KR100296175B1 - 대칭형태의공기베어링표면을갖는자기디스크드라이브용슬라이더 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 공기 베어링 슬라이더는 슬라이더의 스큐 및 크라운의 변화중에 비교적 균일한 부상높이를 유지할 수 있다. 상기 슬라이더는 슬라이더 몸체의 저면을 따라 배치되는 거의 대칭형태인 4개의 공기 베어링 패드를 구비한다. 상기 대칭형태의 공기 베어링 패드는 슬라이더의 스큐각이 변화함에 따라 공기 베어링표면에 의해 발생된 유체압력이 거의 일정하게 유지되도록 슬라이더 몸체를 따라 형상이 이루어지고 배열된다. 상기 공기 베어링 패드중 두개는 상호 대향하게끔 위치하고 슬라이더의 리딩부(leading)에서 서로 결합된다. 다른 두개의 공기 베어링 패드는 슬라이더의 트레일링부(trailing)에서 서로 대향한채 위치한다. 거의 평행한 한쌍의 얇은 측면 레일은 상기 측면레일사이에 리세스부를 형성하도록 리딩부(leading)와 트레일링부(trailing)의 공기 베어링 패드사이에서 슬라이더의 대향측면을 따라 연장된다. 상기 리세스부는 슬라이더의 리딩부(leading)에서 폐쇄되고 트레일링부(trailing)에서 개방된다. 상기 측면레일과 공기 베어링 패드는 슬라이더의 크라운이 측면레일의 어느 한 지점에는 존재하지만, 공기 베어링표면을 따른 지점에는 존재하지 않도록 배열된다.

Description

대칭형태의 공기 베어링표면을 갖는 자기 디스크 드라이브용 슬라이더

본 발명은 회전식 기억 디스크 어셈블리용 공기 베어링 슬라이더에 관한 것으로서, 특히 슬라이더의 스큐및 크라운의 변화에 대한 영향이 줄어든 슬라이더에 관한 것이다.

종래의 자기 디스크 드라이브는 동심 데이타 트랙을 갖는 적어도 하나의 회전식 자기 디스크및 여러개의 트랙상에서 데이타를 판독및 기입하기 위한 변환기를 포함하고 있다. 상기 변환기는 회전 암에 부착되는 플렉셔(Flexure)에 장착되는 일명 짐발(Gimbal)이라 하는 슬라이더속에 일체된다. 상기 암은 상기 슬라이더를 자기 디스크의 표면을 가로질러 데이타 트랙들 사이에서 반경방향으로 이동시키는 보이스 코일 모터에 의해 피봇팅된다. 동작중에 자기 디스크의 회전으로 인해 상기 변환기는 공기 베어링에 의해 기록 매체의 표면 위로 유체 역학적으로 상승하게 된다. 이같은 유체 역학적인 상승현상의 원인은 회전하는 자기 디스크에 의해 발생되는 공기의 흐름에 있다. 이러한 공기흐름으로 인해 슬라이더가 디스크표면위에서 "부상"하게 된다.

자기 기록 기술에 있어서, 끊임없이 요구되는 것은 정보가 기록되고 판독되는 밀도를 향상시키는 것이다. 기록 밀도는 공기 베어링 높이와 함수관계에 있다. 자기기록매체와의 접촉을 피하면서 슬라이더를 자기매체에 가능한 한 가깝게 접근시켜 부상시키는 것이 바람직하다.

디스크와 변환기사이의 간격을 최소화시키는 것 이외에도, 디스크 드라이브의 정상동작 중에 발생되는 상황의 변화에도 불구하고 슬라이더의 부상높이가 비교적 일정하게 유지되는 것이 필요하다. 또한, 제조공차로 인한 슬라이더의 물리적 특성의 변화에 의해 슬라이더의 부상높이가 실제로 달라져서는 안된다.

회전식 암 어셈블리를 이용한 디스크 드라이브에 있어서, 슬라이더는 디스크 표면위에서 방사상으로 이동하기 때문에 디스크의 회전방향에 대해 변화하는 각도상에 위치하게 될 것이다. 이러한 각방위를 일컬어 "스큐(Skew)"각이라 한다. 보다 구체적으로 설명하면, 스큐는 슬라이더의 종축(13)과 디스크의 정접속도 방향사이에 형성되는 각도의 측정치이다. 도 1은 종래의 회전구동 방식의 디스크 드라이브 어셈블리(10)에서의 디스크(12)에 대한 세가지 방위에 놓인 슬라이더(14)를 나타낸다. 상기 슬라이더(14)는 고정축(18)을 중심으로 회전하는 회전암(16)에 의해 디스크 표면을 따라 방사상으로 위치한다. 기록매체의 회전방향에 대한 헤드 슬라이더의 스큐각이 도시된다. 스큐각은 슬라이더가 디스크의 표면을 따라 방사상으로 이동함에 따라 변화한다. 종래 슬라이더의 설계시에는 특정 스큐각의 영향에 기능하도록 최적으로 설계되는 공기 베어링 표면을 이용한다. 스큐각이 변화함으로서 슬라이더의 공기 베어링 표면에 발생되는 유체역학적 압력 및 공기베어링 높이가 변한다. 부상 높이가 변화하는 이유는 비스듬한 공기흐름이 슬라이더의 길이에 걸쳐 진행하기 전에 공기 베어링표면에서 분산되는 경향이 있기 때문이다. 이것은 스큐각이 증가함에 따라 압축길이를 더욱 짧게 하는 원인이 된다. 또한, 스큐각을 이루는 공기 흐름으로 인해 슬라이더의 롤(roll)현상이 발생하게 된다. 기록 매체에 대한 변환기의 위치는 상기와 같은 롤현상 때문에 변화하게 된다. 이같은 부상높이의 변화는 변환기와 기록 매체간의 데이타 전송에 악영향을 미치게 된다.

슬라이더의 크라운의 변화 또한 부상높이의 변화를 유도한다. 슬라이더의 크라운은 슬라이더의 종축을 따라 슬라이더의 오목 또는 볼록 만곡부를 측정한 값이며, 공기 베어링표면을 따라 소정형태의 곡률이 생성되도록 슬라이더를 편향시키므로서 슬라이더 제조중에 의도적으로 형성된다. 가끔 크라운이 변화되는 이유는 제조 및 서스펜션 로딩공정중에 야기되는 표면 스트레스 때문이다. 이들 스트레스는 잘 제어되지 않으며 그로 인해 비교적 큰 크라운 변화가 야기된다. 또한, 각각의 슬라이더는 디스크 드라이브의 정상동작중에 발생하는 온도변화로 인해 크라운이 변화될 수 있다. 이러한 이유로, 크라운의 변화의 결과로서 슬라이더의 부상높이가 실제로 변화되어서는 안된다. 더우기 모든 디스크는 어느 정도의 표면 거칠기 및 굴곡성이 있기 때문에 크라운의 변화에 덜 민감한 슬라이더일수록 기록디스크의 불완전한 편평도에 덜 민감하다.

그래서, 슬라이더의 스큐 및 크라운의 변화에 민감하지 않은 공기 베어링 슬라이더가 요구된다.

본 발명의 목적은 슬라이더의 스큐각 및 크라운의 변화중에 비교적 균일한 부상 높이를 유지할 수 있는 자기기록 시스템용의 개선된 공기 베어링 슬라이더를 제공하는데 있다.

슬라이더는 슬라이더 몸체의 저면을 따라 배치된 거의 대칭형태인 네개의 공기 베어링 패드를 갖는다. 상기 대칭형태의 공기 베어링 패드는 슬라이더의 스큐각이 변화함에 따라 공기 베어링표면에 의해 발생된 유체압력이 거의 일정하게 유지되도록 슬라이더 몸체를 따라 형상이 이루어지고 배열된다. 상기 공기 베어링 패드중 두개는 상호 대향하게끔 위치하고 슬라이더의 리딩부(leading)에서 서로 결합된다. 다른 두개의 공기 베어링 패드는 슬라이더의 트레일링부(trailing)에서 서로 대향한 채 위치한다. 거의 평행한 한쌍의 얇은 측면 레일은 상기 측면레일 사이에 리세스부를 형성하도록 리딩부(leading)와 트레일링부(trailing)의 공기 베어링 패드사이에서 슬라이더의 대향측면을 따라 연장된다. 상기 리세스부는 부(-)압을 생성한다. 상기 리세스부는 리딩부(leading)에서 폐쇄되고 트레일링부(trailing)에서 개방된다. 상기 측면레일과 공기 베어링 패드는 슬라이더의 크라운이 측면레일의 어느 한 지점에는 존재하지만, 공기 베어링표면을 따른 지점에는 존재하지 않도록 배열된다.

본 발명의 한가지 중요한 특징은 공기 베어링 패드의 형태에 있다. 전술한 바와 같이, 대칭형태의 공기 베어링패드를 사용함으로서 슬라이더의 스큐각이 변화함에 따라 상기 패드에 의해 발생되는 유체압력의 변화를 최소화시킬 수 있다. 또한, 슬라이더의 크라운을 얇은 측면 레일을 따라 위치시킴으로서 슬라이더의 부상높이는 크라운의 변화의 결과로서 실제로 변화하지 않을 것이다. 슬라이더는 크라운의 변화에 덜 민감하기 때문에, 기록 디스크의 불완전한 편평성에 대해서도 덜 민감하다. 따라서, 본 발명은 기록 디스크위에서 균일한 부상높이를 유지하면서 스큐 및 크라운의 변화에 대한 영향이 감소된 공기 베어링 슬라이더를 제공한다.

도 1은 종래의 회전구동 방식의 디스크 드라이브 어셈블리에서의 디스크에 대한 세가지 방위에 놓인 슬라이더를 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이더 및 슬라이더/디스크 계면을 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이더를 나타낸 사시도.

도 4는 도 3에 도시된 슬라이더를 나타낸 저면도.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼각형의 공기 베어링 표면을 나타낸 도면.

도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 원형의 공기 베어링 표면을 나타낸 도면.

도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 팔각형의 공기 베어링 표면을 나타낸 도면.

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

10: 디스크 드라이브 어셈블리 12,22: 디스크

24: 디스크 표면 14,30,50: 슬라이더

16,32: 회전암 18: 고정축

53,54,55,56,90: 공기 베어링패드 20: 자기기록 어셈블리

60,62: 측면레일 64,66: 리세스

68: 리딩부 70: 트레일링부

58: 변환기 73,74,75,76: 공기베어링 표면

80,82: 측면레일 표면

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고밀도 기록 장치용 슬라이더의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 이해를 돕기 위해 사용된 재료종류, 치수, 제조단계 등과 같은 여러가지 상세를 설명한다. 그러나, 본 발명이 상기한 상세 없이도 실시될 수 있다는 것을 당업자는 명백히 알수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 이미 잘 알려진 구성요소 및 제조방법은 본 발명이 불필요하게 모호해지는 것을 피하기 위해 특별히 설명하지 않았다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 자기 기록 어셈블리(20)를 예시하고 있다. 상기 어셈블리(20)는 내경(26)에서 외경(28)로 연장하는 표면(24)을 갖는 디스크(22)를 구비한다. 디스크(22)에/로부터 정보를 기입/판독하기 위한 변환기(도시생략)가 슬라이더(30)에 장착된다. 슬라이더(30)는 암/서스펜션 어셈블리(32)상에 장착된다. 상기 암(32)은 내경(26)에서 외경(28)으로 연장하는 원호(36)를 따라 임의 지점에 슬라이더(30)를 위치선정할 수 있는 회전 액츄에이터(도시생략)에 연결되고 상기 액츄에이터에 의해 구동된다. 상기 슬라이더가 대략 원호(36)의 중간지점(38)에 놓여지면, 슬라이더(30)의 종축(40)은 디스크(22)의 회전방향과 제로 스큐각으로 접한다. 암(32)의 다른 위치에서는 상기 슬라이더가 정접에 대해 스큐각을 이룬다.

종래의 슬라이더 설계에 있어서는, 슬라이더에 대한 공기 흐름방향이 변화함에 따라 슬라이더 공기 베어링 표면에 의해 발생되는 유체 압력도 마찬가지로 변화한다. 그 결과, 슬라이더는 디스크 표면을 따라 방사상으로 이동함에 따라 변화하는 높이에서 디스크 표면위로 부상하게 될 것이다. 종래의 슬라이더의 부상높이는 액츄에이터 암의 한 반경위치에서 다른 반경위치로의 이동에 의해 영향을 받는다. 암이 이동하는 중에 슬라이더는 슬라이더의 부상높이를 하강시킬 수 있는 또다른 스큐각의 영향을 받게 된다. 또한, 스큐는 롤(roll)현상과 같은 다른 문제점의 원인이 된다. 슬라이더의 스큐각이 변화함에 따라 비교적 균일한 부상높이를 얻기 위해 본 발명은 스큐의 변화에 민감하지 않은 대칭형태의 공기 베어링표면을 갖는 슬라이더를 이용한다. 선형 디스크 드라이브에서 스큐의 변화정도는 적어야 한다. 따라서, 본 발명은 회전 및 선형 작동방식의 디스크 드라이브 어셈블리에 사용될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 슬라이더(50)를 예시한 것이다. 도시된 바와 같이 슬라이더(50)는 그 표면상에 거의 대칭형태인 네개의 공기 베어링 패드(53-56)가 형성되는 장방형의 몸체(52)를 포함한다. 상기 각 공기 베어링 패드(53-56)는 정상 동작중에 상기 슬라이더의 주 공기 베어링 표면으로서의 역할을 수행하는 동작 표면(73-76)(도 4참조)을 포함한다. 디스크(22)에 정보를 판독 및 기입하기 위한 변환기(58)는 패드(56)내에 부착되거나 삽입된다. 얇은 측면 레일(60,62)은 패드(53-56)및 레일(60,62)에 의해 한정되는 리세스부(64)를 형성하도록 슬라이더의 대향측면을 따라 연장된다. 레일표면(80,82)영역은 상기 레일표면이 공기 베어링표면의 역할을 하지 못할 정도로 최소화 된다. 리세스부(64), 패드(53-56) 및 레일(60,62)은 공지된 바와 같이, 에칭, 이온 밀링(Ion Milling) 또는 다른 기술에 의해 형성된다. 상기 리세스부(64)를 형성하는 목적은 부(-)(부주변) 압력영역을 형성함으로서 슬라이더(50)상에 낮은 단위(net) 로드를 제공하기 위한 것이다. 다른 장점중에서도, 이것으로 인해 보다 낮은 부상높이를 얻을 수 있다. 제2리세스(66)는 슬라이더와 디스크 표면사이에 공기압을 일정하게 유지하기 위해 슬라이더(50)의 전단 가장자리를 따라 형성된다. 상기 리세스(66) 대신에 테이퍼진 영역(Tapered Region)을 사용하여 유사한 결과를 얻을 수도 있다. 일실시예에 있어서, 패드(53,54)는 슬라이더(50)의 리딩부(leading)(68) 근방에서 상호 대향하여 위치하고 결합된다. 패드(55,56)는 슬라이더(50)의 트레일링부(trailing)(70)에서 상호 대향한채 위치한다. 따라서, 일실시예에 있어서, 리세스부(64)는 트레일링부(trailing)(70)에서 개방되고, 리딩부(leading)(68)에서 폐쇄된다.

도 4를 참조하면, 슬라이더(50)의 저면도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 공기 베어링 표면(73-76)은 실제로 대칭형태를 갖는다. 그 결과, 공기 베어링 표면에 의해 발생되는 유체압력은 스큐각의 변화에 비교적 일정하게 유지된다. 이러한 결과는 각각의 공기 베어링 표면을 통과하는 공기 흐름이 공기흐름각과 무관하게 공기 베어링에 걸쳐 거의 동일한 길이를 이동하기 때문이다. 따라서, 슬라이더의 압축길이가 슬라이더의 스큐각이 변화함에도 일정하게 유지됨으로써 부상높이는 일정해진다. 비록 도 4에는 거의 육각형의 형태가 도시되고 있지만, 실제로 동일한 결과를 얻기위해 많은 다른 형태들이 이용될 수도 있다. 도 5a, 도 5b, 도 5c에 도시된 바와 같이, 거의 원형, 삼각형 및 팔각형 표면을 갖는 공기 베어링 패드(90)가 본 발명의 구현에 이용될 수도 있다.

종래의 슬라이더 설계와 관련된 또다른 문제점은 슬라이더의 크라운의 변화를 설명할 수 없다는 점이다. 크라운은 공기 베어링표면을 따라 소정 형태의 곡률이 생성되도록 슬라이더를 편향시키므로서 형성된다. 크라운은 슬라이더와 디스크 표면 사이의 흡착(stiction)을 주로 제어함으로서 슬라이더의 신뢰성을 향상시키는 것이 요구된다. 제조공차로 인한 슬라이더 크라운의 변화가 비교적 크다. 본 발명의 중요한 장점은 그러한 변화가 슬라이더의 부상높이에 대해 비교적 작은 영향을 미친다는 점이다. 본 발명에 있어서, 공기 베어링 표면이 슬라이더의 전체 길이를 따라 연장되지는 않는다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 공기 베어링 표면은 얇은 측면 레일(60,62)에 의해 결합된다. 측면 레일(60,62)의 기능은 슬라이더 어셈블리를 회전 디스크 표면을 향해 끌어당기도록 하는 부주변 압력을 생성시킬 수 있는 리세스부를 형성하는 것이다. 그 결과, 측면 레일표면(80,82)은 공기 베어링 표면을 포함하지 않는다. 본 발명에 따라, 슬라이더(50)의 크라운은 측면 레일 표면(80,82)을 따라 슬라이더의 거의 중앙에 위치하게 된다. 크라운은 공기 베어링이 존재하지 않는 지점에 위치하기 때문에, 크라운의 제조결점이 슬라이더의 부상높이에 영향을 미치게 될 확률은 더욱 적어진다. 또한, 크라운의 변화로 인한 부상높이의 변화는 슬라이더의 공기 베어링 표면의 길이의 제곱에 비례한다는 것을 이해할 수 있다. 본 발명의 공기 베어링 표면은 4개의 분리된 패드(53-56)로 구성되기 때문에, 공기 베어링 표면의 유효길이는 슬라이더의 리딩부(leading)에서 트레일링부(trailing)로 연장하는 공기 베어링 표면을 갖는 슬라이더 설계상에서 크게 줄어든다. 따라서, 본 발명은 크라운의 변화에 거의 영향을 받지 않는 슬라이더를 제공한다.

일실시예에 있어서, 슬라이더 몸체(50)는 1.6mm의 폭과 2.0mm의 길이를 갖는다. 공기 베어링 표면(73,74)은 약 0.8mm의 전체 길이 및 폭을 갖는다. 공기 베어링 표면(75,76)은 약 0.6mm의 전체 길이 및 폭을 갖는다. 전술한 바와 같이, 공기 베어링 표면(73-76)의 기하학적 형태는 다양한 형태를 취할 수 있다. 본 발명의 구현에 있어서, 중요한 것은 공기 베어링(73-76)의 표면 형태는 상기 표면상으로 통과하는 공기의 스큐각이 변화함에 따라 압축길이가 거의 일정하게 유지되도록 거의 대칭을 이루어야 한다는 점이다. 레일표면(80,82)은 0.6mm의 길이와 0.08mm의 폭을 갖는다. 리세스부(64)는 거의 3.0mm의 깊이를 갖는다. 상기 리세스의 주변을 따라 테이퍼가 형성된다. 일실시예에 있어서, 슬라이더(50)는 산화 알루미늄- 탄화 티타늄을 포함한다. 공지된 바와 같이, 전술한 모든 칫수및 물질들은 본 발명의 범위에서 일탈하지 않고 설계요건의 배열을 충족하도록 변화될 수 있다.

이상과 같이, 공기 베어링 표면의 리딩부(leading)에서 트레일링부(trailing)로 충분히 연장되는 레일을 갖는 슬라이더가 개시된다. 그러나, 도 3및 도 4에 도시된 연속적인 레일대신 불연속적이고 중복적인 레일이 이용될 수도 있다. 슬라이더의 가장자리는 특수설계 및 제조요건에 따라 테이퍼진 형태, 원형 형태, 직선형태가 될 수도 있다.

본 발명을 특정의 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 범위를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 수정 및 변경될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

내용없슴.

Claims (6)

1. 변환기를 갖고, 회전식 저장 디스크의 제1 표면을 가로질러 이동하는 슬라이더에 있어서,

   리딩부와 트레일링부를 구비하는 제2 표면을 갖는 몸체와;

   상기 제2 표면의 상기 리딩부에서 상호 대향한 채 배치되는 거의 대칭형태의 제1 및 제2 공기 베어링 표면 및, 상기 제2 표면의 상기 트레일링부에서 상호 대향한 채 배치되는 거의 대칭형태의 제3 및 제4 공기 베어링 표면과; 및

   상기 제1 공기 베어링 표면과 제3 공기 베어링 표면 사이에 배치되는 얇은 면적의 제1 레일 및, 상기 제2 공기 베어링 표면과 제4 공기 베어링 표면 사이에 배치되는 얇은 면적의 제2 레일을 포함하고, 상기 복수개의 공기 베어링 표면과 상기 레일이 리세스를 한정하고, 상기 리세스는, 상기 트레일링부에서 개방되고 상기 리딩부에서 폐쇄된 제1 리세스와 상기 리딩부의 가장자리를 따라 형성된 제2 리세스부로 구성함을 특징으로 하는 슬라이더.
2. 제1항에 있어서, 상기 각 공기 베어링 표면은 실제로 원형형태로 구성함을 특징으로 하는 슬라이더.
3. 제1항에 있어서, 상기 각 공기 베어링 표면은 실제로 육각형 형태로 구성함을 특징으로 하는 슬라이더.
4. 제1항에 있어서, 상기 각 공기 베어링 표면은 실제로 삼각형 형태로 구성함을 특징으로 하는 슬라이더.
5. 제1항에 있어서, 상기 제 2표면은 제1, 제2, 제3 및 제4 모서리를 갖는 거의 장방형 형태를 구성하며, 상기 제1 공기 베어링 표면은 상기 제1 모서리에 배치되고, 상기 제2 공기 베어링 표면은 상기 제2 모서리에 배치되고, 상기 제3 공기 베어링 표면은 상기 제3 모서리에 배치되고, 상기 제4 공기 베어링 표면은 상기 제4 모서리에 배치되는 것을 특징으로 하는 슬라이더.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 레일은 상기 디스크와 마주하는 제3 표면을 갖고, 상기 제2 레일은 상기 디스크와 마주하는 제4 표면을 갖고, 상기 각각의 제3 및 제4 표면은 공기 베어링 표면의 역할을 하지 못할 정도로 상기 공기 베어링 표면들의 표면영역보다 실제로 작은 표면영역을 갖는 것을 특징으로 하는 슬라이더.

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