KR100287567B1

KR100287567B1 - 판독/기록헤드,판독/기록헤드위치선정기구,및판독/기록시스템

Info

Publication number: KR100287567B1
Application number: KR1019980704881A
Authority: KR
Inventors: 요시카주 소에노; 신지 이치카와; 타카미쯔 쯔나; 이사무 사토
Original assignee: 사토 히로시; 티디케이 가부시기가이샤
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 2001-04-16
Also published as: CN1145957C; KR19990076758A; CN1206488A; HK1017126A1; US6246552B1; WO1998019304A1

Abstract

본 발명의 판독/기록헤드는 전자기 변환소자(또는 광모듈)(1)를 가진 슬라이더와(2), 액츄에이터(4)와, 서스팬션(3)을 포함한다. 액츄에이터(4)는 고정부(43)와, 가동부(44)와, 그 고정부(43)와 가동부(44)를 서로 연결시키기 위한 2개 이상의 비임부재들을 포함한다. 이 비임 부재들은 역 압전효과 또는 전기수축효과에 의해 신장 및 수축하는 변위발생수단을 가지고 있다. 고정부(43)는 서스팬션(3)에 고정되는 반면 가동부(44)는 슬라이더(2)에 고정되어 있다. 변위발생수단(41)의 신장 및 수축시 그 변위발생수단(41)은 편향되고 상기 가동부(44)는 고정부(43)에 대해 선형변위, 원형변위 또는 회전변위를 하고, 전자기 변환소자(1)는 선형 또는 원형궤도를 따라 변위되어, 결과적으로 기록매체상의 기록트랙들을 교차하게 된다. 액츄에이터(4)내에는 상기 고정부(43), 가동부(44), 그리고 비임부재들이 압전물질 또는 전기수축물질로 된 시이트형 부재에 구멍 및/또는 절취부를 제공하여 일체화된 단일체로서 형성되어 있다. 상기한 구조의 액츄에이터는 기록트랙들을 교차하는 방향으로의 위치선정을 위해 사용된다. 이 경우, 변위발생수단들에 인가되는 전압들의 총합은 항상 일정하게 유지될 수 있게 제어되고, 이에 따라 기록매체의 표면에 대해 수직하는 방향으로의 전자기 변환소자의 위치변동이 제어되게 된다.

Description

판독/기록헤드, 판독/기록헤드 위치선정기구, 및 판독/기록 시스템

도32는 종래의 자기 또는 하드디스크 드라이브에서 사용하는 플라잉(flying)형 자기헤드 및 그의 위치선정기구를 예시하는 개략평면도이다.

도32에 도시된 바와 같이, 상기 자기헤드는 전자기 변환소자(1)를 구비하는 슬라이더(2)와, 그 슬라이더(2)를 지지하는 서스팬션(3)으로 구성되어 있다. 도해를 간략하게 하기 위해 판독/기록신호들의 전송을 위해 상기 전자기 변환소자(1)와 하드디스크 드라이브내의 신호처리회로사이의 전기접속을 위한 접속선들은 도시하지 않았다.

자기헤드의 위치선정을 위한 액츄에이터에는 음성코일모터(5)가 사용되는데, 이 음성코일모터(5)는 코일(51), 영구자석(52), 베어링(53), 그리고 아암(54)으로 구성되어 있다. 상기 코일(51)은 아암(54)의 일 단부에 위치되며, 이 아암(54)의 타단부에는 자기헤드의 서스팬션(3)이 설치되어 있다. 비록 도시하지는 않았지만, 코일(51)에도 또 다른 영구자석이 설치되어 있다.

상기 전자기 변환소자(1)는 전기신호를 자기신호로 그리고 그 역으로 변환시키기 위한 자기 극 및 코일과, 자기신호를 전압변화 등등의 형태로 변환시키기 위한 자기저항효과소자를 포함한다. 전자기 변환소자(1)의 상기 소자들은 박막기술, 조립기술 등등을 이용하여 제조할 수 있다. 슬라이더(2)는 Al₂O₃-TiC 또는 CaTiO₃와 같은 비자성 세라믹 또는 페라이트(ferrite)와 같은 자성물질로 제조되며, 대체로 입방구조를 가지고 있다. 디스크매체(6)의 반대쪽에 위치하는 슬라이더(2)의 표면(즉, 공기접촉면)은 슬라이더(2)를 디스크매체(6)상에서 작은 간격을 두고 부상된 상태로 주행할 수 있게 하는 압력을 발생시키기에 적합한 형태를 갖게 처리되어 있다. 서스팬션(3)은 탄성 강판을 절곡, 펀칭 또는 기타의 처리방법을 이용하여 처리함으로써 형성된다.

그러면, 이러한 구성의 자기헤드의 기록 및 재생동작들에 관해 살펴보겠다. 디스크매체(6)는 고속으로, 일례로 수천 rpm의 속도로 회전하고, 이에 따라 공기가 디스크매체(6)와 슬라이더(2)사이로 유입되어 슬라이더(2)에 부상력을 가한다. 한편, 슬라이더(2)는 서스팬션(3)에 의해 주어진 하중하에서 디스크매체(6)쪽으로 가압되고, 그 결과 슬라이더(2)는 부상력 대 압력의 관계에 따라 디스크매체(6)상에서 작은 간격을 두고 부상된 상태에서 주행하게 된다.

자기헤드는 음성코일모터(5)에 접속되어 있고, 이에 따라 베어링(53)을 중심으로 한 음성코일모터(5)의 스윙운동에 따라 디스크매체(6)의 반경방향으로 이동가능하게 되어 전자기 변환소자(1)의 위치선정제어, 즉 임의의 판독/기록 트랙상으로 상기 전자기 변환소자(1)를 이동시키기 위한 탐색제어, 및 판독/기록 트랙추적제어를 가능하게 한다.

전자기 변환소자(1)는 그의 위치선정제어를 위해 먼저 디스크매체(6)에 기록된 트랙위치신호를 검출하고, 그 뒤에 그 검출신호를 헤드위치선정제어회로(7)에서 연산하여 소정의 전류를 증폭기(8)을 거쳐 음성코일모터(5)의 코일(51)을 통해 흐르게 하는 것에 의해 코일(51)과 영구자석(52)사이에서 발생하는 힘을 제어한다. 전자기 변환소자(1)는 목표트랙상에 위치되면 디스크매체(6)으로부터 자기신호를 판독하거나 그 디스크매체(6)에 자기신호를 기록한다.

상술한 바와 같이, 자기헤드 위치선장수단으로서 음성코일모터를 사용하는 것은 아주 일반화된 것이다.

자기디스크 드라이브와 관련된 문제점으로는 디스크매체의 회전과 동기적으로 또는 비동기적으로 발생하는 디스크매체 표면의 진동, 디스크매체의 편심, 그리고 상기 자기헤드와 디스크매체 등등을 포함하는 자기디스크 드라이브의 열팽창 및 외부진동에 기인하는 자기헤드와 기록트랙간의 오프셋(offset), 즉 트랙오정합(track misregistration)을 들 수 있다. 이러한 트랙오정합은 일례로 신호의 기록시 인접트랙에 저장된 정보가 덮어쓰기되어 소거되는 문제점, 재생시 해당 트랙으로부터 출력되는 신호들의 레벨이 저하되는 문제점, 그리고 인접트랙들로부터의 신호들이 누화소음의 형태로 유입됨으로 인해 출력신호들의 특성이 저하되는 문제점을 야기시킨다.

따라서, 요구되는 판독/기록의 목적을 위해서는 자기헤드의 전자기 변환소자의 위치가 디스크매체상의 주어진 기록트랙을 정확히 그리고 신속히 추종하여야만 한다.

그러나, 상기한 종래의 자기디스크 드라이브에 수반되는 중대한 문제점은 자기헤드, 아암 및 코일을 포함하는 큰 질량의 구조체 전체가 스윙운동하고, 슬라이더가 탄성 서스팬션을 거쳐 이동하고, 또한 상기 스윙운동의 중심이 되는 베어링자체에 마찰저항, 편심 등등이 존재하기 때문에 위치선정의 정확성, 특히 기록시 트랙추종의 정확성에 제한이 있다는 것이다.

한편, 자기디스크 드라이브에 관련하여 현재의 추세는 기록밀도를 보다 높게하고, 그에 따라 트랙밀도는 보다 높게 하면서 트랙폭은 보다 좁게 하는 것으로서, 이를 위해서는 자기헤드 위치선정의 정확도를 보다 높게 하는 것이다. 지금까지의 위치선정 제어대역폭은 약 500Hz까지 였으며, 위치선정의 정확도는 약 0.3μm였다. 그러나, 기록트랙폭이 약 1μm 정도로 좁게 되면, 상기 제어대역폭은 수 kHz정도까지 확대시킬 필요가 있고, 위치선정 정확도도 약 0.1μm이하 정도로 되어야만 한다. 이 때문에 종래의 자기헤드 위치선정기구에 관련된 문제점들은 더욱 심화되게 된다.

자기헤드의 부상주행높이는 약 50nm 내지 약 100nm의 범위에 있다. 그러나, 이러한 정도의 부상주행높이를 유지하면서 기록/판독 트랙피치를 약 1μm정도로 좁게 할 경우에는 여러 가지 문제점이 발생하게 된다. 일례로, 신호기록시 인접트랙에 저장된 정보가 기록 자장 누출로 인해 소거되는 문제점 및 재생시 출력되는 신호레벨의 절대값의 저하로 인해 S/N 열화의 문제점이 발생하게 된다. 안정된 판독/기록 특성을 유지시키기 위해서는 따라서 디스크매체에 대한 자기헤드의 부상주행높이를 50nm이하로 감소시킬 필요가 있다. 그러나, 부상주행높이를 감소시키는 경우에는 탐색제어시 또는 판독/기록 트랙추종제어시 자기헤드의 부상주행특성(부상주행높이의 변동) 및 디스크 매체의 평탄도를 엄격하게 제어할 필요가 있다.

최근 들어서는 부상주행높이가 매우 작은 의사접촉형(pseudo-contact type)자기헤드로 불리우는 또는 디스크매체와 항상 접촉하는 접촉형 헤드로 불리우는 자기헤드가 개발중에 있다. 그러나, 이러한 자기헤드들의 경우는 보다 높은 기록밀도를 얻는데 개발의 주안점을 두고 있기 때문에, 탐색제어 또는 판독/기록 트랙추종제어를 수행하기가 매우 어렵다.

자기헤드 위치선정의 정확도를 개선하기 위한 한 방법으로 압전소자와 같은 미세 변위 액츄에이터가 구비된 자기헤드장착 아암 또는 지지스프링(서스팬션)을 제공하는 것이 제안된 바 있다(일본 특허 공보 평5-28670 호 및 평5-47216 호 참조). 이 방법을 이용하면 자기헤드 위치선정의 정확도가 어느 정도 개선된다. 그러나, 이러한 방법의 경우에도 역시 음성코일모터를 사용하는 상술한 위치선정기구의 경우와 마찬가지로 슬라이더가 탄성을 갖는 서스팬션을 통해 구동되기 때문에 서스팬션의 진동에 의해 좋지 않은 결과가 발생한다. 따라서, 이 방법도 위치선정의 정확도 개선에는 제한이 있다.

또한, 슬라이더의 변위를 위해서 정전력을 이용하는 마이크로 액츄에이터(microactuator)(";Magnetic Recording Head Positioning at Very High Track Densities Using a Microactuator-Based, Two-Stage Servo System";, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, Vol. 42, No. 3, pp. 222-233, June 1995) 및 전자력을 이용하는 마이크로 액츄에이터(Silicon Microstructures and Microactuators for Compact Computer Disk Drives";, IEEE CONTROL SYSTEMS, pp. 52-57, December 1994)가 제안된 바 있다. 그러나, 정전력을 이용하는 액츄에이터의 경우에는 슬라이더를 변위시킬 수 있을 정도로 충분히 큰 구동력을 발생시키기 어려우며, 전자력을 이용하는 액츄에이터의 경우에는 디스크매체상의 자기신호가 자속누설로 인해 영향을 받게 되는 문제점이 있다. 또한, 이 두 액츄에이터에서 발생하는 공통적인 문제점으로는 슬라이더가 작은 탄성도를 갖는 지지부재에 의해 제 위치에 유지되어야만 한다는 점과, 슬라이더가 상기 액츄에이터들로부터 발생되는 정전력 및 전자력에 의해 변형될 수 있다는 점에서 외부의 변화에 민감하다는 것을 들 수 있다. 이러한 문제점은 또한 정전기 액츄에이터에 의해 슬라이더를 구동시키게 되어 있는 구성에 관해 기재하고 있는 일본 특허 공보 평8-180623 호에서 발견할 수 있다.

또한, 일본 특허 공보 평6-259905 호에는 판독/기록 기능부(즉, 전자기 변환소자)를 포함하는 슬라이더를 압전소자와 같은 구동부재를 거쳐 음성코일모터에 의해 구동하는 서스팬션에 결합시켜 구성되는 판독/기록 시스템용 액츄에이터에 관해 기재되어 있다. 본 공보에 기재된 발명의 제 1 실시예(그의 공보 도1 참조)에서는 일련의 대향 박판들과 일련의 압전소자들로 구성된 박형의 미세이동 기구부(즉, 구동부재)를 제공하고 있다. 상기 각 박판은 각 압전소자의 양단에 각기 연결할 수 있도록 양단에 대각선방향으로 만곡부를 가지고 있고, 이 만곡부에는 압전소자의 단자가 연결된다. 이러한 형태의 미세이동기구부에서는 압전소자들이 모두 신장 또는 수축되는 형태로 변형되고, 이에 따라 압전소자들의 신장 및 수축방향에 대해 대체로 수직하는 방향으로 판독/기록기능부의 미세변위가 이루어진다. 상기 공보에 기재된 발명의 제 2 실시예(그의 공보 도2 참조)의 경우에도 일련의 대향 박판들과 일련의 압전소자들로 구성된 박형의 미세이동 기구부를 제공하고 있지만, 이 제 2 실시예는 각 박판의 일단에만 각 압전소자의 일단을 연결시키기 위한 만곡부가 제공된다는 점에서 제 1 실시예와 다르게 되어 있다. 이 제 2 실시예의 박형 미세이동기구부에서는 각 압전소자가 슬라이더의 부상주행면과 평행한 평면내에서 동일한 방향으로 만곡가능하고, 이에 따라 제 1 실시예에서와 마찬가지로 판독/기록 기능부의 미세변위가 이루어지게 된다. 상기 공보에 기재된 발명의 제 3 실시예(그의 공보 도3 참조)의 경우에는 일련의 만곡가능한 압전소자들로만 구성되는 미세이동기구가 제공된다. 이 경우, 각 압전소자의 일단은 슬라이더에 연결되고 타단은 서스팬션에 연결된다.

일본 특허 공보 평6-259905에서는 종래예로서 슬라이더 자체에 매입된 압전소자를 갖는 미세운동 액츄에이터를 인용하고 있으며, 이러한 슬라이더(미세운동 액츄에이터)는 그의 부상주행면이 비틀려지거나, 휘어지거나, 아니면 달리 변형됨으로 인해 부상주행특성에 나쁜 영향을 준다고 기재하고 있다. 한편, 본 발명의 이점들과 관련하여 상기 공보에서는 상기한 박형의 미세운동기구부에서는 슬라이더에 전혀 응력이 가해지지 않아 슬라이더의 변형이 발생하지 않기 때문에 자기헤드의 부상주행특성에 전혀 나쁜 영향을 주지 않는 액츄에이터를 제조하는 것이 가능하다고 기재하고 있다. 이 박형의 미세운동기구부의 제 1 및 제 2 실시예들은 모두 일련의 얇은 시이트들을 일련의 압전소자들과 결합시켜서 되는 조립구조를 사용하고 있는데, 이러한 구성은 두 압전소자들사이에 특성차이가 전혀 없다는 가정하에서 이루어진 것이다. 그러나, 자기헤드는 조립오차 등등으로 인한 부상주행방향으로의 변위(부상주행높이의 변화 또는 변동)가 발생하기 쉽다. 상기한 조립구조에 요구되는 조립공정들 때문에 상당한 비용이 발생하며, 조립구조자체도 강성도를 증가시키기 어렵게 하며, 그 결과 접합부들과 관련하여 기계적인 견고성의 저하의 문제가 발생한다. 또한, 상기 조립구조는 압전소자들의 전극들로부터 접속선을 인출해 내어야 하기 때문에 변위특성이 나빠지게 되며, 구조가 복잡하게 되어 비용이 또한 크게 증가한다. 제 3 실시예의 경우도 유사한 문제점을 가지고 있는데, 일례로 조립오차에 기인하는 변위특성의 변화를 들 수 있다.

여기서 주지할 점은 일본 특허 공보 평6-259905 호의 도6에 종래예로서 도시된 액츄에이터와 일본 특허 공보 평5-28670 호에 기재된 액츄에이터는 압전소자와 같은 변위발생수단들이 서스팬션내에 결합되어 있는 구조를 갖는다는 점으로, 이러한 구조의 경우에는 변위발생수단들의 크기와 그 변위발생수단을 공차를 제어한 상태에서 수용하는 결합공간의 크기를 정밀하게 제공하기가 어렵다. 매우 작은 변위량을 갖는 압전소자들의 경우 변위발생수단와 그를 수용하는 결합공간사이에 틈새가 존재하는 것은 바람직하지 않은데, 그 이유는 그러한 틈새 때문에 액츄에이터에 전달된 변위량의 손실 또는 변화가 발생하고, 아니면 액츄에이터에 전달되는 변위가 없을 수 있기 때문이다. 이러한 틈새를 없애기 위해서는 높은 정밀도의 조립기술이 필요하나, 이는 기술적인 면에서 어려울 뿐만 아니라 상당한 비용이 들게 된다.

일본 특허 공보 소63-291271 호에는 슬라이더와 부하바아(bar)사이에 압전소자 또는 전기수축(electrostrictive)소자를 위치시켜 구성되는 미세운동기구를 포함하는 자기헤드 위치선정장치가 기재되어 있다. 상기 공보의 실시예에 기재된 미세운동기구는 C형의 절취부가 형성되어 있는 얇은 압전소자판을 포함하고 있다. 이 압전소자판의 일부를 신장 또는 수축시키면 슬라이더는 상기 신장 및 수축방향과 동일한 방향으로 선형변위를 할 수 있게 된다. 이 미세운동기구는 조립구조가 아닌 일체화된 구조로 되어 있고, 이에 따라 슬라이더의 변위량이 압전소자판의 선형변위량에 의해 결정되게 되어 있다. 따라서, 슬라이더의 변위량을 증가시키기 위해서는 미세운동기구의 크기를 증가시키는 것외에는 다른 선택이 없다.

일본 특허 공보 평5-47126 호의 도1 내지 도4에 도시된 구성의 경우에는 헤드지지스프링에 시이트형태의 압전소자 자체가 접합되어 있는데, 이 스프링은 압전소자의 변위를 방해하는 부하를 제공하게 된다. 이 때문에 압전소자의 작은 변위량이 더욱 감소하게 된다. 또한, 소정의 부하가 압전소자에 인가되기 때문에 충분한 견고성을 유지할 수 없고, 그 결과 수명이 감소되고 조기성능저하가 발생한다. 압전소자의 접합을 위해 통상 유기수지 등등으로 이루어진 접착제층을 사용하게 되면, 다음과 같은 문제가 발생한다. 즉, 압전소자의 변위에 의해 접착제층의 변형이 발생되어 전달손실이 발생하며; 압전소자의 변위시 접착제층에 소정의 부하가 가해지기 때문에 접합신뢰성이 저하되며; 접착제층의 접착력(고착력) 및 강성도가 상기한 부하 및 주위조건(고온, 고습 등등)에 따라 변화되기 때문에 압전소자로 부터 접착제층을 통해 전자기 변환소자에 전달되는 변위가 경련변화를 일으키게 된다.

일본 특허 공보 평6-309822 호의 도6에는 서스팬션의 단부에 형성된 짐벌(gimbal)부재의 평행한 판 스프링을 구성하는 한 쌍의 금속 박판상에 시이트형태의 압전소자들을 장착하여 구성되는 구동수단을 포함하는 판독/기록헤드가 도시되어 있는데, 이러한 구동수단에 따르면 압전소자들의 신장 및 수축시 압전소자들과 금속박판사이에 길이차이가 발생하고, 그 결과 이 압전소자들과 금속박판모두가 편향되어 전자기 변환소자를 변위시키게 된다. 이러한 구성의 경우에도 역시 압전소자들이 접착제층을 통해 금속박판들을 편향시키기 때문에 신뢰성저하의 문제점이 있다.

일본 특허 공보 소60-47271 호에는 슬라이더와 헤드본체사이에 평행한 정보트랙들을 교차하는 방향으로 헤드본체의 미세운동을 제공하는 구동소자를 설치하여 구성되는 부상주행헤드가 기재되어 있다. 이 구동소자로는 압전소자가 언급되어 있다. 상기 공보에서는 대표적으로 헤드본체의 미세운동을 제공하도록 다층구조의 압전소자의 두께변화를 이용하는 부상주행헤드와, 바이모포(bimorph)형 압전소자를 사용하는 부상주행헤드를 언급하고 있다. 이 공보에 기재된 헤드본체는 박막헤드형 전자기 변환소자가 아닌 통상의 벌크(bulk)형 자기헤드이다. 상기 공보에 기재된 다층구조의 압전소자는 전장방향과 동일한 방향의 변위, 즉, 압전 종효과를 이용하고, 이에 따라 두께방향으로의 선형변위를 발생시켜 헤드본체를 선형변위시키게 되어 있다. 따라서, 이러한 부상주행헤드에서는 헤드본체의 변위량을 증가시키기 위해서는 압전소자의 크기를 증가시켜야만 하는 문제점이 있다. 이러한 부상주행헤드에서 발생되는 또 다른 문제점으로는 부상주행면의 일부가 변형 또는 변위되기 쉽다는 것을 들 수 있다. 이것은 또한 부상주행특성을 불안정하게 만들고, 헤드본체와 기록매체간의 간격의 변화 때문에 판독/기록특성을 불안정하게 만든다.

자기헤드를 참조하여 판독/기록헤드에 관해 이상 설명하였으나, 자기헤드의 위치선정에 관련하여 언급한 문제점들은 모두 광 디스크시스템용의 기록/재생헤드에서도 동일하게 발생될 수 있는 것들인 점을 이해할 수 있을 것이다. 종래의 광 디스크시스템의 경우는 하나 이상의 렌즈를 포함하는 광 모듈로 구성되는 광 픽업(pickup)을 사용하고 있다. 이러한 광 픽업은 렌즈를 광 디스크의 기록면상에 초점을 맞출 수 있도록 기계적으로 제어할 수 있게 설계되어 있다. 최근에, 보다 높은 광 디스크 기록밀도를 얻을 수 있도록 근거리 음장기록법이 개발되었다. 이는 ";NIKKEI ELECTRONICS";, 1997.6.16 (No. 691), pp. 99를 참조하기 바란다. 이러한 근거리 음장기록법에서는 부상주행형 자기헤드와 함께 사용되는 슬라이더와 유사한 슬라이더를 사용하는 부상주행헤드를 사용하고 있다. 이 슬라이더에는 소위 고체 계침렌즈(solid immersion lens) 또는 SIL로 불리우는 반구형 렌즈와, 자장변조기록코일, 및 예비촛점렌즈로 구성되는 광 모듈이 설치되어 있다. 근거리 음장기록용의 또 다른 부상주행헤드로는 미국 특허 제 5,497,359 호에 기재된 것을 들 수 있다. 이러한 부상주행헤드에 조합되어 사용되는 광 디스크는 매우 높은 기록트랙밀도를 가지고 있다. 따라서, 기록트랙에 대한 위치선정이 행해질 시 부상주행형 자기헤드에 관련하여 언급한 바와 같은 문제점들이 동일하게 발생된다.

본 발명은 판독/기록헤드, 판독/기록헤드 위치선정기구, 및 자기 또는 광 디스크 드라이브와 같은 판독/기록 시스템에 관한 것이다

도1은 본 발명에 따른 자기헤드와 전자기 변환소자용의 위치선정기구의 대표적인 기본구성을 도시하는 개략사시도;

도2는 본 발명에 따른 자기헤드의 슬라이더의 배면상에 액츄에이터가 위치되게 구성된 일 액츄에이터 실시예를 도시하는 개략사시도;

도3은 본 발명에 따른 자기헤드의 슬라이더의 배면상에 액츄에이터가 위치되게 구성된 다른 액츄에이터 실시예를 도시하는 개략사시도;

도4는 본 발명에 따른 자기헤드의 슬라이더의 배면상에 액츄에이터가 위치되게 구성된 또 다른 액츄에이터 실시예를 도시하는 개략사시도;

도5는 본 발명에 따른 자기헤드의 슬라이더의 배면상에 액츄에이터가 위치되게 구성된 또 다른 액츄에이터 실시예를 도시하는 개략사시도;

도6은 본 발명에 따른 자기헤드의 액츄에이터의 일 실시예를 도시하는 개략평면도;

도7A는 도6에 도시된 액츄에이터의 가동부의 선형변위시 각 구성부의 편향을 과장하여 도시한 개략평면도이고, 도7B는 도6에 도시된 액츄에이터의 가동부의 회전변위시 각 구성부의 편향을 과장하여 도시한 개략 평면도;

도8은 본 발명에 따른 자기헤드의 액츄에이터의 다른 실시예를 도시하는 개략평면도;

도9은 본 발명에 따른 자기헤드의 액츄에이터의 또 다른 실시예를 도시하는 개략평면도;

도10은 본 발명에 따른 자기헤드의 액츄에이터의 또 다른 실시예를 도시하는 개략평면도;

도11은 본 발명에 따른 자기헤드의 슬라이더의 측부상에 액츄에이터가 위치되게 구성된 일 액츄에이터 실시예를 도시하는 개략사시도;

도12는 본 발명에 따른 자기헤드의 슬라이더의 측부상에 액츄에이터가 위치되게 구성된 다른 액츄에이터 실시예를 도시하는 개략사시도;

도13은 본 발명에 따른 자기헤드의 슬라이더의 측부상에 액츄에이터가 위치되게 구성된 또 다른 액츄에이터 실시예를 도시하는 개략사시도;

도14는 본 발명에 따른 자기헤드의 슬라이더의 배면상에 형성된 계단부에 의해 형성되는 공간내에 액츄에이터가 위치되게 구성된 일 액츄에이터 실시예를 도시하는 개략사시도;

도15는 본 발명에 따른 자기헤드의 슬라이더의 배면상에 형성된 계단부에 의해 형성되는 공간내에 액츄에이터가 위치되게 구성된 다른 액츄에이터 실시예를 도시하는 개략사시도;

도 16은 슬라이더와 액츄에이터가 사이에 서스팬션을 협지시킨 상태로 서로 대향되게 구성된 일 액츄에이터 실시예의 개략사시도;

도 17은 본 발명에 따른 자기헤드의 액츄에이터가 슬라이더와 액츄에이터를 포함하는 구조체의 무게중심부근에서 서스팬션에 결합되게 구성된 일 액츄에이터 실시예의 개략사시도;

도18A는 본 발명에 따른 자기헤드의 서스팬션의 짐벌부에 슬라이더가 결합되어 구성되는 본 발명의 일 실시예를 도시하는 개략측면도이고, 도18B는 이 실시예의 개략측면도;

도19A는 본 발명에 따른 자기헤드의 서스팬션의 짐벌부에 슬라이더가 결합되어 구성되는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 개략측면도이고, 도19B는 이 실시예의 개략측면도;

도20A는 본 발명에 따른 자기헤드의 서스팬션의 짐벌부에 슬라이더가 결합되어 구성되는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하는 개략측면도이고, 도20B는 이 실시예의 개략측면도;

도21은 액츄에이터와 슬라이더가 사이에 서스팬션의 짐벌부를 협지시킨 상태로 결합되게 구성되는 본 발명의 일 실시예로 도시하는 개략사시도;

도22A는 본 발명에 따른 자기헤드에 있어서 전자기 변환소자의 변위량이 액츄에이터의 변위발생수단의 신장 및 수축량보다 크게 될 수 있게 구성된 본 발명의 일 실시예를 도시하는 평면도이고, 도22B는 이 실시예의 개략측면도;

도23A는 본 발명에 따른 자기헤드에 있어서 전자기 변환소자의 변위량이 액츄에이터의 변위발생수단의 신장 및 수축량보다 크게 될 수 있게 구성된 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 평면도이고, 도23B는 이 실시예의 개략측면도;

도24는 본 발명에 따른 자기헤드에 사용되는 액츄에이터의 일 실시예를 도시하는 사시도;

도25A는 내부전극층들의 일 실시예를 도시하는 개략 확대사시도이고, 도25B는 단말전극들의 일 실시예를 도시하는 개략평면도;

도26은 자기헤드 위치선정기구의 대표적인 기본 구동제어구조를 도시하는 개략사시도;

도27은 상기 액츄에이터의 단면도;

도28은 도28에 도시된 전자기 변환소자(1)의 X축방향으로의 변위의 시간에 따른 변화를 도시하는 그래프;

도29A는 액츄에이터의 일측 변위발생수단에 인가되는 전압의 시간에 따른 변화를 도시하는 그래프이고, 도29C는 상기 전압의 인가시 전자기 변환소자의 Z축방향 변위의 시간에 따른 변화를 도시하는 그래프이고, 도29B는 액츄에이터의 타측 변위발생수단에 인가되는 전압의 시간에 따른 변화를 도시하는 그래프이고, 도29D는 도29B의 전압의 인가시 전자기 변환소자의 Z축방향 변위의 시간에 따른 변화를 도시하는 그래프이고, 도29E는 도29A에 도시된 전압이 일측 전자기 변환소자에 인가될 시 그리고 도29B에 도시된 전압이 타측 전자기 변환소자에 인가될 시 전자기 변환소자의 Z축방향 변위의 시간에 따른 변화를 도시하는 그래프;

도30A는 액츄에이터의 일측 변위발생수단에 인가되는 전압의 시간에 따른 변화를 도시하는 그래프이고, 도30C는 상기 전압의 인가시 전자기 변환소자의 Z축방향 변위의 시간에 따른 변화를 도시하는 그래프이고, 도30B는 액츄에이터의 타측 변위발생수단에 인가되는 전압의 시간에 따른 변화를 도시하는 그래프이고, 도30D는 도30B의 전압의 인가시 전자기 변환소자의 Z축방향 변위의 시간에 따른 변화를 도시하는 그래프이고, 도30E는 도30A에 도시된 전압이 일측 전자기 변환소자에 인가될 시 그리고 도30B에 도시된 전압이 타측 전자기 변환소자에 인가될 시 전자기 변환소자의 Z축방향 변위의 시간에 따른 변화를 도시하는 그래프;

도31은 4개의 변위발생수단을 포함하는 액츄에이터의 개략평면도;

도32는 종래의 자기디스크드라이브의 자기헤드 위치선정기구의 대표적인 구조를 도시하는 평면도.

본 발명의 목적은 자기 또는 광 디스크장치와 같은 판독/기록시스템의 판독/기록헤드에 장착된 전자기 변환소자 또는 광 모듈의 위치선정을 높은 정밀도로 그리고 신속하게 달성하게 하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 위치선정시 기록매체면에 수직하는 방향으로의 전자기 변환소자 또는 광 소자의 위치변동을 용이하게 제어할 수 있게 하는 것이다.

이러한 목적들은 다음의 항(1) 내지 (17)으로 한정된 발명들에 의해 달성될 수 있다.

(1) 전자기 변환소자 또는 광모듈을 가진 슬라이더와, 액츄에이터와, 서스팬션을 포함하는 판독/기록헤드에 있어서,

상기 슬라이더는 상기 액츄에이터를 거쳐 상기 서스팬션에 지지되어 있고,

상기 액츄에이터는 고정부와, 가동부와, 그 고정부와 가동부를 서로 연결시키기 위한 2개 이상의 비임부재들을 포함하고, 상기 2개의 비임 부재들중 하나이상이 상기 고정부와 가동부를 연결시키는 방향으로 역 압전효과 또는 전기수축효과에 의해 신장 및 수축하는 변위발생수단을 가지고 있고, 상기 고정부는 상기 서스팬션에 고정되는 반면 상기 가동부는 상기 슬라이더에 고정되어 있고,

상기 변위발생수단의 신장 및 수축시 그 변위발생수단은 편향되고 상기 가동부는 시이트형 부재에 의해 정해지는 평면내에서 상기 고정부에 대해 선형변위, 원형변위 또는 회전변위를 하고, 상기 전자기 변환소자 또는 상기 광모듈은 기록매체상의 기록트랙들을 교차하는 방향으로 선형 또는 원형궤도를 따라 변위되고,

상기 고정부, 가동부, 그리고 비임부재들은 압전물질 또는 전기수축물질로 된 시이트형 부재에 구멍 및/또는 절취부를 제공하여 일체화된 단일체로서 형성되는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.

(2) 상기 (1)항에 기재된 판독/기록헤드로서, 상기 액츄에이터가 상기 슬라이더의 배면 또는 측면상에 위치되는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.

(3) 상기 (2)항에 기재된 판독/기록헤드로서, 상기 액츄에이터가 상기 슬라이더의 배면상에 형성된 계단부에 의해 형성되는 공간내에 위치하는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.

(4) 상기 (1)항 내지 (3)항중 어느 한 항에 기재된 판독/기록헤드로서, 상기 슬라이더와 액츄에이터는 그 사이에 상기 서스팬션이 협지되게 서로 대향배치되어 있는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.

(5) 상기 (1)항 내지 (4)항중 어느 한 항에 기재된 판독/기록헤드로서, 상기 서스팬션의 일부에는 상기 슬라이더가 상기 기록매체의 표면을 추종케 하는 짐벌부재가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.

(6) 상기 (1)항 내지 (5)항중 어느 한 항에 기재된 판독/기록헤드로서, 상기 액츄에이터의 상기 변위발생수단에는 각각 양측부상에 전극층들이 형성되어 있는 2개 이상의 압전물질층 또는 전기수축물질층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.

(7) 상기 (1)항 내지 (6)항중 어느 한 항에 기재된 판독/기록헤드로서, 상기 전자기 변환소자 또는 광모듈의 변위량은 상기 액츄에이터의 상기 변위발생수단의 신장 및 수축량보다 큰 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.

(8) 상기 (7)항에 기재된 판독/기록헤드로서, 상기 전자기 변환소자 또는 광모듈의 변위량은 상기 슬라이더와 액츄에이터간의 연결부의 변위량보다 큰 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.

(9) 상기 (7)항 또는 (8)항에 기재된 판독/기록헤드로서, 상기 슬라이더와 액츄에이터간의 연결부의 변위량은 상기 액츄에이터의 변위발생수단의 신장 및 수축량보다 큰 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.

(10) 상기 (1)항 내지 (9)항중 어느 한 항에 기재된 판독/기록헤드로서, 상기 서스팬션에는 상기 액츄에이터 및/또는 상기 전자기 변환소자 또는 광모듈에 대한 접속선이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.

(11) 상기 (1)항 내지 (10)항중 어느 한 항에 기재된 판독/기록헤드와, 그 판독/기록헤드 전체를 구동하기 위한 주 액츄에이터를 포함하는 판독/기록헤드 위치선정기구.

(12) 전자기 변환소자 또는 광모듈을 가진 슬라이더와, 액츄에이터와, 서스팬션을 포함하는 판독/기록헤드에 대한 위치선정을 행하는 기구에 있어서,

상기 액츄에이터는 고정부와, 가동부와, 그 고정부와 가동부를 서로 연결시키기 위한 2개 이상의 비임부재들을 포함하고, 상기 비임 부재들의 각각은 상기 고정부와 가동부를 연결시키는 방향으로 역 압전효과 또는 전기수축효과에 의해 신장 및 수축하는 변위발생수단을 가지고 있고, 상기 고정부는 상기 서스팬션에 고정되는 반면 상기 가동부는 상기 슬라이더에 고정되어 있고,

상기 변위발생수단의 신장 및 수축시 그 변위발생수단은 편향되고 상기 가동부는 시이트형 부재에 의해 정해지는 평면내에서 상기 고정부에 대해 선형변위, 원형변위 또는 회전변위를 하여 상기 전자기 변환소자 또는 상기 광모듈이 기록매체상의 기록트랙들을 교차하는 방향으로 선형 또는 원형궤도를 따라 변위되고,

상기 기록트랙들을 교차하는 방향으로의 상기 전자기 변환소자 또는 상기 광모듈의 변위방향을 위치선정할 시 상기 변위발생수단들에 인가되는 구동전압들의 총합이 항상 일정하게 유지되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드 위치선정기구.

(13) 상기 (12)항에 기재된 판독/기록헤드 위치선정기구로서, 각 변위발생수단의 신장 및 수축방향은 동일 극성을 갖는 인가전압에 대해 일정하고,

각 변위발생수단에 인가되는 전압은 제어전압을 직류바이어스전압에 더하여 얻은 전압이고, 상기 변위발생수단에 추가로 인가되는 제어전압들의 총합은 항상 0이 되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드 위치선정기구.

(14) 상기 (12)항 또는 (13)항에 기재된 판독/기록헤드 위치선정기구로서, 상기 변위발생수단의 각각은 인가전압에 의해 신장 및 수축되는 변위부와, 사이에 그 변위부를 협지하는 한쌍의 피막을 포함하며, 사익 변위부와 피막들은 기록매체의 표면에 대해 수직을 이루는 방향으로 적층되어 있으며,

상기 피막들은 상기 변위부에 밀착되어 상기 변위부의 신장 및 수축시 변형되는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드 위치선정기구.

(15) 상기 (12)항 내지 (14)항중 어느 한 항에 기재된 판독/기록헤드 위치선정기구로서, 상기 판독/기록헤드는 (1)항 내지 (10)항중 어느 한 항에 기재된 판독/기록헤드인 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드 위치선정기구.

(16) 상기 (12)항 내지 (15)항중 어느 한항에 기재된 판독/기록헤드 위치선정기구로서, 상기 판독/기록헤드 전체를 구동시키기 위한 주 액츄에이터를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드 위치선정기구.

(17) 상기 (1)항 내지 (10)항중 어느 한 항에 기재된 판독/기록헤드 또는 (11)항 내지 (16)항중 어느 한 항에 기재된 판독/기록헤드 위치선정기구를 포함하는 판독/기록시스템.

이하, 본 발명에 따른 판독/기록헤드의 특징 및 이점을 자기헤드에 관련하여 구체적으로 설명하겠다.

도1에는 본 발명에 따른 자기헤드의 일 실시예가 도시되어 있는데, 이 실시예의 경우에는 전자기 변환소자(1)를 갖는 슬라이더(2)와 서스팬션(3)사이에 그 두 소자를 연결하는 액츄에이터(4)가 위치되어 있다. 이 액츄에이터(4)에는 양측에 전극층을 갖는 하나이상의 압전물질층 또는 전기수축(electrostrictive)물질층이 제공되어 있다. 본 발명의 경우, 이 층은 변위발생수단으로서 작용하는데, 이 변위발생수단은 역 압전효과 또는 전기수축효과에 의해 신장 및 수축운동을 발생시킨다. 이 신장 및 수축운동에 따라 서스팬션(3)에 대한 슬라이더(2)의 상대변위가 발생한다. 이 경우, 슬라이더(2)는 전자기 변환소자(1)의 변위방향이 기록트랙들과 교차되게, 바람직하게는 그 기록트랙들과 대체로 직각으로 교차되게 하는 방향으로 액츄에이터(4)에 결합되어 있다. 액츄에이터(4)에 구비된 변위발생수단의 신장 및 수축은 트랙오정렬신호에 따른 전압제어에 의해 제어되고, 이에 따라 전자기 변환소자(1)는 기록트랙을 추종할 수 있게 된다.

이러한 구성에 있어서, 액츄에이터내의 변위발생수단의 신장 및 수축에 의한 슬라이더 위치선정의 정밀도는 0.1μm로 될 수 있다. 또한, 슬라이더 위치선정 제어주파수는 액츄에이터에 의해 구동될 슬라이더의 질량이 종래의 위치선정기구(VCM)를 구성하는 아암, 코일 및 서스팬션을 포함하는 자기헤드 전체의 질량보다 아주 작고, 그리고 슬라이더가 탄력이 없음으로 인해 강성체로서 간주되고, 그리고 액츄에이터가 역 압전효과 또는 전기수축효과를 통해 발생할 수 있는 구동력이 동일 변위량을 갖는 정전기 액츄에이터에 의해 발생되는 구동력보다 충분히 크기 때문에 수 kHz이상까지 증가될 수 있다. 따라서, 단지 VCM만을 이용하여 위치선정을 행하게 되어 있는 종래의 자기디스크 시스템에 비해 위치선정의 정확도를 아주 높은 레벨까지 증가시킬 수 있다. 또한, 디스크매체가 전자기 액츄에이터의 경우에 발생할 수 있는 자속누출에 의해 나쁜 영향을 받게 되는 경우가 거의 없다. 정전력 또는 전자력을 이용하는 액츄에이터의 경우에는 가동부가 비교적 낮은 강성도를 갖는 탄성부재에 의해 지지되어야만 하고, 그 결과 진동 또는 충격에 의해 오정렬이 발생하기 쉽다. 그러나, 본 발명의 경우에는 강성도가 큰 압전세라믹 또는 전기수축세라믹을 사용할 수 있고, 액츄에이터가 슬라이더에 탄성부재의 개재없이 결합될 수 있기 때문에 상기한 바와 같은 오정렬이 발생하지 않는다.

본 발명의 자기헤드에 따르면, 스프링형 서스팬션을 포함하는 자기헤드 전체를 VCM에 의해 또는 압전소자와 같은 미세변위 액츄에이터에 의해 변위시키게 되어 있는 종래의 위치선정 방법 및 전자력 또는 정전력을 이용하는 액츄에이터에 의해 슬라이더를 변위시키게 되어 있는 종래의 또 다른 위치선정 방법과 비교할 때 위치선정 제어주파수의 대역폭을 확대시킬 수 있고, 이에 따라 트랙 위치선정 제어의 정밀도를 보다 높게 할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 액츄에이터의 경우 슬라이더와 서스팬션에 연결되는 부분들(즉, 고정부분 및 가동부분)과 변위발생수단을 갖는 비임(beam)부재들은 압전물질 또는 전기수축물질로 형성되는 판부재에 구멍 및/또는 절취부를 형성하는 것에 의해 일체로 된 단일체로서 형성된다. 따라서, 조립오차에 관련한 문제없이 액츄에이터의 강성도 및 칫수정밀도를 증가시킬 수 있다. 또한 액츄에이터 자체의 제조시 접착제가 사용되지 않을 뿐만 아니라 변위발생수단의 변형으로 인해 응력을 발생시키는 부품들에 접착층이 전혀 존재하지 않기 때문에 접착층으로 인해 그리고 접착강도의 경련변화로 인해 발생되는 전달손실에 관련된 문제가 전혀 없다. 또한, 각 부분들이 일체로 된 단일체로서 형성되기 때문에, 도25A 및 도25B에 도시한 바와 같이 변위발생수단에 형성된 내부전극층(A₁, B₁, G₁)들이 단말전극(A₀, B₀, G₀)에 연결되도록 고정부분(43)까지 연장될 수 있을 것이다. 이러한 구성의 경우에는 액츄에이터를 구동시킬 목적으로 변위발생수단의 전극들에 와이어 또는 기타 접속재를 연결시킬 필요가 없다. 또한, 슬라이더에 대한 접속을 와이어 등등에 의한 것이 아니라 액츄에이터에 의해 이루는 것이 가능하다. 이에 따라, 높은 신뢰성으로 액츄에이터를 제조하는 것이 가능하다. 그러나, 일본 특허 공보 평6-259905 호에 기재된 액츄에이터(박형의 미세이동 기구부분)의 경우는 고정 및 가동부분들에 대응하는 부재들과 변위발생수단에 대응하는 부재들을 일단 먼저 독립적으로 제조한 후 단일체로 조립하게 되어 있기 때문에 견고성, 강성도, 칫수정밀도가 불량하다. 또한, 이러한 액츄에이터는 피할 수 없는 조립오차로 인해 주행방향으로의 변동이 발생하기 쉽다. 또한, 일반적으로 변위발생수단에 대응하는 부재들에 대한 와이어연결이 필요하기 때문에 제조비용 및 신뢰성에 관련하여 문제점이 있다.

근본적으로, 본 발명의 자기헤드는 종래의 자기헤드에 본 명세서에서 설명한 바와 같은 액츄에이터를 단순히 추가시킴으로써 구성되고, 따라서 전자기 변환소자, 슬라이더 및 서스팬션용의 기존의 부품들 또는 부재들을 그대로 사용할 수 있기 때문에 비용의 증가가 그다지 크지 않다.

역 압전효과 또는 전기수축효과에 의해 발생되는 변위량은 매우 작으나, 본 발명에 따르면 전자기 변환소자의 변위량을 변위발생수단의 신장 및 수축량 또는 가동부의 변위량보다 크게 할 수 있다. 다시 말하자면 변위량을 증폭시킬수 있다. 일 실시예에 따른 액츄에이터의 경우, 변위발생수단은 신장 및 수축시 편향될 수 있게 설계되어 있다. 도22A에 도시된 바와 같은 액츄에이터의 경우에는 가동부(44)(즉, 슬라이더와 액츄에이터간의 연결부)의 변위량을 변위발생수단(41)의 신장 및 수축량보다 크게 하는 것이 가능하다. 이와 같이, 도22A에 도시된 액츄에이터는 액츄에이터 자체가 변위증폭기능을 가지게 구성되어 있는 본 발명의 실시예에 해당한다. 변위발생수단의 신장 및 수축시 고정부에 대해 이루어지는 가동부의 변위가 원형 변위 또는 회전 변위일 경우에는 액츄에이터의 구조를 적절히 변경하거나 액츄에이터와 슬라이더간의 연결위치를 적절히 변경하여 전자기 변환소자의 변위량을 가동부의 변위량보다 크게 할 수 있다. 도22A에 도시된 액츄에이터의 경우, 가동부는 원형으로 변위된다. 이 경우, 만일 가동부(44)와 슬라이더(2)간의 연결부가 도23A에 도시된 바와 같이 전자기 변환소자(1)로 부터 멀리 증가된 거리만큼 이격되어 위치된 경우에는 전자기 변환소자(1)의 변위량을 가동부(44)의 변위량보다 크게할 수있다. 변위량을 증폭시킬 수 있게 되어 있는 본 발명에 따르면, 따라서 액츄에이터의 크기가 최소화되는 경우라도 실제로 충분향 변위량을 얻을 수 있다. 그러나, 압전소자의 신장 및 수축을 신장 및 수축방향과 동일한 방향의 선형변위를 제공하는데 사용하게 되어 있는 구성의 경우는 실제로 충분한 양의 변위를 제공하도록 액츄에이터의 크기를 증가시킬 필요가 있다.

본 발명의 경우 만일 액츄에이터내의 변위발생수단이 각각 양측에 전극층을 갖는 2개이상의 압전물질층 또는 전기수축 물질층이 존재하는 소위 다층구조를 갖는 경우에는 각 압전물질층 또는 전기수축 물질층을 얇게 형성하는 것이 가능하고, 이에 따라 주어진 구동전압의 인가시 전장세기를 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 변위량을 증가시키거나 주어진 변위량의 발생에 요구되는 구동전압을 감소시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 특정 실시예들의 이점 및 특징에 관해 설명한다.

본 발명의 경우 만일 액츄에이터(4)가 도2 내지 도5에 도시한 바와 같이 슬라이더(2)의 배면상에 위치되어 있으면, 슬라이더(2)의 배면이 연결에 적합하다.

본 발명의 경우 만일 액츄에이터(4)가 도11 내지 도13에 도시한 바와 같이 슬라이더(2)의 일측에 위치되어 있으면, 액츄에이터(4)의 설치로 인해 발생할 수 있는 자기헤드의 전체 두께의 증가를 최소화시킬 수 있다. 이 경우, 액츄에이터(4)가 슬라이더(2)보다 얇게 되어 있으면, 자기헤드의 두께증가를 방지할 수 있다. 통상의 자기디스크 시스템은 항상 사이에 자기헤드동작공간을 형성하는 상태로 서로 중첩배치되는 다수의 디스크매체를 포함한다. 이러한 자기디스크 시스템의 두께를 얇게 하기 위해서는 서로 인접하는 디스크매체들사이의 간격을 감소시킬 필요가 있다. 따라서, 액츄에이터(4)가 도시되어 있는 바와 같이 슬라이더(2)의 측부상에 위치하는 경우에는 자기헤드의 두께증가를 감소시킬 수 있고, 이에 따라 자기디스크 시스템의 두께를 얇게 하는 것이 가능하다.

만일 슬라이더(2)가 도16 및 도17에 도시되어 있는 바와 같이 서스팬션(3)을 개재하여 액츄에이터(4)에 대향되게 배치되는 경우에는, 슬라이더가 서스팬션의 일측에 배치되고 그 서스팬션의 타측에는 아무런 부품도 설치되어 있지 않음으로 인해 종래의 자기헤드에서 발생하는 구조적인 불균형을 대체로 배제시킬 수 있다. 이에 따라, VCM 또는 그와 유사한 수단에 의해 자기헤드 전체의 스윙운동시 서스팬션의 비틀림 등등이 감소되고, 그 결과 슬라이더가 안정된 위치에 유지될 수 있다. 특히, 만일 슬라이더(2)와 액츄에이터(4)를 포함하는 구조체의 질량이 서스팬션(3)의 아래 위에서 대체로 1:1의 비율로 분포되면, 즉 서스팬션(3) 또는 그로 부터의 연장선이 상기 구조체의 무게중심 부근을 통과하게 구성되는 경우에는 상기한 구조적인 불균형을 보다 큰 정도까지 해소시킬 수 있다.

도18A, 19A, 20A, 21에 도시되어 있는 바와 같이, 서스팬션(3)에는 슬라이더(2)가 디스크매체의 표면의 편향을 추종케하는 짐벌(gimbal)부재(복귀 스프링)가 제공될 수 있다. 이 경우, 만일 액츄에이터(4)가 상기 짐벌부재에 결합되어 있으면, 액츄에이터(4)와 슬라이더(2)는 일체화된 상태에서 디스크매체를 추종할 수 있고, 이에 따라 상기 짐벌기구가 효과적으로 동작할 수 있게 된다. 또한, 트랙추종시 짐벌부재의 비틀림 등등으로 인해 소정의 힘이 발생하더라도 이 힘은 액츄에이터에 가해지지 않고, 그 결과 액츄에이터의 성능저하가 발생하지 않아 신뢰성의 개선이 이루어진다.

본 발명을 종래의 자기디스크 시스템에 적용하는 경우에는 항상 종래의 자기디스크 시스템에 위치선정제어기구인 VCM 또는 그와 유사한 수단을 사용하고 본 발명에 따른 자기헤드상에 장착된 액츄에이터를 이차 액츄에이터로서 사용하는 것이 바람직하다. 다시 말하자면, 일반적으로 VCM은 탐색운동시 주 로울러로서 작용하고, 슬라이더에 결합된 액츄에이터는 트랙추종운동시 주 로울러로서 작용한다. 그 결과, 만족스러운 위치선정의 정밀도가 얻어질 수 있다. 탄성부재를 통해 슬라이더를 지지하게 되어 있는 정전기 또는 전자기 액츄에이터는 탐색운동후 잔재되는 잔류 진동, 외부의 충격 및 진동으로 인한 트랙 오정렬이 발생하기 쉽다. 그러나, 본 발명에 따르면 액츄에이터가 탄성부재의 사용없이 슬라이더에 결합되어 있고 전체적으로 강성도가 큰 압전세라믹물질 또는 전기수축세라믹물질로 구성되어 있기 때문에 상기한 바와 같은 트랙 오정렬은 거의 발생하지 않는다.

상술한 바와 같은 자기헤드의 사용에 따라 그리고 그 자기헤드에 VCM과 같은 종래의 위치선정장치를 조합시켜 시스템을 구성함에 따라, 위치선정을 높은 정밀도를 유지하면서 신속하게 행할 수 있고, 이에 따라 디스크매체의 기록트랙폭을 좁게 할 수 있을 뿐만 아니라 트랙밀도를 증가시킬 수 있다. 그 결과, 디스크매체의 기록밀도를 증가시킬 수 있고 자기디스크 시스템의 저장용량을 증사시킬 수 있다. 또한, 억세스시간이 아주 짧은 자기디스크 시스템을 제공하는 것이 가능하다.

전자기 변환소자가 제공되어 있는 슬라이더가 원형궤도 또는 회전궤도를 따라 변위하게 되어 있는 본 발명의 일부 특정실시예의 경우에는 슬라이더의 휨(skew)각을 제어하는 것이 가능하다. 도32에 도시되어 있는 바와 같이, 슬라이더의 중심선과, 디스크매체(6)의 내측 원주와 외측 원주사이에서의 슬라이더의 주행방향(즉, 기록트랙의 연장방향)사이에는 각도 차이가 존재한다. 그 결과, 슬라이더의 공기베어링면의 압력상태가 변화되고, 이에 따라 슬라이더의 부상주행특성이 변동되게 된다. 여하튼 슬라이더의 각 변화는 기록트랙에 대한 전자기 변환소자의 각이 변화되고 판독/기록 트랙폭이 변화하게 된다. 그러나, 슬라이더가 액츄에이터에 의해 원형 또는 회전궤도를 따라 변위되어 기록트랙에 대한 슬라이더의 각도 변화가 감소하게 되거나, 아니면 바람직하게 상기 각도가 일정하게 유지되면, 부상주행특성의 변화 및 판독/기록트랙폭의 변화를 감소시킬 수 있다.

여기서 주지할 점은 본 발명이 모든 자기 디스크시스템의 자기헤드뿐만 아니라 VCM과 같이 운동이 미세하게 이루어지지 않는, 즉 거칠게 이루어지는 액츄에이터를 사용하지 않는 자기 판독/기록시스템, 일례로 고정 또는 회전 헤드형의 자기테이프 판독/기록 시스템 및 자기 기록매체를 사용하는 기타의 판독/기록 시스템들의 자기기록헤드에도 적용가능하다는 것이다.

그러면 액츄에이터를 포함하는 자기헤드를 구동시키는데 바람직하게 사용할 수 있는 구동방법에 관해 설명하겠다.

도1에 도시된 전자기 변환소자(1)의 위치선정제어는 다음과 같이 행해진다. 먼저, 전자기 변환소자(1)가 디스크매체(6)에 기록된 트랙위치신호를 검출하고, 이에 이어 헤드위치선정제어회로(7)과 증폭기(8)가 검출된 트랙위치신호로 부터 거친 운동 구동전류 및 미세 운동 구동전압을 발생시킨다. 그에 이어, 전자기 변환소자(1)의 위치선정 제어를 위해, 상기 거친 운동 구동전류는 VCM에 인가되고, 미세 운동 구동전압은 액츄에이터(4)의 변위발생수단에 인가된다.

여기서 사용되는 액츄에이터는 상기 고정부 및 가동부와 변위발생수단이 일체화된 단일체로서 형성되기 때문에 실질적으로 조립오차가 발생하지 않는다. 그러나, 변위발생수단은 일례로 형상 및 물질상의 변화가 있을 수 있고, 아니면 그의 신장 및 수축방향에 대해 수직하는 방향으로 비대칭을 이룰 수 있는데, 이러한 경우 전자기 변환소자(1)은 액츄에이터(4)의 변위발생수단이 트랙위치신호에 근거한 신장 및 수축제어하에서 위치되게 될 때 디스크매체(6)쪽으로 또는 그로 부터 멀리 이동하게 되고, 그 결과 디스크매체(6)에 대한 전자기 변환소자(1)의 부상주행높이가 변화하게 된다. 이러한 변화는 출력신호의 레벨변화의 형태로 나타나고, 그 결과 판독된 정보의 오차율이 커지게 된다. 또한, 변화가 커지게 되면 자기헤드가 디스크매체에 접촉됨으로 인해 심각한 헤드파손의 문제가 있게 된다.

변위발생수단이 의도되지 않은 방향으로 변위되는 것을 방지하기 위해서는 변위발생수단의 형상 대칭성, 균질성 및 기타요소들을 엄밀히 제어하여야만 한다. 그러나, 이러한 엄밀 제어를 행하는 경우에는 대량생산이 어렵게 될 뿐만 아니라 상당한 비용이 들게 된다.

본 발명에 따른 자기헤드위치선정기구를 사용하면, 변위발생수단의 비대칭형상, 비균질성 그리고 주행방향으로의 기타 결점들로 인한 부상주행높이의 변화를 액츄에이터에 인가되는 구동전압의 제어에 의해 감소시킬 수 있다. 특히, 변위발생수단의 신장 및 수축제어시 인가되는 전압은 위치선정제어회로(7)에서 연산 및 제어되고, 이에 따라 변위발생수단에 인가되는 전압의 총합은 항상 일정하게 유지되게 된다. 이에 따라, 액츄에이터의 구동시 발생하는 부상주행높이의 변화를 감소시킬 수 있다. 이와 같이 하여, 변위발생수단에서 비대칭성 및 비균질성이 발생되더라도 출력신호의 레벨변화 및 자기헤드가 디스크매체에 접촉됨으로 인한 파손의 가능성이 감소 또는 대체로 배제되고, 그 결과 트랙위치선정제어가 안정되게 그리고 높은 정밀도로 이루어질 수 있게 된다. 따라서, 부상주행높이를 낮은 레벨로 프리세트시킬 수 있고, 이에 따라 디스크매체의 판독/기록 트랙폭을 감소시킬 수 있다. 그 결과, 디스크매체의 트랙밀도, 그리고 그에 따른 기록밀도를 증가시킬 수 있다.

액츄에이터에 인가되는 구동전압을 제어하는 상기 방법은 또한 상술한 의사접촉형 헤드 또는 접촉형 헤드에 효과적이다. 일정한 접촉압력을 제공할 수 있도록 상기 헤드들에는 그들이 디스크매체의 표면쪽으로 향하게 되는 방향으로 하중이 가해지게 된다. 부상주행형 헤드의 부상주행높이의 변동은 의사접촉형 헤드 또는 접촉형 헤드에서의 상기한 접촉압력의 변화와 동일하다. 이러한 헤드들에서의 접촉압력의 변화는 탐색 제어 및 트랙추종제어에 악 영향을 미치는 마찰력의 변화를 야기시킨다. 접촉압력이 증분변화되면 매체표면의 손상 및 오염, 그리고 전자기 변환소자의 고장등과 같은 치명적인 문제가 발생하게 된다. 그러나 상술한 바와 같은 구동전압제어방법을 상기한 바와 같은 의사접촉형 헤드 또는 접촉형헤드에 적용하면 접촉압력변화를 감소시키거나 대체로 배제시킬 수 있기 때문에 신뢰성의 개선이 이루어진다.

여기서 주지할 점은 부상주행방향으로의 변위를 제어할 수 있는 상기한 바와 같은 위치선정기구를 일례로 일본 특허 공보 평6-259905 호에 기재된 바와 같은 조립구조체의 박형 미세운동기구부에 적용할 수 있다는 것이다. 이에 따라, 조립오차에 의해 발생할 수 있는 의도되지 않은 또는 예상되지 않은 부상주행방향으로의 변위를 제어할 수 있다.

지금까지 본 발명을 자기헤드에 적용한 경우를 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 광 디스크와 같은 광 기록매체로 구성되는 판독/기록 시스템에 사용되는 판독/기록헤드에 적용되어 상기한 바와 유사한 이점 및 특징을 제공할 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명이 적용될 수 있는 광 기록매체용 판독/기록헤드(광 헤드)는 상술한 자기헤드에 사용된 슬라이더와 유사한 슬라이더와, 그 슬라이더에 형성되어 있는 광 모듈을 포함한다. 이와는 다르게, 슬라이더 자체를 광 모듈로 구성할 수도 있다. 이 광 모듈은 최소한 하나의 렌즈와, 필요에 따라 내장된 렌즈 액츄에이터 또는 자장발생코일을 포함한다. 이러한 광 헤드는 일례로 상기한 근거리 음장(near field) 기록을 위해 사용되는 부상주행형 헤드, 특히 미국 특허 제 5,497,359 호에 기재되어 있는 헤드일 수 있다. 또한, 본 발명은 기록매체의 표면상에서 활주가능한 슬라이더를 구비하는 광 헤드, 즉 의사접촉형 헤드 또는 접촉형 광 헤드에 적용될 수 있다. 광 헤드에 적용하는 경우 얻어지는 본 발명의 이점 및 특징은 상술한 설명에서 언급된 전자기 변환소자를 광 모듈로서 간주하면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

개념상, 본 명세서에서 사용하는 “판독/기록헤드”라는 용어는 판독/기록헤드 뿐만 아니라, 기록전용헤드, 판독전용헤드도 포함하며, 유사하게 “판독/기록 시스템”이란 용어는 판독/기록 시스템뿐만 아니라 기록전용 시스템, 판독전용 시스템도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 사용하는 “기록매체”라는 용어는 기록가능한 매체외에 판독전용 광 디스크와 같은 판독전용 매체를 포함한다.

이하, 본 발명의 선택된 실시예들을 첨부한 도면에 도시된 자기헤드 실시예들을 참조하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명은 광 헤드에도 적용가능하다는 점을 이해해야 할 것이다.

도1은 본 발명의 자기헤드의 기본 구성 및 동작을 예시하는 개략사시도이다. 도1에 도시된 자기헤드는 전자기 변환소자(1)가 제공된 슬라이더(2)와, 그 슬라이더(2)를 지지하는 서스팬션(3)과, 상기 슬라이더(2)와 서스팬션(3)사이에 위치되는 액츄에이터(4)로 구성된다. 액츄에이터(4)는 변위발생수단, 고정부, 그리고 가동부가 일체화된 단일체로서 형성되어 있는 구조를 가지고 있다. 상기 변위발생수단의 각각에는 양측에 전극층을 갖는 하나이상의 압전물질층 또는 전기수축물질층이 제공되어 있고, 상기 전극층에 전압이 인가될 시 신장 및 수축될 수 있게 구성되어 있다. 상기 압전물질층 또는 전기수축물질층은 역 압전효과 또는 전기수축효과에 의해 신장 및 수축되는 압전물질 또는 전기수축물질로 형성된다. 상기 변위발생수단의 일단은 가동부를 거쳐 슬라이더(2)에 결합되어 있고, 타단은 고정부를 거쳐 서스팬션(3)에 결합되어 있다. 변위발생수단의 신장 및 수축시 슬라이더(2)가 변위되고, 이에 따라 전자기 변환소자(1)을 선형 또는 원형으로 변위시키고, 그 결과 전자기 변환소자(1)가 디스크매체(6)의 기록트랙을 교차하여 이동할 수 있게 된다.

액츄에이터가 슬라이더의 배면상에 위치되게 구성되는 발명의 실시예

도2는 본 발명에 따른 자기헤드의 일 구성예를 도시하는 개략 분해사시도로서, 도2에 도시된 액츄에이터에는 고정부(43)와 가동부(44)가 제공되어 있다. 고정부(43)와 가동부(44)간의 연결을 이루게 하도록 두개의 봉형 비임부재가 서로 평행하게 위치되어 있고, 각 비임부재에는 전극층(45)이 제공되어 변위발생수단(41)을 형성하고 있다. 고정부(43)는 변위발생수단(41)과 가동부(44)들을 내장하고 있는 프레임형태로 되어 있다. 가동부(44)와 고정부(43)는 본딩(bonding)등에 의해 슬라이더(2)와 서스팬션(3)에 각기 결합된다.

도2에 도시된 액츄에이터는 압전물질 또는 전기수축물질로 형성된 시이트(sheet)형 부재에 두개의 구멍을 형성하여서 되고 변위발생수단(41)을 형성하도록 소정의 위치에 위치된 전극층(45)들과, 고정부(43) 및 가동부(44)를 가지게 되어 있는 일반적인 구조를 가지고 있다. 이러한 구조는 또한 도2 내지 도5에 관련하여 설명할 액츄에이터에도 적용되는 것이다.

도2에는 예시를 간명하게 하기 위해 전극층(45)들이 변위발생수단(41)의 표면상에 존재하는 것으로 도시되어 있으나, 실제로 이 전극층들은 액츄에이터의 표면상에 노출되지 않게 되어 있다. 즉, 각 전극층의 표면상에는 피막으로서 작용하는 압전물질층 또는 전기수축물질층이 존재한다. 이 구성도 다른 도면을 참조하여 설명할 발명의 실시예들에도 적용된다.

변위발생수단(41)의 한쌍의 전극층(45)들 사이에 개재된 압전물질층 또는 전기수축물질층은 PZT와 같은 소위 압전물질로 구성되는데, 이 압전물질층 또는 전기수축물질층은 항상 개선된 변위능력을 위해 극성화처리되게 된다. 전극층들에 전압이 인가될시 발생되는 전장의 방향이 극성화방향과 일렬로 정렬되면, 두 전극층들사이의 압전물질층 또는 전기수축물질층은 두께방향으로 신장(압전 종효과(piezoelectric longitudinal effect))되고, 평면방향으로 수축(압전 횡효과(piezoelectric transverse effect))된다. 한편, 전장의 방향이 극성화방향과 반대인 경우에는 압전물질층 또는 전기수축물질층은 두께방향으로 수축(압전 종효과)되고, 평면방향으로 신장(압전 횡효과)된다. 도시한 실시예의 경우, 압전 횡효과, 즉 고정부(43)와 가동부(44)를 연결시키는 방향으로의 압전물질층 또는 전기수축물질층의 신장 및 수축은 도2에 화살표방향으로 표시된 방향으로 가동부(44)를 원형으로 변위시키는 데 이용되며, 그 결과, 전자기 변환소자(1)는 기록트랙을 교차하여 원형으로 변위될 수 있다.

도시한 실시예의 경우에 수축유도전압이 일측 변위발생수단과 타측 변위발생수단에 교번적으로 인가되면, 일측 및 타측 변위발생수단들간의 길이비가 변화되고, 그결과 두 변위발생수단은 상술한 시이트형 부재의 평면내에서, 즉 액츄에이터의 평면내에서 평면방향으로 편향된다. 이러한 편향에 의해, 가동부(44)는 도2의 화살표로 표시된 방향으로 고정부(43)에 대해 스윙운동하고, 이 때 스윙운동의 중심은 전압이 없을 때의 가동부의 위치에 해당한다. 이러한 스윙운동에 따라 가동부(44)는 변위발생수단(41)의 신장 및 수축방향에 대해 대체로 수직을 이루는 방향으로 원형으로 변위하게 된다. 이 경우, 원형궤도의 중심은 두 비임부재들이 고정부(43)에 연결되는 두 위치사이의 중심부근에 있게 된다. 가동부(44)의 스윙운동방향이 액츄에이터의 평면내에 위치하기 때문에, 전자기 변환소자(1)도 역시 원형궤도를 따라 스윙운동하게 된다. 이 때, 전압방향이 극성화방향과 일렬로 정렬되기 때문에 극성화감쇄의 염려가 없다. 여기서 주지할 점은 변위발생수단이 두 변위발생수단에 교번적으로 인가되는 전압에 의해 신장되더라도 유사한 스윙운동이 발생된다는 것이다.

본 실시예의 경우 변위발생수단모두에 전압을 동시에 인가하여 그들의 변위가 서로 반대방향으로 이루어지게 할 수도 있다. 즉, 교류전압을 두 변위발생수단모두에 동시에 인가하여 하나는 신장시키고 다른 하나는 수축시키며 또한 그 반대로 신장 및 수축을 이루게 할수도 있다. 이 때, 가동부(44)의 스윙운동의 중심은 전압이 없을 때의 가동부의 위치에 해당한다. 여기서 동일한 구동전압이 사용되는 것으로 가정하면 스윙운동의 진폭은 전압의 교번인가의 경우보다 두배정도 크게 된다. 그러나, 이 경우 스윙운동의 일측상에서 변위발생수단은 구동전압방향이 편향방향의 반대가 되게 신장된다. 이 때문에, 압전물질층 또는 전기수축물질층의 극성화는 높은 레벨의 전압인가시 또는 연속된 전압인가시 감쇄될 가능성이 있다. 따라서, 극성화방향과 동일한 방향으로 일정한 직류 바이어스전압을 인가하거나 상기한 교류전압을 바이어스전압에 중첩시켜 구동전압의 방향이 극성화방향의 반대가 될 가능성을 배제시키는 것이 필요하다. 이 경우 스윙운동의 중심은 바이어스전압만이 인가될 때의 변위발생수단의 위치에 해당한다.

도2에 도시된 실시예의 변형실시예로서, 변위발생수단을 갖는 하나의 비임부재만을 제공하는 것도 가능하다. 이 변형실시예의 경우에는, 변위발생수단의 수축뿐만 아니라 신장에 의해 변위량을 증가시키거나 또는 도2에 도시된 실시예에서와 같이 바이어스전압의 인가에 의한 극성화감쇄를 방지할 수 있다.

도3에 도시된 감쇄기에 관련된 실시예는 프레임형태의 고정부(43)와 가동부(44)가 두개의 봉형 비임부재들에 의해 서로 연결되고, 각 비임부재에는 변위발생수단(41)을 구성하도록 한쌍의 전극층(45)들이 제공되어 있다는 점에서 도2에 도시된 실시예와 유사하다. 압전물질 또는 전기수축물질의 극성화 또한 도2에 도시된 실시예의 경우와 유사하다. 차이점으로는 변위발생수단(41)과 가동부(44)사이에 힌지부(421)가 제공되어 있다는 것만을 들 수 있다. 힌지부(421)는 두께에 대한 폭면에서 볼 때 변위발생수단(41)보다 작게 되어 있으며, 액츄에이터의 평면방향으로의 강성도면에서는 변위발생수단(41)보다 낮게 되어 있다.

본 실시예의 경우, 두 변위발생수단이 서로 반대방향으로 변위되게 그 두 변위발생수단모두에 전압이 인가되면, 힌지부(421)는 강성도가 비교적 낮게 되어 있기 때문에 상기 두 변위발생수단의 신장 및 수축시 액츄에이터의 평면방향으로 편향되게 된다. 한편, 두 변위발생수단의 편향량은 강성도가 비교적 크기 때문에 작게 된다. 그 결과, 가동부(44)는 두 비임부재와의 두 연결점사이의 중심부근에 회전중심이 있게 되는 회전변위를 하게 되고, 이에 따라 전자기 변환소자(1)은 원형궤도를 따라 변위될 수 있게 된다.

본 실시예의 경우에는 변위발생수단(41)에 대한 힌지부의 상대적인 강성도가 낮아지면 변위발생수단(41)의 편향량이 작아지게 된다. 그 결과, 변위발생수단(41)의 단위수축량에 대한 가동부(41)의 회전각이 커지게 된다.

도2에 도시된 실시예와 마찬가지로, 본 실시예 역시 변위발생수단 모두에 전압을 교번적으로 인가하여 변위발생수단들중 하나는 신장되고 다른 하나는 수축되게, 그리고 그 역으로 신장, 수축이 이루어지게 할 수 있다. 전극층들을 갖는 단지 하나의 비임부재만을 제공하는 것도 가능하다. 그러나, 이 경우에는 가동부(43)의 회전중심이 전극층이 없는 또 다른 비임부재의 힌지부부근에 위치된다는 것을 주지해야 할 것이다.

도4 및 도5에는 액츄에이터에 관련된 또 다른 실시예들이 도시되어 있는데, 이 실시예들의 액츄에이터는 그의 외측 프레임을 제공하는 프레임형태의 고정부(43)와, 그 고정부(43)내에 위치하는 가동부(44)와, 상기 고정부(43)와 가동부(44)를 서로 연결시키는 다수의 L형 비임부재들을 포함한다. 도4에 도시된 실시예의 경우에는 두개의 비임부재가 사용되며, 도5에 도시된 실시예의 경우에는 4개의 비임부재가 사용된다. 각 액츄에이터의 외부구성은 가동부(44)의 중심을 통과하고 각 액츄에이터의 평면에 대해 수직을 이루는 대칭축(즉, Z축)에 대해 회전대칭을 이루고 있다.

상기 각 실시예에 있어서, 상기 두 변위발생수단 모두에 전압이 인가되어 그 변위발생수단들이 함께 동시에 수축되거나 동시에 신장되게 되면, 가동부(44)는 상기한 대칭축을 중심으로 회전운동을 하게 되고, 이에 따라 전자기 변환소자(1)는 원형궤도를 따라 변위하게 된다. 이러한 실시예의 액츄에이터의 경우에는 슬라이더가 회전구동하여 구동반발이 제한되기 때문에 자기헤드의 진동특성에 대한 악영향이 거의 발생하지 않는다. 도3에 도시된 실시예의 경우에도 슬라이더를 회전구동시키는 것이 가능하기 때문에 유사한 이점 및 특징이 얻어질 수 있다. 여기서 “슬라이더의 회전구동”이란 슬라이더가 그를 통과하는 축을 중심으로 회전한다는 것을 의미하는 것임을 주지해야 할 것이다.

액츄에이터에 관련된 이러한 실시예들의 경우에는 변위발생수단(41)과 가동부(44)사이에 위치하는 지역이 변위발생수단(41)에 비해 액츄에이터의 평면방향으로의 강성도가 낮아지게 하는 형상을 갖게 구성될 수도 있다는 점을 주지해야 할 것이다. 이 경우, 상기 지역은 도3의 힌지부(421)와 동일한 방식으로 작용하게 된다.

비임부재들이 고정부(43)와 가동부(44)사이에서 슬릿형 구멍의 길이방향과 평행하게 위치되거나, 또는 상기 슬릿형 구멍을 길이방향으로 횡단하게끔 위치되게 되어 있는 상기한 액츄에이터 실시예들에 따르면 변위발생수단(41)을 길게 구성하고, 이에 따라 가동부(44)의 회전각도를 크게 할 수 있다. 그러나, 필요에 따라서는 비임부재들을 슬릿형 구멍을 횡방향으로 교차하도록 구성할 수도 있다.

가동부의 회전운동을 위한 비임부재의 갯수는 2개 또는 4개로 되나, 반드시 이와 같이 될 필요는 없다. 즉, 3개 또는 5개 또는 그 이상의 비임부재를 사용할 수도 있다. 프레임형태의 고정부와 가동부의 내,외측형상은 도시된 바와 같은 직삭각형의 형태로만 한정되지 않고, 기타의 다각형 또는 둥근 형태를 가질 수 있다.

도5의 경우에는 상기한 대칭축에 대해 대칭을 이루는 2세트의 비임부재쌍들이 제공되어 있다. 이 경우에는 단지 한 세트의 비임부재들에만 전극층들이 제공된다. 이 경우, 다른 세트의 비임부재들은 지지부 또는 힌지부로서 작용할 것이다.

도4의 경우에도 역시 일측의 비임부재에만 전극층들이 제공될 수 있다. 이와는 다른 실시예로서, 단지 일측의 비임부재에만 전극층들을 제공하고, 타측의 비임부재는 상기한 슬릿형 구멍을 횡으로 교차하게 위치시켜, 힌지부로서 작용케 할 수도 있다. 그러나, 이러한 실시예들에서는 회전운동의 중심축이 가동부의 중심으로 부터 벗어나 있게 된다.

도6에 도시된 액츄에이터 실시예의 경우에는 변위발생수단의 신장 및 수축시 그 변위발생수단은 편향되며, 가동부는 상기 시이트형 부재의 평면내에서 고정부에 대해 선형변위 또는 회전변위를 이루게 된다.

특히, 도6에 도시된 액츄에이터(4)는 프레임형태의 고정부(43)와, 그 고정부(43)의 내부에 위치하는 가동부(44) 및 각기 두개의 변위발생수단들로 이루어지는 두 쌍의 변위발생수단으로 구성된다. 제 1 변위발생수단쌍은 변위발생수단(411a, 411b)를 포함하며, 제 2 변위발생수단쌍은 변위발생수단(412a, 412b)를 포함한다. 각 변위발생수단 쌍은 평행한 방향으로 신장 및 수축을 행한다.

이 액츄에이터의 평면에서 X축은 가동부(44)를 통과하고 변위발생수단의 신장 및 수축방향에 대해 수직을 이루는 축으로 정해진다. 상기 제 1 및 제 2 변위발생수단 쌍들은 그 사이에 위치되는 X축에 대해 서로 거울대칭을 이룬다.

각 변위발생수단은 고정부(43)에 장착된 고정 연결부(431),(432)에 결합되어 있는데, 이 고정 연결부들은 프레임형태의 고정부(43)의 일부에 슬릿형 구멍을 제공하여 형성되고, 폭이 좁고 평면방향으로의 강성도가 낮게 되어 있는 부분이다. 이와 같이 강성도가 낮은 고정연결부에 변위발생수단을 결합시키는 이유는 변위발생수단의 신장 및 수축이 균일하게 이루어지게 하기 위해서 이다. 고정연결부의 강성도를 감소시키는 수단은 특정되지 않는다. 강성도는 도6에 도시된 바와 같은 구조뿐만 아니라, 일례로 도10에 도시된 고정연결부(431) 내지 (434)의 경우에서와 같이 고정부의 일부를 얇게 형성하는 것에 의해서도 이룰 수 있다. 액츄에이터가 구동될 시 고정연결부가 변형되어야 하기 때문에, 이 고정연결부들은 액츄에이터의 고정부가 접합되어 있는 서스팬션에 접합되지 않는다. 이것은 또한 도10을 참조하여 설명할 액츄에이터의 경우에도 동일하게 되어 있다.

도7A 및 7B는 액츄에이터가 구동될 때의 각 부분의 변형을 과장하여 도시하는 평면도들이다. 이하, 액츄에이터의 동작을 상기 도면들을 참조하여 설명하겠다.

액츄에이터의 기동시 각 변위발생수단 쌍의 일측(도7의 좌측) 변위발생수단(411a, 412a)들이 수축되고, 각 변위발생수단 쌍의 타측(도7의 우측) 변위발생수단(411b, 412b)들이 신장되는 것으로 가정하면, 이 경우에는 도7A에 도시된 바와 같이 고정연결부(431, 432)들은 편향되어 각 변위발생수단은 균일한 방식으로 신장 및 수축된다. 그 결과, 모든 변위발생수단들은 우측에서는 볼록해지는 형태로 편향되고, 이에 따라 가동부는 오른손 방향으로 선형변위된다.

여기서 제 1 변위발생수단 쌍의 좌측에 위치한 변위발생수단(411a)과 제 2 변위발생수단 쌍의 우측에 위치한 변위발생수단(412b)이 수축되고, 타측의 변위발생수단(411b, 412a)들이 신장된다고 가정하면, 이 경우에는 도7B에 도시된 바와 같이 고정연결부(431, 432)들은 편향되어 각 변위발생수단은 균일한 방식으로 신장 및 수축된다. 그 결과, 제 1 변위발생수단 쌍은 우측에서 볼록해지는 형태로 편향되고, 제 2 변위발생수단 쌍은 좌측에서 볼록해지는 형태로 편향된다. 이에 따라, 가동부(44)는 그 가동부(44)를 통과하고 액츄에이터의 평면에 대해 수직을 이루는 Z축을 중심으로 시계방향으로 회전변위를 하게 된다.

도6에 도시된 실시예의 경우, 신장되는 변위발생수단에 대한 수축되는 변위발생수단의 위치관계가 X축을 중심으로 거울대칭을 이루면, 가동부는 선형으로 변위된다. 만일 이러한 위치관계가 Z축에 대해 회전대칭을 이루면 가동부는 회전변위된다.

만일 상기한 선형 또는 회전변위시 수축되는 변위발생수단과 신장되는 변위발생수단의 순서가 상기한 바의 반대로 되면, 변위발생수단의 편향방향이 반대로 되고, 이에 따라 가동부(44)가 왼손방향으로 선형변위되거나 반시계방향으로 회전변위된다.

도시된 실시예와 관련하여 각 변위발생수단 쌍의 신장 및 수축방향들이 서로 평행한 것으로 설명하였으나, 반드시 평행할 필요는 없고, 이에 따라 두개의 변위발생수단이 각 변위발생수단 쌍을 형성한다. 다시 말하자면, 각 변위발생수단의 신장 및 수축은 변위 끝방향(즉, 도6의 X축방향)과 평행하지 않게 되어야만한다. 즉, 제 1 및 제 2 변위발생수단 쌍들이 그 사이에 위치된 X축에 대해 서로 대향되는 구성을 가질 필요가 있다. 그러나, 두 쌍들사이의 각도 및 각 쌍을 형성하는 두 변위발생수단사이의 각도는 특별히 한정될 필요가 없다. 소정의 경우 또는 강성도의 개선을 위한 목적으로 두 변위발생수단 쌍들 또는 각 쌍의 두 변위발생수단을 서로 평행하지 않게 하는 것도 가능하다.

도6에 도시된 실시예의 경우, 각 변위발생수단 쌍의 일측 변위발생수단을 도2에 도시된 실시예의 경우와 같이 신장 또는 수축이 되지 않는 비임부재로 구성할 수도 있다는 것을 주지해야 할 것이다. 이러한 경우에도, 가동부재를 선형변위 또는 회전변위시키는 것이 가능하다.

도6에 도시된 액츄에이터의 동작원리는 변위발생수단의 편향을 이용한다는 점에서 도2에 도시된 액츄에이터의 동작원리와 동일하다. 가동부가 두 대향방향(즉, 도시된 상태에서 위로 부터 그리고 아래로 부터)으로 부터 지지되게 되어 있는, 도6에 도시된 액츄에이터 실시예에 따르면 평면방향으로 그리고 그 평면방향에 대해 수직하는 방향(부상주행방향)으로 강성도의 증가가 이루어진다. 이 때문에, 슬라이더가 디스크매체와 접촉함으로 인해 또는 시스템에 가해지는 충격에 의해 발생되는 외력에 의해 슬라이더가 가속되면 평면방향으로 또는 그 평면방향에 대해 수직을 이루는 방향으로 이루어지는 슬라이더의 편향이 작아지게 된다.

도8에는 또 다른 액츄에이터의 실시예가 도시되어 있는데, 이 실시예의 경우에는 변위발생수단의 신장 및 수축시 그 변위발생수단들이 편향되고 가동부가 상기한 시이트형 부재의 평면내에서 고정부에 대해 선형변위를 하게 되어 있다.

도8에 도시된 액츄에이터(4)는 프레임형태의 고정부(43)와, 그 고정부(43)의 내부에 위치하는 가동부(44) 및 각기 두개의 평행한 변위발생수단들로 이루어지는 4쌍의 변위발생수단으로 구성된다. 제 1 변위발생수단 쌍은 변위발생수단(411a, 411b)를 포함하며, 제 2 변위발생수단 쌍은 변위발생수단(412a, 412b)를 포함하며, 제 3 변위발생수단 쌍은 변위발생수단(413a, 413b)를 포함하며, 제 4 변위발생수단 쌍은 변위발생수단(414a, 414b)를 포함한다. 각 변위발생수단 쌍은 신장 및 수축방향은 서로 평행하게 되어 있다. 그러나, 도8에 도시된 실시예의 경우에도 역시 각 변위발생수단 쌍의 신장 및 수축방향들이 서로 평행할 필요는 없고, 따라서 도6에 도시된 실시예의 경우와 마찬가지로 두개의 변위발생수단들이 각 변위발생수단 쌍을형성하게 된다. 다시 말하자면, 각 변위발생수단의 신장 및 수축방향은 변위 끝방향(즉, 도8의 X축방향)과 평행하지 않게 되어야만한다.

도8에 도시된 액츄에이터의 평면에서 X축을 가동부(44)를 통과하고 변위발생수단의 신장 및 수축방향에 대해 수직을 이루는 축으로 정하면, 상기 X축의 일측(즉, 도8의 상측)에서 가동부(44)는 제 1 및 제 2 변위발생수단 쌍들사이에 공기간격을 두고 위치되며, X축의 타측(즉, 도8의 하측)에서 가동부(44)는 제 3 및 제 4 변위발생수단 쌍들사이에 공기간격을 두고 위치되게 된다.

고정부(43)는 변위발생수단들을 서로 결합시키기 위한 고정 연결부(431), (432)를 포함하는데, 이 고정 연결부들은 X축을 따라 가동부(44)쪽으로 연장되어 사이에 가동부(44)를 공기간격을 두고 협지하게 되어 있다. 한편, 가동부(44)는 변위발생수단들을 함께 결합시키기 위한 가동 연결부(441, 442, 443, 444)를 포함하고 있다. 가동 연결부(441, 442)들은 가동부(44)의 일단으로 부터 X축과 평행하게 연장되어 있고, 가동 연결부(443, 444)들은 가동부(44)의 타단으로 부터 X축과 평행하게 연장되어 있다. 제 1 변위발생수단 쌍은 일단이 고정연결부(431)에 결합되어 있고, 타단이 가동연결부(441)에 연결되어 있으며, 제 2 변위발생수단 쌍은 일단이 고정연결부(432)에 결합되어 있고, 타단이 가동연결부(442)에 연결되어 있으며, 제 3 변위발생수단 쌍은 일단이 고정연결부(431)에 결합되어 있고, 타단이 가동연결부(443)에 연결되어 있으며, 제 4 변위발생수단 쌍은 일단이 고정연결부(432)에 결합되어 있고, 타단이 가동연결부(444)에 연결되어 있다.

액츄에이터의 기동시 각 변위발생수단 쌍의 일측(도8의 좌측) 변위발생수단(411a, 412a, 413a, 414a)들이 수축되고, 각 변위발생수단 쌍의 타측(도8의 우측) 변위발생수단(411b, 412b, 413b, 414b)들이 신장되는 것으로 가정하면, 이 경우에는 각 변위발생수단들은 왼손방향으로 편향되어 가동부(44)를 왼손방향으로 선형변위시킨다. 한편, 수축 및 신장하는변위발생수단들이 반대로 되어 있을 때는 변위발생수단의 편향방향도 반대로 되어 가동부(44)를 오른손방향으로 선형변위시킨다.

도8에 도시된 실시예의 경우, 각 변위발생수단 쌍의 일측 변위발생수단을 도2에 도시된 실시예의 경우와 같이 신장 또는 수축이 되지 않는 비임부재로 구성할 수도 있다는 것을 주지해야할 것이다. 이러한 경우에도, 가동부재를 선형변위시키는 것이 가능하다.

바람직하게, 가동 연결부(441, 442, 443, 444)의 강성도는 도시된 바와 같이 평면방향으로 감소하게 되어 있는데, 이와 같이 하는 이유는 변위발생수단의 신장 및 수축을 균일하게 발생시키기 위해서이다.

도8에 도시된 액츄에이터의 동작원리는 변위발생수단의 편향을 이용한다는 점에서 도6에 도시된 액츄에이터의 동작원리와 동일하다. 그러나, 이 액츄에이터가 도6에 도시된 액츄에이터보다 바람직한데, 그 이유는 보다 많은 쌍의 변위발생수단의 사용에 따라 보다 높은 강성도와 보다 큰 구동력이 얻어지기 때문이다.

도9에는 또 다른 액츄에이터의 실시예가 도시되어 있는데, 이 실시예의 경우에는 변위발생수단의 신장 및 수축시 그 변위발생수단들이 편향되고 가동부가 상기한 시이트형 부재의 평면내에서 고정부에 대해 회전변위를 하게 되어 있다.

도9에 도시된 액츄에이터(4)는 프레임형태의 고정부(43)와, 그 고정부(43)의 내부에 위치하는 가동부(44) 및 각기 두개의 변위발생수단들로 이루어지는 두 쌍의 변위발생수단으로 구성된다. 제 1 변위발생수단쌍은 변위발생수단(411a, 411b)을 포함하며, 제 2 변위발생수단쌍은 변위발생수단(412a, 412b)을 포함한다. 각 변위발생수단 쌍은 신장 및 수축방향은 서로 평행하게 되어 있다.

이 액츄에이터의 X축은 가동부(44)를 통과하고 액츄에이터의 평면에 대해 수직을 이루는 축으로 정해진다. 가동부(44)는 상기 제 1 및 제 2 변위발생수단 쌍들사이에 공간간격을두고 위치되어 있다. 각 변위발생수단 쌍과 가동부간의 연결부들은 Z축에 대해 대칭을 이루는 위치에 위치되며, 각 변위발생수단 쌍과 고정부간의 연결부들도 역시 Z축에 대해 대칭을 이루는 위치에 위치된다.

본 실시예의 경우에도 각 변위발생수단 쌍의 신장 및 수축방향들은 반드시 서로 평행할 필요는 없다. 이에 따라 두개의 변위발생수단이 각 변위발생수단 쌍을 형성한다. 다시 말하자면, 각 변위발생수단 쌍들과 가동부사이의 연결부들이 그 사이에 위치된 Z축에 대해 서로 반대로 위치되어야만 하며, 각 변위발생수단 쌍들과 고정부사이의 연결부들이 그 사이에 위치된 Z축에 대해 서로 반대로 위치되어야만 한다.

가동부(44)는 변위발생수단들을 함께 결합시키기 위한 가동 연결부(441, 442)를 포함하고 있다. 가동 연결부(441, 442)들은 가동부(44)의 일단 및 타단에서 변위발생수단의 신장 및 수축방향과 직각으로 교차하게 연장되어있다. 제 1 변위발생수단 쌍은 일단이 고정부(43)에 결합되어 있고, 타단이 가동연결부(441)에 결합되어 있으며, 제 2 변위발생수단 쌍은 일단이 고정부(43)에 결합되어 있고, 타단이 가동연결부(442)에 결합되어 있다

액츄에이터의 기동시 각 변위발생수단 쌍의 Z축으로 부터 멀리 위치된 변위발생수단(411a, 412a)들이 수축되고, Z축에 근접되게 위치된 변위발생수단(411b, 412b)들이 신장되는 것으로 가정하면, 이 경우에는 각 변위발생수단 쌍들은 Z축으로 부터 멀어지는 방향으로 편향되고, 그 결과 가동부(44)는 Z축을 중심으로 시계방향으로 회전변위된다. 그러나, 수축 및 신장하는변위발생수단들이 반대로 되어 있을때는 변위발생수단의 편향방향도 반대로 되어 가동부(44)가 반시계방향으로 회전변위된다.

도9에 도시된 실시예의 경우, 각 변위발생수단 쌍의 일측 변위발생수단을 도2에 도시된 실시예의 경우와 같이 신장 또는 수축이 되지 않는 비임부재로 구성할 수도 있다는 것을 주지해야할 것이다. 이러한 경우에도, 가동부재를 회전변위시키는 것이 가능하다.

가동 연결부(441, 442)의 평면방향 강성도는 도8에 도시된 가동연결부들과 관련하여 설명한 바와 같은 이유와 동일한 이유때문에 감소하게 되어 있다.

도9에 도시된 액츄에이터의 동작원리는 변위발생수단의 편향을 이용한다는 점에서 도2에 도시된 액츄에이터의 동작원리와 동일하다. 그러나, 도9에 도시된 액츄에이터의 경우, 서로 반대의 두 방향에서 가동부를 지지하게 되어 있고, 보다 많은 쌍의 변위발생수단의 사용됨에 따라 보다 높은 강성도를 얻을 수 있다.

도10에는 또 다른 액츄에이터의 실시예가 도시되어 있는데, 이 실시예의 경우에는 변위발생수단의 신장 및 수축시 그 변위발생수단들이 편향되고 가동부가 상기한 시이트형 부재의 평면내에서 고정부에 대해 회전변위를 하게 되어 있다.

도10에 도시된 액츄에이터(4)는 프레임형태의 고정부(43)와, 그 고정부(43)의 내부에 위치하는 가동부(44) 및 각기 두개의 평행한 변위발생수단들로 이루어지는 4쌍의 변위발생수단으로 구성된다. 제 1 변위발생수단 쌍은 변위발생수단(411a, 411b)을 포함하며, 제 2 변위발생수단 쌍은 변위발생수단(412a, 412b)을 포함하며, 제 3 변위발생수단 쌍은 변위발생수단(413a, 413b)을 포함하며, 제 4 변위발생수단 쌍은 변위발생수단(414a, 414b)을 포함한다. 각 변위발생수단 쌍은 제 1 쌍이 제 3 쌍에 대향하고, 제 2 쌍이 제 4 쌍에 대향하게끔 가동부로 부터 90°씩의 간격을 두고 반경방향으로 연장되어 있고, 각기 고정부(43)의 고정 연결부(431, 432, 433, 434)에 연결되어 있다.

이 액츄에이터의 평면에서 Z축을 그 평면에 대해 수직을 이루고 가동부(44)를 통과하는 축으로 정하고, 상기 Z축에 대해 각 변위발생수단쌍의 일측(Z축에 대해 도10의 좌측)에 위치하는 변위발생수단(411a, 412a, 413a, 414a)들이 수축되고, 상기 Z축에 대해 각 변위발생수단쌍의 타측(Z축에 대해 도10의 우측)에 위치하는 변위발생수단(411a, 412a, 413a, 414a)들이 신장된다고 가정하면, 이 경우 각 변위발생수단은 Z축을 중심으로 하여 상기 일측방향으로 편향되며, 그 결과 가동부(44)는 시계방향으로 회전변위된다. 그러나, 상기 수축 및 신장하는 변위발생수단들이 반대로 되면, 변위발생수단의 편향방향도 반대로 되어, 가동부(44)가 반시계방향으로 회전변위된다.

도10에 도시된 실시예의 경우, 각 변위발생수단 쌍의 일측 변위발생수단을 도2에 도시된 실시예의 경우와 같이 신장 또는 수축이 되지 않는 비임부재로 구성할 수도 있다는 것을 주지해야할 것이다. 이러한 경우에도, 가동부재를 회전변위시키는 것이 가능하다.

도6에 도시된 고정연결부(431, 432)와 마찬가지로, 가동 연결부(441, 442, 443, 444)는 변위발생수단의 신장 및 수축을 균일하게 발생시킬 수 있게 편향되어야만 한다. 따라서, 도시된 바와 같이, 고정연결부들의 폭이 좁게 되어 있고, 그 결과 평면방향의 강성도가 감소하게 되어 있다. 여기서 주지할 점은 고정연결부들의 구조가 도시된 형태로 한정되지 않는다는 것이다. 일례로, 도6에 도시된 고정연결부와 마찬가지로 고정연결부들은 프레임형태의 고정부에 슬릿형 구멍을 형성시켜 구성할 수 있다.

도10에 도시된 액츄에이터의 동작원리는 가동부재의 회전변위를 이용한다는 점에서 도6에 도시된 액츄에이터의 동작원리와 동일하다. 다시 말하자면, 신장하는 변위발생수단에 대한 수축하는 변위발생수단의 위치관계가 Z축에 대해 회전대칭을 이루고, 그 결과 가동부가 회전변위하게 된다. 그러나, 도10에 도시된 액츄에이터 실시예가 도6에 도시된 액츄에이터 실시예보다 바람직한데, 그 이유는 가동부가 4방향에서 지지되어 있고 또한 보다 많은 쌍의 변위발생수단이 사용됨에 따라 보다 높은 강성도와 보다 큰 구동력이 얻어지기 때문이다.

상기한 도면들에 도시된 액츄에이터 실시예들의 경우, 고정부는 변위발생수단과 가동부들을 에워싸는 형식으로 액츄에이터의 평면내에서 연장되어 있다. 이러한 프레임형태의 고정부의 사용에 따라 액츄에이터의 취급을 용이하게 할 수 있다. 일례로, 액츄에이터를 핀세트와 같은 수단을 이용하여 집을 경우 고정부의 프레임부분을 잡을 수있기때문에 변위발생수단의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 프레임형태의 고정부를 사용함에 따라 탈주 등으로 인한 액츄에이터의 파손을 감소시킬 수 있다. 또한, 액츄에이터를 그의 기판에 고정시킬 수 있게 하는 접합면적이 증가하기 때문에, 접합 및 장착작업이 용이할 뿐만 아니라 접합강도도 크게 된다. 또한, 고정부가 얇은 시이트 형태의 서스팬션에 결합되기 때문에 연결부의 강성도가 증가하게 된다.

비록 상술한 액츄에이터 실시예들의 각각에서 고정부가 변위발생수단 및 가동부를 완전히 에워싸는 프레임형태의 부재로 구성되는 것으로 설명하였으나, 변위를 가능하게만 하면 임의 형태의 고정부를 사용할 수 있다. 일례로, 필요에 따라 고정부의 일부에 절취부를 제공하는 것도 가능하다. 또한, 다른 실시예로서 도11을 참조하여 설명할 특정 실시예에서 알 수 있는 바와 같이 비 프레임형태의 고정부를 사용하는 것도 가능하다.

도2, 3, 4, 5, 6, 8, 9에 도시된 액츄에이터의 경우에는 고정부(43), 가동부(44), 그리고 그 고정부(43) 및 가동부(44)를 일체화된 단일체로 연결시키는 2개이상의 비임부재들을 형성하도록 압전물질 또는 전기수축물질로 구성되는 시이트형 부재에 2개이상의 구멍부가 제공되어 있다. 최소한 하나의 비임부재의 최소한 일부에는 전극층들이 상기 고정부(43) 및 가동부(44)를 연결시키는 방향으로 신장 및 수축될 수 있게 형성되어 변위발생수단을 구성하고 있다. 변위발생수단들의 신장 및 수축시 그 변위발생수단들은 편향되고, 가동부는 상기한 시이트형 부재의 평면내에서 상기 고정부에 대해 원형변위, 회전변위 또는 선형변위를 하게 된다.

액츄에이터가 슬라이더의 측부상에 위치되게 구성된 발명의 실시예

도11에 도시된 액츄에이터는 고정부(43)와 가동부(44)를 결합시키는 두개의 봉형 변위발생수단(41)들을 포함하며, 이 경우 가동부(44)의 측부들은 슬라이더(2)의 측부들에 각기 접합되어 있다. 이 액츄에이터는 고정부(43)가 프레임형태를 가지고 있지 않다는 것을 제외하고는 도2에 도시된 액츄에이터와 유사한 구조를 가지고 있다.

도12에 도시된 실시예의 경우, 액츄에이터는 고정부(43)와, 그 고정부(43)로 부터 연장되는 두개의 봉형 변위발생수단(41)의 단부들에 각기 제공된 가동부(44)로 구성되어 있다. 각 가동부(44)들은 두 변위발생수단사이에 슬라이더(2)를 협지시키는 상태로 상기 슬라이더(2)의 양측에 각기 결합되어 있다. 도2에 도시된 실시예와 유사하게, 본 실시예에서는 전자기 변환소자(1)을 원형변위시킬 수 있게 변위발생수단의 편향변위를 이용한다.

액츄에이터가 슬라이더의 측부상에 위치되게 구성된 실시예들의 경우, 액츄에이터는 도시되어 있는 바와 같이 슬라이더보다 얇게 되어 있고, 그 결과 자기헤드의 두께가 증가하거나 액츄에이터가 디스크매체에 접촉하는 현상이 거의 발생하지 않는다.

소정의 경우, 액츄에이터는 슬라이더와 동일한 또는 그보다 큰 두께를 가질 수 있다. 이 경우 만일 액츄에이터가 슬라이더의 측부상에 위치되면 자기헤드의 두께증가를 슬라이더(2)와 액츄에이터(4)가 두께방향으로 겹치는 크기(A)만큼 감소시킬 수 있다.

도11 및 도12에 도시된 액츄에이터의 경우에도 고정부(43), 가동부(44), 그리고 변위발생수단(41)들은 압전물질 또는 전기수축물질로 형성된 시이트형 부재에 구멍 또는 절취부를 제공하여 일체화된 단일체로서 형성되게 된다.

액츄에이터가 슬라이더에 제공된 계단부에 의해 형성되는 공간내에 위치되게 구성된 발명의 실시예

도14의 경우는 전자기 변환소자(1)의 형성에 유용한 공간을 형성하게끔 입방형 슬라이더(2)의 배면상에 계단부를 제공하도록 절취부 또는 그와 유사한 부분을 사용하는데, 이 경우 상기 계단부에 의해 형성되는 공간(21)내에는 액츄에이터(4)가 위치되게 된다. 본 실시예는 액츄에이터의 사용으로 인한 자기헤드의 두께증가를 효과적으로 감소시킬 수 있고, 또한 슬라이더의 질량을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

도15의 경우는 슬라이더(2)의 배면상에 두개의 계단부가 제공되고, 이에 따라 슬라이더(2)의 배면의 대체로 중앙위치에 홈형태의 공간(21)이 형성되며, 이 공간(21)에는 액츄에이터(4)가 위치되게 된다. 본 실시예는 도14에 도시된 실시예에 관련하여 설명한 이점들을 가지고 있을 뿐만 아니라, 변위특성면에서도 보다 바람직하다.

비록 도14 및 도15에 도시된 실시예에서는 도2에 도시된 실시예의 액츄에이터를 사용하는 것으로 설명하였으나, 다른 형태의 액츄에이터를 사용하는 것도 가능하다.

슬라이더와 액츄에이터사이에 서스팬션이 위치되게 구성된 발명의 실시예

VCM에 의해 자기헤드를 스윙운동시켜 위치선정동작을 행할 경우에는 비틀림 또는 모멘트에 의해 균일하고 안정된 슬라이더 동작이 이루어지지 않기 때문에 질량의 불균형이 존재하게 되어 바람직하지 않다. 서스팬션(3)의 상면상에 액츄에이터(4)가 위치되고 서스팬션(3)의 저면상에 슬라이더(2)가 위치되게 구성된 도16의 자기헤드 실시예에 따르면, 슬라이더(2)의 안정된 동작을 보장할 수 있을 정도까지 상기한 질량의 불균형을 배제시킬 수 있다. 본 실시예의 경우 액츄에이터(4)의 질량이 슬라이더(2)의 질량과 거의 동일하다면 도17에 도시된 바와 같이 슬라이더(2)와 액츄에이터(4)를 포함하는 구조체의 무게중심(G)이 서스팬션(3)의 표면으로 부터 연장되는 선의 부근에 위치되기 때문에 상기한 바와 같은 질량의 불균형을 실질적으로 배제시킬 수 있다. 본 실시예는 또한 다른 형태의 액츄에이터에도 적용가능하다.

도시된 실시예의 경우에는 슬라이더(2)와 액츄에이터(4)사이에 서스팬션(3)을 수용하기 위한 공간을 제공하도록 액츄에이터(4)에 접합되는 슬라이더(2)의 배면상에 돌출부 형태의 연결부(2a)가 일체로 제공되어 있다는 점을 주지해야 한다. 일반적으로, 도14에 도시된 바와 같이 슬라이더(2)의 배면에 돌출부 또는 절취부를 제공하여 슬라이더와 연결부가 일체화된 단일체를 형성케 하는 것이 바람직하다. 그러나, 슬라이더와 액츄에이터를 결합시킬 목적으로 연결부(2a)와 유사한 형태를 갖는 독립된 연결부를 사용하는 것도 바람직하다. 이와는 다른 실시예로서, 액츄에이터상에 도시된 바와 같은 연결부를 일체화된 단일체로서 형성하는 것도 가능하다. 또 다른 실시예로서, 서스팬션의 일부를 연결부로서 사용하는 것도 가능한데, 이에 대해서는 도21을 참조하여 후술하겠다.

액츄에이터가 서스팬션의 짐벌부에 결합되게 구성된 발명의 실시예

슬라이더가 디스크매체의 표면상의 변동을 추종할 수 있게 서스팬션의 단부부근에는 항상 가요체와 같은 짐벌기구가 장착되는데, 도18A, 19A, 20A, 21A에는 이러한 짐벌기구를 구비하는 자기헤드에 본 발명을 적용한 실시예들이 도시되어 있다.

도18A의 개략평면도 및 도18B의 개략측면도에는 짐벌부를 형성하도록 가요체(31)가 결합되어 있는 종래의 서스팬션(3)이 도시되어 있다. 도19A의 평면도 및 도19B의 측면도에 도시된 실시예, 그리고 도20A의 평면도 및 도20B의 측면도에 도시된 실시예에서는 짐벌부(32)를 형성하도록 서스팬션(3)에 에칭에 의해 관통홈이 형성되어 있다. 어느 경우에나, 서스팬션(3)의 짐벌부에는 그 짐벌부가 균일하게 짐벌기능을 행할 수 있게 액츄에이터(4)가 결합되어 있다. 이러한 실시예들에 따르면 짐벌부는 디스크매체의 표면에 대한 슬라이더의 추종운동시 발생되는 비틀림 또는 응력을 흡수할 수 있게 되어 있고, 이에 따라 액츄에이터에 바람직하지 않은 외력이 가해지는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 액츄에이터의 변위능력 및 신뢰도가 개선되게 된다. 도시된 짐벌 실시예들중 도19A 및 도20A에 도시된 실시예가 보다 바람직한데, 그 이유는 짐벌들이 슬라이더(2)의 변위 및 구동방향으로 높은 강성도를 가질수 있기 때문으로, 도20A에 도시된 실시예가 가장 바람직하다. 도19A 및 도20에 도시된 짐벌부를 갖는 서스팬션이 사용되는 경우에는 서스팬션을 슬라이더와 액츄에이터사이에 위치시키는 것이 가능하다.

도21에 도시된 실시예의 경우에는 슬라이더(2)와 액츄에이터(4)가 그 사이에 서스팬션(3)의 짐벌부(32)를 위치시키는 상태로 배치되어 있다. 상기 짐벌부(32)는 서스팬션(3)에 관통홈을 제공하여 형성된다. 이러한 관통홈을 제공함에 따라 짐벌부(32)에는 T형 연결부가 제공되게 된다. 이 연결부는 영문자 T의 수직부에 대응하고 짐벌부(32)에 연속되어 있는 지지부(32a)로 구성되고, 영문자 T의 횡부에 대응하는 연결부(32b)로 구성된다. 연결부(32b)는 그의 전면이 액츄에이터(4)의 가동부(44)에 접합되고, 배면이 슬라이더(2)에 접합되어 있다. 지지부(32a)의 강성도는 가동부(44)의 변위가 균일하게 이루어질 수 있게 감소되어 있다. 본 실시예의 경우 연결부(32b)는 가동부(44)와 슬라이더(2)에 접합된 상태에서 강성체로서 간주되고, 따라서 본 발명의 이점들 및 특징들에 전혀 영향이 미치지 않는다.

여기서 주지할 점은 연결부(32b)를 지지부(32a)에 의해 짐벌부(32)에 연결시킬 필요가 없다는 것이다. 즉, 도16에 도시된 실시예의 연결부(2a)와 마찬가지로 단지 연결부(32b)만을 액츄에이터(4)와 슬라이더(2)사이에 위치시키는 것이 가능하다.

본 발명의 실시시 액츄에이터 및/또는 전자기 변환소자에 대한 접속은 바람직하게 서스팬션에 도전체패턴을 제공함으로써 이루어지게 된다. 도21에 도시된 실시예의 경우에는 서스팬션의 저면상에 전자기 변환소자(1)에 연결할 4개의 접속패턴(33)들이 형성되어 있다.

변위량이 증폭되게 구성된 발명의 실시예

역 압전효과 또는 전기수축효과에 의해 발생되는 변위량(즉, 변위발생수단의 수축량)은 매우 작다. 그러나, 본 발명에 따라 가동부가 변위발생수단의 편향을 이용하여 변위되는 경우에는 슬라이더와 액츄에이터(액츄에이터의 가동부)간의 연결부의 변위량을 변위발생수단의 신장 및 수출량보다 크게 하는 것이 가능하다. 즉, 액츄에이터 자체가 변위확대기능을 가질 수 있다. 가동부가 본 발명에 따라 원형변위 또는 회전변위되는 경우에는 가동부와 전자기 변환소자를 적당한 위치관계를 갖게 함으로써 전자기 변환소자의 변위를 기계적으로 확대시키는 것이 가능하다. 이러한 변위확대에 따라, 전자기 변환소자의 변위량을 실제레벨까지 증대시키는 것이 가능해진다.

일례로, 액츄에이터가 변위증폭기능을 갖게 구성된 실시예들은 도2, 4, 5, 6, 8, 9, 11, 12에 도시되어 있다.

도22A에 도시된 액츄에이터(4)는 액츄에이터 자체가 변위증폭기능을 갖게 구성된 발명의 실시예에 해당하는 것이다. 도22A, 22B는 각각 평면도 및 측면도이다. 이 액츄에이터는 도2에 도시된 액츄에이터와 유사하게 비임부재의 편향에 의해 원형변위가능한 가동부(44)를 가지고 있다. 여기서 단지 하나의 변위발생수단(41)만이 소정의 수축량(A)만큼 수축된다고 가정하면, 슬라이더와의 연결부인 가동부(44)의 변위량을 상기 수축량(A)보다 크게 할 수 있다. 여기서 주지할 점은 가동부(44)의 변위량이 전자기 변환소자(1)의 변위량과 거의 동일하다는 것이다. 일례로, 두 변위발생수단이 1mm의 길이, 0.1mm의 폭, 그리고 0.2mm의 두께를 가지고 있고, 이 두 변위발생수단사이에 형성되는 슬릿형 구멍이 0.1mm의 폭을 가지고 있고, 이 변위발생수단들의 변위량이 약 0.2μm인 경우에는 가동부의 변위량(변위발생수단의 길이방향에 대해 직각으로 교차하는 방향으로의 변위량)은 약 0.5μm가 된다. 즉, 변위증폭율은 약 0.25가 된다. 도22A 및 도22B에서 화살표들은 변위발생수단(41)의 수축방향과 가동부(44)의 변위방향을 나타내는 것이다.

도4에 전형적으로 도시된 바와 같이 가동부가 회전변위를 하게 되어 있는 액츄에이터 실시예에서 가동부의 변위량이 변위발생수단의 신장 및 수축량보다 크다는 것은 변위발생수단과의 연결부 부근에서의 가동부의 변위량이 변위발생수단의 신장 및 수축량보다 크다는 것을 의미하는 것이다.

도2, 3, 4, 5, 6 및 도9, 10, 11, 12에는 가동부가 원형변위 또는 회전변위를 하고 그의 변위량이 기계적으로 증폭될 수 있게 구성되어 있는 실시예들이 도시되어 있다. 특히, 도2, 3, 4, 5, 6에는 가동부가 회전변위하는 경우가 도시되어 있다. 가동부가 원형변위 또는 회전변위를 하게 되면, 전자기 변환소자는 가동부의 변위와 동심관계를 가지고 원형변위를 하게 된다. 만일 전자기 변환소자의 원형변위의 회전반경이 가동부의 원형 또는 회전변위의 회전반경보다 크게 되게 가동부에 대한 슬라이더의 결합이 이루어진 경우에는 전자기 변환소자의 변위량을 슬라이더와 가동부사이의 연결부의 변위량보다 크게 할 수 있다. 도23A는 가동부(44)와 슬라이더(2)간의 연결부가 도22A에 도시된 연결부의 경우보다 전자기 변환소자(1)로부터 훨씬 이격된 위치에 위치되게 구성된 실시예를 도시하는 평면도이고, 도23B는 이 실시예의 측면도이다. 원형변위의 중심으로 부터의 전자기 변환소자(1)의 이격거리를 도시된 바와 같이 가동부(44)의 이격거리보다 크게하면 전자기 변환소자(1)의 변위량(C)을 가동부(44)의 변위량(B)보다 크게 할 수 있다. 여기서, 액츄에이터의 크기가 도22A를 참조하여 설명한 액츄에이터의 크기와 동일한 경우, 일례로 가동부(44)와 슬라이더(2)간의 연결부의 위치가 전자기 변환소자(1)로부터 0.5mm만큼 이격되어 있다면, 변위량(C)은 변위량(B)의 약 1.5배가 되게 된다.

액츄에이터에 대한 상세한 설명

도24에 도시된 실시예는 도2에 도시된 것과 유사한 구조를 갖는 프레임형태의 고정부(43)와, 그 고정부(43)에 형성된 2개의 구멍을 포함한다. 이 구멍들내에는 가요성 충전재(46)가 액츄에이터의 평면내에 구속되는 형태로 충전되어 있다.

도시된 바와 같이 구멍내에 가요성 충전재를 충전시킴에 따라 액츄에이터에 공명 및 외부의 유해진동에 의한 악영향이 미치는 것을 방지해 주는 진동감쇄효과가 얻어진다. 또한, 액츄에이터의 각 부분들이 가요성 충전재에 의해 서로 연결되기 때문에 액츄에이터의 기계적인 강도 및 충격저항이 개선될 수 있다.

도24에 도시된 실시예의 경우에는 변위발생수단(41)에 전극층들이 형성되어 있다. 본 실시예의 경우에는, 전극층들의 단부면들이 변위발생수단(41)의 양측부에서 노출되나, 상기 변위발생수단(41)의 양측부가 가요성 충전재로 덮혀 있기 때문에 전극층의 부식은 발생되지 않는다. 바람직하게, 사용된 가요성 충전재는 전기부식에 대한 저항성을 가지고 있어야만 한다.

본 발명에 따르면 또한 액츄에이터의 구멍들중 하나에만 가요성 충전제를 충진시키는 것도 가능하다.

가요성 충전재가 액츄에이터의 평면내에 완전히 구속되는 상태로 구멍들내에 충전되게 구성되어 있는 본 실시예의 경우에는 충전된 충전재의 양이 그 양의 변화로 인한 성능변화를 방지할 수 있도록 일정하게 유지된다. 또한, 충전된 충전재로 인한 액츄에이터 두께의 실질적인 증가는 없다.

본 실시예에서 사용되는 가요성 충전재의 형태, 경도, 충전량은 제한이 없고, 충전재의 선택은 가동부의 변위에 영향을 거의 주지 않고 진동감쇄성능, 강도, 충격저항의 개선을 이룰수 있게 할 수 있는 것이면 된다. 그러나, 가요성 충전재로는 실리콘수지 또는 우레탄수지와 같은 전기부식에 대한 저항성을 갖는 가요성수지를 사용하는 것이 바람직하다.

가요성수지를 제공하지 않거나 전극층들이 해당부의 측부상에서 가요성 충전재로 덮히지 않은 상태로 노출되어 있는 경우에는 상기 전극층들의 부식을 방지할 목적으로 각 부의 측부상에 피막들을 제공할 수 있다.

도2 등에 도시된 경우와 같이 평면방향으로의 편향을 이용하는 액츄에이터의 경우에는 고정부와 가동부를 연결하는 방향에 대해 수직을 이루는 단면에서의 비임부재의 폭을 그의 두께보다 작게하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하는 경우에는 액츄에이터의 평면방향으로의 비임부재의 강성도를 두께방향으로의 강성도보다 작게 할 수 있다. 그 결과, 변위발생수단(41)의 신장 및 수축에 의해 발생되는 비임부재의 편향은 액츄에이터의 평면방향으로 집중되어 펄럭거림(flapping)과 같은 불필요한 변위가 거의 발생하지 않는다. 비임부재의 두께에 대한 폭의 비는 중요하지는 않지만 약 1/2 내지 약 1/5가 되는 것이 바람직하다.

상술한 이점은 최소한 하나의 비임부재가 상기한 바와 같은 폭 대 두께비를 가질 경우 얻어질 수 있다. 그러나, 모든 비임부재들이 상기한 폭 대 두께비 조건을 만족하는 경우에는 보다 현저한 이점들이 얻어질 수 있다. 또한 대칭면에서도 모든 비임부재가 상기한 폭 대 두께비 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

전형적으로 도2에 도시된 바와 같은 액츄에이터 실시예의 경우에 주지할 점은 고정부(43)와 가동부(44)를 연결시키는 두 개의 비임부재사이의 간격(비임부재들의 중심선들간의 거리)을 작게 하면 할수록 변위발생수단의 단위 신장 및 수축량당 비임부재의 변위량이 커지게 되고, 그 결과 단위 신장 및 수축량당 가동부(44)의 변위량이 커지게 된다. 또한, 상기한 두 비임부재들간의 간격을 작게 하면 할수록 일정한 변위량을 얻는데 요구되는 구동전압을 낮출 수 있다. 그리고, 각 비임부재의 폭을 작게 하면 두 비임부재들간의 간격도 작게 할 수 있다. 이에 따라, 상기한 폭 대 두께비 조건을 적절히 결정하면 변위량의 증가 및 구동전압의 감소를 효과적으로 이룰 수 있다.

도2, 3, 6, 8, 10, 11, 12에 도시된 액츄에이터의 경우에는 대칭축이 액츄에이터의 평면내에 존재한다. 일례로, 도2의 경우 상기 대칭축은 두 변위발생수단사이의 슬릿형 구멍을 길이방향으로 통과하는 X축이 된다. 이 때문에, 액츄에이터는 전도(거꾸로)된 상태로 사용할 수 있으며, 이에 따라 자기헤드에 대한 액츄에이터의 장착을 보다 편리하게 행할 수 있다.

도4, 5, 6, 9, 10에 도시된 액츄에이터는 가동부(44)의 중심을 통과하고 액츄에이터의 평면에 대해 수직을 이루는 대칭축(Z축)(일례로, 도4의 2분 대칭(diad symmetry)축 또는 4분 대칭(tetrad symmetry)축)에 대한 회전대칭을 이룬다. 상기 대칭축은 가동부(44)의 회전운동중심축과 일렬로 정렬된다. 따라서, 자기헤드상에 액츄에이터를 장착시키기 위해서는 단지 회전운동중심축을 슬라이더의 주어진 회전중심위치와 일렬로 정렬시키기만 하면 되고, 평면방향으로의 액츄에이터의 각도에는 제한이 없어 보다 편리한 장착을 이룰 수 있다.

도시된 각 실시예들은 상술한 바와 같이 압전 횡효과에 의한 변위발생수단의 신장 및 수축을 이용하고 있다. 그러나, 본 발명에 따르면 전장방향과 일렬로 정렬되는 방향으로의 신장 및 수축, 즉, 소위 압전 종효과에 의한 신장 및 수축을 이용하는 것도 가능하다. 압전 종효과가 이용되는 경우에는 변위발생수단상에 전극층들을 그 전극층들이 고정부와 가동부를 서로 연결시키는 방향에 대해 수직으로 위치하게끔 제공된다. 그러나, 압전 횡효과를 이용하는 실시예가 보다 바람직한데, 그 이유는 액츄에이터의 제조를 용이하게 할 수 있고 액츄에이터의 기계적인 강도증가가 이루어지기 때문이다.

액츄에이터의 각 구성부의 크기는 중요하지 않고, 적용되는 자기헤드의 구조 등등에 따라 적절히 결정할 수 있다. 액츄에이터가 시이트형태의 제품인 경우, 이 제품의 일측부는 항상 약 0.5mm 내지 3.0mm의 길이와 약 0.1mm 내지 0.5mm의 두께를 가지게 된다. 한편, 변위발생수단은 약 0.3mm 내지 약 0.1mm의 길이를 갖는다. 변위량은 상기 시이트형 제품의 평면방향으로의 이동거리로 나타내는 경우 약 0.01μm 내지 5μm로 되며, 회전각도로 나타내는 경우 약 0.05°내지 약 2°가 된다. 구동전압은 항상 약 3V 내지 약 100V, 바람직하게는 약 3V 내지 약 50V가 된다.

본 명세서에서 사용하는 ";압전물질 또는 전기수축물질";이란 용어는 역 압전효과 또는 전기수축효과에 의해 신장 및 수축되는 물질을 의미하는 것이다. 본 발명에서 사용하는 압전물질 또는 전기수축물질은 액츄에이터의 변위발생수단에 적용할 수 있는 물질이면 어느 물질도 사용가능하다. 그러나, PZT [Pb(Zr, Ti)O₃], PT (PbTiO₃), PLZT [(Pb, La)(Zr, Ti)O₃], 및 바륨 티타네이트(BaTiO₃)를 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 이 물질들의 강성도가 높기 때문이다. 세라믹 압전물질 또는 세라믹 전기수축물질로 액츄에이터를 제조하는 경우에는 시이트제조법 및 인쇄법과 같은 두꺼운 막 제조기술을 이용하여 쉽게 제조할 수 있다. 물론, 액츄에이터를 박막제조기술을 이용하여 제조할 수도 있다. 상기 압전물질 또는 전기수축물질이 결정구조를 갖는 경우에는 이 결정구조는 다결정 또는 단결정 어느것이나 무방하다.

전극층들을 어떻게 형성하는가는 중요하지 않고, 압전물질층 또는 전기수축물질층들의 형성공정을 고려한 상태에서 전기전도 페이스트(paste)의 베이킹(baking), 스퍼터링, 및 증기증착공정들과 같은 적당한 공정들을 선택하여 행하면 된다.

액츄에이터는 양측부상에 전극층들이 형성되어 있는 압전물질층 또는 전기수축물질층이 변위발생수단에 존재하게 구성된 임의의 구조를 가질 수도 있다. 그러나, 이러한 압전물질층 또는 전기수축물질층을 두 개이상 서로 포개어 적층하여서되는 다층구조를 사용하는 것이 바람직하다. 압전물질층 또는 전기수축물질층의 신장 및 수축량은 전장세기에 비례한다. 그러나, 상기한 다층구조의 경우에는 요구되는 전장세기를 저 전압에서 얻을 수 있게 하고, 이에 따라 구동전압을 낮출수 있게 하도록 압전물질층 또는 전기수축물질층을 얇게 형성하는 것이 가능하다. 단층구조의 경우와 동일한 구동전압에서, 훨씬 증대된 신장 및 수축량을 얻을 수 있다. 압전물질층 또는 전기수축물질층의 두께는 중요하지 않고, 따라서 구동전압, 요구되는 신장 및 수축량, 그리고 제조의 용이성과 같은 여러 조건에 따라 결정할 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명의 실시면에서 보면 두께는 약 5μm 내지 약 50μm로 되는 것이 바람직하다. 또한, 서로 포개진 상태로 적층되는 압전물질층 또는 전기수축물질층들의 개수에 대한 상한은 중요치 않고, 따라서 이 상한은 요구되는 두께를 갖는 변위발생수단을 얻을 수 있게끔 결정하면 된다. 여기서 주지할 점은 최외측 전극층상에 후술하는 바와 같은 피복 압전물질층 또는 전기수축물질층이 항상 제공된다는 점이다.

변위발생수단에 대한 지역을 명확히 그리고 단순히 나타내기 위해, 전극층들의 형태는 대강 도시하였다. 그러나, 실제로 도25A에 전형적으로 도시된 바와 같은 구조의 내부전극층들은 도25B에 도시된 바와 같이 단말 전극과 연결되어 있다.

도25A는 액츄에이터에서 서로 인접하게 배치된 압전물질층 또는 전기수축물질층(201),(202)을 도시하고 있다. 이 압전물질층 또는 전기수축물질층(201)의 표면상에는 내부전극층(G₁)이 제공되어 있고, 압전물질층 또는 전기수축물질층(202)의 표면상에는 내부전극층(A₁),(B₁)이 제공되어 있다. 상기 내부전극층(G₁, A₁)의 조합과 내부전극층(G₁, B₁)의 조합에 의해 한쌍의 전극층들이 제공되는데, 이 전극층들 사이에는 압전물질층 또는 전기수축물질층이 개재되게 된다. 본 실시예의 경우, 변위는 내부전극층(G₁)의 전위에 대한 내부전극층(A₁, B₁)의 전위를 제어하고 내부전극층(A₁, B₁)에의 전압인가 타이밍을 제어함으로써 상술한 바와 같이 여러 패턴으로 발생시킬 수 있다.

도25B는 도25A에 도시된 내부전극층들이 제공되어 있는 경우에 사용되는 단말전극들의 예를 도시하고 있다. 본 실시예의 경우, 고정부(43)의 양측부상에는 고정부(43)의 측부들에서 노출된 내부전극층(G₁, A₁, B₁)의 단부면에 대한 연결을 위한 단말전극(G₀, A₀, B₀)들이 제공되어 있다.

액츄에이터를 단지 압전물질층 또는 전기수축물질층들, 전극층들, 그리고 가요성 충전재로만 구성할 수도 있다. 그러나, 탄성시이트 또는 진동감쇄시일(seal)을 부가적으로 사용하여 액츄에이터의 성능 및 견고성을 개선시키는 것도 가능하다.

제조공정

이하, 본 발명에서 사용된 액츄에이터들을 제조하는 공정의 여러 실시예들을 세라믹압전물질 또는 전기수축물질의 사용과 관련하여 구체적으로 설명하겠다.

세라믹압전물질 또는 전기수축물질로 된 시이트형 부재를 제조하기 위해서는 다층구조의 세라믹 칩캐패시터 등등의 경우와 같이 시이트제조법 또는 인쇄법과 같은 두꺼운 막제조기술을 사용하는 것이 바람직하다. 전형적인 시이트제조법의 일반적인 특징을 이하 설명한다. 먼저, 세라믹분말과 같은 원료, 결합제, 그리고 용매들을 분쇄, 혼합하여 페이스트상태로 만들고, 이 페이스트를 생(green) 시이트(즉, 비소성 시이트)로 압축성형시킨다. 또한 이 생 시이트와 별도로, 전도체, 결합제 그리고 용매와 같은 원료들을 분쇄, 혼합하여 내부전극층용 페이스트를 형성하고, 이 내부전극층용 페이스트를 상기 생 시이트에 인쇄하여 도25A에 도시된 바와 같은 요구되는 패턴을 형성시킨다. 그 뒤에, 이러한 시이트들을 요구되는 개수만큼 적층한 뒤 압축시켜 다층구조를 형성시킨다. 이 다층구조를 소성시켜 얇은 시이트형태의 소결재를 형성한다. 이 소결재의 형성즉시 이 소결재를 후술하는 바와 같이 성형시킨다. 그러나, 상기 소결재를 성형을 위해 적당한 크기로 절단할 수도 있다.

그 뒤에, 상기 얇은 시이트형태의 소결재를 구멍 또는 절취부를 제공하도록 성형한다. 항상, 상기 소결재로부터 다수의 액츄에이터가 절취되는데, 이러한 절취도 상기 성형과 동시에 이루어진다. 성형을 위해, 먼저 포토레지스트층을 소결재의 전면에 형성시키고, 이 포토레지스트층에 패턴식 노출을 행한 뒤 현상하여 인접한 액츄에이터, 인접한 구멍들 그리고 인접한 절취부들사이에 존재하는 경게영역에 대응하는 지역에 위치한 포토레지스트층 부분들을 제거한다. 그 뒤에, 포토레지스트층으로 덮혀 있지 않은 부분들을 샌드블라스팅(sandblasting)법에 의해 제거하여 요구되는 형상의 다수의 액츄에이터를 얻는다. 이러한 성형후 남아있는 포토레지스트를 제거하고, 필요하다면 단말전극들을 형성한다. 이 단말전극들은 베이킹 및 증기증착공정과 같은 통상의 방법을 이용하여 형성할 수 있을 것이다.

상기 성형에는 초음파 호닝(honing)공정을 사용할 수도 있는데, 이 경우 성형시킬 소결재를 마모입자가 분산되어 있는 용액내에 침지시킨 상태에서 그 소결제에 초음파 호닝을 행한다.

성형은 소성전에 행할 수도 있다.

압전물질의 변위능력은 일반적으로 압전처리에 의해 개선되게 된다. 따라서, 본 발명의 경우에도 상술한 바와 같이 압전처리를 이용하는 것이 바람직하다. 압전처리는 항상 제조된 액츄에이터의 전극층들을 이용하여 직류전압을 인가하여 행한다. 그러나, 이 처리를 상기한 얇은 시이트형태의 소결재의 상태에서 행할 수도 있다.

액츄에이터를 서스팬션과 슬라이더에 결합하는데에는 접착제가 항상 사용된다. 그러나, 이 목적에 접착시 높은 경도를 갖는 접착제를 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 액츄에이터의 진동 등등으로 인한 오정렬을 방지하기 위해서이다. 이러한 접착제로는 일례로 에폭시 접착제를 들 수 있다.

액츄에이터의 기본형

도2에 도시된 구조의 액츄에이터는 압전물질층 또는 전기수축물질층과 같은 PZT(압전상수 d₃₁= -250 x 10^-12m/V)를 사용하고 상기한 두꺼운막제조법을 이용하여 형성하였다.

이 기본형의 액츄에이터는 각기 20μm의 두께를 가지고 있고 양측부에 전극층이 형성되어 있는 8개의 압전물질층 또는 전기수축물질층과, 그 층들중 최상층과 최하층에 각기 형성된 두개의 피막으로 구성되어 도합 10개의 층(총두께 0.2mm)으로 되어 있는 다층구조를 가지고 있었다. 변위발생수단은 각기 1mm의 길이와, 0.1mm의 폭과, 0.2mm의 두께를 가지고 있었으며, 두 변위발생수단사이에 형성된 슬릿형 구멍은 0.1mm의 폭을 가지고 있었으며, 변위발생수단들은 극성화처리가 이루어졌다.

액츄에이터에 20V의 전압을 극성화방향과 동일한 방향으로 인가했을 때, 변위발생수단의 수축량은 약 0.2μm였고, 가동부의 변위량(즉, 변위발생수단의 길이방향에 대해 직각으로 교차하는 방향으로의 변위량)은 약 0.5μm였다. 한편 상기 전압을 두 변위발생수단에 교번적으로 인가했을 때 가동부의 변위량은 약 ±0.5μm였다.

자기헤드위치선정기구의 구동제어방법

이하, 도26에 도시된 바와 같은 구조의 자기헤드를 구동시키기 위한 바람직한 제어방법에 대해 설명한다. 바람직하게 여기서 설명하는 구동제어방법은 액츄에이터가 전체적으로 일체화된 단일체의 형태로 압전물질 또는 전기수축물질로 형성되어 구성되는 본 발명의 자기헤드에 적용된다. 그러나, 본 구동제어방법은 또한 각기 독립적으로 제조된 고정부와 가동부, 그리고 변위발생수단들을 함께 조립하여 구성되는 액츄에이터 또는 이러한 구조를 가지나 고정부 및 가동부가 압전물질 또는 전기수축물질이 아닌 물질로 형성되어 구성되는 액츄에이터를 를 포함하는 자기헤드에 적용할 수도 있다.

도26에 도시된 자기헤드 실시예는 도2에 도시된 실시예와 구조면에서 유사하다. 도26에는 액츄에이터(4)의 전극층들은 도시하지 않았다.

도26에 도시된 실시예에서 전자기 변환소자(1)의 위치선정의 정확도를 위해 헤드위치선정제어회로(7)의 동작에 의해 거친운동제어신호와 미세운동제어신호가 발생되고, 이 제어신호들은 증폭기(81, 82, 83)들에 의해 증폭되어, 증폭된 신호들이 액츄에이터(4)의 변위발생수단(411, 412) 및 VCM(도시 안됨)에 구동전압 및 구동전류의 형태로 인가되게 된다. 상기 구동전압은 변위발생수단의 신장 및 수축을 야기시키고, 그 결과 전자기 변환소자가 액츄에이터(4)의 평면방향으로 또는 도26의 XY평면내에서, 즉 디스크매체의 표면과 평행하게 원형변위를 하게 된다.

소정의 실제 경우에는 그러나 전자기 변환소자는 또한 액츄에이터(4)의 평면에 대해 수직을 이루는 방향, 즉 부상주행방향(Z축방향)으로 변위하게 된다. 부상주행방향으로의 이러한 변위는 액츄에이터(4)가 전자기 변환소자의 위치선정을 위해 동작할 때 발생하는 이차변위이다. 부상주행방향으로의 변위는 부상주행높이의 변화와 거의 동일하고, 헤드의 파손을 야기시킬 수 있다. 따라서, 부상주행방향으로의 변위를 제어하는 것은 아주 중요한 것이다.

본 발명에 따르면 상기한 바와 같이 두꺼운 막제조기술에 의해 세라믹압전물질 또는 전기수축물질로 된 시이트형 부재를 제조하고, 이 시이트형 부재를 소성한 후, 최종적으로 상기 시이트형 부재에 절취부 또는 구멍들을 제공하여 액츄에이터를 제조하는 것이 바람직하다. 시이트형 부재를 성형하여 액츄에이터를 제조하면 조립오차가 발생하지 않는다. 그러나, 소정의 경우에는 상기와 같이 제조한 액츄에이터도 변위발생수단의 형상 및 재료 성질의 변화에 민감할 뿐만 아니라 변위발생수단의 신장 및 수축방향에 대해 수직을 이루는 방향으로 비대칭성이 야기될 수 있다. 이러한 변화 및 비대칭성이 존재하면, 변위발생수단의 신장 및 수축시 요구되는 방향이 아닌 다른 방향으로 변위가 발생하기 쉽다. 일례로, 샌드블라스팅공정중에 발생하는 포토레지스트의 점차적인 박형화, 샌드블라스팅시간 및 각도, 그리고 압전물질 또는 전기수축물질과 상기한 피막들간의 경도차이와 같은 여러 요인들 때문에 변위발생수단들의 측부를 다층구조의 평면에 대해 완전히 수직을 이루게 성형시키기가 어렵다. 도27은도26에 도시된 변위발생수단(411, 412)를 포함하는 X-Z평면을 나타내는 단면도이다. 도27를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 샌드블라스팅공정이 +Z방향으로 이루어진 경우, 포토레지스트는 변위발생수단(411, 412)의 각 단면이 사다리꼴형태를 가질 정도까지 점차로 얇아지게 되었다.

도27에 도시된 변위발생수단(411,412)들은 양측부상에 전극층이 위치되어 있는 압전물질 또는 전기수축물질로 된 변위부(411-1, 412-1)와, 사이에 변위부(411-1)을 협지하고 있는 한쌍의 피막(411-2, 411-3)과, 사이에 변위부(412-1)를 협지하고 있는 한쌍의 피막(412-2, 412-3)을 포함하고 있다. 변위발생수단의 각 피막쌍의 피막(411-2, 411-3) 및 (412-2, 412-3)들은 동일한 두께를 가지나 샌드블라스팅에 의한 폭은 다르게 되어 있다. 전압인가에 의해 변위발생수단의 신장 및 수축과 함께, 변위부가 협지되어 있는 상,하 피막간의 폭차이로 인해 적층방향으로 변위가 존재하게 된다. 변위발생수단(411, 412)들이 도27에 도시된 바와 같은 단면형상을 갖는 경우에는 도26에 도시된 변위발생수단의 어느 한쪽이 수축할 시 전자기 변환소자(1)은 도26의 화살표방향으로 뿐만 아니라 -Z축방향, 즉 부상주행방향으로도 변위를 하게 된다.

부상주행방향으로의변위를 설명하기 위해 변위발생수단에 인가되는 전압이 없을 때의 전자기 변환소자(1)의 위치를 ";0";으로 가정하고, 변위발생수단에의 전압인가에 따라 도26의 X축방향으로 ";+L";로 부터 ";-L";까지의 전자기 변환소자(1)의 변위가 연속적으로 이루어지는 경우를 가정하자. 도28에는 이 경우의 X축방향으로의 전자기 변환소자(1)의 변위와 시간간의 관계가 도시되어 있다.

전자기 변환소자(1)가 도28에 도시된 바와 같은 X축방향으로의 변위를 발생시킬 수 있게 하기 위해, 각 변위발생수단에 전압이 교번적으로 인가되는 경우를 가정하자. 이 경우, 변위발생수단(411)에는 도29A에 도시된 바와 같은 시간에 따른 변화를 나타내는 전압을 인가해야만 한다. 한편, 변위발생수단(412)에는 도29B에 도시된 바와 같은 시간에 따른 변화를 나타내는 전압을 인가해야 한다. 여기서, 인가되는 전압이 ";+";로 표시될 경우는 그 인가전압의 방향이 변위발생수단의 극성화방향과 동일할 경우이다. 변위발생수단(411)에 전압(V1)이 인가될 시 전자기 변환소자(1)는 X축방향으로 ";+L1";의 변위를 하게 되며, 변위발생수단(412)에 전압(V1)이 인가될 때는 X축방향으로 ";-L2";의 변위를 하게 된다. 이와 같이 하여, 변위발생수단(411, 412)는 교번적으로 수축되고, 그 결과 전자기 변환소자(1)는 X축방향으로 ";+L1";내지 ";-L2";의 변위를 하게 된다.

이하, 두 변위발생수단의 각각의 부상주행방향 또는 Z축방향으로의 변위에 대해 설명한다. 도29A에는 변위발생수단(411)상에 인가되는 전압의 시간에 따른 변화가 도시되어 있는데, 이 전압에 근거하여 변위부(411-1)의 수축이 이루어진다. 한편, 이 변위부가 협지되어 있는 두 피막은 전극층들사이에 협지되어 있지 않기 때문에 전압이 인가되지 않아 수축이 이루어지지 않는다. 이것은 또한 압전물질층 또는 전기수축물질층으로 변위부가 구성되는 경우에도 마찬가지다. 그러나, 상기 피막들은 변위부와 밀접되어 있기 때문에 변위부의 수축과 동일하게 변형이 이루어진다. 도27에 도시된 피막(411-3)은 비교적 큰 폭을 갖는 피막(411-2)의 경우보다 보다 더 변형되기 쉽다. 따라서, 변위부(411-1)의 수축시 가동부(44)는 +X축방향 뿐만 아니라 -Z축방향으로 변위를 하게 된다. 그 결과, 전자기 변환소자(1)도 역시 -Z축방향으로 변위를 하게 된다. 도29C에는 도29A에 도시된 인가전압에 대응하는 Z축방향으로의 전자기 변환소자(1)의 시간에 따른 변위변화가 그래프로 도시되어 있다. 이 그래프에서 -Z축방향으로의 최대변위값은 ";Z1";으로 표시되어 있다. 사이에 변위부가 협지되어 있는 상,하 피막간의 폭차이가 작아지면 질수록, ";Z1";도 작아지며, 그 역의 경우도 마찬가지다.

도29D에는 도29B에 도시된 전압인가시 Z축방향으로의 전자기 변환소자(1)의 시간에 따른 변위변화가 그래프로 도시되어 있다. 일측 변위발생수단(412)의 피막(412-2, 412-3)간의 폭차이가 타측 변위발생수단(411)의 피막(411-2, 411-3)간의 폭차이보다 작을 경우에는 -Z축방향으로의 최대변위값 ";Z2";가 상기한 ";Z1"; 보다 작게 된다.

따라서, 도29A에 도시된 전압이 변위발생수단(411)에 인가되고, 도29B에 도시된 전압이 변위발생수단(412)에 인가되면, Z축방향으로의 전자기 변환소자(1)의 시간에 따른 변위변화는 도29C에 도시된 변위변화와 도29D에 도시된 변위변화의 합으로 되는데, 이는 도29E에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 Z축방향 변위의 최대변화값은 ";Z1";이다.

상술한 바와 같이 변위발생수단이 전압이 인가될 시 신장 및 수축을 하는 변위부와 사이에 상기 변위부를 협지하고 있는 한쌍의 피막들이 디스크매체의 평면에 대해 수직을 이루는 방향으로 함께 적층되어 구성되는 다층구조를 갖는 경우에는 상기한 수직방향, 즉, 부상주행방향으로 변위가 이루어지는 외에도 이 변위가 변화되게 된다. 그 결과, 디스크매체의 판독/기록특성이 나빠지게 되고, 헤드의 파손이 발생할 우려가 있다.

이하, 부상주행방향으로의 변위의 변동크기를 제어할 수 있는 구동제어방법에 대해 설명한다.

도26 및 도27에 도시된 실시예의 경우, X축방향으로의 전자기 변환소자(1)의 변위는 변위발생수단(411, 412)간의 인가전압차의 형태로 나타난다. 따라서, X축방향으로의 전자기 변환소자(1)의 시간에 따른 변위변화를 도28에 도시된 것과 일치시키기 위해서는 변위발생수단(411)에 인가되는 전압의 시간에 따른 변화를 도30A에 도시된 것과 일치시키고 변위발생수단(412)에 인가되는 전압의 시간에 따른 변화를 도30B에 도시된 것과 일치시키는 것이 바람직하다. 변위발생수단(411)에 인가되는 전압은 직류바이어스전압(Vb1)과 변위량을 제어하기 위해 인가되는 전압(이하, 제어전압으로 칭함)의 합으로 되며, 변위발생수단(412)에 인가되는 전압은 직류바이어스전압(Vb2)과 제어전압의 합으로 된다. 도30A 및 도30B에서 변위발생수단(411)에 인가되는 제어전압과 변위발생수단(412)에 인가되는 제어전압들은 절대값은 동일하나 부호는 서로 반대로 되게 결정된다. 즉, 변위발생수단(411)에 인가되는 전압과 변위발생수단(412)에 인가되는 전압의 합, 즉, 변위발생수단에 인가되는 전압의 합은 항상 일정한 값(Vb1 + Vb2)으로 된다.

여기서 주지할 점은 상기 직류바이어스전압이 이미 상술한 바와 같이 변위발생수단의 극성화를 방지하기 위해 사용된다는 점이다.

그러면 상술한 실시예와 매우 유사한 두 변위발생수단 각각의 부상주행방향 또는 Z축방향의 변위에 대해 설명한다. 여기서, 도30A 및 도30B에 도시된 전압들이 변위발생수단(411, 412)에 그의 독립적인 구동을 위해 각기 인가된다고 가정하면, 이 경우 부상주행방향으로의 전자기 변환소자(1)의 시간에 따른 변위변화는 각각 도30C 및 도30D에 도시된 바와 같이 이루어진다. 직류바이어스전압 때문에 Z축방향의 변위의 변동의 중심값은 변위량 ";Zb1"; 및 ";Zb2";만큼 이동하고, 그 결과 ";-Zb1"; 및 ";-Zb2";로 된다. 각 변위발생수단의 Z축방향 변위의 변동크기는 제어전압의 진폭의 두배에 해당하는 V1에 대응하여 ";Z1"; 및 ";Z2";로 된다.

따라서, 도30A에 도시된 전압이 변위발생수단(411)에 인가되고 도30B에 도시된 전압이 변위발생수단(412)에 인가되면 Z축방향으로의 전자기 변환소자(1)의 시간에 따른 변위변화는 도30C에 도시된 변위변화와 도30D에 도시된 변위변화의 합으로 된다. 이는 도30E에 도시되어 있다. 도30C 및 도30D에 도시된 변위변동들은 제어전압 단독에 의해 초래되며, 이 제어전압에 기인한 변위들은 반대의 위상관계를 가지고 있기 때문에 서로 상쇄된다. 그리하여, 도30E의 변위변동의 크기는 ";Z1";와 ";Z2";간의 차이로 된다. 변위크기 ";Z1/2"; 및 ";Z2/2";가 서로 동일한 경우에는 변동크기는 0으로 되며, 변위변동들의 중심값은 직류바이어스전압에 의해 발생된 변위 ";-Zb1"; 및 ";-Zb2";의 합으로 된다. 상기 직류바이어스전압 ";Vb1"; 및 ";Vb2";들은 서로 동일할 수도 있고 동일하지 않을 수도 있으며, 이들중 최소한 하나는 0이거나 부전압레벨을 갖는다. 이러한 경우에도 상술한 극성화감쇄를 방지하기에 충분한 전압을 사용하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 변위발생수단(411)에 전압이 인가될 시와 변위발생수단(412)에 전압이 인가될 시의 Z방향으로의 전자기 변환소자(1)의 변위방향이 동일한 경우에는 변위발생수단에 인가되는 전압의 총합을 일정하게 유지시킴으로써 Z축방향으로의 전자기 변환소자(1)의 변위의 변동크기를 제어할 수 있다.

이와 관련하여, Z축방향으로의 전자기 변환소자의 변위량이 각 변위발생수단마다 변하는 경우에는 가동부의 비틀림이 발생하지 않는다는 가정하에서 Z축방향으로의 전자기 변환소자의 변위에 대해 설명한 바 있다. 실제로, 시이트형 부재를 성형하여 제조한 액츄에이터의 경우 그의 가동부는 변위발생수단들사이에 Z축방향으로의 변위량에 차이가 있는 경우라도 거의 비틀림이 발생하지 않는다. 그러나, 가동부에 비틀림이 발생하더라도 상기한 구동제어방법의 이점은 그대로 제공된다. 가동부의 비틀림의 영향을 최소화시키기 위해서는 도26에 도시된 바와 같이 슬라이더(2)의 측부의 대체로 중앙위치에 전자기 변환소자를 위치시키는 것이 바람직하다.

이상과 같은 설명은 도27에 도시된 단면형상을 갖는 액츄에이터를 사용한다는 전제하에서 이루어진 것이다. 즉, Z축방향(부상주행방향)으로의 전자기 변환소자의 변위는 ";-Z";방향으로 발생한다. 그러나, 샌드블라스팅방향이 일례로 ";-Z";방향일 경우에는 변위발생수단의 사다리꼴 단면형상은 도27에 도시된 형상의 반대로 되게 되고, 그 결과 Z축방향으로의 전자기 변환소자의 변위는 ";+Z";방향으로 발생한다. 이 경우에도 역시 Z축방향 변위의 변동은 비록 그 변동방향이 변하더라도 상기한 구동제어방법을 사용하여 제어할 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 실시예들에 대한 설명은 전자기 변환소자(1)이 일정한 진폭 및 일정한 기간에 X축방향으로 변위(즉, 스윙)한다는 점을 가정한 상태에서 이루어진 것이다. 그러나, 상기한 구동제어방법을 사용하는 경우에는 진폭과 기간을 일정하게 유지시킬 필요는 없다. 실제의 하드디스크드라이브(HDD)의 경우에는 그의 전자기 변환소자가 디스크형 매체상의 주어진 판독/기록트랙들을 추정하는 방식으로 변위하게 되기 때문에 전자기 변환소자의 변위진폭 및 변위기간이 가변적이다.

상술한 구동제어방법에 따르면 구동전압을 발생시키기 위해 직류바이어스전압";Vb1"; 및 ";Vb2";에 절대값이 동일하나 부호가 반대인 제어전압들을 더해 줄 필요가 있다. 그러나, 이러한 구동전압은 위치선정제어회로(7)과 증폭기(8)에 의해 용이하게 발생될 수 있다. 상기한 구동제어방법은 단지 하나의 제어신호에 의한 동작만 요구되기 때문에 위치선정제어회로(7)에 가해지는 부하를 감소시킬 수 있다는 추가적인 이점이 있다.

상기한 구동제어방법은 또한 두 개를 초과하는 변위발생수단들을 갖는 액츄에이터의 경우에도 효과적이다. 도31에는 4개의 변위발생수단을 사용하는 실시예가 예시되어 있다. 본 실시예의 동작을 살펴보기 위해 먼저 이미 설명한 바와 같은 변위발생수단(411)이 변위발생수단(4111, 4112)으로 분할되어 있고, 변위발생수단(412)이 변위발생수단(4121, 4122)으로 분할되어 있는 것으로 가정한다. 즉, 한쌍의 변위발생수단(4111, 4121)과 또 다른 한쌍의 변위발생수단(4112, 4122)이 있는 것으로 가정한다. 이 경우, 각 변위발생수단 쌍에 인가되는 전압들의 합은 항상 일정하고, 따라서 상기 변위발생수단들에 인가되는 전압들의 총합도 항상 일정하게 된다.

두 개를 초과하는 변위발생수단들을 사용하는 경우에는 그 변위발생수단들에 기변전압들을 인가할 수 있다. 부상주행방향으로의 전자기 변환소자(1)의 변위의 변동을 제어하기 위해서는 변위발생수단들에 인가되는 전압들의 총합을 항상 일정하게 유지시켜야만 한다. 여기서, 각 변위발생수단에 인가되는 전압이 제어전압과 직류바이어스전압의 합과 같다고 하면 상기한 제어전압들의 총합은 0으로 된다.

여기서, 변위발생수단의 개수는 2 또는 4와 같이 짝수개로 제한되지 않고, 홀수개로 될 수도 있다.

상술한 설명은 변위발생수단(411, 412)에 극성이 동일한 전압들을 인가할 시 그 변위발생수단들의 신장 및 수축방향에 수직으로 이루는 방향(상기한 Z축방향)으로의 변위들이 동일한 방향으로 이루어진다는 가정한 상태에서 이루어진 것이다. 상기한 구동제어방법은 이 경우에 가장 효과적이다. 따라서, Z축방향으로의 변위발생수단의 변위가 필연적으로 발생하는 경우에는 최소한 Z축방향으로의 각 변위발생수단의 변위가 동일한 방향으로 이루어지게끔 액츄에이터를 제조하는 것이 바람직하다. 액츄에이터를 본 명세서에서 설명한 바와 같은 공정에 의해 제조하는 경우에는 Z축방향으로의 변위발생수단의 변위를 배제시키기가 어려우나, Z축방향으로의 변위방향을 제어하는 것(Z축방향으로의 두 변위발생수단의 변위 방향들을 서로 일렬로 정렬시키는 것)은 용이하다. 즉, 변위발생수단에 대한 샌드블라스팅이 상술한 바와 같이 시이트형 부재의 샌드블라스팅 성형에 의해 도26에 도시된 액츄에이터(4)를 제조하는 중에 동일방향으로 이루어지는 경우에는 상기한 구동제어방법이 가장 효과적으로 작용할 수 있게 되는데, 그 이유는 두 변위발생수단들이 거의 동일한 형태를 갖고 거의 동일한 성질을 가지기 때문이다. 소정의 경우, 별도로 제조한 변위발생수단들을 고정부(43)와 가동부(44)에 접합방식에 의해 각기 결합시킬 수도 있다. 이 경우 만일 결합방향이 제어된다면 상기한 구동제어방법은 효과적으로 작용할 수 있다.

비록 본 발명에 따른 구동제어방법을 도26에 도시된 구조의 자기헤드와 관련하여 설명하였으나, 일례로 도3, 6, 8, 9, 10, 11, 12에 도시된 구조의 액츄에이터에도 적용가능하다는것을 이해할 수 있을 것이다.

도26에 도시된 실시예의 경우 Z축방향으로의 변위발생수단(411, 412)의 변위들은 동일극성을 갖는 전압의 인가시 종종 서로 반대방향으로 이루어지게 된다. 이러한 경우에도 상기한 구동제어방법을 사용하면 Z축방향 변위의 변동크기가 거의 증가되지 않는다. 이러한 반대방향의 Z방향변위들은 상기한 샌드블라스팅중에 샌드블라스팅방향이 각 변위발생수단마다 변화하는 경우에 유발될 수 있다. 별도로 제조한 변위발생수단사이에 그 변위발생수단들을 고정부(43)와 가동부(44)에 각기 결합시키는 방향에 차이가 있게 되면 상기한 바와 유사한 반대방향의 Z축방향 변위들이 발생할 수 있을 것이다. 두 변위발생수단의 반대방향의 Z축방향 변위가 발생하게 되어 있는 액츄에이터에 상기한 구동제어방법을 적용하는 것도 고려해 볼 수 있다.

여기서, 도29A에 도시된 전압이 변위발생수단(411)에 인가되고 도29B에 도시된 전압이 변위발생수단(412)에 인가된다고 가정하면, 이 경우 Z축방향으로의 전자기 변환소자(1)의 변위의 변동크기는 각 변위발생수단에 전압이 인가될시의 Z축방향으로의 최대변위값들의 합(Z1 + Z2)으로 된다.

또한, 도30A에 도시된 전압이 변위발생수단(411)에 인가되고 도30B에 도시된 전압이 변위발생수단(412)에 인가된다고 가정하면, 이 경우 Z축방향으로의 전자기 변환소자(1)의 변위의 변동크기는 각 변위발생수단에 전압이 개별적으로 인가될시의 변위의 변동크기들의 합으로 되는데, 그 이유는 각 변위발생수단의 변위변동들이 제어전압에 의해 발생되고, Z축방향으로의 두 변위발생수단의 변위들이 동일한 위상을 가지기 때문이다.

즉, 동일한 극성을 갖는 전압들이 두 변위발생수단에 인가될 시 그 두 변위발생수단의 Z방향 변위들의 방향이 변화되면, 각 변위발생수단에 구동전압이 교번적으로 인가될 시 Z방향으로의 전자기 변환소자(1)의 변위의 최대 변동크기값은 변위발생수단에 인가된 구동전압들의 총합이 일정하게 유지될 때의 Z축방향으로의 전자기 변환소자(1)의 변위의 최대 변동크기값과 동일하게 된다. 따라서, 어느 경우에나 Z축방향 변위의 최대 변동크기값은 변위발생수단에 인가되는 구동전압의 총합이 일정하게 유지되는 경우에 상기한 구동제어방법에 따라 거의 증가하지 않게 된다.

구동제어방법의 실시예

압전물질층 또는 전기수축물질층과 같은 PZT(압전상수 d₃₁= -250 x 10^-12m/V)를 사용하고 상기한 두꺼운막제조법을 이용하여 도26에 도시된 구조를 갖는 액츄에이터를 형성하였다.

이 액츄에이터는 각기 20μm의 두께를 가지고 있고 양측부에 전극층이 형성되어 있는 8개의 압전물질층 또는 전기수축물질층과, 그 층들중 최상층과 최하층에 각기 형성된 두개의 피막으로 구성되어 도합 10개의 층(총두께 0.2mm)으로 되어 있는 다층구조를 가지고 있었다. 변위발생수단은 각기 사다리꼴의 단면을 가지고 있었으며 각기 1mm의 길이와 0.2mm의 두께를 가지고 있었으며, 피막폭은 최소 0.5mm, 최대 0.15mm였으며, 두 변위발생수단간의 피치는 0.2mm였고, 변위발생수단들은 극성화처리가 이루어졌다.

이 액츄에이터에 20V의 전압을 극성화방향과 동일한 방향으로 인가했을 때, 변위발생수단의 수축량은 약 0.2μm였고, X축방향으로의 가동부의 변위량은 약 0.5μm였으며, 0 내지 20V 범위의 반파 사인파 형태의 전압을 두 변위발생수단에 교번적으로 인가했을 때 X축방향으로의 가동부의 변위량은 약 ±0.5μm였으며, Z축방향으로의 상기 변위의 변동크기는 약 0.1μm였다.

한편, 두 변위발생수단에 사인파의 형태를 가지고 있고 10V의 진폭에서 위상이 반대로 되는 전압을 10V의 직류바이어스전압에 중첩시켜 인가했을 때 X축방향으로의 가동부의 변위는 약 ±0.5μm였으며, Z축방향으로의 상기 변위의 변동크기는 약 0.01μm 또는 그 미만(측정한계값보다 낮은)으로 감소하였다.

상기 결과들을 보면 액츄에이터가 동작중에 있을 때 변위발생수단에 인가되는 전압들의 총합이 항상 일정하게 유지되게 되는 본 발명의 이점이 명확해진다.

Claims

전자기 변환소자 또는 광모듈을 가진 슬라이더와, 액츄에이터와, 서스팬션을 포함하는 판독/기록헤드에 있어서,

상기 슬라이더는 상기 액츄에이터를 거쳐 상기 서스팬션에 지지되어 있고,

상기 액츄에이터는 고정부와, 가동부와, 그 고정부와 가동부를 서로 연결시키기 위한 2개 이상 8개이하의 비임부재들을 포함하고, 상기 2개이상 8개이하의 비임 부재들중 하나이상이 상기 고정부와 가동부를 연결시키는 방향으로 역 압전효과 또는 전기수축효과에 의해 신장 및 수축하는 변위발생수단을 가지고 있고, 상기 고정부는 상기 서스팬션에 고정되는 반면 상기 가동부는 상기 슬라이더에 고정되어 있고,

상기 변위발생수단의 신장 및 수축시 그 변위발생수단은 편향되고 상기 가동부는 시이트형 부재에 의해 정해지는 평면내에서 상기 고정보에 대해 선형 변위, 원형변위 또는 회전변위를 하고, 상기 전자기 변환소자 또는 상기 광모듈은 기록매체상의 기록트랙들을 교차하는 방향으로 선형 또는 원형궤도를 따라 변위되고,

상기 고정부, 가동부, 그리고 비임부재들은 압전물질 또는 전기수축물질로된 시이트형 부재에 구멍 및/또는 절취부를 제공하여 일체화된 단일체로서 형성되는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.
제 1 항에 있어서, 상기 액츄에이터는 상기 슬라이더의 배면 또는 측면상에 위치되는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.
제 2 항에 있어서, 상기 액츄에이터는 상기 슬라이더의 배면상에 형성된 계단부에 의해 형성되는 공간내에 위치하는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬라이더와 액츄에이터는 그 사이에 상기 서스팬션이 협지되게 서로 대향배치되어 있는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.
제 1 항에 있어서, 상기 서스팬션의 일부에는 상기 슬라이더가 상기 기록매체의 표면을 추종케 하는 짐벌부재가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.
제 1 항에 있어서, 상기 액츄에이터의 상기 변위발생수단에는 각각 양측부상에 전극층들이 형성되어 있는 2개 이상의 압전물질층 또는 전기수축물질층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.
제 1 항에 있어서, 상기 전자기 변환소자 또는 광모듈의 변위량은 상기 액츄에이터의 상기 변위발생수단의 신장 및 수축량보다 큰 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.
제 7 항에 있어서, 상기 전자기 변환소자 또는 광모듈의 변위량은 상기 슬라이더와 액츄에이터간의 연결부의 변위량보다 큰 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 슬라이더와 액츄에이터간의 연결부의 변위량은 상기 액츄에이터의 변위발생수단의 신장 및 수축량보다 큰 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.
제 1 항에 있어서, 상기 서스팬션에는 상기 액츄에이터 및/또는 상기 전자기 변환소자 또는 광모듈에 대한 접속선이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드.
제 1 항에 있어서, 판독/기록헤드와, 그 판독/기록헤드 전체를 구동하기 위한 주 액츄에이터를 포함하는 판독/기록헤드 위치선정기구.
전자기 변환소자 또는 광모듈을 가진 슬라이더와, 액츄에이터와, 서스팬션을 포함하는 판독/기록헤드에 대한 위치선정을 행하는 기구에 있어서,

상기 슬라이더는 상기 액츄에이터를 거쳐 상기 서스팬션에 지지되어 있고,

상기 액츄에이터는 고정부와, 가동부와, 그 고정부와 가동부를 서로 연결시키기 위한 2개 이상의 비임부재들을 포함하고, 상기 비임 부재들의 각각은 상기 고정부와 가동부를 연결시키는 방향으로 역 압전효과 또는 전기수축효과에 의해 신장 및 수축하는 변위발생수단을 가지고 있고, 상기 고정부는 상기 서스팬션에 고정되는 반면 상기 가동부는 상기 슬라이더에 고정되어 있고,

상기 변위발생수단의 신장 및 수축시 그 변위발생수단은 편향되고 상기 가동부는 시이트형 부재에 의해 정해지는 평면내에서 상기 고정부에 대해 선형변위, 원형변위 또는 회전변위를 하여 상기 전자기 변환소자 또는 상기 광모듈이 기록매체상의 기록트랙들을 교차하는 방향으로 선형 또는 원형궤도를 따라 변위되고,

상기 기록트랙들을 교차하는 방향으로의 상기 전자기 변환소자 또는 상기 광모듈의 변위방향을 위치선정할 시 상기 변위발생수단들에 인가되는 구동전압들의 총합이 항상 일정하게 유지되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드 위치선정기구.
제 12 항에 있어서, 각 변위발생수단의 신장 및 수축방향은 동일 극성을 갖는 인가전압에 대해 일정하고,

각 변위발생수단에 인가되는 전압은 제어전압을 직류바이어스전압에 더하여 얻은 전압이고, 상기 변위발생수단에 추가로 인가되는 제어전압들의 총합은 항상 0이 되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드 위치선정기구.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 변위발생수단의 각각은 인가전압에 의해 신장 및 수축되는 변위부와, 사이에 그 변위부를 협지하는 한쌍의 피막을 포함하며, 사익 변위부와 피막들은 기록매체의 표면에 대해 수직을 이루는 방향으로 적층되어 있으며,

상기 피막들은 상기 변위부에 밀착되어 상기 변위부의 신장 및 수축시 변형되는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드 위치선정기구.
제 12 항에 있어서, 상기 판독/기록헤드는 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 기재된 판독/기록헤드인 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드 위치선정기구.
제 12 항에 있어서, 상기 판독/기록헤드 전체를 구동시키기 위한 주 액츄에이터를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 판독/기록헤드 위치선정기구.
제 12 항에, 기재된 판독/기록헤드 또는 제 11 항에 기재된 판독/기록헤드 위치선정기구를 포함하는 판독/기록시스템.