KR20100120978A - 자기 헤드의 비행 높이 제어 방법 및 이를 이용한 디스크 드라이브 - Google Patents

자기 헤드의 비행 높이 제어 방법 및 이를 이용한 디스크 드라이브 Download PDF

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KR20100120978A
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Abstract

본 발명은 디스크 드라이브의 디스크 상에서의 자기 헤드의 비행 높이를 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자기 헤드의 비행 높이 제어 방법은 자기 헤드의 비행 높이를 조정하는 제1신호를 자기 헤드별로 설정된 비율 값에 따라 각각의 자기 헤드에 인가하고, 상기 제1신호 값을 변화시켜 터치다운을 수행하는 단계 및, 상기 터치다운이 발생되는 제1신호 값에 근거하여 터치다운된 자기 헤드에 대한 비행 높이를 산출하는 단계를 포함하고, 상기 자기 헤드별로 설정된 비율 값을 순차적으로 조정하여 터치다운되는 자기 헤드를 변경시켜 자기 헤드별 비행 높이를 순차적으로 산출함을 특징으로 한다.

Description

자기 헤드의 비행 높이 제어 방법 및 이를 이용한 디스크 드라이브{Method for controlling flying height of magnetic head and disk drive using the same}
본 발명은 디스크 드라이브 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히, 디스크 상에서의 자기 헤드의 비행 높이를 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 데이터 저장 장치의 하나인 하드 디스크 드라이브는 자기 헤드에 의해 디스크에 기록된 데이터를 재생하거나, 디스크에 사용자 데이터를 기록함으로써 컴퓨터 시스템 운영에 기여하게 된다. 이와 같은 하드 디스크 드라이브는 점차 고용량화, 고밀도화 및 소형화되면서 디스크 회전 방향의 밀도인 BPI(Bit Per Inch)와 반경 방향의 밀도인 TPI(Track Per Inch)가 증대되는 추세에 있으므로 그에 따라 더욱 정교한 메커니즘이 요구된다.
이에 따라서, 디스크 드라이브의 제조 공정에서 자기 헤드와 디스크 사이의 간격인 자기 헤드의 비행 높이를 조정하기 위한 프로세스를 실행하게 되는데, 자기 헤드의 비행 높이를 조정하는 프로세스를 빠르고 정확하게 수행하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 뱅크 FOD 방식으로 자기 헤드들을 순차적으로 터치다운시켜 자기 헤드별 비행 높이를 산출하고, 산출된 헤드별 비행 높이를 이용하여 비행 높이를 제어하는 자기 헤드의 비행 높이 제어 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 뱅크 FOD 방식으로 자기 헤드들을 순차적으로 터치다운시켜 자기 헤드별 비행 높이를 산출하고, 산출된 헤드별 비행 높이를 이용하여 비행 높이를 제어하는 디스크 드라이브를 제공하는데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시 예에 따른 자기 헤드의 비행 높이 제어 방법은 자기 헤드의 비행 높이를 조정하는 제1신호를 자기 헤드별로 설정된 비율 값에 따라 각각의 자기 헤드에 인가하고, 상기 제1신호 값을 변화시켜 터치다운을 수행하는 단계 및, 상기 터치다운이 발생되는 제1신호 값에 근거하여 터치다운된 자기 헤드에 대한 비행 높이를 산출하는 단계를 포함하고, 상기 자기 헤드별로 설정된 비율 값을 순차적으로 조정하여 터치다운되는 자기 헤드를 변경시켜 자기 헤드별 비행 높이를 순차적으로 산출함을 특징으로 한다.
상기 비행 높이를 산출하는 단계는 초기 설정된 제1신호 값의 변화에 대한 헤드 비행 높이의 관계를 나타내는 기준 프로파일을 이용하여 터치다운이 발생되는 제1신호 값으로부터 터치다운된 자기 헤드의 비행 높이를 산출하는 것이 바람직하 다.
상기 터치다운을 수행하는 단계는 서보 카피 공정에서 복수의 자기 헤드들 중에서 하나의 레퍼런스 헤드로 디스크 상에 기록된 레퍼런스 서보 패턴을 추종하면서 수행하는 것이 바람직하다.
상기 터치다운을 수행하는 단계 및 상기 자기 헤드의 비행 높이를 산출하는 단계는 디스크의 존별로 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시 예에 따르면, 상기 산출된 자기 헤드별 비행 높이가 초기 설정된 임계 범위를 벗어나는 경우에 비행 높이 불량 헤드로 판정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시 예에 따르면, 상기 산출된 자기 헤드별 비행 높이에 근거하여 목표 비행 높이를 유지하기 위한 자기 헤드별로 제1신호의 기준값에 대한 스케일 값을 결정하는 단계 및, 상기 결정된 자기 헤드별 제1신호의 기준값에 대한 스케일 값을 적용하여 최종 서보 패턴을 카피하는 단계를 더 포함함을 특징으로 한다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시 예에 따른 디스크 드라이브는 히터를 포함하는 복수의 자기 헤드들, 뱅크 온 모드에서 상기 복수의 자기 헤드들에 포함된 각각의 히터에 공급할 제1신호 값의 비율을 조정하는 히터 전류 공급 회로 및, 상기 뱅크 온 모드에서 상기 히터 전류 공급 회로의 자기 헤드별 제1신호 값의 비율을 결정하는 스케일 값을 조정하고, 상기 스케일 값이 조정될 때마다 터치다운을 수행하여 초기 설정된 제1신호의 변화에 따른 헤드 비행 높이의 기 준 프로파일을 이용하여 터치다운이 발생되는 제1신호 값으로부터 터치다운된 자기 헤드별 비행 높이를 산출하는 컨트롤러를 포함함을 특징으로 한다.
상기 컨트롤러는 서보 카피 공정에서 상기 복수의 자기 헤드들 중에서 하나의 레퍼런스 헤드로 디스크 상에 기록된 레퍼런스 서보 패턴을 추종하면서 터치다운을 수행하여 자기 헤드별 비행 높이를 산출하는 것이 바람직하다.
상기 히터 전류 공급 회로는 상기 제1신호가 입력되는 입력단자를 뱅크 모드 오프 상태에서는 제1출력 단자에 연결시키고, 뱅크 모드 온 상태에서는 제2출력 단자에 연결시키는 제1스위칭 회로, 상기 제1스위칭 회로의 제1출력 단자에서 출력되는 신호가 입력되는 입력단자를 헤드 선택 제어신호에 상응하는 자기 헤드에 포함된 히터와 접속되는 출력 단자에 연결시키는 제2스위칭 회로 및, 상기 제1스위칭 회로의 제2출력 단자에서 출력되는 신호를 복수의 자기 헤드별로 설정된 스케일 값에 따른 비율로 조정하여 각각의 자기 헤드에 대응되는 출력 단자로 출력시키는 스케일러 회로를 포함함을 특징으로 한다.
상기 컨트롤러는 상기 산출된 자기 헤드별 비행 높이에 근거하여 목표 비행 높이를 유지하기 위한 자기 헤드별로 제1신호의 기준값에 대한 비율 값을 결정하고, 상기 결정된 헤드별 제1신호의 기준값에 대한 비율 값을 히터 전류 공급 회로에 적용한 후에 최종 서보 패턴을 카피하도록 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 서보 카피 공정에서 레퍼런스 패턴을 추종하면서 모든 존에서 자기 헤드별로 자기 헤드의 비행 높이를 측정하고, 이에 근거하여 최적화된 FOD 값으로 최종 서보 패턴을 카피함으로써, 자기 헤드의 비행 높이를 측정하기 위한 테스트 패턴을 카피하는 공정이 필요하지 않아 서보 카피 전체 공정 시간을 단축할 수 있는 효과가 발생된다.
그리고, 서보 카피 공정에서 디스크의 존별, 헤드별로 자기 헤드의 비행 높이를 측정하고, 이에 근거하여 최적화된 FOD 값을 적용하여 최종 서보 패턴을 카피함으로써, 디스크의 모든 존에서 최적의 동일한 품질로 최종 서보 패턴을 카피할 수 있는 효과가 발생된다.
또한, 디스크 존별, 헤드별로 산출된 헤드의 비행 높이의 산포를 확인하여 불량 헤드 또는 헤드의 조립 상태 불량을 검출할 수 있는 효과가 발생된다.
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 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
하드 디스크 드라이브는 기구적인 부품들로 구성된 HDA(Head Disk Assembly)와 전기 회로의 결합으로 이루어진다.
도 1은 본 발명이 적용되는 하드 디스크 드라이브의 HDA(Head Disk Assembly; 10)의 구성을 보여준다. HDA(10)는 스핀들 모터(14)에 의하여 회전되는 적어도 하나의 이상의 자기 디스크(12)를 포함하고 있다. HDA(10)는 디스크 표면에 인접되게 위치한 변환기(도면에 미도시)를 또한 포함하고 있다.
변환기는 각각의 디스크(12)의 자계를 감지하고 자화시킴으로써 회전하는 디스크(12)에서 정보를 읽거나 기록할 수 있다. 전형적으로 변환기는 각 디스크 표면에 결합되어 있다. 비록 단일의 변환기로 설명되어 있지만, 이는 디스크(12)를 자화시키기 위한 기록용 변환기(일명, writer)와 디스크(12)의 자계를 감지하기 위한 분리된 읽기용 변환기(일명, reader)로 이루어져 있다고 이해되어야 한다. 읽기용 변환기는 자기 저항(MR : Magneto-Resistive) 소자로부터 구성되어 진다.
변환기는 자기 헤드(16)에 통합되어 질 수 있다. 자기 헤드(16)는 변환기와 디스크 표면사이에 공기 베어링(air bearing)을 생성시키는 구조로 되어 있다. 자기 헤드(16)는 헤드 스택 어셈블리(HSA:22)에 통합되어 있다. 헤드 스택 어셈블리(22)는 보이스 코일(26)을 갖는 엑츄에이터 암(24)에 부착되어 있다. 보이스 코일(26)은 보이스 코일 모터(VCM : Voice Coil Motor 30)를 특정하도록 마그네틱 어셈블리(28)에 인접되게 위치하고 있다. 보이스 코일(26)에 공급되는 전류는 베어링 어셈블리(32)에 대하여 엑츄에이터 암(24)을 회전시키는 토오크를 발생시킨다. 엑츄에이터 암(24)의 회전은 디스크 표면을 가로질러 변환기를 이동시킬 것이다.
정보는 전형적으로 디스크(12)의 환상 트랙 내에 저장된다. 각 트랙(34)은 일반적으로 복수의 섹터를 포함하고 있다. 각 섹터는 데이터 필드(data field)와 서보 필드(servo field)를 포함하고 있다. 서보 필드에는 프리앰블(Preamble), 서보 어드레스/인덱스 마크(SAM/SIM), 그레이 코드 및 버스트 신호가 기록된다. 변환기는 다른 트랙에 있는 정보를 읽거나 기록하기 위하여 디스크 표면을 가로질러 이 동된다.
본 발명에 적용되는 자기 헤드(16)는 디스크(12) 표면과 리더(reader) 및 라이터(writer) 사이에 공기 베어링 표면을 생성시키는 구조를 갖고, 공기 베어링 표면을 생성시키는 구조물을 가열시키는 히터(heater; 도면에 미도시)를 포함한다.
HDA(10)에 복수개의 디스크(12)가 장착되는 경우에 각 디스크 면에 대응하여 복수개의 자기 헤드(16)가 장착된다. 일 예로서 HDA(10)에 2장의 디스크가 장착된 경우에, 4개의 자기 헤드(16)가 헤드 스택 어셈블리(22)에 탑재된다. 그리고, 복수의 자기 헤드(16) 각각에 히터를 포함하고 있다. 자기 헤드(16)를 간단히 헤드라 칭하기도 한다.
다음으로, 디스크 드라이브의 전기적인 회로 구성을 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 디스크 드라이브는 디스크(12), 자기 헤드(16), 프리 앰프(210), 기록/판독 채널(220), 호스트 인터페이스(230), 컨트롤러(240), ROM(250A), RAM(250B), 보이스 코일 모터(VCM) 구동부(260) 및 히터 전류 공급 회로(270)를 구비한다.
ROM(250A)에는 디스크 드라이브를 제어하는 펌웨어 및 제어 정보들이 저장되어 있으며, 특히, 도 4 ~ 도 5의 흐름도를 실행시키기 위한 프로그램 코드 및 정보들이 저장되어 있다. RAM(250B)에는 드라이브 구동 초기에 ROM(250A) 또는 디스크(12)에서 읽어낸 디스크 드라이브 구동에 필요한 정보들이 저장된다.
컨트롤러(240)는 호스트 인터페이스(230)를 통하여 호스트 기기(도면에 미도 시)로부터 수신되는 명령을 분석하고, 분석된 결과에 상응하는 제어를 실행한다. 컨트롤러(240)는 자기 헤드(16)의 움직임을 제어하기 위하여 보이스 코일 모터(VCM) 구동 회로(260)로 제어신호를 공급한다.
우선, 일반적인 디스크 드라이브의 동작을 설명하면 다음과 같다.
데이터 읽기(Read) 모드에서, 디스크 드라이브는 디스크(12)로부터 자기 헤드(16)의 읽기용 변환기에 의하여 감지된 전기적인 신호를 프리 앰프(210)에서 일차적으로 증폭시킨다. 그리고 나서, 기록/판독 채널(220)에서는 자동이득제어 회로(도면에 미도시)에 의하여 이득을 제어하여 프리 앰프(310)에서 증폭된 신호를 일정한 레벨로 증폭시키고, 자동이득제어 회로에 의하여 일정한 레벨로 증폭된 아날로그 신호를 호스트 기기(도면에 미도시)가 판독할 수 있는 디지털 신호로 부호화시키고, 스트림 데이터로 변환하여 호스트 인터페이스(230)를 통하여 호스트 기기로 전송한다.
다음으로 쓰기(Write) 모드에서, 디스크 드라이브는 호스트 인터페이스(230)를 통하여 호스트 기기로부터 수신되는 데이터를 기록/판독 채널(220)에 의하여 기록 채널에 적합한 바이너리 데이터 스트림으로 변환시킨 후에 프리 앰프(210)에 의하여 증폭된 기록 전류를 자기 헤드(16)의 기록용 변환기를 통하여 디스크(12)에 기록시킨다.
기록/판독 채널(220)은 디스크(12)의 서보 필드에 기록된 프리앰블(Preamble), 서보 어드레스/인덱스 마크(SAM/SIM), 그레이 코드 및 버스트신호들을 재생하면서 트랙 시크 및 트랙 추종 제어에 필요한 정보를 컨트롤러(240)에 제 공한다. 기록/판독 채널(220)은 서보 카피 공정에서는 레퍼런스 헤드를 이용하여 복수의 디스크들 중의 하나의 디스크의 일면에 기록되어 있는 레퍼런스 서보 패턴을 재생하면서 트랙 시크 및 트랙 추종 제어에 필요한 정보를 컨트롤러(240)에 제공한다.
컨트롤러(240)는 디스크 드라이브의 제어에 필요한 각종 제어신호(FOD 신호, CONT1, CONT2 등)들을 생성시키고, 도 4 및 도 5의 흐름도에 따라 자기 헤드별, 존별로 디스크에 대한 비행 높이를 산출하고, 산출된 비행 높이에 근거하여 FOD 신호의 기준값에 대한 헤드별, 존별 최적의 스케일 값을 결정하고, 이를 적용하여 최종 서보 패턴 카피를 실행하도록 제어한다. 컨트롤러(240)의 세부적인 제어 동작은 아래의 도 4 및 도 5의 흐름도 설명 부분에서 상세히 설명하기로 한다.
여기에서, FOD(Flying On Demand) 신호는 자기 헤드(16)에 내장된 히터에 인가할 전류를 결정하는 제어신호이다. FOD(Flying On Demand) 신호에 의하여 자기 헤드(16)에 내장된 히터에 인가되는 전류에 의하여 자기 헤드(16)의 폴 팁(pole tip)이 열 팽창하여 디스크(12)에 대한 자기 헤드(16)의 비행 높이(FH)를 조정함으로써, 자기 헤드(16)의 비행 높이를 제어한다.
그리고, 뱅크 모드 온/오프 제어신호(CONT1)는 FOD 신호를 모든 자기 헤드들에 뱅크 방식으로 인가할 것인지 아니면 개별적으로 선택된 단일의 자기 헤드에 인가할 것인지를 설정하는 제어신호이고, 헤드 선택 제어신호(CONT2)는 뱅크 모드 오프 상태에서의 FOD 신호를 인가할 헤드를 선택하기 제어신호이다.
히터 전류 공급 회로(270)는 복수의 자기 헤드(16)들에 각각 내장된 히터들 에 전류를 공급하는 회로로서, 세부적인 회로 구성을 도 3에 도시하였다.
도 3에 도시된 바와 같이, 히터 전류 공급 회로(270)는 제1스위칭 회로(310), 제2스위칭 회로(320) 및 스케일러 회로(330)로 구성된다.
스케일러 회로(330)는 디스크 드라이브에 탑재된 자기 헤드(16)의 개수에 대응되도록 설계한다. 즉, 디스크 드라이브에 4개의 자기 헤드가 탑재되어 있는 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 스케일러 회로(330)에는 4개의 스케일러(330-1 ~ 330-4)가 포함된다.
제1스위칭 회로(310)는 입력 단자(P1)로 입력되는 FOD 신호를 뱅크 모드 온/오프 제어신호(CONT1)에 따라서 제1출력 단자(P2) 또는 제2출력 단자(P3)로 선택적으로 출력시킨다. 세부적으로, 뱅크 모드 온/오프 제어신호(CONT1)가 뱅크 모드 오프 상태를 나타내는 경우에는 입력 단자(P1)를 제1출력 단자(P2)에 연결시키고, 뱅크 모드 온/오프 제어신호(CONT1)가 뱅크 모드 온 상태를 나타내는 경우에는 입력 단자(P1)를 제2출력 단자(P3)에 연결시킨다.
제2스위칭 회로(320)는 입력 단자(P4)로 입력되는 FOD 신호를 헤드 선택 제어신호(CONT2)에 따라서 선택된 하나의 출력 단자로 출력시킨다. 일 예로서, 헤드 선택 제어신호(CONT2)가 헤드 #0의 선택을 나타내는 경우에는 입력 단자(P4)를 헤드 #0에 대응되는 출력 단자(P5)에 연결시킨다.
스케일러 회로(330)는 뱅크 모드 온 상태에서 입력 단자로 입력되는 FOD 신호를 자기 헤드별로 대응되는 스케일러1~4(330-1 ~ 330-4)에 설정된 스케일 값에 따른 비율로 조정하여 각각의 헤드 #0 ~ #3(16-1 ~ 16-4)의 히터에 인가한다.
그러면, 컨트롤러(240)의 제어에 의하여 실행되는 본 발명의 일실시 예에 따른 자기 헤드의 비행 높이 제어 방법에 대하여 도 4의 흐름도를 참조하여 설명하기로 한다.
우선, 컨트롤러(240)는 디스크 드라이브가 뱅크 FOD 방식에 의한 자기 헤드 비행 높이(FH) 검출 모드로 천이되는지를 판단한다(S401). 일 예로서, 뱅크 FOD 방식에 의한 자기 헤드 비행 높이(FH) 검출 모드는 서보 카피 공정에서 수행할 수 있고, 호스트 인터페이스(230)를 통하여 수신되는 명령에 의하여 수행될 수 있다. 참고적으로, 서보 카피 공정은 디스크 드라이브에 장착된 하나 또는 복수의 디스크들 중에서 하나의 디스크의 한쪽 면에만 기록되어 있는 레퍼런스 서보 패턴을 이용하여 드라이브에 장착되어 있는 모든 디스크 면에 최종 서보 패턴을 카피하는 공정이다.
뱅크 FOD 방식에 의한 자기 헤드 비행 높이(FH) 검출 모드로 천이되는 경우에, 컨트롤러(240)는 뱅크 모드 온 상태를 나타내는 뱅크 모드 온/오프 제어신호(CONT1)를 발생시킨다. 이에 따라서, 제1스위칭 회로(310)의 입력 단자(P1)는 제2출력 단자(P3)에 연결된다.
단계401(S401)의 판단 결과 디스크 드라이브가 뱅크 FOD 방식에 의한 자기 헤드 비행 높이(FH) 검출 모드로 천이되는 경우에, 컨트롤러(240)는 내부 카운터(도면에 미도시)들을 이용하여 N 값을 1로 설정하고(S402), M 값을 1로 설정한다(S403).
그리고 나서, 컨트롤러(240)는 레퍼런스 헤드로 디스크의 존 #N 위치를 시 크(seek)하도록 디스크 드라이브를 제어한다(S404). 최초 수행 시에는 N 값이 1이므로 존 #1 위치를 시크하게 된다.
여기에서, 레퍼런스 헤드는 디스크 드라이브에 장착된 하나 또는 복수의 디스크들 중에서 레퍼런스 서보 패턴이 기록되어 있는 디스크 면에 대응되는 자기 헤드를 의미한다. 따라서, 레퍼런스 헤드로는 레퍼런스 서보 패턴이 기록되어 있는 디스크의 트랙을 추종하므로 정상적인 추종(following) 동작을 수행할 수 있게 된다.
다음으로, 컨트롤러(240)는 표 1에 제시된 스케일 테이블 중에서 케이스 #M에 해당되는 스케일 값으로 스케일러 회로(330)를 구성하는 스케일러1~4(330-1 ~ 330-4)의 스케일 값들을 설정한다(S405).
[표 1]
CASE #1 CASE #2 CASE #3 CASE #4
HEAD #0 100% 25% 25% 25%
HEAD #1 25% 100% 25% 25%
HEAD #2 25% 25% 100% 25%
HEAD #3 25% 25% 25% 100%
위의 표 1은 디스크 드라이브에 4개의 자기 헤드가 장착되어 있는 경우의 스케일 테이블의 예를 보여준다. 표 1을 참조하면, 각각의 케이스마다 하나의 자기 헤드에만 높은 비율(100%)의 스케일 값을 설정하고 나머지 자기 헤드에는 상대적으로 낮은 비율(25%)의 스케일 값을 설정하였다. 그리고, 높은 비율의 스케일 값을 설정하는 자기 헤드를 케이스마다 순차적으로 변경하였다.
단계405(S405)를 최초로 수행하는 경우에는 M 값이 1이므로 표 1의 케이스 #1에 해당되는 스케일 값들로 스케일러1~4(330-1 ~ 330-4)의 스케일 값들이 설정된 다.
다음으로, 컨트롤러(240)는 뱅크 FOD 방식에 의한 터치다운(touchdown)을 수행하도록 디스크 드라이브를 제어한다(S406). 세부적으로, 컨트롤러(240)는 복수의 자기 헤드들 중에서 하나의 자기 헤드가 터치다운이 발생될 때까지 FOD 신호 값을 변경시켜 제1스위칭 회로(310)에 인가한다. 그러면, 제1스위칭 회로(310)의 제2출력 단자(P3)를 통하여 입력되는 FOD 신호는 스케일러1~4(330-1 ~ 330-4)에 각각 설정된 스케일 값에 따라 조정되어 헤드 #0 ~ #3에 각각 인가된다. 참고적으로, M 값이 1인 케이스 #1에서는 스케일 1(330-1)에만 스케일 비율이 100%로 설정되고, 나머지 스케일러 2~4(330-2 ~ 330-4)에는 스케일 비율이 25%로 설정되어 있다. 이에 따라서 헤드 #0에만 FOD 신호가 100% 인가되고, 나머지 헤드 #1 ~ #3에는 FOD 신호의 25%만이 인가된다. 이는 헤드 #0에만 FOD 신호의 전류가 100% 인가되고, 나머지 헤드 #1 ~ #3에는 FOD 신호의 전류 25%만이 인가되는 것을 의미한다.
따라서, 뱅크 FOD 방식에 의하여 모든 자기 헤드들에 스케일 테이블의 케이스 #1의 비율에 따라 FOD 신호를 인가하여 터치다운(touchdown)을 수행하면, 헤드 #0이 가장 먼저 터치다운된다는 사실을 예측할 수 있다.
그리고, 컨트롤러(240)는 일 예로서 터치다운을 수행하면서 위치에러신호가 급격하게 증가되는 시점을 검출하고, 이 때 공급된 FOD 신호의 값을 확인하여 터치다운이 발생되는 FOD 신호의 값을 결정할 수 있다.
컨트롤러(240)는 이와 같이 구해낸 터치다운이 발생되는 FOD 신호 값에 근거하여 터치다운이 실행된 존 #N에서의 터치다운된 자기 헤드별 비행 높이(FH)를 산 출한다(S407). 구체적으로, 자기 헤드의 비행 높이를 산출하는 방식은 FOD 신호 값의 변화에 대한 헤드 비행 높이의 관계를 나타내는 기준 프로파일을 이용하여 터치다운이 발생되는 FOD 신호 값으로부터 FOD 신호가 인가되지 않는 경우의 자기 헤드의 비행 높이를 산출할 수 있다. 여기에서, 기준 프로파일은 일 예로서 정해진 샘플 수의 디스크 드라이브에서 각각 FOD 신호 값의 변화에 대한 헤드 비행 높이의 변화를 나타내는 프로파일을 산출한 후에 이에 대한 평균 프로파일을 구하는 방식으로 생성시킬 수 있다.
위와 같은 방식으로, 케이스 #1을 적용하여 뱅크 FOD 방식에 의한 터치다운을 수행하는 경우에는, 헤드 #0의 비행 높이를 산출할 수 있다. 같은 방법으로 표 1의 케이스 #2를 적용하여 뱅크 FOD 방식에 의한 터치다운을 수행하는 경우에는 헤드 #1의 비행 높이를 산출할 수 있다. 그리고, 케이스 #3 및 케이스 #4에서는 각각 헤드 #2 및 헤드 #3의 비행 높이를 산출할 수 있게 된다.
컨트롤러(240)는 단계407(S407)을 수행하고 나서, 현재 설정된 M 값이 M_last에 해당되는지를 판단한다(S408). 여기에서, M_last는 디스크 드라이브에 탑재된 자기 헤드의 총 개수에 해당된다. 즉, 디스크 드라이브에 4개의 자기 헤드가 탑재되어 있으며, M_last는 4가 된다.
컨트롤러(240)는 단계408(S408)의 판단 결과 현재 설정된 M 값이 M_last에 해당되지 않는 경우에는 현재 설정되어 있는 M 값에 1을 더한 후에(S409), 단계405(S405)로 되돌아가서 단계405(S405)부터 다시 수행한다. 이에 따라서, 만일 디스크 드라이브에 4개의 자기 헤드가 장착되어 있는 경우에, 디스크의 동일 존에서 표 1에 제시된 바와 케이스 #1부터 케이스 #4까지 순차적으로 적용하면서 터치다운을 수행하면서 자기 헤드별 비행 높이를 산출할 수 있게 된다.
컨트롤러(240)는 단계408(S408)의 판단 결과 현재 설정된 M 값이 M_last에 해당되는 경우에는 현재 설정된 N 값이 N_last에 해당되는지를 판단한다(S410). 현재 설정된 M 값이 M_last에 해당되는 경우에는 동일 존에서 모든 헤드들에 대한 비행 높이를 산출하였다는 것을 의미한다. 여기에서, N_last는 디스크의 마지막 존을 나타내는 값이다.
컨트롤러(240)는 단계410(S410)의 판단 결과 현재 설정된 N 값이 N_last에 해당되지 않는 경우에는 현재 설정되어 있는 N 값에 1을 더한 후에(S411), 단계403(S403)으로 되돌아가서 단계403(S403)부터 다시 수행한다.
컨트롤러(240)는 단계411(S411)의 판단 결과 현재 설정된 N 값이 N_last에 해당되는 경우에, 컨트롤러(240)는 헤드별, 존별로 구한 비행 높이에 근거하여 목표로 하는 비행 높이로 조정하기 위한 FOD의 기준값에 대한 최적의 스케일 값을 결정한다(S412). 현재 설정된 N 값이 N_last에 해당되는 경우는 모든 존에서 모든 헤드에 대한 비행 높이 산출을 완료하였다는 것을 의미한다. 물론, 이 때도 FOD 신호 값의 변화에 대한 헤드 비행 높이의 관계를 나타내는 기준 프로파일을 이용하여 목표 비행 높이에 대한 FOD 값을 결정한 후에, 결정된 FOD 값으로부터 FOD의 기준 값에 대한 최적으로 스케일 값을 산출한다.
컨트롤러(240)는 단계412(S412)에서 결정된 헤드별, 존별 FOD의 기준값에 대한 최적의 스케일 값을 스케일러 회로(330)에 적용하여 최종 서보 패턴을 디스크 드라이브에 장착된 모든 디스크에 카피하도록 디스크 드라이브를 제어한다(S413).
다음으로, 컨트롤러(240)의 제어에 의하여 실행되는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자기 헤드의 비행 높이 제어 방법에 대하여 도 5의 흐름도를 참조하여 설명하기로 한다.
우선, 컨트롤러(240)는 디스크 드라이브가 뱅크 FOD 방식에 의한 자기 헤드 비행 높이(FH) 검출 모드로 천이되는지를 판단한다(S501). 일 예로서, 뱅크 FOD 방식에 의한 자기 헤드 비행 높이(FH) 검출 모드는 서보 카피 공정에서 수행되고, 호스트 인터페이스(230)를 통하여 수신되는 명령에 의하여 수행될 수 있다.
단계501(S501)의 판단 결과 디스크 드라이브가 뱅크 FOD 방식에 의한 자기 헤드 비행 높이(FH) 검출 모드로 천이되는 경우에, 컨트롤러(240)는 내부 카운터(도면에 미도시)를 이용하여 N 값을 1로 설정한다(S502).
그리고 나서, 컨트롤러(240)는 레퍼런스 헤드로 디스크의 존 #N 위치를 시크(seek)하도록 디스크 드라이브를 제어한다(S503). 최초 수행 시에는 N 값이 1이므로 존 #1 위치를 시크하게 된다.
다음으로, 컨트롤러(240)는 표 2에 도시된 스케일 테이블의 초기 스케일 값으로 스케일러 회로(330)를 구성하는 스케일러1~4(330-1 ~ 330-4)의 스케일 값들을 설정한다(S504).
아래의 표 2는 디스크 드라이브에 4개의 자기 헤드가 장착되어 있는 경우의 스케일 테이블의 예를 보여준다. 표 2를 참조하면, 헤드별로 일정한 간격 차를 갖도록 초기 스케일 값이 설정되어 있다는 것을 알 수 있다. 일 예로서 25% 비율 간 격으로 스케일 값을 설정하였다.
[표 2]
초기 스케일 값
HEAD #0 100%
HEAD #1 75%
HEAD #2 50%
HEAD #3 25%
다음으로, 컨트롤러(240)는 뱅크 FOD 방식에 의한 순차적 터치다운(touchdown)을 수행하도록 디스크 드라이브를 제어한다(S505). 세부적으로, 컨트롤러(240)는 복수의 자기 헤드들 중에서 하나의 자기 헤드가 터치다운이 발생될 때까지 FOD 신호 값을 변경시킨다. 그러면, 표 2에 설정된 초기 스케일 값에 따라 헤드 #0에서 가장 먼저 터치다운이 발생될 것이다. 컨트롤러(240)는 헤드 #0에서 터치다운이 발생되면, 터치다운이 발생된 시점의 FOD 신호 값을 컨트롤러(240) 내의 레지스터(도면에 미도시) 또는 RAM(250B)에 저장한다. 그리고 나서, 컨트롤러(240)는 헤드 #0에 대한 스케일 값을 0%로 변경한다. 그러면, 터치다운 되었던 헤드 #0의 비행 높이는 상승하게 된다. 그리고 나서, 컨트롤러(240)는 다음 헤드가 터치다운될 때까지 FOD 신호 값을 계속 변경시킨다. 그러면, 표 2에 설정된 초기 스케일 값에 따라 헤드 #1에서 터치다운이 발생될 것이다. 같은 방식으로 컨트롤러(240)는 헤드 #1에서 터치다운이 발생되면, 터치다운이 발생된 시점의 FOD 신호 값을 컨트롤러(240) 내의 레지스터 또는 RAM(250B)에 저장한다. 그리고 나서, 컨트롤러(240)는 헤드 #1에 대한 스케일 값을 0%로 변경한다.
위와 같은 방식을 반복하면 헤드 #0 ~ 헤드 #3은 각각 순차적으로 터치다운을 수행하고, 각각의 헤드가 터치다운되는 시점의 FOD 신호 값들을 구할 수 있게 된다.
컨트롤러(240)는 이와 같이 구해낸 터치다운이 발생되는 FOD 신호 값에 근거하여 터치다운이 실행된 존 #N에서의 자기 헤드별 비행 높이(FH)를 산출한다(S506). 구체적으로, 자기 헤드의 비행 높이를 산출하는 방식은 FOD 신호 값의 변화에 대한 헤드 비행 높이의 관계를 나타내는 기준 프로파일을 이용하여 터치다운이 발생되는 FOD 신호 값으로부터 FOD 신호가 인가되지 않는 경우의 자기 헤드의 비행 높이를 산출할 수 있다.
컨트롤러(240)는 단계506(S506)을 수행하고 나서, 현재 설정된 N 값이 N_last에 해당되는지를 판단한다(S507).
컨트롤러(240)는 단계507(S507)의 판단 결과 현재 설정된 N 값이 N_last에 해당되지 않는 경우에는 현재 설정되어 있는 N 값에 1을 더한 후에(S508), 단계504(S504)로 되돌아가서 단계504(S504)부터 다시 수행한다.
단계507(S507)의 판단 결과 현재 설정된 N 값이 N_last에 해당되는 경우에, 컨트롤러(240)는 헤드별, 존별로 구한 비행 높이에 근거하여 목표로 하는 비행 높이로 조정하기 위한 FOD의 기준값에 대한 최적의 스케일 값을 결정한다(S509).
컨트롤러(240)는 단계509(S509)에서 결정된 헤드별, 존별 FOD의 기준값에 대한 최적의 스케일 값을 스케일러 회로(330)에 적용하여 최종 서보 패턴을 디스크 드라이브에 장착된 모든 디스크에 카피하도록 디스크 드라이브를 제어한다(S510).
참고적으로, 도 5의 흐름도에 따른 자기 헤드의 비행 높이 제어 방법은 자기 헤드들 간의 조립 편차 및 헤드 폴 팁의 열팽창 특성의 편차에 따라 발생되는 자기 헤드들 간의 비행 높이의 편차가 표 2에 제시된 헤드들 간의 스케일 값의 차에 따른 자기 헤드 비행 높이의 편차보다 작은 경우에 유효하게 적용될 수 있다.
다시 말해, 헤드들 간의 조립 편차 및 헤드 폴 팁의 열팽창 특성의 편차가 있더라도, 도 5의 단계505(S505)에서의 뱅크 FOD 방식에 의한 순차적 터치다운(touchdown)을 수행할 때 표 2에 정해진 스케일 값에 따라 헤드 #0, 헤드 #1, 헤드 #2, 헤드 #3 순으로 순차적으로 터치다운이 발생되는 조건을 만족시키는 것을 필요로 한다.
그리고, 도 4 및 도 5의 흐름도에는 제시되어 있지 않으나, 헤드별, 존별로 산출된 비행 높이 값을 이용하여 비행 높이 불량 헤드를 검출하는 프로세스를 도 4 및 도 5에 추가할 수도 있다. 즉, 헤드별, 존별로 산출된 비행 높이 값이 초기 설정된 임계 범위를 벗어나는 경우에 헤드 불량 또는 헤드 조립 불량으로 결정할 수 있다. 여기에서 임계 범위는 스케일러 회로(330)에서 조정할 수 있는 FOD의 범위에 대응되는 비행 높이의 범위 이내로 결정하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명이 적용되는 디스크 드라이브의 헤드 디스크 어셈블리의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 디스크 드라이브의 전기적인 회로 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 히터 전류 공급 회로(270)의 세부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 자기 헤드의 비행 높이 제어 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자기 헤드의 비행 높이 제어 방법의 흐름도이다.

Claims (10)

  1. 자기 헤드의 비행 높이를 조정하는 제1신호를 자기 헤드별로 설정된 비율 값에 따라 각각의 자기 헤드에 인가하고, 상기 제1신호 값을 변화시켜 터치다운을 수행하는 단계; 및
    상기 터치다운이 발생되는 제1신호 값에 근거하여 터치다운된 자기 헤드에 대한 비행 높이를 산출하는 단계를 포함하고, 상기 자기 헤드별로 설정된 비율값을 순차적으로 조정하여 터치다운되는 자기 헤드를 변경시켜 자기 헤드별 비행 높이를 순차적으로 산출함을 특징으로 하는 자기 헤드의 비행 높이 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비행 높이를 산출하는 단계는 초기 설정된 제1신호 값의 변화에 대한 헤드 비행 높이의 관계를 나타내는 기준 프로파일을 이용하여 터치다운이 발생되는 제1신호 값으로부터 터치다운된 자기 헤드의 비행 높이를 산출함을 특징으로 하는 자기 헤드의 비행 높이 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 터치다운을 수행하는 단계는 서보 카피 공정에서 복수의 자기 헤드들 중에서 하나의 레퍼런스 헤드로 디스크 상에 기록된 레퍼런스 서보 패턴을 추종하면서 수행함을 특징으로 하는 자기 헤드의 비행 높이 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 터치다운을 수행하는 단계 및 상기 자기 헤드의 비행 높이를 산출하는 단계는 디스크의 존별로 수행함을 특징으로 하는 자기 헤드의 비행 높이 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 산출된 자기 헤드별 비행 높이가 초기 설정된 임계 범위를 벗어나는 경우에 비행 높이 불량 헤드로 판정하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 자기 헤드의 비행 높이 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 산출된 자기 헤드별 비행 높이에 근거하여 목표 비행 높이를 유지하기 위한 자기 헤드별로 제1신호의 기준값에 대한 스케일 값을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 자기 헤드별 제1신호의 기준값에 대한 스케일 값을 적용하여 최종 서보 패턴을 카피하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 자기 헤드의 비행 높이 제어 방법.
  7. 히터를 포함하는 복수의 자기 헤드들;
    뱅크 온 모드에서 상기 복수의 자기 헤드들에 포함된 각각의 히터에 공급할 제1신호 값의 비율을 조정하는 히터 전류 공급 회로; 및
    상기 뱅크 온 모드에서 상기 히터 전류 공급 회로의 자기 헤드별 제1신호 값의 비율을 결정하는 스케일 값을 조정하고, 상기 스케일 값이 조정될 때마다 터치다운을 수행하여 초기 설정된 제1신호의 변화에 따른 헤드 비행 높이의 기준 프로 파일을 이용하여 터치다운이 발생되는 제1신호 값으로부터 터치다운된 자기 헤드별 비행 높이를 산출하는 컨트롤러를 포함함을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  8. 제7항에 있어서, 상기 컨트롤러는 서보 카피 공정에서 상기 복수의 자기 헤드들 중에서 하나의 레퍼런스 헤드로 디스크 상에 기록된 레퍼런스 서보 패턴을 추종하면서 터치다운을 수행하여 자기 헤드별 비행 높이를 산출함을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  9. 제7항에 있어서, 상기 히터 전류 공급 회로는
    상기 제1신호가 입력되는 입력단자를 뱅크 모드 오프 상태에서는 제1출력 단자에 연결시키고, 뱅크 모드 온 상태에서는 제2출력 단자에 연결시키는 제1스위칭 회로;
    상기 제1스위칭 회로의 제1출력 단자에서 출력되는 신호가 입력되는 입력단자를 헤드 선택 제어신호에 상응하는 자기 헤드에 포함된 히터와 접속되는 출력 단자에 연결시키는 제2스위칭 회로; 및
    상기 제1스위칭 회로의 제2출력 단자에서 출력되는 신호를 복수의 자기 헤드별로 설정된 스케일 값에 따른 비율로 조정하여 각각의 자기 헤드에 대응되는 출력 단자로 출력시키는 스케일러 회로를 포함함을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  10. 제7항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 산출된 자기 헤드별 비행 높이에 근 거하여 목표 비행 높이를 유지하기 위한 자기 헤드별로 제1신호의 기준값에 대한 비율값을 결정하고, 상기 결정된 헤드별 제1신호의 기준값에 대한 비율값을 히터 전류 공급 회로에 적용한 후에 최종 서보 패턴을 카피하도록 제어함을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
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