KR100891141B1 - 헤드 위치 제어 방법 및 디스크 기억 장치 - Google Patents

헤드 위치 제어 방법 및 디스크 기억 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 디스크면 사이에 편심 편차를 갖는 디스크 장치의 보정 방법에 관한 것으로, 헤드 전환 시의 편심 궤도의 차이에 따른 과도 현상을 방지하는 것을 목적으로 한다.
복수의 디스크면을 각 헤드의 편심 보정 전류로 피드 포워드하는 헤드 위치 제어 방법에 있어서, 헤드 전환 시에 편심 보정 전류로부터 헤드 사이의 속도 변동 또는 전류 단차를 예측하고, 제어계를 보정하여, 속도 변동이나 전류 단차를 해소한다.

Description

헤드 위치 제어 방법 및 디스크 기억 장치{HEAD POSITION CONTROL METHOD AND DISK STORAGE DEVICE}
도 1은 본 발명의 일 실시예의 디스크 기억 장치의 구성도.
도 2는 도 1의 디스크 위치 신호의 설명도.
도 3은 도 2의 위치 신호의 상세 설명도.
도 4는 도 1의 헤드의 시크 동작의 설명도.
도 5는 도 1의 헤드 위치 제어부의 제1 실시예의 기능 블록도.
도 6은 도 1의 헤드 위치 제어부의 제1 실시예의 변형예의 기능 블록도.
도 7은 도 1의 헤드 위치 제어부의 제2 실시예의 기능 블록도.
도 8은 도 7의 보정 궤도 생성부의 제1 실시예의 기능 블록도.
도 9는 도 7의 보정 궤도 생성부의 제2 실시예의 기능 블록도.
도 10은 도 7의 보정 궤도 생성부의 제3 실시예의 기능 블록도.
도 11은 본 발명의 제1 실시예의 초기 속도 보정 궤도의 설계 처리 흐름도.
도 12는 도 11의 각 설계 궤도의 설명도.
도 13은 도 11의 궤도 설계의 블록도.
도 14는 도 11의 FIR 필터의 설계예의 설명도.
도 15는 도 14의 FIR 필터 출력예의 설명도.
도 16은 도 11의 궤도 1의 설명도.
도 17은 도 11의 궤도 2의 설명도.
도 18은 도 11의 궤도 3의 설명도.
도 19는 도 11의 궤도 4의 설명도.
도 20은 본 발명의 제2 실시예의 편심 보정 전류의 단차 보정의 설명도.
도 21은 도 20에 있어서, 2개의 디스크에 편심이 있을 때의 단차 보정의 설명도.
도 22는 도 20에 있어서의 단차 보정에 의한 액츄에이터의 동작 설명도.
도 23은 본 발명의 제2 실시예의 전류 단차 해소 전류의 설계 처리 흐름도.
도 24는 도 20의 단차 보정 전류의 다른 파형도.
도 25는 도 20의 단차 보정 전류의 또 다른 파형도.
도 26은 종래의 자기 디스크 장치의 제어계의 설명도.
도 27은 자기 디스크 사이의 편심 편차의 설명도.
도 28은 편심 보정 전류와 액츄에이터의 동작 설명도.
도 29는 편심 궤도의 변경시의 설명도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 자기 디스크
14 : 액츄에이터
12 : 자기 헤드
20 : 위치 검출 회로
28 : 마이크로 컨트롤러
22 : 판독 기록 컨트롤러
32 : 하드 디스크 컨트롤러/메인 컨트롤러
34 : 버퍼 메모리
본 발명은 회전하는 기억 디스크에 대한 판독 헤드 또는 판독/기록 헤드의 위치를 제어하는 헤드 위치 제어 방법 및 디스크 기억 장치에 관한 것으로, 특히 복수의 디스크면의 각각에 대응하여 2개 이상의 헤드를 탑재한 디스크 기억 장치에 있어서의 헤드 위치 제어 방법 및 디스크 기억 장치에 관한 것이다.
디스크 기억 장치는 데이터를 기록하는 디스크와, 디스크를 회전시키는 모터와, 디스크상의 정보를 기록 재생하는 헤드와, 헤드를 디스크의 목표 위치까지 이동시키는 액츄에이터로 이루어진다. 대표적인 장치로서는, 자기 디스크 장치(HDD: 하드 디스크 드라이브)나 광디스크 장치(DVD-ROM이나 MO)가 있다.
도 26은 종래의 헤드 위치 제어계의 구성도이고, 도 27은 디스크의 편심을 설명하는 설명도이다. 자기 디스크 장치에 있어서, 디스크상에 헤드의 위치를 검출하기 위한 위치 신호가 기록되어 있다. 위치 신호는 서보 마크(servo mark)와 트랙 번호와 오프셋 정보로 이루어진다. 트랙 번호와 오프셋 정보를 사용하여 헤드의 현재 위치를 파악할 수 있다.
도 26에 도시한 바와 같이, 현재 위치와 목표 위치로부터 헤드의 위치를 제어하는 제어계는 연산기(106)로 목표 위치 r과 현재 위치 y의 위치 오차 (r-y)를 계산하여 컨트롤러(C)에 입력한다. 컨트롤러(C)는 공지의 PID 컨트롤러나 관측기(observer)로 구성되며, 위치 오차를 없애기 위한 전류를 계산하여, 플랜트인 액츄에이터(P)로 출력한다. 액츄에이터(P)가 구동되고, 액츄에이터(P)에 설치된 헤드로부터는 현재 위치 y가 출력된다.
또한, 디스크의 편심을 추종하기 위해서, 헤드마다의 편심 보정 전류를 저장하는 테이블(108)로부터 선택 헤드(디스크면)에 대응한 편심 보정 전류를 출력하고, 컨트롤러(C)의 명령 전류에 더하여, 플랜트(P)로 공급한다.
즉, 컨트롤러(C)는 이 위치 정보와 목표 위치의 차분을 구하여, 그 위치 편차량에 따라 계산을 수행한 후, 액츄에이터(P)를 구동하기 위한 구동량, 예컨대 VCM(보이스 코일 모터)인 경우에는 전류를, 압전(piezo-electric) 액츄에이터인 경우에는 전압 등을 공급한다.
도 27에 도시한 바와 같이, 이 디스크 장치에 있어서는, 편심, 즉 디스크와 디스크를 회전시키는 모터의 중심 편차가 문제가 된다. 보다 정확하게는, 디스크(110, 112)상의 서보 신호를 기록할 때의 회전 중심과 디스크 장치의 모터의 회전 중심의 편차가 문제가 된다. 디스크(110, 112)에는 각각 서보 신호가 기록되어 있다. 이 신호를 기록할 때에는 2개의 디스크 사이의 편심은 「0」이었다.
그러나, 디스크(110, 112)가 편차됨으로써 도 27에 도시한 바와 같이, 2개의 디스크(110, 112)는 모터의 회전 중심으로부터 어긋나게 되고, 또한 디스크(110, 112)마다의 그 편차량이 다른 경우가 있다. 이러한 편심이 발생하는 원인으로는 외부로부터의 충격, 열에 의한 변형 등이 있다. 또한, 서보 신호의 기록을 장치 조립 전에 디스크 하나 하나마다 수행한 후에 그 디스크를 장치에 조립하는 방식에서는, 반드시 편심이 발생하며, 또한 디스크 사이의 편심의 차가 크다.
디스크 사이의 편심의 차는 헤드 전환 시에 있어서 전환된 헤드의 편심 추종을 필요로 하게 된다. 이 헤드 전환 시의 편심 추종을 쉽게 하기 위해서 종래에 여러 가지 기술이 제안되어 있다.
예컨대, 일본 특허 공개 공보 제2000-21104호에서는, 헤드 사이에 편심의 편차가 있는 장치의 경우에도, 컨트롤러 내부의 편심 보정 전류를 생성하는 내부 변수를 헤드 전환 시에 변경하는 것이 제안되어 있다. 이 예에 기재한 바와 같은 편심 보정 제어 방식을 이용하면, 편심이 큰 장치에 있어서도, 또한 디스크의 내외주에서 편심의 진폭 ·위상에 차가 생겨도 편심을 억제할 수 있다.
또한, 일본 특허 공개 공보 제2001-283543호 등에서는, 디스크의 편심이 큰 경우에 생기는 내외주의 편심 보정 전류의 진폭 ·위상의 변화에 대처하는 방법을 제안하고 있다.
그러나, 전술한 제안을 포함하는 종래 기술에 있어서는, 헤드 전환 후의 전류나 헤드 사이의 위치 오차에 대해서는 고려하고 있었으나, 헤드 전환 직후의 초기 속도나 초기 전류에 대해서는 고려하고 있지 않았다.
도 28 및 도 29를 참조하여, 이 헤드 전환 직후의 초기 속도 및 초기 전류에 대해서 설명한다.
도 28은 헤드 0과 헤드 2 사이의 편심 궤도에 차가 있는 예를 도시하고, 헤드 0을 어떤 트랙상에서 위치 결정 제어하면서 다른 디스크인 헤드 2의 면의 서보 신호의 움직임을 도시한다. 또한, 설명의 편의상, 도 28에서는, 헤드 0의 면은 편심량을 「0」으로 하고, 헤드 2의 면만 편심되어 있는 것으로 하여, 헤드 2의 면의 전류, 속도, 위치를 도시한다.
도 28에 도시한 바와 같이, 헤드 2의 면의 서보 신호는 헤드 0의 면의 서보 신호에 대하여, 회전 주파수와 동일한 주파수를 갖는 정현파의 궤도를 취한다. 또한, 디스크의 2면 모두 편심을 가지고 있는 경우에도, 마찬가지로 설명할 수 있다. 이 상태에서, 헤드 전환을 수행한다. 도 29에 도시한 바와 같이, 헤드 전환 직후, 헤드 0의 면의 편심 보정에서 헤드 2의 면의 편심 보정으로 편심 보정 전류를 전환한다. 이에 따라, 상대 전류 U에서 크기 u0의 단차가 생기고 있다. 또한, 헤드 0과 헤드 2의 정현파 궤도의 차만큼 상대 속도 V0의 초기 속도를 갖는다. 당연히, 상대 위치도 X0만큼 변화된다.
종래 기술에서는, 헤드 전환 시에, 도 29에 도시한 바와 같이, 상대 위치 X0, 또는 편심 보정 전류 그 자체에만 착안하여 전환 제어를 수행하고 있었다. 그러나, 전류 u0이나 초기 속도 V0은 고려하고 있지 않았다.
여기서, 처음에 초기 속도 V0의 존재를 검토한다. 헤드 전환 시에는 시크 제어(seek control)를 수행한다. 그런데, 종래의 제어계에 있어서는, 헤드 전환 시의 초기 속도는 0이거나 또는 이전의 헤드와 동일한 속도를 갖는 것으로 가정하고 있 었다. 시크 제어란 목표 위치까지의 거리가 「0」이 되고, 또한 목표 위치 도달시에 속도가 「0」이 되도록 제어하는 것이다. 그런데, 초기 속도가 「0」이 아니기 때문에, 그 만큼의 편차가 생긴다. 이 편차가 목표 위치 도달시의 요동이 되고, 그 요동을 수습하기 위한 시간이 걸리기 때문에, 시크 시간이 지연되는 원인이 된다.
다음은, 편심 보정 전류의 단차 u0의 문제이다. 편심 궤도차가 큰 경우, 이 u0의 단차도 크다. 헤드 전환 시에, 이와 같이 급격하게 전류를 전환하는 것은 액츄에이터의 공진을 여기시켜 요동을 발생시키는 원인이 된다. 이 공진을 억제하는 수단으로서는, 노치 필터 등의 필터를 통해 전류를 액츄에이터로 출력한다. 그러나, 아무리 노치 필터를 이용하여도 공진 주파수 성분을 완전히 0으로 할 수 있는 것은 아니며, 또한 노치 필터의 파형이 액츄에이터의 공진 특성을 100% 보정할 수 있는 것도 아니다. 따라서, 도 29에 도시한 바와 같은 초기 전류 u0의 급격한 단차가 생기면, 요동을 발생시켜, 시크 시간이 지연되는 원인이 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 헤드 전환 시의 초기 속도 V0으로 인한 시크 시간의 지연을 감소시키기 위한 헤드 위치 제어 방법 및 디스크 기억 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 헤드 전환 시의 초기 전류 u0으로 인한 시크 시간의 지연을 감소시키기 위한 헤드 위치 제어 방법 및 디스크 기억 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 헤드 전환 후, 보다 고속으로 액츄에이터를 목표로 이동시켜, 데이터를 기록 재생하기 위한 헤드 위치 제어 방법 및 디스크 기억 장치를 제공하는 데에 있다.
이 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 헤드 위치 제어 방법의 일 형태는 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위해서 복수의 헤드를 하나의 액츄에이터로 구동하는 헤드 위치 제어 방법에 있어서, 상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치의 위치 오차에 따라 서보 제어량을 계산하는 단계와, 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여 상기 액츄에이터를 제어하는 단계와, 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에 상기 헤드 사이의 편심 궤도의 차분의 속도를 계산하는 단계와, 상기 차분의 속도를 상기 서보 제어량 계산 단계의 초기 속도로 설정하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 차분의 속도를 계산하는 단계는 상기 하나의 헤드의 편심 보정 전류와 상기 다른 헤드의 편심 보정 전류의 차에 기초하여 상기 차분의 속도를 계산하는 단계로 이루어진다.
본 발명에서는, 헤드 전환 시의 초기 속도를 예측하고 컨트롤러에 부여하여 응답의 편차를 개선하기 때문에, 시크 시간을 단축할 수 있다.
본 발명의 헤드 위치 제어 방법의 다른 형태는 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위해서 복수의 헤드를 하나의 액츄에이터로 구동하는 헤드 위치 제어 방법에 있어서, 상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치의 위치 오차에 따라 서보 제어량을 계산하는 단계와, 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여 상기 액츄에이터를 제어하는 단계와, 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에 상기 헤드 사이의 편심 궤도의 차분의 속도를 계산하는 단계와, 상기 차분의 속도를 감소시키기 위한 피드 포워드 제어를 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 피드 포워드 제어 단계는 상기 차분의 속도에 따라 상기 차분의 속도를 감소시키기 위한 위치 궤도와 전류 궤도를 생성하는 단계와, 상기 위치 궤도로 상기 현재 위치를 보정하는 단계와, 상기 전류 궤도를 상기 편심 보정 전류에 가산하여 상기 액츄에이터에 공급하는 단계로 이루어진다.
본 발명에서는, 헤드 전환 시의 초기 속도를 예측하고 이 전환 시의 초기 속도를 보정하는 궤도를 부여하기 때문에, 시크 시간을 단축할 수 있다.
본 발명의 헤드 위치 제어 방법의 다른 형태는 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위해서 복수의 헤드를 하나의 액츄에이터로 구동하는 헤드 위치 제어 방법에 있어서, 상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치의 위치 오차에 따라 서보 제어량을 계산하는 단계와, 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여 상기 액츄에이터를 제어하는 단계와, 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에 상기 헤드 전환 전후의 상기 편심 보정 전류의 차분을 계산하는 단계와, 상기 차분을 감소시키기 위한 피드 포워드 제어를 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 피드 포워드 제어 단계는 상기 전류 차분에 따라 상기 전류 차분을 감소시키기 위한 위치 궤도와 전류 궤도를 생성 하는 단계와, 상기 위치 궤도로 상기 현재 위치를 보정하는 단계와, 상기 전류 궤도를 상기 편심 보정 전류에 가산하여 상기 액츄에이터에 공급하는 단계로 이루어진다.
본 발명은 헤드 전환 시에 편심 보정 전류의 전환 단차를 예측하여 해소하기 때문에, 단차에 따르는 잔류 진동을 해소할 수 있고 시크 시간을 단축할 수 있다.
본 발명의 다른 형태는 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위해서 복수의 헤드를 하나의 액츄에이터로 구동하는 헤드 위치 제어 방법에 있어서, 상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치의 위치 오차에 따라 서보 제어량을 계산하는 단계와, 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여 상기 액츄에이터를 제어하는 단계와, 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에 상기 헤드 전환 전후의 상기 편심 보정 전류의 차분과 헤드 사이의 속도차를 계산하는 단계와, 상기 전류 차분과 상기 속도차를 감소시키기 위한 피드 포워드 제어를 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은, 바람직하게는, 상기 피드 포워드 제어 단계는 상기 속도 차분에 따라 상기 속도 차분을 감소시키기 위한 제1 위치 궤도와 제1 전류 궤도를 생성하는 단계와, 상기 전류 차분에 따라 상기 전류 차분을 감소시키기 위한 제2 위치 궤도와 제2 전류 궤도를 생성하는 단계와, 상기 제1 및 제2 위치 궤도로 상기 현재 위치를 보정하는 단계와, 상기 제1 및 제2 전류 궤도를 상기 편심 보정 전류에 가산하여 상기 액츄에이터에 공급하는 단계로 이루어진다.
본 발명에서는, 헤드 전환 시의 초기 속도를 예측하고 이 전환 시의 초기 속 도를 보정하는 궤도를 부여하기 때문에, 시크 시간을 단축할 수 있다. 또한, 헤드 전환 시에 편심 보정 전류의 전환 단차를 해소하기 때문에, 단차에 따르는 잔류 진동을 해소할 수 있고 시크 시간을 단축할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 디스크 기억 장치, 제1 실시예의 제어계, 제2 실시예의 제어계, 초기 속도 보정 궤도, 초기 전류 보정 궤도, 다른 실시예로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 한정되지 않는다.
[디스크 기억 장치]
도 1은 본 발명의 일 실시예의 디스크 기억 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1의 자기 디스크의 위치 신호의 배치도이고, 도 3은 도 1 및 도 2의 자기 디스크의 위치 신호의 구성도이며, 도 4는 헤드 위치 제어의 설명도이다.
도 1은 디스크 기억 장치로서 자기 디스크 장치를 도시한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 자기 기억 매체인 자기 디스크(10)가 스핀들 모터(18)의 회전축(19)에 설치되어 있다. 스핀들 모터(18)는 자기 디스크(10)를 회전시킨다. 액츄에이터(VCM)(14)는 선단에 자기 헤드(12)를 구비하고, 자기 헤드(12)를 자기 디스크(10)의 반경 방향으로 이동시킨다.
액츄에이터(14)는 회전축(19)을 중심으로 회전하는 보이스 코일 모터(VCM)로 구성된다. 도면에서는, 자기 디스크 장치에 2장의 자기 디스크(10)가 탑재되고, 4개의 자기 헤드(12)가 동일한 액츄에이터(14)로 동시에 구동된다.
자기 헤드(12)는 판독 소자와 기록 소자로 이루어진다. 자기 헤드(12)는 슬라이더에 자기 저항 소자를 포함하는 판독 소자를 적층하고, 그 위에 기록 코일을 포함하는 기록 소자를 적층하여 구성된다.
위치 검출 회로(20)는 자기 헤드(12)가 판독한 위치 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환한다. 판독/기록(R/W) 회로(22)는 자기 헤드(12)의 판독 및 기록을 제어한다. 스핀들 모터(SPM) 구동 회로(24)는 스핀들 모터(18)를 구동시킨다. 보이스 코일 모터(VCM) 구동 회로(26)는 보이스 코일 모터(VCM; 14)에 구동 전류를 공급하여 VCM(14)을 구동시킨다.
마이크로 컨트롤러(MCU)(28)는 위치 검출 회로(20)로부터의 디지털 위치 신호로부터 현재 위치를 검출하여, 검출한 현재 위치와 목표 위치의 오차에 따라 VCM 구동 명령값을 연산한다. 즉, 위치 복조와 서보 제어를 수행한다. 리드 온리 메모리(ROM)(30)는 MCU(28)의 제어 프로그램 등을 저장한다. 하드 디스크 컨트롤러(HDC)(32)는 서보 신호의 섹터 번호를 기준으로 하여 자기 디스크(10) 원주 내의 위치를 판단하여, 데이터를 기록ㆍ재생한다. 랜덤 액세스 메모리(RAM)(34)는 판독 데이터나 기록 데이터를 일시적으로 저장한다. HDC(32)는 ATA나 SCSI 등의 인터페이스(IF)를 통해 호스트와 통신한다. 버스(36)는 이들을 접속시킨다.
도 2에 도시한 바와 같이, 자기 디스크(10)에는, 외주에서 내주에 걸쳐 각 트랙에 서보 신호(위치 신호)가 원주 방향으로 등간격으로 배치된다. 또한, 각 트랙은 복수의 섹터로 구성되며, 도 2의 실선은 서보 신호의 기록 위치를 나타낸다. 도 3에 도시한 바와 같이, 위치 신호는 서보 마크(Servo Mark)와, 트랙 번호(Gray Code)와, 인덱스(Index)와, 오프셋 정보(PosA, PosB, PosC, PosD)로 이루어진다.
트랙 번호(Gray Code)와 오프셋 정보(PosA, PosB, PosC, PosD)를 사용하여 자기 헤드의 반경 방향의 위치를 검출할 수 있다. 또한, 인덱스 신호(Index)를 바탕으로 하여 자기 헤드의 원주 방향의 위치를 파악할 수 있다. 예컨대, 인덱스 신호를 검출했을 때의 섹터 번호를 0번으로 설정하고, 서보 신호를 검출할 때마다 카운트업하여 트랙의 각 섹터의 섹터 번호를 얻는다.
이 서보 신호의 섹터 번호는 데이터의 기록 재생을 수행할 때의 기준이 된다. 또한, 인덱스 신호는 디스크 1 회전 당 하나이다. 또한, 인덱스 신호 대신에 섹터 번호를 설치할 수도 있다.
도 4는 도 1의 MCU(28)가 수행하는 액츄에이터의 시크 제어예이다. 도 1의 위치 검출 회로(20)를 통하여 MCU(28)가 액츄에이터의 위치를 확인하고 서보 연산하여 적절한 전류를 VCM(14)에 공급한다. 도 4에서는 어떤 트랙 위치로부터 목표 트랙 위치로 자기 헤드(12)를 이동시키는 시크 개시 때부터 수행되는 제어의 천이와, 액츄에이터(14)의 전류, 액츄에이터(헤드)의 속도, 액츄에이터(헤드)의 위치를 나타낸다.
즉, 시크 제어는 코어스(coarse) 제어, 정정(settling) 제어 및 추종(following) 제어로 천이함으로써 목표 위치까지 이동시킬 수 있다. 코어스 제어는 기본적으로 속도 제한이고, 정정 제어 및 추종 제어는 기본적으로 위치 제어이며, 모두 헤드의 현재 위치를 검출해야 한다.
이와 같이, 위치를 확인하기 위해서는 전술한 도 2와 같이, 자기 디스크상에 서보 신호를 사전에 기록해 둔다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 서보 신호의 개시 위치를 나타내는 서보 마크, 트랙 번호를 표시하는 그레이 코드, 인덱스 신호, 오프셋을 나타내는 PosA∼PosD라는 신호가 기록되어 있다. 이 신호를 자기 헤드로 판독하고, 이 서보 신호를 위치 검출 회로(20)가 디지털값으로 변환하면, MCU(28)가 위치를 복조하여 도 5 이하에서 설명하는 제어계로 액츄에이터(14)를 제어한다.
[제1 실시예의 제어계]
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 헤드 위치 제어계의 블록도이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시예의 다른 헤드 위치 제어계의 블록도이다. 도 5 및 도 6의 실시예는 헤드 전환 시의 초기 속도를 구하여, 컨트롤러(C)를 구한 초기 속도로 초기화하는 것이다. 이와 같이 하여, 초기 속도로 인한 컨트롤러(C)의 편차를 해소할 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 현재 위치와 목표 위치로부터 헤드의 위치를 제어하는 제어계는 연산기(10)로 목표 위치 r과 현재 위치 y의 위치 오차 (r-y)를 계산하여 컨트롤러(C)에 입력한다. 컨트롤러(C)는 공지의 PID 컨트롤러나 관측기로 구성되며, 위치 오차를 없애기 위한 전류를 계산하여, 플랜트인 액츄에이터(P)(14)로 출력한다. 액츄에이터(P)(14)가 구동되고, 액츄에이터(P)(14)에 설치된 자기 헤드(12)로부터는 현재 위치 y가 출력된다.
또한, 자기 디스크(10)의 편심을 추종하기 위해서, 헤드마다의 편심 보정 전류를 저장하는 테이블(44)로부터 선택 헤드(디스크면)(Head)에 대응한 편심 보정 전류를 출력하고, 연산기(42)에서 컨트롤러(C)의 명령 전류에 더하여, 플랜트(P)로 공급한다.
즉, 컨트롤러(C)는 이 위치 정보와 목표 위치의 차분을 구하여, 그 위치 편차량에 따라 계산을 수행한 후, 액츄에이터(P)를 구동하기 위한 구동량, 예컨대 VCM(보이스 코일 모터)인 경우에는 전류를, 압전 액츄에이터인 경우에는 전압 등을 공급한다.
이 컨트롤러(C)에 헤드 전환 시에 초기 속도 예측부로부터의 초기 속도가 설정된다. 이 초기 속도 예측부는 편심 보정 전류로부터 초기 속도 V0을 구한다. 초기 속도 예측부는 편심 보정 전류 테이블(46)과, 전환 전후의 2개의 헤드의 편심 보정 전류의 차를 계산하는 전류차 계산부(48)와, 편심 보정 전류의 차로부터 헤드 전환 시의 초기 속도를 계산하는 속도 계산부(50)로 이루어진다.
편심은 정현파로 표현할 수 있기 때문에, 편심 보정 전류는 각각 정현파를 취한다. 이 정현파는 Cos 성분과 Sin 성분으로 이루어진다. 편심 보정 전류 테이블(46)은 헤드마다 디스크 장소(존)마다의 편심 보정 전류의 cos 성분과 sin 성분을 저장한다.
전류차 계산부(48)는 헤드 전환 시에 현재 트랙(Track)의 존의 전환 전의 헤드 번호(Head Old)와 전환 후의 헤드 번호(Head)의 cos 성분과 sin 성분을 편심 보정 전류 테이블(46)로부터 구하여, 이 2개의 헤드의 cos 성분과 sin 성분의 차분(Ucos, Usin)을 취하여, 편심 궤도의 차를 전류의 단위로 구한다.
전류를 적분하면, 적분값은 속도에 비례하기 때문에, 속도 계산부(50)는 전류차 계산부(48)의 전류를 적분하여, 전환 섹터 위치(Sector)의 초기 속도 V0을 계산하여, 컨트롤러(C)에 설정한다.
컨트롤러(C)는 헤드 전환 시에 이 초기 속도 V0을 설정할 수 있고, 컨트롤러(C)는 이후 목표 위치와 현재 위치의 차와 설정된 초기 속도 V0에 따라 도 4에서 설명한 시크 제어를 수행한다. 또한, 도 5에 있어서, 편심 보정 전류 테이블(44, 46)은 공용할 수 있다.
다음에, 도 6의 제어계를 설명한다. 도 5에서 도시한 것과 동일한 것은 동일한 기호로 도시되어 있다. 도 6의 구성은 초기 속도 예측부의 구성만이 도 5와 다르고, 그 이외의 구성은 동일하다.
이 구성은 외부에서 서보 신호를 기록한 디스크를 장치에 조립하는 경우에 특히 유효하다. 우선, 헤드 사이의 반경 방향의 위치 편차를 원주 방향을 따라 계측해 둔다. 반경 방향의 위치 편차의 변화는 정현파가 된다. 그래서, 0 섹터, 1 섹터 순으로 반경 방향 위치 편차량을 계측하고, 그 편차 파형을 퓨리에 변환하여, 사인 ·코사인 계수를 구한 후, 그 계수를 편심 위치 편차 테이블(52)에 보존한다. 이 테이블(52)은 헤드마다 갖는다. 또한, 하나의 헤드에서 하나가 아닌 복수 지점(존)에서 측정해 두면 된다.
위치차 계산부(54)는 헤드 전환 시에 현재 트랙(Track)의 존의 전환 전의 헤드 번호(Head Old)와 전환 후의 헤드 번호(Head)의 cos 성분과 sin 성분을 편심 위치 편차 테이블(52)로부터 구하여, 이 2개의 헤드의 cos 성분과 sin 성분의 위치 차분(Pcos, Psin)을 취하여, 편심 궤도의 차를 위치 단위로 구한다.
위치를 미분하면, 미분값은 속도에 비례하기 때문에, 속도 계산부(56)는 위치차 계산부(54)의 위치 차분을 미분하여, 전환 섹터 위치(Sector)의 초기 속도 V0 을 계산하여, 컨트롤러(C)에 설정한다.
컨트롤러(C)는 헤드 전환 시에 이 초기 속도 V0을 설정할 수 있고, 컨트롤러(C)는 이후 목표 위치와 현재 위치의 차와 설정된 초기 속도 V0에 따라 도 4에서 설명한 시크 제어를 수행한다.
이와 같이 하여, 위치 편차나 편심 보정 전류로부터 초기 속도를 구하여 헤드 전환 시에 초기 속도로 설정하고, 헤드 전환 후의 시크를 시작한다. 이 때문에, 헤드 전환 시의 헤드 초기 속도로 인한 시크 시간의 단축이 가능해진다.
[제2 실시예]
도 7은 본 발명의 제2 실시예의 헤드 위치 제어계의 블록도이고, 도 8은 도 7의 보정 궤도 생성부의 제1 실시예의 블록도이고, 도 9는 도 7의 보정 궤도 생성부의 제2 실시예의 블록도이며, 도 10은 도 7의 보정 궤도 생성부의 제3 실시예의 블록도이다.
도 7의 실시예는 헤드 전환 시의 초기 속도와 전류 단차를 구하고, 보정 위치 궤도와 보정 전류를 생성하여, 현재 위치와 편심 보정 전류를 보정하는 것이다. 이와 같이 하여, 컨트롤러(C)를 변경하지 않고, 상태 신호를 보정하여, 전환 시의 편차를 해소할 수 있다.
도 7에 있어서, 도 5 및 도 6에서 도시한 것과 동일한 것은 동일한 기호로 도시되어 있다. 보정 궤도 생성부(60)는 전환 전의 헤드(Head Old)와 전환 후의 헤드(Head)로부터 위치 보정 궤도와 전류 보정 궤도를 생성한다. 가산기(62)는 편심 보정 테이블(44)로부터 전환 후의 헤드(Head)로 구한 편심 보정 전류에 전류 보정 궤도를 가산하여 전환 시의 단차를 해소한다. 연산기(64)는 현재 위치 y로부터 위치 보정 궤도를 차감하여 연산기(40)로 출력한다.
즉, 보정 궤도 생성부(60)는 초기 속도를 0으로 하기 위한 궤도를 컨트롤러(C) 외부로부터 부여한다. 컨트롤러(C)는 초기 속도가 「0」인 종래의 컨트롤러이다. 이와 같이 하면, 종래의 컨트롤러(C)의 구조를 동일하게 유지한 채로 초기 속도에 대응할 수 있다. 또한, 보정 궤도 생성부(60)는 초기 전류 u0분의 전류 단차를 해소하기 위한 전류를 포함하는 궤도를 계산하여, 편심 보정 전류를 보정한다. 이 때문에, 종래의 컨트롤러(C)의 구조를 동일하게 유지한 채로 초기 전류에 대응할 수 있다.
다음에, 도 8을 참조하여, 도 7의 보정 궤도 생성부(60)의 제1 실시예를 설명한다. 이 보정 궤도 생성부(60)는 편심 보정 전류로부터 초기 속도 V0과 전류 단차 U1을 구한다. 그리고, 이 초기 속도와 전류 단차를 제로로 하는 정규화된 보정 궤도로 승산하여, 위치 보정 궤도와 전류 보정 궤도를 생성한다.
헤드 사이의 편심 전류의 차분값을 생성하는 부분은 도 5 및 도 6과 마찬가지로 편심 보정 전류 테이블(46)과, 전환 전후의 2개의 헤드의 편심 보정 전류의 차를 계산하는 전류차 계산부(48)로 이루어진다.
전술한 바와 같이, 편심은 정현파로 표현할 수 있기 때문에, 편심 보정 전류는 각각 정현파를 취한다. 이 정현파는 Cos 성분과 Sin 성분으로 이루어진다. 편심 보정 전류 테이블(46)은 헤드마다 디스크 장소(존)마다의 편심 보정 전류의 cos 성분과 sin 성분을 저장한다.
전류차 계산부(48)는 헤드 전환 시에 현재 트랙(Track)의 존의 전환 전의 헤드 번호(Head Old)와 전환 후의 헤드 번호(Head)의 cos 성분과 sin 성분을 편심 보정 전류 테이블(46)로부터 구하여, 이 2개의 헤드의 cos 성분과 sin 성분의 차분(Ucos, Usin)을 취하여, 편심 궤도의 차를 전류의 단위로 구한다.
초기 속도 및 전류 단차 계산부(58)는 편심 보정 전류의 차분값의 cos 성분과 sin 성분이 출력되기 때문에, 그 2개의 값과 현재의 섹터 번호를 이용하여 초기 속도 및 초기 전류를 구한다. 즉, 전류를 적분하면, 적분값은 속도에 비례하기 때문에, 계산부(58)는 편심 보정 전류차 계산부(48)의 전류를 적분하고, 전환 섹터 위치(Sector)의 초기 속도 V0을 계산한다. 또한, 헤드 전환 시의 각각의 헤드의 cos 성분과 sin 성분의 차분에 의해 편심 보정 전류의 단차 U1을 계산한다.
다음에, 후술하는 방법으로, 2개의 궤도, 즉 초기 속도를 보정하는 궤도(전류, 위치)와 초기 전류(전류, 위치)를 보정하는 궤도를 구하여, 각각 속도 보정 궤도 테이블(70)과 전류 단차 보정 테이블(76)에 저장해 둔다. 그리고, 각 테이블(70, 76)의 보정 위치 궤도와 보정 전류 궤도를 초기 속도 V0과 초기 전류 U1로 승산한 후, 가산기(74, 80)에서 각각 가산한다. 각 승산기(72, 78)의 초기 속도와 초기 전류의 크기로 보정된 위치 궤도와 전류 궤도를 각각 가산기(74, 80)에서 가산하여 초기 속도와 초기 전류에 대응한 2개의 궤도를 얻는다.
도 9는 도 7의 보정 궤도 생성부(60)의 제2 실시예를 설명한다. 이 보정 궤도 생성부(60)는 편심 보정 전류로부터 초기 속도 V0을 구한 후, 이 속도를 제로로 하는 보정 궤도를 초기 속도로 승산하여, 초기 속도의 크기에 따른 위치 보정 궤도 와 전류 보정 궤도를 생성한다.
헤드 사이의 편심 전류의 차분값을 생성하는 부분은 도 5 및 도 6과 마찬가지로 편심 보정 전류 테이블(46)과, 전환 전후의 2개의 헤드의 편심 보정 전류의 차를 계산하는 전류차 계산부(48)로 이루어진다.
전술한 바와 같이, 편심은 정현파로 표현할 수 있기 때문에, 편심 보정 전류는 각각 정현파를 취한다. 이 정현파는 Cos 성분과 Sin 성분으로 이루어진다. 편심 보정 전류 테이블(46)은 헤드마다 디스크 장소(존)마다의 편심 보정 전류의 cos 성분과 sin 성분을 저장한다.
전류차 계산부(48)는 헤드 전환 시에 현재 트랙(Track)의 존의 전환 전의 헤드 번호(Head Old)와 전환 후의 헤드 번호(Head)의 cos 성분과 sin 성분을 편심 보정 전류 테이블(46)로부터 구하여, 이 2개의 헤드의 cos 성분과 sin 성분의 차분(Ucos, Usin)을 취하여, 편심 궤도의 차를 전류의 단위로 구한다.
초기 속도 계산부(50)는 편심 보정 전류의 차분값의 cos 성분과 sin 성분이 출력되기 때문에, 그 2개의 값과 현재의 섹터 번호를 이용하여 초기 속도를 구한다. 즉, 전류를 적분하면, 적분값은 속도에 비례하기 때문에, 계산부(50)는 편심 보정 전류차 계산부(48)의 전류를 적분하여, 전환 섹터 위치(Sector)의 초기 속도 V0을 계산한다.
다음에, 후술하는 방법으로, 초기 속도를 보정하는 궤도를 구하여, 속도 보정 궤도 테이블(70)에 저장해 둔다. 그리고, 각 테이블(70)의 보정 위치 궤도와 보정 전류 궤도를 초기 속도 V0으로 승산기(72)에서 승산한다. 승산기(72)의 초기 속 도의 크기로 보정된 위치 궤도와 전류 궤도에 의해 초기 속도에 대응한 궤도를 얻는다.
즉, 이 실시예는 초기 속도를 0으로 하기 위한 궤도를 컨트롤러 외부로부터 부여하는 것으로, 도 8의 테이블(76), 가산기(74, 80), 승산기(78)를 제거한 구성이다. 이 때문에, 컨트롤러(C)는 초기 속도가 0인 종래의 컨트롤러이고, 종래의 컨트롤러의 구조를 동일하게 유지한 채로 초기 속도에 대응할 수 있다.
다음에, 도 10을 참조하여, 도 7의 보정 궤도 생성부(60)의 제3 실시예를 설명한다. 이 보정 궤도 생성부(60)는 편심 보정 전류로부터 전류 단차 U1을 구한다. 그리고, 전류 단차 U1을 전류 단차를 제로로 하는 보정 궤도로 승산하여, 위치 보정 궤도와 전류 보정 궤도를 생성한다.
헤드 사이의 편심 전류의 차분값을 생성하는 부분은 도 5 및 도 6과 마찬가지로 편심 보정 전류 테이블(46)과, 전환 전후의 2개의 헤드의 편심 보정 전류의 차를 계산하는 전류차 계산부(48)로 이루어진다.
전술한 바와 같이, 편심은 정현파로 표현할 수 있기 때문에, 편심 보정 전류는 각각 정현파를 취한다. 이 정현파는 Cos 성분과 Sin 성분으로 이루어진다. 편심 보정 전류 테이블(46)은 헤드마다 디스크 장소(존)마다의 편심 보정 전류의 cos 성분과 sin 성분을 저장한다.
전류차 계산부(48)는 헤드 전환 시에, 현재 트랙(Track)의 존의 전환 전의 헤드 번호(Head Old)와 전환 후의 헤드 번호(Head)의 cos 성분과 sin 성분을 편심 보정 전류 테이블(46)로부터 구하여, 이 2개의 헤드의 cos 성분과 sin 성분의 차분(Ucos, Usin)을 취하여, 편심 궤도의 차를 전류의 단위로 구한다.
전류 단차 계산부(50-2)는 편심 보정 전류의 차분값의 cos 성분과 sin 성분이 출력되기 때문에, 그 2개의 값과 현재의 섹터 번호를 이용하여 초기 전류를 구한다. 즉, 전환 섹터 위치(Sector)의 헤드 전환 시의 각각의 헤드의 cos 성분과 sin 성분의 차분에 의해 편심 보정 전류의 단차 U1을 계산한다.
다음에, 후술하는 방법으로, 초기 전류를 보정하는 궤도를 구하여, 전류 단차 보정 테이블(76)에 저장해 둔다. 그리고, 테이블(76)의 보정 위치 궤도와 보정 전류 궤도를 초기 전류 U1로 승산기(78)에서 승산한다. 승산기(78)의 초기 전류의 크기로 보정된 위치 궤도와 전류 궤도를 출력한다.
즉, 이 실시예는 초기 전류를 0으로 하기 위한 궤도를 제어계 외부로부터 부여하는 것으로, 도 8의 속도 보정 궤도 테이블(70), 승산기(72) 및 가산기(74, 80)를 제거한 구성이다. 이 때문에, 종래의 컨트롤러의 구조를 동일하게 유지한 채로 초기 전류에 대응할 수 있다.
[초기 속도의 보정 방법]
다음에, 초기 속도 보정 테이블(70)에 저장하는 초기 속도를 보정하기 위한 궤도를 설명한다. 이 궤도의 설계 방법에 대해서는 일본 특허 출원 제2000-321037호 「디스크 장치의 헤드 위치 결정 제어 방법 및 장치」의 명세서에 상세히 기재된 방법을 이용할 수 있다. 이하, 간단히 그 방법에 대해서 설명한다.
도 11은 궤도 설계 처리 흐름도이고, 도 12는 궤도 설계의 설명도이며, 도 13은 도 11의 궤도를 얻기 위한 블록도이고, 도 14는 도 11의 FIR 필터의 특성도이 며, 도 15는 도 13에서 얻어진 파형의 설명도이다. 또한, 이 처리는 통상 컴퓨터 상에서 실행할 수 있고, 예컨대, MATLAB 등의 소프트웨어를 사용한다.
도 11에 따라 궤도 설계 처리를 설명한다.
(S10) 전류 파형 중에서 억제하고자 하는 주파수를 결정한다. 예컨대, 액츄에이터(14)의 공진 주파수이다.
(S12) 다음에, 이 주파수를 억제하는 FIR(Finite Impulse Response) 필터를 설계한다. 도 14는 설계된 FIR 필터의 주파수 특성도이다. 도 14는 7.6 KHz에서 공진 주파수를 갖는 액츄에이터를 제어하기 위한 FIR 필터의 설계예이다. 따라서, FIR 필터는 7.6 KHz 부근의 주파수 성분을 억제하도록 설계하였다.
(S14) 다음에, 궤도 설계 모델을 작성한다. 도 13에 도시한 바와 같이, FIR 필터(90), 전류 증폭기(92), 플랜트(액츄에이터)(94)의 모델을 작성한다. 이 모델에 있어서, 전류 증폭기(92)의 출력이 전류이고, 플랜트(94)의 출력이 위치이다. (위치, 속도)로 액츄에이터의 상태를 표현했을 때, (1, 0) →(0, 0)으로 되는 궤도 1을 설계한다.
도 15는 이 FIR 필터(90)에 구형파를 부여했을 때의 출력 파형이다. 이 도 15의 파형에 비례하여 정확히 1 트랙만큼 이동하는 만큼의 크기의 전류를 구한 것이 도 16이다. (위치, 속도)로 액츄에이터의 상태를 표현했을 때에, (0, 0) →(1, 0)의 궤도, 즉 전류, 속도, 위치를 나타내고 있다. 이 궤도는 (-1, 0) →(0, 0)의 궤도와 등가이며, 따라서 궤도 1을 얻을 수 있다.
(S16) 다음에, (0, 0) →(X, 1)로 되는 궤도 2를 설계한다. 도 17은 (0, 0) →(X, 1)의 궤도를 도시한다. 정확히 속도가 1 트랙/샘플의 크기가 되도록 구형파 모양의 전류를 이전의 FIR 필터(90)를 통해 얻는다.
(S18) 다음에, (0, 1) →(X, 0)으로 되는 궤도 3을 설계한다. 도 17의 전류를 역방향으로 흐르게 함으로써, 도 18에 도시한 바와 같은 (0, 1) →(X, 0)으로 되는 궤도를 얻을 수 있다. 궤도 3을 직접 구할 수 없기 때문에, 궤도 2를 구하고, 역방향의 전류를 흐르게 하여 궤도 3을 구한다. 도 18에 도시한 바와 같이, 이 단계에서는 위치가 아직 「0」으로 되어 있지 않다.
(S20) 다음에, (0, 1) →(0, 0)으로 되는 궤도 4를 설계한다. 즉, 도 18의 궤도 3의 위치를 「0」으로 되돌리기 위해서, 도 18의 궤도 3과 도 18의 궤도 3의 나머지 위치를 상쇄하는 도 16의 궤도 1과의 합을 구하여, 도 19의 (0, 1) →(0, 0)의 궤도를 얻는다. 이 도 19의 궤도가 초기 속도를 보정하는 궤도이다. 즉, 도 19에 도시한 바와 같이, 속도 「1」을 속도 「0」으로 보정하는 정규화된 전류 궤도 및 위치 궤도이다.
(S22) 이 궤도 4의 정규화된 전류 궤도 및 위치 궤도를 테이블(70)에 속도 보정 궤도로서 저장한다.
도 12는 이상의 궤도 1 ∼ 궤도 4의 관계를 나타낸다. 초기 속도가 「0」으로 되는 보정 궤도는 궤도 4이다. 이것을 직접 구할 수 없기 때문에, 위치만 이동시키는 궤도 1과, 위치와 속도가 변하는 궤도 2, 궤도 3을 설계하고, 궤도 3의 위치를 「0」으로 되돌리는 궤도 4를 설계한다. 이와 같이 하여 초기 속도를 「0」으로 보정할 수 있다.
[초기 전류를 보정하는 방법]
다음에, 헤드 전환 시의 편심 보정 전류의 단차를 보정하는 궤도의 설계에 대해서 설명한다. 도 20은 편심 보정 전류의 단차 보정의 설명도이다. 도 29에 도시한 초기 전류 u0이 문제인 것은 u0이라는 값 그 자체이다. 도 20에 도시한 바와 같이, 초기 전류 u0을 갖는 원래의 전류 파형에 대하여, 그 u0이 「0」이 되도록 역방향으로 전류를 가함으로써, 도 20의 합성 전류 파형에 도시한 바와 같이, 헤드 전환 시에 전류의 단차가 생기는 것을 방지할 수 있다.
즉, 최초가 -u0이고 지정 시간 경과 후에 0이 되는 형상의 단차 해소용 전류를 가하면 된다. 도 20의 중단의 도면에서는 그 예로서 삼각파를 이용하였다. 그 결과, 도 20의 하단의 도면에 도시한 바와 같이, 전류의 단차를 해소할 수 있다.
도 21은 2개의 디스크가 모두 편심되어 있을 때의 편심 보정 전류의 상태를 도시하고 있다. 2면이 모두 편심되어 있을 때에, 단순히 헤드를 전환하면, 중단의 도면과 같이 전류에 단차가 생긴다. 그러나, 전환 시에 보정 전류를 가하면 단차를 해소할 수 있다.
단, 이것만으로는 문제가 생긴다. 왜냐하면, 도 20의 중단과 같은 여분의 단차 해소용 전류를 가한다는 것은 그 만큼 액츄에이터를 움직이게 하기 때문이다. 도 22는 단차 해소용 전류에 의한 액츄에이터의 동작 설명도이다. 도 22는 도 20의 중단에 도시하는 삼각파 전류(단차 해소용 전류)를 액츄에이터에 부여했을 때의 위치 및 속도의 변화를 나타낸다. 삼각파 전류가 정확히 「0」이 되었을 때에, 속도는 V1, 위치는 X1의 편차가 생긴다.
이 속도 및 위치의 편차를 해소하기 위해서는 도 11 이하에서 설명한 초기 속도를 보정하는 궤도의 설계를 이용한다. 즉, 임의의 위치 및 속도를 「0」으로 하는 궤도를 설계하는 기술을 이용하여 보정 궤도를 생성한다. 즉, (X1, V1) →(0, 0)의 궤도를 설계하여 보정에 사용한다.
도 23은 그 전류 단차 해소용 보정 전류의 설계 처리 흐름도이다.
(S20) 편심 보정 전류 단차 해소용 보정 전류의 전류 파형 형상을 결정한다. 도 20에서는, 삼각파이다.
(S22) 다음에, 편심 단차 보정을 위한 시간 T1(도 22 참조)을 결정한다.
(S24) 다음에, 단차 해소용 보정 전류에 따른 액츄에이터의 움직임을 시뮬레이션으로 계산한다. 즉, 보정 전류를 공급하기 시작하고 나서 시각 T1 경과 후의 위치, 속도 (-X1, -V1)을 구한다.
(S26) (-X1, -V1)의 상태를 (0, 0)으로 추이시키기 위한 궤도를 설계한다. 그러기 위해서는 초기 위치와 초기 속도를 독립적으로 생각하여, (-X1, 0) →(0, 0)과 (0, -V1) →(0, 0)의 2개의 궤도를 설계한다. 설계 방법은 도 11 이하에서 설명한 바와 같이 한다. 그리고, 그 2개의 궤도를 합성하여, (-X1, -V1) →(0, 0)의 궤도를 구한다.
(S28) 삼각파 전류를 부여하여 (0, 0) →(-X1, -V1)로 하는 궤도(단차 해소용 전류 궤도)와 구한 (-X1, -V1) →(0, 0)의 궤도의 양자의 합을 취하고 삼각파 전류를 부여하여 지정 시간 경과 후에 (0, 0)으로 되는 궤도를 얻을 수 있다.
(S30) 구한 궤도(전류 및 위치 궤도)를 테이블(76)에 저장한다.
이와 같이 하여, 전류 단차를 액츄에이터의 위치 및 속도의 변동없이 해소할 수 있다.
도 24 및 도 25는 다른 편심 보정 전류의 단차의 보정 전류의 형상을 나타내며, 보정 전류의 형상은 삼각파가 아니라 도 24에 도시한 2차 함수나 3차 함수 등의 누승 함수, 또는 도 25에 도시한 정현파라도 좋다.
[다른 실시예]
이상, 디스크 기억 장치를 자기 디스크 장치로 설명하였지만, 광디스크 장치, 광자기 디스크 장치 등의 다른 디스크 기억 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 헤드의 전환에 있어서의 보정 방법은 1장의 디스크의 표리 헤드 사이에서도 적용할 수 있으며, 2장 이상의 디스크로 한정되지 않는다. 또한, 디스크의 형상도 원반 형상으로 한정되지 않으며, 카드 형상이어도 좋다.
이상, 본 발명을 실시예로 설명하였지만, 본 발명의 취지의 범위 내에서 여러 가지 변형이 가능하며, 이들을 본 발명의 기술적 범위에서 배제하는 것은 아니다.
(부기 1) 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위해서 복수의 헤드를 하나의 액츄에이터로 구동하는 헤드 위치 제어 방법에 있어서, 상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치의 위치 오차에 따라 서보 제어량을 계산하는 단계와, 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여 상기 액츄에이터를 제어하는 단계와, 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에 상기 헤드 사이의 편심 궤도의 차분의 속도를 계산하는 단계와, 상기 차분의 속도를 상기 서보 제어량 계산 단계의 초기 속도로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 방법.
(부기 2) 상기 차분의 속도를 계산하는 단계는 상기 하나의 헤드의 편심 보정 전류와 상기 다른 헤드의 편심 보정 전류의 차에 기초하여 상기 차분의 속도를 계산하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부기 1의 헤드 위치 제어 방법.
(부기 3) 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위해서 복수의 헤드를 하나의 액츄에이터로 구동하는 헤드 위치 제어 방법에 있어서, 상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치의 위치 오차에 따라 서보 제어량을 계산하는 단계와, 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여 상기 액츄에이터를 제어하는 단계와, 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에 상기 헤드 사이의 편심 궤도의 차분의 속도를 계산하는 단계와, 상기 차분의 속도를 감소시키기 위한 피드 포워드 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 방법.
(부기 4) 상기 피드 포워드 제어 단계는 상기 차분의 속도에 따라 상기 차분의 속도를 감소시키기 위한 위치 궤도와 전류 궤도를 생성하는 단계와, 상기 위치 궤도로 상기 현재 위치를 보정하는 단계와, 상기 전류 궤도를 상기 편심 보정 전류에 가산하여 상기 액츄에이터에 공급하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부기 3의 헤드 위치 제어 방법.
(부기 5) 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위해서 복수의 헤드를 하나의 액츄에이터로 구동하는 헤드 위치 제어 방법에 있어서, 상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치의 위치 오차에 따라 서보 제어량을 계산하는 단계와, 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여 상기 액츄에이터를 제어하는 단계와, 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에 상기 헤드 전환 전후의 상기 편심 보정 전류의 차분을 계산하는 단계와, 상기 차분을 감소시키기 위한 피드 포워드 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 방법.
(부기 6) 상기 피드 포워드 제어 단계는 상기 전류 차분에 따라 상기 전류 차분을 감소시키기 위한 위치 궤도와 전류 궤도를 생성하는 단계와, 상기 위치 궤도로 상기 현재 위치를 보정하는 단계와, 상기 전류 궤도를 상기 편심 보정 전류에 가산하여 상기 액츄에이터에 공급하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부기 5의 헤드 위치 제어 방법.
(부기 7) 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위해서 복수의 헤드를 하나의 액츄에이터로 구동하는 헤드 위치 제어 방법에 있어서, 상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치의 위치 오차에 따라 서보 제어량을 계산하는 단계와, 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여 상기 액츄에이터를 제어하는 단계와, 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에 상기 헤드 전환 전후의 상기 편심 보정 전류의 차분과 헤드 사이의 속도차를 계산하는 단계와, 상기 전류 차분과 상기 속도차를 감소시키기 위한 피드 포워드 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 방법.
(부기 8) 상기 피드 포워드 제어 단계는 상기 속도 차분에 따라 상기 속도 차분을 감소시키기 위한 제1 위치 궤도와 제1 전류 궤도를 생성하는 단계와, 상기 전류 차분에 따라 상기 전류 차분을 감소시키기 위한 제2 위치 궤도와 제2 전류 궤도를 생성하는 단계와, 상기 제1 및 제2 위치 궤도로 상기 현재 위치를 보정하는 단계와, 상기 제1 및 제2 전류 궤도를 상기 편심 보정 전류에 가산하여 상기 액츄에이터에 공급하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부기 7의 헤드 위치 제어 방법.
(부기 9) 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위한 복수의 헤드와, 상기 복수의 헤드를 구동하는 하나의 액츄에이터와, 상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치의 위치 오차에 따라 서보 제어하고, 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여 상기 액츄에이터를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에 상기 헤드 사이의 편심 궤도의 차분의 속도를 계산하고, 상기 차분의 속도를 상기 서보량 계산의 초기 속도로 설정하는 것을 특징으로 하는 디스크 기억 장치.
(부기 10) 상기 제어부는 상기 하나의 헤드의 편심 보정 전류와 상기 다른 헤드의 편심 보정 전류의 차에 기초하여 상기 차분의 속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 부기 9의 디스크 기억 장치.
(부기 11) 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위한 복수의 헤드와, 상기 복수의 헤드를 구동하는 하나의 액츄에이터와, 상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치의 위치 오차에 따라 서보 제어하고, 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여 상기 액츄에이터를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에 상기 헤드 사이의 편심 궤도의 차분의 속도를 계산하고, 상기 차분의 속도를 감소시키기 위한 피드 포워드 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 디스크 기억 장치.
(부기 12) 상기 제어부는 상기 차분의 속도에 따라 상기 차분의 속도를 감소시키기 위한 위치 궤도와 전류 궤도를 생성하여, 상기 위치 궤도로 상기 현재 위치를 보정하고, 상기 전류 궤도를 상기 편심 보정 전류에 가산하여 상기 액츄에이터에 공급하는 것을 특징으로 하는 부기 11의 디스크 기억 장치.
(부기 13) 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위한 복수의 헤드와, 상기 복수의 헤드를 구동하는 하나의 액츄에이터와, 상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치의 위치 오차에 따라 서보 제어하고, 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여 상기 액츄에이터를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에 상기 헤드 전환 전후의 상기 편심 보정 전류의 차분을 계산하고, 상기 차분을 감소시키기 위한 피드 포워드 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 디스크 기억 장치.
(부기 14) 상기 제어부는 상기 전류 차분에 따라 상기 전류 차분을 감소시키기 위한 위치 궤도와 전류 궤도를 생성하여, 상기 위치 궤도로 상기 현재 위치를 보정하고, 상기 전류 궤도를 상기 편심 보정 전류에 가산하여 상기 액츄에이터에 공급하는 것을 특징으로 하는 부기 13의 디스크 기억 장치.
(부기 15) 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위한 복수의 헤드와, 상기 복수의 헤드를 구동하는 하나의 액츄에이터와, 상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치의 위치 오차에 따라 서보 제어하고, 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여 상기 액츄에이터를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에 상기 헤드 전환 전후의 상기 편심 보정 전류의 차분과 헤드 사이의 속도차를 계산하고, 상기 전류 차분과 상기 속도차를 감소시키기 위한 피드 포워드 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 디스크 기억 장치.
(부기 16) 상기 제어부는 상기 속도 차분에 따라 상기 속도 차분을 감소시키기 위한 제1 위치 궤도와 제1 전류 궤도를 생성하고, 상기 전류 차분에 따라 상기 전류 차분을 감소시키기 위한 제2 위치 궤도와 제2 전류 궤도를 생성하여, 상기 제1 및 제2 위치 궤도로 상기 현재 위치를 보정하고, 상기 제1 및 제2 전류 궤도를 상기 편심 보정 전류에 가산하여 상기 액츄에이터에 공급하는 것을 특징으로 하는 부기 15의 디스크 기억 장치.
이상 설명한 바와 같이, 헤드 사이에서 편심 궤도에 차가 있는 경우에, 본 발명에 의해 다음과 같은 효과를 실현할 수 있다.
(1) 헤드 전환 시의 초기 속도를 컨트롤러에 부여하여 응답의 편차를 개선하 기 때문에, 시크 시간을 단축할 수 있다.
(2) 이 전환 시의 초기 속도를 보정하는 궤도를 부여하기 때문에, 시크 시간을 단축할 수 있다.
(3) 헤드 전환 시에 편심 보정 전류의 전환 단차를 해소하기 때문에, 단차에 따르는 잔류 진동을 해소할 수 있고, 시크 시간을 단축할 수 있다.

Claims (10)

  1. 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위해 복수의 헤드를 하나의 액츄에이터로 구동하기 위한 위치 제어 장치에 있어서,
    각 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 기억하는 편심 보정 테이블과;
    상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치와의 위치 오차에 따라 서보 제어하고, 또한 상기 편심 보정 테이블의 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여, 상기 액츄에이터를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에, 상기 하나의 헤드와 상기 다른 헤드와의 상기 편심 보정 전류 또는 상기 편심의 위치 편차량의 차분으로부터, 상기 헤드간의 편심 궤도의 차분 속도를 계산하고, 상기 차분 속도를 상기 서보량 계산의 초기 속도로 설정하며, 상기 다른 헤드의 상기 서보 제어량의 계산을 개시하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 장치.
  2. 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위해 복수의 헤드를 하나의 액츄에이터로 구동하기 위한 위치 제어 장치에 있어서,
    각 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 기억하는 편심 보정 테이블과;
    상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치와의 위치 오차에 따라 서보 제어하고, 또한 상기 편심 보정 테이블의 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여, 상기 액츄에이터를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에, 상기 하나의 헤드와 상기 다른 헤드와의 상기 편심 보정 전류 또는 상기 편심의 위치 편차량의 차분으로부터, 상기 헤드간의 편심 궤도의 차분 속도를 계산하고, 상기 편심 궤도의 차분의 속도에 따라, 상기 차분 속도를 감소하기 위한 위치 궤도와 전류 궤도를 생성하여, 피드 포워드 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 장치.
  3. 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위해 복수의 헤드를 하나의 액츄에이터로 구동하기 위한 위치 제어 장치에 있어서,
    각 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 기억하는 편심 보정 테이블과;
    상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치와의 위치 오차에 따라 서보 제어하고, 또한 상기 편심 보정 테이블의 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여, 상기 액츄에이터를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에, 상기 하나의 헤드와 상기 다른 헤드와의 상기 편심 보정 전류의 차분으로부터, 상기 헤드 전환 전후의 상기 편심 보정 전류의 차분을 계산하고, 상기 편심 보정 전류의 차분에 따라, 상기 차분을 감소하기 위한 전류 보정 궤도를 생성하여, 피드 포워드 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 장치.
  4. 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위해 복수의 헤드를 하나의 액츄에이터로 구동하기 위한 위치 제어 장치에 있어서,
    각 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 기억하는 편심 보정 테이블과;
    상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치와의 위치 오차에 따라 서보 제어하고, 상기 편심 보정 테이블의 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여, 상기 액츄에이터를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에, 상기 하나의 헤드와 상기 다른 헤드와의 상기 편심 보정 전류 또는 상기 편심의 위치 편차량의 차분으로부터, 상기 헤드 전환 전후의 상기 편심 보정 전류의 차분과 헤드간의 속도차를 계산하고, 상기 전류 차분과 상기 속도차에 따라, 상기 전류의 차분과 상기 속도차를 감소하기 위한 위치 궤도와 전류 궤도를 생성하여, 피드 포워드 제어를 하는 행하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 속도 차분에 따라 상기 속도 차분을 감소하기 위한 제1 위치 궤도와 제1 전류 궤도를 생성하고, 상기 전류의 차분에 따라 상기 전류의 차분을 감소하기 위한 제2 위치 궤도와 제2 전류 궤도를 생성하여, 상기 제1 및 제2 위치 궤도에서 상기 현재 위치를 보정하고, 상기 제1 및 제2 전류 궤도를 상기 편심 보정 전류에 가산하여, 상기 액츄에이터에 공급하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 장치.
  6. 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위한 복수의 헤드와;
    상기 복수의 헤드를 구동하는 하나의 액츄에이터와;
    상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치의 위치 오차에 따라 서보 제어하고, 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여 상기 액츄에이터를 제어하는 제어부
    를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에, 상기 하나의 헤드와 상기 다른 헤드와의 상기 편심 보정 전류 또는 상기 편심의 위치 편차량의 차분으로부터, 상기 헤드 사이의 편심 궤도의 차분의 속도를 계산하고, 상기 차분의 속도를 상기 서보 제어량 계산의 초기 속도로 설정하며, 상기 다른 헤드의 상기 서보 제어량의 계산을 개시하는 것을 특징으로 하는 디스크 기억 장치.
  7. 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위한 복수의 헤드와;
    상기 복수의 헤드를 구동하는 하나의 액츄에이터와;
    상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치의 위치 오차에 따라 서보 제어하고, 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여 상기 액츄에이터를 제어하는 제어부
    를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에, 상기 하나의 헤드와 상기 다른 헤드와의 상기 편심 보정 전류 또는 상기 편심의 위치 편차량의 차분으로부터, 상기 헤드 사이의 편심 궤도의 차분의 속도를 계산하고, 상기 편심 궤도의 차분의 속도에 따라, 상기 차분의 속도를 감소시키기 위한 위치 궤도와 전류 궤도를 생성하여, 피드 포워드 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 디스크 기억 장치.
  8. 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위한 복수의 헤드와;
    상기 복수의 헤드를 구동하는 하나의 액츄에이터와;
    상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치의 위치 오차에 따라 서보 제어하고, 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여 상기 액츄에이터를 제어하는 제어부
    를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에, 상기 하나의 헤드와 상기 다른 헤드와의 상기 편심 보정 전류의 차분으로부터, 상기 헤드 전환 전후의 상기 편심 보정 전류의 차분을 계산하고, 상기 편심 보정 전류의 차분에 따라, 상기 차분을 감소시키기 위한 전류 보정 궤도를 생성하여, 피드 포워드 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 디스크 기억 장치.
  9. 상이한 디스크면을 적어도 판독하기 위한 복수의 헤드와;
    상기 복수의 헤드를 구동하는 하나의 액츄에이터와;
    상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드의 현재 위치의 위치 오차에 따라 서보 제어하고, 상기 복수의 헤드 중 선택된 헤드에 대응하는 편심 보정 전류를 상기 서보 제어량에 부가하여 상기 액츄에이터를 제어하는 제어부
    를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 하나의 헤드로부터 상기 다른 헤드로의 전환 시에, 상기 하나의 헤드와 상기 다른 헤드와의 상기 편심 보정 전류 또는 상기 편심의 위치 편차량의 차분으로부터, 상기 헤드 전환 전후의 상기 편심 보정 전류의 차분과 헤드 사이의 속도차를 계산하고, 상기 전류 차분과 상기 속도차에 따라, 상기 전류 차분과 상기 속도차를 감소시키기 위한 위치 궤도와 전류 궤도를 생성하여, 피드 포워드 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 디스크 기억 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어부는 상기 속도 차분에 따라 상기 속도 차분을 감소시키기 위한 제1 위치 궤도와 제1 전류 궤도를 생성하고, 상기 전류 차분에 따라 상기 전류 차분을 감소시키기 위한 제2 위치 궤도와 제2 전류 궤도를 생성하여, 상기 제1 및 제2 위치 궤도로 상기 현재 위치를 보정하고, 상기 제1 및 제2 전류 궤도를 상기 편심 보정 전류에 가산하여 상기 액츄에이터에 공급하는 것을 특징으로 하는 디스크 기억 장치.
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