KR100272194B1

KR100272194B1 - 자기 헤드 위치 제어 방법 및 자기 디스크 장치

Info

Publication number: KR100272194B1
Application number: KR1019980020542A
Authority: KR
Inventors: 다까히사 우에노; 가즈히꼬 다까이시
Original assignee: 아끼구사 나오유끼; 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1998-06-03
Publication date: 2000-11-15
Also published as: DE19821486A1; CN1107951C; KR19990036516A; JPH11126444A; CN1215208A; US6166875A

Abstract

본 발명은 자기 디스크의 회전 중심을 중심으로 한 회전원을 따라서 자기 헤드를 위치 결정하는 자기 헤드 위치 결정 방법 및 자기 디스크 장치에 관한 것으로, 자기 디스크의 편심을 보정하면서 자기 헤드의 진동을 방지한다.

서보 정보를 갖고, 회전 중심을 중심으로 해서 회전하는 자기 디스크(14)와, 자기 디스크(14)의 정보를 판독하는 자기 헤드(13)와, 자기 헤드(13)를 상기 자기 디스크(14)의 반경 방향으로 위치 결정하는 위치 제어 수단(10)과, 서보 정보에 따라서 위치 결정 수단(10)을 제어하는 제어 수단(7)을 구비한다. 헤드 위치 제어 방법은 자기 디스크(14)의 회전 주파수 성분(R0)과, 회전 주파수보다 높은 주파수의 고차 주파수 성분(R1)을 분리해서 측정하는 스텝과, 회전 주파수 성분(R0)에 추종해서 고차 주파수 성분(R1)을 배제하도록 위치 결정 수단(10)을 제어하는 스텝을 갖는다.

Description

자기 헤드 위치 제어 방법 및 자기 디스크 장치

본 발명은 자기 헤드를 자기 디스크의 트랙에 위치 결정하는 자기 헤드 위치 제어 방법 및 자기 디스크 장치에 관한 것으로, 특히 자기 디스크의 회전 중심을 중심으로 한 회전원을 따라서 자기 헤드를 위치 결정하는 자기 헤드 위치 제어 방법 및 자기 디스크 장치에 관한 것이다.

자기 디스크 장치에 대해서 기억 용량의 증대가 요구되고 있다. 기억 용량의 증대를 위해서는 자기 디스크의 트랙 피치를 작게 할 필요가 있다. 트랙 피치를 작게 하기 위해서는 서보 정보를 갖는 트랙(서보 트랙)을 정확한 위치에 기입하는 것이 필요해진다. 이 정확한 서보 트랙을 갖는 자기 디스크 장치를 염가로 제공하는 것이 요구되고 있다.

도 13은 자기 디스크의 편심 동작의 설명도, 도 14는 종래 기술의 설명도, 도 15는 종래 기술의 구성도이다.

서보 트랙을 정확한 위치에 기입하기 위해서는 종래의 개개의 자기 디스크 장치에 서보 트랙을 정확한 위치에 기입하는 기능을 부여할 필요가 있었다. 그러나 개개의 자기 디스크 장치에 관계되는 기능을 부여하면 개개의 자기 디스크 장치의 가격이 높아진다.

이 때문에 서보 트랙 라이터에 의해 자기 디스크에 서보 트랙을 기입한 후에, 개개의 장치에 서보 트랙이 기입된 자기 디스크를 탑재하는 것이 검토되고 있다.

즉 높은 위치 결정의 정밀도를 갖는 서보 트랙 라이터에 의해 자기 디스크에 서보 트랙을 기입한다. 그리고 개개의 자기 디스크 장치에는 서보 트랙을 기입한 자기 디스크를 부착시킨다. 이와 같이 하면 개개의 자기 디스크 장치에 높은 위치 결정의 정밀도로 서보 트랙을 기입하는 기능을 부여할 필요가 없기 때문에, 트랙 피치가 좁은 서보 트랙을 갖는 자기 디스크 장치를 염가로 제공할 수 있다.

이와 같이 서보 트랙을 기입한 자기 디스크를 개개의 장치에 탑재하는 경우에는, 도 13에 나타내듯이 자기 디스크(14)의 서보 정보가 기록된 트랙 원궤적(서보 원궤적이라고 함)(14-1)은 자기 디스크(14)의 회전 중심을 중심으로 하는 회전 원궤적(14-2)과 일치하지 않는 경우가 있다. 즉 서보 트랙을 기입한 자기 디스크(14)를 장치에 부착하기 때문에 미소한 부착 오차가 있어도 서보 원궤적(14-1)은 자기 디스크(14)의 회전 원궤적(14-2)과 일치하지 않는다.

이 자기 디스크(14)의 부착 위치 오차에 의해 자기 디스크의 편심이 생긴다. 도 13에 나타내듯이 암(17)에 부착된 자기 헤드(13)는 자기 디스크(14)의 반경 방향으로 이동한다. 자기 디스크(14)의 회전 원궤적(14-2)을 따라서 위치하는 자기 헤드(13)는 서보 원궤적(14-1)의 서보 정보에 의해 제어되어, 서보 원궤적(14-1)을 따라서 위치 결정된다.

이 때문에 도 14에 나타내듯이 트랙 편심을 포함한 트랙 편차가 발생한다. 트랙 편차는 트랙 편심 성분을 포함하기 때문에 자기 헤드(13)의 위치 오차는 커진다. 이 때문에 자기 헤드(13)는 진동하기 쉬워진다.

이것을 방지하기 위해 편심 제어법을 적용하는 시도가 있다. 도 15에 나타내듯이 자기 디스크 장치(12)는 자기 디스크(14)와 자기 디스크(14)를 회전하는 스핀들 모터(15)를 갖는다. 자기 헤드(13)는 암(17)의 선단에 설치되어 있다. 암(17)은 로터리 액츄에이터(VCM이라고 함)(10)에 의해 이동되고, 자기 헤드(13)는 자기 디스크(14)의 반경 방향의 위치에 위치 결정된다.

헤드 위치 검출부(20)는 자기 헤드(13)의 판독 신호로부터 헤드 위치를 검출한다. 제어 연산부(25)는 위치 오차에 제어 연산(PID 연산 등)을 행하며 제어 전류를 산출한다. 제어 전류는 증폭기(23)로 증폭되어 VCM(10)을 구동한다.

이 제어계에서는 암(17)을 고정한 상태에서 자기 헤드(13)에 의해 서보 정보를 판독하여 위치 오차를 측정한다. 자기 디스크(14)의 1주분의 위치 오차(트랙 편차)를 판독하여 메모리(22)에 기억시킨다. 이 트랙 편차는 도 14에 나타내고 있다. 통상의 제어 시에는 메모리(22)의 트랙 편차를 자기 헤드(13)로부터의 위치 오차에 가산해서 VCM(10)을 제어한다.

이와 같이 편심 성분(트랙 편차)을 측정하여 피드포워드 제어한다. 이 때문에 자기 헤드(13)는 회전 원궤적을 따라서 위치 결정된다. 따라서 위치 오차를 적게 할 수가 있다.

이와 같이 종래는 트랙 편차를 측정하고 측정한 트랙 편차를 피드포워드 제어해서 회전 원궤적을 따른 위치 결정을 행하고 있었다.

도 16은 종래 기술의 문제점 설명도(그 1), 도 17은 종래 기술의 문제점(그 2)이다.

트랙 피치를 작게 한 경우에, 자기 헤드의 코어 폭의 크기가 복조 출력에 영향을 준다. 자기 헤드의 코어 폭을 작게 하는 데에는 한계가 있다. 이 때문에 자기 헤드의 검출 부위의 감도에 산포가 생긴다.

이에 따라 도 16에 나타내듯이 자기 헤드의 변위에 대해서 복조 변위는 선형 특성을 나타내지 않는다. 즉 자기 헤드가 트랙 경계에 위치한 때에, 서보 복조 변위는 불연속이 된다. 이것은 트랙 피치를 작게 한 경우에, 자기 헤드의 검출 부위에 감도의 산포가 생기기 때문이다.

특히 MR 헤드 등의 분리된 리드·라이트 헤드를 사용해서 라이트 헤드와 리드 헤드의 코어 위치 편차를 보정하기 위해 위치 오프셋할 경우가 있다. 이 경우에는 자기 헤드가 트랙 경계에 위치하기 쉽다. 이 서보 복조 변위의 불연속 부분은 높은 주파수 성분의 위치 오차를 나타낸다. 또 트랙 편심에 의해 피드포워드 제어할 때에 도 17에 나타내듯이 편심 성분은 보상되지만, 고주파수 성분은 강조된다. 따라서 도 17에 나타내듯이 트랙 중심에 대해서 자기 헤드는 진동한다. 이에 따라 자기 헤드가 과진동하고, 위치 결정의 정밀도를 저하하는 원인이 되고 있었다.

본 발명의 목적은 자기 디스크의 편심을 보정하면서 위치 결정의 정밀도를 향상하기 위한 자기 헤드 위치 제어 방법 및 자기 디스크 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 자기 디스크의 편심을 보정하면서 자기 헤드의 진동을 방지하기 위한 자기 헤드 위치 제어 방법 및 자기 디스크 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 자기 디스크의 편심을 보정하면서 위치 오차의 고차 주파수 성분을 제거하기 위한 자기 헤드 위치 제어 방법 및 자기 디스크 장치를 제공하는 것에 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예의 자기 디스크 장치의 구성도.

도 2는 도 1의 구성의 제어 블록도.

도 3은 도 2의 구성의 동작 플로도.

도 4는 도 2의 구성의 제어 동작의 설명도.

도 5는 도 2의 구성의 고차 편차 보상 동작의 설명도.

도 6은 본 발명의 한 실시예의 편심 측정 시의 블록도.

도 7은 도 6의 역노치 필터의 특성도.

도 8은 본 발명의 한 실시예의 고차 편차 측정 시의 제어 블록도.

도 9는 본 발명의 다른 실시예의 제어 블록도.

도 10은 본 발명에 의한 주파수 측정의 제어 블록도.

도 11은 본 발명에 의한 주파수 측정의 처리 플로도.

도 12는 도 11의 처리 동작 설명도.

도 13은 편심 동작의 설명도.

도 14는 종래 기술의 설명도.

도 15는 종래 기술의 구성도.

도 16은 종래 기술의 문제점 설명도(그 1).

도 17은 종래 기술의 문제점 설명도(그 2).

(부호의 설명)

3 리드/라이트 채널 4 하드디스크 컨트롤러

7 서보 회로 8 메모리

10 보이스 코일 모터 13 자기 헤드

14 자기 디스크 15 스핀들 모터

이 목적을 달성하기 위해 본 발명은 서보 정보를 갖고, 회전 중심을 중심으로 해서 회전하는 자기 디스크와, 자기 디스크의 정보를 판독하는 자기 헤드와, 자기 헤드를 상기 자기 디스크의 반경 방향으로 위치 결정하는 위치 결정 수단과, 서보 정보에 따라서 위치 결정 수단을 제어하는 제어 수단을 갖는다.

그리고 헤드 위치 제어 방법은 자기 디스크의 회전 주파수 성분과 회전 주파수보다 높은 주파수의 고차 주파수 성분을 분리해서 측정하는 스텝과, 회전 주파수 성분에 추종해서 고차 주파수 성분을 배제하도록 위치 결정 수단을 제어하는 스텝을 갖는다.

또 자기 디스크 장치는 제어 수단이 자기 디스크의 회전 주파수 성분과 회전 주파수보다 높은 주파수의 고차 주파수 성분을 분리해서 측정한 후에, 회전 주파수 성분에 추종해서 고차 주파수 성분을 배제하도록 위치 결정 수단을 제어한다.

본 발명은 회전 주파수 성분에 추종해서 제어하기 때문에 자기 디스크의 편심을 정확하게 보정할 수 있다. 또 서보 복조 변위의 불연속 부분 등에서 생기는 고차 주파수 성분을 배제해서 제어하기 때문에 트랙 경계에서의 자기 헤드의 진동을 방지할 수가 있다.

더구나 회전 주파수 성분과 고차 주파수 성분을 분리해서 측정하기 때문에 회전 주파수 성분에 정확하게 추종하고, 고차 주파수 성분을 정확하게 배제할 수가 있다. 이 때문에 위치 결정의 정밀도를 향상시킨 편심 제어가 가능해진다.

(발명의 실시예)

도 1은 본 발명의 한 실시예의 자기 디스크 장치의 구성도, 도 2는 도 1의 서보 회로의 제어 블록도, 도 3은 본 발명의 한 실시예의 동작 플로도, 도 4는 도 2의 구성의 제어 동작의 설명도, 도 5는 도 2의 구성의 고차 편심 보상 동작의 설명도이다.

도 1에 나타내듯이 자기 디스크 장치(12)는 자기 디스크(14)와, 자기 디스크(14)를 회전하는 스핀들 모터(15)를 갖는다. 스핀들 모터(15)에는 복수개의 자기 디스크(14)가 탑재되어 있다. 도 4에 나타내듯이 이 자기 디스크(14)에는 미리 서보 트랙(Y)이 기입되어 있다.

이 서보 트랙(Y)은 복수(예를 들어 128)의 섹터로 분할되어 있다. 각 섹터는 서보 정보가 기입된 서보 영역과, 데이터를 기입하기 위한 데이터 영역을 갖는다. 이 자기 디스크(14)는 서보 정보가 기입된 후에, 스핀들 모터(15)에 부착된다. 자기 디스크(14)의 편심 때문에 도 4에 나타내듯이 서보 트랙(Y)의 원궤적은 자기 디스크(14)의 회전 중심(B)을 중심으로 하는 회전 원궤적(Z)과 다르다.

도 1로 돌아가서 자기 헤드(13)는 암(17)의 선단에 설치되어 있다. 암(17)은 로터리 액츄에이터(VCM이라고 함)(10)에 의해 이동되고, 자기 헤드(13)는 자기 디스크(14)의 반경 방향의 위치로 위치 결정된다.

리드/라이트 채널(3)은 자기 헤드(13)의 검출 신호를 판독 신호로 변환하고, 또한 기입 데이터를 자기 헤드(13)의 기입하기 신호로 변환한다. 하드디스크 컨트롤러(4)는 호스트의 데이터 전송을 제어한다. RAM(5)은 하드디스크 컨트롤러(4)가 사용하는 메모리이다.

마이크로 프로세서(MPU)(6)는 자기 디스크 장치 전체의 제어를 행하는 것이다. 서보 회로(7)는 디지털·시그널·프로세서(DSP)와 주변 회로를 갖는다. 서보 회로(7)는 자기 헤드(13)로부터의 위치 신호에 따라서 VCM(10)을 서보 제어한다. 서보 회로(7)는 스핀들 모터(15)를 회전 제어한다.

메모리(8)는 자기 디스크(14)의 1주에서의 각 시각의 편심 데이터를 기억한다. 메모리(8)의 편심 데이터는 서보 회로(7)에 주어진다.

도 2에 나타내듯이 위치 신호 검출부(20)는 자기 헤드(13)의 판독 신호로부터 헤드 위치를 검출한다. 증폭기(23)는 DSP(7)로부터의 제어 전류를 증폭해서 VCM(10)을 구동한다.

메모리(8)는 편심 성분(R0)과 고주파 편차 성분(R1)을 기억한다. 편심 성분은 자기 디스크의 반경 방향의 회전 주파수 성분이며, 메모리(8)의 제1 영역(81)에 저장된다. 고주파 편차 성분은 자기 디스크의 회전 주파수보다 높은 주파수의 고차 주파수 성분이며, 메모리(8)의 제 2 영역(82)에 저장된다.

DSP(7)에서는 제 1 연산부(70)는 목표 위치로부터 검출 위치를 빼고, 위치 오차를 연산한다. 제 2 연산부(71)는 위치 오차로부터 메모리(8)의 고주파 편차 성분(R1)을 뺀다. 이에 따라 고주파 편차 성분은 제어계로부터 배제된다. 제어 연산부(72)는 고주파 편차 성분이 제거된 위치 오차에 제어 연산(PID 연산)을 행하여, 제어 전류를 계산한다. 제 3 연산부(73)는 제어 전류에 메모리(8)의 편심 성분(R0)을 가산한다. 이에 따라 편심 성분(R0)에 추종하도록 편심 제어된다.

측정부(74)는 후술하듯이 제어 전류로부터 편심 성분(R0)을 측정하여, 메모리(8)의 제1 영역(81)에 저장한다. 또 측정부(74)는 위치 오차와 제어 전류로부터 고주파 편차 성분(R1)을 측정하여, 메모리(8)의 제 2 영역(82)에 저장한다.

또한 각 연산부(70, 71, 73), 제어 연산부(72), 측정부(74)는 DSP(7)가 행하는 처리를 블록으로 나타낸 것이다.

도 3에 따라 그 동작을 설명한다.

(S1) 측정부(74)는 제어 전류로부터 편심 성분(R0)을 측정하여, 메모리(8)의 제1 영역(81)에 저장한다.

(S2) 측정부(74)는 위치 오차와 제어 전류로부터 고주파 편차 성분(R1)을 측정하여, 메모리(8)의 제 2 영역(82)에 저장한다.

(S3) DSP(7)는 편심 성분에 추종해서 고주파 편차 성분을 배제하고 서보 제어를 행한다. 즉 제 1 연산부(70)는 목표 위치로부터 검출 위치를 빼고, 위치 오차를 연산한다. 제 2 연산부(71)는 위치 오차로부터 메모리(8)의 고주파 편차 성분(R1)을 뺀다. 이에 따라 고주파 편차 성분은 제어계로부터 배제된다. 제어 연산부(72)는 고주파 편차 성분이 제거된 위치 오차에 제어 연산(PID 연산)을 행하여, 제어 전류를 산출한다. 제 3 연산부(73)는 제어 전류에 메모리(8)의 편심 성분(R0)을 가산한다. 편심 성분(R0)을 가산한 제어 전류는 증폭기(23)에 주어져서, VCM(10)을 구동한다.

이와 같이 편심 성분(R0)에 추종 제어하기 때문에 도 4에 나타내듯이 자기 헤드(13)는 회전 원궤적(Z)을 따라서 위치 제어된다. 따라서 자기 디스크가 편심하고 있어도 위치 오차를 작게 할 수가 있다. 이에 따라 자기 헤드의 위치 제어를 안정하게 유지할 수가 있다.

또 트랙 경계에서의 복조 변위는 불연속이며, 고차 주파수 성분을 발생한다. 이 고차 주파수 성분인 고주파 편차 성분을 배제하기 때문에 고차 주파수에 의한 과도 응답을 방지할 수가 있다. 또 고주파 편차 성분을 배제하기 때문에 제어계의 고역 강조를 방지할 수 있다. 이 때문에 도 5에 나타내듯이 자기 헤드(13)의 궤적의 진동을 방지할 수 있다.

이 예에서는 제어 전류에 편심 성분을 가산하고 있다. 편심 성분을 위치 오차에 가산하는 방법도 있다. 그러나 위치 오차는 제어 연산부(72)의 제어 연산에 의해 압축되고 만다. 이 때문에 편심 성분에 정확하게 추종할 수 없다. 이 예에서는 압축 후의 제어 전류에 편심 성분을 가산하고 있기 때문에 편심 성분에 직접 추종시킬 수가 있다. 또 편심 성분이 크더라도 편심 성분에 추종 제어할 수가 있다.

또 측정한 편심 성분에 추종한 상태에서 고주파 편차 성분을 측정한다. 이 때문에 편심 성분을 제거한 위치 오차로부터 고주파 편차 성분을 측정하기 때문에 정확하게 고주파 편차 성분을 측정할 수 있다.

또한 위치 오차로부터 고주파 편차 성분을 제거하고 있다. 불요한 고주파 편차 성분을 제어계의 입력 단계에서 제거하기 때문에 고주파 편차 성분에 의한 제어계에 대한 악영향을 방지할 수가 있다.

도 6은 편심 측정 시의 블록도, 도 7은 도 6의 역노치 필터의 특성도, 도 8은 고주파 편차 측정 시의 제어 블록도이다.

도 6 및 도 7에 의해 편심 성분의 측정 처리를 설명한다.

도 6에 나타내듯이 제어 연산부(72)에 직렬로 역노치 필터(74-1)를 설치한다. 역노치 필터(74-1)의 개 루프 특성은 도 7에 나타내듯이 자기 디스크의 회전 주파수(기본파 주파수)(f1)로, 높은 게인(g)을 갖는다. 위치 오차의 기본파 주파수의 성분만의 게인이 높기 때문에 제어계는 편심에 추종한다.

DSP(7)의 평균화부(74-2)는 제어 연산부(72)의 출력인 구동 전류를 평균화한다. 이에 따라 구동 전류의 편심 성분이 검출된다. 다음에 DSP(7)의 푸리에 변환부(74-3)는 구동 전류의 푸리에 변환을 행한다. 이산 시간 함수 X(x)의 이산 푸리에 변환치를 Y(x)라고 하면 이산 푸리에 변환치는 하기 (1)식으로 표시된다.

……(1)

단, Re(Yk)는 이산 푸리에 변환의 실수부, Im(Yk)는 이산 푸리에 변환의 허수부이다.

기본파 추출부(74-5)는 이산 푸리에 변환으로부터 기본파 성분을 꺼낸다. 이 때에 제어계의 샘플 주파수를 Fs로 하고, 기본파의 주파수를 F1로 하고, N을 섹터로 하면 이산 푸리에 변환(Yk)의 주파수(Fk)는 하기 (2)식으로 표시된다.

Fk=Fs·k/N=k·F1 ……(2)

(2)식에 의하면 Fk는 기본파 또는 고조파를 나타내고 있다. 측정 주기를 자기 디스크의 일회전으로 설정하고, 샘플 수를 섹터 수로 해서 푸리에 변환을 행하면 각 푸리에 계수의 주파수는 기본파 또는 고조파가 된다. 따라서 기본파 주파수(F1)의 푸리에 계수 Y1(Y(1))을 사용함으로써 기본파 성분을 추출할 수가 있다.

다음에 역푸리에 변환부(74-6)는 기본파 성분을 사용해서 역푸리에 변환해서 편심 성분(구동 전류)을 재생한다. 역푸리에 변환은 하기 (3)식으로 표시된다.

……(3)

단, Re(Xk)는 실수부, Im(Xk)는 허수부이다.

각 샘플마다의 역푸리에 변환치는 메모리(8)의 제1 영역(81)에 저장된다. 여기서 역노치 필터(74-1), 평균화부(74-2), 푸리에 변환부(74-3), 기본파 추출부(74-5), 역푸리에 변환부(74-6)는 DSP(7)가 행하는 처리를 블록으로 한 것이다.

이와 같이 푸리에 변환에 의해 구동 전류로부터 편심 성분을 추출한다. 푸리에 변환에 의해 기본파의 추출을 행하므로, 역노치 필터에 급준한 특성은 요구되지 않는다.

다음에 고주파 편차 성분의 측정 처리를 도 8에 의해 설명한다.

제어 연산부(72)의 전달 함수를 "C"로 하고, VCM(10)의 전달 함수를 "P"로 하면 제어계의 외란 압축 특성의 역특성은 (1+CP)이다. 따라서 편심 성분(A)은 하기 (4)식으로 표시된다.

A=(1+CP)×위치 오차 (4)

(4)식에서 (C×위치 오차)는 구동 전류이므로, (4)식을 변형해서 (5)식을 얻는다.

A=위치 오차+P×구동 전류 (5)

(5)식으로 연산하면 (4)식에 비해서 계산량이 감소하고, 자릿수의 감소에 의한 계산 오차도 적다.

도 8에 나타내듯이 제어계는 제 1 연산부(70)와 제어 연산부(72)와 제 3 연산부(73)로 이루어진다. 즉 제 1 연산부(70)에서 위치 오차를 연산한다. 제어 연산부(72)에서는 위치 오차로부터 구동 전류를 연산한다. 제 3 연산부(73)는 구동 전류에 편심 성분(R0)을 가산한다. 따라서 VCM(10)은 편심 성분에 추종한다.

이 상태에서 DSP(7)의 평균화부(75-1)는 제어 연산부(72)의 출력인 구동 전류를 평균화한다. DSP(7)의 평균화부(75-2)는 제 1 연산부(70)의 출력인 위치 오차를 평균화한다. 다음에 DSP(7)의 푸리에 변환부(75-3)는 구동 전류의 푸리에 변환을 행한다. DSP(7)의 푸리에 변환부(75-4)는 위치 오차의 푸리에 변환을 행한다.

DSP(7)의 푸리에 변환부(75-6)는 VCM(10)의 전달 함수(필터 함수) P를 푸리에 변환한다. DSP(7)의 승산부(75-7)는 구동 전류의 푸리에 변환치에 전달 함수의 푸리에 변환치를 승산한다. DSP(7)의 가산부(75-8)는 위치 오차의 푸리에 변환치와 승산 결과를 가산한다. 다음에 역푸리에 변환부(75-9), 가산 결과를 역푸리에 변환해서 고주파 편차 성분(위치 오차)(R1)을 재생한다.

각 샘플마다의 역푸리에 변환치는 메모리(8)의 제 2 영역(82)에 저장된다. 여기서 평균화부(75-1, 75-2), 푸리에 변환부(75-3, 75-4, 75-6), 승산부(75-7), 가산부(75-8), 역푸리에 변환부(75-9)는 DSP(7)가 행하는 처리를 블록으로 한 것이다.

이와 같이 해서 푸리에 변환에 의해서 구동 전류와 위치 오차로부터 고주파 편차 성분을 추출한다. 편심에 추종 제어하면서 고차 편차 성분을 측정하므로, 편심의 영향을 받지 않고, 고차 편차 성분을 측정할 수 있다. 또 제어계의 역모델을 사용해서 고차 편차 성분을 측정하므로, 계산에 의해 고차 편차 성분을 추출할 수가 있다.

또한 푸리에 변환하고 있으므로 초기화를 필요로 하지 않는다. 푸리에 변환하고 있으므로, 과도 응답의 영향이 적다. 이 때문에 정확하게 고차 편차 성분을 측정할 수 있다.

이 예에서는 상술한 (5)식으로부터 고차 편차 성분을 측정하고 있지만, 상술한 (4)식을 사용하여도 좋다.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다른 실시예의 제어 블록도이다.

도 9a에 나타내듯이 메모리(8)에는 편심 성분(R0)으로부터 고차 편차 성분(R1)을 뺀 위치 피드포워드치를 저장한다. 그리고 제 2 연산부(71)는 제 1 연산부(70)의 위치 오차에 메모리(8)의 위치 피드포워드치를 가산한다. 제어 연산부(72)는 이 보정 위치 오차를 구동 전류로 변환한다.

또 도 9b에 나타내듯이 메모리(8)에는 편심 성분(R0)으로부터 고차 편차 성분(R1)을 뺀 피드포워드치를 저장한다. 그리고 제 3 연산부(73)는 제어 연산부(72)의 구동 전류에 메모리(8)의 전류 피드포워드치를 가산한다.

이와 같이 제어계를 구성하여도 편심 성분에 추종하고, 또한 고차 편차 성분을 배제한 위치 제어가 가능해진다.

다음에 이 DSP에서는 제어계의 주파수 특성의 측정이 가능하다. 도 10a 및 도 10b는 주파수 측정의 제어 블록도, 도 11은 주파수 측정을 위한 처리 플로도, 도 12는 주파수 측정 동작의 설명도이다.

도 10a 및 도 10b에서 제어 연산부(72)의 전달 함수를 "C", VCM(10)의 전달 함수(메카 특성)를 "P"로 한다. 제어 연산부(72)와 VCM(제어 대상)(10)으로 제어계를 구성한다. 제어 연산부(72)는 위치 오차(Pes)를 구동 전류(Cur)로 변환한다. VCM(10)의 위치 오차(Pes)는 제어 연산부(72)에 입력한다.

측정용 노이즈(R)는 제어계에 가산된다. 도 10a에서는 측정용 노이즈(R)를 위치에 가산하고 있다. 도 10b에서는 측정용 노이즈를 전류에 가산하고 있다.

측정 방법은 제어계에 측정용 노이즈를 가산한다. 그 때의 파형을 도입한다. 측정 파형을 푸리에 변환해서 복소수형 푸리에 계수를 계산하여, 주파수 특성을 구한다.

메카 특성(P), 개 루프 특성(Z1), 폐 루프 특성(Z2), 외란 압축 특성(Z3)은 각 파형 R, X, Y, Pes, Cur로부터 이하의 식에 의해 구해진다.

P=Pes/Cur

Z1=Y/X

Z2=Y/R

Z3=X/R

이 때에 일차 편심과 고차 편차가 있으면 편심 및 편차 성분도 측정 결과에 포함되어, 측정 정밀도를 저하시킨다. 측정 정밀도를 올리기 위해서는 편심 및 편차 성분을 측정 결과로부터 제거할 필요가 있다. 도 11은 편심 성분을 간단하게 제거하기 위한 처리 플로도이다.

(S10) 측정 주파수를 초기화한다. 즉 파라미터(N)를 섹터수로 하고, 주파수 파라미터(k)를 "1"로 한다.

(S11) n번째의 측정용 노이즈 파형 Sn을 하기 식에 의해 계산한다. 노이즈 파형은 도 12a에 나타내듯이 사인파이다.

Sn=1/N·G·sin(-2πn/N)

여기서 G는 제어계에 대한 가산 진폭이다.

다음에 평균화용 적산 변수 PesSUMn, CurSUMn을 "0"으로 초기화한다. 또한 측정용 노이즈의 위상 시프트량(P1)을 "0"으로 초기화한다.

(S12) 측정용 노이즈의 위상을 시프트해서 제어계에 가산한다. 즉 가산되는 n번째의 노이즈 파형(Nn)은 m번째의 노이즈 파형(Sm)이다. 단 m=n-P1이다.

(S13) 1주기분의 측정 파형을 도입한다. 즉 위치(PESn)와 구동 전류(CURn)를 도입한다.

(S14) 측정 파형의 위상을 복귀시켜 적산한다. 즉 n번째의 위치 적산 변수(PesSUMn)에 m번째의 측정치(PESn)를 가산해서 n번째의 위치 적산 변수(PesSUMn)를 갱신한다. 또 n번째의 전류 적산 변수(CurSUMn)에 m번째의 측정 전류(CURn)를 가산해서 n번째의 전류 적산 변수(CurSUMn)를 갱신한다.

(S15) 측정용 노이즈의 위상 시프트량(P1)을 1섹터분 시프트한다. 즉 위상 시프트량(P1)을 (P1+1)로 갱신한다.

(S16) 위상 시프트량(P1)이 섹터 수(N)보다 적은가를 판정한다. 위상 시프트량(P1)이 섹터 수(N)보다 적을 경우에는 스텝(S12)으로 복귀한다.

(S17) 위상 시프트량(P1)이 섹터 수(N) 이상일 때에는 그 주파수에서 모든 위상 시프트량에서의 측정을 완료한 것이 된다. 이 때문에 측정 파형을 평균화한다. 즉 평균 측정 위치(PesRROn)를 PesSUMn/N에 의해 구한다. 평균 측정 전류(CurRROn)를 CurSUMn/N에 의해 구한다.

(S18) 측정 파형을 푸리에 변환한다. 즉 평균 측정 위치(PesRROn)로부터 측정 위치의 푸리에 계수의 실수부 Re(PesDFTk)와 허수부 Im(PesDFTk)를 구한다. 마찬가지로 평균 측정 전류(CurRROn)로부터 측정 전류의 푸리에 계수의 실수부 Re(CurDFTk)와 허수부 Im(CurDFTk)를 구한다. 여기서 구하는 푸리에 변환은 측정 주파수만으로 한다.

(S19) 주파수 특성을 복소수 형식으로 구한다. 즉 메카 특성 P은 위치의 푸리에 변환 계수(PesDFTk)를 전류의 푸리에 계수(CurDFTk)로 나눈 값으로 얻어진다. 그 때의 측정 주파수(Fk)는 K/N·Fs에 의해 얻어진다. 단 Fs는 샘플 주파수이다.

(S20) 측정 주파수 변수(k)를 변경한다. 즉 측정 주파수 변수(k)를 (k+1)으로 갱신한다.

(S21) 측정 주파수 변수(k)와 섹터 수(N)를 비교한다. 측정 주파수 변수(k)가 섹터 수(N)보다 적으면 스텝(S11)으로 복귀한다. 측정 주파수 변수(k)가 섹터 수 이상이면 모든 주파수의 측정은 완료하게 된다. 이 때문에 측정을 종료한다.

이와 같이 도 12a에 나타내듯이 측정 노이즈파로서 사인파를 사용한다. 위상을 차례로 시프트한 사인파를 노이즈로서 인가한다. 이들 사인파를 인가한 때의 측정 파형은 도 12b와 같다. 이들을 서로 중첩하면 사인파의 성분 즉 디스크의 편심( 및 편차) 성분은 제거된다. 즉 측정 노이즈파를 차례로 시프트해서 부여한 후에, 측정 파형을 시프트하기 전의 원래의 위상의 측정 파형에 가산한다. 이에 따라 디스크의 편심( 및 편차) 성분을 제거한 주파수 특성의 측정이 가능해진다.

상술한 실시예 외에 본 발명은 다음과 같은 변형이 가능하다.

(1) 편심 성분과 고차 편차 성분을 분리해서 측정하는 방법을 실시예로 설명하였지만, 다른 방법을 사용할 수가 있다.

(2) 또 편심 성분의 측정 방법으로서 도 6의 구성의 것으로 설명하였지만, 도 8의 구성의 것도 적용할 수 있다.

이상 본 발명의 실시예에 의해 설명하였지만, 본 발명의 주지의 범위 내에서 여러가지 변형이 가능하고, 이들을 본 발명의 범위로부터 배제하는 것은 아니다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 다음의 효과를 발휘한다.

(1) 회전 주파수 성분에 추종하여 제어하기 때문에 자기 디스크의 편심을 정확하게 보정할 수 있다. 또 서보 복조 변위의 불연속 부분에서 생기는 고차 주파수 성분을 배제해서 제어하기 때문에 트랙 경계에서의 자기 헤드의 진동을 방지할 수가 있다.

(2) 회전 주파수 성분과 고차 주파수 성분을 분리해서 측정하기 때문에 회전 주파수 성분에 정확하게 추종하여 고차 주파수 성분을 정확하게 배제할 수가 있다. 이 때문에 위치 결정의 정밀도를 향상시킨 편심 제어가 가능해진다.

Claims

서보 정보를 갖고, 회전 중심을 중심으로 해서 회전하는 자기 디스크와,

상기 자기 디스크의 정보를 판독하는 자기 헤드와,

상기 자기 헤드를 상기 자기 디스크의 반경 방향으로 위치 결정하는 위치 결정 수단과,

상기 서보 정보에 따라서 위치 결정 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하는 자기 디스크 장치의 자기 헤드 위치 제어 방법에 있어서,

상기 자기 디스크의 회전 주파수 성분과 상기 회전 주파수보다 높은 주파수의 고차 주파수 성분을 분리해서 측정하는 스텝과,

상기 회전 주파수 성분에 추종하고, 상기 고차 주파수 성분을 배제하도록 상기 위치 결정 수단을 제어하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 위치 제어 방법.
제 1항에 있어서, 상기 측정 스텝은

상기 자기 디스크의 회전 주파수 성분을 상기 자기 헤드의 판독 신호에 의거해서 측정하는 제 1 측정 스텝과,

상기 고차 주파수 성분을 상기 자기 헤드의 판독 신호에 의거해서 측정하는 제 2 측정 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 위치 제어 방법.
제 2항에 있어서, 상기 제 2 측정 스텝은

상기 제 1 스텝으로 측정된 상기 회전 주파수 성분에 추종하도록 상기 위치 결정 수단을 제어하면서 상기 고차 주파수 성분을 측정하는 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 자기 헤드 위치 제어 방법.
제 2항에 있어서, 상기 제 1 측정 스텝은

상기 제어 수단의 제어 전류로부터 상기 회전 주파수 성분을 측정하는 스텝으로 된 것을 특징으로 하는 자기 헤드 위치 제어 방법.
제 4항에 있어서, 상기 제 1 측정 스텝은

역노치 필터에 의해 위치 오차로부터 상기 회전 주파수 성분을 추출하는 추출 스텝과,

추출된 회전 주파수 성분을 상기 제어 수단에 의해 제어 전류로 압축한 후에, 상기 제어 전류로부터 상기 회전 주파수 성분을 측정하는 측정 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 자기 헤드 위치 제어 방법.
제 5항에 있어서, 상기 측정 스텝은

상기 제어 전류를 이산 푸리에 변환하는 스텝과,

상기 이산 푸리에 변환치로부터 상기 회전 주파수 성분을 대상으로 한 역푸리에 변환을 행하는 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 자기 헤드 위치 제어 방법.
제 3항에 있어서, 상기 제 2 측정 스텝은

위치 오차에 제어계의 역모델을 곱해서 상기 고차 주파수 성분을 측정하는 스텝인 것을 특징으로 하는 자기 헤드 위치 제어 방법.
제 7항에 있어서, 상기 제 2 측정 스텝은

상기 위치 오차와 상기 제어 전류부터 상기 고차 주파수 성분을 측정하는 스텝인 것을 특징으로 하는 자기 헤드 위치 제어 방법.
제 8항에 있어서, 상기 제 2 측정 스텝은

상기 제어 전류에 상기 위치 결정 수단의 전달 함수를 승산한 값에,

상기 위치 오차의 값을 가산해서 상기 고차 주파수 성분을 측정하는 스텝인 것을 특징으로 하는 자기 헤드 위치 제어 방법.
제 8항에 있어서, 상기 제 2 측정 스텝은

상기 위치 오차와 상기 제어 전류를 푸리에 변환하는 스텝과,

상기 푸리에 변환치를 가산하는 스텝과,

사기 가산치를 역푸리에 변환하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 위치 제어 방법.
서보 정보를 갖고, 회전 중심을 중심으로 해서 회전하는 자기 디스크와,

상기 자기 디스크의 정보를 판독하는 자기 헤드와,

상기 자기 헤드를 상기 자기 디스크의 반경 방향으로 위치 결정하는 위치 결정 수단과,

상기 서보 정보에 따라서 위치 결정 수단을 제어하는 제어 수단을 갖고,

상기 제어 수단은

상기 자기 디스크의 회전 주파수 성분과 상기 회전 주파수보다 높은 주파수의 고차 주파수 성분을 분리해서 측정한 후에, 상기 회전 주파수 성분에 추종해서 고차 주파수 성분을 배제하도록 위치 결정 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
제 11항에 있어서, 상기 제어 수단은

상기 자기 디스크의 회전 주파수 성분을 상기 자기 헤드의 판독 신호에 의거해서 측정한 후에, 상기 고차 주파수 성분을 상기 자기 헤드의 판독 신호에 의거해서 측정하는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
제 12항에 있어서, 상기 제어 수단은

상기 측정된 상기 회전 주파수 성분에 추종하도록 상기 위치 결정 수단을 제어하면서 상기 고차 주파수 성분을 측정하는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
제 12항에 있어서, 상기 제어 수단은

제어 전류로부터 상기 회전 주파수 성분을 측정하는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
제 14항에 있어서, 상기 제어 수단은

역노치 필터에 의해 위치 오차로부터 상기 회전 주파수 성분을 추출한 후에, 추출된 회전 주파수 성분을 압축한 상기 제어 전류로부터 상기 회전 주파수 성분을 측정하는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
제 15항에 있어서, 상기 제어 수단은

상기 제어 전류를 이산 푸리에 변환한 후에, 상기 이산 푸리에 변환치로부터 상기 회전 주파수 성분을 대상으로 한 역푸리에 변환을 행하는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
제 13항에 있어서, 상기 제어 수단은

위치 오차에 제어계의 역모델을 곱해서 상기 고차 주파수 성분을 측정하는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
제 17항에 있어서, 상기 제어 수단은

상기 위치 오차와 상기 제어 전류로부터 상기 고차 주파수 성분을 측정하는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
제 18항에 있어서, 상기 제어 수단은

상기 위치 오차와 상기 제어 전류를 푸리에 변환한 후에, 상기 푸리에 변환치를 가산하고, 상기 가산치를 역푸리에 변환하는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.