KR100264070B1

KR100264070B1 - 기록재생 장치

Info

Publication number: KR100264070B1
Application number: KR1019970060867A
Authority: KR
Inventors: 미쯔노리 사까시따
Original assignee: 가타오카 마사타카; 알프스 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 2000-08-16
Also published as: JPH10149639A; TW358206B; KR19980042543A; EP0848376A2; EP0848376B1; DE69718136D1; EP0848376A3; US5856735A; JP3305600B2

Abstract

스텝핑 모터 (7) 를 마이크로스텝 구동하기 위한 구동전류 공급수단 (8) 은 스텝핑 모터 (7) 에 1 마이크로스텝마다 구동전류를 소정시간 공급함과 동시에, 이 소정시간 경과 후에는 구동전류보다 작고, 또 스텝핑 모터 (7) 의 억제 토크 보다 큰 토크를 발생시키는 전류를 공급하게 된다.

Description

기록재생 장치

본 발명은 기록재생 장치에 관한 것으로, 구체적으로는, 광디스크 장치 등의 기록재생 장치에서의 광학 헤드를 이동시키는 스텝핑 모터의 평균 구동전력을 적게 하고, 또 스텝핑 모터의 회전구동시의 진동에 기인하는 소위 트랙 튐의 발생을 방지하는 기록재생 장치에 관한 것이다.

광디스크 장치 등의 기록재생 장치에서는, 기록 혹은 재생용 광학헤드 (이하 헤드라고 한다) 를 디스크의 반경 방향으로 이동하고, 목표 트랙의 근방 위치에 정지시키는 구동원으로서 통상적인 스텝핑 모터를 사용하여 소위 마이크로스텝핑 구동을 하고 있다. 이하, 종래의 기록재생 장치를 광디스크 장치의 예로 도 5 내지 도 8 을 참조로 설명한다.

도 5 는 광디스크 장치의 요부를 나타내는 블록도이고, 도 6 은 스텝핑 모터의 구동전류를 제어하는 전류제어 신호를 나타내며, 도 7 및 도 8 은 스텝핑 모터의 구동전류를 나타낸다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 광디스크 장치에는 스핀들 모터 (1) 에 의해 회전하는 광디스크 (2) 와 광디스크 (2) 의 트랙에 대해 광 빔을 렌즈 (3) 등의 이동에 의해 트랙 추종하는 헤드 (4) 가 설치되고, 또 헤드 (4) 의 트랙위치 어긋남을 나타내는 트랙 에러 신호 (TES) 에 응하여 헤드 (4) 를 트래킹 서보하는 트랙 서보부 (5) 가 설치되어 있다. 이 트랙 서보부 (5) 는 트래킹 에러 신호 (TES) 및 제어회로 (6) 로부터의 제어 신호에 따라 트래킹 서보 신호 (TSV) 를 발생하여 헤드 (4) 를 서보 제어하게 되어 있다.

광디스크 (2) 상에는 내주로부터 외주를 향해 나선상으로 형성된 트랙 상에 신호가 기록되고, 이 트랙에 광 빔이 조사된다. 광디스크 (2) 상에 조사하는 광 빔의 트랙방향의 이동가능 범위는 헤드 (4) 와 트래킹 서보제어만에서는 수십 트랙 정도이고, 광디스크 (2) 의 전면을 액세스하는 것이 불가능하다. 그 때문에 헤드 (4) 의 이동위치를 결정하는 구동수단이 설치되어 있고, 이 구동수단에 의해 헤드 (4) 를 목표트랙 근방으로 이동위치를 결정 (조동 (粗動) 이라고 한다) 하게 하고 있다. 이 구동수단으로는 효율적이고 오픈 루프로 제어가능한 스텝핑 모터 (7) 가 일반적으로 사용되고 있다. 헤드 (4) 는 이 스텝핑 모터에 의해 스핀들 모터 (1) 에서 회전되는 광디스크 (2) 의 반경 방향으로 트랙을 가로질러 이동한다. 이 이동은 스텝핑 모터 (7) 의 회전축에 형성된 리드 스크류 (도시하지 않음) 에 헤드 (4) 의 니들 (도시하지 않음) 이 교합함으로써 스텝핑 모터 (7) 의 회전제어에 응동하여 제어된다.

스텝핑 모터 (7) 는 구동전류 공급수단인 구동회로 (8) 로부터의 구동전류 (Ca, Cb) 에 의해 구동되는데, 이 구동회로 (8) 는 제어회로 (6) 로부터의 전류제어 신호 (Sa, Sb) 와 구동전류의 극성을 전환제어하는 극성전환 신호 (Pa, Pb) 에 따라서 스텝핑 모터 (6) 에 구동전류 (Ca, Cb) 를 발생시킨다. 여기에서 스텝핑 모터 (7) 는 소위 마이크로스텝 구동되는데, 회전 토크를 항상 일정하게 할 필요가 있으므로 구동전류 (Ca, Cb) 는 Sin 형상 또는 Cos 형상으로 변화하는 전류로 구동된다. 이하, 여기에서는 2 상 (A 상, B 상) 구동의 스텝핑 모터를 1 스텝 각도를 4 마이크로스텝으로 구동하는 경우에 대하여 도 6 내지 도 8 을 따라 설명한다.

제어회로 (6) 로부터는 스텝핑 모터 (6) 를 마이크로스텝 구동하기 위해 도 6 에 나타내는 바와 같은 마이크로스텝마다 단계적으로 레벨이 증감하고, 전체적으로 Sin 형상 또는 Cos 형상으로 변화하는 전류제어 신호 (Sa, Sb) 가 구동회로 (8) 에 공급된다. 그리고 부호 Sa 는 A 상의 전류제어 신호, 부호 Sb 는 B 상의 전류제어 신호이다. 또 전류제어 신호 (Sa, Sb) 는 스텝핑 모터 (7) 의 회전각도가 180 도까지 나타나 있으나 180 도 이상은 동일한 반복이 된다. 한 편, 제어회로 (6) 는 스텝핑 모터 (7) 의 회전각도에 대응하여 구동전류의 극성을 전환하기 위한 극성전환 신호 (Pa, Pb) 를 구동회로 (8) 에 공급한다. 예를 들면 A 상의 극성전환 신호 (Pa) 는 0 ∼ 180 도에서는 플러스 (＋) 방향의 구동전류, 180 ∼ 360 도에서는 마이너스 (－) 방향의 구동전류, B 상의 극성전환 신호 (Pa) 는 0 ∼ 90 도에서는 플러스 (＋) 방향의 구동전류, 90 ∼ 270 도에서는 마이너스 (－) 방향의 구동전류, 270 ∼ 360 도에서는 플러스 (＋) 방향의 구동전류를 각각 흘려보내도록 구동회로 (8) 를 제어한다. 이들 전류제어 신호 (Sa, Sb), 극성전환 신호 (Pa, Pb) 는 제어회로 (6) 내의 도시하지 않은 디지털 회로에서 생성되어 신호파형의 상승과 하강은 급준해진다.

도 7 은 구동회로 (8) 로부터 스텝핑 모터 (7) 에 공급되는 구동전류의 파형을 1 회전 (360 도) 까지 나타낸 것이고, 부호 Ca 는 A 상의 구동전류, Cb 는 B 상의 구동전류이다. 도 7 로부터 알 수 있는 바와 같이, 구동전류 (Ca, Cb) 는 플러스 (＋) 방향 및 마이너스 (－) 방향으로 흐르지만, 이것은 제어회로 (6) 로부터의 극성전환 신호 (Pa, Pb) 에 의한 것으로, 이것을 제외하면 도 6 의 전류제어 신호 (Sa, Sb) 와 상이해지고, 전체로서 Sin 형상 및 Cos 형상이 되어 있다. 그리고 각 마이크로스텝의 구간 (T) 에서 공급되는 구동전류의 크기 (C) (도 7 참조) 는 도 6 의 전류제어 신호의 레벨 (S) 에 대응하고 있다. 상이해지는 이유는 스텝핑 모터 (7) 의 여자 코일의 인덕턴스가 매우 작기 때문이다. 따라서 구동회로 (8) 로부터 스텝핑 모터 (7) 에 공급되는 구동전류의 합계 (전 전류) 는 도 8 과 같이 되고, 1 상에 흐르는 구동전류의 최대치 (도 7 의 전류 눈금 1.0) 이상의 전류가 항상 흐르고 있게 된다.

상술한 바와 같이, 스텝핑 모터 (7) 는 고효율이고 또 오픈 루프제어로 구동할 수 있으므로 장치를 구성하는데 있어서 유리하지만, 조동시에는 목표트랙 근방에 최단시간으로 헤드 (4) 를 이동시킬 필요가 있으므로 항상 큰 전류로 마이크로스텝 구동하게 되고, 소비전력이 증대된다는 결점이 있었다. 또 구동회로 (8) 에는 큰 전류용량을 견디는 스위칭 소자 등이 필요해지고 장치 비용을 높이게 되며, 또 스텝핑 모터 (7) 나 구동회로 (8) 에서의 발열을 위해 히트싱크를 필요로 하여 장치의 소형화가 저해되고, 또 비용상승의 요인이 되고 있었다.

또 조동에 의해 헤드 (4) 가 소정 위치에 달한 곳에서 정지시키기 위해 구동전류를 끊는 경우에는 마이크로스텝 구동에 특유의 억제 토크에 의해 스텝핑 모터 (7) 의 회전축이 억제 중립점으로 되밀리게 되는데, 이 때에 발생하는 진동이 헤드 (4) 에 전해지고, 헤드 (4) 내의 렌즈 (3) 등이 흔들려 소위 트랙 튐이 발생, 트랙 상으로부터 광점이 어긋나고, 이 어긋남이 크면 데이터의 에러레이트가 악화하거나 트래킹 서보가 떨어져서 서보 불능이 된다는 문제가 발생하였다.

또 스텝핑 모터 (7) 를 회전시키는 구동전류 (Ca, Cb) 의 파형은 전류제어 신호 (Sa, Sb) 의 파형과 상이해져 있으나, 이 전류제어 신호 (Sa, Sb) 는 제어회로 (6) 의 도시하지 않은 디지털 회로에서 생성되고, 파형의 상승이나 하강이 급격하게 되어 있다. 그 때문에 구동전류 (Ca, Cb) 의 파형도 급격한 상승과 하강을 갖게 되어 조동시에 헤드 (4) 에 큰 가속도가 가해지며 헤드 (4) 내의 렌즈 (3) 등이 진동하여 동일한 트랙 튐이 발생하였다.

따라서, 본 발명에서는 헤드 (4) 의 진동원인 스텝핑 모터 (7) 에서의 소비전력을 적게 한 기록재생 장치를 제공하고, 또 조동시 혹은 기록재생시에 헤드 (3) 에 가해지는 진동을 적게 하여 트랙 튐이 발생하지 않는 기록재생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 본 발명 기록재생 장치의 블록 구성도이다.

도 2 는 본 발명 기록재생 장치에서의 전류제어 신호이다.

도 3 은 본 발명 기록재생 장치에서의 전류제어 신호이다.

도 4 는 본 발명 기록재생 장치에서의 구동전류의 설명도이다.

도 5 는 종래 기록재생 장치의 블록 구성도이다.

도 6 은 종래 기록재생 장치에서의 전류제어 신호이다.

도 7 은 종래 기록재생 장치에서의 구동전류의 설명도이다.

도 8 은 종래 기록재생 장치에서의 구동전류의 설명도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

3 : 렌즈 4 : 헤드

6 : 제어회로 7 : 스텝핑 모터

8 : 구동회로

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 기록재생 장치는 헤드를 디스크의 직경 방향으로 이동시키는 스텝핑 모터와, 상기 스텝핑 모터를 마이크로스텝 구동시키기 위한 구동전류를 공급하는 구동전류 공급수단을 구비하고, 상기 구동전류 공급수단은 상기 스텝핑 모터에 1 마이크로스텝마다 상기 구동전류를 소정시간 공급함과 동시에, 상기 소정시간 경과 후에는 상기 구동전류 보다는 작고 또 상기 스텝핑 모터의 억제 토크 보다는 큰 토크를 발생시키는 전류를 공급한다.

또한, 본 발명의 기록재생 장치는 상기 소정시간을 3 내지 5 밀리초로 하였다.

또한, 본 발명의 기록재생 장치는 상기 구동전류를 제어하기 위한 전류제어 신호를 상기 구동전류 공급수단에 공급하는 제어회로를 설치하고, 상기 전류제어 신호를 로 패스 필터를 통해 상기 구동전류 공급수단에 공급하게 된다.

또한, 본 발명의 기록재생 장치는 상기 로 패스 필터를 저항과 콘덴서로 이루어지는 적분회로로 구성하고, 상기 적분회로의 시정수를 상기 소정시간의 약1/5 로 설정하였다.

본 발명의 기록재생 장치에 관한 실시의 형태를 도 1 내지 도 4 을 참고로설명한다. 도 1 은 본 발명의 기록장치 요부의 블록 구성도, 도 2 및 도 3 은 본 발명 기록재생 장치에서의 전류제어 신호, 도 4 는 스텝핑 모터에 공급되는 구동전류의 전 전류를 나타낸다. 또 도 1 에서 종래와 동일한 구성부분에는 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

본 발명의 기록재생 장치에서는 트랙 서보부 (5) 에 의한 서보 제어는 도 5 에 나타내는 종래의 그것과 동일하지만, 제어회로 (6) 로부터 구동전류 공급수단인 구동회로 (8) 로 공급하는 전류제어 신호 (Sa, Sb) 가 다르다. 즉 제어회로 (6) 로부터 출력되는 전류제어 신호 (Sa, Sb) 는 도 2, 도 3 의 실선으로 나타내는 바와 같이 1 마이크로스텝의 구간 (T) 중 T 보다 짧은 소정시간 (t) 만 소정 레벨 (S) 이 되어 시간 (t) 의 경과 후는 레벨 (S) 보다도 낮은 레벨 (s) 이 되는 전류제어 신호로 되어 있다. 따라서 1 마이크로스텝에서는 종래와 비교하여 도 2 의 사선으로 나타낸 부분 (A) 이 누락된 신호로 되어 있다 (도 2 만으로 설명). 또 이 전류제어신호 (Sa, Sb) 는 도 1 에 나타내는 바와 같이 저항 (9) 과 콘덴서 (10) 로 이루어지는 로 패스 필터인 적분회로 (11) 를 통하여 구동회로 (8) 에 공급된다. 따라서 제어회로 (6) 로부터 출력되는 전류제어 신호 (Sa, Sb) 는 도 2, 도 3 의 실선과 같이 상승과 하강이 급격한 파형이지만, 구동회로에 입력되는 전류제어 신호 (Sa', Sb') 는 적분회로 (11) 를 통함으로써 점선과 같이 상승과 하강 경사를 갖게 한다. 그리고 이 전류제어 신호 (Sa' (A 상), Sb' (B상)) 의 파형은 각각 도 2 및 도 3 과 같게 된다. 그 때문에 도시하지 않았지만 이 전류제어 신호 (Sa', Sb') 에 의해 제어되는 구동전류 (Ca, Cb) 도 전류제어 신호 (Sa', Sb') 와 상이해지고 동일한 파형이 된다. 따라서 도 2 및 도 3 에서의 전류제어 신호 (Sa', Sb') 를 구동전류 (Ca, Cb) 로 치환하고 또 전류제어 신호 (Sa, Sb) 의 레벨 (S, s) 을 구동전류 (Ca, Cb) 의 레벨 (크기) (C, c) 로 치환해 볼 수 있다. 그리고 구동전류 (Ca, Cb) 는 1 마이크로스텝 구간 (T) 중의 소정시간 (t) 만큼 공급되므로 그 합계 전류는 도 4 에 나타내는 것처럼 되고, 사선으로 나타낸 부분 (B) 만큼 전류가 줄어들게 된다.

또 구동회로 (8) 로부터 스텝핑 모터 (7) 에 공급되는 구동전류 (도 4 참조) 도 상승과 하강에 경사를 가지게 되고, 이러한, 경사를 가진 구동전류로 회전구동되는 스텝핑 모터의 회전시 혹은 정지시의 가속도를 작게 할 수 있다. 그런데 일반적으로 스텝핑 모터는 구동전류를 공급한 시점으로부터 약3 밀리초 경과하면 1 마이크로스텝의 회전이 완료한다는 것이 알려져 있다. 그 때문에 본 발명에서는 1 마이크로스텝 구간 (T) 중 소정의 단시간 (t) (3 내지 5 밀리초) 만큼 소정 구동전류 (C) 를 공급하게 하고 있다. 따라서 적분회로 (11) 의 시정수는 전류제어 신호 (Sa', Sb') 가 시간 (t) 동안 상승하도록 시간 (t) 의 약1/5 (0.6 밀리초) 정도로 설정하고 있다. 이러한 시간으로 설정함으로써 구동전류는 소정 값까지 수득할 수 있다.

또 이 시간 (t) 경과 후에 구동전류 (C) 보다도 작은 전류 (c) 를 공급하도록 하고 있으나, 이것은 스텝핑 모터 (7) 를 마이크로스텝 구동한 경우에 문제가 되는 억제 토크에 대한 것이다. 즉 마이크로스텝 구동하고 있는 스텝핑 모터 (7) 를 정지위치에서 전류를 끊으면, 로터와 스테이터의 구조적인 관계로 결정하는 특정 회전각도에 위치하려고 하는 힘이 작용하여 정지 위치가 어긋나는 일이 있다. 이 힘이 억제 토크이고, 소정 정지위치로 유지시키기 위해서는 이 억제 토크를 이기는 토크를 발생시킬 필요가 있다. 소정 구동전류 (C) 보다도 작은 전류 (c) 는 억제 토크를 이기는 토크를 발생시키기 위한 전류이다. 이 전류 (c) 는 구동전류 (C) 의 약10 퍼센트로 추정되고 있다.

따라서 소정 구동전류 (C) 를 소정시간 (t) 에 공급하고, 그 후 작은 전류 (c) 를 공급함으로써 소정 정지위치로부터 어긋나는 일이 없어진다. 또 소정 구동장치 (C) 는 단시간 (t) 밖에 공급하지 않으므로 소비전류는 적어진다. 그럼으로써 구동회로 (8), 스텝핑 모터 (7) 에서의 발열도 적어진다.

또 전류제어 신호 (Sa', Sb') 의 상승과 하강에 경사를 주고 있기 때문에 스텝핑 모터 (7) 의 회전시에 발생하는 진동을 적게 할 수 있다. 그 때문에 헤드의 진동도 적어져 트랙 튐의 발생도 없어진다.

이상과 같이 본 발명의 기록재생 장치는, 구동전류 공급수단은 스텝핑 모터에 1 마이크로스텝마다 구동전류를 소정시간만 공급하게 하였으므로, 전력소비를 적게 하고, 구동회로에는 큰 전류용량을 견디는 스위칭 소자 등을 필요로 하지 않고, 장치를 저비용으로 구성할 수 있으며, 또 스텝핑 모터나 구동회로에서의 발열도 적어지므로 히트 싱크를 필요로 하지 않는다. 그럼으로써 장치의 소형화를 꾀할 수 있다. 또 소정시간 경과 후는 구동전류보다도 작고, 스텝핑 모터의 억제 토크보다도 큰 토크를 발생시키는 전류를 공급하게 하였기 때문에 구동전류를 끊은 후에 억제 토크에 의한 정지위치의 변화도 일어나지 않는다.

또 본 발명의 기록재생 장치는 구동전류의 공급시간을 3 내지 5 밀리초로 하였으므로, 스텝핑 모터를 최소 시간의 구동전류로 마이크로스텝 구동할 수 있고 최소의 전력소비로 할 수 있다.

또 본 발명의 기록재생 장치는 구동전류를 제어하기 위한 전류제어 신호를 구동전류 공급수단에 공급하는 제어회로를 설치하고 전류제어 신호를 로 패스 필터를 통하여 구동전류 공급수단에 공급하게 하였으므로, 스텝핑 모터의 회전시에 발생하는 진동을 적게 할 수 있고, 그 때문에 헤드의 진동도 적어져 트랙 튐의 발생도 없어진다.

또 본 발명의 기록재생 장치는 로 패스 필터를 저항과 콘덴서로 이루어지는 적분회로로 구성하고, 상기 적분회로의 시정수를 구동전류 공급시간의 약 1/5 로 설정하였으므로, 마이크로스텝마다 소정의 구동전류를 공급할 수 있다.

Claims

헤드를 디스크의 직경 방향으로 이동시키는 스텝핑 모터와, 상기 스텝핑 모터를 마이크로스텝 구동시키기 위한 구동전류를 공급하는 구동전류 공급수단을 구비하고, 상기 구동전류 공급수단은 상기 스텝핑 모터에 1 마이크로스텝마다 상기 구동전류를 소정시간 공급함과 동시에, 상기 소정시간 경과 후에는, 상기 구동전류 보다 작고 또 상기 스텝핑 모터의 억제 토크 보다는 큰 토크를 발생시키는 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 기록재생 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 소정시간을 3 내지 5 밀리초로 한 것을 특징으로 하는 기록재생 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 구동전류를 제어하기 위한 전류제어 신호를 상기 구동전류 공급수단에 공급하는 제어회로를 설치하고, 상기 전류제어 신호를 로 패스 필터를 통해 상기 구동전류 공급수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 기록재생 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 로 패스 필터를 저항과 콘덴서로 이루어지는 적분회로로 구성하고, 상기 적분회로의 시정수를 상기 소정시간의 약 1/5 로 설정한 것을 특징으로 하는 기록재생 장치.