KR100302844B1 - 분할된 부압 포켓들을 구비한 의사접촉 부압 공기 베어링 - Google Patents

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Abstract

트랜스듀서를 회전하는 디스크에 근접 지지하기 위한 의사접촉 부압 공기 베어링 슬라이더(NPAB: negative pressure air bearing) 헤드 슬라이더가 개시된다. 상기 슬라이더는 후단부로 신장된 두 개의 측면 레일들 및 후단부에 형성된 중앙 공기 베어링 섬을 구비한다. 이들 레일 및 섬은 공기 베어링면을 형성하여 디스크가 슬라이더 하부에서 회전할 때 정(正)부상력을 발생하는 역할을 한다. 두 개의 부압(負壓) 공동(空洞)이 곡형의 가로 레일들에 의해 서로 분리되도록 형성되며 이 중 하나는 슬라이더 본체의 중앙부에서 각각의 측면 레일과 근접 위치한다. 더구나 두 개의 부압 공동이 상기 중앙 부압 공동 상측에 더 형성된다. 슬라이더 본체의 양측에 형성된 상기 중앙, 전방 부압 공동들은 좁은 중앙 공기베어링 레일 부분들에 의해 분리되어 디스크가 동작하는 동안 스큐 각의 심각한 변화와는 상관없이 공동에 안정된 인력 또는 흡인력을 안전하게 유지한다.

Description

분할된 부압 포켓들을 구비한 의사접촉 부압 공기 베어링 슬라이더{PSEUDO CONTACT NEGATIVE PRESURE AIR BEARING SLIDER HAVING DIVIDED NEGATIVE PRESURE POCKET}
본 발명은 자기 기록 장치에 관한 것으로, 특히 자기 디스크와 같은 기록 매체에 데이터를 기록 및 독출하기 위한, 자기 트랜스듀서를 구비한 부분 접촉 또는 의사접촉 슬라이더 헤드에 관한 것이다.
자기 기록 시스템에서는 공기 베어링막 또는 공기 베어링층에 의해 지지되는 트랜스듀서(transducer)가 자기 기록 디스크면에 대해 이동하면서 데이터를 전송한다. 이러한 트랜스듀서는 회전하는 디스크면상에서 수 마이크로 인치 높이로 비행하거나(부상 타입 헤드), 회전하는 디스크에 안전 범위내 약간 접촉하는(의사접촉 타입 헤드) 것이 요구된다.
공기가 회전하는 디스크면과 슬라이더 본체 사이로 흐르게 되면 공기 압축에 의해서 공기 베어링막이 생겨난다. 의사접촉 헤드의 경우 공기 베어링은 슬라이더 본체와 회전하는 디스크간에 큰 물리적 접촉없이 매우 미세한 틈을 형성하여, 부분 접촉 또는 의사접촉 헤드와 자기 디스크가 근접 분리되어 고밀도 자기기록을 가능케 함과 동시에 이들의 표면 마모나 손상을 최소화하는 기능을 한다.
상기 의사접촉 슬라이더의 미세한 비행고도(슬라이더 본체와 회전하는 디스크면 간의 거리)가 낮아질수록 자기 트랜스듀서는 디스크상 개개의 데이터 비트 위치 간에 고해상도를 이룰 수 있다. 따라서 보다 높은 기록밀도를 위해서는 신뢰성을 해치지 않는 범위내에서 비행고도를 가능한한 낮게 해야 한다. 만약 의사접촉 슬라이더와 고속으로 회전하는 기록 매체가 심하게 접촉하게 되어 비행고도에 지나친 변화가 생기면 문제가 발생하게 된다. 이러한 접촉으로 슬라이더와 디스크의 기록면이 마모될 뿐만 아니라 어떤 경우에는 디스크 드라이브의 작동에 치명적인 영향을 준다.
따라서 내주 트랙에서 외주 트랙으로의 접선 속도(tangential velocity) 변화, 고속 트랙 탐색, 및 스큐 각의 변화와 같은 일련의 비행 조건중에서 일정한 혹은 최적의 조건을 제공함과 동시에 비행고도를 낮추려는 노력이 지속되고 있다.
디스크의 원주속도는 회전하는 디스크의 내주(Inner Diameter: ID)에서 외주(Outer Diameter: OD)로 갈수록 선형적으로 증가한다. 디스크 기록매체의 속도가 증가할수록 슬라이더의 높이도 증가하므로 슬라이더의 내측 레일 보다는 외측 레일이 보다 높은 비행 위치에 놓인다. 이러한 경향을 상쇄하기 위해 의사접촉 슬라이더는 롤 각(roll angle)을 발생할 수 있는 구조를 가지고 있다. 롤 각은 디스크 방사방향의 슬라이더 주면(principal plane)과 디스크의 주면 간의 경사각(tilt angle)을 의미한다.
상기 롤 각의 조절 또는 변경 능력은 디스크 드라이브 제조시 또는 작동중에 일어나는 다른 문제점을 해결하는데 중요한 역할을 한다. 이런 문제점으로는 서스펜션 암에 슬라이더를 부착하는 짐벌(gimbal)의 제조 오류, 트랙 엑세스중에 트랙 엑세스 암에 의해 공기 베어링 슬라이더에 가해지는 동력(dynamic force), 및 슬라이더 중심선에서 측정되는 디스크 회전의 접선방향 스큐 각 변화를 들 수 있다.
예를 들면, 기류 방향에 대한 특정 스큐 각과는 관계없이 외측 레일과 내측 레일간에는 압력이 불규칙적으로 분포되어, 슬라이더의 내측 레일이 외측 레일보다 디스크면에 더 근접하게 되고 결과적으로 최소 비행고도에서 슬라이더는 디스크면과 물리적으로 접촉하게 될 확률이 높아진다. 따라서, 디스크 속도와 스큐 각 변화와 같은 비행 조건의 변화와는 관계없이 일정한 비행고도와 롤 각을 유지하면서 트랜스듀서를 가능한한 디스크면에 근접하게 유지할 수 있는 공기 베어링 슬라이더를 개발하려는 노력이 진행되고 있다.
안정된 비행 특성을 얻기 위한 한 가지 조건은 슬라이더가 소정 안전 범위내의 피치 각(pitch angle)에서 비행해야 한다는 것이다. 피치 각은 회전하는 디스크의 접선방향의 슬라이더 본체 주면과 디스크 주면 간의 경사각을 말한다. 피치 각은 슬라이더의 후미부가 선단부보다 비행고도가 낮은 보통의 경우에는 정(正)의 값을 갖는다. 일반적으로 트랜스듀서는 슬라이더의 후미부가 가장 낮은 위치가 되도록 설치된다. 정(正) 피치 각이 너무 적게 설계되면 내적 혹은 외적 간섭 등의 요인에 의해 슬라이더가 하강하거나 부(負) 피치 각을 갖는 상황에 처해진다. 이렇게 되면 슬라이더 선단이 회전하는 디스크를 치게 될 수 있다. 한편 설계된 피치 각이 너무 크면, 안정된 비행에 필요한 공기 강도(air stiffness)가 감소하므로 이와 같은 경우에도 슬라이더가 디스크에 충돌될 수 있다. 따라서 상기 부(負) 피치 각이초래되는 상황을 피하면서도 안정성을 유지하려면 피치 각이 적정 범위내에 제어될 수 있도록 슬라이더가 구성되어야 한다.
피치 각과 관련하여 고려해야 할 다른 점은 슬라이더가 디스크의 외주에 근접할수록 스큐 각이 증가할 경우 일반적으로 피치 각도 증가한다는 것이다. 이때 피치 각은 스큐 각의 변화와 관계없이 안전 범위내에 있게 되며 그 결과 헤드/디스크 인터페이스의 바람직한 역학적인 성능 신뢰성을 얻을 수 있게 된다.
도 1은 종래의 테이퍼 플랫 슬라이더를 도시한 개략적인 사시도이다. 도 1에서, 두 개의 레일(11a)은 얇은 두께를 가진 육면체인 본체(10a)상에 소정 높이로 평행하게 형성되며 길이 방향으로 신장되어 있는 ABS(Air Bearing Side)레일이다. 테이퍼부 또는 경사부(12a)는 ABS레일(11a) 각각의 (디스크 회전 방향) 선단에 형성되고 중앙 공기베어링 섬(central air bearing island)(18)은 본체(10a)의 후단에 형성된다. 이러한 구조에서, 슬라이더와 디스크 사이에 형성된 매우 얇은 경계층내의 공기는 표면 마찰로 인해 디스크의 회전에 따라 함께 회전한다. 디스크는 슬라이더 하부 및 공기 베어링 표면을 따라 존재하는 공기를 디스크의 접선 속도와 거의 평행한 방향으로 끌어들인다. 회전하는 디스크와 슬라이더 사이를 지나갈 때 공기는 ABS레일(11a)의 선단에 형성된 경사부(12a)에 의해 압축된다. 이때의 압력으로 상기 경사부(12a)에서 유체역학적 부상력(hydrodynamic lifting force)이 발생하여 각 레일(11a) 및 중앙 공기베어링 섬(18)을 따라 유지되다가 부상력으로 이어진다. 상기 부상력에 힘입어 슬라이더가 비행하며 디스크면과 부분적으로 접촉하게 된다. 실제로, 양측 레일(11a)과 중앙 공기베어링 섬(18)은 공기 베어링 역할을함으로써 자기 디스크의 회전으로 생긴 기류 축을 따라 일측에 정압 영역을 갖게 된다.
상기 종래의 슬라이더는 제조시 용이하고 경제적이지만 비행고도, 피치 각, 및 롤 각이 선회형 액츄에이터(rotary type actuator)의 스큐 각, 즉 디스크면의 방사 방향으로의 슬라이더 위치에 따라 변화가 심한 문제가 있다. 결과적으로 스큐 각으로 인해 부상력은 감소하고 이로 인해 비행고도도 감소한다. 또한, 상기 스큐 각은 롤링 운동(rolling motion)을 유발하여 양측 레일(11a)의 비행고도가 일정하지 않게 된다. 비행고도가 3.0 마이크로 인치 정도일 경우 슬라이더의 높이 및 경사의 미세한 변화는 디스크의 기록/독출에 별 영향을 미치지 않는다. 그러나 2.0 마이크로 인치 이하의 비행고도를 요구하는 현재의 표준안에서는 피치 각과 롤 각의 미세한 변화에서도 헤드의 기록/독출 신뢰성이 심각한 영향을 받을 수 있다.
이에 따라 비행고도, 피치 각, 그리고 롤 각을 일정하게 하고 CSS(contact start stop)성능을 개선하기 위해, 현재 사용되는 공기 베어링 슬라이더의 대부분은 도 2에 도시된 바와 같은 구조의 NPAB(negative pressure air bearing)형을 채용하고 있다. 도 2의 슬라이더는 도 1에 도시된 슬라이더와 동일한 개념적 구조를 가지면서 ABS레일을 연결하는 가로 레일이 추가되어 있다. 즉 도 2에 도시된 바와 같이, 각 선단에 경사부(12b)를 가진 두 개의 ABS레일(11b)은 본체(10b)상에 평행으로 형성되어 있고 상기 ABS레일(11b)과 동일한 높이인 가로레일(cross rail)(13b)은 경사부(12b)에 가까운 선단에서 상기 ABS레일들(11b)을 연결하는 구조로 형성되어 있다. 상기 가로레일(13b)에 의해 가로레일(13b) 하측의 본체(10b)중앙부근에는 부 대기압 공동(sub-ambient pressure cavity) 또는 부압 공동(negative pressure cavity)(15b)이 생긴다. 따라서 공기가 상기 부압 공동(15b)을 지나칠 때 상기 가로레일(13b)상의 공기 압력이 확산되므로 인력 또는 흡인력이 아래쪽으로 슬라이더에 인가되고 이로써 서스펜션 그램로드(suspension gram load)가 감소되며 디스크 표면으로부터 슬라이더가 신속히 이륙된다. 정(正)의 힘과 부(負)의 힘 간의 상호 작용으로 디스크 속도에 대한 슬라이더 비행고도의 의존도가 줄어들고 슬라이더 강도(slider stiffness) 특성이 증가한다.
그러나 도 2의 NPAB 슬라이더는 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 이를 테면, 상기 부압 공동(15b)의 부압 정도는 기류 방향에 따라 결정되는데 이는 스큐 각이 달라지면 압력도 달라짐을 의미한다. 이 경우 디스크의 모든 직경에 걸쳐 슬라이더가 일정하게 작동하지 않는다. 특히 스큐 각이 클수록 종래의 테이퍼 플랫 슬라이더에 비해 보다 더 심각한 부(負) 롤 변동(roll fluctuation)을 유발할 수 있다. 또한 전방 공동(16b)측 가로 레일(13b)에 먼지가 축적되는 경향이 있다. 축적된 먼지는 헤드 충돌이나 헤드 및 디스크의 마모를 초래하므로 궁극적으로 성능에 악영향을 끼친다.
따라서 본 발명의 목적은 스큐 각 효과를 감소하여 비행 변화 정도를 줄임으로써 안정된 의사접촉 동작 특성을 얻을 수 있도록 개선된 부분 접촉 NPAB 헤드 슬라이더를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 자기 기록 시스템에 있어서 슬라이더 스큐 각과 디스크 내주에서 외주로의 슬라이더 경로를 따라 생기는 주변 속도 변화와는 관계없이 상대적으로 일정한 롤 각을 보여주는 개선된 의사접촉 NPAB 헤드 슬라이더를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 자기 기록 시스템에 있어서 데이터 영역 전체에 걸쳐서 안정된 범위내의 피치 각을 보여주는 개선된 의사접촉 NPAB 헤드 슬라이더를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 종래의 NPAB 슬라이더의 디스크면에 대한 신속한 분리 특성을 유지함과 동시에 부압 영역을 생성하는 가로 레일 주위의 먼지의 축적량을 감소시킬 수 있는 개선된 의사접촉 NPAB 헤드 슬라이더를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 트랜스듀서를 회전하는 디스크에 근접 지지하기 위한 의사접촉 NPAB 헤드 슬라이더는, 후단부로 신장된 두 개의 측면 레일들 및 후단부에 형성된 중앙 공기베어링 섬을 구비한다. 이들 측면레일들 및 중앙 공기베어링 섬은 공기 베어링면을 형성하여 디스크가 슬라이더 하부에서 회전할 때 정(正)부상력을 발생하는 역할을 한다. 두 개의 부압(負壓) 공동(空洞)이 곡형의 가로 레일들에 의해 서로 분리되도록 형성되며 이 중 하나는 슬라이더 본체의 중앙부에서 각각의 측면 레일과 근접 위치한다. 더구나 두 개의 부압 공동이 상기 중앙 부압 공동 상측에 더 형성된다. 슬라이더 본체의 양측에 형성된 상기 중앙, 전방 부압 공동들은 좁은 중앙 공기베어링 레일 부분들에 의해 분리되어 디스크가 동작하는 동안 스큐 각의 심각한 변화와는 상관없이 공동에안정된 인력 또는 흡인력을 안전하게 유지한다.
상기 양측 레일 각각은 선단과 후단이 넓고 선단과 후단을 연결하는 중간부위는 좁게 형성되어, 부상력의 대부분은 이들 레일에서 발생하여 슬라이더 본체의 네 모서리 부분에 집중된다. 상기 네 모서리와 중앙 공기 베어링 섬의 부상력, 네 개의 부압 공동들의 인력, 그리고 서스펜션 그램 로드의 감소가 결합하여 스큐 각의 변화와는 상관없이 일정한 비행고도를 유지할 수 있으며 이로 인해 슬라이더는 일정한 비행고도, 일정한 롤 각, 및 안정된 피치 각으로 역학적으로 안정된 동작할 수 있다.
상기 부압 공동들을 분할하는 가로 레일들은 곡형으로 형성되는데 이로 인하여 가로 레일 주위의 먼지 축적이 최소화될 뿐만 아니라 주변보다 낮은 압력이 상기 부압 공동에 형셩 유지된다. 본 발명에 따른 슬라이더는 주요 기류를 막는 어떠한 가로 부재도 없기 때문에 역학적으로 신뢰성있는 비행 특성과 안정된 비행고도를 제공할 수 있다. 또한 상기 슬라이더는 탁월한 CSS(contact start stop)특성과 일정한 서스펜션 그램 로드를 가지고 있으며, 슬라이더의 실제 접촉 면적도 최소화된다.
따라서 슬라이더 본체의 제1,2 돌출부는 각각 넓은 선단 공기베어링면, 넓은 후단 공기베어링면, 좁은 내외측 공기 베어링면들, 중앙 부압 공동, 및 전방 부압 공동을 구비한다. 이들 구성요소들은 슬라이더 헤드의 동작 환경에 따라 다양한 결합 방식으로 슬라이더 본체의 중심 길이축 양측에 대칭적으로 그리고/또는 비대칭적으로 형성될 수 있다. 또한 상기 좁은 내측 공기베어링면들에 의해 정의되는 개구 및 중앙 공기베어링 섬 역시 슬라이더 헤드의 동작 환경에 따라 슬라이더 본체의 중심 길이축의 중심부에 걸쳐 위치할 수도 있고 혹은 본체 중심 길이축으로부터 벗어나게 형성될 수도 있다.
도 1은 하드 디스크 드라이브에 있어서 종래의 의사접촉 3-패드 테이퍼 플랫 슬라이더(pseudo contact tri-pad tapered flat slider)를 보여주는 하부 사시도.
도 2는 하드 디스크 드라이브에 있어서 종래의 부압 공기 베어링(NPAB: negative pressure air bearing) 슬라이더를 보여주는 하부 사시도.
도 3은 본 발명의 일시예에 따른 의사접촉 NPAB 3-패드 슬라이더를 보여주고 있는 하부 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 의사접촉 3-패드 슬라이더를 보여주는 하부 평면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 양측 레일의 선단에 테이퍼가 아닌 얕은 계단이 형성된 의사접촉 NPAB 3-패드 슬라이더를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 양측 레일의 선단에 얕은 계단이 형성된 의사접촉 NPAB 3-패드 슬라이더를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 공기 베어링 측면(ABS: air bearing side) 레일 및 부압 포켓이 비대칭으로 형성된 의사접촉 NPAB 3-패드 슬라이더를 도시한 사시도.
도 8은 ABS 레일, 후미 중앙 공기베어링 섬, 그리고 네 개의 부압 포켓이 비대칭으로 형성된 슬라이더의 다른 모습을 도시한 하부 평면도.
본 발명은 분할된 부압 포켓 또는 공동을 가진 의사접촉 공기베어링 슬라이더에 관한 것이다. 도 3은 본 발명에 따라 개선된 의사접촉 NPAB 슬라이더의 하부 사시도이고, 도 4는 상기 슬라이더의 하부 평면도이다.
의사접촉 공기베어링 슬라이더 본체(100)는 기록 디스크 회전시 기록 디스크상을 비행한다. 상기 슬라이더 본체(100)는 디스크의 주면과 맞대응되는 주면을 가지며 그 주면에는 일련의 레일 및 리세스(recess)가 형성되어 있다. 상기 슬라이더 주면에는 선단부, 후단부, 제1 측부, 제2 측부가 있는데, 상기 선단부는 기록 디스크 회전의 접선방향과 일치하는 슬라이더 본체의 길이 방향에 대해 본체 후단부의 상측에 위치하고, 상기 제1 측부는 슬라이더 본체(100)의 가로 방향으로 제2 측부와 떨어져 있다.
상기 슬라이더 본체(100)는 두 개의 공기베어링 레일(105a,105b)과 공기베어링 섬(190)을 구비하며, 각 레일은 제1 측부 및 제2 측부에서 선단부로부터 후단부로 신장되며, 상기 공기베어링 섬(190)은 후단부 중앙에 위치한다. 상기 레일들(105a, 105b)은 슬라이더 본체(100)의 세로축의 양측에 대칭적으로 위치하며 슬라이더 본체(100)의 가로방향으로 서로 정렬된다. 상기 양측 레일(105a,105b)의각 선단에는 유입되는 공기를 압축하여 정지 상태의 슬라이더 본체(100)를 지지할 충분한 정압력을 생성하도록 테이퍼부(120a,120b)가 형성된다. 상기 양측 레일(105a ,105b)은 넓은 선단면들(110a,110b) 및 후단면들(100c,100d)을 구비하여 트랜스듀서를 이송하기 위해 후단부에 형성된 후미 중앙 공기베어링 섬(190)과 함께 정지상태의 슬라이더 본체(100)를 지지할 주요 부상력을 제공하고 이에 따라 슬라이더가 디스크면상을 비행한다. 상기 트랜스듀서는 슬라이더 본체(100)의 동작중 기록 디스크와 의사접촉을 하도록 상기 후미 중앙 공기베어링 섬(190)에 장착된다.
상기 선단면들(110a,110b)과 상기 후단면들(110c,110d) 사이에는 일련의 좁은 곡형 가로레일들이 형성되어 복수 개의 부압 공동들을 분할,형성한다. 특히 내측 곡형 가로레일(130a)과 외측 곡형 레일(140a)은 이들 하측에 제1 U형 부압 공동(150a)을 형성하고, 내측 곡형 가로레일(130b)과 외측 곡형 레일(140b)은 이들 하측에 제2 U형 부압 공동(150b)을 형성한다. 제3 부압 공동(170a)은 상기 외측 레일(140a)의 상측, 즉 외측 레일(140a)과 선단면(110a) 사이에 형성된다. 마지막으로 제4 부압 공동(170b)은 상기 외측 레일(140b)의 상측, 즉 외측 레일(140b)과 선단면(110b) 사이에 형성된다.
네 개로 분할된 이들 부압 공동들(150a,170a,150b,170b)은 주변보다 낮은 영역으로서 상기 공동들(150a,170a,150b,170b)에 인력이 분포됨으로써 트랜스듀서 장착 패드가 디스크면에 보다 근접하도록 한다. 포켓 구조로되어 있는 상기 부압 공동들(150a,170a,150b,170b)은 스큐 각의 변화와는 관계없이 각각에 분포된 인력을 거의 일정하게 유지할 수 있다.
달리 말하면, 상기 부압 공동들(150a,170a,150b,170b)은 슬라이더 본체(100)에 하향 인력을 가하고 이에 상기 슬라이더 본체(100)가 등질량 효과를 일으켜 안정성이 증가된다. 상기 부압 공동들(150a,170a,150b,170b)은 만곡되어 있어 등질량 정도에 대한 스큐 각의 의존도를 감소시킨다. 즉 상기 부압 공동들(150a,170a,150b,170b)의 만곡형태 때문에 스큐 각에 따른 기류 방향으로의 각도 변화가 상기 부압 공동들(150a,170a,150b,170b)의 작용에 별 영향을 끼치지 못한다. 이로써 슬라이더가 디스크면을 따라 직경을 달리하며 위치할 경우에 발생되는 비행고도 변화정도가 감소된다.
본 실시예에서는 먼지의 유입을 막기 위한 직선 가로 레일이 없다. 도 3 및 도 4에서 보듯이 내측 곡형 가로레일(130a,130b)은 개구(opening)(180)에 의해 분리되어 있기 때문에 먼지가 장애물 없이 선단부(160)로부터 개구(180)를 거쳐 후단부로 자유로이 지나가므로 동작중 슬라이더 본체(100)의 먼지 축적은 최소화된다. 본체 중심부에 돌출된 가로레일이 없음으로 인해 얻어지는 또 다른 잇점은 스큐 각이 증가하는 조건에서 슬라이더 롤 각이 감소된다는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 슬라이더의 동작에서 공기 베어링 레일의 깊이는 2∼15 미크론(㎛)이며 바람직하기로는 3.0∼6.0 미크론(㎛)이다. 본 발명에 따른 슬라이더의 길이는 1000∼4000 미크론(㎛)이고 폭은 슬라이더 본체 길이의 50∼100%에 달한다. 회전하는 기록디스크에 대한 자기헤드의 비행고도는 약 1∼1000 옹스트롬(Å)이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 분할된 부압 공동들을 구비한 슬라이더를 도시하고 있다. 도 5에 도시된 슬라이더는 도 3에 도시된 슬라이더와 동일한 참조번호로 붙혀진 동일 구성요소를 상당수 가지고 있는데 이에 대한 설명은 생략될 것이다. 상기 두 실시예간의 차이점은 유입되는 공기를 초기에 압축하여 슬라이더의 부상력을 생성케 하기 위해 양측 레일(105a,105b)의 선단에 테이퍼부(120a,120b) 대신에 얕은 계단(121a,121b)을 형성한 것이다.
또한, 후단부에 형성된 후미 중앙 공기베어링 섬(191)은 제1 실시예에서는 직선 선단(190a)이지만 여기서는 삼각형 선단(191a)을 가진다. 상기 직선 선단(190a) 및 삼각형 선단(191a)의 가로폭은 해당하는 각 후미 중앙 공기 베어링 섬(190,191)의 후단 가로폭보다 작다.
도 5에 도시된 실시예는 후미 중앙 공기베어링 섬(191)의 삼각형 선단(191a)이 개구(180)를 통해 유입되는 먼지를 편향하는데 보다 더 효과적이며, 또한 도 3의 실시예가 지닌 역학적인 비행 잇점도 그대로 가지고 있다. 그러나 선단에 얕은 계단(121a,121b)을 형성하려면 사진식각공정 시간은 도 3의 테이퍼부(120a,120b) 공정시간에 비해 두배정도 소요된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부압 공동을 구비한 슬라이더가 도 6에 도시되어 있다. 도 6에 도시된 실시예에서 동일 참조번호로 붙혀진 도 3 및 도 5와 동일한 구성요소에 대한 설명은 하기에서 생략될 것이다. 본 실시예의 다른 점은 유입되는 공기를 초기에 압축하여 슬라이더 부상력을 생성케 하기 위해 양측 레일(105a,105b)의 각 선단에 테이퍼부 대신에 경사진 얕은 계단(122a,122b)이 형성된다는 것이다. 또한, 후단부에 후미 중앙 공기베어링 섬(192)이 사다리꼴로 형성되어 있다.
본 실시예는 도 3에 도시된 실시예의 기능상 장점을 그대로 유지하지는 동시에 디스크 전 영역에 걸쳐 개선된 피치 각, 즉 보다 일정한 피치 각을 보여준다. 그러나 도 5의 실시예와 마찬가지로 선단에 경사진 얕은 계단(122a,122b)을 형성하기 위한 사진식각공정 시간은 도 3의 테이퍼부(120a,120b) 공정 시간에 두 배정도 소요되는 단점이 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 분할된 부압 공동을 가진 슬라이더를 도시하고 있다. 도 7의 실시예에서도 전술한 슬라이더와 동일한 구성요소를 상당수 구비하고 있으므로 그에 대한 설명은 하기에서 생략될 것이다. 본 실시예에서는 후미 중앙 공기베어링 섬(193)의 형태가 삼각형이라는 것이 다른 실시예와는 다른점이다. 이런한 형상으로 인해 개구(180)를 통해 유입되는 먼지가 더 잘 편향될 수 있는 잇점이 있다.
본 실시예의 또 다른 특징은 곡형 가로레일(133a,143a)이 곡형 가로레일 (133b,143b)와는 길이 방향으로 비대칭적이라는 것이다. 내측 가로레일(133a)은 내측 곡형 가로레일(133b)보다 후단부로 더 신장되어 둘은 죄우 비대칭 형상을 하고 있다(이러한 비대칭 형상은 도 8에 도시된 평면도에 더 명확히 나타나 있다). 이들 비대칭 곡형 가로레일(133a,143a)(133b,143b)로 인해 슬라이더 본체의 중앙부에는 부압 공동(153a,153b)이 차등 분할되고 선단부에서도 부압 공동(173a,173b)이 차등 분할된다. 여기서 주목해야 할 것은 상기 비대칭 부압 공동들(153a,153b), (173a,173b)은 헤드가 디스크의 내주에서 외주로 이동할 때, 도 3 내지 도 6에 도시된 이전의 실시예들 보다 부상 높이를 회전하는 디스크면 전역에 걸쳐 안정시키데 더 효과적이다.
도 8의 (A) 및 (B)는 비대칭 슬라이더를 도시한 하부 평면도로서, 여기에 나타난 특징들은 특정 동작 특성을 위한 설계 최적화를 위해 전술한 대칭 또는 비대칭 실시예들중 어느 것에서나 적용될 수 있다.
예를 들어 도 8의 (A)에서는 모든 공기 베어링면(134a,144a,134b,144b) 및 부압 공동들(154a,174a,154b,174b)이 좌우로 그리고/또는 상하로 비대칭이다. 즉, 'a'측(도 8의 (A)에서 오른 쪽)이 'b'측(도 8의 (A)에서 왼쪽)과 다르게 형성되어 있다. 또한 테이퍼부 (124a) 및 (124b); 선단면 (114a) 및 (114b); 전방 압력 공동(174a) 및 (174b); 내측 곡형 가로레일 (134a) 및 (134b); 외측 가로레일 (144a) 및 (144b); 그리고 부압 공동 (154a) 및 (154b)에 있어서 면적 및 길이가 서로 다르다. 상기 내측 곡형 가로레일(134a)은 상기 내측 곡형 가로레일(134b)에 비해 후단부로 더 길게 신장되어 있다. 또한 개구(184)는 슬라이더 본체의 길이축으로부터 중심선이 벗어나 있다.
도 8의 (B)에도 모든 공기 베어링면(135a,145a,135b,145b) 및 부압 공동들(155a,175a,155b,175b)이 좌우로 그리고/또는 상하로 비대칭이다. 테이퍼부 (125a) 및 (125b); 선단면 (115a) 및 (115b); 전방 압력 공동 (175a) 및 (175b); 내측 곡형 가로레일 (135a) 및 (135b); 외측 가로레일 (145a) 및 (145b); 그리고 부압 공동 (155a) 및 (155b)에 있어서 면적 및 길이가 서로 다르다. 상기 내측 가로레일(135b)은 상기 내측 가로레일(135b)에 비해 후단부로 더 길게 신장되어 있으며, 또한 개구(185)는 이전의 실시예에서 보다 더 넓게 형성된다.
도 3 내지 도 8를 다시 참조하면, 후미 중앙 공기 베어링 섬(190∼195)은 여러 형태로 형성될 수 있으며, 이들은 공기 베어링면을 추가 제공하여 비행 안정성을 증진시킬 뿐만 아니라 트랜스듀서 장착 영역이 된다. 이들 형성시 유의할 것은 유체 역학적인 부상력 제공 및 먼지 축적 최소화라는 두가지 기능을 가지도록 해야 한다는 것이다. 뾰족하게 또는 곡형으로 형성된 후미 중앙 공기 베어링 섬(190∼195)은 먼지 축적을 예방하고 이들의 공기 베어링면의 크기가 부상력 정도를 결정한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 NPAB 슬라이더는 상대적으로 일정한 비행고도 및 롤 각, 안정된 피치 각 변화, 및 높은 신뢰성을 제공한다. 동작시 정압의 대부분은 네 모서리의 ABS영역 및 후단부의 후미 중앙 공기 베어링 섬에서 발생하며 네 개로 분할된 부압 공동들은 기하학적 중심부에 충분한 인력을 제공한다. 이로써, 데이터 전 영역에 걸쳐 부상 높이, 피치 각, 롤 각의 심한 변화없이 안정된 비행 특성을 얻을 수 있다.
일반적으로, 회전하는 디스크상의 데이터 기록 및 독출을 위한 탁월한 전자기 기능과 헤드/매체 인터페이스의 의사접촉 신뢰성이라는 이중 목표를 달성하기 위해서는 실제 슬라이더 설계에 있어서 비대칭 공기베어링면과 차등 부압 공동들이 요구된다. 이들은 헤드가 회전하는 디스크의 내주에서 외주로 이동할 때, 기류의원주속도 증가와 경사각 변화를 보상하는 역할을 한다.
상기 본 발명의 실시예는 예시에 불과한 것으로서 해당 기술 분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (22)

  1. 부압 공기베어링 슬라이더에 있어서,
    기록 디스크 회전시 상기 기록 디스크상에서 비행하고, 디스크면과 마주하는 주면을 구비하며, 상기 주면에는 선단부, 후단부, 제1 측부 및 제2 측부가 있고, 상기 선단부는 기록 디스크의 회전에 대한 접선방향과 일치하는 길이 방향에 대해 상기 후단부의 상측에 위치하고, 상기 제1 측부는 가로 방향으로 상기 제2 측부와 떨어져 있는 슬라이더 본체와;
    상기 슬라이더 주면의 선단부에서 신장되어 상기 슬라이더 본체의 가로방향으로 서로 분리되며 각각 중앙 부압 공동 및 전방 부압 공동을 형성하는 제1,2 돌출부와;
    상기 슬라이더 본체 주면 후단부에서 신장되어 상기 슬라이더 본체 가로방향의 중앙 위치에 형성된 제3 돌출부와;
    상기 슬라이더 본체가 디스크상에서 비행하는 동안 상기 디스크면과 의사접촉하도록 상기 제3 돌출부의 후단에 장착된 트랜스듀서를 구비함을 특징으로 하는 부압 공기베어링 슬라이더.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1,2 돌출부 각각은
    길고 좁은 외측 공기 베어링면에 의해 연결된 넓은 선단 공기 베어링면과 넓은 후단 공기 베어링면과;
    상기 길고 좁은 외측 공기 베어링면에 연결된 길고 좁은 내측 공기 베어링면을 구비하고,
    상기 길고 좁은 내외측 공기베어링면들은 U형 돌출부를 형성하여 상기 중앙 부압 공동을 형성하며, 상기 외측 공기 베어링면과 상기 선단 공기 베어링면이 연결되어 상기 전방 부압 공동이 형성됨을 특징으로 하는 부압 공기베어링 슬라이더.
  3. 제2항에 있어서, 상기 외측 공기베어링면은 상기 슬라이더 중심 길이축에 근접한 위치에서 상기 선단 공기베어링면과 연결됨을 특징으로하는 부압 공기베어링 슬라이더.
  4. 제3항에 있어서, 상기 후단 공기베어링면의 후단은 상기 슬라이더 본체의 후단부와 떨어져 있음을 특징으로하는 부압 공기베어링 슬라이더.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1,2 돌출부의 내측 공기베어링면의 선단은 그 사이에 개구가 존재하도록 형성됨을 특징으로하는 부압 공기베어링 슬라이더.
  6. 제5항에 있어서, 상기 선단 공기베어링면은 상기 슬라이더 본체의 선단부로 신장된 테이퍼부를 구비함을 특징으로 하는 부압 공기베어링 슬라이더.
  7. 제5항에 있어서, 상기 선단 공기베어링면은 상기 슬라이더 본체의 선단부로 신장된 계단부를 구비함을 특징으로 하는 부압 공기베어링 슬라이더.
  8. 제5항에 있어서, 상기 선단 공기베어링면은 상기 슬라이더 본체의 선단부로 신장된 가로로 경사진 계단부를 구비함을 특징으로 하는 부압 공기베어링 슬라이더.
  9. 제5항에 있어서, 상기 제3 돌출부는 선단 및 후단을 구비하며 상기 후단은 상기 선단보다 가로폭이 더 큼을 특징으로 하는 부압 공기베어링 슬라이더.
  10. 제5항에 있어서, 상기 제1,2 돌출부는 상기 슬라이더 본체의 중심 길이축의 양측에 대칭으로 형성되어 각각의 선단 공기베어링면, 후단 공기베어링면, 내외측공기베어링면, 중앙 부압 공동, 및 전방 부압 공동이 상기 슬라이더 본체의 중심 길이축 양측에서 대칭이 됨을 특징으로 하는 부압 공기베어링 슬라이더.
  11. 제10항에 있어서, 상기 개구는 상기 슬라이더 본체의 중심 길이축을 가로지른 중심부에 위치함을 특징으로 하는 부압 공기 베어링 슬라이더.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제3 돌출부는 상기 슬라이더 본체의 중심 길이축을 가로지른 중심부에 위치함을 특징으로 하는 부압 공기 베어링 슬라이더.
  13. 제5항에 있어서, 상기 제1,2 돌출부는 상기 슬라이더 본체의 중심 길이축의 양측에 비대칭으로 형성됨을 특징으로 하는 부압 공기베어링 슬라이더.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1,2 돌출부의 각 선단 공기베어링면들은 표면적이 서로 다르며 상기 슬라이더 본체의 중심 길이축의 양측에 비대칭으로 형성됨을 특징으로 하는 부압 공기베어링 슬라이더.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1,2 돌출부의 각 후단 공기베어링면들은 표면적이 서로 다르며 상기 슬라이더 본체의 중심 길이축의 양측에 비대칭으로 형성됨을 특징으로 하는 부압 공기베어링 슬라이더.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1,2 돌출부의 각 외측 공기 베어링면들은 표면적이 서로 다르며 상기 슬라이더 본체의 중심 길이축의 양측에 비대칭으로 형성됨을 특징으로 하는 부압 공기베어링 슬라이더.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1,2 돌출부의 각 내측 공기 베어링면들은 표면적이 서로 다르며 상기 슬라이더 본체의 중심 길이축의 양측에 비대칭으로 형성됨을 특징으로 하는 부압 공기베어링 슬라이더.
  18. 제17항에 있어서, 상기 내측 공기베어링면들의 세로 길이가 서로 다름을 특징으로 하는 부압 공기베어링 슬라이더.
  19. 제17항에 있어서, 상기 제1,2 돌출부의 각 중앙 부압 공동들은 표면적이 서로 다르며 상기 슬라이더 본체의 중심 길이축의 양측에 비대칭으로 형성됨을 특징으로 하는 부압 공기베어링 슬라이더.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1,2 돌출부의 각 전방 부압 공동들은 표면적이 서로 다르며 상기 슬라이더 본체의 중심 길이축의 양측에 비대칭으로 형성됨을 특징으로 하는 부압 공기베어링 슬라이더.
  21. 제20항에 있어서, 상기 개구는 상기 슬라이더 본체의 중심 길이축에서 벗어나 있음을 특징으로 하는 부압 공기베어링 슬라이더.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제3 돌출부는 상기 슬라이더 본체의 중심 길이축에서 벗어나 있음을 특징으로 하는 부압 공기베어링 슬라이더.
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