KR20020008083A - 디스크 저장 장치 - Google Patents

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KR20020008083A
KR20020008083A KR1020010043563A KR20010043563A KR20020008083A KR 20020008083 A KR20020008083 A KR 20020008083A KR 1020010043563 A KR1020010043563 A KR 1020010043563A KR 20010043563 A KR20010043563 A KR 20010043563A KR 20020008083 A KR20020008083 A KR 20020008083A
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KR
South Korea
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signal
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head
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Application number
KR1020010043563A
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Inventor
이나지도시오
고소히로시
Original Assignee
모리시타 요이치
마쓰시타 덴키 산교 가부시끼 가이샤
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Publication date
Application filed by 모리시타 요이치, 마쓰시타 덴키 산교 가부시끼 가이샤 filed Critical 모리시타 요이치
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    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B21/00—Head arrangements not specific to the method of recording or reproducing
    • G11B21/02—Driving or moving of heads
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
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Abstract

자기 디스크에 대해 자기 헤드를 로딩/언로딩하는 동작기(actuator)를 구비하는 디스크 저장 장치에 있어서, 동작기가 구동될 때, 생성된 전압 신호는 전압 검출기에 의해 검출되고, 속도 로드 평가기는 헤드의 이동 속도 및 전압 신호 및 동작기의 드라이버 내의 구동 신호로부터 자기 헤드에 부가된 로드 방해의 레벨을 평가하고, 속도 평가 신호 및 로드 평가 신호를 출력하고, 속도 제어기는 속도 명령 신호 및 속도 평가 신호를 토대로 속도 제어 신호를 생성 및 출력하고, 합성기(synthesizer)는 로드 평가 신호 및 속도 제어 신호로부터 구동 신호를 생성하고, 상기 장치는 경사 블록 상의 마찰 또는 그런 종류의 다른 것에 기인하는 로드 방해에 대항하여 헤드를 안정된 속도로 로딩 및 언로딩한다.

Description

디스크 저장 장치{DISK STORAGE APPARATUS}
본 발명은 자기 헤드 등과 같은 기록/재생 헤드를 동작기에 의한 기록 매체인 디스크 표면 상으로 또는 디스크 표면으로부터 로딩 및 언로딩하기 위한 로드/언로드 메커니즘을 갖는 디스크 저장 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 동작기에 의해 매우 정확하게 헤드를 디스크의 목표 트랙 상에 위치시키기 위한 디스크 저장 장치에 관한 것이다.
자기 디스크 저장 장치에서, 소형화 및 높은 저장 밀도의 추세와 함께, 목표 트랙에 관한 헤드의 위치 설정의 높은 정확성에 대한 요구가 더욱 엄격해지고 있다. 더욱이, 기록 밀도를 높이기 위해서 디스크 표면을 평평하게 하는 것이 필요하므로, 헤드가 작동되지 않을 때 디스크의 바깥쪽으로 헤드 슬라이더를 후퇴시키기 위한 방법이 존재한다.
헤드 로드/언로드 메카니즘을 갖는 디스크 저장 장치에서, 후퇴 부재로서의 경사 블록은 디스크의 외부에 배치된다. 장치가 정지된 때, 헤드 아암은 헤드 슬라이더를 경사 블록 상에 위치하도록 회전시키고, 이로써, 헤드를 언로딩 시킨다. 장치의 동작이 개시된 때, 헤드 아암은 회전되고, 헤드 슬라이더는 경사 블록으로부터 디스크 상으로 로드된다.
만약 로딩 속도가 너무 빠르다면, 헤드 슬라이더는 디스크에 충돌하고, 디스크 및 헤드는 손상된다. 디스크 상에 헤드를 부드럽게 로드시키기 위해서, 경사 블록 상에서 조차 속도를 안정적으로 제어하는 것이 필요하다.
음성 코일 모터(VCM)는 헤드를 구동시키는 동작기로서 이용된다. VCM이 회전할 때 VCM 코일의 양쪽의 끝에서 발생된 유도 전압은 브리지 회로에 의해 검출되고, 궤환 속도 제어는 얻어진 검출 전압을 속도 신호로서 이용하는 동안에 실행된다.
한편으로는, 목표 트랙에 대한 헤드의 위치 설정 동작을 빠르게 하고 필요한 위치 설정 정확성을 확보하기 위해서, 일반적으로 위치 설정 제어의 제어 주파수는 보다 높게 설정되어야 한다고 생각된다. 그러나, 위치 설정 제어 시스템이 헤드 동작기의 자연적인 기계적 발진으로 인하여 불안정하게 되기 때문에, 위치 설정 제어의 제어 주파수를 증가시키는데에는 제한이 있다. 그 결과, 위치 설정 정확도는 동작기 상에 작용하는 외력을 감소시킴으로써 강화된다.
일반적으로, 디스크 상의 서보 정보로부터 얻어진 헤드 위치 신호 및 동작기의 구동 신호는 입력되어 외력을 측정하고, 외력을 보상하기 위해 궤환 제어를 실행시킨다.
그러나, 브리지 회로가 회로의 구조에서 단순할 지라도, 브리지 회로는 경사 블록 상의 마찰 등에 의해 초래된 로드 방해의 변동에 민감하다.
헤드 슬라이더와 경사 블록 사이의 슬라이딩 마찰에 의한 로드 방해에서의 변동이 매우 크다면, 헤드 슬라이더의 속도는 크게 변화한다. 따라서, 헤드 슬라이더 이동 속도에 대한 궤환 제어가 실행될 지라도, 헤드 로딩 속도의 변동은 매우 크고, 디스크에 대한 슬라이더의 충돌 가능성도 여전히 남아있다.
또한, 고밀도의 트랙 및 동작기의 소형화의 최근의 추세로, 동작기 상에서작용하는 외력은 더욱 심각하게 제어 시스템에 영향을 미치고, 일반적인 테크닉은 그 문제를 충분히 극복할 수 없다.
따라서, 본 발명의 주요 목적은 속도 제어를 안정화시키고 로드 방해에서의 변동이 매우 클지라도 헤드를 디스크 상으로 부드럽게 로딩할 수 있는 디스크 저장 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 높은 정확도를 갖는 목표 트랙에 대한 헤드의 위치 설정 동작을 제어할 수 있는 디스크 저장 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적, 이점, 특징 및 이용은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 이하의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
본 발명의 디스크 저장 장치는 디스크에 대한 헤드를 로딩/언로딩하기 위한 동작기와, 동작기의 드라이버와, 동작기가 구동될 때 생성된 전압을 검출하고 전압 신호를 출력하기 위한 전압 검출기와, 헤드의 이동 속도 및 전압 검출기에서의 구동 신호 및 전압 신호로부터 헤드에 부가된 로드 방해의 레벨을 평가하고 속도 평가 신호 및 로드 평가 신호를 평가하기 위한 속도 로드 평가기와, 속도 명령 신호 및 속도 평가 신호로부터의 속도 제어 신호를 생성하여 출력시키기 위한 속도 제어기를 구비하고 있고, 상기 구동 신호는 속도 제어 신호 및 로드 평가 신호를 합성함으로써 얻어진다.
헤드를 로드 및 언로드하는 동작기의 속도를 제어하기 위해서, 헤드의 이동 속도는 평가된다. 경사 블록 등과 같은 헤드 후퇴 부재로부터 가해진 로드 방해를제거하기 위해, 로드 방해의 레벨은 평가된다. 헤드 이동 속도 및 로드 방해의 레벨이 평가될 때, 두가지의 요소가 이용된다.
그중 하나의 요소는 동작기가 구동될 때 생성된 전압을 검출함으로써 얻어진 전압 신호이다. 다른 하나의 요소는 동작기의 드라이버에서의 구동 신호이다. 여기서, 드라이버의 구동 신호는 드라이버에 대한 신호 입력일 수 있거나 또는 드라이버로부터의 신호 출력일 수 있다.
구동 신호를 생성하기 위한 베이스인 속도 제어 신호는 드라이버의 구동 신호 대신에 이용될 수 있다. 헤드 이동 속도 및 로드 방해의 레벨을 평가하기 위한 속도 로드 평가기가 제공된다.
이러한 속도 로드 평가기와 함께, 전압 검출기에 의해 검출된 전압 신호 및 드라이버(속도 제어 신호를 포함)의 구동 신호가 입력되어, 속도 평가 신호 및 로드 평가 신호를 생성한다. 두개의 요소를 기초로 하여 생성된 로드 평가 신호는 실제로 헤드에 부가된 로드 방해의 레벨을 정확하게 평가한다.
헤드 이동 속도가 로드 방해 레벨의 평가 코스 동안에 평가되기 때문에, 헤드 이동 속도는 또한 정확하게 평가된다.
전술된 방식으로 얻어진 로드 평가 신호는 속도 제어 신호로 합성되고, 헤드의 동작기는 구동 신호를 사용하여 구동된다. 이로서, 헤드에 가해진 로드 방해는 우수하게 제거된다.
또한, 속도는 로드 평가 신호와 직접 연관되어 제어되기 때문에, 헤드 후퇴 부재의 로드 방해의 변동이 로딩/언로딩시에 매우 크더라도, 속도는 안정적으로 제어될 수 있다.
즉, 로드/언로드 동작의 신뢰성이 강화된다. 확산 효과로서, 트랙 밀도는 실제로 강화될 수 있고, 큰 용량의 디스크 저장 장치는 실현된다.
되도록이면, 속도 로드 평가기는 전압 검출기에 의해 검출된 전압 신호가 입력되는 비교기와, 제1 계수에 의해 구동 신호를 곱하기 위한 제1 곱셈기, 제2 계수에 의해 비교기의 출력을 곱하기 위한 제2 곱셈기와, 비교기의 출력을 적분하기 위한 제1 적분기와, 제1 곱셈기의 출력으로부터 제2 곱셈기의 출력 및 제1 적분기의 출력을 부가함으로써 얻어진 부가값을 차감함으로써 얻어진 값을 적분하기 위한 제2 적분기를 구비하고 있고, 상기 비교기는 전압 신호와 제2 적분기의 출력을 비교하여, 비교 결과를 제2 곱셈기 및 제1 적분기에 출력시킨다.
이러한 경우에, 구동 신호를 입력하는 제1 곱셈기의 출력은 동작기에 가해진 구동 토크에 대응하는 구동 토크 평가 신호가 된다.
제2 적분기의 출력은 전압 검출기로부터 전압 신호 입력에 대한 궤환 요소(비교 대상)가 된다. 전압 신호 및 제2 적분기로부터의 궤환 요소 사이의 차이를 갖는 비교기의 출력은 제1 적분기 및 제2 곱셈기에 가해진다.
상기 차이를 적분하는 제1 적분기의 출력은 동작기에 의해 수신된 로드 방해에 대응하는 로드 평가 신호가 된다.
소정의 계수에 의해 차이를 곱하는 제2 곱셈기의 출력은 로드 평가 신호에 부가된다. 부가된 값의 차이는 구동 토크 평가 신호로부터 취해져서 제2 적분기에 제공된다. 제2 적분기에 의해 계산되는 값은 속도 평가 신호로서 취해질 수 있다.
그 결과, 제1 적분기로부터의 로드 평가 신호 출력은 동작기에 의해 수신된 로드 방해를 정확하게 평가하는 신호에 대응한다.
이러한 로드 평가 신호와 함께, 헤드에 가해진 로드 방해를 제거하기 위해서 궤환 제어가 실행되어 로드 방해가 보상될 수 있다.
또한, 속도는 로드 평가 신호와 직접 연관되어 제어되어, 만약 로드 방해가 로딩/언로딩시에 크게 변화할 지라도, 속도를 안정적으로 제어하고 헤드의 로딩/언로딩 동작의 신뢰성을 강화시키는 것이 가능하다.
본 발명의 디스크 저장 장치는 디스크에 대한 헤드를 로딩/언로딩하기 위한 동작기와, 동작기의 드라이버와, 동작기가 구동될 때 생성된 전압을 검출하고 전압 신호를 출력하기 위한 전압 검출기와, 헤드의 이동 속도와 속도 제어 신호 및 전압 신호로부터 헤드에 부가된 로드 방해의 레벨을 평가하고 속도 평가 신호 및 로드 평가 신호를 출력하기 위한 속도 로드 평가기와, 속도 명령 신호 및 속도 평가 신호로부터 속도 제어 신호를 생성하고 출력하기 위한 속도 제어기를 구비하고 있고, 상기 검출기의 구동 신호는 속도 제어 신호 및 로드 평가 신호를 합성함으로써 얻어진다.
이러한 경우에, 속도 제어기로부터의 속도 제어 신호는 전술된 발명의 드라이버의 구동 신호 대신, 속도 로드 평가기에 입력된다.
또한, 이 경우에 속도 로드 평가기는 헤드 이동 속도와, 속도 제어 신호 및 동작기에 의해 검출된 전압 신호를 기초로 하여 헤드에 가해진 로드 방해 레벨을 정확하게 평가한다.
본 발명은 속도 로드 평가기의 하나의 입력을 위해 속도 제어 신호를 이용하면서, 바람직하게 속도 로드 평가기는 전압 검출기에 의해 검출된 전압 신호가 입력되는 비교기와, 제1 계수에 의해 속도 제어 신호를 곱하기 위한 제1 곱셈기와, 제2 계수에 의해 비교기의 출력을 곱하기 위한 제2 곱셈기와, 비교기의 출력을 적분하기 위한 제1 적분기와, 제1 곱셈기의 출력으로부터 제2 곱셈기의 출력을 차감함으로서 얻어진 값을 적분하기 위한 제2 적분기를 구비하고 있고, 상기 비교기는 전압 신호와 제2 적분기의 출력을 비교하여, 비교 결과를 제2 곱셈기와 제1 적분기에 출력한다.
이 경우에, 제1 적분기의 출력 및 구동 신호가 속도 로드 평가기의 하나의 입력에 이용되는 전술된 본 발명의 경우에서 필요한 제2 곱셈기의 출력을 부가하는 것이 불필요하다. 따라서, 가산기는 생략되고, 구조를 단순화시킬 수 있다.
상기 설명에서 더욱 바람직하게, 속도 로드 평가기는 높은 대역 주파수 성분이 차단되는 상태에 있는 로드 평가 신호를 출력시킨다. 상기 구조에서, 마찰 등에 의해 생성된 로드 방해에 관한 로드 평가 신호는 제2차 지연 시스템을 이용하여 평가함으로써 발생된다. 이러한 제2차 지연 시스템은 자연적인 각주파수(측정된 각주파수)하에서 우수한 로드 방해 억제 효과를 나타내는 낮은 대역 차단 필터의 특성을 가지고 있다. 그래서, 자연적인 각주파수 및 감쇠 인자는 적절히 설정되고, 속도 로드 평가기는 높은 대역 주파수 성분이 인터럽트되는 상태로 로드 평가 신호가 생성되도록 구성된다. 이것으로, 우수한 로드 방해 억제 효과가 나타난다.
또한, 본 발명의 디스크 저장 장치는 디스크에 대한 헤드를 로딩/언로딩하기위한 동작기와, 동작기의 드라이버와, 동작기가 구동될 때 생성된 전압을 검출하고 전압 신호를 출력하기 위한 전압 검출기와, 검출기 및 전압 신호의 구동 신호로부터 헤드의 이동 속도를 평가하고 속도 평가 신호를 출력하기 위한 속도 평가기와, 속도 명령 신호와 속도 평가 신호로부터 속도 제어 신호를 생성하고 구동 신호로서 출력하기 위한 속도 제어기를 구비하고 있다.
이것은 로드 방해의 변동이 적은 경우이다. 로드 평가 신호를 이용하지 않고, 단지 속도 평가 신호만으로 속도를 안정적으로 제어하여, 헤드의 로딩/언로딩 동작의 신뢰성을 강화하는 것이 가능하다. 이 경우에, 로드 평가 신호를 속도 제어 신호로 합성하기 위한 합성기(synthesizer)는 불필요하여, 디스크 저장 장치의 구조를 단순화 시킨다.
속도 평가기는 전압 검출기에 의해 검출된 전압 신호가 입력되는 비교기와, 제1 계수에 의해 구동 신호를 곱하기 위한 제1 곱셈기와, 제2 계수에 의해 비교기의 출력을 곱하기 위한 제2 곱셈기와, 비교기의 출력을 적분하기 위한 제1 적분기와, 제1 곱셈기의 출력으로부터 제2 곱셈기의 출력 및 제1 적분기의 출력을 부가함으로써 얻어진 부가값을 차감함으로써 얻어진 값을 적분하기 위한 제2 적분기를 구비하고 있고, 상기 비교기는 전압 신호와 제2 적분기의 출력을 비교하여, 비교의 결과를 제2 곱셈기 및 제1 적분기에 출력시킨다.
이 경우에, 제1 적분기로부터의 로드 평가 신호 출력은 궤환 제어에 직접 이용되지는 않지만, 속도 평가 신호는 로드 평가 신호를 고려하는 동안에 생성된다. 고려되는 이러한 로드 평가 신호는 헤드 후퇴 부재에 의해 실제로 수신된 마찰 등에 의해 발생된 로드 방해를 정확하게 평가하는 신호에 대응한다.
그 결과, 헤드 후퇴 부재 상에서 로드 방해의 변동이 로딩/언로딩시에 적을 때, 속도는 단지 속도 평가 신호만으로 안정적으로 제어되어, 헤드의 로딩/언로딩 동작의 신뢰성을 강화시킨다.
또한, 본 발명의 디스크 저장 장치는 디스크에 대한 헤드를 이동시키기 위한 동작기와, 동작기의 드라이버와, 동작기가 구동될 때 생성된 전압을 검출하고 전압 신호를 출력하기 위한 전압 검출기와, 헤드의 이동 속도와 검출기 및 전압 신호의 구동 신호로부터 헤드에 부가된 로드 방해의 레벨을 평가하고 속도 평가 신호 및 로드 평가 신호를 출력하기 위한 속도 로드 평가기와, 속도 명령 신호 및 속도 평가 신호로부터 속도 제어 신호를 생성하고 출력하기 위한 속도 제어기와, 이전에 디스크에 기록된 서보 정보로부터 헤드의 전류 위치에 대응하는 헤드에 의해 검출된 오차 신호를 생성하고 출력하기 위한 위치 검출기와, 오차 신호에 대응하는 위치 제어 신호를 생성하고 출력하기 위한 위치 제어기와, 속도 제어 신호 및 위치 제어 신호가 입력되는 선택기를 구비하고 있고, 상기 제어 신호 중의 어느 한쪽의 신호는 스위칭 명령에 따라 선택되어 출력되고, 상기 구동 신호는 선택기 및 로드 평가 신호로부터 제어 신호 출력을 합성함으로써 얻어진다.
본 발명은 목표 트랙에 대한 헤드의 높은 정확성의 위치 설정 기능이 구동 신호를 속도 로드 평가기에 입력시키기 위해 상기 설명된 발명에 부가되는 것에 대응한다. 그 절차는 헤드가 헤드 후퇴 부재로부터 디스크로 로드된 후에 스위칭 명령에 의해 목표 트랙에 대한 헤드의 위치 설정 동작으로 진행된다.
헤드 후퇴 부재로부터 헤드를 로드 또는 언로드하는 것이 항상 필요한 것은 아니고, 탐색 동작은 디스크 상의 데이터 영역 밖의 대기 영역으로부터 실행될 수 있다. 선택기는 위치 제어기로부터 위치 제어 신호의 입력에 대한 동작을 스위칭한다.
동작기를 구동시키기 위해 드라이버에 가해진 구동 신호와 검출기에 의해 검출된 전압 신호를 기초로 하여, 속도 로드 평가기는 동작기의 베어링 마찰, 동작기와 전자 회로를 서로 연결하는 가요성의 인쇄 회로(FPC)의 탄성력, 충격에 기인하여 동작기에 의해 수신된 관성 또는 외부로부터 장치에 가해진 진동 등과 같은 로드 방해를 정확히 평가한다.
특히, 로드 방해는 헤드가 목표 트랙을 추종하도록 허용되는 추종 동작시에 정확히 평가된다.
얻어진 로드 평가 신호는 선택기로부터 위치 제어 신호 출력으로 합성되어, 구동 신호를 생성하고, 이 구동 신호로서 헤드의 동작기는 구동된다. 이로서, 동작기에 가해진 베어링 마찰 및 탄성력 등과 같은 로드 방해는 우수하게 제거된다.
즉, 동작기에 가해진 베어링 마찰력 및 탄성력 등과 외력은 보상될 수 있기 때문에, 베어링 마찰, 탄성력 및 관성 등과 같은 로드 방해가 목표 트랙을 향한 추종 동작시에 상당히 변할지라도, 목표 트랙에 대한 헤드의 위치 설정 동작을 안정적으로 제어하고 위치 설정의 정확성을 강화하는 것이 가능하다.
목표 트랙의 헤드의 높은 정확성의 위치 설정 기능이 부가되는 본 발명에서, 바람직하게 속도 로드 평가기는 전압 검출기에 의해 검출된 전압 신호가 입력되는비교기와, 제1 계수에 의해 구동 신호를 증가시키기 위한 제1 곱셈기와, 제2 계수에 의해 비교기의 출력을 증가시키기 위한 제2 곱셈기와, 비교기의 출력을 적분하기 위한 제1 적분기와, 제1 곱셈기의 출력으로부터 제2 곱셈기의 출력과 제1 적분기의 출력을 부가함으로서 얻어진 부가값을 차감함으로서 얻어진 값을 적분하기 위한 제2 적분기를 구비하고 있고, 상기 비교기는 전압 신호와 제2 적분기의 출력을 비교하여, 비교의 결과를 제2 곱셈기와 제1 적분기에 출력시킨다.
이 경우에, 제1 적분기로부터의 로드 평가 신호 출력은 동작기가 베어링 또는 EPC로부터 수신하는 로드 방해를 정확하게 평가하는 신호에 대응한다.
이러한 방식으로 정확하게 얻어진 로드 평가 신호로서, 동작기에 가해진 로드 방해를 제거하는 것 등과 같은 궤환 제어가 실행된다. 따라서, 추종 동작시에 동작기에 가해진 외력은 보상될 수 있다.
추종 동작시에 동작기의 로드 방해가 매우 변화할 지라도, 목표 트랙에 대한 헤드의 위치 설정 동작을 안정적으로 제어하고, 위치 설정의 정확성을 강화하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 디스크 저장 장치는 디스크에 대한 헤드의 이동을 위한 동작기와, 동작기의 드라이버와, 동작기가 구동될 때 생성된 전압을 검출하고 전압 신호를 출력하기 위한 전압 검출기와, 속도 명령 신호 및 속도 평가 신호로부터 속도 제어 신호를 생성하여 출력하기 위한 속도 제어기와, 헤드에 의해 검출된 오차 신호를 생성하고 출력하여 서보 정보로부터 헤드의 현재 위치에 대응하는 위치 검출기와, 오차 신호에 대응하는 위치 제어 신호를 생성하고 출력하기 위한 위치 제어기와, 제어 신호 중의 어느 하나의 제어 신호가 스위칭 명령에 따라 선택되고 출력되는 속도 제어 신호 및 위치 제어 신호가 입력되는 선택기와, 헤드의 이동 속도 및 전압 신호와 선택기로부터의 제어 신호 출력으로부터 헤드에 부가된 로드 방해의 레벨을 평가하고 속도 평가 신호 및 로드 평가 신호를 출력하기 위한 속도 로드 평가기를 구비하고 있고, 상기 구동 신호는 선택기 및 로드 평가 신호로부터 제어 신호 출력을 합성함으로써 얻어진다.
본 발명은 목표 트랙에 대한 헤드의 높은 정확성의 위치 설정 기능이 구동 신호를 속도 로드 평가기에 입력시키기 위해 상기 설명된 발명에 부가되는 것에 대응한다.
다른 점은 위에서 설명된 점과 동일하다. 추종 동작시에 동작기에 가해진 외력이 보상될 수 있기 때문에, 추종 동작시에 동작기의 로드 방해가 매우 변화할 지라도, 목표 트랙에 대한 헤드의 위치 설정 동작을 안정적으로 제어하고 위치 설정의 정확성을 강화하는 것이 가능하다.
목표 트랙의 헤드의 높은 정확성의 위치 설정 기능이 부가되고 속도 제어 신호가 속도 로드 평가기의 하나의 입력에 이용되는 본 발명에서, 바람직하게 속도 로드 평가기는 전압 검출기에 의해 검출된 전압 신호가 입력되는 비교기와, 제1 계수에 의해 구동 신호를 곱하기 위한 제1 곱셈기와, 제2 계수에 의해 비교기의 출력을 곱하기 위한 제2 곱셈기와, 비교기의 출력을 적분하기 위한 제1 적분기와, 제1 곱셈기의 출력으로부터 제2 곱셈기의 출력을 차감함으로써 얻어진 값을 적분하기 위한 제2 적분기를 구비하고 있고, 상기 비교기는 전압 신호와 제2 적분기의 출력을 비교하여, 비교 결과를 제2 곱셈기 및 제1 적분기에 출력시킨다.
이 경우에, 속도 로드 평가기에 대한 하나의 입력을 위한 드라이버를 이용하는 상기 설명된 발명에서 필요한 제2 곱셈기의 출력에 대한 제1 적분기의 출력을 부가하는 것은 불필요하다. 따라서, 가산기는 생략되고, 구조를 단순화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 디스크 저장 장치는 디스크에 대해 헤드를 이동시키기 위한 동작기와, 동작기의 드라이버와, 동작기가 구동될 때 생성된 전압을 검출하고 전압 신호를 출력하기 위한 전압 검출기와, 검출기의 구동 신호와 전압 신호로부터 헤드의 이동 속도를 평가하고 속도 평가 신호를 생성 및 출력하기 위한 속도 평가기와, 속도 명령 신호 및 속도 평가 신호에 의해 속도 제어 신호를 생성 및 출력하기 위한 속도 제어기와, 헤드에 의해 검출된 오차 신호를 생성 및 출력하고 서보 정보로부터 헤드의 현재 위치에 대응하는 위치 검출기와, 위치 검출기로부터의 오차 신호 출력과 속도 평가기로부터의 속도 평가 신호 출력으로부터의 위치 제어 신호를 생성 및 출력하기 위한 위치 제어기와, 속도 제어 신호 및 위치 제어 신호가 입력되는 선택기를 구비하고 있고, 상기 제어 신호 중의 하나의 제어 신호는 선택되고 상기 선택된 제어 신호는 구동 신호로서 출력된다.
이것은 로드 방해에서의 변동이 적은 경우에 해당된다. 로드 평가 신호를 이용하지 않고서 속도 평가 신호만으로 속도를 안정적으로 제어하여, 헤드의 로딩/언로딩 동작의 신뢰성을 강화하는 것이 가능하다. 이 경우에, 로드 평가 신호를 속도 제어 신호로 합성하기 위한 합성기는 불필요하여, 디스크 저장 장치의 구조를 단순화시킨다.
목표 트랙의 헤드의 높은 정확도의 위치 설정 기능이 부가되는 본 발명에서, 더욱 바람직하게 위치 제어기는 위치 검출기로부터의 오차 신호 출력 및 속도 로드 평가기로부터의 속도 평가 신호 출력을 기초로 하여 위치 제어 신호를 생성한다.
이 경우의 효과는 다음과 같다. 디스크에 기록된 서보 정보는 일정한 샘플링 주기를 갖는 이산 신호이고 연속 신호는 아니다. 미분 처리가 PID(proportional-plus-integral-plus-derivative) 제어에서와 같이 실행될 때, 헤드 위치에 관한 비연속적인 오차 신호의 미분 처리는 현재의 샘플링 타이밍에서의 오차 신호값과 샘플링 주기에 의한 마지막 샘플링 타이밍시의 오차 신호값 사이의 차이를 분할함으로써 실행된다. 따라서, 음성 효과가 미분 처리의 결과값에 포함될 가능성이 존재하고, 헤드가 목표 트랙으로 이동되는 탐색 모드가 헤드가 목표 트랙을 추종하는것을 허용하는 추종 모드로 스위칭될 때 거대한 오차 신호가 발생할 역의 가능성이 존재한다. 그러한 것들이 발생한다면, 고장이 추종 동작에서 발생되거나 또는 데이터가 판독되는 동안에 액세스 시간이 길어지게 된다.
그 결과, 오차 신호의 고장 대신에, 속도 평가 신호는 위치의 미분이 빨라진다는 사실을 활용하여 이용된다. 속도 로드 평가기에 의한 속도 평가 신호 출력은 노이즈에 보다 적게 영향을 받는 경향이 있는 연속 신호이고, 디스크 저장 장치의 섹터 샘플링 주기에 의존하지 않는다. 따라서, 고장이 추종 동작에서 더 적게 발생되는 경향이 있다. 또한, 데이터가 판독되는 동안에 액세스 시간은 짧아질 수 있다.
또한, 속도 로드 평가기의 제어 대역은 위치 설정 제어기 또는 위치 설정 제어 시스템의 제어 대역 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.
이 경우에, 위치 설정 제어 시스템의 제어 대역을 넓히는 것은 비례 이득을 증가시키는 것이다. 디스크 저장 장치의 섹터 서보의 주파수 또는 동작기에 의해 소유되는 자연적인 기계 공진 주파수를 샘플링함으로써 상한치는 존재한다.
이에 반하여, 속도 로드 평가기는 섹터 서보의 주파수를 샘플링 함으로써 영향받지는 않는다. 따라서, 속도 로드 평가기에서, 그것의 제어 대역은 위치 설정 제어 시스템 또는 속도 제어 시스템의 제어 대역보다 높게 설정될 수 있다. 그 결과, 헤드는 보다 높은 제어 대역 상에서 정확하게 목표 트랙을 추종하는 것이 허용된다.
상기 설명에서, 동작기는 디스크에 대해 헤드를 로드 또는 언로드하도록 구성될 수 있거나 또는 디스크 저장 장치가 동작되지 않을 때, 디스크의 데이터 영역 외부의 층의 대기 영역 상으로 배치되도록 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 자기 디스크 저장 장치의 구조를 도시한 블록도.
도 2는 도 1의 구성 요소인 속도 제어 시스템의 전체의 구조를 도시한 블록도.
도 3a는 도 2의 구성 요소인 속도 로드 평가기의 로드 방해 평가 동작을 설명하기 위한 블록도.
도 3b는 도 3a에 도시된 블록도를 동등하게 전환시킴으로써 얻어진 블록도.
도 3c는 도 3a 내의 블록도를 총괄적으로 도시한 블록도.
도 4a는 도 1의 자기 디스크 저장 장치에 가해진 로드 방해을 억제하기 위한 동작을 설명하기 위한 블록도.
도 4b는 도 4a에 도시된 블록도를 동등하게 변환시킴으로써 얻어진 블록도.
도 5는 도 1에 도시된 디스크 저장 장치에 가해진 로드 방해에 관한 차단 주파수 특성을 도시한 도면.
도 6a는 도 1에 도시된 자기 디스크 저장 장치에 가해진 로드 방해에서의 변동 시간 및 속도 로드 평가기로부터의 로드 평가 신호 출력을 도시한 그래프.
도 6b는 속도 로드 평가기로부터의 로드 평가 신호 출력이합성기(synthesizer)에 입력되지 않을 때, 헤드 이동 속도의 시간을 도시한 그래프.
도 6c는 속도 로드 평가기로부터의 로드 평가 신호 출력이 로드 방해의 변동을 제거하기 위해 합성기에 입력될 때, 헤드 이동 속도의 시간을 도시한 그래프.
도 7은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 자기 디스크 저장 장치의 구조를 도시한 블록도.
도 8은 도 7의 구성 요소인 속도 제어 시스템의 전체의 구조를 도시한 블록도.
도 9는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 자기 디스크 저장 장치의 구조를 도시한 블록도.
도 10은 도 9의 구성 요소인 위치 제어 시스템의 전체적인 구조를 도시한 블록도.
도 11은 도 9에 도시된 자기 디스크 저장 장치의 위치 제어 특성을 설명하기 위한 주파수 특성을 도시한 도면.
도 12는 도 9에 도시된 자기 디스크 저장 장치의 로드 방해 억제 효과를 설명하기 위한 주파수 특성을 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 자기 디스크 저장 장치의 구조를 도시한 블록도.
도 14는 도 13의 구성 요소인 위치 제어 시스템의 전체적인 구조를 도시한 블록도.
도 15는 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따른 자기 디스크 저장 장치의 구조를 도시한 블록도.
전체 도면에서, 동일한 구성요소는 같은 번호로 표시하였다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 디스크
2: 헤드
3: 아암
4: 베어링
5: 코일
6: 고정자
7: 경사 블록
8: 부유 탭
9: 동작기
10: 드라이버
11: 전압 검출기
12: 속도 로드 평가기
13: 비교기
14: 속도 제어기
15: 합성기
본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 아래에 설명한다.
(제1 실시예)
도 1에 있어서 부호 1은 스핀들 모터(도시하지 않음)에 의해 회전하는 자기 디스크를 나타낸다. 부호 2는 디스크(1)에 데이터를 기록 및 재생하는 자기 헤드를 나타낸다. 헤드 아암(3)의 한쪽 끝 상에 부착된 헤드(2)가 베어링(4) 둘레를 회전함으로써 헤드(2)는 디스크 내에서 목표 트랙을 향해 움직인다.
부호 5는 아암(3)의 후미 끝에 제공되는 구동 코일을 나타내고, 부호 6은 고정자를 나타낸다. 자석(도시하지 않음)은 코일(5)에 대항하는 고정자(6)의 표면에 배치된다. 헤드 아암(3)은 고정자(6) 상에 배치된 자석에 의해 생성되는 자속과, 코일(5)에 공급되는 전류에 의해 형성되는 자계의 상호작용에 의한 회전력을 받는다. 부호 7은 디스크(1)에 의해 점유된 영역밖에 배치된 헤드 후퇴 부재로서의 경사 블록을 나타낸다. 부호 8은 아암(3)의 팁 끝 상에 제공된 부유 탭(suspension tab)을 나타낸다. 경사 블록(7)은 탭 지지 표면으로 형성된 경사면을 갖고, 이 표면은 아암(3)의 회전 동작에 응답하여 부유 탭에 대하여 미끄러진다. 헤드(2), 아암(3), 베어링(4), 코일(5), 고정자(6) 경사 블록(7), 부유 탭(8)은 동작기(9)를 구성한다.
부호 10은 드라이버를 나타내고, 부호 11은 드라이버(10) 내에 포함된 전압 검출기를 나타낸다. 전압 검출기(11)는 코일(5)의 반대쪽 끝에 생성된 전압을 검출하고 전압 신호(Va)를 출력한다. 부호 12는 속도 로드 평가기를 나타내고, 이것은 아암(3)의 이동 속도와, 전압 검출기(11)로부터 출력되는 전압 신호(Va)로부터 아암(3)에 인가되는 부하 토크와, 드라이버(10)의 입력인 구동 신호(U)를 평가하고, 상기 속도 로드 평가기(12)는 속도 평가 신호(vest) 및 로드 평가 신호(τdest)를 출력한다.
부호 13은 속도 명령 신호(vr; 불변값) 및 속도 평가 신호(vest) 사이의 오류 신호(e)를 출력하는 비교기를 나타낸다. 부호 14는 비교기(13)에 의해 얻어진 오류 신호(e)를 토대로 위상을 증폭 및 보상하고, 속도 제어 신호(c)를 출력하는속도 제어기를 나타낸다. 부호 15는 정정 기능을 갖는 합성기를 나타낸다. 속도 제어기(14)의 속도 제어 신호(c) 및 속도 로드 평가기(12)의 로드 평가 신호(τdest)는 합성기에 입력되고, 합성기(15)는 교정 계산 및 합성을 실행하며, 그 다음 구동 신호(u)를 드라이버(10)에 출력한다. 이들 각각은 아날로그 회로와 같은 하드웨어로 구성될 수 있거나, 또는 소프트웨어로 구성될 수 있다.
드라이버(10)는 구동 전류(Ia)를 입력 구동 신호(u)에 따라 코일(5)에 인가하고, 아암(3)을 베어링(4) 둘레로 회전시키며, 아암(3)의 팁 끝에 부착된 헤드(2)를 움직인다. 아암(3)이 디스크(1)의 외부 쪽으로 회전한다면, 아암(3)의 팁 끝 상의 부유 탭(8)은 경사 블록(7)의 탭 지지 표면에 위치하게되고, 이로써 헤드 슬라이더를 내려놓는다.
다음으로, 속도 제어 시스템의 동작은 도 2를 사용하여 설명한다. 도 2에서, s 는 라플라스(Laplace) 연산자를 나타낸다.
도 2에서, 헤드의 이동 속도가 v 로서 정해지고, 블록(30)에 대하여 헤드 이동 속도(v)를 나타내는 속도 로드 평가기(12)에 의해 평가된 결과인 속도 평가 신호가 vest로 정해지면, 속도 명령 신호(vr)에 대한 오차 신호(e)는 다음 식(1)에 의해 표현된다.
e = vr - vest
이 오차 신호(e)는 비교기(13)에 의해 얻어진다. 블록(21) 내에 도시한 속도 제어기(14)는 오차 신호(e)를 위한 전달 함수[Gv(s)]의 필터 처리를 실행하고, 속도 제어 신호(c)를 생성하며, 이 신호를 가산기(46)에 출력한다. 속도 제어 신호(c)는 가산기(46)를 통하여 구동 신호(u)로 된다. 구동 신호(u)는 블록(22) 내의 드라이버(10) 내의 전압 신호로부터 gm 배 전류 신호로 변환되고(전달 함수는 gm), 구동 전류(Ia)를 출력한다.
도 23에 도시한 작동기(9)에 있어서, 코일(5)에 공급되는 구동 전류(Ia)는 구동 전류(Ia)에 의해 형성되는 자계와 고정자(6)의 자석의 자속 사이의 상호 작용에 의하여 전달 함수(Kt)에 의해 구동 토크(τ)로 변환된다. 여기서 전달 함수(Kt)는 작동기(9)의 토크 상수이다. 블록(24) 내의 전달 함수(Lb/JㆍS)는 아암(3) 상에 작용하는 구동 토크(τ)로부터 헤드(2)의 이동 속도(v)로의 전달 특성을 나타낸다. 여기서, J 는 관성 모멘트를 나타내고, LB 는 베어링(4)으로부터 헤드(2)까지의 거리를 나타낸다.
블록(26 및 27)은 전압 검출기(11)에 대응한다. 작동기(9)가 회전하면 유도 전압(Ea)이 코일(5)의 각 반대쪽 끝에 생성된다. 블록(26)은 이 유도 전압(Ea)을 출력한다. 구동 전류(Ia)가 코일(5)에 공급되면, 전압 강하(Ra+LaㆍS)ㆍIa 가 발생한다. 블록(27)은 전압 강하 신호를 출력한다. 가산기(28)는 이것들을 가산하고, 전압 신호(Va)로서 작동기(9)의 단자 전압을 출력한다. 즉, 다음 식(2)의 관계를 갖는다.
Va = Ea + (Ra + LaㆍS)ㆍIa
여기서, Ra 는 코일(5)의 코일 저항을 나타내고, La 는 코일(5)의 인덕턴스를 나타낸다.
미끄럼 마찰과 같은 로드 방해(τd)는 경사 블록(7) 상의 탭 지지 표면과 부유 탭(8) 사이에 생성된다. 로드 방해(d)는 블록(24)의 전단에 입력되는 바와 같이 비교기(25) 내에 표현될 수 있다.
도 2에서 점선으로 둘러싸인 블록(30)은 속도 로드 평가기(12)의 블록도를 도시한다. 이 블록(30)은 블록(22)의 전달 함수와 같이 동일한 전달 함수를 갖는 블록(32), 동작기(9)인 블록(23)의 전달 함수와 같이 전달 함수를 갖는 블록(33), 블록(24)의 전달함수와 같이 동일한 전달 함수를 갖는 블록(34), 전압 검출기(11)인 블록(26)의 전달 함수와 같이 동일한 전달 함수를 갖는 블록(35) 및 블록(27)과 같이 동일한 전달 함수를 갖는 블록(39)를 포함한다. 블록(32)과 블록(33)의 조합은 제1 곱셈기를 구성하고, 블록(44)은 제2 곱셈기를 구성하고, 블록(43)은 제1 적분기를 구성하며, 블록(34)과 블록(35)의 조합은 제2 적분기를 구성한다. 여기서, 블록(30)의 각 상수의 접미사 "n"은 공칭값을 나타내고, 부가된 변수 "est"는 평가값을 나타낸다.
구동 신호(U)는 속도 로드 평가기(12)를 구성하는 블록(32)에 입력된다. 구동 신호(u)는 블록(32 및 33)으로 구성되는 곱셈기(41)에 의해 (gmnㆍKtn)이 곱해지고, 이에 의해 구동 토크 평가 신호(τest)를 얻는다. 구동 토크 평가 신호(τest)는 아암(3) 상에 작용하는 구동 토크(τ)와 같다.
도 2에 있어서, 제2 적분기(42) 내의 블록(34)으로부터의 속도 평가 신호(vest)는 헤드(2)의 이동 속도(v)에 대응하여 비교기(13)에 궤환된다. 제2 적분기(42) 내의 블록(35)에 있어서, 속도 평가 신호(vest)에 Kvn이 곱해지고, 이에 의해 인덕션 전압 평가 신호(Eaest)를 얻는다. 평가 전류(Iaest)는 동작기(9)에 공급되고, 이에 의해 전압 강하[(Ran+Lanㆍs)ㆍIaest]를 얻는다. 인덕션 전압 평가 신호(Eaest)는 가산기(36)에 의해 전압 강하[(Ran+Lanㆍs)ㆍIaest]에 가산되고, 전압 평가 신호(Vaest)는 출력된다. 전압 평가 신호(Vaest)는 비교기(37)에 입력되고, 실제로 검출된 전압 신호(Va)와 비교된다. 비교 결과인 오차 신호[α(=Va-Vaest)]는 제1 적분기(43) 및 제2 곱셈기(44)에 입력된다.
제1 적분기(43)는 오차 신호(α)를 적분하고, 로드 방해를 위해 로드 평가 신호(τdest)를 출력한다. 오차 신호(α)는 제2 적분기(44)에 입력되고, g1으로 증배되고 가산기(38)에 가산된다. 가산기(38)의 출력은 감산기(31)에 입력된다. 감산기(31)에 있어서, 구동 토크 평가 신호(τest)로부터의 출력[제1 적분기(43)의 출력과 제2 곱셈기(44)의 출력의 합]을 차감함으로써 얻어지는 결과()는 제2 적분기(42)에 출력된다.
제2 곱셉기(44)의 계수(g1) 및 제1 적분기(43)의 계수(g2)는 속도 부하 평가자(12)의 동작을 안정시키기 위한 상수이다. 이에 대한 상세한 설명은 나중에 설명한다.
도 2에서, 점선으로 둘러싸인 블록(47)은 합성기(15)에 대응한다. 합성기(47) 내의 블록(45)은 교정 신호(β)를 생성하기 위해 로드 평가 신호(τdest)를 1/(gmnㆍKtn)으로 증배한다. 교정 신호(β)는 아암(3) 내의 로드 평가 신호(τdest)에 대응하는 크기를 갖는 구동력을 생성하는데 필요하다. 교정신호(β)는 가산기(47) 내에서 속도 제어 신호(c)에 가산된다.
다음으로, 블록(30) 내에서의 속도 로드 평가기(12)의 동작을 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3a은 도 2의 블록(30)을 다시 고쳐 써서 얻어진 블록도이고, 구동 신호(u)의 입력으로부터 로드 평가 신호(τdest)의 출력으로의 전달을 도시한다. 도 3b은 식 2를 토대로 동등하게 전압 신호(Va)의 입력 위치[비교기(37)]를 변환 및 이동함으로써 도 3a의 블록도를 변형하여 얻어진 블록도이다. 여기서, 표현을 간단하게 하기 위해서 도 2의 블록(22) 내의 gm 및 블록(32)내의 gmn 을 같다고 가정하였다.
gm = gmn
그러므로, 구동 전류[Ia(=gmㆍu)]와 평가 전류[Iaest(=gmnㆍu)]는 같다고 가정된다.
식 2의 제1항 및 제2항에 주목한다. 제1항의 Ea에 (Jnㆍs)/(LbnㆍKvn)을 곱함으로써, 도 3a의 비교기(37)의 입력 위치는 도 3b 내에 도시한 감산기(48)의 입력 위치로 동등하게 이동될 수 있다. 식 2의 (Ra+Laㆍs)ㆍIa 는 도 3a의 블록(39)에 포함된다. 이것으로, 도 3b의 블록(49)에 도시한 바와 같이 표현된다.
도 3b의 감산기(48)에 주목하면, 감산기(48)의 출력인 δ은 다음 식 4로 표현된다.
다음으로, 도 2의 비교기(25) 및 블록(24 및 26)에 주목하면, 다음 식 5에 도시한 바와 같은 관계가 존재한다.
여기서, 단순하게 하기 위해 다음 식이 가정되었다.
Kt = Ktn Ra = Ran La = Lan
식 5가 식 4에 대입되면, 식 4는 다음 식 8에 도시한 바와 같이 변형된다.
δ= τd
즉, 감산 수단(48)의 출력인 δ는 아암(3)에 부가된 로드 방해(τd)와 같다.
그러므로, 아암(3)에 부가된 마찰 또는 그런 종류의 다른 것에 기인하는 로드 방해(τd)로부터 로드 평가 신호(τdest)로의 전달 함수가 도 3b에 도시한 블록도로부터 얻어지면, 전달 함수는 다음 식 9에 도시한 바와 같이 된다.
식 9로부터, 속도 로드 평가기(12)는 제2 지연 시스템과 함께 블록(30) 내의 루프에 의한 구동 신호(u) 및 전압 신호(Va)로부터의 실제 마찰에 기인하는 로드 방해(τd)를 평가할 수 있다는 것을 발견할 수 있다.
여기서, 제2 지연 시스템의 자연 각 주파수(평가된 각 주파수)는 ω0로 정해지고, 제동 인자(damping factor)는 ζ0로 정해지며, 속도 로드 평가기(12)의 동작을 안정시키기 위한 상수 g1 및 g2 는 다음 식 10 및 11로 각각 표현된다.
여기서, 평가된 각 주파수(ω0)는 속도 제어 대역(fc)보다 충분히 크게 설정되고, 제동 인자(ζ0)는 7 내지 1이 되도록 선택되며, 마찰 또는 그런 종류의 다른 것에 의한 로드 방해(τd)는 속도 로드 평가기(12)에 의해 정밀하게 평가된다.
식 9가 식 10 및 11을 사용하여 변형되면, 이것은 다음 식 12에 도시한 바와 같이 될 것이다.
즉, 도 3a의 속도 로드 평가기(12)의 블록도는 도 3c의 블록(52)에 도시한 바와 같이 간단하게 될 수 있다.
다음으로, 블록(47)에 도시한 합성기(15)의 동작은 도 4를 참조하여 상세하게 설명될 것이다.
블록(45)은 로드 평가 신호(τdest)에 1/(gmnㆍKtn)을 곱함으로써 얻어진 교정 신호(β)를 가산기(46)에 출력한다. 교정 신호(β)는 동작기(9) 내의 로드 평가 신호(τdest)에 대응하는 크기를 갖는 구동력을 생성하기 위한 것이다. 교정 신호(β)는 가산기(46)에 출력된다. 교정 신호(β)는 블록(22 및 23)에 의해 gmnㆍKtn이 곱해지고, 그래서, 로드 평가 신호(τdest)는 같은 크기를 유지하도록 미리 1/(gmㆍKtn)이 곱해진다.
도 4a는 도 2의 블록도 내의 합성기(15)의 동작에 관련된 가산기(46), 비교기(25) 및 블록(24)을 도시한다. 도 4b는 비교기(25)에 부가된 로드 방해(τd) 및 블록(52)에 부가된 로드 방해(τd)가 하나의 τd 내에 결합된 블록도이다.
도 4a의 블록(52)과 도 3c의 블록(52)은 동일하고, 식 9로 표현되는 전달 함수를 갖는다.
도 4b로부터, 로드 방해(τd)가 다음 식 13의 전달 함수로 표현된 필터를 통하여 속도 제어 시스템에 부가되는 것이 이해된다.
도 5는 식 13에 표현된 근사값과 같은 세그먼트를 갖는 전달 함수[Gd(s)]의 주파수 특성을 도시한다. 전달 함수[Gd(s)]의 주파수 특성으로부터, 이득은 각 주파수(ω)보다 낮은 각 주파수에서 0 dB 보다 작거나 같다. 각 주파수(ω)가 낮아짐에 따라, 이것은 -20dB/dec(dec는 10번을 의미함)의 제동 비율로 쇠퇴한다. 전달 함수[Gd(s)]는 각 주파수(ω0)보다 낮은 주파수에서 이득을 억제하기 위한 낮은 대역의 차단 필터 특성을 갖는다.
제1 실시예에 있어서, 마찰 또는 그런 종류의 다른 것에 의한 로드 방해(τd)가 아암(3)에 인가될지라도, 로드 방해(τd)는 속도 로드 평가기(12)에 의해 평가되고, 외부로부터 부가된 로드 방해(τd)가 로드 평가 신호(τdest)에 의해 삭제되는 바와 같이 제어된다. 로드 방해(τd)는 이것이 식 13 및 도 5에 도시한 차단 주파수 특성을 갖는 필터를 통하여 속도 제어 시스템에 부가되는 것처럼 작용한다. 그러므로, 각 주파수(ω)보다 낮거나 같은 주파수에서 마찰 또는 그런 종류의 다른 것에 기인하는 로드 방해는 근본적인 낮은 대역 차폐 특성에 의해 억제된다.
도 6은 로드 방해 억제 효과를 더 상세하게 설명하기 위한 시간 응답을 보여주는 그래프이다. 도 6a은 도면에서 54로 도시한 로드 방해(τd)같은 단계가아암(3)에 부가된 때, 속도 로드 평가기(12)에 의해 출력된 로드 평가 신호(τdest)를 도시한다.
여기서, 평가 주파수(fo)의 값(ωo=2πfo) 및 식 10 및 11의 제어 매개변수를 결정하는 제동 인자(ζ0)는 각각 3KHz 및 1 로서 선택되고, 속도 제어 시스템의 제어 대역은 300Hz로 설정되고, 시뮬레이션이 실행되었다. 도 6b는 속도 로드 평가기(12)에 의해 출력된 로드 평가 신호(τdest)가 합성기(15)에 입력되지 않은 경우, 헤드 이동 속도(v)의 시뮬레이션 결과를 도시한다.
점선(56)으로 도시한 직선은 속도 명령 신호(vr)를 나타내고, 실선(57)은 헤드 이동 속도(v)의 시간 파형을 나타낸다. 헤드 이동 속도(v)는 로드 방해 같은 단계 변화가 발생된 때 순식간에 크게 변한다.
도 6c은 로드 평가 신호(τdest)가 합성기(15)에 입력되고 신호가 동작기(9)에 입력된 때 헤드 이동 속도(v)의 시뮬레이션 결과를 도시한다. 도 6c에 점선으로 도시된 직선(58)은 속도 명령 신호(vr)을 나타내며, 실선(59)은 헤드 이동 속도(v)의 시간 파형을 나타낸다. 로드 방해와 같은 단계 변화가 부가되었을 지라도, 헤드 이동 속도(v)는 거의 조금도 변하지 않으며, 로드 방해 억제 효과는 도 6b에 도시한 경우와 비교하여 크게 개선된다.
결과적으로, 헤드의 이동 속도와 함께 마찰 또는 그런 종류의 다른 것에 의한 로드 방해(τd)의 크기를 정밀하게 평가하는 것이 가능하다. 그러므로, 비록 경사 블록(7) 상의 로드 방해의 변화가 클지라도, 속도를 안정되게 제어하는 것이 가능하고, 헤드의 로딩/언로딩 동작의 확실성을 높일 수 있다.
상기 설명에 있어서, 블록(47)으로부터 출력된 구동 신호(u)는 속도 로드 평가기(12)에 대한 하나의 입력 신호로서 입력된다. 그러나, 구동 신호(u) 대신에, 블록(22) 및 드라이버(10)로부터 출력된 구동 전류(Ia)가 사용될 수 있다. 이 경우에도, 동일한 효과가 얻어진다.
(제2 실시예)
본 발명의 바람직한 제2 실시예에 있어서, 제1 실시예의 구동 신호(u)대신에, 속도 제어 신호(c)가 속도 로드 평가기에 입력된다. 이것으로, 제1 실시예에서 요구되는 가산기(38)를 생략할 수 있고 구조는 간단하게 된다. 이것을 도 7 및 8을 사용하여 설명한다.
도 1과 의 차이는 속도 로드 평가기(60)에 입력된 신호이다. 전압 검출 수단(11)에 의해 생성된 전압 신호(Va) 및 속도 제어기(14)에 의해 생성된 속도 제어 신호(c)는 속도 제어 평가기(60)에 입력된다. 즉, 제2 실시예는 구동 신호(u)대신 속도 제어 신호(c)를 사용되는 것을 특징으로 한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 속도 제어 신호(c) 및 로드 평가 신호(τdest)는 합성기(15)에 입력되고, 구동 신호(u)를 생성하기 위해 교정 계산이 실행되고, 이것은 드라이버(10)에 출력된다.
도 8의 점선에 의해 둘러싸인 블록(61)은 속도 로드 평가기(60)의 블록도 이다. 전압 검출기(11)에 의해 생성된 가산기(28)의 출력인 전압 신호(Va) 및 블록(21)으로 표현되는 속도 제어기(14)에 의해 생성되는 속도 제어 신호(c)는 속도 로드 평가기(60)에 입력된다.
제1 실시예의 속도 로드 평가기(12)에 있어서, 교정 신호(β)가 부가된 구동 신호(u)는 속도 로드 평가기(12)에 입력된다. 그러므로, 도 2에 도시한 가산기(38)를 필요로 한다.
그러나, 제2 실시예의 속도 로드 평가기(60)에 있어서, 교정 신호(β)가 부가되기 전에 속도 제어 신호(c)가 입력되고, 그러므로, 도 2에 도시한 가산기(38)는 필요하지 않다.
제2 실시예에서의 속도 로드 평가기(60)의 동작은 제1 실시예에서의 속도 로드 평가기(12)의 동작과 비교하여 도 2 및 8을 참조하여 설명할 것이다.
첫째로, 도 2에 있어서, 제2 적분기의 입력(42)이로서 정해지면, 신호()는 감산기(31)에 주의를 기울이는 동안 다음 식으로 표현된다.
그러나, 구동 신호(u)는 도 2의 가산기(46)에 주의를 기울이는 동안 다음 식으로 표현된다.
그러므로, 신호()는 식 14 및 15로부터 다음 식 16과 같이 표현된다.
= gmnㆍKtnㆍc - g1ㆍα
도 2 내의 속도 로드 평가기(12)의 블록도(30)를 식 16을 토대로 다시 표현하면, 도 8에 도시한 속도 로드 평가기(60)의 블록도(61)가 얻어진다. 속도 제어기[14; 블록(21)]에 의해 생성된 속도 제어 신호는 제1 곱셈기의 블록(32)에 입력되고, 블록(32)의 출력은 블록(33)에 입력된다. 그러므로, 속도 제어 신호(c)에 계수(gmnㆍKtn)를 곱함으로써 구동 토크 평가 신호(τest)를 얻을 수 있다.
반면에, 로드 평가 신호(τdest)는 블록(47)으로 표현되는 합성기(15)에 입력된다. 그러므로, 제1 실시예에서와 같이 헤드(2)의 이동 속도 및 아암(3)에 인가되는 마찰 또는 그런 종류의 다른 것에 의한 로드 방해(τd)는 전압 신호(Va) 및 속도 로드 평가기(60)의 작용에 의한 속도 제어 신호(c)로부터 평가되고 속도 평가 신호(vest) 및 로드 평가 신호(τdest)가 생성되고 출력된다. 속도 평가 신호(vest)는 헤드(2)의 로딩/언로딩 속도를 제어하기 위해 비교기(13)를 통하여 속도 제어기(14)에 궤환된다. 로드 평가 신호(τdest)는 경사 블록(7)상의 탭 지탱 표면과 부유 탭(8) 사이의 미끄럼 마찰과 같이 아암(3)에 인가된 로드 방해(τd)를 제거하기 위해 합성기(15)에 입력된다. 결과적으로, 헤드의 이동 속도(v) 및 마찰에 의한 로드 방해(τd)를 정밀하게 검출하는 것이 가능하고, 경사 블록 상의 로드 방해의 변화가 클지라도 안정된 속도 제어가 실현된다.
제2 실시예에 따르면, 제1 실시예와 비교하여 속도 로드 평가기(60) 및 합성기(15)의 구성에 요구되는 가산기의 수를 줄이는 것이 가능하다. 그러므로, 제1 실시예와 비교하여, 간단한 구조로 동일한 효과가 얻어진다. 속도 제어 시스템이 아날로그 회로와 같은 하드웨어로 실현된 때, 회로의 구조는 간단하게 될 수 있다, 속도 제어 시스템이 소프트웨어로 실현된 때, 계산 처리로서 계산 시간 지연을 짧게 하는 것이 가능하다.
전술한 제1 및 제2 실시예에 있어서, 동작기에 인가된 로드 방해는 속도 로드 평가기(12)에 의해 생성된 로드 평가 신호(τdest)를 사용하여 제거될 수 있다. 그러나, 경사 블록 내의 로드 방해의 변화가 작은 때, 헤드의 속도는 속도 로드 평가기(12)에 의해 생성된 속도 평가 신호(vest)를 사용하여서만 제어될 수 있고, 로드 평가 신호(τdest)는 사용되지 않을 것이다. 이 경우, 합성기(15)는 불필요하며, 장치의 구조는 간단하게 된다.
(제3 실시예)
로딩/언로딩 동작에 의한 로드 방해의 보상에 부가하여, 제3 실시예는 통상의 속도 로드 평가기를 사용한 추종 동작으로 고정밀 배치를 실현하기 위한 것이다. 본 실시예는 도 9 내지 12를 사용하여 설명한다.
제3 실시예는 헤드(2)의 위치를 검출하기 위한 위치 검출기(70), 위치 제어 신호(cx)를 생성하는 위치 제어기(71) 및 선택기(72)를 구비한다. 선택기(72)는 속도 제어 신호(cv) 및 위치 제어 신호(cx) 중의 하나를 선택하고, 로딩/언로딩 명령 및 입력 단자(73)에 입력되는 추종 명령을 포함하는 스위칭 명령에 따라 선택된 이들 중의 하나를 제어 신호(c')로서 합성기(15)에 출력한다.
트랙의 위치 신호는 서보 정보로서 디스크(1)의 각 섹터에 미리 기록되고, 이 위치 신호는 헤드(2)에 의해 판독된다. 위치 검출기(70)는 헤드(2)에 의해 판독된 위치 신호에 의해 헤드(2)의 현 위치를 검출하고, 현 위치와 목표 트랙의 목표 위치 사이의 위치 오차 신호(ε)를 생성한다. 위치 검출기(70)에 의해 생성된 위치 오차 신호(ε)는 위치 제어기(71)에 입력되고, 신호는 위상에 있어서 증폭 및 보상되며, 위치 제어기(71)는 위치 제어 신호(cx)를 생성하고 선택기(72)에 이 신호를 출력한다.
선택기(72)의 입력 단자(73)에 로딩/언로딩 명령이 스위칭 명령으로서 입력되면, 선택기(72)의 스위치(74)는 단자(a)에 접속되고, 헤드(2)는 부드러운 속도로 디스크(1) 상의 목표 트랙으로 이동하는 것이 허용된다. 더욱이, 헤드(2)는 디스크(1)로부터 경사 블록(7)으로 부드럽게 후퇴될 수 있다. 만일 추종 명령이 스위칭 명령으로서 선택기(72)의 입력 단자(73)에 입력되면, 스위치(74)는 단자(b)에 접속되고, 헤드(2)는 목표 트랙에 위치하도록 제어된다.
전술한 설명에 있어서, 외부로부터 부가된 로드 방해(τd)에 의해 생성된 목표 트랙에 대한 위치 편차는 속도 로드 평가기(12)에 의해 생성된 로드 평가 신호(τdest)에 의해 제거될 수 있다.
자기 헤드의 이동 속도 제어 및 서로 전적으로 다른 목표 트랙에 대한 헤드의 위치 제어는 선택기(72)의 스위칭 명령에 따라 스위칭됨으로, 자기 헤드의 로딩/얻로딩 속도 제어뿐만 아니라, 자기 헤드가 목표 트랙으로 이동할 때의 탐색 속도 제어도 속도 로드 평가기(12)로써 실행할 수 있다.
통상적으로, 탐색 동작이 실행될 때, 자기 헤드의 이동 속도는 디스크 내에 미리 저장된 서보 정보로부터 검출되고, 얻어진 속도 신호는 자기 헤드의 속도 제어에 사용된다.
이에 반하여, 제3 실시예에 따라, 자기 헤드의 속도는 속도 로드 평가기(12)에 의해 평가된다. 그러므로, 자기 헤드로써 디스크 상의 서보 정보를 재생성 할 필요 없이 탐색 속도의 제어가 가능하다.
비록 설명이 지연되었지만, 전술한 제1 및 제2 실시예에서도 역시 서보 정보의 재생성 없이 탐색 속도 제어가 동일하게 가능하다. 상기와 같이 서보 정보의 재생성 없이 탐색 속도 제어가 동일하게 가능한 것은 제4 및 제5 실시예에서도 역시 언급될 것이다.
탐색 동작에 이어서, 동작은 아래에 설명되는 추종 동작으로 진행된다. 스위치(74)가 단자(b)에 접속되었을 때의 위치 제어 시스템의 동작을 도 10을 사용하여 설명한다. 도 10에 있어서, 점선으로 둘러싸인 부분(3)은 속도 로드 평가기(12)의 블록이고, 이것은 도 2의 블록(30)과 같은 블록도이다. 이와 유사하게, 점선으로 둘러싸인 부분(47)는 합성기(15)의 블록이다. 도 10에 있어서, 섹터 서보 샘플링에 의한 시간 지연 요소는 간결한 설명을 위해 생략되었다.
도 10에 있어서, 헤드(2)에 의해 검출된 현 트랙 위치가 x 로서 정해지면, 목표 트랙 위치(r)에 대한 위치 오차 신호(ε)는 다음 식 17으로 표현된다. 위치 오차(ε)는 비교기(75)에 의해 얻어진다.
ε= r - x
블록(76)에 표현된 위치 제어기(71)는 위치 오차 신호(ε)에 대한 전달 함수[Gx(s)]의 필터 처리를 실행하고, 위치 제어 신호(cx)를 생성하고, 이 신호를 제어 신호로서[c'=(cx)] 블록(47) 내에 표현된 합성기(15)에 출력한다. 위치 제어 시스템은 정규 PID 제어를 실행하고, 위치 제어기(71)의 전달 함수는 다음의 식 18로 표현된다.
여기서, Kx 는 위치 제어 시스템의 비례 이득을 나타내고, Td 는 미분 시상수를 나타내고, Ti 는 적분 시상수를 나타낸다. 위치 제어 시스템의 제어 대역을 넓히는 것은 비례 이득(Kx)을 증가시키는 것이다. 섹터 서보의 주파수 또는 작동기 메카니즘이 지닌 자연 기계적 공진 주파수를 샘플링함으로써 상한(上限)이 존재한다. 이에 반하여, 도 2의 블록(30)과 같이 동일한 방법으로 구성된 속도 로드 평가기(12)에 있어서, 속도 로드 평가기(12)는 섹터 서보의 샘플링 주파수에 의해 영향을 받지 않는다. 그러므로, 속도 로드 평가기(12)의 제어 대역은 위치 제어 시스템의 제어 대역 보다 높게 설정될 수 있다.
블록(77)은 적분기이고, 전달 함수는 1/s 로 표현되고, 헤드(2)의 이동 속도(v)는 현 트랙 위치(x)로 변환된다.
구동 전류를 동작기(9)에 부착된 코일(5)에 공급하고 전기 신호를 헤드(2)에전달하기 위해, 동작기(9)는 FPC 또는 그런 종류의 다른 것을 통하여 전기 회로 기판에 접속된다. 동작기(9)는 베어링(4)의 베어링 마찰이 아닌 회전 동작에 따라 FPC의 탄성력에 의해 영향받는다. 이것들은 역시 로드 방해(τd)이다. 블록(78)은 로드 방해(τd)의 탄성 계수(K)를 나타내고, 블록(79)은 점착성 저항 계수(D)를 나타낸다. 로드 방해(τd)의 탄성 계수(K)의 영향은 헤드(2)의 위치에 비례하고, 그래서, 위치(x)에서 블록(78)으로의 입력은 비교기(25)로의 출력의 형태로 표현된다. 이와 유사하게, 로드 방해(τd)의 점착성 저항 계수(D)의 영향은 헤드(2)의 속도에 비례하므로, 속도(v)에서 블록(79)으로의 입력은 비교기(25)로의 출력의 형태로 표현된다.
블록(76)으로부터 출력된 제어 신호(c')는 합성기(15)를 구성하는 가산기(46)를 통하여 구동 신호(u)가 되고, 블록(22)으로 표현되는 드라이버(10)에 입력된다.
로드 방해(τd)와 같은, 동작기(9) 및 전자 회로 기판에 접속된 FPC의 탄성력은 베어링(4)의 베어링 마찰 및 동작기(9)에 부가된 베어링 마찰에 부가하여 역시 고려된다. 속도 로드 평가기(12)는 이 로드 방해(τd)를 평가하고, 얻어진 로드 평가 신호(τdest)로 로드 방해(τd)를 제거하는 바와 같이 제어한다. 그러므로, 제1 실시예에서와 같이 로드 방해(τd)는 이것이 식 13 및 도 5에서 차단 주파수 특성을 갖는 필터를 통하여 위치 제어 시스템에 부가된 것처럼 동작한다. 각 주파수(ω0)보다 낮거나 같은 주파수에서 로드 방해는 근본적인 낮은 대역 차단 특성에의해 억제된다.
도 11은 위치 제어 특성과 관련된 속도 로드 평가기(12)의 개선된 효과를 설명하기 위한 주파수 특성을 도시한다. 평가 주파수(fo) 값(ω0=2πfo) 및 식 10 및 11에서 제어 매개 변수를 결정하는 제동 인자(ζ0)는 3 KHz 및 1 로서 각각 선택되고, 속도 제어 시스템의 제어 대역은 300 Hz로 설정되고, 시뮬레이션이 실행되었다.
도 11에서, 꺽인선(81)은 로드 방해(τd)가 동작기(9)에 인가되지 않은 이상적인 경우의 목표 트랙 위치에 대한 헤드(2) 위치(x)의 주파수 응답 특성을 나타낸다. 위치 제어 시스템의 낮은 제어 대역은 300 Hz로 설정되므로, 헤드(2)는 약 300 Hz 주파수 까지 목표 트랙을 정밀하게 따라갈 수 있다.
도 11 내의 번호 82는 베어링(4)의 베어링 마찰 및 FPC의 스프링의 힘이 회전 동작에 따라 동작기(9) 상에서 동작할 때의 x/r 의 주파수 응답 특성을 나타낸다. 주파수는 0 dB 또는 약 200 Hz 로 낮으므로, 헤드(2)가 200 Hz 이하의 낮은 대역 주파수 영역에서 목표 트랙을 정밀하게 따라가는 것이 불가능하다.
도 11 내의 번호 83은 속도 로드 평가기(12)의 효과가 존재하는 경우의 x/r 의 주파수 응답 특성을 나타낸다. 로드 방해가 없는 이상적인 경우의 주파수 특성에 주파수가 접근하는 것을 발견할 수 있다.
도 12는 속도 로드 평가기(12)의 로드 방해 억제 효과를 더 상세하게 설명하기 위한 주파수 특성을 나타낸다. 도 12에서, 번호 84는 로드 방해가 동작기(9)에인가되지 않은 경우의 헤드(2)의 위치(x)의 응답, 즉, 제어 신호(c')에 대한 x/c'의 전달 특성을 나타낸다. 이것은 동작기의 이상적인 특성을 나타내고, 이 특성은 주파수 증가에 대하여 -40dB/dec 의 감쇠 비율로 감쇠되는 직선이 된다.
도 12의 번호 85는 헤드(2)의 위치(x)의 주파수 응답 특성, 즉, 베어링(4)의 베어링 마찰 및 FPC의 스프링의 힘이 동작기(9) 상에 작용할 때, 제어 신호(c')에 대하여 x/c'의 전달 특성을 나타낸다. 동작기(9)는 200 Hz의 주파수에서 공진 특성을 나타내고, 100 Hz 이하의 낮은 대역 주파수 영역에서 실질적으로 평탄한 전달 특성을 나타낸다. 100 Hz 이하의 낮은 대역 주파수 영역에서, 헤드(2)는 로드 방해의 영향으로 쉽게 이동되지 않는다.
도 12의 번호 86은 제어 신호(c')에 대한 헤드(2)의 위치(x)의 주파수 응답 특성을 나타낸다. 상기 특성은 속도 로드 평가기(12)의 효과에 의해 낮은 대역 주파수 영역에서 로드 방해를 갖지 않는 동작기의 이상적인 주파수 특성(84)에 접근하고, 동작기의 주파수 특성은 도 12의 번호 85의 경우와 비교하여 크게 개선되고, 공진에 의한 피크는 더 이상 생성되지 않는다.
결과적으로, 선택기(72)의 스위치(74)가 추종 명령에 의해 단자(b)에 접속되면, 헤드(2)는 높은 정밀도로 목표 트랙에 위치하도록 제어된다. 즉, 베어링(4)의 베어링 마찰과 같은 탄성력 및 FPC의 스프링의 힘이 동작기(9) 상에 작용할지라도, 이러한 로드 방해의 영향은 속도 로드 평가기(12) 및 합성기(15)에 의해 제거되고, 그러므로, 자기 헤드의 위치 정밀도는 강화될 수 있다.
(제4 실시예)
제4 실시예에 있어서, 제3 실시예의 구동 신호 대신에 선택기(72)로부터 출력된 제어 신호(c')[속도 제어 신호(cv) 및 위치 제어 신호(cx) 중의 어느 하나]가 속도 로드 평가기(60)에 입력된다. 이로써, 제3 실시예에 필요한 가산기(38)는 생략될 수 있고, 구조는 간단하게 된다. 이것은 도 13 및 14를 사용하여 설명될 것이다.
도 9와의 차이점은 속도 로드 평가기(60)로의 신호 입력이다. 전압 신호(Va)는 전압 검출기(11)에 의해 생성되고, 선택기(72)로부터 출력된 제어 신호(c')는 속도 로드 평가기(60)에 입력된다.
도 14는 스위치(74)가 단자(b)에 접속되었을 때의 위치 제어 시스템의 전체 구조를 나타내는 블록도이다. 점선으로 둘러싸인 영역(61)은 속도 로드 평가기(60)의 블록이고, 이것은 도 8의 블록(61)과 같은 블록도이다. 이와 유사하게 점선으로 둘러싸인 부문(47)은 합성기(15)의 블록이다.
제4 실시예에 있어서, 도 8에서 블록(61)으로 표시되는 속도 로드 평가기(60)가 적용되므로, 속도 로드 평가기(60) 및 합성기(15)의 구조에 요구되는 가산기의 수는 전술한 제3 실시예와 비교하여 감소될 수 있다. 그러므로, 제3 실시예와 비교하여 간단한 구조로 동일한 효과를 실현할 수 있다. 속도 제어 시스템이 아날로그 회로와 같은 하드웨어로 실현된다면, 회로의 구조는 간단하게 될 수 있다. 속도 제어 시스템이 소프트웨어로 실현된다면, 계산 처리로 계산 시간 지연을 줄이는 것이 가능하다.
비록 제어가 전술한 제3 및 제4 실시예의 스위칭 명령에 따라 스위칭된 속도제어 모드 및 위치 제어 모드 같은 모드로 실행될지라도, 각 모드에 따라 속도 로드 평가기의 제어 매개변수를 각별히 변경할 필요가 없다. 그러므로, 간단한 구조로 제어 시스템을 구성하는 것이 가능하다.
(제5 실시예)
제5 실시예에 있어서, 속도 평가 신호(vest)는 위치 제어기에 궤환된다. 이것을 도 15를 사용하여 설명한다.
이 실시예는 위치 제어기(91)에는 위치 오차 신호(ε) 출력뿐만 아니라 속도 로드 평가기(12)로부터 출력된 속도 평가 신호(vest)도 입력된다는 것과 양쪽 신호를 토대로 위치 제어 신호(cx)를 생성한다는 것이 도 9에 도시한 것과 다르다.
제3 실시예에 있어서, 도 10의 블록(76)에 표현된 위치 제어기(71)는 헤드를 위치시키기 위한 PID 제어를 실행하기 위해 위치 오차 신호(ε)에 대한 식 18에 표현된 전달 함수 Gx(s)의 필터 처리를 실행하고, 위치 제어 신호(cx)를 생성한다.
식 18의 괄호 내의 제2 항은 위치 오차 신호(ε)에 대한 미분 처리를 실행함으로써 위치 제어 시스템을 안정시킨다. 이 미분 처리는 만일 목표 트랙 위치(r)가 상수로서 정해진 경우 관련 식 17로부터 다음의 식 19으로 표현된다.
식 18이 사용되었을 때, 위치 제어 신호(cx)는 다음과 같다.
만일 sㆍε가 식 19에서 표현된 "-vest"로 치환되면,
이 된다.
위치 제어기(91)는 위치 오차 신호(ε)에 Kx(1+1/Ti)를 곱하고, 속도 평가 신호(vest)에 KxㆍTd를 곱하고, 이들 사이의 차이를 계산함으로써 위치 제어 신호(cx)를 생성한다. 그러므로, PID 제어는 위치 및 제어 시에 실행된다.
제3 실시예의 경우에 있어서, 디스크(1) 상의 서보 정보는 헤드(2)에 의해 판독되고, 위치 검출기(70)에 의해 변환된 위치 오차 신호(ε)는 미분 처리를 필요로 하고, 이로써 위치 제어 시스템은 안정화된다. 그러나, 미리 기록된 위치 신호는 디스크의 각 섹터로부터 판독되기 때문에 디스크로부터 재생성된 위치 오차 신호(ε)는 연속 신호가 아니고, 샘플링 사이클(T)의 불연속 신호이다. 그러므로, 위치 오차 신호(ε)의 미분 처리는 현 샘플링의 위치 오차 신호[ε(n)]로부터의 마지막 샘플링의 위치 오차 신호[ε(n-1)]의 차(Δε) [=ε(n)-ε(n-1)]를 계산하고, 차(Δε)를 샘플링 사이클(T)로 나눔으로써 실제적으로 실현될 수 있다. 그러므로,미분 처리된 미분된 값은 위치 오차 신호(ε) 내에 포함된 노이즈에 영향받기 쉽다. 특히 헤드가 목표 트랙으로 이동하도록 하는 탐색 모드에서 헤드가 목표 트랙을 따라가도록 하는 추종 모드로 스위칭된 때, 큰 오차 신호가 생성된다. 결과적으로, 위치 제어 시스템은 안정될 수 없고, 추종의 고장을 일으키고, 데이터가 선택된 순간까지 엑세스 시간은 연장된다.
반면에, 제5 실시예에서는, 디스크 및 헤드로부터 얻어진 위치 오차 신호(ε)의 미분된 값(Tdㆍsㆍε)(식 20 참조)은 사용되지 않고, 곱셈된 값(-KxㆍTdㆍvest)이 사용된다.
결과적으로, 속도 평가 신호(vest)는 노이즈의 영향을 쉽게 받지 않고, 신호는 섹터 샘플링 사이클에 의존하지 않으므로, 고장은 추종 시간에 발생되지 않고, 데이터가 판독된 순간까지 엑세스 시간은 짧아질 수 있다.
동작기(9)에 의해 수신된 외력이 작을 때, 탐색 동작 시간의 자기 헤드의 속도 또는 추종 동작 시간의 자기 헤드의 위치는 속도 로드 평가기(12)에 의해 생성된 속도 평가 신호(vest)만을 사용하여 제어될 수 있고, 로드 평가 신호(τdest)는 사용되지 않는다. 이 경우, 합성기(15)는 필요하지 않으며, 자기 디스크 저장 장치의 구조는 간단하게 된다.
전술한 설명에 있어서, 속도 평가 신호(vest)는 도 9에 도시한 장치를 토대로 위치 제어기(91)에 입력되고, 속도 평가 신호(vest)는 도 13에 도시한 장치를 토대로 위치 제어기(91)에 입력될 수 있다.
전술한 설명에 있어서, 로드 평가 신호(τdest)는 동작기(9)에 적용된 베어링 마찰 및 FPC의 탄성력을 평가할 수 있지만, 로드 평가 신호(τdest)는 외부로부터 장비에 가해지는 충격 또는 진동에 기인하는 동작기(9)에 의해 수신된 관성력을 또한 평가할 수 있고, 또한 상기 관성력은 물론 제거될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 진동에 대한 저항이 탁월한 자기 디스크 저장 장치가 실현될 수 있다.
각각의 전술한 실시예에 있어서, 곱셈기 및 적분기는 아날로그 필터 또는 디지털 필터로 구성될 수 있다. 각 실시예에서 속도 제어 시스템을 구성하는 부분은 마이크로컴퓨터를 사용하여 소프트웨어로 실현될 수 있다.
비록 본 발명이 각 실시예에서 자기 디스크 저장 장치를 토대로 설명되었지만, 본 발명은 여기에 국한되는 것은 아니며, 광 디스크 장치, 광-자기 디스크 장치 및 그런 종류의 다른 것에 역시 적용될 수 있다.
현재 기술된 본 발명의 바람직한 실시예가 고려되는 한편, 다수의 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이며, 본 발명의 진정한 사상 및 영역에 포함되는 이러한 모든 변경은 첨부된 청구범위 내에 모두 포함되도록 하였다.
본 발명에 따르면, 헤드의 동작기는 구동 신호를 이용하면서 구동됨으로써, 헤드에 가해진 로드 방해를 우수하게 제거한다.
또한, 로드 평가 신호와 함께, 헤드에 가해진 로드 방해를 제거하기 위해서 궤환 제어가 실행되어 로드 방해가 보상될 수 있다.
또한, 속도는 로드 평가 신호와 직접 연관되어 제어되기 때문에, 헤드 후퇴부재의 로드 방해의 변동이 로딩/언로딩시에 매우 크더라도, 속도는 안정적으로 제어된다.
즉, 로드/언로드 동작의 신뢰성이 강화되고, 확산 효과로서, 트랙 밀도가 실제로 강화될 수 있고, 큰 용량의 디스크 저장 장치를 실현할 수 있다.
본 발명은 목표 트랙에 대한 높은 정확성의 헤드 위치 설정 기능을 가진다. 즉, 추종 동작시에 동작기에 가해진 외력이 보상될 수 있기 때문에, 추종 동작시에 동작기의 로드 방해가 매우 변화할 지라도, 목표 트랙에 대한 헤드의 위치 설정 동작을 안정적으로 제어하고 위치 설정의 정확성을 강화하는 것이 가능하다.
더불어 본 발명에 따르면 회로를 간단하게 구성할 수 있다.

Claims (26)

  1. 디스크 저장 장치에 있어서,
    디스크에 대하여 헤드를 로딩/언로딩하는 동작기와,
    상기 동작기의 드라이버와,
    상기 동작기가 구동된 때 생성된 전압을 검출하고, 전압 신호를 출력하기 위한 전압 검출기와,
    상기 헤드의 이동 속도와 상기 전압 검출기 내의 구동 신호 및 상기 전압 신호로부터 상기 헤드에 부가된 로드 방해의 레벨을 평가하고, 속도 평가 신호 및 로드 평가 신호를 출력하기 위한 속도 로드 평가기와,
    속도 명령 신호 및 상기 속도 평가 신호로부터 속도 제어 신호를 생성하고 출력하기 위한 속도 제어기를 포함하고,
    상기 구동 신호는 상기 속도 제어 신호 및 상기 로드 평가 신호를 합성함으로써 얻어지는 것인 디스크 저장 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 속도 로드 평가기는
    상기 전압 검출기에 의해 검출된 전압 신호가 입력되는 비교기와,
    상기 구동 신호에 제1 계수를 곱하기 위한 제1 곱셈기와,
    상기 비교기의 출력에 제2 계수를 곱하기 위한 제2 곱셈기와,
    상기 비교기의 출력을 적분하기 위한 제1 적분기와,
    상기 제1 곱셈기의 출력으로부터 상기 제2 곱셈기의 출력과 상기 제1 적분기의 출력을 가산함으로써 얻어진 합산 값을 차감함으로써 얻어진 값을 적분하기 위한 제2 적분기를 포함하고,
    상기 비교기는 상기 전압 신호와 상기 제2 적분기의 출력을 비교하고, 비교 결과를 상기 제2 곱셈기 및 상기 제1 적분기에 출력하는 것인 디스크 저장 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 속도 로드 평가기는 높은 대역 주파수 구성요소가 차단되는 상태에서 상기 로드 평가 신호를 출력하는 것인 디스크 저장 장치.
  4. 디스크 저장 장치에 있어서,
    디스크에 대하여 헤드를 로딩/언로딩하는 동작기와,
    상기 동작기의 드라이버와,
    상기 동작기가 구동된 때 생성된 전압을 검출하고, 전압 신호를 출력하기 위한 전압 검출기와,
    상기 헤드의 이동 속도와 속도 제어 신호 및 상기 전압 신호로부터 상기 헤드에 부가된 로드 방해의 레벨을 평가하고, 속도 평가 신호 및 로드 평가 신호를 출력하기 위한 속도 로드 평가기와,
    속도 명령 신호 및 상기 속도 평가 신호로부터 상기 속도 제어 신호를 생성하고 출력하기 위한 속도 제어기를 포함하고,
    상기 드라이버 내의 상기 구동 신호는 상기 속도 제어 신호 및 상기 로드평가 신호를 합성함으로써 얻어지는 것인 디스크 저장 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 속도 로드 평가기는
    상기 전압 검출기에 의해 검출된 전압 신호가 입력되는 비교기와,
    상기 속도 제어 신호에 제1 계수를 곱하기 위한 제1 곱셈기와,
    상기 비교기의 출력에 제2 계수를 곱하기 위한 제2 곱셈기와,
    상기 비교기의 출력을 적분하기 위한 제1 적분기와,
    상기 제1 곱셈기의 출력으로부터 상기 제2 곱셈기의 출력을 차감함으로써 얻어진 값을 적분하기 위한 제2 적분기를 포함하고,
    상기 비교기는 상기 전압 신호와 상기 제2 적분기의 출력을 비교하고, 비교 결과를 상기 제2 곱셈기 및 상기 제1 적분기에 출력하는 것인 디스크 저장 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 속도 로드 평가기는 높은 대역 주파수 구성 요소가 차단되는 상태에서 상기 로드 평가 신호를 출력하는 것인 디스크 저장 장치.
  7. 디스크 저장 장치에 있어서,
    디스크에 대하여 헤드의 로딩/언로딩을 위한 동작기와,
    상기 동작기의 드라이버와,
    상기 동작기가 구동된 때 생성된 전압을 검출하고, 전압 신호를 출력하기 위한 전압 검출기와,
    상기 드라이버 내의 구동 신호 및 상기 전압 신호로부터 상기 헤드의 이동 속도를 평가하고, 속도 평가 신호를 출력하기 위한 속도 평가기와,
    속도 명령 신호 및 상기 속도 평가 신호로부터 속도 제어 신호를 생성하고, 상기 구동 신호로서 출력하기 위한 속도 제어기를 포함하는 디스크 저장 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 속도 평가기는
    상기 전압 검출기에 의해 검출된 전압 신호가 입력되는 비교기와,
    상기 구동 신호에 제1 계수를 곱하기 위한 제1 곱셈기와,
    상기 비교기의 출력에 제2 계수를 곱하기 위한 제2 곱셈기와,
    상기 비교기의 출력을 적분하기 위한 제1 적분기와,
    상기 제1 곱셈기의 출력으로부터 상기 제2 곱셈기의 출력과 상기 제1 적분기의 출력을 가산함으로써 얻어진 합산된 값을 차감함으로써 얻어진 값을 적분하기 위한 제2 적분기를 포함하고,
    상기 비교기는 상기 전압 신호와 상기 제2 적분기의 출력을 비교하고 비교 결과를 상기 제2 곱셈기 및 상기 제1 적분기에 출력하는 것인 디스크 저장 장치.
  9. 디스크 저장 장치에 있어서,
    디스크에 대하여 헤드를 이동하기 위한 동작기와,
    상기 동작기의 드라이버와,
    상기 동작기가 구동된 때 생성된 전압을 검출하고, 전압 신호를 출력하기 위한 전압 검출기와,
    상기 드라이버 내의 구동 신호 및 상기 전압 신호로부터 상기 헤드에 부가된 로드 방해의 레벨 및 상기 헤드의 이동 속도를 평가하고, 속도 평가 신호 및 로드 평가 신호를 출력하기 위한 속도 로드 평가기와,
    속도 명령 신호 및 상기 속도 평가 신호로부터 속도 제어 신호를 생성 및 출력하기 위한 속도 제어기와,
    상기 디스크 내에 미리 저장된 서보 정보로부터 상기 헤드의 현 위치에 대응하는 상기 헤드에 의해 검출된 오차 신호를 생성 및 출력하기 위한 위치 검출기와,
    상기 오차 신호에 대응하는 위치 제어 신호를 생성 및 출력하기 위한 위치 제어기와,
    상기 속도 제어 신호 및 상기 위치 제어 신호가 입력되고, 상기 제어 신호 중의 하나가 스위칭 명령에 따라 선택 및 출력되는 선택기를 포함하고,
    상기 구동 신호는 상기 선택기로부터 출력된 상기 제어 신호 및 상기 로드 평가 신호를 합성함으로써 얻어지는 것인 디스크 저장 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 속도 로드 평가기는
    상기 전압 검출기에 의해 검출된 전압 신호가 입력되는 비교기와,
    상기 구동 신호에 제1 계수를 곱하기 위한 제1 곱셈기와,
    상기 비교기의 출력에 제2 계수를 곱하기 위한 제2 곱셈기와,
    상기 비교기의 출력을 적분하기 위한 제1 적분기와,
    상기 제1 곱셈기의 출력으로부터 상기 제2 곱셈기의 출력과 상기 제1 적분기의 출력을 가산함으로써 얻어진 합산된 값을 차감함으로써 얻어진 값을 적분하기 위한 제2 적분기를 포함하고,
    상기 비교기는 상기 전압 신호와 상기 제2 적분기의 출력을 비교하고 비교 결과를 상기 제2 곱셈기 및 상기 제1 적분기에 출력하는 것인 디스크 저장 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 위치 제어기는 상기 위치 검출기로부터 출력된 상기 오차 신호 및 상기 속도 로드 평가기로부터 출력된 상기 속도 평가 신호를 토대로 상기 위치 제어 신호를 생성하는 것인 디스크 저장 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 속도 로드 평가기의 제어 대역은 상기 위치 제어기 또는 상기 속도 제어기의 제어 대역보다 크게 설정되는 것인 디스크 저장 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 동작기는 상기 디스크에 대하여 상기 헤드를 로드 및 언로드하는 것인 디스크 저장 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 동작기는 상기 디스크 저장 장치가 동작되지 않을 때 상기 디스크 내의 데이터 영역 외부에 형성된 대기 영역 상에 접지되는 것인 디스크 저장 장치.
  15. 디스크 저장 장치에 있어서,
    디스크에 대하여 헤드를 이동하기 위한 동작기와,
    상기 동작기의 드라이버와,
    상기 동작기가 구동된 때 생성된 전압을 검출하고, 전압 신호를 출력하기 위한 전압 검출기와,
    속도 명령 신호 및 상기 속도 평가 신호로부터 속도 제어 신호를 생성 및 출력하기 위한 속도 제어기와,
    서보 정보로부터 상기 헤드의 현 위치에 대응하고 상기 헤드에 의해 검출된 오차 신호를 생성 및 출력하기 위한 위치 검출기와,
    상기 오차 신호에 대응하는 위치 제어 신호를 생성 및 출력하기 위한 위치 제어기와,
    상기 속도 제어 신호 및 상기 위치 제어 신호가 입력되고, 상기 제어 신호 중의 하나가 스위칭 명령에 따라 선택 및 출력되는 선택기와,
    상기 전압 신호 및 상기 선택기로부터 출력된 제어 신호로부터 상기 헤드에 부가된 로드 방해의 레벨 및 상기 헤드의 이동 속도를 평가하고, 상기 속도 평가 신호 및 로드 평가 신호를 출력하기 위한 속도 로드 평가기를 포함하고,
    상기 구동 신호는 상기 선택기로부터 출력된 상기 제어 신호 및 상기 로드 평가 신호를 합성함으로써 얻어지는 것인 디스크 저장 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 속도 로드 평가기는
    상기 전압 검출기에 의해 검출된 전압 신호가 입력되는 비교기와,
    상기 제어 신호에 제1 계수를 곱하기 위한 제1 곱셈기와,
    상기 비교기의 출력에 제2 계수를 곱하기 위한 제2 곱셈기와,
    상기 비교기의 출력을 적분하기 위한 제1 적분기와,
    상기 제1 곱셈기의 출력으로부터 상기 제2 곱셈기의 출력을 차감함으로써 얻어진 값을 적분하기 위한 제2 적분기를 포함하고,
    상기 비교기는 상기 전압 신호와 상기 제2 적분기의 출력을 비교하고 비교 결과를 상기 제2 곱셈기 및 상기 제1 적분기에 출력하는 것인 디스크 저장 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 위치 제어기는 상기 위치 검출기로부터 출력된 상기 오차 신호 및 상기 속도 로드 평가기로부터 출력된 상기 속도 평가 신호를 토대로 상기 위치 제어 신호를 생성하는 것인 디스크 저장 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 속도 로드 평가기의 제어 대역은 상기 위치 제어기 또는 상기 속도 제어기의 제어 대역보다 크게 설정되는 것인 디스크 저장 장치.
  19. 제15항에 있어서, 상기 동작기는 상기 디스크에 대하여 상기 헤드를 로드 및 언로드하는 것인 디스크 저장 장치.
  20. 제15항에 있어서, 상기 동작기는 상기 디스크 저장 장치가 동작되지 않을 때상기 디스크 내의 데이터 영역 외부에 형성된 대기 영역 상에 접지되는 것인 디스크 저장 장치
  21. 디스크 저장 장치에 있어서,
    디스크에 대하여 헤드를 이동하기 위한 동작기와,
    상기 동작기의 드라이버와,
    상기 동작기가 구동된 때 생성된 전압을 검출하고, 전압 신호를 출력하기 위한 전압 검출기와,
    상기 전압 검출기 내의 구동 신호 및 상기 전압 신호로부터 상기 헤드의 이동 속도를 평가하고, 속도 평가 신호를 생성 및 출력하기 위한 속도 평가기와,
    속도 명령 신호 및 상기 속도 평가 신호로써 속도 제어 신호를 생성 및 출력하기 위한 속도 제어기와,
    서보 정보로부터 상기 헤드의 현 위치에 대응하고 상기 헤드에 의해 검출된 오차 신호를 생성 및 출력하기 위한 위치 검출기와,
    상기 위치 검출기로부터 출력된 오차 신호 및 상기 속도 평가기로부터 출력된 속도 평가 신호로부터 위치 제어 신호를 생성 및 출력하기 위한 위치 제어기와,
    상기 속도 제어 신호 및 상기 위치 제어 신호가 입력되고, 상기 제어 신호 중의 하나가 선택되며, 상기 선택된 제어 신호는 상기 구동 신호로서 출력되는 선택기를 포함하는 디스크 저장 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 속도 평가기는
    상기 전압 검출기에 의해 검출된 전압 신호가 입력되는 비교기와,
    상기 구동 신호에 제1 계수를 곱하기 위한 제1 곱셈기와,
    상기 비교기의 출력에 제2 계수를 곱하기 위한 제2 곱셈기와,
    상기 비교기의 출력을 적분하기 위한 제1 적분기와,
    상기 제1 곱셈기의 출력으로부터 상기 제2 곱셈기의 출력과 상기 제1 적분기의 출력을 가산함으로써 얻어진 합산 값을 차감함으로써 얻어진 값을 적분하기 위한 제2 적분기를 포함하고,
    상기 비교기는 상기 전압 신호와 상기 제2 적분기의 출력을 비교하고, 비교 결과를 상기 제2 곱셈기 및 상기 제1 적분기에 출력하는 것인 디스크 저장 장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 위치 제어기는 상기 위치 검출기로부터 출력된 상기 오차 신호 및 상기 속도 로드 평가기로부터 출력된 상기 속도 평가 신호를 토대로 상기 위치 제어 신호를 생성하는 것인 디스크 저장 장치.
  24. 제21항에 있어서, 상기 속도 평가기의 제어 대역은 상기 위치 제어기 또는 상기 속도 제어기의 제어 대역보다 크게 설정되는 것인 디스크 저장 장치.
  25. 제21항에 있어서, 상기 동작기는 상기 디스크에 대하여 상기 헤드를 로드 및 언로드하는 것인 디스크 저장 장치.
  26. 제21항에 있어서, 상기 동작기는 상기 디스크 저장 장치가 동작되지 않을 때 상기 디스크 내의 데이터 영역 외부에 형성된 대기 영역 상에 접지되는 것인 디스크 저장 장치.
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