JP3801483B2 - ディスク駆動装置の制御装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータやAV機器などに用いられる光ディスクドライブ等の高速アクセスが求められる駆動装置における速度制御方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
情報機器の小型・軽量化や大容量化に伴い記録装置は微細な位置制御や正確な速度制御、高速アクセスが求められてきている。パソコン用光ディスクドライブを例にすると、同じディスク面積に出来る限り大量のデータを記録することが求められることにより、ディスクのトラック幅が狭くなり、ディスク回転方向には線密度が上がり正確な回転速度の制御が求められてきた。
【0003】
また、レーザー光のパワーでデータを記録又は再生するため、温度制御も極めて重要となってきた。この温度制御は実際に照射するレーザーのパワー制御だけではない。ディスクの回転速度が変わっても記録媒体が受け取る熱量が変わるため、ディスクの回転速度制御は、線密度の向上だけでなく、温度制御のためにも重要となってきた。
【0004】
そして、こうした速度制御は、通常の記録又は再生状態だけでなく、ディスク上でのアクセスにおいても重要となってきた。アクセスを高速に行うための最適化を行う方法が、例えば特開平7−141665号公報に開示されている。
【0005】
この公報に記載のアクセス高速化に関する技術について図16を用いて説明を行う。1はディスク、5はピックアップであり光学的にデイスク1に記録されているデータを電気信号に変換し、RFアンプ7で増幅して、サーボ用のエラー信号を検出し、信号処理回路40に入力される。信号処理回路40はRFアンプ7からのRFデータを復調すると共に映像データ、オーディオデータ、アドレスデータ等を分離して、誤り訂正処理を施されて出力する。アドレスデータはシステム制御部42に入力される。
【0006】
システム制御部42はアドレスデータをメモリ43に記憶すると共に現在位置を逐次各回路ブロックへ送出する。システム制御部42は、ホスト41からの情報に基づいてリード、ライト、サーチなどの処理を行う。誤差検出手段50はシステム制御部42からの時間情報とスピンドルモータの位置検出スイッチ49の位置に相当する時間との誤差を検出している。時間補正手段51は、誤差検出手段50とあらかじめ記録してある補正テーブル53に基づいてブレーキ時間の補正値を割り出している。ブレーキ時間発生手段52は時間補正手段51で割り出すブレーキ時間の補正値に基づき、ブレーキ時間をシステム制御部42を通してデジタルサーボ制御46に入力している。
【0007】
デジタルサーボ制御46はピックアップ5をディスク1の偏芯に追従して移動させるトラッキングサーボ部、レーザー光の焦点をディスク1上に結ばせるフォーカスサーボ部、送りモータ15を駆動してピックアップ5を移動させるスレッドサーボ部、スピンドルモータ21によりディスク1を回転させ線速度を一定に保つCLVサーボ部、を含んでいる。サーボドライバー48はデジタルサーボ制御46からの信号を増幅して送りモータ15、スピンドルモータ21などを駆動している。
【0008】
光ディスク装置の電源投入時、各種の初期動作において図17に示すフローにより、ブレーキ特性を検出する。まず、ピックアップ5を内周方向に移動するようにシステム制御部42がデジタルサーボ制御46を制御して、サーボドライバ48を介して送りモータ(ピックアップを移動させるモータでありスレッドモータとも称する)15に電圧を印加して回転させる(ステップ1)。ピックアップ5を載せた送りメカが位置検出スイッチ49を閉じる(ステップ2)。
【0009】
すると、前記位置検出スイッチ49の検出信号がシステム制御部42に入力され、システム制御部42は前記検出信号をトリガーとしてデジタルサーボ制御46を制御し、サーボドライバー48を介してスレッド(送り)モータ15にブレーキ時間発生手段52より入力されるブレーキ時間だけ逆電圧を印加し、ピックアップ5の送りを停止させる。
【0010】
次に、ピックアップ5を外周方向へ移動するようにシステム制御部42よりデジタルサーボ制御46を制御し、サーボドライバー48を介して送りモータ15に電圧を印加して回転させる(ステップ3)。送りメカが位置検出スイッチ49を開く(ステップ4)と、この検出信号によりシステム制御部42は前記検出信号をトリガーとしてデジタルサーボ制御46を制御し、サーボドライバ48を介して送りモータ15にブレーキ時間発生手段52より入力されるブレーキ時間だけ逆電圧を印加し、ピックアップ5を停止させる。
【0011】
そして、リード状態として、停止位置のディスク1上のアドレス信号から絶対時間を読み取る(ステップ5)。誤差検出手段50はこの読み取った時間と、検出スイッチ位置に相当する時間(0分0秒)との誤差を検出する(ステップ6)。時間補正手段51が前記誤差に基づき、補正テーブル53を参照して、ブレーキ時間の補正値を割り出し前記補正備に基づきブレーキ時間発生手段52でデジタルサーボ制御46に入力するブレーキ時間を決定する(ステップ7)。
【0012】
実際のアクセスの際は、光ディスク1の目標位置にアクセスするのに移動トラック数を計算し、ピックアップ5を移動し、前記トラック数までのトラックをカウント後、スレッドモータ15に逆電圧を所定の時間印加してブレーキをかけて停止するようにプログラム制御される。
【0013】
また、特開平8−77687号公報の技術によれば、スピンドルモータの回転数を検出してモータの異常回転の検出を連続して検出した場合に、異常回転と判断することが知られている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような方法では、サーボをかけているサーボDSP(Digital Signal Processor)が暴走した場合に、ディスク1の縁まできて、スレッドモータが回転した場合に負荷が重いと判断し、さらにトルクを加えてしまい、スレッドモータを無理に回転させ、ギア等を破損する恐れがあった。そのために、大きな加速が加わることに対し制限を設けている。すなわち、大きなトルクが掛かるとギアが滑り、空回転する機構を設ける等の対策を施している。
【0015】
しかし、このため、高速アクセスのとき、スレッドモータに大きいトルクを加えて加速することができなかった。
【0016】
また、アクセス時間を短縮することができたとしても、電源系に対して過大な負荷となり、電源系は常にこれに合わせて余裕を持たせて設計しておく必要があった。
【0017】
本発明の目的は、スレッドモータに大きなトルクを加えることを可能として高速アクセスを実現するとともに、サーボマイコンの暴走やスレッド及びスピンドルモータの異常回転を検知して異常事態を防止することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は次のような構成を採用する。
ディスクの記録データを読み取るピックアップを移動させるスレッドモータと、前記ディスクを所要回転数で回転させるスピンドルモータと、を備えたディスク駆動装置の制御装置において、
前記スレッドモータにFG発生部を設けてスレッドモータの回転数を検出するとともに、前記スレッドモータを駆動するモータドライバから前記スレッドモータのトルクを検出し、
前記スピンドルモータを駆動するモータドライバから前記スピンドルモータのトルクを検出し、
前記スレッドモータの検出された回転数に基づいて前記ピックアップの現状位置が算出され、
前記ピックアップによる前記ディスクヘのアクセス時に、前記算出されたピックアップの現状位置から目標アドレスまでの距離に応じて、前記スピンドルモータの加速開始時間を遅延させ、
前記スレッドモータの検出トルク及び前記スピンドルモータの検出トルクに基づいて各モータの加速状態の継続状況を検知し、前記検知によってモータ制御系の暴走及び/又は各モータの異常回転を検出し、前記検出により前記スレッドモータへの駆動電流を遮断する構成とする。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る光ディスク駆動装置の速度制御方法及び装置について、図面を参照しながら以下説明する。図1は本発明の実施形態に係る光ディスク駆動装置のサーボ回路を示す構成ブロック図である。図2は本実施形態の光ディスク駆動装置における位置制御誤差信号の検出方法を示す原理図である。
【0022】
図1及び図2において、レーザーダイオード2が発光したレーザー光25は、ビームスプリッタ4を透過し、対物レンズ3で集光された後、ディスク1に照射される。そして、レーザー光25はディスク1で反射され、再び対物レンズ3を通り、ビームスプリッタ4に入射する。そして、今度は、ビームスプリッタ4のハーフミラーで反射し、ピックアップ5に入射する。
【0023】
ピックアップ5には、複数の光を電流に変換する受光素子26,27などで構成されており、光の強弱をそれに応じた電気信号に変換する。ピックアップ5は、分割された受光素子の集まりであり、レーザー光25がディスク1のトラック24の中央を正しくトレースしている場合には、受光素子1(27)からの信号レベル(D1)と受光素子2(26)からの信号レベル(D2)が等しくなるが、レーザー光25がトラック24の中心を正しくトレースせずにディスク1の中心方向にずれている場合には、受光素子1(27)からの信号レベル(D1)と、受光素子2(26)からの信号レベル(D2)が等しくならず、図2の場合にはD1の信号が大きくなる。
【0024】
逆に、レーザー光25が法線方向にずれている場合には、受光素子1(27)からの信号レベル(D1)と受光素子2(26)からの信号レベル(D2)では、D2の信号が大きくなる。したがって、D1の信号とD2の信号のレベルを比較することにより、正しくトレースされているか否かを判別することが出来る。
【0025】
エラーアンプ28は、このD1の信号レベルとD2の信号レベルの比較動作を行なっている。この信号レベルの大小がディスク1のトラック24のセンターからどの位ずれているかを示すエラー信号である。その後、エラーアンプ28出力はRFアンプ7に入力される。RFアンプ7は、エラー信号をA/D変換できるような信号レベルに増幅している。
【0026】
そして、RFアンプ7の出力はデジタル信号処理を行なうため、トラッキングサーボ用信号として周波数帯域が低いA/D変換回路8に、スピンドルサーボ用の信号として周波数帯域が広いA/D変換回路17にそれぞれ入力され、デジタル信号に変換される。A/D変換回路8の出力はトラッキング制御9に入力される。
【0027】
このトラッキング制御9は、トラッキングサーボ特性が図4に示すような特性となるために、位相補償とゲイン補償とを行っている。位相補償回路は、サーボゲインが零となるクロスオーバー周波数付近でサーボ系の位相が回ってサーボ系全体が発振することを防ぐためのものであり、そのために位相を進め、制御系の位相余裕を確保している。
【0028】
ゲイン補償回路は、ディスク1の回転周波数付近のディスク1の偏心とメカニズムの偏心を抑圧するため、低域におけるサーボゲインを上げている。こうして位相補償とゲイン補償された信号は、D/A変換10でアナログ信号(PWM(Pulse Width Modulation)信号)に変換され、次のアクチュエータードライバー回路11において、アクチュエータ6を駆動するために必要な電流に変換される。アクチュエータ6は、この電流に基づき対物レンズ3を移動させ、レーザー光20がディスク1のトラック24の中心をトレースするように調整する。
【0029】
また、トラッキング制御9の出力はスレッド制御12に入力される。このスレッド制御12は図5に示す特性であり、トラッキング制御9のサーボ特性と比較してかなり低い周波数帯域で動作している。スレッド制御12のエラー信号は図6に示すように三角波のような波形となる。即ち、トラッキングサーボによりアクチュエータ6が細かく移動するが、ディスク1の回転と共に信号が書き込まれている領域が移動し、スレッドモータ15が停止しているとピックアップ5は光ディスク1の真上の位置から徐々に斜めにずれていく。
【0030】
そして、このずれによりエラー信号が大きくなって、ある限界を超えるとスレッドモータ15が回転してレーザー光25を真上に照射する位置までピックアップ5を移動させる。これにより、エラー信号が急速に小さくなる。しかし、再びディスク1の回転と共に徐々に読み書きする領域がずれて、レーザー光25が斜めとなり、エラー信号が大きくなる。この繰り返しを行うことにより、図6のような波形となる。
【0031】
その後、スレッド制御12の出力はD/A変換13でアナログ信号(PWM信号)に変換され、モータドライバー14により、モータを駆動させるために必要な電流に増幅され、スイッチSW35がONの状態の時はスレッドモータ15に接続されてモータを駆動する。
【0032】
また、RFアンプ7からA/D変換17に入力されたエラー信号は、CLV(Constant Linear Velocity)制御18に入力される。ここで、ディスク1はトラック24の側面が図3に示すように緩やかに蛇行しており、ディスク1の回転によりD1信号又はD2信号が前記蛇行に伴って変動し、エラーアンプから或る周波数の信号として現われる。
【0033】
CLV制御18はこの信号の周波数を計り、決められた周波数になるようにスピンドルモータ21を回転させることによりディスク1の回転数を制御するものである。CLV制御18は図7に示す特性であり、エラー信号の周波数成分が高い領域は、基準の周波数からの周波数誤差が大きいことを意味しているので速度制御を掛けて回転数を変え、エラー信号の周波数成分が低い領域では、基準の周波数の信号との位相がずれていることを意味しているので位相制御を行う。CLV制御18の出力は、D/A変換19においてアナログ信号(PWM信号)に変換され、その後、モータドライバー20によりスピンドルモータ21を回転させる。
【0034】
次に、所望トラックへピックアップをアクセスする場合には、上記で述べた通常動作のためのサーボループを遮断して、スレッドモータ15を高速に回転させることにより、ピックアップ5は、目的のアドレスを目指して移動する。スピンドルモータ21は、ディスク1の回転数を目的のアドレスの回転数になるように(後述する図8に示すアドレスとディスク回転数の関係を参照)加減速する。
【0035】
ピックアップ5の位置はスレッドモータ15に取り付けられたスレッドFG(Freqency Generator)発生器16で検出され、サーボマイコン23に入力される。サーボマイコン23では、電源投入時のリードインからのスレッドFGパルスを記録しており、その後のパルスをカウントすることにより、リードインからの位置がわかる。
【0036】
また、ピックアップの位置(アドレス)とディスク1の回転数は図8に示すような関係であり、内周ではディスク回転数が高く、外周では回転数が低くなっている。したがって、アドレス(最内周のリードインからの距離)がわかればディスク1の回転数がわかる。即ち、複数個のゾーンからなるゾーンCLVであってゾーン内ではディスク回転数は一定である。
【0037】
また、スピンドルモータ21にもモータの回転数を検出するスピンドルFG(Freqency Generator)発生器22が取り付けられており、そのFGパルスはスレッドの場合と同様に、サーボマイコン23に入力される。
【0038】
このスレッドFG発生器16からのスレッドFG信号からピックアップの現状位置が算出され、スレッド系が目標とする回転数(位置)に対する誤差(位置の誤差)が求められ、スレッドモータ15を制御する。即ち、トラッキング制御9からの出力に基づいてスレッド制御12とサーボマイコン23によってスレッドモータ15を制御する。また、スピンドルFG発生器22からのスピンドルFG信号又はCLV制御18からディスク線速度が算出され、スピンドル系が目標とする回転数に対する誤差が求められ、スピンドルモータ21を制御する。即ち、RFアンプ7の出力に基づいてCLV制御18とサーボマイコン23によってスピンドルモータ21を制御する。
【0039】
次に、本実施形態におけるアクセス時のスレッド系及びスピンドル系の動作態様のフローチャートを図9に示す。まず、目標アドレスまでの距離計算(ステップ1)を行う。そして、目標アドレスまでの距離に応じて距離が長い場合はスピンドルモータの休止期間αを長く、短い場合は休止期間αを短くする(図10に示す目標アドレスとスピンドルモータ休止期間との関係を参照)(ステップ2)。
【0040】
次に、スレッドモータをフル加速させる(ステップ3)。スレッドモータFGにより回転数(位置)を計測する(ステップ4)。その後、スピンドルモータを加速させる(ステップ5)。同時にその位置におけるディスク1の回転数を求めるため、スピンドルFG発生22から入力されるスピンドルFGをカウント(回転数WD)する(ステップ6)。次に、スレッドモータFG発生16から出力されるスレッドFGをカウントすることによりピックアップ5の位置検出する(ステップ7)。
【0041】
アドレスとディスク回転数の関係を示すテーブル(図8)より、その位置におけるディスク1の回転数(WC)を求める(ステップ8)。目標のアドレスの近傍にあるか否かを判別する(ステップ9)。目標アドレスにいる場合はスレッドモータと停止させる。その位置が目標アドレスでない場合は回転数を比較する(ステップ10)。ディスクの現実の回転数(WD)が目標の回転数(WC)より大きい場合はスレッドモータ15を加速させる(ステップ11)。そして、ステップ5に戻る。逆に、ディスクの現実の回転数(WD)が目標の回転数(WC)より小さい場合はスレッドモータ15を減速させる(ステップ12)。そして、ステップ5に戻る。
【0042】
以上説明したステップの採用により、スレッドモータ15とスピンドルモータ21両方のモータが同時にフル加速することを防止している。具体的には、スレッドモータ15は図11に示すように、スピンドルモータ20は図12に示すように回転が変化する。スピンドルモータ21は回転数が増加するに従い、角加速度は減少するためアクセスの殆どの期間において加速をしなければならない(図12に示すようにスピンドルモータの回転数が上がるにしたがって加速し難くなるのでモータ始動時から所要の回転数になるまで常に加速をする必要がある。但し、図12ではαの期間は意図的に加速していない)。
【0043】
これに対して、スレッドモータ15は、フル加速するのはアクセス開始の僅かな時間だけでよい(スレッドモータはアクセス開始時のみ加速すればその後はその速度で移動して行き(アクチュエータの摩擦が殆ど無いという条件で)、特に加速をする必要はない)。このため、図9に示すステップ9の目標アドレス付近で速やかにスレッドモータを停止させることが出来る(加速している状態で停止させることとはならないから)。
【0044】
このアクセス開始時のアンバランス(スレッドモータはアクセス開始直後の僅かな時間だけフル加速、スピンドルモータはアクセスの殆どの期間中で加速)を、スピンドルモータに目標アドレスまでの距離に応じた休止期間(α)を設けることによって解消している。これにより、アクセス時のディスク線速度は、図13のようになり、アクセスタイムの長短に関わらず、ほぼ一定となると共に、スレッドモータ15とスピンドルモータ21の2つのモータに同時に最大のトルクが加わることがないようにしている(スピンドルモータにおいて休止期間αで加速しない分だけ、スレッドモータのアクセス開始時の駆動電流を大とすることができ、高速アクセスを実現できる)。
【0045】
また、本実施形態に関するスレッド系では、サーボ回路が暴走して最内周又は最外周へ移動したにも関わらず、スレッドモータ15が回転し続けて破損することを防止するため、図1に示すスイッチSW35を設けている。図1に示す暴走検出回路31の具体的構成は図14に示す回路である。
【0046】
この回路において、スレッドモータ15を駆動するモータドライバー14から出力されるPWM信号とスピンドルモータ21を駆動するモータドライバー20から出力されるPWM信号を、AND回路32に入力し、両方の信号が共に出力される区間だけHigh(H)とする。そして、ラッチ33に入力され、PWM信号のクロックであるPWMクロックより遅らせたラッチ用クロックのタイミングでサンプリングされる。そのため、ラッチ出力は図15に示すように両方のモータが加速されている間は「High」となる。そして、この「High」の期間をカウンター34で計り、ある一定期間より長い場合には出力がHighとなり、このHigh出力によりSW35はモータドライバー14からスレッドモータ16に行く駆動電流を遮断する。
【0047】
具体的に説明すると、AND32の出力はスレッドモータとスピンドルモータが共にフル加速しているか否かを検知しており、図15の2段目と3段目の波形はパルス幅(Pulse Width)のデューティが最大となっていて、6段目の波形はデューティが小となってスレッドモータが減速の状態を示している。そして、図15の図示によると、スレッドモータが適宜の時間経過で減速状態にあることが検出できれば(6段目のスレッドモータへの駆動電流は2段目に比べて明らかなように減速状態となっているのでAND32の出力はLowとなる)、スレッドモータへの駆動電流を遮断することはないが、2段目の波形のようにスレッドモータがフル加速の状態が一定時間継続すれば(カウンタの設定によって前記一定時間は適宜に規定できる)、駆動電流を遮断しようとするものである。
【0048】
このようにフル加速する時間がある一定の時間以上継続した場合に暴走と判断し、スレッドモータ15が回転し続けてギヤ等が破損することを防止している。
【0049】
【発明の効果】
本発明によれば、スレッドモータとスピンドルモータのトルク、即ち各モータへの駆動電流の大きさ、から暴走検出を行っているので、サーボマイコン等の暴走及び夫々のモータの異常回転等を確実に知ることができ、異常事象に対する防止が可能となる。
【0050】
また、スレッドモータとスピンドルモータが同時にフル加速する期間をなくするため、ドライブ全体の消費電力を均一化できる。また、これに伴って、スレッドモータに大きいトルクを加えることが可能であるため、高速なアクセスを実現することができるという効果が期待できる。
【0051】
また、スレッドモータとスピンドルモータのフル加速状態が一定時間より長く続く場合に暴走状態であると判断してスレッドモータへの駆動電流を遮断することで、確実に、高精度で、メカを破損することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る光ディスク駆動装置のサーボ回路を示す構成ブロック図である。
【図2】本実施形態の光ディスク駆動装置における位置制御誤差信号の検出方法を示す原理図である。
【図3】ディスクトラックの側面がトラック方向に蛇行している状態を示す図である。
【図4】トラッキングサーボ回路の特性を示す図である。
【図5】スレッドサーボ回路の特性を示す図である。
【図6】スレッドサーボ回路のエラー信号波形を示す図である。
【図7】スピンドルサーボ回路の特性を示す図である。
【図8】ディスクの半径位置と目標回転数の関係を示す図である。
【図9】本実施形態におけるアクセス時のスレッド系及びスピンドル系の動作態様のフローチャートを示す図である。
【図10】本実施形態に関するスピンドルモータの休止期間を目標アドレスの距離との関係で表した図である。
【図11】本実施形態に関するアクセス時のスレッドモータの速度推移を示す図である。
【図12】本実施形態に関するアクセス時のスピンドルモータの回転数推移を示す図である。
【図13】本実施形態に関するアクセス時の線速度の推移を示す図である。
【図14】本実施形態に関する暴走検出回路の具体的構成を示すブロック図である。
【図15】本実施形態の暴走検出回路のタイミングチャートを示す図である。
【図16】従来技術に関するアクセス高速化を含めた速度制御の構成ブロック図である。
【図17】従来技術における動作態様のフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
1 ディスク
2 レーザーダイオード
3 対物レンズ
4 ビームスプリッタ
5 ピックアップ
6 アクチュエータ
9 トラッキング制御
11 アクチュエータドライバー
12 スレッド制御
14,20 モータドライバー
16 スレッドFG発生
18 CLV制御
21 スピンドルモータ
22 スピンドルFG発生
23 サーボマイコン
24 トラック
25 対物レーザー光
26 受光素子2
27 受光素子1
28 エラーアンプ
30 メモリ
31 暴走検出回路

Claims (1)

  1. ディスクの記録データを読み取るピックアップを移動させるスレッドモータと、前記ディスクを所要回転数で回転させるスピンドルモータと、を備えたディスク駆動装置の制御装置において、
    前記スレッドモータにFG発生部を設けてスレッドモータの回転数を検出するとともに、前記スレッドモータを駆動するモータドライバから前記スレッドモータのトルクを検出し、
    記スピンドルモータを駆動するモータドライバから前記スピンドルモータのトルクを検出し、
    前記スレッドモータの検出された回転数に基づいて前記ピックアップの現状位置を算出し、
    前記ピックアップによる前記ディスクヘのアクセス時に、前記算出されたピックアップの現状位置から目標アドレスまでの距離に応じて、前記スピンドルモータの加速開始時間を遅延させ、
    前記スレッドモータの検出トルク及び前記スピンドルモータの検出トルクに基づいて各モータの加速状態の継続状況を検知し、前記検知によってモータ制御系の暴走及び/又は各モータの異常回転を検出し、前記検出により前記スレッドモータへの駆動電流を遮断する
    ことを特徴とするディスク駆動装置の制御装置。
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