KR100442871B1 - 헤드 조립체 및 이를 채용한 드라이브 시스템 - Google Patents

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KR100442871B1
KR100442871B1 KR10-2002-0007953A KR20020007953A KR100442871B1 KR 100442871 B1 KR100442871 B1 KR 100442871B1 KR 20020007953 A KR20020007953 A KR 20020007953A KR 100442871 B1 KR100442871 B1 KR 100442871B1
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    • G—PHYSICS
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    • G11B5/58—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B5/60—Fluid-dynamic spacing of heads from record-carriers
    • G11B5/6005—Specially adapted for spacing from a rotating disc using a fluid cushion

Abstract

베이스 상에 회동축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 액츄에이터 암의 단부에 결합되는 서스펜션과, 기록매체에 정보를 기록 및/또는 기록매체에 기록되어 있는 정보를 읽을 수 있는 헤드를 구비하며 서스펜션에 설치되는 헤드 슬라이더와, 일측이 서스펜션에 결합된 상태로 서스펜션과 헤드 슬라이더 사이에 위치되어 서스펜션에 대한 헤드 슬라이더의 기울기를 조절하여 헤드 슬라이더의 비행 높이를 조절하는 가변 디바이스를 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 조립체 및 이를 채용한 드라이브 시스템이 개시되어 있다.
이러한 헤드 조립체는, 헤드로 자기 헤드, 기록매체로 자기 디스크를 구비하여, 자기 헤드 조립체로 응용할 수 있다.
개시된 헤드 조립체는, 가변 디바이스를 헤드 조립체의 조립 공정 또는 서스펜션의 제작시 서스펜션에 고정 결합시킬 수 있어, 종래의 자기 헤드 조립체에 비해 제작 공정이 아주 간단하다. 또한, 개시된 헤드 조립체는, 가변 디바이스의 두께 변화에 의해 자기 헤드 슬라이더의 피치 각도를 조절하여 비행 높이를 직접적으로 조절하는 방식이므로, 능동적으로 비행 높이를 정확하게 제어할 수 있으며, 비행 높이의 빠른 전환이 가능하다.

Description

헤드 조립체 및 이를 채용한 드라이브 시스템{Head assembly and drive system employing it}
본 발명은 회전 디스크에 대한 헤드 슬라이더의 비행 높이를 동작 상황에 따라 변경할 수 있도록 된 헤드 조립체 및 이를 채용한 드라이브 시스템에 관한 것이다.
하드디스크 드라이브 시스템은 회전하는 하드디스크의 기록/재생면에 짝지워지는 적어도 하나 이상의 자기 헤드(magnetic head)를 구비한다. 자기 헤드는, 하드디스크 면의 자기 영역(magnetic field)을 자화 또는 검지하는 것에 의해 정보를 쓰거나 읽는다.
하드디스크 드라이브 시스템에서 기록/읽기는 베이스 상에 회동 가능하게 설치된 자기 헤드 조립체의 회동을 이용하여 그 끝 쪽에 설치된 자기 헤드를 회전 디스크 상의 적정 위치로 이송시키는 스윙암 구동 방식에 의해 행해진다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 하드디스크 드라이브 시스템(10)은, 베이스(11) 상에 회전 가능하게 설치되며 소정 정보가 기록되는 하드디스크(20)와, 정보의 기록 및 읽기를 위해 자기 헤드(50)를 하드디스크(20) 상의 원하는 트랙 위치로 이동시키는 자기 헤드 이송장치를 구비한다. 여기서, 상기 하드디스크(20)는 정보가 기록되는 기록영역(22)과, 이 하드디스크(20)의 회전이 정지될 때 자기 헤드(50)가 파킹 되도록 마련된 파킹 영역(21)으로 구분되어 있다.
상기 자기 헤드 이송장치는, 자기 헤드(50)가 탑재되며 베이스(11) 상에 마련된 회동축(34)을 중심으로 회동 가능하게 설치되는 자기 헤드 조립체(30)와, 자기 헤드 조립체(30)를 전자기력에 의해 회동시키기 위한 구동부(40)를 구비한다.
상기 자기 헤드 조립체(30)는, 상기 회동축(34)에 회전 가능하게 결합되는 액츄에이터 암(32)의 단부에 결합되는 서스펜션(31)과, 하드디스크(20)에 정보를 기록하고 하드디스크(20)에 기록되어 있는 정보를 읽기 위한 자기 헤드(미도시)를 구비하며 상기 서스펜션(31)에 설치되는 자기 헤드 슬라이더(50)를 포함하여 구성된다.
상기 자기 헤드 슬라이더(50)는 서스펜션(31)에 의해 하드디스크(20)쪽으로 바이어스되어 있으며, 하드디스크(20)가 회전하기 시작하면 하드디스크(20)의 회전에 의해 발생되는 공기동압에 의해, 하드디스크(20)에 대하여 부상한 채로 비행(flying)하게 된다. 이때, 자기 헤드 슬라이더(50)가 부상한 채로 비행하는 높이(이하, 비행 높이(Flying Height))는 서스펜션(31)의 그램 하중(gram load)과, 하드디스크(20)의 회전에 따른 공기 흐름(air flow)에 의한 양력 등에 의해 결정된다. 여기서, 비행 높이는 하드디스크(20)의 회전동안 자기 헤드 슬라이더(50)가 하드디스크(20)에 대하여 부상한 채로 비행할 때, 자기 헤드 슬라이더(50)의 선단쪽에 마련되어 읽기 센서 즉, 자기저항헤드와 하드디스크(20)의 표면 사이의 간격(gap)이다. 상기 그램 하중은 서스펜션(31)에 의해 발휘된 힘을 말한다. 높은 그램 하중은 보다 경직된 서스펜션에 상응한다.
도 2는 일반적인 자기 헤드(70)의 구조를 확대하여 도시한 것이다, 도시된 바와 같이, 자기 헤드(70)는 재생을 위한 자기저항헤드(74)와, 기록을 위한 유도기록헤드를 포함하고 있다. 상기 자기저항헤드(74)는 하드디스크(20)에 기록된 자기신호를 감지하여 읽어들이는 역할을 한다. 상기 유도기록헤드는 하드디스크(20)로의 누설 자석을 형성하기 위한 탑 폴(top pole:71)과 바텀 폴(bottom pole:72) 및 전류가 공급됨에 따라 자계가 발생되는 기록용코일(73)을 구비하여, 원하는 자기신호를 하드디스크(20)에 기록하는 역할을 한다.
그런데, 최근의 하드디스크(20)는 용량이 증가되도록 TPI(Track per Inch)는 증가시키고 트랙의 폭(W)을 줄이는 추세이다.
이와 같이 하드디스크(20)의 트랙 폭을 줄이려면, 거기에 자기신호를 입력하는 쓰기 헤드의 폭도 그에 맞춰서 줄여야 하며, 상대적으로 작은 크기의 트랙에 적힌 자기필드를 읽어내기 위해서 자기 헤드(70)의 비행 높이(FH)도 낮출 필요가 있다.
이와 같이, 자기 헤드(70)의 비행 높이(FH)를 낮추는 경우, 자기 헤드 슬라이더(50)와 하드디스크(20) 사이의 간격이 좁아져, 실제로 자기 헤드 슬라이더(50)를 하드디스크(20)의 다른 트랙 또는 파킹 영역(21)등으로 이동시키기 위해 비행시키는 중에 자기 헤드 슬라이더(50)와 하드디스크(20)간에 접촉(간섭)이 발생할 수 있으며, 이로 인해 자기 헤드(70) 혹은 하드디스크(20)에 손상이 발생할 수 있다.
따라서, 동작 상황을 구분하여, 예컨대, 자기 헤드 슬라이더(50)를 하드디스크(20)의 다른 트랙 또는 파킹 영역(21)으로 이동시킬 때는 자기 헤드(70)의 비행 높이(FH)를 높여줌으로써, 자기 헤드 슬라이더(50)와 하드디스크(20)간의 간섭(interface)을 줄일 필요가 있다.
도 3은 자기 헤드 슬라이더와 하드디스크간의 간섭을 줄일 수 있도록 일본 특개평 7-85621호에 제안된 종래의 자기 헤드 조립체의 일 예를 개략적으로 보인 사시도이다.
도 3을 참조하면, 종래의 자기 헤드 조립체(80)는, 자기 헤드를 구비하는 자기 헤드 슬라이더(81)와, 상기 자기 헤드 슬라이더(81)를 지지하는 가요부재(83)와, 상기 가요 부재(83)와 결합되고 자기 헤드 슬라이더(81)에 부하 하중을 가하는 지지 용수철 구조체(85)와, 상기 자기 헤드 슬라이더(81) 외관의 하중점을 변화시키도록 자기 헤드 슬라이더(81)에 장착된 압전소자(87)를 구비한다. 상기 압전소자(87)는 자기 헤드 슬라이더(81)내에서 신장될 수 있도록 설치되어 있다.
따라서, 압전소자(87)에 전압을 인가함에 따라 압전소자(87)는 신장되고, 이에 따라 자기 헤드 슬라이더(87)의 외관의 하중점이 변화한다. 도 4는 자기 헤드 슬라이더(81)의 외관의 하중점 변화에 따른 자기 헤드 슬라이더(81)의 비행 높이 변화를 보여준다. 도 4에서, L은 자기 헤드 슬라이더(81)의 길이, I1, I2는 자기헤드 슬라이더(81)의 일측으로부터 길이 방향으로의 하중점 위치를 나타낸다. 하중점이 I1에 위치될 때의 하드디스크(20)에 대한 자기 헤드 슬라이더(81)의 비행 높이를 h1이라 하면, 하중점이 자기 헤드 슬라이더(81)의 일측으로부터 I1보다 길이 방향으로 길어진 I2만큼 위치될 때, 비행 높이 h2는 h1보다 저하된다.
따라서, 상기와 같은 종래의 자기 헤드 조립체(80)는 압전소자(87)에 전압을 인가함에 따라 자기 헤드 슬라이더(81)의 비행 높이를 조절하는 것이 가능하다.
그런데, 상기한 바와 같은 종래의 자기 헤드 조립체(80)는, 압전소자(87)를 설치하기 위하여 자기 헤드 슬라이더(81)의 일부 영역을 파내는 가공 공정이 필요하므로, 제작 공정이 복잡하여, 자기 헤드 조립체(80) 양산시 균일한 성능 확보가 곤란하다.
또한, 종래의 자기 헤드 조립체(80)는, 자기 헤드 슬라이더(81)의 하중점 변화에 의해 발생하는 자기 헤드 슬라이더(81)의 기울기 변화로 비행 높이를 조절하는 간접 조절 방식이므로, 비행 높이의 정확한 제어가 어렵다.
또한, 종래의 자기 헤드 조립체(80)는, 자기 헤드 슬라이더(81)의 하중점을 변화시키기 위해 압전소자(87)의 큰 부피 변화를 필요로 하므로, 비행 높이 변화를 위한 조절 감도(sensitivity)가 떨어져 비행 높이의 정밀 제어가 곤란하고, 동작 모드 전환을 위해 자기 헤드 슬라이더(81)의 비행 높이를 변화시키는데 시간이 오래 걸려, 신속한 제어가 어려운 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 제작 공정의 단순화 및 비행 높이의 정확한 제어가 가능하고 비행 높이의 빠른 전환이 가능한 개선된 구조의 헤드 조립체 및 이를 채용한 드라이브 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 하드디스크 드라이브 시스템의 구조를 개략적으로 보인 평면도,
도 2는 일반적인 자기 헤드의 구조를 확대하여 도시한 도면,
도 3은 일본 특개평 7-85621호에 제안된 종래의 자기 헤드 조립체의 일 예를 개략적으로 보인 사시도,
도 4는 도 3의 자기 헤드 조립체에서, 자기 헤드 슬라이더의 외관의 하중점 변화에 따른 자기 헤드 슬라이더의 비행 높이 변화를 보인 도면,
도 5는 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체의 주요부분을 개략적으로 보인 도면,
도 6은 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체에 적용될 수 있는 자기 헤드 슬라이더의 일 실시예를 보인 평면도,
도 7은 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체에서의 가변 디바이스의 일 실시예를 보인 도면,
도 8은 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체에서의 가변 디바이스의 다른 실시예를 보인 도면,
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체에서, 가변 디바이스의 두께 변화에 따른 비행 높이 변화를 보인 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110...자기 헤드 슬라이더 111...슬라이더
111a...슬라이더 면 113...자기 헤드
120...서스펜션(로드 빔) 130...플렉셔(flexure)
150...가변 디바이스 FH,FH1,FH2...비행 높이(flying height)
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 헤드 조립체는, 베이스 상에 회동축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 액츄에이터 암의 단부에 결합되는 서스펜션과; 기록매체에 정보를 기록 및/또는 상기 기록매체에 기록되어 있는 정보를 읽을 수 있는 헤드를 구비하며, 상기 서스펜션에 설치되는 헤드 슬라이더와; 일측이 상기 서스펜션에 결합된 상태로 상기 서스펜션과 상기 헤드 슬라이더 사이에 위치되어, 상기 서스펜션에 대한 상기 헤드 슬라이더의 기울기를 조절하여, 상기 헤드 슬라이더의 비행 높이를 조절하는 가변 디바이스;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기록매체에 정보를 기록 및/또는 상기 기록매체에 기록되어 있는 정보를 읽기 위한 헤드 조립체를 구비하는 드라이브 시스템에 있어서, 상기 헤드 조립체는, 베이스 상에 회동축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 액츄에이터 암의 단부에 결합되는 서스펜션과; 상기 기록매체에 정보를 기록 및/또는 상기 기록매체에 기록되어 있는 정보를 읽을 수 있는 헤드를 구비하며, 상기 서스펜션에 설치되는 헤드 슬라이더와; 일측이 상기 서스펜션에 결합된 상태로 상기 서스펜션과 상기 헤드 슬라이더 사이에 위치되어, 상기 서스펜션에 대한 상기 헤드 슬라이더의 기울기를 조절하여, 상기 헤드 슬라이더의 비행 높이를 조절하는 가변 디바이스;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 헤드는 자기 헤드이고, 상기 기록매체는 자기 디스크일 수 있다.
상기 서스펜션은, 그램 하중을 가지는 로드 빔인 것이 바람직하다.
상기 헤드는, 플렉셔를 매개로 상기 서스펜션에 설치되며, 상기 가변 디바이스는 상기 플렉셔와 서스펜션 사이에 위치되는 것이 바람직하다.
상기 가변 디바이스는, 상기 기록매체에 대해 상기 헤드가 이루는 피치 각도(pitch angle) 및 롤링 각도(roll angle) 중 적어도 한 종류의 각도를 조절할 수 있도록 마련된 것이 바람직하다.
상기 가변 디바이스는 인가되는 전원에 의해 그 두께가 가변되는 압전 물질을 구비하는 압전 액츄에이터인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 헤드 조립체 및 이를 채용한 드라이브 시스템의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 자기 헤드 조립체는 도 1에 도시된 바와 같은 하드디스크 드라이브 시스템과 같은 자기 디스크 드라이브 시스템에 적용될 수 있다. 이하에서는, 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체가 도 1에 도시된 바와 같은 하드디스크 드라이브 시스템에 적용되는 예를 설명하며, 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체를 설명하는데 있어, 일부 구성 요소 및 그 참조번호는 도 1로부터 그대로 인용한다.
도 5는 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체의 주요부분을 개략적으로 보인 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체에 적용될 수 있는 자기 헤드 슬라이더의 일 실시예를 보인 평면도이다.
도 1, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)는, 액츄에이터 암(32)의 단부에 결합되어 자기 헤드 슬라이더(110)를 자기 디스크(101)쪽으로 바이어스시키는 서스펜션(120)과, 상기 서스펜션(120)에 설치되는 자기 헤드 슬라이더(110)와, 상기 자기 헤드 슬라이더(110)와 서스펜션(120) 사이에 마련되는 가변 디바이스(150)를 포함한다.
상기 서스펜션(120)은 스테인레스 스틸과 같은 평판 상의 재료를 이용하여 형성될 수 있다. 이 서스펜션(120)은, 그램 하중(gram load)을 가지는 로드 빔(load beam)인 것이 바람직하다. 이 서스펜션(120)의 그램 하중은 기록매체인 자기 디스크(101)(예컨대, 하드디스크)의 회전에 따라 발생되는 공기 유동(air flow)에 의한 양력 및 후술하는 바와 같은 자기 헤드의 ABS 패드 디자인에 의해 발생되는 음압(negative pressure)과 함께 자기 헤드 슬라이더(110)의 비행 높이에 영향을 미치며, 자기 헤드 슬라이더(110)의 비행을 안정적으로 유지할 수 있도록 설계된다.
상기 자기 헤드 슬라이더(110)는 도 6에 도시된 바와 같이, 기판으로서 기능을 하는 슬라이더(111)와, 상기 슬라이더(111)의 자기 디스크(101)쪽에 위치되는 면(이하, 슬라이더 면(111a))의 선단부에 위치된 자기 헤드(113)를 포함한다.
도 6을 참조하면, 상기 자기 헤드 슬라이더(110)의 슬라이더 면(111a)에는, 자기 디스크(101)의 회전시에 자기 헤드 슬라이더(110)의 비행 높이(FH)를 안정적으로 유지시키도록 음압을 발생시키는 ABS(Air Bearing Surface:115)가 구비된 것이 바람직하다.
또한, 상기 슬라이더 면(111a)에는 이 슬라이더 면(111a)이 자기 디스크(101)의 표면과 점 접촉되도록 하는 복수의 패드(117)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기 패드(117)는 DLC(Diamond-like Carbon)로 이루어질 수 있다. 상기와 같은 패드(117)는 매끄러운 자기 디스크(101) 표면과 슬라이더 면(111a)이 쉽게 분리될 수 있도록 한다.
다시 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 헤드 조립체(100)는, 플렉셔(130:flexure)를 매개로 서스펜션(120)에 자기 헤드 슬라이더(110)를 설치하는 구조를 가질 수 있다. 상기 플렉셔(130)는 적어도 하나 이상의 스폿 용접을 이용하여 상기 서스펜션(120)에 결합되는 것이 바람직하다. 여기서, 플렉셔(130)는 다른 결합수단 예컨대, 접착제에 의해 서스펜션(120)에 결합될 수도 있다.
이때, 플렉셔(130)를 서스펜션(120)에 스폿 용접 등에 의해 결합시키는 위치 A는, 가변 디바이스(150)의 두께 변화에 따른 상기 플렉셔(130)에 설치되어 있는 자기 헤드 슬라이더(110)의 기울기 조정을 방해하지 않으면서, 가능한 한 상기 플렉셔(130)의 상기 자기 헤드 슬라이더(110)의 설치 위치에 가까운 것이 바람직하다. 플렉셔(130)를 서스펜션(120)에 상기와 같이 결합하면, 자기 헤드 슬라이더(110)와 자기 디스크(101)가 이루는 경사각 예컨대, 피치 각도(pitch angle)를 약간만 변화시켜도 비행 높이(FH)를 크게 변화시킬 수 있기 때문에, 원하는 낮은 비행 높이를 얻기 위한 피치 각도 변화가 그다지 크지 않아, 안정된 비행 특성을 얻을 수 있다.
여기서, 상기 플렉셔(130)에는 자기 헤드(113) 슬라이더(110)의 슬라이더 면(111a) 선단부에 마련되는 자기 헤드(113)에 기록 신호를 인가 및 자기 헤드(113)에서 검출된 신호를 전달하기 위한 전선 역할을 하는 리드가 위치된다.
본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)와 같이, 그램 하중을 가지는 서스펜션(120)을 구비하며, 자기 헤드 슬라이더(110)가 플렉셔(130)를 매개로 서스펜션(120)에 설치되는 헤드 조립체는, 헤드 짐벌 조립체(HGA:Head Gimbal Assembly)라 불리운다.
상기 가변 디바이스(150)는, 일측이 서스펜션(120)에 고정 결합된 상태로 상기 서스펜션(120)과 자기 헤드 슬라이더(110) 사이에 위치된다. 특히, 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)가 도 5에 도시된 바와 같이, 플렉셔(130)를 구비하여 자기 헤드 슬라이더(110)가 플렉셔(130)를 매개로 서스펜션(120)에 설치되는 경우에는, 가변 디바이스(150)는 서스펜션(120)과 플렉셔(130) 사이에 위치된다.
상기 가변 디바이스(150)로는 인가되는 전원에 의해 그 두께가 가변되는 압전 물질로 된 압전 액츄에이터(piezoelectric actuator)를 구비할 수 있다.
한편, 일반적인 헤드 짐발 조립체에서는, 자기 헤드 슬라이더가 붙어 있는 플렉셔 부분과 서스펜션 사이에 접촉이 일어나지 않도록 가이드하는 딤플(Dimple)이 형성되어 있다. 이 딤플은 서스펜션을 이루는 스테인레스 스틸판을 눌어 튀어 나오게 만든 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)에 있어서, 상기 가변 디바이스(150)는, 서스펜션(120)의 자기 헤드 슬라이더(110)쪽 면의 소정 위치, 보다 바람직하게는, 통상의 헤드 짐발 조립체에서 서스펜션에 딤플이 형성되는 위치에 마련되어, 통상의 헤드 짐발 조립체에서의 딤플이 하는 역할을 할 수 있도록 된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기 헤드 조립체(100)는 도 7에 도시한 바와 같이, 딤플이 형성되는 위치에 하나의 가변 디바이스(150)를 구비할 수 있다. 이때에는, 상기 가변 디바이스(150)에 전원을 인가함에 따라, 서스펜션(120)에 대한 자기 헤드 슬라이더(110)의 기울기가 조절되고, 이에 의해 상기 자기 디스크(101)에 대해 자기 헤드 슬라이더(110)가 이루는 피치 각도(pitch angle)가 조절된다. 여기서, 피치 방향(pitch direction) 축이 대략 자기 디스크(101)의 회전 방향(트랙의 접선 방향)과 나란하다고 할 때, 피치 각도는 자기 디스크(101)의 회전 방향에 대해 자기 디스크(101)와 자기 헤드 슬라이더(110)가 이루는 각도이다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 헤드 조립체(100)는, 가변 디바이스(150)의 두께 변화에 의해 자기 헤드 슬라이더(110)의 피치 각도를 조절하여 비행 높이를 직접적으로 조절하는 방식이므로, 비행 높이를 정확하고 정밀하게 능동적으로(actively) 제어할 수 있다. 뿐만 아니라, 비행 높이를 빠른 시간내에 변화시킬 수 있어, 동작 모드 전환 시간이 짧아진다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기 헤드 조립체(100)는, 대략 롤링 방향(rolling direction)으로 일렬로 배치된 복수의 가변 디바이스(150)를 구비한다. 이때에는, 복수의 가변 디바이스(150)의 변형량을 동일하게 하면 자기 디스크(101)에 대해 자기 헤드 슬라이더(110)가 이루는 피치 각도를 조절할 수있으며, 복수의 가변 디바이스(150)의 변형량을 다르게 하면, 자기 디스크(101)에 대해 자기 헤드 슬라이더(110)가 이루는 롤링 각도(rolling angle)를 조절할 수 있다. 여기서, 롤링 방향은 상기 피치 방향에 수직인 방향(대략 자기 디스크(101)의 반경 방향)으로, 롤링 각도는 롤링 방향에 대해 자기 디스크(101)와 자기 헤드 슬라이더(110)가 이루는 각도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 자기 헤드 조립체(100)는, 피치 각도 뿐만 아니라 롤링 각도의 능동적인 조정이 가능하므로, 자기 헤드 슬라이더(110)의 가공에 의해 발생되는 크라운/캠버(crown/camber) 오차로 인한 피치 각도/롤링 각도의 오차도 능동적으로 보완할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기 헤드 조립체(100)에 의하면, 피치 각도 뿐만 아니라 롤링 각도의 조절도 가능하므로, 시크(seek)시 우수한 비행 특성을 얻을 수 있다.
이는, 자기 헤드 슬라이더(110)의 비행시의 동작 특성은, 자기 헤드 슬라이더(110)의 슬라이더 면(111a)에 형성되는 ABS(115) 디자인, ABS(115) 면의 곡면(크라운 및 캠버), 피치 각도 및 롤링 각도 등에 의해 결정되며, 특히, 시크 동작시에는 롤링 특성이 중요한데, 본 실시예에서는 롤링 각도를 변화시킬 수 있기 때문에, 최적의 롤링 각도에서 시크 동작이 이루어지도록 할 수 있기 때문이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)는, 서스펜션(120)(로드 빔)과 플렉셔(130) 사이의 딤플이 위치할 부분에 기계적인 가공에 의한 딤플 대신에 전원 입력에 대해 부피 또는 특정 방향으로 두께가 변형되는 압전 액츄에이터와 같은 가변 디바이스(150)를 부착시켜, 이 가변 디바이스(150)로 피치 각도를 조절하여 비행 높이(FH)를 바꾸어줌으로써, 하드디스크 드라이브 시스템 등의 동작 상황에 맞게 비행 높이를 필요한 수준으로 맞추어 준다. 이때, 상기 가변 디바이스(150)는 딤플의 역할도 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)는 다음과 같이 작동된다.
예를 들어, 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)를 채용한 하드디스크 드라이브 시스템에서, 자기기록 또는 읽기 동작 이외의 트랙 추종, 다른 트랙으로의 이동, 파킹 동작 등이 이루어지는 동안에는, 가변 디바이스(150)는 도 9a에 도시된 바와 같이, 압축된 상태로 유지된다. 이 경우, 하드 디스크(101)에 대해 자기 헤드 슬라이더(110)가 이루는 각도 예컨대, 피치 각도가 작기 때문에, 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)의 비행 높이(FH1)는 높아진다.
자기 디스크(101)의 정보를 기록 또는 자기 디스크(101)에 기록된 정보를 읽는 동작 동안에는, 가변 디바이스(150)에는 그 두께가 증가되도록 전원이 인가되고, 이에 따라 도 9b에 도시된 바와 같이, 서스펜션(120)에 일측이 결합되어 있는 가변 디바이스(150)의 두께가 두꺼워지면서, 자기 헤드 슬라이더(110)를 자기 디스크(101)쪽으로 밀어준다. 이때, 플렉셔(130)에는 자기 헤드 슬라이더(110)가 설치되어 있으며, 이 플렉셔(130)는 서스펜션(120)에 결합되어 있기 때문에, 가변 디바이스(150)의 두께가 두꺼워지면, 서스펜션(120)에 대해 자기 헤드 슬라이더(110)가 이루는 경사각이 커진다. 따라서, 자기 디스크(101)에 대해 자기 헤드슬라이더(110)가 이루는 각도 예컨대, 피치 각도가 커지면서, 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)의 비행 높이(FH2)는 낮아지게 된다.
즉, 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)는 자기 디스크(101)의 정보를 기록 또는 자기 디스크(101)에 기록된 정보를 읽는 동안에는 낮은 비행 높이(FH2)에서 동작된다.
이와 같이 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)에서는, 서스펜션(120) 또는 자기 헤드 슬라이더(110) 전체를 움직이지 않고, 가변 디바이스(150)를 이용하여 자기 헤드 슬라이더(110)의 피치 각도를 조정함으로써 기록/읽기 동작 이외의 상황에서는 비행 높이를 높여준다.
따라서, 기록/읽기 이외의 동작 동안에는 높은 비행 높이를 유지할 수 있으므로, 자기 헤드 슬라이더(110)와 자기 디스크(101) 사이에 일어날 수 있는 간섭 문제에 대해 신뢰성을 확보할 수 있으며, 낮은 비행 높이로 인한 자기 헤드(113)의 스크래치 및 자기 디스크(101)의 결함 발생 빈도를 감소시킬 수 있다.
특히, 이상에서 설명한 바와 같은, 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)는 자기 헤드 슬라이더(110)와 자기 디스크(101)가 이루는 피치 각도 조절에 의해, 비행 높이를 원하는 크기로 전환하는 것이 가능하기 때문에, 고밀도 기록용량을 가지는 하드 디스크를 기록 또는 읽는데 요구되는 0.5μinch(12.7nm) 이하의 비행 높이로 기록/읽기 동작을 수행할 수 있다. 이때, 기록/읽기를 제외한 동작 동안에는 비행 높이를 높인 채로 자기 헤드 조립체(100)를 이동시키는 것이 가능하기 때문에, 자기 헤드 슬라이더(110)와 자기 디스크(101)와의 간섭을 방지할 수 있어, 자기 헤드(113) 또는 자기 디스크(101)의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)는, 0.5μinch 이하의 비행 높이를 요구하는 하드 디스크를 구비하는 하드디스크 드라이브 시스템에 적용될 수 있다.
본 기술분야에서 알려진 바에 의하면, 피치 각도가 낮을 때, 자기 헤드 슬라이더는 안정된 비행 상태를 유지하는 것이 가능하다. 하지만, 피치 각도가 높아지면, 자기 헤드 슬라이더의 빳빳함(stiffness)이 나빠져 불안정한 비행이 유발될 수 있다.
본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 플렉셔(130)에 설치되어 있는 자기 헤드 슬라이더(110)의 기울기 조정을 방해하지 않으면서, 가능한 한 상기 단부에 가까운 위치 A에서 플렉셔(130)와 서스펜션(120)을 결합시킨 구조이고, 가변 디바이스(150)의 두께를 변화시켜 서스펜션(120)에 대한 자기 헤드 슬라이더(110)의 기울기를 직접적으로 바꾸어줌으로써 비행 높이를 가변시킨다.
따라서, 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)는, 일반적인 헤드 짐발 조립체의 경우보다 훨씬 작은 피치 각도 변화로도 낮은 비행 높이를 달성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)를 사용하면, 높은 고도(high altitude)에서도 자기 헤드(113)와 자기 디스크(101) 사이의 인터페이스 마진(interface margin)을 충분히 확보할 수 있다. 즉, 기록용량이 40G/P인 자기 디스크용 자기 헤드 조립체의 비행 높이가 0.5μinch라면, 고도가 10 kfeet(약 지상에서 3000m 높이)에서는 그 자기 헤드 조립체의 비행 높이는 약 40% 정도 감소되므로, 자기 헤드 조립체(100)와 자기 디스크(101) 사이의 간섭으로 인한 에러가 발생할 수 있다. 특히, 기록용량이 40G/P 이상 예컨대, 60G/P 또는 80G/P 인 자기 디스크용 자기 헤드 조립체의 비행 높이는 0.4 또는 0.35μinch 정도로 작아지므로, 기록용량이 클수록 높은 고도에서는 더욱 심각한 문제가 발생할 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)는 그 자기 헤드 조립체(100)의 비행 높이를 능동적으로 가변시킬 수 있으므로, 높은 고도에서도 자기 헤드(113)와 자기 디스크(101)간의 인터페이스 마진을 충분히 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)는, 자기 헤드 슬라이더(110)의 피치 각도를 약간만 조정해도 비행 높이를 충분히 낮출 수 있기 때문에, 자기 헤드 슬라이더(110)의 안정성(stability) 및 빳빳함(stiffness) 특성이 우수하다.
또한, 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)는, 기록/읽기 동안에는 상대적으로 큰 피치 각도를 가지므로 빠른 부상 속도(Take-off velocity)를 얻을 수 있으며, 높은 비행 높이에서 파킹 동작을 수행하므로, 파킹시 신뢰성을 확보할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 자기 헤드 조립체(100)를 채용한 하드디스크 드라이브 시스템은, 신뢰성이 확보될 수 있다.
이상에서는, 본 발명이 자기 기록 방식을 적용하는 자기 헤드 조립체 및 이를 채용한 하드디스크 드라이브 시스템과 같은 자기 디스크 드라이브 시스템에 적용되는 것으로 설명 및 도시하였는데, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형 및 응용예가 가능하다. 즉, 본 발명의 기술은 자기 기록 방식이외의 다른 기록 방식의 헤드 조립체 및 이를 채용한 디스크 드라이브 시스템에도 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 헤드 조립체는, 가변 디바이스를 헤드 조립체의 조립 공정 또는 서스펜션의 제작시 서스펜션에 고정 결합시킬 수 있어, 종래의 자기 헤드 조립체에 비해 제작 공정이 아주 간단하다.
또한, 본 발명에 따른 헤드 조립체는, 가변 디바이스의 두께 변화에 의해 자기 헤드 슬라이더의 피치 각도를 조절하여 비행 높이를 직접적으로 조절하는 방식이므로, 능동적으로 비행 높이를 정확하게 제어할 수 있으며, 비행 높이의 빠른 전환이 가능하다.

Claims (15)

  1. 베이스 상에 회동축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 액츄에이터 암의 단부에 결합되는 서스펜션과;
    기록매체에 정보를 기록 및/또는 상기 기록매체에 기록되어 있는 정보를 읽을 수 있는 헤드를 구비하며, 상기 서스펜션에 설치되는 헤드 슬라이더와;
    일측이 상기 서스펜션에 결합된 상태로 상기 서스펜션과 상기 헤드 슬라이더 사이에 위치되어, 상기 서스펜션에 대한 상기 헤드 슬라이더의 기울기를 조절하여, 상기 헤드 슬라이더의 비행 높이를 조절하는 가변 디바이스;를 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 헤드는 자기 헤드이고, 상기 기록매체는 자기 디스크인 것을 특징으로 하는 헤드 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 서스펜션은, 그램 하중을 가지는 로드 빔인 것을 특징으로 하는 헤드 조립체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 헤드는, 플렉셔를 매개로 상기 서스펜션에 설치되며, 상기 가변 디바이스는 상기 플렉셔와 서스펜션 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 헤드 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 서스펜션은, 그램 하중을 가지는 로드 빔인 것을 특징으로 하는 헤드 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 헤드는, 플렉셔를 매개로 상기 서스펜션에 설치되며, 상기 가변 디바이스는 상기 플렉셔와 서스펜션 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 헤드 조립체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가변 디바이스는, 상기 기록매체에 대해 상기 헤드가 이루는 피치 각도(pitch angle) 및 롤링 각도(roll angle) 중 적어도 한 종류의 각도를 조절할 수 있도록 마련된 것을 특징으로 하는 헤드 조립체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가변 디바이스는 인가되는 전원에 의해 그 두께가 가변되는 압전 물질을 구비하는 압전 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 헤드 조립체.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 헤드는, 상기 헤드 슬라이더의 상기 기록매체쪽에 위치되는 면의 선단부에 설치되는 것을 특징으로 하는 헤드 조립체.
  10. 기록매체에 정보를 기록 및/또는 상기 기록매체에 기록되어 있는 정보를 읽기 위한 헤드 조립체를 구비하는 드라이브 시스템에 있어서,
    상기 헤드 조립체는,
    베이스 상에 회동축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 액츄에이터 암의 단부에 결합되는 서스펜션과;
    상기 기록매체에 정보를 기록 및/또는 상기 기록매체에 기록되어 있는 정보를 읽을 수 있는 헤드를 구비하며, 상기 서스펜션에 설치되는 헤드 슬라이더와;
    일측이 상기 서스펜션에 결합된 상태로 상기 서스펜션과 상기 헤드 슬라이더 사이에 위치되어, 상기 서스펜션에 대한 상기 헤드 슬라이더의 기울기를 조절하여,상기 헤드 슬라이더의 비행 높이를 조절하는 가변 디바이스;를 구비하는 것을 특징으로 하는 드라이브 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 헤드는 자기 헤드이고, 상기 기록매체는 자기 디스크인 것을 특징으로 하는 드라이브 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 서스펜션은, 그램 하중을 가지는 로드 빔인 것을 특징으로 하는 드라이브 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 헤드는, 플렉셔를 매개로 상기 서스펜션에 설치되며, 상기 가변 디바이스는 상기 플렉셔와 서스펜션 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 드라이브 시스템.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가변 디바이스는, 상기 기록매체에 대해 상기 헤드가 이루는 피치 각도(pitch angle) 및 롤링 각도(roll angle) 중 적어도 한 종류의 각도를 조절할 수 있도록 마련된 것을 특징으로 하는 드라이브 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 가변 디바이스는 인가되는 전원에 의해 그 두께가 가변되는 압전 물질을 구비하는 압전 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 드라이브 시스템.
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