KR101478357B1 - 열적 헤드 부상 높이 액추에이터를 조작하는 개선된 방법을가진 디스크 드라이브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스크 드라이브가 열적 부상 높이 액추에이터와 같은 판독/기록 헤드 근처에 위치 설정되는 저항 히터를 갖고 부상 높이 액추에이터를 조작하는 개선된 방법을 사용하는 것이다. 방법의 일부로서, 히터는 헤드-디스크 접촉을 최소화하기 위해 검색 동안 비활성화될 수 있다. 기록 명령을 수신한 경우, 히터 레벨의 전력이 인가되어 초기 데이터 섹터에 기록하기 이전 기록 헤드를 예열한다. 이 예열 히터 전력 레벨은 기록에 사용되는 전력 레벨 보다 높을 수 있다. 그 후, 기록이 시작될 때, 더 낮은 레벨의 전력이 히터에 인가되어 기록 헤드가 초기 데이터 섹터들을 포함하는 모든 데이터 섹터의 기록 동안 최적 헤드-디스크 간격을 가진다. 히터가 검색 동안 비활성화되는 경우에도 제어기는 기록 헤드가 목표 트랙에 도달하기 전에 마지막 부분의 검색 동안 예열을 시작할 수 있다.

Description

열적 헤드 부상 높이 액추에이터를 조작하는 개선된 방법을 가진 디스크 드라이브{DISK DRIVE WITH IMPROVED METHOD FOR OPERATING A THERMAL HEAD FLY-HEIGHT ACTUATOR}
본 발명은 자기 기록 디스크 드라이브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 판독/기록 헤드와 디스크 간의 간격(spacing)을 제어하는 부상 높이 액추에이터를 포함한 디스크 드라이브에 관한 것이다.
자기 기록 하드 디스크 드라이브는 디스크에 데이터를 판독 및/또는 기록하기 위해 헤드 캐리어에 장착된 판독/기록 변환기 또는 헤드를 사용한다. 헤드 캐리어는 일반적으로 서스펜션(suspension)에 의해 액추에이터 아암(arm)에 부착되고, 상기 서스펜션에 의해 디스크 표면에 매우 근접하게 위치 설정되는 에어 베어링 슬라이더이다. 일반적으로 디스크 드라이브에는 디스크 스택이 있고, 슬라이더 서스펜션 어셈블리는 디스크 스택의 각 디스크 표면과 결합된다.
헤드와 디스크 표면 간의 거리 또는 간격은 부상 높이(fly-height)라 불려진다. 슬라이더는 슬라이더를 디스크의 회전에 의해 발생하는 쿠션 또는 공기의 베어링 상에 올라가게 하는 디스크에 면한 에어 베어링면(ABS; air-bearing surface)을 갖는다. 슬라이더는 서스펜션 상의 만곡부에 부착되고, 상기 서스펜션은 슬라이더의 “피치(peach)” 및 “롤(roll)”을 가능하게 하고, 에어 베어링 힘에 반항하기 위해 슬라이더에 로드 힘을 부여하는 로드 빔을 포함한다. 슬라이더의 부상 원동력과 그에 따른 부상 높이는 디스크의 회전 속도, 슬라이더의 ABS의 공기 역학적 형태, 서스펜션에 의해 슬라이더에 부여된 로드 힘, 및 서스펜션에 의해 슬라이더에 부여된 피치 및 롤 토크와 같은 요소에 의해 영향을 받는다.
헤드와 디스크 표면 간의 간격을 변경시키는 부상 높이 액추에이터를 이용하는 디스크 드라이브가 제안되고 있다. 부상 높이 액추에이터의 하나의 유형으로 헤드에 근접하게 슬라이더 상에 위치한 전기-저항 히터를 갖는 열적 액추에이터(thermal actuator)가 있다. 전류가 히터에 인가될 때, 히터가 확장되고 헤드를 확장시켜 디스크 표면에 더 가깝게 이동시킨다.
열적 부상 높이 액추에이터들을 가진 디스크 드라이브들은, 일반적으로 헤드가 데이터를 판독하고 있는 또는 기록하고 있는 방사상 위치(radial location), 즉 데이터 트랙에 따라 부상 높이를 조정한다. 이것은 일반적으로 제조 동안 데이터 트랙들의 복수의 방사상 밴드들의 각각을 위한 최적 헤드-디스크 간격을 결정하고, 이후 디스크 드라이브 내에 한 세트의 제어 신호 값들을 저장하여 달성된다. 디스크 드라이브의 동작 동안 데이터가 판독될 또는 기록될 데이터 트랙이 식별되고, 적절한 제어 신호 값은, 상응하는 레벨의 히터 전력을 히터에 인가하기 위해 리콜되고 사용되어, 헤드-디스크 간격을 데이터 트랙이 위치되는 밴드에 대한 최적의 값으로 설정한다.
히터에 열이 없을 때도, 기록 헤드는 기록 코일로부터 열의 결과로서 기록 동작 동안 돌출을 경험한다. 따라서 종래의 열적 부상 높이 제어가 기록 동안 적용될 때 연속적인 다수의 섹터 기록의 첫 몇몇 데이터 섹터들은, 기록 헤드가 여전히 그것의 주위의 온도에 있고, 이에 따라 돌출되지 않기 때문에 후에 기록될 데이터 섹터들보다 더 높은 에러율을 가질 수 있다. 이것은 이들 최초의 데이터 섹터들위에서 부상 높이가 최적 높이보다 더 높게 되고, 따라서 더 약한 기록능(紀錄能)을 더 약화시킨다. 또한, 임의의 검색 중에(즉 헤드가 하나의 데이터 트랙에서 다른 데이터 트랙으로 이동할 때) 히터가 활성화된 경우, 복구 불가능한 디스크 드라이브 실패를 가져오는 헤드 크래시(crashes)들을 포함하여, 헤드-디스크 접촉의 더 높은 위험이 있을 수 있다.
따라서, 부상 높이 액추에이터를 조작하는 개선된 방법을 가진 열적 부상 높이 액추에이터를 가진 디스크 드라이브가 요구된다.
본 발명은 열적 부상 높이 액추에이터를 가진 디스크 드라이브 및 부상 높이 액추에이터를 조작하기 위한 개선된 방법이다. 부상 높이 액추에이터는, 프로세서 및 조작의 개선된 방법을 실행시키기 위한 프로그램 명령어들을 포함하는 관련 메모리를 포함하는 컨트롤러에 의해 제어된다. 메모리는 또한 판독 히터 전력값들(HPVs) 및 기록 HPVs를 위한 레지스터들 또는 검색 테이블들을 포함하고, 각 HPV는 판독/기록 헤드 및 데이터 트랙들의 하나의 밴드에 연관된다. 개선된 조작 방법의 부분으로서, 히터는, 하드 디스크 접촉들의 위험을 최소화하기 위해 검색 길이에 따라 비활성화될 수 있다. 기록 명령이 수신될 때, 컨트롤러는 초기 데이터 섹터들을 기록하기 이전에 기록 헤드를 예열(pre-heat)하기 위해 HPV를 히터에 인가한다. 예열을 위해 사용된 이 HPV는 기록 HPV보다 더 높은 전력 레벨인 판독 HPV일 수 있다. 이후에 기록이 시작될 때, 적절한 기록 HPV가 히터에 인가되어, 기록 헤드는 초기 데이터 섹터들을 포함하는 모든 데이터 섹터들의 기록 동안 최적의 헤드-디스크 간격을 가진다. 기록 헤드가 돌출되기 위해 요구되는 예열 시간은 디스크 드라이브 제조 동안 알려지고 결정된다. 헤드 위치 설정 액추에이터가 기록 헤드를 그것의 현재 데이터 트랙으로부터 데이터가 기록될 목표 데이터 트랙으로 기록 헤드를 이동시키기 위한 검색 시간이 또한 알려져서, 히터가 검색 동안 비활성화될 수 있지만 컨트롤러는 기록 헤드가 목표 트랙에 도달하기 전에 마지막 부분의 검색 동안 예열을 시작할 수 있다.
본 발명의 특징과 이점의 더 깊은 이해를 위해, 첨부한 도면들과 함께 다음의 상세한 설명을 참조할 수 있다.
본 발명은 디스크 드라이브가 열적 부상 높이 액추에이터와 같은 판독/기록 헤드 근처에 위치 설정되는 저항 히터를 갖고 부상 높이 액추에이터를 조작하는 개선된 방법을 사용하는 것이다. 방법의 일부로서, 히터는 헤드-디스크 접촉을 최소화하기 위해 검색 동안 비활성화될 수 있다. 기록 명령을 수신한 경우, 히터 레벨의 전력이 인가되어 초기 데이터 섹터에 기록하기 이전 기록 헤드를 예열한다. 이 예열 히터 전력 레벨은 기록에 사용되는 전력 레벨 보다 높을 수 있다. 그 후, 기록이 시작될 때, 더 낮은 레벨의 전력이 히터에 인가되어 기록 헤드가 초기 데이터 섹터들을 포함하는 모든 데이터 섹터의 기록 동안 최적 헤드-디스크 간격을 가진다. 히터가 검색 동안 비활성화되는 경우에도 컨트롤러는 기록 헤드가 목표 트랙에 도달하기 전에 마지막 부분의 검색 동안 예열을 시작할 수 있다.
도 1은 본 발명에 사용될 수 있는 유형의 종래의 디스크 드라이브의 블록도이다. 도시된 디스크 드라이브는, 섹터 서보 및 구역 비트 레코딩(ZBR;zone-bit recording)을 갖는 고정 블록 "헤더리스(headerless)" 아키텍처를 사용하여 형성되는 것이지만, 본 발명은 다른 유형의 데이터 아키텍처들 및 서보 시스템들을 사용하는 디스크 드라이브에 적용가능하다.
전체적으로 도면부호 102로 표시하는 디스크 드라이브는, 적어도 하나의 데이터 기록 디스크(104), 보이스 코일 모터(110) 액추에이터, 액추에이터 암(106), 서스펜션(109), 헤드 캐리어 또는 슬라이더(107), 데이터 기록 변환기(108)(또한 기록 헤드 또는 판독/기록 헤드라고도 언급됨), 서보 일렉트로닉스 (112), 판독/기록 일렉트로닉스(113), 인터페이스 일렉트로닉스(114), 컨트롤러 일렉트로닉스(115), 마이크로프로세서(116), RAM(117)을 포함한다. 기록 헤드(108)는 유도 판독/기록 헤드 또는 자기저항(MR;magnetoresistive) 판독 헤드와 유도 기록 헤드의 조합일 수 있다. 판독/기록 헤드(108)는 일반적으로, 회전 디스크(104)의 표면(105)에 면하는 에어 베어링면(ABS)을 갖는 에어 베어링 슬라이더(107)와 같은, 헤드 캐리어 상에 위치된다. 에어 베어링 슬라이더(107)는, 슬라이더가 회전 디스크(104)의 표면(105) 위에 아주 근접하게 지지되는 슬라이더의 ABS를 이용하여 "피치(PITCH)" 및 "롤(ROLL)"을 행하도록 하는 서스펜션(109)에 의해 액추에이터 암(106)에 부착된다.
도 1에는 오직 하나의 헤드(108)와 연관된 디스크 표면(105)을 도시하였지만, 일반적으로는 허브 상에 스택된 다수의 디스크가 있으며, 허브는 디스크 모터에 의해 회전되고, 각 디스크의 각 표면과 연관된 별개의 판독/기록 헤드를 갖는다. 데이터 기록 디스크(104)는 회전 중심(111)을 갖고, 헤드 위치 설정 목적을 위해 한 세트의 방사상으로 이격된 트랙들로 나누어지는데, 트랙들 중 하나가 트랙(118)으로 도시된다. 트랙들은 많은 영역들 또는 밴드들로 방사상으로 분류되는데, 그것들 중 셋이 밴드들(151,152와 153)로 도시된다. 104 디스크는 대체로 방사 방향으로 트랙들을 가로질러 연장되는 복수의 서보 섹터들(120)을 포함한다. 각 트랙은 트랙의 시작을 나타내는 참조 인덱스(121)를 갖는다. 각 밴드 내에서, 트랙들은 또한 사용자 데이터가 저장되는 다수의 데이터 섹터들(154)로 원주형으로 나누어진다. "헤더리스" 또는 "노(No)-ID" 데이터 아키텍처에서, 데이터 섹터들은 데이터 섹터들을 고유하게 식별하기 위한 데이터 섹터 식별(ID) 필드들을 포함하지 않는다. 디스크 드라이브가 다수의 헤드들을 갖는 경우, 디스크 표면마다 하나의 헤드가 일반적이고, 모든 디스크 데이터 표면들 상에 동일 반경에 있는 세트의 데이터 트랙들은 "실린더"로 불린다.
판독/기록 일렉트로닉스(113)는 헤드(108)로부터 신호들을 수신하고, 서보 정보를 서보 섹터들(120)로부터 서보 일렉트로닉스(112)에 전달하고, 데이터 신호들을 컨트롤러 일렉트로닉스(115)에 전달한다. 서보 일렉트로닉스(112)는 서보 정보를 이용하여 헤드(108)를 원하는 데이터 트랙에 위치 설정하고 판독 및 기록하는 동안 데이터 트랙 위에 헤드를 유지시키기 위해, 보이스 코일 모터(110)를 구동하는 전류를 140에서 생산한다. 인터페이스 일렉트로닉스(114)는 인터페이스(162)를 통해 호스트 컴퓨터 또는 시스템(도시 생략)과 통신하고, 데이터를 호스트에 전달한다. 인터페이스 일렉트로닉스(114)는 또한 인터페이스(164)를 통해 컨트롤러 일렉트로닉스(115)와 통신하고, 판독 및 기록 커맨드들을 컨트롤러 일렉트로닉스(115)에 전달한다. 마이크로프로세서(116)는 RAM(117)과 같은 연관 메모리를 갖고, 인터페이스(170)를 통해 다양한 다른 디스크 드라이브 일렉트로닉스와 통신한다.
디스크 드라이브(102)의 동작에 있어서, 인터페이스 일렉트로닉스(114)는 선택된 데이터 섹터 또는 섹터들(154)로부터 데이터를 판독하거나 또는 선택된 데이터 섹터 또는 섹터들(154)에 데이터를 기록하기 위해서 호스트로부터 요청을 수신한다. 컨트롤러 일렉트로닉스(115)는 인터페이스 일렉트로닉스(114)로부터 요청된 데이터 섹터들의 리스트를 수신하고 그것들을 원하는 데이터 섹터들의 위치를 고유하게 식별하는 밴드 번호, 실린더 번호, 헤드 번호 및 데이터 섹터 번호로 변환한다. 헤드 및 실린더 정보는, 판독/기록 헤드(108)를 적절한 실린더 상의 적절한 섹터 위에 위치 설정시키는 서보 일렉트로닉스(112)에 전달된다. 서보 일렉트로닉스(112)에 제공된 실린더 넘버가 헤드(108)가 현재 위치 설정된 실린더 넘버와 동일하지 않은 경우, 서보 일렉트로닉스(112)는 우선 헤드(108)를 적절한 실린더에 재위치 설정시키기 위해 검색(seek) 작업을 실행한다.
일단 서보 일렉트로닉스(112)가 헤드(108)를 적절한 실린더 위에 위치 설정시키면, 서보 일렉트로닉스(112)는 원하는 데이터 섹터의 위치를 찾고 식별하기 위해 섹터 계산을 실행하기 시작한다. 서보 섹터들(120)이 헤드(108) 아래를 지날 때, 헤더리스 아키텍처 액세스는 각 서보 섹터를 식별하기 위해 사용된다. 간략히, 서보 타이밍 마크(STM)는 서보 섹터들의 위치를 찾기 위해 사용되고, 인덱스 마크(121)를 포함하는 서보 섹터로부터의 STM들의 카운트는 각 서보 섹터를 고유하게 식별한다. 데이터 섹터들 내에 데이터의 판독 또는 기록을 제어하기 위해 서보 일렉트로닉스(112) 및 컨트롤러 일렉트로닉스(115)와 관련하여 추가 정보가 유지된다.
이제 도 2a를 참조하여, 디스크(104) 상의 종래의 트랙(118)의 일부를 확대하여 도시한다. 네 개의 완전 데이터 섹터들(401,402,403 및 404)은 도시된다. 세 개의 대표 서보 섹터들(410, 411, 및 412)도 또한 도시된다. 이 보기로부터 알 수 있듯이, 일부 데이터 섹터들은 서보 섹터들로 분할되고, 일부 데이터 섹터들은 서보 섹터를 즉시 추적(following)하는 것을 시작하지 않는다. 예를 들면, 데이터 섹터들(402 및 404)은 서보 섹터들(411 및 412)로 각각 분할된다. 데이터 섹터(402)는 데이터 섹션들(421 및 422)로 분할되고, 데이터 섹터(404)는 데이터 섹션들(424 및 425)로 분할된다. 데이터 섹터(403)는 서보 섹터를 즉시 추적하기보다는, 데이터 섹터(402)의 종료 후에 즉시 시작한다. 인덱스 마크(121)는 트랙의 시작을 나타내고 서보 섹터(410)에 포함된 것을 보여준다. 도 2b는 도 2a에 도시된 서보 섹터들 중 하나의 확대도이다. 종상적으로, 각 서보 섹터는 STM(506)을 포함한다. STM(506)은 트랙 식별(TID) 필드(504)와 위치 에러 신호(PES) 필드(505)에서 뒤따르는 서보 정보를 판독하기 위해 타이밍 기준으로서 역할한다. STM은 때때로 또한 서보 어드레스 마크 또는 서보 시작 마크로 언급된다. TID 필드(504)는 전형적으로 서보 섹터를 고유하게 식별하기 위한 서보 섹터 넘버(SSN)를 포함한다.
도 1에 도시된 디스크 드라이브는 또한 판독/기록 헤드(108)와 디스크(104)의 표면 사이에 간격을 변경하기 위해 부상 높이 액추에이터(200)를 포함한다. 부상 높이 액추에이터(200)는 부상 높이 컨트롤러(FHC)(210)에 의해 제어된다. 바람직한 실시예에서, 부상 높이 액추에이터(200)는 슬라이더(107) 상에 위치된 열적 액추에이터이다.
도 3은 디스크(104)의 표면(105) 위의 슬라이더(107)의 단부의 단면도이고 판독/기록 헤드(108)와 열적 부상 높이 액추에이터(200)를 도시한다. 화살표(100) 방향으로의 디스크(104)의 회전은 슬라이더(107)의 ABS와 디스크 표면(105) 사이에 에어 베어링을 발생시킨다. 디스크 드라이브의 동작 동안, 에어 베어링은 서스펜션(109)(도 1)의 약간의 스프링 힘을 평형시키고, 실질적으로 일정한 작은 간격으로 디스크 표면(105)으로부터 살짝 떨어져서 슬라이더(107)를 지지한다. 판독/기록 헤드(108)는 MR 판독 헤드(180)와 기록 헤드(190)를 포함한다. 기록 헤드(190)는 두 개의 기록 폴(192, 193) 사이에 위치된 코일(191)을 갖는 유도 기록 헤드이다. 기록 헤드(190)는 수평 기록을 위한 두 개의 기록 폴들을 갖는 기록 헤드로서 설명되지만, 기록 헤드는 또한 단일 기록 폴과 하나 이상의 리턴 폴을 갖는 수직 자기 기록 기록 헤드일 수도 있다.
도 3의 열적 부상 높이 액추에이터는 전기 저항 발열 소자 또는 FHC(210)에 전기적으로 접속되고 FHC(210)에 의해 제어되는 히터(200)이다. FHC(210)는 가변 저항의 설정을 제어하는 것과 같이, 히터(200)로의 전류량을 제어하는 전원이다. 전류가 증가할 때, 히터(200)는, 점선(202)에 의해 도시된 바와 같이, 확장되어 MR 판독 헤드(180)와 기록 헤드(190)의 폴 팁들(191, 192)을 디스크 표면(105)에 더 근접하게 이동시키는 헤드(108)의 돌출(PTR; protrusion)의 원인이 된다. FHC(210)는 디스크 드라이브의 동작 동안 원하는 범위 내에 헤드(108)의 부상 높이를 유지하기 위해 히터(200)의 온도를 감시하는 온도 피드백 제어 회로를 포함할 수 있다.
열적 부상 높이 액추에이터는 미국 특허 제5,991,113호 및 미국 공개 특허 제2005/0024775 A1호에 기술되어 있다. 미국 특허 제7,023,647 B2호에는 디스크 드라이브의 MR 헤드 전치 증폭 회로로 구현될 수 있는 열적 부상 높이 제어 회로가 설명되어 있다.
도 4는 FHC(210)의 하이 레벨 개략도이다. FHC(210)는 프로세서(220), 프로세서(220)에 의해 어드레스 지정가능한 연관 메모리(230), 디지털-아날로그 변환기(DAC)(260), 및 전압 드라이버(270)를 포함한다. 메모리(230)는 판독 부상 높이 제어 신호 레지스터(240) 및 기록 부상 높이 제어 신호 레지스터(250)를 포함한다. 레지스터(240)는 판독하는 동안 사용될 한 세트의 부상 높이 판독 제어 신호 값들을 저장한다. 특정 헤드 및 밴드에 대한 각 제어 신호 값은 히터 전력값(HPV)으로 불리고, 레지스터(240)는 판독하는 동안 사용될 한 세트의 판독 HPV를 저장한다. 이와 유사하게, 레지스터(250)는 기록하는 동안 사용될 한 세트의 부상 높이 기록 HPV를 저장한다. 레지스터들(240, 250)은, m개의 헤드(m개의 디스크 표면에 대응)와 n개의 밴드를 갖는 디스크 드라이브에 대해 도 4에 도시한 바와 같이, 각 헤드 및 밴드에 대해, 각각 판독 HPV 및 기록 HPV를 저장하는 룩업 테이블들일 수 있다. 디스크 드라이브(102;도 1)의 동작 동안, 컨트롤러 일렉트로닉스(115)(도 1)는 판독/기록 일렉트로닉스(113)에 판독 및 기록 커맨드들을 보내어 선택된 데이터 트랙 및 섹터 또는 섹터들에 데이터를 판독 또는 기록한다. 이 정보, 특히 데이터가 판독 또는 기록될 헤드 넘버, 실린더 넘버 및 데이터 섹터 넘버는 판독/기록 일렉트로닉스(113)로부터 FHC(210)의 프로세서(220)에 전달된다. 프로세서(220)는 헤드 넘버 및 실린더 넘버(선택된 데이터 트랙이 위치되어 있는 밴드를 식별함)를 사용하여, 커맨드가 판독 또는 기록될 것인지를 결정하고, 메모리(230)로부터 적절한 판독 HPV 또는 기록 HPV를 리콜한다. 이 HPV는 이후 라인(255)을 지나 전압 드라이버(270)를 제어하는 DAC(260)에 전달된다. 전압 드라이버(270)는 히터(200)가 각각 활성화되거나 비활성화되게 하는 프로세서(220)로부터의 커맨드에 의해 라인(271)에서 턴 온 또는 턴 오프된다. 전압 드라이버(270)가 턴 온인 경우, 그것은 원하는 히터 전력(Hp)을 달성하기 위해 DAC(260)로부터의 HPV에 대응하는 레벨의 전류를 저항성 히터(200)에 인가한다. 이것은 선택된 데이터 섹터들에 판독 또는 기록을 위한 최적의 헤드-디스크 간격을 얻기 위해서 판독/기록 헤드(108)(도 3)의 돌출을 야기한다.
레지스터들(240, 250) 내의 HPV들이 디스크 드라이브 제조 과정의 일부로서 저장된다. 헤드-디스크 간격(d)과 히터 전력(Hp) 사이의 관계는 각 헤드 및 디스크 표면 조합 마다 결정되고, 이하의 수학식에 의해 일반적으로 주어진다.
d = 　(ρ)[Hp(HDC)-Hp(d)]　 수학식 (1)
여기서 (ρ)는 이하에 표현된 히터 전력(Hp)에 대한 헤드-디스크 간격의 감 도(sensitivity)이다.
ρ = Δd/ΔHp 수학식 (2)
그리고 Hp(HDC)는 헤드-디스크 접촉을 야기하는 Hp의 값이다.
제조 과정의 일부로서, 디스크 드라이브 내의 각 헤드는 각각의 밴드들로 이동되고, 각 밴드에서 다양한 헤드-디스크 간격에서 오버라이트(OW) 및 소프트 에러율(SER)을 판정하기 위해 측정이 행해진다. OW 및 SER은 잘 알려진 측정가능한 파라미터들이고 최적의 헤드-디스크 간격(d)을 판정하기 위해 사용된다. 각 판정된 d 값들마다 Hp의 값들은 계산되고, 이후 레지스터들(240, 250) 내에 저장된 HPV들을 판정하기 위해 사용된다. HPV에 대한 룩업 테이블들의 사용에 대한 대안으로서, 각 밴드에 대한 d의 최적값은 메모리(230) 내에 저장될 수 있고, 프로세서(220)는 프로그램(252)에 나타내어진 바와 같이, 메모리(230) 내에 저장된 컴퓨터 프로그램 명령어들을 사용하여 수학식 (1) 및 (2)로부터 HPV를 계산할 수 있다.
전술한 설명은 종래 기술에 따라, 일반적으로 열적 부상 높이 제어를 갖는 디스크 드라이브와 특히 FHC(210)에 관한 것이다. 판독(레지스터(240)) 및 기록(레지스터(250))을 위한 다른 HPV들의 필요는 기록 코일(191)(도 3)로부터의 열이 기록 폴 팁들(192, 193)의 어떤 돌출을 야기하는 경우 기록 동작 동안만 발생하는 "기록 돌출"에 의해 야기되는 부상 높이 차이 때문이다. 이것은 디스크(104)의 표면(105) 위에 판독 헤드(180) 및 기록 헤드(190)를 가진 슬라이더(107)의 단부의 단면도인 도 5에 개략적으로 도시된다. 기록 동안, 히터(200)로의 히터 전력의 인가 없이, 기록 헤드(190)는 디스크(104)에 보다 근접하여 거리(d1)만큼 돌출한다. 기록 헤드 돌출은 기록 코일을 통한 고주파 기록 전류로부터의 열로 인한 기록 헤드(190)의 열팽창의 결과이다. 기록 헤드(190)의 헤드-디스크 간격을 최적화하기 위해, 기록 HPV는 전술한 바와 같이 히터(200)에 적용된다. 이것은 기록 헤드(190)의 추가적인 움직임(d2)을 가져온다. 그리고 대략 동일한 최적 헤드-디스크 간격(d)을 가질 판독 헤드(180)를 위해서, 기록 HPV보다 큰 판독 HPV는 판독 헤드(180)의 이동을 거리(d3) 만큼 행하기 위해 히터(200)에 적용되는데, d3은 대략 d1+d2이다.
연속적인 다수의 섹터 기록의 첫 몇몇 데이터 섹터들은 후에 기록된 데이터 섹터들보다 더 높은 에러율을 가진다는 것이 밝혀졌다. 이것은 기록 헤드가 여전히 그 주위의 온도에 있어서 돌출되지 않기 때문인 것으로 여겨진다. 이것은 이들 초기 데이터 섹터들 위에 최적보다 더 높은 부상 높이와 더 약한 기록능력을 초래한다. 본 발명에서, 히터(200)는 초기 데이터 섹터들을 기록하기 전에 기록 헤드를 예열하기 위해 사용된다. 히터(200)의 사용은 초기 데이터 섹터들을 기록하기 전에 기록 헤드가 돌출되게 하고 부상 높이가 기록 내내 더 균등하게 될 것이다. 기록 헤드가 돌출되도록 요구되는 예열 시간은 디스크 드라이브 제조 동안 알려지고 결정된다. 기록 헤드를 그것의 현재 데이터 트랙으로부터 데이터가 기록될 목표 데이터 트랙으로 이동시키기 위한 헤드 위치 설정 액추에이터를 위한 검색 시간도 또한 알려져서, 프로세서는 기록 헤드가 목표 트랙에 도달하기 전에 검색 동안 예열을 개시할 수 있다. 예를 들어, 예열 시간이 150㎲인 경우, 이것은 약 4 트랙의 평균 길이 검색에 대응할 수 있다.
검색, 특히 긴 검색 동안 히터가 활성화되는 경우, 복구 불가능한 디스크 드라이브 실패를 가져오는 헤드 크래시(crashes)들을 포함한 헤드-디스크 접촉의 더 높은 위험이 있다는 것이 또한 밝혀졌다. 따라서 본 발명에서, 히터는 검색의 길이 및 히터가 검색 직전에 이미 활성화되는지에 따라 활성화되거나 비활성화된다.
도 6은 본 발명에 따른 알고리즘을 위한 흐름도인데, FHC(210)의 메모리(230)에 저장된 컴퓨터 프로그램(252)(도 4)에서 명령어들을 나타낼 수 있다. 블록(300)에서, 목표 데이터 섹터들에 판독하거나 기록하기 위한 커맨드가 수신된다. 결정 블록(305)에서 검색 길이(목표 트랙과 현재 트랙 사이의 차이)가 미리 결정된 트랙들의 수(M) 보다 큰지를 판정하며, 여기서 M은 제조 동안 히터가 검색 동안 남아 있는 경우 헤드-디스크 접촉이 일어날 수 있는 거리로서 판정된다. 검색 길이가 M보다 작은 경우, 블록(310)에서 현재 헤드 넘버가 목표 트랙 헤드 넘버와 동일한지, 즉, 목표 섹터들이 현재 디스크 표면 또는 다른 디스크 표면에 위치되는지가 판정된다. 목표 헤드 넘버가 다른 경우, 블록(315)에서 목표 헤드(블록(300)에서 커맨드가 판독 또는 기록인지에 따른 판독 HPV 또는 기록 HPV 중에 하나)에 대응하는 HPV가 선택되어 히터에 적용된다. 블록(310)에서 목표 헤드 넘버가 현재 헤드 넘버와 동일한 경우, 올바른 HPV는 이미 선택될 것이다. 다음, 블록(320)에서 히터가 온인지의 판정이 행해지고, 오프인 경우 블록(325)에서 턴 온된다. 이후, 데이터는 블록(330)에서 목표 섹터들에 판독 또는 기록 된다.
다시 블록(305)을 참조하면, 검색 길이가 M보다 더 큰 경우, 히터는 검색 동안 턴 오프된다. 블록(335)에서 히터가 온인지의 판정이 행해지고, 온인 경우 블록(340)에서 턴 오프된다. 다음, 블록(345)에서 현재 헤드 넘버가 목표 트랙 헤드 넘버와 동일한지의 판정이 행해진다. 목표 헤드 넘버가 다른 경우, 블록(350)에서 목표 헤드(블록(300)에서 커맨드가 판독인지 기록인지에 따라 판독 HPV 또는 기록 HPV 중에 어느 하나)에 대응하는 HPV가 선택된다. 블록(345)에서 목표 헤드 넘버가 현재 헤드 넘버와 동일한 경우, 올바른 HPV는 이미 선택될 것이다. 다음 블록(355)에서 트랙 넘버는 검색 동안 확인된다. 헤드가 목표 트랙의 미리 결정된 수(X) 트랙들 내에 있을 때, 히터는 블록(360)에서 턴 온된다. 블록(300)에서 커맨드가 기록인 경우, 이후 기록 헤드를 예열하여 헤드가 목표 섹터들에 도달할 때 돌출이 일어난다. 미리 결정된 트랙들의 수(X)는 기록 헤드를 위해 요구되는 알려진 예열 시간 및 검색 동안 헤드가 트랙을 가로질러 이동되게 하는 데 걸리는 알려진 시간으로부터 결정된다. 블록(300)에서 커맨드가 판독인 경우, 히터는 또한 360에서 턴 온된다. 이후 헤드가 목표 섹터들에 도달할 때 데이터는 블록(330)에서 기록된다.
상기 흐름도에서, 블록(350)에서 선택된 HPV는 블록(300)에서 커맨드가 판독 또는 기록인지에 따라 판독 HPV 또는 기록 HPV 중 하나이다. 그러므로 기록 커맨드인 경우, 블록(360)에서 예열 동안 히터에 적용된 HPV는 기록 HPV일 것이다. 그러나, 블록(350)에서, 커맨드가 판독 또는 기록인지에 상관없이, 선택된 HPV가 그 대신에 판독 HPV일 수 있다. 이 경우에 기록 헤드의 예열 전력 레벨은 더 높은 레벨일 것이다. 이후 예열 시간 후에 선택된 HPV는 기록 HPV가 될 것이고, 더 낮은 전력 레벨이다. 이 대안적인 액세스는 도 7에 도시된다.
바람직한 실시예를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 도시하고 설명하였으나, 당업자라면 본 발명의 기술적 사상 및 범주를 벗어나지 않고 형태 및 내용의 다양한 변경을 행할 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 개시된 본 발명은 단지 예시를 위한 것으로 고려되어야 하며, 하기 첨부된 청구범위에 기술된 범주 내에 한정되어야 한다.
도 1은 본 발명에 사용가능한 유형이고, 부상 높이 액추에이터를 갖는 종래의 자기 기록 디스크 드라이브의 개략적인 블록도.
도 2a는 4개의 완료 데이터 섹터 및 3개의 대표적인 서보 섹터를 나타내는 통상의 데이터 트랙의 부분도.
도 2b는 도 2a에 도시된 서보 섹터 중 하나의 확대도.
도 3은 디스크 표면 상의 에어 베어링 슬라이더의 단부의 단면과, 열적 부상 높이 액추에이터, 슬라이더의 판독 헤드 및 기록 헤드를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 부상 높이 컨트롤러의 하이 레벨 개략도.
도 5는 디스크 표면 상의 에어 베어링 슬라이더의 단부의 단면과, 판독 및 기록 헤드에 대한 헤드-디스크 간격의 상대적인 변경을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 알고리즘을 예시하는 흐름도.
도 7은 판독 및 기록 히터 전력 레벨 및 기록 헤드를 예열하는 방법의 예시.

Claims (13)

  1. 자기 기록 디스크 드라이브에 있어서,
    일반적으로 동심원의 복수의 데이터 트랙들을 갖고, 상기 데이터 트랙들 각각은 각도를 이루도록 이격된(angularly spaced) 복수의 데이터 섹터들을 갖는 것인 자기 기록 디스크;
    상기 자기 기록 디스크가 회전하는 경우, 상기 자기 기록 디스크의 표면 근처에 유지되는 에어 베어링 슬라이더(air-bearing slider);
    상기 에어 베어링 슬라이더 상에 위치하며, 상기 자기 기록 디스크의 데이터 트랙들에서 데이터를 판독 및 기록하기 위한 판독 및 기록 헤드;
    상기 판독 및 기록 헤드에 연결되며, 데이터가 판독 또는 기록될 데이터 트랙 및 섹터를 선택하기 위한 데이터 컨트롤러;
    상기 에어 베어링 슬라이더 및 부착된 판독 및 기록 헤드를 선택된 데이터 트랙으로 이동시키기 위한 헤드 위치 설정 액추에이터;
    상기 에어 베어링 슬라이더 상에 위치하며, 헤드-디스크 간격(spacing)을 변경하기 위한 히터;
    상기 데이터 컨트롤러와 상기 히터에 연결되며, 상기 헤드-디스크 간격을 변경하기 위해 상기 히터에 히터 전력을 인가하기 위한 헤드 부상 높이 컨트롤러로서, 상기 헤드 부상 높이 컨트롤러는 프로세서와 프로그램을 저장하는 메모리를 포함하며, 상기 프로그램은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 데이터가 판독 또는 기록될 데이터 트랙의 번호로부터 히터에 히터 전력을 인가시키는 때를 계산하기 위한 명령어들을 포함하는 것인, 상기 헤드 부상 높이 컨트롤러
    를 포함하는 자기 기록 디스크 드라이브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 히터에 히터 전력을 인가시키는 때를 계산하는 것은, 상기 판독 및 기록 헤드가 위치하는 현재 데이터 트랙 및 데이터가 판독 또는 기록될 목표 데이터 트랙을 결정하는 것을 포함하는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 프로그램은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때,
    상기 헤드 위치 설정 액추에이터가 상기 판독 및 기록 헤드를 상기 목표 데이터 트랙으로 이동시키고 있다고 결정하고;
    상기 판독 및 기록 헤드가 상기 목표 데이터 트랙으로부터 미리 결정된 수의 트랙들 내에 있는 경우 상기 히터에 히터 전력을 인가하기 위한
    명령어들을 더 포함하는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
  4. 제2항에 있어서, 상기 프로그램은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때,
    검색 길이(seek length)를 결정하기 위하여, 상기 현재 데이터 트랙과 상기 목표 데이터 트랙 사이의 트랙들의 수를 계산하고;
    상기 히터에 히터 전력이 인가되고 있다고 결정하고;
    상기 검색 길이가 미리 결정된 값보다 큰 경우, 상기 히터로의 히터 전력을 제거하고;
    상기 헤드 위치 설정 액추에이터가 상기 판독 및 기록 헤드를 상기 목표 데이터 트랙으로 이동시키고 있다고 결정하고;
    상기 판독 및 기록 헤드가 상기 목표 데이터 트랙으로부터 미리 결정된 수의 트랙들 내에 있는 경우 상기 히터에 전력을 재인가하기 위한
    명령어들을 더 포함하는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
  5. 제1항에 있어서, 상기 프로그램은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때,
    데이터가 데이터 트랙으로부터 판독되어야 하는지 또는 데이터 트랙에 기록되어야 하는지 여부를 결정하고;
    데이터가 판독되어야 한다면 판독 히터 전력값을, 데이터가 기록되어야 한다면 상기 판독 히터 전력값과는 상이한 기록 히터 전력값을 상기 히터에 인가하기 위한
    명령어들을 더 포함하는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
  6. 제1항에 있어서, 상기 프로그램은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때,
    데이터가 목표 데이터 섹터에 기록되어야 한다고 결정하고;
    상기 히터에 히터 전력이 인가되지 않았다고 결정하고;
    상기 판독 및 기록 헤드가 상기 목표 데이터 섹터에 도달하기 이전에 예열 레벨의 전력을 상기 히터에 인가하고;
    상기 판독 및 기록 헤드가 상기 목표 데이터 섹터에 도달하는 경우, 상기 예열 레벨의 전력보다 작은 기록 레벨의 전력을 상기 히터에 인가하기 위한
    명령어들을 더 포함하는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
  7. 제1항에 있어서, 상기 동심원의 데이터 트랙들은 방사상으로 이격된 복수의 밴드들 내에 배열되고, 상기 메모리는 메모리에 저장된 히터 전력값들을 포함하며, 각 히터 전력값은 상기 밴드들 중 하나와 연관되어 이 연관된 밴드에 대한 헤드-디스크 간격을 나타내는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
  8. 제1항에 있어서, 상기 히터 전력값들은 한 세트의 판독 히터 전력값들 및 한 세트의 기록 히터 전력값으로 그룹화되는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
  9. 자기 기록 디스크 드라이브에 있어서,
    각각 2개의 디스크 표면들을 갖는 자기 기록 디스크들의 스택으로서, 각 디스크 표면은 일반적으로 동심원의 복수의 데이터 트랙들을 갖고, 상기 데이터 트랙들 각각은 각도를 이루도록 이격된(angularly spaced) 복수의 데이터 섹터들을 갖는 것인, 상기 자기 기록 디스크들의 스택;
    상기 자기 기록 디스크들의 스택이 회전하는 경우, 각각이 연관된 자기 기록 디스크의 표면 근처에 유지되는 복수의 에어 베어링 슬라이더들;
    각각이 연관된 에어 베어링 슬라이더 상에 위치하며, 상기 데이터 섹터들에서 데이터를 판독 및 기록하기 위한 복수의 판독 및 기록 헤드들;
    데이터가 판독 또는 기록될 목표 데이터 트랙과 섹터를 선택하고, 상기 선택된 목표 데이터 트랙에 연관된 판독 및 기록 헤드를 선택하기 위한 데이터 컨트롤러;
    상기 에어 베어링 슬라이더 및 부착된 판독 및 기록 헤드들을 이들이 연관된 자기 기록 디스크 표면들을 가로질러 이동시키기 위한 헤드 위치 설정 액추에이터;
    각각이 연관된 에어 베어링 슬라이더 상에 위치하며, 상기 연관된 에어 베어링 슬라이더 상의 판독 및 기록 헤드의 헤드-디스크 간격을 변경시키기 위한 복수의 히터들;
    상기 데이터 컨트롤러와 상기 히터들에 연결되며, 상기 헤드-디스크 간격을 변경하기 위해 상기 히터에 히터 전력을 인가하기 위한 헤드 부상 높이 컨트롤러로서, 상기 헤드 부상 높이 컨트롤러는 프로세서와 이 프로세서에 의해 액세스 가능한 메모리를 포함하고, 이 메모리는, 상기 판독 및 기록 헤드들에 연관된 한 세트의 판독 히터 전력값들, 상기 판독 및 기록 헤드들에 연관된 한 세트의 기록 히터 전력값들, 및 프로그램을 저장하며,
    상기 프로그램은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때,
    상기 데이터 컨트롤러로부터, 데이터가 상기 목표 데이터 섹터에 기록되어야 하는지 또는 상기 목표 데이터 섹터로부터 판독되어야 하는지 여부를 결정하고;
    상기 데이터 컨트롤러로부터, 상기 목표 데이터 트랙의 번호 및 이 목표 데이터 트랙에 연관된 상기 선택된 판독 및 기록 헤드를 결정하고;
    상기 판독 또는 기록에 관한 결정 및 상기 선택된 판독 및 기록 헤드에 관한 결정에 응답하여, 히터 전력값을 선택하고;
    상기 목표 데이터 트랙의 번호로부터, 상기 선택된 히터 전력값을 상기 선택된 판독 및 기록 헤드에 연관된 상기 히터에 인가시키는 때를 계산하기 위한
    명령어들을 포함하는 것인, 상기 헤드 부상 높이 컨트롤러
    를 포함하는 자기 기록 디스크 드라이브.
  10. 제9항에 있어서, 상기 프로그램은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때,
    상기 헤드 위치 설정 액추에이터가 상기 선택된 판독 및 기록 헤드를 상기 목표 데이터 트랙으로 이동시키고 있다고 결정하고;
    상기 선택된 판독 및 기록 헤드가 상기 목표 데이터 트랙으로부터 미리 결정된 수의 트랙들 내에 있는 경우 상기 선택된 히터 전력값을 인가하기 위한
    명령어들을 더 포함하는 것인, 자기 기록 디스크 드라이브.
  11. 제9항에 있어서, 상기 프로그램은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때,
    검색 길이를 결정하기 위하여, 현재 데이터 트랙과 상기 목표 데이터 트랙 사이의 트랙들의 수를 계산하고;
    상기 연관된 히터에 히터 전력이 인가되고 있다고 결정하고;
    상기 검색 길이가 미리 결정된 값보다 큰 경우, 상기 연관된 히터로의 히터 전력을 제거하고;
    상기 헤드 위치 설정 액추에이터가 상기 선택된 판독 및 기록 헤드를 상기 목표 데이터 트랙으로 이동시키고 있다고 결정하고;
    상기 선택된 판독 및 기록 헤드가 상기 목표 데이터 트랙으로부터 미리 결정된 수의 트랙들 내에 있는 경우 상기 연관된 히터에 히터 전력을 재인가하기 위한
    명령어들을 더 포함하는 것인, 자기 기록 디스크 드라이브.
  12. 제9항에 있어서, 상기 프로그램은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때,
    데이터가 목표 데이터 섹터에 기록되어야 한다고 결정하고;
    상기 연관된 히터에 히터 전력이 인가되지 않았다고 결정하고;
    상기 선택된 판독 및 기록 헤드가 상기 목표 데이터 섹터에 도달하기 이전에 예열 레벨의 전력을 상기 연관된 히터에 인가하고;
    상기 선택된 판독 및 기록 헤드가 상기 목표 데이터 섹터에 도달하는 경우, 상기 예열 레벨의 전력보다 작은 기록 레벨의 전력을 상기 연관된 히터에 인가하기 위한
    명령어들을 더 포함하는 것인, 자기 기록 디스크 드라이브.
  13. 제9항에 있어서, 상기 동심원의 데이터 트랙들은 방사상으로 이격된 복수의 밴드들 내에 배열되고, 각 히터 전력값은 상기 밴드들 중 하나에 연관되는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
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