KR20030009143A - 액튜에이터 암, 액튜에이터 암 조립체 및 이를 적용한하드디스크 조립체 - Google Patents

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Abstract

액튜에이터 암, 액튜에이터 암 조립체 및 이를 적용한 하드디스크 드라이브에 대해 개시한다. 개시된 액튜에이터 암은: 베이스부; 상기 베이스부로부터 연장되는 것으로, 선단부와 후단부를 가지고 그리고 상기 후단부에 경사진 표면이 마련된 암;을 포함한다. 액튜에이터 암 후단부의 경사진 표면은 와류경계의 대칭성을 제거하여 와류발생의 억제가 가능하고 따라서 이에 따른 헤드의 진동을 감소시킬 수 있다. 진동의 감소에 의해 디스크에 대한 헤드의 안정성을 증대하고 따라서 비트 밀도를 향상할 수 있게 된다.

Description

액튜에이터 암, 액튜에이터 암 조립체 및 이를 적용한 하드디스크 조립체{Actuator arm and assembly thereof, and hard disk drive adopting the same}
본 발명은 액튜에이터 암 및 액튜에이터 암 조립체, 그리고 이를 적용한 하드디스크 드라이브에 관한 것으로, 상세히는 공기유동에 의해 발생되는 와류 및 이에 의한 진동을 저감할 수 있는 액튜에이터 암 및 액튜에이터 암 조립체, 그리고 이를 적용한 하드디스크 드라이브에 관한 것이다.
하드디스크 드라이브는 회전하는 자기 디스크들에 자기적(磁氣的)으로 짝 지워지는 다수의 자기 헤드(magnetic head)를 포함한다. 자기 헤드는 디스크 표면의 자기필드를 자화하고 센싱하는 것에 의해 정보를 회전디스크에 쓰거나 읽는다.
디스크를 자화 시키기 위한 기록헤드와 디스크의 자기 필드를 검지하기 위한 별도의 읽기 헤드를 갖는 자기 헤드가 개발되었다. 일반적으로 읽기 헤드는 자기-저항(magneto-resistive) 물질로 형성된다. 자기-저항 물질은 디스크의 자기 필드들에 의해 변화되는 저항을 가진다. 자기-저항헤드 읽기 소자를 갖는 헤드들은 공통적으로 자기-저항(MR) 헤드라 일컬어진다.
각 헤드는 일반적으로 헤드 짐발 조립체(head gimbal assembly, "HGA")라 일컬어지는 보조 조립체를 형성하는 플렉셔 암(flexure arm)에 부착된다. HGA들은 마그네트 조립체에 결합되는 보이스 코일을 갖는 액튜에이터 암에 부착된다. 상기 보이스 코일과 마그네트 조립체는 디스크들을 액튜에이터 암을 회전시키고 그리고 헤드들은 디스크를 가로질러 이동시킬 수 있는 보이스 코일 모터를 형성한다.
정보는 전형적으로 디스크들의 각 표면을 가로지르게 연장되는 환형 트랙들의 사이에 저장된다. 상기 보이스 코일 모터는 헤드를 다른 트랙 위치들로 이동시켜 디스크 표면상에 저장되는 데이터를 액세스할 수 있도록 한다. 각 트랙은 전형적으로 인접한 다수의 섹터들로 분할된다. 각 섹터는 하나 또는 그 이상의 데이터 필드들을 가진다. 각 데이터 필드는 2진 데이터로 복호(decode)되는 일련의 자기적 변환점(magnetic transition)을 갖는다. 변환점들 사이의 간격은 디스크 드라이브의 비트 밀도(bit density)를 정의한다. 일반적으로 디스크 드라이브의 전체적 저장 용량을 증가시키기 위하여 높은 비트 밀도를 마련되는 것이 요망된다.
각 헤드는 회전하는 디스크에 의해 발생되는 공기 유동(air flow)에 협동하여 공기 베어링을 형성하는 공기 베어링 표면을 가진다. 상기 공기 베어링은 자기 헤드와 디스크간의 기계적인 마모를 방지한다. 또한, 하드디스크 드라이브 내에서의 공기 유동은 액튜에이터 대한 끌어당기고 띄우는 힘(drag and lift forces)을 발생한다. 이에 더하여, 공기 유동은 상기 액튜에이터 암의 뒤따르는 모서리에서 와류(vortices)를 발생시키도록 액튜에이터 암을 가로지르게 된다. 상기 와류는 액튜에이터 암에서 난류 및 진동을 발생시킬 수 있다. 상기 진동은 원하지 않는 헤드의 움직임을 발생시켜 시스템의 안정성을 감퇴시키고 하드디스크 드라이브의 비트 밀도를 감소시킨다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 본 발명은 와류발생의 억제 및 이에 따른 진동의 감소가 가능한 액튜에이터 암 및 액튜에이터 암 조립체, 그리고 이를 적용한 하드디스크 드라이브를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 디스크에 대한 헤드의 안정성 증대로 비트 밀도를 향상할 수 있는 액튜에이터 암 및 액튜에이터 암 조립체, 그리고 이를 적용한 하드디스크 드라이브를 제공함에 다른 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 하드디스크 드라이브의 한 실시예의 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 하드디스크 드라이브에 적용되는 액튜에이터 암의 E-블록의 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 하드디스크 드라이브에 적용되는 액튜에이터 암의 단면도이다.
도 4는 다른 경사진 액튜에이터 빔의 각도들에 대한 압력(P) 대 공기 유동(V)을 보이는 그래프이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면,
베이스부;
상기 베이스부로부터 연장되는 것으로, 선단부와 후단부를 가지고 그리고 상기 후단부에 경사진 표면이 마련된 암;을 포함하는 하드디스크 드라이브의 액튜에이터 암이 제공된다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면,
선단부와 후단부를 가지고 그리고 상기 후단부에 경사진 표면이 마련된 액튜에이터 암;
상기 액튜에이터 암에 결합되는 플렉셔; 그리고
상기 플렉셔 암에 결합되는 헤드;를 구비하는 하드디스크 드라이브의 액튜에이터 암 조립체가 제공된다.
나아가서, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면,
베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트에 결합되는 스핀들 모터;
상기 스핀들 모터에 결합되는 디스크;
상기 베이스 플레이트에 결합되는 것으로, 선단부와 후단부를 가지고, 후단부에는 경사진 표면이 마련되어 있는 액튜에이터 암;
상기 액튜에이터 암에 결합되는 보이스 코일 모터;
상기 액튜에이터 암에 결합되는 플렉셔 암; 그리고
상기 플렉셔 암과 디스크에 결합되는 헤드;를 구비하는 하드디스크 드라이브가 제공된다. 상기 본 발명에 따른 액튜에이터 암, 액튜에이터 암 조립체 및 이를 구비하는 하드디스크 드라이브에서, 상기 경사진 표면은 30도 이하의 각도를 가지는 것이 바람직하며, 그리고, 상기 선단부는 만곡된 모서리를 가지는 것이 바람직하다.
개시된 하드디스크 드라이브의 액튜에이터 암은 경사진 후단부(tapered aft end)를 가지며, 경사진 후단부는 디스크 드라이브의 내부 공기 유동 내에서 형성된 와류를 감소시킨다. 와류를 감소시키면 공기에 의해 유도된 액튜에이터 암의 진동을 감소시키며, 그리고 액튜에이터 암에 결합되는 헤드의 안정성을 증대한다. 상기 경사진 후단부는 75도 이하의 각도를 가지는 것이 바람직하다.
참조번호에 의해 도면을 보다 상세히 참조하면, 도 1은 본 발명에 따른 하드디스크 드라이브(10)의 실시예를 보인다. 상기 하드디스크 드라이브(10)는 스핀들 모터(14)에 의해 회전되는 하나 또는 그 이상의 자기 디스크(12)를 포함한다. 상기 스핀들 모터(14)는 베이스 플레이트(16)에 장착된다. 하드디스크 드라이브(10)는 디스크(12)들을 봉하는 커버(18)를 더 포함할 수 있다.
상기 하드디스크 드라이브(10)는 디스크(12)들에 인접하여 위치하는 다수의 헤드(20)를 포함한다. 상기 헤드(20)들은 디스크(12)들의 자기 필드를 자화하고 검지하는 별도의 읽기 및 쓰기 소자(미도시)들을 포함한다.
각 헤드(20)는 헤드 짐발 조립체(HGA)의 한 부품으로서 플렉셔 암(22)에 짐발 형태로 장착된다. 상기 플렉셔 암(22)은 베어링 조립체(26)에 의해 베이스 플레이트(16)에 회전 가능하게 장착되는 액튜에이터 암(24)에 부착된다. 보이스 코일(28)은 액튜에이터 암(24)에 부착된다. 보이스 코일(28)은 자기 조립체(30)에 결합되어 보이스 코일모터(VCM)를 형성한다. 보이스 코일(28)에 전류를 공급하면,액튜에이터 암(24)을 회전시키고 그리고 헤드(20)를 디스크(12)들를 가로질러 이동시키는 토오크(torque)를 발생된다.
각 헤드(20)는 디스크의 회전에 의해 발생된 공기 유동에 협동하여 공기 베어링을 발생하는 공기 베어링 표면(미도시)을 갖는다. 상기 공기 베어링은 접촉과 손상을 최소화하기 위하여 디스크 표면으로부터 헤드를 분리한다. 공기 베어링의 형성과 헤드(20)의 일반적인 동작은 플렉셔 암(22)에 의해 발휘되는 힘의 함수이다.
상기 하드디스크 드라이브(10)는 인쇄회로기판(38)에 연결되는 다수의 집적회로(36)들을 포함하는 인쇄회로기판 조립체(34)를 포함할 수 있다. 상기 인쇄회로기판(38)은 보이스 코일(28), 헤드(20) 그리고 스핀들 모터(14)에 배선(미도시)에 의해 결합된다.
도 2는 일반적으로 E-블록(E-Block, 42)이라 불리 우는 액튜에이터 암(24)의 한 부분을 보인다. E-블록(42)은 베이스부(46)로부터 연장되는 다수의 액튜에이터 암(44)을 포함한다. 플렉셔 암(22)들은 액튜에이터 암(44)들에 부착된다.
도 3은 선단부(48)와 후단부(50)를 가지는 액튜에이터 암(44)의 단면을 보인다. 상기 선단부(48)는 회전하는 디스크(12)들에 의해 형성된 공기유동(52)에 대해 상대적으로 액튜에이터 암(44)의 전방 부분이다. 상기 전단부(48)는 둥글게 만곡된 모서리(54)를 가질 수 있다.
상기 후단부(50)는 경사진 표면(56)을 가질 수 있다. 상기 경사진 표면(56)은 액튜에이터 암의 불안정성과 공기에 의해 유도된 헤드들의 진동 운동을 감소시킨다. 보다 안정된 동작 시스템을 마련하기 위하여 액튜에이터 암(44)에서의 압력 변동을 감소시키는 것이 요망된다. 변동 압력은 띄우고 당기는 힘을 변화시킨다. 이에 더하여, 또한 변동 압력은 헤드들의 동작을 불안정화시킬 수 있는 와류 형태를 변화시키게 된다. 경사진 표면(56)은 와류 경계(vortex shedding)의 대칭성 감소시키며 그리고 실질적으로 제거하게 된다. 이것은 액튜에이터 암(44)의 안정성을 향상하게 된다.
도 4는 경사진 표면 각도들의 함수로서 임의 단위(arbitrary units)로 표면된 압력(P) 대 레이놀드 수(Reynolds number, air flow velocity, V)의 그래프를 보인다. 그래프에서 도시된 바와 같이 30도의 경사진 각도 또는 그 이하에서, 공기 유동 속도 변화에 대응하는 압력 변화를 최소화시킨다. 압력 변화의 최소화는 공기 유동에 의해 발생된 진동량을 감소시키고 그리고 헤드 작동의 안정성을 개선한다. 경사진 각도가 30도 보다 크기 않은 경사진 표면을 제공하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 액튜에이터 암 후단부의 경사진 표면에 의해 와류발생의 억제가 가능하고 따라서 이에 따른 진동을 감소시킬 수 있다.
따라서, 이러한 진동의 감소는 디스크에 대한 헤드의 안정성을 증대하고 따라서 비트 밀도를 향상할 수 있게 된다.
몇몇의 예시적인 실시예들이 설명되고 부속 도면에 도시되었으나, 이러한 실시예는 단지 본 발명의 예시에 불과하며 그리고 넓은 발명의 범위를 제한하지 않으며, 그리고 본 발명은 설명되고 보여진 특정한 구조 및 배열로 국한되지 않음이 이해되어야 할 것이며, 이는 다양한 다른 수정이 당 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에 의해 일어 날수 있기 때문이다.

Claims (9)

  1. 베이스부;
    상기 베이스부로부터 연장되는 것으로, 선단부와 후단부를 가지고 그리고 상기 후단부에 경사진 표면이 마련된 암;을 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 액튜에이터 암.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사진 표면은 30도 이하의 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 액튜에이터 암.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전단부는 만곡된 모서리를 가지는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 액튜에이터 암.
  4. 선단부와 후단부를 가지고 그리고 상기 후단부에 경사진 표면이 마련된 액튜에이터 암;
    상기 액튜에이터 암에 결합되는 플렉셔; 그리고
    상기 플렉셔 암에 결합되는 헤드;를 구비하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 액튜에이터 암 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 경사진 표면은 30도 이하의 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 액튜에이터 암 조립체.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 선단부는 만곡된 모서리를 가지는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 액튜에이터 암 조립체.
  7. 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트에 결합되는 스핀들 모터;
    상기 스핀들 모터에 결합되는 디스크;
    상기 베이스 플레이트에 결합되는 것으로, 선단부와 후단부를 가지고, 후단부에는 경사진 표면이 마련되어 있는 액튜에이터 암;
    상기 액튜에이터 암에 결합되는 보이스 코일 모터;
    상기 액튜에이터 암에 결합되는 플렉셔 암; 그리고
    상기 플렉셔 암에 결합되는 헤드;를 구비하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 경사진 표면은 30도 이하의 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 선단부는 만곡된 모서리를 가지는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
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