带有薄膜空气流调节机构的盘驱动器头定位器、薄膜件和制造方法 本发明的技术领域
本发明涉及用于把数据写入和读出存储盘的盘驱动器，尤其涉及具有用于调节高速转动的存储盘周围产生的空气流的空气流调节机构的盘驱动器。本发明还涉及制造这样的盘驱动器的方法。本发明也涉及用作这样的盘驱动器中的空气流调节机构的薄膜件。
本发明的背景
在用作信息处理系统的辅助设备的盘驱动器中，任一盘形存储媒体(本说明书将其称之为存储盘)，诸如磁盘、光盘和磁光盘，都是以高速转动，同时读写头在执行追寻在记录盘的记录表面上同心地形成的大量记录轨的寻轨运行，借以读写数据。读写头的寻轨性能取决于读写头地执行元件在伺服控制运行中的定位精度。特别是近几年来，随着存储盘记录密度的显著增加，对执行元件的定位精度的要求已经变得相当严格。
对于执行高度精确的寻轨运行的执行元件来说，影响其运行的外部干扰应降低到最小。例如，高度转动的存储盘周围产生的空气流因与执行元件相碰撞而变成紊流并可能引起执行元件和存储盘的振动。尤其是在诸如硬盘驱动器的结构中，其中执行元件有一个沿存储盘的记录表面延伸并可绕一个支承轴枢转的悬臂，该悬臂会受紊流的作用而振动并可能对读写头的定位精度和读写头与盘纪录表面之间的尺寸精度产生不利影响。
为解决这一问题，已经提出了各种包括用于调节高速转动的存储盘周围产生的空气流的空气流调节机构的盘驱动器。例如，美国专利5,854,725的说明书揭示了一个有安装在执行元件的臂的表面上的多个引导件的硬盘驱动器。这些引导件每个都是一个流线型或楔形小片并且用粘接剂之类固定在臂表面的上游或下游侧。每一引导件沿着执行元件的外表面平稳地引导高速转动的存储盘周围的空气流，而使之变成层流，借以降低由空气流引起的振动对臂的影响。
还有，美国专利5,446,612的说明书揭示了一种执行元件的臂上成形有一个翼片的硬盘驱动器。臂的这个翼片接受由存储盘的转动引起的空气流而产生一个力，这个力使读写头臂的前端接近盘面。于是，读写头的测位运行被稳定化了，读写头与盘记录表面之间的间隙的尺寸精度也得以改善了。
日本的未审查专利公报(公开)2001-23347揭示了一种在执行元件臂的前端在盘的转动方向有几个空气整流翼的硬盘驱动器，这几个整流翼是插在多个存储盘之间并以预定的间隔布置于读写头下游读写头的运动范围。空气整流翼具有用于整流各盘之间的在臂附近的空气流的流线型断面，因此可抑制盘和臂的振动。以类似方式，日本的未审查专利公报(公开)2000-228079揭示了一种有插装在执行元件的多个臂之间的梳状整流件的硬盘驱动器。
还有，日本的未审查专利公报(公开)5-101557和5-100061揭示了一种用于降低臂启动和停止运行时的冲击的硬盘驱动器，它是把弹性件或缓冲件安装在执行元件的臂上或以阻尼件包复臂的转动轴。
在常规的硬盘驱动器中，例如，在悬臂的一个预定位置一般成形有一个通孔或缺口，借以减小悬臂的重量，进而降低在执行元件运行时悬臂的惯性矩。用这样的结构，通孔或缺口可能引起沿悬臂外表面的很大的紊乱空气流，再考虑到悬臂的已减小的重量，它可能更容易使悬臂产生振动。
在上述各种常规的空气流调节机构中，难以直接抑制由为了减小悬臂的惯性矩而成形在悬臂上的通孔或缺口引起的空气流的紊乱。而且，随着悬臂个数的增加，空气流调节机构的结构变得更加复杂，结果是，制造过程可能复杂化，生产成本也可能增加。还有，上述空气流调节机构在没有悬臂的其它盘驱动器上不能有效工作也是可能的。
本发明的一个目的是提供一种用于把数据写入和读出存储盘的盘驱动器，它包括价格不高且容易安装的用于调节高速转动的存储盘周围产生的空气流的空气流调节机构，而且它尤其能够抑制由空气流引起的振动对执行元件的影响。
本发明的另一个目的是提供这样的盘驱动器，它包括一个沿存储盘的记录表面延伸并可绕一支承轴枢转的悬臂和一个能够直接防止由为了减小悬臂的惯性矩而成形在悬臂上的通孔或缺口引起的空气流的紊乱的空气流调节机构。
本发明的再一个目的是提供一种以低成本容易地生产这种盘驱动器用的方法。本发明还有一个目的，就是提供一种能够用作盘驱动器中的空气调节机构的薄膜件。
本发明的概述
一方面，本发明提供一种存储盘驱动器，它包括：一个具有记录表面的可转动存储盘：一个带有面对存储盘的记录表面的读写头并使读写头相对于记录表面执行寻轨运行的执行元件；以及，一个用于调节由于存储盘的转动在其周围产生的空气流的空气流调节机构，该空气流调节机构包括一个固定贴附于执行元件的表面而覆盖住执行元件的想要覆盖的轮廓部分的薄膜件，该薄膜件起着使流过该轮廓部分的空气流稳定的作用。
执行元件典型地包括一个沿存储盘的记录表面延伸的可枢转悬臂，薄膜件贴附在悬臂的表面上而覆盖住悬臂的一部分轮廓。悬臂的这一部分轮廓上成形有一个通孔，而薄膜件覆盖住这一通孔。薄膜件可以包括热可收缩的筒形树脂膜层，通过使热可收缩树脂膜层热收缩将其贴附在执行元件的表面上。或者，薄膜是一种有粘接剂层贴附于其一面的树脂膜层，薄膜件通过粘接剂层固定贴附于执行元件的表面。薄膜件包括用于降低执行元件的振动和/或冲击量级的聚合物振动阻尼层。
还提供了一种具有一个减振表面的空气流调节机构，通过降低由对盘驱动器壳体的碰撞引起的冲击或振动的峰值量级该减振表面可降低盘驱动器壳体与存储盘之间的振动和冲击力。该空气流调节机构还具有保护盘驱动器的至少下列各功能之一：抗静电功能、偏移调节功能、电磁干扰屏蔽功能和无线电频率干扰屏蔽功能。
另一方面，本发明提供了一种制造具有一种用于调节转动的存储盘周围产生的空气流的空气流调节机构的盘驱动器用的方法，该方法包括：(1)准备好一个带有面对存储盘的记录表面的读写头的执行元件；(2)准备好一个可热收缩的薄膜件，其形状和尺寸应保证它在热收缩后能覆盖住执行元件的想要覆盖的轮廓部分；(3)把薄膜件定位在执行元件的想要覆盖的轮廓部分上；(4)加热薄膜件使其收缩，以将薄膜件固定贴附于执行元件的表面而覆盖住执行元件的想要覆盖的轮廓部分。
附图简要说明
图1是本发明的第一实施例的盘驱动器的透视图，其上的壳体盖板拆下去了。
图2是图1的盘驱动器的执行元件和薄膜件的分解俯视图。
图3是图2中的薄膜件的放大透视图。
图4是说明本发明的盘驱动器的制造方法的示意图，其中a是表示薄膜件在收缩之前的状态的平面图，而b是表示薄膜件在收缩之后的状态的平面图。
图5是执行元件的部分放大侧视图，其带有固定在预定位置的图3所示的薄膜件。
图6是本发明的另一实施例的薄膜件的放大透视图。
图7是执行元件的部分放大侧视图，其带有固定在预定位置的图6所示的薄膜件。
图8是一种改型的薄膜件的放大透视图。
图9是又一种改型的薄膜件的放大透视图。
图10a-10e是另一些改型的薄膜件的放大剖视图。。
最佳实施例的详细说明
下面将结合各附图详细说明本发明的较佳实施例。在各附图中，相同的元件用相同的标号标示。
参阅各图，图1是本发明的第一实施例的盘驱动器10的透视图，它的壳体盖板拆下去了，而图2是表示盘驱动器10的执行元件的主要零件的分解俯视图。盘驱动器10具有用作诸如个人计算机的信息处理系统中的辅助存储装置的硬盘单元的结构和形状。
盘驱动器10包括一个壳体12、多个(图中是三个)绕壳体12上的一共用驱动轴14可转动地布置、并各有一个记录表面16a的存储盘16以及用于驱动存储盘16的驱动源(未示)。执行元件20可运动地布置在壳体12内在存储盘16近旁以支承多个读写头18，读写头面对着存储盘16的记录表面16a，执行元件20驱使读写头执行追寻记录表面16A的寻轨运行，还有一个用于驱动执行元件20的伺服机构22。
壳体12有用金属材料制成的刚性结构，例如用铸造工艺来制造，并有一个带底的凹槽24，用于稳定地容纳盘驱动器10的上述主要零件，一个用于盖住凹槽24的盖板(未示)安装在壳体12上，以将各主要零件封盖在凹槽24内。
存储盘16是在其两面上都有记录表面16a的磁盘，每一记录表面16a成形有许多与转动轴同心的记录轨(未示)。多个存储盘16沿轴线以预定的间隔固定安装在一共用驱动轴14上，并且由于驱动源的驱动作用而相互同步地以高速转动(向箭头α所指的方向)。
执行元件20包括多个悬臂26(图中是四个)，每一悬臂沿存储盘16的记录表面16a延伸并可绕一个支承轴转动。各悬臂在其固定端相互接合在一起，并且接合在一起的各部分26a都安装在共用轴28上。每一悬臂26的端部连接有一个像弹簧片一样的读写头支承板30和一个滑块32(见图5)，该滑块构成搭载在每一读写头支承板30的一端的读写头18。多个悬臂26受伺服机构22的驱动作用互相同步地绕轴28转过一个预定的角度范围(在箭头β所示的方向)。于是，处在连接于每一悬臂26的读写头支承板30的前端的读写头18在设置在对应的存储盘16的记录表面16a上的记录轨上执行寻轨运行，以将数据写入或读出记录表面16a。
执行元件20在每一悬臂26的大约中央部位成形有通孔34(见图2)，用以减轻每一悬臂26的重量，进而减小多个悬臂26在运行时的惯性矩。用这种结构，在执行元件运行时也就是在读写数据时多个高速转动的存储盘16周围产生的空气流将碰撞执行元件20的多个悬臂26，同时在每一悬臂的通孔34处引起很大的紊流，导致可能使悬臂26产生不可忽视的振动。针对这一问题，盘驱动器10装设了一个有下列结构特点的空气流调节机构，它可以有效地抑制由空气流引起的振动对执行元件20的影响。
盘驱动器10的空气流调节机构包括多个薄膜件36，用于覆盖执行元件20的多个悬臂26的想要覆盖的轮廓部分。每一薄膜件36包住对应悬臂26的通孔34周围的轮廓部分，贴在悬臂的上下两表面上并固定在悬臂的主表面上，从而在悬臂的两面覆盖住通孔34。有这一结构的薄膜件36可使通孔周围的轮廓部分变得基本上平滑并引导空气流平稳地流过这一轮廓部分，而将空气流基本上稳定成层流。其结果，可以非常有效地抑制空气流引起的振动对执行元件20的影响。并且，用结构简单的上述薄膜件36固定在悬臂的想要覆盖的部分有助于简化盘驱动器10的生产过程和降低其生产成本。
如图3所示，薄膜件36有大致为梯形空筒状结构，在俯视图上看，它对应于悬臂26的通孔部分的轮廓。用这一结构，即使在所示的实施例中执行元件20有多个悬臂26，薄膜件36也可以很容易地套装到对应的悬臂26上的想要覆盖的位置，方法是把连接在悬臂26的前端的读写头支承板30插入薄膜件36的空筒内。
可以用例如粘接剂把薄膜件36固定在悬臂26的表面上。但是为了简化薄膜件的固定操作，薄膜件最好是构造成有筒状的可热收缩的树脂膜层。用这样的结构，可以通过可热收缩树脂膜层的热收缩很容易地把薄膜件36固定在悬臂26的表面上。或者，整个薄膜件36可以用可热收缩树脂膜层来成形或薄膜件36可成形为包括可热收缩的树脂膜层的多层结构。在随便那种情况下，薄膜件36都可用树脂材料来成形，用这种材料可减轻重量，以使悬臂26的惯性矩不会因薄膜件而增加。
可以用下述步骤把有筒状可热收缩树脂膜层的薄膜件36固定到悬臂26上。
首先，准备好具有支承读写头的悬臂的执行元件20，同时准备好具有原始尺寸和原始形状、能够在热收缩后覆盖在悬臂26的通孔34周围的轮廓部分上的薄膜件36(见图2)。然后，把连接在悬臂26上的读写头支承板30的前端插入薄膜件36的空筒部分内，将薄膜件36向上套到悬臂26的通孔34所在处的轮廓部分上(见图4a)。随后，把薄膜件36加热到预定的温度使其收缩，而将薄膜件36固定在悬臂26的表面上，覆盖住通孔周围的轮廓同时覆盖住通孔34(见图4b)。
日本东京三菱树脂公司(Mitsubishi Resin)生产的商标为“HISHIPET”的定向聚酯薄膜或商标为“DXL”的定向聚苯乙烯薄膜都可以作为适用于薄膜件36的可热收缩树脂膜层的材料的例子。就此而论，可以买到厚度为30-50微米的HISHIPET薄膜或厚度为40-80微米的DXL薄膜。无论那种材料，在按照上述固定薄膜件36的过程中，加热到100-160℃范围内的温度，都具有极好的收缩和固定性能。在盘驱动器10在生产过程的预定步骤中暴露于这一温度的情况下，可以取消仅用于薄膜件36的热收缩的加热步骤，而代之以在要求的加热步骤之前像上述那样把尚未收缩的薄膜件36套到悬臂26上的预定位置。
在盘驱动器10的空气流调节机构中，图6所示的平板状薄膜件38可用于替代上述空筒状的薄膜件36。在这一情况中，薄膜件38包括大致为梯形树脂膜层40和粘接剂膜层42，树脂膜层在俯视图内符合悬臂26的通孔34所在处的轮廓，而粘接剂膜层贴在树脂膜层的一面上。
薄膜件38可借助粘接剂层42固定在悬臂26的表面上，同时覆盖悬臂26的通孔34所在处的轮廓部分，可取的是，它可覆盖在悬臂的一面上(图7中是上表面)。并且，用这种结构的薄膜件38在悬臂26的一面覆盖住通孔34，可使通孔所在处的轮廓达到基本上光顺。其结果，沿着这一轮廓部分的空气流被光顺地引导并基本上被稳定成为层流。这样，可以非常有效地抑制空气流引起的振动对执行元件20的影响。或者，可以把薄膜件38贴附于悬臂26的两面。
薄膜件38的树脂膜层40的材料是不限制的，但是可以用例如聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚丙烯、聚乙烯或聚酰胺制造树脂膜层。并且，可以用一般型式的压敏粘接剂最好是丙烯酸粘接剂制造粘接剂层42。就这一情况而言，最好是用厚度为25-100微米的PET树脂膜层40和厚度为25-100微米的粘接剂层42，两者配用。
作为薄膜件38的树脂膜层40，不仅可以用在粘接剂层42那一侧有光滑主表面的薄膜，而且可以用主表面上有微小不平度的薄膜。这样的薄膜可以是如图8所示的、有许多微小突脊44的薄膜，或是如图9所示的、有许多微小突起的薄膜。在任一情况中，树脂膜层40的主表面的不平度都可通过把薄膜件38以正确的方向固定在悬臂26的表面上而表现出上述的对高速转动的存储盘16周围的空气流进行整流的功能。其结果，可使空气流稳定化，进而可更加有效地抑制由空气流引起的振动对执行元件20的影响。
作为在树脂膜层40上可取地形成许多微小突脊44的另一些例子，可以取图10a-10e的剖面图所示的各形状。美国专利4,986,495，5,069,403，5,133,516和5,848,769揭示了有这些突脊形状的薄膜。对于图8-10所示的各种形状的微小突脊44，每一突脊的高度(从脊根到脊顶的距离)最好是20-40微米，脊间的V形谷的角度最好是15°-40°，而相邻脊顶的间隔最好是20-400微米。这些形状中之任一形状的微小突脊44通过薄膜件38在执行元件20表面上的正确定向都能表现出有效地整理空气流的功能。
作为薄膜件38的粘接剂层42，可以用美国明尼苏答州3M公司生产的商标为“Scotch Damp”(型号JPV115或242F01)的粘弹性阻尼带，而不用一般型式的压敏粘接剂。就这一情况而言，粘接剂层42本身也作为振动阻尼聚合物层表现出阻尼作用，所以，可更有效地抑制执行元件20的振动和/或冲击量级。
上面已经说明了本发明的各较佳实施例。但是，本发明不限于所示出的各实施例的结构，而是可以在本发明的权利要求范围内做出各种改动或变化。例如，本发明的盘驱动器及其制造方法可适用于有存储盘的各种盘驱动器，诸如有光盘或磁光盘而不只是磁盘的盘驱动器。并且，对于有不带悬臂的直接作用式执行元件的盘驱动器，通过用薄膜件固定在这种执行元件的表面上覆盖执行元件的想要覆盖的轮廓部分作为一种空气流调节机构，也可以有效地抑制空气流对执行元件的影响。而且，不只是通孔，有缺口或台阶或其他容易引起紊乱空气流的构造的执行元件的各轮廓部分都可以用薄膜件来覆盖。
本发明的空气流调节机构也可设有通过降低由对壳体的碰撞引起的冲击或振动峰值量级来降低盘驱动器与存储盘之间的振动冲击力的表面。而且，空气流调节机构还可以具有保护盘驱动器的至少下列各功能之一：抗静电功能、偏移调节功能、电磁干扰屏蔽功能和无线电频率干扰屏蔽功能。
举例
在有如图1所示的基本结构的8.89cm(3.5英寸)硬盘驱动器中，存储盘16是以10,000转/分钟的转速转动。对转动引起的位于上端的悬臂26的垂向(沿驱动轴28的轴线)振动用激光位移计进行了测量，对每一悬臂26的上表面覆盖有薄膜件38的本发明的结构(图7)和没有薄膜件38的常规结构都进行了测量。结果表明，处于常规结构之上端的悬臂在垂向的振幅是46.83μm，而本发明的结构的振幅被降低到15.47μm。
从以上说明可明显看出，本发明提供了一种用于把数据写入和读出存储盘的盘驱动器，它具有成本不高且容易安装的非常可靠的空气流调节机构，它通过调节高速转动的存储盘周围的空气流能够有效地抑制由空气流引起的振动对存储盘的影响。
特别是，对于具有沿存储盘记录表面延伸并可绕一支承轴枢转的悬臂、且悬臂上具有为了减小惯性矩而开的通孔或缺口的盘驱动器，本发明的薄膜件可以直接防止通孔或缺口引起空气流紊乱。