KR20090023700A

KR20090023700A - 판독/기록 헤드의 위치를 제어하는 방법 및 판독/기록 헤드를 테스트하는 장치

Info

Publication number: KR20090023700A
Application number: KR1020097000916A
Authority: KR
Inventors: 마이클 앨런 마일즈
Original assignee: 지라텍스 테크놀로지 리미티드
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2009-03-05
Also published as: MY144143A; GB2454105B; HK1125485A1; US7835106B2; JP2009541912A; GB2454105A; US20090310245A1; CN101479791A; GB0822407D0; WO2008001062A1; JP4879322B2; CN101479791B

Abstract

테스트 장치(1) 내의 디스크(2)와 관련하여 판독/기록 헤드(4)의 위치를 제어하는 방법이 개시된다. 테스트 장치(1)는 헤드(4)를 위치 결정하는 포지셔너(7)를 갖는다. 포지셔너(4)는 포지셔너(7)에 의해 얻어지는 실제 위치를 측정하는 센서(12)를 갖는다. 상기 방법은 포지셔너(7)에 의해 얻어지는 실제 위치를 측정하는 센서 신호(13)를 생성하는 단계; 상기 헤드(4)에서 검출된 상기 디스크(2)와 관련된 상기 헤드(4)의 위치 에러 신호(20)를 생성하는 단계; 상기 헤드 위치 에러 신호(20)를 고역 통과 필터링(21)하고, 상기 센서 신호(13)를 이들 두 신호 사이에 주파수의 중첩이 거의 없도록 저역 통과 필터링(14)하는 단계; 및 상기 헤드(4)의 어떤 드리프트에 대응하는 상기 헤드 위치 에러 신호(20)로부터 저주파수 헤드 에러 신호(24)를 도출하는 단계를 포함한다.

판독/기록 헤드, 디스크, 테스트 장치, 포지셔너, 센서, 저역 통과 필터

Description

판독/기록 헤드의 위치를 제어하는 방법 및 판독/기록 헤드를 테스트하는 장치{METHOD OF CONTROLLING THE POSITION OF A READ/WRITE HEAD AND APPARATUS FOR TESTING A READ/WRITE HEAD}

본 발명은 판독/기록 헤드의 위치를 제어하는 방법 및 판독/기록 헤드를 테스트하는 장치에 관한 것이다.

실시예들에서, 본 발명은 일반적으로 당업계에 "스핀-스탠드(spin-stands)"로 널리 알려진 바과 같은 자기 헤드 테스터에 관한 것이다.

스핀 스탠드는 먼저, 연구 및 개발 중에 디스크 드라이브의 다양한 성분들 예컨대, 헤드, 디스크 및 채널의 성능이 평가되어 최적화될 수 있게 사용하는 도구로서 개발되었다. 현재는 디스크 드라이브 생산 분야에서 디스크 드라이브 유닛에 조립되기 전에 생산된 각 판독/기록 헤드나 디스크를 테스트하도록 스핀 스탠드를 사용하는 것도 일반적이다.

당업계에 공지된 일반적인 테스트 장치는 디스크가 장착되어 테스트 하에 헤드에 대해 판독 및 기록될 수 있는 모터 구동 스핀들과, 테스트 하에 헤드를 지지하고 회전될 때 디스크 상에 헤드를 "움직이게 하는" 지지 어셈블리를 포함한다. 테스트 장치는 헤드가 디스크 위에 위치 결정될 수 있게 하는 수단을 또한 포함한 다. 이것은 일반적으로, 디스크의 표면 위의 어디에나 헤드를 위치 결정하는 X-Y 위치 결정 스테이지와 같은 비정밀 위치 결정 디바이스를 포함한다. 비정밀 위치 결정 디바이스는 디스크 상의 테스트 트랙의 영역에 근사적으로 헤드를 위치시키는 데 사용된다. 압전 소자 액추에이터(piezo-element actuator) 또는 유사한 나노포지셔너(nanopositioner)와 같은 정밀 위치 결정 디바이스는 일반적으로, 헤드의 정밀 위치 결정을 위해 또한 제공된다. 정밀 위치 결정 디바이스는 트랙의 중심 위에 헤드를 찾아서 위치시킨 후, 트랙 중심으로부터 헤드를 작은 증분만큼 "마이크로조그(micro-jog)"하는 데 사용된다.

테스트를 행할 때, 헤드는 먼저, 트랙의 중심 위에 위치되고, 정밀 위치 결정 디바이스가 그 후 헤드를 트랙 상의 또는 트랙에 가까운 다양한 방사상의 위치에 위치시키는 데 사용된다. 테스트 데이터가 트랙에 기록되고, 이후 헤드의 다양한 방사상의 오프셋에서 헤드에 의해 다시 판독된다. 일반적으로 판독은 노이즈를 제거하도록 각 오프셋에서 디스크의 수 회전에 대해 취해져야 한다. 이 방법으로, 예컨대, 소위 비트 에러 레이트(BER: Bit Error Rate) 배쓰터브(bathtubs), 트랙 스퀴즈(squeeze), 트랙 중심, 판독/기록 오프셋 등을 포함하는 일련의 테스트가 행해질 수 있다. 예를 들면, 비트 에러 레이트(BER) 배쓰터브 테스트는 트랙 중심선(TCL)에 관련된 헤드의 다양한 방사상의 오프셋에서 트랙으로부터 데이터를 판독할 때 BER을 결정하는 것으로 이루어진다. 그래프는 오프셋에 대한 BER로 도시된다. 배쓰터브의 예들이 도 1에 도시된다.

어떤 일반적으로 채용되는 테스트 기술에서, 정밀 위치 결정 디바이스는 정 밀 위치 결정 디바이스에 의해 얻어지는 실제 위치를 결정하는 고정밀 내부 센서를 갖는다. 이 위치 조건은 일반적으로 (나노미터 미만의 단위의) 고정밀이다. 위치 조건은 포지셔너 에러 조건 즉, 위치 결정 시스템에 입력되는 헤드의 원하는 위치(소위 "명령받은 위치")와 정밀 위치 결정 디바이스에 의해 얻어지는 실제 위치 사이의 차이를 생성하기 위해 네거티브의 피드백 루프에 피드백될 수 있다. 이 포지셔너 에러 조건은 일반적으로, 또한 고정밀하고, 정밀 위치 결정 디바이스용 서보 제어기로 피드백되며, 어떠한 에러를 감소하거나 제거하여 더욱 정확한 위치 결정을 달성하도록 배치된다. 그러나, 이 피드백 제어를 갖는 정밀 위치 결정 디바이스에도 불구하고, 정밀 포지셔너의 센서에 의해 "볼 수 없는" 에러의 소스로 인해, 명령받은 헤드 오프셋과 디스크 상의 위치에 관련된 실제의 헤드 오프셋 사이에 도입된 어떤 에러를 결정하는 시스템의 방법이 없다. 이것은 트랙 중심에 관련된 다양한 오프셋에서의 헤드의 위치 결정이 여전히 큰 범위의 개방 루프에 대한 것임을 의미한다.

실제로, 이것은 다양한 소스로부터의 특히, 열 드리프트로부터 및 디스크 및/또는 스핀들의 진동 모드의 노이즈가 시스템에 영향을 줄 수 있어, 원하는 오프셋을 얻어서 원하는 오프셋을 유지할 때에 모두 에러를 유도할 수 있다. 도 1A는 실제의 오프셋이 실제로 명령받은 오프셋으로부터 변화할 수 있는지를 도시한다. 도 1B 및 1C는 그러한 노이즈가 배쓰터브 곡선의 왜곡 시에 배쓰터브 곡선을 생성할 때 가질 수 있는 효과를 도시한다. 이 왜곡은 헤드의 비용적으로 잘못 특징 묘사를 유도하여 "양품"의 헤드가 버려지는 것을 유도할 수 있으므로, 낭비가 되거나, "불량품" 헤드가 헤드 디스크 어셈블리의 부품으로서 테스트될 때와 같이 그들의 결함이 이후에 검출만되도록 테스트를 통과할 수도 있다.

열 드리프트(thermal drift)가 헤드 테스트 장치에서 특히 문제이다. 열 드리프트는 상이한 열 특성을 갖거나 다른 성분보다 열원에 더 가까이 근접해있는 성분들에 의해 야기되어, 성분들이 상이한 레이트로 팽창하여 서로 관련하여 이동하게 한다. 헤드 테스트 장치에서, 이것은 헤드와 디스크를 시간 경과에 따라 서로 관련하여 위치가 드리프트하게 할 수 있다. 일반적인 종래 기술의 테스트 장치에서, 열 드리프트의 결과로, 테스트 판독 정차가 헤드가 트랙 중심선 위에 다시 위치 결정하면서 빈번하게 중단되어야 하고, 디스크에 관련된 그 절대 위치는 상대적인 확실성을 갖고 찾아질 수 있으므로 절대 기준으로서 작용하게 하며, 트랙 중심선에 관련되는 원하는 오프셋이 재확립된다. 이것은 불필요하게 시간 소비적이므로 비용적으로 소비적이다.

또한, 디스크 드라이브 기술에서의 일반적인 트렌드는 헤드 및 트랙의 폭을 감소시키는 것이므로, 열 드리프트 및 다른 에러 소스에 의해 야기되는 상술한 문제점은 이 트렌드가 지속함에 따라 악화된다. 표준 기술은 점점 부적합하게 되고 있다.

이들 문제점의 몇몇을 다루기 위해, 디스크와 관련된 헤드의 절대 위치가 결정될 수 있게 하기 위해 디스크 상의 서보 트랙을 사용하는 것이 종래 기술에서 제안되어 왔다. 이 스킴 하에서, 테스트 트랙은 두 가지 유형의 데이터를 포함한다. 제1 세트의 데이터는 섹터화된 서보 트랙의 형태로 일반적으로 배치되는 서보 버스 트의 형태이다. 제2 세트의 데이터는 섹터화된 서보 트랙의 서보 버스트와 인터리브되어 기록되는 테스트 데이터이다. 이 데이터는 개별 데이터의 판독/기록 성능이 측정될 수 있도록 장치에서 테스트되는 각 헤드에 의해 다시 기록되어 되돌려 판독된다.

서보 버스트는 디스크 상의 테스트 트랙의 위치를 정하고, 당업계에 통상적으로 알려져 있는 바와 같이, 위치 에러 신호(PES)의 형태로 트랙에 관련된 자신의 위치를 확립하도록 헤드에 의해 사용된다. 서보 버스트로부터 도출된 PES는 결국 서보 제어기에 피드백되어, 헤드의 명령받은 위치에서의 어떤 에러를 감소시키는 데 사용된다. 따라서, PES는 디스크에 관련된 헤드의 절대 위치의 직접적인 측정을 제공하고, 그에 따라 스핀들이나 디스크 또는 정밀 포지셔너의 센서에 의해 검출될 수 없는 다른 에러 소스에서의 열 드리프트나 진동 모드를 보상하는 데 사용될 수 있다. 그러나, PES는 노이즈의 영향을 더욱 많이 받고 해상도가 더 낮아, 정밀 포지셔너의 센서에 의해 측정되는 위치만큼 정확하지 않다.

헤드 위치 에러 신호를 제공하기 위해 서보 버스트를 판독 및 복조하는 이 기술은 최종 사용시에 헤드 디스크 어셈블리에서 서보 시스템이 어떻게 동작하는지와 넓게 보면 유사하다. 그러나, 이 기술은 서보 버스트에의 각 개별 헤드의 비선형 응답으로 인해 헤드 테스트 장치에 사용하기에는 덜 적합하다. 테스트 장치에서는, 상술한 바와 같이, 트랙 중심선에 관련된 여러 가지 오프셋을 얻어, 디스크의 수 회전 동안 이들 오프셋을 유지하는 것이 요구된다. 이것은, 서보 버스트로부터 도출된 PES 샘플이 일반적으로 트랙 중심선으로부터 떨어진 비선형이기 때문 에, 제어기에 사용되는 에러의 소스로서 서보 버스트를 사용할 때 문제를 일으키며, 따라서, 트랙 중심선으로부터 떨어져 헤드의 위치의 의존성 측정을 제공하지 않는다. 또한, 테스트 하의 연속적인 헤드는 그 폭에 일부 변화를 갖기 쉬워, 서보 버스트로부터 판독된 PES의 이득의 변화를 유도한다. 이들 요인은 헤드를 위치 결정할 때 제어기의 성능 및 안정성에 부정적으로 영향을 준다.

PES의 이득의 변화 및 가능한 비선형성의 영향을 극복하기 위해, 종래 기술은 이들 부정확성의 소스를 보상하도록 서보 트랙에 각 헤드를 "특징지어", 자신의 명령받은 위치로부터의 헤드의 편향을 측정하기 위해 PES로부터 더욱 정확한 에러 조건이 생성될 수 있게 하는 것을 제안해 왔다. 그러나, 그러한 특징짓는 것은 실행하는 데 상당한 시간을 필요로 한다. 시간의 오버헤드는 연구 및 개발 환경에서 테스트 장치에 견딜 수 있을 정도이다. 그러나, 시간의 오버헤드는 디스크 드라이브 제조 환경에서는 이 기술이 금기시된다. 그 결과, 실제로는, 이 기술이 제조 환경에서 사용되지 않는다.

예를 들어, US-B-6538838호는 테스트 데이터의 판독/기록을 행하기 이전에, 상이한 헤드들 간의 폭의 가능한 변화를 보상하기 위해 서보 트랙에 헤드가 먼저 특징지어지는 스핀스탠드를 개시한다. 헤드는 상이한 헤드 오프셋에 대한 PES 값의 룩-업 테이블을 작성하기 위해 서보 트랙을 횡단한다. 이 테이블은 테스트하는 동안, 헤드에 의해 실제로 판독된 PES에 대해 트랙 상의 헤드의 "진정한" 위치를 시스템이 결정할 수 있도록 하는 데 사용된다. 테스트하는 동안, PES의 참값이 헤드의 위치에서의 에러를 감소시키도록 제어기에 피드백된다. 그러나, 이 기술은 트랙에 헤드를 특징지을 때 상당한 시간 오버헤드를 필요로 하여, 생산 환경에서 이 기술이 매력적이지 않게 한다.

US-B-6023145호는 마이크로 포지셔너의 에러 신호로부터의 및 헤드에 의해 측정된 PES로부터의 피드백이 열 드리프트의 영향을 제거하여 에러를 감소시키도록 제어 시스템에서 사용되는, US-B-6538838호와 약간 상이한 시스템을 개시한다. 테스트하는 동안, 마이크로 포지셔너는 트랙 전반의 여러 가지 오프셋에 헤드를 진행시키는 데 사용된다. 트랙 상의 헤드의 각 새로운 오프셋에서, 테스트 데이터가 기록/판독되기 전에, 헤드는 먼저 방사상의 위치에서 서보 버스트로부터 도출되는 PES의 값을 판독하여, 이들 값을 메모리에 저장하여 그 오프셋에서의 PES의 "기준점"을 획득한다. 디스크의 후속 회전에서, 헤드가 그 특정 오프셋에 있는 동안, 그 회전 시에 헤드에 의해 판독된 각 PES 샘플이 열 드리프트로 인한 어떤 에러를 검출하기 위해 메모리에 저장된 대응하는 값과 비교된다. 에러 조건이 열 드리프트를 보상하기 위해 피드백 제어기에 피드백된다. 따라서, 헤드의 각 새로운 오프셋에서, PES 신호의 피드백이 일시정지되어야 하며, 그동안 테스트 데이터가 다시 기록/판독될 수 있기 전에, 열 드리프트 에러 조건의 게산을 위한 새로운 기준점을 획득하기 위해 서보 트랙에 대해 헤드가 재보정된다. 이것은 다시 이 기술이 제조 환경에 부적합하게 되게 하는 헤드를 테스트하는 데 걸리는 시간의 오버헤드를 도입하며, 여기에서 테스트되는 유닛의 높은 스루풋(throughput)이 비용 절감에 바람직하다.

종래 기술에서 제안된 바와 같은 서보 스킴은 또한, 디스크로부터 및 위치 결정 디바이스의 내부 센서로부터의 양자의 피드백을 사용하여 유효해지는 이점을 완전히 이용하는 제어기를 제공하는 데 실패한다. US-B-6538838호는 예컨대, 명령받은 위치를 추적할 때 정밀 위치 결정 디바이스의 내부 센서로부터의 피드백을 사용하지 않으며, 따라서 내부 센서가 달성할 수 있는 정확도로부터 이점이 없다. US-B-6023145호는 예컨대, 디스크와 헤드 사이의 저주파수 열 드리프트에 대한 보정을 사용하지만, 다른 상당한 에러 소스인 스핀들의 고주파수 진동의 문제를 무시한다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 테스트 장치 내에서 디스크와 관련된 판독/기록 헤드의 위치를 제어하는 방법으로서, 상기 테스트 장치는 상기 헤드를 위치 결정하는 포지셔너를 갖고, 상기 포지셔너는 상기 포지셔너에 의해 얻어지는 실제 위치를 측정하는 센서를 가지며, 상기 방법은: 상기 포지셔너에 의해 달성되는 상기 실제 위치를 측정하는 센서 신호를 생성하는 단계; 상기 헤드에서 검출된 상기 디스크와 관련된 상기 헤드의 위치 에러 신호를 생성하는 단계; 상기 헤드 위치 에러 신호를 고역 통과 필터링하고, 상기 센서 신호를 이들 두 신호 사이에 주파수의 중첩이 거의 없도록 저역 통과 필터링하는 단계; 상기 헤드의 어떤 드리프트에 대응하는 상기 헤드 위치 에러 신호로부터 저주파수 헤드 에러 신호를 도출하는 단계; 상기 저주파수 헤드 에러 신호를 피드 포워드하여 상기 헤드의 보상된 명령받은 위치를 생성하는 단계; 상기 헤드의 상기 보상된 명령받은 위치 및 상기 필터링된 센서 신호에 따라서 상기 포지셔너의 위치 에러 신호를 생성하는 단계; 상기 포지셔너 에러 신호와 상기 고주파수 헤드 에러 신호의 양자를 하이브리드 서보 제어기에 제공하는 단계; 및 상기 하이브리드 서보 제어기가 동시에 사용되는 상기 제공된 에러 신호의 양자에 따라 생성된 이동 제어 신호로 상기 포지셔너에 신호하게 함으로써 상기 헤드의 위치를 제어하는 단계를 포함하는, 판독/기록 헤드의 위치 제어 방법이 제공된다.

이것은 포지셔너의 센서로부터의 고정밀 신호가 헤드 위치 에러를 감소시키도록 사용될 수 있고, 또한 디스크 상의 서보 버스트로부터 복조된 바람직하게는 PES인 헤드 에러 신호가 포지셔너가 검출하지 않는 에러 예컨대, 열 드리프트 및 디스크 진동 모드에 의해 야기되는 에러를 감소시키도록 동시에 사용될 수 있는 이점을 갖는다. 특히, 고주파수 헤드 에러 신호는 디스크나 스핀들 또는 테스트 장치의 다른 부품에서의 고주파수 진동에 의해 야기되는 헤드 위치의 에러를 제거하도록 제어기에 의해 사용될 수 있다. 신호를 적절히 필터링함으로써, 포지셔너 에러 신호와 고주파수 헤드 신호 사이의 콘플릭트가 제어기에서 회피된다. 이 구성은 또한, 테스트하기 전이나 테스트 중에 서보 트랙에 대한 헤드의 보정이 통상 불필요하다는 이점을 갖는다. 저주파수 헤드 에러 신호가 헤드에 의해 경험되는 열 드리프트에 대응하여 생성된다. 이 에러 조건은 그러한 어떤 열 드리프트를 보상하기 위해 보상된 명령 위치 신호를 생성하도록 제어기에 피드 포워드된다. 다시, 이 피드포워드 구성은 제어기에서의 가능한 콘플릭트를 방지한다. 바람직하게는, 저주파수 헤드 에러 신호는 PES 내의 비선형성을 보상하기 위한 디스크 상의 서보 버스트에 대한 보정이 불필요하도록 생성된다. 이것은 유리하게도, 장치에 의해 테스트될 헤드에 필요한 시간을 감소시킨다. 이것은 또한, 열 보상이 유지되는 동안, 예컨대, 미리 정해진 궤적 상의 상이한 방사상의 위치로 헤드가 명령받을 수 있도록 하기 위해 실시간으로 열 드리프트의 보상이 달성될 수 있게 한다. 바람직하게는, 저주파수 헤드 에러 신호는 제어기에 피드 포워드되기 전에, 저역 통과 필터링 및/또는 적분된다.

바람직한 제어기는 따라서, 각 신호의 특별한 성질 및 특성을 더욱 효과적으로 이용하는 방식으로, 측정된 변수, 즉, 포지셔너 센서 신호 및 헤드 (PES) 신호를 사용하여, 높은 위치 결정 정확성 및 양호한 방해 제거를 달성한다. 제어기 내의 콘플릭트가 회피된다. 테스트를 시작하기 전에 서보 버스트에 대한 헤드의 길이 보정이 회피될 수도 있다.

바람직하게는, 상기 헤드 위치 에러 신호를 고역 통과 필터링하는 단계는 상기 디스크나 상기 디스크가 부착되는 스핀들, 또는 상기 방법을 실행하는 데 사용되는 다른 장치 중 적어도 하나의 진동 모드에 대응하는 주파수 성분을 통과시키는 단계를 포함한다. 이것은 이들 효과에 의해 도입되는 에러를 보상하기 위해 디스크/스핀들 진동 모드에 대응하는 PES의 고주파수 성분을 이용하는 이점을 갖는다.

바람직한 실시예에서, 상기 디스크는 상기 트랙에 대해 복수의 서보 널(null)을 정의하는 복수의 서보 버스트를 갖는 자신과 관련된 적어도 하나의 트랙을 갖고, 상기 서보 널은 상기 트랙에 관련된 4개 이상의 상이한 방사상 위치에 서보 널을 갖고, 상기 서보 널이 상기 트랙과 알려진 위치 관계를 갖는 미리 정해진 로커스(locus)를 정의하며, 상기 로커스는 상기 트랙의 방사상 범위 전반에 걸쳐 연장하도록 위치 결정되고, 상기 방법은: (a) 상기 알려진 위치 관계에 따라서 상기 트랙에 관련된 상기 헤드의 상기 원하는 방사상 위치에 대응하는 상기 널 로커스 상에 타겟 널 위치를 결정하는 단계; (b) 상기 헤드로 적어도 하나의 서보 널의 위치를 검출하는 단계; (c) 상기 적어도 하나의 검출된 서보 널 위치로부터 상기 타겟 널 위치에 관련된 상기 헤드의 상기 위치 에러를 결정하는 단계; 및 (d) 상기 위치 에러에 따라서 상기 헤드에 대한 위치 에러 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 이것은 사전에 필요하게 되는 서보 트랙에 대한 헤드의 보정이 없이 열 드리프트 보상에 사용되는 PES가 생성될 수 있게 하여 각 헤드에 대해 테스트하는 시간이 감소될 수 있게 하는 이점을 갖는다. 이것은 2006년 2월 10일자로 출원된 "METHOD OF GENERATING A POSITION ERROR SIGNAL, METOHD OF WRITING A DATA TRACK, AND APPARATUS FOR TESTING A HEAD AND A DISK"라는 명칭의 본 출원인에게 공통으로 양도된 국제출원번호 PCT/GB2007/000402호이고, 참고로 그 전체 내용이 여기에 통합되어 있으며, 이하의 미국 특허 출원 60/771879호에서 더 구체적으로 논의된다.

바람직한 실시예에서, 상기 방법은 상기 헤드의 상기 방사상 위치가 주기적인 경로를 따라 순리적으로 이동하도록 주기적인 이동 신호로 상기 헤드의 상기 위치를 명령하는 단계를 포함하고, 상기 헤드는 상기 디스크가 m 회전함에 따라 상기 주기적인 경로의 n 파장을 움직이며, 여기에서 n 및 m은 정수이다. 바람직하게는, 상기 명령받은 주기적인 경로는 거의 사인곡선의 경로이다. 주기적인 이동 신호는 헤드가 단일 경로에서 여러 개의 방사상의 위치에서 트랙으로부터 데이터를 판독할 수 있는 이점을 갖는다(경로는 상이한 오프셋에서 헤드를 재위치 결정하기 위해 정지하지 않고 연속적으로 판독/기록 헤드에 의해 테스트 데이터가 얻어지는 동작으로 정의된다). 비교 시에, 종래 기술의 구성에서, 복수의 경로가 필요하고, 하나의 경로가 헤드의 각 방사상의 오프셋 위치에 필요하다. 이 실시예의 구성은 디스크의 원하는 오프셋에서 헤드를 위치 결정하는 데 시간을 더 소비하고 테스트 데이터를 실제로 얻는 데 더욱 많은 시간이 소비될 수 있다는 이점을 갖는다.

바람직하게는, 상기 디스크는 상기 헤드 에러 위치 신호가 생성되는 자신과 관련된 서보 버스트를 갖는 적어도 하나의 트랙을 갖고, 상기 헤드 위치 에러 신호로부터 저주파수 헤드 에러 신호를 도출하는 상기 단계는: 상기 트랙 중심 점에 대응하는 상기 주기적인 이동 신호의 위치에서 상기 헤드 위치 에러 신호를 샘플링하는 단계; 및 복수의 샘플에 대해 상기 샘플 내에서 트렌드(trend)를 결정하여 상기 헤드에 대한 드리프트 에러 조건을 찾는 단계를 포함한다. 이것은 저주파수 신호가 헤드의 열 드리프트를 제공하는 측정된 PES 신호로부터 도출될 수 있게 한다. 이와 달리, 상기 헤드 위치 에러 신호로부터 저주파수 헤드 에러 신호를 도출하는 상기 단계는 상기 헤드 위치 에러 신호를 저역 통과 필터링하는 단계를 포함할 수도 있다. 어느 경우에나, 바람직하게는, 상기 저주파수 헤드 에러 신호는 10 ㎐ 미만의 상한 주파수를 갖도록 도출된다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 디스크 상의 방사상 위치 위에 판독/기록 헤드를 위치 결정하고, 포지셔너에 의해 얻어지는 실제 위치를 측정하는 센서를 갖는 포지셔너; 헤드 위치 에러 신호를 생성하도록 상기 헤드에 의해 판독된 서보 버스트를 복조하는 복조기; 상기 센서 신호를 필터링하는 저역 통과 필터와 상기 헤드 위치 에러 신호를 필터링하여 이들 필터링된 신호 사이에서 주파수의 중첩이 거의 없도록 하는 고역 통과 필터; 상기 헤드의 어떤 드리프트에 대응하는 상기 헤드 위치 에러 신호로부터 저주파수 헤드 에러 신호를 도출하는 헤드 에러 신호 필터; 명령받은 헤드 위치 입력 신호 및 상기 저주파수 헤드 에러 신호를 수신하여 상기 헤드의 보상된 명령받은 위치를 생성하는 제1 합산 노드; 상기 헤드의 상기 보상된 명령받은 위치 및 상기 필터링된 센서 신호에 따라서 상기 포지셔너의 위치 에러 신호를 생성하는 제2 합산 노드; 및 동시에 사용되는 상기 수신된 에러 신호의 양자에 따라서 상기 포지셔너로 상기 헤드의 위치를 제어하도록 구성 및 배치된 하이브리드 서보 제어기를 포함하는, 판독/기록 헤드의 테스트 장치가 제공된다.

본 발명의 실시예를 첨부하는 도면을 참조하여 예를 들면서 이하 설명할 것이다.

도 1A는 명령받은 오프셋에서 판독/기록 헤드의 일반적인 에러 궤도를 도시하고, 도 1B, 1C는 BER "배쓰터브" 곡선의 예들을 도시하며, 도 1B는 낮은 노이즈를 갖는 배쓰터브를 도시하고 도 1C는 높은 노이즈를 갖는 배쓰터브를 도시한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 판독/기록 헤드 테스트 장치의 일례의 블록도를 도시한다.

도 3은 도 2의 장치의 나노포지셔너 및 하이브리드 서보 제어기의 상세도를 개략적으로 도시한다.

도 4A는 도 2의 테스트 장치와 함께 사용하는 데 적합한 이상적인 사인 명령된 헤드 궤적의 일례를 도시하고, 도 4B는 노이즈가 존재하는 상태의 도 4A의 궤적의 일례를 도시하며, 도 4C는 열 드리프트(thermal drift)가 존재하는 상태의 도 4A의 궤적의 일례를 도시한다.

도 5A는 RRO를 갖지 않는 이상적인 서보 트랙 패턴의 일례를 도시하고, 도 5B는 RRO를 갖는 서보 트랙 패턴의 일례를 도시하며, 도 5C는 본 발명의 일 실시예에 따르는 보상된 "골드-표준" 서보 트랙의 일례를 도시한다.

도 6은 서보 트랙의 서보 널(nulls)의 레이아웃의 일례를 도시한다.

도 7은 나선형 서보 트랙의 일례를 도시한다.

도 8은 도 6의 서보 트랙을 판독할 때의 RRO 및 NRRO 에러의 일례를 도시한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 판독/기록 헤드 테스트 장치의 일례의 블록도를 도시한다. 자기 디스크(2)가 스핀들(3)에 장착된다. 디스크 표면은 디스크의 표면 상의 서보 섹터에 기록된 서보 버스트를 갖는다. 서보 버스트는 헤드의 위치가 알려지도록 하기 위해 디스크 드라이브 유닛에 채용되는 어떠한 타입이어도 된다. 예를 들면, 서보 버스트(servo burst)는 진폭 변조 버스트, 직각 진폭 변조 버스트, 또는 위상 변조 버스트로 통상적으로 알려져 있을 수도 있다. 바람직하게는, 서보 트랙은, 테스트 하에서 헤드(4)가 장치(1)에 장착되기 전에, 디스크(2)에 기록된다. 그러나, 이와 달리, 테스트 하에서 헤드(4) 자체가 서보 트랙 을 기록하는 데 사용될 수 있다.

테스트될 판독/기록 헤드(4)를 포함하는 헤드 짐벌(gimbal) 어셈블리(5)가 나노포지셔너(7) 상에 장착된다. 나노포지셔너와 다른 액추에이터의 다른 형태가 사용될 수 있지만, 단축 마이크로 액추에이터가 사용되는 것이 바람직하다. 그러나, 다른 실시예에서는, 액추에이터는 임의의 수의 선형 또는 회전 축을 갖는 어떤 적절한 형태일 수 있다. 나노포지셔너(7)는 디스크(2)에 대해 헤드(4)로의 미세 위치 조정을 하도록 동작 가능하다.

나노포지셔너(7)는, 나노포지셔너(7)를 서보 제어할 수 있는 서보 제어기(8)에 의해 생성되는 가동 신호(9)에 응답하여 헤드(4)를 위치 결정하도록 동작 가능하다. 서보 제어기(8)는 명령 신호(10)를 그 입력으로서 갖는다. 서보 제어기(8)는 일반적으로 명령 신호(10)에 따라서, 즉 명령 신호(10)가 절대 위치에 있는지, 새로운 절대 위치로 이동하였는지 또는 궤도에 있는지에 따라서 헤드(4)의 위치를 제어하도록 배치된다. 서보 제어기(8)는 바람직하게는 아래에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 하이브리드 서보 구조를 갖는다.

테스트하는 동안, 하나의 바람직한 실시예에서는, 헤드(4)의 위치가 디스크 (2)의 표면 위의 주기적인 경로를 나타내도록 명령된다. 원칙적으로는 어떤 적당한 주기적인 경로가 사용될 수도 있지만, 사인곡선의 헤드 궤적(11)이 간략화를 위해 바람직하다. 도 4A는 이상적인 사인곡선의 헤드 궤적을 도시한다. 도 4B는 다소의 노이즈가 존재하는 상태의 사인곡선의 헤드 궤적을 도시한다. 디스크(2)는 원형이고 디스크(2)와 중심이 같은 적어도 하나의 트랙(6)을 갖는다. 사인곡선의 경로의 중심선은 바람직하게는 트랙(6)의 중심선과 일치한다. 사인곡선의 진폭은 바람직하게는 헤드(4)가 트랙(6)의 전체 반경 범위에 걸쳐 전후로 이동할 수 있게 되어 있다.

사인곡선의 파장은 바람직하게는 완전한 파장의 정수가 디스크(2)의 완전한 회전과 정확하게 일치하도록 되어 있다. 이와 달리, 파장은 파장의 정수 n이 디스크(2)의 완전한 회전의 정수 m과 일치하는 경우 사용될 수도 있다. 여기에서 주요한 고려사항은 디스크(2)의 어떤 수의 회전(바람직하게는 정확히 1회전) 후에, 헤드는 디스크(2)의 표면에 대해 동일한 경로를 추종하도록 복귀하여, 헤드(4) 하에서 데이터의 반복적인 판독이 행해질 수 있게 된다.

사인곡선의 경로와 다른 주기적인 경로가, 그들이 헤드(4)에 주기적으로 적용되어 헤드(4)를 트랙(6)의 반경 범위의 적어도 일부분 위로 연속적으로 이동시켜, 헤드(4)를 다음의 주기가 시작하기 전에 반경 방향으로 시작되는 후방에 위치 결정하는 한 고려된다.

명령된 헤드 위치 신호의 파장과 디스크(2)의 완전한 회전의 수 사이의 특별한 일치가 높은 레벨의 정확도로 달성되는 것이 필요하다. 사인곡선의 파장과 디스크(2)의 회전 사이의 정확한 일치를 달성하기 위해, 광학 클로킹(clocking) 기술이 사용될 수 있다. 이것의 일례는 본 출원인에게 공통으로 양도된, 2005년7월5일자로 출원된 "METHODS AND APPARATUS FOR GENERATING A CLOCK SIGNAL, FOR WRITING SERVO TRACKS, AND FOR CHARACTERISING TIMING ERRORS IN A SERVO TRACK WRITER" 라는 명칭의 미국 특허 출원 제60/695845호 및 WO-A-2007/0008643호에 개시되어 있 고, 그 전체 내용은 참고로 여기에 통합되어 있다. 간략하게 말하면, 디스크와 동시에 이동하는 적어도 하나의 마크의 이동은 클록 신호를 제공하도록 처리될 수 있는 출력 신호를 제공하기 위해 광 검출기에 의해 검출된다. 마크나 마크들이 디스크(2)에 고정되는 격자, 또는 모터 스핀들(3)과 같은 디스크와 동시에 회전하는 어떤 부분 또는 모터 자체의 어떤 부분에 의해 제공될 수 있다.

바람직한 사인곡선의 헤드 궤적을 사용하여 헤드(4)가 트랙(6)의 전체 범위에 걸쳐 테스트 데이터를 측정하도록 제작된다. 종래 기술의 구성에서는, 이것이 헤드(4)에 트랙(6)과 관련하여 원하는 반경 오프셋으로 명령하고, 이 오프셋에서 디스크(2)의 수 회전에 대해 측정을 행함으로써 달성되어야 했으며, 오프셋은 그 후 변경되어, 프로세스가 원하는 프로파일이 트랙(6)의 반경 범위에 걸쳐 생성될 때까지 반복되었다. 본 예의 사인곡선의 명령 헤드 위치를 사용함으로써, 이론적으로는, 트랙(6)의 폭에 걸쳐 필요한 데이터를 획득하는 데 디스크(2)의 1회전만 필요하다. 그러나, 실제로는, 막대한 수의 판독이 노이즈 배제를 목적으로 취해질 수 있도록 디스크(2)의 수 회의 회전을 사용하는 것이 바람직하다.

피드백/피드포워드가 아래의 설명에서 기재되고 도 2에 의해 그리고 도 3에 의해 더욱 상세히 도시된 바와 같은 임의의 수의 소스로부터 하이브리드 서보 제어기(8)에 제공될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 모든 기재된 소스로부터의 피드백/피드포워드가 채용된다.

나노포지셔너(7)는 나노포지셔너(7)에 의해 얻어지는 실제 위치를 측정하는 고정밀 신호(13)를 생성하는 내부 센서(12)를 갖는다. 내부 센서(12)는 정밀 용량 성 탐침 또는 예컨대, 광학 게이지(gauge)나 레이저 전파간섭계(interferometry)를 사용할 수 있는 어떤 다른 센서일 수도 있다. 내부 센서(12)에 의해 측정되는 실제 위치(13)는 나노미터 스케일 이하까지 통상적으로 정밀하다. 센서 위치 신호(13)는 제어기(8)에 음성적으로 피드백되어, 서보 제어기(8)에 에러 신호로서 제공되는 포지셔너 에러 신호(15)를 생성한다. 따라서, 센서 위치 신호(13)는 헤드(4)의 위치를 제어하는 마스터 신호로서 사용되고, 센서(12)의 정밀도를 이용한다. 센서 위치 신호(13)는 바람직하게는 (이후에 더 설명되는 바와 같이) 자신이 피드백되기 전에 센서 위치 신호(13)를 저역 통과 필터(14)를 통과시킴으로써 특정 범위의 주파수로 제한된다.

이 포지셔너 에러 신호(15)는 고정밀도를 갖고 테스트 장치(1)에 새로운 헤드(4)가 장착될 때마다 트랙(6)에 조정되는 헤드(4) 상의 자신의 정밀도에 의존하지 않는다는 이점을 갖는다. 이 신호로 인해, 그 위치가 절대 위치이던지, 계단식 운동(step move)이던지, 또는 상술한 사인곡선의 신호와 같은 궤도이던지 간에, 서보 제어기(8)와 보상기(16)가 나노포지셔너(7)를 명령 신호에 정확하게 따르도록 위치시킬 수 있다. 그러나, 이 포지셔너 에러 신호(15)는 어떤 열 드리프트(drift)나 나노포지셔너(7)(및 헤드(4))가 디스크(2)에 대해 이동하게 하는 다른 노이즈를 고려하지 않는다.

판독/기록 헤드(4)는 디스크(2)의 서보 섹터 위를 지나갈 때 서보 정보를 검출한다. 이 정보가 전치 증폭기(17)를 통과하여 채널(18)을 통해 복조기 회로(19)(도 2에 도시된 바와 같음)에 전달된다. 복조기(19)는 서보 버스트로부터 검출된 신호를 복조하여 복조된 위치 에러 신호(PES)(20)를 생성한다. PES(20)는 트랙 중심선(TCL)으로부터의 헤드의 위치의 측정치이다. 설명하는 바와 같이, PES(20)로부터 도출된 에러는 두 가지 방법으로 하이브리드 서보 제어기(8)에 의해 이용된다.

고주파수 신호(22)는 디스크나 스핀들의 진동 모드와 같은 고주파수 교란을 거부하는 데 사용하는 PES(20)로부터 도출된다. PES(20)는 대역 통과 또는 고역 통과 필터(21)로 PES 신호(20)를 대역 통과나 고역 통과 필터링함으로써, 또는 어떤 다른 적절한 스펙트럼 선택 기술을 사용함으로써 특정 주파수 범위로 제한된다. 바람직하게는, PES(20)의 적어도 DC 및 저주파수 성분이 필터링에 의해 제거되고, 더욱 바람직하게는, 필터에 의해 통과된 주파수 범위가 스핀들(3) 및 디스크(2)의 고주파수 비동기 모드에 대응한다. 필터(21)에 대해 적어도 200㎐의 저주파수 컷오프가 대부분의 경우에 적합할 것으로 예상된다. 고주파수 PES(22)는 서보 제어기(8)로 피드백된다. 이것은 이들 에러의 소스에 양호한 노이즈 거부를 제공한다. 동시에, 이 방법으로 PES(20)를 이용하기 위해 테스트하기 전에 트랙(6)에 대해 테스트 하에 헤드(4)를 특징지을 필요가 없다.

따라서, 2개의 에러 조건(15, 22), 즉 포지셔너 에러(15)와 고주파수 PES(22)가 서보 제어기(8)에 제공된다. 서보 제어기(8)는 제어기(8)의 제어 법칙을 실현하는 보상기 블록(16)을 갖는다. 제어 법칙은 위치 에러를 감소나 제거하도록 나노포지셔너(7)에 가동 신호(9)를 제공하는 데, 그리고, 명령된 입력(10)에 따르도록 헤드(4)를 이동시키는 데 공통인 어떤 기술에 의해 설계될 수도 있다. 예를 들면, 보상기(16)는 간단한 PID 제어 법칙이나, 당업계에 잘 알려져 있는 바와 같은 그래서 여기에서 상세히 논의되지 않는 어떤 다른 적절한 제어 법칙을 실현할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 센서 신호(3)가 제어기로 피드백되기 전에 저역 통과 필터링되는 것이 바람직하다. 센서 신호(13)에 작용하는 저역 통과 필터(14)와 PES(20)에 작용하는 고역 통과/대역 통과 필터(21)는, 필터링된 센서 신호(13)와 고주파수 PES(22) 사이에 주파수 범위의 중첩이 존재하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이것이 제어기(8)에서의 콘플릭트를 방지하는 것을 돕는다. 이 문제점은 2개의 소스로부터의 에러 조건이 피드백 루프에 포함된 경우 발생하며; 이 경우, 에러 조건(13)은 나노포지셔너(7)의 내부 센서(12)에 의해 측정된 위치에서 도출되고, 에러 조건은 헤드(4)에 의해 측정된 PES(20)로부터 도출된다. 제어기(8)는 단일 변수를 조작함으로써 즉, 나노포지셔너(7)의 위치를 제어함으로써 이들 에러 신호의 양자를 제로(0)로 감소시키려고 노력할 것이다. 그러나, 일정 조건 하에서는, 양 에러 조건을 제로로 감소시키려고 노력할 때 콘플릭트가 있어, 서보 제어기가 자신을 "파이트(fight)"하게 한다. 2개의 피드백된 에러 신호(15, 22)를 중첩하지 않는 주파수 범위로 필터링함으로써, 이 문제점이 제거되거나 실질적으로 감소한다.

대기 온도의 변화가 종종 헤드의 테스트 도중에 일어난다. 이것은 테스트 장치(1)의 여러 가지 상이한 구성요소의 팽창이나 수축을 야기한다. 이러한 팽창/수축은 일반적으로 여러 가지 부품의 열팽창 계수에 따라 상이한 구성요소에 대해 상이한 레이트로 발생할 것이다. 또한, 상이한 부품들은 상이한 레이트로 열을 전달하여 저장하며, 또한 부품들의 팽창/수축의 정보의 변화를 초래한다. 더욱이, 디스크(2)를 포함하는 상이한 부품들은 장치 내의 여러 가지 열의 소스에 상이한 접근을 갖는다. 도 4C는 헤드(4)의 명령된 사인곡선의 위치가 열 드리프트 효과(과장해서 도시됨)로 인해 오프-트랙으로 어떻게 드리프트할 수 있는지의 일례를 도시한다.

저주파수 신호(24)가 열 드리프트 에러를 보상하는 데 사용하는 헤드(4)에 의해 경험되는 어떠한 열 드리프트에 대응하는 PES 신호(20)로부터 획득된다(이 프로세스는 도 3에서 23으로 라벨 붙여진 블록에 의해 전체적으로 도시되어 있다). 저주파수 PES 신호(24)는 헤드의 명령된 위치(10)에 따르지 않고 열 드리프트의 측정을 제공하도록 PES(20)로부터 도출된다, 즉, 저주파수 PES 신호(24)는 헤드(4)가 새로운 위치로 명령될 때 변화하지 않아야 한다. 또한 바람직하게는, 저주파수 PES(24)는 서보 버스트로 보정할 필요 없이 열 드리프트를 측정하도록 획득된다.

명령된 입력(10)이 사인곡선(11)인 바람직한 스킴(scheme)에서는, PES(20)는 헤드(4)의 명령된 위치(10)가 트랙 중심선과 일치할 때(즉, 사인곡선 또는 다른 주기적인 신호가 Π 래디안 간격의 배수일 때) 샘플링된다. 이들 샘플은 디스크(2)의 다수의 회전 동안 수집되어 평균되거나 저역 통과 필터링된다. 획득된 값은 열 드리프트에 의해(또는 열 드리프트에 의해 현저하게) 초래되는 에러의 매우 낮은 대역폭 측정을 제공한다. 드리프트하지 않는 상황에서, 이들 값은 제로가 되어야 한다.

이 기술은 실현하는 데 간단하다는 이점을 갖는다. 또한, PES 샘플(20)은 서보 버스트의 서보 널(null)의 위치와 일치하는 트랙 중심선에서 획득되므로, PES 신호(20)의 이득의 변화 및 가능한 비선형성의 효과가 크게 벗어나게 된다. 따라서, 헤드(4)의 열 드리프트의 정확한 측정을 달성하기 위해 트랙(6)에 대해 헤드(4)를 특징지을 필요는 없다. 드리프트는 실시간으로 검출되어 제거될 수 있어, 헤드(4)를 트랙(6)에 대해 보정하기 보다는 테스트 데이터를 획득하는 데 더 큰 비율의 테스트 시간이 소비될 수 있게 한다. 헤드(4)를 테스트하는 데 필요한 시간은 따라서 더욱 감소되어 더욱 효율적이고 비용 효율적인 테스트를 유도한다.

더욱 일반적으로는, 열 드리프트에 대응하는 저주파수 PES(24)는 2006년 2월 10일자로 출원된 "METHOD OF GENERATING A POSITION ERROR SIGNAL, METOHD OF WRITING A DATA TRACK, AND APPARATUS FOR TESTING A HEAD AND A DISK"라는 명칭의 본 양수인에게 공동으로 양도되고, 참고로 그 전체 내용이 여기에 통합되어 있는 미국 특허 출원 60/771879호에 개시된 바와 같은 어떤 다른 기술에 의해 도출될 수도 있다. PES(20)로부터 열 드리프트 에러 조건을 도출하는 이들 기술은, 테스트하는 동안 헤드(4)를 트랙(6)에 대해 보정함으로써 PES(20)의 비선형성을 보상할 필요가 없는 표준 기술에 대해 예컨대, US-B-6023145 및 US-B-6538838의 기술에 비해 이점을 갖는다.

예를 들면, 도 6은 섹터화된 서보 트랙(1109)의 형태로 서보 버스트(1102)의 바람직한 레이아웃(개략적으로 도시됨)을 갖는 테스트 트랙/데이터 트랙(101)을 (일정 비율 없이) 도시한다. 서보 버스트(1102)는 섹터 n-3으로부터 섹터 n+3까지 의 완전한 테스트 트랙(1101)의 분할부분(segment)에 대해 도시된다. 트랙(1101)은 원형이고 디스크(2)와 동심원이다. (서보 트랙의 성질을 더욱 명확하게 나타내기 위해 원형 트랙은 도 3에서 선형 축 상에 투사되었음을 주의해야 한다.)

사용 시에, 데이터가 섹터화된 서보 트랙(1109)와 인터리브된 디스크(2) 상의 트랙(1101)에 대해 기록 및 판독된다. 각 서보 섹터의 서보 버스트(1102)는 서보 널(1108)을 제공한다. 바람직한 서보 버스트(1102)는 QAM(직각 진폭 변조) 서보 버스트이므로, 각 서보 널(1108)이 한 쌍의 관련 서보 버스트(1102)에 의해 제공된다. 그러나, 서보 널을 제공하는 당업계에 공지된 다른 적절한 유형의 서보 버스트(1102)가 사용될 수도 있다. 명확하게 하기 위한 이유로, 도 6은 서보 버스트(1102)의 형태 자체를 도시하지 않는다. 대신에, 도 6은 트랙(1101)과 관련하여 다양한 서보 버스트(1102)에 의해 제공되는 서보 널(1108)의 위치를 도시한다.

바람직한 실시예에서, 서보 널(1108)의 방사상의 위치(123)는 서보 널(1102)의 원주의 위치에 따라 선형적으로 변화한다. 도 6은 서보 널(1108)의 위치의 로커스(124) 또는 선형 관계를 도시한다. 쉽게 이해되는 바와 같이, 섹터화된 서보 스킴이 채용되는 경우에, 서보 널(1108)의 방사상 위치(123)가 존재하여 로커스(124)를 정하지만, 이산 위치를 갖는다. 그래서, 도 6은 이산 서보 널 위치(123)의 로커스(124)를 도시한다. 서보 널(1108)은 균일하게 방사상으로 간격을 두고 있는 것이 바람직하다. 또한, 서보 널(1108)은 균일하게 원주로 간격을 두고 있는 것이 바람직하다. 일례로, 서보 섹터의 일반적인 수는 250개이고 서보 섹터는 트랙(1101)의 절반을 차지한다고 가정하면, 각 섹터는 트랙(1101)의 원주의 0.2%와 등가이다.

선형이 아닌 서보 널(1108)의 방사상 위치와 원주 위치 사이의 다른 관계가 예상된다. 어느 경우에나, 바람직하게는 연속적인 서보 널(1108)의 방사상 위치는 원주 위치와 단조롭게 변화한다. 바람직하게는, 로커스(124)의 형태는 미리 정해지고 사전에 시스템에 알려진다.

도 6은 헤드(4)의 현재 위치에 대해 널(126)이 동심원의 판독 위치(125)에 대해 섹터 N 상에서 발생하는 것을 도시한다. 헤드(4)가 트랙(1101) 위에서 원주상으로 이동하기 때문에, 각 서보 버스트(1102)를 차례로 검출한다. 서보 버스트(1102)로부터 검출된 신호는 각 서보 버스트(1102)에 대한 서보 샘플을 제공하도록 복조되어, 헤드(4)와 관련하여 서보 버스트(1102)의 서보 널(1108)의 방사상 위치를 측정한다.

이 서보 버스트(1102)로부터의 신호는 어떤 열 드리프트나 다른 에러를 정정하도록 에러 신호를 발생하는 데 사용된다. 이 신호에서의 노이즈를 감소시키기 위해, 타겟의 어느 측의 버스트가 판독될 수 있고, 필요하다면, 더욱 정확한 널 위치를 결정하기 위해 로커스(124)의 공지된 관계를 사용하여 평균화되거나 삽입될 수도 있다. 서보 버스트로부터 판독된 신호의 비선형성 에러 및 이득 에러가 이 널 위치 근처에서 감소된다.

다시 도 6을 참조하면, 헤드(4)를 트랙 폭의 0.5% 새로운 방사상 위치(127)로 마이크로조그하는 것을 원하면, 아래의 단계들이 취해진다. 먼저, 새로운 타겟 널 위치(128)이 로커스(124)의 공지된 관계를 사용함으로써 헤드(4)의 원하는 방사 상 위치(127)에 대해 계산된다. 이 예에서, 타겟 널 위치(128)는 섹터 N+2 및 N+3 사이의 중간에 있다. 헤드(4)는 나노포지셔너(7) 및 그 내부 센서(12)를 사용하여 근사 타겟 위치(127)에 대해 명령을 받는다. 서보 널(1108)은 헤드(4)에 의해 판독된다. 모든 서보 널(1108)이 판독될 수 있거나, 타겟 방사상 위치(127) 근처의 널들만 판독될 수 있다. 헤드가 로커스(124)와 교차하는 실제 널 위치(28)를 발견하기 위해 로커스(124)의 공지된 관계에 따라서 검출된 널 신호에 삽입이 사용된다. 타겟 널 위치(128)와 검출된 널 위치의 위치 차이는 위치 에러 신호(20)를 생성하는 데 사용된다.

이해되는 바와 같이, 이러한 헤드(4)가 이동되기 전에 헤드(4)의 원하는 방사상 오프셋에 대해 타겟 널 위치(128)를 계산한 후 이 타겟 널 위치(128)에 관한 위치 에러 신호(20)를 생성하는 이 방법은, 헤드가 타겟 위치(127)에 있을 때 항상 제로가 되는 위치 에러 신호(20)를 결과로 생성한다. 이것은 타겟 위치(127)가 트랙(1101)에 관련하여 선택되는 어느 것이라도, 즉, 헤드의 명령 받은 위치가 무엇이더라도 사실이다. 이 기술은 트랙(1101)을 가로지르는 작은 마이크로조그에 대해 사용될 수 있거나, 여러 개의 트랙(1101)의 이동에 비례할 수도 있다. 이 기술은, 로커스(124)가 트랙(1101)과 동일한 범위까지 방사상으로 연장하는 한, 트랙(1101)에 관련하여 헤드(4)의 어떤 원하는 방사상 위치에 대해 PES를 생성하는 데 사용될 수도 있다. 트랙(1101)을 초과한 방사상 위치는 지금까지는 로커스(124)가 연장하는 한 유사하게 사용될 수 있다.

다른 실시예에서, 타겟 위치(127)는 방사상 위치에서 가장 가까운 서보 널(1108)인 어느 것과 일치하도록 선택될 수 있다. 이 경우에, 헤드(4)의 위치 결정에 있어서의 해상도는 로커스(124) 상의 서보 널(1108)의 수에 의해 제한된다.

바람직하게는, 서보 널(1108)은 테스트 트랙(1101)의 적어도 전체 방사상의 범위에 걸쳐 연장한다. 서보 널(1108)은 트랙(101)의 방사상 범위를 초과하여 연장할 수도 있다. 실제로, 서보 트랙(1109)은 도 6에 도시된 테스트 트랙(101)을 초과하여 서보 널(1108)이 그들의 로커스(124)와 이어진 상태로 디스크(2) 상의 다른 방사상으로 인접한 트랙(1101)까지 연장할 수 있다. 이 방법으로, 도 7에 개략적으로 도시된 바와 같이, 단일의 연속하는 서보 트랙(1109)이 나선 형태로 디스크(2)에 기록될 수도 있다. 이 나선형 서보 트랙(1109)의 분할부분들은 효과적으로, 각각의 서보 트랙(1109a, 1109b, 1109c, 1109d)을 디스크(2) 상의 복수의 인접한 동심원의 원형 데이터 트랙(1101a, 1101b, 1101c, 1101d)(트랙 에지(122a, 122b, 122c, 122d)에 의해 도 7에 도시된 바와 같음)에 제공한다.

서보 버스트(1102)는 헤드(4)의 테스트 중에 마이크로-조깅에 의해 헤드(4)를 위치 결정할 때 사용되는 동일한 나노포지셔너(7)로 기록되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 서보 버스트(1102)의 기록 및 판독이 나노포지셔너(7)에서의 어떤 비정확성이 효과적으로 삭제하도록 조정될 수 있다. 이것은 일반적으로, 일련의 트랙(1109)이 초기화 루틴의 부분으로서 기록되어 프로세스를 반복하기 전에 수백 또는 수천의 헤드(4)에 대해 남는, 제품 테스트 환경에서 서보 트랙(1109)을 기록하는 표준 방법에 따른다.

반복 가능한 에러, 기입(written-in) RRO(반복 가능한 런아웃)나 기계적으로 유도된 NRRO(반복 불가능한 런아웃) 중 어느 하나가, 헤드(4)를 위치 결정함에 따라 헤드(4)를 테스트할 때 더 높은 정확도를 달성하기 위해 동적으로 보상된다. RRO는 당업계에 공지된 기술에 따라서 테스트 장치(1)의 초기화 시에 특징으로 될 수 있다. 기계적인 에러는 바람직하게는 동적으로 보상된다. 바람직하게는, 알고리즘이 방사상 위치에 무관하게 판독하는 PES(20)에 기초하여 섹터 단위로 매 측정을 삽입한다. 바람직하게는, 시스템은, 서보 제어기(8)가 열 드리프트를 보상하도록 PES(20)에 관여하기 전에 디스크의 적어도 20 회전이 시스템을 준비시키기에 충분한 RRO 데이터를 축적하는 데 사용되도록 배치된다. 이것은 겨우 100㎳ 필요하다고 파악된다. 이것은 테스트 동작과 병렬로 행해질 수 있거나, 오버헤드가 애플리케이션에 대해 받아들여지면 독립 동작으로서 실행할 수 있다.

도 8을 참조하면, 이상적인 널(131)과 실제의 검출된 서보 널(130)의 세트의 로커스(124)가 도시된다. 검출된 서보 널(130)에 있어서, 점들은 (예컨대, 스핀들에서의 편심률에 의해 야기되는) 에러의 RRO 성분을 나타내고, 에러 바(bar)는 (예컨대, 기계적인 진동에 의해 야기되는) 에러의 NRRO 성분을 나타낸다. RRO 성분을 결정하기 위해, 검출된 샘플(130)은 NRRO 성분을 버리기 위해 디스크의 복수 회전에 대해 평균화될 필요가 있다. 각 샘플(130)과 이상적인 널(131) 사이의 에러는 서보 널(1108)의 위치를 결정하는 데 사용되는 동적 RRO 테이블에 특징지어져 유지된다. 반복 가능한 성분은 각 서보 버스트에 대해 일정하고, 따라서 테이블을 업데이트할 필요 없이 트랙(1101) 전체에 걸쳐 마이크로 조깅할 때 사용될 수 있다.

서보 버스트(1102) 및 트랙(1101)의 다른 배치가 서보 널(1108)의 선형/나선 형 로커스(124) 및 원형의 동심원 데이터 트랙(1101)을 갖는 상술한 특정 실시예의 대체예로서 파악된다. 예를 들면, 사인파 형태의 널 로커스(124)가 선형/나선형의 로커스(124) 대신에 원형의 동심원 데이터 트랙(101)과 함께 사용될 수도 있다.

이와 달리, 원형의 동심원 데이터 트랙(1101)을 기록할 필요가 없다. 상술한 바와 같이, 데이터 트랙(1101)은 나선형 또는 사인파의 형태로 기록될 수 있고, 서보 널(1108)의 로커스는 동심원일 수 있다. 다른 형태도 가능하다. 각 경우에, 서보 널(1108)의 로커스는 트랙(1101)의 방사상 범위 전반에 걸쳐 연장한다. 여기에서, 트랙(1101)의 방사상 범위는 디스크(2)에 관련하기보다는 트랙(101)에 관련하는 것을 의미한다. 이로 인해, 트랙(1101) 상의 모든 방사상 위치에서 그 위치에 트랙(1101)이 따를 때, 헤드가 로커스(24) 전반에 걸쳐 서보 널(1108)을 검출하는 로커스(124) 상에서 점이 발견될 수 있다.

로커스(124)는, 행해지는 특정 테스트에 따르는 당해의 디스크(2)의 영역에 따라서, 다수의 인접한 데이터 트랙(1101)을 초과하여 또는 데이터 트랙(1101)의 일부만을 초과하여 연장할 수 있다.

저주파수 PES 에러 조건(24)이 도출되는 어느 방법이더라도, 겨우 10 ㎐의 상한 주파수로 제한되는 것이 바람직하다. 이것은 그러한 테스트 장치에 의해 경험될 수 있는 열 드리프트의 기대되는 일반적인 레이트와 일치한다. 저역 통과 필터가 신호의 상한 주파수를 제한하기 위해 채용될 수도 있다. 마지막으로, 저주파수 PES 조건이 적분기에 의해 적분된다. 이것은 헤드(4)의 드리프트를 측정하는 에러 조건(24)를 제공한다. 이 에러 조건(24)은 조건(24)을 명령된 입력 신호(10) 와 합산함으로써 제어기(8)에 피드 포워드되어 보상된 명령받은 위치(25)를 생성한다. 이 보상된 명령받은 위치(25)는 나노포지셔너 제어 루프에 공급되는 명령받은 위치이고, 제어를 위한 기준점으로서 사용된다. 이 피드포워드 기술은 저주파수 PES(24)와 다른 에러 신호 사이에서 서보 제어기(8) 내에서의 잠재적인 콘플릭트를 방지한다.

바람직한 실시예는 또한 "반복 가능한 런아웃 에러" 또는 RRO를 감소시키는 것을 목적으로 한다. RRO는 예를 들면, 서보 데이터가 초기에 기록될(소위 "기입" 에러) 때 이상적인 원형으로부터 벗어나는 서보 데이터에 의해 정해지는 트랙에 의해 야기될 수 있다. 도 4A 및 4B에 도시된 바와 같이, 이것은 자신의 이상적인 위치로부터 방사상으로 약간 오프셋되는 서보 버스트로서 자신을 명시한다. 이것은 예를 들면, 스핀들 내의 약간의 편심률에 의해 야기될 수도 있다.

기입 에러를 보상하기 위해, 미리 특징지은 트랙의 역 반복 가능한 런아웃(26)이 하이브리드 서보 제어기(8)에 명령된 입력 신호(10)(도 2에 도시된 바와 같음)로서 공급되기 전에 사인곡선 신호(11)와 합산될 수도 있다. 이것은 서보 트랙 자체로 기입된 에러의 부분을 제거한다.

이와 달리 또는 이에 부가하여, 멀티 기록 프로세스가 도 5C에 도시된 바와 같은 "골드 표준" 저 RRO 서보 트랙을 획득하는 데 사용될 수 있다. 골드 트랙은, 새로운 디스크가 테스트 장치에 적재될 때, 디스크에 제1 단계로서 기록된다. 골드 트랙은 디스크를 바꿀 필요가 있을 때까지 테스트를 받는 모든 헤드에 의해 사용된다.

테스트 하의 헤드(4)는 선택적으로 테스트 전의 디스크(2) 상의 서보 트랙에 대해 보정될 수도 있다. 그러나, 테스트 하의 판독/기록 헤드(4)는, 보정 단계가 충분한 시간량을 필요로 하며 그에 따라 전체 테스트 프로세스를 시간 소비적이고 고가로 만들기 때문에, 보정되지 않는 것이 바람직하다. 각 헤드(4)를 보정하지 않는 효과는 PES(20)와 트랙 중심선으로부터 헤드(4)의 실제 방사상 오프셋 사이의 관계에 어느 정도의 비선형성이 존재하기 쉽다는 것이다. 이 비선형성은 하이브리드 서보 제어기(8)의 폐쇄 루프 시스템에 원하지 않는 이득 조건을 유발한다. 일반적인 헤드에 대해 이 이득 조건에 대한 고려 및 더 낮은 대역폭 서보의 실현은, 현대의 디스크 드라이브 유닛의 매우 높은 TPI의 요구에 일치하는 헤드(4)의 위치 정확도를 여전히 제공하면서, 안정적인 제어 시스템을 생성해야는 것으로 예상된다.

본 발명의 실시예들은 예시된 예들을 특히 참조하여 기술되어 있다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서 기술된 예들에 대한 변경 및 변형이 이루어질 수도 있음을 이해할 것이다.

예를 들면, 본 발명의 바람직한 실시예들의 예는 자기 디스크의 판독/기록 헤드에 대해 BER 배쓰터브 테스트를 실행하는 것을 참조하여 기술되어 있다. 그러나, 당업자가 쉽게 이해하는 바와 같이, 다른 유형의 헤드 테스트가 본 발명의 원리에 따라 실행될 수 있다. 유사하게, 다른 유형의 미디어를 판독하는 다른 유형의 헤드가 본 발명의 원리에 따라 테스트될 수 있다.

Claims

테스트 장치 내에서 디스크에 대하여 상대적으로 판독/기록 헤드의 위치를 제어하는 방법으로서, 상기 테스트 장치는 상기 헤드를 위치 결정하는 포지셔너를 갖고, 상기 포지셔너는 상기 포지셔너에 의해 얻어지는 실제 위치를 측정하는 센서를 가지며, 상기 판독/기록 헤드의 위치를 제어하는 방법은:

상기 포지셔너에 의해 달성되는 상기 실제 위치를 측정하는 센서 신호를 생성하는 단계;

상기 헤드에서 검출된 상기 디스크와 관련된 상기 헤드의 위치 에러 신호를 생성하는 단계;

상기 헤드 위치 에러 신호를 고역 통과 필터링하고, 상기 센서 신호를 이들 두 신호 사이에 주파수의 중첩이 거의 없도록 저역 통과 필터링하는 단계;

상기 헤드의 어떤 드리프트에 대응하는 상기 헤드 위치 에러 신호로부터 저주파수 헤드 에러 신호를 도출하는 단계;

상기 저주파수 헤드 에러 신호를 피드 포워드하여 상기 헤드의 보상된 명령받은 위치를 생성하는 단계;

상기 헤드의 상기 보상된 명령받은 위치 및 상기 필터링된 센서 신호에 따라서 상기 포지셔너의 위치 에러 신호를 생성하는 단계;

상기 포지셔너 에러 신호와 상기 고주파수 헤드 에러 신호의 양자를 하이브리드 서보 제어기에 제공하는 단계; 및

상기 하이브리드 서보 제어기가 동시에 사용되는 상기 제공된 에러 신호의 양자에 따라 생성된 이동 제어 신호로 상기 포지셔너에 신호하게 함으로써 상기 헤드의 위치를 제어하는 단계를 포함하는, 판독/기록 헤드의 위치 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 헤드 위치 에러 신호를 고역 통과 필터링하는 단계는 상기 디스크나 상기 디스크가 부착되는 스핀들, 또는 상기 방법을 실행하는 데 사용되는 다른 장치 중 적어도 하나의 진동 모드에 대응하는 주파수 성분을 통과시키는 단계를 포함하는, 판독/기록 헤드의 위치 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 디스크는 상기 트랙에 대해 복수의 서보 널(null)을 정의하는 복수의 서보 버스트를 갖는 자신과 관련된 적어도 하나의 트랙을 갖고, 상기 서보 널은 상기 트랙에 관련된 4개 이상의 상이한 방사상 위치에 서보 널을 갖고, 상기 서보 널이 상기 트랙과 알려진 위치 관계를 갖는 미리 정해진 로커스(locus)를 정의하며, 상기 로커스는 상기 트랙의 방사상 범위 전반에 걸쳐 연장하도록 위치 결정되고, 상기 판독/기록 헤드의 위치를 제어하는 방법은:

(a) 상기 알려진 위치 관계에 따라서 상기 트랙에 관련된 상기 헤드의 상기 원하는 방사상 위치에 대응하는 상기 널 로커스 상에 타겟 널 위치를 결정하는 단계;

(b) 상기 헤드로 적어도 하나의 서보 널의 위치를 검출하는 단계;

(c) 상기 적어도 하나의 검출된 서보 널 위치로부터 상기 타겟 널 위치에 관련된 상기 헤드의 상기 위치 에러를 결정하는 단계; 및

(d) 상기 위치 에러에 따라서 상기 헤드에 대한 위치 에러 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 판독/기록 헤드의 위치 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 헤드의 상기 방사상 위치가 주기적인 경로를 따라 순리적으로(notionally) 이동하도록 주기적인 이동 신호로 상기 헤드의 상기 위치를 명령하는 단계를 포함하고, 상기 헤드는 상기 디스크가 m 회전함에 따라 상기 주기적인 경로의 n 파장을 움직이며, 상기 n과 상기 m은 정수인, 판독/기록 헤드의 위치 제어 방법.
제4항에 있어서,

상기 명령받은 주기적인 경로는 실질적으로 사인곡선(sinusoidal)의 경로(path)인, 판독/기록 헤드의 위치 제어 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 디스크는 상기 헤드 에러 위치 신호가 생성되는 자신과 관련된 서보 버스트를 갖는 적어도 하나의 트랙을 갖고, 상기 헤드 위치 에러 신호로부터 저주파 수 헤드 에러 신호를 도출하는 상기 단계는:

상기 트랙 중심 점에 대응하는 상기 주기적인 이동 신호의 위치에서 상기 헤드 위치 에러 신호를 샘플링하는 단계; 및

복수의 샘플에 대해 상기 샘플 내에서 트렌드(trend)를 결정하여 상기 헤드에 대한 드리프트 에러(drift error) 조건을 찾는 단계를 포함하는, 판독/기록 헤드의 위치 제어 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 헤드 위치 에러 신호로부터 저주파수 헤드 에러 신호를 도출하는 상기 단계는 상기 헤드 위치 에러 신호를 저역 통과 필터링하는 단계를 포함하는, 판독/기록 헤드의 위치 제어 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 저주파수 헤드 에러 신호는 10 ㎐ 미만의 상한 주파수를 갖도록 도출되는, 판독/기록 헤드의 위치 제어 방법.
디스크 상의 방사상 위치 위에 판독/기록 헤드를 위치 결정하고, 포지셔너에 의해 얻어지는 실제 위치를 측정하는 센서를 갖는 포지셔너;

헤드 위치 에러 신호를 생성하도록 상기 헤드에 의해 판독된 서보 버스트를 복조하는 복조기;

상기 센서 신호를 필터링하는 저역 통과 필터와 상기 헤드 위치 에러 신호를 필터링하여 이들 필터링된 신호 사이에서 주파수의 중첩이 거의 없도록 하는 고역 통과 필터;

상기 헤드의 어떤 드리프트에 대응하는 상기 헤드 위치 에러 신호로부터 저주파수 헤드 에러 신호를 도출하는 헤드 에러 신호 필터;

명령받은 헤드 위치 입력 신호 및 상기 저주파수 헤드 에러 신호를 수신하여 상기 헤드의 보상된 명령받은 위치를 생성하는 제1 합산 노드;

상기 헤드의 상기 보상된 명령받은 위치 및 상기 필터링된 센서 신호에 따라서 상기 포지셔너의 위치 에러 신호를 생성하는 제2 합산 노드; 및

동시에 사용되는 상기 수신된 에러 신호의 양자에 따라서 상기 포지셔너로 상기 헤드의 위치를 제어하도록 구성 및 배치된 하이브리드 서보 제어기

를 포함하는, 판독/기록 헤드의 테스트 장치.
제9항에 있어서,

상기 고역 통과 필터는 상기 디스크, 스핀들, 또는 상기 테스트 장치의 다른 부품 중 적어도 하나의 진동 모드에 대응하는 주파수 성분을 통과시키도록 배치되는, 판독/기록 헤드의 테스트 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,

트랙을 갖는 디스크와 조합하여, 상기 트랙은 상기 트랙에 대해 복수의 서보 널을 정의하는 복수의 서보 버스트를 갖고, 상기 서보 널은 상기 트랙에 관련된 4개 이상의 상이한 방사상 위치에 서보 널이 존재하도록 위치 결정되며, 상기 서보 널은 상기 트랙과 알려진 위치 관계를 갖는 미리 정해진 로커스를 정의하고, 상기 로커스는 상기 트랙의 방사상 범위 전반에 걸쳐 연장하며, 상기 복조기는:

(a) 상기 트랙에 관련된 원하는 방사상 헤드 위치를 수신하고;

(b) 상기 알려진 위치 관계에 따라서 상기 트랙에 관련된 상기 헤드의 상기 원하는 방사상 위치에 대응하는 상기 널 로커스 상에 타겟 널 위치를 결정하며;

(c) 상기 헤드로 적어도 하나의 서보 널의 위치를 검출하고;

(d) 상기 적어도 하나의 검출된 서보 널 위치로부터 상기 타겟 널 위치에 관련된 상기 헤드의 상기 위치 에러를 결정하며; 및

(e) 상기 위치 에러에 따라서 위치 에러 신호를 생성하도록 배치된, 판독/기록 헤드의 테스트 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,

상기 헤드의 상기 방사상 위치가 주기적인 경로를 따라 순리적으로 이동하도록 주기적인 이동 신호로 상기 헤드의 상기 위치를 명령하는 테스트 제어기를 포함하고, 상기 헤드는 상기 디스크가 m 회전함에 따라 상기 주기적인 경로의 n 파장을 움직이며, 상기 n과 상기 m은 정수인, 판독/기록 헤드의 테스트 장치.
제12항에 있어서,

상기 명령받은 주기적인 경로는 거의 사인곡선의 경로인, 판독/기록 헤드의 테스트 장치.
제12항 또는 제13항에 있어서,

상기 헤드 에러 신호 필터는, 상기 트랙 중심 점에 대응하는 상기 주기적인 이동 신호의 위치에서 상기 헤드 위치 에러 신호를 샘플링하고, 복수의 샘플에 대해 상기 샘플 내에서 트렌드를 결정하여 상기 헤드에 대한 드리프트 에러 조건을 찾도록 구성 및 배치된, 판독/기록 헤드의 테스트 장치.
제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 헤드 에러 신호 필터는 저역 통과 필터를 포함하는, 판독/기록 헤드의 테스트 장치.
제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 헤드 에러 신호 필터는 상기 저주파수 헤드 에러 신호가 10 ㎐ 미만의 상한 주파수를 갖도록 배치되는, 판독/기록 헤드의 테스트 장치.