向的摩擦力fcr2为300mgf左右。因此为了防止磁头脱离其所应当定位于其内数据磁道，至少需要使摩擦力fcr2小于300mgf。如果需要增加磁道密度，则必须提高悬架2的侧向刚度d2或降低摩擦力fcr2本身。如果用μ表示滑动件1和磁盘3之间的摩擦系数，ω表示荷载，ωs表示滑动件1和磁盘3之间的吸力，则摩擦力fcr2也可由下述表达式来表达fcr2≤H(ω+ωs)…………………………(7)根据本发明人进行的试验，本发明中的滑动件1与磁盘3之间的摩擦系数为0．3，上述磁盘3具有参照第一实施例所描述的凸部高度d1。悬架2荷载ω为500mgf。如上所述，如果使fcr2等于或小于300mgf，则根据表达式(7)吸力ωs必须等于或小于500mgf。在查找定位时，正压力中间垫14与磁盘3相接触，上述接触面积为0．02mm2左右。因此，每单位接触部分B面积的允许吸力为25gf／mm2。该数值几乎等于在下述情况下每单位面积滑动件1和磁盘3之间的作用的吸力，该情况是采用参照第一实施例所描述的磁盘，其凸部高度d1为15nm，凸部面积比为1％。因此可以知道，具有参照第一实施例所描述的结构的磁盘也可有效减小沿定位方向的摩擦力fcr2。
另外，当本发明中的接触记录型滑动件／悬架组件正在于磁盘的相同半径上记录时或在查找定位操作过程中，摩擦力fcr3沿磁盘的比特方向(圆周方向)作用，如果沿比特方向的摩擦力fcr3还不满足下述条件，则不能进行精确定位，上述条件与沿磁道方向的摩擦力fcr2中的类似。如果用k3表示悬架2的沿比特方向的侧向刚度，上述方向与查找方向垂直，用Tb表示比特宽度，则必须满足下述表达式fcr3≤k3·Tb………(8)假设比特密度为50000BPI(比特／英寸)，则比特宽度为0．05μm。如果需要使沿比特方向的摩擦力fcr3等于沿查找方向的摩擦力fcr2，则必须使沿比特方向的刚度K3等于6Kgf／mm左右。
在浮动型滑动件／悬架组件中，要在磁盘中进行凸部处理以便减小启动时的摩擦力。然而在接触记录型磁盘机中，磁盘的凸对于减小启动时以及查找时的摩擦力是很重要的。
在上述实施例中，在磁盘侧边进行凸部处理。然而甚至在滑动件1侧边上进行凸部处理的条件下，也可获得类似效果。此时，磁盘3无需进行凸部处理，磁记录间隙最好通过使滑动件1上的凸部等于凸部高度d1的数值来降低。
如上所述，在本发明的浮动／接触混合型滑动件中可使滑动件1和磁盘3之间的接触力等于或小于200mgf。另外，可在不依赖速度的情况下在整个表面长时是进行稳定的接触式读／写操作。此外，可将作用于滑动件或悬架2上的干扰相互隔开。另外还能防止滑动件1相对磁盘跳动并防止不稳定接触力的增加。还有，可降低查找和定位时的接触力，并且甚至在接触记录时也可进行精确的定位。
权利要求
1．一种磁盘机，它包括磁盘，该磁盘固定于轴上从而可以旋转，带有磁头滑动件，该磁头用来从／在磁盘上读／写数据，使滑动件承受预定荷载的悬架，半悬架在磁盘上定位的驱动臂，其特征在于，在滑动件空气支承表面上设有后端垫，该垫带有磁头，在滑动件空气支承表面设有其它垫，这些垫不带磁头，在磁盘旋转期间只有后端垫与磁盘相接触，通过磁盘旋转引起的空气流上述其它垫与磁盘分开浮动，后端垫和磁盘之间的接触力等于或小于200mgf。
2．根据权利要求1所述的磁盘机，其特征在于，至少在后端垫上形成有碳覆盖层，其厚度等于或小于7nm，磁盘最表面粗糙度等于或小于25nm。
3．一种设于驱动臂上可沿磁盘表面平动的滑动件，其上作用有悬架施加的预定荷载，该滑动件带有从／在磁盘上读／写数据的磁头，其特征在于，在滑动件前端设有第一对正压力侧垫，沿滑动件长度方向在其中部位置设有第二对正压力侧垫，设于滑动件后端的正压力中心垫带有磁头，第二对正压力侧垫中的每一个的面积大于第一对下压力侧垫中的每一个和正压力中心垫的面积。
4．根据权利要求3所述的滑动件，其特征在于，所有正压力垫具有基本平滑的平面。
5．根据权利要求3所述的滑动件，其特征在于，滑动件质量和悬架的等效质量之和至少为2mg，至多为11mg。
6．一种磁盘机，它包括磁盘，该磁盘固定于轴上从而可以旋转，带有磁头的滑动件，该磁头用来从／在磁盘上读／写数据，具有荷载架和常平架且在滑动件上作用有预定荷载的悬架，将悬架在磁盘上定位的驱动臂，其特征在于，在滑动件空气支承表面设有第一垫，该垫带有磁头；在滑动件空气支承表面设有第二垫，该第二垫不带有磁头；上述第一垫所产生的浮力足够小于第二垫所产生的浮力，第二垫所产生的浮力值和压力中心与悬架作用于滑动件的荷载值作用点基本一致，悬架的常平架上所设置的滑动件，作用有沿使第一垫靠近磁盘的方向的力矩，在磁盘转动期间只有第一垫与磁盘相接触。
7．根据权利要求1所述的悬架，其特征在于，常平架沿倾斜方向的刚度等于或小于0．087gf·mm／度。
8．根据权利要求6所述的磁盘机，其特征在于，紧靠第一垫前端部形成有可产生负压力的正压力轨道，用来产生负压力的正压力轨道所产生的浮力值基本等于负压力值。
9．根据权利要求6所述的磁盘机，其特征在于，借助磁盘旋转引起的空气流第二垫与磁盘分开浮动，当借助驱动臂通过悬架滑动件在磁盘的某一磁道上查找定位时，第一垫和磁盘之间的摩擦力小于沿查找方位方向悬架的侧向刚度与磁道宽度的乘积。
10．根据权利要求6所述的磁盘机，其特征在于，当在磁盘的相同磁道连续进行定位时；同时；第一垫和磁盘之间保持接触状态时，第一垫和磁盘之间产生的摩擦力小于沿比特方向悬架的侧向刚度和磁盘的数据比特宽度的乘积。
11．一种磁盘机，它包括磁盘，该磁盘固定于轴上从而可以旋转，带有磁头的滑动件，使磁头用来从／在磁盘上读／写数据，使滑动件承受预定荷载的悬架，将悬架在磁盘上定位的驱动臂，其特征在于，上述滑动件的空气支承表面设有第一垫，该垫带有磁头，上述滑动件支承表面设有第二垫，该第二垫不带有磁头；在磁盘旋转期间只是第一垫与磁盘相接触，滑动件和磁盘之间的接触点与悬架的荷载作用点与滑动件重心相互成为冲击力的中心。
12．根据权利要求11所述的磁盘机，其特征在于，相对滑动件悬架的荷载作用点位于下述位置，该位置与滑动件空气流入端的距离基本等于滑动件全长的1／3。
13．一种权利要求11所述的磁盘机中的滑动件，其特征在于，滑动件的空气支承表面上非垫的部分被局部去掉。
全文摘要
一种磁盘机,它包括磁盘,该磁盘固定于轴上从而可以旋转,带有磁头的滑动件,该磁头用于从/在磁盘上读/写数据,使滑动件承受预定荷载悬架,将与悬架相连的滑动件在磁盘上定位的驱动臂。在滑动件空气支承表面上设有带磁头的第一垫和不带磁头的第二垫。在磁盘旋转期间,第一垫的一部分与磁盘相接触。相对滑动件悬架的荷载作用点位于滑动件前端和下述位置之间,该位置与滑动件前端的距离等于滑动件全长的0.42倍。
文档编号G11B21/21GK1279465SQ0010829
公开日2001年1月10日 申请日期1996年4月5日 优先权日1995年4月7日
发明者小平英一, 时末裕充, 松本真明, 铃木正之, 竹内芳德, 清水利彦 申请人:株式会社日立制作所