CN1763859A

CN1763859A - 头、头悬架组件以及设有该头悬架组件的盘装置

Info

Publication number: CN1763859A
Application number: CNA2005100926434A
Authority: CN
Inventors: 羽生光伸
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2005-08-19
Publication date: 2006-04-26
Also published as: US20060082927A1; JP2006120198A; SG121933A1

Abstract

头(40)的滑动件(42)有：负压空腔(54)，该负压空腔形成于面对表面(43)中；前部台阶部分(50)，该前部台阶部分(50)从面对表面上凸出，并相对于空气流设置在负压空腔的上游侧；以及后部部分(56)，该后部部分从面对表面上凸出，并相对于空气流设置在负压空腔的下游侧。后部部分成一体地设有：基部台阶部分(60)，该基部台阶部分有沿第一方向X的给定宽度；以及凸起(62)，该凸起沿第一方向从该基部台阶部分朝着负压空腔凸出。在基部台阶部分侧的凸起的近端的宽度小于基部台阶部分的宽度，且该凸起沿第一方向的长度占面对表面沿第一方向的长度的大约18％或更多。

Description

头、头悬架组件以及设有该头悬架组件的盘装置

技术领域

本发明涉及一种用于盘装置(例如磁盘装置)中的头、一种设有该头的头悬架组件以及设有该头悬架组件的盘装置。

背景技术

作为普通盘装置的磁盘装置包括：磁盘，该磁盘装入外壳中；主轴马达，该主轴马达支承磁盘并使它旋转；磁头，用于将数据写入磁盘中和从该磁盘中读出数据；以及滑架组件，该滑架组件支承磁头，以便相对于磁盘运动。滑架组件设有可旋转地支承的臂以及从该臂伸出的悬架。磁头单独支承在悬架的相应伸出端。各磁头有安装在它的相应悬架上的滑动件以及在该滑动件上的头部分。头部分包括复制元件和记录元件，它们分别用于读出和写入数据。

滑动件有对着磁盘的记录表面的面对表面。滑动件通过悬架而受到给定磁头负载，该磁头负载朝向磁盘的磁记录层。当驱动磁盘装置时，在旋转的磁盘和滑动件之间产生空气流。根据空气流体润滑原理，用于使滑动件飘浮在磁盘的记录表面上方的力作用在滑动件的面对表面上。通过平衡该飘浮力和磁头负载，滑动件以给定间隙在磁盘的记录表面上方飘动。

已经发现，不管在磁盘上的径向位置如何，滑动件的飘浮都相同。磁盘的旋转频率固定，且它的圆周速度根据径向位置而变化。因为磁头通过旋转滑架组件来定位，而且，偏斜角(在空气流的方向和滑动件中心线之间的角度)也根据磁盘的径向位置而变化。因此，在设计滑动件时，取决于径向磁盘位置的飘浮量的变化必须通过适当利用前述两个参数来限制，这两个参数根据径向磁盘位置而变化。

考虑到工作环境的变化，希望磁盘装置能够在低压高原环境中平稳工作。当只考虑在磁头负载和正压(该正压根据空气流体润滑而作用在滑动件的面对表面上)之间的平衡而构成磁头时，由空气流体润滑产生的正压将在低压环境中降低。因此，滑动件不可避免地平衡于飘浮量降低或滑动件与磁盘表面接触的位置处。

例如在日本专利申请文献No，2001-283549中介绍了一种盘装置，其中，负压空腔形成于滑动件的面对表面的中心附近，以便防止滑动件的飘浮量减小。负压空腔由槽确定，该槽在除了空气出口方向之外的其它三个方向上由凸出导轨包围。滑动件设置成通过在由负压空腔产生的负压、头负载和正压之间的平衡而飘浮。在低压环境中，根据该结构，当产生的正压降低时负压也降低。因此，滑动件能够使飘浮量的降低减少。而且，在滑动件的空气流出口端侧，负压空腔形成有中心衬垫，且头部分布置在中心衬垫附近并在滑动件的出口侧端部。

因此，滑动件飘浮量、飘浮姿态以及在减压状态下飘浮量的减小都可以通过适当布置滑动件的面对表面的不规则形状来进行调节。面对表面的不规则形状由单个或多个深度的槽而形成。

当这样构成的盘装置工作时，磁头执行寻轨操作以便磁头在磁盘表面上从外周侧向内周侧运动或者从内周侧向外周侧向理想的轨道运动。随着近来处理速度的增加，磁头的搜寻速度也增加。

不过，在磁头的搜寻操作过程中，在磁盘表面和滑动件之间产生的空气膜力波动，这样，滑动件的飘浮量波动。特别是，当搜寻速度增加时，空气膜力减小，滑动件的飘浮量减小。当磁头的飘浮性能这样变化时，可能无法实现稳定的记录和复制。因此，装置稍微缺乏可靠性。

发明内容

考虑到这些情况而作出本发明，本发明的目的是提供一种头，它即使在高速搜寻操作时也能够防止飘浮量波动，并提高稳定性和可靠性，本发明还提供一种设有该头的头悬架组件以及一种盘装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种头，它包括：滑动件，该滑动件有与可旋转的记录介质的表面相对的面对表面，并设置成当记录介质旋转时通过在记录介质表面和面对表面之间产生的空气流而飘浮；以及头部分，该头部分布置在滑动件上，并向记录介质记录数据和从该记录介质复制数据；其特征在于该滑动件有：负压空腔，该负压空腔由在面对表面中的凹口来确定，并产生负压；前部台阶部分，该前部台阶部分从面对表面上凸出，并相对于空气流设置在负压空腔的上游侧，且对着记录介质；以及后部部分，该后部部分从面对表面上凸出，并相对于空气流设置在负压空腔的下游侧，且对着记录介质。

滑动件的面对表面的第一方向沿空气流方向延伸，第二方向垂直于该第一方向，后部部分成一体地有基部台阶部分以及沿第一方向从该基部台阶部分朝着负压空腔凸出的凸起。沿第二方向，在基部台阶部分侧的凸起的近端的宽度小于基部台阶部分的宽度，且该凸起沿第一方向的长度占面对表面沿第一方向的长度的大约18％或更多。

根据本发明的另一个方面，提供了一种盘装置，它包括：盘形记录介质；驱动单元，该驱动单元支承记录介质并使该记录介质旋转；头，该头包括滑动件和头部分，该滑动件有与记录介质表面相对的面对表面，并设置成当记录介质旋转时通过在记录介质表面和面对表面之间产生的空气流而飘浮，该头部分布置在滑动件上，并向记录介质记录数据和从该记录介质复制数据；以及头悬架，该头悬架支承所述头，以便相对于记录介质运动，并向所述头施加朝着记录介质表面的头负载，其特征在于：

该滑动件有：负压空腔，该负压空腔由在面对表面中的凹口来确定，并产生负压；前部台阶部分，该前部台阶部分从面对表面上凸出，并相对于空气流设置在负压空腔的上游侧，且对着记录介质；以及后部部分，该后部部分从面对表面上凸出，并相对于空气流设置在负压空腔的下游侧，且对着记录介质。

附图说明

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图表示了本发明的实施例，并与上面的总体说明和下面对实施例的详细说明一起用于解释本发明的原理。

图1是表示本发明实施例的硬盘驱动器(下文中称为HDD)的平面图；

图2是表示HDD的磁头部分的放大侧视图；

图3是表示磁头的滑动件的、面对盘的面对表面侧的透视图；

图4是表示滑动件的、面对盘的面对表面侧的平面图；

图5是沿图4的线V-V的剖视图；

图6是表示根据实施例和现有技术实例的磁头的空气膜力相对于搜寻速度的变化的波动的曲线图；

图7A、7B、7C、7D和7E分别表示了具有不同形状的跟踪部分的五种磁头滑动件；

图8是表示在五种磁头的搜寻速度和空气膜力之间的关系的曲线图；

图9是表示对于五种磁头的每一种，由于改变搜寻速度而引起的空气膜力的波动率的曲线图；

图10是表示通常在跟踪部分和偏转空气流之间的关系的平面图；

图11是表示实施例和现有技术实例的磁头的升力相对于搜寻速度的变化而波动的曲线图；

图12是表示本发明另一实施例的磁头的滑动件的平面图；以及

图13是表示本发明又一实施例的磁头的滑动件的平面图。

具体实施方式

下面将参考附图详细介绍当本发明的盘装置用于HDD时的实施例。

如图1所示，HDD包括：外壳12，该外壳12成顶部开口的矩形盒形式；以及顶盖(未示出)。顶盖通过螺钉而与外壳螺纹连接，并关闭外壳的顶部开口。

外壳12装有用作记录介质的磁盘16、主轴马达18、磁头40和滑架组件22。主轴马达18用作支承磁盘16和使磁盘16旋转的驱动单元。磁头40用于向磁盘16写入数据和从该磁盘16读出数据。滑架组件22支承磁头40，用于使磁头相对于磁盘16运动。外壳12还装有音圈马达(下文中称为VCM)24、斜面(ramp)负载机构25、板单元21等。VCM 24使滑架组件22旋转并定位该滑架组件22。当磁头40运动至磁盘的最外周时，斜面负载机构25使磁头40保持在离开磁盘16的避开位置(shunt position)。板单元21有磁头IC等。

用于通过板单元21来控制主轴马达18、VCM 24和磁头的各自的操作的印刷电路板(未示出)螺纹连接在外壳的底壁的外表面上。

磁盘16有分别在它的上表面和下表面上的磁记录层。磁盘16装配在主轴马达18的毂(未示出)的外周上，并通过夹持弹簧17而固定在毂上。当驱动马达18时，磁盘16沿箭头B方向以给定速度(例如4200rpm)旋转。

滑架组件22包括：轴承组件26，该轴承组件26固定在外壳12的底壁上；以及臂32，该臂32从轴承组件上伸出。这些臂32设置成与磁盘16的表面平行，并彼此间隔开。它们沿相同方向从轴承组件26上伸出。滑架组件22设有悬架38，该悬架38分别由可弹性变形的细长板簧形成。悬架38的各近端固定在臂32的各远端上，并从该臂32上伸出。各悬架38可以与它的相应臂32形成一体。臂32和悬架38构成头悬架。头悬架和磁头40构成头悬架组件。

如图2所示，各磁头40有：滑动件42，该滑动件42基本成长方体形状；以及头部分44，用于在滑动件上进行记录和复制。它固定在万向弹簧41上，该万向弹簧41布置在悬架38的远端部分上。朝向磁盘16表面的头负载L通过悬架38的弹性而施加在各磁头40上。

如图1所示，滑架组件22有支承架45，该支承架45沿与臂32相反的方向从轴承组件26上伸出。该支承架45支承构成VCM 24一部分的音圈47。支承架45由合成树脂成一体模制在线圈47的外周上。音圈47设置在一对轭铁(yoke)49之间，该对轭铁49固定在外壳12上。线圈47与轭铁49和固定在其中一个轭铁上的磁体(未示出)一起构成VCM 24。当音圈47通电时，滑架组件22环绕轴承组件26旋转，且各磁头40运动至磁盘16的合适轨道处并位于该轨道上面。

斜面负载机构25包括斜面51和凸片53。斜面51布置在外壳12的底壁上，并位于磁盘16外部。凸片53从各悬架38的远端伸出。当滑架组件22旋转至磁盘169外部的避开位置时，各凸片53与形成于斜面51上的斜表面接合。然后，通过斜表面的斜度而向上拉动凸片53，从而使磁头40卸载。

下面将详细介绍各磁头40的结构。如图2至5所示，磁头40有基本成长方体形状的滑动件42。该滑动件42有矩形的、面对盘的表面43，该表面43对着磁盘16的表面。面对盘的表面43的纵向方向将表示为第一方向X，它的与第一方向X垂直的横向方向表示为第二方向Y。

磁头40构成为飘浮滑动件。当磁盘16旋转时，滑动件42通过在盘表面和面对盘的表面43之间产生的空气流C而飘浮。在HDD的操作过程中，滑动件42的、面对盘的表面必然会以所述表面之间一定的间隙对着盘表面。空气流C的方向与磁盘16的旋转方向B一致。滑动件42相对于磁盘16的表面设置成使得面对盘的表面43的第一方向X基本与空气流C的方向一致。

对着磁盘表面的前部台阶部分50从面对盘的表面43上凸出。它基本为U形形状，在上游侧封闭和在下游侧开口。为了保持磁头40的俯仰角，前部衬垫52形成为在前部台阶部分50上凸出。它形成支承滑动件42的空气膜。前部衬垫52形成为具有细长形状，它沿第二方向Y连续延伸，并相对于空气流C位于滑动件42的进口端侧。

前部台阶部分50有一对导轨台阶部分46，该对导轨台阶部分46分别沿面对盘的表面43的长边延伸并彼此以一定间隔相对。导轨台阶部分46从前部衬垫52朝着滑动件42的下游端延伸。侧部衬垫48形成于各导轨台阶部分46上，并对着磁盘表面。

负压空腔54形成于面对盘的表面43的基本中心部分处。它由凹部形成，该凹部由导轨台阶部分46和前部台阶部分50来确定。空腔54相对于空气流C方向形成于前部台阶部分50的下游侧，并在下游侧开口。对于在HDD中能够实现的所有偏斜角，负压空腔54都用于在面对盘的表面43的中心部分产生负压。

滑动件42有对着磁盘表面的后部部分56，该后部部分56相对于空气流C的方向从面对盘的表面43的下游侧端部凸出。后部部分56相对于空气流C方向位于负压空腔54的下游侧，并相对于横向方向基本在面对盘的表面43的中心。

如图3至5所示，后部部分56成一体地设有基本矩形的基部台阶部分60和延伸部分62，该延伸部分从基部台阶部分60朝着面对盘的表面43的进口端延伸。基部台阶部分60有沿第一方向X的给定宽度，并布置在面对盘的表面43的出口端侧。在本实施例中，基部台阶部分60沿第二方向Y设置在面对盘的表面43的基本中心部分中。后部衬垫66形成于基部台阶部分60的下游侧端部，并对着磁盘16的表面。在图4中，各部分的阴影线不同，从而清楚理解在面对盘的表面43的各部分之间的高度差。

凸起62基本从基部台阶部分60的中心凸出。沿第二方向Y，在基部台阶部分侧的凸起62的近端62a宽度小于基部台阶部分60的宽度。因此，基部台阶部分60的近端表面60a沿第二方向Y延伸，并对着滑动件42的进口端侧。这些近端表面相对于第二方向Y布置在凸起62的任意一侧。凸起62沿第二方向Y的宽度W2占基部台阶部分60的宽度W1的3至97％，优选是15至70％。

凸起62有一对侧表面62b，该对侧表面62b基本平行于第一方向X延伸。凸起62沿第一方向X的长度L1形成为占面对盘的表面43的、沿第一方向X的长度L的大约18％或更多，优选是25％或更多。

如图3至5所示，各磁头40的头部分44有记录元件和复制元件，它们分别向磁盘16记录数据或从磁盘16读出数据。记录和复制元件相对于空气流C的方向嵌入滑动件42的下游侧端部。记录和复制元件有限定于后部衬垫66中的读/写间隙64。

如图2所示，具有上述结构的磁头40以倾斜姿态飘浮，这样，头部分44的读/写间隙64最靠近盘表面。

根据这样构成的HDD和头悬架组件，当磁盘16旋转时，磁头40通过在盘表面和面对盘的表面43之间产生的空气流C而飘浮。因此，在HDD的操作过程中，滑动件42的面对盘的表面43必然对着盘表面，且在它们之间有间隙。而且，根据这样构成的磁头40，后部部分56有凸起62，该凸起62从基部台阶部分60上凸出。因此，即使在高速搜寻操作中，也能够抑制飘浮量的波动，因此能够提高安全性和可靠性。

对于本实施例和现有技术的HDD，模拟了当磁头40的搜寻速度变化时空气膜的力的波动。在普通磁头中，后部部分没有凸起，如图6中虚线所示，当搜寻速度达到5ms的高速时，在给定飘浮姿态时产生的空气膜力降低50％。根据本发明的磁头40，如图6中实线所示，当搜寻速度达到5ms时，空气膜力的减小能够被限制为2％。

为了分析能够抑制空气膜力降低的原因，本发明人制备了具有不同形状的后部部分的磁头，例如五种磁头A、B、C、D和E，如图7A至7E所示，并比较当搜寻速度增加时引起的空气膜力的波动。图8表示了比较结果。五种磁头的滑动件后部部分面积、后部衬垫66面积和负压空腔深度都相同，区别仅在于后部部分的形状。例如，负压空腔和后部台阶分别调节为1μm和0.12μm。

磁头A和磁头B没有凸起。磁头C、D和E与本实施例的磁头一样有不同长度的凸起。

在没有凸起的磁头A和B中，如图8所示，根据搜寻速度的增加，空气膜力的降低率在20至30％的范围内。另一方面，磁头C和D设有沿滑动件的第一方向X延伸的凸起62，因此开始观察到抑制空气膜力降低的效果。当凸起62的长度占滑动件的总长度的大约18％时，如磁头E所示，发现空气膜力的降低量为3％，表明有很大改进。

图9表示了对于各磁头的后部部分的形状，由于搜寻速度变化引起的空气膜力波动率。它表明当后部部分提供有凸起62时，将抑制在搜寻操作过程中空气膜力的减小量，且当凸起的高度增加时，空气膜力随着搜寻速度的增加而提高。这是因为在搜寻操作过程中，空气膜力的产生效率能够通过由凸起62接收偏转空气流b和c而提高，如图10所示。

图11表示了对于本实施例的磁头和普通磁头在磁头升高时搜寻时间波动的模拟结果。在图11中，横坐标轴表示搜寻速度与磁盘旋转速度的比值。本实施例的磁头和普通磁头的前部台阶部分和负压空腔的形状和尺寸都相同，区别仅在于后部部分的形状。根据本实施例的磁头，相对于搜寻速度，磁头飘浮量的波动远远小于现有技术实例。

根据本实施例的磁头，装备有该磁头的头悬架组件以及HDD，如上所述，能够限制所述头的飘浮量的波动，以便保证即使在高速搜寻操作时也稳定地记录和复制。还有，能够防止磁头和磁盘彼此相向运行，从而提高可靠性。

本发明并不局限于上述实施例，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，它的部件可以进行变化。而且，对前述实施例中所述的多个部件进行合适组合，可以形成多种发明。例如，前述实施例的某些部件可以省略。而且，不同实施例的部件可以根据需要来组合。

前部台阶部分、后部部分和衬垫的形状和尺寸并不局限于上述实施例中所述，而是可以根据需要而变化。后部部分56的凸起62的位置并不局限于基部台阶部分60的中心部分。或者，例如如图12所示，它可以位于沿第二方向Y相对于基部台阶部分60偏心的位置。这时，凸起62的一个侧表面62b与基部台阶部分60的侧表面平齐地延伸。基部台阶部分60的近端表面60a相对于第二方向Y只处于凸起62的一侧。

基部台阶部分60的近端表面60a和凸起62的侧表面62b并不局限于直线，而是可以形成弯曲形状，例如如图13所示。

图12和13所示的实施例的其它结构与前述实施例相同。因此，相同参考标号用于表示与前述实施例相同的部分，并省略对它们的详细说明。由这些可选实施例能够获得与前述实施例相同的功能和效果。在图13和14中，面对盘的表面43的不同部分有不同阴影线，以便清楚表示在它们之间的高度差。

Claims

1.一种头，包括：

滑动件，该滑动件有与可旋转的记录介质的表面相对的面对表面，并设置成当记录介质旋转时通过在记录介质表面和该面对表面之间产生的空气流而飘浮；以及

头部分，该头部分设置在滑动件上，并向记录介质记录数据和从该记录介质复制数据；

其特征在于：

该滑动件有：负压空腔，该负压空腔由在该面对表面中的凹部来确定，并产生负压；前部台阶部分，该前部台阶部分从该面对表面上凸出，并相对于空气流位于负压空腔的上游侧，且对着记录介质；以及后部部分，该后部部分从所述面对表面上凸出，并相对于空气流位于负压空腔的下游侧，且对着记录介质；

滑动件的面对表面的第一方向沿空气流方向延伸，第二方向垂直于该第一方向，所述后部部分成一体地有基部台阶部分以及沿第一方向从该基部台阶部分朝着负压空腔凸出的凸起；以及

在基部台阶部分侧的所述凸起的近端的宽度比基部台阶部分沿第二方向的宽度更小，且该凸起沿第一方向的长度占所述面对表面沿第一方向的长度的大约18％或更多。

2.根据权利要求1所述的头，其特征在于：所述凸起沿第二方向的宽度占基部台阶部分的宽度的3至97％。

3.根据权利要求1或2所述的头，其特征在于：基部台阶部分有近端表面，该近端表面沿第二方向延伸，并对着滑动件的负压空腔，该近端表面相对于第二方向位于所述凸起的任意一侧。

4.根据权利要求1或2所述的头，其特征在于：基部台阶部分有近端表面，该近端表面沿第二方向延伸，并对着滑动件的负压空腔，该近端表面相对于第二方向只位于所述凸起的一侧。

5.根据权利要求1至4中任意一个所述的头，其中：所述凸起有一对侧表面，该对侧表面基本平行于第一方向延伸。

6.根据权利要求1或2所述的头，其特征在于：滑动件有一对导轨台阶部分，该对导轨台阶部分从前部台阶部分朝着滑动件的下游端延伸，并从所述面对表面上凸出，以便包围负压空腔。

7.一种用于盘装置中的头悬架组件，包括盘形记录介质和驱动单元，该驱动单元支承记录介质和使得该记录介质旋转，该头悬架组件包括：

头，该头包括：滑动件，该滑动件有与记录介质表面相对的面对表面，并设置成当记录介质旋转时通过在记录介质表面和面对表面之间产生的空气流而飘浮；以及头部分，该头部分布置在滑动件上，并向记录介质记录数据和从该记录介质复制数据；

以及头悬架，该头悬架支承所述头，以便相对于记录介质运动，并向所述头施加朝着记录介质表面的头负载，

其特征在于：

该滑动件有：负压空腔，该负压空腔由在所述面对表面中的凹部来确定，并产生负压；前部台阶部分，该前部台阶部分从所述面对表面上凸出，并相对于空气流位于负压空腔的上游侧，且对着记录介质；以及后部部分，该后部部分从所述面对表面上凸出，并相对于空气流位于负压空腔的下游侧，且对着记录介质；

8.根据权利要求7所述的头悬架组件，其特征在于：所述凸起沿第二方向的宽度占基部台阶部分的宽度的3至97％。

9.一种盘装置，包括：

盘形记录介质；

驱动单元，该驱动单元支承记录介质并使该记录介质旋转；

头，该头包括：滑动件，该滑动件有与记录介质表面相对的面对表面，并设置成当记录介质旋转时通过在记录介质表面和所述面对表面之间产生的空气流而飘浮；以及头部分，该头部分布置在滑动件上，并向记录介质记录数据和从该记录介质复制数据；以及

头悬架，该头悬架支承所述头，以便相对于记录介质运动，并向所述头施加朝着记录介质表面的头负载，

其特征在于：

滑动件的所述面对表面的第一方向沿空气流方向延伸，第二方向垂直于该第一方向，所述后部部分成一体地有基部台阶部分以及沿第一方向从该基部台阶部分朝着负压空腔凸出的凸起；以及

在基部台阶部分侧的所述凸起的近端的宽度小于基部台阶部分沿第二方向的宽度，且该凸起沿第一方向的长度占所述面对表面沿第一方向的长度的大约18％或更多。

10.根据权利要求9所述的盘装置，其特征在于：所述凸起沿第二方向的宽度占基部台阶部分的宽度的3至97％。