KR100369281B1 - 기록 대 판독 트랙 에러를 최소로 최적화시킨 방사오프세트를 구비하는 이중 소자로된 헤드 - Google Patents

기록 대 판독 트랙 에러를 최소로 최적화시킨 방사오프세트를 구비하는 이중 소자로된 헤드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직접 액세스 저장 장치(DASD)용의 이중 소자로 된 판독/기록 헤드가 서로에 대해 판독 및 기록 소자를 위치설정하여 같은 서보 트랙이 디스크 외경 (OD)에서 판독 및 기록 동작하는 데 사용될 수 있다. 헤드가 디스크에 걸쳐서 OD로부터 ID를 향해 이동할 때, 헤드가 디스크 ID를 향해 이동함에 따라 다른 서보 트랙이 판독 및 기록 소자를 위치설정하는 데 사용된다. 그럼으로써 OD에서 전체 TMR의 STW TMR 부분이 제로로 최소화되어, OD에서의 전체 TMR이 기본적으로 종래의 WW TMR 및 WR TMR 성분만의 함수이다. 헤드 어셈블리가 ID를 향해 이동함에 따라 STW TMR이 더 커져서, ID에서의 전체 TMR은 STW TMR 및 그 나머지의 TMR 성분 모두의 함수로 된다. 그러나, ID에서 전체 TMR의 판독-기록 소자 보상 에러 성분이 OD에서 보다 적고, 공지된 서보 판독 신호 처리 방법을 사용해서 쉽게 처리될 수 있으므로, 서보 제어기에 의해 사용된 통상적인 신호 처리를 쉽게 한다.

Description

기록 대 판독 트랙 에러를 최소로 최적화시킨 방사 오프세트를 구비하는 이중 소자로된 헤드{DUAL ELEMENT HEAD WITH RADIAL OFFSET OPTIMIZED FOR MINIMAL WRITE-TO-READ TRACK ERROR}
본 발명은 직접 액세스 저장 장치 및 특히, 그 저장 장치에 사용되는 판독/기록 헤드 어셈블리에 관한 것이다.
광자기 디스크 등과 같은 회전 저장 매체를 갖는 종래 컴퓨터의 직접 액세스 저장 장치(DASD; Direct Access Storage Device)에서, 디스크의 표면에 걸쳐서 일련의 동심 또는 나선형 트랙에 데이터를 저장한다. 예를 들어, 자기 디스크에는 자기 재료를 적층하는 표면을 갖는 디스크 기판이 구비될 수 있다. 디스크상에 저장되는 디지털 데이터에는 디스크 자기 재료의 자기 배향에서 일련의 변화를 나타내는 자기 정보가 구비된다. 자속의 반전을 일반적으로 나타내는 자기 배향의 변화가 1 및 제로의 2진 숫자로 나타내어진다. 디스크가 헤드에 대해 회전함에 따라 판독/기록 어셈블리는 자기 재료의 자기 배향의 변화를 발생 및 검출하여, 디스크 표면으로부터 데이터를 판독하고 데이터를 디스크 표면에 기록한다.
DASD에서의 각 디스크의 표면 영역은 짧은 서보 트랙 정보 영역을 갖는 섹터로 분할되고, 그 서보 트랙 정보 영역 뒤에는 사용자 데이터 영역이 이어진다. 각 섹터는 디스크 중심으로부터 디스크 외경 또는 원주로 연장하는 상상의 방사 라인에 의해 한정될 수 있다. 서보 트랙 정보는 변환 헤드를 디스크 표면에 걸쳐 위치설정하기위해 사용되는 판독 신호를 발생시킨다. 섹터의 사용자 데이터 영역은 데이터 트랙을 포함하고 그 데이터 트랙에서 데이터는 단말 사용자 또는 디스크 드라이브 사용자에 의해 기록된다. 섹터의 서보 트랙 정보 영역에는 섹터 마커, 트랙 식별 데이터, 및 서보 버스트 패턴이 통상적으로 포함되어, 디스크 제조시에 기록된다. 서보 트랙 데이터를 판독하는 데 사용되는 변환 헤드는 고객 데이터를 판독하는 데 사용되는 것과 같은 헤드이지만, 고객 데이터를 기록하는 데는 통상적으로 다른 자기 헤드가 사용된다. 그 이중-소자로된 헤드는 판독 및 기록 기능에 대해 변환기 특성을 최적으로 사용하게 된다. 트랙 밀도가 증가함에 따라, 자기-저항성 헤드 등과 같은 변환기가 개선된다.
자기-저항성(MR) 헤드 어셈블리는 사용자 데이터 및 서보 패턴 정보를 판독하는 MR 소자, 및 고객 데이터를 디스크에 기록하는 다른 소자(통상적으로는 유도성 소자)를 통상적으로 포함하는 이중-소자로된 헤드이다. MR 판독 소자 및 기록 소자를 갖는 이중-소자로된 어셈블리는 MR 헤드로 불리운다. MR 헤드의 MR 소자는 자기장을 변화시킬 때 저항의 변화를 나타낸다. 일정한 바이어스 전류를 MR 소자를 통해 통과시킴으로써 MR 소자의 저항 변화는 전압 신호로 변환된다. MR 헤드가 디스크 자기 재료상에 기록된 자기 정보 위로 통과함에 따라 MR 헤드는 요동하는 전압 판독 신호를 발생시킨다. 디지털 복조를 사용하는 DASD에서, 그 요동하는 판독 신호가 디지털화되고 샘플된 판독 신호의 디지털 데이터값이 처리되어 그 기록된 데이터를 복원한다.
디스크 드라이브 DASD는 데이터 채널 및 서보 채널을 구비하는, 헤드 판독용 2개의 신호 경로를 통상적으로 포함한다. MR 헤드가 고객 데이터 필드 위에 있을 때, 판독 신호를 데이터 채널에 의해 처리하여 시스템이 디스크로부터 및 디스크로 데이터를 판독 및 기록할 수 있다. MR 헤드가 디스크의 서보 필드 위에 있을 때, 판독 신호를 서보 채널에 의해 처리하여 제조시에 디스크상에 미리-기록되는 서보 패턴 정보를 판독한다.
판독/기록 헤드 어셈블리는 서보 제어 시스템에 의해 디스크에 걸쳐 이동되는 디스크 아암상에 설치된다. 디스크 드라이브 서보 제어 시스템은 디스크의 표면에 걸쳐 디스크 아암의 이동을 제어하여 판독/기록 헤드 어셈블리를 데이터 트랙마다 및 선택된 트랙상에서 한번 이동시켜서, 그 어셈블리를 선택된 트랙 상에 중심을 둔 경로에 유지 시킨다. 트랙상에 중심을 둔 헤드 어셈블리를 유지하는 것에 의해 고객 데이터의 정확한 판독 및 기록을 용이하게 한다. 현재의 디스크 드라이브의 트랙 밀도가 높아짐에 따라, 매우 작은 헤드 위치설정 에러에 의해서도 고객 데이터의 손실이 발생할 수 있다.
디스크 섹터의 서보 정보 영역에서, 판독/기록 변환 헤드가 서보 정보를 트랙에서 즉시 추종되게 하는 것을 섹터 마커가 표시한다. 트랙 식별 영역에는 서보 정보와 연관된 서보 트랙(또는 데이터 트랙)의 2진 표시가 포함된다. 서보 버스트 패턴은 아날로그 전압 신호를 발생시키는 데이터를 포함하고, 그 아날로그 전압 신호의 크기는 단일 트랙에 대한 변환기 헤드의 위치가 결정될 수 있는 정도로 된다. 즉, 헤드의 위치가 트랙의 하나의 에지로부터 나머지 에지로 변화함에 따라, 판독 신호의 크기가 변화되고, 그것은 고객 데이터를 최적으로 판독 및 기록하기위해 헤드를 트랙의 중심에 있게 해서 사용된다.
트랙 오류(Track Misregistration; TMR) 에러
회전 디스크 드라이브 액추에이터의 판독/기록 헤드에는 트랙 오류 에러로 불리우는 위치설정 에러가 나타나게 되어, 데이터의 판독 및 기록시 에러를 디스크에 발생시킨다. 전체 디스크 TMR은 2개 형태의 에러로 구성되는 데, 즉 (1) 이전에 데이터를 기록했던 트랙으로부터 데이터를 판독할 때의 에러인 기록 대 판독 에러(WR TMR), 및 2) 이전에 기록했던 데이터에 인접하는 데이터 트랙에 새로운 데이터를 기록할 때 발생하는 기록 대 기록 에러(WW TMR)이다. 전체 TMR에 영향을 미칠 수 있는 디스크 드라이브 특성의 각종 형태가 있다.
예를 들어, 몇가지 형태의 에러가 WR TMR 및 WW TMR 모두에 영향을 미친다. 그 에러는 디스크 회전에 중심을 벗어난 상태를 발생시키는 디스크 스핀들 모터 런아웃, 판독/기록 헤드의 공기흐름 유도 진동, 헤드 탐색 설정 시간, 전기 및 자기 시스템 잡음, 및 드라이브에 대한 쇼크 등의 외란을 포함한다. 전체 TMR의 상기 성분은 디스크의 외경(OD)으로 갈수록 일반적으로 더 커지고, 디스크의 내경(ID)으로 갈수록 더 적어진다. 디스크 제어기는 그런 에러를 최소화 또는 보상하기 위해 설계되는 신호 처리 기술을 일반적으로 포함한다. 그 처리 기술의 일부에 의해, 예를 들어, 디스크 헤드 기록 소자 및 디스크 헤드 판독 소자간의 오프세트를 보상한다. 일반적으로 그러한 보상 시스템은 기록 동작에 후속하는 판독 동작에 발생하는 에러, 즉 전체 TMR에 대한 WR TMR을 유발하는 에러의 보상에만 개입하지만, WR TMR을 유발하는 에러의 보상에만 개입하지만 전체 TMR에 대한 판독-기록 소자 보상 에러 성분에 영향을 미친다.
전체 TMR의 그 성분을 최소화하는 것이 디스크 드라이브 설계에는 포함되어 있다. 도 1은 판독 소자 및 기록 소자를 정렬시킨 종래의 MR 헤드 어셈블리를 예시한다. 판독/기록 헤드를 갖는 디스크의 서보 제어 시스템에 의해 상기 설명했듯이 WR TMR이 보상된다. 일반적으로, 도 1의 헤드 형태에서 디스크의 내경(ID)에서는 트랙킹 에러가 없다. 디스크 헤드 어셈블리가 디스크의 외경(OD)으로 이동함에 따라, 서보 제어 시스템은 디스크 중간에서 판독 소자 및 기록 소자의 트랙킹간의 스큐 또는 오프세트를 보상한다. 도 1은 판독/기록 MR 헤드 어셈블리(100)를 내려다본 도면이고, 여기서 MR 헤드는 디스크(108)의 데이터 트랙(106) 위의 위치에서 판독 소자(104)로부터 이격된 기록 소자(102)를 갖는 것으로 도시된다. 기록 소자 및 판독 소자가 헤드 어셈블리의 길이방향 축(110)을 따라 정렬되고, 그 축(110)은 위에 헤드를 위치시킨 데이터 트랙(106)의 길이방향 축이다. 헤드 어셈블리(100)는 기록 소자 및 판독 소자간의 간격 "d"를 갖는다.
다른 헤드 형태에서, 이중 소자로된 헤드의 판독 및 기록 소자는 방사 오프세트를 두고 제조되어, 헤드는 같은 길이방향 서보 트랙을 따라 추종하지 않으나 디스크에 걸쳐서 디스크 아암 이동의 소정점에서 같은 서보 트랙에서만 정렬되게 된다. 그 설계는 WR TMR의 판독-기록 소자 보상 에러 성분을 최소화되길 바랄 때 통상적으로 사용된다. 예를 들어, 방사 오프세트를 갖는 판독 소자 및 기록 소자를 갖는 헤드 어셈블리를 사용하는 시스템은 IBM 코포레이션에 양도된 미국 출원 제 5,682,274호에서 설명된다.
도 2는 디스크(208)의 트랙(206) 위에 위치된 기록 소자(202) 및 판독 소자(204)를 갖는 2중 소자로된 MR 헤드 어셈블리(200)을 도시하는 종래 기술인 드라이브 저장 시스템의 개략적인 평면도이다. 도 2에서 기록 소자(202) 및 판독 소자(204)가 MR 헤드의 길이방향 축(210)에 대해 서로 방사 오프세트된다. 상기 5,682,274 특허에서 설명했듯이, 2개의 소자의 방사 오프세트가 선택되어 데이터를 판독하는 디스크 드라이브상의 어떤 트랙에서 MR 헤드를 이동하는 데 필요한 거리를 최소화한 후 헤드가 디스크의 중간에 있을 때 기록 동작이 이어진다. 판독/기록 소자의 스큐각 "c" 이 중심선(210)에 대해 중심을 둠에 따라, 기록 소자 및 판독 소자간의 간격 "d"가 도 2에 표시된다. 상기 방법에서, 헤드 어셈블리가 디스크의 중간에 있고 일반적으로 ID로부터 OD로 한정되는 바와 같은 양으로 변할 때, 판독/기록 오프세트를 보상하는 데 필요한 처리가 최소화된다. 그로 인해, 디스크 아암 동작의 모든 범위에 걸쳐 보상 처리를 덜 복잡하게 만든다.
위에서 설명되지 않은 전체 TMR 에러의 다른 성분은 STW(servo track writer) 에러(또는 서보-기록기 TMR; servo-wirter TMR)로 일반적으로 불리운다. 그것은 데이터를 데이터 트랙으로부터 판독 및 기록하도록 다른 서보 트랙을 사용할 때 발생할 수 있는 디스크 헤드 위치설정시의 에러이다. 오래된 디스크 형태에서, 단일 세트의 서보 트랙은 몇개의 다른 데이터 트랙에 걸쳐 판독/기록 헤드를 위치설정하는 데 사용될 수 있었다. 최근에는, 데이터 트랙들간의 트랙 피치가 꾸준히 감소되어, 다른 서보 트랙이 판독 및 기록 동작간의 판독/기록 헤드 어셈블리를 위치설정하도록 사용되야한다.
즉, 데이터 트랙 밀도가 증가하기 때문에, 디스크 드라이브 시스템은 STW 에러를 나타내고, 거기에서 판독/기록 헤드 어셈블리는 데이터를 디스크상의 같은 데이터 블럭에서 판독 및 기록할 때에도 판독 소자를 위치설정하는 하나의 서보 트랙을 사용하고 기록 소자를 위치설정하는 데 다른 서보 트랙을 사용한다. 그 경우에, 각 서보 트랙은 연관된 서보 패턴 피치 및 런아웃, 또는 "룰러(ruler)" 스케일을 가질 수 있고, 위치설정하기위해 2개의 다른 트랙을 사용함에 의해 전체 TMR의 STW 성분이 발생된다. STW TMR이 모든 다른 TMR 성분에 추가되고 WR TMR 및 WW TMR에영향을 미친다. STW TMR은 이전에 기록된 데이터를 판독 처리하는 동안 판독/기록 트랙 오류를 증가시킬 수 있다. 제조시의 요구 사항 때문에, 대부분의 이중 소자로 된 헤드는 STW TMR 에러를 제거하기위해 구성될 수 없고, 트랙 밀도가 증가함에 따라 그 에러는 잠재적으로 크게 증가될 수 있다.
상기 논의에서, 전체 TMR의 STW TMR 성분에 대해 더 효과적으로 보상하고 트랙 밀도를 증가시킨 디스크를 위치설정하는 디스크 아암의 정확도를 증가시키는 디스크 드라이브 저장 시스템이 필요한 것이 명백하다. 본 발명은 그 필요성을 해결하기위한 것이다.
본 발명은 직접 액세스 저장 장치(DASD)용의 이중 소자로된 판독/기록 헤드를 제공하고, 거기에서 판독 및 기록 소자가 서로에 대해 위치설정되어 같은 서보 트랙이 디스크 내경(ID) 또는 중간점보다 디스크 외경(OD)에서 판독 및 기록 동작하는 데 사용될 수 있다. 헤드를 디스크에 걸쳐서 OD로부터 디스크ID로 이동시킴에 따라, 데이터 트랙에 대한 헤드 소자들간의 오정렬은 점점 더 악화되어, 헤드가 디스크 ID를 향해 이동함에 따라 다른 서보 트랙이 판독 및 기록 소자를 위치설정하는 데 사용된다. 상기 헤드 형태에 의해, OD에서 STW TMR가 전체 TMR에 영향을 미치는 것이 판독 처리동안 제로로 최소화되어, OD에서의 전체 TMR은 주로 WR TMR의 판독-기록 소자 보상 에러 성분을 포함하는 종래의 WW TMR 및 WR TMR 성분만의 함수이다. 헤드 어셈블리가 ID를 향해 이동함에 따라 판독 및 기록 소자간의 오정렬이 더 커지고, ID에서의 전체 TMR은 STW TMR 및 그 나머지의 TMR 성분 모두의 함수로 된다. 그러나, ID에서 전체 TMR의 판독-기록 소자 보상 에러 성분이 OD에서 보다 적고, 공지된 서보 판독 신호 처리 방법을 사용해서 쉽게 처리될 수 있다. 그러므로, OD에서 판독 및 기록 소자의 방사 오프세트를 최소화하는 것은 결과적으로 판독/기록 헤드가 서보 제어기에 의해 사용된 통상적인 신호 처리를 수행하는 것을 쉽게 한다. 즉, 종래의 신호 처리 기술은 헤드 어셈블리를 위치설정하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 하나의 특징에서, 기록 소자 및 판독 소자간의 방사 오프세트 거리(x)는 디스크 중심으로부터 OD 데이터 트랙을 따라 탄젠트 포인트까지의 디스크 반경 거리(RX), 디스크 중심으로부터 디스크 아암 피벗(pivot) 포인트까지의 거리(P), 및 디스크 아암 피벗 포인트로부터 탄젠트 포인트까지의 거리(L)에 의해 결정되는 각(α)에 의해 설정된다. 그러므로, 디스크의 크기 및 디스크 아암 액추에이터의 위치설정에 의해 기록 소자 및 판독 소자간의 방사 오프세트가 특정하게 결정되고, 종래의 서보 처리 제어기로써 디스크 아암 이동을 제어한다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 예에 의해 본 발명의 원리를 예시하는 양호한 실시예의 다음 설명으로부터 명백해진다.
도 1은 길이방향으로 정렬된 판독 및 기록 소자를 구비한 이중-소자로된 헤드 어셈블리를 도시하는 종래 기술인 디스크 드라이브 저장 시스템의 개략적인 평면도.
도 2는 헤드 어셈블리를 디스크의 중간에 있게 할 때 액추에이터를 이동시키는 데 필요한 거리를 최소화하도록 방사상으로 오프세트되는 판독 및 기록 소자를 구비하는 이중-소자로된 헤드 어셈블리를 도시하는 종래 기술인 디스크 드라이브 저장 시스템의 개략적인 평면도.
도 3은 본 발명에 의해 구성된 헤드 어셈블리 및 디스크 아암을 갖는 디스크 드라이브 저장 시스템의 개략적인 평면도.
도 4는 도 3에 예시된 이중 소자로된 헤드 어셈블리의 개략적인 평면도.
도 5는 도 3에 예시된 디스크 드라이브 저장 시스템의 블록도.
도 3에는 이중-소자로된 MR 헤드 어셈블리(304)를 판독 기록 디스크(306)의 표면에 걸쳐 이동시키는 디스크 액추에이터 아암(302)를 구비하는 디스크 드라이브 저장 시스템(300)이 개략 도시된다. 헤드 어셈블리(304)는 예시를 간단히 하고 기학적인 형태를 나타내기위해 하나의 점으로 도시되어 있으나, 헤드 어셈블리가 도4에서 상세하게 설명되는 기록 소자 및 판독 소자를 구비하는 것을 당업자는 이해할 수 있다. 도 3의 기하학인 형태에서 디스크 중심(308)으로부터 OD 데이터 트랙(310)에서 도 3의 헤드 어셈블리(304)의 위치와 일치하는 탄젠트 포인트까지의 디스크 반경 거리(RX)가 도시된다. 탄젠트 라인A는 도 3에서 탄젠트 포인트(304)를 통해 그어진다. 디스크 중심(308)으로부터 디스크 아암 액추에이터 피벗 포인트(312)까지의 거리P와 디스크 아암 피벗 포인트(312)으로부터 탄젠트 포인트(304)까지의 거리L이 도 3에 도시된다. 디스크(306)의 크기, 트랙 피치 및 디스크 아암 액추에이터(312)의 위치 설정에 의해 그 파라미터(RX,P 및 L)가 결정된다.
본 발명에 의해, 헤드 어셈블리의 기록 소자 및 판독 소자간의 반경 오프세트(x)는 파라미터(RX,P 및 L)와 판독 및 기록 소자간의 간격(g)에 의해 특정하게 결정되어, 같은 서보 트랙이 디스크 외경(OD)에서 판독 및 기록 동작하는 데 사용되고, 디스크 헤드가 디스크 내경(ID)을 향해 이동함에 따라 다른 서보트랙이 판독 및 기록 소자에 대해 사용된다. 그 헤드 형태에 의해, 디스크 OD에서 STW TMR 성분의 영향은 제로이고, OD에서 총 TMR은 기본적으로 판독-기록 소자의 압축 에러를 포함하는 종래의 TMR 성분의 함수이다. 헤드 어셈블리가 OD로부터 ID를 향해 이동함에 따라 STW TMR이 더 커지고, ID에서의 총 TMR은 종래의 TMR 성분(판독-기록 소자의 보상 에러를 포함하는) 및 STW TMR 모두의 함수이다. 그러나, ID에서의 판독-기록 소자의 에러 TMR은 OD에서 보다 적고, 많은 다른 종래의 TMR 성분은 역시 적어진다. 결과적으로, TMR 계산은 당업자에게 공지된 서보 판독 신호 처리 방법을 사용해서 디스크 ID에서 쉽게 처리될 수 있다. 그럼으로써 TMR 에러 성분의 크기가 디스크의 OD 및 ID간에 더 균일하게 된다는 사실에 기인해서, STW TMR의 디스크 OD는 제로이고 다른 종래의 TMR 에러 성분(판독-기록 소자의 보상 에러를 포함하는)의 디스크 OD는 더 커지는 반면에, STW TMR의 디스크 ID는 더 커지나 그 나머지의 종래의 TMR 에러 성분의 ID는 더 적어진다. 그러므로, 종래의 신호 처리 기술은 본 발명에 의해 지정된 형태를 갖는 헤드 어셈블리를 위치설정하는 데 사용될 수 있다. 그 방법에서, 본 발명은 STW TMR을 포함하는 총 TMR에 대해 더 효과적으로 보상하는 디스크 드라이브 저장 시스템을 구비하고, 트랙 밀도를 증가시킨 디스크로써 위치설정되는 디스크 아암의 정확도를 증가시킨다.
도 4는 도 3에 예시된 이중 소자로된 MR 헤드 어셈블리(304)를 판독 소자(404)로부터 측면 거리(x)만큼 방사상으로 오프세트되는 기록 소자(402)와 함께 도시한다. 헤드 어셈블리(304)는 헤드 어셈블리의 길이방향 중심선(406)과 함께 도면에 표시된 디스크 ID 및 OD를 갖는 디스크의 데이터 트랙상에 매달리게 되도록 도시된다. 기록 소자(402)의 중심 및 판독 소자(404)의 중심간의 측면 거리로서 방사 오프세트(x)를 도 4에 도시한다. 기록 소자 및 판독 소자간의 길이방향 간격(g)이 헤드 제조 오차의 범위내에서 일반적으로 지정된다. 디스크 형태(디스크 크기 및 트랙 스페이싱)으로부터 스큐각(α)을 결정하여 기록 소자 및 판독 소자가 디스크 OD의 데이터 트랙(310)에서 같은 서보 트랙을 사용한다. 그러므로, 디스크 크기와 판독 및 기록 소자간의 길이방향 간격(g)에 의해 측면 간격(x)를 결정한다. 도4에서 탄젠트 라인(A)이 표시된 각(α)을 두고서 재현된다.
방사 오프세트(x)는 기록 소자(402)의 중심 및 판독 소자(404)의 중심간의 측면 거리로서 도 4에 도시된다. 기록 소자 및 판독 소자간의 길이방향 간격(g)은 헤드 제조 오차의 범위내에서 일반적으로 한정된다. 디스크 형태(디스크 크기 및 트랙 스페이싱)로부터 스큐각(α)이 결정되어 기록 소자 및 판독 소자가 디스크 OD의 데이터 트랙(310)에서 같은 서보 트랙을 사용한다. 그러므로, 디스크 크기 및 기록 소자 및 판독 소자간의 길이방향 간격(g)에 의해 측면 간격(x)이 결정된다. 도 4에서 탄젠트 라인(A)이 표시된 각(α)을 두고서 재현된다.
방사 오프세트(x)는 디스크 OD에서 같은 서보 트랙으로부터 데이터를 판독 및 기록하는 최적의 판독/기록 소자의 측면 거리를 표시한다. 상기에서 알 수 있듯이, 종래의 신호 처리는 OD 트랙으로부터 ID로 이동함에 따라 디스크 아암을 위치설정하는 데 도움을 준다. 본 발명에 의해, 방사 오프세트(x)를 다음과 같이 쉽게 결정된다. 도 3에 예시된 기하학적인 형태를 갖는 디스크 형태에서, P > L이고, RX는 상기 설명했듯이 디스크 OD의 데이터 트랙(310)의 반경이고, 스큐각(α)이 아래의 수학식 1로 설정된다
α=90°- θ
여기서, θ가 도 3에 도시되고, θ는 상기 리스트된 조건하에서 하기 수학식 2에 의해 인출될 수 있다.
아래의 수학식 3에 의해 스큐각(α)에 대한 수학식을 설정한다.
아래의 수학식 4에서 방사 오프세트(x)는 다음과 같다.
그러므로, 판독 소자 및 기록 소자간의 방사 오프세트(x)는 판독/기록 소자 간격(g) 및 스큐각(α)의 함수이고, 여기서 간격(g)이 헤드 설계 및 제조 오차의 특성이다. 방사 오프세트(x)는 일반적으로 미크론 정도로 한정된다.
본 발명에 의한 디스크 헤드 어셈블리를 설계할 때, 판독 및 기록 소자의 길이방향 간격을 결정하고 의도된 디스크에 사용하기위해 디스크 크기 파라미터를 얻는 것이 필요하다. 상기 파라미터를 결정했을 때, 기록 소자 및 판독 소자간의 방사 오프세트에 의해 헤드 형태는 상기 설명했듯이 본 발명에 따라 쉽게 한정된다. 간격(g)은 헤드 설계 및 제조 오차의 함수이다. 결과적으로, 본 발명에서는 방사 오프세트(x)가 최적화되어 헤드 설계자가 작업해야하는 간격을 한정한다. 본 발명의 특정한 장점은 종래의 서보 제어 신호 처리 기술을 사용한다는 것이다. 다른 장점은 에러를 트랙킹하는 데 필요한 보상의 크기가 디스크 표면에 걸쳐 더 균등하여, 처리 기술을 더 쉽게 한다는 것이다. 당업자는 더 이상의 설명없이도 헤드 어셈블리 형태에서 요구되는 서보 제어 기술을 어떻게 실시하는 지를 이해하게 될 것이다.
도 5는 도 3에 처음 도시된 직접 액세스 저장 장치(DASD)(300)를 그 장치(300)의 소자를 예시하기위해 더 상세하게 도시한다. 도 5에서, 도 3과 중복된 도면 부호는 같은 소자를 나타낸다. 단 하나의 디스크의 상부 표면(307)을 도시했지만, DASD(300)는 다수의 디스크(306)를 포함한다. 자기적으로 인코드된 정보를 저장하는 자기 기록 매체로써 각 디스크의 표면이 코팅된다.
판독/기록 헤드 어셈블리(304)는 디스크 액추에이터 아암(302)상에 설치되고 디스크(306)의 표면에 걸쳐 이동된다. 디스크 회전에 따라, 판독 신호는 자기-저항성(MR) 판독 소자로써 구성되는 헤드 어셈블리(304)로부터 발생된다. 당업자는 헤드 어셈블리가 서보 판독 신호 또는 데이터 판독 신호를 발생시키면서 디스크의 다수의 서보 필드 및 데이터 필드의 표면 위로 반복해서 통과한다는 것을 알게 될 것이다. 이와는 달리, 기록 신호는 데이터를 디스크 표면에 기록하는 헤드 어셈블리에 제공될 수 있다.
디스크 아암(302)이 디스크 서보 제어기(502)의 제어하에서 이동되어 OD 데이터 트랙(310)으로부터 및 ID를 향해 디스크 표면에 걸쳐, 또는 디스크 중심을 걸쳐 이동한다. 도 5에서는 OD 데이터 트랙(310)이 도시되고, 추가적으로 디스크 서보 및 데이터 트랙(501)이 도시된다. 제어기(502)는 디스크 드라이브(300) 및 호스트 컴퓨터(504)간의 인터페이스로서의 역할을 한다. 호스트 컴퓨터는 예를 들어, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 또는 디스크상에 데이터를 저장하길 바라는 기타의 디지털 처리 장치를 포함하고 있다.
도 5의 양호한 실시예에서, 디스크 드라이브 제어기(502)는 판독 신호 전치-증폭기 회로(506)를 포함하여, MR 판독/기록 헤드 어셈블리(304)에 의해 감지하는 바와 같이 디스크 표면상에 기록된 데이터의 전기적 표시를 수신한다. 판독 전치 증폭기 회로(506)에서는 연관된 판독/기록 헤드(304)가 저장된 고객 데이터 또는 서보 패턴 데이터 위에 위치되는 지에 따라, 데이터 신호 또는 서보 신호를 증폭시키는 이중 목적이 이루어진다. 그러므로, 전치-증폭기 회로(506)로부터 증폭된 신호는 2개의 처리 채널로 지향되고, 그 2개의 채널은 서보 채널(508) 및 고객 데이터 채널(510)이다. 기록 회로(512)에 의해 디스크(306)상에 기록하는 데이터 채널(510)로부터의 고객 데이터 신호를 판독/기록 헤드(304)에 공급한다.
데이터 채널(510)은 호스트 컴퓨터(504)로부터의 요청에 응답하여 디스크 (306)로 및 디스크(306)로부터 데이터를 일반적으로 기록 및 판독하여 고객 데이터를 판독 또는 기록한다. 기록 회로(512)는 고객 데이터 채널(510)에만 연결된다. 데이터 채널에서, 전치-증폭기 회로(506)는 MR 헤드로부터 판독 신호를 증폭하고 그 판독 신호를 자동 이득 제어 및 필터 회로(AGC)(520)로 향하게 한다. AGC로부터의 출력은 아날로그 판독 신호에 대응하는 디지털 펄스를 형성하는 데이터 펄스 검출기(522)에 제공된다. 다음에, 전치-호스트 판독 프로세서 (524)는 데이터 펄스를 호스트 컴퓨터(504)와 호환가능한 포맷된 데이터 스트링으로 변환한다. 기록 동작동안, 데이터가 호스트 컴퓨터로부터 수신되고 기록 프로세서(530)로 제공되어, 데이터를 포맷하고 그것을 기록 회로(512)로 전달하여 디스크 표면상에 기록한다.
서보 채널(508)은 디스크(306)로부터 서보 데이터를 일반적으로 판독하여 판독/기록 헤드(304)를 알맞게 위치설정하는 데 도움을 준다. 서보 채널(508)과 결합해서 동작할 때, 전치-증폭기 회로(506)는 기록/판독 헤드가 서보 패턴을 변환시킬 때 발생된 서보 신호를 증폭시킨다. 서보 채널(508)은 자동 이득 제어(AGC) 및 필터 회로(532)를 포함하여, 판독 신호 이득을 자동 조절하고 그것을 필터링하는 각종의 공지된 회로중 어느 하나를 구비한다. AGC 및 필터 회로의 출력은 처리된 아날로그 A, B, C, D 서보 데이터를 구비한다. 회로(532)의 AGC 기능이 가변 이득 증폭기 및 이득 제어 회로에 의해 통상적으로 수행된다. 그 이득 제어가 판독 신호에서 상대적으로 느린 진폭 변화에 대해 자동 조절하게 된다. 상기 변화는 MR 헤드 대 디스크 스페이싱의 변화, MR 헤드 바이어스 전류의 드리프트, 전치-증폭기 회로(506)로부터의 이득의 드리프트 등에 의해 보통 야기된다.
다음에, 복조기/디코더(534)는 그 처리된 판독 신호를 수신하고 디지털화된 A, B, C, D의 버스트값을 인출하고 P 및 Q 구적법 데이터를 발생시킨다. 복조기에 의해 디스크(306)의 트랙 중심에 대해 MR 헤드(304)의 위치를 표시하는 PES(position error sensing) 신호를 또한 발생된다. 당업자는 더 이상의 설명없이 디지털화된 판독 신호 샘플로부터 P 및 Q 데이터를 어떻게 인출하는 지 및 PES 신호를 어떻게 발생시키는 지를 이해하게 된다. PES 신호가 서보 제어기(536)로 제공되어, PES 데이터를 사용하여 액추에이터 모터(312)에 제공되는 제어 신호를 발생시키고, 그럼으로써 MR 헤드(304)의 위치를 제어한다.
본 발명은 현재의 양호한 실시예에 의해 상기에서 설명됨으로써 이해된다.그러나, 디스크 드라이브 제어 시스템 및 헤드 어셈블리에 대한 많은 형태가 본원에서 특정되게 설명되지 않으나 본 발명에 그들을 적용할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본원에서 설명된 특정한 실시예로 제한되지 않으나, 디스크 드라이브 제어 시스템 및 헤드 어셈블리에 대해 일반적으로 넓게 응용될 수 있다. 첨부된 청구항의 범위내에 있는 모든 변형예, 변화 또는 등가의 장치 및 실시예는 본 발명의 범위내에서 이루어진다.
본 발명에서는, 헤드 어셈블리가 ID를 향해 이동함에 따라 STW TMR이 더 커져서, ID에서의 전체 TMR은 STW TMR 및 그 나머지의 TMR 성분 모두의 함수로 된다. 그러나, ID에서 전체 TMR의 판독-기록 소자 보상 에러 성분이 OD에서 보다 적고, 공지된 서보 판독 신호 처리 방법을 사용해서 쉽게 처리될 수 있으므로, 서보 제어기에 의해 사용된 통상적인 신호 처리를 쉽게 한다.

Claims (10)

  1. 직접 액세스 저장 장치(DASD)에서 사용하는 판독/기록 헤드로서,
    기록 신호를 수신하고, 데이터로 하여금 기록 처리에서 기록 디스크의 표면상에 기록되게 하는 기록 소자와,
    서보 트랙 및 데이터 트랙으로부터 기록 디스크의 표면상에 기록된 데이터를 변환하고, 판독 처리에서 판독 신호를 발생시키는 판독 소자를 구비하며,
    상기 판독 및 기록 소자는 서로 방사상으로 오프세트되고, 외경(OD; Outside Diameter)의 데이터 트랙에서는 동일한 서보 트랙에서 정렬되어 동일한 서보 트랙이 판독 및 기록 동작용으로 사용되며, 상기 외경에서는 판독 처리시 서보-기록기 TMR(Track Misregistration)의 영향이 제로로 최소화되어 외경에서의 전체 TMR이 통상의 기록-판독 에러(WR TMR) 및 기록-기록 에러(WW TMR)의 함수가 되고, 디스크 내경(ID; Inside Diameter)에서는 상이한 서보 트랙이 판독 및 기록 소자용으로 각각 사용되어 내경에서의 전체 TMR이 기록-판독 에러(WR TMR), 기록-기록 에러(WW TMR) 성분 및 서보-기록기 TMR의 함수로 되는 것
    인 직접 액세스 저장 장치에서 사용하는 판독/기록 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 방사 오프세트(x)는 기록 소자의 중심 및 판독 소자의 중심간의 측면 거리이고, 관계식 x=g tan(α)에 의해 정의되고, 여기서 g가 판독 소자 및 기록 소자간의 간격이고, α는 기록 소자 및 판독 소자간의 스큐각이어서 P>L일 때 RX, P, 및 L의 함수이고, 여기서 RX는 디스크 중심으로부터 외경의 데이터 트랙에서의 헤드의 탄젠트 포인트까지의 디스크 반경 거리와 같고, P가 디스크 중심으로부터 디스크 아암의 피벗 포인트까지의 거리이고, L가 디스크 아암 피벗으로부터 탄젠트 포인트까지의 거리로 되는 것
    인 직접 액세스 저장 장치에서 사용하는 판독/기록 헤드.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스큐각도(α)가
    식: α= 90°- cos-1[(RX 2+L2-P2)/2RXL]
    로 정의되는 직접 액세스 저장 장치에서 사용하는 판독/기록 헤드.
  4. 제1항에 있어서, 헤드가 자기-저항성(MR) 헤드를 구비하는 직접 액세스 저장 장치에서 사용하는 판독/기록 헤드.
  5. 데이터 저장 장치로서,
    자기 기록 매체와,
    기록 소자 및 판독 소자를 갖는 이중 소자 헤드를 구비하며,
    상기 기록 소자가 기록 신호를 수신하고 데이터로 하여금 기록 처리에서 기록 디스크의 표면상에 기록되게 하고, 상기 판독 소자가 서보 트랙 및 데이터 트랙으로부터 기록 디스크의 표면상에 기록된 데이터를 변환하고 판독 처리에서 판독 신호를 발생시키고,
    상기 판독 및 기록 소자는 서로 방사상으로 오프세트되고, 외경의 데이터 트랙에서는 동일한 서보 트랙에서 정렬되어 동일한 서보 트랙이 판독 및 기록 동작용으로 사용되며, 상기 외경에서는 판독 처리시 서보-기록기 TMR의 영향이 제로로 최소화되어 외경에서의 전체 TMR이 통상의 기록-판독 에러(WR TMR) 및 기록-기록 에러(WW TMR)의 함수가 되고, 디스크 내경(ID; Inside Diameter)에서는 상이한 서보 트랙이 판독 및 기록 소자용으로 각각 사용되어 내경에서의 전체 TMR이 기록-판독 에러(WR TMR), 기록-기록 에러(WW TMR) 성분 및 서보-기록기 TMR의 함수로 되는 것
    인 데이터 저장 장치.
  6. 제5항에 있어서, 방사 오프세트(x)가 기록 소자의 중심 및 판독 소자의 중심간의 측면 거리이고, 관계식 x=g tan(α)에 의해 정의되고, 여기서 g가 판독 소자 및 기록 소자간의 간격이고, α는 기록 소자 및 판독 소자간의 스큐각이어서 P>L일 때 RX, P, 및 L의 함수이고, 여기서 RX는 디스크 중심으로부터 외경의 데이터 트랙에서의 헤드의 탄젠트 포인트까지의 디스크 반경 거리와 같고, P가 디스크 중심으로부터 디스크 아암의 피벗 포인트까지의 거리이고, L가 디스크 아암 피벗으로부터 탄젠트 포인트까지의 거리로 되는 데이터 저장 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 스큐각도(α)가
    식: α= 90°- cos-1[(RX 2+L2-P2)/2RXL]
    로 정의되는 데이터 저장 장치.
  8. 제5항에 있어서, 헤드가 자기-저항성(MR) 헤드를 구비하는 데이터 저장 장치.
  9. 디스크에 걸쳐 헤드를 이동시키는 아암을 갖는 디스크 데이터 저장 장치용 이중-소자로된 헤드 어셈블리에서 기록 소자 및 판독 소자간의 스큐각 α을 결정하는 방법으로서,
    디스크 외경(OD)의 데이터 트랙에서 디스크 중심으로부터 헤드 어셈블리의 탄젠트 포인트까지의 디스크 반경 거리(RX)을 결정하는 단계와,
    디스크 중심으로부터 디스크 아암의 피벗 포인트까지의 거리(P)를 결정하는 단계와,
    디스크 아암 피벗 포인트로부터 탄젠트 포인트까지의 거리(L)를 결정하는 단계와,
    식: α= 90°- cos-1[(RX 2+L2-P2)/2RXL] 로 정의되는 스큐각도(α)를 계산하는 단계를 구비하며,
    상기 판독 및 기록 소자는 서로 방사상으로 오프세트되고, 외경의 데이터 트랙에서는 동일한 서보 트랙에서 정렬되어 동일한 서보 트랙이 판독 및 기록 동작용으로 사용되며, 상기 외경에서는 판독 처리시 서보-기록기 TMR의 영향이 제로로 최소화되어 외경에서의 전체 TMR이 통상의 기록-판독 에러(WR TMR) 및 기록-기록 에러(WW TMR)의 함수가 되고, 디스크 내경(ID; Inside Diameter)에서는 상이한 서보 트랙이 판독 및 기록 소자용으로 각각 사용되어 내경에서의 전체 TMR이 기록-판독 에러(WR TMR), 기록-기록 에러(WW TMR) 성분 및 서보-기록기 TMR의 함수로 되는 것
    인 스큐각 α을 결정하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 방사 오프세트(x)가 기록 소자의 중심 및 판독 소자의 중심간의 측면 거리이고, 관계식 x=g tan(α)에 의해 정의되고, 여기서 g가 판독 소자 및 기록 소자간의 간격으로 되는 방법.
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