KR100362582B1 - 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치 및 방법 - Google Patents

하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치 및 방법 Download PDF

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    • G11B5/6005—Specially adapted for spacing from a rotating disc using a fluid cushion

Abstract

본 발명은 엑추에이터 암에 설치되는 리미터 플레이트(Limiter Plate)를 포함하는 하드디스크 드라이브 어셈블리에 관한 것으로서, 상기 리미터 플레이트는 디스크의 상, 하부면상에 위치한 헤드를 구비한 서스펜션의 유동을 제한하여 상기 헤드가 디스크로부터 수직방향으로 유동할 수 있는 유동거리를 제한하기때문에 상기 헤드와 디스크가 충돌하는 헤드 충돌 현상(Slapping)과 관련된 충격력을 감소시킨다.

Description

하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치 및 방법{METHOD AND DEVICE FOR LIMITING HEAD MOVEMENT WITHIN A HARD DISK DRIVE}
하드디스크 드라이브는 적어도 하나 이상의 회전하는 디스크에 자기적으로 조합되는 변환기(Transducer)를 포함한다. 상기 변환기는 각각의 디스크상에 흐르는 자계를 센싱하거나 상기 디스크 표면을 자화시키므로써 정보를 독취하고 기록한다. 상기 변환기는 서스펜션상에 설치되는 헤드내에 구성된다. 일반적으로, 상기 헤드와 서스펜션을 헤드 짐벌 어셈블리(HGA; Head Gimbal Assembly)라 한다.
상기 하드디스크 드라이브의 헤드 짐벌 어셈블리는 상기 드라이브의 베이스 플레이트상에 피봇축을 중심으로 장착되는 엑추에이터 암에 설치된다. 더욱이, 상기 하드디스크 드라이브는 헤드가 상기 디스크의 표면을 직경방향으로 교차하도록 하고, 엑추에이터 암을 회전시킬 수 있는 보이스 코일 모터(VCM; Voice Coil Motor)를 구비한다.
상기 하드디스크 드라이브는 스핀들모터(Spindle Motor)상이 적재되는 다수의 하드디스크를 구비한다. 상기 헤드 짐벌 어셈블리는 상기 각각의 디스크상에 적용된다. 상기 헤드 짐벌 어셈블리는 엑추에이터 암상에 설치되며, 상기 암의 회전에따라 상기 헤드 짐벌 어셈블리의 모든 헤드들이 유동하게 되는 것이다.
상기 엑추에이터 암은 한쌍의 헤드 짐벌 어셈블리를 각각 지지하는 다수의 빔(Beam)들을 구비하고 있다. 또한, 어떤 하드디스크 드라이브는 디스크의 모든 면상에 헤드를 꼭 전부 설치하지 않고 제조되기도 한다. 즉, 디스크의 필요한 면만 헤드를 설치할 수 있는 것이다. 상기 엑추에이터 암 어셈블리의 기계적 특성을 유지하기 위하여, 헤드 짐벌 어셈블리의 기능을 하지 않더라도 더미(Dummy)형식으로 헤드 없이 상기 엑추에이터 암의 빔상에 설치된다.
상기 각각의 헤드는 상기 디스크의 회전에 의해서 발생하는 에어의 흐름과 연계되는 에어 베어링 면(ABS; Air Bearing Surface)을 가지며, 상기 디스크가 회전하는 동안 상기 변환기와 디스크 표면간에는 공기 베어링력이 발생된다. 상기 공기 베어링력은 상기 회전하는 디스크상에 헤드가 소정 높이로 부상하도록 하여, 상기 디스크와 헤드간의 기계적 마모를 방지하는 것이다.
상기 헤드는 필수적으로 상기 엑추에이터의 암에서 연장되도록 설치되어 상기 디스크의 상부면이나 하부면에 위치하게 된다. 따라서, 상기 디스크상에 수직으로 가해지는 외부의 충격이나 진동은 상기 헤드가 디스크와 충돌(Striking or Slapping)하는 원인이 된다.
상기 헤드가 디스크와 충돌하는 현상은 헤드와 디스크 모두 손상을 입히게 된다. 일반적으로 헤드 충돌 현상은 충격하중이 매우 커서 상기 디스크의 표면으로부터 헤드가 이격되는 원인이 될 때 발생한다. 상기 엑추에이터 암 어셈블리들중 최상단과 최하단에 위치한 빔은 일반적으로 다른 빔들보다 두께가 얇은데, 이는 상기 최상단의 빔과 최하단의 빔에는 하나의 헤드 짐벌 어셈블리가 설치되기 때문이다. 이와 같은 디자인은 탐색시간동안 전체 질량에 의한 관성유동을 최소화해야하기 때문이다. 이러한 경우에 있어서, 가장 큰 헤드 충격력은 상기 디스크 드라이브의 베이스 플레이트 및 커버 플레이트와 인접한 위치에 있는 상, 하부 헤드 짐벌 어셈블리와 연관된다. 이는 상기 상, 하부 헤드 짐벌 어셈블리와 상기 베이스 및 커버 플레이트간의 상대적으로 넓은 공간에 의해 발생된다. 상기 넓은 공간은 상기 헤드가 디스크로부터 이격되도록 하여 다시 상기 디스크에 충격을 가하도록 하는원인이 되는 것이다.
상기 헤드 충돌 현상의 원인이 되는 충격력은 상기 서스펜션의 길이를 줄이므로써 감소시킬 수 있다. 그러나 상기 엑추에이터 암의 길이를 줄이는 것은 예를 들어, 상기 하드디스크 드라이브 어셈블리상의 엑추에이터의 좀더 큰 스윙을 유발시키는 것과 같은 다른 기계적 특성에 바람직하지 못한 변화를 줄수 있다. 따라서, 상기 드라이브내의 헤드 짐벌 어셈블리의 유동을 제한하는 하드디스크 드라이브를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 하드디스크 드라이브의 전체 높이의 증가없이 상기 헤드 짐벌 어셈블리의 유동을 제한하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 디스크와 헤드의 충돌현상에 의한 충격력을 감소시킬 수 있도록 구성되는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 헤드 짐벌 어셈블리에 기계적 영향을 주지 않도록 구성되는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 드라이브의 두께를 유지하면서 헤드의 충돌현상을 미연에 방지할 수 있도록 구성되는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하드디스크 드라이브 어셈블리에 있어서, 면을 갖는 디스크와, 상기 디스크를 회전시키는 스핀들 모터와, 제1면과 제2면을 갖도록 형성되는 빔을 구비한 엑추에이터 암과, 상기 빔의 제1면상에 설치되는 서스펜션과, 상기 디스크상에 조합되며, 상기 서스펜션상에 설치되는 헤드와, 상기 헤드를 상기 디스크의 면상에서 교차하도록 유동시키며, 상기 엑추에이터 암상에 설치되는 보이스 코일 모터 및 상기 엑추에이터 암의 빔의 제2면상에 설치되며, 상기 서스펜션의 유동을 제한하는 리미터 플레이트로 구성됨을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 하드디스크 드라이브의 평면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 하드디스크 드라이브 어셈블리의 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 하드디스크 드라이브내의 헤드의 유동을 제한하는 리미터 플레이트의 사시도.
도 4는 본 발명의 변형된 실시예에 따른 리미터 플레이트의 단면도.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
10: 하드디스크 드라이브 38, 38': 리미터 플레이트
40: 탭 52: 개구
50: 범퍼
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선, 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일 한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 동일한 부호가 사용되고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일실시예는 엑추에이터 암에 설치되는 리미터 플레이트(Limiter Plate)를 포함하는 하드디스크 드라이브 어셈블리이다. 상기 리미터 플레이트는 디스크의 상, 하부면상에 위치한 헤드를 구비한 서스펜션의 유동을 제한하게 된다. 상기 헤드는 디스크상에 조합된다. 상기 리미터 플레이트(Limiter Plater)는 상기 헤드가 디스크로부터(수직으로) 유동할 수 있는 거리를 제한하게 된다. 상기 헤드의 유동을 제한하는 것은 상기 헤드와 디스크가 충돌하는 헤드 충돌 현상(Slapping)과 관련된 충격력을 감소시킨다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 하드디스크 드라이브 어셈블리(10)의 일실시예를 도시하고 있다. 상기 하드디스크 드라이브(10)는 스핀들 모터(14)에 의해 회전하는 적어도 하나 이상의 디스크(12)를 구비한다. 상기 스핀들 모터(14)는 베이스 플레이트(16)상에 설치된다. 상기 각각의 디스크(12)는 상부면(18)과, 상기 상부면과 대향되는 하부면(19)를 갖는다.
상기 다수의 헤드(20)는 상기 디스크(12)상에 자기적으로 조합된다. 상기 헤드는 각각 하드디스크 드라이브의 전자 회로소자에 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 변환기(Transducer)(미도시됨)를 구비한다. 상기 회로소자와 변환기는 각각 디스크상의 자계를 센싱하고 자화시키므로써 정보를 기록하고 독출하게 된다.
상기 각각의 헤드(20)는 서스펜션(22)상에 설치된다. 상기 헤드(20)와 서스펜션(22)은 일반적으로 헤드 짐벌 어셈블리(HGA; Head Gimbal Assembly)(24)라 한다. 상기 헤드 짐벌 어셈블리(24)는 상기 디스크(12)의 상, 하부면(18, 19)과 관련된다. 상기 헤드 짐벌 어셈블리(24)는 상기 베이스 플레이트(16)상에 피봇축으로 장착되는 엑추에이터 암(28)의 빔(Beam)(26)상에 설치된다.
상기 엑추에이터 암(28)은 베이스 플레이트(16)에 부착되는 마그넷 어셈블리(32)와 연계되는 보이스 코일(30)을 구비한다. 상기 보이스 코일(30)과 마그넷 어셈블리(32)는 상기 헤드(20)가 디스크(12)의 표면을 직경방향으로 교차하도록 하고, 상기 엑추에이터 암(28)을 회전시킬수 있는 보이스 코일 모터(VCM; Voice Coil Motor)(34)를 제공한다. 상기 디스크(12), 헤드 짐벌 어셈블리(24), 엑추에이터 암(28) 및 보이스 코일 모터(34)는 모두 커버(36)에 의해서 밀봉되는 베이스 플레이트(16)상에 설치된다.
상기 헤드(20)는 도 2에 도시한 디스크(12)와 수직방향으로 지시된 화살표 방향인 Z방향으로의 유동을 방지하는 것이 바람직하다. 이러한 수직방향인 Z방향의 유동은 상기 하드디스크 드라이브 어셈블리(10)에 가해지는 외부의 충격이나 진동등에 의해 발생될 수 있다. 상기 디스크 표면으로부터 이격되는 상기 헤드(20)의 Z방향으로의 유동은 상기 헤드가 디스크로 되돌아오는 반대방향의 움직임을 발생시킨다. 따라서, 상기 헤드(20)가 디스크 표면(18, 19)에 가하는 충격력은 디스크(12)와 헤드(20)를 모두 손상시키게 된다.
본 발명에 의한 하드디스크 드라이브(10)는 서스펜션(22) 주변에 설치되어 Z방향으로의 유동을 제한하기 위한 리미터 플레이트(38)을 구비한다. 도 2 및 도 3을 참조하여 보면, 상기 리미터 플레이트(38)는 상기 서스펜션(22) 주변에서 상기 서스펜션의 단부(41)를 향하도록 돌출 형성된 탭(40)을 구비한다. 상기 리미터 플레이트 탭(40)은 적어도 상기 서스펜션(22)의 폭보다 크지 않도록 형성되어, 상기 탭(40)이 상기 서스펜션(22)에 형성된 레일(42)과 맞물리지 않도록 한다. 상기 리미터 플레이트 탭(40)은 상기 드라이브의 정상적인 동작동안, 상기 서스펜션(22)과 탭(40) 사이에 공간(43)이 형성되기 충분한 길이를 갖는다. 상기 공간(43)은 상기 하드디스크 드라이브(10)의 동작동안 상기 탭(40)이 상기 서스펜션(22)을 부주의하게 가압하지 않고 공차나 오차을 감안할 정도로 제조될 수 있도록 충분히 넓게 형성되어야 한다. 상기 공간(34)은 역시 상기 디스크의 표면(18, 19)로부터 헤드(20)가 바람직하지 못하게 Z방향으로 유동하는 것을 방지할 만큼 충분이 한정되게 형성되어야 한다.
상기 리미터 플레이트(38)는 상기 엑추에이터 암(28)의 빔(26)들중 하나에 스웨이징(Swaging) 방법으로 부착되기 위한 개구(44)와 립(Lip)(46)을 포함한다. 상기 리미터 플레이트(38)는 상기 빔(26)의 타측면상에 서스펜션(22)이 스웨이징 기법으로 설치되는 동안 상기 빔(26)의 일측면상에 설치될 수 있다.
상기 리미터 플레이트(38)는 헤드 짐벌 어셈블리 대신에 설치될 수 있다. 실시예에 있어서, 상기 하드디스크 드라이브(10)는 일반적으로 6개의 헤드 짐벌 어셈블리가 적용되는 하드디스크 드라이브내에 2개의 리미터 플레이트(38)와 4개의 헤드 짐벌 어셈블리를 구비한다. 이와 같은 방식으로, 상기 리미터 플레이트(38)는 하드디스크 드라이브(10)의 전체 높이를 증가시키지 않고 디스크 드라이브내에 적용될 수 있는 것이다.
더욱이, 상기 리미터 플레이트(38)는 단차부(48)를 구비한다. 상기 단차부(48)는 하드디스크 드라이브와 관련되는 일련의 작업들을 변화시키지 않고 헤드 짐벌 어셈블리 대신 상기 리미터 플레이트(38)를 설치할 수 있도록 한다.
상기 디스크의 표면으로부터 이격되는 서스펜션(22)과 헤드(20)의 Z방향의 유동을 제한하는 것으로, 상기 리미터 플레이트(38)는 상기 헤드(20)가 디스크의 표면을 치는 현상(Slapping)에 의한 충격력을 제한할 수 있는 것이다. 상기 하드디스크 드라이브가 Z방향으로의 충격하중을 받을 때 즉, 이와 상응한 충격력을 받을 때, 상기 서스펜션(22)과 리미터 플레이트(38)는 모두 상, 하방향으로 유동되는 원인이 될 것이다. 따라서, 상기 리미터 플레이트(38)는 상기 서스펜션(22) 보다 더단단하게 형성되어, 상기 리미터 플레이트(38)가 상대적으로 상기 서스펜션(22)보다 덜 휘어야 한다. 그러므로, 본 발명에 의한 리미터 플레이트(38)는 디스크(12)로부터 이격되는 서스펜션(22)과 헤드(20)의 유동을, 특히 수직 상, 하방의 유동을 제한하게 되는 것이다. 즉, 본 발명에 의한 리미터 플레이트(38)가 디스크(12)의 표면(18, 19)로부터 이격되는 헤드(20)의 유동을 제한함에 따라 상기 디스크(12)와 헤드(20)의 손상을 방지하게 되는 것이다.
상기 리미터 플레이트(38)는 역시 충격이나 진동하중이 발생되는 동안 상기 서스펜션(22)을 움직이지 않게 하는 기계적 전달기능까지 구비한다. 상기 기계적 전달기능은 역시 상기 디스크(12)로부터 이격되는 헤드의 유동을 제한한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리미터 플레이트(38)를 도시하고 있다. 변형된 실시예에 있어서, 서스펜션(22)이 충격하중에 의해 Z방향으로 상기 플레이트를 친다면, 상기 리미터 플레이트(38)을 치는 서스펜션(22)의 충격력을 완충시키기 위한 범퍼(50)가 제공된다. 상기 범퍼(50)는 상기 리미터 플레이트(38)의 단부(53)에 고정 형성되는 개구(52)에 고정되는 러버와 같은 탄성재질을 사용할 수 있다. 상기 범퍼는 상기 리미터 플레이트(38)상의 개구(52)에 강제로 가압시켜(삽입시켜) 고정할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 도면을 참조하여 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 자명할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 리미터 플레이트는 서스펜션의 단부에 설치된 헤드가 수직방향으로 유동하는 유동거리를 제한하여, 헤드가 디스크와 충돌하는 현상을 미연에 방지할 수 있으며, 이는 헤드와 디스크의 손상을 방지하는 효과가 있다.

Claims (23)

  1. 하드디스크 드라이브 어셈블리에 있어서,
    면을 갖는 디스크와;
    상기 디스크를 회전시키는 스핀들 모터와;
    상기 디스크의 면상에 조합되는 헤드와;
    상기 헤드가 설치되는 서스펜션과;
    상기 서스펜션이 설치되는 엑추에이터 암과;
    상기 헤드를 상기 디스크의 면상에서 직경방향으로 교차하도록 유동시키며, 상기 엑추에이터 암상에 설치되는 보이스 코일 모터 및;
    상기 엑추에이터 암상에 설치되며, 상기 서스펜션의 유동을 제한하는 리미터 플레이트로 구성됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리미터 플레이트는 상기 서스펜션 방향으로 연장된 탭을 포함함을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 리미터 플레이트는 상기 서스펜션 방향으로 연장된 범퍼를 포함함을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 범퍼는 러버재질로 형성됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 러버재질의 범퍼는 상기 리미터 플레이트상에 강제로 가압시켜 고정함을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 서스펜션과 상기 리미터 플레이트는 상기 엑추에이터 암상에 스웨이징 기법에 의해 고정됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 리미터 플레이트에는 단차부가 형성됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  8. 하드디스크 드라이브 어셈블리에 있어서,
    면을 갖는 디스크와;
    상기 디스크를 회전시키는 스핀들 모터와;
    제1면과 제2면을 갖도록 형성되는 빔을 구비한 엑추에이터 암과;
    상기 빔의 제1면상에 설치되는 서스펜션과;
    상기 디스크상에 조합되며, 상기 서스펜션상에 설치되는 헤드와;
    상기 헤드를 상기 디스크의 면상에서 직경방향으로 교차하도록 유동시키며, 상기 엑추에이터 암상에 설치되는 보이스 코일 모터 및;
    상기 엑추에이터 암의 빔의 제2면상에 설치되며, 상기 서스펜션의 유동을 제한하는 리미터 플레이트로 구성됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 리미터 플레이트는 상기 서스펜션 방향으로 연장된 탭을 포함함을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 탭은 상기 서스펜션과 상기 리미터 플레이트 사이에 공간을 제공하도록 형성됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  11. 제 10 상에 있어서,
    상기 리미터 플레이트와 상기 서스펜션 사이에 제공되는 공간은 제조공차에 적용되도록 충분히 넓게 형성됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 리미터 플레이트와 상기 서스펜션 사이에 제공되는 공간은 상기 서스펜션의 바람직하지못한 동작을 제한하기 위하여 충분히 한정적으로 형성됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 리미터 플레이트와 상기 서스펜션 사이에 제공되는 공간은 상기 디스크로부터 이격되는 상기 서스펜션의 바람직하지못한 동작을 제한하기 위하여 충분히 한정적으로 형성됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 리미터 플레이트는 상기 서스펜션 방향으로 연장된 범퍼를 포함함을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 범퍼는 상기 서스펜션과 상기 리미터 플레이트 사이에 공간을 제공하도록 설치됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 리미터 플레이트와 상기 서스펜션 사이에 제공되는 공간은 상기 서스펜션의 바람직하지 못한 동작을 제한하기 위하여 충분히 한정적으로 형성됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 범퍼는 러버재질로 형성됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 러버재질의 범퍼는 상기 리미터 플레이트상에 강제로 가압시켜 고정함을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  19. 제 8 항에 있어서,
    상기 서스펜션과 상기 리미터 플레이트는 상기 엑추에이터 암상에 스웨이징 기법에 의해 고정됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  20. 제 8 항에 있어서,
    상기 리미터 플레이트에는 단차부가 형성됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한장치.
  21. 엑추에이터 암 어셈블리를 조립하는 방법에 있어서,
    상기 엑추에이터 암 빔의 제1면상에는 헤드 짐벌 어셈블리가 설치되며, 상기 엑추에이터 암 빔의 제2면상에는 리미터 플레이트가 설치됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 리미터 플레이트와 헤드 짐벌 어셈블리는 엑추에이터 암의 빔상에 스웨이징 기법에 의해 고정됨을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동 제한방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 엑추에이터 암은 베이스 플레이트상에 설치되는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 유동을 제한하기 위한 방법.
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