KR100725958B1 - 하드디스크 드라이브, 하드디스크 드라이브의 헤드스큐 및헤드갭 보정방법, 그리고 그 방법을 수행하는 컴퓨터프로그램을 기록한 기록매체 - Google Patents

하드디스크 드라이브, 하드디스크 드라이브의 헤드스큐 및헤드갭 보정방법, 그리고 그 방법을 수행하는 컴퓨터프로그램을 기록한 기록매체 Download PDF

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KR100725958B1 KR1020060066467A KR20060066467A KR100725958B1 KR 100725958 B1 KR100725958 B1 KR 100725958B1 KR 1020060066467 A KR1020060066467 A KR 1020060066467A KR 20060066467 A KR20060066467 A KR 20060066467A KR 100725958 B1 KR100725958 B1 KR 100725958B1
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Abstract

하드디스크 드라이브, 하드디스크 드라이브의 헤드스큐 및 헤드갭 보정방법, 그리고 그 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체가 개시된다. 본 발명의 하드디스크 드라이브의 헤드스큐 및 헤드갭 보정방법은, (a) 디스크(disk) 상의 소정의 트랙에 자기 헤드(MR head) 중 쓰기 헤드(write head)를 통해 테스트 패턴을 기록하는 단계; (b) 자기 헤드 중 읽기 헤드(read head)를 반경반향으로 이동시켜 테스트 패턴을 서치(search)함으로써 헤드스큐(head skew)를 측정하는 단계; (c) 헤드스큐에 기초하여 테스트 패턴을 서치(search)함으로써 헤드갭(head gap)을 측정하는 단계; 및 (d) 측정된 헤드스큐 및 헤드갭을 보정(calibration)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 한 종류의 테스트 패턴 예를 들어 RCC 테스트 패턴으로 헤드스큐 및 헤드갭의 보정을 모두 수행할 수 있어 다른 패턴에 의한 간섭을 배제할 수 있고 또한 테스트 패턴의 위치 선정이 자유로우며, 헤드갭을 위한 서치(search) 범위를 종래보다 확대할 수 있을 뿐만 아니라 보정을 위한 소요시간을 단축시킬 수 있다.
하드디스크 드라이브, 반복성 런아웃 보정코드, 스큐, 갭, 보정

Description

하드디스크 드라이브, 하드디스크 드라이브의 헤드스큐 및 헤드갭 보정방법, 그리고 그 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체{Hard Disk Drive, Method for calibrating head skew/head gap, and recording media for computer program therefor}
도 1은 종래의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브에서 자기 헤드가 디스크의 내주영역 및 외주영역에 위치할 때 발생하는 헤드스큐 및 헤드갭을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 하드디스크 드라이브의 섹터 및 서보섹터의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 하드디스크 드라이브의 구동회로의 개략적인 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브에서 발생하는 헤드스큐 및 헤드갭을 측정하는 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 플로챠트이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 하드디스크 드라이브 11 : 디스크
17 : 서보섹터 18 : 데이터섹터
20 : 인쇄회로기판조립체 30 : 커버
40 : 헤드 스택 어셈블리 43 : 액추에이터 아암
50 : 보이스코일모터 60 : 자기 헤드
61 : 읽기 헤드 62 : 자기 헤드
70 : 반복성 런아웃 보정코드 71 : RCC sync 마크
72 : RCC 데이터 부분 80 : 콘트롤러
S : 헤드스큐 SD : 디폴트 스큐
G : 헤드갭
본 발명은, 하드디스크 드라이브, 하드디스크 드라이브의 헤드스큐 및 헤드갭 보정방법, 그리고 그 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 한 종류의 테스트 패턴으로 헤드스큐(head skew) 및 헤드갭(head gap)의 보정을 모두 수행할 수 있는 하드디스크 드라이브, 하드디스크 드라이브의 헤드스큐 및 헤드갭 보정방법, 그리고 그 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것이다.
하드디스크 드라이브(Hard Disk Drive)는 읽기/쓰기 헤드(read/write head) 를 사용하여 디스크에 데이터를 기록하거나 디스크에 저장된 데이터를 재생하는 장치로서, 대량의 데이터를 고속으로 액세스(access)할 수 있기 때문에 컴퓨터 시스템의 보조 기억 장치 등으로써 현재 널리 사용되고 있다.
이러한 하드디스크 드라이브는 최근 높은 인치당트랙수(TPI, Track Per Inch) 및 높인 인치당비트수(BPI, Bits Per Inch) 구현으로 고용량화되고 있으며, 그 적용영역도 확대되고 있는 실정이다. 이에 따라 최근에는 노트북, PDA, 휴대폰 등 휴대 가능한 전자제품에 사용될 수 있는 소형의 하드디스크 드라이브에 대한 개발이 활발히 진행되고 있는데, 실제 최근 직경이 2.5인치의 하드디스크 드라이브가 개발되어 노트북 등에 이미 적용되고 있으며, 이보다 더 소형인 0.85인치로 100원짜리 동전과 크기가 비슷한 소형 하드디스크 드라이브에 대한 연구 개발이 활발히 진행 중으로써 휴대폰이나 MP3 등에도 이미 일부 채택되었거나 채택될 예정이다.
하드디스크 드라이브의 구조를 간략히 살펴보면, 하드디스크 드라이브는, 데이터를 기록 저장하기 위한 디스크(Disk)와, 디스크를 회전시키는 스핀들 모터(Spindle Motor)와, 디스크에 데이터를 기록하고 디스크에 기록된 데이터를 재생하기 위한 자기 헤드(MR head)를 갖는 헤드 스택 어셈블리(HSA, Head Stack Assembly)와, 헤드 스택 어셈블리를 회동시키는 보이스코일모터(VCM, Voice Coil Motor)와, 이들이 장착되는 베이스(Base)를 구비한다.
헤드 스택 어셈블리(HSA)는 보이스코일모터(VCM)에 의해 회동축을 중심으로 회전하게 되는데, 이러한 헤드 스택 어셈블리(HSA)는 회동축에 회전 가능하게 결합된 액추에이터 아암(Actuator arm)과, 읽기/쓰기 헤드가 탑재된 슬라이더(Slider) 와, 액추에이터 아암에 설치되어 슬라이더를 디스크의 표면 쪽으로 탄성바이어스되게 지지하는 서스펜션(Suspension)을 구비한다. 그리고 슬라이더는 일반적으로 플렉셔(Flexure)에 부착된 상태로 서스펜션에 의해 지지된다.
액추에이터 아암은 보이스코일모터(VCM)에 의해 회동축을 중심으로 회동하게 된다. 즉 보이스코일모터(VCM)는 보빈에 권회된 보이스코일과, 자기력선을 발생시키는 마그네트를 구비하고 있고, 이 마그네트에 의해 발생된 자기력선 및 보이스코일을 흐르는 전류와의 상호작용에 의해 전자기력이 발생됨으로써, 플레밍의 왼손법칙을 따르는 방향으로 액추에이터 아암이 회동하게 되며, 이 힘을 제어하여 자기 헤드를 디스크 상의 원하는 방향으로 이동시키는 것이다.
한편, 디스크의 구조를 살펴보면, 디스크는 보통 하나 또는 복수 개가 서로 소정 간격 이격되어 스핀들 모터에 의해 회전할 수 있도록 설치되며, 디스크의 표면에는 다수 개의 동심원 트랙(track)이 마련되어 있어 자기 헤드는 트랙 사이를 이동하며 데이터를 기록 및 독출한다. 트랙에는 트랙 탐색(track seeking) 및 트랙 추종(track following) 등의 위치제어를 위한 서보섹터와, 사용자의 데이터를 기록하기 위한 데이터섹터가 교호적으로 위치한다.
한편, 자기 헤드(MR head)는 슬라이더의 끝단에 부착되며, 디스크로부터 데이터를 독출하는 읽기 헤드(read head)와, 디스크에 데이터를 기록하는 쓰기 헤드(write head)가 서로 오프셋(offset)을 가지고 위치되어, 디스크의 표면을 자화시키거나 자계를 감지하여 데이터를 읽거나 기록할 수 있다.
도 1은 종래의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브에서 자기 헤드가 디 스크의 내주영역 및 외주영역에 위치할 때 발생하는 헤드스큐 및 헤드갭을 도시한 도면으로서, 이에 도시된 바와 같이, 자기 헤드(160)의 기록 및 독출 시에 자기 헤드(160)가 디스크(111) 상에 위치하는 영역, 즉 내주영역(ID, Inner Diameter) 및 외주 영역(OD, Outter Diameter)에 따라 자기 헤드(160)의 헤드스큐(S, head skew) 및 헤드갭(G, head gap)이 달라진다.
헤드스큐(S)는 읽기 헤드(161)와 쓰기 헤드(162)의 반경방향의 차이이며, 헤드갭(G)은 읽기 헤드(161)와 쓰기 헤드(162)의 트랙(track) 방향의 차이이다. 헤드스큐(S) 및 헤드갭(G)은, 읽기 헤드(161)와 쓰기 헤드(162)의 자체적인 위치 차이 뿐만 아니라 디스크(111)의 내주영역(ID) 및 외주영역(OD)을 움직이는 자기 헤드(160)가 직선운동을 하는 것이 아니라 헤드 스택 어셈블리(140)의 회동축을 중심으로 일정한 회전반경을 가진 곡선운동을 하기 때문에 발생한다.
헤드스큐(S)와 헤드갭(G)은 하드디스크 드라이브의 동작에 많은 영향을 준다. 이를 구체적으로 설명하면, 읽기 헤드(161)를 통하여 디스크(111) 상의 소정 트랙에서 데이터를 독출하는 도중에 동일한 트랙에 대하여 쓰기 헤드(162)를 통해 데이터를 기록해야 하는 경우에 헤드스큐(S) 및 헤드갭(G)만큼 읽기 헤드(161) 및 쓰기 헤드(162)가 스위칭되어야 원하는 트랙에 데이터를 기록할 수 있다. 이에 따라 콘트롤러(미도시)는 헤드스큐(S) 및 헤드갭(G)을 계속적으로 보정하여 자기 헤드(160)를 이동시켜야 한다.
헤드스큐(S) 및 헤드갭(G)을 보정하기 위해, 종래의 하드 디스크 드라이브에서는, 헤드스큐(S)를 구하기 위한 테스트 패턴, 헤드갭(G)을 구하기 위한 테스트 패턴을 디스크(111) 상에 별도로 기록하여 헤드스큐(S) 및 헤드갭(G)을 측정 및 보정하였다. 즉 헤드스큐(S)를 측정하기 위해서 데이터 패턴을 디스크(111)의 트랙에 기록하고 헤드갭(G)을 측정하기 위해서 별도의 RCC(Repeatable Runout Correction Code) 패턴을 트랙에 기록하여야만 한다.
그러나, 이 패턴들은 상호 영향을 주고 받아서 헤드스큐 및 헤드갭을 측정하는데 오차를 발생시킬 수 있으며, 헤드스큐를 측정하기 위한 테스트 패턴을 고려해 헤드갭 측정을 위한 서치(search) 범위가 제한되며, 또한 복수의 테스트 패턴을 사용하기 때문에 헤드스큐 및 헤드갭을 보정하는 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.
게다가, 헤드스큐를 구하기 위해 여러 대 하드디스크 드라이브의 평균 스큐값을 기준으로 디폴트 스큐(default skew)를 선정하였는데, 선정된 디폴트 스큐값이 실제 스큐값과 차이가 큰 하드디스크 드라이브의 경우 에러를 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 한 종류의 테스트 패턴 예를 들어 RCC 테스트 패턴으로 헤드스큐 및 헤드갭의 보정을 모두 수행할 수 있어 다른 패턴에 의한 간섭을 배제할 수 있고 또한 테스트 패턴의 위치 선정이 자유로우며, 헤드갭을 위한 서치(search) 범위를 종래보다 확대할 수 있을 뿐만 아니라 보정을 위한 소요시간을 단축시킬 수 있는 하드디스크 드라이브, 하드디스크 드라이브의 헤드스큐 및 헤드갭 보정방법, 그리고 그 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체를 제 공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, (a) 디스크(disk) 상의 소정의 트랙에 자기 헤드(MR head) 중 쓰기 헤드(write head)를 통해 테스트 패턴을 기록하는 단계; (b) 상기 자기 헤드 중 읽기 헤드(read head)를 반경반향으로 이동시켜 상기 테스트 패턴을 서치(search)함으로써 헤드스큐(head skew)를 측정하는 단계; (c) 상기 헤드스큐에 기초하여 상기 테스트 패턴을 서치(search)함으로써 헤드갭(head gap)을 측정하는 단계; 및 (d) 측정된 상기 헤드스큐 및 상기 헤드갭을 보정(calibration)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드스큐 및 헤드갭 보정방법, 그리고 그 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체에 의해 달성된다.
여기서, 상기 테스트 패턴은 RCC sync 마크와 RCC 데이터를 구비하는 반복성 런아웃 보정코드(RCC, Repeatable Runout Correction Code) 테스트 패턴인 것이 바람직하다.
상기 (b) 단계는, (b1) 미리 결정된 디폴트 스큐(default skew)를 이용해서 스캔(scan) 범위를 지정하는 단계; 및 (b2) 상기 읽기 헤드를 상기 스캔 범위의 반경방향으로 이동시켜 상기 반복성 런아웃 보정코드(RCC) 테스트 패턴을 서치(search)함으로써 상기 헤드스큐를 측정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 디폴트 스큐를 기준으로 3개 트랙폭 정도의 스캔 범위가 반경 방향으로 지정되며, 상기 읽기 헤드가 상기 스캔 범위 내에 기록된 상기 반복성 런아웃 보정 코드(RCC) 테스트 패턴을 상기 스캔 범위 내에서 반경방향으로 이동하며 서치(search)하여, 상기 반복성 런아웃 보정코드(RCC) 테스트 패턴이 상기 쓰기 헤드에 의하여 기록될 때의 상기 읽기 헤드의 위치와, 상기 반복성 런아웃 보정코드(RCC)테스트 패턴이 상기 읽기 헤드에 의해 서치(search)될 때의 상기 읽기 헤드의 위치를 비교함으로써, 상기 헤드스큐를 구할 수 있다.
또한, 상기 헤드스큐는 상기 읽기 헤드가 상기 반복성 런아웃 보정코드(RCC) 테스트 패턴 중 상기 RCC 데이터 부분을 서치(search)함으로써 측정될 수 있다.
상기 (c) 단계에서는, 상기 읽기 헤드가 상기 반복성 런아웃 보정코드(RCC)테스트 패턴이 기록된 트랙으로 이동한 후, 상기 읽기 헤드가 트랙방향을 따라 이동하며 상기 RCC sync가 서보 패턴의 버스트 D로부터 떨어진 거리를 측정함으로써 헤드갭을 구하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 반경방향으로 복수 개의 트랙이 마련되고, 상기 트랙마다 복수 개의 섹터를 구비하는 디스크(disk); 상기 디스크에 데이터를 쓰는 쓰기 헤드(write head)와, 상기 디스크로부터 데이터를 읽는 읽기 헤드(read head)를 구비하는 자기 헤드(MR head); 및 상기 디스크 상의 소정의 트랙에 상기 쓰기 헤드(write head)를 통해 테스트 패턴을 기록하고, 상기 읽기 헤드(read head)를 반경반향으로 이동시켜 상기 테스트 패턴을 서치(search)함으로써 헤드스큐(head skew)를 측정하며, 상기 헤드스큐에 기초하여 상기 테스트 패턴을 서치(search)함으로써 헤드갭(head gap)을 측정한 후 측정된 상기 헤드스큐 및 헤드갭을 보정하는 콘트롤러(Controller)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 테스트 패턴은 RCC sync 마크와 RCC 데이터를 구비하는 반복성 런아웃 보정코드(RCC, Repeatable Runout Correction Code) 테스트 패턴인 것이 바람직하다.
상기 헤드스큐는, 미리 결정된 디폴트 스큐(default skew)를 이용해서 스캔(scan) 범위를 지정하고 상기 스캔 범위 내에 기록된 상기 반복성 런아웃 보정코드(RCC) 테스트 패턴을 상기 읽기 헤드가 반경방향으로 이동하며 서치(search)함으로써 측정될 수 있다.
상기 헤드갭은, 상기 읽기 헤드가 상기 반복성 런아웃 보정코드(RCC) 테스트 패턴이 기록된 트랙으로 이동한 후, 상기 읽기 헤드가 트랙방향으로 따라 이동하며 상기 RCC sync가 서보 패턴의 버스트 D로부터 떨어진 거리를 측정함으로써 측정되는 것이 바람직하다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 하드디스크 드라이브의 섹터 및 서보섹터의 상세한 구성을 도시 한 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 하드디스크 드라이브의 구동회로의 개략적인 블록도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브에서 발생하는 헤드스큐 및 헤드갭을 측정하는 과정을 순차적으로 도시한 도면이며, 도 6은 도 5의 플로챠트이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브(1)는, 디스크 팩(10, Disk Pack)과, 인쇄회로기판조립체(20, PCBA, Printed Circuit Board Assembly)와, 커버(30, Cover)와, 자기 헤드(60, MR head)가 그 선단부에 장착된 헤드 스택 어셈블리(40, HSA, Head Stack Assembly)와, 보이스코일모터(50, VCM, Voice Coil Motor)와, 소정의 트랙에서 자기 헤드(60)에 의해 측정되는 헤드스큐(S, head skew) 및 헤드갭(G, head gap)을 보정할 수 있도록 보정 신호를 인가하는 콘트롤러(80, Controller)를 구비한다.
디스크 팩(10)은, 디스크(11)와, 디스크(11)의 회전축심을 형성하는 샤프트(13, Shaft)와, 샤프트(13)의 반경방향 외측에 마련되어 디스크(11)를 지지하는 스핀들 모터 허브(미도시, Spindle Motor Hub)와, 스핀들 모터 허브를 회전시키는 스핀들 모터(16, Spindle Motor)와, 스핀들 모터 허브의 상부에 결합되는 클램프(15, Clamp)와, 클램프(15)를 가압하여 디스크(11)가 스핀들 모터 허브에 고정되도록 하는 클램프 스크류(미도시, Clamp Screw)를 구비한다.
본 실시 예에 따른 디스크(11)의 표면에는, 다수의 동심원을 형성하며 자기헤드(60)의 쓰기 헤드(62)에 의하여 데이터가 기록되고 읽기 헤드(61)에 의하여 데이터가 독출될 수 있도록 상당 수의 트랙이 마련된다. 각각의 트랙에는, 도 3에 도 시된 바와 같이, 사용자의 데이터를 기록하기 위한 데이터섹터(18)와, 트랙 탐색(track seeking) 및 트랙 추종(track following) 등의 위치제어를 위한 서보섹터(17)가 교호적으로 위치한다.
서보섹터(17)는, 프리앰블(17a)과 SAM(17b, Servo Address Mark)과, 그레이 코드(17c, Gray Code)와, 섹터 코드(17d, Sector Code)와, 버스트 A, B, C, D(17e, 17f, 17g, 17h, Burst A, B, C, D)와, PAD(17i)를 구비한다.
프리앰블(17a)은 서보 정보 독출시에 클럭 동기를 제공하는 동시에 서보섹터의 앞에 갭(gap)을 제공하여 서보섹터임을 표시하는 것으로 서보 동기(Servo Sync)라고도 한다. 그리고 SAM(17b)은 서보의 시작을 알려 뒤에 이어지는 그레이 코드(17c)를 읽기 위한 동기를 제공한다. 즉, SAM(17b)은 서보 제어에 관련된 각종 타이밍 펄스를 생성하기 위한 기준점으로 제공된다. 한편, 그레이 코드(17c)는 각 트랙에 대한 정보 즉, 트랙 정보를 제공한다. 섹터 코드(17d)는 섹터의 넘버(Number)를 제공한다. 버스트 A, B, C, D(17e, 17f, 17g, 17h)는 트랙 탐색 및 트랙 추종을 위해 요구되는 위치오차신호(PES, Position Error Signal)를 제공한다. 마지막으로, PAD(17i)는 서보섹터(17)에서 데이터섹터(18)로의 트랜지션 마진(Transition Margin)을 제공한다.
이 중, 버스트 D(17h)는 헤드갭 측정에 사용되는 위치오차신호를 제공하는데 이에 대해서는 후술하기로 한다.
인쇄회로기판조립체(20)는, 판 형상의 인쇄회로기판(미도시)과, 인쇄회로기판의 일측에 마련되는 인쇄회로기판 커넥터(21)를 구비한다. 인쇄회로기판에는 디 스크(11) 및 읽기/쓰기 헤드(61, 62)를 제어하도록 다수의 칩(미도시)과 회로가 구비되어 있으며, 인쇄회로기판 커넥터(21)를 통하여 외부와 신호를 송수신하게 된다.
그리고, 커버(30)는 베이스(70)의 상면을 차폐하여 디스크(11) 및 헤드 스택 어셈블리(40) 등을 보호한다.
헤드 스택 어셈블리(40, HSA)는 디스크(11) 상에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 독취하기 위한 운반체로서, 디스크(11) 상에 기록된 데이터를 읽거나 데이터를 쓰기 위한 읽기/쓰기 헤드(61, 62)와, 읽기/쓰기 헤드(61, 62)가 디스크(11) 상의 데이터를 액세스할 수 있도록 피봇축(42)을 축심으로 디스크(11) 상을 선회하는 액추에이터 아암(43)과, 액추에이터 아암(43)의 단부에 결합된 서스펜션(미도시)과, 피봇축(42)을 회전 가능하게 지지하며 액추에이터 아암(43)이 결합되어 지지되는 피봇출 홀더(44)와, 보이스코일모터(50)의 보이스코일(미도시)이 권회된 보빈(미도시)을 구비한다.
보이스코일모터(50, VCM, Voice Coil Motor)는 읽기/쓰기 헤드(61, 62)를 디스크(11) 상의 원하는 위치에 이동시키기 위하여 액추에이터 아암(43)을 회동시키는 일종의 구동모터로서, 플레밍의 왼손법칙 즉, 자계 속에 있는 도체에 전류를 흘렸을 때 힘이 발생하는 원리를 이용한 것이다.
읽기/쓰기 헤드(61, 62)는, 디스크(11)의 표면에 형성된 자계를 감지하거나 디스크(11)의 표면을 자화시킴으로써 회전하는 디스크(11)로부터 데이터를 읽거나 기록할 수 있다. 즉, 읽기 헤드(61)는 디스크(11)의 자계를 감지하여 데이터를 독 출하고, 쓰기 헤드(62)는 디스크(11)를 자화시켜 데이터를 기록한다.
그런데, 이러한 읽기/쓰기 헤드(61, 62)는, 도 1을 참조하여 전술한 바와 같이, 반경방향으로 헤드스큐(S)라는 오프셋(offset)을, 트랙방향으로 헤드갭(G)이라는 오프셋을 가지고 위치하기 때문에 상호 이격된 거리만큼을 보정하여야만 정확한 정보를 읽거나 기록할 수 있다.
이러한 헤드스큐(S) 및 헤드갭(G)을 보정하기 위해서는 먼저 헤드스큐(S) 및 헤드갭(G)을 측정하고 보정을 하여야 하는데 이는 콘트롤러(80)를 중심으로 한 일련의 과정에 의해 수행된다.
도 4는 도 2에 도시된 하드디스크 드라이브의 구동회로의 개략적인 블록도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브는, 프리앰프(3), 리드/라이트 채널(4), 호스트 인터페이스(5), VCM 구동부(7), SPM 구동부(6) 및 이들을 제어하는 콘트롤러(80)를 구비한다.
프리 앰프(3, Pre-AMP)는 자기 헤드(60)가 디스크(11)로부터 재생한 데이터 신호를 증폭하거나, 리드/라이트 채널(4)에 의하여 변환된 기록 전류를 증폭하여 자기 헤드(60)를 통하여 디스크(11)에 기록시킨다.
리드/라이트 채널(4, R/W Channel)은, 프리 앰프(3)가 증폭한 신호를 디지털 신호로 변환하여 호스트 인터페이스(5)를 통하여 호스트 기기(미도시)로 전송하거나, 사용자가 입력한 데이터를 호스트 인터페이스(5)를 통하여 수신하여 기록에 용이한 2진 데이터 스트림(Binary Data Stream)으로 변환시켜 프리 앰프(3)로 입력한다.
호스트 인터페이스(5, Host Interface)는, 디지털 신호로 변환된 데이터를 호스트 기기로 전송하거나, 사용자가 입력한 데이터를 호스트 기기로부터 수신하여 콘트롤러(80)를 통하여 리드/라이트 채널(4)로 입력한다.
VCM 구동부(7, VCM Driver)는, 콘트롤러(80)의 제어 신호를 받아서 보이스코일모터(50)에 인가되는 전류의 양을 조절한다. 그리고 SPM 구동부(6, SPM Driver)는, 콘트롤러(80)의 제어 신호를 받아서 스핀들 모터(16)에 인가되는 전류의 양을 조절한다.
한편, 콘트롤러(80)는, 위에서 설명한 역할 외에도 헤드스큐(S) 및 헤드갭(G)의 보정을 위한 일련의 과정을 콘트롤한다. 즉, 전술한 바와 같이, 읽기 헤드(61)와 쓰기 헤드(62)의 자체적인 위치 차이 뿐만 아니라 디스크(60)의 내주영역(ID) 및 외주영역(OD)을 움직이는 자기 헤드(60)가 직선운동을 하는 것이 아니라 헤드 스택 어셈블리(40)의 회동축(42)을 중심으로 일정한 회전반경을 가진 곡선운동을 하기 때문에 헤드스큐(S) 및 헤드갭(G)을 발생시키는데, 이러한 헤드스큐(S) 및 헤드갭(G)의 보정이 콘트롤러(80)에 의해서 수행되는 것이다.
즉, 자기 헤드(30)가 디스크(11) 상에서 여러 영역, 즉 내주영역(ID) 및 외주영역(OD)에 위치함에 따라 읽기 헤드(61)와 쓰기 헤드(62)의 반경방향으로의 오프셋인 헤드스큐(S)는 양(+), 영(0), 또른 음(-)의 값을 나타내며, 헤드갭(G) 또한 자기 헤드(30)의 읽기/쓰기 헤드(61, 62)가 위치하는 디스크(11)의 영역에 따라 다른 값을 나타내므로 이러한 헤드스큐(S) 및 헤드갭(G)의 보정은 필수적으로 수행되어야 한다.
이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 헤드스큐 및 헤드갭의 보정방법에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, 도 5의 (A)에 도시된 바와 같이, 소정의 목표 트랙(Track N)으로 읽기 헤드(61)를 이동시키면, S만큼 떨어진 위치(Track N-3)에 쓰기 헤드(62)에 의해 테스트 패턴이 기록된다(S10). S값은 측정하고자 하는 헤드스큐 값으로서 디스크(11)의 영역에 따라 그 값이 다르다.
본 실시 예에서는 테스트 패턴으로 반복성 런아웃 보정코드(70, RCC, Repeatable Runout Correction Code) 테스트 패턴(이하에서는 'RCC 테스트 패턴'으로 명칭함)이 사용되는데, RCC 테스트 패턴(70)이란, 디스크(11) 구성에서의 구조적 뒤틀림 현상, 디스크(11) 표면의 미세한 굴곡 현상, 디스크(11) 스핀들이 트랙에 대해 그 중심이 약간 벗어난 배치상태 또는 고주파로 인하여 자기 헤드(60)가 규칙적인 주기와 크기로 외란의 영향을 받는 것을 보정하기 위한 것인데, 본 실시 예에서는 RCC 테스트 패턴(70)을 테스트 패턴으로 사용한다. 이러한 RCC 테스트 패턴(70)은, RCC 테스트 패턴(70)의 시작점을 나타내는 RCC sync 마크(71)와, RCC 데이터 부분(72)을 구비한다.
RCC 테스트 패턴(70)을 기록한 이후에, 미리 결정된 디폴트 스큐(SD)를 이용해서 도 5의 (B)에 도시된 바와 같이 읽기 헤드(61)의 스캔 범위를 지정한다(S20). 디폴트 스큐(SD, default skew)는, 실제 헤드스큐(S)를 구하기 위해 미리 정해진 스큐값으로서, 기존에 있던 여러 하드디스크 드라이브의 평균 스큐값을 기준으로 선 정된 값이기 때문에 실제 헤드스큐(S)와는 자기 헤드(60)가 위치하는 디스크(11)의 영역에 따라 다양한 차이값을 갖는다. 실제 헤드스큐(S)를 구하기 위해 디폴트 스큐(SD)를 이용하는 이유는 디폴트 스큐(SD)만큼 스캔 범위를 좁혀 스캔에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 RCC 테스트 패턴(70)을 서치(search)할 확률을 향상시킬 수 있기 때문이다.
본 실시 예에서는 읽기 헤드(61)가 위치하는 N번째 트랙(Track N)의 중심에서 N-2번째 트랙(Track N-2)의 중심까지의 거리인 2개의 트랙폭이 디폴트 스큐(SD)로 지정되며, 읽기 헤드(61)로부터 디폴트 스큐(SD)만큼 이격된 트랙(Track N-2)에서부터 3개의 트랙폭을 스캔범위로 제한한다. 즉 본 실시 예에서는 N-2번째 트랙(Track N-2)으로부터 N-4번째 트랙(Track N-4)까지가 스캔범위로 지정된다.
이어서, 도 5의 (C)에 도시된 바와 같이, 읽기 헤드(61)를 스캔 범위의 반경방향(Track N-2 → Track N-4)으로 이동시키며 RCC 테스트 패턴(70)을 찾고, RCC 테스트 패턴(70)을 읽은 결과를 통해 실제의 헤드스큐(S)를 측정한다(S30). 본 실시 예의 헤드스큐(S)는 RCC 테스트 패턴(70)이 쓰기 헤드(62)에 의하여 기록될 때의 읽기 헤드(61)의 위치와, RCC 테스트 패턴(70)이 읽기 헤드(61)에 의해 서치(search)될 때의 읽기 헤드(61)의 위치의 반경방향 차이를 말한다. 보통 RCC 테스트 패턴(70) 중 RCC 데이터 부분(72)의 신호 길이가 RCC sync 마크(71)에 비해 상대적으로 현저히 길기 때문에 헤드스큐(S)는 RCC 데이터 부분(72)을 독출해서 측정된다.
이러한 과정에 의해 헤드스큐(S)가 측정되면, 이 값을 기초로 하여, 도 5의 (D)에 도시된 바와 같이, 읽기 헤드(61)를 RCC 테스트 패턴(70)이 기록된 트랙(Track N-3)의 중심으로 이동시킨 후, 읽기 헤드(61)를 트랙의 중심을 따라 이동시켜 RCC 테스트 패턴(70) 중 RCC sync 마크(71)가 트랙의 서보 패턴 버스트 D(17h)로부터 떨어진 거리를 측정함으로써 헤드갭(G)을 측정한다(S40). 서보 패턴 버스트 D(17h)는 전술하였듯이 위치정보를 제공하고 RCC sync 마크(71) 또한 RCC 테스트 패턴(70)이 기록된 시점에 대한 위치정보를 제공하기 때문에 이를 기초하여 헤드갭(G)을 측정할 수 있다.
이어서, 측정된 헤드스큐(S) 및 헤드갭(G)의 정보에 기초하여 헤드스큐(S) 및 헤드갭(G)을 보정한다(S50).
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 헤드스큐 및 헤드갭 보정방법에 의하면, 한 종류의 RCC 테스트 패턴(70)을 이용하여 먼저 헤드스큐(S)를 측정한 후, 측정된 헤드스큐(S)에 기초하여 헤드갭(G)을 측정함으로써, 헤드스큐(S) 및 헤드갭(G)을 모두 보정할 수 있으며, 이에 따라 보정을 위한 소요시간을 단축시킬 수 있으므로 종래의 복수의 테스트 패턴에 의해 헤드스큐(S) 및 헤드갭(G)을 보정하는 방법보다 효율면에서 우수할 뿐만 아니라 다른 패턴의 간섭에 의해 발생하는 문제를 배제할 수 있으며, 서치(search) 범위가 확대되어 헤드갭의 측정을 쉽게 할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스 템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
전술한 실시 예에서는, 디폴트 스큐를 기준으로 스캔 범위를 3개의 트랙폭으로 지정한 것에 대해 상술하였으나, 이는 예시적인 것으로서 적절히 변경될 수 있을 것이다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 한 종류의 테스트 패턴 예를 들어 RCC 테스트 패턴으로 헤드스큐 및 헤드갭의 보정을 모두 수행할 수 있어 다른 패턴에 의한 간섭을 배제할 수 있고 또한 테스트 패턴의 위치 선정이 자유로우며, 헤드갭을 위한 서치(search) 범위를 종래보다 확대할 수 있을 뿐만 아니라 보정을 위한 소요시간을 단축시킬 수 있다.

Claims (11)

  1. (a) 디스크(disk) 상의 소정의 트랙에 자기 헤드(MR head) 중 쓰기 헤드(write head)를 통해 테스트 패턴을 기록하는 단계;
    (b) 상기 자기 헤드 중 읽기 헤드(read head)를 반경반향으로 이동시켜 상기 테스트 패턴을 서치(search)함으로써 헤드스큐(head skew)를 측정하는 단계;
    (c) 상기 헤드스큐에 기초하여 상기 테스트 패턴을 서치(search)함으로써 헤드갭(head gap)을 측정하는 단계; 및
    (d) 측정된 상기 헤드스큐 및 상기 헤드갭을 보정(calibration)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드스큐 및 헤드갭 보정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 테스트 패턴은 RCC sync 마크와 RCC 데이터를 구비하는 반복성 런아웃 보정코드(RCC, Repeatable Runout Correction Code) 테스트 패턴인 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드스큐 및 헤드갭 보정방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b1) 미리 결정된 디폴트 스큐(default skew)를 이용해서 스캔(scan) 범위를 지정하는 단계; 및
    (b2) 상기 읽기 헤드를 상기 스캔 범위의 반경방향으로 이동시켜 상기 반복성 런아웃 보정코드(RCC) 테스트 패턴을 서치(search)함으로써 상기 헤드스큐를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드스큐 및 헤드갭 보정방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 디폴트 스큐를 기준으로 3개 트랙폭의 스캔 범위가 반경 방향으로 지정되며, 상기 읽기 헤드가 상기 스캔 범위 내에 기록된 상기 반복성 런아웃 보정코드(RCC) 테스트 패턴을 상기 스캔 범위 내에서 반경방향으로 이동하며 서치(search)하여, 상기 반복성 런아웃 보정코드(RCC) 테스트 패턴이 상기 쓰기 헤드에 의하여 기록될 때의 상기 읽기 헤드의 위치와, 상기 반복성 런아웃 보정코드(RCC) 테스트 패턴이 상기 읽기 헤드에 의해 서치(search)될 때의 상기 읽기 헤드의 위치를 비교함으로써, 상기 헤드스큐를 구하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드스큐 및 헤드갭 보정방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 헤드스큐는 상기 읽기 헤드가 상기 반복성 런아웃 보정코드(RCC) 테스트 패턴 중 상기 RCC 데이터 부분을 서치(search)함으로써 측정되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드스큐 및 헤드갭 보정방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서는, 상기 읽기 헤드가 상기 반복성 런아웃 보정코드(RCC) 테스트 패턴이 기록된 트랙으로 이동한 후, 상기 읽기 헤드가 트랙방향으로 이동하며 상기 RCC sync가 서보 패턴의 버스트 D로부터 떨어진 거리를 측정함으로써 헤드갭을 측정하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드스큐 및 헤드갭 보정방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 한에 따른 하드디스크 드라이브의 헤드스큐 및 헤드갭 보정방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체.
  8. 반경방향으로 복수 개의 트랙이 마련되고, 상기 트랙마다 복수 개의 섹터를 구비하는 디스크(disk);
    상기 디스크에 데이터를 쓰는 쓰기 헤드(write head)와, 상기 디스크로부터 데이터를 읽는 읽기 헤드(read head)를 구비하는 자기 헤드(MR head); 및
    상기 디스크 상의 소정의 트랙에 상기 쓰기 헤드(write head)를 통해 테스트 패턴을 기록하고, 상기 읽기 헤드(read head)를 반경반향으로 이동시켜 상기 테스트 패턴을 서치(search)함으로써 헤드스큐(head skew)를 측정하며, 상기 헤드스큐에 기초하여 상기 테스트 패턴을 서치(search)함으로써 헤드갭(head gap)을 측정한 후 측정된 상기 헤드스큐 및 헤드갭을 보정하는 콘트롤러(Controller)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 테스트 패턴은 RCC sync 마크와 RCC 데이터를 구비하는 반복성 런아웃 보정코드(RCC, Repeatable Runout Correction Code) 테스트 패턴인 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 헤드스큐는, 미리 결정된 디폴트 스큐(default skew)를 이용해서 스캔(scan) 범위를 지정하고 상기 스캔 범위 내에 기록된 상기 반복성 런아웃 보정코드(RCC) 테스트 패턴을 상기 읽기 헤드가 반경방향으로 이동하며 서치(search)함으로써 측정되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 헤드갭은, 상기 읽기 헤드가 상기 반복성 런아웃 보정코드(RCC) 테스트 패턴이 기록된 트랙으로 이동한 후, 상기 읽기 헤드가 트랙방향을 따라 이동하며 상기 RCC sync가 서보 패턴의 버스트 D로부터 떨어진 거리를 측정함으로써 측정되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
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