KR100221422B1 - 디스크 기록 시스템 및 이러한 디스크 기록 시스템에서 턴테이블의 회전 제어 방법 - Google Patents

Abstract

영상 디스크 또는 컴팩트 디스크와 같은 디스크용 디스크 기록 시스템은 기록 헤드(10)에 인접한 디스크(1)가 지지되는 턴테이블(2)을 구비한다. 턴테이블의 회전축을 한정하는 샤프트(3)는 베어링(4)내에서 회전하고, 상기 베어링(4)는 다른 샤프트(8)에 의해 한정된 축에 대해 자체로서 이동 가능하다. 샤프트(8)의 베어링(9)은 에어 베어링이고 상기 이동을 댐핑하기 위한 댐퍼 유닛(18)이 있다. 본 발명의 디스크 기록 시스템에는 턴테이블(2)의 회전축을 한정하는 샤프트(3)의 회전율을 검출하기 위한 센서(14)가 있을 수 있다.

턴테이블(2)의 축에 대한 헤드(10)의 방사상 변위는 다른 샤프트(8)의 회전에 기초하여 결정될 수 있으며, 턴테이블의 회전은 방사상 변위를 표시하는 신호의 곱과 샤프트(3)의 회전율에 각각 기초하여 제어된다.

Description

[발명의 명칭]

디스크 기록 시스템 및 이러한 디스크 기록 시스템에서 턴테이블의 회전 제어 방법

[발명의 배경]

[발명의 분야]

본 발명은 컴팩트 디스크등의 디스크를 기록하기 위한 디스크 기록 시스템에 관한 것이며, 또한 디스크 기록 시스템의 기록 헤드에 대해 턴테이블의 회전을 제어하는 방법에 관한 것이다.

[종래 기술의 개요]

디스크 형상의 매체상에 정보가 기록되었다가 나중에 재생될 수 있는 여러 시스템은 이미 공지되어 있다. 일반적으로 정보는 디스크상의 실질적으로 원형링 또는 연속적인 나선형 트랙에 배열된다. 전자의 배열과 같은 한 예로는 정보가 동심 트랙으로 있는 섹터로 분할되는 자기 플로피 디스크 또는 하드디스크를 들 수 있다. 후자의 배열과 같은 예로는 표면의 나선형 홈에 아날로그 형태로 음성 정보를 보유하는 종래의 축음기 레코드와, 디스크의 표면(또는 접촉면의 경계)상에 나선형으로 배열된 일련의 홈에 아날로그 형태로 영상 정보르 보유하는 광학 판독 영상 디스크와, 나선형으로 배열된 일련의 홈에 디지탈 형태로 음성 정보 또는 그밖의 정보를 보유하는 컴팩트 광학 디스크를 들 수 있다. 축음기 레코드, 영상 디스크 및 컴팩트 디스크는 소비자가 입수할 수 있는 것들로서 일반적으로 소비자에 의해서는 기록될 수 없는 매체들이다. 소비자가 구매한 디스크가 마스터 디스크의 기하학 구조 및 정보 내용에 있어서 정밀한 복제본이 될 수 있도록 마스터 디스크상에 기록된 다음 여러가지 공정에 의해 복제된다.

이들 매체상에 정보를 기록하는 과정은 기록점(이는 자기 헤드, 기계적인 바늘 또는 집속 광빔이 될 수 있다)이 보다 느린 속도로 내측 및 외측 에지 사이를 횡단할 때 디스크 또는 디스크가r.p.m(축음기 레코드의 경우)과 1800r.p.m(영상 디스크의 경우) 사이에서 임의의 속도로 회전한다는 사실과 함께 한다. 통상 기록 시스템의 필요 조건은 디스크의 회전 이동이 단지 서서히 변할 수 있다는 것이다. 일반적으로 이것은 디스크를 회전시키는 기구의 관성과 함께 디스크 자체의 관성에 의해 쉽게 보장받는다. 그러나 디스크상의 기록점의 방사상 이동은 그렇게 쉽게 제어되지는 않는다. 자기 디스크 기록의 경우, 기록 헤드는 개별적인 동심 트랙들 사이에서 불연속적인 단계로 이동해야 한다. 이와는 대조적으로, 축음기 레코드, 영상 디스크 또는 컴팩트 디스크의 경우에는 나선형 트랙에 정보를 배치하기 위해 기록 헤드가 일반적으로 방사상 방향으로 디스크에 대해 연속적으로 이동해야 한다. 이들 경우의 특징은 방사상 이동의 매끄러움이 방사상 위치 고정의 절대적인 정확도보다 중요하다는 것이다. 축음기 레코드의 경우, 예를 들어 가청 주파수 대역에서 실질적인 에너지를 갖는 임의의 방사상 이동은 비록 그것이 평균 홈 간격의 소량만을 나타낸다고 할지라도 최종 기록 복사가 플레이 될 때 픽업의 대응하는 측방향 이동으로서 나타나게 되고, 영상 디스크 및 컴팩트 디스크의 경우, 기록 헤드의 갑작스런 방사상 이동이 플레이어로 하여금 최종 디스크상의 트랙을 따르지 못하게 할 가능성 뿐만 아니라 보다 심각한 것은 그러한 방사상 이동이 나선형 트랙이 연속적인 권회사이의 간격에 있어서의 중대한 변화를 초래하기 때문에 위험하게 될 가능성이 있다. 이러한 간격은 1.6-1.7μm이고 간격의 축소가 트랙들간의 누화(결과적으로 영상 디스크로부터 화상 간섭을 초래하거나 컴팩트 디스크의 비트 에러를 증가시키는)를 증가시키는 결과를 초래하므로, 트랙간격에 있어서 기껏해야 ±0.1μm의 허용 공차를 유지하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 이 보다는 휠씬 적은 허용 공차를 유지하는 것이 좋다.

필요한 방사상 트래킹 이동을 얻기 위하여, 디스크의 축을 통과하는 직선을 따라 즉, 방사상으로 기록 헤드를 이동시키는 것이 일반적이다. 축음기 레코드 마스터를 기록할 때, 기록 헤드를 선형 슬라이드 또는 롤링 마운트상에 장착하고 이것을 회전 리드스크류 및 너트 수단에 의해 이동시킴으로써 달성된다. 만족할만한 성능은 세심한 설계에 의해 달성된다. 리드스크류 드라이브의 강도는 마운팅에서의 잔여 마찰을 극복할 정도로 충분히 크다. 영상 디스크와 컴팩트 디스크의 마스터링(기록)시에, 유사한 기술이 사용될 수 있는데, 여기서 접속된 빔을 생성하는 광학 장치가 회전하는 마스터 디스크 위로 이동한다. 광학 장치의 일부만 이동 가능하고 나머지(일반적으로 광 소스 레이저의 크기 때문에)는 고정되어야 한다는 단점을 방지하기 위하여, 대체 방안으로서 기록헤드를 고정 상태로 유지하면서 회전 베어링과 함께 전체 턴테이블(마스터 디스크를 보유하고 있는)을 리드스크류를 이용하여 직선을 따라 이동시킬 수 있다.

롱-플레잉(long-playing) 광학 영상 디스크 또는 디지탈 형태로 음성 또는 그밖의 데이타를 위해 사용되는 광학 컴팩트 디스크에서는 일정한 선형 속도 모드 또는 기록이 사용되는데 그 이유는 기록 전체에 걸쳐 최적 선형속도(기록될 수 있는 신호의 대역폭을 결정하는)에서의 동작과 최대 기록 시간을 일치되게 하기 때문이다.

그러나 일정한 선형 속도 기록은 디스크의 회전 속도와 디스크에 대하 기록 또는 재생 헤드의 방사상 이동 속도가 모두 일정하지 않기 때문에 시스템에 복잡성만 부가할 뿐이다. 재생 전용 시스템에서는 회전 이동 및 방사상 이동이 일반적으로 디스크상에 이미 내장된 정보에 의해 좌우되는 서보에 의해 제어되기 때문에 이것이 큰 문제가 되지는 않는다. 프리-그루브(pre-grooved) 디스크를 사용하는 기록/재생 시스템(예를 들어 판독/기록 데이타 기록 시스템) 또한 이러한 유형의 서보에 의해 간단히 실행된다. 그러나 처음에는 마스터 디스크에 홈 구조가 없는 영상 디스크 또는 컴팩트 디스크용 마스터 기록 시스템의 경우에는 첫번째 원리로부터 필요한 이동의 문제가 발생한다.

정보가 선형 속도 V로 피치 P의 나선형 트랙에 기록되고, 순시 반경이 R이며 회전 속도가 시간 t에서 ω(라디안/초)라면, 다음 식과 같이 된다.

EP-A-011495는 복수의 실질적으로 원형 및 동심 정보 트랙을 정의하는 문맥에서, 반경 R에 의존하는 신호를 발생시킴으로써 그리고 반경 R에 반비례하는 주파수 교류 전류 신호를 발생시킴으로써 식 1의 관계가 얻어지는 장치에 대해 기술하고 있다. 턴테이블의 회전 각속도 ω는 교류 전류 신호에 동기된다. 이와 동일한 교류 전류 신호는 리드스크류 드라이브를 이용하는 식 2에 따라 방사상 속도를 제어하는데 사용된다. 이와 유사한 방법이 EP-A-011493에 기술되어 있는데, 여기에서는 반경 R에 반비례하는 주파수를 갖는 교류 전류 신호가 디지탈 분할 과정에 의해 발생된다.

EP-A-011495 및 EP-A-011493호에 기술된 방법에서는 턴테이블의 회전이 동기되어야 하는 교류 전류 신호가 먼저 발생되어야 한다.

[발명의 개요]

상술한 바와 같이, 기록헤드 또는 턴테이블 베어링이 이동 엘리먼트가 될 수 있다. 그러나 어느 엘리먼트가 이동 엘리먼트가 되든지 간에, 리드 스크류 드라이브 시스템은 이동의 매끄러움이 크게 요구되기 때문에 영상 디스크 또는 컴팩트 디스크 마스터링시에 완전한 만족을 가져다주지 못한다. 매우 정확한 접지 리드 스크류가 필요하고, 리드 스크류 기구의 미끄러짐은 심각한 문제를 야기시킨다.

만일 리드 스크류 이외의 구동 기구가 사용될 경우, 이것은 일반적으로 강도면에서 리드 스크류보다 못하다. 방사상 트래킹 이동의 매끄러움은 기록 헤드 또는 턴테이블 베어링 유닛이 이동하는 베어링의 매우 낮은 마찰에 의존한다.

본 발명의 제1양상에 따라서, 기록 헤드 및 턴테이블은 이 턴테이블의 축이 기록 헤드에 대해 이동 가능하고 그 이동 방향이 에어 베어링에 의해 한정되도록 장착된다.

이러한 에어 베어링의 사용은 소망하는 이동 방향에 있어서는 매우 낮거나 본질적으로 무시할만한 마찰을 제공하지만 다른 방향으로의 이동에 대해서는 큰 강도를 가지고 결합된다는 장점을 가지고 있다.

기록 헤드와 턴테이블 베어링 조립체와의 상대 이동을 제어하기 위해서, 이러한 이동(기록 헤드를 이동시키든지 아니면 턴테이블 베어링 조립체를 이동시키든지 간에)을 보조하는 마찰이 없는 에어 베어링을 사용하는 장점을 그대로 유지하도록 구동 기구가 저절로 마찰을 부가해서는 안된다는 사실은 명백하다. 상대 이동을 유발하는 마찰이 없는 수단으로는 예를 들어 자계내에 장착된 와이어의 전류 이송 코일을 이용하는 전기 모터, 또는 가변 자계에 의해 작용하는 이동가능한 영구 자석, 이동 가능한 전기 전도 엘리먼트를 이용하거나 교류 자계를 가동함으로써 작용하는 강자성 엘리먼트를 이용하는 유도 또는 히스테리시스 모터가 알려져 있다. 일반적으로 이러한 구동 수단은 어떤 제어 신호에 응답하여 이동 가능한 엘리먼트에 제어력을 가한다는 공통 특성을 가지고 있다. 그러나 에어 베어링상에 장착된 이동 가능한 조립체에 적용될 경우, 마찰이 없는 베어링에 대한 이동 가능한 엘리먼트의 기계적 동작이 그 관성에 의해 지배되기 때문에 구동 수단은 이동 가능한 엘리먼트의 위치를 한정하는 식으로 동작하는 것이 아니라 오로지 그 가속을 한정하는 식으로만 동작한다. 이러한 동작은 기계적으로 강성을 가지며 이동 가능한 엘리먼트의 위치를 직접 결정하는 리드 스크류와는 대조적이다. 따라서 이동 가능한 엘리먼트의 위치를 제어하기 위해서는 추가의 적당한 수단이 필요하다. 위치 감지 수단의 출력과 외부적으로 제공되는 제어 신호에 응답하여 동작하는 증폭기를 비롯하여 이동을 검출하기 위한 위치 감지 수단을 제공함으로써 두 엘리먼트의 상대 이동을 제어하는 것은 업계에 잘 알려져 있다. 증폭기로부터의 출력은 결과적인 이동이 외부적으로 공급되는 제어 신호에 따라 제한되도록 모터 또는 그밖의 구동 수단에 제어 입력을 제공한다. 환언하면, 이것은 부궤한 서보 루프이다. 이러한 시스템은 상측 주파수 한계(또는 대역폭)를 가지고 있어 이 주파수 한계보다 현저하게 아래인 성분을 갖는 이동의 경우에는 궤환 루프에 의해 이동이 잘 제어되는 반면에 보다 높은 주파수에서 지배적인 성분을 갖는 이동의 경우에는 궤환 루프가 이동을 거의 제어하지 못한다.

상술한 장치에서, 마찰이 없는 베어링상에 장착되는 육중한 조립체의 제어와 관련하여, 대역폭(이는 적당한 증폭기의 이득을 변경함으로써 조절될 수 있다)의 선택은 어려운 절충이 될 수 있다. 궤환 제어가 없을 시, 마찰이 없는 베어링에 장착되는 육중한 조립체로 구성되는 시스템은 외부 진동에 영향받기 쉬운데, 이는 통상 시스템의 "고정된" 엘리먼트를 움직이게 하는 진동이 있을 때 "이동" 엘리먼트는 그 관성으로 인해 정지 상태로 되어 결과적으로 두 엘리먼트간에 큰 상대 이동을 초래한다. 만일 베어링이 회전식일 경우, 선형진동에 대한 감도는 이동 엘리먼트의 균형을 유지함으로써 감소될 수 있다. 그러나 베어링 축에 대한 회전 성분을 갖는 진동에 대한 감도는 여전히 존재한다. 이러한 상대 이동을 억압하기 위해, 궤환 루프는 외부 진동이 존재할 수 있는 모든 주파수를 커버하는 큰 대역폭을 가져야만 한다. 만일 이것이 행해지면, 외부 진동은 "이동 가능한" 엘리먼트와 "고정된" 엘리먼트간의 상대 이동에 대해 감쇠되지만, 이와 동시에 위치 감지 수단에 의해 발생되는 신호에 고유하게 존재하는 잡음과 같은 변동은 상당히 증가한다. 부궤환 루프의 작용은 위치 감지 수단으로부터 얻어진 눈금 표시를 외부 제어 신호에 의해 결정된 설정값으로 유지하려는 것인데, 결국 이 눈금 표시에서의 고유한 변동은 이동 가능한 엘리먼트의 실제 위치에서 반대 부호를 가지고 나타나게 된다. 특수하게는, 부궤환 푸프의 주파수 대역내에 해당하는 고유 변동은 이동 가능한 엘리먼트의 실제 위치에 부과된다. 따라서, 대역폭이 증가하면 외부 요란은 감쇠하지만 위치 센서 눈금 표시에 있어서의 변동의 영향은 증가한다. 영상 디스크 또는 컴팩트 디스크 마스터링의 상황에서, 이들 고유 변동에 의해 초래되는 불안정을 용납할 수 없게 증가시키지는 않는 외부 진동을 충분히 제거할 수 있을 정도의 대역폭을 발견하기란 어렵다. 상술한 설명은 위치 감지 수단의 출력이 이동부와 고정부의 상대 위치를 직접 표시하거나(외부 제어 신호가 상대 위치를 제어하는 식으로 궤환 루프가 동작할 수 있도록), 상기 출력이 상대 속도를 표시하거나 간에(이 경우에는 외부 제어 신호가 상대 속도를 제어한다) 똑같이 적용된다는 사실에 주목해야 한다. 두 경우에 있어서의 대역폭의 선택 또한 유사하게 적용된다.

따라서, 큰 대역폭의 부궤환 루프에 의존하지 않고도 외부 진동의 영향을 감소시킬 필요가 있다.

본 발명의 제1양상에 따라서, 예컨대 유체가 채워진 대쉬포트(dashpot)에 의해 이동가능한 엘리먼트 이동의 수동 댐핑이 제공된다. 이러한 대쉬포트에 있어서, 외측 엘리먼트는 예컨대 시스템의 고정된 엘리먼트(또는 프레임)에 고정되고 내측 엘리먼트는 상술한 마찰이 없는 베어링에 장착되는 이동 가능한 조립체에 고정된다. 이러한 대쉬포트는 이동 가능한 엘리먼트의 이동에 대해 점성 저항성을 제공한다. 외부(관성) 프레임에 대해 이들 엘리먼트의 이동을 안정화시키는 것과 같은 관성만의 효과와 대조해 볼 때, 이러한 점성 댐핑의 효과는 머신 그 자체의 프레임에 대해 이동가능한 엘리먼트의 이동을 안정시키고 그 결과 "이동 가능한" 엘리먼트와 "고정된" 엘리먼트간의 상대 이동이 관련되는한 프레임내의 어떤 진동을 강조한다기 보다는 감쇠시키는 경향이 있다는 점이다. 또한, 이러한 감쇠는 순수하게 수동 수단에 의해 일어나며, 상술한 부궤환 서보 루프가 동작할 때 잡음 또는 변동을 부가하지 않는다.

설명을 통해 마찰의 영향과 점성 드랙(drag)의 영향간의 차이를 분명히 구별할 필요가 있다. 마찰은 두개의 고체 부분이 접촉할 때 일어나며 상기 고체 부분들간의 미끄러짐 이동을 일으키기 위해서는 소망하는 이동이 아무리 느린 것이더라도 어떤 임계치를 초과하는 힘을 가할 필요가 있다는 점에 특징이 있다. 대쉬포토에 의해 생성되는 점성 드랙은 상대 이동 속도가 감소함에 따라 감소하는 상대 이동에 저항하는 힘을 그 상대 이동에 따라 설정하여, 그에 따라 이동율은 인가된 힘을 변화시킴으로써 제어되고 최저 속도까지 낮춰진다. 본 발명의 목적은 에어 베어링을 사용하여 마찰력을 제거하고, 대쉬포트를 사용하여 이 마찰력을 점성력으로 대체하는데 있다.

이러한 시스템의 이동을 제어하기 위해서, 상술한 바와 같은 부궤환 서보 루프가 사용될 수 있다. 그러나 대쉬포트가 외부 진동의 영향을 감쇠시키는 수단을 제공하기 때문에 그리고 요구되는 이동 속도가 일정한 선형 속도(CLV) 기록의 경우에 있어서는 디스크상에 기록된 정보의 반경에 따라 점차적으로 변화하고 일정한 각속도(CAV) 기록의 경우에 있어서는 전혀 변화하지 않기 때문에, 이러한 서보 루프는 작은 대역폭(즉, 긴 응답 시간)을 가질 수 있으므로 위치 감지 수단의 고유 잡음의 결과로서 발생하는 이동에서의 변동이 중요하지 않게 된다. 출원인은 5-10초의 응답 시간에 대응하는 대역폭이 적당하다고 보았다.

본 발명의 제1양상의 진전된 새 단계에 따라서, 회전 베어링은 기록 헤드와 마스터 디스크의 축간의 상대 이동을 직선이 아닌 아크형으로 보조하는데 사용된다. 바람직한 실시예에서, 기록 헤드는 턴테이블 베어링 유닛이 이동하는 동안 정지 상태에 있으며, 상대 이동의 아크는 기록 헤드가 직접 마스터 디스크의 축에 놓이는 위치에 있다. 이로써 정보 또는 가시적인 마킹은 원하는 정도만큼 최종 레코드의 중심에 가깝게 기록될 수 있다. 또한 바람직한 실시예에서, 턴테이블 베어링과 이것을 지지하는 제2회전 베어링의 축은 수직으로 되어 있어 턴테이블 베어링 유닛을 일방향 또는 다른 방향으로 이동시키려고 하는 중력이 작용하지 못한다.

기록 헤드를 디스크의 축에 대해 직선이 아닌 아크형으로 이동시키는 것이 기능적으로 떨어진다는 것을 생각해 볼 수 있다. 사실상, 축음기 레코드 마스터링의 경우에 있어서는 스윙 아암상에 장착된 바늘에 의해 축음기 레코드를 플레이시키는 것이 보편적이기 때문에, 마스터 디스크가 비교적 재생 바늘과 유사한 기하 형상의 곡선으로 이동하는 바늘에 의해 기록될 경우, 트레이싱(tracing) 왜곡(재생시에 바늘과 기록 홈간의 방위 변화에서 기인하는)은 실제로 선형이동에서보다 적게 될 수 있다. "레이저비젼"형의 영상 디스크 및 집속광 스폿을 이용하는 컴팩트 디스크의 광학 기록의 경우, 기록 과정은 기록된 홈에 대한 기록 헤드의 방위에 크게 민감하지는 않다. 또한 적어도 일정한 선형 속도(CLV)로 기록되는 컴팩트 디스크 및 영상 디스크의 경우, 선형 기록 속도에 대한 아크 방향 이동의 영향은 아크 방향 이동이 디스크에 대해 각 성분을 가짐에도 불구하고 무시할 수 있는데, 그 이유는 아크 방향 이동이 마스터 디스크의 회전 이동에 비해 매우 느리기 때문이다.

따라서, 본 발명의 제1양상은 상대 이동이 매끄러운 나선형 형태로 이루어지도록 하는데 필요한 디스크 기록 시스템에서 기록 헤드와 마스터 디스크의 상대이동의 방사상 엘리먼트를 댐핑하고 제어하기 위해 점성 대쉬포트를 제공할 수 있다.

바람직하게도, 마스터디스크는 제1베어링상에서 비교적 빠른 속도로 회전하고, 상기 상대 이동의 비교적 느린 방사상 엘리먼트는 원형 아크가 되도록 제2회전 베어링에 의해 지지된다.

바람직하게도, 상대 이동을 생성하는 힘은 이동 코일, 이동 자석, 유도 또는 히스테리시스 원리를 이용하는 직접 구동 전기 모터에 의해 제공된다.

이와는 달리, 상기 상대 이동을 생성하는 힘은 기어가 달린 모터 조립체에 의해 제어 가능하게 타단부가 이동될 수 있는 스프링에 의해 제공된다.

본 발명의 제1양상은 또한 상대 이동이 매끄러운 나선형 형태로 이루어지도록 하는데 필요한 디스크 기록 시스템에서 기록 헤드와 마스터 디스크의 상대 이동을 보조하는 베어링 장치를 포함할 수 있다. 여기서 마스터 디스크는 제1베어링상에서 비교적 빠른 속도로 회전하고, 기록헤드와 제1베어링의 상기 상대 이동의 비교적 느린 방사상 엘리먼트는 원형 아크가 되도록 제2회전 베어링에 의해 지지된다.

바람직하게도, 제2회전 베어링은 에어 베어링이며, 턴테이블 및 베어링상의 마스터 디스크의 전체 조립체는 제2회전 베어링의 회전자상에 장착된 브래킷에 지지되고, 기록 헤드는 고정된다.

본 발명의 제1양상은 또한 두 부분의 상대 이동을 감지하는 수단을 포함하여, 이로써 이동 가능한 세트의 전도 엘리먼트는 반대 위상의 교류 전압을 전송하는 두 세트의 고정된 전도 엘리먼트 사이에서 횡방향으로 이동할 수 있으며, 상기 이동 가능한 엘리먼트에 용량성으로 유기되는 전압은 위상 감지 검출기로의 입력을 형성하는데, 위상 감지 검출기의 기준 입력은 한 세트의 고정된 전도 엘리먼트에 인가되는 상기 교류 전압이 된다. 결과적으로 상기 위상 검출기의 d.c. 출력은 고정 엘리먼트와 이동 엘리먼트의 상대 위치를 표시하는 전압이 된다.

바람직하게도, 감지될 상대 이동은 회전 이동이고, 고정 엘리먼트와 이동 엘리먼트는 원형 섹터의 모양을 갖는다.

바람직하게도, 고정 엘리먼트와 이동 엘리먼트의 상대 이동의 비율을 나타내는 부가 전압은 상기와 동일한 엘리먼트의 상대 위치를 나타내는 전압으로부터 전자적으로 얻어진다.

바람직하게도, 상대 이동을 생성하는 힘은 선형 서보 증폭기에 의해 제어되는데, 이 증폭기의 입력은 상술한 것처럼 얻어지는 상대 이동의 비율을 나타내는 전압과 상대 이동의 소망 비율을 나타내는 기준 전압이다.

이제 본 발명의 제2양상에 대해 설명하기로 한다. 식 3으로부터, 시간 to에서 R=0일 경우 식 4는 다음과 같이 된다.

이로부터,

따라서, R과 ω는 시간에 대한 비선형 함수이다.

디지탈 컴퓨터에서는 이들 시간 함수를 발생시킬 수 있고, 이들 함수를 디지탈/아날로그 변환기에 제공하여 요구되는 R과 ω값을 표시하는 전압을 얻을 수 있다. 다음에 이 전압을 사용하여 방사상 이동 및 회전 이동을 좌우하는 서보 시스템을 제어할 수 있다. 그러나 이러한 장치는 필연적으로 얻어진 R 및 ω 값이 계단 모양으로 변한다는 단점을 가지고 있는데, 상기 계단의 크기는 디지탈/아날로그 변환기의 해상도에 의존한다.

또한, 디지탈 컴퓨터를 사용하여 이하의 식 6으로 주어진 반경 R의 변화율값을 생성할 수 있다.

식 5에서 유도된 ω값과 함께 이 값은 디지탈/아날로그 변환기를 통해 출력될 수 있는 값을 끌어내어 방사상 속도 및 회전 속도를 제어하는 서보에 공급하는데 사용될 수 있다. 단일 디지탈/아날로그 변환기는 상기 두 값에 모두 사용될 수 있는데 그 이유는 이들 두 값이 동일한 시간 의존성을 갖기 때문이다. 이러한 장치는 R에 있어서 계단 모양의 변화가 아니라의 변화율만이 존재한다는 점과 기록된 디스크상의 영향이 휠씬 덜 심각하다는 점에서 장점을 가지고 있다. 그러나 적당한 컴퓨팅 시스템의 제공은 복잡성이 크다는 것을 의미한다.

따라서, 본 발명의 제2양상은 아날로그 수단에 의해 필요한 관계를 얻고자 하는 것이다. 본 발명은 R 및 ω에 대응하는 신호가 발생되는 것을 제안한다. 이들 두 신호의 곱은 그 곱과 기준값간의 차에 의존하여 턴테이블의 회전을 제어하는데 사용된다.

반경 R에 대응하는 신호 V_R는 회전 속도 ω에 비례하는 신호가 있을때 발생된다. 전자는 전압 신호가 바람직하고 후자는 주파수 신호가 바람직하다. 이러한 주파수 신호는 적당한 광학 수단에 의해 감지될 수 있는 디스크 기록 시스템의 샤프트에 부착된 슬롯이 있는 스트로브 디스크에 의해 생성될 수 있다. 신호 V_R와 주파수 신호는 곱 R_ω에 비례하는 적당한 신호를 발생시키는 체배 판별기 회로에서 조합될 수 있다. 이러한 곱은 전압 신호가 될 수 있는데, 이 전압 신호는 소망하는 선형 속도를 표시하는 기준 전압 V_O과 비교된다. 전압차는 서보 증폭기를 구동하는데 사용될 수 있는데, 이 서보 증폭기는 디스크 기록 시스템의 턴테이블을 회전시키는 모터를 구동한다.

이와 같이 본 발명의 제2양상에 따르면, 곱 R_ω를 일정하게 하고 소망하는 선형 속도에 동일하게 유지하려고 하는 서보 루프를 형성할 수 있다. 별도의 판별기 회로 또한 주파수 신호로부터를 표시하는 전압 V_C를 유도해내는데 사용될 수 있다. 여기서 P는 소망하는 트랙 피치이다. 다음에, 이 전압 V_C은을 나타내는 전압 V_R으로부터 유도된 전압 V_S과 비교된다.

전압 V_C와 V_S간의 차는 그 출력이 방사상 이동을 초래하는 서보 증폭기를 구동할 수 있다. 이와 같이, 이러한 제2서보 루프의 작용은 V_S=V_C를 유지하여 결과적으로 방사상 속도를 원하는 값과 동일하게 유지하려는 것이다.

바람직하게도, 디스크 기록 시스템은 영상 디스크 또는 음성 또는 데이타 컴팩트 디스크의 광학 기록을 위해 사용된다.

[도면의 간단한 설명]

이제 첨부된 도면과 관련하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명의 실시예에 따른 디스크 기록 시스템의 개략도이다.

제2도는 본 발명에 이용될 수 있는 선형 대쉬포트를 도시한 도면이다.

제3a도 및 제3b도는 본 발명에 이용될 수 있는 제1회전 대쉬포트를 도시한 것인데, 제3a도는 단면도이고, 제3b도는 대쉬포트 기구의 상세도이다.

제4a도 및 제4b도는 본 발명에 이용될 수 있는 제2회전 대쉬포트를 도시한 것인데, 제4a도는 단면도이고 제4b도는 대쉬포트 기구의 상세도이다.

제5도는 샤프트에서 떨어져 있는 스프링 단부의 회전을 모니터링하는 수단과 함께, 본 발명의 실시예에서 메인 에어 베어링의 샤프트에 토크를 가하기 위한 스프링을 이용하는 장치를 도시하고 있다.

제6a도 및 제6b도는 스프링의 변형을 모니터링하는 수단과 함께, 본 발명의 실시예에서 메인 에어 베어링의 샤프트에 토크를 가하기 위한 스프링을 이용하는 장치를 도시한 것으로서, 제6a도는 상기 장치의 사시도이고 제6b도는 제6a도 장치의 일부를 상세히 도시하고 있다.

제7도는 본 발명의 제1실시예인 제5도 또는 제6a/6b도의 모터 장치를 제어하기 위한 로컬 서보 루프를 도시하고 있다.

제8a도 및 제8b도는 본 발명의 실시예에 사용하기 위한 용량성 전기 감지 소자를 도시한 것으로서, 제8a도는 단면도이고 제8b도는 제8a도 디스크의 분해도이다.

제9도는 제8a도 및 제8b도의 감지 소자의 출력을 처리하는 전기 회로의 블록도이다.

제10도는 제9도의 회로로부터의 출력 V₈변화를 도시하고 있다.

제11도는 제9도의 출력 회로로부터 출력 전압을 발생하기 위한 차동 회로를 도시하고 있다.

제12도는 본 발명에 사용되는 서보 증폭기를 도시하고 있다.

제13도는 제1도의 디스크 기록 시스템을 위한 서보 시스템을 도시하고 있다.

제14도는 제13도의 서보 시스템에 사용될 수 있는 채배 판별기를 도시하고 있다.

[상세한 설명]

제1도는 본 발명의 실시예인 디스크 기록 시스템의 일반적인 구조를 도시하고 있다. 마스터 디스크(1)는 샤프트(3)상에 차례로 장착되어 있는 턴테이블(2)에 지지된다. 상기 샤프트는 턴테이블 베어링(4)의 내부 엘리먼트(또는 내부 엘리먼트의 연장부)이다. 턴테이블(2)을 지탱하는 턴테이블 베어링(4)은 아암(6,7)에 의해 유지되어 있는 브래킷(5)상에 장착되는데, 상기 아암(6,7)은 메인 베어링(9)의 샤프트(8)에 의해 지지되어 있다. 턴테이블 베어링(4) 및 메인 베어링(9)은 이 실시예에서 회전 에어 베어링이며 그 축은 수직이다.

또한, 기록 헤드(10)는 턴테이블(2)위에 위치되도록 장착되어 결과적으로 디스크(1)위에 장착된다. 이 실시예에서, 기록 헤드(10)는 고정되어 있고, 턴테이블(2)의 회전 및 아암(6,7)의 이동에 의해 디스크(1) 및 기록 헤드(10)의 수평면에서의 상대 운동이 이루어진다. 샤프트(3)에 대한 턴테이블(2)의 회전은 턴테이블 베어링(4)에 의해 좌우되고, 샤프트(8)에 대한 아암(6,7)의 이동은 메인 베어링(9)에 의해 좌우된다. 아암(6,7)은 기록 헤드(10)가 턴테이블 베어링(4)의 축에 대해 디스크(1)의 중앙과 주변 사이에서 연장하는 아크형 경로를 따르도록 위치된다.

샤프트(3)에 대한 턴테이블(2)의 회전은 제1모터(11)에 의해 구동되고, 샤프트(8)에 대한 아암(6,7)의 이동은 제2모터(12)에 의해 구동된다. 이 실시예에서, 양 모터는 영구자석 회전자를 구비한 전기 정류 모터인데, 상기 회전자는 별도의 베어링이 필요치 않은 샤프트(3,8)상에 직접 장착된다.

또한, 샤프트(3)에는 슬롯이 있는 스트로브(13)가 장착되는데, 이 스트로브의 회전은 광학 센서(14)에 의해 감지된다. 센서(14)는 2개의 구형파신호 출력을 정방형 관계로 발생시킨다. 이들 출력은 턴테이블(2)의 회전 속도를 제어하기 위한 서보 시스템에 사용된다.

메인 베어링(9)은 브래킷(17)에 의해 수평 장착판(16)의 아랫쪽에 지지되어 있는 수직 브래킷(15)에 의해 지지되어 있다. 장착판(16)의 윗쪽에는 댐퍼 유닛(18)이 장착되어 있는데, 이 댐퍼 유닛에 대해서는 나중에 상세히 설명할 것이다. 또한 끝부분이 오목한 엘리먼트(33)의 안 또는 위에는 위치 감지 유닛(19)이 장착되어 있는데, 이 또한 나중에 설명할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 헤드와 턴테이블 베어링의 상대 이동이 댐핑되어야 할 필요가 있다. 이러한 상대 이동이 선형인 실시예에서, 제2도에 도시된 것처럼 이는 선형 대쉬포트에 의해 성취될 수 있다.

이러한 대쉬포트는 유체가 채워진 실린더에서 이동하는 피스톤의 사용에 의해 선형 운동이 일어나는 경우 예를 들어 선형 에어 베어링이 사용되는 경우에 제공될 수 있다. 본 발명에서는 모든 마찰이 방지되는 것이 중요하다. 따라서 피스톤의 샤프트 주위로 유체가 누설되는 것을 방지하는데 있어서 종래의 밀폐는 사용할 수 없고, 대신에(만일 수평 운동일 경우) 먼지가 유체로 떨어지는 것을 방지하기 위한 시라우딩(Shrouding) 수단을 포함하는 제2도에 대응하는 장치가 적합하다.

따라서, 제2도는 점성의 유체(22)로 채워진 용기(21)에 피스톤(20)이 설치되어 있는 모습을 도시하고 있다. 피스톤은 용기(21)밖으로 연장하고 있으며 이동이 댐핑되도록 되어 있는 물체에 고정된 브래킷(23)을 갖는다. 먼지 커버(24)는 브래킷에 고정되어 먼지의 유입을 막기 위해 브래킷(23)이 연장되어 있는 용기의 개구(25)를 덮고 있다.

그러나 바람직하게도, 본 발명에 사용되는 대쉬포트는 회전형이며, 회전에어 베어링과 결합되어 사용되고 그 축은 수직이다.

제3a도에 있어서, 환형 장착부(30)는 고정된 댐핑 엘리먼트(31)를 지지하고 있다. 고정된 댐핑 엘리먼트(31)는 샤프트(32)(이것은 예를 들어 대쉬포트가 제1도의 댐퍼 유닛(18)에 대응할 수 있도록 제1도의 샤프트(8)에 대응할 수 있다)를 에워싸고 있으며, 움직이는 댐핑 엘리먼트(33)는 상기 샤프트에 고정되어 있다. 고정된 댐핑 엘리먼트(31)는 스프링(도시되지 않음)으로 눌려져 있는 고정 부재(34)에 의해 장착부(30)에 단단히 고정된다.

제3b도에 상세히 도시된 바와 같이, 정지 상태의 베인(35)은 고정된 댐핑 엘리먼트(31)에 제공되며, 이동 댐핑 엘리먼트(33)에 고정된 이동 베인(36)에 인터리빙되어 있다.

제4a도 및 제4b도는 인터리빙된 동심 원통부를 갖는 또다른 대쉬포트 장치를 도시하고 있다. 제3a도 및 제3b도에 대응하는 제4a도 및 제4b도의 부품에는 동일 참조 부호가 매겨져 있다. 제4b도에서 알 수 있는 바와 같이, 정지 상태의 원통부(38)는 이동 베인(39)과 같이 수직으로 되어 있다. 이러한 대쉬포트가 제1도의 실시예에 사용될 경우, 샤프트(32)는 대쉬포트가 댐퍼 유닛(18)을 형성할 수 있도록 샤프트(8)에 대응할 수 있다.

이동 가능한 엘리먼트를 수직 방향으로 자유로이 조절할 수 있고 기포를 일으키지 않고도 유체로 채원진 구조로 하기에 용이하기 때문에 제4a도 및 제4b도의 원통형 기하 형상이 바람직하다. 유체를 균등하게 분배하기 위해 원통부의 한 세트의 간격으로 방사상 갭이 남아 있을 수 있다. 예를 들어 컴팩트 디스크 기록시에 요구되는 매우 느린 이동 속도를 제어하는데는 매우 높은 점성이 요구되지만, 적당한 유체 예를 들어 영국의 Petroleum 사에서 "Hyvis"라는 상표명으로 시판되고 있는 유체를 얻을 수 있다. 유체로 채워진 구조로 하기 위해, 유체의 점성은 그것을 가열함으로써 감소될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시예에 따른 회전 대쉬포트와 결합하여 회전 베어링을 사용하는 또다른 특징은 이동 가능한 엘리먼트 위치에 대한 속도 변화는 외측 대쉬포트 엘리먼트(31)가 장착부(30)내에서 회전할 수 있도록 전체 대쉬포트 조립체를 해제하기 위해 클램프(34)를 들어올리므로써 영향을 받을 수 있다는 것이다.

이동부와 고정부의 상대 운동을 일으키는 구동력은 상술한 것처럼 이동 코일, 이동 자석, 유도 또는 히스테리시스 원리를 이용하는 직접 구동 전기 모터에 의해 발생될 수 있다. 상술한 원리에 따라서, 모터는 상대 이동에 임의의 마찰을 일으켜서는 안되고, 이는 모터의 이동부가 자신에 베어링이 없고 회전 에어 베어링의 샤프트(8)상에 직접 장착될 경우에 일어난다. 만일 구동 전류를 정류할 필요가 있을 경우(종래의 이동 코일 직류 모터에서 처럼), 그것은 기계적인 절환에 의해서라기 보다는 여러가지 공지된 수단에 의해 전기적으로 발생되어야 한다.

이와는 달리, 스프링 수단 예를 들어 단부가 감소 기어박스의 출력 샤프트에 고정된 코일 스프링에 의해 이동 시스템에 필요한 토크를 가할 수 있다. 상기 기억박스의 입력 샤프트는 종래의 직류 코어에 의해 구동된다. 상기 출력 샤프트가 고정된 위치에 유지되더라도 스프링은 에어 베어링 및 댐퍼 조립체가 회전할 때 서서히 변하는 토크를 부가하게 된다. 따라서, 수동 수단에 의해 실질적으로 일정한 상대 이동을 일으키는 이러한 장치의 성질에 있어서, 상대 이동의 속도에 대한 조절은 비교적 거친 방법으로 기어박스를 구동함으로써 행해질 수 있다.

따라서, 제5도는 제1도의 메인 베어링(9)의 샤프트(8)가 스프링(40)에 접속되어 있는 모습을 도시하고 있는데, 상기 스프링(40)은 샤프트(41)를 모터(43)에 접속시키는 기억박스(42)의 출력 샤프트(41)에 접속되어 있다. 비교적 짧은 응답 시간을 갖는 내부 서보 루프내에 모터/기어박스 조립체를 설치하는 것이 바람직하다. 이것을 가능하게 하기 위해서, 샤프트(41)는 또한 회전 전위차계(44)까지 연장되어 있다. 따라서, 전위차계(44)의 출력 신호 V_P는 샤프트(41)의 위치에 대응한다.

제6a도 및 제6b도는 내부 서보 루프를 구동하기 위해 스프링 그 자체의 변형이 감지되는 다른 장치를 도시하고 있다. 제5도에 대응하는 부품에 대해서는 동일 참조부호를 부여하였다. 제6a도에서, 스프링(45)은 평평부를 가지며 변형 게이지(46)가 그 위치에 장착되어 있다. 제6b도에 상세히 도시된 바와 같이, 변형 게이지는 가요성 접속부(47)를 통해 출력 신호 V_P를 발생시키는 출력 증폭기(48)에 접속되어 있다.

제7도는 앞에서 언급한 내부 서보 루프를 도시하고 있다. 제7도에서, 기어박스 샤프트 위치 센서(제5도에서) 또는 스프링 토크 센서(제6a도 및 제6b도에서)는 참조 부호 50으로 표시되어 있다. 상기 센서로부터의 출력 신호 V_P는 차동 증폭기(51)에 공급된다. 차동 증폭기(51)는 제어 전압 V_Q을 수신하고 기어박스 모터(43)를 구동시키는 출력(52)를 발생한다. 따라서 이러한 내부 서보 루프로 인하여 센서 출력 V_P은 제어 전압 V_Q을 따른다.

신호 V_Q는 느린 응답 속도를 갖는 또다른 서보 루프(이것에 대해서는 나중에 상세히 설명한다)에 의해 발생되어, 이로써 기어박스 출력 샤프트의 위치, 스프링의 토션 및 이동 가능한 엘리먼트(즉, 메인 에어 베어링 회전자, 대쉬포트의 이동부 및 완전한 턴테이블 베어링 조립체)의 이동 속도는 예를 들어 이하에 설명된 위치 감지 수단으로부터 얻어지며 이동 속도를 표시하는 전압 V_S과 외부 제어 전압 V_C을 비교함으로써 제어된다.

제1도의 센서 유닛(19)을 형성할 수 있는 이동부의 위치를 감지하는 수단과 관련하여, 제8a도 및 제8b도와 같이 용량성 전기 감지 소자가 제공된다. 예시된 장치에 있어서, 메일 베어링(9)의 샤프트(8)는 절연 디스크형 회전자(60)를 보유하고 있다. 이 회전자는 각 표면의 부분을 차지하는 전도섹터(61)를 양 표면상에 보유하고 있다. 이 회전자는 고정된 구조물에 부착된 절연판(62,63)사이에 장착되는데, 상기 절연판 각각은 그 안쪽 표면상에 좁은 갭으로 분리된 전도 섹터(A,B)를 보유하고 있다. 이러한 섹터의 수는 감지하고자 하는 회전 각범위에 의존하지만 예시된 실시예에서는 최대 45°의 이동을 허용하는 8개의 섹터가 있다. 회전자(60)는 섹터들간의 공간이 45°로 마주 대하도록 균등하게 이격되어 있으며 중심에서 45°로 각각 마주 대하고 있는 4개의 섹터(61)를 각 표면에 보유하고 있다. 회전자(60)의 두 표면에 있는 전도 섹터(61)는 함께 정렬되어 있으며 전도 실린더(65) 및 가요성 리드선(64)에 모두 전기적으로 접속되어 있다. 두개의 고정판(62,63)상의 전도 섹터는 전기 접속된 대향쌍으로 정렬되고, 이외에도 각 판의 교번 섹터는 전기 접속되어 두 고정판(62,63)상의 공통 전기 접속부를 각각 공유하는 두 세트의 교번 섹터(A 및 B)가 있다.

이와는 달리, 기능적으로 등가인 구성 방법은 예를 들어 절연 재료의 표면상에 섹터를 형성하는 것과는 다르게 금속 재료로부터 고정된 전도 섹터 또는 이동 섹터 또는 양쪽 모두를 형성하는 방법은 물론 당업자에게는 명백한 사항이나 특히 하나의 자기 지지 금속편을 형성하는 이동 섹터의 경우에는 더욱 그러하다.

교류 전기 전압(V_A및 V_B)은 두 세트의 고정 섹터에 인가된다. 이들 전압은 예를 들어 30 볼트의 첨두치를 갖는 구형파 진폭이 바람직하다. 회전 디스크(60)상의 전도 섹터와 고정판(62,63)상의 섹터간의 커패시턴스로 인해, 교류 전압은 고정판(62,63)의 섹터에 인가되는 전압과 유사한 파형과, 고정판(62,63)상의 섹터와 관련하여 회전 디스크(60)상의 상기 전도 섹터의 방위각 위치에 의존하는 크기 및 위상을 가지고 디스크(60)상의 전도 섹터상에 나타난다. 이러한 전압은 가요성 리드선(64)에 의해 접속되며 저 이득 및 고 입력 임피던스를 갖는 연산 증폭기에 의해 완충(그리고 선택적으로 증폭)될 수 있으며, 기준 입력이 제9도에 도시된 것처럼 한 세트의 고정 섹터에 인가되는 파형인 위상 감지 검출기(반드시 체배기의 후속단은 저역 필터)로의 입력을 형성한다. 이러한 위상 감지 검출기로부터, 고정 섹터에 대한 이동 섹터의 방위(θ)를 표시하는 직류 출력 V_θ얻어진다.

직류 전압 V_θ다음 식에 실질적으로 비례함을 바로 알 수 있다.

여기서 C_A및 C_B는 각각 이동 가능한 섹터와 하나의 세트 또는 다른 세트의 고정 섹터간의 용량값이다. 만일 디스크와 고정판이 평평하고 항상 평행하다면, 이들 용량값은 이동 가능한 섹터와 각각의 고정 섹터간의 중첩 영역에 비례한다. 만일 섹터의 내측 및 외측 에지가 원형일 경우, 이들 영역은 방위각 θ의 선형 함수이며, C_A+C_B는 상수이다. 직류 전압 V_θ회전 섹터가 하나의 세트 도는 다른 세트의 고정 섹터와 정렬되는 지점(θ_A및 θ_B) 근처를 제외하고는 실질적으로 θ의 선형 함수이다. 제10도는 섹터가 중앙에서 45°로 마주 대할 경우의 V_θ와θ의 선형 함수이다. 제10도는 섹터가 중앙에서 45°로 마주 대할 경우의 V_θ와 θ간의 관계를 도시한 것이다. 대칭적인 구성으로 인하여, 제8a도 및 제8b도의 감지 소자는 회전자(60)가 고정판(62,63)으로부터 정확히 등거리가 아니거나 상기 고정판과 정확히 평행하지 않는 상황을 용인한다.

이 회전 감지 소자는 당업자에게는 자명한 여러가지 방법으로 수정될 수 있다. 예를 들어, 섹터의 수는 45°이하로 마주 대하도록 증가될 수 있으며, 감도 즉, θ에 대한 V_θ의 변화율은 증가되지만 선형 동작 범위(θ_B-θ_A)는 감소된다.

아크형 이동으로 스윙하는 턴테이블 베어링 조립체의 방위각 위치를 측정하기 위해 상기 회전 감지 수단이 제1도에 도시된 본 발명의 실시예에 적용될 경우, 전압 V₈이 실질적으로 θ의 선형 함수이더라도 마스터 디스크의 중앙으로부터 기록 헤드의 거리의 선형 함수가 아니다. 후자의 거리는 다음과 같이 표시될 수 있다.

여기서 R_C는 스윙 아암에 대한 턴테이블 베어링 조립체의 이동 반경이고, θ_O는 기록 헤드가 마스터 디스크의 중앙에 놓여 있을 때(시스템이 상기 위치에 있도록 정렬되어 있다고 가정할 때)의 θ값이다. 그리고는 θ의 선형 함수가 아니다. 그러나 본 발명의 목적에 선형성이 적절히 부합하도록 기하 형상이 선택될 수 있다. 예를 들어, R_C=200mm일 경우, 반경이 60mm이고 (θ-θ_O)=최대 17°인 컴팩트 디스크를 기록하는 것이 바람직하다. 이 최대편의 운동에서 V_θ는 (θ-θ_O)의 작은 값에서 선형적으로 보외된 값과 단지 0.4%만이 다른다. 이러한 에러는 필요한 경우 전자적으로 보정될 수 있다.

일반적으로, V_θ의 0 값이 0으로 기록된 반경(즉, 기록 헤드가 턴테이블의 축위에 직접 놓여 있는 위치)에 대응하지 않도록 회전 감지 수단을 위치시키는 것이 바람직하다. 그렇게 대응하는 전압 V_R은 제9도에 도시된 것처럼 적절히 선택된 고정 기준 전압(V_OFFSET)을 부가함으로써 얻어질 수 있다.

이러한 장치를 가지고 아주 양호한 신호 대 잡음비를 얻을 수 있으며 특히, 방사상 이동을 제어하기 위한 서보 루프에 사용될 V_θ의 변화율을 적절히 표시하는 (다시 말해서, 마스터 디스크에 대한 기록 헤드의 방사상 이동 속도를 표시하는) 제2출력전압 V_S을 전자적으로 얻을 수 있다는 사실은 실험을 통해 알 수 있다. 제2출력 전압 V_S은 제11도에 도시된 것처럼 미분회로를 구성함으로써 얻어질 수 있다. V_θ와 관련하여 앞서 설명한 바와 같이, 필요한 경우 전자적으로 보정될 수 있는 V_S의 소반경 의존 에러(제1도의 실시예에서는 스윙 아암의 기하 형상으로 인한)가 존재한다.

이러한 미분회로는 주로 C₁과 R₁에 의해 결정된다. 선택 요소 R₂및 C₂는 각각 시정수 R₂C₁및 R₁C₂를 갖는 제1등급의 저역 응답을 도입함으로써 회로의 고주파 응답을 제한하여 출력에 나타나는 고주파 잡음을 감소시키는 역할을 한다. 상기 속도가 단지 초당 수미크론의 차수임에도 불구하고, 본 명세서에 설명된 방식으로 컴팩트 디스크를 기록하기 위한 시스템에서 상기 방사상 이동 속도를 제어할 수 있다.

제12도는 방사상 이동 속도를 제어하기 위한 적당한 서보 증폭기의 구조를 도시하고 있다. 방사상 이동 속도를 표시하는 전압 V_S은 원하는 속도를 표시하는 제어 전압 V_C과 비교되어 그 차가 증폭기로의 입력이 된다. 이 증폭기의 출력 V_Q은 예를 들어 직접 구동 전기 모터에 의해 또는 타단부가 이동 가능한 엘리먼트에 부착된 코일 스프링의 일단부를 회전시킴으로써 대쉬포트로 댐핑된 회전 베어링 시스템에 가해지는 토크를 제어함으로써 방사상 이동 속도를 제어한다. 서보 시스템의 작용은 V_S를 V_C와 동일하게 유지하는 것이다. 제12도에 도시된 서보 증폭기는 적분 응답을 가지며, 저항 r 및 커패시터 c의 값을 조절함으로써 서보 시스템의 전체 응답 시간은 적당한 값 예를 들어 5 내지 10초로 설정될 수 있다. 이러한 값은 시스템이 정착시에 아주 느린 속도가 되게 하는 긴 응답 시간과 회전 센서로 부터의 아주 많은 잡음이 방사상 이동에 영향을 미치게 하는 짧은 응답 시간 사이에 적절한 절충값이 될 수 있다.

제13도는 제1도의 디스크 기록 시스템을 제어하기 위한 서보 시스템을 도시하고 있다. 제13도에서, 반경 센서(108)는 반경 전압 V_R과 반경 속도 전압 V_S을 발생한다. 따라서, 센서(108)는 제8, 9, 10 및 11도와 관련하여 상세히 설명한 바 있는 제1도의 위치 감지 유닛(19)으로부터의 정보에 기초하여 동작할 수 있다. 유사한 방식으로, 제1도의 턴테이블(2)의 회전은 ω를 표시하는 펄스 트레인 신호(102)(이상적으로는 구형파)와 지연된 펄스 트레인 신호(104)를 발생하는 센서(14) 및 턴테이블 스트로브(13)에 의해 모니터링된다. 이들 신호(102,104)는 2체배 판별기(110,112)로 전송된다. 제1판별기는 또한 반경 센서(108)로부터 반경 전압 신호 V_R를 수신한다. V_R및 신호(102,104)로부터, 판별기(110)는 V_Rω에 비례하는 전압 V₁을 발생한다. 상기 전압 V₁은 소망하는 선형 속도를 표시하는 기준 전압 V₀과 비교된다. 이 비교는 서보 증폭기(111)에 의해 행해지고, 서보 증폭기(111)는 턴테이블(2)을 회전시키는 모터(11)로의 DC 구동력으로 작용하는 출력을 발생한다.

유사한 방식으로, 제2판별기(112)는 센서(14)로 부터의 신호와 기준 전압(113)을 수신하다. 판별기(112)는 상기 펄스 트레인으로부터 ω에만 비례하는 전압 V_C를 얻는데 사용되는데, 상기 전압 V_C은 실질적으로에 비례하는 전압 V_S과 비교된다. 전압 V_C와 V_S간의 차는 출력이 방사상 이동을 일으키는 서보 증폭기(114)를 구동시킨다. 따라서, 이러한 제2서보 루프는 V_S를 V_C와 동일하게 유지하는 작용을 한다. 만일 판별기 회로의 감도가 소망하는 트랙 피치 P에 비례하여 적절히 선택될 경우, V_C는를 표시하게 된다. 여기서 제2서보 루프는 방사상 속도를 소망값과 동일하게 유지하는 작용을 한다.

제13도의 장치에서, 서보 증폭기(111,114)의 이득 및 주파수 응답의 적당한 조절은 응답이 안정도와 일치되게 하기 위해서 당업자에게 알려진 방식으로 행해진다. 특히, 증폭기(114)는 제12도와 관련하여 상술한 특성을 가질 수 있다.

제14도는 판별기(110)에 사용될 수 있는 구성을 도시하고 있다. 판별기(112)의 구성은 신호 V_R대신에 기준 전압(113)을 사용한다는 점을 제외하고는 판별기(110)와 유사하다.

제14도에서, 전자스위치(101)는 센서(14)로 부터의 펄스 트레인(102)에 의해 제어된다. 스위치(101)는 펄스 트레인(102)의 주파수에서 반경 전압 V_R과 접지 사이를 교번하는 전압 신호(103)를 발생한다. 신호(103) 파형의 전압전이로 인해 전류 펄스는 커패시터(105)를 통해 제2전자 스위치(106)로 흐른다. 상기 제2전자 스위치(106)는 턴테이블 스트로브로 부터의 지연 스트로브신호(104)에 의해 제어된다. 상기 지연량은 1/2 사이클보다 적어야 한다. 지연된 스트로브 신호(104)는 스트로브 디스크(13)상에서 동작하는 제2광학센서에 의해 발생되지만 스트로브 신호(102)를 전자적으로 지연시킴으로써 교번적으로 발생될 수 있다. 그 결과, 지연된 스트로브 신호(104)는 커패시터(105)로 부터의 전류 펄스를 게이팅하는데, 이러한 게이팅은 접지와 증폭기(107)의 입력단 사이를 교번하여 일어난다. 따라서, 평균 전압 V₁은 V_R과 스트로브 신호의 반복율에 비례하는 증폭기(107)의 출력단에서 나타난다. 따라서, V₁은 V_Rω에 비례한다.

커패시터(115)는 커패시터(105)로 부터의 전류 펄스로 인한 전압 V₁의 파형전이를 감쇠시키는 역할을 한다.

판별기(112)는 V_R대신에 기준 전압(113)을 사용한다는 점을 제외하고는 제14도의 판별기와 동일하다. 상기 기준 전압(113)은 반경에 따라 변하지는 않지만를 표시하는 출력 전압을 얻기 위해서 소망하는 트랙 피치 p에 비례하여 설정될 수 있다.

Claims (19)

1. 기록 헤드(10)와, 이 기록 헤드(10)에 인접한 디스크(1)를 회전 가능하게 지지하며 제1축에 대해 회전 가능한 턴테이블(2)을 구비하는 디스크 기록 시스템에 있어서, 상기 기록 헤드(10)와 턴테이블(2)은 제1축이 상기 기록 헤드(10)에 대해 이동 가능하도록 장착되고, 상기 기록 헤드(10)에 대한 상기 제1축의 이동 방향은 에어 베어링(9)에 의해 한정되며, 상기 이동을 댐핑하는 수단(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 기록 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 댐핑 수단(18)은 점성 대쉬포트인 것을 특징으로 하는 디스크 기록 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기록 헤드(10)와 턴테이블(2)은 제1측에 평행하지만 이 제1축으로부터 오프셋된 제2축 주위에서 서로에 대해 이동 가능한 것을 특징으로 하는 디스크 기록 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 기록 헤드(10)는 고정되어 있고, 상기 턴테이블(2)은 적어도 하나의 아암(6,7)상에 장착되어 있으며, 상기 제2축은 상기 턴테이블(2)로부터 떨어진 지점에서 상기 적어도 하나의 아암을 통과하는 것을 특징으로 하는 디스크 기록 시스템.
5. 제3항에 있어서, 상기 에어 베어링(9)은 회전 에어 베어링이며 제2축을 한정하는 것을 특징으로 하는 디스크 기록 시스템.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이동은 모터(12,43)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 디스크 기록 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 모터(12,43)는 스프링(40,45)을 통해 에어 베어링에 접속되는 것을 특징으로 하는 디스크 기록 시스템.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기록 헤드와 턴테이블의 상대 이동을 감지하는 장치를 추가로 구비하며, 상기 장치는, 몸체들중 하나에 접속된 제1세트의 전도 엘리먼트와; 상기 몸체들중 다른 것에 접속되며 상기 제1세트의 엘리먼트가 상대적으로 이동가능한 제2 및 제3세트의 전도 엘리먼트와; 인접 엘리먼트가 상이한 전압을 수신하도록 상기 제2 및 제3세트의 엘리먼트들중 일부에는 제1교류전압을 인가하고 상기 제2 및 제3세트의 다른 엘리먼트에는 상기 제1전압과 위상이 반대인 제2교류전압을 인가하는 수단과; 상기 제1엘리먼트상에 용량성으로 유도된 전압을 검출하고, 이 전압을 제1교류 전압 또는 제2교류 전압과 비교하여, 상기 제1엘리먼트와 상기 제2 및 제3엘리먼트와의 상대 위치를 결정하고 이로써 상기 몸체들의 상대 위치를 결정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 기록 시스템.
9. 디스크 기록 시스템에서 기록 헤드(10)에 대한 턴테이블(2)의 회전을 제어하는 방법에 있어서, 턴테이블 축에 대한 기록 헤드(10)의 방사상 변위에 대응하는 제1신호를 발생시키는 단계와 ; 턴테이블(2)의 회전속도에 대응하는 제2신호를 발생시키는 단계와; ㅏㅅㅇ기 제1신호와 상기 제2신호와의 곱을 발생시키는 단계와; 상기 곱과 기준값간의 차에 의존하여 턴테이블(2)의 회전을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 제1신호는 전압 신호이고, 상기 제2신호는 주파수 신호인 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 곱의 결과는 전압 신호인 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제1신호와 제2신호를 곱하는 단계에 의해 상기 제1신호에 비례하는 크기와 상기 제2신호에 좌우되는 주파수를 갖는 펄스가 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 펄스의 적어도 일부는 상기곱을 표시하는 상기 펄스의 평균 진폭을 발생하는 증폭기(107)로 통과되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 헤드의 방사상 속도에 대응하는 신호는 상기 턴테이블(2)에 대한 상기 기록 헤드(10)의 방사상 이동을 제어하기 위해 상기 제2신호에 비교되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 기록 헤드(10)와 ; 상기 기록 헤드(10)에 인접한 디스크(1)를 지지하며 상기 기록 헤드(10)에 대해 회전 가능한 턴테이블(2)과 ; 상기 턴테이블(2)의 축에 대해 상기 기록 헤드(10)를 이동시키는 수단과 ; 상기 턴테이블 축으로부터의 상기 기록 헤드의 방사상 변위에 대응하는 제1신호를 발생시키는 수단과 ; 상기 턴테이블의 회전속도에 대응하는 제2신호를 발생시키는 수단과 ; 상기 제1신호와 상기 제2신호와의 곱을 발생시키는 수단과 ; 상기 곱과 기준값간의 차에 의존하여 턴테이블의 회전을 제어하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 기록 시스템.
16. 제15항에 있어서, 커패시터(105)에 의해 접속된 제1게이트(101) 및 제2게이트(106)를 구비한 게이트 네트워크를 포함하고, 상기 제1게이트(101) 및 상기 커패시터(105)는 상기 제1신호에 비례하는 크기를 갖고 상기 제2신호에 비례하는 주파수를 갖는 펄스를 발생시키도록 배열되며, 상기 제2게이트(106)는 상기 펄스의 적어도 일부를 통과시키도록 배열되는 것을 특징으로 하는 디스크 기록 시스템.
17. 제16항에 있어서, 상기 제2게이트(106)는 상기 제2신호에 기초하여 제어되어 한 극성의 펄스만을 통과시키는 것을 특징으로 하는 디스크 기록 시스템.
18. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 제2게이트(106)에 접속되어 상기 제2게이트에 의해 통과되는 펄스의 평균 진폭을 발생시키는 증폭기(107)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 기록 시스템.
19. 제15항 내지 제17항중 어느 한항에 있어서, 상기 헤드의 방사상 속도에 대응하는 신호를 제2신호와 비교하고, 이 비교 결과에 응답하여 상기 헤드 이동 수단을 제어하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 기록 시스템.