KR0183166B1

KR0183166B1 - 하드디스크 드라이브의 래치 겸용 다이나믹 헤드 로딩 장치

Info

Publication number: KR0183166B1
Application number: KR1019950047561A
Authority: KR
Inventors: 채종규
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-12-07
Filing date: 1995-12-07
Publication date: 1999-04-15
Also published as: KR970050877A

Abstract

1. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 래치 장치의 역할을 검하는 하드디스크 드라이브의 다이나믹 헤드 로딩 장치에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 헤드의 동적 로딩/언로딩시 별도의 제어를 필요로 하지않고, 로딩시의 슬라이더 롤을 제거할 수 있으며, 언로딩 후 액츄에이터 어셈블리를 확실하게 고정시켜 주어 쇼크 발생시 액츄에이터를 보호하고 또한 헤드를 격리시켜주어 수직방향의 충격에 슬라이더가 손상 입는 것을 방지하기 위한 래치장치가 일체화된 다이나믹 헤드 로딩/언로딩 장치를 제공하는데 있다.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은 통상의 다이나믹 헤드 로딩/언로딩 장치에 있어서, 헤드의 로딩/언로딩 지점의 캠의 높이를 로딩/언로딩시에는 디스크면과 동일하게 되도록 하고, 언로딩후 파킹시에는 솔레노이드에 작동과 함께 캠장치의 후부에 설치된 토션스프링에 의해 회전축을 중심으로 90°회전되도록 하여 회전된 부분에 형성된 래치가 액츄에이터 어셈블리를 고정시켜 쇼크 발생시 액츄에이터를 보호하도록 한다.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 슬라이딩면과 그측면에 래치를 형성하는 캠의 높이가 디스크면과 거의 동일하게 되어 있고, 또한 솔레노이드의 작동으로 일정각도로 회전시켜 언로딩 후, 헤드 파킹이 이뤄지도록 구조되어 있어, 로딩/언로딩 헤드가 마치 디스크 위를 비행할때 수준의 구동력과 제어수단으로 로딩 및 언로딩 동작이 이뤄지게 되어서 별도의 복잡한 제어를 필요로 하지 않고, 또한 로딩시 슬라이더 롤을 없앨 수 있게 되는 잇점과, 또한 상기 회전식 캠에 헤드 파킹 및 격리를 위한 래치장치가 일체화로 되어 있어 별도의 래치장치가 필요하지 않음에 따라 드라이브의 구조가 간편해지는 잇점이 있다.

Description

하드디스크 드라이브의 래치(Latch) 겸용 다이나믹 헤드 로딩 장치

제1도는 본 발명에 따른 하드디스크 드라이브의 평면도

제2도는 제1도의 요부인 캠장치의 파킹시 상태도

제3도는 제1도의 요부인 캠장치의 로딩/언로딩시 상태도

제4도는 본 발명에 따른 캠을 이용한 헤드의 슬라이딩 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 하드디스크 드라이브 11 : 디스크

12 : 허브(Hub) 13 : 클럼프

14 : 피봇축 15 : 바디(Actuator Body)

16 : 액츄에이터 17 : 로드빔(Load Beam)

18 : 자기헤드 19 : 리프트 탭(Lift Tab)

20 : 자유단(Free End) 21 : 베이스 플레이트

22 : 캠(Cam) 23 : 캠면

24a, b : 내측, 외측래치 25 : 안착면

26 : 토션스프링 27 : 솔레노이드

28 : 회전축

본 발명은 다이나믹 헤드 로딩 방식을 이용한 하드디스크 드라이브에 관한 것으로, 특히 래치 장치의 역할을 겸하는 다이나믹 헤드 로딩/언로딩 장치에 관한 것이다.

기록 저장 기기로써 하드디스크 드라이브는 컴퓨터의 중요한 요소이다. 더욱이 현대의 멀티미디어 환경 하에서는 하드디스크 드라이브의 고밀도 기록을 통한 고용량화는 불가피하며, 그에 따라 드라이브 업계에서는 새로운 헤드와 미디어의 개발과 아울러 보다 혁신적인 기술개발을 통해 고용량화에 대처하기 위한 조금이라도 유리한 고지를 선점하려는 경쟁이 치열하다. 하드디스크 드라이브의 고밀도 기록을 통한 고용량화는 헤드의 비행고도, 즉 부상높이를 낮춤으로서 가장 효과적으로 달성할 수 있으며, 그러한 노력의 일환으로서, 보편적인 접촉식 헤드 파킹 방식(일명 CSS Contact Start Stop)의 드라이브에 대비되는 비접촉식 헤드 파킹 방식(일명 DHL Dynamic Head Loading)의 드라이브가 근자에 들어 출현하게 되었다. 상기한 DHL 타입의 드라이브가 가장 현저하게 CSS 타입의 드라이브와 구별되어지는 특징은 CSS 타입의 드라이브가 헤드를 디스크 상에 직접 파킹시키는 것과는 달리 헤드를 디스크와 격리시켜 허공에 매달아 파킹시키는 것이다.

그에 따라서 DHL 방식이 갖는 독특한 여러 특징이 뒤따르게 되는데 그 중의 하나가 CSS 방식의 드라이브가 자주 갖는 골치거리 중의 하나인 스틱션(Stiction) 현상이라는 문제가 근본적으로 차단되는 점이다.

스틱션(Stiction) 현상이란 헤드 슬라이더의 공기 베어링 면(일명 ABS : Air Bearing Surface)과 디스크의 면 모두가 너무 매끄러워 생기는 특히 공기 베어링 면과 디스크간의 장시간의 접촉으로 인하여 공기 베어링 면과 디스크간의 달라붙어 떨어지지 않음을 일컫는다. 이러한 스틱션 문제는 드라이브의 동작에 있어서 치명적인 장애를 초래하거나 개발이나 제조 생산 단계에서 드라이브 품질의 신뢰성을 좌우 할만큼 심각한 영향을 미치게 되고, 더구나 이상온도, 습도에서는 그 가능성이 더욱 커서 드라이브의 예기치 않은 수명단축을 초래할 수 있고, 따라서 그 발생 가능성을 피하기 위한 올바른 헤드와 디스크의 조합의 선정은 세심한 주의를 요하나 이는 극히 어려운 일이고, 또한 드라이브의 개발단계에서 많은 인력과 시간을 소비함에도 불구하고 개발지연으로 인한 엄청난 경제적 손실을 입기가 여반장이라 그 불안감은 마치 살얼음판을 걷는 것과 같은 형국이다. 이러한 점을 고려하여 볼 때 DHL 방식은 드라이브 업계에 상당히 매력적이다. 상술한 이외의 특징들을 살펴보면 디스크 상에 파킹영역이 따로 필요 없어 데이타 영역을 늘려 결과적으로 드라이브의 용량을 늘릴 수 있고, CSS 타입의 드라이브에서 스틱션을 줄이기 위한 텍스츄어링(Texturing)이 필요 없으므로 폴리쉬드 디스크(Polished Disk)를 쓸 수 있는 장점을 갖고 있다.

폴리쉬드 디스크의 사용은 글라이딩 높이(Gliding Height)가 낮추어져 적어도 부상형(Flying) 헤드에서는 최소한의 비행고도를 가질 수 있어 고밀도 고용량화에 유리함을 의미한다. 폴리쉬드 디스크의 개념은 Data Storage, Sep. 1994, Page 57-60에 잘 나타나있다.

종래 하드디스크 드라이브의 다이나믹 헤드 로딩 장치에 관해서 미국 특허자료를 참조하여 요점을 간추려 설명하면, 미국 특허 4,933,785에서는 로드빔(서스펜션)의 장축을 따라 액츄에이터의 피봇 포인트와 자기헤드 사이에 리프트 보턴(Lift Button)을 설치하고, 캠(Cam)면을 가진 스프레더(Spreader)와 리프트 보턴으로 로딩 또는 언로딩 하도록 되어 있는데, 이 기술은 로드빔에 큰 롤 토오크를 주게 되고 언로드시 쇼크가 발생할 경우 헤드 액츄에이터를 고정시켜주는 별도의 래치 구조가 필요하게 된다.

또한 미국 특허 5,027,241에서는 로드빔의 끝에서 뻗어나온 다이나믹 로딩탭(Dynamic Loading Tap)과 고정 캠을 사용하는 회전 액츄에이터 구조로써 로딩탭은 로드빔의 중심선에서 대칭이므로 롤을 최소화할 수 있으나, 로드빔이 디스크로부터 들릴 때 로드빔에 인가되는 토오크가 Φ가 되지는 못하고 , 또한 캠의 Detent Torque를 넘는 충격에 대한 보호장치(별도의 래치)가 필요하게 된다.

상기한 구조의 단점을 극복하기 위한 실시예로서 미국 특허 5,289,325가 제공하는 기술은 기본적으로 서스펜션(Suspension) 밖으로 돌출된 리프트 탭(Lift Tap)이 베이스에 고정된 캠(Cam)상의 파킹위치에서 액츄에이터의 보이스코일모터에 의해 캠의 매우 완만하게 경사진 램프(Ramp)를 강제로 미끄럼 타고 내려오듯 하게 하여 상기 서스펜션의 선단에 부착된 헤드가 디스크 위의 공기 베어링(Air Bearing)위로 로딩하게 하는 구조로 되어 , 상기 헤드가 로딩될 때, 슬라이더에 롤(Roll)이 생기게 하고, 이 롤을 조절할 수 있도록 DHL 구조를 제어할 수 있는 수단을 제공하는 기술이다.

상기한 방식은 헤드 로딩시 헤드 슬라이더의 롤링을 최소화하게 하고, 언로딩 파워를 적절히 제어하는 여러가지 수단을 강구하였으나 근본적으로 캠의 높이가 디스크면 보다 높으므로 슬라이더의 롤링이나 언로딩시의 파워를 최적으로 제어하는데는 한계가 있으며, 또한 이의 제어를 위한 많은 전자회로와 콘트롤 펌웨어(Control Firm Ware)를 수반하므로 부품 재료비가 비싸고 개발기간이 길어지며 생산수율이 높지 못한 결점과, 언로딩시에는 캠의 높이가 디스크면 보다 훨씬 크므로 스핀들모터의 역기전력(Back EMF)으로 1차 래치면까지 이동하려면 충분한 역기전력을 가진 스핀들 모터가 필요하나 소형 하드디스크 드라이브의 스핀들모터 구조로는 이를 얻는데 어려움이 따르고, 또한 언로드 후 1차 래치면에 로드빔이 자유 상태로 놓여지고 캠과의 높이 차이가 크지 않으므로 충격에 이탈하게 되므로 2차적인 래치를 별도로 구성하여야만 함에 따른 복잡성이 야기된다.

상기와 같은 종래 기술의 개략적인 설명에서 드러나듯이 헤드 로딩시 헤드가 많이 벌려진 상태에서 디스크 면으로 비행하게 되므로 헤드의 롤이 심하게 발생하며, 또한 언로딩후의 쇼크 발생시 액츄에이터를 잡아주는 래치 구조를 별도로 장착하는 것이 보편적이어서 초소형화 되는 제품에는 공간상 이를 설치하는 것이 어렵고 설치를 하더라도 조립이 매우 어려워 생산성이 매우 낮아지는 단점과, 또한 롤 조절을 위한 제어를 한다하더라도 제어를 위한 많은 전자회로와 콘트롤 펌웨어(Control Firm Ware)를 수반하므로 부품 재료비가 비싸고 개발기간이 길어지며 생산수율이 높지 못한 결점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 헤드의 동적 로딩/언로딩시 별도의 제어를 필요로 하지않는 래치장치가 일체화된 다이나믹 헤드 로딩/언로딩 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 로딩시의 슬라이더 롤을 제거할 수 있는 다이나믹 헤드 로딩/언로딩 장치를 제공하여 드라이브의 성능 및 신뢰성을 향상시키고자 함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 언로딩 후 액츄에이터 어셈블리를 확실하게 고정시켜 주어 쇼크 발생시 액츄에이터를 보호하고 또한 헤드를 격리시켜주어 수직방향의 충격에 슬라이더가 손상 입는 것을 방지하고자 함에 있다.

상기한 목적에 따라 본 발명은 통상의 다이나믹 헤드 로딩/언로딩 장치에 있어서, 헤드의 로딩/언로딩 지점인 캠의 높이를 로딩/언로딩시에는 디스크면과 동일하게 되도록 하고, 언로딩후 파킹시에는 솔레노이드에 작동과 함께 다이나믹 로딩장치의 후부에 설치된 토션스프링에 의해 90°회전되도록 하여 회전된 부분에 형성된 래치가 액츄에이터 어셈블리를 고정시켜 쇼크 발생시 액츄에이터를 보호하도록 함을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하드디스크 드라이브의 구성을 제1도를 참조하여 설명하면, 하드디스크 드라이브(10)는 디지탈 정보를 기록 또는 재생하기 위해 자기코팅층을 형성하는 디스크(11)를 구비하며, 상기 디스크(11)는 고속회전 하게 되는 스핀들모터(도면에 나타나지 않은)의 허브(12)에 클럼프(13)로 단단히 고정되어 회전하게 된다.

또한 상기 하드디스크 드라이브(10)는 피봇축(14)을 중심으로 회전하는 액츄에이터 바디(15)를 가지는 회전액츄에이터 장치(16)를 구비하는데, 상기 액츄에이터 장치(16)는 기술적으로 잘 알려진 보이스 코일과 영구자석의 조합으로 이뤄지는 보이스코일 모터(도면에 나타나지 않은)에 의해 회동하게 되며, 상기 액츄에이터 바디(15)에는 로드빔(17)이 부착되어 상기 피봇축(14)에 대한 회전을 하도록 되는데, 상기 로드빔(17)은 삼각 평판형으로 형성되어 선단에 상기 디스크(11)로부터 정보를 읽기/쓰기를 위한 자기헤드(18)가 부착된다.

또한 상기 로드빔(17)상의 가장자리에는 막대모양의 리프트 탭(19)이 고정되어 일체를 이루며, 이때 상기 리프트 탭(19)은 자유단(20)이 베이스 플레이트(21)에 장착되는 캠(22)과 관련작동이 이뤄지도록 고정되고, 상기 디스크(11)으 이면(아래면)을 로드하기 위하여 또 하나의 로드빔이 액츄에이터 바디(15)에 설치된다.

여기서 본 발명의 요지인 상기 캠(22)의 구성을 첨부된 제3,4도를 참조하여 상세히 설명하면, 캠(22)의 높이를 상기 디스크(11)면 보다 최대한 차이를 작게,(헤드가 서로 닿지 않은 정도의 높이로) 상기 리프트 탭(19)이 로딩/언로딩시 슬라이딩하도록 상,하부에 캠면(23)을 형성하여 상기 헤드(00)가 마치 디스크(11)위를 비행할때 수준의 구동력과 제어수단으로 로딩 및 언로딩 동작이 이뤄지도록 한다.

또한 상기 캠면(23)을 기준으로 측면에 파킹을 위한 래치(24)를 형성하고, 액츄에이터 장치(16)가 잠금되는 상태에서 상기 캠면(23)과 로드빔(17)의 안착면(25)과는 단차를 두어서 상기 헤드(18)를 서로 벌려주는 방식으로 Z방향 충격을 보호하도록 하며, 캠(22)의 후부에 토션스프링(26)을 솔레노이드(27)와 연계되게 설치하여 상기 솔레노이드(27)의 작동으로 상기 캠(22)이 회전축(28)을 중심으로 90°회전되게 하여, 이에 따라 상기 래치(24)의 위상을 변화시켜 파킹위치로의 전환을 하도록 구조 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 하드디스크 드라이브의 래치 겸용 다이나믹 헤드 로딩장치의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

베이스 플레이트 상에 캠(22)장치를 설치하여 로딩 또는 언로딩 명령이 제어계로부터 발생할 경우 솔레노이드(27)는 턴 온(Turn On)되어 캠면(23)을 디스크(11)면과 평행하게 위치시키고, 상기 캠면(23)이 상기 디스크(11)면과 평행한 위치를 유지하면 액츄에이터 장치(16)의 리프트 탭(19)의 자유단(20)이 캠면(23)을 타고 래치(24)위치 또는 디스크(11)면으로 이동하게 된다.

또한 로딩 또는 언로딩이 완료되면 상기 솔레노이드(27)는 턴 오프(Turn Off)하게 되고, 이때 상기 캠(22)의 후부에 설치된 토션스프링(26)이 힘으로 인하여 상기 캠(22)이 90°회전하게 되어 상기 리프트 탭(19)의 자유단(20)은 내측래치(Inner Latch)(24a)와 외측 래치(Outer Latch)(24b) 사이에서 완전히 록킹되고 헤드(18)는 벌려진 형태로 파킹된다.

또한 본 발명에 따른 하드디스크 드라이브의 캠(22) 회전을 위한 다른 실시예로서는 상기 솔레노이드(27)을 없애고, 상기 디스크(11)가 회전할때 발생하는 바람의 힘을 이용하여 상기 캠을 회전시켜 로딩/언로딩 동작을 하도록 하여, 상기 디스크(11)가 회전하는 동안은 상기 캠(22)의 캠면(23)은 항상 디스크(11)와 평행하게 유지되고, 파워가 오프 되면 상기 디스크(11)로 부터의 회전 바람이 않게 되어, 이때 회전축(28)과 토션스프링(26)의 힘으로 액츄에이터 장치가 잠궈지도록 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 슬라이딩면과 그 측면에 래치를 형성하는 캠의 높이가 디스크면과 거의 동일하게 되어 있고, 또한 솔레노이드의 작동으로 일정각도록 회전시켜 언로딩 후, 헤드 파킹이 이뤄지도록 구조되어 있어, 로딩/언로딩시 헤드가 마치 디스크 위를 비행할때 수준의 구동력과 제어수단으로 로딩 및 언로딩 동작이 이뤄지게 되어서 별도의 복잡한 제어를 필요로 하지 않고, 또한 로딩시 슬라이더 롤을 없앨 수 있게 되는 잇점이 있다.

또한 상기 회전식 캠에 헤드 파킹 및 격리를 위한 래치장치가 일체화로 되어 있어 별도의 래치장치가 필요하지 않음에 따라 드라이브의 구조가 간편해지는 잇점이 있다.

Claims

하드디스크 드라이브의 다이나믹 헤드 로딩 장치에 있어서, 하드디스크 드라이브(10)는 스핀들모터의 허브(12)에 클럼프(13)로 단단히 고정되어 회전하게 되는 디스크(11)를 구비하고, 피봇축(14)을 중심으로 보이스코일 모터에 의해 회동하게 되는 액츄에이터 바디(15)를 가지는 액츄에이터 장치(16)를 구비하며, 상기 액츄에이터 바디(15)에는 자기헤드(18)와 리프트 탭(19)이 고정되는 로드빔(17)이 부착되고, 상기 리프트 탭(19)의 자유단(20)이 슬라이딩하도록 캠면(23)을 형성하고 측면에 상기 헤드(18)의 파킹 및 격리를 위한 래치(24)를 형성하는 캠(22)이 회전축(28)을 고정점으로 하여 베이스 플레이트(21)에 설치되며, 상기 캠(22)의 회전을 위해 후부에 토션스프링(26)을 솔레노이드(27)와 연계되게 설치하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 래치 겸용 다이나믹 헤드 로딩 장치.
제1항에 있어서, 상기 캠(22)은 다이나믹 헤드 로딩 장치와 액츄에이터 잠금용 래치 장치를 일체화하기 위하여, 슬라이딩 부분의 측면에 래치(24)를 형성하여 회전축(28)과, 토션스프링(26)과, 솔레노이드(27)로 연결함을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 래치 겸용 다이나믹 헤드 로딩 장치.
제2항에 있어서, 상기 캠(22)의 회전축(28)은 90°로 회전됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 래치 겸용 다이나믹 헤드 로딩 장치.
제2항에 있어서, 상기 솔레노이드(27)는 로딩/언로딩 시에만 턴 온(Turn On)되어 상기 캠(22)이 디스크(11)면과 평행하게 유지되고 그 외의 상태에는 턴 오프 되어 전력 소요를 최소화 하게 됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 래치 겸용 다이나믹 헤드 로딩 장치.
제4항에 있어서, 상기 솔레노이드(27)는 언로딩 후, 턴 오프 되면 상기 90°회전축(28)을 상기 토션스프링(26)이 돌려주어 액츄에이터 장치(16)가 잠궈지도록 작동됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 래치 겸용 다이나믹 헤드 로딩 장치.
제1항에 있어서, 상기 래치(24)는 액츄에이터 장치(16)가 잠금되는 상태에서 상기 헤드(18)를 벌려주고, Z방향 충격으로 부터 보호하기 위한 안착면(25)을 가지는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 래치 겸용 다이나믹 헤드 로딩 장치.
제6항에 있어서, 상기 안착면(25)은 상기 캠면(23)과 높게 단차지도록 형성함을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 래치 겸용 다이나믹 헤드 로딩 장치.
하드디스크 드라이브의 다이나믹 헤드 로딩 장치에 있어서, 하드디스크 드라이브(10)는 스핀들모터의 허브(12)에 클럼프(13)로 단단히 고정되어 회전하게 되는 디스크(11)를 구비하고, 피봇축(14)을 중심으로 보이스코일 모터에 의해 회동하게 되는 액츄에이터 바디(15)를 가지는 액츄에이터 장치(16)를 구비하며, 상기 액츄에이터 바디(15)에는 자기헤드(18)와 리프트 탭(19)이 고정되는 로드빔(17)이 부착되고, 상기 리프트 탭(19)의 자유단(20)이 슬라이딩하도록 캠면(23)을 형성하고 측면에 상기 헤드(18)의 파킹 및 격리를 위한 래치(24)를 형성하며, 후부에 회전축(28)을 형성하는 캠(22)의 베이스 플레이트(21)에 설치되어, 상기 디스크(11)가 회전시 발생하는 바람의 힘을 이용하여 상기 캠(22)을 회전시켜 로딩/언로딩을 시행하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 래치 겸용 다이나믹 헤드 로딩 장치.
제8항에 있어서, 상기 캠(22)의 회전축(28)은 90°로 회전됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 래치 겸용 다이나믹 헤드 로딩 장치.
제8항에 있어서, 상기 캠(22)의 캠면(23)은 상기 디스크(11)가 회전하는 동안은 항상 상기 디스크(11)와 평행하게 유지됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 래치 겸용 다이나믹 헤드 로딩 장치.
제8항에 있어서, 상기 캠(22)은 파워가 오프되어 상기 디스크(11)의 회전기류가 발생하지 않게되면 상기 회전축(28)과 토션스프링(26)의 힘에 의해 액츄에이터 장치(16)가 잠궈지도록 함을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 래치 겸용 다이나믹 헤드 로딩 장치.