KR100459699B1 - 공기 펌핑용 그루브를 가진 하드 디스크 드라이브 - Google Patents

Abstract

공기 펌핑용 그루브를 가진 하드 디스크 드라이브가 개시된다. 개시된 하드 디스크 드라이브는, 베이스 플레이트와 커버 플레이트 중 적어도 하나의 디스크 대향면에는 디스크의 외곽 부위쪽으로 공기를 펌핑하는 적어도 하나의 그루브가 형성되고, 그루브의 외측 단부와 디스크의 가장자리 사이에 디스크의 원주 방향을 따라 소정 폭을 가진 공기 저널부가 형성되도록 그루브의 외측 단부는 디스크의 가장자리로부터 소정 간격을 두고 그 안쪽에 위치한다. 상기 그루브는 디스크의 원주 방향으로 소정 간격을 두고 다수개가 형성되며, 디스크의 내주측으로부터 반경 방향으로 뻗어나가며 디스크의 회전 방향으로 휘어진 형상을 가진다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 상기 그루브에 의해 펌핑되어 공기 저널부 내에서 그 압력이 높아진 압축 공기의 댐핑 작용에 의해 디스크의 진동이 감쇠된다.

Description

공기 펌핑용 그루브를 가진 하드 디스크 드라이브{Hard disk drive having air pumping groove}

본 발명은 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디스크의 진동을 저감할 수 있는 구조를 가진 하드 디스크 드라이브에 관한 것이다.

하드 디스크 드라이브(HDD; Hard Disk Drive)는 컴퓨터의 보조기억장치들 중의 하나로서, 자기 헤드에 의해 자기 디스크에 저장된 데이터를 독출하거나, 자기 디스크에 데이터를 기록하는 장치이다. 최근에는 이와 같은 하드 디스크 드라이브의 고속화, 고용량화, 저진동화 및 저소음화의 실현을 위해 다양한 연구개발이 추진되고 있다.

도 1은 종래의 하드 디스크 드라이브의 일례를 나타내 보인 개략적인 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 하드 디스크 드라이브의 수직 단면도이다.

먼저 도 1을 참조하면, 하드 디스크 드라이브는 하우징(10)과, 이 하우징(10) 내에 설치되며 자기 디스크(하드 디스크)(20)를 회전시키기 위한 스핀들 모터(30)와, 디스크(20)에 데이터를 기록하고 디스크(20)에 기록된 데이터를 재생하기 위한 자기 헤드를 가진 액츄에이터(40)를 구비하고 있다.

상기 하우징(10)은 컴퓨터의 본체 내에 설치되는 것으로, 상기 스핀들 모터(30)와 액츄에이터(40)를 지지하는 베이스 플레이트(11)와, 상기 베이스 플레이트(11)의 상부에 결합되어 디스크(20) 등을 감싸서 보호하는 커버 플레이트(12)로 구성되어 있다. 이러한 하우징(10)은 통상 스테인레스 또는 알루미늄 재질로 제작된다.

상기 디스크(20)는 데이터의 기록을 위한 기록매체로서, 하나 또는 복수개가 서로 소정 간격 이격되어 스핀들 모터(30)에 의해 회전할 수 있도록 설치된다.

이와 같은 하우징(10)과 스핀들 모터(30)와 자기 디스크(20)의 결합 구조를 도 2를 참조하며 보다 상세하게 설명하면, 스핀들 모터(30)는 베이스 플레이트(11)에 고정 설치되는 플랜지(31)에 의해 지지된다. 스핀들 모터(30)의 샤프트(32)는 일반적으로 그 상단부가 스크류(36)에 의해 커버 플레이트(12)에 결합되어 고정된다. 상기 샤프트(32)의 외주에는 일반적으로 베어링(37)을 개재하여 허브(33)가 회전 가능하도록 설치되며, 허브(33)의 외주에는 상기한 디스크(20)가 끼워진다. 복수개의 디스크(20)가 설치되는 경우에는 디스크(20) 사이의 간격을 유지하기 위한 링 형상의 스페이서(34)가 허브(33)의 외주에 설치된다. 그리고, 허브(33)의 상단부에는 디스크(20)의 이탈을 방지하기 위한 클램프(35)가 결합되어 있다.

이와 같은 구성을 가지는 하드 디스크 드라이브는 그 저장 용량이 꾸준히 증가되어 왔다. 하드 디스크 드라이브의 저장 용량은 면기록 밀도에 비례하게 되는데, 면기록 밀도는 BPI(bits per inch)로 나타내어지는 선기록 밀도와 TPI(traks per inch)로 나타내어지는 트랙 밀도의 곱으로 결정된다. BPI의 증가는 자기 기록기술의 발전에 전적으로 영향을 받으며, TPI의 증가는 기계적 동특성 향상에 크게 의존한다.

그런데, 하드 디스크 드라이브에서 디스크의 트랙상에 데이터를 기록하거나 이로부터 데이터를 독출할 때 발생하는 오작동인 트랙비정렬(TMR: track misregistration)은 하드 디스크 드라이브의 저장 용량과 관련된 TPI를 제한하는 중요한 요인이 된다. 이러한 TMR의 직접적인 원인이 되는 것은 디스크의 진동이라고 할 수 있으며, 디스크의 진동에는 스핀들 모터의 볼 베어링의 결함에 의한 비반복 진동(NRRO: non-repeatable runout)과, 회전하고 있는 디스크의 자이로 모멘트(gyro-moment)에 의한 디스크 로킹 모션(disk rocking motion) 및 디스크 플러터링(disk fluttering) 등이 있다.

이와 같이 하드 디스크 드라이브는 TMR을 감소시켜 그 성능에 대한 신뢰성 확보를 위해 그 작동중에 발생되는 디스크 진동을 저감시킬 필요가 있다. 이에 따라, 최근에는 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(11')와 커버 플레이트(12') 각각의 디스크(20)와 마주보는 면을 디스크(20)쪽으로 돌출시켜, 디스크(20)와 각 플레이트(11', 12') 사이의 간격을 점차 감소시키는 추세에 있다. 디스크(20)와 각 플레이트(11', 12') 사이의 간격이 충분히 좁게 되면, 그 사이에서 압축된 공기에 의해 디스크 진동이 감쇠되는 효과가 있다. 그런데, 이와 같이 디스크(20)와 각 플레이트(11' 12') 사이의 간격이 좁아지게 되면, 비교적 적은 외부 충격에 의해서도 디스크(20)가 베이스 플레이트(11') 또는 커버 플레이트(12')에 부딪쳐 손상되기 쉬운 문제점이 있다. 디스크(20)와 각 플레이트(11', 12') 사이의 간격이 좁을수록 압축 공기에 의한 댐핑 효과는 커지게 되나, 반면에 상기한 디스크(20)의 손상도 보다 쉽게 발생되므로, 그 간격을 줄이는 데에는 한계가 있다. 현재, 디스크(20)와 각 플레이트(11', 12') 사이의 간격은 대략 1mm 정도로서, 어느 정도의 압축 공기에 의한 댐핑 효과는 얻을 수 있으나, 만족할만한 디스크 진동 저감 효과를 얻지는 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 디스크의 진동을 저감하기 위해 디스크의 외곽 부위쪽으로 공기를 펌핑하는 그루브가 베이스 플레이트와 커버 플레이트에 마련된 하드 디스크 드라이브를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 하드 디스크 드라이브의 일례를 나타내 보인 개략적인 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 하드 디스크 드라이브의 수직 단면도이다.

도 3은 종래의 하드 디스크 드라이브의 다른예를 나타내 보인 수직 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브를 도시한 분해 사시도이다.

도 5는 도 4에 도시된 베이스 플레이트의 평면도이다.

도 6은 도 4에 도시된 그루브를 따라서 절단한 하드 디스크 드라이브의 수직 단면도이다.

도 7은 본 발명의 하드 디스크 드라이브에 있어서 디스크와 각 플레이트 사이의 공기의 압력 분포를 보여주는 그래프이다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브를 도시한 분해 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110...하우징 111,211...베이스 플레이트

112,212...커버 플레이트 111a,112a...돌출면

120...디스크 130...스핀들 모터

140...액츄에이터 150,160,250,260...그루브

상기의 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은,

베이스 플레이트와 커버 플레이트를 가진 하우징;

상기 베이스 플레이트 상에 설치되는 스핀들 모터;

상기 스핀들 모터에 장착되는 적어도 하나의 데이터 저장용 디스크; 및

상기 베이스 플레이트 상에 회동가능하게 설치되며, 상기 디스크에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 독출하기 위한 자기 헤드를 가진 액츄에이터;를 구비하며,

상기 베이스 플레이트와 상기 커버 플레이트 중 적어도 하나의 디스크 대향면에는 상기 디스크의 외곽 부위쪽으로 공기를 펌핑하는 적어도 하나의 그루브가형성되고, 상기 그루브의 외측 단부와 상기 디스크의 가장자리 사이에 상기 디스크의 원주 방향을 따라 소정 폭을 가진 공기 저널부가 형성되도록 상기 그루브의 외측 단부는 상기 디스크의 가장자리로부터 소정 간격을 두고 그 안쪽에 위치하며, 상기 그루브에 의해 펌핑되어 상기 공기 저널부 내에서 그 압력이 높아진 압축 공기의 댐핑 작용에 의해 상기 디스크의 진동이 감쇠되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브를 제공한다.

그리고, 상기 베이스 플레이트의 상면과 상기 커버 플레이트의 저면 중 적어도 하나의 면에 상기 디스크와의 간격을 줄이기 위해 상기 디스크쪽으로 소정 높이 돌출된 돌출면이 형성된 경우에는, 상기 그루브는 상기 돌출면에 형성될 수 있다.

상기 그루브는 상기 디스크의 내주측으로부터 반경 방향으로 뻗어나가며 상기 디스크의 회전 방향으로 휘어진 형상을 가질 수 있으며, 상기 디스크의 원주방향으로 소정 간격을 두고 다수개가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 그루브의 바닥면은 상기 그루브의 외측 단부에서 상기 디스크쪽으로 경사진 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 상기 그루브에 의해 디스크의 외곽 부위에 보다 높은 공기 압력을 가진 공기 저널부가 형성되며, 이 공기 저널부에서의 압축 공기에 의한 댐핑 작용으로 디스크의 진동이 감쇠된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브를 도시한 분해사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 베이스 플레이트의 평면도이며, 도 6은 도 4에 도시된 그루브를 따라서 절단한 하드 디스크 드라이브의 수직 단면도이다.

도 4내지 도 6을 함께 참조하면, 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브는 소정의 내부 공간을 가진 하우징(110)을 구비하고 있으며, 이 하우징(110) 내에 스핀들 모터(130)와, 자기 디스크(120)와, 액츄에이터(140)가 설치된다.

상기 하우징(110)은 컴퓨터의 본체 내에 설치되는 것으로, 상기 스핀들 모터(130)와 액츄에이터(140)를 지지하는 베이스 플레이트(111)와, 상기 베이스 플레이트(111)의 상부에 결합되어 디스크(120) 등을 감싸서 보호하는 커버 플레이트(112)로 구성되어 있다. 이러한 하우징(110)은 통상 스테인레스 또는 알루미늄 재질로 제작된다. 그리고, 베이스 플레이트(111)의 상면과 커버 플레이트(112)의 저면 각각에는 디스크(120) 쪽으로 소정 높이 돌출된 돌출면(111a, 112a)이 형성된다. 이러한 돌출면(111a, 112a)은 전술한 바와 같이 디스크(120)와 각 플레이트(111, 112) 사이의 간격을 줄여 디스크 진동을 저감시키기 위한 것이다.

상기 하우징(110) 내부에는 데이터의 기록을 위한 기록매체로서 하나 또는 복수개의 디스크(120)가 설치된다.

상기 스핀들 모터(130)는 디스크(120)를 회전시키기 위한 것으로서, 베이스 플레이트(111)에 고정 설치되는 플랜지(131)에 의해 지지된다. 이 스핀들 모터(130)에 복수개의 디스크(120)가 장착되는 경우에는 디스크들(120) 사이의 간격을 유지하기 위한 링 형상의 스페이서(132)가 디스크들(120) 사이에 끼워지고,스핀들 모터(130)의 상단부에는 디스크(120)의 이탈을 방지하기 위한 클램프(134)가 결합된다.

상기 액츄에이터(140)는 디스크(120)에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 독출하기 위한 장치로서, 베이스 플레이트(111) 상에 회동가능하도록 설치된다. 액츄에이터(140)는 회동축(147)에 회동가능하게 결합된 아암(146)과, 이 아암(146)에 설치되어 자기헤드가 탑재된 슬라이더(142)를 디스크(120)의 표면쪽으로 탄성바이어스되게 지지하는 서스펜션(144)을 구비한다.

그리고, 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브에는 디스크 진동을 저감시키는 수단으로서, 디스크(120) 외곽 부위(122)쪽으로 공기를 펌핑하는 그루브(150, 160)가 마련된다. 상기 그루브(150, 160)는 베이스 플레이트(111)와 커버 플레이트(112) 각각의 돌출면(111a, 112a)에 적어도 하나, 바람직하게는 디스크 원주 방향으로 소정 간격을 두고 다수개가 형성된다. 한편, 상기 돌출면(111a, 112a)은 상기한 액츄에이터(14)와의 간섭을 피하기 위해 스핀들 모터(130)의 둘레에 액츄에이터(140)의 동작 범위를 제외한 "Ｃ" 형상으로 형성되는 것이 일반적이나, 액츄에이터(14)와 간섭이 발생되지 않는 경우에는 디스크(120)의 전표면과 대향되도록 "Ｏ" 형상으로 형성될 수도 있다. 따라서, 상기 그루브(150, 160)도 상기한 돌출면(111a, 112a)의 형상에 따라, 디스크 원주 방향 전체 또는 그 일부에 형성될 수 있다.

상기 그루브(150, 160)는 디스크(120)의 내주측으로부터 반경 방향으로 뻗어나가며 디스크(120)의 회전 방향(도면에 표시된 화살표 방향)으로 휘어진 형상을가지며, 그 외측 단부는 디스크(120)의 가장자리로부터 소정 간격 떨어져 그 안쪽에 위치한다. 이에 따라, 그루브(150, 160)의 외측 단부와 디스크(120)의 가장자리 사이에는 원주방향을 따라 소정 폭을 가진 공기 저널부(Z)가 형성된다. 이와 같은 구성에 의해, 디스크(120)가 회전하게 되면 디스크(120)와 상기 플레이트(111, 112) 사이의 공기는 상기 그루브(150, 160)에 의해 디스크(120)의 외곽 부위(122)쪽으로 펌핑되며, 이에 따라 공기 저널부(Z) 내의 공기 압력은 높아지게 된다.

상기 그루브(150, 160)의 바닥면(150a, 160a)은 그 외측 단부에서 디스크(120)쪽으로 경사진 것이 바람직하다. 따라서, 상기 그루브(150, 160)를 따라 흐르는 공기가 그 외측 단부에서 와류를 형성하지 않고 보다 원활하게 디스크(120)의 외곽 부위(122)쪽으로 배출될 수 있다.

상기한 바와 같이, 상기 그루브(150, 160)에 의해 디스크(120)의 외곽 부위(122)쪽으로 펌핑된 공기는 디스크(120) 외곽 부위(122)쪽에 형성된 공기 저널부(Z) 내의 공기 압력을 증가시키게 된다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 디스크(120)와 각 플레이트(111, 112)의 돌출면(111a, 112a) 사이의 공기 압력은 디스크(120)의 중심에서 디스크(120)의 외곽 부위(122)쪽으로 가면서 점차 높아지게 된다.

상기 공기 저널부(Z)에서의 공기 압력은 종래에 비해 매우 높게 형성되며, 이에 따라 디스크 로킹 모션과 디스크 플러터링과 같은 디스크 진동을 충분히 감쇠시킬 정도의 공기 댐핑 작용을 할 수 있게 된다. 또한, 디스크(120)의 진동은 그 외곽 부위(122)에서 가장 심하게 나타나는 점을 고려하여, 상기 그루브(150, 160)는 디스크(120)의 외곽 부위(122)에 보다 높은 공기 압력을 가진 공기 저널부(Z)를 형성시키게 되며, 이에 따라 디스크(120)의 진동을 보다 효과적으로 저감시킬 수 있게 된다.

더욱이, 본 발명에 의하면, 외부 충격에 의해 디스크(120)가 베이스 플레이트(111) 또는 커버 플레이트(112)에 접촉되지 않을 정도로 디스크(120)와 각 플레이트(111, 112) 사이의 간격을 충분하게 유지하면서도, 디스크(120)와 각 플레이트(111, 112) 사이의 공기 압력을 충분히 높일 수 있게 되어 만족할만한 공기 댐핑 효과를 얻을 수 있게 된다.

한편, 위에서 공기 펌핑용 그루브는 베이스 플레이트와 커버 플레이트 양쪽에 모두 형성되는 것으로 도시되고 설명되었지만, 어느 한쪽에만 형성될 수도 있다. 예컨대, 하나의 디스크만 사용하는 경우에는 베이스 플레이트와 커버 플레이트 중 어느 한쪽에만 그루브를 형성할 수도 있다. 그러나, 위에서 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트와 커버 플레이트 양쪽에 모두 형성되는 것이 보다 우수한 공기 댐핑 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 돌출면도 베이스 플레이트와 커버 플레이트 중 어느 한쪽에만 형성될 수 있으며, 이에 따라 그루브도 그 하나의 돌출면에만 형성될 수 있다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브를 도시한 분해 사시도이다. 여기에서, 전술한 실시예의 도 4에서와 동일한 참조 부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.

도시된 바와 같이, 공기 펌핑용 그루브(250, 260)는 디스크(120)와 마주보는면이 돌출되지 아니한 베이스 플레이트(211)와 커버 플레이트(212)에 형성될 수도 있다. 이 경우에는, 제1 실시예에서의 액츄에이터(140)와 돌출면(도 4의 111a, 112a)의 간섭 문제가 발생되지 않기 때문에, 상기 그루브(250, 260)는 디스크 원주 방향 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 그리고, 본 실시예의 그루브(250, 260)의 형상과 작용은 전술한 제1 실시예서와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 제1 실시예에서와 같이, 본 발명의 제2 실시예에서도 공기 펌핑용 그루브는 베이스 플레이트와 커버 플레이트 중 어느 한쪽에만 형성될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 베이스 플레이트와 커버 플레이트에 형성된 그루브에 의해 디스크 외곽 부위에 보다 높은 공기 압력을 가진 공기 저널부가 형성되며, 이 공기 저널부의 댐핑 작용으로 디스크의 진동이 감쇠된다. 또한, 충격에 의해 디스크가 베이스 플레이트 또는 커버 플레이트에 접촉되지 않을 정도로 그들 사이의 간격을 유지하면서도 디스크와 각 플레이트 사이의 공기 압력을 충분히 높일 수 있게 되어 만족할만한 공기 댐핑 효과를 얻을 수 있게 된다. 따라서, 하드 디스크 드라이브의 TMR이 감소되어 데이터 기록/재생에 대한 신뢰성이 향상된다.

Claims (5)

1. 베이스 플레이트와 커버 플레이트를 가진 하우징;

   상기 베이스 플레이트 상에 설치되는 스핀들 모터;

   상기 스핀들 모터에 장착되는 적어도 하나의 데이터 저장용 디스크; 및

   상기 베이스 플레이트 상에 회동가능하게 설치되며, 상기 디스크에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 독출하기 위한 자기 헤드를 가진 액츄에이터;를 구비하며,

   상기 베이스 플레이트와 상기 커버 플레이트 중 적어도 하나의 디스크 대향면에는 상기 디스크의 외곽 부위쪽으로 공기를 펌핑하는 적어도 하나의 그루브가 형성되고, 상기 그루브의 외측 단부와 상기 디스크의 가장자리 사이에 상기 디스크의 원주 방향을 따라 소정 폭을 가진 공기 저널부가 형성되도록 상기 그루브의 외측 단부는 상기 디스크의 가장자리로부터 소정 간격을 두고 그 안쪽에 위치하며, 상기 그루브에 의해 펌핑되어 상기 공기 저널부 내에서 그 압력이 높아진 압축 공기의 댐핑 작용에 의해 상기 디스크의 진동이 감쇠되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 베이스 플레이트의 상면과 상기 커버 플레이트의 저면 중 적어도 하나의 면에는 상기 디스크와의 간격을 줄이기 위해 상기 디스크쪽으로 소정 높이 돌출된 돌출면이 형성되고, 상기 그루브는 상기 돌출면에 형성되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 그루브는 상기 디스크의 원주방향으로 소정 간격을 두고 다수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 그루브는 상기 디스크의 내주측으로부터 반경 방향으로 뻗어나가며 상기 디스크의 회전 방향으로 휘어진 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 그루브의 바닥면은 상기 그루브의 외측 단부에서 상기 디스크쪽으로 경사진 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.