KR100601607B1

KR100601607B1 - 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체

Info

Publication number: KR100601607B1
Application number: KR1019990020180A
Authority: KR
Inventors: 김석중; 이용훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2006-07-14
Also published as: KR20010001139A; CN1276594A; EP1058238A2; DE60036577D1; DE60036577T2; JP3457260B2; CN1187736C; EP1058238A3; US6535360B1; JP2000353368A; EP1058238B1

Abstract

디스크의 트랙에 정보를 기록/재생하기 위한 헤드를 지지하여 상기 트랙을 가로지르는 트랙방향으로 이동시키기 위한 것으로, 트랙방향으로 회동가능한 액츄에이터아암의 단부에 결합된 로드빔과; 로드빔의 단부에 지지되며 헤드를 가지는 슬라이더; 및 로드빔에 설치되는 제1자성부재와, 제1자성부재와 소정간격 유지하도록 상기 슬라이더에 설치되며 슬라이더를 로드빔에 대해 미세 회동시키도록 제1자성부재와의 상호 전자기력에 의해 상대적으로 자세변환되는 제2자성부재를 가지는 마이크로 액츄에이터; 및 제1자성부재와 제2자성부재를 탄력적으로 연결하기 위한 연결수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체가 개시된다.

Description

디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체{Head suspension assembly of disk drive}

도 1은 종래의 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체의 개략적 시시도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체의 분리사시도.

도 3은 도 2에 도시된 헤드 서스펜션 조립체의 측면도.

도 4는 도 2에 도시된 헤드 서스펜션의 정면도.

도 5 및 도 6 각각은 본 발명의 실시예에 따른 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체의 동작을 설명하기 위한 평면도.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체의 요부를 나타낸 사시도.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체의 요부를 나타낸 사시도.

도 9는 도 8에 도시된 헤드 서스펜션의 동작을 설명하기 위한 평면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

40..액츄에이터아암 41..로드빔

43..슬라이더 50..마이크로 액츄에이터

60, 70..제1, 제2자성부재 61,71..제1, 제2코일베이스

63,73..제1, 제2코일 81,181..연결판

83,183..탄성부재 160..자성부재

161..자석베이스 163..자석

본 발명은 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체에 관한 것으로, 기록매체에 정보를 기록/재생시키기 위한 헤드를 지지하여 이동시키는 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체에 관한 것이다.

일반적으로, 하드 디스크 드라이브(HDD)와 같은 디스크 드라이브는 하우징 내에 회전가능하게 설치된 디스크의 트랙(track)에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생시키기 위한 헤드를 지지하는 헤드 서스펜션 조립체를 구비한다.

이러한 헤드 서스펜션 조립체는 보이스코일모터에 의해 회동되는 액츄에이터아암의 단부에 지지된 서스펜션(Suspension) 즉 로드빔과, 상기 서스펜션의 단부에 연결된 짐벌(Gimbal)과, 이 짐벌에 지지되며 상기 헤드를 가지는 슬라이더(slider)를 구비한다. 상기 서스펜션은 보이스코일모터에 의해 소정 각도 회동되는 액츄에이터아암의 단부에 연결되어 함께 회동되면서, 슬라이더를 디스크의 반경방향으로 원하는 위치까지 이동시킨다. 여기서, 슬라이더에 지지되어 함께 이동되는 헤드는 디스크에 마려된 다수의 트랙 중에서 정보를 기록 또는 재생할 정보가 기록된 소정 트랙에 대응되도록 위치되어야 하며, 이는 기록/재생되는 정보의 신뢰성에 중요한 역할을 하게 된다.

그런데, 디스크 드라이브의 소형화와 기억용량의 증대를 함께 추구하는 최근의 추세에 따라 디스크의 트랙밀도(TPI; Trak Per Inch)가 증가하고 있으며, 현재의 기술추세로는 다가오는 2000년에는 약 2,5000TPI 수준의 기록매체가 출시될 것으로 예상된다. 이와 같이 TPI가 증가하고 디스크의 회전수가 증가함에 따라서, 헤드의 위치를 정밀하게 제어하기 힘들다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 별도의 정교한 트렉킹모터나 마이크로 액츄에이터를 구비한 헤드 서스펜션 조립체가 제안되고 있으며, 그 일 예가 도 1에 도시되어 있다.

도 1은 미국특허 (USP 5,857,347)에 개시된 헤드 서스펜션 조립체로서, 끝단부(11)와 중앙단부(13)에 걸쳐 형성된 수평부(15)를 가지며 액츄에이터아암(미도시)의 단부에 지지되는 로드빔(10)과, 이 로드빔(10)의 끝단부(11)에 연결되며 기록/재생용 헤드(미도시)가 구비된 슬라이더(미도시)를 지지하는 짐벌(17)과, 상기 로드빔(10)의 상부에 상하로 설치된 제1코일유니트(21)와 제2코일유니트(23)를 가지는 마이크로엑츄에이터(20) 및, 상기 끝단부(11)와 중앙단부(13)를 탄력적으로 연결하는 연결부(30)를 구비한다.

상기 구성에 있어서, 상기 각 코일유니트(21)(23)의 코일(22)(24)에 전류를 인가하면 각 코일유니트(21)(23)는 상호간의 전자기력에 의한 수직반발력이 발생하게 된다. 이 수직반발력에 의해 각 코일유니트(21)(23)는 상호 상하로 이동되면서 연결부(30)의 각 수직레일부(31)(33)에 수평방향으로의 휨을 발생시켜 끝단부(11)가 중앙단부(13)에 대해 수평방향 즉, 트랙방향으로 회동됨으로써, 슬라이더와 함께 헤드가 미세하게 조정된다.

그런데, 상기와 같은 구성의 종래의 헤드 서스펜션 조립체는 부품이 많고 로드빔 등의 구조가 복잡하여 실제적용이 어렵고 생산시 비용이 많이 든다. 또한, 슬라이더를 포함하는 로드빔을 구동시키기 위해서는 많은 구동력이 필요한 반면에, 코일유니트간에 발생하는 수직반발력을 연결부를 통해 수평방향으로 전환하는 과정에서 많은 동력이 손실된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 로드빔에 대해 슬라이더를 회동시킬 수 있도록 구조가 개선된 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체는, 디스크의 트랙에 정보를 기록/재생하기 위한 헤드를 지지하여 상기 트랙을 가로지르는 트랙방향으로 이동시키기 위한 것으로, 상기 트랙방향으로 회동가능한 액츄에이터아암의 단부에 결합된 로드빔과; 상기 로드빔의 단부에 지지되며 상기 헤드를 가지는 슬라이더; 및 상기 로드빔에 설치되는 제1자성부재와, 상기 제1자성부재와 소정간격 유지하도록 상기 슬라이더에 설치되며 상기 슬라이더를 상기 로드빔에 대해 미세 회동시키도록 상기 제1자성부재와의 상호 전자기력에 의해 상대적으로 자세변환되는 제2자성부재를 가지는 마이크로 액츄에이터; 및 상기 제1자성부재와 상기 제2자성부재를 탄력적으로 연결하기 위한 연결수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1자성부재는 상기 로드빔의 단부에 지지된 제1코일베이스와; 상기 제1코일베이스의 하면에 설치되며 구동시 자기장을 형성하는 한 쌍의 제1코일;을 포함하며, 상기 제2자성부재는 상기 슬라이더의 상면에 상기 제1코일베이스에 대응되도록 설치된 제2코일베이스와; 상기 제2코일베이스의 상면에 상기 제1코일에 대응되도록 설치된 제2코일;을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 한 쌍의 제1코일은 전류를 인가받아 발생하는 유도자기장이 상기 슬라이더 면에 수직방향으로 형성되도록 상기 슬라이더의 회동중심선을 기준으로 좌우에 각각 원형으로 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2코일은 구동시 상기 슬라이더 회동중심선을 기준으로 양측 유효코일 부분에 전자기력이 발생되도록 상기 제2코일베이스의 상면에 직사각형 형태로 설치된 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1코일베이스의 하면에는 상기 제1코일을 상기 제2코일에 소정간격 이격되도록 수용하기 위한 인입부가 인입형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 연결수단은 상기 제2자성부재가 상기 제1자성부재와 대면되며 움직임 가능하게 수용되도록 형성된 관통공을 가지며, 상기 제1자성부재의 하측에 부착되는 연결판; 및 상기 관통공의 내측면과 상기 내측면에 대면되는 상기 제2자성부재의 외측면 각각에 연결되며 외력에 의해 탄성변형되는 탄성부재;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 탄성부재는 상기 슬라이더의 회동중심선을 기준으로 한 쌍이 상기 제2자성부재의 측면과 상기 관통공의 내측면에 각각 대칭되도록 연결되는 헤어핀형 스프링인 것이 바람직하다.

또한, 상기 탄성부재는 상기 각 자성부재간의 전자기력에 의해 휘어지면서 상기 제2자성부재를 상기 제1자성부재에 대해 회동시키기 위해 상기 슬라이더의 회동중심선 상에 위치되도록 상기 제2자성부재의 앞면 또는 뒷면과 상기 관통공의 내측면에 연결된 토션바일 수도 있다.

또한, 상기 제1자성부재는 상기 로드빔의 단부에 지지되며 하면에 인입형성된 인입부를 가지는 자석베이스와; 상기 자석베이스의 인입부에 착자 방향이 반대되도록 설치된 한 쌍의 자석;을 포함할 수도 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체를 도 2, 도3 및 도 4를 각각 참조하여 자세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체의 분리사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 헤드 서스펜션의 측면도이며, 도 4는 도 2의 정면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 헤드 서스펜션 조립체는 디스크(D)의 트랙에 정보를 기록/재생하기 위한 헤드(미도시)를 지지한 채 상기 트랙을 가로지르는 트랙방향(A)으로 미세하게 이동시키기 위한 것이다. 이러한 헤드 서스펜션 조립체는 도 시된 바와 같이, 액츄에이터아암(40)의 단부에 결합된 로드빔(41)과, 상기 로드빔(41)과, 상기 헤드를 지지한 채 디스크(D) 위를 이동하도록 로드빔(41)의 단부에 지지되는 슬라이더(43)와, 슬라이더(45) 사이에 설치되는 마이크로 액츄에이터(50) 및 연결수단을 구비한다.

상기 마이크로 액츄에이터(50)는 상기 로드빔(41)의 단부에 설치되는 제1자성부재(60)와, 상기 제1자성부재(60)와 소정 간격 유지하도록 상기 슬라이더(43)에 설치되는 제2자성부재(70)를 구비한다. 상기 각 자성부재(60)(70)는 슬라이더(43)를 로드빔(41)에 대해 미세 회동시키도록 구동시 상호간에 작용하는 전자기력에 의해 상대적으로 자세 변환된다.

상기 제1자성부재(60)는 로드빔(41)의 단부에 지지된 제1코일베이스(61)와, 이 제1코일베이스(61)의 하면에 설치되며 구동시 자기장을 형성하는 한 쌍의 제1코일(63)을 구비한다. 상기 제1코일베이스(61)는 하면에 상기 제1코일(63)을 수용하여 지지하기 위한 인입부(61a)가 소정 깊이로 형성된 것이 바람직하다. 상기 한 쌍의 제1코일(63)은 전류를 인가받아 슬라이더(43)면에 수직방향으로 유동자기장을 형성하도록 슬라이더(43)의 회동중심선(C)을 기준으로 좌우측에 각각 원형으로 형성된 것이 바람직하다. 또한, 제1코일(63)은 상기 인입부(61a) 내에 코팅, 도금, 또는 권선됨에 의해 설치될 수 있다.

상기 제2자성부재(70)는 슬라이더(43)의 상면에 제1코일베이스(61)에 대응되도록 설치된 제2코일베이스(71)와, 이 제2코일베이스(71) 상에 설치된 제2코일(73)을 구비한다. 상기 제2코일(73)은 상기 회동중심선(C)을 기준으로 양측 유효코일 부분에 자기력이 발생되도록 직사각형 형태로 설치되며, 제2코일베이스(71)의 상면에 코팅, 도금 또는 권선되어 마련될 수 있다.

상기 연결수단은, 제1코일베이스(71)의 하측에 부착되어 고정되는 연결판(81)과, 이 연결판(81)과 제2코일베이스(71)를 탄력적으로 연결하는 탄성부재(83)를 구비한다. 상기 연결판(81)은 제1코일베이스(71)와 제2코일베이스(61)와 대면되며 움직임 가능하게 수용되도록 형성된 관통공(81a)을 가진다. 상기 탄성부재(83)는 상기 관통공(81a)의 내측면과 이 내측면에 대면되는 제2코일베이스(71)의 외측면 각각에 연결된다. 또한, 탄성부재(83)는 제1코일베이스(61)에 대해 제2코일베이스(61)가 회동중심선(C)을 기준으로 미세회동될 수 있도록 회동중심선(C) 상에 위치되게 제2코일베이스(71)의 앞면과 관통공(81a)의 내측면 각각에 연결되며, 외력에 의해 휘어지는 토션바인 것이 바람직하다. 또한, 상기 연결판(81)과 탄성부재(83)는 제2코일베이스(71)와 일체로 형성될 수도 있다.

상기 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체의 동작을 도 2와 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.

제1코일(63) 각각에 반대 방향의 전류를 각각 인가하면, 수직방향으로 유도자기장이 제2코일(73)에 영향을 미칠 수 있는 충분한 범위로 형성된다. 이와 같이, 제1코일(63)에 의한 유도자기장이 형성된 상태에서 제2코일(73)에 전류를 인가하면, 제2코일973)의 회동중심선(C)을 기준으로 한 양측 유효코일 부분에서는 플레밍의 왼손법칙에 의한 자기력이 발생된다. 이와 같이 발생되는 자기력에 의해 제2코일베이스(71)는 탄성부재(83)의 탄성변형에 의해 회동중심선(C)을 기준으로 어느 한 쪽으로 관통공(81a) 내에서 미세하게 움직임으로써, 슬라이더(43)를 디스크(D)의 트랙방향(R)으로 회동시키게 된다. 즉, 제1코일베이스(61)는 로드빔(41)에 고정되어 자세고정되고, 연결판(81)은 제1코일베이스(61)에 부착되어 자세고정된 반면에, 슬라이더(43)는 제1코일베이스(71)와 함께 상기 자기력에 의해 탄성부재(83)를 탄성변형시키면서 회동될 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 플레밍의 왼손법칙에 의한 자기력을 이용하여 슬라이더(43)를 회동시킴으로써, 힘의 방향을 변환할 필요가 없다. 따라서, 종래 기술에 비해 큰 동력을 발생시킬 수 있고, 구조가 간단하므로 MEMS(Micro-electromecanical system) 제작기술 등에 의해 실제 제작과 구현이 용이하다.

도 7은 본 발명의 다른 실시에에 따른 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체의 요부를 나타낸 분리사시도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 헤드 서스펜션 조립체는 로드빔(41)의 단부에 고정된 자성부재(160)가 하면으로부터 인입형성된 인입부(162)를 가지며 로드빔(41)에 고정되는 자석베이스(161)와, 이 자석베이스(161)의 인입부(162) 내에 설치되는 한 쌍의 자석을 구비하는데 특징이 있다. 여기서, 상기 한 쌍의 자석(163) 각각은 상하로 S극과 N극을 가지며, 그 착자방향이 서로 반대 반향이 되도록 각각 설치된다. 이와 같은 구성의 제1자성부재(160)는 도 2에 도시된 바와 같은 제1자성부재(60)와 동일한 기능을 가지며, 제2자성부재(70)와 한 쌍을 이루어 슬라이더(43)를 미세 회동시킬 수 있는 마이크로 액츄에이터를 구성할 수 있다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체는 연결수단으로, 제1코일베이스(도 2의 61)의 하측에 부착되며 제2코일베이스(71)가 이동 가능하게 수용되는 관통공(182)이 형성된 연결판(181)과, 제2코일베이스(71)의 외측면과 상기 관통공(182)의 내측면을 탄력적으로 연결하는 한 쌍의 탄성부재(183)를 구비한다.

상기 탄성부재(183)는 헤어핀(hairpin)형 스프링인 것이 바람직하며, 슬라이더(43)의 이동시 각각 탄력적으로 압축 및 인장될 수 있도록 회동중심선(C)을 기준으로 제2코일베이스(71)의 좌우측면 각각에 연결되는 것이 좋다. 또한, 도시되지는 않았으나 탄성부재(183)는 슬라이더(43)의 이동시 함께 탄력적으로 인장될 수 있도록 회동중심선(C) 상에 위치되게 제2코일베이스(71)의 앞면과 뒷면 각각에 연결될 수도 있다. 이와 같은 구성을 가지는 헤드 서스펜션 조립체는 도 9에 가상선으로 도시된 바와 같이, 구동시 발생되는 자기력에 의해 탄성부재(183) 중 하나는 압축되고 나머지는 인장되면서 슬라이더(43)가 제2코일베이스(71)와 함께 이동 가능하게 된다.

상술한 바와 같이 정밀구동이 가능한 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체는, 기존의 HDD 장치 대부분과 광헤드와 같은 광학 기술을 접목하여 최근 활발한 연구가 진행중인 NFRD(Near Field Recording Drive)에 채용되어 기존의 HDD에 비해 높은 면밀도를 가지는 광헤드를 정밀하게 제어하는데 유용하게 사용될 수 있으며, 레이저 스캐너나 프린터 등에 채용되어 광학장치인 구동미러(Driving Mirror)를 미세하게 조정하도록 사용될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체는, 구조가 간단하여 소형으로 용이하게 제작할 수 있으며, 종래에 비해 큰 동력을 얻어 슬라이더를 미세 조정할 수 있다.

Claims

디스크의 트랙에 정보를 기록/재생하기 위한 헤드를 지지하여 상기 트랙을 가로지르는 트랙방향으로 이동시키기 위한 것으로,

상기 트랙방향으로 회동가능한 액츄에이터아암의 단부에 결합된 로드빔과;

상기 로드빔의 단부에 지지되며 상기 헤드를 가지는 슬라이더; 및

상기 로드빔에 설치되는 제1자성부재와, 상기 제1자성부재와 소정간격 유지하도록 상기 슬라이더에 설치되며 상기 슬라이더를 상기 로드빔에 대해 미세 회동시키도록 상기 제1자성부재와의 상호 전자기력에 의해 상대적으로 자세변환되는 제2자성부재를 가지는 마이크로 액츄에이터; 및

상기 제1자성부재와 상기 제2자성부재를 탄력적으로 연결하기 위한 연결수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체.
제1항에 있어서, 상기 제1자성부재는,

상기 로드빔의 단부에 지지된 제1코일베이스와; 상기 제1코일베이스의 하면에 설치되며 구동시 자기장을 형성하는 한 쌍의 제1코일;을 포함하며,

상기 제2자성부재는,

상기 슬라이더의 상면에 상기 제1코일베이스에 대응되도록 설치된 제2코일베이스와; 상기 제2코일베이스의 상면에 상기 제1코일에 대응되도록 설치된 제2코일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체.
제2항에 있어서,

상기 한 쌍의 제1코일은 전류를 인가받아 발생하는 유도자기장이 상기 슬라이더 면에 수직방향으로 형성되도록 상기 슬라이더의 회동중심선을 기준으로 좌우에 각각 원형으로 설치되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체.
제2항에 있어서, 상기 제2코일은,

구동시 상기 슬라이더 회동중심선을 기준으로 양측 유효코일 부분에 전자기력이 발생되도록 상기 제2코일베이스의 상면에 직사각형 형태로 설치된 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체.
제2항에 있어서,

상기 제1코일베이스의 하면에는 상기 제1코일을 상기 제2코일에 소정간격 이격되도록 수용하기 위한 인입부가 인입형성된 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결수단은,

상기 제2자성부재가 상기 제1자성부재와 대면되며 움직임 가능하게 수용되도록 형성된 관통공을 가지며, 상기 제1자성부재의 하측에 부착되는 연결판; 및

상기 관통공의 내측면과 상기 내측면에 대면되는 상기 제2자성부재의 외측면 각각에 연결되며 외력에 의해 탄성변형되는 탄성부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체.
제6항에 있어서, 상기 탄성부재는,

상기 슬라이더의 회동중심선을 기준으로 한 쌍이 상기 제2자성부재의 측면과 상기 관통공의 내측면에 각각 대칭되도록 연결되는 헤어핀형 스프링인 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체.
제6항에 있어서, 상기 탄성부재는,

상기 각 자성부재간의 전자기력에 의해 휘어지면서 상기 제2자성부재를 상기 제1자성부재에 대해 회동시키기 위해 상기 슬라이더의 회동중심선 상에 위치되도록 상기 제2자성부재의 앞면 또는 뒷면과 상기 관통공의 내측면에 연결된 토션바인 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체.
제6항에 있어서, 상기 연결판과 상기 탄성부재는 상기 제2자성부재와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 서스펜션 조립체.
제1항에 있어서, 상기 제1자성부재는,

상기 로드빔의 단부에 지지되며 하면에 인입형성된 인입부를 가지는 자석베이스와; 상기 자석베이스의 인입부에 착자 방향이 반대되도록 설치된 한 쌍의 자석;을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체.