KR19990065093A

KR19990065093A - 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법

Info

Publication number: KR19990065093A
Application number: KR1019980000200A
Authority: KR
Inventors: 심준석
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-01-07
Filing date: 1998-01-07
Publication date: 1999-08-05

Abstract

본 발명에 따른 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법은, 위치센서를 가지는 자기 디스크 드라이브의 위치제어 시스템에 의해 위치제어되는 자기헤드의 변위를 검출하기 위한 방법에 있어서, 상기 자기 디스크에 동기용 신호 패턴, 위치검출용 신호 패턴 및 이득보정용 신호 패턴을 기록하는 단계; 상기 자기헤드의 이동에 따른 위치센서의 이득변화를 보정하기 위한 소정의 이득보정 알고리즘에 의해 이득보정계수를 구하는 단계; 및 상기 구해진 이득보정계수에 의해 위치에러신호(위치편차)를 보정하는 단계를 포함한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 이득보정 알고리즘에 의해 위치센서의 이득변화를 보정하고, 그것에 의해 위치에러신호(위치편차)를 보정하게 되므로, 헤드의 미소변위를 정확히 검출할 수 있고, 그에 따라 헤드의 위치제어의 정확도를 한층 높일 수 있는 장점이 있다.

Description

자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법

본 발명은 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법에 관한 것으로서, 특히 헤드의 위치검출 정확도를 높여 위치제어 시스템의 고성능화를 달성할 수 있도록 하는 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법에 관한 것이다.

자기 디스크 드라이브(하드 디스크 드라이브)는 컴퓨터의 보조기억장치들 중의 하나로서, 자기 헤드에 의해 자기 디스크에 저장된 데이터를 독출하여 재생하거나, 자기 디스크에 데이터를 기록함으로써 컴퓨터의 시스템 운영에 기여하게 된다.

이와 같은 자기 디스크 드라이브는 최근 고속화, 고용량화 및 저진동화의 요구에 부응하기 위해 다양하게 연구 및 개발되고 있다.

도 1은 일반적인 자기 디스크 드라이브의 구성을 개략적으로 나타내 보인 평면도이다.

도 1을 참조하면, 자기 디스크 드라이브는 베이스 하우징(111)과, 데이터의 저장을 위한 자기 디스크(112)와, 그 자기 디스크(112)에 데이터를 기록하거나 디스크에 기록된 데이터를 읽어내기 위한 헤드 스택 어셈블리(head stack assembly) (113) 및 헤드 스택 어셈블리(113)를 자기 디스크(112)의 반경방향으로 왕복 선회운동시키기 위한 구동력을 제공하는 보이스 코일 모터(voice coil motor)(114)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 자기 디스크(12)는 통상 복수의 자기 디스크가 적층된 구조를 가지는 것으로 클램프(115)에 의해 허브(116)에 고정되고, 상기 헤드 스택 어셈블리(113)는 피봇(pivot)(113p)을 중심으로 선회운동이 가능하게 설치되어 있다. 그리고, 이 헤드 스택 어셈블리(113)는 액츄에이터(actuator)(113a)와, 그 액츄에이터(113a)에 연장되어 결합된, 탄성력을 가지는 판재형의 로드 빔(load beam)(113b)과, 로드 빔(113b)의 단부에 고정되어 상기 자기 디스크(112)에 기록된 데이터를 독출하거나 자기 디스크(112)에 데이터를 기록하는 자기 헤드(113h)로 구성되어 있다.

또한, 상기 자기 헤드(113h)와 반대방향의, 액츄에이터(113a)의 일측 단부에는 강자성체의 철편(117)이 설치되고, 그 철편(117)의 선회운동 궤적 상에는 하드 디스크 드라이브의 정지 시, 상기 철편(117) 을 끌어당겨 흡착함으로써 상기 헤드 스택 어셈블리(113)를 고정시키기 위한 래치(latch)(118)가 설치되어 있다. 여기서, 이 래치(118)는 영구자석(118m)과 그 영구자석(118m)을 고정시키는 고정부재(118s)로 구성되어 있다.

한편, 이상과 같은 구성을 가지는 자기 디스크 드라이브에 있어서, 최근 데이터 저장매체(자기 디스크)에의 기록밀도가 높아지면서 기록/재생 헤드의 위치제어 시스템의 고성능화가 요구되고 있다. 이와 같은 위치제어 시스템은 헤드의 목표위치와 실제 위치 간의 위치오차를 최소화시키는 것을 그 목적으로 하는 바, 따라서 헤드의 실제 위치를 정확히 측정하는 것이 매우 중요하다. 이와 같은 헤드의 위치제어와 관련된 문헌으로 오스왈드(Oswald) 서보패턴(IBM technical disclosure bulletin vol.18, N0.10, Mar. 1976)을 들 수 있다. 이에 대해 살펴보기로 한다.

오스왈드 서보패턴은 도 2에 도시된 바와 같이, 동기를 맞추기 위한 동기용신호 패턴(201)과, 그 동기용 신호 패턴(201)과 1트랙의 위상차를 갖는 위치검출용 신호 패턴(202)으로 구성되어 있다. 그리고, 그 위치검출용 신호 패턴(202)은 내부적으로 상호 1/2 트랙의 위상차를 갖는 A,B쌍 및 C,D쌍으로 구성되어 있다.

그런데, 이와 같은 오스왈드 서보패턴은 1트랙 거리에 해당하는 완전한 크기의 신호를 제공하지 못하며, 따라서 트랙의 중심은 명확하게 알 수 있으나(A-B=0), 트랙 중심에서 벗어난 거리(off-track)의 절대치는 알 수 없는 단점이 있다. 다시 말해서, 동일한 off-track에 대해서 검출신호는 헤드의 폭에 따라, 즉 헤드의 폭이 크면 검출신호가 크고, 헤드의 폭이 작으면 검출신호가 작게 된다. 또한, 위치센서의 이득변화를 보정할 수 있는 수단이 마련되어 있지 않아, 이득변화에 따라 위치제어 시스템이 불안정해질 수 있으며, 그 결과 위치제어 시스템의 제어성능을 저하시키게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 헤드의 위치검출 정확도를 높여 위치제어 시스템의 고성능화를 달성할 수 있도록 하는 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 자기 디스크 드라이브의 구성을 개략적으로 나타내 보인 평면도.

도 2는 자기 디스크 상에 기록된 종래의 서보 패턴 상태도.

도 3은 자기 디스크 상에 기록된 본 발명의 방법에 따른 서보 패턴 상태도.

도 4는 본 발명의 방법에 따라 서보 패턴이 한 트랙만 기록된 자기 디스크의 트랙 상태도.

도 5는 본 발명의 방법에 따라 서보 패턴이 두 트랙이상 기록된 자기 디스크의 트랙 상태도.

도 6은 본 발명의 방법에 따른 이득보정계수를 구하기 위한 초기화 루틴의 실행과정을 보여주는 플로우 챠트.

도 7은 본 발명의 방법에 따라 구한 이득보정계수를 가지고 위치에러신호(위치편차)를 보정하기 위한 보정 루틴의 실행과정을 보여주는 플로우 챠트.

도 8은 본 발명의 방법에 따른 이득보정계수가 두 트랙이상 기록될 경우, 두 트랙 사이의 트랙에 대한 보정계수의 내삽을 설명하는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

111...베이스 하우징 112,412,512...자기 디스크

113...헤드 스택 어셈블리 113a...액츄에이터

113b...로드 빔 113h...자기 헤드

113p...피봇 114...보이스 코일 모터(VCM)

115...클램프 116...허브

117...철편 118...래치

118m...영구자석 118s...고정부재

201,301...동기용 신호 패턴 202,302...위치검출용 신호 패턴

303...이득보정용 신호 패턴 300...서보 패턴

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법은, 위치센서를 가지는 자기 디스크 드라이브의 위치제어 시스템에 의해 위치제어되는 자기헤드의 변위를 검출하기 위한 방법에 있어서, 상기 자기 디스크에 동기용 신호 패턴, 위치검출용 신호 패턴 및 이득보정용 신호 패턴을 기록하는 단계; 상기 자기헤드의 이동에 따른 위치센서의 이득변화를 보정하기 위한 소정의 이득보정 알고리즘에 의해 이득보정계수를 구하는 단계; 및 상기 구해진 이득보정계수에 의해 위치에러신호(위치편차)를 보정하는 단계를 포함하여 된 점에 그 특징이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법은 먼저 도 3에 도시된 바와 같이, 자기 디스크에 동기용 신호 패턴(301), 위치검출용 신호 패턴(302) 및 이득보정용 신호 패턴(303)을 각각 마련하게 된다. 여기서, 상기 동기용 신호 패턴(301)은 한 쌍의 N극과 S극이 기록되며 서보 패턴(300)의 앞부분에 위치된다. 그리고, 위치검출용 신호 패턴(302)은 여러 개의 N극과 S극이 반복적으로 기록되며, A,B,C,D 각각의 폭(PW)은 트랙피치와 동일한 크기로 기록된다. 또한, 이득보정용 신호 패턴(303)은 위치검출용 신호 패턴(302)처럼 여러 개의 N극과 S극이 반복적으로 기록되며, 위치검출용 신호 패턴(302)의 앞이나 뒤에 위치된다. 그리고, 이 이득보정용 신호 패턴(303)의 폭(GW)은 트랙피치보다 70%이하로 작게 기록된다. 도 4 및 도 5는 이와 같이 본 발명의 방법에 따라 새로운 서보 패턴이 기록된 자기 디스크를 나타내 보인 것으로서, 도 4는 서보 패턴(300)이 한 트랙만 기록된 자기 디스크(412)이고, 도 5는 서보 패턴(300)이 두 트랙이상 기록된 자기 디스크(512)이다.

이와 같이 새로운 서보 패턴(300)의 기록이 완료되면, 자기 헤드(113h)(도 1참조)의 이동에 따른 위치센서(미도시)의 이득변화를 보정하기 위한 소정의 이득보정 알고리즘에 의해 이득보정계수를 구하게 된다. 이때, 이득보정 알고리즘은 도 6 도시된 것과 같은 이득보정계수를 구하기 위한 초기화 루틴과, 도 7에 도시된 것과 같은 이득보정계수를 가지고 위치에러신호(위치편차)를 보정하는 보정 루틴으로 구성된다. 그러면, 여기서 초기화 루틴에 대해 설명해 보기로 한다.

도 6을 참조하면, 먼저 이득보정용 신호패턴의 반복적 검출회수는 N회, 시작점(k)은 1로 각각 설정하게 된다(단계 601). 그런 후, 자기 헤드의 온-트랙(on-track) 상태가 양호한지를 판별한다(단계 602). 이 판별에서 온-트랙 상태가 양호하지 않으면, 즉 오프-트랙(off-track) 상태이면 소정 시간 동안 대기한 후(단계 603), 온-트랙 상태가 양호한지의 여부를 계속 확인한다. 그리고, 상기 판별에서 온-트랙 상태가 양호하면, 이득보정용 신호패턴(HS:303)을 읽는다(단계 604). 그리고, 그 읽은 이득보정용 신호패턴(HS)의 수를 합산한다(단계 605). 그런 후, 이득보정용 신호패턴(HS)의 검출회수가 N회에 도달했는지를 판별한다(단계 606). 이 판별에서, 검출회수가 N회에 도달하지 않았으면, 상기 단계 602로 프로그램 진행을 귀환시키고, 검출회수가 N회에 도달했으면 검출된 이득보정용 신호패턴(HS)의 평균값(HS_AVG)을 구한다(단계 607). 여기서, 이와 같은 이득보정용 신호패턴(HS)의 평균값(HS_AVG)은 N회에 걸쳐 반복적으로 검출한 이득보정용 신호패턴(HS)의 합산값(HS_SUM)을 N으로 나눔으로써 구해진다(HS_AVG=HS_SUM/N). 이렇게 하여 이득보정용 신호패턴(HS)의 평균값(HS_AVG)이 구해지면, 그것을 바탕으로 이득보정계수(HS_COR)를 구한다(단계 608). 이때, 이 이득보정계수(HS_COR)는 다음과 같은 수식에 의해 구해진다.

여기서, GW는 이득보정용 신호패턴(HS)의 폭을, TW는 트랙피치를 각각 나타낸다.

한편, 이와 같은 이득보정계수(HS_COR)가 트랙위치에 무관한 경우에는 도 4와 같이 디스크(412) 상의 임의의 위치에 전술한 바와 같은 서보패턴(300)을 한 트랙만 서보 기록기(servo writer)로 기록하게 된다. 그리고, 이득보정계수(HS_COR)를 트랙에 따라 다르게 할 필요가 있는 경우에는 도 5와 같이 디스크(512) 상에 서보패턴(300)을 두 트랙이상 기록하게 된다. 그와 같이 서보패턴(300)이 두 트랙이상 기록될 경우, 도 8에 도시된 바와 같이 두 트랙(a,b트랙)에서 각각의 이득보정계수(HS_COR(a), HS_COR(b))를 구하고, 그 두 트랙(a,b트랙) 사이의 트랙(c트랙)에서는 두 개의 보정계수(HS_COR(a), HS_COR(b))를 보간하여 사용하게 된다. 이때, c트랙에서의 이득보정계수(HS_COR(c))는 다음과 같은 수식관계로 표현될 수 있다.

또한, 이상과 같은 보정계수는 자기 디스크 드라이브에 전원을 인가한 다음, 읽기/쓰기 동작이 시작되기 전에 수행된다. 그리고, 디스크 드라이브의 운전중 동작조건의 변화로 인한 헤드의 특성변화가 발생되는 경우에는 읽기/쓰기 동작이 장시간 동안 이루어지지 않는 휴지(idle)기간 동안에 보정계수를 구하는 동작을 수행하게 된다.

한편, 이상에 의해 이득보정계수(HS_COR)가 구해지면, 그것을 메모리에 저장한다(단계 609).

이렇게 하여 이득보정계수(HS_COR)가 구해지면, 그것에 의해 위치에러신호(position error signal:이하 PES로 약칭, 여기서는 트랙에 대한 헤드의 위치편차를 편의상 이 PES로 표시함)를 보정하게 된다. 이 PES의 보정은 도 7의 보정 루틴에 의해 이루어진다.

도 7을 참조하면, 먼저 서보패턴(300) 내의 위치검출용 신호 패턴(302)의 A,B,C,D를 읽는다(단계 701). 그런 후, PES를 계산한다(단계 702). 이 PES의 계산은 다음과 같은 수식에 의해 이루어진다.

C - D, PES≥α%트랙

여기서, 상기 수학식 3에 의해 구해진 PES는 트랙피치(TW)로 규정화되어야만 절대위치를 알 수 있다. 따라서, PES를 보정하게 된다(단계 703). 트랙피치에 상당하는 검출신호는 FS{FS=(TW/GW)*HS}이므로, 트랙피치로 규정화된 PES(Scaled_PES)는 다음과 같은 수식으로 표현될 수 있다.

= PES * HS_COR

이상에 의해 PES의 보정이 완료되며, 그 결과는 위치제어 시스템에 반영된다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법은 자기 디스크의 서보패턴에 동기용 신호패턴과 위치검출용 신호패턴은 물론 이득보정용 신호패턴을 마련하므로 트랙피치에 대한 정확한 정보를 제공할 수 있다. 또한, 이득보정 알고리즘에 의해 위치센서의 이득변화를 보정하고, 그것에 의해 위치에러신호(위치편차)를 보정하게 되므로, 헤드의 미소변위를 정확히 검출할 수 있고, 그에 따라 헤드의 위치제어의 정확도를 한층 높일 수 있다. 따라서, 서보 시스템의 응답특성을 높여 자기 디스크 드라이브의 고성능화를 구현할 수 있다.

Claims

위치센서를 가지는 자기 디스크 드라이브의 위치제어 시스템에 의해 위치제어되는 자기헤드의 변위를 검출하기 위한 방법에 있어서,

상기 자기 디스크에 동기용 신호 패턴, 위치검출용 신호 패턴 및 이득보정용 신호 패턴을 기록하는 단계;

상기 자기헤드의 이동에 따른 위치센서의 이득변화를 보정하기 위한 소정의 이득보정 알고리즘에 의해 이득보정계수를 구하는 단계; 및

상기 구해진 이득보정계수에 의해 위치에러신호(위치편차)를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법.
제 1항에 있어서,

상기 동기용 신호 패턴에는 한 쌍의 N극과 S극이 기록되는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법.
제 1항에 있어서,

상기 위치검출용 신호 패턴에는 여러 개의 N극과 S극이 반복적으로 기록되는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법.
제 1항에 있어서,

상기 이득보정용 신호 패턴에는 여러 개의 N극과 S극이 반복적으로 기록되는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법.
제 1항 또는 제 4항에 있어서,

상기 이득보정용 신호 패턴은 자기 디스크 상의 트랙 피치의 70%이하의 폭으로 기록되는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법.
제 1항에 있어서,

상기 이득보정 알고리즘은 이득보정계수를 구하기 위한 초기화 루틴과, 구해진 이득보정계수를 가지고 위치에러신호(위치편차)를 보정하는 보정 루틴으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법.
제 6항에 있어서, 상기 초기화 루틴은

이득보정용 신호패턴의 반복적 검출횟수 및 시작점을 설정하는 단계;

자기 헤드의 온-트랙 상태가 양호한지를 판별하는 단계;

온-트랙 상태가 양호하면, 이득보정용 신호패턴을 읽는 단계;

상기 읽은 이득보정용 신호패턴의 수를 합산하는 단계;

상기 이득보정용 신호패턴의 검출횟수가 N회에 도달했는지를 판별하는 단계;

상기 검출횟수가 N회에 도달했으면 검출된 이득보정용 신호패턴의 평균값을 구하는 단계; 및

상기 구해진 평균값에 의해 이득보정계수를 구하고, 그것을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법.
제 7항에 있어서,

상기 이득보정용 신호패턴의 평균값(HS_AVG)은 N회에 걸쳐 반복적으로 검출한 이득보정용 신호패턴(HS)의 합산값(HS_SUM)을 N으로 나눔으로써 구해지는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법.
제 7항에 있어서,

상기 이득보정계수(HS_COR)는 이득보정용 신호패턴(HS)의 폭을 GW, 트랙 피치를 TW라 할 때, HS_COR = GW/(TW*HS_AVG)의 수식에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법.
제 7항에 있어서, 상기 보정 루틴은

서보패턴 내의 위치검출용 신호 패턴의 A,B,C,D를 읽는 단계;

상기 읽은 A,B,C,D에 의해 PES를 계산하는 단계; 및

상기 계산된 PES를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법.
제 10항에 있어서,

상기 PES의 계산은 PES = A - B, PES＜α%트랙

C - D, PES≥α%트랙

의 수식 관계에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법.
제 10항에 있어서,

상기 PES의 보정은 Scaled_PES = PES/FS

= PES * HS_COR

의 수식 관계에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 드라이브의 헤드의 미소변위 검출방법.