KR20010006528A - 디스크 구동부내의 마이크로액추에이터 서보 시스템 - Google Patents

디스크 구동부내의 마이크로액추에이터 서보 시스템 Download PDF

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KR20010006528A
KR20010006528A KR1019997009618A KR19997009618A KR20010006528A KR 20010006528 A KR20010006528 A KR 20010006528A KR 1019997009618 A KR1019997009618 A KR 1019997009618A KR 19997009618 A KR19997009618 A KR 19997009618A KR 20010006528 A KR20010006528 A KR 20010006528A
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servo
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존 씨. 모리스
랜달 디. 햄프셔
Original Assignee
시게이트 테크놀로지 엘엘씨
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Abstract

디스크 구동부[110]내의 적어도 하나의 디스크[178]의 다수의 표면들[180,182]에 대해 다수의 데이터 헤드들[116]을 위치시키는 방법 및 장치에 관련된 것이다. 상기 다수의 데이터 헤드들[116]중 하나는 상기 다수의 각 표면들[180,182]에 상응한다. 상기 데이터 헤드들[116]은 상기 표면들[180,182]에 정보를 기록하고 상기 표면들[180,182]에서 정보를 판독하기 위해 제공된다. 상기 각 데이터 헤드들[116]은 내장된 서보 정보를 사용하여 상기 상응하는 표면들[180,182]에 대해 동시적으로 위치될 수 있다. 정보는 상기 다수의 데이터 헤드들[116]을 사용하여 상기 상응하는 표면들[180,182]에 대해 동시적으로 전달될 수 있다. 단절되지 않고 순차적인 데이터 전달이 서보 오버헤드(overhead) 없이 실행될 수 있다. 더욱이, 장치[110]는, 모델-기반(model-baed) 서보 제어를 달성하기 위한 방법인 상기와 같은 서보 제어를 달성하기 위해 제공된다.

Description

디스크 구동부내의 마이크로액추에이터 서보 시스템{MICROACTUATOR SERVO SYSTEM IN A DISC DRIVE}
전형적인 디스크 구동부는 허브 또는 스핀들(spindle) 상의 회전을 위해 설치된 1 이상의 자기 디스크들을 포함한다. 전형적인 디스크 구동부는 또한 상기 각 자기 디스크위를 비행하는 유체역학적 공기 베어링(air bearing)에 의해 지지되는 1 이상의 변환기(transducer)를 포함한다. 상기 변환기 및 유체역학적 공기 베어링은 집합적으로 데이터 헤드로 통칭된다. 구동 제어부는 일반적으로 호스트 시스템에서 수신된 명령(command)들에 따라 디스크 구동 시스템을 제어하기 위해 사용된다. 구동 제어부는 자기 디스크들에서 정보를 검색(retrieve)하고 자기 디스크에 정보를 저장하기 위하여 디스크 구동부를 제어한다.
전기 기계적 액추에이터(actuator)는 네거티브 피드백(negative feedback), 폐루프(closed-loop) 서보 시스템내에서 동작한다. 상기 액추에이터는 트랙 탐색 동작을 위해 디스크 표면위를 방사상(radially)으로 데이터 헤드를 움직이고, 트랙 미행(following) 동작을 위해 디스크 표면상의 트랙위에 직접적으로 변환기를 유지시킨다.
자기 디스크의 표면상에 저장될 데이터를 나타내는 선속 반전(flux reversal)을 인코딩하기 위해 데이터 헤드에 기록 신호를 제공함으로써 정보는 자기 디스크상에 저장된다. 디스크에서 데이터를 검색할 때, 구동 제어부는 상기 전기 기계적 액추에이터를 제어함으로써, 데이터 헤드가 자기 디스크 위를 비행하고, 자기 디스크상의 선속 반전을 감지하고, 상기 선속 반전에 따라 판독 신호를 발생시키도록 한다. 상기 판독 신호는 그후 구동 제어부에 의해 디코딩되어 자기 디스크에 저장된 선속 반전이 나타내는(데이터 헤드에 의해 제공된 상기 판독 신호내에 표현된) 데이터로 복구된다.
디스크상의 한 트랙위에 데이터 헤드를 정확하게 위치시키는 것은 디스크에 데이터를 기록하는 것 및 디스크에서 데이터를 판독하는 것에 있어 매우 중요하다.
종래 시스템에서, 서보 동작들은 전용 서보 헤드에 따라 이루어진다. 시스템의 전용 서보 타입에서, 서보 정보는 디스크 구동부내의 디스크의 한 전용 표면에 모두 기록된다. 상기 디스크 구동부내의 모든 헤드들은 서보 정보를 액세스하는데 사용되는 상기 서보 헤드에 기계적으로 연결된다. 따라서, 전용 서보 디스크 구동부내의 모든 헤드들은 상기 서보 표면에서 판독된 서보 정보에 따라 위치된다. 상기 타입의 시스템은 디스크 구동부가 병렬 판독 및 기록 동작을 수행하도록 허용한다. 다른 말로, 구동 제어부내의 적절한 회로부와 함께, 판독 및 기록 동작들은 액추에이터상에 설치된 다수의 데이터 헤드들을 사용하여 병렬로 수행될 수 있고, 데이터 헤드들은 전용 서보 표면에서 판독된 서보 정보에 따라 동시에 위치된다.
그러나, 자기 디스크상의 트랙 밀도들은 지금까지 증가되어 왔다. 자기 디스크의 증가된 트랙 밀도는 더욱 정확하고 더욱 높은 분해능의 위치 설정을 필요로 한다. 전용 서보 시스템내의 헤드들 사이의 기계적인 오프셋(offset)은 한 트랙의 폭을 초과할 수 있다. 따라서, 당업계는 소정의 적용예에서의 내장형 서보 정보에 촛점을 맞춰왔다.
내장형 서보 시스템에 있어서, 서보 정보는 모든 디스크의 각 표면상의 각각의 트랙에 내장된다. 따라서, 각각의 데이터 헤드는 다른 데이터 헤드들의 위치 신호를 독립적으로 반사시킨다. 그러므로, 특정한 데이터 헤드가 디스크 표면상의 정보를 액세스하는 동안, 서보 액추에이터는 각 개별적인 데이터 헤드를 위치시키는데 사용된다. 상기 위치 설정은 데이터 헤드가 비행하는 트랙에 대한 내장된 서보 정보를 사용하여 달성된다.
상기의 결과로 위치 설정의 정확도가 증가하고 위치 설정 과정내의 분해능이 높아지지만(데이터 헤드가 다른 데이터 헤드에 대해 독립적으로 위치되므로), 향상된 트랙 밀도 및 기술에 의해 단점이 발생된다. 상기 단점들중 하나는 전형적인 내장형 서보 시스템들에서, 다수의 헤드를 사용하여 병렬 판독 및 기록 동작을 수행하는 능력이 사라진다는 것이다. 이것은 서보 시스템이 한 개별적인 데이터 헤드에 의해 수신된 정보에 따라 위치되고, 기계적 오차는 높은 트랙 밀도 시스템내에 다른 데이터 헤드를 정확하게 위치시키는 것에 부적합하기 때문이다. 또한, 현재 액추에이터들은 데이터 헤드들을 독립적으로 위치시킬수 있는 능력이 없다. 따라서, 지금까지 내장형 서보 시스템들은, 디스크 구동부내의 전체 실린더를 동시에 기록하고 판독하는 것과 같은 병렬 판독 및 기록 동작을 수행할 수 없었다.
종래의 서보 시스템내의 종래의 서보 액추에이터는 또한 다른 단점을 가지고 있다. 예를 들면, 순차적인 기록 또는 판독 동작동안, 서보 동작과 관련한 오버헤드는 감소된 작업량에 있어서 매우 큰 부분을 차지한다.
각 순차적인 데이터 전달에 대한 현재 순서는 데이터 트랙위에 한개의 헤드를 위치시키고, 디스크 구동 제어부가 모든 데이터를 상기 트랙(디스크를 한바퀴 도는)으로 전달하도록 한다. 그후 디스크 구동 제어부는 서보 처리부에 지시를 하여 다음 헤드로 스위치시키고 다음 헤드에서 검색된 서보 정보에 따라 서보 액추에이터를 위치시키도록 한다. 상기 서보 처리부는 새로운 데이터 트랙위에 새로운 헤드를 위치시키기 위해 그후 서보 액추에이터를 전기적으로 움직인다. 상기 새로운 헤드가 위치하면, 서보 처리부는 지금 데이터 전달을 계속할 수 있다는 것을 제어부에 지시한다.
순차적인 동작에서의 서보 오버헤드는, 정보를 기록 또는 판독할 다음 데이터 헤드를, 이전 데이터 헤드가 정보를 판독 또는 기록하던 트랙의 중심 위치에서 정보가 판독 또는 기록될 데이터 트랙 중심으로 위치시키기 위해 서보 액추에이터에 필요한 시간이다. 일반적으로 이것은 약 0.5 에서 5 밀리세컨드이다. 상기 시간동안, 데이터의 순차적인 전달은 인터럽트된다.
상기 오버헤드는 또한 디스크에 대한 기록 및 판독시 연속적인 중단되지 않은 데이터 스트림(stream)의 제공을 방해한다. 이것은 또한 음성 및 영상 정보를 기록하고 판독할 때, 또는 하드 디스크 구동부에 저장된 데이터에서 CD ROM 에 기록할 때에 결정적인 단점이 될 수 있다.
본 발명은 상기 및 다른 문제점들을 해결하고 종래 기술과 다른 장점들을 제공한다.
본 발명은 디스크 구동부내의 서보 시스템에 관련된 것이다. 특히, 본 발명은, 상기 디스크들에 관해 서보 오버헤드(overhead)를 발생하지 않으면서, 다수의 디스크상의 다수의 헤드들에서 동시적으로 데이터를 전달하거나, 순차적으로 데이터를 전달하거나, 짧은 트랙 탐색(seek)을 달성하도록 디스크 구동부내의 마이크로액추에이터를 제어하기 위한 서보 시스템의 개선 및 구현에 관련된다.
도 1 은 본 발명의 한 실시예에 따른 디스크 구동부를 도시한 것이다.
도 2 는 본 발명의 한 실시예에 따른 액추에이터 어셈블리를 도시한 것이다.
도 3 은 본 발명의 한 특징에 따른 헤드 짐벌(gimbal) 어셈블리를 도시한 것이다.
도 4a 내지 4d 는 본 발명의 한 실시예에 따른 마이크로액추에이터의 동작을 도시한 것이다.
도 5 는 본 발명의 한 실시예에 따른 디스크 구동부의 블록 다이어그램이다.
도 6 은 본 발명의 한 실시예에 따른 서보 제어 회로의 블록 다이어그램이다.
도 7 은 본 발명의 한 실시예에 따른 서보 제어 회로의 블록 다이어그램이다.
도 8 은 본 발명의 한 면에 따른 서보 제어 알고리즘의 구성을 도시하는 흐름도이다.
도 9a 및 9b 는 순차적인 데이터 전달을 실행하는 본 발명의 한 면에 따른 디스크 구동부의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 10 은 본 발명에 따른 동시적인 병렬 데이터 전달 및 트랙 미행(following) 동작을 도시하는 흐름도이다.
본 발명은 전술한 문제들을 해결하기 위해 제안된 시스템에 관련된 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따라, 디스크 구동부내에 적어도 하나의 디스크의 다수의 표면들과 관련하여 정보를 전달하는 방법이 제공된다. 상기 표면들은 내장된 서보 정보를 가지고 있다. 다수의 데이터 헤드들이 제공되고, 각 데이터 헤드는 상기 다수의 표면들중 하나에 상응한다. 상기 데이터 헤드들은 표면에서의 상기 내장된 서보 정보를 사용하여 상응하는 표면에 대해 동시에 위치된다. 정보는 다수의 데이터 헤드들을 사용하여 상응하는 표면에 대해 동시에 전달된다.
본 발명은 또한 상기 상응하는 디스크 표면들에 대해 다수의 데이터 헤드들의 위치를 제어하기 위한 방법으로 구현된다. 상기 방법은 다수의 각 데이터 헤드의 움직임을 나머지 다수의 데이터 헤드의 움직임에 따라 제어하는 것을 포함한다.
더욱이, 본 발명은 어떠한 서보 오버헤드 없이 순차적인 데이터 전달을 달성하는 방법으로서 구현될 수 있다.
또한, 본 발명은 디스크 구동부내의 서보 위치 설정을 달성하기 위한 장치로서 구현될 수 있다. 상기 장치는 다중 입력, 다중 출력, 다수의 마이크로액추에이터들에 연결된 서보 제어부를 포함한다. 상기 마이크로액추에이터들은 데이터 헤드들에 연결되어 상응하는 디스크 표면들에 대해 각각의 데이터 헤드들을 서로서로 독립적으로 위치시킨다. 다른 실시예에서, 본 발명은, 디스크 표면들에 대해 모든 데이터 헤드들을 위치시키는 덜 정밀한 액추에이터에 대해, 마이크로액추에이터들을 사용하여 데이터 헤드들 각각을 위치시키는 시스템을 포함한다.
본 발명은 상기 덜 정밀한 액추에이터 및 마이크로액추에이터를 제어하기 위한 모델-기반 서보 제어부를 더 포함한다.
본 발명을 특징지우는 장점 뿐만 아니라 다른 다양한 특징들은 하기의 설명 및 도면을 참조하여 자세히 설명될 것이다.
도 1 은 전형적인 디스크 구동부[110]의 평면도이다. 디스크 구동부[110]는 디스크 클램프(clamp)[114]에 의해 스핀들 모터(미도시)에 설치된 디스크 팩[112]을 포함한다. 바람직한 실시예내의 디스크 팩[112]은 중심축[115]에 대해 동시-회전하도록 설치된 다수의 개별적인 디스크들을 포함한다. 데이터가 저장된 각 디스크 표면은, 디스크 구동부[110]내의 액추에이터 어셈블리[118]에 설치된 관련 헤드 짐벌 어셈블리(head gimbal assembly;HGA)[116]을 가진다. 도 1 에 도시된 액추에이터 어셈블리는 모터리 무빙 코일 액추에이터(rotary moving coil actuator)로 공지되어 있으며, 일반적으로 [120]에 도시된 음성 코일 모터(voice coil motor;VCM)를 포함한다. 음성 코일 모터[120]는 피봇(pivot)축[121]에 대해 부착된 HGA들과 함께 액추에이터 어셈블리[118]를 회전시켜, 디스크 구동부[110]내부에 하우징된 전기적 회로부의 제어하에서 HGA[116]을 소망한 관련 데이터 표면들위에 위치시킨다.
특히, 액추에이터 어셈블리[118]는 축[121]에 대해 선회하여 헤드 짐벌 어셈블리들[116]을, 디스크 팩[112]내의 디스크들의 표면상의 트랙들중 소망의 하나 위에 각 헤드 짐벌 어셈블리[116]가 위치되도록 하는 원호(arc)[119]를 따라 회전시킨다. HGA[116]는 가장 안쪽 반경에 존재하는 트랙에서 디스크의 가장 바깥쪽 반경에 존재하는 트랙까지 움직일 수 있다. 각 헤드 짐벌 어셈블리[116]는, 슬라이더(slider)가 디스크의 지형을 미행할 수 있도록 로드 빔(load beam)에 대해 슬라이더를 탄성적으로 지지하는 짐벌부를 가진다. 상기 슬라이더는 비행하고 있는 디스크의 표면에 선속 반전을 인코딩하고, 디스크 표면에서 선속 반전을 판독하는데 사용되는 변환기를 포함한다.
도 2 는 액추에이터 어셈블리[118]의 투시도이다. 액추에이터 어셈블리[118]은 베이스 부분[122], 다수의 액추에이터 암들[126], 다수의 로드 빔들[128], 및 다수의 헤드 짐벌 어셈블리들[116]을 포함한다. 베이스 부분[122]은 바람직한 실시예에서, 축[121]에 대한 선회 운동을 하도록 제공된 구멍(bore)을 포함한다. 액추에이터 암들[126]은 베이스 부분[122]에서 연장하고, 1 또는 2 개의 로드 빔들[128]의 제 1 단부에 각각 연결된다. 로드 빔들[128]은 각각 헤드 짐벌 어셈블리[116]와 연결된 제 2 단부를 가진다.
도 3 은 헤드 짐벌 어셈블리[116]의 확대도이다. 헤드 짐벌 어셈블리[116]는, 한쌍의 스트럿(strut)[132],[134] 및 짐벌 결합 텅(tongue)[136]을 가지는 짐벌[130]을 포함한다. 헤드 짐벌 어셈블리[116]은 또한 상부 표면[140] 및 하부, 공기 베어링 표면[142]을 가지는 슬라이더[138]을 포함한다. 변환기[144]는 또한 바람직하게 슬라이더[138]의 앞쪽 에지(leading edge)상에 위치한다. 슬라이더[138] 및 짐벌[130] 사이의 특정한 부착은 어떠한 소망의 방법으로도 달성될 수 있다. 간략하게, 한 실시예에서, 순응성 얇은 층(compliant sheer layer)이 부착제에 의해 슬라이더[138]의 상부 표면과 짐벌 결합 텅[136]의 하부 표면 사이에 바람직하게 결합된다. 상기 순응성 얇은 층(compliant sheer layer)은 슬라이더[138]와 짐벌 결합 텅[136]의 상대적인 측면 운동을 가능하게 한다. 상기 순응성 얇은 층은 바람직하게는 약 150 미크론(micron)의 두께를 가지는 마일라(mylar) 필름이다. 또한, 짐벌 결합 텅[136]은, 짐벌 결합 텅[136]에 슬라이더[138]가 부착되는 표면을 제공하는 설치 탭[146]과 함께 슬라이더[138]의 뒷쪽 에지에서 종료된다.
도 4a 및 4b는 슬라이더[138], 설치 탭[146], 및 슬라이더[138]을 설치 탭[146]에 설치하는 마이크로액추에이터[148] 및 [150]을 도시한다. 마이크로액추에이터[148] 및 [150]는, 기록 헤드를 제조하는데 사용되는 전형적인 박막 공정을 사용하여 슬라이더[138]의 앞쪽 에지 또는 표면상에 바람직하게 제조된다. 그리고, 마이크로액추에이터[148] 및 [150]는 슬라이더 설치 탭[146]에 연결된다. 바람직하게는, 마이크로액추에이터[148]은 슬라이더[138]의 앞쪽 에지의 제 1 측에 고정되고 마이크로액추에이터[150]은 슬라이더[138]의 앞쪽 에지의 반대 제 2 측에 고정된다. 그러나, 상기 앞쪽 에지의 한쪽에 위치한 단일 액추에이터가 사용될 수도 있다.
가요성(flexible) 케이블 어셈블리가 슬라이더[138]을 지지하는 로드 빔을 따라 바람직하게 배선된다. 상기 가요성 케이블 어셈블리는 변환기[144]에 적절한 신호를 인가하기 위한 도체들 및 또한 마이크로액추에이터[148] 및 [150]에 적절한 신호를 인가하기 위한 도체들을 포함한다. 마이크로액추에이터[148] 및 [150]에 연결된 도체들을 통해 인가된 전기적 신호들은 도 4a 및 4b의 페이지에 수직으로 연장되는 편축[152]에 대하여, 선택적으로 슬라이더[138]의 앞쪽 에지의 각 측과 설치 탭[146]사이의 액추에이터 슬라이더[138]에 대한 상대적 거리를 확장 및 축소시킨다. 편축[152]에 대해 슬라이더[138]를 동작시키는 것은 서스펜션[156]의 세로축에 대해 측면으로 변환기[144]를 이동시켜, 기록 및 판독 동작동안 디스크의 표면에 대해 변환기[144]의 미세한 위치 설정을 가능하게 한다.
도 4a 에서, 마이크로액추에이터[150]는 수축되고 마이크로액추에이터[148]는 확장되어 슬라이더[138]은 시계 방향으로 편축[152]에 대해 작동한다. 도 4b 에서, 마이크로액추에이터[150]는 확장되고 마이크로액추에이터[148]는 수축되어 슬라이더[138]은 반시계 방향으로 편축[152]에 대해 작동한다.
도 4c 은 메인 액추에이터(또는 음성 코일 모터) 및 디스크 표면에 대한 변환기[144]의 마이크로액추에이터 동작을 위한 다른 구성을 도시한다. 도 4c 에서, 슬라이더[138]는, 캔틸레버(cantilever)된 빔들[141]의 쌍 및 중간 텅[143]을 포함하는 서스펜션[139]을 통해 지지된다. 텅[143] 및 빔[141]은 그들위에 배치된 마주보는 마이크로액추에이터 [145] 및 [147]을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 마이크로액추에이터[145]는 자기 코일로 둘러싸인 자석편을 포함하는데, 상기 코일은 디스크 구동부내의 전력 공급부에 연결되어 있다. 마이크로액추에이터 구성요소[147]은 상호작용하는 자석편들을 포함한다. 그러므로, 상기 마이크로액추에이터 부재들[145]중 하나가 활성화될 때(상기 자석편을 둘러싸고 있는 코일을 통해 전류가 흐름으로써) 전자기적 힘이 발생되고 마이크로액추에이터 부재[145] 및 관련 상호작용 부재[147] 사이의 인력이 발생한다. 이것은 상기 캔틸레버된 빔들이 휘어져 상기 두개의 조각들이 더욱 가까워지도록 한다. 반대로, 다른 마이크로액추에이터 부재[145]가 활성화될 때, 상기 캔틸레버된 빔들은 반대 방향으로 휘어진다. 상기 활성화는 캔틸레버된 빔들이 선택적으로 화살표[149]가 지시하는 방향으로 휘도록 한다.
도 4d 는 마이크로액추에이터의 다른 구성을 도시한다. 도 4d는 도 4c과 유사하므로, 유사한 요소들은 동일한 번호를 사용한다. 그러나, 오직 하나의 상호작용적인 마이크로액추에이터[147]이 사용되고, 2 개의 마이크로액추에이터 엘리먼트[145]는 중간 텅[143]의 끝에 배치된다. 따라서, 마이크로액추에이터 부재[145]가 선택적으로 활성화되면, 엘리먼트[145]와 [147] 사이의 인력은 화살표[149]가 지시하는 방향으로 선택적으로 캔틸레버된 빔[141]을 휘도록 하는데 사용된다.
물론, 도 4a 내지 4d 에 관한 상기 설명에서, 마이크로액추에이터 부재는 용량적, 유체적, 또는 열적으로 활성화됨에 따라 휘도록 압전성(piezoelectric) 물질, 정전성(electrostatic) 물질등으로 구성될 수도 있다.
도 5 는 본 발명에 따른 서보 위치 제어 회로를 도시하는, 디스크 구동부[110]의 블록 다이어그램이다. 도 5 에 도시된 디스크 구동부[110]는 액추에이터 어셈블리[118], 디스크 팩[112], 각 헤드 짐벌 어셈블리와 관련된 마이크로액추에이터들(통칭해 마이크로액추에이터[158]), 전증폭기(preamplifier)[160], 데이터 및 클록 복구 회로[162], 에러 탐지 회로[164], 구동 제어부[166], 데이터 조절(conditioning) 회로[168], 서보 제어 처리부[170], 전력 증폭기[172], 선택적인 마이크로액추에이터 제어부[174]를 포함한다.
구동 제어부[166]는 바람직하게는 마이크로프로세서 또는 디지털 컴퓨터, 또는 다른 적합한 마이크로제어부이며, 다수의 구동부를 제어하는 호스트 시스템 또는 다른 구동 제어부에 버스[111]에 의해 연결된다.
디스크 팩[112]은, 다수의 동축적으로 배치된 디스크들[178]을 지지하는 스핀들[176]을 포함한다. 각 디스크[178]는 회전축[115]에 대해 스핀들[176]과 함께 회전하도록 설치된다. 각 디스크[178]는 제 1 표면[180] 및 제 2 표면[182]을 가진다. 표면[180] 및 [182]는 데이터를 수신해 트랙내에 인코딩되는 선속 반전들의 형태로 저장하는 동심 트랙들을 포함한다.
도 2 및 3 에 관련된 설명에서, 액추에이터 어셈블리[118]는 다수의 액추에이터 암[126]을 지지하는 베이스 부분[122]을 포함한다. 각 액추에이터 암[126]은 상기 로드 빔[128]들중 적어도 하나에 연결된다. 로드 빔[128]은 디스크 표면의 트랙내의 데이터를 액세스하기 위하여 상응하는 디스크 표면[180] 또는 [182]위의 헤드 짐벌 어셈블리[116](도 3에 표시된)의 각 하나씩을 지지한다. 각 짐벌 어셈블리는 또한 전술한 바와 같이, 디스크[178]상의 다수의 다른 트랙들중 하나 또는 한 트랙의 내부에 헤드 짐벌 어셈블리의 상기 변환기들을 위치시키기 위하여 적어도 하나의 마이크로액추에이터[158]를 포함한다.
동작시, 구동 제어부[112]는 전형적으로, 1 이상의 디스크들[178]의 소정의 부분이 액세스될 것이라는 것을 지시하는 명령 신호를 호스트 시스템에서 수신한다. 상기 명령 신호에 따라, 구동 제어부[166]는 서보 제어 처리부[170]에 위치(또는 참조) 신호[165]를 제공한다. 상기 신호는 액추에이터 어셈블리[118]가 헤드 짐벌 어셈블리[116]를 위치시킬 특정한 실린더를 지시한다. 서보 제어 처리부[170]은 상기 위치 신호를 아날로그 신호로 변환하고 상기 신호는 전력 증폭기[172]에 의해 증폭되고 액추에이터 어셈블리[118]내의 음성 코일 모터에 제공된다. 상기 아날로그 위치 신호에 따라, 액추에이터 어셈블리[118]은 로드 빔들[128] 및 관련된 헤드 짐벌 어셈블리[116]을 소망한 실린더 위로 위치시킨다.
헤드 짐벌 어셈블리[116]는, 판독될 디스크의 각 트랙의 선택된 부분에 저장된 내장형 서보 위치 데이터, 및 판독될 디스크의 선택된 부분에서 액세스될 일반적인 데이터에서 데이터를 포함한 판독 신호를 발생시킨다. 상기 판독 신호는 전증폭기[160]에 공급되고 상기 전증폭기는 상기 판독 신호를 증폭하고 이 신호를 데이터 및 클록 복구 회로[162]에 공급한다. 데이터 및 클록 복구 회로[162]는, 공지된 방법으로 디스크 표면에 데이터가 기록될 때 디스크 표면상에 인코딩된 판독 신호에서 데이터를 복구한다. 물론, 데이터 및 클록 복구 회로[162]는 PRML 채널, 또는 다른 적합한 타입의 판독 채널일 수 있다.
일단 데이터가 복구되면, 출력[167]을 제공하고 디스크에서의 데이터 판독에서 에러가 발생하는지를 탐지하는 에러 탐지 회로[164]에 제공된다. 에러들은 공지된 방법으로 에러 탐지 회로[164] 또는 구동 제어부[166], 혹은 상기 두 장치의 조합에 의해 정정된다.
헤드 위치 설정동안, 구동 제어부[166]는 위치 신호를 서보 제어 처리부[170]에 제공하여 액추에이터 어셈블리[118]이 헤드 짐벌 어셈블리[116]을 선택된 실린더로 위치되도록 한다. 섹터 서보 위치 설정 구동(또는 내장형 서보 위치 설정 구동)에 있어서, 디스크 표면들의 각 섹터의 부분은 위치 정보를 가지고 있는데, 상기 정보는 상기 부분에 인코딩되고 데이터 헤드를 통해 판독되고 판독 채널을 통해 서보 제어 처리부[170]에 제공된다. 상기 위치 설정 정보는 데이터 헤드가 비행하고 있는 특정한 트랙을 지시하는 대략적인 위치 정보를 제공할 뿐만 아니라, 또한 더욱 양호한 위치 설정을 위하여 상기 서보 제어 처리부에 동조 피드백(tuning feedback)을 제공한다. 서보 제어 처리부[170]는 디스크로부터의 위치 정보 판독에 반응하고 그에 따라 헤드 짐벌 어셈블리[116]을 위치시킨다.
바람직한 실시예에서, 서보 제어 처리부[170]은 덜 정밀한 액추에이터를 제어하는데 사용될 뿐만 아니라 마이크로액추에이터[158]을 제어하는데 사용된다. 다른 실시예에서, 별도의 마이크로액추에이터 제어부(또는 다수의 별도 마이크로액추에이터 제어부들)[174]는 구동 제어부[166]에서의 위치 요청 신호 및 디스크에서의 내장된 위치 정보 판독에 반응하여 마이크로액추에이터[158]을 제어하기 위해 제공된다.
디스크에 정보를 기록하기 위하여, 구동 제어부[166]은 디스크 팩[112]에 기록될 정보의 위치뿐만 아니라 기록될 실제적인 데이터를 수신한다. 위치 정보는 상응하는 디스크 표면들에 대해 데이터 헤드들을 대략적으로 위치시키기 위하여 참조 신호로서 서보 제어 처리부[170] (및 선택적으로 마이크로액추에이터 제어부(들)[174])에 제공된다. 그후, 구동 제어부[166]은 데이터 조절 회로[168]에 기록될 데이터를 제공한다. 상기 조절 회로는 공지의 방법으로 디스크 표면에 데이터가 기록되도록 헤드 짐벌 어셈블리[116]의 특정 변환기에 출력[169]의 정보를 제공한다.
상기 바람직한 실시예에서, 마이크로액추에이터[158]은 액추에이터 어셈블리[118]에 의해 지지되는 모든 2 개의 헤드 어셈블리[116] 사이의 최악의 기계적 정렬 오차를 초과하는 운동 범위를 가진다. 더욱 바람직한 실시예에서는, 각 마이크로액추에이터[158]은 한 트랙 폭을 초과하는, 더욱 바람직하게는 다수의 트랙 폭들을 초과하는 운동 범위를 가진다. 또한 상기 바람직한 실시예에서, 디스크 구동부[110](도 5 에 도시된 실시예에서, 전증폭기[160], 데이터 및 클록 복구 회로[162] 및 에러 탐지 회로[164]를 포함)에 제공된 판독 채널은 동시적이고 병렬인 데이터 신호들을 수신하고 상기 데이터들을 병렬로 처리하고, 또한 호스트 시스템 및/또는 구동 제어부[166]에 병렬로 제공할 수 있는 능력이 있다. 더우기, 바람직한 실시예에서, 데이터 조절 회로[168]은, 또한 병렬이며 동시적인 기록 동작을 실행하기 위하여 상기 데이터 헤드들에 다수의 병렬이며 동시적인 기록 신호를 제공하는데 적합하다. 더욱이, 바람직한 실시예에서, 서보 제어 처리부[170] 및 선택적인 마이크로액추에이터 제어부(들)[174]은, 다수의 헤드들이 디스크 팩[112]의 다수의 디스크 표면들의 트랙과 동시적으로 정렬될 수 있도록 모든, 적어도 다수의 마이크로액추에이터들을 동시적으로 위치시키기 위하여 마이크로액추에이터[158]에 위치 설정 신호들을 동시적으로 제공하는데 적합하다.
상기 배치로, 많은 장점들이 본 발명에 의해 이루어진다. 예를 들면, 정확한 위치 제어는 다수의 데이터 헤드들 각각에 대해 달성될 수 있다. 이것은 다수의 데이터 헤드들의 정확하고 동시적인 트랙 미행을 가능하게 하여 병렬 판독 및 기록 동작을 가능하게 한다. 더욱이, 마이크로액추에이터 동작의 대역폭은 음성 코일 모터의 대역폭보다 매우 크므로, 본 발명은 주어진 디스크의 트랙 밀도를 매우 증가시키는 능력을 제공한다. 이것은 상기 능력이 음성 코일 모터만을 사용하는 것에 비해 매우 우수한 형태로, 베어링 비선형성 및 현재 기술의 트랙 밀도를 제한하는 문제들을 수용하기 때문이다.
더욱이, 바람직한 실시예에서, 각 마이크로액추에이터는 다수의 데이터 트랙들을 초과하는 운동 범위를 가진다. 상기 마이크로액추에이터는 짧은 탐색 동작(상기 마이크로액추에이터의 운동 범위내의 트랙을 탐색하는 탐색 동작)을 수행하는데 사용될 수 있다. 이것은 디스크 구동부내의 구조상의 모드의 여기(excitation)을 최소화하고 상기 짧은 탐색동안 더욱 높은 대역폭 서보-제어를 가능하게 한다.
마이크로액추에이터[158]은 본 발명에 따른 수많은 방식으로 제어될 수 있다. 예를 들면, 종래의 디스크 구동부내의 음성 코일 모터는 단일 입/출력 (SISO) 시스템인 서보 제어부에 의해 제어된다. 상기 입력은 내장된 서보 데이터에서 취해진 헤드 위치 수치이고, 출력은 전형적으로 전력 증폭기[172]를 통해 음성 코일 모터를 구동한다. 그러나, 마이크로액추에이터[158]을 제어함에 있어서, 본 발명의 서보 제어 시스템은 다중 입력 및 다중 출력을 가진다. 상기 입력은 헤드가 비행하고 있는 내장된 서보 정보에서의 판독된 헤드 위치를 포함하고 또한 선택적으로 음성 코일 모터(또는 덜 정밀한 액추에이터)에 대한 1 이상의 마이크로액추에이터의 상대적 위치들을 포함할 수도 있다. 상기 다중 출력들은 단일의 덜 정밀한 위치부(positioner, VCM) 및 N 개의 마이크로액추에이터를 구동하는 출력을 포함한다.
본 발명에 따른 상기 SISO 서보 제어 시스템에서 다중 입력 다중 출력(MIMO) 서보 제어 시스템으로의 전환은 바람직한 실시예에서 일반적인 표준 비례-적분-비율(PID) 제어를 따를 수 있다. 상기 PID 제어를 분산시키는데 있어서, 별도의 PID 제어 루프가 각 마이크로액추에이터 채널에 대해 제공되고, 하나가 VCM(덜 정밀한 액추에이터)에 제공된다. 상기와 같은 시스템이 도 6 에 도시되어 있다.
도 6 은 모든 헤드들(헤드 0 ∼ 헤드 N)에 대한 헤드 위치들[171]을 입력으로서 수신하는 PID 제어부로 구현된 서보 제어 처리부[170]를 도시한다. 상기 PID 제어부의 출력은 액추에이터 어셈블리(또는 E-블록)[118]를 구동하는 음성 코일 모터[173]에 연결된다. 도 6 은 또한 액추에이터 어셈블리[118]에 연결된 각 마이크로액추에이터(0∼N)에 대한 개별적인 마이크로액추에이터 PID 제어부(O∼N)[175]를 포함하는 것을 도시한다. 마이크로액추에이터 PID 제어부[175] 각각에 대한 입력은 관련 헤드(relevant head)에서의 헤드 위치[171] 및 음성 코일 모터에 대한 상기 헤드의 상대적 위치(relative position)[179]를 포함한다. 도 6 은 또한 마이크로액추에이터[158](마이크로액추에이터 0 ∼ 마이크로액추에이터 N)을 도시한다. 상기 각 마이크로액추에이터는 헤드 181(헤드 0 ∼ 헤드 N)에 연결되어 있다. 또한, 상기 각 마이크로액추에이터는, 음성 코일 모터(또는 액추에이터 어셈블리[118])에 대해 마이크로액추에이터의 상대적 위치를 감지하는 관련된 상대적 위치 센서[183]를 포함한다. 상기 상대적 위치 센서[183]는 용량성(capacitive) 센서 또는 모든 적합한 타입의 위치 센서와 같은 모든 적합한 센서를 포함한다.
다수의 데이터 헤드들이 동시에 위치되는 본 구조에 따르는 잠재적인 문제점은, 하나의 데이터 헤드의 위치 설정이 인접 또는 가장 가까운 다른 데이터 헤드들의 동시적인 위치 설정에 의해 영향을 받을 수 있다는 것이다. 높은 대역폭 위치 설정은 구동부의 구조적인 모드를 여기할 수 있으며 인접 데이터 헤드들의 위치 설정을 간섭할 수 있는 진동 또는 다른 간섭을 발생시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 서보 제어 처리부[170] 또는 마이크로액추에이터 제어부[174]가 액추에이터 어셈블리[118]상의 다른 데이터 헤드들의 움직임을 담당한다.
도 6 에 도시된 분산된 PID 기술은 예를 들면 작은 수의 마이크로액추에이터가 동시에 위치될 때만 바람직할 수 있다. 그러나, 갯수가 매우 많아지면, 상기 분산된 시스템은 최적의 서보 위치 설정을 제공하지 못하고 동조하는 것이 더욱 복잡하게나 어려워질 것이다.
상기 각 헤드들은 다른 것들과 기계적으로 독립되어 교차 결합(cross-coupling)이 좋지 않은 위치 설정을 야기할 정도로 충분한 크기까지 생성되지 않는다면, 상기와 같은 분산된 PID 구조가 바람직할 것이다. 예를 들면, 상기 E-블록은 강성(stiffness) 및 댐핑(damping) 특성을 가지도록 재구성되어 인접 또는 가장 가까운 헤드들이 개별적으로 위치될 때 서로 영향을 미치지 않는다.
그러나, 상기와 같은 독립이 없다면, 도 6 에 관해 기술된 개별적인 PID 제어부 배치는 최적의 성능을 제공하지 못할 것이다. 더욱 우수한 배치는 디지털 신호 처리부(DSP)로 구현된 MIMO 서보 제어부를 포함하는 단일 서보 제어부를 포함한다. 상기 DSP 는 각 헤드의 헤드 위치, 각 마이크로액추에이터의 상대적 위치, 및 호스트 제어부 또는 디스크 구동 제어부[166]중 하나에서의 참조 신호를 지시하는 입력들을 가진다.
도 7 은 서보 제어 처리부[170] 및 마이크로액추에이터 제어부[174]가 상기 단일 서보 제어부로 조합되어 DSP[190]으로 구현된 실시예를 도시한다. 유사한 구성 요소는 도 6 에 도시된 것과 같은 번호를 사용한다. DSP[190]은 입력 신호로 각 헤드에 대한 헤드 위치 및 각 헤드와 관련된 마이크로액추에이터의 상대적 위치와 함께 호스트 시스템 또는 디스크 구동 제어부[166]에서의 참조 신호를 수신한다. DSP[190]에서의 출력은 각 마이크로액추에이터[158]과 관련된 개별적인 마이크로액추에이터 제어 신호, 및 전체 액추에이터 어셈블리[118]을 위치시키기 위해 음성 코일 모터에 제공되는 대략적인 위치 설정 신호를 포함한다.
바람직한 실시예에서, DSP[190]는 헤드 위치 및 각 헤드에 관련된 상대적 위치를 고려할 뿐만 아니라, 각 헤드와 관련된 각 액추에이터에 마이크로액추에이터 출력을 공급시 인접 또는 가장 가까운 헤드들의 움직임을 고려한다(즉, 헤드의 교차-결합을 고려한다). 상기 방법에서, DSP[190]은 개별적인 각 헤드를 위치시킬 때 구조 모드 여기(structural mode excitation)을 고려한다.
도 7 에 도시된 상기 DSP[190]는 바람직하게 모델-기반 알고리즘을 구현한다. 도 8(예를 들면 블록[191]∼[199])는 DSP[190]이 구현된 서보 제어 시스템을 개선한 본 발명에 따른 한 방법을 예시하는 흐름도이다. 디스크 구동부의 구조 역학을 기술하는 미분 방정식들의 집합인 모델이 먼저 구성되었다. 이것은 도 8 의 블록[192]로 지시된다.
상기 모델 구성에서, 구동 역학에 대한 정확한 지식을 알고 있는 것이 바람직하다. 상기 지식은 경험적/측정된 데이터를 사용하여 얻어진다. 상기 타입의 정보는 시스템 모델내의 파라미터들을 정의하는데 사용되고, 모든 상기 정보들은 제 1 원칙들(또는 미분 방정식들)에서 모델을 구성하는데 사용된다.
그 다음, 불확실성 설명이 상기 디스크 구동부에 대해 구성된다. 이것은 도 8 의 블록[194]로 도시되어 있다. 상기 불확실성 설명은 다수의 구동부와 관련된, 변이에 따른 구동 동작을 변환하도록 구성된다. 상기 데이터는 블록[192]에 구성된 모델을 수정하는데 사용된다.
다음으로, 시스템의 성능 목적이 특정된다. 이것은 도 8 의 블록[196]으로 지시된다. 상기 목적들은, 디스크 구동부에 다양한 방식으로 구현될 수 있는 제어 알고리즘의 개발을 완료시키고 최적화시키는데 현존하는 상업적으로 이용되는 도구들을 가지고 상기 모델이 적합하다는 것을 보장하도록 제공된다.
최종적으로, 상기 모델은 상업적으로 이용되는 최적화 소프트웨어를 사용하여 최적화된다. 이것은 도 8 의 블록[198]에 의해 지시된다.
상기와 같은 제어 시스템의 특정한 구현은 특정한 적용예, 구동 변수, 및 구동부를 정의하는 물리적인 정보에 좌우되고 달라질 것이다.
상기 모델-기반 제어부는 전술한 것 외에, 분산된 PID 제어 구조에 비해 소정의 장점들을 제공한다. 예를 들면, 분산된 PID 제어 구조에서는, 제조후 경험적 데이터가 제어부를 동조하기 위해 반드시 사용되어야 한다. 상기 모델-기반 제어부에서는 경험적 데이터는 상기 모델을 설계하는데 사용되고 상기 모델에서 제어부를 직접적으로 합성한다. 그러므로, 상기 경험적인 데이터는 제조 단계후 보다는 설계 단계에서 고려된다. 그러나, PID 제어 구조는 본 발명의 서보 제어 알고리즘을 수행하기 위해 구현될 수 있다.
전술한 알고리즘이 선형적이라는 것을 주목하기 바란다. 그러나, 본 발명은 비선형적인 알고리즘의 사용도 고려하고 있다.
도 9a 및 9b 는 본 발명에 따른 순차적인 데이터 전달을 기술하는 흐름도(예를 들면, 블록[200]∼[233])를 도시한다. 도 9a 및 9b 에서, 6-헤드 구동부상의 순차적인 데이터 전달, 실린더[100]에서의 헤드[3]의 시작, 및 실린더[101]의 헤드[0]에서의 정지가 기술된다. 바람직한 실시예에서, 구동 제어부[166](또는 호스트 시스템)는 참조 또는 공통 신호를 먼저 서보 DSP[190]에 제공하며, DSP[190]는 상기 신호에 의해 헤드[3]이 실린더[100]위로 위치하도록 액추에이터 어셈블리[118]를 움직이게 한다. 상기의 내용은 도 9a 의 블록[201]로 도시되어 있다. 덜 정밀한 액추에이터 및 헤드[3] 상의 마이크로액추에이터를 사용하여, 서보 DSP[190]은 헤드[3]을 정교하게 실린더[100]의 데이터 트랙의 중심에 위치시킨다. 그리고 나서, 서보 DSP[190]은 제어부[166]에 데이터 전달이 시작될 수 있다는 것을 지시한다. 이것은 블록[202] 및 [204]로 도시되어 있다.
헤드[3]을 사용하여 실린더[100]과 관련된 데이터의 전달 동안, 구동 제어부[166]은 헤드[4]를 서보 채널로 선택한다. 서보 DSP[190]는, 헤드[4]로 내장된 서보 데이터를 판독함으로써 헤드[4]와 관련된 마이크로액추에이터를 조정하고, 실린더[100]의 데이터 트랙의 중심위에 헤드[4]를 정교하게 위치시키기 위하여 디스크의 1 회전에 해당하는 시간을 가진다. 이것은 블록[206]으로 도시되어 있다. 헤드[4]가 정교하게 위치되고 헤드[3]을 사용한 데이터 전달의 나머지 동안, 서보 DSP[190]은 메인 액추에이터를 제어하여 상기 메인 액추에이터를 헤드[3]이 비행하고 있는 실린더[100]위의 트랙의 중심과 헤드[4]가 비행하고 있는 실린더[100]위의 트랙의 중심 사이의 중간에 놓이도록 한다. 이것은 블록[208] 및 [210]에 의해 지시된다.
구동 제어부[166]가 헤드[3]을 사용한 데이터 전달을 완성하면, 기록/판독 채널은 자동적으로 헤드[3]에서 헤드[4]로 스위칭되고, 상기 회로는 자동적으로 헤드[3]에 연결된 서보 채널이 헤드[5]에 연결되도록 스위칭한다. DSP[190]은 헤드[4]가 실린더[100]의 데이터 트랙의 중심에 유지되도록 계속하여 메인 액추에이터 및 헤드[4]와 관련된 마이크로액추에이터를 위치시킨다.
실린더[100]위의 헤드[4]를 사용한 데이터의 전달이 수행되는 동안, 서보 DSP[190]은 헤드[5]를 사용하여 내장된 서보 정보를 판독하는 것을 시작하고, 헤드[5]와 관련된 마이크로액추에이터를 조정하여 실린더[100]상의 데이터 트랙의 중심에 헤드[5]를 정교하게 위치시키도록 한다. 이것은 블록[212] 및 [214]로 지시된다. 헤드[5]가 정교하게 위치된 후 및 헤드[4]에 의한 데이터 전달 동안, 서보 DSP[190]은 메인 액추에이터를 데이터 헤드 [4] 및 [5] 사이의 중간에 위치시킨다. 이것은 블록 [216] 및 [218]로 도시되어 있다.
구동 제어부[166]가 헤드[4]로 데이터 전달을 완료하면, 판독/기록 채널은 자동적으로 헤드[4]에서 헤드[5]로 스위칭되고, 헤드[4]에 연결되어 있던 세보 채널은 헤드[0]으로 연결된다. 이것은 블록[220]으로 지시되어 있다.
서보 DSP[190]은 계속하여 메인 액추에이터 및 헤드[5]와 관련된 마이크로액추에이터를 실린더[100]상의 트랙의 중심에 위치하도록 유지한다. 데이터가 실린더[100]위의 헤드[5]로 구동 제어부[166]에 의해 전달되는 동안, 서보 DSP[190]은 헤드[0]에서 서보 데이터를 판독하기 시작하고 헤드[0]을 실린더[101]위에 위치시킨다. 서보 DSP[190]는 헤드[0]과 관련된 마이크로액추에이터를 조정하여 헤드[0]을 실린더[101]에 관련된 트랙의 중심 위에 위치시킨다. 이것은 블록[222]로 도시된다.
헤드[5]에 의한 데이터 전달 동안, 서보 DSP[190]은 실린더[100]위의 헤드[5]와 실린더[101]위의 헤드[0] 사이의 중간 위치로 메인 액추에이터를 천천히 움직인다. 구동 제어부[166]가 헤드[5]로 데이터 전달을 완료하면, 판독/기록 채널은 바람직하게 헤드[5]에서 헤드[0]으로 스위칭된다. 그리고, 데이터 전달은 헤드[0]을 사용하기 시작한다. 이것은 블록[228]로 지시된다. 헤드[0]으로의 데이터 전달이 완료되자마자, 상기 순차적인 전달은 종료된다. 이것은 블록[230] 및 [232]로 도시된다.
도 10 은 본 발명의 다른 면을 도시한다. 도 10 은 (블록[234-243]에서) 병렬 판독 또는 기록 동작을 도시한다. 먼저 DSP[190]는 액세스될 특정 실린더를 지시하는 참조 신호를 수신하고, 모든 데이터 헤드들이 실린더[100]위에 대략적으로 위치하도록 메인 액추에이터를 움직인다. 이것은 도 10 의 블록[235]로 도시되어 있다. 그후, DSP[190]은 모든 마이크로액추에이터를 제어하여 모든 헤드들(또는 동시적인 병렬 데이터 전달이 실행되는 모든 헤드들)이 독립적으로 실린더[100]에 관련된 데이터 트랙들의 중심위에 위치하도록 한다. 일단 모든 헤드들이 중심에 위치되면, 동시적이고 병렬의 데이터 전달이 시작된다. 이것은 블록[236], [238], 및 [240]으로 도시된다. 상기 모든 헤드들에 의한 데이터 전달이 완료되면, 상기 병렬 전달이 종료된다. 이것은 블록[242]로 지시된다.
본 발명은 디스크 구동부[110]내의 적어도 하나의 디스크[178]의 다수의 표면에 관련된 정보를 전달하는 방법을 포함한다. 상기 표면들은 내장된 서보 정보를 가지고 있다. 상기 방법은 각 헤드가 상기 다수의 디스크 표면들중 하나에 상응하는 다수의 데이터 헤드들[116]을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 데이터 헤드[116]는 정보를 상기 표면에 기록하고 상기 표면에서 정보를 판독한다. 데이터 헤드들[116]은 내장된 서보 정보를 사용하여 상응하는 표면에 대해 동시적으로 위치된다. 데이터는 다수의 데이터 헤드들[116]을 사용하여 상응하는 표면들에 대해 동시적으로 전달된다.
디스크 구동부[110]는 바람직하게는 상기 다수의 데이터 헤드들[116]의 각각과 관련된 적어도 하나의 마이크로액추에이터로 이루어진 다수의 마이크로액추에이터들(0∼N)를 포함하고, 상기에서 동시적인 위치 설정은 상응하는 표면상의 서보 정보에 따라 상응하는 데이터 헤드들[116]을 이동시키도록 마이크로액추에이터(0∼N)를 제어하는 것을 포함한다. 상기 방법은 또한 바람직하게 적어도 하나의 다른 데이터 헤드[116]의 움직임에 따라 상응하는 데이터 헤드들[116] 각각을 이동시키도록 마이크로액추에이터(0∼N)를 제어하는 것을 포함한다.
또한, 바람직한 실시예에서, 디스크 구동부[110]은 상응하는 표면에 대한 다수의 데이터 헤드들[116]을 대략적으로 위치시키기 위하여 덜 정밀한 액추에이터(VCM)을 포함한다. 마이크로액추에이터(0∼N)을 제어하는 것은 덜 정밀한 액추에이터(VCM) 및 상기 각 다수의 마이크로액추에이터(0∼N)의 상대적 위치에 따라 상응하는 데이터 헤드[116]을 이동시키는 것을 포함한다. 상기 방법은 또한 바람직하게 덜 정밀한 액추에이터(VCM) 및 상기 각 다수의 마이크로액추에이터(0∼N)의 상기 상대적 위치를 감지하는 것을 포함한다.
본 발명은 또한 관련된 트랙에 대해 제 2 데이터 헤드[116]를 위치시키는 동안 제 1 데이터 헤드[116]를 통한 전달을 시작함으로써 단절되지 않는 순차적인 데이터 전달을 달성하는 방법을 포함한다. 상기 제 2 데이터 헤드[116]은 상기 제 1 데이터 헤드[116]를 통한 데이터 전달이 종료되었을 때 데이터 전달을 시작한다. 제 2 헤드에 의한 데이터 전달동안, 제 3 데이터 헤드가 위치된다. 트랙 경계선을 넘더라도 순차적인 데이터 전달이 끝날때까지 상기 과정은 계속된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 다중 입력, 다중 출력 서보 제어부[190]가 제공되고 상기 각 마이크로액추에이터(0∼N) 및 덜 정밀한 액추에이터(VCM)에 연결된다.
데이터 헤드들[116]은 바람직하게 위치 설정에 영향을 줄수 있는 데이터 헤드들[116] 사이의 교차 결합을 수용하도록 제어된다.
또한, 본 발명은 다수의 데이터 채널을 가진 디스크 구동부를 구성하기 위하여 서보 제어 알고리즘을 실현하는 것을 포함한다. 상기 서보 제어 알고리즘은 MIMO 서보 제어부[190]내에 구현된 모델-기반 알고리즘이다.
본 발명의 수많은 특성 및 장점들이 전술한 설명에서 본 발명의 다양한 실시예들의 구조와 기능을 설명하면서 기술되었지만, 상기 설명은 예시적인 것에 불과하며, 특허 청구 범위가 지시하는 본 발명의 범위내에서 수많은 변화와 변형이 가능할 수 있을 것이다. 예를 들면, 특정 엘리먼트들은, 본 발명의 범위내의 동일한 기능을 수행하는 디스크 구동부 또는 특정한 적용예에 따라 달라질 수 있다.

Claims (26)

  1. 다수의 데이터 헤드들 및 상기 데이터 헤드들 각각에 연결된 마이크로액추에이터를 포함하며, 상기 헤드들 각각은 디스크 구동부내의 적어도 하나의 디스크의 다수의 표면들중 하나에 상응하며, 그리고 상기 표면들은 서보 정보를 내장하는 다수의 데이터 헤드들을 가지는 디스크 구동부를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 다수의 표면들에 대한 동시적인 데이터 전달에 적합한 다수의 데이터 경로들을 제공할 수 있도록 상기 상응하는 디스크 표면들에 대한 상기 다수의 데이터 헤드들의 위치를 제어하기 위하여, 각 상응하는 표면상에 내장된 서보 정보에 따라 상기 마이크로액추에이터들의 움직임을 동시적으로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 동시적으로 제어하는 단계는,
    상기 상응하는 디스크 표면들에 대한 상기 다수의 각 데이터 헤드들의 위치가 상기 다수의 데이터 헤드들중 다른 헤드의 움직임에 따라 제어되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 위치가 제어되는 단계는,
    상기 다수의 각 데이터 헤드들과 상기 다수의 데이터 헤드들중 다른 헤드 사이의 교차-결합(cross-coupling)을 수용하기 위하여, 상기 상응하는 디스크 표면들에 대한 상기 다수의 각 데이터 헤드들의 위치를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부 제어 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 위치가 제어되는 단계는,
    상기 다수의 데이터 헤드들중 복수의 다른 헤드들의 움직임에 따라 상기 상응하는 디스크 표면들에 대한 상기 다수의 각 데이터 헤드들의 위치를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부 제어 방법.
  5. 디스크 구동부내의 적어도 하나의 디스크의 다수 표면들에 대해 정보를 전달하는 방법으로 상기 표면들은 내장된 서보 정보를 가지는 정보 전달 방법에 있어서,
    상기 표면들에 정보를 기록하고 상기 표면들에서 정보를 판독하기 위하여 다수의 데이터 헤드들을 제공하는 단계를 포함하는데, 상기 각 데이터 헤드들은 상기 다수의 표면들중 하나에 상응하며;
    상기 내장된 서보 정보를 사용하여 상기 상응하는 표면들에 대해 상기 다수의 각 데이터 헤드들을 동시적으로 위치시키는 단계; 및
    상기 다수의 데이터 헤드들을 사용하여 상기 상응하는 표면들에 대해 정보를 동시적으로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부내의 디스크 표면들에 정보를 전달하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 디스크 구동부는, 하나의 마이크로액추에이터가 상기 다수의 데이터 헤드들 중 상응하는 한 데이터 헤드와 동작적으로 연결되는 다수의 마이크로액추에이터들을 포함하며, 상기 다수의 각 데이터 헤드들을 동시적으로 위치시키는 단계는, 상기 상응하는 표면들 상의 상기 서보 정보에 따라 상기 상응하는 데이터 헤드들을 이동시키기 위하여 상기 마이크로액추에이터들을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부내의 디스크 표면들에 정보를 전달하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 마이크로액추에이터들을 제어하는 단계는,
    상기 데이터 헤드들중 1 이상의 다른 데이터 헤드의 움직임에 따라 상기 상응하는 데이터 헤드들을 이동시키기 위하여 상기 마이크로액추에이터들을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부내의 디스크 표면들에 정보를 전달하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 디스크 구동부는 상기 상응하는 표면들에 대해 상기 다수의 데이터 헤드들을 대략적으로 위치시키는 덜 정밀한 액추에이터를 포함하며, 상기 마이크로액추에이터들을 제어하는 단계는,
    상기 덜 정밀한 액추에이터 및 상기 다수의 각 마이크로액추에이터들의 상대적 위치들에 따라 상기 상응하는 데이터 헤드들을 이동시키기 위하여 상기 마이크로액추에이터들을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부내의 디스크 표면들에 정보를 전달하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 마이크로액추에이터들을 제어하는 단계는,
    상기 덜 정밀한 액추에이터 및 상기 다수의 각 마이크로액추에이터들의 상대적 위치들을 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부내의 디스크 표면들에 정보를 전달하는 방법.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 정보를 동시적으로 전달하는 단계는,
    상기 다수의 데이터 헤드들을 사용하여 상기 상응하는 표면들상의 트랙들에 정보를 동시적으로 기록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부내의 디스크 표면들에 정보를 전달하는 방법.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 정보를 동시적으로 전달하는 단계는,
    상기 다수의 데이터 헤드들을 사용하여 상기 상응하는 표면들상의 트랙들에서 정보를 동시적으로 판독하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부내의 디스크 표면들에 정보를 전달하는 방법.
  12. 디스크 구동부내의 적어도 하나의 디스크의 다수 표면들에 대해 정보를 순차적으로 전달하는 방법에 있어서,
    제 1 디스크 표면상의 제 1 트랙위에 제 1 데이터 헤드를 위치시키는 단계;
    상기 제 1 디스크 표면상의 제 1 트랙에 대해 상기 제 1 데이터 헤드로 데이터 전달을 시작하는 단계;
    상기 제 1 디스크 표면상의 제 1 트랙에 데이터를 전달하는 동안, 제 2 디스크 표면상의 제 1 트랙위에 제 2 데이터 헤드를 위치시키는 단계; 및
    상기 제 2 데이터 헤드를 위치시킨후, 상기 제 2 디스크 표면상의 제 1 트랙에 대해 제 2 데이터 헤드로 데이터 전달을 시작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부내의 디스크 표면들에 정보를 순차적으로 전달하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 데이터 헤드를 위치시키는 단계 이전에, 상기 제 1 디스크 표면상의 제 1 트랙의 위치에 따라 메인 액추에이터로 상기 디스크 표면들에 대해 상기 다수의 데이터 헤드들을 이동시키는 단계; 및
    상기 제 2 데이터 헤드를 위치시키는 단계 이후에, 상기 제 1 데이터 헤드의 위치 및 제 2 데이터 헤드의 위치에 따라 상기 메인 액추에이터를 위치시키는 것을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부내의 디스크 표면들에 정보를 순차적으로 전달하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 데이터 헤드로 데이터 전달을 시작하는 단계는,
    상기 제 1 디스크 표면상의 제 1 트랙에 데이터 전달이 완료된 후 상기 제 2 데이터 헤드로 데이터 전달을 시작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부내의 디스크 표면들에 정보를 순차적으로 전달하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 데이터 헤드로 데이터 전달을 하는 동안 상응하는 디스크 표면상의 소망한 트랙위에 후속의 데이터 헤드를 위치시키는 단계; 및
    상기 제 2 데이터 디스크 표면상의 제 1 트랙에 데이터 전달이 완료된 후에 상기 상응하는 디스크 표면상의 상기 소망한 트랙에 대해 상기 후속의 데이터 헤드로 데이터 전달을 시작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부내의 디스크 표면들에 정보를 순차적으로 전달하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    이전 데이터 헤드들에 의한 데이터 전달 동안 상응하는 디스크 표면들상의 트랙들에 대해 다음 후속의 데이터 헤드들을 반복적으로 위치시키는 단계; 및
    상기 상응하는 디스크 표면들상의 트랙들에 대한 데이터 전달이 이전 데이터 헤드들에 의해 완료된 후 상기 다음 후속의 데이터 헤드들로 데이터 전달을 시작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부내의 디스크 표면들에 정보를 순차적으로 전달하는 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 디스크 표면상의 제 1 트랙은 제 1 실린더내에 존재하며,
    상기 제 2 데이터 헤드를 위치시키는 단계는,
    상기 제 1 실린더내의 제 1 트랙에 대해 상기 제 1 데이터 헤드로 데이터를 전달하는 동안 제 2 실린더내의 트랙위에 상기 제 2 데이터 헤드를 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부내의 디스크 표면들에 정보를 순차적으로 전달하는 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 데이터 헤드들과 관련된 제 1 및 제 2 마아크로액추에이터를 각각 제공하는 단계를 더 포함하며, 상기 제 2 데이터 헤드를 위치시키는 단계는 상기 제 2 마이크로액추에이터로 상기 제 2 데이터 헤드를 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부내의 디스크 표면들에 정보를 순차적으로 전달하는 방법.
  19. 다수의 데이터 헤드들 및 다수의 디스크 표면들을 가지며 상기 각 데이터 헤드는 하나의 상기 디스크 표면과 관련되는 디스크 구동부내의 서보 시스템에 있어서,
    상기 디스크 표면들에 대해 상기 다수의 데이터 헤드들을 위치시키기 위하여 상기 다수의 데이터 헤드들과 연결된 덜 정밀한 액추에이터;
    상기 각 데이터 헤드에 관련된 마이크로액추에이터; 및
    상기 마이크로액추에이터의 작용에 의해 상기 관련된 데이터 헤드들의 위치를 제어하기 위하여 상기 각 마이크로액추에이터들에 출력 신호를 제공하는 다중-입력, 다중-출력(MIMO) 서보 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부 서보 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 MIMO 서보 제어부는,
    집중된 모델-기반(centralized, model-based)의 서보 제어부인 것을 특징으로 하는 디스크 구동부 서보 시스템.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 MIMO 서보 제어부는,
    상기 덜 정밀한 액추에이터에 연결되며, 상기 덜 정밀한 액추에이터의 동작에 따라 상기 다수의 데이터 헤드들의 위치를 제어하기 위하여 상기 덜 정밀한 액추에이터에 출력 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부 서보 시스템.
  22. 제 19 항에 있어서, 상기 MIMO 서보 제어부는,
    적어도 부분적으로는, 상기 각 마이크로액추에이터들의 위치를 상기 마이크로액추에이터들중 다른 마이크로액추에이터의 움직임에 따라 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부 서보 시스템.
  23. 제 19 항에 있어서, 상기 MIMO 서보 제어부는,
    상기 상응하는 디스크 표면들상의 선택된 트랙들위에 상기 다수의 데이터 헤드들을 동시적으로 위치시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부 서보 시스템.
  24. 제 19 항에 있어서, 상기 MIMO 서보 제어부는,
    상기 데이터 헤드들 및 상기 상응하는 디스크 표면들 사이의 연속적이고 순차적인 데이터 전달을 수행하기 위하여 상기 다수의 각 데이터 헤드들을 위치시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부 서보 시스템.
  25. 제 19 항에 있어서, 상기 마이크로액추에이터들은 상기 관련된 데이터 헤드들의 위치를 지시하는 출력 위치 신호들을 제공하며, 상기 MIMO 서보 액추에이터는 상기 출력 위치 신호들에 따라 상기 데이터 헤드들을 위치시키기 위해 상기 마이크로액추에이터들을 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부 서보 시스템.
  26. 제 21 항에 있어서,
    다수의 상대적 위치 감지부들을 더 포함하는데, 하나의 상기 상대적 위치 감지부는 상기 다수의 각 마이크로액추에이터와 관련되고 상기 덜 정밀한 액추에이터에 대한 상기 관련된 마이크로액추에이터의 상대적 위치를 감지하며, 상기 MIMO 서보 제어부는 상기 감지된 상대적 위치들에 따라 상기 다수의 데이터 헤드들의 위치를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디스크 구동부 서보 시스템.
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