KR100674920B1 - 디스크 댐퍼와 이를 구비한 하드 디스크 드라이브 - Google Patents

Abstract

디스크 댐퍼와 이를 구비한 하드 디스크 드라이브가 개시된다. 개시된 하드 디스크 드라이브는, 베이스 부재와, 베이스 부재 상에 설치되는 스핀들 모터와, 스핀들 모터에 장착된 복수의 데이터 저장용 디스크와, 베이스 부재 상에 회동가능하게 설치되어 읽기/쓰기 헤드를 디스크 상의 소정 위치로 이동시키기 위한 액츄에이터와, 복수의 디스크 사이에 배치되어 디스크의 진동을 저감시키는 디스크 댐퍼를 구비한다. 상기 디스크 댐퍼의 디스크 대향면에 디스크의 회전 시 디스크 댐퍼와 디스크 사이의 공기를 펌핑하는 복수의 그루브가 오늬 무늬(herring-bone) 형상으로 형성된다. 이와 같은 복수의 그루브를 가진 디스크 댐퍼에 의하면, 디스크와 디스크 댐퍼 사이의 공기의 강성이 증가하여 디스크의 진동을 보다 효과적으로 저감시킬 수 있다.

Description

디스크 댐퍼와 이를 구비한 하드 디스크 드라이브{Disk damper and hard disk drive having the same}

도 1은 디스크들 사이에 설치된 종래의 디스크 댐퍼를 도시한 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 디스크와 디스크 댐퍼의 수직 단면도이다.

도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스크 댐퍼를 구비한 하드 디스크 드라이브를 도시한 분해 사시도이다.

도 4는 도 3에 도시된 디스크 댐퍼를 확대하여 도시한 사시도이다.

도 5는 도 4에 표시된 A-A'선을 따른 디스크와 디스크 댐퍼의 부분 수직 단면도이다.

도 6a는 디스크 댐퍼에 형성된 그루브의 형상을 시뮬레이션한 도면이고, 도 6b는 그루브를 가진 댐퍼 상면의 압력 분포를 시뮬레이션 한 결과를 보여주는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

111...베이스 부재 112...커버 부재

114...가스켓 119...체결 스크류

120a,120b...디스크 130...스핀들 모터

132...스페이서 134...디스크 클램프

140...액츄에이터 142...슬라이더

144...서스펜션 146...스윙 아암

147...액츄에이터 피봇 148...보이스 코일 모터

150...디스크 댐퍼 152...그루브

154...지지 돌기 159...고정 스크류

본 발명은 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전하는 디스크의 진동을 저감시키기 위한 디스크 댐퍼와 이를 구비한 하드 디스크 드라이브에 관한 것이다.

컴퓨터의 정보 저장 장치들 중의 하나인 하드 디스크 드라이브(HDD; Hard Disk Drive)는 읽기/쓰기 헤드(read/write head)를 사용하여 디스크에 저장된 데이터를 재생하거나, 디스크에 데이터를 기록하는 장치이다. 이러한 하드 디스크 드라이브에 있어서, 상기 헤드는 회전하는 디스크의 기록면으로부터 소정 높이 부상한 상태로 액츄에이터에 의해 원하는 위치로 이동하면서 그 기능을 수행하게 된다.

이러한 하드 디스크 드라이브는 스핀들 모터와, 상기 스핀들 모터에 장착된 하나 또는 복수의 데이터 저장용 디스크와, 데이터의 재생 및 기록을 위한 읽기/쓰기 헤드를 디스크 상의 소정 위치로 이동시키기 위한 액츄에이터를 구비하고 있다.

상기 디스크, 스핀들 모터 및 액츄에이터는 베이스 부재와 커버 부재로 이루 어진 하우징에 의해 감싸여 있다. 상기 베이스 부재와 커버 부재는 다수의 체결 스크류를 사용하여 조립된다.

한편, 이와 같은 구성을 가지는 하드 디스크 드라이브에 있어서는, 스핀들 모터의 부품 결함, 디스크의 편심 조립, 하드 디스크 드라이브 내의 불규칙한 공기 유동 등에 의해 회전하는 디스크에 진동(fluttering)이 발생하게 된다. 특히, 고속 회전하는 디스크의 주위, 예컨대 디스크들 사이의 공간에는 무시할 수 없는 공기 유동이 생기게 되며, 이는 디스크의 진동을 유발하는 가장 큰 요인이 된다. 이와 같이 디스크에 진동이 발생하게 되면, PES(Position Error Signal)가 증가하여 읽기/쓰기 헤드의 데이터 기록 및 재생 능력을 저하시키게 되고, 결국 하드 디스크 드라이브의 성능에 악영향을 미치게 된다.

최근에는, 이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 디스크들 사이에 얇은 판 형상의 디스크 댐퍼를 설치하는 방안이 제안되고 있다.

도 1은 디스크들 사이에 설치된 종래의 디스크 댐퍼를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 디스크와 디스크 댐퍼의 수직 단면도이다.

도 1과 도 2를 함께 참조하면, 하드 디스크 드라이브의 베이스 부재(10) 상에 설치된 스핀들 모터(20)에 복수의 디스크(31, 32)가 장착되어 있으며, 이 디스크들(31, 32) 사이에 디스크 댐퍼(40)가 설치되어 있다. 이와 같이 디스크들(31, 32) 사이에 디스크 댐퍼(40)를 설치하면, 디스크(31, 32)와 디스크 댐퍼(40) 사이의 간격이 좁아지게 되고, 이에 따라 디스크(31, 32)와 디스크 댐퍼(40) 사이에서 압축된 공기의 댐핑 효과에 의해 디스크(31, 32)의 진동이 저감될 수 있는 것이다.

이 때, 디스크(31, 32)와 디스크 댐퍼(40) 사이의 간격이 좁을수록 이들 사이의 공기의 강성이 증가하여 디스크(31, 32)의 진동 저감 효과는 높아지게 된다. 그러나, 하드 디스크 드라이브의 비작동 시 또는 하드 디스크 드라이브의 충격 테스트 과정에서, 하드 디스크 드라이브에 충격이 가해지는 경우, 디스크(31, 32)와 디스크 댐퍼(40) 사이의 간격이 좁을수록 디스크(31, 32)와 디스크 댐퍼(40)가 충돌할 가능성은 높아지게 된다. 이와 같이, 디스크(31, 32)와 디스크 댐퍼(40)가 충돌하게 되면, 디스크(31, 32)의 데이터 기록면이 손상되어 읽기/쓰기 동작시 에러가 발생될 수 있다.

최근 디스크(31, 32)의 데이터 저장 용량이 급속도로 증가하면서, TPI(Track per Inch)도 꾸준히 증가하고 있다. 이 경우, 디스크(31, 32)의 진동은 PES에 더욱 큰 영향을 미치게 된다. 그러나, 디스크(31, 32)의 진동 저감을 위해 디스크(31, 32)와 디스크 댐퍼(40) 사이의 간격을 줄이는 것은 상기한 바와 같은 디스크(31, 32)와 디스크 댐퍼(40) 사이의 충돌 문제로 인해 그 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 디스크와 디스크 댐퍼 사이의 간격을 종래와 동일하게 유지하면서도 디스크의 진동을 보다 효과적으로 저감시킬 수 있는 형상을 가진 디스크 댐퍼와 이를 구비한 하드 디스크 드라이브를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브 의 디스크 댐퍼는,

하드 디스크 드라이브의 스핀들 모터에 장착된 복수의 디스크 사이에 배치되어 상기 디스크의 진동을 저감시키는 것으로,

상기 디스크 댐퍼의 디스크 대향면에 상기 디스크의 회전 시 상기 디스크 댐퍼와 디스크 사이의 공기를 펌핑하는 복수의 그루브가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 디스크 댐퍼는 일부분이 개방된 링 형상을 가지며, 상기 복수의 그루브는 상기 디스크 댐퍼의 디스크 대향면에 원주 방향을 따라 서로 소정 간격을 두고 배열될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 복수의 그루브는 오늬 무늬(herring-bone) 형상으로 형성된 것이 바람직하다.

그리고, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브는,

베이스 부재; 상기 베이스 부재 상에 설치되는 스핀들 모터; 상기 스핀들 모터에 장착된 복수의 데이터 저장용 디스크; 상기 베이스 부재 상에 회동가능하게 설치되어 읽기/쓰기 헤드를 상기 디스크 상의 소정 위치로 이동시키기 위한 액츄에이터; 및 상기 복수의 디스크 사이에 배치되어 상기 디스크의 진동을 저감시키는 디스크 댐퍼;를 구비하며,

상기 디스크 댐퍼의 디스크 대향면에 상기 디스크의 회전 시 상기 디스크 댐퍼와 디스크 사이의 공기를 펌핑하는 복수의 그루브가 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.

도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스크 댐퍼를 구비한 하드 디스크 드라이브를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 디스크 댐퍼를 확대하여 도시한 사시도이며, 도 5는 도 4에 표시된 A-A'선을 따른 디스크와 디스크 댐퍼의 부분 수직 단면도이다.

도 3 내지 도 5를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브에는 복수의 데이터 저장용 디스크(120a, 120b)와, 상기 디스크들(120a, 120b)을 회전시키기 위한 스핀들 모터(130)와, 읽기/쓰기 헤드를 상기 디스크(120a, 120b) 상의 소정 위치로 이동시키기 위한 액츄에이터(140)가 구비되어 있다.

이러한 디스크(120a, 120b), 스핀들 모터(130) 및 액츄에이터(140)는 베이스 부재(111)와 커버 부재(112)에 의해 감싸여 보호된다. 상기 베이스 부재(111)와 커버 부재(112)는 다수의 체결 스크류(119)에 의해 서로 결합된다. 이 때, 베이스 부재(111)와 커버 부재(112) 사이에는 하드 디스크 드라이브 내부로 먼지나 습기가 유입되는 것을 방지하기 위하여 가스켓(113)이 끼워진다. 상기 가스켓(113)은 일반적으로 점탄성 물질, 예컨대 고무로 제조되어 하드 디스크 드라이브의 진동을 감쇄시키는 기능도 하게 된다.

상기 디스크(120a, 120b)는 데이터의 기록을 위한 기록매체로서, 복수개가 스핀들 모터(130)에 장착되어 스핀들 모터(130)에 의해 회전하게 된다.

상기 스핀들 모터(130)는 디스크(120a, 120b)를 회전시키기 위한 것으로서, 베이스 부재(111) 상에 설치된다. 이 스핀들 모터(130)에 상기한 바와 같이 복수개 의 디스크(120a, 120b)가 장착되는 경우에는 디스크들(120a, 120b) 사이의 간격을 유지하기 위한 링 형상의 스페이서(132)가 디스크들(120a, 120b) 사이에 끼워지고, 스핀들 모터(130)의 상단부에는 디스크(120a, 120b)의 이탈을 방지하기 위한 디스크 클램프(134)가 결합된다.

상기 액츄에이터(140)는 디스크(120a, 120b)에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 재생하기 위한 읽기/쓰기 헤드를 디스크(120a, 120b) 상의 소정 위치로 이동시키기 위한 것으로서, 상기 베이스 부재(111) 상에 회동가능하도록 설치된다. 구체적으로, 상기 액츄에이터(140)는, 베이스 부재(111)에 설치된 액츄에이터 피봇(147)에 회전 가능하게 결합된 스윙 아암(146)과, 스윙 아암(146)의 일측 단부에 설치되어 상기 헤드가 탑재된 슬라이더(142)를 디스크(120a, 120b)의 표면쪽으로 탄성 바이어스되게 지지하는 서스펜션(144)과, 스윙 아암(146)을 회전시키기 위한 보이스 코일 모터(VCM; Voice Coil Motor, 148)를 가진다.

상기 보이스 코일 모터(148)는, 서보 제어 시스템에 의해 제어되며, VCM 코일에 입력되는 전류와 마그네트에 의해 형성된 자기장의 상호 작용에 의해 플레밍의 왼손 법칙에 따르는 방향으로 스윙 아암(146)을 회전시키게 된다. 즉, 하드 디스크 드라이브의 전원이 온(on)되어 디스크(120a 120b)가 회전하기 시작하면, 보이스 코일 모터(148)는 스윙 아암(146)을 회전시켜 읽기/쓰기 헤드가 탑재된 슬라이더(142)를 디스크(120a, 120b)의 데이터 기록면 위로 이동시킨다. 상기 슬라이더(142)는 회전하는 디스크(120a, 120b)에 의해 발생되는 양력에 의해 디스크(120a, 120b)의 표면, 즉 데이터 기록면으로부터 소정 높이 부상하게 되고, 이와 같은 상 태에서 슬라이더(142)에 탑재된 헤드는 디스크(120a, 120b)의 기록면에 대해 데이터를 재생하거나 기록하는 기능을 수행하게 된다. 반대로, 하드 디스크 드라이브가 작동하지 않는 때, 즉 디스크(120a, 120b)의 회전이 정지된 때에는, 상기 보이스 코일 모터(148)는 스윙 아암(146)을 회전시켜 헤드가 탑재된 슬라이더(142)를 디스크(120a, 120b)의 데이터 기록면으로부터 벗어나도록 한다.

그리고, 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브는, 상기 디스크들(120a, 120b) 사이에 배치되는 디스크 댐퍼(150)를 구비한다. 상기 디스크 댐퍼(150)는 상기 디스크들(120a, 120b)의 진동을 저감시키는 역할을 하게 된다. 특히, 본 발명에 따른 디스크 댐퍼(150)는, 디스크(120a, 120b)와 디스크 댐퍼(150) 사이의 공기의 강성을 높여 디스크(120a, 120b)의 진동을 보다 효과적으로 저감시킬 수 있는 형상을 가진다.

구체적으로, 상기 디스크 댐퍼(150)는 얇은 판 형상을 가지며 상기 디스크들(120a, 120b) 사이에 배치된다. 도시된 바와 같이, 상기 스핀들 모터(130)에 두 개의 디스크(120a, 120b)가 장착된 경우에는, 두 개의 디스크(120a, 120b) 사이에 하나의 디스크 댐퍼(150)가 배치되며, 스핀들 모터(130)에 세 개 이상의 디스크가 장착된 경우에는, 상기 디스크 댐퍼(150)는 서로 인접한 디스크들 사이에 각각 하나씩 배치된다. 그리고, 상기 디스크 댐퍼(150)는 베이스 부재(111)에 고정되어 지지된다. 이를 위해, 상기 디스크 댐퍼(150)의 외주에는 복수의 지지 돌기(154)가 돌출 형성되어 있다. 상기 지지 돌기들(154)은 고정 스크류(159)에 의해 베이스 부재(111)에 대해 고정된다. 이러한 디스크 댐퍼(150)는 알루미늄 판재의 프레스 가공, 알루미늄 다이캐스팅 또는 플라스틱 사출 성형에 의해 제조될 수 있다.

상기 디스크 댐퍼(150)는 하드 디스크 드라이브의 다른 구성 요소, 예컨대 액츄에이터(140)와 간섭되지 않는 한도 내에서 충분히 넓은 면적을 가지는 것이 바람직하다. 이는, 상기 디스크 댐퍼(150)와 디스크(120a, 120b)의 상호 대향 면적이 넓을 수록 보다 효율적인 공기 댐핑 효과를 얻을 수 있기 때문이다. 구체적으로, 상기 디스크 댐퍼(150)는 상기 액츄에이터(140)의 동작 범위를 포함하는 일부분이 개방된 링 형상을 가진다.

그리고, 본 발명에 따른 디스크 댐퍼(150)의 디스크 대향면, 즉 상면과 저면에는 각각 복수의 그루브(152)가 소정 깊이로 형성된다. 상기 복수의 그루브(152)는 상기 디스크 댐퍼(150)의 상면과 저면 각각에 원주 방향을 따라 서로 소정 간격을 두고 배열될 수 있다. 이러한 복수의 그루브(152)는 디스크(120a, 120b)의 회전 에 따라 디스크 댐퍼(150)와 디스크(120a, 120b) 사이에서 흐르게 되는 공기를 펌핑하여 그 압력을 증가시키는 역할을 하게 된다. 이를 위해, 상기 복수의 그루브(152)는 공기의 펌핑에 효율적인 형상, 예컨대 디스크(120a, 120b)의 회전 방향(화살표 D 방향)쪽으로 뾰족한 오늬 무늬(herring-bone) 형상으로 형성된 것이 바람직하다. 그리고, 상기 복수의 그루브(152)의 구체적인 배치, 상호 간격, 형상, 크기 및 깊이 등은 후술하는 시뮬레이션을 통해 적정하게 정해질 수 있다.

상기한 바와 같은 형상을 가진 디스크 댐퍼(150)가 디스크(120a, 120b) 사이에 배치되면, 디스크(120a, 120b)의 회전 시에 오늬 무늬 형상의 그루브들(152)에 의해 디스크 댐퍼(150)와 디스크(120a, 120b) 사이의 공기가 펌핑되어 그 압력이 높아지게 된다. 이에 따라, 디스크 댐퍼(150)와 디스크(120a, 120b) 사이의 공기의 강성이 증가하게 되므로, 디스크(120a, 120b)의 진동이 보다 효과적으로 저감될 수 있는 것이다.

이와 같이, 본 발명에 따른 디스크 댐퍼(150)에 의하면, 디스크 댐퍼(150)와 디스크(120a, 120b) 사이의 간격을 좁히지 않고서 종래와 같이 0.3mm 내지 0.5mm 정도로 유지하면서도, 디스크 댐퍼(150) 자체로서 디스크(120a, 120b)의 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있게 된다. 따라서, 디스크 댐퍼(150)와 디스크(120a, 120b) 사이의 간격의 축소로 인한 이들 상호간의 충돌 가능성을 피할 수 있게 된다.

이하에서는, 도 6a와 도 6b를 참조하며, 상기한 바와 같은 형상을 가진 본 발명에 따른 디스크 댐퍼의 상면에 형성되는 공기의 압력 분포를 시뮬레이션 한 결과를 설명하기로 한다.

먼저 도 6a에 도시된 바와 같이, 디스크 댐퍼의 상면에 형성되는 각각의 그루브의 구체적인 형상을 시뮬레이션한다. 이어서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 디스크 댐퍼의 상면에 형성되는 공기의 압력 분포를 시뮬레이션한다.

상기 시뮬레이션 결과를 보면, 오늬 무늬 형상의 그루브들의 선단부에서 공기의 압력이 높아지는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 디스크 댐퍼에 의하면, 상기 그루브들에 의해 공기가 펌핑되어 그 압력이 높아지게 되므로, 디스크 댐퍼와 디스크 사이의 공기의 강성이 증가하여 디스크의 진동을 보다 효과적으로 저감시킬 수 있게 된다.

한편, 상기한 시뮬레이션 결과를 통해 그루브에 의한 공기의 강성 증가를 예 측할 수 있으며, 그 예측 결과에 따라 그루브들의 구체적인 형상, 크기, 깊이 및 배치 등을 최적화할 수 있다. 이와 같이 최적화된 그루브들을 가진 디스크 댐퍼를 사용하여 디스크에 실제로 미치는 진동 저감 효과와 이에 따른 PES의 저감을 확인할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 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 디스크 댐퍼의 디스크 대향면에 오늬 무늬 형상의 복수의 그루브가 형성되고, 이 복수의 그루브가 공기를 펌핑함으로써, 디스크와 디스크 댐퍼 사이의 공기의 강성이 높아지게 된다. 따라서, 디스크와 디스크 댐퍼의 충돌을 억제하기 위해 디스크와 디스크 댐퍼 사이의 간격을 종래와 동일하게 유지하면서도 디스크의 회전 시에는 디스크의 진동을 보다 효과적으로 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 하드 디스크 드라이브의 스핀들 모터에 장착된 복수의 디스크 사이에 배치되어 상기 디스크의 진동을 저감시키는 하드 디스크 드라이브의 디스크 댐퍼에 있어서,

   상기 디스크 댐퍼의 디스크 대향면에 복수의 그루브가 형성되며, 상기 복수의 그루브는 상기 디스크의 회전 시 상기 디스크 댐퍼와 디스크 사이의 공기를 디스크의 원주 방향으로 펌핑하는 형상을 가진 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 디스크 댐퍼.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 디스크 댐퍼는 일부분이 개방된 링 형상을 가지며, 상기 복수의 그루브는 상기 디스크 댐퍼의 디스크 대향면에 원주 방향을 따라 서로 소정 간격을 두고 배열된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 디스크 댐퍼.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 복수의 그루브는 오늬 무늬(herring-bone) 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 디스크 댐퍼.
4. 베이스 부재;

   상기 베이스 부재 상에 설치되는 스핀들 모터;

   상기 스핀들 모터에 장착된 복수의 데이터 저장용 디스크;

   상기 베이스 부재 상에 회동가능하게 설치되어 읽기/쓰기 헤드를 상기 디스크 상의 소정 위치로 이동시키기 위한 액츄에이터; 및

   상기 복수의 디스크 사이에 배치되어 상기 디스크의 진동을 저감시키는 디스크 댐퍼;를 구비하며,

   상기 디스크 댐퍼의 디스크 대향면에 복수의 그루브가 형성되며, 상기 복수의 그루브는 상기 디스크의 회전 시 상기 디스크 댐퍼와 디스크 사이의 공기를 디스크의 원주 방향으로 펌핑하는 형상을 가진 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 디스크 댐퍼는 상기 액츄에이터의 동작 범위를 포함하는 일부분이 개방된 링 형상을 가지며, 상기 복수의 그루브는 상기 디스크 댐퍼의 디스크 대향면에 원주 방향을 따라 서로 소정 간격을 두고 배열된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,

   상기 복수의 그루브는 오늬 무늬(herring-bone) 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.

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