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KR100714101B1 - 피봇 힌지와 할바 배열 자석을 포함하는 초소형 광/자기헤드 액튜에이터 - Google Patents

피봇 힌지와 할바 배열 자석을 포함하는 초소형 광/자기헤드 액튜에이터 Download PDF

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KR100714101B1
KR100714101B1 KR1020050074440A KR20050074440A KR100714101B1 KR 100714101 B1 KR100714101 B1 KR 100714101B1 KR 1020050074440 A KR1020050074440 A KR 1020050074440A KR 20050074440 A KR20050074440 A KR 20050074440A KR 100714101 B1 KR100714101 B1 KR 100714101B1
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KR
South Korea
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magnet
swing arm
magnetic head
actuator
optical
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이성규
박강호
백문철
강광용
Original Assignee
한국전자통신연구원
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Abstract

초소형 광/자기 헤드 액튜에이터를 제공한다. 본 발명은 디스크의 정보를 읽거나 디스크에 정보를 기록하기 위하여 헤드가 장착되고, 수평 방향 및 수직 방향으로 이동할 수 있는 스윙암과, 상기 스윙암을 디스크에 대하여 수평 방향(트래킹 방향)으로 이동시킬 수 있는 트래킹 액튜에이터를 포함한다. 더하여, 본 발명은 상기 스윙암의 회전 반경을 조절하고 상기 스윙암의 트래킹 방향 이동을 가이드하는 피봇 힌지와, 상기 스윙암을 디스크에 대하여 수직 방향(포커싱 방향)으로 이동시킬 수 있는 포커싱 액튜에이터를 포함한다. 상기 포커싱 액튜에이터는 상기 스윙암의 하부에 부착된 포커싱 코일과 상기 포커싱 코일의 하부에 위치하는 할바 배열 자석으로 구성된다. 이에 따라, 본 발명은 마찰이나 백래쉬가 없고 비반복 오차도 줄일 수 있고, 할바 배열 자석을 이용하여 초소형 저장 장치의 두께를 대폭적으로 줄일 수 있다.

Description

피봇 힌지와 할바 배열 자석을 포함하는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터{Small size optical/magnetic head actuator with a pivot hinge and a halbach array magnet}
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터를 포함하는 초소형 저장 장치의 정면도 및 평면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터를 설명하기 위한 개략도 및 분해도이다.
도 5 및 도 6은 각각 본 발명에 의한 피봇 힌지의 회전 중심 및 하중에 따른 압력 분포를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 의한 포커싱 액튜에이터를 설명하기 위한 분해도이다.
도 8은 본 발명에 의한 포커싱 액튜에이터에 의한 스윙암의 이동 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 의한 포커싱 액튜에이터를 구성하는 할바 배열 자석의 단면도 및 사시도이다.
도 11은 본 발명의 포커싱 액튜에이터에 이용되는 할바 배열 자석을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명에 의한 광/자기 헤드 액튜에이터의 구동을 상세하게 설명하 기 위한 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
102: 스윙암 100: 트래킹 액튜에이터 112: 피봇 힌지
402: 포커싱 코일 404: 할바 배열 자석 408: 포커싱 액튜에이터
본 발명은 광/자기 헤드 액튜에이터(optical/magnetic head actuator, 광/자기 액튜에이터)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터에 관한 것이다.
일반적으로, 정보 기술이 넓게 사용됨에 따라, 고밀도, 대용량 및 초소형의 데이터 저장 장치가 중요하게 되었다. 데이터 저장 장치로써 플래쉬(flash) 메모리는 이동성, 안정성, 재현성 등에서 우수하지만, 반도체 공정 한계로 인하여 집적도 및 가격 면에서 불리한 점을 갖고 있다. 이에 따라, CD나 DVD와 같은 광 미디어(optical media, 광 디스크(optical disc))나 하드 디스크와 같은 자기 미디어를 이용하는 광/자기 데이터(data) 저장 장치가 널리 사용된다.
상기 광/자기 데이터 저장 장치는 광 미디어나 자기 미디어의 정보를 읽거나 쓰기 위하여 광/자기 헤드와 상기 광/자기 헤드를 구동하는 광/자기 헤드 액튜에이터를 포함한다. 상기 광 헤드 액튜에이터의 일 예로 발명자 Chae Min Ju 및 양수인 LG 전자이고, 2004년 7월 27일자로 "광픽업 장치의 렌즈용 위치 조절 유니트"라는 명칭으로 등록된 미합중국 특허 제 6,768, 601호를 들 수 있다. 상기 Chae 특허는 6개의 와이어(wire)를 이용하여 초점 방향(focusing direction) 및 트래킹 방향(tracking direction)으로의 렌즈(lens)의 위치를 제어한다. 그러나, 상기 Chae 특허는 초점 방향으로의 구동을 위해 일반적인 자석을 이용하여 두께가 상당히 두껍기 때문에 초소형 광 헤드 액튜에이터(초소형 광 픽업(pickup) 구동 장치)에는 적당하지 않다.
상기 자기 헤드 액튜에이터의 일 예로 발명자, Toshisada Koyama, Yasuhiro Mouri이고, 양수인이 Minebea Kabushiki-kaisha이고, 2003년 3월 6일자로 "하드디스크 드라이어의 스윙암(swing arm)용 피봇 베어링(bearing)"이라는 명칭으로 공개된 미합중국 공개특허 2003/0044096호를 들 수 있다. 상기 Toshisada 공개 특허는 스윙암을 회전 방향(트래킹 방향)으로 움직이게 하기 위해 피봇 베어링을 이용한다. 그러나, 상기 피봇 베어링을 이용하여 회전운동을 할 경우 구조적으로 마찰이나 백래쉬(backlash)가 발생하고, 베어링 틈에 의한 비반복 오차가 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로써, 두께가 낮아 초소형이 가능하면서도 마찰이나 백래쉬가 없고 비반복 오차도 줄일 수 있는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터는 디스크의 정보를 읽거나 디스크에 정보를 기록하기 위하여 헤드가 장착되고, 수평 방향 및 수직 방향으로 이동할 수 있는 스윙암과, 상기 스윙암을 디스크에 대하여 수평 방향(트래킹 방향)으로 이동시킬 수 있는 트래킹 액튜에이터를 포함한다. 상기 트래킹 액튜에이터는 보이스 코일 모터(voice coil motor)로 구성될 수 있다.
더하여, 본 발명의 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터는 상기 스윙암의 회전 반경을 조절하고 상기 스윙암의 트래킹 방향 이동을 가이드(guide)하는 피봇 힌지(pivot hinge)와, 상기 스윙암을 디스크에 대하여 수직 방향(포커싱 방향)으로 이동시킬 수 있는 포커싱 액튜에이터를 포함한다. 상기 피봇 힌지는 서로 교차하여 구성된 두 개의 유연 힌지를 포함할 수 있다.
상기 포커싱 액튜에이터는 상기 스윙암의 하부에 부착된 포커싱 코일과 상기 포커싱 코일의 하부에 위치하는 할바 배열 자석으로 구성되어 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터의 두께를 작게 할 수 있다. 상기 할바 배열 자석은 상기 스윙암이 회전하는 방향으로 원호형으로 배치되어 있을 수 있다. 상기 할바 배열 자석은 수평 방향의 자화 방향을 갖는 자석을 구비하여 플레밍의 왼손법칙에 의해 수직 방향으로 상기 스윙암을 이동시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 초소형 광/자기 헤드는 두 개의 유연 힌지를 교차하게 설치한 피봇 힌지로 스윙암을 회전하도록 가이드하기 때문에, 종래의 베어링을 이용하여 회전 운동을 가이드하는 것에 비해 마찰이나 백래쉬가 없고 비반복 오차 도 줄일 수 있다. 더하여, 본 발명의 초소형 광/자기 헤드는 포커싱 액튜에이터에 할바 배열 자석을 이용하여 초소형 저장 장치의 두께를 대폭적으로 줄일 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다. 도면에서 막 또는 영역들의 크기 또는 두께는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어진 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터를 포함하는 초소형 저장 장치의 정면도 및 평면도이다.
구체적으로, 본 발명의 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터를 설명하기 위해 편의상 도 1 및 도 2에서는 초소형 광 헤드 액튜에이터를 이용한다. 초소형 자기 액튜에이터는 광 헤드 대신에 자기 헤드를 사용하고, 광 미디어 대신에 자기 미디어(자기 디스크)를 사용하는 것을 제외하고는 광 헤드 액튜에이터와 동일하다. 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터가 포함되는 초소형 저장 장치는 가로, 세로 및 높이(두께)가 각각 43mm 이하, 36mm이하, 및 5mm 이하의 두께를 갖는다.
보다 상세하게, 본 발명의 초소형 저장 장치의 광/자기 헤드 액튜에이터는 디스크(110)의 정보를 읽거나 디스크(110)에 정보를 기록하기 위하여 헤드(104, 광헤드) 및 렌즈(106)가 장착되는 스윙암(102)을 포함한다. 다시 말해, 상기 스윙암 (102)의 일단(앞단)에 헤드(104) 및 렌즈(106)가 장착된다. 상기 렌즈(106) 상부에는 스핀들 모터(108) 및 모터축(109)에 의하여 회전할 수 있는 디스크(110)가 위치한다.
상기 스윙암(102)의 타단(뒷단)에 상기 스윙암(102)을 디스크(110)에 대하여 수평 방향(트래킹 방향)으로 이동시킬 수 있는 트래킹 액튜에이터(100)인 보이스 코일 모터가 위치한다. 상기 트래킹 액튜에이터(100)의 앞단에는 회전 반경을 조절하고, 스윙암(102)의 트래킹 방향 이동을 가이드하는 피봇 힌지(112)가 위치한다. 상기 트래킹 액튜에이터(100)의 구조 및 피봇 힌지(112)의 구조에 대하여는 후에 자세하게 설명한다.
그리고, 본 발명의 초소형 저장 장치의 광/자기 헤드 액튜에이터는 상기 스윙암(102)을 디스크(110)에 대하여 수직 방향(포커싱 방향)으로 이동시킬 수 있는 포커싱 액튜에이터(도 3의 408)를 포함한다. 상기 포커싱 액튜에이터(408)는 포커싱 코일(도 3의 402)과 할바 배열 자석(404)으로 구성된다. 상기 포커싱 코일은 후에 설명하는 바와 같이 스윙암(102)의 하부에 부착되어 있고, 할바 배열 자석(404, halbach array magnet)은 상기 포커싱 코일의 하부의 데크(deck)의 바닥에 위치한다. 상기 포커싱 코일 및 할바 배열 자석(404)에 대하여는 후에 자세하게 설명한다. 상기 포커싱 액튜에이터는 플레밍 왼손법칙에 의해 힘을 발휘하여 상기 스윙암(102)을 수직방향으로 이동시킨다. 도 1 및 도 2에서, 참조번호 115는 PCB 기판을 나타내면, 참조번호 116 및 118은 레이저 다이오드 및 광 파이버를 나타낸다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터를 설명하기 위한 개략도 및 분해도이다. 도 3 및 도 4에서, 도 1 및 도 2와 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다.
구체적으로, 본 발명의 초소형 저장 장치의 광/자기 헤드 액튜에이터는 앞에서 설명한 바와 같이 스윙암(102)을 수평 방향(트래킹 방향)으로 이동시킬 수 있는 트래킹 액튜에이터(100)를 포함한다. 상기 트래킹 액튜에이터(100)는 보이스 코일 모터로 구성된다. 상기 트래킹 액튜에이터(100)로 이용되는 보이스 코일 모터는 상부 요크(202), 하부 요크(204), 상기 상부 요크(202) 및 하부 요크 (204)의 사이에 위치하는 영구 자석(206) 및 보이스 코일(208)을 포함한다.
상기 영구 자석(206)은 상부 요크(202)의 하부에 부착되어 가운데가 비어있는 사각형 형태의 보이스 코일(208)을 가로지르도록 위치한다. 상기 트래킹 액튜에이터(100)를 움직이는 구동력은 영구 자석(206)과 보이스 코일(208)에 흐르는 전류 관계식에서 얻어진다. 상기 트래킹 액튜에이터(100)를 움직이는 힘(F)은 BILN이다. 여기서, B는 자속 밀도, I는 보이스 코일에 흐르는 전류, L은 도체 길이, N은 코일 권선수이다. 상기 트래킹 액튜에이터가 움직이는 방향은 플레밍의 왼손 법칙에 의한다.
상기 트래킹 액튜에이터(100)는 상기 스윙암(102)의 회전 반경을 조절하는 피봇 힌지(112)와 연결된다. 상기 피봇 힌지(112)는 상기 보이스 코일(208)을 외부에서 지지할 수 있는 돌출 지지부(302)와, 상기 돌출 지지부(302)에 연결된 원형의 회전 가이드부(304)와, 상기 회전 가이드부(304) 내에서 서로 이격되어 위치하는 제1 회전체(306) 및 제2 회전체(308)와, 상기 제1 회전체(306)와 제2 회전체(308) 사이에서 엇갈려(교차하여) 설치된 두 개의 유연 힌지(310)와, 상기 제1 회전체(306), 제2 회전체(308) 및 회전 가이드부(304)를 하부에서 지지하는 베이스 지지부(312)를 포함한다. 상기 유연 힌지(310)는 강판으로 구성된다. 상기 두 개의 유연 힌지(310)는 서로 교차하여 설치되고, 두 개의 유연 힌지(210)가 교차하여 만들어지는 각도(314)는 90도 또는 그 외의 각도로 할 수 있다.
상기 제1 회전체(306)와 회전 가이드부(304)는 서로 붙어 있고, 상기 제2 회전체(308)는 회전 가이드부(304)와 틈을 갖고 떨어져 있다. 상기 제1 회전체(306)와 회전 가이드부(304)는 에폭시 접착제로 접착되어 있다. 결과적으로, 상기 트래킹 액튜에이터(100)의 보이스 코일(208) 및 이에 연결된 돌출 지지부(302)가 트래킹 방향으로 움직이게 되면, 상기 피봇 힌지(112)의 제2 회전체(308)가 트래킹 방향으로 움직여 회전하면서 스윙암(102)이 트래킹 방향으로 움직인다.
이와 관련하여, 상기 스윙암(102)의 이동을 좀 자세하게 설명한다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 트래킹 액튜에이터(100)는 영구 자석(206)과 보이스 코일(208)을 포함한다. 상기 보이스 코일(208)에 전류를 흘러주면 플레밍의 왼손법칙에 의해서 힘이 코일의 자속분포와 전류 방향의 수직 방향으로 발생된다. 본 발명의 스윙암에서는 상기 힘의 방향이 스윙암(102)을 트래킹 방향으로 움직이게 하는 방향이다. 여기에서 보이스 코일(208)은 돌출지지부(302)와 접착되어 있으며, 보이스 코일(208)에서 발생되는 힘은 돌출 지지부(302)를 통해서 스윙암(102)에 전달이 된다.
상기 피봇 힌지(112)는 스윙암(102)이 트래킹 방향으로 움직일 때 회전 반경 을 조절한다. 상기 피봇 힌지(112)를 이용하여 스윙암을 회전시킬 때 트래킹 방향의 회전 중심은 엇갈려서 장착되어 있는 유연 힌지(310)의 중심 부분이 된다. 즉, 상기 피봇 힌지(112)는 스윙암(102)이 트래킹 방향으로 회전운동을 할 때 회전 중심이 된다. 상기 피봇 힌지(112) 내부에 후의 도 6에 도시된 바와 같이 두 개의 유연 힌지(310)가 엇갈려 있는데, 후의 도 5에 도시된 바와 같이 위에서 볼 때의 유연 힌지(310)가 서로 엇갈린 점이 스윙암(102)의 회전중심이 된다.
특히, 본 발명의 피봇 힌지(112)는 두 개의 유연 힌지(310)를 서로 엇갈리게 설치하여 스윙암을 트래킹 방향으로 움직이도록 가이드하기 때문에, 종래의 베어링을 이용하여 회전운동을 가이드하는 것에 비해 마찰이나 백래쉬가 없고 비반복 오차도 줄일 수 있다. 더욱이, 본 발명의 피봇 힌지(112)는 두 개의 유연 힌지(310)를 서로 엇갈리게 설치하여 스윙암을 트래킹 방향으로 움직이도록 가이드하기 때문에, 회전시 발생하는 병진운동을 최소화하면서도 다른 방향(역방향)으로의 강성을 높일 수 있다.
다시 말해, 두개의 유연 힌지(310)가 서로 엇갈린 점이 스윙암이 회전 방향으로 움직일때의 중심(회전축)이 되는데, 이는 기존의 회전베어링과 같은 역할을 하게 된다. 유연 힌지(310)는 스프링과 같은 것으로 영구자석(206)과 코일(208)에 의해서 발생되어지는 힘에 의해서 휨이 일어나고 이때 스윙암(102)은 회전운동이 일어나게 된다. 즉 회전운동이 일어나도록 가이드 하는 역할을 하게 된다. 회전방향으로의 힘이 없어지면 유연 힌지(102)의 스프링 힘에 의해서 원상 복귀하게 된다. 하나의 유연힌지로도 회전운동의 가이드 역할을 할 수 있으나 본 발명은 회전운동시 회전축이 틀어지는 현상이 발생하므로 두개의 유연힌지를 사용하여 회전축의 틀어짐을 최소화 하였다.
상기 피봇 힌지(112)에는 스윙암(102)이 연결되며, 상기 스윙암(112)의 일단(앞단)에 헤드(104) 및 렌즈(106)가 장착된다. 상기 스윙암(102)의 하부에는 상기 스윙암(102)을 디스크(110)에 대하여 수직 방향(포커싱 방향)으로 이동시킬 수 있는 포커싱 액튜에이터(408)를 포함한다.
본 발명의 포커싱 액튜에이터(408)는 포커싱 코일(402) 및 할바 배열 자석(404)으로 구성된다. 특히, 본 발명의 포커싱 액튜에이터는 할바 배열 자석을 이용하여 초소형 저장 장치의 두께를 줄인다. 상기 할바 배열 자석(404)의 하부에는 요크(406)가 설치되어 있을 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 상기 요크(406)는 초소형 광/자기 헤드 엑튜에이터의 두께를 크게 하므로 설치하지 않는 것이 바람직하다.
상기 포커싱 코일(402)은 스윙암(102)의 하부에 부착되어 있고, 할바 배열 자석(404)은 트래킹 방향의 회전 중심을 기준으로 원호 형태로 구성한다. 다시 말해, 상기 포커싱 코일(402)는 스윙암(102)의 하부에 부착되어 있고 할바 배열 자석(404)은 스윙암(102)이 회전할 때 스윙암(102)에 부착되어 있는 포커싱 코일(402)의 움직임을 따라 스윙암에 하부에 원호 형태로 구성한다. 상기 포커싱 액튜에이터(408)는 플레밍 왼손법칙에 의해 힘을 발휘한다. 상기 포커싱 액튜에이터(408)에 관하여는 후에 자세하게 설명한다. 도 3 및 도 4에서, 참조번호 120은 렌즈 홀더를 나타낸다.
도 5 및 도 6은 각각 본 발명에 의한 피봇 힌지의 회전 중심 및 하중에 따른 응력 분포를 도시한 도면이다.
구체적으로, 도5는 실제로 두개의 유연 힌지로 구성되어 있는 피봇 힌지 구조의 회전 중심이 두개의 유연 힌지가 엇갈려 있는 점이 되는 지를 확인하기 위해서 수행한 컴퓨터 수치 해석 결과이고, 도 6은 같은 도5와 같은 결과를 3차원으로 본 것이다.
도 5의 왼쪽 아래의 사각형은 도 4의 제2 회전체(308)에 해당하며 오른쪽 위의 사각형은 도 4의 제1 회전체(306)에 해당하며, 두개의 사각형을 잇는 엇갈려 있는 유연 힌지는 도 4의 유연 힌지(310)에 해당된다. 스윙암이 회전하는 방향으로 힘을 받을 때, 즉 도 5의 오른쪽 위 사각형이 회전력을 받을 때 유연 힌지는 회전 운동을 안내하게 된다.
회전운동의 중심(회전축)은 두개의 유연힌지가 엇갈린 점이 됨을 도 5 및 6을 통해서 알수 있다. 아울러서, 도 5에 보듯이 유연 힌지를 구성하는 두 개의 강판이 엇갈려 있으므로 회전 중심은 두 개의 강판이 만나는 점 근처에서 형성되기 때문에 하나의 강판으로 이루어지는 힌지보다는 회전 반경이 작게 나타난다.
또한 엇갈려 있는 유연 힌지는 스프링과 같이 탄성을 가지고 있으므로 회전방향으로의 힘을 받으면 응력이 발생되며 도 5 및 도 6은 이 응력분포를 나타낸 것이다. 이 응력 분포를 이용하여 유연힌지의 두께 및 크기를 설계하게 된다.
아울러서, 도 6에 도시한 바와 같이 유연 힌지를 구성하는 강판에 분포되어 있는 응력(Stress) 분포를 보면, 하나의 강판으로 이루어진 힌지의 경우는 강판의 끝 부분에서 최대 응력이 존재 하지만 두 개가 엇갈려 있는 이중의 강판으로 구성된 유연 힌지에선 강판의 중심부에서 최대 응력이 발생하게 되어 회전 반경이 작아지게 된다.
도 7은 본 발명에 의한 포커싱 액튜에이터를 설명하기 위한 분해도이고, 도 8은 본 발명에 의한 포커싱 액튜에이터에 의한 스윙암의 이동 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 7 및 도 8에서, 도 3 및 도 4와 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다.
구체적으로, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 본 발명의 포커싱 액튜에이터의 포커싱 코일(402)은 스윙암(102)의 하부에 장착된 할바 배열 자석(404)에서 발생하는 자기력에 의해 수직 방향(포커싱 방향)으로 구동을 하게 된다. 상기 할바 배열 자석(404)은 도 8에 도시한 바와 같이 스윙암(102)이 회전하는 방향을 중심으로 원호 모양으로 구성하여 스윙암(102)이 회전을 하더라도 수직 방향으로의 자속 분포를 일정하게 유지한다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 의한 포커싱 액튜에이터를 구성하는 할바 배열 자석의 단면도 및 사시도이다.
구체적으로, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이 본 발명의 할바 배열 자석(404)은 x축 방향으로 제1 자석(404a), 제2 자석(404b), 제3 자석(404c), 제4 자석(404d) 및 제5 자석(404e)이 병렬적으로 조립된 자석 조립체로 구성된다. 상기 자석 조립체는 Nd-Fe-B로 이루어진 합금을 이용할 수 있다. 상기 자석 조립체의 크기는 다양하게 할 수 있는데, 최적값으로써 자석 조립체의 높이(도 10의 z방향)는 2mm로 하고, 상기 제1 자석(404a)의 폭(도 10의 x축 방향)은 1mm, 제2 자석(404b)의 폭은 1mm, 제3 자석(404c)의 폭은 2mm, 제4 자석(404d)의 폭은 1mm, 제5 자석(404e)의 폭은 2mm로 구성한다. 상기 할바 배열 자석(404)에 관하여는 후에 좀더 자세하게 설명한다.
상기 제1 자석(404a) 및 제5 자석(404e)의 자화 방향은 상측이 N형인 수직 방향(세로 방향, z축 방향)이고, 상기 제2 자석(404b)의 자화 방향은 좌측이 N형인 수평 방향(가로 방향, x축 방향)이고, 제3 자석(404c)의 자화 방향은 하측이 N형인 수직 방향이고, 상기 제4 자석(404d)의 자화 방향은 우측이 N형인 수평 방향이다.
특히, 본 발명의 할바 배열 자석(404)을 이용할 경우, 자속선(도 9의 점선으로 표시)은 할바 배열 자석(404)의 상부 표면에서는 증가하고, 할바 배열 자석(404)의 하부 표면에서는 없어진다. 이에 따라, 본 발명은 수평 방향의 자화 방향을 갖는 제2자석(404b) 및 제4 자석(404d)을 이용하여 상기 포커싱 코일(402)을 상하 방향으로 이동시킨다. 도 9에서, 참조번호 402a는 포커싱 코일의 바디이고, 402b는 포커싱 코일의 코일부를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 포커싱 액튜에이터에 이용되는 할바 배열 자석을 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 본 발명에 이용할 수 있는 할바 배열 자석의 예로 2가지를 이용할 수 있다. 제1예 및 제2예는 본 발명과 비교를 위한 일반적인 4개 자석의 조립체이고, 제3예 및 제4예는 도 9에 도시한 바와 같이 할바 배열 자석으로써 5개 자석의 조립체이다. 제1예 및 제3예는 하부에 요크를 이용하지 않은 것이고, 제2예 및 제4예는 하부에 요크를 이용한 것이다. 제3예 및 제4예는 자화 방향이 가로 방향인 자석을 포함하고, 제1예 및 제2예는 자화 방향이 세로 방향인 자석만으로 된 것이다. 자석 배열에 표시된 점선은 자속선을 나타낸다. 도 11에서, 자석 상부에는 포커싱 코일이 설치된 것을 나타낸다.
도 11에 보듯이, 제3예 및 제4예가 포커싱 코일을 구동시키는 구동력이 좋음을 알 수 있다. 괄호안의 수치는 제4예의 구동력을 100%로 했을 때의 상대값이다. 자속 균일도는 제3예 및 제4예가 좋고, 두께는 요크를 사용하지 않는 제1예 및 제3예가 좋다. 따라서, 본 발명의 포커싱 액튜에이터에 이용되는 할바 배열 자석은 구동력, 자속 균일도 및 두께를 모두 고려할 때 제3예가 제일 적당한 것으로 판단할 수 있고, 필요에 따라 제4 예를 이용할 수 도 있다.
도 12는 본 발명에 의한 광/자기 헤드 액튜에이터의 구동을 상세하게 설명하기 위한 개략도이다. 도 12에서, 도 1, 3 및 4와 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다.
구체적으로, 본 발명에 의한 광/자기 헤드 액튜에이터는 트래킹 액튜에이터(100)를 이용하여 스윙암(102)을 회전하는 디스크에 대하여 수평 방향(트래킹 방향)으로 이동시킨다. 상기 스윙암을(102) 수평방향으로 이동시킬 때 트래킹 액튜에이터(100)의 회전축은 피봇 힌지(112)의 중심 부근이다. 상기 트래킹 액튜에이터(100)에 도시된 화살표는 상하부 요크의 자화 방향을 나타낸다.
상기 스윙암(102)을 회전하는 디스크(110)에 대하여 수직 방향(포커싱 방향)으로 이동시킬 수 있는 포커싱 액튜에이터(408)를 이용한다. 상기 포커싱 액튜에이 터(408)는 앞서 설명한 바와 같이 포커싱 코일(402)과 할바 배열 자석(404)으로 구성된다. 상기 포커싱 코일(402)은 스윙암(102)의 하부에 부착되어 있고, 포커싱 코일(402)의 하부에는 할바 배열 자석(114)이 위치한다. 상기 할바 배열 자석(404)중 수평 방향의 자속 방향을 갖는 자석에 의해 포커싱 코일(402)이 상하부 방향의 구동력을 가져 포커싱 방향으로 스윙암을 이동시킨다.
상술한 바와 같이 본 발명의 초소형 광/자기 헤드는 스윙암을 디스크에 대하여 수평 방향(트래킹 방향)으로 이동시킬 수 있는 트래킹 액튜에이터의 회전 반경을 조절하고 스윙암의 트래킹 방향 회전을 가이드하는 피봇 힌지를 포함한다. 본 발명의 피봇 힌지는 두 개의 유연 힌지를 교차하게 설치하여 스윙암을 회전하도록 가이드하기 때문에, 종래의 베어링을 이용하여 회전운동을 가이드하는 것에 비해 마찰이나 백래쉬가 없고 비반복 오차도 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 초소형 광/자기 헤드는 스윙암을 디스크에 대하여 수직 방향(포커싱 방향)으로 이동시킬 수 있는 포커싱 액튜에이터에 할바 배열 자석을 이용한다. 이렇게 포커싱 액튜에이터에 할바 배열 자석을 이용할 경우 초소형 저장 장치의 두께를 대폭적으로 줄일 수 있다.

Claims (19)

  1. 디스크의 정보를 읽거나 디스크에 정보를 기록하기 위하여 헤드가 장착되고, 수평 방향 및 수직 방향으로 이동할 수 있는 스윙암;
    상기 스윙암을 디스크에 대하여 수평 방향(트래킹 방향)으로 이동시킬 수 있는 트래킹 액튜에이터;
    상기 스윙암의 회전 반경을 조절하고, 상기 스윙암의 트래킹 방향 이동을 가이드하는 피봇 힌지; 및
    상기 스윙암을 디스크에 대하여 수직 방향(포커싱 방향)으로 이동시킬 수 있는 포커싱 액튜에이터를 포함하되, 상기 포커싱 액튜에이터는 상기 스윙암의 하부에 부착된 포커싱 코일과 상기 포커싱 코일의 하부에 위치하는 할바 배열 자석으로 구성되어 두께를 작게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 트래킹 액튜에이터는 보이스 코일 모터로 구성되는 것을 특징으로 하는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 피봇 힌지는 서로 교차하여 구성된 두 개의 유연 힌지를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 피봇 힌지의 회전중심은 엇갈려서 장착되어 있는 유연 힌지의 중심 부분인 것을 특징으로 하는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 피봇 힌지는 서로 90도로 교차하여 구성된 두 개의 유연 힌지를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 할바 배열 자석은 상기 스윙암이 회전하는 방향으로 원호형으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터.
  7. 제1항에 있어서, 상기 할바 배열 자석은 제1 자석, 제2 자석, 제3 자석, 제4 자석 및 제5 자석이 병렬적으로 조립된 자석 조립체이고, 상기 제1 자석 및 제5 자석의 자화 방향은 상측이 N형인 수직 방향이고, 상기 제2 자석은 좌측이 N형인 수평 방향이고, 제3 자석은 하측이 N형인 수직 방향이고, 상기 제4 자석은 우측이 N형인 수평 방향인 것을 특징으로 하는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터.
  8. 제1항에 있어서, 상기 할바 배열 자석의 하부에는 요크가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터.
  9. 제1항에 있어서, 상기 할바 배열 자석은 수평 방향의 자화 방향을 갖는 자석을 구비하여 플레밍의 왼손법칙에 의해 수직 방향으로 상기 스윙암을 이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터.
  10. 디스크의 정보를 읽거나 디스크에 정보를 기록하기 위하여 헤드가 장착되고, 수평 방향 및 수직 방향으로 이동할 수 있는 스윙암;
    상기 스윙암의 일단에 설치되어 상기 스윙암을 수평 방향(트래킹 방향)으로 이동시킬 수 있고, 상부 요크, 하부 요크, 상기 상부 요크 및 하부 요크 사이에 위치하는 자석과 보이스 코일로 이루어지는 보이스 코일 모터로 구성된 트래킹 액튜에이터;
    상기 트래킹 액튜에이터의 보이스 코일에 연결된 돌출 지지부, 상기 돌출 지지부에 연결된 원형의 회전 가이드부, 상기 회전 가이드부 내에서 서로 이격되어 위치하는 제1 회전체 및 제2 회전체, 상기 제1 회전체와 제2 회전체 사이에서 서로 엇갈려(교차하여) 설치된 두 개의 유연 힌지, 및 상기 제1 회전체, 제2 회전체 및 회전 가이드부를 하부에서 지지하는 베이스 지지부로 구성되어, 상기 스윙암의 회전을 가이드하고 회전 반경을 조절하는 피봇 힌지; 및
    상기 스윙암의 하부에 부착된 포커싱 코일과 상기 포커싱 코일의 하부에 위치하는 할바 배열 자석으로 구성되어 상기 스윙암을 디스크에 대하여 수직 방향(포커싱 방향)으로 이동시킬 수 있는 포커싱 액튜에이터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 트래킹 액튜에이터를 구성하는 자석은 상기 상부 요 크의 하부에 부착되고, 상기 보이스 코일은 상기 돌출부 내에 부착되고 가운데가 비어있는 사각형 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터.
  12. 제11항에 있어서, 상기 트래킹 액튜에이터를 구성하는 자석은 상기 상부 요크의 하부에 부착되어 상기 가운데가 비어 있는 사각형 형태의 보이스 코일을 가로 지르도록 위치하는 것을 특징으로 하는 광/자기 헤드 액튜에이터.
  13. 제10항에 있어서, 상기 피봇 힌지의 제1 회전체와 회전 가이드부는 서로 붙어 있고, 상기 제2 회전체는 상기 회전 가이드부와 틈을 갖고 떨어져 있어 상기 돌출 지지부가 트래킹 방향으로 움직이게 되면 상기 스윙암이 트래킹 방향으로 움직이는 것을 특징으로 하는 광/자기 헤드 액튜에이터.
  14. 제10항에 있어서, 상기 피봇 힌지의 회전중심은 엇갈려서 장착되어 있는 유연 힌지의 중심 부분인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터.
  15. 제10항에 있어서, 상기 피봇 힌지를 구성하는 유연 힌지는 서로 90도로 교차하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터.
  16. 제10항에 있어서, 상기 할바 배열 자석은 스윙암이 회전하는 방향으로 원호형으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터.
  17. 제10항에 있어서, 상기 할바 배열 자석은 제1 자석, 제2 자석, 제3 자석, 제4 자석 및 제5 자석이 병렬적으로 조립된 자석 조립체이고, 상기 제1 자석 및 제5 자석의 자화 방향은 상측이 N형인 수직 방향이고, 상기 제2 자석은 좌측이 N형인 수평 방향이고, 제3 자석은 하측이 N형인 수직 방향이고, 상기 제4 자석은 우측이 N형인 수평 방향인 것을 특징으로 하는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터.
  18. 제10항에 있어서, 상기 할바 배열 자석의 하부에는 요크가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터.
  19. 제10항에 있어서, 상기 할바 배열 자석은 수평 방향의 자화 방향을 갖는 자석을 구비하여 플레밍의 왼손법칙에 의해 수직 방향으로 상기 스윙암을 이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 초소형 광/자기 헤드 액튜에이터.
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