KR960016003B1 - 자기 디스크 데이타 저장장치 - Google Patents

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Description

자기 디스크 데이타 저장장치

제1도는 커버를 제거한 전형적인 디스크 드라이브의 개략적 부분평면도.

제2도는 제1도의 디스크 드라이브를 부분적으로 절결한 측면도.

제3도는 디스크 드라이브용 전형적인 디스크 및 스페이서를 나타낸 도면.

제4도는 본 발명에 따른 디스크 스페이서의 개략적인 단면도.

제5a도는 윤활유가 원통형 표면을 따라 이동하는 성향(tendency)을 나타낸 디스크 스페이서의 단면도.

제5b도는 윤활유가 부합하지 않는 표면(noncompliant, surface)을 따라 이동하는 것을 나타내는 디스크 및 스페이서의 부분확대 단면도.

제6a도는 매끄러운 디스크 표면에 대향하고 있는 굴곡헝 스페이서(textured spacer) 표면에 대한 확대도.

제6b도는 2개의 대향 굴곡형 표면을 나타낸 도면.

제7도, 제8도, 제9도, 제l0도, 제l1도, 제12도 및 제13도는 다양한 환경에 적용할 수 있는 본 발명의 실시예를 나타내는 디스크 스페이서의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 자기 디스크 13 : 스페이서

14 : 작동기 조립체 16 : 강성 아암

17 : 만곡부 21: 대향 디스크 표면

22 : 스페이서 링 30 : 윤활유 통로

33 : 와셔 40 : 디스크 스페이서 표면

본 발명은 슬라이더(slider)를 회전 디스크 표면으로부터 이격시키기 위해서 윤활유 박층 또는 윤활유 박막을 이용하는 근접 접촉식 자기 기록 윤활 드라이브에 관한 것이다. 본 발명은, 장치가 작동하는 동안에 스페이서 링 저장용기로부터 윤활유를 원심력에 의해서 발생되는 회전 디스크 표면의 윤활유 손실율과 동일한 비율로 제한 공급함으로써, 상기 장치의 수명동안 윤활막을 유지하는 장치를 제공한다.

디스크 드라이브의 자기 저장밀도가 증가하는 경우, 저장매체의 자기 기록층을 더 얇게해야 되고 또한 자기 기록층과 변환기 사이의 이격은 상대운동 동안에 더 작게 할 필요가 있다. 조기 마모를 급속하게 일으키게 되는 헤드와 디스크의 접촉 또는 고체와 고체의 접촉을 허용하는 일 없이, 회전 디스크 매체와 변환기 사이의 이격을 1마이크로인치 이하로 유지할 필요가 있다. 이러한 이격을 실행하는 한가지 방법은 윤활유 박층을 디스크 표면상에 5 내지 50Å 범위로 유지시키는 것으로, 이 윤활유 박층은 헤드와 디스크 접촉을 방지하기에 충분한 두께를 갖게 하되 헤드와 디스크 사이의 간격을 밀접하게 하도록 충분히 얇게 하는 것이다. 이러한 시스템의 경우, 상기 디스크는 장치를 조립하기 전에(일반적으로 침지 또는 회전에 의해서) 윤활된다. 윤활유는 드라이브의 작동중에 디스크가 매우 천천히 회전하도륵 충분한 정성을 갖는다. 그러나, 단지 한번의 윤활유 공급으로, 장치의 소망하는 수명동안 지속시킬 수 있는 윤활유는 없다. 따라서, 디스크 표면에 윤활막의 보충을 위한 어떠한 시스템이 필요하다.

디스크 기록 표면 윤활막의 성공적이고 만족할만한 보충을 달성하기 위해서는 몇가지의 목적에 부합할 필요가 있다. 저장된 윤활유는, 디스크 드라이브가 노출되는데 예견될 수 있는 모든 작동 조건하에서, 바람직한 범위내의 어떤 비율로 제한공급되어야 한다. 저장용기로부터 유출되거나 또는 방출된 모든 윤활유는 디스크 표면으로 흘러야 한다. 이렇게 하면, 저장된 윤활유의 효과적인 이용을 확실히 함과 아울러 저장용기로부터 방출되는 윤활유의 작은 방울들(droplets)이 디스크 표면에 공급되지 않게 함으로써 윤활유의 소모를 방지할 수 있다. 더욱이, 윤활유의 원주방향의 분배는 균일하여야 하며, 윤활유 유동은 장치가 작동하지 않을 때 효과적으로 정지하여야 한다.

본 발명은 기록 디스크 표면의 내측부에 인접하여 위치되고 기록 데이타 또는 다른 정보를 기록하기 위해 사용되는 트랙밴드내에 반경방향으로 배치된 스페이서 링(spacer ring)을 사용함으로써 실현된다. 저장용기는 윤활막이 디스크 드라이브의 수명동안 접촉하게 되는 디스크 표면상에 윤활막을 보충하는데 필요한 다량의 윤활유를 저장하도록 충분한 내부 용적을 가져야 한다. 저장용기-스페이서 구조체는, 드라이브내에서 적당한 디스크 간격을 위해 필요한 강성을 가지며 윤활유가 저장되는 저장용기의 용적을 제공하는 다수의 환형 영역과, 윤활유를 제어된 방식으로 방출하는 제한공급 구조체를 포함한다. 디스크 표면이 그 위에서 정확히 부합되는 환형 표면이 있다. 스페이서 링의 환형 부합 표면(annular compliant surface)은 정상적인 제조결함이 디스크 표면에서 용인되는 반경을 초과하여 연장된다. 스페이서 링의 반경은 저장용기로부터 디스크 표면으로 방출된 윤활유를 가두기(confine)위해서 디스크 표면에서 국부적 최대 직경을 갖는다. 스페이서 링의 내측부에는 개구를 형성하여 외부의 대기가 저장용기와 연통하도록 한다.

저장용기의 외측부로부터 액체 윤활유를 회전시키고 분배하는 환형 저장용기를 사용함으로써, 작동중에 높은 원심력을 제공하여 장치의 수명중에 윤활유의 분배를 낮은 비율로 유도하고, 비작동 상태에서 작은 제한공급통로가 저장용기내의 윤활유를 효과적으로 밀봉시킨다. 아울러, 반경이 증가함에 따라 원심력이 증가하게 되므로, 저장용기로부터의 윤활유의 공급이 제품의 수명에 걸쳐서 실질적으로 균일하게 된다.

수용능력을 증진하도록 다공 흡수성 물질을 저장용기내에 충진하는 것은 선택사항이다. 이러한 물질이 저장용기의 용적을 감소시킨다 하더라도, 드라이브가 작동하지 않을 때 모세관 현상으로 인하여 유체 윤활유의 누출을 절대적으로 방지하게 될 것이다. 작동중에, 원심력은 윤활유가 저장용기의 최대 내측부에 인접한 공간으로 급속하게 이동되게 할 것이므로, 제한된 흐름이 이미 설명한 바와 같이 발생한다. 회전이 중단되는 경우, 윤활유의 모세관 현상에 의한 수납이 다시 이루어진다. 흡수성 물질을 선택적으로 사용하면, l) 높은제한 공급율; 2) 저점도 윤활유의 사용; 3) 낮은 원심력의 사용(즉, RPM 및/또는 작은 반경이 제한된 흐름을 위해 사용됨) 등의 경우에 있어서 특히 중요하게 된다.

제1도와 제2도는 전형적인 강성 디스크 데이타 저장 장치를 도시한다. 데이타는 다수의 강성 디스크(11)상에 저장되며, 이들 디스크(1l)는 축(3)을 중심으로 회전하는 어떤 조립체와 함께 고정된다. 디스크 스택 조립체는 허브(축)(3)상에 지지된 자기 디스크(11)들을 포함하며, 이들 자기 디스크(11)는 스페이서(13)에 의해서 이격되고 클램프 부재(15)에 의해 지지되어 전체 조립체가 일체로 하여 회전될 수 있게 한다.

전형적인 작동기 조립체(l4)는 일련의 강성 아암(16)을 가지며, 각각의 강성 아암은 변환기 캐리어 헤드(12)를 지지하는 만곡부(flexure)(17)를 갖고 있다. 변환기는 각기 디스크 표면의 자기 기록층내에 있는 동심 트랙상에 데이타를 기록하고 이 동심 트랙으로부터 데이타를 판독하기 위해서 디스크의 데이타 표면에 대향하게 된다. 작동기 조립체(14)는 보이스(voice) 코일 모터(도시하지 않음)에 의해서 대체로 축을 중심으로 회전하여, 변환기를 하나의 동심 트랙으로부터 또다른 동심 트랙으로 이동시킨다. 미합중국 특허 제5,060,095호에는 그러한 전형적인 보이스 코일 모터 드라이브 회전형 작동기에 관해서 상세하게 설명되어 있다. 스핀들과 작동기 조립체는 베이스 부재(19)와 커버(20)로 구성된 밀폐체내에 지지되며, 이 밀폐체는 헤드 디스크 조립체를 주변 환경으로부터 실질적으로 밀폐시킨다. 드라이브 장치는 기밀적으로 밀봉되거나 또는 밀폐체내로 진입한 공기중에 함유된 오염물을 제거하기 위한 공기구멍 필터(breater filter)를 구비하고 있다.

본 발명이 적용될 수 있는 드라이브 장치는 인접한 접촉 디스크 드라이브이며, 이 디스크 드라이브내의 변환기는 액체 윤활막, 특히 고점도 윤활막에 의해서 매체 표면으로부터 이격되고, 이 윤활유는 디스크 드라이브의 수명기간 동안에 보충된다. 액체 윤활유는 강성 디스크용 고점도 윤활유이며, 이 윤활유는 대략 1센티포이즈 이상의 체적 감도(bulk viscosity)를 갖는 과불소화(과플루오르화) 또는 탄화수소 윤활유일 수도 있다.

제3도는 스페이서 링(22)을 개략적으로 도시하는 것으로, 스페이서 링은 대향 디스크 표면(21)을 이격시키며 윤활막이 그 위에서 유지되는 각각의 기록 표면과 인접한다

제4도는 본 발명의 하나의 실시예를 도시한다. 디스크(11)는 윤활유 저장용기의 기능을 제공하기도 하는 스페이서 조립체(23)에 의해서 이격된다. 윤활유가, 디스크 회전에 의해서 소모되는 윤활유를 보충하기 위해서, 저장용기로부터 대향 디스크 표면에 공급된다. 스페이서 부분(25)은 강성이며 인접한 디스크 표면(24)간의 이격거리를 일정하게 유지하는 기능을 수행한다. 디스크 스페이서가 다른 어떤 기능을 수행할 수 있지만, 스페이서의 주요 기능은 인접한 디스크 표면간의 거리 및 평행상태를 정확하게 유지하는 것이다. 환형부재(25), (26)는 개개의 부품으로 이루어질 수도 있으며 또는 디스그 스택 조립체를 단순화시키는 방사상 연결리브(rib) 또는 다른 요소를 갖는 단일부품일 수 있다. 중간의 환형 공간(27)은 저장용기를 형성하도록 윤활유를 거의 흡수하는 다공성 물질(porous material)(28)을 포함한다. 다공성 고체 리테이너(porous solid retainer) 또는 스폰지와 같은 흡수성 물질을 사용하면, 취급과 조립을 최대로 용이하게 할 수 있다. 그러나, 윤활유의 저장 용적을 효과적으로 활용하는 기법은 액체 윤활유의 흐름을 허용하는 얇은 막(membrane)내에 윤활유를 저장하는 것이다 윤활유 통로(30)가 환형 저장용기의 원통 환형 외측 벽면으로부터 각 디스크 표면(24)에 인접한 유출구까지 연장되어 있으며, 이 윤활유 통로는 윤활유를 사전결정된 비율로 디스크 표면으로 방출시키는 제한공급 기능을 수행하는 직경 또는 제한된 크기를 갖는다. 다수의 통로(30)를 주변에 형성함으로써 액체 윤활유를 디스크 표면에 균일하게 공급할 수 있다. 부합된 와셔(compliant washer)(33)는 반경방향 내측 단부(34)를 가지며, 이 와셔(33)의 단부(34)는 와셔(33) 및 인접한 디스크 표면(24)간의 통로로부터 방출되는 윤활유를 포집하도록 절곡되어 있다. 와셔와 디스크의 하나 또는 양 인접한 표면부는 상당히 불균일하므로 그 사이에서 윤활유의 흐름을 가능케 한다. 디스크의 불균일성(irregulariy)은, 굴곡형홈들(texturing grooves)이 반경방향으로 형성되는 경우 디스크 굴곡(disk texture)이 될 수도 있다. 와셔(33)의 반경방향 외측 단부(35)는 90° 보다 더 큰 각도를 형성하도록 절곡되어 있다. 이렇게 하면, 모든 윤활유 방울(droplet) 또는 글로블(globule)들이 디스크 표면쪽으로 방출되게 하여, 윤활유가 밀폐체 표면 쪽으로 분출되어 소모되거나 실제로 장애가 되는 일이 없도록 한다. 벨로우즈형 가압부재로 개략적으로 도시된 압축가능한 환형 가압 부재(36)가 부합된 와셔를 인접한 디스크 표면쪽으로 가압하도록 제공되어 있다. 공기 통로(37)는 공기가 환형 저장용기 공간(27)으로 흐르도록 하여 내부 윤활실과 주변 대기사이의 압력차를 상쇄시킨다. 이렇게 하면 온도변화를 조절하고 또한 공기는 디스크 표면에 공급된 윤활유 만큼의 공간을 메꾸게 된다.

드라이브가 작동하지 않고 그리고 디스크 조립체가 회전하지 않을 때, 조립체는 대기압 상태에 놓여있게 된다. 이러한 상태하에서, 스페이서와 인접 디스크 사이의 간극은 윤활유가 유출될 만큼 충분하지 않을 뿐만 아니라, 제한공급통로(30)의 크기는 작으므로 윤활유가 저장용기(27)로부터 심각할 만큼 유출되지 않는다. 드라이브가 작동하고 또한 스핀들 조립체가 4000RPM의 전형적 작동속도로 회전하는 경우, 제한공급통로(30)를 통해 윤활유를 반경 18㎜정도의 지점까지 보낼 수 있는 원심력은 725Cs이다. 따라서, 이것은 비작동 기간동안에 윤활유가 공급될 수 없게 하는 조건을 만족시키게 된다.

제5a도에 도시한 바와 같이, 스페이서 링의 외벽(42)이 경사형(beveled)이 아니라 원통형상인 경우, 윤활유(44)의 일부분이 점선으로 도시된 바와 같이 디스크로부터 이탈되고 또한 작은 방울(45)로 되어 공기중으로 떨어져 나간다. 제5b도는 다른 바람직하지 않은 상태를 도시한 것으로, 스페이서가 부합되지 않는 경우,정선으로 도시된 바와 같이 디스크 표면(24)과 디스크 스페이서 표면(40)의 양쪽에서 분리된 윤활막(44)을 형성시키게 된다. 하측 윤활막은 디스크 표면을 따라 이동하지만, 부합하지 않는 스페이서 표면을 따라 이동하는 상측 윤활막은 스페이서 표면 및 경사형 표면(41)의 정점부에 모이게 되어 작은 방울(45)로 되어 대기중으로 떨어져 나간다.

제6a도는 평탄한 매끄러운 표면(49)에 결합된 굴곡형 표면(48)을 도시하는 것으로, 굴곡형 홈 또는 오목부는 0.1 내지 3미크론의 깊이(50)를 가지며 윤활유를 제한공급하는 통로를 제공한다. 제6b도는 두개의 굴곡형 정합 표면(48), (52)을 도시한 것으로, 이 굴곡형 정합 표면(48), (52)은 동일한 굴곡깊이가 제2표면에 제공되면 보다 큰 제한공급능력을 제공한다. 효율성을 감안하면, 굴곡형 홈은 반경방향 성분을 가져야 한다. 홈의 구조는 망선형(cross hatch) 굴곡 패턴을 갖는 것이 바람직하며, 이 굴곡 패턴은 서로에 대하여 작은 각도 내지 약 45°각도 정도의 각을 이루는 일련의 조절된 깊이의 불연속 홈으로서 형성된다.

제7도의 실시예에 있어서, 한쌍의 강성 디스크(11)는 스페이서(51)에 의해서 이격되어 있다 스페이서(51)는 강성이며 윤활유 저장용기부(53)를 포함한다. 이 윤활유 저장용기부(53)는 분리된 또는 상호접속된 환형 요홈으로 형성할 수도 있다. 저장 용기에 액체 윤활유를 거의 흡수하는 다공성 흡수 물질을 충진하여 액체 윤활유가 디스크 드라이브 장치의 사용 수명 기간에 걸쳐서 대향 디스크 표면(24)에 점진적으로 방출되게 할 수 있다.

저장용기로부터의 반경방향 내측표면과 반경방향 외측표면에 조절된 미세 요철부(controlled roughness)가 제공되어 있다. 저장용기로부터의 반경방향 외측 요철형 표면(54)은 윤활유 제한공급 인터페이스를 제공하며, 반면에 저장용기로부터의 반경방향 내측 요철형 표면(55)은 공기가 저장용기내로 진입하여 디스그 표면에 제한공급된 윤활유 만큼의 공간을 메꾸게 된다. 제한공급 인터페이스 표면(54)과 공기 진입 표면(55)의 표면 요철 정도는 상당히 작으므로, 디스크 조립체가 회전하지 않을 때 액체 윤활유 또는 공기가 그 표면을 통하여 흐르는 것을 방지하게 된다. 드라이브가 작동하고 디스크 조립체가 회전할 때, 예를들어 3 1/2in직경의 디스크 드라이브가 4000RPM으로 회전하는 경우에 원심력은 반경 18㎜지정에서 700Cs가 될 수 있다.

스페이서의 외주표면(56)은 축 중앙점에서 더 작은 반경으로 형성되어 있으므로, 절두원추형 표면은 디스크 표면(24)에서 90°보다 더 큰 각도를 이룬다. 이렇게 하면, 제5a도를 참조하여 설명한 문제점을 없앨 수 있는 것으로, 디스크 표면에 윤활막으로서 분출되는 윤활유가 디스크 표면에 인접한 모서리에 모이기 보다는 오히려 원통형 표면을 따라서 이동하게 된다. 디스크 표면을 매끄럽게 가공하면, 스페이서가 미세 요철형정합 표면과 충분히 부합되어 윤활유의 작은 방울이 대기로 방출되는 것을 방지하여 오히려 디스크 표면 윤활막의 일부분으로서 유출된다. 이러한 실시예는 부합성을 얻기 위해서 시스템내에 거의 굴곡성(flexibility)을 필요로 하지 않는 거의 평면인 디스크에 있어서 매우 유용하다.

제8도의 실시예는 제7도의 실시예와 유사하지만, 다른 종류의 스페이서(51)를 사용하고 있다 이 스페이서에 있어서, 외측의 플랜지부(58)는 디스크 스택내에 조립되기 전에 점선(59)으로 과장해서 나타낸 것과 같이 축방향을 따라 벌어진 상태로 유지된다. 디스크 스택을 조립 및 클램핑하여 굴곡형 제한공급 인터페이스 표면이 고체 대 고체의 관계로 디스크에 긴밀하게 부합되도록 하면, 상기 플랜지부(58)는 가압력에 의해서 실선으로 나타낸 것과 같이 거의 방사상태로 된다. 스페이서의 축방향 단부에 있는 굴곡형 표면(54), (55)은 각각 윤활유의 조절 공급기능과 저장용기에서 배출된 윤활유의 자리를 채우기 위한 공기의 보충통로 기능을 수행한다.

제9도는 제8도의 실시예와 유사한 실시예를 도시하는 것으로서, 이 실시예에서는 압축된 고강도의 탄성중합체 링(62)으로 플랜지의 부합성 표면(61)을 가압하여 디스크의 당접 표면(24)에 긴밀하게 접촉시킨다. 만일 탄성중합체 링이 충분한 강도를 가지고 있지 않으면, 회전시에 작용하는 강한 원심력으로 인해서 반경방향으로 팽창하게 되고, 이로 인해서 축방향의 강도가 약화된다. 그 결과, 상기 탄성중합체 링은 플랜지를 디스크 표면에 부합도록 가압할 수 없는 것이다. 제8도 및 제9도의 실시예에 있어서, 플랜지 단부 표면(60)은 디스크 표면(24)에 접하는 절두원추형 표면을 헝성하도록 모따기되고 이에 따라 플랜지 단부 표면은 디스크 표면에 대하여 90°이상의 각도를 이룬다. 이렇게 모따기된 표면은 공급 윤활유가 디스크 표면으로부터 이탈하여 플랜지 표면(60)을 따라서 흐르는 것을 방지한다. 제8도 및 제9도의 실시예는, 디스크 표면에 함몰부나 긁힘부 등과 같은 결함이 없고 파형부 및 굴곡부의 진폭이 충분히 커서 스페이서내에 그에 부합하는 영역을 필요로 하는 경우에 특히 유용하다.

제10도의 실시예는 인접한 디스크(1l)의 대향 표면(24) 사이에 배치된 3개의 스페이서를 이용하는 것이다. 저장용기는 윤활유를 담고 있으며, 평상시 이 윤활유는 다공성 물질로 이루어진 환형 링내에 보유된다. 중앙의 환형 스페이서부(66)와 외측의 환형 스페이서부(67) 사이의 미세요철형 접촉면(64), (65)은, 저장용기(53)로부터 환형 표면(69)으로 윤활유를 공급함과 아울러, 내측부 근방의 공기를 저장용기(53)내로 들어가게 하여 윤활유가 배출된 공간을 채우도록 한다. 상기 윤활유 공급용 접촉면(64)의 일단부는 절두원추형 표면(69)의 반경보다 약간 더 작은 반경을 갖는다. 윤활유는 디스크 조립체의 회전시 작용하는 원심력에 의해서 상기 절두원추형 표면(69)을 따라 흐른 다음, 흐름안내로(68)의 안내를 받으면서 윤활유 배출통로(70)를 거쳐 디스크 표면(24)으로 보내진다. 경사부(69)는 윤활유가 확실하게 배출통로로 향하도록 한다. 상기 플랜지부는 제8도의 실시예와 같이, 약간 벌어진 형상의 부합영역을 형성하는 표면을 제공하며, 상기 부합영역은 디스크 스택의 조립 및 클램핑이 진행됨에 따라 플랜지 표면과 디스크 표면이 서로 밀착되게 한다. 상기 부합영역은 제한공급 인터페이스에 비해서 넓은 통로를 제공하기에 충분한 거칠기의 요철부를 가지므로, 저장용기로부터 디스크를 향한 윤활유의 공급은 제한공급 접촉면에 의해서 주로 통제된다. 디스크 표면을 향해 윤활유의 방출이 이루어지는 표면은 90°이상의 각도로 모따기되어 있다. 따라서, 윤활유는 상기 스페이서의 외측 표면을 따라서 디스크 표면으로부터 이탈하지 않게 되고, 오히려 윤활유막의 일부로서 다스크 표면을 향해 방출된다.

제10도의 실시예와 마찬가지로, 제11도의 실시예는 윤활유 제한공급용 접촉면(64)과 공기보충용 접촉면(65)을 갖는 3개의 스페이서를 구비한다. 제한공급된 윤활유는 상기 스페이서의 외측부에 위치한 원추형 표면(75)을 따라서 각각외 디스크 표면(24)으로 이동한다. 탄성중합체 밴드(73)는 스페이서의 중앙부재(66)를 둘러싸며, 탄성 링(77)은 대향 디스크의 표면(24)에 접촉하는 금속성 페이싱(facing)을 포함한다. 상기 탄성링(77)은 제한공급된 윤활유가 디스크 표면을 따라 이동하여 경사면(79)의 외축부 근방에서 유막의 형태로 디스크 표면상에 방출되게 하는 미세요철형 표면의 부합성 금속을 디스크 인터페이스의 표면에 제공한다. 탄성 링(77)은 탄성중합체 플라스틱 또는 연질 금속으로 제조될 수 있는 것으로, 축방향의 치수가 약간 크며, 윤활유의 통로를 형성하는 요철부를 손상시키지 않으면서도 급속성 페이싱(78)을 디스크 표면에 부합하는 형상으로 유지할 수 있는 정도의 압축성을 갖는다. 제10도와 제11도의 구조체는 디스크의 일부분으로서 사용하기에 곤란한 장치에서 이용될 수 있다.

제12도와 제13도는 저장용기(27), (53)를 탄성 링(67)의 강성부에 비해서 반경방향으로 안쪽에 위치시키는 스페이서 링을 도시한다. 윤활유는 관상 통로를 거쳐 저장용기로부터 환형 플레넘(Plenum)(83)으로 흐른다. 상기 윤활유는 상기 플레넘으로부터 제한공급용 인터페이스(30), (64)내로 흘러들어간다. 이러한 구성에 의하면, 장치의 수명이 다할 때까지 제한공급 인터페이스에서 균일한 유체 압력을 유지할 수 있다.

제7도 내지 제13도의 각 실시예는 대향 디스크 표면 사이에 배치된 스페이서의 구조를 도시하고 있다. 디스크 스택의 각 축방향 단부 또는 단일 디스크 드라이브의 양면은 윤활유를 한쪽 표면에만 급유하도록 만들어져야 한다. 일단부에서는 지지허브 구조체가, 타단부에서는 개량형 스페이서 또는 클램프 요소가 디스크 사이에 배치된 스페이서의 축방향 절반부를 포함하도륵 형성된다.

제7도 내지 제13도의 각 실시예의 저장용기는 저장용기의 부품, 예를들면 도면에 도시한 스페이서를 조립하여 디디스크/스핀들 조립체를 완성시키기 전에 윤활유로 채운다. 제7도, 제8도 및 제9도에 도시한 실시예의 저장용기실은 소망하는 양의 윤활유를 함유한 흡수성 매트릭스 물질을 저장용기의 캐비티내로 삽입하므로써 채워질 수 있다. 제10도와 제11도의 실시예에 있어서는, 페쇄가능한 충전 구멍(57)이 형성되어 있으므로, 스페이서부(66), (67)의 조립 후 이 구멍을 통해서 윤활유를 저장용기의 캐비티(57)내로 주입할 수 있다. 저장용기를 충전한 후, 상기 충전 구멍(57)에는 자외선 경화성 에폭시 수지(63)를 채운다. 이때, 상기 에폭시 수지는 스페이서의 표면(67)위로 돌출되지 않도록 해야 한다.

상술한 스페이서형 저장용기 시스템의 작동성능을 향상시키기 위해서는, 상기 제한공급용 표면 및 스페이서의 경사면에 윤활유가 묻지 않는 얇은 내습성 코팅을 입혀서, 디스크 스핀들 조립체의 정지시 윤활유의 흐름을 억제하는 것이 바람직하다. 상기 내습성 코팅은 상기 경사표면에도 형성시켜서 윤활유가 제한공급표면의 출구 근방에서 디스크 표면으로부터 이탈하는 것을 방지할 수도 있다. 상기 내습성 물질은 5 내지 30Å의 두께로 도포된 다음 가열에 의해서 각 표면에 고착된다. 상기 코팅은 디스크 조립체가 회전을 정지하여 원심력을 받지 않을 경우 윤활유의 흐름을 저지하게 되며, 윤활유가 표면장력에 의해서 저장용기내에 유지되도록 한다. 이러한 코팅 물질은 2가지 유형의 윤활유, 즉 과불소화물 또는 탄화수소중 어느 것을 조립체내에서 사용할 것인가에 따라서 선택한다. 이러한 코팅 처리가 필요한 표면의 예로는, 제4도의 통로(30), (33), (37)와, 제7도, 제8도, 제9도의 표면(54), (55), (56), (60)과, 제10도 및 제11도의 표면(64), (65), (71), (72), (79)을 들 수 있다.

다음에는 본 발명에 다른 윤활유 저장용기 시스템의 작동에 관해서 설명한다. 디스크 드라이브가 작동하지 않고 디스크 조립체가 회전하지 않을 경우, 상기 제한공급통로 또는 인터페이스는 윤활유의 유동을 거의 허용하지 않을 정도로 좁혀지며, 따라서 상기 저장용기는 주변대기로부터 효과적으로 밀폐 또는 밀봉된다. 상기 디스크 조립체가 회전을 시작하면, 높은 원심력이 작용하여 윤활유를 상기 제한공급 인터페이스를 통해 ㅎ,ㄹ려보냄으로써, 장치의 수명이 다할 때까지 디스크의 표면상에 윤활유막을 보충한다. 상기 제한공급 인터페이스 또는 통로는 장기간 급유를 실행할 수 있고 급유기간동안 특정 윤활유의 점도 특성에 적응할 수 있는 크기로 형성된다. 상기 윤활유는 환형 저장용기의 외측부로부터 제한공급되고 회전에 따른 원심력은 반경의 증가에 비례해서 증가하므로, 윤활유의 급유속도는 윤활유가 가득 채워진 새로운 저장용기이건, 유효수명이 다형 윤활유가 거의 소모된 저장용기이건 불문하고 항상 허용범위내로 유지된다. 도면에 나타낸 실시예 중에서 어떠한 스페이서를 선택할 것인가 하는 문제는 본 발명이 적용되는 디스크의 표면 품질에 따라서 좌우된다. 일반적으로, 디스크의 표면 품질이 우수할수록 스페이서의 구조는 단순해진다. 어떠한 실시예의 스페이서를 채용하던 간에, 스페이서의 측벽은 낮은 표면에너지의 코팅, 예를들면, 플루오로 폴리머를 피복하여 디스크 표면으로부터 윤활유가 흘러나가는 것을 방지할 수 있다.

이상에서는 바람직한 실시예에 의거하여 본 발명을 설명하였으나, 당업자라면 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 상세 구조 및 형상 등을 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

Claims (16)

1. 내측부 및 외측부를 갖는 적어도 하나의 데이타 저장용 자기 디스크를 구비하고, 상기 디스크의 데이타 저장 표면에는 액체 윤활유막이 형성되어 있는, 디스크 조립체와; 상기 디스크의 내측부 근방에서 상기 데이타 저장 표면상의 데이타 저장 트랙에 대하여 반경방향 내측에 위치하는 것으로서, 장치의 작동중 디스크의 회전에 따른 윤활유막의 손실속도와 대략 동일한 속도로 윤활유를 공급하기 위한 제한 공급수단(metering means)을 갖추고 있는, 윤활유 저장 시스템과; 상기 윤활유 저장 시스템에서 제한공급된 윤활유를 상기 디스크의 데이타 저장 표면에 급유하기 위한 수단을 포함하는 자기 디스크 데이타 저장장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 윤활유 저장 시스템은 윤활유 저장용기를 구비하고, 상기 제한 공급수단은 상기 윤활유 저장용기의 반경방향 외측에 배치되어 있는 자기 디스크 데이타 저장장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제한 공급수단은 상기 디스크 표면쪽으로 가압되는 부합성 요소(compliant element)를 구비하고, 윤활유의 제한 공급은 상기 디스크 및 상기 부합성 요소의 대향 표면중 적어도 한쪽에 형성된 미세 요철부에 의해서 이루어지게 되는 자기 디스크 데이타 저장장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 윤활유 저장 시스템은 복수개의 부품으로 구성되고, 상기 제한 공급수단은 상기 복수개의 부품들간의 접촉면을 포함하고, 상기 접촉면은 소정의 미세요철부를 갖는 것으로서 상기 저장용기의 내부로터 반경방향 외측으로 연장되어 있는 자기 디스크 데이타 저장장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 디스크의 반경방향 외측 가장자리에서 당해 디스크의 표면에 부합하도록 가압되어, 상기 제한 공급수단에 비해 윤활유의 흐름을 약하게 제한하는 윤활유 통로를 제공하는 부합성 부재를 추가로 포함하는 자기 디스크 데이타 저장장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제한 공급수단에서 흘러나온 윤활유를 상기 부합성 부재의 통로로 안내하도록 형성된 흐름안내로(dike)를 추가로 포함하는 자기 디스크 데이타 저장장치.
7. 내측부 및 외측부를 갖는 적어도 하나의 데이타 저장용 디스크를 구비하고, 상기 디스크의 기록 표면에는 1센티포이즈 이상의 점도를 갖는 윤활유 막이 형성되어 있는, 디스크 조립체와, 상기 디스크 조립체의 일부를 구성하고, 상기 디스크의 대향 표면상에서 데이타 저장 트랙의 반경방향 내측에 위치해 있으며, 상기 디스크 조립체와 함께 회전하게 되고, 소정량의 윤활유를 담고 있는 윤활유 저장용기와, 상기 저장용기로부터 윤활유를 통제된 방식으로 방출시켜서 상기 윤활유 막을 보충함과 아울러 디스크 조립체의 회전에 따라 손실된 양 만큼의 윤활유를 채워주는 제한 공급수단을 포함하는 자기 디스크 데이타 저장장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 대향 디스크 표면의 내측부에 접해 있는 디스크 스페이서를 추가로 포함하고, 상기 윤활유 저장용기는 상기 스페이서내에 환형의 공간으로 형성되어 있는 자기 디스크 데이타 저장장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 제한 공급수단은 상기 윤활유 저장용기의 외측부로부터 상기 디스크 스페이서의 외측부에 인접한 디스크 표면까지 연장된 통로수단을 포함하는 자기 디스크 데이타 저장장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 디스크 스페이서는 상기 윤활유 저장용기와의 사이에서 반경방향으로 연장되는 환형의 부합성 인터페이스를 형성하고, 상기 제한 공급수단은 상기 환형 인터페이스의 대향표면상에 형성된 미세요철부로 이루어진 자기 디스크 데이타 저장장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 윤활유 저장용기로부터 상기 디스크 스페이서의 내측부까지 뻗어 있는 한정된 공기통로 수단을 추가로 포함하고, 이에 의해서, 공기가 상기 저장용기내로 들어가서 이미 공급된 윤활유의 자리를 채워주거나 온도나 기압의 변화를 보상하도록 구성된 자기 디스크 데이타 저장장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 디스크 스페이서의 외측부 및 환형 인터페이스의 말단부에서 디스크 표면에 접해 있는 디스크 스페이서의 주변 표면은 디스크 표면에 대하여 90°이상의 각도를 이루도록 모따기되어 있고, 이에 의해서, 상기 인터페이스의 말단부에서 공급되는 윤활유가 스페이서의 주변 표면을 따라 디스크로부터 이탈하지 못하도록 구성된 자기 디스크 데이타 저장장치.
13. 제7항에 있어서, 상기 윤활유 저장용기는 환형의 캐비티(cavity)를 포함하고, 상기 제한 공급수단은 이 환형의 캐비티로부터 반경방향 외측으로 연장된 통로수단을 포함하는 자기 디스크 데이타 저장장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 통로수단은 윤활유가 묻지 않는 내습성 코팅으로 처리되어 있는 자기 디스크 데이타 저징강치.
15. 제14항에 있어서, 상기 환형의 캐비티로부터 반경방향 내측으로 뻗어 있는 공기통로를 추가로 포함하고, 상기 공기통로는 윤활유가 묻지 않는 내습성 코팅으로 처리되어 있는 자기 디스크 데이타 저장장치.
16. 제15항에 있어서, 윤활유를 보유할 수 있도록 상기 환형의 캐비티내에 배치된 흡수성 매트릭스 물질을 추가로 포함하는 자기 디스크 데이타 저장장치.