KR100265942B1 - Apparatus for recording/reading out information on to/from information media - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 정보 저장 기기용 기록 및 판독 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 압전 액츄에이터를 이용하여 근접촉 방식 또는 접촉 방식에 의하여 다수의 헤드가 디지털 데이터를 자기 디스크에 기록하거나 디스크로부터 판독함으로써 디스크의 데이터 기록 밀도를 향상시키고 디스크의 마찰 및 마모를 최소화하며 데이터 액세스 시간을 단축할 수 있는 정보 저장 기기용 기록 및 판독 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a recording and reading device for an information storage device, and more particularly, wherein a plurality of heads write or read digital data to or from a disk by means of a proximity contact method or a contact method using a plurality of piezoelectric actuators. A recording and reading device for an information storage device which can improve the data recording density of a disc, minimize the friction and wear of the disc and shorten the data access time.
최근 수십년 동안, 컴퓨터 시스템에 있어서 자기 디스크를 이용하여 디지털 데이터를 저장하거나 판독하기 위한 기술면에서 현저한 발전이 있어 왔다. 이러한 자기 디스크 기록 및 판독 기술은, 일반적으로 헤드 슬라이더에 장착되는 기록 및 판독용 헤드를 자기 디스크 상의 데이터 트랙에 액세스시켜 기록 및 판독용 헤드와 데이터 트랙의 해당 섹터 사이의 자기 작용에 의하여 디지털 데이터를 기록하거나 판독한다.In recent decades, significant advances have been made in the technology for storing or reading digital data using magnetic disks in computer systems. This magnetic disk recording and reading technique generally accesses the data track on the magnetic disk by means of a recording and reading head mounted on the head slider to draw digital data by magnetic action between the recording and reading head and the corresponding sector of the data track. Write or read.
도 1과 도 2는 일반적인 디스크 드라이브용 기록 및 판독 장치를 개략적으로 보여준다. 상기 기록 및 판독 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기록 및 판독용 헤드(20), 기록 및 판독용 헤드(20)가 장착되는 헤드 슬라이더(30), 그리고 헤드 슬라이더(30)를 회전시키는 로터리 액츄에이터(40)를 구비한다.1 and 2 schematically show a recording and reading apparatus for a typical disk drive. As shown in FIGS. 1 and 2, the recording and reading apparatus includes a recording and
기록 및 판독용 헤드(20)는 자기 디스크(10)와 대향하는 갭을 갖는 작은 전자석으로 구성되어 있으며, 장치의 작동 시에 자기 디스크(10)가 일정한 속도로 회전할 때 서스펜션 아암(50)이 선회 축에 대하여 선회하여 기록 및 판독용 헤드(20)가 자기 디스크(10) 위에서 자기 디스크(10)와 기록 및 판독용 헤드(20) 사이에 소정의 간격, 즉 소정의 비행 높이(flying height)를 유지하면서 이동함으로써 자기 디스크(10) 상의 데이터 트랙에 액세스된다.The recording and
자기 디스크(10)가 회전할 때 기록 및 판독용 헤드(20)를 자기 디스크(10) 위에서 소정의 비행 높이로 이동시키기 위하여, 기록 및 판독용 헤드(20)는 에어 베어링 방식의 헤드 슬라이더(30)에 장착된다. 에어 베어링 헤드 슬라이더(30)는 로터리 액츄에이터(40)에 장착되는 서스펜션 아암(50)에 고정되며, 그 전방 하측 엣지는 절단되어 경사면을 이룬다. 자기 디스크(10)의 회전하면, 헤드 슬라이더(30)는 자기 디스크(10)의 회전에 의하여 발생된 공기 유동에 의하여 야기되는 공기 역학적 상승력(lift force)을 받게 됨으로써 디스크의 표면 위에서 소정 높이로 비행하게 된다. 서스펜션 아암(50)은 헤드 슬라이더(30)가 공기 유동에 의하여 상승력을 받을 때 회전하는 자기 디스크(10)와 헤드 슬라이더(30) 사이를 소정의 간격으로 유지시키기 위하여 적절한 탄성 메카니즘을 구비한다.In order to move the recording and reading
헤드 슬라이더(30)의 비행 높이는 상술한 공기 역학적 상승력과 서스펜션 아암(50)에 의하여 주어지는 초기 정하중(initial static load)에 의하여 결정된다. 자기학의 관점에서 볼 때, 기록 및 판독용 헤드(20)와 자기 디스크(10) 사이의 거리가 근접할수록 높은 신호 분해능(signal resolution) 및 기록 밀도를 달성되므로 기록 및 판독용 헤드(20)는 자기 디스크(10)에 최대한 근접한 위치에서 비행할 필요가 있다.The flight height of the
1950년대에 설계된 최초의 디스크 드라이브에서는 기록 및 판독용 헤드가 압축 에어 베어링에 의하여 지지되었으며 헤드 슬라이더와 디스크 사이의 간격은 25㎛ 이상이었으나, 고기록 밀도 및 에어 베어링 이론에 대한 기술의 발전으로 인하여 압축 에어 베어링은 자동식 에어 베어링(self-acting air bearing)으로 대체되어 헤드 슬라이더와 디스크 경계면 사이의 간격이 계속하여 감소하여 왔다.In the first disc drives designed in the 1950s, the recording and reading heads were supported by compressed air bearings and the gap between the head slider and the disk was more than 25 µm, but due to advances in technology for high recording density and air bearing theory Air bearings have been replaced by self-acting air bearings so that the spacing between the head slider and the disk interface continues to decrease.
디스크 드라이브 기술 분야에 있어서의 또 다른 획기적인 발전은 소위 "윈체스터 기술(Winchester technology)로 잘 알려진 "접촉식 개시/정지 기술(contact start-stop technology : CSS technology)"에 의하여 이루어졌다. 이 방법에 의하면, 경하중의 헤드 슬라이더가 기록 및 판독용 헤드에 대항하여 스프링 로딩(spring loading)되며 디스크가 스핀 업(spin-up)되는 동안에 에어 베어링의 기능이 수행된다. 즉, 자기 디스크와 헤드 슬라이더가 서로 접촉하는 상태에서 디스크 드라이브의 작동이 개시 및 정지된다.Another breakthrough in the field of disk drive technology was made by the so-called "contact start-stop technology (CSS technology)," also known as "Winchester technology." The light load head slider is spring loaded against the recording and reading head and the air bearing functions while the disk spins up, ie the magnetic disk and head slider In contact, the operation of the disc drive is started and stopped.
그러나, 윈체스터 기술에 의하면, 디스크 드라이브의 수명 동안에 자기 디스크의 경계면이 최소한 수천 회의 개시/정지 사이클을 견뎌 내어야 하므로, 슬라이더와 자기 디스크의 마찰 및 마모가 문제점으로 대두되어 왔다. 또한, 디스크 드라이브가 작동하지 않는 동안에 헤드 슬라이더가 자기 디스크에 고착되는 것을 방지하기 위하여 자기 디스크의 경계면은 충분한 거칠기를 가질 필요가 있다.However, with Winchester technology, the friction and wear of sliders and magnetic disks has become a problem because the interface of magnetic disks must withstand at least thousands of start / stop cycles during the life of the disk drive. In addition, the interface of the magnetic disk needs to have sufficient roughness to prevent the head slider from sticking to the magnetic disk while the disk drive is not operating.
한편, 디스크 드라이브의 개시/정지 작동 중에 헤드 슬라이더가 자기 디스크와 접촉하지 않도록 하기 위하여 램프 메카니즘(ramp mechanism)을 이용하는 디스크 드라이브용 로딩 장치가 개발되어 사용되고 있다. 이러한 램프 메카니즘을 이용하는 디스크 드라이브용 로딩 장치에 있어서는 디스크 드라이브가 작동하지 않는 동안에는 램프 메카니즘이 서스펜션 아암의 일부를 지지한다.On the other hand, in order to prevent the head slider from contacting the magnetic disk during the start / stop operation of the disc drive, a loading device for a disc drive using a ramp mechanism has been developed and used. In a loading device for a disc drive using such a ramp mechanism, the ramp mechanism supports a part of the suspension arm while the disc drive is not operating.
"진동하는 램프를 구비하는 기록 및 판독용 헤드 로딩/언로딩 메카니즘"이라는 명칭으로 카지타니(Kiroshi Kajitani)에게 1995년 2월 28일자로 특허 허여된 미합중국 특허 제5,394,281호는 램프 메카니즘에 압전 요소(piezoelectric element)가 제공되는 진동 메카니즘으로 구성된 디스크 드라이브의 서스펜션 메카니즘을 개시한다.US Pat. No. 5,394,281, issued February 28, 1995, to Kiriro Kajitani entitled "Head loading / unloading mechanism for recording and reading with vibrating lamps." Disclosed is a suspension mechanism of a disk drive composed of a vibration mechanism provided with a piezoelectric element.
카지타니의 장치에 의하면, 디스크 드라이브의 비작동시에는 램프 메카니즘의 일부를 이루는 압전 요소에 의하여 서스펜션 아암이 지지되어 헤드 슬라이더가 자기 디스크의 상부면과 소정 간격을 유지한다. 한편, 로딩 작동이 개시되면 정현파를 이루는 고주파 전압이 압전 요소에 가해져 압전 요소를 미세하게 진동시킨다. 상술한 카지타니의 장치에 따르면, 로딩이 개시될 때 헤드 슬라이더의 지지부와 램프 메카니즘에 작용하는 정마찰력(static frictional force)이 동마찰력(dynamic frictional force)으로 대체되어 마찰이 감소된다.According to the apparatus of the cassette, when the disc drive is inactive, the suspension arm is supported by a piezoelectric element that forms part of the lamp mechanism so that the head slider maintains a predetermined distance from the upper surface of the magnetic disk. On the other hand, when the loading operation is started, a high frequency voltage forming a sine wave is applied to the piezoelectric element to vibrate the piezoelectric element finely. According to the apparatus of the above-described cassette, the friction is reduced by replacing the static frictional force acting on the support of the head slider and the ramp mechanism when the loading is started, by the dynamic frictional force.
그러나, 상술한 디스크 드라이브용 기록 및 판독 장치에 있어서는, 하나의 기록 및 판독용 헤드에 의하여 해당 데이터 트랙의 해당 데이터 섹터로부터 자기 신호를 판독하거나 기록하므로 기록 및 판독용 헤드가 원하는 데이터 트랙에 액세스하는 시간이 오래 걸린다. 그 결과, 액세스 시간을 감소시키기 위하여 로터리 액츄에이터에 의하여 슬라이더가 보다 신속하게 이동될 필요가 있으나, 서스펜션 메카니즘 및 슬라이더의 관성력 등으로 인하여 신속하면서도 정확하게 기록 및 판독용 헤드의 위치를 제어하는데는 어느 정도 한계가 있다.However, in the above-described recording and reading apparatus for a disk drive, one recording and reading head reads or writes a magnetic signal from the corresponding data sector of the data track so that the recording and reading head can access the desired data track. It takes a long time. As a result, the slider needs to be moved more quickly by the rotary actuator to reduce the access time, but due to the suspension mechanism and the inertial force of the slider, there are some limitations in controlling the position of the recording and reading head quickly and accurately. There is.
또한, 작동 중 또는 정지 중에 기록 및 판독용 헤드와 자기 디스크와의 간격을 조절하여 마찰, 마모 및 고착 문제를 해결하려는 여러 노력이 상술한 윈체스터식 디스크 드라이브나 카지타니의 장치 등에서 있어 왔으나 한편으로 장치의 구조를 지나치게 복잡화시켜 제조 비용을 증가시킨다.In addition, various efforts have been made in the above-described Winchester-type disc drive or the apparatus of Kasitani to adjust the distance between the recording and reading head and the magnetic disk during operation or stoppage to solve the friction, wear and sticking problem. Too complicated the structure of the increase the manufacturing cost.
따라서, 본 발명의 일 목적은 압전 액츄에이터에 장착되는 다수의 기록 및 판독용 헤드를 이용하여 데이터 액세스 시간을 단축할 수 있는 디스크 드라이브용 기록 및 판독 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 근접촉 방식 또는 접촉 방식에 의하여 기록 및 판독용 헤드가 디지털 데이터를 자기 디스크에 기록하거나 자기 디스크로부터 판독함으로써 데이터 기록 밀도를 향상시키고 자기 디스크의 마찰 및 마모를 최소화할 수 있는 정보 저장 기기용 기록 및 판독 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, one object of the present invention is to provide a recording and reading apparatus for a disk drive that can shorten data access time by using a plurality of recording and reading heads mounted on a piezoelectric actuator. Another object of the present invention is to enable the recording and reading head to write or read digital data to or from the magnetic disk by means of the proximity contact method or the contact method, thereby improving data recording density and minimizing friction and wear of the magnetic disk. A recording and reading device for an information storage device is provided.
도 1은 종래의 디스크 드라이브용 기록 및 판독 장치를 보여주는 평면도이다.1 is a plan view showing a conventional recording and reading apparatus for a disc drive.
도 2는 도1의 디스크 드라이브용 기록 및 판독 장치를 설명하기 위한 부분 사시도이다.FIG. 2 is a partial perspective view for explaining the recording and reading apparatus for the disk drive of FIG.
도 3은 본 발명에 따른 디스크 드라이브용 기록 및 판독 장치를 설명하기 위한 평면도이다.3 is a plan view for explaining the recording and reading apparatus for a disk drive according to the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기록 및 판독 장치에 사용되는 제1 압전 액츄에이터를 설명하기 위한 사시도이다.4 is a perspective view for explaining a first piezoelectric actuator used in a recording and reading apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지 부재가 장착되는 제2 압전 액츄에이터를 설명하기 위한 사시도이다.5 is a perspective view illustrating a second piezoelectric actuator on which a supporting member is mounted according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스크 드라이브용 기록 및 판독 장치가 3 개의 압전 액츄에이터 지지 부재를 이용하는 경우를 보여주는 개략도이다.6 is a schematic diagram showing a case where a recording and reading apparatus for a disc drive according to an embodiment of the present invention uses three piezoelectric actuator support members.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스크 드라이브용 기록 및 판독 장치에 사용되는 압전 액츄에이터의 일례를 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.7A and 7B are a perspective view and a sectional view for explaining an example of a piezoelectric actuator used in a recording and reading apparatus for a disk drive according to another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
110 : 디스크 120 : 기록 및 판독용 헤드110: disk 120: recording and reading head
130 : 제1 압전 액츄에이터 132 : 압전 박막130: first piezoelectric actuator 132: piezoelectric thin film
134 : 제1 전극 136 : 제2 전극134: first electrode 136: second electrode
138 : 제3 전극 140 : 제4 전극138: third electrode 140: fourth electrode
150 : 지지 부재 160 : 제2 압전 액츄에이터150
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 디스크 드라이브용 기록 및 판독 장치는, ⅰ) 압전 박막(132), 및 ⅱ) 상기 압전 박막(132) 중 디스크(110)의 면과 직교하는 방향의 양측면에 형성된 제1 전극(134) 및 제2 전극(136)을 구비하며, 상기 디스크(110)가 회전하는 동안 전기 신호에 따라 상기 제1 전극(134)과 상기 제2 전극(136) 사이에 전압이 인가되어 상기 압전 박막(132)이 상기 디스크(110)의 면과 수평방향으로 벤딩 변형으로 일으킴으로써 벤딩 변형되는 복수 개의 제1 압전 액츄에이터(130), 상기 복수 개의 제1 압전 액츄에이터(130)의 자유단에 각각 장착되고, 전기 신호에 따라 벤딩 변형을 일으키는 상기 제1 압전 액츄에이터(130)의 벤딩량에 따라 실제적으로 상기 디스크(110)의 반경방향을 이동되어 상기 디스크(110) 반경 방향의 소정 폭에 위치하는 트랙과 연관되어 기록 및 판독을 수행하며, 디스크(110)가 회전하는 동안 대응하는 데이터 섹터와의 자기 작용에 의하여 데이터를 기록하거나 판독하기 위한 기록 및 판독용 헤드(120), 상기 복수 개의 제1 전압 액츄에이터(130)의 고정단이 소정의 거리로 이격되어 각각 형성된 적어도 하나의 지지 부재(150), 그리고 상기 제1 압전 액츄에이터(130)에 장착된 상기 기록 및 판독용 헤드(120)가 상기 디스크(110)의 면과 직교하는 방향으로 이동하고, 기록 및 판독 후에는 상기 기록 및 판독용 헤드(120)가 다시 원위치로 이동되도록 하기 위하여 상기 제1 압전 액츄에이터(130)에 대하여 직교하는 방향으로 상기 지지 부재(150)가 장착되며, 인가되는 전압에 의하여 상기 지지부재(150)가 상기 디스크(110)의 면과 직교하는 방향으로 이동되도록 벤딩변형되는 적어도 하나의 제2 압전 액츄에이터(160)를 포함한다.In order to achieve the above-described objects of the present invention, the recording and reading apparatus for a disc drive according to the present invention comprises: (i) a piezoelectric
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 디스크 드라이브용 기록 및 판독 장치는, ⅰ) 압전박막(132), ⅱ) 상기 압전 박막(132)중 디스크(110)의 면과 직교하는 방향의 양측면에 형성된 제1 전극(134) 및 제2 전극(136) 및 ⅲ) 상기 압전 박막(132) 중 상기 디스크(110)의 면과 수평하는 방향의 양측면에 형성된 제3 전극(138) 및 제4 전극(140)을 구비하며, 상기 디스크(110)가 회전하는 동안 전기 신호에 따라 상기 제1 전극(134)과 상기 제2 전극(136) 사이에 전압이 인가되어 상기 압전 박막(132)이 상기 디스크(110)의 면과 수평방향으로 벤딩 변형되며, 기록 및 판독 시에는 전기 신호에 따라 상기 제3 전극(138)과 상기 제4 전극(140) 사이에 전압이 인가되어 상기 압전 박막(132)이 상기 디스크(110)의 면을 향하여 벤딩 변형되며, 기록 및 판독 후에는 다른 신호에 의하여 상기 제3 전극(138)과 상기 제4 전극(140) 사이에 인가된 전압이 제거되어 상기 압전 박막(132)의 탄성력에 의하여 다시 원위치로 이동되는 복수 개의 제1 압전 액츄에이터(130), 상기 복수 개의 제1 압전 액츄에이터(130)의 자유단에 각각 장착되고, 전기 신호에 따라 벤딩 변형을 일으키는 상기 제1 압전 액츄에이터(130)의 벤딩량에 따라 실제적으로 상기 디스크(110)의 반경방향 및 상기 디스크(110)면과 직교하는 방향으로 이동되어 상기 디스크(110) 반경 방향의 소정 폭에 위치하는 트랙과 연관되어 기록 및 판독을 수행하며, 디스크(110)가 회전하는 동안 대응하는 데이터 섹터와의 자기 작용에 의하여 데이터를 기록하거나 판독하기 위한 기록 및 판독용 헤드(120), 그리고 상기 복수 개의 제1 압전 액츄에이터(130)의 고정단이 소정의 거리로 이격되어 각각 형성된 적어도 하나의 지지 부재(150)를 포함한다.In addition, in order to achieve the object of the present invention, a disk drive recording and reading apparatus according to the present invention includes: i) a piezoelectric
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 기록 및 판독용 헤드를 디스크의 경계면을 향하여 이동시키기 위한 수단은 상기 압전 박막의 수직 방향 일측에 형성되는 제3 전극, 상기 압전 박막의 수직 방향 타측에 형성되는 제4 전극 및 상기 압전 박막의 내부에 형성되는 공통 전극이다.According to another feature of the invention, the means for moving the recording and reading head toward the interface of the disk is a third electrode formed on one side in the vertical direction of the piezoelectric thin film, the second formed on the other side in the vertical direction of the piezoelectric thin film It is a common electrode formed in 4 electrodes and the said piezoelectric thin film.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 압전 액츄에이터의 압전 박막은 중공형 사각기둥의 형상이며, 상기 제1 내지 제4 전극은 상기 압전 박막의 외주면에 형성되고 상기 공통 전극은 상기 압전 박막의 내측에 형성된다.According to another feature of the present invention, the piezoelectric thin film of the piezoelectric actuator is in the shape of a hollow rectangular pillar, the first to fourth electrodes are formed on the outer peripheral surface of the piezoelectric thin film and the common electrode is inside the piezoelectric thin film. Is formed.
본 발명에 따르면, 다수의 헤드를 사용함으로써 기록 및 판독용 헤드가 원하는 데이터 트랙에 액세스하여 기록 및 판독을 수행하는데 걸리는 시간이 단축된다. 또한, 압전 액츄에이터를 이용하여 디스크와 기록 및 판독용 헤드 사이의 간격이 능동적으로 제어되므로 해당 헤드가 디스크와 근접촉 또는 접촉함으로써 자기 디스크의 데이터 기록 밀도를 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 필요시에만 헤드가 디스크와 근접촉 또는 접촉하고 이외에는 자기 디스크와 소정 간격을 유지하게 하도록 함으로써 자기 디스크의 마찰 및 마모가 최소화된다.According to the present invention, the use of a plurality of heads shortens the time taken for the recording and reading heads to access the desired data tracks and perform writing and reading. In addition, since the spacing between the disk and the recording and reading head is actively controlled by using a piezoelectric actuator, the head can be brought into close contact or contact with the disk to improve the data recording density of the magnetic disk. In addition, friction and wear of the magnetic disk are minimized by ensuring that the head is in close contact with or in contact with the disk only when necessary and at some distance from the magnetic disk.
또한, 다수의 압전 액츄에이터 지지 부재를 디스크의 원주 방향으로 소정각만큼 이격시켜 디스크의 반경 방향을 따라서 배치하는 경우에는 기록 및 판독용 헤드가 원하는 트랙의 해당 데이터 섹터에 액세스하는 시간을 더욱 단축시킬 수 있다. 그 결과, 디스크를 빠른 속도로 회전 구동시켜야 하는 부담이 감소된다.Further, when the plurality of piezoelectric actuator support members are arranged along the radial direction of the disc at a predetermined angle in the circumferential direction of the disc, the time for the recording and reading head to access the corresponding data sector of the desired track can be further shortened. have. As a result, the burden of rotating the disk at high speed is reduced.
본 발명에 따른 압전 액츄에이터의 구동 범위는 수 ㎛이하이며 따라서 기존의 베어링 및 보이스 코일을 사용하는 시스템에 비하여 정밀한 위치 제어, 신뢰도, 진동 및 소음 측면에서 우수하다. 또한, 본 발명의 압전 액츄에이터는 압전 요소의 소형화가 가능한 MEMS 기술을 이용하여 제조되기 때문에 시스템 자체가 소형화될 수 있는 장점을 갖는다.The driving range of the piezoelectric actuator according to the present invention is several micrometers or less and is therefore superior in terms of precise position control, reliability, vibration, and noise as compared to a system using a conventional bearing and voice coil. In addition, the piezoelectric actuator of the present invention has the advantage that the system itself can be miniaturized because it is manufactured using a MEMS technology that can miniaturize the piezoelectric element.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정보 저장 기기용 기록 및 판독 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a recording and reading apparatus for an information storage device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 정보 저장 기기용 기록 및 판독 장치의 개략적인 평면도이고, 도 4는 도 3에 도시한 장치 중 압전 액츄에이터를 설명하기 위한 사시도이며, 도 5는 도 3에 도시한 장치 중 'C' 부분을 확대한 사시도이다.3 is a schematic plan view of a recording and reading device for an information storage device according to the present invention, FIG. 4 is a perspective view for explaining a piezoelectric actuator among the devices shown in FIG. 3, and FIG. An enlarged perspective view of 'C' part.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 실시 예에 따른 정보 저장 기기용 기록 및 판독 장치는, 복수 개의 기록 및 판독용 헤드(120), 자유단에 기록 및 판독용 헤드(120)가 장착되는 복수 개의 제1 압전 액츄에이터(130), 제1 압전 액츄에이터(130)의 고정단이 고정되는 적어도 하나의 지지 부재(150), 그리고 지지 부재(150)가 장착되는 적어도 하나의 제2 압전 액츄에이터(160)를 포함한다.3 to 5, a recording and reading apparatus for an information storage device according to the present embodiment includes a plurality of recording and reading heads 120 and a plurality of recording and reading heads 120 mounted at a free end thereof. Two first
상기 기록 및 판독용 헤드(120)는 자기 디스크(110)와 같은 기록 매체(recording medium)가 회전하는 동안 해당 트랙(track)의 해당 데이터 섹터(data sector)와의 자기 작용에 의하여 데이터를 기록 및 판독한다. 기록 및 판독용 헤드(120)는 제1 압전 액츄에이터(130)의 자유단에 장착되며 실제적으로 디스크(110)의 반경 방향으로 이동하여 디스크(110) 반경 방향의 소정 폭에 위치하는 일군의 데이터 트랙과 연관되어 기록 및 판독 기능을 수행한다. 본 발명에 따르면, 복수 개의 기록 및 판독용 헤드(120)를 사용함으로써 기록 및 판독용 헤드(120)가 원하는 데이터 트랙에 액세스하는 데 걸리는 시간이 단축된다.The recording and reading
제1 압전 액츄에이터(130)가 고정되는 상기 지지 부재(150)는 디스크의 반경 방향으로 배치되며, 각각의 제1 압전 액츄에이터(130)는 인접한 제1 압전 액츄에이터(130)와 일정 간격을 갖고 이격된다. 상기 제1 압전 액츄에이터(130)는 또한 디스크(110)의 원주 방향 접선과 평행을 이루도록 지지 부재(150)에 고정된다. 본 발명에 따르면, 하나의 지지 부재(150)에 고정되는 제1 압전 액츄에이터(130)는 약 10㎛ 간격 정도로 이격되고, 따라서 디스크(110)의 반경 방향 1㎜마다 약 100개 정도의 기록 및 판독용 헤드(120)가 배치되어, 각각의 기록 및 판독용 헤드(120)가 약 10개씩의 데이터 트랙 영역을 담당한다. 따라서, 각각의 제1 압전 액츄에이터(130)가 자유단에 장착된 기록 및 판독용 헤드(120)가 디스크의 반경 방향으로 약 5㎛의 범위 내에서 좌우로 이동하도록 제1 전극(134)과 제2 전극(136)에 전압이 인가된다.The
도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 제1 압전 액츄에이터(130)는 압전 박막(132), 그리고 압전 박막(132)의 수평 방향 일측에 형성되는 제1 전극(134) 및 압전 박막(132)의 수평 방향 타측에 형성되는 제2 전극(136)을 포함한다. 디스크(110)가 회전하는 동안 전기 신호에 따라 제1 전극(134)과 제2 전극(136) 사이에 전압이 인가되면, 제1 전극(134) 및 제2 전극(136) 사이의 압전 박막(132)이 수평 방향 중 일측으로 벤딩(bending) 변형을 일으킴으로써 제1 압전 액츄에이터(130)가 좌우로 소정량의 벤딩 변형을 일으킨다.As shown in FIG. 4, each of the first
상기 압전 박막(132)은 ZnO, PZT(Pb(Zr,Ti)O3), 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O3) 등의 압전 물질로 구성되며, 제1 전극(134) 및 제2 전극(136)은 전기 전도성이 우수한 백금(Pt), 탄탈륨(Ta), 또는 백금-탄탈륨(Pt-Ta) 등을 사용하여 형성된다. 본 발명에 따르면, 제1 압전 액츄에이터(130)는 제1 전극(134), 압전 박막(132), 그리고 제2 전극(136)을 실리콘(Si) 웨이퍼 상에 부착하여 제조하는 MEMS(Micro Electro Mechanical System)을 이용하여 제조된다.The piezoelectric
상기 제1 압전 액츄에이터(130)의 좌우 벤딩 변형량은 압전 액츄에이터(130)의 자유단에 고정된 기록 및 판독용 헤드(120)가 디스크(110)의 반경 방향으로 이동하는 양에 해당하는 전압이 제1 전극(134)과 제2 전극(136) 사이에 인가됨으로써 결정된다. 즉, 제1 압전 액츄에이터(130)에 가해지는 전기 신호가 인가 전압을 제어하며, 제1 압전 액츄에이터(130)가 수평 방향 일측으로 벤딩 변형을 일으킴에 따라 기록 및 판독용 헤드(120)는 원하는 데이터 트랙 위로 이동하기 위하여 소정 거리만큼 디스크(110)의 반경 방향으로 이동한다.The left and right bending deformation amounts of the first
상기 지지 부재(150)가 장착되는 적어도 하나의 제2 압전 액츄에이터(160)는 도 5에 도시된다. 도 5를 참조하면, 상기 복수 개의 제1 압전 액츄에이터(130)가 고정된 지지 부재(150)는 벌크형(bulk type) 압전 액츄에이터인 제2 압전 액츄에이터(160)에 장착된다. 상기 지지 부재(150)는 제1 압전 액츄에이터(130)에 대하여 직교하는 방향으로 제2 압전 액츄에이터(160)에 장착된다. 따라서, 제2 압전 액츄에이터(160)가 인가되는 전압에 의해 좌우로 벤딩 변형을 일으킴에 따라 상기 지지 부재(150)는 디스크(110)에 대하여 수직한 방향인 상하로 이동하여 기록 및 판독용 헤드(120)를 디스크(110)에 근접촉 또는 접촉되게 된다.At least one second
상기 제2 압전 액츄에이터(160)의 좌우 벤딩 변형량은 제1 압전 액츄에이터(130)에 고정된 기록 및 판독용 헤드(120)가 디스크(110)에 대하여 상하 방향으로 이동하는 양에 해당하는 전압이 상기 벌크형 제2 압전 액츄에이터(160)에 인가됨으로써 결정된다. 상술한 제1 압전 액츄에이터(130)의 경우와 마찬가지로 제2 압전 액츄에이터(160)에 가해지는 전기 신호가 인가 전압을 제어하며, 제2 압전 액츄에이터(130)가 제1 압전 액츄에이터(130)에 대하여 직교하는 방향의 일측 또는 타측으로 벤딩 변형을 일으킴에 따라 기록 및 판독용 헤드(120)는 소정 거리만큼 디스크(110)에 대하여 상하 방향으로 이동한다.The left and right bending deformation amount of the second
도 6은 본 발명에 따른 디스크 드라이브용 기록 및 판독 장치가 3 개의 지지 부재를 이용하는 경우를 보여준다. 본 발명에 따르면, 복수 개의 지지 부재(150)를 이용하는 것이 가능하다. 이와 같이 복수 개의 지지 부재(150)에 복수 개의 제1 압전 액츄에이터(130)를 각각 배치하는 경우에는, 기록 및 판독용 헤드(120)가 원하는 트랙의 해당 데이터 섹터에 액세스하는 시간을 더욱 단축시킬 수 있다.6 shows a case where the recording and reading apparatus for a disc drive according to the present invention uses three supporting members. According to the present invention, it is possible to use a plurality of
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 디스크 드라이브용 기록 및 판독 장치에는 제1 압전 액츄에이터(130)가 동일한 배치로 고정되는 3 개의 지지 부재(150)가 제공되며, 각각의 지지 부재(150)는 제2 압전 액츄에이터(160)에 장착되어 인접한 지지 부재(150)와 디스크(110)의 원주 방향으로 120°이격되어 배치된다.Referring to FIG. 6, the recording and reading apparatus for a disc drive according to the present invention is provided with three supporting
디스크(110)의 회전 시, 3 개의 지지 부재(150)에 고정된 제1 압전 액츄에이터(130) 중 동일한 반경 위치에 배치된 3 개의 제1 압전 액츄에이터(130)가 전기 신호에 따라 기록 및 판독용 헤드(120)가 원하는 트랙 위치로 이동하도록 벤딩 변형되고, 해당 데이터 섹터는 3 개의 기록 및 판독용 헤드(120)에 의하여 액세스되므로 하나의 지지 부재(150)로 이루어진 경우에 비하여 해당 데이터 섹터에 액세스하는 평균 시간이 ⅓로 감소된다.When the
즉, 하나의 데이터 트랙 위에 하나의 기록 및 판독용 헤드(120)가 위치하는 경우에는 디스크가 회전하는 동안 해당 데이터 섹터가 기록 및 판독용 헤드(120)의 위치로 오기 위하여 최대 360°에 가까운 회전 이동을 필요로 하나, 단일의 트랙 위에 3 개의 기록 및 판독용 헤드(120)가 디스크(110)의 원주 방향으로 120°이격되어 위치하는 경우에는 해당 데이터 섹터가 3 개의 기록 및 판독용 헤드(120) 중 하나의 위치로 이동하기 위해 120°이상을 회전 이동할 필요가 없게 된다. 따라서, 디스크(110)를 신속하게 회전 구동하여야 하는 부담이 감소된다.That is, when one recording and reading
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스크 드라이브용 기록 및 판독 장치에 사용되는 압전 액츄에이터의 일례를 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.7A and 7B are a perspective view and a sectional view for explaining an example of a piezoelectric actuator used in a recording and reading apparatus for a disk drive according to another embodiment of the present invention.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 압전 액츄에이터(130)의 압전 박막(132)은 중공형 사각기둥의 형상으로 이루어진다. 중공형 사각기둥 형상의 압전 박막(132)의 내측에 공통 전극(131)이 형성되고, 압전 박막(132)의 좌측 외주면 및 우측 외주 면에는 제1 전극(134) 및 제2 전극(136)이 형성되며, 압전 박막(132)의 상부측 외주면 및 하부측 외주면에는 제3 전극(138) 및 제4 전극(140)이 형성된다.7A and 7B, the piezoelectric
이러한 구조의 압전 액츄에이터(130)는 "PZT 박막에 기초한 원통형의 벤딩 변형하는 트랜스듀서를 이용하는 초음파 모터"라는 제목으로 1995년 아이이이(IEEE)에 실린 모리타(Takeshi Morita) 등의 논문에 게재되어 있다. 이러한 경우, 상기 공통 전극(131)은 티타늄으로 구성되며, 제1 전극(134) 및 제2 전극(136)과 동일하게 상기 제3 전극(138) 및 상기 제4 전극(140)은 백금, 탄탈륨, 또는 백금-탄탈륨 등으로 구성된다.The
디스크가 회전하는 동안 전기 신호에 따라 제1 전극(134)과 제2 전극(136) 사이에 전압이 인가되면, 제1 전극(134) 및 제2 전극(136) 사이의 압전 박막(132)이 수평 방향 중 일측으로 벤딩 변형하여 해당 압전 액츄에이터(130)의 자유단에 장착된 기록 및 판독용 헤드(120)는 원하는 데이터 트랙 위로 이동한다. 이후, 다른 전기 신호에 의하여 제3 전극(138)과 제4 전극(140) 사이에 전압이 인가되면, 압전 박막(132)이 수직 방향으로 벤딩 변형되어 해당 기록 및 판독용 헤드(120)는 디스크(110)의 경계면(interface)을 향하여 이동하여 디스크(110)의 경계면과 근접촉 또는 접촉한 상태에서 기록 및 판독을 행한다. 이렇게 수평 방향 및 수직 방향으로 구동할 수 있는 압전 액츄에이터(130)를 형성할 경우, 지지 부재(150)를 수직 방향으로 구동시키기 위한 벌크형 압전 액츄에이터가 필요 없게 된다.When a voltage is applied between the
기록 및 판독용 헤드(120)의 기록 및 판독 후에는, 또 다른 전기 신호에 의하여 제1 전극(134)과 제2 전극(136) 및 제3 전극(138)과 제4 전극(140) 사이에 인가된 전압이 제거되어 압전 액츄에이터(130)는 탄성력에 의하여 원위치로 복원된다.After the writing and reading of the writing and reading
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제3 전극(138) 및 제4 전극(140)의 존재로 인하여 기록 및 판독용 헤드(120)가 디스크(110)와 근접촉 또는 접촉 상태에서의 기록 및 판독을 행할 수 있게 되어 디스크의 기록 밀도가 향상된다.According to another embodiment of the present invention, the recording and reading
본 발명에 따른 정보 저장 기기용 기록 및 판독 장치에 따르면, 종래 기술에서와는 달리 다수의 헤드를 사용함으로써 기록 및 판독용 헤드가 원하는 데이터 트랙에 액세스하여 기록 및 판독을 수행하는데 걸리는 시간이 단축된다. 또한, 압전 액츄에이터를 이용하여 디스크와 기록 및 판독용 헤드 사이의 간격이 능동적으로 제어되므로 해당 헤드가 디스크와 근접촉 또는 접촉함으로써 자기 디스크의 데이터 기록 밀도를 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 필요시에만 헤드가 디스크와 근접촉 또는 접촉하고 이외에는 자기 디스크와 소정 간격을 유지하게 하도록 함으로써 자기 디스크의 마찰 및 마모가 최소화된다.According to the recording and reading apparatus for the information storage device according to the present invention, unlike in the prior art, by using a plurality of heads, the time taken for the recording and reading head to access a desired data track to perform recording and reading is shortened. In addition, since the spacing between the disk and the recording and reading head is actively controlled by using a piezoelectric actuator, the head can be brought into close contact or contact with the disk to improve the data recording density of the magnetic disk. In addition, friction and wear of the magnetic disk are minimized by ensuring that the head is in close contact with or in contact with the disk only when necessary and at some distance from the magnetic disk.
이 밖에도, 다수의 압전 액츄에이터 지지 부재를 디스크의 원주 방향으로 소정각만큼 이격시켜 디스크의 반경 방향을 따라서 배치하는 경우에는 기록 및 판독용 헤드가 원하는 트랙의 해당 데이터 섹터에 액세스하는 시간을 더욱 단축시킬 수 있다. 그 결과, 디스크를 빠른 속도로 회전 구동시켜야 하는 부담이 감소된다.In addition, when the plurality of piezoelectric actuator support members are disposed along the disc radial direction at a predetermined angle in the circumferential direction of the disc, the recording and reading head can further shorten the time for accessing the corresponding data sector of the desired track. Can be. As a result, the burden of rotating the disk at high speed is reduced.
본 발명에 따른 압전 액츄에이터의 구동 범위는 수 ㎛이하이며 따라서 기존의 베어링 및 보이스 코일을 사용하는 시스템에 비하여 정밀한 위치 제어, 신뢰도, 진동 및 소음 측면에서 우수하다. 또한, 본 발명의 압전 액츄에이터는 압전 요소의 소형화가 가능한 MEMS 기술을 이용하여 제조되기 때문에 시스템 자체가 소형화될 수 있는 장점을 갖는다.The driving range of the piezoelectric actuator according to the present invention is several micrometers or less and is therefore superior in terms of precise position control, reliability, vibration, and noise as compared to a system using a conventional bearing and voice coil. In addition, the piezoelectric actuator of the present invention has the advantage that the system itself can be miniaturized because it is manufactured using a MEMS technology that can miniaturize the piezoelectric element.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019970069055A KR100265942B1 (en) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | Apparatus for recording/reading out information on to/from information media |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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KR19990050031A KR19990050031A (en) | 1999-07-05 |
KR100265942B1 true KR100265942B1 (en) | 2000-09-15 |
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Family Applications (1)
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0002547A1 (en) * | 1977-12-12 | 1979-06-27 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Optical read unit for reading a moving information carrier, in particular for reading a video disc |
KR950012420U (en) * | 1993-10-25 | 1995-05-17 | Compact Disc Player |
-
1997
- 1997-12-16 KR KR1019970069055A patent/KR100265942B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0002547A1 (en) * | 1977-12-12 | 1979-06-27 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Optical read unit for reading a moving information carrier, in particular for reading a video disc |
KR950012420U (en) * | 1993-10-25 | 1995-05-17 | Compact Disc Player |
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KR19990050031A (en) | 1999-07-05 |
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