KR100485976B1

KR100485976B1 - 디스크 드라이브 장치 및 하드 디스크 드라이브

Info

Publication number: KR100485976B1
Application number: KR10-2001-0053127A
Authority: KR
Inventors: 오타무츠로; 츠다신고; 다케우치고이치; 괴케데일씨
Original assignee: 히다치 글로벌 스토리지 테크놀로지스 네덜란드 비.브이.
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2005-05-03
Also published as: SG103308A1; JP3737939B2; JP2002093118A; US20020105754A1; CN1345061A; KR20020020639A; MY128411A; US6636380B2; CN1188862C

Abstract

본 발명에 따르면, 고속의 HDD에서, 자기 디스크의 회전 중에 자기 디스크 부근에서 발생하는 기류의 속도를 감소시켜 플러터(flutter)의 발생을 억제할 수 있는 하드 디스크 드라이브 장치가 제공된다.

복수 개의 자기 디스크(22a, 22b, 22c, 22d) 중 축방향 중앙의 자기 디스크(22b, 22c) 사이의 공간은 자기 디스크(22a, 22b) 사이의 공간 및 자기 디스크(22c, 22d) 사이의 공간보다 크게 설정된다.

Description

디스크 드라이브 장치 및 하드 디스크 드라이브{DISK DRIVE APPARATUS AND HARD DISK DRIVE}

본 발명은 컴퓨터용 데이터 저장 수단으로서 채용되는 디스크 드라이브 장치에 관한 것이다.

컴퓨터용 데이터 저장 수단으로서 가장 흔히 사용되는 하드 디스크 드라이브(이하, HDD라고 부름)는 단일 또는 복수 개의 자기 디스크가 동축으로 배치되어 스핀들 모터에 의해 구동되는 구조를 갖고 있다. 데이터의 판독 및 기록은 상기 자기 디스크와 대향하여 배치된 자기 헤드에 의해 이루어진다. 상기 자기 헤드는 액츄에이터, 일반적으로는 보이스 코일 모터(이하, VCM이라고 부름)에 의해 구동된다. 상기 자기 디스크와 자기 헤드 및 액츄에이터는 엔클로저 케이스(enclosure case)라 부르는 하우징 내에 수납되어 있다.

상기 HDD에 있어서 주요 기술적 과제는 자기 디스크 1매당 저장 용량을 증대시키는 것 및 자기 디스크에의 기록 속도 및 그 디스크로부터의 판독 속도를 향상시키는 것이다.

후자에 대하여, 상기 데이터 판독 속도 및 기록 속도는 자기 헤드가 자기 디스크 상의 필요한 트랙에 도달하는 데에 요구되는 탐색 시간을 감소시킴으로써 향상될 수 있다. 상기 자기 헤드는 후술하는 바와 같이 VCM에 의해 구동되기 때문에, 상기 VCM의 성능을 향상시킴으로써 탐색 속도를 더 빠르게 할 수가 있다. VCM의 성능을 향상시키기 위하여, VCM을 구성하는 영구 자석의 자기 특성을 보다 강하게 한다든지, 아니면 그 두께를 보다 두껍게 하여 상기 보이스 코일에 인가되는 자계(磁界)를 증대시킬 수 있다. 그러나, 상기 영구 자석의 자기 특성을 증대시키는 데에는 일정한 한계가 있다. 또한, 공간을 작게 하는 것이 중요한 HDD에 있어서, 상기 영구 자석의 두께를 기존의 것보다 두껍게 하는 데에도 역시 한계가 있다.

자기 디스크의 회전 속도를 보다 빠르게 함으로써 데이터를 판독하거나 기록하는 속도를 향상시킬 수 있다. 그러나, 자기 디스크의 회전 속도를 보다 빠르게 하면, 자기 디스크의 플러터(flutter)가 증대된다. 플러터라는 것은 자기 디스크의 고속 회전으로 인해 야기되는 기류(氣流) 때문에, 자기 헤드가 자기 디스크의 반경 방향으로 진동하는 현상을 일컫는다. 플러터가 생기면, 자기 헤드와 자기 디스크 사이의 위치 관계가 불필요하게 변동된다. 따라서, 플러터 양이 증대되면, 데이터의 판독 및 기록의 정확성에 악영향을 미치게 된다. 예를 들면, 데이터가 기록되어야 할 필요한 트랙과는 상이한 트랙에 데이터가 기록될 가능성이 있다. 또한, 데이터가 판독되어야 할 필요한 트랙과는 상이한 트랙으로부터 데이터를 판독할 가능성도 역시 존재한다. 특히, 자기 디스크의 고용량 조건에 부합시키기 위하여 저장 밀도를 향상시키면, 이러한 현상은 두드러진다.

3.5인치 자기 디스크의 회전 속도는 7200 rpm이었지만, 10000 rpm의 고속 회전 속도가 채용되었고, 또한 회전 속도가 10000 rpm을 초과하는 HDD가 개발되어 왔다. 자기 디스크 사이에서 일어나는 기류의 속도(유속)가 더욱 빨라짐에 따라, 플러터는 더욱 현저해진다. 유사하게, 자기 디스크의 회전 속도가 더욱 빨라짐에 따라, 자기 디스크 사이에서 발생하는 기류의 속도(유속)는 빨라진다. 따라서, HDD에서 자기 디스크의 회전 속도가 빨라지면, 플러터로 인해 데이터의 판독 및 기록의 정확성 문제가 현저하게 된다.

플러터는 데이터의 판독 및 기록의 정확성 문제 이외에, HDD의 제조 정밀도에 있어서도 중요하게 고려해야 할 사항이다. 대부분의 경우에 있어서, HDD에는 복수 개의 자기 디스크가 장착된다. 이러한 경우에, 자기 디스크 사이에서 생기는 플러터에 차이가 있으면, 플러터를 고려하여 설계를 할 필요가 있다. 따라서, 플러터가 발생한다 하더라도, 설계 상의 관점에서 자기 디스크 사이의 플러터 양을 균등하게 하는 것이 바람직하다.

전술한 관점으로부터, 본 발명의 목적은 고속의 HDD에서, 자기 디스크의 회전 중에 자기 디스크 부근에서 발생하는 기류의 유속을 감소시켜 플러터의 발생을 억제할 수 있는 디스크 드라이브 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 복수 개의 자기 디스크가 장착되어 있는 HDD에서, 자기 디스크 사이의 기류의 유속을 균등하게 할 수 있는 디스크 드라이브 장치를 제공하는 것이다.

본 발명자들은 HDD의 자기 디스크 사이의 기류의 유속을 측정하여 다음의 사실들을 발견하였다. 상기 HDD에는 6개의 자기 디스크가 장착되어 있다는 것에 유의해야 한다. 또한, 스핀들 모터에 가장 가까운 위치에 배치된 자기 디스크를 디스크 1이라 지칭하고, 그 디스크 1 위에 배치된 자기 디스크를 디스크 2라고 지칭한다. 동일한 방식으로, 최상측의 자기 디스크를 디스크 6이라 지칭한다.

(1) 디스크 1과 디스크 2 사이의 유속, 디스크 2와 디스크 3 사이의 유속 등과 같이 자기 디스크 사이의 유속은 불균등하고, 상당한 차이가 있다.

(2) 디스크 3과 디스크 4 사이의 유속이 가장 빠르다. 즉, 6개의 디스크 중 축방향 중앙에 위치하는 2개의 디스크 사이의 유속이 가장 빠르다. 또한, 상기 유속은 디스크 4와 디스크 5 사이의 유속, 디스크 2와 디스크 3 사이의 유속, 디스크 5와 디스크 6 사이의 유속, 디스크 1과 디스크 2 사이의 유속 순서로 점점 느려진다.

(3) 디스크 4와 디스크 5 사이의 유속을 디스크 2와 디스크 3 사이의 유속과 비교해 보면, 디스크 4와 디스크 5 사이의 유속이 더 크다. 디스크 5와 디스크 6 사이의 유속을 디스크 1과 디스크 2 사이의 유속과 비교해 보면, 디스크 5와 디스크 6 사이의 유속이 더 빠르다.

전술한 사실을 발견한 후에, 본 발명자들은 플러터를 측정하였다. 그 결과, 플러터의 크기는 대략 자기 디스크 사이의 유속과 비례한다는 것을 확인하였다. 디스크 3과 디스크 4, 즉 축방향으로 중앙에 위치하는 2개의 자기 디스크를 제거한 상태에서 플러터를 측정하면, 플러터의 크기가 현저히 감소된다는 것을 확인하였다. 이는, 2개의 디스크 사이의 공간을 증대시킴으로써, 유속이 감소되고 플러터가 억제될 수 있다는 것을 나타낸다. 이는, 복수 개의 자기 디스크가 장착된 HDD에서, 자기 디스크 사이의 공간을 적절히 조절함으로써, 자기 디스크 사이의 유속을 균등하게 할 수 있고 플러터의 크기를 균일하게 할 수 있다는 것도 의미한다.

본 발명자들이 발견한 전술한 사실에 따라, 복수 개의 디스크 데이터 저장 매체를 회전 구동시키는 모터와, 상기 복수 개의 디스크 저장 매체가 상기 모터로부터 미리 정해진 간격을 두고 순차적 및 동축으로 배열되는 디스크 어셈블리와, 상기 복수 개의 디스크 저장 매체에 대향하여 배치되어 데이터의 저장 및 재생을 수행하는 복수 개의 헤드를 포함하고, 상기 복수 개의 디스크 저장 매체 중 축방향으로 중앙부에 위치하는 저장 매체 사이의 공간이 다른 디스크 저장 매체 사이의 공간보다 크게 설정되는 디스크 드라이브 장치가 제공된다.

본 발명에 따른 디스크 드라이브 장치는 축방향으로 중앙부에 위치하는 디스크 저장 매체 사이의 공간을 다른 디스크 저장 매체 사이의 공간보다 크게 설정하고 있기 때문에, 상기 축방향 중앙부의 공간에서의 기류 속도를 감소시킬 수 있다. 따라서, 축방향 중앙부에 위치하는 디스크 저장 매체 사이의 중앙부 공간에서의 플러터를 억제할 수 있다.

본 발명의 디스크 드라이브 장치에 있어서, 축방향 중앙부에 위치하는 디스크 저장 매체 사이의 공간은 다음과 같이 정의할 수 있다. 예를 들면, m개(m은 4 이상의 짝수이다)의 디스크 저장 매체가 제공되는 경우, 상기 모터에 가장 가까운 위치에 배치되는 디스크 저장 매체로부터 계수하여, m/2 번째 디스크 저장 매체와 (m+1)/2번째 디스크 저장 매체 사이의 공간은 축방향 중앙에 위치하는 디스크 저장 매체 사이의 공간에 상응한다. n개(n은 5 이상의 홀수)의 디스크 저장 매체가 제공되는 경우에, 상기 모터에 가장 가까운 위치에 배치되는 디스크 저장 매체로부터 계수하여, (n-1)/2 번째 디스크 저장 매체와 (n+1)/2번째 디스크 저장 매체 사이의 공간과, (n+1)/2번째 디스크 저장 매체와 (n+3)/2번째 디스크 저장 매체 사이의 공간은 상기 축방향 중앙에 위치하는 디스크 저장 매체 사이의 공간에 상응한다. 따라서, 본 발명에 있어서, 상기 디스크 어셈블리는 m개(m은 4 이상의 짝수)의 디스크 저장 매체를 배치하며, 상기 모터에 가장 가까운 위치에 배치되는 디스크 저장 매체로부터 계수하여, m/2번째 디스크 저장 매체와 (m+1)/2번째 디스크 저장 매체 사이의 공간은 다른 디스크 저장 매체 사이의 공간보다 크게 설정된다. 또한, 상기 디스크 어셈블리는 n개(n은 5 이상의 홀수)의 디스크 저장 매체를 배치하며, 상기 모터에 가장 가까운 위치에 배치되는 디스크 저장 매체로부터 계수하여, (n-1)/2번째 디스크 저장 매체와 (n+1)/2번째 디스크 저장 매체 사이의 공간과, (n+1)/2번째 디스크 저장 매체와 (n+3)/2번째 디스크 저장 매체 사이의 공간은 디스크 저장 매체 사이의 다른 공간보다 크게 설정된다.

본 발명의 바람직한 형태의 디스크 드라이브 장치에 있어서, 상기 디스크 어셈블리는 G1>G2>G4의 관계를 만족시키는데, 여기에서 상기 모터에 가장 가까운 위치에 배치되는 디스크 저장 매체로부터 계수하여, G1은 m/2번째 디스크 저장 매체와 (m+2)/2번째 디스크 저장 매체 사이의 공간을 나타내고, G2는 m/2번째 디스크 저장 매체와 (m-2)/2번째 디스크 저장 매체 사이의 공간을 나타내며, G4는 (m-2)/2번째 디스크 저장 매체와 (m-4)/2번째 디스크 저장 매체 사이의 공간을 나타낸다. 또한, 상기 디스크 어셈블리는 G1>G3>G5의 관계를 만족시키는데, 여기에서 상기 모터에 가장 가까운 위치에 배치되는 디스크 저장 매체로부터 계수하여, G3는 (m+2)/2번째 디스크 저장 매체와 (m+4)/2번째 디스크 저장 매체 사이의 공간을 나타내고, G5는 (m+4)/2번째 디스크 저장 매체와 (m+6)/2번째 디스크 저장 매체 사이의 공간을 나타낸다.

상기 디스크 어셈블리에 있어서, 상기 축방향 중앙의 공간(G1)은 다른 공간보다 크게 설정된다. 따라서, 상기 축방향 중앙부의 공간(G1)에서 생기는 기류의 유속을 감소시킬 수 있다. 이외에, 디스크 저장 매체 사이의 공간은 축방향 중앙의 공간으로부터 멀어짐에 따라, 좁아지도록 설정된다. 이러한 설정은 디스크 저장 매체 사이의 공간이 균일하게 배치되는 경우의 기류의 크기와 역비례의 관계에 있다. 디스크 저장 매체 사이의 공간이 넓어지면, 기류의 유속은 느려지고, 디스크 저장 매체 사이의 공간이 좁아지면, 기류의 유속은 더 빨라진다는 것에 유의하여야 한다. 따라서, 디스크 저장 매체 사이의 공간에서 기류의 유속을 균등하게 하는 것이 가능해진다.

본 발명의 디스크 드라이브 장치로서의 구체적인 응용 중 하나는 HDD이다. HDD의 경우에, 자기 디스크 사이의 공간은 디스크 스페이서로 제어된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 데이터를 자기적으로 저장하는 4개 이상의 자기 디스크가 동축으로 배치되는 하드 디스크 드라이브가 제공되는데, 상기 하드 디스크 드라이브는 상기 자기 디스크를 회전 구동시키는 스핀들 모터와, 상기 자기 디스크와 동축으로 배치되어 인접 자기 디스크 사이의 거리를 제어하는 복수 개의 디스크 스페이서를 포함하며, 상기 복수 개의 디스크 스페이서 중 축방향 중앙부의 디스크 스페이서 두께를 t1으로 나타내고, 축방향 중앙부의 디스크 스페이서 이외의 다른 디스크 스페이서의 두께를 t2로 나타내면 t1>t2의 관계가 있다.

본 발명의 HDD가 3.5 인치의 폼 팩터(form factor)의 사이즈로 되어 있는 경우에, 상기 두께(t1)를 2.5 mm 이상으로 하고, 두께(t2)를 2.0 mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 디스크 스페이서를 이러한 범위로 제조하면, 자기 디스크 사이의 공간에서 일어나는 기류의 유속을 플러터가 데이터의 기록 및 판독에 어떠한 역효과도 미치지 않는 범위로 억제할 수 있다. 두께(t1, t2)의 수치는 장착할 자기 디스크의 치수 및 갯수에 따라 정해진다. 예를 들면, t1의 상한치와 t2의 하한치는 주로 장착되는 자기 디스크의 개수에 의존한다.

또한, 본 발명의 HDD를 저속의 HDD에 적용할 수 있지만, 정격(定格) 회전 속도가 10000 rpm 이상인 고속 HDD에 적용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면, 복수 개의 디스크 데이터 저장 매체가 동축으로 배치되고 인접 디스크 저장 매체 사이의 공간이 불균등한 디스크 어셈블리와, 상기 복수 개의 디스크 데이터 저장 매체를 회전 구동시키는 모터와, 상기 복수 개의 디스크 데이터 저장 매체에 대향하여 배치되어 데이터의 저장과 재생을 수행하는 복수 개의 헤드를 포함하는 디스크 드라이브 장치가 제공된다.

종래의 디스크 드라이브 장치에서 디스크 저장 매체 사이의 공간은 균등하기 때문에, 디스크 저장 매체 사이의 기류의 유속은 불균등하게 된다. 그러나, 본 발명의 디스크 드라이브 장치는 인접 디스크 저장 매체 사이의 공간을 불균등하게 하여, 상기 불균등한 공간에서 일어나는 기류의 유속을 균등하게 할 가능성을 가진다. 바람직한 형태의 디스크 드라이브 장치에 있어서, 디스크 어셈블리의 인접 디스크 저장 매체 사이의 공간은 디스크 저장 매체 사이의 공간을 균등하게 한 경우에 상기 디스크 데이터 저장 매체의 회전에 따라, 상기 균등한 공간에서 일어나는 기류의 유속에 기초하여 불균등하게 설정된다. 이와 같이 함으로써, 디스크 어셈블리의 인접 저장 매체 사이의 공간에서 기류의 유속을 균등하게 할 수 있다.

상기 HDD는 스핀들 모터에 의해 자기 디스크를 회전 구동시킨다. 자기 디스크를 장착하기 위한 스핀들은 그 양단부에서 지지된다. 자기 디스크의 위치는 상기 지지 위치에 의해 특정될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 미리 정해진 간격을 두고 동축으로 배치되어 데이터를 자기적으로 저장하는 4개 이상의 자기 디스크와, 상기 자기 디스크를 장착하며 양단부에 지지 위치가 있는 스핀들을 포함하며, 상기 미리 정해진 간격은 상기 지지 위치로부터의 거리에 기초하여 정해지는 하드 디스크 드라이브가 제공된다.

바람직한 형태의 하드 디스크 드라이브에 있어서, 상기 지지 위치 부근의 자기 디스크 사이의 공간은 좁게 설정되고, 상기 지지 위치 사이의 중앙부에 있는 자기 디스크 사이의 공간은 넓게 설정된다.

(제1 실시 형태)

본 발명의 제1 실시 형태를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 제1 실시 형태에 따른 HDD(10)의 분해 사시도이다. 상기 제1 실시 형태의 HDD(10)는 폼 팩터가 3.5 인치이고, 정격 회전 속도가 10000 rpm이다.

HDD(10)에서, 쉘로우 박스(shallow box) 형태의 알루미늄 합금 베이스(12)의 개방 상단부는 도 1에 도시한 바와 같이, 상단 커버(14)로 밀봉되어 있다. 이들은 엔클로저 케이스(16)를 형성하는데, 이 케이스는 얇은 사각형 박스 형태이고 컴퓨터 또는 키보드 내부에 수평으로 배치될 수 있다.

SUS-430 상단 커버(14)는 사각형 시일 부재(도시 생략)를 통해 베이스(12)에 나사 고정되어, 엔클로저 케이스(16)는 기밀(氣密)하게 밀봉된다.

엔클로저 케이스(16) 내에는 허브인(hub-in) 구조의 스핀들 모터(18)가 베이스(12)의 중앙으로부터 연부를 향해 약간 편의된 위치에 제공되어 있다. 상기 스핀들 모터(18)의 허브(20)의 상면(上面)에는 유리 또는 알루미늄 기판으로 이루어지는 자기 디스크(22a, 22b, 22c, 22d)가 상단 클램프(28)에 의해 고정 장착되어 스핀들 모터(18)에 의해 회전 구동된다. 스핀들 모터(18)의 스핀들(19)의 상단부는 볼트(도시 생략)에 의해 상단 커버(14)에 고정된다. 따라서, 스핀들(19)은 양단 지지 구조를 갖는다.

자기 디스크(22a, 22b, 22c, 22d)는 데이터를 저장하는 디스크 저장 매체이다. 데이터는 유리 기판에 형성된 자기 박막에 저장된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 자기 디스크(22a, 22b, 22c, 22d)는 이들 디스크 사이에 스페이서(24a, 24b, 24c)가 개재된 상태로 적층되어 있다. 스페이서(24a, 24b, 24c)는 상기 자기 디스크 사이의 공간을 조절하기 위한 부재이다.

상기 제1 실시 형태에 있어서, 스핀들 모터(18)로부터 가장 근접하게 배치된 스페이서(24a)와, 스핀들 모터(18)에 가장 근접하게 배치된 스페이서(24c)는 두께가 2 mm이고, 상기 스페이서(24a, 24c) 사이에 배치된 축방향 중앙부의 스페이서(24b)의 두께는 3 mm이다. 따라서, 자기 디스크(22b, 22c) 사이의 공간은 3 mm가 되고, 자기 디스크(22a, 22b) 사이의 공간과 자기 디스크(22c, 22d) 사이의 공간은 2 mm가 된다. 즉, 상기 축방향 중앙부의 자기 디스크 사이의 공간은 다른 자기 디스크 사이의 공간보다 크게 설정되어 있다.

또한, 엔클로저 케이스(16) 내에는 액츄에이터(30)가 마련되어 있다. 이 액츄에이터(30)는 그 일단부에 자기 헤드(32)가 마련되고, 그 중간부에서 피벗(34)을 통해 베이스(12)에 지지된다. 따라서, 액츄에이터(30)는 피벗(34)에서 자유로이 회전된다. 액츄에이터(30)는 그 타단부에 보이스 코일 모터 코일(36)이 제공되고, 엔클로저 케이스(16) 내부에 제공되어 VCM 코일(36)과 협동하는 VCM(34)에 의해 회전된다.

베이스(12)의 외측면(바닥면)에는 회로판으로서의 카드(도시 생략)가 부착되어 있다. 상기 카드는 사각형이고 베이스(12)의 외측면을 덮는다. 상기 카드와 스핀들 모터(18) 사이에서는 모터를 구동하기 위한 전력, 신호 등의 입출력이 행해진다. 또한, 상기 카드와 액츄에이터(30) 사이에서는 VCM 코일(36)에 전원을 공급하고, 자기 헤드(32)에 의한 판독 및 기록 동작 등을 위한 전력 및 신호의 입출력이 행해진다. 상기 카드와 액츄에이터(30) 사이에서의 입출력은 가요성 케이블(FPC)(38)을 통해 이루어진다.

상기 제1 실시 형태의 HDD(10)는 헤드 로딩-언로딩형이라고 지칭되는 HDD이다. 상기 헤드 로딩-언로딩형 HDD(10)는 비동작시에 액츄에이터(30)를 램프 블록(40)에 유지함으로써, 헤드(32)가 자기 디스크 표면과 접촉하는 일 없이 자기 헤드(32)를 안전 위치에 언로딩한다. 동작 중에, 액츄에이터(30)는 자기 헤드(32)가 자기 디스크 위에 위치하도록 구동된다.

전술한 HDD(10)를 채용하여 인접 자기 디스크 사이 공간에서의 유속을 측정하였다. 그 결과를 도 3에 나타낸다. 유사하게, 자기 디스크 사이의 공간이 모두 2 mm라는 것을 제외하고는 상기 제1 실시 형태와 유사한 HDD를 채용하여 유속을 측정하였다. 그 결과를 도 4에 나타낸다. 도 3 및 도 4에 있어서, 자기 디스크(22 a)와 스핀들 모터(18)로 구성된 디스크 어셈블리를 개략적으로 나타내었고, 유속을 막대 그래프로 나타내었다. 각 자기 디스크(22a, 22b, 22c, 22d)의 기판을 두께가 1.0 mm인 유리 기판으로 구성하였고, 40 mm 반경 지점에서 원주 방향의 유속을 측정하였다. 상기 자기 디스크의 회전 속도는 10000 rpm이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 자기 디스크 사이의 공간이 균일한 종래의 HDD에 있어서, 자기 디스크(22b)와 자기 디스크(22c) 사이 공간에서의 유속이 가장 크다는 것이 밝혀졌다. 자기 디스크(22a, 22b) 사이 공간에서의 유속이 대략 자기 디스크(22c, 22d) 사이 공간에서의 유속과 동일하지만, 전자의 유속이 약간 더 빠르다. 자기 디스크(22b, 22c) 사이 공간에서의 유속에 의해 플러터 문제가 야기될 가능성이 있다.

상기 제1 실시 형태의 HDD(10)에 따르면, 자기 디스크(22a, 22b) 사이 공간에서의 유속과, 자기 디스크(22b, 22c) 사이 공간에서의 유속 및 자기 디스크(22c, 22d) 사이 공간에서의 유속은 도 3에 나타낸 바와 같이, 거의 동일하다. 또한, 상기 유속값은 종래 HDD의 자기 디스크(22b, 22c) 사이 공간에서의 유속값보다 훨씬 작다. 따라서, 상기 제1 실시 형태의 HDD(10)는 플러터 문제를 피할 수 있다.

도 3 및 도 4에 나타낸 그래프로부터, 다음과 같은 것을 알 수 있다.

인접 자기 디스크 사이의 공간이 균등한 경우에, 자기 디스크 사이에서의 유속은 불균등하게 된다. 그러나, 자기 디스크 사이에서의 기류의 유속은, 자기 디스크 사이의 불균등한 기류 유속에 기초하여, 자기 디스크 사이의 공간을 뷸균등하게 설정함으로써 균등하게 할 수 있다. 즉, 자기 디스크 사이의 공간을 조정함으로써 자기 디스크 사이에서의 기류 유속을 균등하게 할 수 있다.

스핀들(19)의 축방향 중앙에 배치된 자기 디스크 사이 공간에서의 유속이 가장 커지게 되므로, 그 유속은 상기 공간을 다른 공간보다 크게 함으로써 감소시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 스핀들(19)은 그 양단부에서 지지된다. 따라서, 자기 디스크 사이의 각 공간에서의 기류의 유속은 스핀들(19)이 지지되는 위치로부터의 거리에 따라 자기 디스크 사이의 공간을 정함으로써 조정할 수 있다. 이러한 조정은 전술한 두 지지 위치 사이의 중간부에 있는 자기 디스크 사이의 공간을 다른 공간보다 크게 한다는 것에 기초한다.

다음에, 상기 제1 실시 형태의 HDD(10)를 채용하여 플러터의 양을 측정하였다. 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5에서, 수직축은 자기 헤드(32)의 진동폭(플러터의 양)을 나타내고, 수평축은 진동수를 나타낸다. 또한, 도 5에서 숫자 0 내지 7은 HDD(10)에 장착된 8개의 자기 헤드(32)를 나타낸다. 숫자 0은 스핀들 모터(18)의 측면, 즉 가장 낮은 위치에 있는 자기 헤드(32)를 나타내고, 숫자 7은 가장 상측에 위치하는 자기 헤드(32)를 나타낸다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 자기 헤드(32)의 진동폭은 3 nm 이하이고, 데이터의 판독 및 기록의 정확성에 아무런 악영향을 끼치지 않는다.

(제2 실시 형태)

이하에서, 본 발명의 제2 실시 형태를 도면을 참조 하여 설명한다. 제2 실시 형태는 6개의 자기 디스크(122a, 122b, 122c, 122d, 122e, 122f)가 장착된 HDD(100)의 한 가지 예이지만, 6개의 자기 디스크가 장착된다는 점을 제외하고는 제1 실시 형태의 HDD(10)와 동일하다. 따라서, 구체적인 구조를 나타내는 것은 생략한다.

제2 실시 형태의 HDD(100)에 대하여, 제1 실시 형태와 같이, 자기 디스크 사이의 기류의 유속을 측정하였다. 인접 자기 디스크 사이의 공간은 모두 1.85 mm로 균등하였고, 자기 디스크의 정격 회전 속도는 10000 rpm이다. 그 결과를 도 6에 나타낸다. 도 3 및 도 4와 같이, 도 6은 자기 디스크와 스핀들 모터(118)로 이루어지는 디스클 어셈블리를 나타낸다.

도 6에 도시한 바와 같이, 자기 디스크(122c, 122d) 사이 공간에서의 유속이 가장 크다는 것이 밝혀졌다. 상기 유속은 자기 디스크(122b, 122c) 사이의 공간, 자기 디스크(122d, 122e) 사이의 공간, 자기 디스크(122a, 122b) 사이의 공간, 자기 디스크(122e, 122f) 사이의 공간 순서로 작아진다는 것도 역시 밝혀졌다. 이러한 경향은 도 4에 도시한 4개의 자기 디스크가 장착된 HDD(10)와 동일하다. 즉, 자기 디스크 사이의 공간이 균등한 경우에, 자기 디스크 사이 공간에서의 유속은 불균등하고 스핀들(119)의 축방향 중앙부에 배치된 자기 디스크 사이 공간에서의 유속이 가장 커진다. 도 6의 스핀들 모터(118)를 사용하여, 스핀들 모터(118)에 가장 가까운 위치에 배치된 자기 디스크 사이 공간에서의 유속과 스핀들 모터(118)로부터 가장 먼 위치에 배치된 자기 디스크 사이 공간에서의 유속은 가장 작아지고, 중간 지점에 배치된 자기 디스크 사이 공간에서의 유속이 가장 커진다. 또한, 자기 디스크 사이 공간에서의 유속은 스핀들 모터(119)가 지지되고 있는 위치로부터의 거리에 따라 변한다.

다음에, HDD(100)에 대하여, 제1 실시 형태와 동일한 방식으로 플러터를 측정하였다. 또한, HDD(100)의 자기 디스크(122c, 122d)를 제거한 상태에서 플러터를 측정하였다. 자기 디스크(122c, 122d)를 제거한 HDD(100)의 디스크 어셈블리를 도 7에 나타내었다. 그 결과, 자기 디스크(122b, 122e) 사이의 공간은 더 넓어진다. 상기 제거한 자기 디스크(122c, 122d)에 상응하는 자기 헤드도 제거하였다는 것에 유의해야 한다.

플러터의 측정 결과를 도 8 및 도 9에 나타낸다. 도 8은 6개의 자기 디스크가 장착된 HDD(100)에 대한 측정 결과를 나타내고, 도 9는 도 7에 도시한 6개의 자기 디스크로부터 2개의 중앙 자기 디스크를 제거한 HDD(100)에 대한 측정 결과를 나타낸다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 자기 헤드(3 내지 8)에 대한 플러터의 양은 크다는 것이 밝혀졌다. 이들 자기 헤드는 기류의 유속이 큰 공간에 배치되어 있다. 따라서, 유속과 자기 헤드의 플러터 양 사이에는 상관 관계가 있다는 것도 역시 밝혀졌다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 자기 디스크(122d, 122c)가 제거된 HDD(100)는 6개의 자기 디스크가 장착된 HDD(100)보다 플러터의 양이 더 작다는 것이 밝혀졌다. 자기 디스크(122d, 122c)가 제거된 HDD(100)에서, 자기 디스크(122b, 122e) 사이의 공간은 전술한 바와 같이 넓어진다. 플러터의 양이 감소되는 이유는 전술한 공간의 폭이 넓어지기 때문인 것으로 생각된다.

도 7에 도시한 HDD(100)에서, 자기 디스크(122b, 122c) 사이의 공간은 6개의 자기 디스크 중 스핀들(119)의 축방향 중간부에 배치된 2개의 자기 디스크(122c, 122d)를 제거함으로써 더 크게 되어 있다. 그러나, 상기 제2 실시 형태에 있어서, 상기 6개의 자기 디스크를 유지하면서, 상기 공간을 불균등하게 할 수도 있다. 도 10을 참조 하여 이것을 상세히 설명한다.

도 10은 스핀들 모터(118)의 스핀들(119)에 자기 디스크(122a 내지 122f)를 장착하여 구성된 디스크 어셈블리의 절반부의 단면도이다.

도 10에 도시한 바와 같이, 상기 디스크 어셈블리에서, 인접 자기 디스크 사이의 공간은 다음과 같이 설정되어 있다.

자기 디스크(122c, 122d) 사이의 공간[이하, 공간(G1)이라 부른다]- 3.0 mm

자기 디스크(122b, 122c) 사이의 공간[이하, 공간(G2)이라 부른다]- 2.0 mm

자기 디스크(122d, 122e) 사이의 공간[이하, 공간(G3)이라 부른다]- 2.0 mm

자기 디스크(122a, 122b) 사이의 공간[이하, 공간(G4)이라 부른다]- 1.85 mm

자기 디스크(122e, 122f) 사이의 공간[이하, 공간(G5)이라 부른다]- 1.85 mm

여기서, 스핀들 모터(118)로부터 가장 가까운 위치에 배치된 자기 디스크(122a)로부터 자기 디스크(122a 내지 122f)가 어느 위치에 있는가를 m(m=6)을 이용하여 표현하면 다음과 같다.

자기 디스크(122a)... (m-4)/2번째

자기 디스크(122b)... (m-2)/2번째

자기 디스크(122c)... m/2번째

자기 디스크(122d)... (m+2)/2번째

자기 디스크(122e)... (m+4)/2번째

자기 디스크(122f)... (m+6)/2번째

따라서, 공간(G1 내지 G5)과 m 사이의 상관 관계는 다음과 같이 표현된다.

m/2번째와 (m+2)/2번째 사이의 공간 ... G1

m/2번째와 (m-2)/2번째 사이의 공간 ... G2

(m+2)/2번째와 (m+4)/2번째 사이의 공간 ... G3

(m-2)/2번째와 (m-4)/2번째 사이의 공간 ... G4

(m+4)/2번째와 (m+6)/2번째 사이의 공간 ... G5

전술한 내용으로부터, m/2번째 자기 디스크(122c)와 (m+2)/2번째 자기 디스크(122d) 사이의 공간(G1)은 자기 디스크 사이의 다른 공간보다 크게 설정된다. 또한, 다음의 관계가 성립한다.

공간(G1) > 공간(G2) > 공간(G4)

공간(G1) > 공간(G3) > 공간(G5)

m=6에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. m이 6보다 큰 짝수인 경우에, 자기 디스크 사이의 공간은 유사한 관계가 얻어지도록 설정할 수 있다. 자기 디스크 사이의 공간은 스페이서(124)의 두께에 의해 규제되기 때문에, 전술한 관계는 스페이서(124)의 두께에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다. 예를 들면, 공간(G1)에 배치된 스페이서(124)의 두께를 t1으로 표현하고 다른 공간(G2 내지 G5)에 있는 다른 스페이서(124)의 두께를 t2로 표현하는 경우, t1은 t2보다 크게 된다.

도 10에 도시한 예에 있어서, 공간(G2)=공간(G3)이고 공간(G4)=공간(G5)이지만, 본 발명은 이 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 공간은 도 11에 도시한 것과 같이 설정할 수 있다.

공간(G1) = 3.0 mm, 공간(G2) = 2.15 mm, 공간(G3) = 2.0 mm

공간(G4) = 1.85 mm, 공간(G5) = 1.75 mm

공간(G1 내지 G5)의 값은 도 6에 도시한 공간에서의 기류의 유속에 기초하여 설정된다고 말할 수 있다. 즉, 공간(G1 내지 G5)의 값은 자기 디스크가 균등한 간격으로 배치되는 경우에 유속의 크기에 따라 정해진다. 이와 같은 방식으로 공간(G1 내지 G5)을 설정함으로써, 각 공간에서의 유속을 균등하게 할 수 있다. 이와 같은 방식으로 하면, 상기 각 공간에서 일어나는 자기 헤드의 플러터를 균등하게 할 수 있다.

(제3 실시 형태)

짝수 개의 자기 디스크가 장착되어 있는 HDD(10)와 HDD(100)을 참조 하여 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태를 설명하였지만, 제3 실시 형태는 홀수 개의 자기 디스크가 장착되어 있는 HDD(200)를 참조 하여 설명한다.

제3 실시 형태는 5개의 자기 디스크가 장착되어 있는 HDD(200)의 한 예이지만, 자기 디스크(222a, 222b, 222c, 222d, 222e)가 장착된다는 것을 제외하고는 제1 실시 형태와 동일하므로, 구체적인 구조에 대한 설명은 생략한다.

도 12는 제3 실시 형태에 따른 HDD(200)의 주요부를 나타내는 반쪽 단면도이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 제3 실시 형태에는 스핀들 모터(218)의 스핀들(219)에 5개의 디스크(222a 내지 222e)를 장착함으로써 구성된 디스크 어셈블리가 제공된다.

인접 자기 디스크 사이의 공간은 다음과 같이 설정된다.

자기 디스크(222a, 222b) 사이의 공간[이하, 공간(G13)이라 부른다]- 2.0 mm

자기 디스크(222b, 222c) 사이의 공간[이하, 공간(G11)이라 부른다]- 3.0 mm

자기 디스크(222c, 222d) 사이의 공간[이하, 공간(G12)이라 부른다]- 3.0 mm

자기 디스크(222d, 222e) 사이의 공간[이하, 공간(G14)이라 부른다]- 2.0 mm

제2 실시 형태와 같이, 스핀들 모터(218)로부터 가장 가까운 위치에 배치된 자기 디스크(222a)로부터 자기 디스크(222a 내지 222e)가 어느 위치에 있는가를 n(n=5)을 이용하여 표현하면 다음과 같다.

자기 디스크(222a)... (n-3)/2번째

자기 디스크(222b)... (n-1)/2번째

자기 디스크(222c)... (n+1)/2번째

자기 디스크(222d)... (n+3)/2번째

자기 디스크(222e)... (n+5)/2번째

따라서, 공간(G11 내지 G14)과 n 사이의 상관 관계는 다음과 같이 표현된다.

(n-3)/2번째와 (n-1)/2번째 사이의 공간 ... G13

(n-1)/2번째와 (n+1)/2번째 사이의 공간 ... G11

(n+1)/2번째와 (n+3)/2번째 사이의 공간 ... G12

(n+3)/2번째와 (n+5)/2번째 사이의 공간 ... G14

따라서, 제3 실시 형태에 있어서, (n-1)/2번째 디스크와 (n+1)/2번째 디스크 사이의 공간과, (n+1)/2번째 디스크와 (n+3)/2번째 디스크 사이의 공간은 자기 디스크 사이의 다른 공간보다 크게 설정된다.

5개의 자기 디스크(222)가 장착된 HDD(200)와 관련하여 제3 실시 형태를 설명하였지만, 본 발명은 홀수 개의 자기 디스크(7개 이상의 자기 디스크)가 장착된 HDD(200)에도 역시 적용할 수 있다. 홀수 개의 자기 디스크(7개 이상의 자기 디스크)가 장착된 HDD(200)에서, (n-1)/2번째 디스크와 (n+1)/2번째 디스크 사이의 공간과 (n+1)/2번째 디스크와 (n+3)/2번째 디스크 사이의 공간은 자기 디스크 사이의 다른 공간보다 크게 설정할 수 있다는 것은 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 자기 디스크의 회전 중에 자기 디스크 부근에서 일어나는 기류의 유속을 감소시켜 플러터의 발생을 억제할 수 있는 디스크 드라이브를 제공한다. 또한, 본 발명은 복수 개의 자기 디스크가 장착되어 있는 HDD에서 자기 디스크 사이의 기류의 유속을 균등하게 할 수 있는 디스크 드라이브도 역시 제공한다.

도 1은 4개의 자기 디스크가 장착된 HDD(10)의 분해 사시도이다.

도 2는 HDD(10)의 단면도이다.

도 3은 HDD(10)의 자기 디스크 사이에서의 기류 유속 측정 결과를 나타내는 그래프이다.

도 4는 4개의 자기 디스크가 동일한 간격을 두고 배치되어 있는 종래 HDD의 디스크 사이에서의 기류 유속 측정 결과를 나타내는 그래프이다.

도 5는 HDD(10)를 채용하여 측정한 플러터(flutter)의 양을 나타내는 그래프이다.

도 6은 6개의 자기 디스크가 장착된 HDD(100)의 디스크 사이에서의 기류 유속 측정 결과를 나타내는 그래프이다.

도 7은 2개의 중앙 자기 디스크가 도 6에 도시한 HDD(100)에서 제거된 상태를 나타내는 다이어그램이다.

도 8은 도 6에 도시한 HDD(100)에 대한 플러터 측정 결과를 나타내는 그래프이다.

도 9는 2개의 중앙 자기 디스크가 HDD(100)에서 제거된 상태에서 플러터의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.

도 10은 도 6에 도시한 HDD(100)에서 추천되는 자기 디스크 사이의 공간을 나타내는 다이어그램이다.

도 11은 도 6에 도시한 HDD(100)에서 추천되는 자기 디스크 사이의 공간을 나타내는 다이어그램이다.

도 12는 5개의 자기 디스크가 장착되어 있는 HDD(200)에서 추천되는 자기 디스크 사이의 공간을 나타내는 다이어그램이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 100, 200 : HDD

12 : 베이스

14 : 상단 커버

16 : 엔클로저 케이스

18, 118, 218 : 스핀들 모터

19, 119, 219 : 스핀들

20 : 허브

22a 내지 22d : 자기 디스크

122a 내지 122f : 자기 디스크

222a 내지 222e : 자기 디스크

24a 내지 24c : 스페이서

28 : 상단 클램프

30 : 액츄에이터

32 : 자기 헤드

34 : 피벗

36 : 보이스 코일 모터(VCM) 코일

38 : 가요성 케이블(FPC)

40 : 램프 블록(ramp block)

44 : VCM

Claims

스핀들과,

상기 스핀들의 축을 따라 상기 스핀들을 회전 구동시키도록 부착되는 모터와,

상기 스핀들의 상기 축을 따라 동축 관계로 배치되는 복수 개의 디스크 저장 매체로서, 상기 복수 개의 디스크 저장 매체 중 첫 번째와 두 번째 매체 사이의 간격은 상기 복수 개의 디스크 저장 매체 중 두 번째와 세 번째 매체 사이의 간격보다 크고, 상기 복수 개의 디스크 저장 매체 중 두 번째와 상기 세 번째 매체 사이의 간격은 상기 복수 개의 디스크 저장 매체 중 상기 세 번째와 네 번째의 매체 사이의 간격보다 크고, 상기 복수 개의 디스크 저장 매체 중 상기 첫 번째, 두 번째, 세 번째 및 네 번째 매체는 이 순서대로 연속하여 서로 인접하게 배치되는 것인 복수 개의 디스크 저장 매체

를 포함하는 디스크 드라이브.
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스핀들과,

상기 스핀들의 축을 따라 상기 스핀들을 회전 구동시키도록 부착되는 모터와,

상기 스핀들의 상기 축을 따라 동축 관계로 배치되는 5개 이상의 디스크로서, 상기 5개 이상의 디스크 중 첫 번째와 두 번째 디스크 사이의 간격은 상기 5개 이상의 디스크 중 네 번째와 다섯 번째 디스크 사이의 간격과 동일하고, 상기 5개 이상의 디스크 중 두 번째와 세 번째 디스크 사이의 간격은 상기 5개 이상의 디스크 중 세 번째와 상기 네 번째 디스크 사이의 간격과 동일한 것인 디스크

를 포함하는 하드 디스크 드라이브.
삭제
청구항 8에 있어서, 상기 모터는 정격 회전 속도가 10,000 rpm인 것인 하드 디스크 드라이브.
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청구항 8에 있어서, 상기 첫 번째, 두 번째, 세 번째, 네 번째, 및 다섯 번째의 5개 이상의 디스크가 그 순서대로 연속적으로 서로 인접하게 배치되는 것인 하드 디스크 드라이브.
청구항 1에 있어서, 상기 모터는 정격 회전 속도가 10,000 rpm인 것인 디스크 드라이브.