KR20010110342A - 서보 트랙 기록시 오등록을 감소시키기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

서보 트랙 기록시 오등록을 감소시키기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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KR20010110342A
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조셉 씨. 리우
케빈 에이. 고메즈
춘키아트 림 림
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  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Moving Of Heads (AREA)

Abstract

HDA는 베이스를 포함하며, 또한 스핀들 축과 스핀들 베어링에 의해 상기 베이스에 회전가능하게 부착된 스핀들과 결합된 디스크 스택을 포함한다. 액추에이터 어셈블리는 피벗 축에 회전가능하게 베이스에 부착된다. 정보를 디스크로부터 판독하고 디스크에 기록하기 위하여, 하나 이상의 트랜스듀서가 디스크 스택과 인접한 액추에이터 어셈블리의 일단부에 부착된다. 서보 기록장치는 서보 기록 프로세스 동안 액추에이터를 이동시키기 위한 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는 스핀들 베어링의 케이지 주파수에서 서보 기록장치를 이동시켜서, 서보 정보가 디스크에 기록될 때 트랜스듀서 헤드 및 디스크 사이의 상대적인 동작을 줄인다. 컨트롤러는 또한 스핀들 베어링의 케이지 주파수 및 스핀들 회전 주파수에서 트랜스듀서가 이동하도록 프로그램되어, 서보 기록 프로세스 동안 트랜스듀서 및 디스크 사이의 상대적인 동작을 줄인다.

Description

서보 트랙 기록시 오등록을 감소시키기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR REDUCING TRACK MISREGISTRATION FROM SERVO TRACK WRITING}
어떤 컴퓨터 시스템의 한 가지 주 컴포넌트는 데이터를 저장하기 위한 장치이다. 컴퓨터 시스템은 데이터가 저장될 수 있는 많은 상이한 장소를 가진다. 대량의 데이터를 저장하기 위한 한 가지 공통 장소는 디스크 드라이브이다. 디스크 드라이브의 가장 기본적인 부품은 디스크 드라이브 하우징, 회전되는 디스크, 디스크 위에 여러가지 위치에 트랜스듀서를 이동시키는 액추에이터 어셈블리, 및 디스크에 데이터를 기록하고 디스크로부터 데이터를 판독하는데 사용되는 전기회로이다. 디스크 드라이브는 데이터를 인코딩하기 위한 회로를 포함하며 그것에 의해 데이터가 성공적으로 검색되고 디스크 표면상에 기록될 수 있다. 마이크로프로세서는 요구 컴퓨터에 데이터를 다시 보내고 데스크에 저장하기 위해 요구 컴퓨터로부터 데이터를 취하여 디스크 드라이브의 동작의 대부분을 제어한다.
디스크 드라이브에 데이터를 판독 및 기록하기 위하여, 액추에이터 어셈블리는 디스크 표면 위에 트랜스듀서를 지지하는 하나 이상의 암을 포함한다. 액추에이터 어셈블리는 드라이브 하우징에 고정된 피벗 축 주위로 액추에이터 어셈블리를 회전하는 음성 코일 모터에 의해 선택적으로 위치설정된다. 디스크는 하우징에 고정된 모터화된 스핀들에 결합되어 있다. 동작 동안, 스핀들은 디스크에 회전 전력을 제공한다. 음성 코일 모터를 제어함으로써, 액추에이터 암(그러므로 트랜스듀서)은 회전 디스크 표면을 따라 어떤 방사상 위치에 위치설정될 수 있다.
트랜스듀서는 디스크 위에서 플라잉하도록 공기역학적으로 설계된 슬라이더로서 인용되는 작은 세라믹 블록상에 놓여진다. 슬라이더는 디스크와 트랜스듀싱 관계로 디스크위로 통과된다. 대부분의 슬라이더는 레일들과 레일들 사이의 캐비티(cavity)를 포함하는 공기 베어링 표면(AABS@)을 가진다. 디스크가 회전하면, 공기는 레일들 사이로 끌려 들어가고 디스크 표면은 디스크로부터 멀리 헤드를 이동시키는 압력을 초래하게 된다. 동시에, 공기 러싱(air rushing)은 캐비티를 통과하거나 공기 베어링 표면에서의 억압은 음 압력 영역을 생성한다. 음 압력이나 흡인력은 레일에서 생성된 압력을 방해한다. 슬라이더는 디스크 표면 쪽으로 지향된 슬라이더에 힘을 가하는 부하 스프링에 부착되어 있다. 여러가지 힘들이 균등하게 되어 슬라이더는 특정의 원하는 플라잉 높이로 디스크 표면 위로 플라잉한다. 플라잉 높이는 디스크 표면과 트랜스듀싱 헤드 사이의 간격이며 이는 공기 윤활막의 두께이다. 이 막은 트랜스듀싱 헤드와 디스크가 디스크 회전동안 기계적인 접촉을 할 경우에 발생하는 마모와 마찰을 제거한다. 일부 디스크 드라이브에서는, 슬라이더는 디스크의 표면 위로 플라잉하는 것보다는 윤활층을 통과한다.
데이터를 나타내는 정보는 저장 디스크의 표면상에 저장된다. 디스크 드라이브 시스템은 트랙으로서 인용된 저장 디스크의 일부상에 조장된 정보를 판독 및 기록한다. 슬라이더에 부착된 판독/기록 헤드의 형태로 저장 디스크의 양측상에 위치된 트랜스듀서는 트랜스듀서가 저장 디스크의 표면상에 저정된 트랙중 하나위에 정확하게 위치될 때 저장 디스크상에 정보를 판독 및 기록한다. 저장 디스크가 회전하고 판독/기록 헤드가 목표 트랙 위에 정확하게 위치되면, 판독/기록 헤드는 저장 디스크상에 데이터를 나타내는 정보를 기록함으로써 트랙상에 데이터를 저장할 수 있다. 유사하게, 저장 디스크상에 데이터를 판독하는 것은 목표 트랙 위에 판독/기록 헤드를 위치시키고 저장 디스크상에 저장된 재료를 판독함으로써 달성된다. 상이한 트랙으로부터 기록 또는 판독하기 위하여, 판독/기록 헤드는 선택된 목표 트랙으로 트랙을 방사상으로 가로질러 이동된다. 데이터는 종종 여러개의 상이한 트랙들 사이로 분배된다. 대부분의 저장 디스크들은 다수의 동심원 트랙을 이용하지만, 다른 디스크들은 디스크의 일측 또는 양측에 단일 트랙을 형성하는 연속적인 나선형을 가진다.
제조 과정에서, 서보 정보는 디스크상에 인코딩되고 트랜스듀서를 정확하게 위치시키는데 사용된다. 기록된 서보 정보는 디스크 표면상의 요구된 위치에서 액추에이터 어셈블리/트랜스듀서 헤드를 위치시키는데 사용되고 판독 또는 기록 동작 동안에 아주 정확하게 그 위치를 유지시킨다. 서보 정보는 서보 트랙 기록장치(이후 STW)로서 인용된 기기로 디스크상에 기록되거나 인코딩된다. 서보 정보가 기록될 때 디스크 드라이브는 헤드 디스크 어셈블리@(이후 HDA) 스테이지에 있다. HDA는 대부분의 기계적인 구동 컴포넌트를 포함하지만 모든 구동 전자장치를 포함하는것은 아니다. 트랙 기록 프로세스 동안, STW는 디스크 표면에 대하여 트랜스듀서 헤드를 정밀하게 위치시키고 그위에 서보 정보를 기록한다. 트랜스듀서의 정확한 위치는 트랙 한정이 동심원이 되는 것을 보장하는데 필요하다. 서보 트랙 정보가 기록되면, 다음 동작 동안 트랜스듀서 헤드의 위치는 트랙 중심 위에 배치되는 것을 유지하기 위하여 비교적 큰, 일정한 방사상 조절을 요구할 것이다. 트랙이 충분히 타원형일 경우, 디스크 표면의 상당한 부분은 트랙 오등록(misregistration)을 위해 할당되어야 한다.
실제 헤드 위치 및 트랙 중심 사이의 오프셋은 오등록이라 한다. 오등록은 기록-대-기록 트랙 오등록과 기록-대-판독 트랙 오등록이라 불리우는 2개의 특징을 갖는다. 기록-대-기록 트랙 오등록은 기록된 트랙과 인접 트랙 사이의 오등록으로서, 트랙-대-트랙 스퀴즈(tarck-to-track squeeze)를 초래할 수 있다. 기록-대-판독 트랙 오등록은 기록된 트랙의 중심선과 과 실제 판독 헤드 위치 사이의 오등록이다. 이 오등록은 방사상 방향으로 헤드와 매체 사이의 어떤 상대적 이동이 불완전한 트랙이 기록되는 것을 초래할 수 있는 서보 트랙 기록 동안에 유도된다. 불완전하게 기록된 트랙은 트랙 스퀴즈를 초래하는 매체상에 어떤 위치에 의도된 것보다 더 가깝게 인접 트랙을 위치시키게 된다. 또한, 이러한 매체에 대한 헤드의 상대 이동은 디스크, 즉 스핀들의 회전에 동기화되지 않는다. 그러므로, 트랙의 시작시에 헤드의 상대적 방사 이동은 트랙 기록의 종료에 이르는 시간 만큼 이동할 것이다. 이것은 서보 트랙의 방사상 방향에서 불연속성을 초래한다. 스퀴즈 및 불연속성은 서보 트랙에서 기록 반복성 런아웃(written-in repeatable runout;STWRRO)으로서 공지된 것에 기여한다.
서보 정보의 적절한 기록을 보장하기 위하여, STW는 서보 트랙 기록 동안에 트랜스듀서 헤드를 정밀하게 위치시키는 외부의, 폐루프 위치 제어 시스템(positioning system)을 이용한다. 위치 제어 시스템은 액추에이터 어셈블리와 결합하는 접촉 부재, 접촉 부재의 위치를 지시하는 위치 지시기(position indicator), 및 위치 지시기로부터 피드백을 기초로하여 접촉 부재를 재위치시키는 대체 메카니즘을 포함한다. 정확한 위치설정을 보장하기 위하여, 다양한 위치 지시기가 사용된다(예를 들면, 기계적, 용량적 그리고 광학적 트랜스듀서). STW는 트랜스듀서 헤드를 통하여 디스크 표면에 서보 정보를 기록하기 위한 회로를 더 포함한다.
서보 트랙 기록 처리 동안 실질적 동심을 유지하는 것이 이롭지만, 많은 팩터들은 서보 정보를 동심원적으로 기록하기 위하여 STW=s 능력에 반대 영향을 미친다. 전술한 바와 같이, 반복성 런아웃 기록된 서보 트랙은 상대 이동이 서보 기록 헤드와 매체 사이에 발생할 때 일어난다. 헤드와 매체 사이의 상대 이동에 대한 한 가지 주요 기여자는 비반복성 런아웃(non-repeatable runout; NRRO)으로 알려진 스핀들의 진동으로부터이다. NRRO는 스핀들 회전에 비동기적이지만 주기적이다. NRRO에 대한 주요 기여자는 케이지(cage) 회전이나 볼 트레인(ball train)이며 그러므로 주기적인 파형이 검색된다. 이 파는 스핀들에 동기되지 않지만 그럼에도 불구하고 스핀들 회전보다 더 긴 간격으로 스스로 반복한다. 간단히 말해서, 스핀들이나 액추에이터의 진동은 비반복성 트랙 기록 에러 생성시에 한가지 주요 팩터이다.
서보 기록 비반복성 런아웃의 결과로서, 달성가능한 전체 트랙 밀도는 트랙 오등록에 대한 Abudget@이어야 하므로 감소된다. 그 결과, 트랙 오등록 버짓(budget)은 트랙 오등록을 계산하거나 트랙 스퀴즈가 발생되도록 하는데 사용되어야 한다. 많은 팩터들이 트랙 오등록 문제에 기여하지만, 감소하는 서보 트랙 기록 비반복성 런아웃이 전체 트랙 오등록 버짓을 감소시키고 전체 트랙 밀도의 증가와 디스크 드라이브 용량의 증가를 가져온다는 것이 인식될 것이다.
보다 높은 용량서 드라이브에 대한 요구가 증가하면서, 제조업자들은 트랙 밀도를 증가시킴으로써 드라이브 용량을 계속해서 탐색하고 있다. 즉, 인치@당 트랙(TPI)이나 밀도를 증가시킴으로써, 많은 수의 이산 트랙들이 소정의 디스크 표면상에 인코딩될 수 있다. 그러나, 높은 트랙 밀도는 디스크 표면의 보다 효율적인 사용을 필요로한다. 따라서, 트랙 형성시에 편심에 기인한 트랙 오등록은 TPI(그러므로 디스크 용량)을 최대화하기 위하여 최소화되어야 한다.
따라서, 필요한 것은 서보 기록장치의헤드와 디스크 사이의 상대 이동을 최소화하는 STW에 사용하기 위한 장치 및 방법이다. 이것은 트랙 스퀴즈 및 서보 트랙 기록 반복성 런아웃을 감소시켜서, 트랙이 서로 밀접하게 놓여지도록 전체 트랙 오등록(TMR) 버짓을 감소시킨다. 특히, 필요한 것은 헤드와 소정의 디스크 표면 사이의 이동에 의해 초래된 비반복성 런아웃을 감소시키는 방법이다. 또한 필요한 것은 현재 제조 방법을 이용하여 비반복성 런아웃을 감소시킬 수 있는 방법 및 장치이다.
본 발명은 대량 저장 장치 분야에 관한 것으로, 특히 고밀도 디스크 드라이브의 디스크 서보 정보를 기록하기 위한 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다.
도1은 다수의 디스크 스택을갖는 디스크 드라이브의 확대도.
도2는 도1의 헤드 디스크 어셈블리에 서보 정보를 기록하는데 사용된 서보 트랙 기록장치의 개략도.
도3은 서보 트랙 기록장치의 일부로서 사용된 퍼스날 컴퓨터의 개략도.
도4은 서보 트랙 기록장치내에 위치설정된 헤드 디스크 어셈블리의 평면도.
도5는 케이지 주파수 성분에 기인한 트랙-대-트랙 스퀴즈를 설명하는 그래프.
도6은 서보 트랙 기록장치 반복성 런아웃의 스펙트럼을 도시한 그래프.
도7은 다양한 스펙트럼이 반복성 런아웃으로 어떻게 변환되고 런아웃이 위상의 결과로서 어떻게 변하는지를 설명하는 그래프.
도8은 스핀들 주파수만이 서보 기록장치에 동기될 때 케이지 주파수 성분에 기인한 불연속 및 트랙-대-트랙 스퀴즈를 도시하는 그래프.
도9는 스핀들 베어링의 케이지 주파수에 서보 트랙 기록을 동기화하기 위한절차의 흐름도.
도10은 케이지 주파수 및 스핀들 사이클과 θ를 유도하는 것과 관련된 여러갖 시간을 도시한 그래프.
도11은 케이지 주파수만이 서보 기록장치에 동기되는 경우에 케이지 주파수 성분에 기인한 트랙-대-트랙 스퀴즈를 도시하는 그래프.
도12는 케이지 주파수와 스핀들 주파수가 둘 다 서보 기록장치에 동기되는 경우에 케이지 주파수 성분에 기인한 트랙-대-트랙 스퀴즈를 도시하는 그래프.
도13은 케이지 주파수와 스핀들 주파수에 서보 기록을 동기화하기 위한 절차의 흐름도.
본 발명은 불완전한 베어링에 기인한 비반복성 트랙 기록 에러를 감소시키는 것에 관한 것이다. 서보 정보를 헤드 디스크 어셈블리(head disc assembly)에 기록하기 위한 서보 트랙 기록장치는 헤드 디스크 어셈블리를 장착하기 위한 장착용 고정부재(mounting fixture)를 포함한다. 헤드 디스크 어셈블리는 스핀들 베어링을 구비한 베이스에 부착된 디스크와, 디스크에 인접한 회전 액추에이터를 포함한다. 액추에이터는 디스크를 선택적으로 자화하기 위한 판독/기록 헤드를 포함한다. 장착용 고정부재는 서보 정보가 헤드 디스크 어셈블리에 기록될 때 서보 트랙 기록장치에 대한 기계적 기준(mechanical reference)을 제공한다. 서보 트랙 기록장치는 헤드 디스크 어셈블리의 액추에이터에 인접한 장착용 고정부재에 장착된 푸셔 블록 어셈블리(pusher block assembly)를 포함한다. 푸셔 블록 어셈블리는 액추에이터를 기계적으로 위치설정한다. 서보 트랙 기록장치는 액추에이터의 위치를 제어하기 위한 위치 제어 시스템을 포함한다. 위치 제어 시스템은 푸셔 블록 어셈블리에 접속된 모터와, 디스크에 대하여 액추에이터의 위치를 조절하기 위해 모터에 제어신호를 출력하기 위한 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는 스핀들 베어링의 케이지 주파수에 대한 액추에이터의 이동을 동기화한다. 위치 제어 시스템은 헤드 디스크 어셈블리의 스핀들 베어링의 케이지 주파수를 모니터하기 위한 센서를 갖는다.
컨트롤러는 스핀들 베어링의 케이지 주파수에 응답하여 서보 기록을 시작하는 시간을 선택한다. 서보 트랙 기록장치의 위치 제어 시스템은 액추에이터의 검출된 위치와 액추에이터의 원하는 위치에 응답하여 액추에이터의 위치를 조절하기 위해 액추에이터의 위치를 결정하고 모터에 제어신호를 출력하기 위한 검출기(detector)를 포함한다.
모터에 제어신호를 출력하기 위한 컨트롤러는 스핀들 베어링 케이지 주파수 외에 스핀들 회전 주파수에 동기할 수 있다. 서보 트랙 기록장치는 헤드 디스크 어셈블리의 스핀들 베어링의 케이지 주파수를 모니터하기 위한 센서를 가질 수 있다. 스핀들 회전 주파수와 스핀들 베어링 케이지 주파수에 둘 다 동기할 수 있는 서보 트랙 기록장치는 헤드 디스크 어셈블리의 스핀들 베어링의 케이지 주파수를 모니터하기 위한 센서를 가질 수 있다. 컨트롤러는 스핀들 베어링의 케이지 주파수에 응답하여 서보 기록을 시작하는 시간을 선택한다. 서보 트랙 기록장치는 액추에이터의 위치를 결정하고 액추에이터의 검출된 위치와 액추에이터의 원하는 위치에 응답하여 액추에이터의 위치를 조정하기 위하여 모터에 제어신호를 출력하기 위한 검출기를 포함한다.
스핀들 베어링을 갖는 스핀들에 장착된 적어도 하나의 디스크를 포함하는 디스크 드라이브에 서보 패턴을 기록하기 위한 방법이 개시되며, 상기 적어도 하나의 디스크는 축 주위로 회전하기 위해 장착되어 있다. 디스크 드라이브는 관련된 적어도 하나의 디스크에 대하여 적어도 하나의 트랜스듀서의 각각을 이동시키기 위한 액추에이터를 포함한다. 트랜스듀서는 관련 디스크에 정보를 판독하고 기록한다. 서보 기록장치는 서보 기록 동안에 액추에이터를 제어가능하게 이동시키기 위한 결합장치(linkage)를 포함한다. 서보 패턴을 기록하기 위한 방법은 스핀들 런아웃데이터를 수집하고, 수집된 데이터로부터 스핀들 베어링 케이지 주파수를 결정하고, 스핀들 베어링 케이지 주파수에 대한 액추에이터의 이동을 동기화하기 위하여 서보 기록장치의 결합장치를 이동시키는 단계를 포함한다. 스핀들 베어링 케이지 주파수를 결정하는 단계는 스핀들 베어링 케이지 주파수를 계산하는 단계를 더 포함한다. 서보 기록장치의 결합장치는 스핀들 베어링 케이지 주파수에 대한 액추에이터의 이동을 동기하기 위해 이동된다. 이것은 스핀들 베어링 케이지 주파수에서 런아웃을 발생하는 단계, 및 스핀들 베어링 케이지 주파수의 위상을 계산하는 단계를 포함한다. 서보 기록장치의 결합장치의 이동은 스핀들 베어링 케이지 주파수의 위상을 기초로하여 서보 기록 프로세스를 시작하기 위하여 서보 기록장치의 결합장치의 초기 이동을 시간조절(타이밍)하는 단계를 포함한다. 시간설정은 스핀들 케이지 속도에서 위상을 예측하거나 스핀들 케이지 주파수에서 위상을 측정하는 것을 기초로한다. 스핀들 베어링 케이지의 위상을 기초로하여 서보 기록 프로세스를 시작하기 위해 서보 기록장치의 결합장치의 초기 이동의 시간 설정은 스핀들 베어링 케이지 주파수가 최소일 때 선택된다.
디스크 드라이브에 서보 패턴을 기록하기 위한 방법은 스핀들 주파수를 결정하고, 스핀들 베어링 케이지 주파수에서 액추에이터의 이동을 동기화하고 스핀들 주파수로의 이동을 동기화하기 위해 베어링 주파수 외에 스핀들 주파수를 이용하는 단계를 더 포함할 수 있다. 수집된 데이터로부터 스핀들 베어링 케이지 주파수를 결정하는 단계는 스핀들 베어링 케이지 주파수를 계산하는 단계를 더 포함한다.
유리하게도, 본 발명의 방법 및 장치는 다른 서보 기록 방법/장치에 의해 생성된 드라이브들보다 더 높은 저장 용량을 갖는 디스크 드라이브를 제공한다. 특히, 본 발명은 디스크에 서보 정보의 정확하고 동심적인 기록을 허용한다. 이것은 서보 트랙 기록 반복성 런아웃을 감소시키고 전체 TMR 버짓을 감소시켜서 트랙이 보다 밀접하게 간격으로 놓여질 수 있다. 트랙을 보다 밀접하게 간격배치시키는 것은 디스크 드라이브의 높은 저장 용량을 허용한다. 유리하게도, 본 방법 및 장치는 현재 제조 장치 및 방법을 이용하여 비반복성 런아웃을 감소시킨다.
다음의 바람직한 실시예의 상세한 설명에 있어서는, 본 발명이 실시될 특정 실시예의 설명을 위하여 참조 도면에 도면 부호가 부가되어 있다. 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 다른 실시예들이 구현될 수 있으며, 구조적 변형이 가능하다는 것은 알 것이다.
상기 실시예에서 설명된 본 발명은 회전형 또는 선형의 액추에이션을 이용하는 디스크 드라이브의 대부분 모든 기계적 구현체에 유용한 것이다. 도 1은 회전형 액추에이터을 갖는 디스크 드라이브(100)의 한 형태를 도시한 분리 사시도이다. 디스크 드라이브(100)는 하우징 또는 베이스(112), 그리고 커버(114)를 포함한다. 하우징(112) 및 커버(114)는 디스크 엔클로저를 형성한다. 액추에이터 부품(120)이 하우징(112)의 액추에이터 피벗 축(118)에 회전 가능하게 부착되어 있다. 액추에이터 부품(120)은 다수의 암(123)을 구비하는 콤(comb) 형상의 구조체(122)를 포함한다. 로드 빔(load beam) 또는 로드 스프링(124)이 콤(122)의 분리된 암(123)에 부착되어 있다. 로드 빔 또는 로드 스프링은 또한 서스펜션으로 언급된다. 자기 트랜스듀서 헤드(150)를 구비하는 슬라이더(126)가 각 로드 스프링(124)의 단부에 부착된다. 트랜스듀서(150)를 구비한 슬라이더(126)는 종종 헤드라고 불리는 부품을 형성한다. 다수의 슬라이더들은 각각 하나의 트랜스듀서(150)를 구비하며, 이는 도면에 나타나 있다. 그러나, 본 발명은, 예컨대 MR(magneto resistive) 헤드와 같이 하나 이상의 트랜스듀서를 구비하는 슬라이더에도 동일하게 적용될 수 있으며, 상기 MR 헤드에서는 일반적으로 하나의 트랜스듀서(150)가 판독용으로 다른 트랜스듀서는 기록용으로 사용된다.
보이스 코일(128)이 로드 스프링(124) 및 슬라이더(126)의 반대측으로 액추에이터 부품(120)의 단부에 구비된다. 제 1 자석(130) 및 제 2 자석(131)이 보이스 코일(128) 상하에 배치된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 자석(130)은 커버(114)에 결합되어 있고, 제 2 자석은 하우징(112)에 결합되어 있다. 제 1 및 제 2 자석(130)(131)과 보이스 코일(128)은 보이스 코일 모터의 주요 구성요소이며, 상기 보이스 코일 모터는 액추에이터 어셈블리(120)을 액추에이터 피벗 축(118)에 대하여 회전시키기 위하여 액추에이터 어셈블리(120)에 힘을 인가한다. 또한 스핀들 모터(미도시)가 하우징(112)에 장착된다. 스핀들 모터는 스핀들 허브(133)라 불리는 회전부를 포함한다. 상기 디스크 드라이브에 있어서, 스핀들 모터는 허브내에 있다. 도 1에서, 다수의 디스크(134)가 스핀들 허브(133)에 부착된다. 디스크 드라이브의 다른 형태에 있어서는 하나의 디스크 또는 상기 예와 다른 수의 디스크가 허브에 부착될 수 있다. 여기에 설명된 본 발명은 하나의 디스크를 구비한 디스크 드라이브 뿐만 아니라 다수의 디스크를 구비한 디스크 드라이브에도 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 여기에 설명된 본 발명은 허브(113)내에, 또는 대안적으로 허브(113) 아래에 스핀들 모터를 구비한 디스크 드라이브에도 동일하게 적용될 수 있다.
디스크 드라이브(100)는 상기에 설명된 기계적 구성요소 뿐만 아니라 통상 하우징(112) 하측(도 1)에 부착되는 인쇄 회로 기판(미도시)과 같은 다양한 전기적 구성요소도 포함한다. 회로 기판 및 다른 전자장치를 포함하지 않고, 디스크 드라이브는 종종 헤드 디스크 어셈블리 또는 HDA(152)로 언급된다. 다시 말하자면, 다른 어셈블리들 중에서 드라이브 하우징(112), 커버(114), 액추에이터 어셈블리(120), 피벗 축(118), 암(123), 트랜스듀서 헤드(150), 스핀들 허브(133), 스핀들 축(138) 및 디스크(134)를 포함하는 기계적 구성요소는 일반적으로 HDA(152)를 정의한다. HDA는 서보 트랙 기록을 포함하는 다양한 제조 공정을 완성하기 위하여 사용되는 편리한 서브 어셈블리인다. 예를 들어, HDA는 제조 과정에서 애퍼처(136)를 통하여 보이스 코일(128)에 물리적 액세스를 제공하며, (만약 밀폐가 필요하다면) 그 후에 밀폐되어 실질적으로 오염물로부터 내부 구성요소를 보호할 수 있다. 제조의 거의 마지막 단계에서, 드라이브 전자장치는 HDA(152)에 조립되어 디스크 드라이브(100)를 생산한다.
도 2에는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 구성된 서보 트랙기록장치(200)의 개요도가 도시되어 있다. 하기에 설명되는 바와 같이, 서보 트랙 기록장치(200)는 HDA(152)의 제조 과정에서 서보 정보를 디스크(134)(도 1)에 기록한다.
도 2에 도시된 바와 같이, HDA(152)는 서보 트랙 기록장치(200)를 위한 기계적 기초(mechanical reference)를 제공하는 장착용 고정부재(202)에 장착된다. 장착용 고정부재(202)는 전형적으로 장착용 플레이트(도 2에서는 별도로 표시되지 않았다)가 위치한 눈금이 새겨진 최상층 표면을 구비하는 단단한 블록(도 2에서는 별도로 표시되지 않았다)을 포함한다. 장착용 플레이트는 HDA(152)를 장착용 고정부재(202)에 고정시키는 클램프(미도시)를 포함한다. 상기 장착용 고정부재(202)는 잘 알려져 있으므로, 서보 기록 동작 동안 서보 트랙 기록장치(200)에 의해서 액추에이터 어셈블리(120)(도 1)의 E-블록에 엑세스를 제공하기 위하여 상기 방법으로 장착되는 HDA(152)에 대한 설명을 제외하고는 여기서는 부가적인 설명은 생략한다.
도 2를 계속하여 살펴보면, 디스크(134)에 대하여 액추에이터 어셈블리(120)를 선택적으로 위치시키기 위하여, 푸셔 블록 어셈블리(pusher block assembly; 204)가 HDA(152) 하부에서 장착용 고정부재(202)에 장착되어 HDA(152)의 액추에이터 어셈블리(120)를 제어한다. 통상적으로 개구부(미도시)가 HDA(152)의 데크 또는 베이스(112)(도 1)의 바닥에 제공되어, 푸셔 블록 어셈블리(204)가 데크 또는 베이스(112)의 개구부를 통해서 연장되어 HDA(152)의 내부 장치들과 액세스를 할 수 있다. 일단 서보 정보가 기록되면, 통상적으로 개구부는 접착 라벨이나 다른 수단에 의하여 덮혀져서 HDA의 내부 장치들을 밀폐시킨다. 더욱이, (도 1에서 120으로 표시된) 액추에이터 어셈블리가 전형적으로 디스크(134)의 내경 또는 외경을 향하여 기계적 바이어스를 포함하기 때문에, 푸셔 핀이 상기 바이어스에 대하여 액추에이터를 제어하여 액추에이터상에 수평력을 형성한다. 따라서, 푸셔 블록 어셈블리(204)를 액추에이터 어셈블리(120)에 기계적으로 고정시킬 필요가 없으며; 그 대신, 접촉을 형성하는데 전형적으로 사용되는 액추에이터 어셈블리에 존재하는 바이어스가 푸셔 블록 어셈블리(204) 및 액추에이터 어셈블리(120) 사이에 유지된다.
더 나아가, 서보 트랙 기록장치(200)는 액추에이터 어셈블리(120)의 위치를 이동시키기 위하여 푸셔 블록 어셈블리(204)를 중앙 축(도 2에는 간결성을 위하여 미도시 됨)에 대하여 회전시키는 종래의 위치 제어 시스템(206)을 더 포함한다. 푸셔 블록 어셈블리(204)의 위치를 검출하고 이를 회전시키기 위하여 위치 제어 시스템(206)의 모터(별도로 도시되지 않았다)에 정정 신호를 인가하는 검출 수단(별도로 도시되지 않았다)을 통해서, 푸셔 블록 어셈블리(204)의 위치는 위치 제어 시스템에 의해 제어된다. 바람직한 실시예에 있어서, 위치 제어 시스템(206)은 레이저와 적당한 센서를 이용하여 푸셔 블록 어셈블리(204)의 위치를 검출하는 레이저를 이용한 폐루프 위치 검출기(positioner)를 포함하는데, 이는 다른 형태의 위치 제어 시스템에도 사용될 수 있는 것이다. 상기 레이저를 이용한 위치 제어 시스템의 한 예로는 Teletrak Inc.에서 제조되는 137K15 모델을 들 수 있다. 위치 제어 시스템(206)은 HDA(152)와 관련하여 장착용 고정부재(202)에 장착된다.
도 2를 계속하여 살펴보면, 서보 트랙 기록장치(200)는 서보 기록 동작 동안 PC(personal computer; 212)와 인터페이스하고 서보 트랙 기록장치(200) 및HDA(152)의 동작을 제어하는 제어 회로(210)를 더 포함하며, 이는 또한 서보 정보를 PC(212)로부터 HDA(152)로 전송한다.
서보 트랙 기록장치(200)가 서보 정보를 HDA(152)에 기록하는 과정에는, 사용자가 HDA(152)를 장착용 고정부재(202)에 장착하고 PC(212)에 의해서 서보 트랙 기록장치(200)가 서보 정보를 HDA(152)에 기록하도록 명령한다. 그 결과, 제어 회로(210)는 HDA(152)에게 스핀들 모터(16)(도 1)에 의하여 디스크를 회전시키도록 명령하고, 푸셔 블록 어셈블리(204)가 액추에이터 어셈블리(20)를 시작 위치(전형적으로는 디스크(134)의 외경 근처에 위치한다)에 위치시키도록 명령한다. 그 후, 서보 트랙 기록장치(200)는 디스크(134)상에 각각 새로운 연속적인 트랙을 정의하기 위하여 푸셔 블록 어셈블리(204)를 기계적으로 이동시키는 한편, HDA(152)가 서보 정보를 각각의 디스크(134) 표면에 기록하도록 명령한다. 전용(dedicated) 서보 시스템에 있어서는, 하나의 디스크(134)의 전체 표면이 대응 서보 헤드(150)(도 1)에 의해 기록되는 서보 정보를 저장한다. 매입형(embeded) 서보 시스템에 있어서는, 각각의 헤드(150)가 대응 디스크의 적절한 위치에 서보 정보를 차례로 기록한다.
서보 정보를 통상의 HDA에 기록하는데 요구되는 시간은 디스크에 기록될 서보 정보의 양, 디스크(134)의 회전 속도 및 디스크(134)의 수 등에 의해 결정되지만, 참고적으로 서보 트랙 기록장치(200)가 서보 기록 동작을 수행하는데는 30분정도 걸린다. 통상, 서보 기록 동작은 크기가 큰 디스크 드라이브의 제조 과정에서 비교적 많은 양의 시간이 소요되며, 하루에 수천 개의 드라이브가 제조된다. 그러므로, 서보 정보를 많은 드라이브에 다시 기록하는데는 많은 시간이 소요되므로, 서보 정보를 정확하게 HDA(152)에 기록하는 것이 중요하다. 비록 서보 트랙 기록장치(100)는 몇몇 레벨의 서보 정보 테스트를 수행하지만, PCB가 HDA(152)에 결합되고 디스크 드라이브의 시스템 레벨 테스트가 수행될 때 다음 제조 공정까지는 PES의 주파수가 검출되지 않을 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 개인용 컴퓨터(212)와 같은 컴퓨터 시스템을 개략적으로 도시한 것이다. 컴퓨터 시스템(2000)은 전자 시스템이나 정보 처리 시스템 또는 컨트롤러 등으로 불릴 수 있으며, 중앙 처리 장치, 메모리 그리고 시스템 버스를 포함한다. 상기 정보 처리 장치는 중앙 처리 장치(2004), 랜덤 액세스 메모리(2032), 그리고 중앙 처리 장치(2004) 및 랜덤 액세스 메모리(2032) 사이의 통신을 위한 시스템 버스(2030)을 포함한다. 정보 처리 시스템(2002)은 서보 기록장치(200)의 HDA(152)에 부가된다. 정보 처리 장치(2002)는 또한 입력/출력 버스(2010) 및 상기 입력/출력 버스(2010)와 연결되는 몇몇 주변 장치(2012)(2014)(2016)(2018)(2020)(2022)를 포함할 수 있다. 주변 장치는 하드 디스크, 광 자기 드라이브, 플로피 디스크 드라이브, 모니터, 키보드 그리고 다른 주변 장치들을 포함할 수 있다. 개인용 컴퓨터(212)는 서보 기록장치(200)을 위한 컨트롤러로서 사용된다. 개인용 컴퓨터(212)는 데이타를 수신하며, HDA(152)의 액추에이터(120)를 이동시키기 위하여 제어 신호를 출력한다. 개인용 컴퓨터(212)는 데이타 입력 동작을 수행하는데 사용된다.
도 4는 서보 트랙 기록장치(200)내에 배치되는 헤드 디스크 어셈블리(152)의평면도이다. 도 4에 도시된 헤드 디스크 어셈블리는 도 1에 도시된 디스크 드라이브와는 다른 종류의 디스크 드라이브(100)를 위한 것이다. 서보 기록장치(200)는 디스크 드라이브에 서보 트랙을 기록하는데 사용될 수 있다는 것을 알 것이다. 도 4에 도시된 헤드 디스크 어셈블리는 적어도 하나의 디스크(134)와 액추에이터(120)를 포함한다. 액추에이터(120)는 슬라이더(126)를 지탱하는 암(123)을 포함한다. 트랜스듀서 헤드(150)는 슬라이더(126)내에 배치된다. 디스크(134)는 허브(133) 위에 위치한다. 허브(133)는 실질적으로 회전 축인 스핀들 위에 배치된다. 상기 스핀들(축)과 허브(133) 사이에는 스핀들 베어링(미도시)이 구비된다. 디스크는 디스크 클램프(clamp; 400)로 허브에 클램프된다. 디스크 클램프(400)는 고리 모양이며, 허브(133) 위에 구비된다. 서보 기록장치(200)는 변위 센서(410)를 포함한다. 변위 센서(410)는 회전하는 동안 허브(133)의 변위를 측정한다. 변위 센서(410)는 허브(133) 근처에 위치하며, 더 상세하게는 디스크 클램프(400) 근처에 위치한다. 변위 센서(410)는 커패서티 프로브, 에디 전류 프로브 또는 레이저 간섭계를 포함하는 다양한 변위 센서 중에 한 형태일 수 있다. 변위 센서(410)는 허브(133)가 회전하는 동안 그 변위에 관련된 데이타를 수집하는데 사용된다. 본 발명에 있어서, 변위 센서는 스핀들과 관련된 베어링 케이지의 주파수에 관한 정보를 측정하고 추출하는데 사용되며, 스핀들과 허브(133) 사이에 위치한다.
상기에서 언급한 바와 같이, 바이브레이션 스핀들이 헤드와 매체 사이에 상대적인 동작에 기여하며, 이는 또한 NRRO(non-repeatable runout)로서 알려져 있다. NRRO는 스핀들 회전에 대하여 비동기적이지만, 주기적이다. 케이지 회전 또는 볼 트레인이 NRRO에 기여한다; 따라서, 주기적인 파형이 관찰된다. 상기 파형은 스핀들과 동기화되지는 않지만, 그럼에도 불구하고 스핀들의 1 회전보다는 긴 간격으로 반복된다. 베어링 케이지 회전 및 스핀들 회전과 관련된 파형 사이에 어떤 위상 관계가 발생한다. 여기에 설명된 본 발명의 서보 트랙 기록장치 구성은 트랙 스퀴즈의 발생을 최소화하고 불연속성을 제거하기 위하여 상기 관계를 이용한다. 서보 기록 방법은 베어링 케이지 주파수와 관련된 NRRO의 부분으로 트랙 기록의 시작을 동기화하여 트랙 기록이 끝나는 때에 종결이 이루지도록 한다.
스핀들 NRRO는 허브(133) 또는 스핀들의 볼 베어링에 의해 생성되는 낮은 주파수 성분으로 주로 구성된다. 스핀들 NRRO의 가장 큰 단일 주파수 성분은 케이지 주파수이다. 통상, 케이지 주파수는 스핀들 회전 주파수의 약 60%이다. 서보 트랙 기록 과정에서, 스핀들 NRRO는 2가지 측면에서 트랙 오기록(track misregistration; TMR)에 영향을 미친다. 2가지 측면의 영향은 트랙-대-트랙 스퀴즈(track-to-track squeeze)와 반복성가능한 런아웃(repeatable runout)이다. 케이지 주파수에서 NRRO의 크기를 1 마이크로인치로 가정하면, 최악의 경우 트랙-대-트랙 스퀴즈는 도 5에 도시된 바와 같이 2 마이크로인치가 될 것이다.
도 5는 스핀들 베어링 케이지의 케이지 주파수에 기인하는 트랙-대-트랙 스퀴즈를 도시한 것이다. 도 5에서, 점선은 완전한 트랙 또는 원형의 트랙을 나타낸다. 실선은 스핀들 베어링 주파수의 위상이 각각 0°와 180°일때 실제 트랙을 나타낸다. 케이지 주파수에서 스핀들 베어링 케이지에 의해서 유도되는 반복성 런아웃은상당히 변화될 수 있다. 서보 트랙 기록장치의 반복성 런아웃의 다양한 고조파에서의 스펙트럼 및 편차가 도 6에 도시되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 특정 고조파에 있어서 실선은 최악의 조건하에서 반복성 런아웃의 크기를 나타내며, 점선은 최상의 조건하에서 반복성 런아웃을 마이크로인치로 나타낸 것이다. 반복성 런아웃의 크기가 처음 15개의 고조파 성분까지는 매우 크다는 것을 도 6에서 알 수 있다. 스핀들 베어링 케이지와 관련된 다양한 반복성 런아웃의 크기 및 스펙트럼은 서보 트랙 기록 과정에서 케이지 주파수 성분의 위상 및 시작점에 따라서 변화한다. 이는 도 7에 도시되어 있다.
도 7에서 수평축은 케이지 주파수의 위상을 나타내고, 수직축은 RRO의 크기를 나타내며, 곡선은 서로 다른 고조파 성분을 나타낸다. 최악의 조건과 최상의 조건 사이에는 큰 차이가 있으며, 이는 높은 고조파 성분으로 갈수록 특히 커진다. 예를 들어, 최악의 조건하에서 제 1 고조파 성분의 크기는 최상의 조건하에서보다 약 2배 이상 크다. 그리고, 최악의 조건하에서 제 1 고조파 성분의 크기는 최상의 조건하에서보다 약 3.5배 이상 크다. 최악의 조건과 최상의 조건 사이의 크기 차이는 고조파의 차수가 증가할수록 더 커진다.
도 8은 스핀들 주파수가 서보 기록장치에 동기화될 때, 케이지 주파수 성분에 기인한 트랙-대-트랙 스퀴즈 및 불연속성을 도시한 그래프이다. 스핀들 주파수를 서보 기록장치에 동기화하는 것은 서보 트랙 기록에 있어 실제로 실행된다. 도 8은 케이지 주파수에서 비반복 런아웃(NRRO)의 크기가 1 마이크로인치인 경우를 예시한 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 점선은 서보 기록장치(200)가 형성하려 하는 완전한 트랙을 나타내고, 실선은 기록된 실제 트랙을 나타낸다. 도 8에 도시된 바와 같이, 스퀴즈의 양은 NRRO의 2배 정도 높을 수 있다. 트랙에는 다수의 불연속성이 또한 존재한다. 불연속성은 도 8의 실선 부분의 급격한 점프로 나타난다.
트랙 레지스트레이션을 향상시키고 서보 트랙 기록에서 불연속성을 제거하기 위하여, 서보 트랙 기록은 스핀들 케이지 주파수의 선택된 런아웃 위상에서 시작된다. 다시 말하면, 기록 타이밍은 반복성 런아웃으로 기록되는 것을 감소시키기 위하여 케이지 회전에 동기화된다. 도 9는 서보 트랙 기록을 스핀들 주파수의 케이지 주파수에 동기화시키기 위한 과정을 나타낸 흐름도이다. 공정의 제 1 단계에서는 참조번호 (910)으로 표시된 스핀들 런아웃 신호(X)를 수신한다. 스핀들 런아웃 신호는 서보 기록장치의 변위 센서(410)에 의해 제공된다. 일단 신호 형태의 변위 데이타가 수신되면, 다음 단계(912)에서는 케이지 사이클이 θs 가 될 때까지 기다린다. θs 는 다음의 식에 의해서 결정되며, 여기서 fc는 케이지 주파수이며 fs는 스핀들 주파수이다.
그리고, 참조번호 (922)에 표시된 바와 같이 서보 트랙 기록이 시작된다.
일단 서보 트랙이 기록되면, 서보 트랙 기록장치는 참조번호 (924)에 표시된 바와 같이 액추에이터를 다음 트랙 위치로 이동시킨다. 만약 참조번호 (926)에 표시된 바와 같이 트랙 정착이 이루어지면, 참조번호 (927)에 표시된 바와 같이 다음트랙이 기록된다. 만약 트랙 정착이 이루어지지 않으면, 대기 주기가 발생하며 트랙 정착이 이루어졌는가를 다시 한 번 판단한다. 참조번호 (927)에 표시된 바와 같이 다음 트랙을 기록한 후에, 참조번호 (928)에 표시된 바와 같이 서보 기록장치는 모든 트랙이 기록되었는가를 판단한다. 만약 모든 트랙이 기록되었다면, 참조번호 (930)에 표시된 바와 같이 서보 기록장치는 작업을 완성하거나 끝마치게 된다. 만약 모든 트랙이 기록되지 않았다면, 단계(912)로 돌아가서 케이지 사이클이 θs 가 될 때까지 스핀들 런아웃 신호가 모니터된다.
도 10은 케이지 사이클을 도시한 것이다. x축은 시간이며, y축은 케이지 사이클의 진폭이다. 도 10을 살펴보면, 도 9와 관련하여 설명된 방법에서 사용한 아래의 식이 유도된다.
스핀들과 베어링 셋 사이의 기계적 인터페이스로 인하여
Ts > (Tc/2) .... (2)
로 가정한다. 여기서, Ts는 스핀들 사이클 주기를 나타내며, Tc는 케이지 사이클 주기를 나타낸다. 식 (2)는 전형적인 베어링에 대해서 유지된다.
스핀들 사이클 주기는 다음의 공식에 의해 결정된다:
t2! t1= Ts(스핀들 사이클 주기) .... (3)
예를 들어, 스핀들 속도는 90H이고, Ts는 0.011초이다.
y2= y 에 대해서, 케이지 사이클에서 다음의 공식이 성립한다.
t1에 대하여 식 (5)를 풀면:
θs(서보 트랙을 기록하기 시작하는 위상)를 얻기 위해서, 케이지 주파수 사이클은 t1을 정의하는 식(6)을 치환하여 식 (7)을 얻고,
이를 간단히 하면 식(8)을 얻는다.
...(9)
잘 알려진 바와 같이, 사이클 주기는 그 사이클 주파수의 역과 같다. 따라서,
Ts = 1 스핀들 사이크(sec) = 1/fs ...(10)
Tc = 1 케이지 사이클(sec) = 1/fc ...(11)
식 (10)과 (11)을 방정식 (9)에 대입하면, 다음과 같이 방정식(1)을 얻을 수 있다.
상기에 설명한 과정의 결과는 도 11의 그래프에 나타나 있다. 도 11은 케이지 주파수가 서보 기록장치(200)에 동기화되었을 때 케이지 주파수 성분으로 인한 트랙-대-트랙 스퀴즈를 나타낸 그래프이다. 케이지 주파수 성분에 의해 발생되는 트랙-대-트랙 스퀴즈는 도 11에 도시되어 있다. 도 11에서, 케이지 주파수에서의 비반복성 런아웃의 크기는 1 마이크로인치로 가정했다. 최악의 경우, 트랙-대-트랙 스퀴즈는 약 1 마이크로인치가 되며, 즉 케이지 주파수 진폭은 전류 조건의 단지 1/2이다. 더욱이, 완전한 트랙과 비교할 때, 기록된 트랙에서 불연속성은 제거된다. 다시 한 번 상기하자면, 완전한 트랙은 점선으로 표시되었으며, 실제 기록된 트랙은 실선으로 표시되었다.
도 12에는 트랙-대-트랙 스퀴즈 및 불연속성의 제거에 있어 보다 향상된 점이 도시되어 있다. 도 12는, 케이지 주파수 및 스핀들 주파수가 모두 서보 기록장치(200)에 동기화되었을 때, 케이지 주파수 성분에 기인한 트랙-대-트랙 스퀴즈가 없어진 것을 도시한 것이다. 케이지 주파수 및 스핀들 회전 주파수가 서보 트랙 기록장치에 모두 동기화되었을 때, 도 12에 도시된 바와 같이 스퀴즈가 더욱 작아지거나 또는 거의 제거된다는 트랙-대-트랙 공간으로부터 알 수 있다. 게다가, 불연속성은 거의 제거된다. 각 트랙은 서로 동기적으로 레이 아웃되며, 기록 반복성 런아웃을 향상시킨다. 상기 구성은 기존의 서보 트랙 기록 시간보다 약 10배 이상 기록 시간을 향상시킨다는 것을 알 것이다. 만약, 케이지 주파수 및 스핀들 회전 주파수가 서보 트랙 기록장치에 모두 동기화되면, HDA(152)에 서보 기록을 위한 쓰루풋 시간(throughput time)은 크게 줄어들 것이라는 것을 알 것이다.
도 13은 서보 기록을 케이지 주파수 및 스핀들 주파수 모두에 동기화시키기 위한 과정을 흐름도로 나타낸 것이다. 단계 (1310)에 표시된 바와 같이, 스핀들 런아웃 신호는 단계 (1320)에 표시된 바와 같이 케이지 사이클이 θs가 될 때까지 모니터된다. 케이지 주파수가 θs일 때, 단계 (1330)에 표시된 바와 같이 제 1 트랙의 서보 기록이 시작된다. 제 1 트랙 기록이 시작되는 시점에서 스핀들 사이클의 위상(Φ)은 단계 (1322)에 표시된 바와 같이 또한 저장된다. 일단 제 1 트랙의 서보 기록이 끝나면, 액추에이터는 단계 (1340)에 표시된 바와 같이 트랜스듀서를 다음 트랙으로 이동시킨다. 다음 단계는 다음 트랙을 검색한 후에 트랙 정착이 이루어졌는가를 판단하는 것이다. 만약 이루어지지 않았다면, 트랙 정착 단계(1342)가 반복된다. 그러나, 만약 트랙 정착이 이루어졌다면, 단계 (1350)에 표시된 바와 같이 케이지 사이클이 θs가 될 때까지 스핀들 런아웃 신호는 다시 한 번 모니터된다. 다음 단계에서, 스핀들 런아웃 신호는 판단 박스(1360)에 표시된 바와 같이 스핀들 사이클이 θs인가를 판단하기 위하여 모니터된다. 만약 스핀들 사이클이 위상(Φ)이 아니면, 단계 (1350)과 단계 (1360)이 반복된다. 그러나, 스핀들 사이클이 위상(Φ)이라면, 단계 (1370)에 표시된 바와 같이 트랙은 서보 기록된다.다음 단계에서는 판단 박스(1380)에 표시된 바와 같이 모든 트랙이 서보 기록되었는가를 판단한다. 만약 모든 트랙이 서보 기록되었다면, 참조번호(1390)에 표시된 바와 같이 모든 프로세스는 끝난다. 그러나, 모든 트랙이 서보 기록되지 않았다면, 액추에이터는 단계 (1340)에 표시된 바와 같이 다음 트랙으로 이동된다. (1390)에 표시된 바와 같이 프로세스가 끝날 때까지 단계 (1342)에서 단계 (1380)가 반복된다.
서보 트랙 기록장치의 반복성 런아웃의 가장 큰 단일 성분은 케이지 주파수 성분이라는 것을 알 것이다. 따라서, 케이지 주파수를 최적의 시작 위상에서 동기화사키므로써, 서보 트랙 기록에 있어 트랙-대-트랙 스퀴즈를 향상시킬 뿐만 아니라 기록 반복성 런아웃을 향상시킬 수 있다는 것을 알 것이다.
유리하게도, 본 발명에 따른 방법 및 장치는 다른 서보 기록 방법/장치에 의해 생성된 디스크 드라이브보다 더 큰 저장 용량을 지닌 디스크 드라이브를 생산할 수 있다. 특히, 본 발명은 서보 정보를 디스크에 정밀하고 집중적으로 기록할 수 있다. 이는 서보 트랙의 기록 반복성 런아웃을 감소시키고, 또한 전체적인 TMR 운영비를 감소시켜 트랙이 보다 좁은 간격으로 형성되게 한다. 트랙을 보다 좁은 간격으로 형성하는 것은 디스크 드라이브의 보다 높은 저장 용량을 가져 올 수 있다. 유리하게도, 본 발명의 방법 및 장치는 기존의 제조 장치 및 방법을 이용하여 비반복성 런아웃을 감소시킨다.
결론적으로, 서보 정보를 헤드 디스크 어셈블리(152)에 기록하기 위한 서보 트랙 기록장치(200)는 헤드 디스크 어셈블리(152)를 장착하기 위한 장착용 고정부재(202)를 포함한다. 헤드 디스크 어셈블리(152)는 스핀들 베어링을 구비한 베이스(112)에 부착되는 디스크(134)와 상기 디스크(134)에 인접한 회전형 액추에이터(120)을 포함한다. 액추에이터(120)는 디스크를 선택적으로 자화시키기 위한 판독/기록 헤드(150)를 포함한다. 장착용 고정부재(202)는 서보 정보가 헤드 디스크 어셈블리(152)에 기록될 때 서보 트랙 기록장치(200)를 위한 기계적인 기준을 제공한다. 또한 서보 트랙 기록장치(200)는 헤드 디스크 어셈블리(152)의 액추에이터에 인접한 장착용 고정부재(202)에 장착되는 푸셔 블록 어셈블리(204)를 포함한다. 푸셔 블록 어셈블리(204)는 기계적으로 액추에이터(120)에 위치한다. 서보 트랙 기록장치(200)는 또한 액추에이터의 위치를 제어하기 위한 위치 제어 시스템(206)을 포함한다. 위치 제어 시스템(206)은 푸셔 블록 어셈블리(204)와 연결된 모터를 더 포함하며, 또한 디스크(134)와 관련된 액추에이터(120)의 위치를 조정하기 위하여 제어 신호를 모터에 출력하는 컨트롤러(212)를 포함한다. 컨트롤러(212)는 액추에이터(120)의 동작을 스핀들 베어링의 케이지 주파수와 동기화시킨다. 위치 제어 시스템은 헤드 디스크 어셈블리의 스핀들 베어링의 케이지 주파수를 모니터하기 위한 센서(410)를 더 포함할 수 있다.
컨트롤러(212)는 스핀들 베어링의 케이지 주파수에 응답하여 서보 기록의 시작 시간을 선택한다. 또한 서보 트랙 기록장치의 위치 제어 시스템은, 액추에이터(120)의 위치를 결정하고 액추에이터의 검출된 위치 및 원하는 위치에 응답하여 액추에이터(120)의 위치를 조정하기 위하여 제어 신호를 모터에 출력하는 검출기(410)를 더 포함할 수 있다.
제어 신호를 모터에 출력하기 위한 컨트롤러(212)는 스핀들 베어링의 케이지 주파수 뿐만 아니라 스핀들 회전 주파수에도 동기화된다. 또한 서보 트랙 기록장치(200)는 헤드 디스크 어셈블리(134)의 스핀들 베어링의 케이지 주파수를 모니터하기 위한 센서를 구비할 수 있다. 스핀들 회전 주파수 및 스핀들 베어링 케이지 주파수 모두에 동기화되는 서보 트랙 기록장치(200)는 헤드 디스크 어셈블리(134)의 스핀들 베어링의 케이지 주파수를 모니터하기 위한 센서를 또한 구비할 수 있다. 컨트롤러(212)는 스핀들 베어링의 케이지 주파수에 응답하여 서보 기록의 시작 시간을 선택한다. 서보 트랙 기록장치(200)는 액추에이터(120)의 위치를 결정하고 액추에이터의 검출된 위치 및 원하는 위치에 응답하여 액추에이터(120)의 위치를 조정하기 위하여 제어 신호를 모터에 출력하는 검출기(410)를 더 포함한다.
스핀들 베어링을 구비한 스핀들에 장착된 적어도 하나 이상의 디스크를 포함하는 디스크 드라이브에 서보 패턴을 기록하기 위한 방법이 공개되며, 여기서 상기 적어도 하나 이상의 디스크(134)는 축에 대하여 회전가능하게 장착된다. 디스크 드라이브는 또한 적어도 하나 이상의 트랜스듀서를 각각 적어도 하나 이상의 해당 디스크로 이동시키기 위한 액추에이터(120)를 포함한다. 트랜스듀서(126)는 해당 디스크(134)에 정보를 기록하고 판독한다. 서보 기록장치(200)는 서보 기록 동안 액추에이터(120)를 제어하며 이동시키기 위한 결합장치(linkage)를 포함한다. 서보 패턴을 기록하기 위한 방법은 스핀들 런아웃 데이타(910)를 모니터하는 단계 및 액추에이터의 동작을 스핀들 베어링의 케이지 주파수에 동기화시키기 위한 서보 기록장치의 결합장치를 이동시키는 단계를 포함한다. 액추에이터의 동작을 스핀들베어링의 케이지 주파수에 동기화시키기 위한 서보 기록장치(200)의 결합장치를 이동시키는 단계는, 스핀들 베어링 케이지 주파수의 위상에 기초하여 서보 기록 프로세스를 시작하는 서보 기록장치(200)의 결합장치의 초기 동작 타이밍 단계를 포함한다. 타이밍 단계는 스핀들 케이지 주파수(918)에서 위상 측정하는 것을 기초로 한다. 스핀들 베어링 케이지 주파수의 위상에 기초하여 서보 기록 프로세스를 시작하는 서보 기록장치(200)의 결합장치의 초기 동작 타이밍 단계는 스핀들 케이지 주파수가 최소에서 선택된다.
서보 패턴을 디스크 드라이브에 기록하는 방법은 스핀들 주파수를 결정하는 단계 및 베어링 케이지 주파수 이외에 스핀들 주파수를 사용하여 액추에이터의 동작을 스핀들 케이지 주파수 및 스핀들 주파수에 동기화시키는 단계를 포함한다. 액추에이터의 동작을 스핀들 베어링 케이지 주파수에 동기화시키기 위하여 서보 기록장치의 결합장치(200)를 이동시키는 단계는 스핀들 베어링 케이지 주파수의 위상에 기초하여 서보 기록 프로세스를 시작하는 서보 기록장치(200)의 결합장치의 초기 동작 타이밍 단계를 포함한다.
일반적으로, 서보 정보를 헤드 디스크 어셈블리(134)에 기록하기 위한 서보 트랙 기록장치(200)는 액추에이터의 위치를 제어하기 위한 위치 제어 시스템을 포함한다. 헤드 디스크 어셈블리(152)는 스핀들 베어링을 구비한 베이스(112)에 장착되는 디스크 및 디스크(134)에 인접한 회전형 액추에이터를 포함한다. 서보 트랙 기록장치(200)는 푸셔 블록 어셈블리(204)와 연결된 모터 및 푸셔 블록 어셈블리를 스핀들 베어링의 동작과 동기화하여 이동시키는 디바이스를 포함한다.
상기 명세서는 단지 본 발명의 설명을 위한 것이지 이에 제한되지 않는다는 것을 알 것이다. 상기 명세서를 검토하면 당업자에게는 다양한 실시예가 표출될 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 부가된 청구항 및 상기 청구항의 권리범위에 속하는 균등물을 기초로 하여 결정될 것이다.

Claims (19)

  1. 서보 정보를 헤드 디스크 어셈블리에 기록하기 위한 서보 트랙 기록장치로서,
    상기 헤드 디스크 어셈블리는
    스핀들 베어링을 구비한 베이스에 부착된 디스크 및 상기 디스트에 인접한 회전형 액추에이터를 포함하고, 상기 액추에이터는 상기 디스크를 선택적으로 자화시키기 위한 판독/기록 헤드를 포함하며,
    상기 서보 트랙 기록장치는
    서보 정보가 헤드 디스크 어셈블리에 기록될 때 서보 트랙 기록장치에 대하여 기계적 기준을 제공하는, 헤드 디스크 어셈블리의 장착을 위한 장착용 고정부재;
    상기 액추에이터를 기계적으로 위치시키기 위하여, 상기 헤드 디스크 어셈블리의 상기 액추에이터에 인접한 상기 장착용 고정부재에 장착되는 푸셔 블록 어셈블리; 그리고
    상기 액추에이터의 위치를 제어하기 위한 위치 제어 시스템을 포함하며,
    상기 위치 제어 시스템은
    상기 푸셔 블록 어셈블리에 연결되는 모터; 그리고
    상기 디스크에 대하여 상기 액추에이터의 위치를 조정하기 위하여 제어 신호를 상기 모터에 출력하기 위한 컨트롤러를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는액추에이터의 동작을 스핀들 베어링의 케이지 주파수에 동기화시키는 것을 특징으로 하는 서보 트랙 기록장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 제어 시스템은 헤드 디스크 어셈블리의 스핀들 베어링 케이지 주파수를 모니터하기 위한 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 트랙 기록장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 제어 시스템은 헤드 디스크 어셈블리의 스핀들 베어링 케이지 주파수를 모니터하기 위한 센서를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 스핀들 베어링의 케이지 주파수에 응답하여 서보 기록의 시작 시간을 선택하는 것을 특징으로 하는 서보 트랙 기록장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 위치 제어 시스템은 상기 액추에이터의 검출된 위치 및 원하는 위치에 응답하여 액추에이터의 위치를 조정하기 위하여, 상기 액추에이터의 위치를 결정하고 제어 신호를 상기 모터에 출력하기 위한 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 트랙 기록장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 신호를 상기 모터에 출력하기 위한 상기 컨트롤러는 스핀들 회전 주파수에 또한 동기화되는 것을 특징으로 하는 서보 트랙 기록장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 위치 제어 시스템은 헤드 디스크 어셈블리의 스핀들 베어링 케이지 주파수를 모니터하기 위한 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 트랙 기록장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 위치 제어 시스템은 헤드 디스크 어셈블리의 스핀들 베어링 케이지 주파수를 모니터하기 위한 센서를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 스핀들 베어링의 케이지 주파수에 응답하여 서보 기록의 시작 시간을 선택하는 것을 특징으로 하는 서보 트랙 기록장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 위치 제어 시스템은 상기 액추에이터의 검출된 위치 및 원하는 위치에 응답하여 액추에이터의 위치를 조정하기 위하여, 상기 액추에이터의 위치를 결정하고 제어 신호를 상기 모터에 출력하기 위한 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 트랙 기록장치.
  9. 서보 패턴을 디스크 드라이브에 기록하기 위한 방법으로서,
    상기 디스크 드라이브는 스핀들 베어링을 구비한 스핀들에 장착되는 적어도 하나 이상의 디스크 및 상기 적어도 하나 이상의 디스크와 각각 관련된 적어도 하나 이상의 트랜스듀서를 이동시키기 위한 액추에이터를 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 트랜스듀서는 정보를 관련된 디스크에 기록 및 판독하며, 서보 기록장치는 서보 기록 동안 액추에이터를 제어적으로 이동시키기 위한 결합장치를 포함하고,
    상기 방법은
    (a) 스핀들 런아웃 데이타를 수집하는 단계;
    (b) 상기 수집된 데이타로부터 스핀들 베어링 케이지 주파수를 결정하는 단계; 그리고
    (8) 액추에이터의 동작을 스핀들 베어링 케이지 주파수에 동기화하기 위하여 상기 서보 기록장치의 결합장치를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 패턴을 디스크 드라이브에 기록하기 위한 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 결정 단계 (b)는 스핀들 베어링 케이지 주파수를 계산하는 단계 (b)(I)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 패턴을 디스크 드라이브에 기록하기 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 이동 단계 (8)는
    (c)(I) 스핀들 베어링 케이지 주파수에서 런아웃을 생성하는 단계; 그리고
    (c)(ii) 스핀들 베어링 케이지 주파수의 위상을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 패턴을 디스크 드라이브에 기록하기 위한 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 이동 단계 (8)는
    (c)(iii) 상기 스핀들 베어링 케이지 주파수의 위상에 기초하여 서보 기록 프로세스를 시작하기 위하여 상기 서보 기록장치의 연결장치 최초 동작 타이밍 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 패턴을 디스크 드라이브에 기록하기 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 타이밍 단계 (c)(iii)는 스핀들 케이지 주파수에서의 위상 측정에 기초하는 것을 특징으로 하는 서보 패턴을 디스크 드라이브에 기록하기 위한 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 이동 단계 (8)는
    (c)(iii) 상기 스핀들 베어링 케이지 주파수의 위상이 최소일 때에 기초하여 서보 기록 프로세스를 시작하기 위하여 상기 서보 기록장치의 연결장치 최초 동작 타이밍 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 패턴을 디스크 드라이브에 기록하기 위한 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    (d) 스핀들 주파수를 결정하는 단계를 더 포함하며,
    여기서 상기 이동 단계 (8)는 액추에이터의 동작을 스핀들 베어링 케이지 주파수 및 스핀들 주파수에 동기화하기 위하여 상기 서보 기록장치의 결합장치를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 패턴을 디스크 드라이브에 기록하기 위한 방법.
  16. 제 16 항에 있어서,
    상기 결정 단계 (b)는 스핀들 케이지 주파수를 계산하는 단계 (b)(i)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 패턴을 디스크 드라이브에 기록하기 위한 방법.
  17. 제 17 항에 있어서,
    상기 이동 단계 (8)는
    (c)(I) 스핀들 베어링 케이지 주파수에서 런아웃을 생성하는 단계; 그리고
    (c)(ii) 스핀들 베어링 케이지 주파수의 위상을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 패턴을 디스크 드라이브에 기록하기 위한 방법.
  18. 제 18 항에 있어서,
    상기 이동 단계 (8)는
    (c)(iii) 상기 스핀들 베어링 케이지 주파수의 위상에 기초하여 서보 기록 프로세스를 시작하기 위하여 상기 서보 기록장치의 연결장치 최초 동작 타이밍 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 패턴을 디스크 드라이브에 기록하기 위한 방법.
  19. 서보 정보를 헤드 디스크 어셈블리에 기록하기 위한 서보 트랙 기록장치로서,
    상기 헤드 디스크 어셈블리는
    스핀들 베어링을 구비한 베이스에 부착된 디스크 및 상기 디스트에 인접한 회전형 액추에이터를 포함하고, 상기 액추에이터는 상기 디스크를 선택적으로 자화시키기 위한 판독/기록 헤드를 포함하며,
    상기 서보 트랙 기록장치는 액추에이터의 위치를 제어하기 위한 위치 제어 시스템을 포함하며,
    상기 위치 제어 시스템은
    푸셔 블록 어셈블리에 연결되는 모터; 그리고
    스핀들 베어링의 동작과 동기로 푸셔 블록 어셈블리를 이동시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 트랙 기록장치.
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