액츄에이터 암 위치제어시의 반복성 런아웃을 보상하기 위한 서보 컨트롤러 및 그 방법

본 발명의 요지는 "Self Calibrating Driving Using Servo Burst for Servo Calibration and Runout Analysis"라는 발명의 명칭으로 1996년 8월 20일자로 출원되어 공동 계류중인 미합중국 특허 출원번호 제 08/699,788호(본 명세서에 참고로 언급됨)의 요지와 관련이 있다.

본 발명은 자기교정(self calibrating) MR 헤드에 기초한 디스크 드라이브에 관한 것으로서, 특히 반복성 런아웃(RRO: repetitive runout)에 응답하여 MR헤드의 정확한 위치제어를 위한 엄베디드(embadded)방식의 독출 및 기록 트랙서보 파라미터를 발생시키는 서보컨트롤러 및 그 방법에 관한 것이다.

자기매체로부터의 정보 독출능력은 자기저항(MR) 헤드 기술을 이용하여 향상될 수 있다. MR 독출헤드 기술로 인해 자기매체 상에 기록된 정보의 영역 밀도가 크게 향상될 수 있다. 전형적인 소형 팩터 디스크 드라이브(small form factor disk drive)의 트랙 밀도의 경우, 인치당 약 2천 개의 이상의 트랙으로 구성된다.

트랙밀도 요구가 점차 커짐에 따라 인치당 트랙수(TPI: Tracks Per Inch)가 보다 증가되고, 고밀도 드라이브의 경우 트랙 부정합(TMR: Track Misregistration) 버짓(budget)은 작아야 한다. 상기 TMR 버짓은 데이터 복구를 방해하기 전에 MR 헤드 위치 또는 정합상태가 트랙 중심으로 부터 벗어나는 것을 허용하기 위한 공차로서 표현될 수 있다. 최대 무에러(error-free) 데이터 복구는 MR 독출 헤드 정합상태를 가능한한 일관되게 트랙 중심에서 유지함으로써 달성될 수 있다.

TMR 버짓은 높은 트랙 밀도로 인해 엄격해 질 수 있기 때문에, 특히, 반복성 런아웃(RRO) 및 비반복성 런아웃(NRRO: non-repetitive runout)에 의해 발생되는 오프셋이 문제거리로 대두될 수 있다. 또한, 공통 액츄에이터 암의 중심으로부터 기록 트랙 및 독출 트랙의 중심이 벗어나면, TMR 관리와 관련한 문제점이 증가할 수도 있다. 독출중인 트랙의 순환시 편심율 형태의 RRO 및, 베어링의 불규칙성으로 인한 워블(wobble)형태의 NRRO가 헤드 부정합 상태를 야기시켜 TMR 버짓이 초과될 수도 있다. 본질적으로 헤드의 부정합 상태를 야기시킬수 있는 과도한 오버슈트(overshoot) 또는 오버정정(overcorrection)을 회피하는 방식으로 보상하지 않는다면, 높은 공차를 갖는 고가의 스핀들 모터를 사용하지 않고도 상기 RRO 및 NRRO로 무에러 데이터 복구를 방지할 수 있다.

RRO는 디스크 구성에서의 구조적 뒤틀림 현상, 디스크 표면의 미세한 굴곡 현상, 디스크 스핀들이 플래터에 대해 그 중심이 약간 벗어난 배치상태 또는 회전시의 고조파로 인해 야기될 수 있다. 또한, NRRO는 전술한 바와 같은 베어링의 불규칙성 등으로 인한 랜덤한 섭동(攝動: perturbations) 및 장동(章動: mutation)에 의해 야기될 수 있다. 상기 RRO 및 NRRO가 발생하는 또 다른 원인은 전형적인 디스크 드라이브의 고속의 회전 속도와 관련이 있다.

전형적인 디스크 드라이브의 회전속도는 5400 RPM 및 7200 RPM으로 고정된다. 따라서, 상기 RRO와 관련된 회전 고조파는 기본 주파수의 배수와 상호연관될 수도 있다. 반면에, NRRO는 그 과도 특성에 기초하여 보상하기가 더욱 어려울 수도 있다. 보다 엄격한 RRO 공차를 구비하고, 정확도가 높은 고가의 스핀들 모터가 이용될 수 있다.

헤드의 위치를 정정하는 것은 디스크의 불규칙성을 다루기 위한 한 가지 방법이 될 수도 있다. 헤드를 위치제어 하기 위한, 그리고 헤드 위치제어에서의 에러를 보상하기 위한 많은 방법들이 존재하기는 하지만, 두가지 기본적인 방법, 즉 데디케이티드 서보(dedicated servo)방식과 엠베디드 서보(embedded servo)방식이 설계자들에 의해 선호될 수 있다. 데디케이트 서보방식 기술에서는 위치제어 정보를 담고 있는 디스크 플래터의 한 면이 사용된다. 단일 전용 헤드가 이용됨으로써, 다른 헤드들은 상기 전용 헤드에 예속된 채 서보 위치제어 플래터 면을 액세스할 수 있다.

데디케이티드 서보 방법은 특히 적은 수의 플래터를 구비한 시스템에서는 디스크 면을 소모시킨다. 엠베디드 서보방식 기술에서는 데이터 트랙 상에 위치제어정보를 포함함으로써 상기 데디케이티드 서보방법과 관련한 한계을 극복할 수 있다. 서보 버스트 패턴은 데이터 트랙을 추종하기 위한 헤드의 시도로서 위치제어를 올바르게 하는데 이용된다.

독출 헤드가 트랙 중심으로부터 벗어남에 따라, 트랙 중심으로 부터의 변위 방향 및 상대적인 변위 크기를 나타내는 한 패턴이 독출될 수 있다. 서보 버스트 패턴을 독출하여 얻어진 정보는 헤드 위치제어 전자소자에 피드백되고, 그에 따라 헤드 위치가 정정될 수 있다.

도 3은 종래의 서보 버스트 패턴 및 그외의 다른 서보 섹터 정보를 예시한 타이밍도이다. 제조공정에서, A,B,C 및 D 버스트를 포함하는 서보 버스트 패턴(307)은 서보 라이터(servo writer)에 의해 디스크 표면 상에 기록된다. 서보 버스트 패턴은 동심 트랙을 따라 외곽 트랙에서 내곽 트랙을 향해 일정한 간격으로 나타나는 서보 섹터 정보 영역 내에 기록된다.

디스크 섹터는 디스크 스핀들에 가까워질수록 트랙부분이 더욱 작아지는 디스크 표면의 파이조각 형태의 영역으로서 나타난다. 상기 서보 버스트 패턴(307) 이외에도, AGC 필드(303), 서보 동기 필드(304), 서보 그레이 코드 필드(305) 및 ID필드(306)가 기록된다. 상기 서보 버스트 패턴(307) 다음에는 데이터 필드(308)가 위치한다. 에러정정코드(ECC: Error Correction Code)(309)는 서보 섹터 정보의 종료부에 기록될 수 있다. 서보 버스트 패턴은 액츄에이터 암의 위치제어를 하기 위한 위치 에러 신호(position error signal)를 발생시키는데 이용된다.

도 4는 종래의 서보 섹터 정보, 서보 게이트 신호와 버스트 윈도우 간의 타이밍 관계를 나타낸 타이밍도이다. 트랙 데이터(400)는 서버 섹터 정보 필드를 포함할 수 있다. 서보 섹터 정보는 A,B,C 및 D 버스트를 포함하는 서보 버스트 패턴을 구비한다. 상기 A,B,C 및 D 버스트는 단일 트랙상에 서보 프리앰블, 서보 어드레스 마크 및 서보 그레이 코드를 기록한 후에 기록될 수 있다.

서보 게이트 신호(401)는 상기 서보 버스트 패턴이 서보 라이터에 의해 기록될때 서보 섹터 정보를 디코딩하기 위한 타이밍을 제어하는데 이용될 수 있다. 서보 버스트 윈도우 타이밍 신호(402)는 서보 라이터에 의해 기록된 A,B,C 및 D 버스트의 기록 타이밍을 제어할 수 있다. 상기 서보 라이터는 디스크 제조중에 서보 섹터내에 서보 버스트 패턴을 기록할 수 있다. 종래의 방법에 있어서 외곽 트랙의 서보 버스트 데이터에 저장된 전체적인 에러는 전체 디스크에 대해 고조파와 관련한 에러를 특성화하는데 이용된다.

드라이브어셈블리와 드라이브 보증서 간에 새로운 편심율이 나타나거나 변경될 경우 서보 라이터에 의해 기록된 서보 버스트에 문제점이 야기될 수 있다. 더우기, 특정 섹터에 대한 서보 버스트 정보에 에러가 발생되어 헤드 트래킹 동작이 상기 특정 섹터내에서 쓸모없게 될 수도 있다.

따라서, 서보 컨트롤러로 모든 트랙에 대한 평균 RRO 에러 값을 계산하는 것이 바람직하다. 또한, 서보 컨트롤러로 후속 섹터에 대한 평균 RRO을 포함하는 서보 파라미터 필드의 트랙 위치에 대한 헤드 위치제어에 관한 다수의 정보를 기록하는 것이 바람직하다. 특히, 독출 및 기록 헤드의 분리된 서보 파라미터 정보가 위치 정정된 필드에 기록되는 것이 바람직하며, 서보 컨트롤러로 현재 서보 파라미터 위치 에러 정보를 비교하고 독출 및 기록 트랙에 대한 독출 신호 진폭을 최대화하기 위해 후속 섹터의 헤드 위치를 정확하게 정정하는 것이 더욱 바람직하다.

따라서, 본 발명의 목적은 디스크 드라이브 시스템에 있어서, 서보 라이터에 의해 기록된 서보 버스트 패턴을 독출하고, 디스크 표면에 기록가능한 독출 및 기록 트랙 서보 파라미터 위치에러 정보를 독출 및 기록 트랙 서보 파라미터 그레이 코드 필드에 발생시킬 수 있는 자기교정 디스크 드라이브 컨트롤러 및 그 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 디스크 드라이브 각 구성요소들의 예시도.

도 2a는 독출/기록 헤드, 디스크 플래터 및 디스크 드라이브 섀시를 포함하는 액츄에이터 암의 기구적 레이아웃 예시도.

도 2b는 자기저항(MR) 독출 헤드 및 기록 헤드 소자들과 액츄에이터 암의 중심 간의 기구적 관계를 예시한 도면.

도 3은 종래의 서보 버스트 패턴 및 그이외의 다른 서보 섹터 정보를 예시한 타이밍도.

도 4는 종래의 서보 섹터 정보, 서보 게이트 신호와 버스트 윈도우 간의 타이밍 관계를 나타낸 타이밍도.

도 5는 그레이 코드 패턴 2 비트의 타이밍을 예시한 타이밍도.

도 6은 서보 버스트의 타이밍을 예시한 타이밍도.

도 7은 서보버스트 패턴 A,B,C 및 D의 예시도.

도 8a는 서보 버스트 패턴 예시도.

도 8b는 독출 서보 파라미터 필드 예시도.

도 8c는 기록 서보 파라미터 필드 예시도.

도 9는 본 발명의 서보 파라미터 필드의 타이밍을 예시한 타이밍도.

도 10은 섹터 경계선을 따른 트랙들상에서의 서보 파라미터 필드의 배치상태를 예시한 도면.

도 11은 디스크상에 서보 파라미터 필드를 기록하기 위한 본 발명의 각각의 기능 단계를 나타낸 제어 흐름도.

도 12는 정상 동작 모드중의 본 발명의 각각의 기능 단계를 나타낸 제어 흐름도.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일면에 따라, 서보 버스트 패턴은 A,B,C 및 D 버스트로서 독출될 수 있고, 서보 버스트 패턴은 서보 프리엠블, 서보 동기 및 서보 그레이 코드 필드 바로 다음의 서보 섹터 정보 영역에서 독출될 수 있다.

서보 버스트 정보 바로 다음에 독출 및 기록 파라미터 필드가 기록될 수 있고, 현재 섹터의 서보 버스트 정보바로 다음에는 그 다음번 섹터의 기록 서보 파라미터 필드가 기록될 수 있다. 서보 버스트 정보 필드 바로 다음에는 정정된 위치를 이용하여 서보 파라미터 어드레스 마크 및, 기록된 다음번 섹터에 대한 위치에러정보를 포함하는 기록 서보 파라미터 그레이 코드 필드가 기록된다. 정정된 위치를 이용하여 독출 서보 어드레스 마크 및, 독출 서보 파라미터 그레이 코드를 기록하여 분리된 기록 서보 파라미터 정보 필드 다음에 바로 독출 서보 파라미터 정보 필드가 기록될 수 있다. A,B,C 및 D 버스트 위치 및 평균에러 정보를 독출하여 발생된 평균 에러 신호를 이용하여 독출 및 기록 헤드에 대한 위치가 초기에 독립적으로 정정될 수 있다. 후속 트랙 액세스 중에 현재 섹터에 대한 서보 파라미터 정보는 후속 섹터에 대한 헤드 위치를 정정하는데 이용될 수 있다.

각각의 서보 파라미터 필드와 독출 및 기록 트랙 서보 파라미터 필드는 서보 섹터 내의 독립적으로 위치제어된 곳에 따로따로 기록될 수 있다. 독출 트랙에 대한 서보 파라미터 정보는 만약 편이(divation)가 작다면 기록트랙에 대한 헤드 위치를 정정하는데 이용될 수 있다. 마찬가지로 기록 트랙에 대한 서보 파라미터 정보는 독출 및 기록 트랙의 편이가 작은 섹터 또는 작은 RRO값의 경우에 독출트랙에 대한 헤드 위치를 정정하는데 이용될 수 있다. 독출 트랙 중심과 기록 트랙 중심 간의 편이가 커거나 또는 RRO값이 큰 경우, 독출 및 기록 헤드에 대해 독립적인 서보 파라미터 정보가 이용될 수 있다.

서보 버스트 패턴은 트랙 중심 위에서 MR독출 헤드의 중심을 결정하기 위해 유용한 방식으로 오프셋되는 별개의 4개 오프셋 버스트로 구성된다. 첫번째 버스트인 버스트 A는 트랙 중심 위치 n의 일측상에서 트랙 간격의 1/2 거리만큼 중심이 오프셋될 수 있다. 버스트 B는 트랙 중심 위치 n의 타측상에서 트랙 간격의 1/2 거리만큼 중심이 오프셋될 수 있다. 버스트 C는 트랙 n+1상에 그 중심이 위치하도록 버스트 A와 동일한 방향으로 트랙 n으로 부터 전체 트랙만큼 중심이 오프셋된 채 독출될 수 있다. 버스트 D는 트랙 n상에 그 중심이 놓일 수 있다. 상기 버스트 A,B,C 및 D는 앞에서 독출중인 것으로 기술되었지만, 초기에는 동일한 지점에서 기록되어야 한다.

오프셋 패턴 A,B,C 및 D는 디스크 조립 중에 서보 라이터에 의해 초기에 기록될 수 있다. 상기한 서보 라이터에 의한 기록동작으로 인해, 정확한 서보 타이밍으로, 공지된 서보 섹터 위치에 따라 서보 버스트 패턴의 기록이 보장된다. 정확한 서보 섹터 위치에서 일정한 타이밍으로 기록 헤드 회로에 의해 교정버스트패턴에 대한 후속 기록동작이 디스크 교정 및 보증으로 수행될 수 있다. 트랙 추종 모드에서 교정버스트패턴을 기록함으로써 액츄에이터 암의 위치 변화와 관련한 오프셋의 변화에 대한 계산이 보장된다.

독출 및 기록 헤드는 액츄에이터 암의 중심을 따라 상호 인접한 상태로 위치할 수 있기 때문에 상기 독출 및 기록 헤드는 단일 트랙 위에서 정렬될 수 있다. 트랙 추종 모드에서의 MR 독출 헤드소자 및 유도성 기록 헤드는 디스크 표면상의 서보 섹터의 서보버스트 패턴 데이터가 MR 헤드소자에 의해 독출된 다음, 서보섹터가 기록 헤드를 통과할 때 바로 교정버스트패턴이 기록됨과 거의 동시에 작동될 수 있다.

트랙 추종 모드에서 서보 버스트 필드 바로 다음에 독출 및 기록 서보 파라미터 필드가 기록될 수 있다. 위치제어정보는 서보 버스트 A,B,C 및 D로 부터 독출된 위치 에러 값의 평균값에서 유도될 수 있다. 서보 데이터 버스트 A,B,C 및 D의 상대 진폭으로부터 얻어진 정보가 이용되어, 서보 버스트가 독출되고 에러신호가 발생된다.

수차례의 회전시의 평균 에러값이 계산되어 메모리에 저장되고, 이 평균에러값은 다음번 섹터에서의 에러를 예측하는데 이용될 수 있다. 다음번 섹터에 대해 독출 및 기록 서보 파라미터 필드를 기록하기에 앞서 평균에러 정보를 이용하여 헤드 위치에 대한 정정이 이루어 진다. 디스크 드라이브의 제조공정중, 초기에 서보버스트 패턴이 서보 라이터에 의해 기록될 수 있는 반면, 교정버스트 패턴은 교정 및 보증시에 그리고, 독출값이 서보 버스트 에러에 대한 평균 에러와 일치되어야 할때 기록될 수 있다. 서보 버스트 에러와 교정버스트 에러 간의 중요한 차이점은 서보 루프 회로의 문제점을 나타낼 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하며, 본 발명에 따른 방법 및 장치는 본 발명의 정신으로 부터 일탈함이 없이 다른 실시예에서도 유사한 방식으로 적용될 수 있고, 도면 전체를 통하여 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

도 1은 디스크 드라이브 각 구성요소들의 예시도이다. 디스크 드라이브(100)는 스핀들(104), 디스크 플래터 표면(102), 액츄에이터 암(114), 헤드 캐리어(110), 서보 위치제어 모터(116), 카운터 밸런스 암(118), 서보 컨트롤러(120) 및 서보 제어 회로 기판(122)를 포함한다. 상기 디스크 플래터 표면(102)는 자기 정보를 저장하기에 적합한 강자성 물질로 코팅될 수 있다.

상기 디스크 플래터 표면(102)은 스핀들 모터 구동기에 의해 비교적 높은 회전 속도 전형적으로는 5400 rpm으로 구동될 수 있다. 상기 액츄에이터 암(114)은 서보 위치 선정 모터(116)에 의해 구동될 수 있다. 독출 헤드소자 및 기록 헤드소자는 액츄에이터 암(114)의 일단부에 고정된 헤드 캐리어(110)에 고정된다. 상기 독출헤드 소자는 자기저항 헤드 또는 MR의 종류로서 이 기술분야에서 공지되어 있는 반면, 상기 기록헤드 소자는 유도성 헤드의 종류로서 이 기술분야에 공지되어 있다.

도 2a는 독출 및 기록 헤드, 디스크 플래터 및 디스크 드라이브 섀시를 포함하는 액츄에이터 암의 기구적 레이아웃 예시도이다. 디스크 드라이브 섀시(200)는 디스크 플래터를 고속으로 구동시키기 위한 스핀들 모터, 헤드 캐리어(110) 상에 배치된 독출 및 기록 헤드의 위치제어를 위한 액츄에이터 암(210)을 지지할 수 있다. 또한, 디스크 드라이브 섀시는 본 발명의 컨트롤러를 포함하는 구동전자소자를 지지하는데 이용될 수 있다.

도 2b는 MR 독출 및 기록헤드 소자와 액츄에이터 암 중심 간의 기구적 관계를 나타낸 도면이다. 독출헤드 소자(201)의 중심은 헤드 캐리어(110)쪽에 가능한 가깝게 위치한다. 상기 헤드 캐리어(110)의 중심축(203)과 독출헤드 소자(201) 간의 오프셋은 본 발명의 바람직한 실시예에서 보상될 주요 오프셋이 될 수 있다.

기록헤드 소자(202) 역시 상기 독출헤드 소자(201)에 인접한 위치에서의 헤드 캐리어(110)의 중심 축(203)의 중심에 위치할 수 있다. 기록헤드 소자(202)의 오프셋은 실제 트랙 위치로 직접 이동될 수 있고, 독출이 이루어질 때까지는 실제 트랙 위치 상에서의 피드백이 이용될 수 없기 때문에 상기 독출헤드 소자(201)는 서보 버스트 패턴 및 보정 버스트 패턴을 독출하여 기록헤드 소자(202)의 오프셋을 결정하는데 이용될 수 있다. 오프셋은 헤드 캐리어(110)의 중심축(203)의 어느 한쪽에서 발생할 수 있는데, 0과 동일할 수도 있다.

또한 기록 헤드소자(202)는 또한 상기 중심축(203)으로부터 오프셋될 수 있다. 오프셋은 헤드 캐리어(110)의 중심축(203)의 어느 한쪽에서 발생할 수 있는데, 0과 동일할 수도 있다. 이러한 오프셋은 상기 중심축(203)의 동일한 쪽에서 또는 중심축(203)의 다른 쪽에서 발생될 수 있다.

배치 에러 오프셋 뿐만 아니라 헤드의 전기적 중심도 실제 헤드의 기구적 중심에 정확히 일치하지 않는다. 비록 헤드 제조업자들은 헤드의 전기적 중심과 기구적 중심과 일치시키고자 하지만, 기구적 중심과 전기적 중심 간의 미세한 차이를 검출하여 정정하는 것은 경제적면에서 실행가능성이 없다.

본 발명은 디스크 드라이브 표면으로부터/에 데이터를 독출/기록할 때, 트랙 중심으로부터 편이를 야기시킬 수도 있는 기구적 오프셋 및 기타 다른 이상 변화의 차를 정정하는데 이용될 수 있다. 그러한 외란(disturbance)에 포함되는 반복성 런아웃 RRO는 독출 및 기록 헤드에 대응하는 서보 파라미터 필드내에 RRO와 관련된 정보를 저장함으로써 보상될 수 있다. 서보 파라미터 필드는 정정된 헤드 위치들을 독립적으로 이용하여 서보 버스트 정보 바로 다음에 기록될 수 있다. 컨트롤러 회로에 의해 서보 파라미터 정보가 보다 잘 독출되도록 하기 위해 서보 파라미터 정보는 그레이 부호화될 수도 있다.

도 5는 2비트로 구성된 그레이 코드 패턴의 타이밍을 예시한 타이밍도이다. 그레이 부호화된 서보 파라미터 정보의 각 비트는 9 시간(T) 상수를 가질 수 있다. 바람직한 실시예로서 시간 상수는 25ns가 될 수도 있다. 비트 500은 논리 1비트가 중성영역에 의해 추종되어 상호 인접하게 발생하는 쌍극성 플럭스 천이로 특징화되지를 나타내고 있다. 비트 501은 논리 0이 중성영역에 의해 분리되는 단극성의 플럭스 천이 및 대향 극성의 플럭스로 특징화되는지를 나타내고 있다.

도 6은 서보 버스트의 타이밍을 예시한 타이밍도이다. 서보 프리앰블(600)은 서보 버스트 정보가 시작하는 장소를 확인하고 타이밍 회로를 동기화시키기 위한 서보 버스트 정보에 우선할 수 있다. 상기 서보 프리앰블(600)은 408 시간 상수를 가질 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 시간 상수가 40 MHz의 서보 라이터 클록 주파수에 대응하는 25ns로 될 수 있다. 서보 어드레스 마크(601)는 15 시간 상수를 갖는 두 개의 중성영역 사이에서의 단일 천이를 포함할 수도 있다. 서보 프리앰블(600) 다음의 서보 어드레스 마크(601)는 서보 파라미터/서보 버스트 정보를 확인 및 동기화시키기 위한 서보 디코딩 회로에 의해 이용될 수 있다.

서보 어드레스 마크(601) 다음에 있는 서보 헤드/섹터 필드(602)는 드라이브 서보 파라미터/서보 버스트 정보에 관한 어떤 헤드 및 섹터가 대응하는지를 확인할 수 있다. 서보 헤드/섹터 필드(602)는 시간 상수당 25ns인 전체 99 시간(T) 상수를 가질 수 있다. 서보 그레이 코드 필드(604)는 실린더 어드레스 정보 섹터를 부호화하는데 이용될 수 있다.

헤드가 섹터에 도달하기 전에 미리 그 헤드를 위치제어하기 위해 위치 정정 정보가 먼저 하나 이상의 섹터의 서보 파라미터 필드내에 제공될 수 있다. 그레이 코드의 부호화를 수행하기 위해 각 비트가 어떻게 부호화되는지에 대한 상세가 도 5에 나타나 있다. 기본적으로 그레이 코드는 현재 코드 벡터로부터 후속하는 다음번 코드 벡터로의 천이 당 단 하나의 비트만이 변경되는 콘볼루션 코드일 수도 있다. RRO의 크기 및 그에 따른 트랙 상에 있는 헤드를 위치제어하기 위한 정정인자를 나타내기 위해 본 발명에서는 서보 파라미터 필드내 있는 그레이 코드가 이용될 수 있다.

서보 그레이코드 필드(604)는 시간당 상수 25ns인 117 시간(T) 상수를 가질 수 있다. 패드필드(605)는 그레이코드 데이터로부터 버스트 데이터를 분리시키는데 이용될 수 있고, 시간당 상수 25ns인 6 시간(T) 상수를 가질 수 있다. A,B,C 및 D 버스트 데이터는 트랙 중심 및 대응 헤드의 상대 오프셋를 결정하는데 이용될 수 있다. 마지막으로 제2 패드 필드(607)는 다른 트랙 데이터로 부터 서보 버스트 정보를 분리시키는데 이용될 수 있다.

도 7은 A,B,C 및 D 서보 버스트 패턴을 예시한 도면이다. 전술한 바와 같이 A,B,C 및 D 서보 버스트 정보는 디스크 조립시에 서보 라이터에 의해 기록된다. 트랙 0은 기준 프레임으로서 상기 트랙 0에 대응하는 C 버스트는 트랙 -1 상에 그 중심이 위치한다. D 버스트는 트랙 0 상에 그 중심이 위치하는 반면 A 및 B 버스트는 버스트 A 경우의 트랙 0와 트랙 -1 사이에 그리고, 버스트 B 경우의 트랙 0와 트랙 1 사이에 위치할 수 있다.

도 8a는 서보 버스트 패턴과 독출 및 기록 서보 파라미터 필드를 예시한 도면이고, 도 8b는 서보 버스트 패턴과 분리된 독출 및 기록 서보 파라미터 필드 배치를 예시한 도면이며, 도 8c는 독출 및 기록 동작에 이용되는 서보 버스트 패턴 및 결합된 서보 파라미터 필드 배치를 예시한 도면이다.

서보 버스트 정보(800)는 도 6에서 설명된 바와 같이 타이밍을 갖는 필드를 포함할 수 있다. 기록트랙 서보 파라미터 필드(801)는 후속 섹터에 대한 기록 트랙 RRO에 관한 정보를 포함할 수 있다. 독출 트랙 서보 파라미터 필드(802)는 후속 섹터에 대한 독출 트랙 RRO에 관한 정보를 포함할 수 있다.

일반적으로 RRO로 인한 트랙 중심으로부터의 편이가 트랙 폭의 약 30%보다 적은 경우, 독출 및 기록 헤드에 대한 서보 파라미터 정보는 디스크 표면의 오버헤드를 세이브하기 위해 트랙 서보 파라미터 필드(810) 내에 결합될 수 있다. 이러한 서보 파라미터 필드는 독출 트랙 중심 및 기록 트랙 중심의 가운데부분 쯤에 기록될 수 있다. 상기 서보 파라미터 필드는 독출 또는 기록 동작 중에 다시 독출될 수 있다.

그러나, 30% 이상의 오프셋은 현재 디스크 동작이 독출 동작인지 아니면 기록 동작인지의 여부에 따라 기록 및 독출 트랙 서보 파라미터 필드(801,802)가 개별적으로 독출되도록 요구되어진다. 디스크 동작에 무관하게 디스크로부터 디코딩된 서보 파라미터 정보를 이용하여 트랙킹의 정확도를 판정하기 위해 후속 독출동작이 수행될 수 있다.

기록 트랙 서보 파라미터 패드(803)는 서보 버스트 패턴(800)으로 부터 기록 트랙 서보 파라미터 필드(801)를 분리시키는데 이용될 수 있다. 기록 트랙 서보 파라미터 어드레스 마크(804)는 디코딩 회로를 동기화시키는데 이용될 수 있다. 단순화된 서보 파라미터 어드레스 마크(예컨데, 단순한 DC소거 마크)가 이용될 수 있다.

기록 트랙 서보 파라미터 그레이 코드(805)는 RRO소거값을 나타내는 인코딩 정보 및 후속 섹터의 기록 트랙에 대한 오프셋에 관한 다른 인코딩 정보를 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 독출 트랙 서보 파라미터 패드(806)는 기록 트랙 서보 파라미터 필드(801)로 부터 독출 트랙 서보 파라미터 필드(802)를 분리시키는데 이용될 수 있다. 독출 트랙 서보 파라미터 어드레스 마크(807)는 디코딩 회로를 동기화하는데 이용될 수 있다.

마지막으로, 독출 트랙 서보 파라미터 그레이 코드(808)는 RRO소거값을 나타내는 인코딩 정보 및 후속 섹터의 독출 트랙에 대한 다른 인코딩 정보를 포함할 수 있다. 만약, j가 현재 섹터라면, 서보 파라미터 정보 필드에 저장된 정보는 j+n번째 섹터(여기서, n은 1보다 큰 값이고, 최대 번호의 섹터보다 작다)에 대응하는 것으로서 특징화될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, n은 1,2,3 또는 그 보다 클 수도 있다. n=1로 설정하는 것이 대부분의 경우에 적당하다.

전술한 바와 같이 기록 트랙 서보 파라미터 필드(801)는 서보 버스트 패턴(800)으로부터 얻은 정정된 위치제어를 이용하여 기록될 수 있다. 서보 버스트 패턴(800)은 디스크 조립중에 서보 라이터에 의해 기록될 수 있다. 서보 버스트 패턴(800)으로 부터 디코딩되고 A,B,C및 D 버스트 패턴을 독출하여 유도된 정정 정보를 이용하여, 오프셋 값에 따른 조절된 트랙 위치에서 기록 트랙 서보 파라미터 필드(801)가 기록될 수 있다. 독출 트랙 서보 파라미터 필드(802)의 경우, 서보 버스트 패턴(800) 및 기록 트랙 서보 파라미터 필드(801)의 이전 독출으로 부터의 정정 정보는 독출 트랙 서보 파라미터 필드(802)를 정정된 위치에 기록하는데 이용될 수 있다. RRO 및 다른 소스로 인한 오프셋은 부호화되어, 독출 트랙 서보 파라미터 필드(802) 및 기록 트랙 서보 파라미터 필드(801)에 대한 서보 파라미터 그레이 코드 필드내에 기록될 수 있다. 상기 부호화된 오프셋은 후속 섹터에 대응될 수 있다.

독출 트랙 및 기록 트랙에 대한 결합된 서보 파라미터 필드(810)로부터의 서보 파라미터 정보를 이용하면 적은 오프셋은 보상될 수 있다. 과도 오프셋 즉, 트랙 폭의 약 30% 정도 더 큰 오프셋의 경우에는 현재 디스크 동작에 따라 각각의 서보 파라미터 필드로 부터 오프셋 정보가 독출되어야 한다. 예컨데, 현재 디스크 동작이 독출 동작이고 오프셋이 트랙폭의 30%정도 더 큰 경우이면, 위치 정정 정보는 트랙 서보 파라미터 필드(802)로부터 독출될 수 있다.

이와는 반대로, 약 30%의 오프셋 에러와 결합된 기록 동작의 경우, 기록 트랙 서보 파라미터 필드(801)로부터 독출된 정정 정보가 요구된다. 트랙 폭의 약 30%정도 더 작은 오프셋 에러로 인해, 독출 및 기록 동작에 대한 정정 정보가 결합된 트랙 서보 파라미터 필드(810)로부터 독출됨으로써 서보 오버헤드가 세이브된다.

도 9는 본 발명의 독출 및 기록 서보 파라미터 필드의 타이밍을 나타낸 타이밍도이다. 서보 패드(900)는 단위 시간 상수가 25ns가 되는 3,6 시간 상수 기간을 가질수 있다. 서보 파라미터 어드레스 마크(901)는 각각 15, 25ns 시간 상수를 갖는 두개의 중성 영역 사이에 중심이 위치하는 펄스를 포함할 수 있다.

단순한 DC소거를 갖는 서보 파라미터 어드레스 마크(904)는 상기 서보 파라미터 어드레스 마크(901)를 교체하기 위한 대체물로서 이용될 수 있다. 서보 파라미터 그레이 코드 필드(902)는 RRO및 다른 소스로 인한 오프셋을 나타내는 부호화 정보를 포함할 수 있다. 마지막으로, 서보 패드(903)는 후속 데이터 필드로 부터서보 파라미터 정보를 분리시키는데 이용될 수 있다.

도 10은 섹터 경계를 따라 트랙상에서 서보 파라미터 필드를 배치한 상태를예시한 도면으로서, 디스크 표면이다. 디스크 표면은 디스크의 외곽주변을 중심으로 외곽 트랙에서 부터 디스크 스핀들 근처의 내곽 트랙까지 형성된 일련의 동심 트랙을 구비한다.

트랙이외에도 디스크 표면은 반경만큼 분할되고 내곽 트랙 세그먼트에서 부터 외곽 트랙 세그먼트까지 많은 트랙 세그먼트를 포함하는 섹터로 분할될 수 있다. 드라이브 기술 및 밀도에 따라 섹터의 크기 및 갯수가 변할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 디스크 표면은 72개의 서보 섹터로 분할될 수 있다.

전형적인 섹터는 그 내부에 포함되는 동심 트랙의 세그먼트들을 에워싸고 있다. 섹터는 스핀들 중심으로부터 외향하여 연장하는 반경선에 의해 경계가 형성되고, 약 5도정도 떨어져 있다. 트랙 n(1002)는 기준용으로서 현재 트랙으로 생각한다.

트랙들은 m트랙 드라이브에 대해 트랙 n+1(1001) 내지 트랙 n+m(1000)과 같이 연속된 번호로 상호 나란히 배치된다. 이와 마찬가지로, 섹터는 현재 섹터의 기준인 섹터 i(1003), 섹터 i+1(1004) 내지 j 섹터 구분된 드라이브의 섹터 i+j(1005)를 이용하여 표시될 수 있다. 다시 한 번 더 언급하면, 바람직한 실시예 경우에 j는 약 72가 될 수 있다.

서보 정보 필드(1006)는 섹터 경계에 있는 매 트랙 마다에 배치될 수 있다. 상기 서보 정보 필드는 섹터번호로서 디스크 표면 상에서 특정 서보 파라미터 정보 필드가 관련된 위치를 확인하는 헤드 및 섹터 번호를 포함할 수 있다. 섹터 및 트랙에 관한 서보 파라미터 정보에 번호를 부여하는 것은 바람직한 실시예로서 중요하다. 즉 섹터 i 및 트랙 n에 저장된 주어진 서보 파라미터 정보 필드는 섹터 i+j및 트랙 n에서의 위치 정정하는데 이용가능하다. 여기서, k는 1보다 커거나 같고 섹터 j의 최대 번호보다 작다

따라서, 액츄에이터 암의 위치 정정은 이러한 위치 정정이 요구되는 섹터에 앞서 미리 이루어 질 수 있다. 상기와 같은 피드 포워드 효과(feed forward effect)로 인해 현재 샘플에 대한 임계 명령 출력 루틴의 위치정정값을 얻는데 필요한 계산 시간을 제거함은 물론, 이전 샘플에 대한 비임계 명령제어 루틴의 정정에 필요한 계산을 함으로써 서보 제어 명령 출력 지연 시간이 단축된다.

도 11은 디스크 상에 서보 파라미터 필드를 기록하기 위한 본 발명의 각각의 기능 단계를 나타낸 제어 흐름도이다. 1102단계에서는, 다른 존에 대한 기록트랙 및 독출 트랙 교정을 수행한다. 1103단계에서는, 트랙 0부터 시작하여, 기록 트랙 중심과 독출 트랙 중심 간의 오프셋에 기초하여 두개의 분리된 서보 파라미터 필드를 이용할 것이지 아니면, 하나의 결합된 서보 파라미터 필드를 이용할 것이지 결정한다.

1104 단계에서는, 오프셋값이 작은 경우 독출 및 기록 동작을 위해 하나의 결합된 서보 파라미터 필드를 이용한다. 독출 트랙 중심과 기록 트랙 중심 사이의 중간 영역에서 트랙 추종을 수행한다. 1105단계에서는, 독출 트랙과 기록 트랙 간의 오프셋값이 클 경우에 독출 트랙과 기록 트랙에 대해 하나의 서보 파라미터 필드를 이용한다. 기록 파라미터 필드를 기록하는 경우에는 기록 트랙상에서의 트랙 추종을 시용하고, 독출 파라미터 필드를 기록하는 경우에는 독출 트랙상에서의 트랙 추종을 사용한다.

1106단계에서는, 서보 버스트 A,B,C 및 D를 트랙 추종 중에 독출한다. A,B,C및 D 오프셋 서보 버스트는 디스크 조립중에 서보 라이터에 의해 디스크 표면에 기록된 서보 섹터 정보로부터 독출될 수 있다. 상기 서보 섹터 정보는 A,B,C 및 D 오프셋 서보 버스트의 상대 진폭을 측정하고 상대 진폭의 크기에 따른 트랙 중심 편이를 계산함으로써 액츄에이터 암의 위치제어를 올바르게하는데 이용될 수 있다. A,B 버스트 진폭은 평균 진폭과 동일해야 하는 반면, 버스트 C는 0 진폭이어야 하고, 트랙 중심에 위치하는 버스트 D는 최대 진폭이어야 한다.

1107단계에서는, 다중 회전시에 샘플링된 모든 섹터에 대해 평균 RRO 오프셋 에러를 계산한다. 서보 섹터 정보로부터 샘플들을 많이 취할수록 RRO의 값은 더 정확해 진다. 기록 트랙 중심의 정합을 위해 RRO오프셋의 평균값을 계산하는데는 20내지 25개의 샘플이 이용될 수 있다.

1108단계에서는, 현재 서보 섹터의 서보 파라미터 필드에 다음번 서보 섹터 RRO보상값을 기록한다. 이러한 평균 RRO을 나타내는 서보 파라미터 정보는 기록 트랙 서보 파라미터 정보를 위해 저장된 섹션에 그레이 부호화되고 기록될 수 있다. 또한, i+k; k＜j 섹터는 기록 트랙 서보 파라미터 정보를 위해 저장된 섹션에 그레이 부호화되고 기록될 수 있다. 여기서, i는 현재 섹터 번호이고, k는 1보다 크거나 같고 섹터 j의 최대번호까지이다. 전형적으로 k=1이다. RRO 보상값을 섹터에 기록함으로써 상기 보상값은 진행 섹터에 대해 얻어진 시간및 RRO 보상에 앞서 독출될 수 있다.

1109단계에서는, 2개의 분리된 서보 파라미터 필드가 요구되는 경우 독출 및 트랙 및 기록 트랙에 대해 상기 1106 내지 1108단계를 반복 수행한다. 독출 트랙의 중심을 정합하기 위해 평균 RRO을 계산하는 기록 트랙의 경우와 유사한 방식으로, 독출 트랙의 중심을 결정하기 위한 소정수의 샘플이 취해진다. 평균 RRO를 나타내는 서보 파라미터 정보는 독출 트랙 서보 파라미터 정보를 위해 저장된 섹션에서 그레이 부호화되고 기록되는데 이용될 수 있다. 또한, i+j 섹터의 위치제어 에러는 기록 트랙 서보 파라미터 정보를 위해 저장된 섹션에서 그레이 부호화되고 기록될 수 있다. 여기서, i는 현재 섹터 번호이고, k는 1보다 크거나 같고 섹터 j의 최대번호까지이다. 전형적으로 k=1이다.

1110단계에서는, 디스크 상의 모든 트랙에 대해 상기 1102단계 내지 1109 단계를 반복 수행한다.

도 12는 정상 동작 모드중의 본 발명의 각각의 기능 단계를 나타낸 제어 흐름도로서, 정상 동작 모드의 시작은 1201단계로 표시되어 있다. 정상 동작 모드수행중에 서보 파라미터 정보의 RRO 보상 필드는 상기 트랙에 대한 RRO를 소거하는데 이용되고, 상기 서보 파라미터 정보의 제어 필드는 펌웨어 제어, 서보 결함 관리 및 보상을 위해 이용될 수 있다. 1202단계에서는, 각각의 기록 또는 독출 동작을 위해 기록트랙 중심 또는 독출트랙 중심으로 탐색동작을 수행한다. 1203단계에서는, 서보 ISR루틴에서 서보 버스트 필드를 리드백(read back)한다. 1204 단계에서는, 서보 파라미터 필드를 리드백한다.

1205단계에서는, 현재 서보 섹터 샘플 i에 대한 서보 명령 출력을 계산하기 위해 서보 버스트 필드를 이용한다. 이전의 서보 섹터 샘플 ik(여기서, k는 1이 바람직함)에서의 서보섹터 샘플 i에 대해 RRO 보상값이 계산된다. 상기 최초의 ISR 루틴은 헤드가 다음번 섹터에 도달하기 전에 RRO가 보상될 필요가 있을 때, 시간 상으로 임계가 될 수도 있다.

1206단계에서는, RRO보상 위한 RRO 보상 필드 및 구동제어 동작 위한 다른 제어 필드를 추출한다. 1207단계에서는, 런아웃(runout) 계산, 제어 기능 수행, 및 다음번 서보 섹터 샘플 i+k에 대한 셋업을 하는데 상기 RRO 보상 필드 및 구동 제어 필드를 사용한다. 후자인 ISR 루틴은, 헤드가 다음번 서보 섹터 i+k에 도달하기에 앞서 미리 상기 계산이 이루어질 때에는 시간상으로 임계가 아닐 수 있다.

1208 단계에서는, 이들 시간상 비임계 구동 및 서보 제어 기능을 ISR 루틴에서 수행한다. 1209단계에서는, ISR루틴으로부터 리턴하면서, 상기 프로세스를 종료한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 독출 및 기록 헤드의 분리된 서보 파라미터 정보가 위치 정정 필드에 기록될 수 있고, 서보 컨트롤러로 현재 서보 파라미터 위치 에러 정보를 비교하고 독출 및 기록 트랙에 대한 독출 신호 진폭을 최대화하기 위해 후속 섹터의 헤드 위치를 정확하게 정정할 수 있으며, 디스크 드라이브 시스템에 있어서, 서보 라이터에 의해 기록된 서보 버스트 패턴을 독출하고, 디스크 표면에 기록가능한 독출 및 기록 트랙 서보 파라미터 위치에러 정보를 독출 및 기록 트랙 서보 파라미터 그레이 코드 필드에 발생시킬 수 있다.

지금까지, 특정의 바람직한 실시예 및 그 대체 실시예와 관련하여 본 발명이 상세히 개시되고 설명되었지만, 상기 본 발명에 대한 개시는 단지 본 발명의 적용예에 불과한 것이고, 본 발명을 수행하기 위한 최상 모드로서 본 명세서에 개시된 특정 실시예에 국한되는 것은 아니다.

또한, 하기 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 일탈하지 않는 범위내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변경될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

예컨대, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 정보 신호를 기록하고 독출 신호를 발생시키는데 유도성 헤드 및 MR 헤드가 이용되는 한편, 본 발명은 액츄에이터 암 위치에 대한 헤드 정렬이 중요하게 고려되는 소정 방식의 헤드 기술에 있어서의 오프셋을 실제로 보상하는데 이용될 수 있다.

이와 마찬가지로, 본 발명의 버스트 패턴은 예컨대, A 버스트가 트랙 위치 n-0.5에 그 중심이 위치하고, B 버스트가 트랙 위치 n+0.5에서 그 중심이 위치하며,C 버스트가 트랙 위치 n-1에서 그 중심이 위치하고, D 버스트가 트랙 위치 n에 그 중심이 위치하는 패턴으로 디스크 표면상에 기록된 일련의 A,B,C 및 D 버스트로 구성될 수 있는 반면, 상기 패턴은 그 역이 될 수도 있다. 더우기, 비록, 바람직한 실시예의 컨트롤러 회로가 상호연결된 디바이스에 연결된다 하더라도, 본 발명은 본 발명의 정신과 분야에서 일탈함이 없이 집적 회로를 포함할 수 있다.