KR19980033825A - 트랙 쉬프트량 보상을 위한 서보버스트 기록방법 및 서보제어방법 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:본 발명은 자기저항헤드를 구비하는 자기기억장치의 서보버스트 기록방법 및 그에 따른 서보제어방법에 관한 것이다.

나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제:자기저항헤드를 구비하는 자기기억장치에 있어서 MR헤드의 구조적 특성에 기인하여 발생되는 트랙 쉬프트량을 보상할 수 있는 서보버스트 기록방법 및 그에 따른 자기저항헤드의 서보제어방법을 제공함에 있다.

다. 그 발명의 해결방법의 요지:자기저항헤드를 구비하는 자기기억장치의 서보버스트 기록방법에 있어서, 각 트랙의 트랙센터라인을 중심으로 상기 자기저항헤드의 편위각에 따른 트랙 쉬프트량과 동일한 진폭을 갖는 버스트신호를 추가 기록하여 서보제어시 상기 자기저항헤드의 위치식별정보로 사용함을 특징으로 한다.

라. 발명의 중요한 용도:자기저항헤드를 구비하는 자기기억장치의 서보버스트 기록패턴 및 서보제어에 사용될 수 있다.

Description

트랙 쉬프트량 보상을 위한 서보버스트 기록방법 및 서보제어방법

본 발명은 자기저항헤드(Magneto Resistive Head:이하 MR헤드라함)를 구비하는 자기기억장치의의 서보제어에 관한 것으로, 특히 MR헤드의 구조적 특성에 기인하여 발생되는 트랙 쉬프트량을 보상하기 위한 서보버스트 기록방법 및 그에 따른 서보제어방법에 관한 것이다.

자기기억장치중 컴퓨터시스템의 보조기억장치로 널리 사용되고 있는 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive)는 입출력 데이타처리속도 및 용량면에서 급속한 성장을 보이고 있다. 그중에서도 MR헤드의 개발은 데이타 리드/라이트 용량을 획기적으로 전환시키는 계기를 마련하는 초석이 되고 있다. 현재 활발한 연구개발의 대상인 MR헤드는 종래 자기유도헤드와는 달리 디스크의 회전속도, 즉 자기변화의 시간율에 의한 영향이 거의 없으므로 트랙방향의 자기변화밀도인 FCPI(Flux Change per Inch)를 크게 상승시킬 수 있는 잇점이 있으나 트랙간의 밀도인 TPI(Track Per Inch)는 자기저항헤드의 구조적인 문제점으로 인해 종래 박막헤드(Thin Film Head)에 비해 상대적으로 낮게 설정되어야 하는 문제점이 있다. 이하 도1을 참조하여 본 발명을 이해하는데 유용한 MR헤드의 구조를 살펴보기로 한다.

도 1은 현재 널리 사용되고 있는 MR헤드의 일반적 구조를 설명하기 위한 MR헤드의 구조를 보인 도면으로서, MR헤드는 일반적으로 자기 기록을 위한 박막헤드의 라이트 폴(write pole)과 재생을 위한 자기저항요소(MR element) 및 방어막(Shield)로 구성되어진다. 도 1을 참조하면, 라이트 상부 폴(2)은 MR센서층(10)을 보호하기 위한 방어막의 역할을 수행하는 동시에 라이트 하부 폴(4)과 라이트 갭(6)을 가지며 기록밀도에 맞는 라이트 갭 폭(write gap width)(8)을 가진다. MR센서층(10)은 기록 하부 폴(4)과 하부 방어막(12)에 의해 보호되며 라이트 갭 폭(8)보다는 작은 리드센서 폭(14)을 가진다. 상술한 구조를 갖는 MR헤드는 도1에서와 같이 라이트 갭 중심(Write Gap Center:이하 WGC라함)과 MR센서층(10) 중심(MR Sensor Center:이하 MSC라함)이 일치하지 않고 일정간격(l) 이격되어 있다. 이때 상기 양 중심간의 간격(l)으로 인해 데이타 리드/라이트시 트랙 쉬프트 현상이 발생하게 된다. 이하 도2를 참조하여 MR헤드의 구조적 특성에 기인한 트랙 쉬프트량을 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 2는 MR헤드가 편위각을 가질때의 트랙 쉬프트량을 보이기 위한 도면을 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 디스크상에서 수평이동하는 액츄에이터의 중심선과 디스크의 진행방향 사이에는 도 2에서와 같이 편위각 α를 갖게 되며 그에 따라 액츄에이터의 중심선에 정위치하고 있는 MR헤드 또한 디스크 진행방향과 편위각 α를 갖게 된다. 이에따라 MR헤드의 유효 라이트 트랙 폭(18)과 유효 리드 트랙 폭(16)은 각각의 폭(8,14)에 코사인(cosine) α값을 곱한 값과 같게 된다. 이때 상기 두가지 유효 트랙 폭(16,18)의 중심은 서로 일치하지 않음으로서 WGC와 RSC의 간격()에 사인(Sine) α값을 곱한 값만큼의 차이(20)를 갖게 된다. 이것이 MR헤드의 구조적 특성에 기인하여 발생되는 트랙 쉬프트량이 된다. 이하 실제 디스크상의 소정 트랙상에 위치하는 MR헤드를 가정하여 상술한 트랙 쉬프트량에 의해 발생되는 문제점을 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 4개의 서보버스트 기록패턴을 갖는 일반적인 디스크상의 서보섹터 포맷도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 디스크상의 동심원상으로 배열되어 있는 각 트랙들은 서보섹터와 데이타섹터로 구분되며, 각 서보섹터는 다시 도 3에 도시된 바와 같이 서보 관련 타이밍의 기준신호로 사용되는 서보 어드레스 마크(Servo Address Mark:SAM)영역과, 트랙 ID정보가 기록되는 그레이코드영역과, 헤드의 위치제어를 위한 버스트(Burst)영역으로 구분된다. 이때 상기 버스트영역에는 통상 4개의 버스트신호(P,Q,A,B)가 기록되는데 인접트랙간에 하프(HALF)값으로 기록되는 P,Q버스트는 트랙추종시 MR헤드의 온-트랙(On-Track)제어를 위한 위치식별정보로 사용되며, A,B버스트는 트랙탐색시 기,우수 트랙판별을 위한 정보로서 사용된다.

도 4는 상술한 4개의 버스트신호가 기록되어 있는 디스크상에서 MR헤드가 편위각 α를 가지는 위치에서 데이타 라이트동작을 수행할때의 트랙 쉬프트량을 설명하기 위한 예시도이다. 도 4를 참조하면, 우선 소정 트랙(n트랙)상에 호스트컴퓨터로부터 전송된 데이타를 라이트하기 위해서는 상술한 서보버스트신호중 P,Q버스트를 리드하여 MR헤드를 온-트랙 제어하여야 한다. 만약 서보제어부(도시하지 않았음)가 P,Q버스트신호를 리드하여 MR헤드를 n트랙상의 트랙센터라인에 정위치되도록 서보제어를 수행하였다면 이때의 MR센서층(10)의 위치는 도 4에 도시된 바와 같이 n트랙의 트랙센터라인에 위치할 것이다. 이때 MR센서층(10)의 RSC는 n트랙상의 트랙센터라인에 위치할 것이며 유효 라이트 트랙 폭(18)의 중심 즉 WGC는 상술한 바와 같이의 거리(20)만큼 트랙 쉬프트 될 것이다. 따라서 호스트컴퓨터로부터 전송된 데이타는 목표트랙(n트랙)상에 정상적으로 라이팅될 수 없는 문제가 발생하게 된다.

상기 트랙 쉬프트량을 보상하기 위한 종래 기술로는 첫째, MR헤드 제조공정시 액츄에이터의 중심선과 디스크진행방향 사이에 형성되는 편위각 α를 고려하여 MR센서층(10)을만큼 미리 이동시키는 기술이 가장 널리 사용되고 있다. 또한 상기 문제점을 해결하기 위한 두번째 종래 기술로서 하드 디스크 드라이브 기구물의 위치 선정시 편위각의 양, 음이 동일하도록 액츄에이터 피봇(Pivot)중심의 위치를 설정하여 최대 편위각의 크기를 줄임으로서 트랙 쉬프트량을 줄이는 방법이 채용되고 있다. 그러나 상술한 종래 기술들은 MR헤드의 구조특성상 발생하는 트랙 쉬프트량을 축소시키기는 하나 여전히 동일한 문제점으로 인한 TPI의 한계를 가지고 있다. 예를들면 특정 하드 디스크 드라이브의 편위각이 0°에서 20°까지의 범위를 가지며 MSC와 WGC간의 거리를이라 가정하면 트랙 쉬프트량의 최대크기는로이 된다. 이러한 경우 트랙 쉬프트량을 축소시키기 위해 상술한 두번째 종래기술을 사용한다면 트랙 쉬프트량은에서로써 트랙 쉬프트량의 범위는이 된다. 그러나 종래 기술로서는 MR헤드의 구적 특성에 기인하여 발생되는 트랙 쉬프트량을 반으로 감소시킬수는 있으나 여전히 트랙 쉬프트량이 양,음의 두 방향으로 존재하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 MR헤드를 구비하는 자기기억장치에 있어서 MR헤드의 구조적 특성에 기인하여 발생되는 트랙 쉬프트량을 보상할 수 있는 서보버스트 기록방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 MR헤드의 구조적 특성에 기인하여 발생되는 트랙 쉬프트량을 보상하기 위한 서보기록패턴이 라이팅되어 있는 디스크를 기록매체로 사용하는 자기기억장치의 서보제어방법을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 자기저항헤드의 구조를 나타낸 도면.

도 2는 자기저항헤드가 편위각을 가질때의 트랙 쉬프트량을 설명하기 위한 도면.

도 3은 4개의 서보버스트 기록패턴을 갖는 종래 서보섹터 포맷도.

도 4는 4개의 버스트신호가 기록되어 있는 디스크상에서 MR헤드가 편위각 α를 가지는 위치에서 데이타 라이트동작을 수행할때의 트랙 쉬프트량을 설명하기 위한 예시도.

도 5는 자기기억장치인 하드 디스크 드라이브의 블럭구성도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 5개의 서보버스트신호가 기록되어 있는 서보버스트 기록패턴 및 n트랙상에 위치하는 MR헤드를 통해 데이타 리드과정을 설명하기 위한 예시도.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 5개의 서보버스트신호가 기록되어 있는 서보버스트 기록패턴 및 n트랙상에 위치하는 MR헤드를 통해 데이타 라이트과정을 설명하기 위한 예시도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 동작을 상세히 설명하기로 한다. 하기 설명 및 첨부도면에 기재된 버스트 신호명, 서보기록패턴등과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들 없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 자명하다 할 것이다. 한편 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 5는 자기기억장치인 하드 디스크 드라이브의 일반적인 블럭구성도를 도시한 것으로 두장의 디스크(22)와 그에 대응하는 4개의 헤드(24)를 구비한 하드 디스크 드라이브의 예를 보인 것이다. 도 5를 참조하면, 디스크(22)들은 통상 스택(stack)형태로서 스핀들모터(46) 구동축에 장착되어 회전하며 각각의 디스크면은 하나의 헤드(24)에 대응되어진다. 헤드(24)는 디스크(22)의 표면상에 위치하며 환상 보이스 코일 모터(Rotary Voice Coil Motor;VCM)(40) 암 어셈블리(Arm Assembly)의 수직으로 신장된 암(26)에 설치된다. 전치증폭기(28)는 데이타 리드시 헤드들(24)중 스위칭 선택된 하나의 헤드에 의해 픽업된 리드신호를 전치증폭하여 리드/라이트 채널회로(read/write channel circuit)(30)에 인가하며 데이타 라이트시에는 리드/라이트 채널회로(30)로부터 인가되는 부호화된 기록데이타(Encoded Write Data)를 헤드들(24)중 대응하는 하나의 헤드를 구동시켜 디스크(22)상에 라이트되도록 한다. 이때 전치증폭기(28)는 디스크 데이타 콘트롤러(Disk Data Controller:DDC)(48)의 제어에 의해 헤드들(24)중 하나를 선택한다. 리드/라이트 채널회로(30)는 전치증폭기(28)로부터 인가되는 리드신호를 디코딩하여 리드데이타 RDATA를 발생하며 DDC(48)로부터 인가되는 라이트데이타 WDATA를 인코딩하여 전치증폭기(28)에 인가한다. 리드/라이트 채널회로(30)는 또한 디스크(22)상에 라이트되어 있는 서보정보의 일부인 헤드위치정보를 복조(Demodulation)하여 PES(Position Error Signal)를 발생한다. 리드/라이트 채널회로(30)로부터 발생된 PES는 A/D 컨버터(32)에 인가되고, A/D컨버터(32)는 인가되는 PES를 그의 레벨에 대응하는 디지탈 단계값으로 변환하여 마이크로 콘트롤러(34)에 제공한다.

DDC(48)는 호스트컴퓨터로부터 수신되는 데이타를 리드/라이트 채널회로(30)와 전치증폭기(28)를 통해 디스크(22)상에 라이트하거나 디스크(22)로부터 리드된 데이타를 호스트컴퓨터로 전송한다. 또한 DDC(48)는 호스트컴퓨터와 마이크로 콘트롤러(34)간의 통신을 인터페이싱한다. 한편 마이크로 콘트롤러(34)는 호스트컴퓨터로부터 수신되는 데이타 리드/라이트 명령에 응답하여 DDC(48)를 제어하며 트랙탐색 및 트랙추종을 제어한다. 이때 마이크로 콘트롤러(34)는 A/D컨버터(32)로부터 입력되는 PES값을 이용하여 트랙추종을 제어하며 게이트어레이(Gate Array:도시하지 않았음)로부터 출력되는 각종 서보제어관련 신호에 대응하여 서보제어를 수행한다. D/A컨버터(36)는 마이크로 콘트롤러(34)로부터 발생되는 헤드들(24)의 위치제어를 위한 제어값을 아나로그신호로 변환하여 출력한다. VCM구동부(38)는 D/A컨버터(36)로부터 인가되는 신호에 의해 액츄에이터를 구동하기 위한 전류 I(t)를 발생하여 VCM(40)에 인가한다. 일측에 헤드들(24)이 부착된 액츄에이터의 타측에 위치하는 VCM(40)은 VCM구동부(38)로부터 입력되는 전류방향 및 전류레벨에 대응하여 헤드들(24)을 디스크(22)상에서 수평이동시킨다. 모터제어부(42)는 마이크로 콘트롤러(34)로부터 발생되는 디스크들(22)의 회전제어를 위한 제어값에 따라 스핀들모터 구동부(44)를 제어한다. 스핀들모터 구동부(44)는 모터제어부(42)의 제어에 따라 스핀들모터(46)를 구동하여 디스크들(22)을 회전시킨다. DDC(48)에 연결되어 있는 버퍼 메모리(50)는 상기 DDC(48)의 제어하에 디스크(22)와 호스트컴퓨터사이에 전송되는 데이타를 일시 저장한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 5개의 서보버스트신호가 기록되어 있는 서보버스트 기록패턴을 도시한 것으로 n트랙에서의 데이타 리드시 MR헤드의 위치를 예시한 것이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 서보버스트 기록패턴은 종래 4개의 버스트신호(P,Q,A,B)외에 R버스트신호를 추가 기록한 것이다. 상기 R버스트신호는 본 발명의 구현을 위해 MR헤드의 위치식별정보로 사용되는 Q버스트의 후위에 기록하고, 이때 R버스트신호의 진폭크기(54)는 트랙센터라인을 중심으로 MR헤드의 편위각에 따른 트랙 쉬프트량(20)과 동일한 크기로 기록한다. 즉 상기 R버스트신호는 인접트랙간의 경계로부터 상기 트랙 쉬프트량(20)만큼 이격하여 기록함으로서 트랙 쉬프트량(20, 즉)과 R버스트신호의 진폭크기(54) 및 트랙경계로부터의 R버스트신호의 이격거리(52)가 모두 동일한 값을 갖는다. 만약 n트랙에서 데이타를 리드하고자 한다면 마이크로 콘트롤러(14)는 종래와 같은 방법으로 즉, P버스트와 Q버스트로부터 독출된 값을 이용하여 MR헤드의 온-트랙을 제어한다. 즉 데이타 리드시에는 본 발명의 일 실시예로서 추가된 R버스트신호를 사용하지 않는다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 5개의 서보버스트신호가 기록되어 있는 서보버스트 기록패턴을 도시한 것으로 n트랙에서 데이타 라이트과정을 설명하기 위한 MR헤드의 위치를 예시한 것이다. 우선 상술한 도 4에서 언급한 바와 같이 액츄에이터중심선과 디스크진행방향사이의 편위각을 α, MR헤드의 RSC와 WGC간의 거리를이라 각각 정의하면 트랙 쉬프트량은가 된다. 따라서 데이타 라이트시 데이타 리드를 고려하면 MR헤드를 미리만큼 이동시켜야 한다. 이를 위해 마이크로 콘트롤러(34)는 P,Q,R버스트 독출값을 이용하여 MR헤드를 온-트랙시킨다. 이하 데이타 라이트시 P,Q,R버스트 독출값을 이용하여 MR헤드를 온-트랙 제어하는 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 우선 MR헤드의 유효 라이트 트랙 폭(18)을 도 7과 같이 n트랙 폭과 일치시킬 경우 MR헤드의 유효 리드 트랙 폭(16)은 n+1트랙과 n트랙상에 존재하게 된다. 이때 MR센서층(10)을 통해 독출되는 P버스트신호의 진폭크기는 n+1트랙에 하프값(58)으로 기록된 진폭크기에서(56)만큼 줄어든 값이 되며 Q버스트신호의 진폭크기는만큼 증가된 값이 된다. 따라서 R버스트신호의 진폭크기(54,)의 두배를 P버스트신호의 독출값에 가산해 주면 Q버스트신호의 독출값과 같게되어 데이타 라이트시의 온-트랙이 된다. 한편 n트랙의 R버스트신호가 n-1트랙 경계로부터(52)만큼 떨어진 이유는 n트랙의 R버스트신호가 n-1트랙상에 데이타를 라이트하는 경우에 MR헤드의 온-트랙 제어에 영향을 주지 않기 위해서다.

한편 본 발명의 또 다른 서보제어의 일 실시예로서 상기 R버스트신호의 진폭크기를의 두배로 할 경우에는 P,R버스트신호의 진폭크기의 합이 Q버스트신호의 진폭크기와 동일할때 MR헤드가 온-트랙 제어되는 것으로 할 수 있다. 또한 본 발명의 또 다른 일 실시예로서 R버스트신호의 위치를 바꾸어 데이타 리드/라이트 동작을 상술한 바와 반대로 수행할 수 있도 있다. 즉 데이타 라이트시 MR헤드의 온-트랙 제어를 위해 종래와 같이 P,Q버스트신호의 독출값만을 이용하고, 데이타 리드시에 추가 기록된 R버스트신호를 이용하여 MR헤드의 온-트랙을 제어할 수도 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 데이타 리드/라이트모드중 어느 하나의 모드에서 MR헤드의 편위각에 따른 트랙 쉬프트량을 보상하기 위해 추가한 R버스트를 이용하여 MR헤드를 온-트랙 제어함으로서 MR헤드의 구조적 특성에 의해 발생되는 트랙 쉬프트량을 보상할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (9)

1. 자기저항헤드를 구비하는 자기기억장치의 서보버스트 기록방법에 있어서,

   각 트랙의 트랙센터라인을 중심으로 상기 자기저항헤드의 편위각에 따른 트랙 쉬프트량과 동일한 진폭을 갖는 버스트신호를 추가 기록하여 서보제어시 상기 자기저항헤드의 위치식별정보로 사용함을 특징으로 하는 서보버스트 기록방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 버스트신호는 인접 트랙간에 하프값으로 기록되어 상기 자기저항헤드의 위치식별정보로 사용되는 제1,제2버스트신호의 후위에 기록됨을 특징으로 하는 서보버스트 기록방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 버스트신호는 트랙간 경계로부터 상기 자기저항헤드의 편위각에 따른 트랙 쉬프트량만큼 이격되어 기록됨을 특징으로 하는 서보버스트 기록방법.
4. 자기저항헤드와, 각 트랙의 트랙센터라인을 중심으로 상기 자기저항헤드의 편위각에 따른 트랙 쉬프트량과 동일한 진폭으로 기록되어 있는 제1버스트신호와, 인접 트랙간에 하프값으로 기록되어 상기 자기저항헤드의 위치식별정보로 사용되는 제2,제3버스트신호가 기록되어 있는 자기기억장치의 서보제어방법에 있어서,

   데이타 리드/라이트 모드중 어느 하나의 모드에서 상기 제1버스트신호 내지 제3버스트신호의 독출값을 연산하여 상기 자기저항헤드의 온-트랙을 제어하는 제1과정과,

   상기 데이타 리드/라이트 모드중 나머지 하나의 모드에서 상기 제2,제3버스트신호의 독출값을 연산하여 상기 자기저항헤드의 온-트랙을 제어하는 제2과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 자기기억장치의 서보제어방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1과정은 상기 제1버스트신호 독출값의 2배에 상기 제2버스트신호의 독출값을 가산한 값이 상기 제3버스트신호의 독출값과 같을때 상기 자기저항헤드의 온-트랙으로 설정함을 특징으로 하는 자기기억장치의 서보제어방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1버스트신호는 상기 제3버스트신호 후위에 기록됨을 특징으로 하는 자기기억장치의 서보제어방법.
7. 자기저항헤드와, 인접 트랙간에 하프값으로 기록되어 상기 자기저항헤드의 위치식별정보로 사용되는 제1,제2버스트신호와, 각 트랙의 트랙센터라인을 중심으로 상기 자기저항헤드의 편위각에 따른 트랙 쉬프트량의 2배의 진폭을 갖는 제3버스트신호가 기록되어 있는 자기기억장치의 서보제어방법에 있어서,

   데이타 리드/라이트 모드중 어느 하나의 모드에서 상기 제1버스트신호 내지 제3버스트신호의 독출값을 연산하여 상기 자기저항헤드의 온-트랙을 제어하는 제1과정과,

   상기 데이타 리드/라이트 모드중 나머지 하나의 모드에서 상기 제1,제2버스트신호의 독출값을 연산하여 상기 자기저항헤드의 온-트랙을 제어하는 제2과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 자기기억장치의 서보제어방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1과정은 상기 제1,제3버스트신호의 독출값을 가산한 값이 상기 제2버스트신호의 독출값과 같을때 상기 자기저항헤드의 온-트랙으로 설정함을 특징으로 하는 자기기억장치의 서보제어방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1버스트신호 내지 제3버스트신호는 상기 자기저항헤드의 온-트랙 제어를 위한 서보버스트영역에 순차적으로 기록됨을 특징으로 하는 자기기억장치의 서보제어방법.