KR20030091958A - 공기 베어링 슬라이더 - Google Patents

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KR20030091958A
KR20030091958A KR10-2003-7009082A KR20037009082A KR20030091958A KR 20030091958 A KR20030091958 A KR 20030091958A KR 20037009082 A KR20037009082 A KR 20037009082A KR 20030091958 A KR20030091958 A KR 20030091958A
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KR
South Korea
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air bearing
slider
pad
support structure
longitudinal axis
Prior art date
Application number
KR10-2003-7009082A
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English (en)
Inventor
강수-천
Original Assignee
인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B21/00—Head arrangements not specific to the method of recording or reproducing
    • G11B21/16—Supporting the heads; Supporting the sockets for plug-in heads
    • G11B21/20—Supporting the heads; Supporting the sockets for plug-in heads while the head is in operative position but stationary or permitting minor movements to follow irregularities in surface of record carrier
    • G11B21/21—Supporting the heads; Supporting the sockets for plug-in heads while the head is in operative position but stationary or permitting minor movements to follow irregularities in surface of record carrier with provision for maintaining desired spacing of head from record carrier, e.g. fluid-dynamic spacing, slider
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/58—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B5/60—Fluid-dynamic spacing of heads from record-carriers
    • G11B5/6005—Specially adapted for spacing from a rotating disc using a fluid cushion

Abstract

이중 깊이의 슬라이더 공기 베어링 표면은, 슬라이더가 디스크의 텍스쳐화된 랜딩 존 근처에서 램프(ramp)형 부동 높이 프로파일을 달성할 수 있게 한다. 공기 베어링 슬라이더는 슬라이더 본체를 포함하며, 이 슬라이더 본체에는 U자형 선단 ABS 패드가 (이동하는 기록 매체에 대한) 선단 에지 근처에서 그 선단 에지를 따라, 그리고 슬라이더 본체의 각 측면을 부분적으로 따라 형성된다. 전방 스텝 패드는 선단 ABS 패드의 선단 에지 섹션에서부터 슬라이더 본체의 선단 에지까지, ABS 패드의 높이에 비해 낮은 높이로 연장한다. 비대칭형 후방 패드가 슬라이더 본체의 종방향 축선을 따라 슬라이더 본체의 후미 에지에 인접하여 형성된다. 후미 ABS 패드가 후방 패드 위에서 연장하며, 이 후미 ABS 패드는 슬라이더의 종방향 축선에 대해 비대칭형 프로파일을 갖는다. 상기 후미 ABS 패드는 이 후미 ABS 패드의 선단 에지쪽에 슬라이더 본체의 전방을 향하는 만곡된 굴곡 섹션을 갖는다.

Description

공기 베어링 슬라이더{AIR BEARING SLIDER}
디스크 드라이브는 정보를 담고 있는 동심의 데이터 트랙이 있는 회전 가능한 디스크와, 개개의 트랙 상의 데이터의 읽기 및/또는 쓰기를 위한 헤드 또는 트랜스듀셔와, 원하는 트랙으로 헤드를 이동시켜 읽기 또는 쓰기 작동 중에 트랙의 중심선에 그 헤드를 유지하는 헤드용 캐리어에 연결된 액츄에이터를 사용하는 저장 장치이다. 통상적으로는 복수 개의 디스크가 스페이서 링에 의해 분리되어, 디스크 드라이브 모터에 의해 회전하는 허브 상에 적층되어 있다. 하우징이 드라이브 모터 및 헤드 액츄에이터를 지지하며, 헤드-디스크의 인터페이스에 실질적으로 밀봉된 환경을 제공하도록 헤드와 디스크를 둘러싼다.
통상의 자기 기록 디스크 드라이브에서, 헤드 캐리어는 디스크가 그 작동 속도로 회전하는 경우 디스크 표면 위에서 부동(flying)하면서 매우 얇은 공기 쿠션을 유지하는 공기 베어링 슬라이더이다. 이 슬라이더는 슬라이더를 액츄에이터에 연결하는 비교적 취약한 서스펜션에 의해 디스크 표면에 부근에 유지된다. 상기 서스펜션은 스프링 강성(stiffness)에 의해 슬라이드 상에 작은 하중(예컨대, 그램하중)을 제공하여, 그 슬라이더를 디스크 표면을 향해 밀게 되지만, 슬라이더 아래의 공기 베어링에서의 공기 흐름으로 인해 슬라이더를 디스크로부터 떨어지도록 미는 경향이 있는 힘이 생성된다. 슬라이더와 회전 디스크 사이의 간격은 두 힘의 균형에 의해 유지될 수 있다.
접촉 기동 정지식(CSS) 디스크 드라이브에 있어서, 기동 및 정지 작동 중에 공기 베어링을 유지하기에 디스크 회전 속도가 불충분한 경우 공기 베어링 슬라이드가 디스크 표면과 접촉하게 된다. 디스크와 슬라이드 사이의 마모를 감소시키기 위해, 얇은 윤활제층이 디스크 표면 위에 배치된다. 드라이브가 멈추는 경우, 슬라이더는 통상적으로 디스크의 내측 반지름으로 가져가 디스크 표면에 내려진다. 슬라이더를 위한 랜딩(landing) 표면을 제공하여 스틱션(stiction)을 최소화시키기 위해, 전용 텍스쳐를 갖는 랜딩 영역(또는 랜딩 존)이 통상적으로는 디스크 표면의 내측 반지름에 할당된다. 랜딩 존 텍스쳐의 구조는 레이저 공구를 사용하여, 높이가 130 내지 150D인 크레이터(crater) 또는 반구형 범프를 균일한 간격으로 생성함으로써 형성될 수 있다.
스틱션은 슬라이더의 공기 베어링 표면(ABS)이 일정 기간 동안 디스크와 정적 접촉 상태에 있어, 디스크 표면에 대한 병진 운동을 저지하는 경향이 있거나 디스크 표면에 "고착(stick)"되는 경우에 야기된다. 스틱션은 디스크와 슬라이더 사이에서 윤활제의 박막에 의해 생성된 정적 마찰 및 응착력을 비롯한 다양한 인자에 의해 야기된다. 스핀들 모터 전류가 슬라이더와 디스크 사이의 응착력을 극복하기에 충분하지 않을 수 있기 때문에 과도하게 큰 스틱션 힘은 하드 디스크 드라이브가 작동할 수 없게 할 수 있다. 스틱션은 또한 디스크의 회전이 개시될 때 슬라이더가 갑작스럽게 디스크 표면으로부터 벗어나게 되는 경우 헤드 또는 디스크를 손상시킬 수 있다. 게다가, 액츄에이터와 슬라이더 사이의 서스펜션은 슬라이더가 디스크 표면 위에서 부동할 수 있게 하기에는 비교적 취약하기 때문에, 디스크의 갑작스런 회전은 또한 서스펜션을 손상시킬 수 있다. 일반적으로, 랜딩 존의 범프 높이는 스틱션의 수준에 영향을 미치는 가장 중요한 인자 중 하나이다(범프가 높을수록 스틱션은 덜해진다). 스틱션은 또한 랜딩 존에서의 범프의 형상, 크기 및 밀도를 최적화함으로써 감소시킬 수 있다.
디스크의 랜딩 존 영역에 범프 높이가 더 높은 레이저 텍스쳐를 부여함에 있어서의 주요 문제점은 디스크 표면이 부동 헤드에 훨씬 더 가깝게 위치하게 된다는 점이다. 부동 높이와, 텍스쳐 영역의 최정상 영역 간의 여유가 감소되며, 이에 의해 헤드와 디스크가 접촉할 잠재성이 증대되어, 헤드 파괴의 가능성이 높아진다.
IBM의 미국 특허 번호 제5,870,250호에는 슬라이더가 통상적으로 디스크의 데이터 영역의 위에서보다 텍스쳐화된 랜딩 존 위에서 더 높게 부동하게 되는 부동 높이 프로파일을 생성하도록 단일 에칭 깊이 구조를 갖는 다양한 슬라이더 프로파일의 사용을 개시하고 있다. 이 슬라이더 프로파일은 상이한 부동 높이 프로파일을 달성하기 위해 중앙 레일 또는 측면 레일 중 어느 하나를 채용한다.
그러나, 종래 기술의 ABS 슬라이더 구조에 의해 달성되는 부동 높이는 부동 높이 민감성, 고도 손실, 탐색 손실과 같은 다른 작동 인자를 충족시키는 것 외에 낮게 부동할 수 없기 때문에 부동 높이가 낮은 제품에는 적합하지 않다. 기록 밀도를 증대시키기 위한 압력이 부동 높이를 낮추도록 강제하기 때문에, 랜딩 존에서 범프 높이를 유지하는 것과, 데이터 영역에서 낮게 부동할 필요성 사이에 조화를 이룬다는 것은 어려운 과제이다.
본 발명은 일반적으로 자기 기록 디스크 드라이브에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 슬라이더의 공기 베어링 표면의 형상에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 디스크/슬라이더 조합을 도시하는 도면이며,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기 베어링 슬라이더의 사시도이고,
도 3은 도 2의 슬라이더의 공기 베어링 표면의 평면도이며,
도 4a는 도 3의 4A-4A 선을 따라 취한 공기 베어링 슬라이더의 단면도이고,
도 4b는 도 3의 4B-4B 선을 따라 취한 공기 베어링 슬라이더의 단면도이며,
도 5는 공기 베어링 슬라이더의 부동 높이를 디스크의 중심으로부터 반경 방향 거리의 함수로서 나타내는 그래프이고,
도 6은 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 개략적 측면도이며,
도 7은 텍스쳐화된 랜딩 존을 도시하는, 커버가 제거된 상태의 도 6의 디스크 드라이브의 평면도이고,
도 8은 종래 기술의 슬라이더의 공기 베어링 표면의 평면도이며,
도 9는 도 3의 후미 ABS 패드의 확대 평면도이고,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 후미 ABS 패드의 확대 평면도이다.
따라서, 텍스쳐화된 랜딩 존에 내릴 수 있으며 또한 그 랜딩 존과 접촉하지 않으면서 통과할 수 있는 한편, 가능한 한 디스크에 근접하여 평탄한 부동 높이를 유지할 수 있는 개선된 공기 베어링 슬라이더 구조가 필요하다.
따라서, 본 발명은 슬라이더가 디스크의 텍스쳐화된 랜딩 존 근처에서 램프(ramp)형 부동 높이 프로파일을 달성할 수 있게 하는 후방 패드 및 후미 ABS 패드를 갖는 이중 깊이의 슬라이더 공기 베어링 표면을 제공한다. 공기 베어링 슬라이더 구조는 슬라이더 본체를 포함하며, 이 슬라이더 본체에는 U자형 선단 ABS 패드가 (이동하는 기록 매체에 대한) 선단 에지 근처에서 그 선단 에지를 따라, 그리고 슬라이더 본체의 각 측면을 부분적으로 따라 형성된다. 전방 패드는 선단 ABS 패드의 선단 에지 섹션에서부터 슬라이더 본체의 선단 에지까지, ABS 패드의 높이에 비해 낮은 높이로 연장한다. 비대칭형 또는 비스듬한 후방 패드가 슬라이더 본체의 중심선 또는 종방향 축선을 따라 슬라이더 본체의 후미 에지에 인접하여 형성된다. 후미 ABS 패드가 후방 패드 위에서 연장한다. 본 발명의 일 실시예에서, 후미 ABS 패드는 슬라이더의 종방향 축선에 대해 비대칭형 프로파일을 갖는다. 후미 ABS 패드는 종방향 축선의 일측에 (종방향 축선 방향으로) 더 넓은 섹션과, 종방향 축선의 타측에 더 좁은 섹션을 구비하여, 후미 ABS 패드의 선단 에지쪽에만곡된 굴곡 프로파일이 마련되어 있다.
제1 양태에 있어서, 본 발명은, 비교적 매끄러운 데이터 영역과, 적어도 하나의 텍스쳐화된 영역을 갖는 회전하는 기록 매체 위에서 트랜스듀서를 지지하는 공기 베어링 슬라이더로서, 기록 매체의 운동에 대해 선단 에지 및 후미 에지를 구비하고 또한 공기 베어링 슬라이더의 길이를 따른 종방향 축선을 갖는 지지 구조와, 상기 기록 매체에 면하도록 상기 지지 구조에 형성된 공기 베어링 표면을 포함하며, 이 공기 베어링 표면에는 상기 지지 구조 상에 형성되어 공기 베어링 표면에서 개방 공동을 형성하는 거의 U자 형상의 선단 패드와, 상기 종방향 축선을 중심으로 위치한 비대칭형 후미 패드를 포함하는 것인 공기 베어링 슬라이더를 제공한다.
바람직한 실시예에서, 상기 패드는 ABS(공기 베어링 표면) 패드이다. 공기 베이링 슬라이드는 지지 구조의 후미 에지에 부착된 트랜스듀서를 구비한다.
바람직하게는, 상기 지지 구조는 또한 그 지지 구조에서 지지되는 전방 패드를 포함하며, 이 전방 패드상에 선단 패드가 지지된다. 상기 전방 패드는 지지 구조 상의 선단 패드를 지나 그 지지 구조의 선단 에지를 향해 연장하는 섹션을 구비한다. 선단 패드는 전방 패드와 ABS 패드를 포함하며, 전방 패드는 감소된 두께를 가지며 ABS 패드를 지나 지지 구조의 선단 에지를 향해 연장한다. 상기 지지 구조는 또한 종방향 축선을 중심으로 위치한 비대칭형 후방 패드를 지지하며, 그 후방 패드상에 후미 패드가 지지된다.
유리하게는, 상기 후미 패드는 싱기 기록 매체의 운동에 대한 선단 에지를포함하며, 이 선단 에지는 만곡형 프로파일을 갖는다. 게다가, 후미 패드는 종방향 축선의 일측에 배치된 비교적 좁은 섹션과, 종방향 축선의 타측에 배치된 비교적 넓은 섹션을 포함한다. 이 넓은 섹션은 지지 구조의 선단 에지를 향해 외측으로 다소 굴곡되는 '굴곡' 프로파일을 갖는다.
바람직하게는, 상기 비교적 넓은 섹션은 종방향 축선을 중심으로 상기 좁은 섹션보다 평면적에서 약 5 내지 30% 더 크다. 보다 바람직하게는, 상기 비교적 넓은 섹션은 종방향 축선을 중심으로 상기 좁은 섹션보다 평면적에서 약 5 내지 20% 더 크다. 더욱 바람직하게는, 상기 비교적 넓은 섹션은 종방향 축선을 중심으로 상기 좁은 섹션보다 평면적에서 약 10% 더 크다.
바람직하게는, 상기 비교적 넓은 섹션은 상기 좁은 섹션보다 약 5 내지 30% 더 폭이 넓다. 보다 바람직하게는, 상기 비교적 넓은 섹션은 상기 좁은 섹션보다 약 10 내지 20% 더 폭이 넓다. 더욱 바람직하게는, 상기 비교적 넓은 섹션은 상기 좁은 섹션보다 약 15% 더 폭이 넓다.
제2 양태에 있어서, 본 발명은, 자기 디스크 드라이브에서 기록 매체에 대해 슬라이더를 지지하는 서스펜션 조립체로서, 서스펜션 아암과, 이 서스펜션 아암의 원위 단부에 지지된 공기 베어링 슬라이더를 포함하며, 이 공기 베어링 슬라이더에는, 기록 매체의 운동에 대해 선단 에지 및 후미 에지를 구비하고 또한 공기 베어링 슬라이더의 길이를 따른 종방향 축선을 갖는 지지 구조와, 상기 기록 매체에 면하도록 상기 지지 구조에 형성된 공기 베어링 표면이 있고, 이 공기 베어링 표면에는 지지 구조상에 형성되어 공기 베어링 표면에서 개방 공동을 형성하는 거의 U자형상의 선단 패드와, 상기 종방향 축선을 중심으로 위치한 비대칭형 후미 패드가 있는 것인 서스펜션 조립체를 제공한다.
제3 양태에 있어서, 본 발명은, 자기 디스크 드라이브로서, 비교적 매끄러운 데이터 영역과, 적어도 하나의 텍스쳐화된 영역이 있는 동심의 데이터 트랙의 데이터 표면이 마련된 자기 기록 매체와, 이 기록 매체를 회전시키는 모터 드라이브와, 공기 베어링 슬라이더를 포함하며, 이 공기 베어링 슬라이더에는, 기록 매체의 운동에 대해 선단 에지 및 후미 에지를 구비하고 또한 공기 베어링 슬라이더의 길이를 따른 종방향 축선을 갖는 지지 구조와, 상기 기록 매체에 면하도록 상기 지지 구조에 형성된 공기 베어링 표면이 있고, 이 공기 베어링 표면에는 지지 구조상에 형성되어 공기 베어링 표면에서 개방 공동을 형성하는 거의 U자 형상의 선단 패드와, 상기 종방향 축선을 중심으로 위치한 비대칭형 후미 패드와, 상기 슬라이더의 후미 에지에 부착된 트랜스듀서와, 상기 슬라이더를 상기 기록 매체에 대해 데이터 표면 상의 선택된 트랙으로 선회하여 배치하도록 그 슬라이더에 연결되는 액츄에이터 조립체와, 상기 모터 드라이브와 액츄에이터 조립체의 작동을 제어하는 동시에 상기 데이터 표면으로부터 읽혀진 데이터 및 그에 쓰여진 데이터를 처리하는 전자적 모듈이 있는 것인 자기 디스크 드라이브를 제공한다.
첨부된 도면에 도시되어 있는 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 참조로 하여, 단지 예로서만 본 발명을 이하에서 설명한다.
도 1은 디스크/슬라이더 조합(120)을 도시한다. 디스크(16)는 내경부(124)와 외경부(126)를 갖는다. 내경부(124)에는 스틱션을 감소시키도록 레이저 텍스쳐화된 시동-정지 랜딩 존(34)이 있다. 디스크(16)의 나머지 부분은 비교적 매끄러운 자기 기록 표면(35)이다. 당업자라면 디스크(16)의 전체 표면이 텍스쳐화된 표면을 포함할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 그러나, 당업자들은 그 텍스쳐가 랜딩 존(34)에 위에서 훨씬 더 거칠게 되어 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 도 1에서는 텍스쳐 표면을 확대 도시하지는 않으며, 오히려 디스크/슬라이더조합(120)의 부동 높이 프로파일을 도시한다. 공기 베어링 슬라이더(78)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 랜딩 존(34) 위에서 선택된 부동 높이(135)를 나타낸다. 그러나, 공기 베어링 슬라이더(78)가 랜딩 존(34)으로부터 떨어져 회전하는 자기 기록 표면(35) 상의 소정 위치에 배치됨에 따라, 공기 베어링 슬라이더(78)는 보다 낮은 부동 높이(134)를 나타낸다. 곡선(104)이 랜딩 존에서부터 디스크의 기록 표면(35)을 가로지르는 부동 높이 프로파일을 나타내고 있는 도 5를 참조하라.
도 2에서는 슬라이더(78)의 공기 베어링 표면을 사시도로 나타내고 있다. 도 3에는 슬라이더(78)의 공기 베어링 표면의 평면도가 도시되어 있고, 도 4a 및 도 4b는 공기 베어링 표면의 이중 깊이 구조를 보여주는 슬라이더(78)의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 슬라이더(78)는 도 3에서 디스크(16)의 운동[화살표(100)로 나타냄]에 대한 선단 에지(72) 및 후미 에지(76)와, 슬라이더(78)의 길이를 따른 종방향 축선(80)이 있는 본체(66)를 구비한다. 슬라이더(78)는 또한 슬라이더 본체(66) 상에 선단 에지(72)를 따라, 그리고 부분적으로는 그 슬라이더(78)의 좌우측면을 따라 형성된 U자형 전방 패드(68)를 포함한다. 이 전방 패드(68)의 높이는 도시된 특정 실시예에서 1.32 내지 1.52㎜ 정도이다. U자형 선단 ABS 패드(60)가 전방 패드(68)상에 형성되어 전방 패드(68)의 후방 절반[섹션(68)]에서부터 연장하며, 패드(68) 위의 측면 ABS 패드(61, 63)를 따라 이어진다. 도시된 실시예에 있어서, ABS 패드(60)는 패드(68) 위에서 높이가 0.18 내지 0.28㎜ 정도이다. ABS 패드(60)와 패드(68)는 함께 공기 베어링 표면의 전방 중심에 거의 U자형 벽체를갖는 "공동(69)"를 형성하는 것을 알 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, ABS 패드(60)는 측면 ABS 패드(63)가 ABS 패드(60)의 전방 섹션(62)과 만나는 모서리에서 정해진 각도(67)로 비스듬하게 된다. 이 각도(67)는 디스크(16)의 랜딩 존(34)에서 슬라이더(78)의 이륙 속도를 향상시키는 데 도움이 되며, 디스크의 중간 및 외경부를 향한 슬라이더의 부동 높이에 미미한 영향을 미친다. 각도(67)는 랜딩 존의 일반적인 방향 쪽이다. 도 3에서, 디스크(16)의 중심은 전체적으로 도면부호 11로 표시되며, 디스크(16)의 회전 방향은 화살표(101)로 표시된다. 각도(67)는, 슬라이더의 이륙 속도를 최대화하고 디스크 표면에 걸친 목표 부동 높이 프로파일을 충족시킴으로써 결정된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 패드(68)의 전방 섹션은, 후미 에지(76)에 대해 선단 에지(72)의 양력을 향상시켜 디스크 드라이브의 작동 중에 슬라이더(78)의 포지티브 피치를 달성하도록 본체(66)쪽으로 선단 에지(72)를 향해 하향 경사질 수 있다.
비대칭형 또는 비스듬한 6각형의 후방 패드(74)는 본체 상에서 부분적으로는 후미 에지(76)를 따라 형성되어, 종방향 축선(60)의 근처에 중심을 두게 된다. 후방 패드(74)는 일반적으로 후미 에지(76)의 넓은 단부에서부터 슬라이더(78)를 향해 좁은 단부로 테이퍼진다. 도 3에 도시한 실시예에서, 후미 에지(76) 근처에서 후방 패드(74)의 측면들은 평행하며, 그 후에 대략 40도의 각도로 슬라이더(78)의 중심을 향해 비스듬하게 된다. 후방 패드(74)의 크기는 폭이 520㎜, 종방향 축선 방향으로 580㎜ 정도이며, 후방 패드(74)의 높이는 1.32 내지 1.52㎜ 정도이다[슬라이더 본체(66)는 1.0㎜의 폭과, 종방향 축선 방향으로 1.245㎜ 정도의 치수를 갖는다].
후미 ABS 패드(64)는 슬라이더(78)의 후미 에지(76)에 근접한 지점의 후방 패드(74) 위에서 연장한다. 후미 ABS 패드(64)의 크기는 400㎜ × 90㎜ 정도이며, 그 높이는 0.18 내지 0.28㎜이다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 후미 ABS 패드(64)는 슬라이더의 종방향 축선(80)에 대해 비대칭형 프로파일을 갖는다. 후미 ABS 패드(64)는 종방향 축선의 일측에서 [종방향 축선(80) 방향으로] 넓은 섹션(77)과, 종방향 축선의 타측에서 좁은 섹션(75)을 구비하여, 이 후미 ABS 패드의 선단 에지쪽에 만곡된 굴곡 프로파일을 갖는다. 도 3에 도시한 바와 같이, 좁은 섹션(75)은 디스크(16)의 중심(11)에 보다 가까운 쪽에 있다. 전반적으로 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 자기 트랜스듀서(5)가 슬라이더의 후미 에지(76)쪽에 부착되어 종방향 축선(80)을 따라 중심이 위치한다.
도시된 실시예에서, 후미 ABS 패드(64)의 좁은 섹션(75)의 선단 에지는 슬라이더(78)의 후미 에지(76)와 실질적으로 평행하며, 넓은 섹션(77)은 슬라이더(78)의 선단 에지(72)를 향해 다소 외측으로 굴곡되어, ABS 패드(64)의 선단 에지를 따라 "혹(hump)" 또는 굴곡 프로파일(71)을 형성한다. 후미 ABS 패드(64)의 후미 에지의 중앙 섹션은 슬라이더(78)의 선단 에지(72)를 향해 약간 굴곡되기 전에 슬라이더(78)의 후미 에지(76)에 대해 평행하다. 후미 ABS 패드(64)의 좌우측 모서리는 약간 라운드져 있다.
도 9를 참조하면, 후미 ABS 패드(64)의 굴곡 프로파일이 보다 명확하게 도시되어 있다. 그 프로파일의 표준화된 치수가 이하의 표 1에 표준화된 X-Y 좌표의항으로 주어진다. X 값은 슬라이더(78)의 선단 에지(78)에서부터 측정할 경우 후미 ABS 패드(64)의 둘레를 따른 점들의 위치를 나타내며, 슬라이더의 종방향 길이를 사용하여 표준화된다(전술한 예에 대해, 슬라이더의 길이는 1.245㎜임). Y 값은 (도 3에서 보아)좌측 에지로부터 측정할 경우, 후미 ABS 패드(64)의 둘레를 따른 점들의 위치를 나타내며, 이 또한 슬라이더의 길이를 사용하여 표준화된다. 이 실시예에서, 종방향 축선(80)에 대해 넓은 섹션(77)의 평면적은 좁은 섹션(75)의 평면적보다 약 10% 크다. 넓은 섹션(77)은 좁은 섹션(75)보다 약 15% 폭이 넓다.
점 X Y
a .91 .25
b .92 .24
c .93 .22
d .94 .21
e .95 .21
f .95 .23
g .97 .31
h .98 .31
i .98 .49
j .97 .49
k .95 .56
l .95 .57
m .94 .57
n .93 .56
o .92 .55
p .91 .53
q .90 .45
r .91 .38
도 10은 후미 ABS 패드(164)의 굴곡 프로파일의 다른 실시예이다. X-Y의 표준화된 좌표가 이하의 표 2에 제시되어 있다. 이 실시예에서, 종방향 축선(80)에 대해 섹션(77)의 평면적은 섹션(75)의 평면적보다 약 20% 크다. 넓은 섹션(77)은 좁은 섹션(75)보다 약 30% 폭이 넓다.
점 X Y
a .91 .27
b .93 .24
c .95 .24
d .97 .32
e .98 .32
f .98 .48
g .97 .48
h .95 .56
i .92 .56
j .89 .52
k .89 .44
l .91 .38
후미 ABS 패드(64)의 크기, 위치 및 형상은 부동 높이 프로파일 및 부동 높이 민감성, 고도 손실, 탐색 손실과 같은 슬라이더(78)의 다른 기능적 요건에 영향을 미치는 파라미터의 일부이다. 후미 ABS 패드(64)의 선단 에지의 우측[넓은 섹션(77)]을 따른 굴곡 프로파일은 슬라이더(78)의 부동 높이의 미세한 조정을 제공한다. 본 발명의 한가지 이점에 따르면, 굴곡 프로파일은 디스크의 랜딩 존에서의 부동 높이의 증가를 제공하며, 디스크(16)의 기록 표면(35)에서 영향을 덜 미치게 된다. 굴곡의 정도가 슬라이더의 부동 높이에 직접적으로 영향을 미치며, 이로 인해 굴곡 정도가 크면[예를 들면, 도 10에 도시한 후미 ABS 패드(164)에 있어서] 파라미터가 동일한 경우 부동 높이를 증가시킨다. 종방향 축선(80)에 대해 섹션들의 주어진 길이[종방향 축선(80)의 직각 방향으로]에 있어서, 넓은 섹션(77)은 좁은 섹션(75)보다 평면적에서 약 5 내지 30%크며, 바람직하게는 약 5 내지 20% 크며, 더욱 바람직하게는 10%크며, 넓은 섹션(77)은 좁은 섹션(75)보다 약 5 내지 30% 더, 바람직하게는 10 내지 20% 더, 더욱 바람직하게는 15% 더 폭이 넓다.
또한, ABS 패드(64)의 선단 에지를 따른 굴곡 프로파일의 위치 또한 부동 높이에 영향을 미친다. 굴곡 프로파일(71)이 후미 ABS 패드(64)의 선단 에지의 중간[또는 종방향 축선(80)]에 더 근접하여 배치되는 경우, 디스크(16)의 기록 표면(35) 위에서 슬라이더의 부동 높이를 증대시킬 것이다.
지지 본체(66), 후방 및 전방 패드(74, 68), 선단 및 후미 ABS 패드(60, 64)를 포함하는 슬라이더(78)는 매우 경질의 재료, 통상적으로는 알루미늄 티타늄 카바이드(Al2TiC)로 만들어진다. 도시된 실시예에서 ABS 패드(60, 64)가 그 아래에 놓인 패드(74, 68)와는 별개의 층으로 도시되어 있지만, 동일한 재료의 일체형 구조로 슬라이더를 구성하는 것은 본 발명의 범위에 포함된다. 그러한 슬라이더의 구성은 종래 기술의 방법에 의해 제조될 수 있다. 통상적으로, 이러한 제조를 위해서는 하나 이상의 증착(예를 들면, 이온 빔 증착 등) 및/또는 에칭 단계[예를 들면, 이온 밀링(IM), 반응성 이온 에칭(RIE) 등]를 포함하는 일련의 단계가 요구된다. 도면에 도시된 실시예에 있어서, 전방 및 후방 패드(68, 74)를 위한 스텝은 RIE 방법에 의해 생성되고 선단 및 후미 패드(60, 64)를 위한 스텝은 IM 방법에 의해 생성되며, 이는 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다.
회전하는 디스크(16)에 의해 생성되는 공기 속도가 기록 표면(35)에 걸친 상이한 반지름에서 크기 및 슬라이더(78)에 대한 방향 모두가 변화하기 때문에, 상기 슬라이더(78)는 변화하는 공기 속도를 보상하여 기록 표면(35)에 걸쳐 일정한 부동 높이를 유지할 수 있게 해주는 공기 베어링 표면을 구비하는 것이 바람직하다. 이슬라이더(78)의 구조는 공기 베어링 표면 아래에 상이한 압력 존을 갖는다. 슬라이더(78)의 공기 베어링 표면이 회전하는 자기 디스크(16)의 자기 기록 표면(35)에 인접하게 배치되어 서스펜션(24)의 그램 하중으로터 인가된 그램 하중에 대한 반작용력을 제공하는 경우에 압력 존이 형성된다. 공기 베어링 압력의 힘과 슬라이더(78) 상에 인가된 하중은, 슬라이더(78)에 대해 원하는 부동 특성을 달성할 수 있는 방식으로 균형을 이룬다. 작동 시에, 슬라이더 아래로 지나가는 공기는 전방 레일(68), 선단 ABS 패드(60), 및 측면 ABS 패드(61, 63)에 의해 형성된 공동(69)에서 팽창하여, 음압(negative pressure)을 야기한다. 이러한 공동 영역에 걸친 음압은 슬라이더를 디스크 표면으로 강제하여 슬라이더(78)의 피치를 감소시키는 자중(self-load) 힘을 슬라이드에 제공한다. 음압의 크기는 공동(69)의 크기 및 형상의 함수이다. 선단 ABS 패드(60), 측면 ABS 패드(61, 63) 및 후미 ABS 패드(64)는 음압보다 큰 양압(positive pressure) 또는 하중을 제공하여, 디스크 표면 위에서 서스펜션(24)의 그램 하중과 균형을 이루어 슬라이더를 유지시킨다. 본 발명의 슬라이더 ABS 구성에서, 압력 성분은 이동하는 자기 디스크(16)에 대해 원하는 피치 각도로 소정 피치 고도를 갖고 슬라이더(78)가 부동하는 방식으로 보상하며, 상기 피치 고도에 의해 자기 트랜스듀서가 장착되는 슬라이더(78)의 후미 에지(76)가 디스크 표면(35)에 가장 근접하게 되고, 자기 기록 표면(35) 위에서 실질적으로 일정한 부동 높이로 간격을 유지하게 된다. 변화하는 디스크 표면 속도로 인한 음압의 변화는 양압에서의 변화를 동반함으로써 실실적으로 상쇄된다.
도 5는 도 1에 도시한 공기 베어링 슬라이더(78)의 부동 높이 프로파일(104)을 도 8에 도시한 IBM의 종래 기술의 슬라이더(200)와 비교하여 나타내는 그래프이다. 종래 기술의 슬라이더(200)는 실질적으로 대칭형 후방 ABS 패드를 구비하며, 이 패드는 슬라이더(200)의 후미 에지(76)와 평행한 평탄한 선단 에지(204)와, 약간 내측으로 테이퍼진 후미 에지(206)를 구비한다.
도 1을 참조하면, 부동 높이는 자기 트랜스듀서에서부터 디스크 표면까지 측정된 높이다. 상기 그래프에 사용된 데이터는 IBM에 의해 개발된 독점 모델링 툴을 사용하여 얻었으며, 그 데이터는 실제 부동 높이 측정을 통해 정확한 것으로 확인되었다. 상기 디스크는 2.5 그램의 하중이 슬라이더에 가해지면서 7,200RPM으로 작동하였다. 반경 방향 거리는 수평축(90)을 따라 인치 단위로 나타내었으며, 부동 높이는 수직축(92)을 따라 마이크로인치 단위로 나타내었다. 본 발명의 슬라이더에 있어서, 디스크 표면 위에서 자기 트랜스듀서의 공칭 부동 높이는 곡선(104)으로 도시되며, 곡선(116)은 종래 기술의 슬라이더에 대한 평균 부동 높이를 나타낸다. 슬라이더가 디스크 표면을 가로질러 부동할 때 시간이 지남에 따라 실제 부동 높이가 다소 변동하기 때문에 평균 부동 높이를 사용한다. 본 발명의 슬라이더(78)를 나타내는 곡선(104)은 디스크의 표면에 걸친 자기 트랜스듀서의 상이한 천이점을 나타내는 5개의 데이터 점으로 이루어진다. 랜딩 존(34)은 데이터 점(94)과 데이터 점(96) 사이의 영역에 위치하며, 0.612in 내지 0.836in 정도의 반경 방향 범위에 있다. 종래 기술의 슬라이더를 나타내는 곡선(116)은 4개의 데이터 점으로 이루어지지만, 랜딩 존에서의 부동 높이는 종래 기술의 슬라이더(200)에 의해 지정되지 않았기 때문에 외삽법으로 랜딩 존(34)을 추정하였다.
상기 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 슬라이더의 곡선(104)은 디스크(16)의 랜딩 존(34)[데이터 점(94, 96)]에 걸쳐 비교적 높은 부동 높이를 나타내며, 슬라이더가 데이터 기록 영역(35)[데이터 점(98, 100, 102)]에 도달함에 따라 보다 낮은 부동 높이로 경사진다. 외경부(102)를 향해, 슬라이더는 계속 비교적 일정한 부동 높이를 나타내지만, 디스크의 속도는 내경부보다 빨리 회전한다. 이와 달리, 곡선(116)으로 나타낸 종래 기술의 슬라이더의 부동 높이는 디스크의 전체 기록 표면(35)에 걸쳐[데이터 점(106, 108, 110, 112, 114)] 비교적 일정한 부동 높이를 나타낸다. 슬라이더(78)에 대한 부동 높이 곡선(104)은 슬라이더가 랜딩 존(34) 위에서 더 높게 부동하며 디스크(16)의 데이터 기록 영역(35) 위에서 더 낮게 부동하게 되는 슬라이더의 램프형 프로파일을 나타낸다.
도 6 및 도 7에 있어서, 본 발명에 따른 슬라이더를 사용하는 접촉 기동/정지 디스크 드라이브의 개략적 단면도와 평면도가 도시되어 있다. 레이저 텍스쳐화된 랜딩 존을 갖는 디스크 드라이브의 일반적인 작동은, 본 명세서에 참조로서 전체적으로 인용된 "텍스쳐화된 랜딩 존에서의 헤드-디스크 마모를 최소화시킨 접촉 기동/정지 디스크 드라이브(Contact Start/Stop Disk Drive with Minimized Head-Disk Wear in Textured Landing Zone)"라는 명칭의 IBM의 미국 특허 번호 제5,729,399호에 기재되어 있다.
디스크 드라이브는 스핀들 모터(12)와 액츄에이터(14)가 고정되는 베이스(10)를 포함한다. 이 베이스(10)와 커버(11)는 디스크 드라이브에 실질적으로 밀봉된 하우징을 제공한다. 통상적으로, 베이스(10)와 커버(11) 사이에는 개스킷(13)이 위치한다. 자기 기록 디스크(16)는 스핀들 또는 허브(18)에 의해 스핀들 모터(12)에 연결된다. 디스크(16)는 디스크 데이터 영역(35)으로부터 떨어진 디스크 내경부 근처에 텍스쳐화된 전용 랜딩 존(34)을 구비한다. 윤할제 박막(50)이 디스크(16)의 표면에 유지되어 있다. 읽기/쓰기 트랜스듀서 또는 헤드(25)는 공기 베어링 슬라이더(78)와 같은 헤드 캐리어의 후미 단부에 형성된다. 헤드(25)는 유도형(inductive) 읽기/쓰기 트랜스듀서이거나, 자기 저항식(MR) 또는 자이언트 MR식 헤드를 구비한 유도형 쓰기 헤드일 수 있다. 슬라이더(78)는 강성 아암(22)과 서스펜션(24)에 의해 액츄에이터(14)에 연결되며, 서스펜션(24)은 슬라이드(78)를 기록 디스크(16)의 표면상으로 강제하는 압박력을 제공한다. 헤드(25)가 있는 슬라이더(78), 아암(22) 및 서스펜션(24)은 헤드-아암 조립체(26)로서 지칭된다. 액츄에이터(14)는 코일(21)을 구비한 평형 회전식 보이스 코일모터(VCM)(balanced rotary voice coil motor)이며, 상기 코일은 이 코일(21)에 전류가 인가될 경우 자석 조립체(23)의 고정된 자기장을 통해 움직이게 된다. 내경측 충돌 멈춤부(31)와 외경측 충돌 멈춤부(32)가 베이스(10)에 장착되어, 회전식 액츄에이터(14)의 이동을 제한한다. 래치(30)가 또한 액츄에이터 또는 아암(22)과 맞물리도록 베이스(10)에 장착되어, 디스크 드라이브가 작동하고 있지 않는 경우 액츄에이터(14)의 움직임을 억제한다.
도 7의 슬라이더(78)의 공기 베어링 표면의 형상은 디스크(16)의 중심에 관한 액츄에이터 아암(22)의 독특한 위치 때문에 도 3에 도시된 공기 베어링 표면의 경상(鏡像)이라는 점을 주지해야 한다. 예를 들면, 각도(67)와 측면 ABS 패드(63)는 랜딩 존(34)에 더 가까운 슬라이드(78)의 측면에 있다(이 측면에는 위로 향하는 대신에 도 7에서 디스크(16)를 향하는 공기 베어링 표면이 있다).
디스크 드라이브가 정지되는 경우, 액츄에이터(14)는 그것의 파킹(parking) 위치에, 즉 액츄에이터(22)가 래치(30)에 의해 걸려 있고 슬라이더(78)의 공기 베어링 표면이 디스크의 내경부 근처의 디스크 랜딩 존(34)의 레이저 텍스쳐화된 표면과 접촉 상태에 있게 된다. 디스크 드라이브가 작동하는 동안에, 스핀들 모터(12)는 디스크(16)를 회전시키며, 액츄에이터(22)는 걸림이 해제되어 디스크(16)상의 디스크 트랙의 표면을 가로질러 거의 반경 방향으로 슬라이더(78)를 이동시키도록 샤프트(19)에서 선회한다. 정확한 데이터 트랙 접속과, 중심선 위치 설정이 제어 전자 장치[모듈(13)로 개략적으로 도시함]에 의해 이루어지며, 이 제어 전자 장치는 디스크에 기록되어 헤드에 의해 읽혀지는 위치 결정 서보 기구의 정보를 받아들인다.
헤드(25)에 의해 디스크 데이터 영역(35)에서 검출된 데이터는 아암(22)에 위치한 집적 회로칩(15) 내의 신호 증폭 및 처리 회로에 의해 데이터 리드백 신호(data readback signal)로 처리된다. 헤드(25)에서부터 신호를 유연 케이블(17)을 통해 칩(15)으로 전달하며, 이 칩이 케이블(19)을 통해 출력 신호를 전송한다.

Claims (15)

  1. 비교적 매끄러운 데이터 영역과, 적어도 하나의 텍스쳐화된 영역을 갖는 회전하는 기록 매체 위에서 트랜스듀서를 지지하는 공기 베어링 슬라이더로서,
    상기 기록 매체의 운동에 대한 선단 에지 및 후미 에지를 구비하고 또한 상기 공기 베어링 슬라이더의 길이를 따른 종방향 축선을 갖는 지지 구조와,
    상기 기록 매체에 면하도록 상기 지지 구조에 형성된 공기 베어링 표면
    을 포함하며, 상기 공기 베어링 표면은,
    상기 지지 구조에 형성되어 상기 공기 베어링 표면에 개방 공동을 형성하는 거의 U자 형상의 선단 패드와,
    상기 종방향 축선을 중심으로 위치한 비대칭형 후미 패드
    를 포함하는 것인 공기 베어링 슬라이더.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지지 구조는 이 지지 구조에 지지되는 전방 패드를 더 포함하며, 이 전방 패드에 상기 선단 패드가 지지되고, 상기 전방 패드는 그 지지 구조 상의 선단 패드를 지나 상기 지지 구조의 선단 에지를 향해 연장하는 섹션을 구비하는 것인 공기 베어링 슬라이더.
  3. 제1항에 있어서, 상기 선단 패드는 전방 패드와 소정 패드를 포함하며, 상기 전방 패드는 감소된 두께를 가지며 상기 소정 패드를 지나 상기 지지 구조의 선단에지를 향해 연장하는 것인 공기 베어링 슬라이더.
  4. 제3항에 있어서, 상기 지지 구조는 또한 상기 종방향 축선을 중심으로 위치한 비대칭형 후방 패드를 지지하며, 이 후방 패드 상에 상기 후미 패드가 지지되는 것인 공기 베어링 슬라이더.
  5. 제4항에 있어서, 상기 후미 패드는 상기 기록 매체의 운동에 대한 선단 에지를 포함하며, 이 선단 에지는 만곡형 프로파일을 갖는 것인 공기 베어링 슬라이더.
  6. 제5항에 있어서, 상기 후미 패드는 상기 종방향 축선의 일측에 배치된 비교적 좁은 섹션과, 상기 종방향 축선의 타측에 배치된 비교적 넓은 섹션을 포함하는 것인 공기 베어링 슬라이더.
  7. 제6항에 있어서, 상기 비교적 넓은 섹션은 상기 종방향 축선을 중심으로 상기 좁은 섹션보다 평면적에서 약 5 내지 30% 더 큰 것인 공기 베어링 슬라이더.
  8. 제7항에 있어서, 상기 비교적 넓은 섹션은 상기 종방향 축선을 중심으로 상기 좁은 섹션보다 평면적에서 약 5 내지 20% 더 큰 것인 공기 베어링 슬라이더.
  9. 제8항에 있어서, 상기 비교적 넓은 섹션은 상기 종방향 축선을 중심으로 상기 좁은 섹션보다 평면적에서 약 10% 더 큰 것인 공기 베어링 슬라이더.
  10. 제6항에 있어서, 상기 비교적 넓은 섹션은 상기 좁은 섹션보다 약 5 내지 30% 더 폭이 넓은 것인 공기 베어링 슬라이더.
  11. 제10항에 있어서, 상기 비교적 넓은 섹션은 상기 좁은 섹션보다 약 10 내지 20% 더 폭이 넓은 것인 공기 베어링 슬라이더.
  12. 제11항에 있어서, 상기 비교적 넓은 섹션은 좁은 섹션보다 약 15% 더 폭이 넓은 것인 공기 베어링 슬라이더.
  13. 선행하는 항들 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 지지 구조의 후미 에지에 부착되는 트랜스듀서를 포함하는 공기 베어링 슬라이더.
  14. 자기 디스크 드라이브에서 기록 매체에 대해 슬라이더를 지지하는 서스펜션 조립체로서,
    서스펜션 아암과,
    상기 서스펜션 아암의 원위 단부에 지지된 공기 베어링 슬라이더
    를 포함하며, 상기 공기 베어링 슬라이더는,
    상기 기록 매체의 운동에 대한 선단 에지 및 후미 에지를 구비하고 또한 상기 공기 베어링 슬라이더의 길이를 따른 종방향 축선을 갖는 지지 구조와,
    상기 기록 매체에 면하도록 상기 지지 구조상에 형성된 공기 베어링 표면
    을 포함하며, 상기 공기 베어링 표면은,
    상기 지지 구조상에 형성되어 상기 공기 베어링 표면에 개방 공동을 형성하는 거의 U자 형상의 선단 패드와,
    상기 종방향 축선을 중심으로 위치한 비대칭형 후미 패드를 포함하는 것인 서스펜션 조립체.
  15. 자기 디스크 드라이브로서,
    비교적 매끄러운 데이터 영역과, 적어도 하나의 텍스쳐화된 영역이 있는 동심의 데이터 트랙의 데이터 표면이 마련된 자기 기록 매체와,
    상기 기록 매체를 회전시키는 모터 드라이브와,
    공기 베어링 슬라이더
    를 포함하며, 상기 공기 베어링 슬라이더는,
    상기 기록 매체의 운동에 대한 선단 에지 및 후미 에지를 구비하고 또한 상기 공기 베어링 슬라이더의 길이를 따른 종방향 축선을 갖는 지지 구조와,
    상기 기록 매체에 면하도록 상기 지지 구조 상에 형성된 공기 베어링 표면
    을 포함하며, 상기 공기 베어링 표면은,
    상기 지지 구조상에 형성되어 상기 공기 베어링 표면에 개방 공동을 형성하는 거의 U자 형상의 선단 패드와,
    상기 종방향 축선을 중심으로 위치한 비대칭형 후미 패드와,
    상기 슬라이더의 후미 에지에 부착된 트랜스듀서와,
    상기 슬라이더를 상기 기록 매체에 대해 데이터 표면상의 선택된 트랙으로 선회하여 배치시키도록 그 슬라이더에 연결되는 액츄에이터 조립체와,
    상기 모터 드라이브와 상기 액츄에이터 조립체의 작동을 제어하고 상기 데이터 표면으로부터 읽혀진 데이터 및 그에 데이터 표면에 쓰여진 데이터를 처리하는 전자적 모듈을 포함하는 것인 자기 디스크 드라이브.
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