KR100843237B1 - 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치 - Google Patents

Abstract

베이스 부재에 회전 가능하게 설치된 스윙 아암과, 스윙 아암의 일단부에 결합된 VCM 코일과, VCM 코일의 하부와 상부에 각각 배치된 하부 요크 및 상부 요크와, 하부 요크 및 상부 요크 중 적어도 하나에 부착된 마그네트를 가진 액츄에이터를 헤드 파킹 위치에 로킹시키기 위한 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치가 개시된다. 개시된 액츄에이터 래치 장치는, 스윙 아암의 일단부에 형성된 노치와; 베이스 부재에 고정된 피봇축에 회전 가능하게 결합되며, 그 일측부에는 노치에 걸리게 되는 후크와, 그 타측부에는 균형추를 가진 래치 레버와; 래치 레버의 균형추에 설치되어 마그네트와의 자력에 의해 래치 레버에 일방향의 토크를 인가하는 제1 리트랙트 부재를 구비한다. 상기 제1 리트랙트 부재는 마그네트로부터 인가되는 자력의 수직 방향 분력이 실질적으로 0 또는 최소화되는 높이에 위치하며, 래치 레버의 하부와 상부에는 제1갭과 제2갭이 각각 형성된다.

Description

하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치{Actuator latch system for hard disk drive}

도 1a, 도 1b 및 도 1c는 종래의 하드 디스크 드라이브의 관성 래치 장치의 일 예를 도시한 도면들이다.

도 2는 도 1c에 표시된 A-A'선을 따른 종래의 관성 래치 장치의 래치 레버의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액츄에이터 래치 장치가 구비된 하드 디스크 드라이브의 평면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 액츄에이터 래치 장치의 확대 사시도이다.

도 5는 도 3에 표시된 B-B'선을 따른 액츄에이터 래치 장치의 단면도이다.

도 6은 제1 리트랙트 부재의 높이에 따른 제1 리트랙트 부재에 작용하는 자력의 수직 방향 분력의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 7a와 도 7b는 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치의 로킹 동작과 로킹 해제 동작을 설명하기 위한 도면들이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110...베이스 부재 112...스핀들 모터

120...디스크 130...액츄에이터

131...액츄에이터 피봇 132...스윙 아암

133...서스펜션 조립체 134...슬라이더

136...VCM 코일 137...마그네트

138...하부 요크 139...상부 요크

140...램프 200...액츄에이터 래치 장치

210...노치 220...래치 레버

222...피봇축 222a...피봇축 플랜지

223...후크 224...균형추

225...스토퍼 226...제1 리트랙트 부재

228...웨이트 230...제2 리트랙트 부재

본 발명은 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디스크의 회전이 정지된 때 액츄에이터를 일정 위치에 로킹시켜 외부 충격에 의해 액츄에이터가 임의로 회전되는 것을 방지하는 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치에 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 드라 이브에 있어서, 상기 헤드는 회전하는 디스크의 기록면으로부터 소정 높이 부상한 상태로 액츄에이터에 의해 원하는 위치로 이동하면서 그 기능을 수행하게 된다.

한편, 하드 디스크 드라이브가 작동하지 않는 때, 즉 디스크의 회전이 정지된 때에는 상기 읽기/쓰기 헤드가 디스크의 기록면에 부딪치지 않도록 상기 헤드를 디스크의 기록면을 벗어난 위치에 파킹시키게 된다. 이러한 헤드의 파킹 시스템은 크게 CSS(Contact Start Stop) 방식과 램프(Ramp) 로딩 방식으로 나뉠 수 있다. CSS 방식은 디스크의 내주측에 데이터가 기록되지 않는 파킹존을 마련하고, 그 파킹존에 상기 헤드를 접촉시켜 파킹시키는 방식이다. 그리고, 램프 로딩 방식은 디스크의 바깥쪽에 램프를 설치하고, 이 램프 위에 상기 헤드를 파킹시키는 방식이다.

그런데, 상기한 바와 같이 헤드가 디스크의 파킹존 또는 램프에 파킹된 상태에서, 하드 디스크 드라이브에 가해지는 외부 충격이나 진동에 의해 액츄에이터가 임의로 회전하여 상기 헤드가 파킹존 또는 램프를 벗어나 디스크의 기록면으로 이동될 수 있다. 이와 같은 경우에는 상기 헤드가 디스크의 기록면에 접촉되어 헤드와 디스크의 기록면이 손상될 수 있다. 따라서, 디스크의 회전이 정지되어 헤드가 파킹존 또는 램프에 파킹된 상태에서는 액츄에이터를 임의로 회전하지 않도록 일정 위치에 로킹시킬 필요가 있으며, 이를 위해 하드 디스크 드라이브에는 다양한 종류의 액츄에이터 래치 장치가 마련된다.

도 1a, 도 1b 및 도 1c에는 종래의 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치의 일 예로서 관성 래치 장치(Inertial Latch System)가 도시되어 있다.

도 1a를 참조하면, 하드 디스크 드라이브에는 데이터의 재생 및 기록을 위한 읽기/쓰기 헤드를 디스크 상의 원하는 위치로 이동시키는 액츄에이터(10)가 설치된다. 상기 액츄에이터(10)는 액츄에이터 피봇(11)에 회전 가능하게 결합된 스윙 아암(12)과, 스윙 아암(12)의 선단부에 설치되어 상기 헤드가 탑재된 슬라이더(14)를 디스크의 표면쪽으로 탄성 바이어스 되게 지지하는 서스펜션 조립체(13)와, 스윙 아암(12)을 회전시키기 위한 보이스 코일 모터(VCM; Voice Coil Motor)를 가진다. 상기 보이스 코일 모터는 스윙 아암(12)의 후단부에 결합되는 VCM 코일(16)과, 이 VCM 코일(16)과 대면하도록 배치된 마그네트(17)를 구비한다.

상기한 구성을 가진 하드 디스크 드라이브에는 상기 헤드가 램프(19)에 파킹된 상태에서 액츄에이터(10)를 로킹시키기 위한 관성 래치 장치(20)가 마련되어 있다. 상기 관성 래치 장치(20)는, 피봇축(22)을 중심으로 회전 가능한 래치 레버(21)와, 상기 액츄에이터(10)의 스윙 아암(12) 후단부에 마련된 노치(26)를 구비하고 있다. 그리고, 상기 래치 레버(21)의 선단부에는 상기 노치(26)에 걸리게 되는 후크(23)가 마련되어 있으며, 그 후단부에는 균형추(24)가 마련되어 있으며, 상기 균형추(24)에는 상기 마그네트(17)와의 사이에 자력이 작용할 수 있도록 자성체로 이루어진 리트랙트 볼(25)이 설치되어 있다. 상기 리트랙트 볼(25)과 마그네트(68) 사이의 자력에 의해, 상기 래치 레버(21)에는 시계 방향으로 회전하려는 토크(torque)가 작용하게 된다.

이하에서는 상기한 바와 같은 종래의 관성 래치 장치(20)의 작동을 설명하기로 한다.

먼저, 도 1b를 참조하면, 슬라이더(14)에 탑재된 헤드가 램프(19)에 파킹된 상태에서, 하드 디스크 드라이브에 시계 방향의 회전 충격(rotational shock)이 가해지면, 스윙 아암(12)과 래치 레버(21)는 관성에 의해 반시계 방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 스윙 아암(12)의 노치(26)가 래치 레버(21)의 후크(23)에 걸리게 됨으로써 스윙 아암(12)은 더 이상 회전하지 못하게 된다. 반대로, 하드 디스크 드라이브에 반시계 방향의 회전 충격이 가해지면, 스윙 아암(12)과 래치 레버(21)에는 시계 방향으로 회전하려는 관성력이 작용하게 된다. 이때에는 시계 방향의 관성력에 의해 스윙 아암(12)의 후단부와 래치 레버(21)의 균형추(24)가 서로 충돌하게 된다. 이러한 충돌에 의해, 스윙 아암(12)과 래치 레버(21)는 서로 리바운딩 되면서 각각 반시계 방향으로 회전하게 된다. 따라서, 전술한 바와 같이, 스윙 아암(12)의 노치(26)가 래치 레버(21)의 후크(23)에 걸리게 됨으로써 스윙 아암(12)은 더 이상 회전하지 못하게 된다.

다음으로, 도 1c를 참조하면, 하드 디스크 드라이브를 작동시키려면 헤드를 램프(19)로부터 디스크의 기록면으로 이동시켜야 한다. 이를 위해, 상기 스윙 아암(12)은 보이스 코일 모터에 의해 반시계 방향으로 회전하게 된다. 이와 동시에 상기 래치 레버(21)는 마그네트(17)와 자성부재(24) 사이에 작용하는 자력에 의해 시계 방향으로 회전하면서 열리게 된다. 따라서, 스윙 아암(12)의 노치(26)가 래치 레버(21)의 후크(23)에 간섭되지 않으므로, 스윙 아암(12)은 자유롭게 반시계 방향으로 회전할 수 있게 된다.

그런데, 종래의 관성 래치 장치(20)에 있어서는, 상기한 바와 같이 하드 디 스크 드라이브의 작동시에, 스윙 아암(12)의 반시계 방향 회전을 방해하지 않도록 래치 레버(21)가 시계 방향으로 회전하면서 열려야 한다. 이때, 래치 레버(21)의 시계 방향 회전 속도가 늦어지거나 불균일하게 되면, 스윙 아암(12)의 노치(26)가 래치 레버(21)의 후크(23)에 걸릴 수 있으며, 이 경우 하드 디스크 드라이브는 작동 불능 상태가 된다. 이러한 문제점에 대해 도 2를 참조하며 설명하기로 한다.

도 2에는 도 1c에 표시된 A-A'선을 따른 래치 레버(21)의 단면도가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 하드 디스크 드라이브의 베이스 부재(30)에 피봇축(22)이 고정 설치되어 있고, 마그네트(17)는 하부 요크(17a) 상에 부착되어 있으며, 상부 요크(17b)는 피봇축(22)의 상부까지 연장되어 있다. 그리고, 상기 래치 레버(21)의 저면은 피봇축(22)의 플랜지(22a) 상면에 접촉되어 있다. 따라서, 래치 레버(21)는 피봇축(22)의 플랜지(22a)와 마찰하면서 회전하게 된다. 그런데, 가공상의 문제로 인해 래치 레버(21)와 플랜지(22a) 사이의 접촉면이 거칠거나 이 접촉면에 버(burr) 또는 이물질 등이 존재하는 경우에는, 래치 레버(21)와 피봇축(22)의 플랜지(22a) 사이의 마찰력이 커지게 된다. 이 경우, 래치 레버(21)의 시계 방향 회전 속도가 늦어지거나 불균일하게 되며, 이에 따라 상기한 바와 같은 문제점이 발생하게 되는 것이다.

한편, 모바일용 전자 기기에 설치된 하드 디스크 드라이브는 뒤집힌 상태로도 사용될 수 있으며, 이 경우에는 래치 레버(21)와 상부 요크(17b)가 접촉하게 되므로, 래치 레버(21)와 상부 요크(17b) 사이의 마찰에 의해 상기한 바와 같은 문제점이 발생된다.

이와 같은 문제점을 방지하기 위해, 종래에 래치 레버의 상면과 저면에 돌기를 형성하여 접촉 면적을 줄임으로써 마찰력을 감소시킨 시도가 있었다. 그러나, 이러한 경우도 상기한 문제점을 만족스럽게 방지할 수는 없었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 자기 부상 메카니즘을 이용하여 래치 레버를 부상시켜 피봇축의 플랜지 및 상부 요크 각각과 접촉되지 않도록 함으로써, 래치 레버의 작동 정확성을 높인 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치는,

베이스 부재에 회전 가능하게 설치된 스윙 아암과, 상기 스윙 아암의 일단부에 결합된 VCM 코일과, 상기 VCM 코일의 하부와 상부에 각각 배치된 하부 요크 및 상부 요크와, 상기 하부 요크 및 상부 요크 중 적어도 하나에 부착된 마그네트를 가진 액츄에이터를 헤드 파킹 위치에 로킹시키기 위한 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치에 있어서,

상기 스윙 아암의 일단부에 형성된 노치;

상기 베이스 부재에 고정된 피봇축에 회전 가능하게 결합되며, 그 일측부에는 상기 노치에 걸리게 되는 후크와, 그 타측부에는 균형추를 가진 래치 레버; 및

상기 래치 레버의 균형추에 설치되어 상기 마그네트와의 자력에 의해 상기 래치 레버에 일방향의 토크를 인가하는 제1 리트랙트 부재;를 구비하며,

상기 제1 리트랙트 부재는 상기 마그네트로부터 인가되는 자력의 수직 방향 분력이 실질적으로 0 또는 최소화되는 높이에 위치하며, 상기 래치 레버의 하부와 상부에는 제1갭과 제2갭이 각각 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1갭은 상기 래치 레버의 저면과 상기 피봇축의 플랜지 상면 사이에 형성되고, 상기 제2갭은 상기 래치 레버의 상면과 상부 요크의 저면 사이에 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1갭과 제2갭 각각은 상기 래치 레버와 제1 리트랙트 부재의 중력에 의한 상기 제1 리트랙트 부재의 높이의 변화량보다 큰 것이 바람직하며, 상기 제1갭과 제2갭 각각은 상기 제1 리트랙트 부재의 높이의 변화량보다 0.05mm ~ 0.2mm 큰 것이 더 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 리트랙트 부재는 인서트 몰딩에 의해 상기 균형추의 내부에 설치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 래치 레버에는 상기 스윙 아암이 헤드 파킹 위치로 회전할 때 상기 노치에 접촉되어 상기 스윙 아암의 회전을 제한하는 스토퍼가 형성될 수 있으며, 상기 스토퍼는 상기 래치 레버의 피봇축 가까이로부터 돌출 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 래치 레버의 균형추에는 상기 래치 레버의 관성력을 조절하기 위한 웨이트가 설치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 스윙 아암의 일단부에는 상기 마그네트의 자력에 의 해 상기 스윙 아암에 일방향의 토크가 인가되도록 하는 제2 리트랙트 부재가 마련될 수 있으며, 상기 제2 리트랙트 부재에 의해 상기 스윙 아암에 인가되는 토크의 크기는 상기 제1 리트랙트 부재에 의해 상기 래치 레버에 인가되는 토크의 크기보다 큰 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조 부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액츄에이터 래치 장치가 구비된 하드 디스크 드라이브의 평면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 액츄에이터 래치 장치의 확대 사시도이며, 도 5는 도 3에 표시된 B-B'선을 따른 액츄에이터 래치 장치의 단면도이다.

도 3과 도 4를 함께 참조하면, 하드 디스크 드라이브에는 스핀들 모터(112)에 장착된 디스크(120)와, 데이터의 기록 및 재생을 위한 읽기/쓰기 헤드(read/write head)를 디스크(120) 상의 소정 위치로 이동시키기 위한 액츄에이터(130)가 구비된다. 상기 액츄에이터(130)는, 디스크 드라이브의 베이스 부재(110)에 설치된 액츄에이터 피봇(131)에 회전 가능하게 결합된 스윙 아암(132)과, 스윙 아암(132)의 선단부에 설치되어 상기 헤드가 탑재된 슬라이더(134)를 디스크(120)의 표면쪽으로 탄성 바이어스 되게 지지하는 서스펜션 조립체(133)와, 상기 스윙 아암(132)을 회전시키기 위한 보이스 코일 모터(VCM; Voice Coil Motor)를 구비한다.

상기 보이스 코일 모터는 스윙 아암(132)의 후단부에 결합된 VCM 코일(136)과, VCM 코일(136)에 대면하도록 배치된 마그네트(137)를 구비한다. 상기 VCM 코일(136)의 하부와 상부에는 각각 하부 요크(138)와 상부 요크(139)가 서로 마주보도록 배치되어 있으며, 상기 마그네트(137)는 상기 하부 요크(138) 상면에 부착되어 지지된다. 한편, 상기 마그네트(137)는 상부 요크(139)의 저면에 부착될 수도 있으며, 하부 요크(137)의 상면과 상부 요크(139)의 저면 각각에 부착될 수도 있다. 상기 보이스 코일 모터의 구조를 명료하게 보여주기 위해, 도 3에서는 상부 요크(139)를 이점쇄선으로 도시하였으며, 도 4에서는 상부 요크(139)를 VCM 코일(136)로부터 위쪽으로 충분한 간격만큼 이동시켜 도시하였다.

상기한 구성을 가진 보이스 코일 모터는, 서보 제어 시스템에 의해 제어되며, VCM 코일(136)에 입력되는 전류와 마그네트(137)에 의해 형성된 자기장의 상호 작용에 의해 플레밍의 왼손 법칙에 따르는 방향으로 스윙 아암(132)을 회전시키게 된다. 예컨대, 램프 로딩 방식의 헤드 파킹 시스템을 가진 하드 디스크 드라이브에 있어서는, 하드 디스크 드라이브의 전원이 온(on)되어 디스크(120)가 화살표 D방향으로 회전하기 시작하면, 보이스 코일 모터는 스윙 아암(132)을 반시계 방향으로 회전시켜 읽기/쓰기 헤드를 디스크(120)의 바깥쪽에 설치된 램프(140)로부터 디스크(120)의 기록면 위로 이동시킨다. 반대로, 하드 디스크 드라이브의 전원이 오프(off)되어 디스크(120)의 회전이 정지하면, 보이스 코일 모터는 스윙 아암(132)을 시계 방향으로 회전시켜 읽기/쓰기 헤드가 디스크(120)를 벗어나도록 한다. 디스크(120)의 기록면을 벗어난 헤드는 디스크(120)의 바깥쪽에 마련된 램프(140)에 파킹된다.

한편, CSS 방식의 헤드 파킹 시스템을 가진 하드 디스크 드라이브에 있어서는, 하드 디스크 드라이브의 전원이 온(on)되어 디스크(120)가 회전하기 시작하면, 보이스 코일 모터는 스윙 아암(132)을 시계 방향으로 회전시켜 읽기/쓰기 헤드를 디스크(120)의 내주측에 마련된 파킹존으로부터 디스크(120)의 외주측에 마련된 데이터존으로 이동시킨다. 반대로 하드 디스크 드라이브의 전원이 오프(off)되어 디스크(120)의 회전이 정지하면, 보이스 코일 모터는 스윙 아암(132)을 반시계 방향으로 회전시켜 읽기/쓰기 헤드를 디스크(120)의 데이터존으로부터 파킹존으로 이동시켜 파킹존에 안착되도록 한다.

상기한 바와 같은 액츄에이터(130)를 가진 하드 디스크 드라이브에는 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치(200)가 구비된다. 상기 액츄에이터 래치 장치(200)는, 하드 디스크 드라이브의 작동 정지시에, 상기 액츄에이터(130)를 로킹시켜 액츄에이터(130)에 장착된 읽기/쓰기 헤드가 파킹 영역, 예컨대 램프(140)에 파킹된 상태를 유지시키는 역할을 하게 된다. 즉, 액츄에이터 래치 장치(200)는 디스크(120)의 회전이 정지된 상태에서 외부 충격이나 진동 등에 의해 액츄에이터(130)가 불필요하게 회전하여 상기 헤드가 램프(140)로부터 벗어나 디스크(120)의 기록면 위로 이동하는 것을 방지한다. 만약, 디스크(120)의 회전이 정지된 상태에서 헤드가 디스크(120)의 기록면 상으로 이동되면, 디스크(120)의 기록면에 헤드가 직접 접촉하게 되어 디스크(120)의 기록면 및/또는 헤드가 손상될 수 있는 위험성이 있다.

이러한 기능을 수행하는 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치(200)는, 상기 스윙 아암(132)의 후단부에 형성된 노치(210)와 상기 베이스 부재(110)에 회전 가능하게 설치된 래치 레버(220)를 구비한다.

상기 스윙 아암(132)의 후단부에는 전술한 바와 같이 VCM 코일(136)이 결합되는데, 이를 위해 스윙 아암(132)의 후단부는 통상적으로 플라스틱 사출물로 형성되며, 상기 노치(210)도 플라스틱 사출 성형에 의해 상기 스윙 아암(132)의 후단부로부터 수평으로 돌출되게 형성될 수 있다.

상기 래치 레버(220)는 베이스 부재(110)에 고정 설치된 피봇축(222)에 회전 가능하게 결합된다. 상기 래치 레버(220)는 상기 피봇축(222)을 기준으로 일측부에 마련되어 액츄에이터(130)의 로킹시 상기 노치(210)를 간섭하는 후크(223)와, 타측부에 마련된 균형추(counterbalance, 224)를 포함한다. 상기 래치 레버(220)에는, 하드 디스크 드라이브에 외부로부터 제1방향, 예컨대 시계 방향 또는 제2방향, 예컨대 반시계 방향의 회전 충격이 가해질 경우, 반시계 방향 또는 시계 방향으로 회전하려는 관성력이 작용한다. 이와 같은 관성력에 의해, 래치 레버(220)의 후크(223)가 스윙 아암(132)의 노치(210)에 걸리게 됨으로써, 스윙 아암(132)의 임의적인 회동이 저지된다. 이와 같은 액츄에이터 래치 장치(200)의 작동에 대해서는 뒤에서 상세하게 설명하기로 한다.

상기 균형추(124)에는 웨이트(228)가 설치될 수 있으며, 상기 웨이트(228)의 무게를 조절하면, 래치 레버(220)에 인가되는 관성력을 적정하게 제어할 수 있다.

상기 래치 레버(220)의 대략 중간 부위, 즉 피봇축(222) 가까이에 스토 퍼(225)가 돌출 형성될 수 있다. 상기 헤드를 파킹시키기 위해 상기 스윙 아암(132)이 시계 방향으로 회전할 때, 상기 스토퍼(225)는 스윙 아암(132)의 노치(210)에 접촉되어, 스윙 아암(132)의 시계 방향 회전을 제한하는 역할을 한다. 이에 따라, 스윙 아암(132)은 정확한 헤드 파킹 위치에 정지될 수 있다.

본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치(200)는, 그 특징부로서 래치 레버(220)의 균형추(224)에 설치된 제1 리트랙트 부재(226)를 구비한다. 상기 제1 리트랙트 부재(226)는 상기 마그네트(137)의 자력이 작용할 수 있도록 자성체, 바람직하게는 강자성체인 강재(steel)로 이루어지며, 볼 또는 핀 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 리트랙트 부재(226)는 상기 래치 레버(220)에 시계 방향의 토크를 인가하는 역할을 하게 된다. 상세하게 설명하면, 상기 제1 리트랙트 부재(226)에는 마그네트(137)의 자력이 작용하게 되므로, 이러한 자력의 수평 방향 분력에 의해 래치 레버(220)에는 항상 시계 방향으로 회전하려는 토크가 인가된다.

그리고, 상기 제1 리트랙트 부재(226)는 자기 부상 메카니즘에 의해 상기 래치 레버(220)를 소정 높이 부상시키는 역할도 하게 된다. 이에 대해서, 도 5와 도 6을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 5는 도 3에 표시된 B-B'선을 따른 액츄에이터 래치 장치의 단면도이다.

도 5를 참조하면, 하드 디스크 드라이브의 베이스 부재(110)에 래치 레버(220)의 피봇축(222)이 고정 설치되며, 마그네트(137)는 하부 요크(138)의 상면에 부착되어 있고, 상부 요크(139)는 피봇축(222)의 상부까지 연장되어 있다. 한편, 전술한 바와 같이, 마그네트(137)는 상부 요크(139)의 저면에 부착될 수도 있 고, 하부 요크(138)의 상면과 상부 요크(139)의 저면 각각에 부착될 수도 있다.

상기 제1 리트랙트 부재(226)는 인서트 몰딩 방법에 의해 상기 래치 레버(220)의 균형추(224) 내부에 설치된다. 자성체로 이루어진 제1 리트랙트 부재(226)에는 마그네트(137)의 자력이 작용하게 된다. 상기 자력은 제1 리트랙트 부재(226)를 수평 방향(X축 방향)으로 회전시키는 수평 방향 분력과 제1 리트랙트 부재(226)를 수직 방향(Z축 방향)으로 이동시키는 수직 방향 분력(F)으로 분할될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 자력의 수평 방향 분력은 래치 레버(220)에 시계 방향의 토크를 인가한다.

도 6에는 하부 요크(138)의 상면으로부터 제1 리트랙트 부재(226)의 중심까지의 높이(h)의 변화에 따라 제1 리트랙트 부재(226)에 작용하는 자력의 수직 방향 분력의 변화를 나타낸 그래프가 도시되어 있다. 도 6에 도시된 그래프는 0.85인치 하드 디스크 드라이브에 대한 것이며, 이하에서 기재되는 수치들도 0.85인치 하드 디스크 드라이브의 예를 기준으로 한 것이다. 따라서, 이하에서 기재되는 구체적인 수치들은 하드 디스크 드라이브의 크기에 따라 적정하게 변경될 수 있다.

도 6의 그래프를 보면, 제1 리트랙트 부재(226)의 높이(h)가 낮을 때에는, 즉 하부 요크(138)에 가까울 때에는 제1 리트랙트 부재(226)에 작용하는 수직 방향 분력(F)은 위쪽으로 향하게 되고, 제1 리트랙트 부재(226)의 높이(h)가 높을 때에는, 즉 상부 요크(139)에 가까울 때에는 제1 리트랙트 부재(226)에 작용하는 수직 방향 분력(F)은 아래쪽으로 향하게 된다는 것을 알 수 있다. 그리고, 제1 리트랙트 부재(226)의 높이(h)가 대략 1.2mm일 때, 제1 리트랙트 부재(226)에 작용하는 자력 의 수직 방향 분력(F)이 실질적으로 0 또는 최소화된다는 것을 알 수 있다.

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 리트랙트 부재(226)를 상기 자력의 수직 방향 분력(F)이 실질적으로 0 또는 최소화되는 높이, 즉 하부 요크(138)의 상면으로부터 1.2mm가 되는 높이에 설치하면, 제1 리트랙트 부재(226)와 래치 레버(220)는 위쪽이나 아래쪽으로 이동하지 않고 그 위치에 유지될 수 있다. 그리고, 래치 레버(220)의 저면과 피봇축(222)의 플랜지(222a)의 상면 사이에 제1갭(g1)을 형성하고, 래치 레버(220)의 상면과 상부 요크(139)의 저면 사이에 제2갭(g2)을 형성하면, 상기 래치 레버(220)는 플랜지(222a)의 상면과 상부 요크(139)의 저면에 접촉하지 않고 부상된 상태를 유지할 수 있게 되는 것이다.

한편, 제1 리트랙트 부재(226)와 래치 레버(220)에는 그 자체의 무게에 의해 중력(W)이 하부 요크(138)쪽으로 작용하게 된다. 0.85인치 하드 디스크 드라이브에 있어서, 상기 중력(W)은 대략 2.5E-4 N으로서 제1 리트랙트 부재(226)에 작용하는 자력의 수직 방향 분력(F)에 비해 매우 작다. 도 6의 그래프를 보면, 대략 2.5E-4 N의 중력(W)은 대략 0.1mm 정도의 비교적 작은 높이에 대응된다는 것을 알 수 있다. 더욱이, 보다 큰 자력을 가진 마그네트(137)을 사용하게 되면, 수평 방향 분력(F)이 더 커지게 되므로, 상기 중력(W)의 영향은 거의 무시할 수 있다.

또한, 상기 중력(W)의 영향은 상기 제1갭(g1)과 제2갭(g2)에 의해 커버될 수 있다. 즉, 상기 중력(W)의 영향으로 인해 변화되는 높이보다 상기 제1갭(g1)과 제2갭(g2)을 크게 유지하면, 상기 중력(W)에 의해 제1 리트랙트 부재(226)의 높이가 변하게 되더라도, 래치 레버(220)는 피봇축(222)의 플랜지(222a)나 상부 요크(139) 에 접촉되지 않는다.

상기 래치 레버(220)의 상면과 상부 요크(139)의 저면 사이의 제2갭(g2)도 상기 중력(W)의 영향으로 인해 변화되는 높이보다 크게 유지하는 이유는, 모바일용 전자 기기에 설치된 하드 디스크 드라이브는 뒤집힌 상태로도 사용될 수 있으며, 이 경우에는 중력(W)이 반대 방향으로 작용하기 때문이다.

도 5를 참조하여 구체적인 예를 들면, 제1 리트랙트 부재(226)에 작용하는 자력의 수직 방향 분력(F)이 0이 되는 높이(h)가 1.2mm이고, 하부 요크(138) 상면과 피봇축(222)의 플랜지(222a) 상면 사이의 높이 차이(a)가 0.2mm일 때, 래치 레버(220)의 저면과 피봇축(222)의 플랜지(222a)의 상면 사이의 제1갭(g1)을 0.1mm로 설정하면, 래치 레버(220)의 저면과 제1 리트랙트 부재(226)의 중심 사이의 높이 차이(b)는 0.9mm가 된다. 즉, 제1 리트랙트 부재(226)를 그 중심이 래치 레버(220)의 저면으로부터 0.9mm만큼 이격되도록 설치하면, 래치 레버(220)는 피봇축(222)의 플랜지(222a)로부터 소정 갭만큼 부상된 상태로 유지될 수 있는 것이다.

위에서, 래치 레버(220)의 저면과 피봇축(222)의 플랜지(222a)의 상면 사이의 제1갭(g1)을 0.1mm로 설정한 것은, 상기한 바와 같이 중력(W)의 영향으로 인해 변화되는 높이가 대략 0.1mm이기 때문이다. 즉, 상기 제1갭(g1)과 제2갭(g2) 각각은 0.1mm보다 크면 되지만, 여유를 갖기 위해 0.05mm ~ 0.2mm 정도 더 크게 하는 것이 바람직하다. 따라서, 이 경우에는 상기 제1갭(g1)과 제2갭(g2)은 각각 0.15mm ~ 0.3mm가 적당하게 된다.

상기한 바와 같이, 래치 레버(220)가 자력에 의해 부상함으로써, 피봇 축(222)의 플랜지(222a) 및 상부 요크(139)와 접촉하지 않는다. 이에 따라, 래치 레버(220)가 접촉에 의한 마찰력에 의해 방해받지 않고 신속하고 균일하게 회전할 수 있게 되어, 하드 디스크 드라이브의 작동을 위해 액츄에이터(130)가 회전할 때, 래치 레버(220)의 로킹 해제 동작이 정확하고 신뢰성 있게 이루어질 수 있게 된다.

다시 도 3과 도 4를 함께 참조하면, 상기 스윙 아암(132)의 후단부에 제2 리트랙트 부재(230)가 설치될 수 있다. 상기 제2 리트랙트 부재(230)는 스윙 아암(132)의 노치(210) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 리트랙트 부재(230)도 상기 마그네트(137)의 자력이 작용할 수 있도록 자성체, 바람직하게는 강자성체인 강재(steel)로 이루어질 수 있다. 이러한 제2 리트랙트 부재(230)는 상기 스윙 아암(132)에 시계 방향의 토크를 인가하는 역할을 하게 된다. 상세하게 설명하면, 상기 제2 리트랙트 부재(230)에는 마그네트(137)의 자력이 작용하게 되므로, 이러한 자력에 의해 스윙 아암(132)에는 항상 시계 방향으로 회전하려는 토크가 인가된다. 이와 같이 스윙 아암(132)에 인가되는 시계 방향 토크는 비교적 약한 충격과 진동에 의해 스윙 아암(132)이 반시계 방향으로 회전하는 것을 방지함으로써, 스윙 아암(132)이 헤드 파킹 위치에 정지한 상태를 유지할 수 있도록 한다.

그리고, 제2 리트랙트 부재(230)에 의해 상기 스윙 아암(132)에 인가되는 시계 방향 토크의 크기는 상기 제1 리트랙트 부재(226)에 의해 래치 레버(220)에 인가되는 시계 방향 토크의 크기보다 큰 것이 바람직하다. 이는, 스윙 아암(132)이 파킹 위치에 정지된 상태에서, 래치 레버(220)에 인가되는 시계 방향 토크에 의해 스윙 아암(132)이 반시계 방향으로 회전되지 않도록 하기 위한 것이다.

하드 디스크 드라이브의 작동이 정지되어 슬라이더(134)에 탑재된 헤드가 램프(140)에 파킹될 때에는, 보이스 코일 모터에 의해 스윙 아암(132)이 시계 방향으로 회전하게 된다. 이때, 스윙 아암(132)의 후단부에 형성된 노치(210)의 측면이 래치 레버(220)에 마련된 스토퍼(225)에 접촉되고, 래치 레버(220)는 시계 방향으로 회전하는 스윙 아암(132)에 의해 밀려서 반시계 방향으로 회전하게 된다.

상기 헤드가 램프(140) 상의 파킹 위치에 도달하면, 보이스 코일 모터에 의해 스윙 아암(132)에 가해지던 회전 구동력이 제거되어 스윙 아암(132)의 시계 방향 회전이 멈추게 된다. 이때, 상기 제2 리트랙트 부재(230)와 마그네트(137) 사이이 자력에 의해 스윙 아암(132)에 인가된 시계 방향 토크에 의해 액츄에이터(130)의 파킹 상태가 유지된다. 그리고, 전술한 바와 같이 상기 래치 레버(220)에 작용하는 토크의 크기보다 큰 크기의 토크가 상기 스윙 아암(132)에 작용하므로, 액츄에이터(130)의 파킹 상태가 보다 안정되게 유지될 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치의 동작을 설명하기로 한다.

도 7a와 도 7b는 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치의 로킹 동작과 로킹 해제 동작을 설명하기 위한 도면들이다.

먼저, 도 7a를 참조하면, 읽기/쓰기 헤드가 램프(140)에 파킹된 상태에서, 외부로부터 시계 방향의 회전 충격이 하드 디스크 드라이브에 가해지면, 스윙 아암(132)과 래치 레버(220)는 관성력에 의해 반시계 방향으로 회전하게 된다. 이에 따라 스윙 아암(132)의 후단부에 마련된 노치(210)가 래치 레버(220)의 후크(223) 에 걸리게 됨으로써, 스윙 아암(132)은 더 이상의 반시계 방향의 회전이 저지된다.

반대로, 하드 디스크 드라이브에 반시계 방향의 회전 충격이 가해지면, 스윙아암(132)과 래치 레버(220)에는 시계 방향으로 회전하려는 관성력이 작용하게 된다. 이에 따라, 스윙 아암(132)의 노치(210)와 래치 레버(220)의 스토퍼(225)가 충돌하게 된다. 이러한 충돌에 의해, 스윙 아암(132)과 래치 레버(220)는 서로 리바운딩 되면서 각각 반시계 방향으로 회전하게 된다. 따라서, 전술한 바와 같이, 스윙 아암(132)의 노치(210)가 래치 레버(220)의 후크(223)에 걸리게 됨으로써 스윙 아암(132)은 더 이상 회전하지 못하게 된다.

다음으로, 도 7b를 참조하면, 하드 디스크 드라이브의 작동을 위해 전원이 온(on)되면, 전술한 바와 같이 스윙 아암(132)의 후단부에 마련된 VCM 코일(136)과 마그네트(137)의 상호 작용에 의해 스윙 아암(132)에는 반시계 방향의 회전력이 인가된다. 따라서, 스윙 아암(132)은 마그네트(137)와 제2 리트랙트 부재(230)에 의해 인가된 시계 방향 토크를 이겨내면서 반시계 방향으로 회전하게 된다. 이와 동시에, 래치 레버(220)는 제1 리트랙트 부재(226)와 마그네트(137)에 의해 인가된 시계 방향 토크에 의해 시계 방향으로 회전하면서 열리게 되므로, 반시계 방향으로 회전하는 스윙 아암(132)의 노치(210)가 래치 레버(220)의 후크(223)에 간섭되지 않는다. 이때, 전술한 바와 같이, 래치 레버(220)가 자력에 의해 부상되어 있으므로, 그 회전 속도가 빠르고 균일하여, 로킹 해제 동작이 정확하고 신뢰성 있게 이루어질 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. 예컨대, 위에서 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치는 램프 로딩 방식의 하드 디스크 드라이브에 적용된 경우를 기준으로 도시되고 설명되었으나, 전술한 바와 같이 CSS 방식의 하드 디스크 드라이브에도 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치에 의하면, 래치 레버가 자기 부상 메카니즘에 의해 부상함으로써 피봇축의 플랜지 및 상부 요크 각각과 접촉하지 않게 된다. 이에 따라, 래치 레버가 신속하고 균일하게 회전할 수 있게 되어, 하드 디스크 드라이브의 작동을 위해 액츄에이터가 회전할 때, 그 작동 정확성과 신뢰성이 향상된다.

Claims (10)

1. 베이스 부재에 회전 가능하게 설치된 스윙 아암과, 상기 스윙 아암의 일단부에 결합된 VCM 코일과, 상기 VCM 코일의 하부와 상부에 각각 배치된 하부 요크 및 상부 요크와, 상기 하부 요크 및 상부 요크 중 적어도 하나에 부착된 마그네트를 가진 액츄에이터를 헤드 파킹 위치에 로킹시키기 위한 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치에 있어서,

   상기 스윙 아암의 일단부에 형성된 노치;

   상기 베이스 부재에 고정된 피봇축에 회전 가능하게 결합되며, 그 일측부에는 상기 노치에 걸리게 되는 후크와, 그 타측부에는 균형추를 가진 래치 레버; 및

   상기 래치 레버의 균형추에 설치되어 상기 마그네트와의 자력에 의해 상기 래치 레버에 일방향의 토크를 인가하는 제1 리트랙트 부재;를 구비하며,

   상기 제1 리트랙트 부재는 상기 균형추의 내부에 설치되며, 상기 마그네트로부터 인가되는 자력의 수직 방향 분력에 의해 상기 래치 레버를 부상시켜 상기 래치 레버의 하부와 상부에 각각 제1갭과 제2갭을 형성하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1갭은 상기 래치 레버의 저면과 상기 피봇축의 플랜지 상면 사이에 형성되고, 상기 제2갭은 상기 래치 레버의 상면과 상부 요크의 저면 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 제1갭과 제2갭 각각은 상기 래치 레버와 제1 리트랙트 부재의 중력에 의한 상기 제1 리트랙트 부재의 높이의 변화량보다 큰 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제1갭과 제2갭 각각은 상기 제1 리트랙트 부재의 높이의 변화량보다 0.05mm ~ 0.2mm 큰 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 리트랙트 부재는 상기 마그네트로부터 인가되는 자력의 수직 방향 분력이 0이 되는 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 래치 레버에는 상기 스윙 아암이 헤드 파킹 위치로 회전할 때 상기 노치에 접촉되어 상기 스윙 아암의 회전을 제한하는 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 스토퍼는 상기 래치 레버의 피봇축 가까이로부터 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 래치 레버의 균형추에는 상기 래치 레버의 관성력을 조절하기 위한 웨이트가 설치된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 스윙 아암의 일단부에는 상기 마그네트의 자력에 의해 상기 스윙 아암에 일방향의 토크가 인가되도록 하는 제2 리트랙트 부재가 마련된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 제2 리트랙트 부재에 의해 상기 스윙 아암에 인가되는 토크의 크기는 상기 제1 리트랙트 부재에 의해 상기 래치 레버에 인가되는 토크의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.

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