KR20040004128A

KR20040004128A - 헤드 위치 제어 방법, 디스크 장치 및 서보 트랙 기록 방법

Info

Publication number: KR20040004128A
Application number: KR1020030044519A
Authority: KR
Inventors: 다카이시가즈히코; 하라다케요리
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2004-01-13
Also published as: US6989956B2; EP1378892B1; JP2004039116A; DE60322632D1; JP4660055B2; EP1378892A3; CN1223996C; CN1471084A; EP1378892A2; US20040004783A1

Abstract

본 발명은 디스크의 편심에 추종하지 않는 가상원 제어를 실행하는 헤드 위치 제어 방법에 관한 것으로서, 면적 복조 방식의 서보 신호를 사용하더라도 고정밀도의 가상원 제어를 실현하는 것을 과제로 한다.

면적 복조 방식에 있어서 위치 신호를 복조하여 복조 위치를 계산해서 가상원 제어를 실행하는 헤드 위치 제어 방법에 있어서, 2상 서보 신호의 속도 오프셋 보정을 가상원 궤도 기준의 헤드 속도(V)와 가상원 궤도와 위치 신호와의 상대 속도(ΔV)의 양쪽 모두에 의해 실행한다. 이 때문에, 가상원 궤도 제어를 실행하더라도 보다 고정밀도의 헤드 위치 제어가 가능하게 된다. 이 때문에, 디스크의 트랙 피치가 좁아져서 편심 트랙수가 증가하더라도 보다 고정밀도의 가상원 궤도 제어를 행할 수 있고, 판독/기록 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

헤드 위치 제어 방법, 디스크 장치 및 서보 트랙 기록 방법{HEAD POSITION CONTROL METHOD, DISK DEVICE, AND SERVO TRACK WRITE METHOD}

본 발명은 디스크의 데이터를 기록 재생하기 위한 헤드를 디스크의 목표 트랙에 위치 결정하기 위한 헤드 위치 제어 방법, 디스크 장치 및 서보 트랙 기록 방법에 관한 것으로, 특히, 편심이 있는 디스크 상에 기록되어 있는 서보 신호를 복조하여 위치를 얻기 위한 헤드 위치 제어 방법, 디스크 장치 및 서보 트랙 기록 방법에 관한 것이다.

회전하는 디스크 매체에 기록, 재생을 실행하는 디스크 기억 장치는 데이터 등의 기억 장치로서 널리 이용되고 있다. 도 18에 도시한 바와 같이, 디스크 장치는 데이터를 기억하는 디스크(94)와, 디스크를 회전하는 스핀들 모터(96)와, 디스크(94) 상의 정보를 기록 재생하는 헤드(90)와, 헤드(90)를 목표 위치까지 이동시키는 액츄에이터(92)로 이루어진다. 대표적인 장치로서는 자기 디스크 장치(HDD: 하드디스크 드라이브)나 광 디스크 장치(DVD-ROM이나 MO)가 있다.

자기 디스크 장치에 있어서, 디스크(94) 상에는 헤드(90)의 위치를 검출하기 위한 위치 신호(100)가 기록되어 있다. 위치 신호(100)는 서보 마크와 트랙 번호와 오프셋 정보로 이루어진다. 트랙 번호와 오프셋 정보를 사용하여, 헤드(90)의 현재 위치를 파악할 수 있다.

이 위치 정보와 목표 위치의 차분을 구하여, 그 위치 틀어짐 양에 따라 계산을 행하여, 액츄에이터(92)를 구동하기 위한 구동량, 예컨대 VCM(보이스 코일 모터)이라면 전류, 압전 액츄에이터라면 전압 등을 공급한다.

디스크(94) 상에 서보 신호(위치 신호)(100)를 기록할 때는, 디스크 장치 자기 자신이 기록하는 종래의 STW(서보 ·트랙 ·기록) 방식 대신에, 외부의 STW 장치에 의해 기록하는 방법이 제안되고 있다. 예컨대, 일본 특허 공개 평03-073406호 「자기 디스크 장치의 서보 정보 기록 방법」의 공보(평성 3년(1991년) 3월 28일 공개)에서 제안되고 있다.

이와 같이 외부에서 STW를 행한 디스크(94)를, HDD 장치에 실장하면, 도 19에 도시한 바와 같이, 편심이 생겨, 디스크(94)의 회전에 따라 위치 신호(100)에 추종하는 헤드(90)의 위치가 정현파형으로 흔들려 버린다. 즉, 디스크(94)에 위치 신호(100)를 원주 상에 기록한 회전 중심(94-1)을 스핀들 모터(96)의 축 중심(98)과 완전히 일치시켜, 디스크(94)를 스핀들 모터(96)에 부착하는 것은 매우 곤란하다. 이 때문에, 회전 중심(94-1)과 축 중심(98)이 틀어진다.

이 틀어짐, 즉 편심에 헤드를 추종하는 것은 항상 헤드가 흔들리고 있게(구동 전류가 흐르고 있음) 되어 소비 전력이 증대되고, 또한 헤드 전환 시의 동작이 불안정하게 되기 쉽다. 이 문제를 해결하기 위해서, 편심에 추종하는 것이 아니라, 편심에 추종하지 않고 액츄에이터를 제어하는 방법이 제안되고 있다. 예컨대, 일본 특허 공개 평9-128915호 공보[평성 9년(1997년) 5월 16일 공개]나 일본 특허 공개 평9-330571호 공보[평성 9년(1997년) 12월 22일 공개]에서 제안되고 있다.

이러한 제안에서는, 도 20에 도시한 바와 같이, 편심을 무시하도록 위치 궤도(가상원 궤도)를 주어, 헤드의 복조 신호로부터 제거하고, 복조 위치를 얻어, 액츄에이터를 제어하는 것이 기재되어 있다. 이에 따라, 도 19에 도시한 바와 같이, 편심한 위치 신호(100)의 원 궤도에 대하여, 위치 신호를 이용하여, 헤드(90)가 스핀들 모터의 회전축(98)을 중심으로 하는 원 궤도(110)에 위치 결정되어, 디스크(94)에 판독/기록한다. 헤드(90)의 궤적(110)을 직선으로 하여 나타내면, 도 21과 같이, 궤적(110)은 정현파로 나타내어지는 위치 신호의 궤적(102)을 가로지르게 된다.

그런데, 위치 신호에 PosN, PosQ의 2위상 서보 신호를 이용한 면적 복조 방식이 이용되고 있다. 도 22는 2위상 서보 위치 신호의 설명도, 도 23은 그 위치 복조 회로의 블록도, 도 24 내지 도 26은 위치 복조 신호의 설명도이다.

도 22에 도시한 바와 같이, 위치 신호(서보 신호)는 서보 마크, 그레이 코드(트랙 번호), 인덱스, 오프셋 신호(PosA∼PosD)로 구성되어 있다. 도 23에 도시한 바와 같이, 블록(120)에서, 자기 헤드(90)로부터의 위치 신호로부터 트랙 번호, 오프셋 신호(PosA∼PosD)를 분리하여, 2위상 서보 신호(PosN, PosQ)를 이하의 연산에 의해 계산한다.

PosN = PosA - PosB

PosQ = PosC - PosD

그리고, 위치 복조(Pos1)는 블록(122)에서, PosN이나 PosQ 중 어느 하나의 작은 쪽을 이용하도록 복조한다. 즉, 도 24에 도시한 바와 같이, 생성된 PosN, PosQ 중 작은 쪽을 선택한다.

즉, 헤드(90)로부터의 각 오프셋 신호(PosA∼PosD)의 판독 출력의 진폭은 헤드(90)의 위치에서의 오프셋 신호(PosA∼PosD)의 면적에 비례한다. 역설하면, 진폭으로 나타내어지는 면적을 복조함으로써, 헤드의 위치를 복조할 수 있는 서보 신호이다.

또한, 위치 감도 이득(124)은 트랙 위치에 따라 이득을 변경하는 것이다. 이러한 복조 방식은 예컨대, 일본 특허 공개 평8-195044호 공보[평성 8년(1996년) 7월 30일 공개] 등에서 상세히 설명되고 있다.

이 면적 복조 방식의 2상 서보 신호에서는 도 24에 도시한 바와 같이, 복조 시에는 PosN과 PosQ의 갈아타기(전환)가 발생한다. 헤드(90)가 도 22와 같이, 위치 신호를 비스듬히 가로지르는 경우, 즉 속도를 갖는 경우에는 PosN, PosQ에 의한 복조 위치에 오차가 생기고, NQ의 속도 오프셋이 발생된다. 즉, 도 24에 도시한 바와 같은 2위상 서보 신호, PosN, PosQ가 트랙 방향으로 4분의 1 위상 틀어져서 관측할수 있는 것은 액츄에이터의 속도가 제로인 경우이다.

예컨대, 도 25는 장치에 있어서 20 트랙/샘플의 속도로 이동했을 때의 PosN 및 PosQ의 모습을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 도 25에 도시한 바와 같이, PosN과 PosQ의 위상 관계가 틀어진다. 도 26은 이 때의 복조 위치의 계산 결과이며, PosN, PosQ의 전환으로, 정확하게 위치 복조를 할 수 없게 된다.

즉, 도 25 및 도 26으로부터 알 수 있는 것과 같이, PosN과 PosQ의 복조 구간에서, 오프셋이 상이하다. 이 속도에 의한 오프셋을 보정하기 위해서, 예컨대, 일본 특허 공개 2001-256741호 공보[평성 13년(2001년) 9월 21일 공개]의 제안에서는 도 23에 도시한 바와 같이, 액츄에이터의 속도(V)를 블록(122)에 입력하여, PosN, PosQ를 보정하는 것을 개시하고 있다.

그러나, 전술한 속도 오프셋 보정 방법에서는, 도 20의 복조 위치로부터 얻어지는 헤드의 속도(V)로 보정하고 있었다. 한편, 도 19 및 도 21에 도시한 바와 같이, 가상원 제어에서는 편심을 무시하기 때문에, 편심에 의한 위치 신호인 PosN, PosQ에 대한 속도 보정치는 복조 위치로부터 얻어지는 것과는 상이하다.

이 때문에, 가상원 제어하는 경우에는, 정확한 속도 오프셋 보정이 곤란하다고 하는 과제가 생긴다. 특히, 최근의 기록 밀도의 증가에 의해, 트랙 피치가 좁아지고 있으며, 편심의 트랙수가 증가하고, 또한 보다 고정밀도의 위치 결정이 요구되고 있기 때문에, 보정 속도의 차이가 무시할 수 없게 되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 가상원 제어를 실행하더라도, 위치 신호의 속도오프셋 보정을 정확히 행하기 위한 헤드 위치 제어 방법, 디스크 장치 및 서보 트랙 기록 방법을 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 편심이 있는 디스크에 헤드를 가상원 제어를 실행하더라도, 면적 복조 방식의 위치 신호로부터 정확한 복조 위치를 얻기 위한 헤드 위치 제어 방법, 디스크 장치 및 서보 트랙 기록 방법을 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 면적 복조 방식의 위치 신호를 사용하여 고정밀도로 위치 제어하기 위한 헤드 위치 제어 방법, 디스크 장치 및 서보 트랙 기록 방법을 제공하는 데에 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 디스크 기억 장치의 구성도.

도 2는 도 1의 디스크의 위치 신호의 설명도.

도 3은 도 2의 위치 신호의 상세 설명도.

도 4는 도 2의 위치 신호의 판독 파형도.

도 5는 도 1의 헤드의 시크 동작의 설명도.

도 6은 도 1의 헤드 위치 제어부의 위치 복조부의 제1 실시예의 기능 블록도.

도 7은 도 6의 가상원 제어에 있어서 속도 오프셋 보정의 설명도.

도 8은 도 6의 가상원 궤도 테이블의 구성도.

도 9는 본 발명의 제2 실시예의 위치 복조부의 기능 블록도.

도 10은 도 9의 PosN, PosQ의 설명도.

도 11은 도 9의 가중치 이득 함수의 설명도.

도 12는 도 9의 PosN, PosQ 합성 복조법의 설명도.

도 13은 비교예의 가상원 제어를 행하지 않는 경우의 실험예의 설명도.

도 14는 비교예의 가상원 제어를 행하고, 속도 오프셋 보정을 행하지 않는경우의 실험예의 설명도.

도 15는 본 발명에 의한 가상원 제어에 있어서 속도 오프셋 보정을 실시한 경우의 실험예의 설명도.

도 16은 본 발명에 의한 가상원 제어에 있어서 속도 오프셋 보정을 실시한 경우의 한계 속도의 실험예의 설명도.

도 17은 본 발명에 의한 서보 트랙 기록 방법의 실시예의 설명도.

도 18은 종래의 자기 디스크 장치의 구성도.

도 19는 종래의 가상원 제어의 설명도.

도 20은 종래의 가상원 제어시의 위치 복조 방법의 설명도.

도 21은 가상원 제어에 있어서 서보 신호 궤적과 가상원 궤적의 관계도.

도 22는 면적 복조 방식의 위치 신호의 설명도.

도 23은 종래의 속도 오프셋 보정을 행하는 위치 복조부의 설명도.

도 24는 도 22의 2상 서보 신호의 설명도.

도 25는 속도가 빠르게 되었을 때의 2상 서보 신호의 설명도.

도 26은 도 25의 2상 서보 신호에 의한 복조 위치의 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 자기 디스크

14 : 액츄에이터

12 : 자기 헤드

20 : 위치 검출 회로

28 : 마이크로컨트롤러

22 : 판독/기록 컨트롤러

32 : 하드디스크 컨트롤러/메인 컨트롤러

34 : 버퍼 메모리

54, 56 : 속도 오프셋 가산기

58, 60 : 속도 오프셋 이득 증폭기

62 : 가상원 궤도 테이블

64 : 속도 생성 미분기

66 : 속도 보정용 가산기

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 헤드를 디스크의 가상원 궤도에 위치 제어하기 위한 헤드 위치 제어 방법에 있어서, 상기 헤드가 판독한 상기 디스크의 위치 신호를 복조하는 단계와, 상기 복조 결과로부터 복조 위치를 산출하는 단계와, 상기 복조 위치로부터 상기 디스크의 편심에 기인하는 위치 흔들림을 차감하는 단계와, 상기 차감된 복조 위치와 목표 위치와의 위치 오차에 따라 제어량을 산출하여 상기 헤드를 구동하는 액츄에이터를 제어하는 단계를 포함하고, 상기 산출 단계는 상기 복조 결과를 상기 헤드의 상기 가상원 궤도 기준의 속도와 상기 가상원 궤도와 상기 디스크의 위치 신호와의 상대 속도에 따른 보정치로 보정하여 상기 복조 위치를 산출하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 디스크 장치는 헤드를 디스크의 가상원 궤도에 위치 제어하는 디스크 장치에 있어서, 상기 디스크의 위치 신호를 판독하는 헤드와, 상기 헤드를 구동하는 액츄에이터와, 상기 헤드로부터 위치 신호를 복조하여 상기 헤드를 구동하는 상기 액츄에이터를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 복조 결과를 상기 헤드의 상기 가상원 궤도 기준의 속도와 상기 가상원 궤도와 상기 디스크의 위치 신호와의 상대 속도에 따른 보정치로 보정하고, 복조 위치를 산출하여, 상기 복조 위치에서 상기 디스크의 편심에 기인하는 위치 흔들림을 차감하며, 상기 차감된 복조 위치와 목표 위치와의 위치 오차에 따라 상기 액츄에이터의 제어량을 산출한다.

본 발명에서는, 면적 복조 방식에 있어서 가상원 제어를 행할 때에, 2상 서보 신호의 속도 오프셋 보정을 가상원 궤도 기준의 헤드 속도와 가상원 궤도와 위치 신호와의 상대 속도의 양쪽 모두에 의해 실행하기 때문에, 가상원 궤도 제어를 실행하더라도, 보다 고정밀도의 헤드 위치 제어가 가능하게 된다. 이 때문에, 디스크의 트랙 피치가 좁아져서 편심 트랙수가 증가하더라도, 보다 고정밀도의 가상원 궤도 제어를 행할 수 있고, 판독/기록 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 복조 단계는 상기 위치 신호로부터 서로 위상이 다른 제1 위치 정보와 제2 위치 정보를 면적 복조에 의해 복조하는 단계를 포함한다. 제1 및 제2 위치 정보를 사용한 면적 복조 방식을 채용하기 때문에, 용이하게 가상원 궤도 제어를 실행할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 산출 단계는 상기 제1 위치 정보와 상기 제2 위치 정보를 소정의 가중치로 합성하여 상기 복조 위치를 산출하는 단계를 포함한다. 제1 및 제2 위치 정보의 합성에 의한 복조를 병용했기 때문에, 전환 단차가 없는 복조 위치를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 산출 단계는 상기 제1 위치 정보를 상기 헤드의 상기 가상원 궤도 기준의 속도와 상기 가상원 궤도와 상기 디스크의 위치 신호와의 상대 속도에 따른 제1 보정치로 보정하는 단계와, 상기 제2 위치 정보를 상기 헤드의 상기 가상원 궤도 기준의 속도와 상기 가상원 궤도와 상기 디스크의 위치 신호와의 상대 속도에 따른 제2 보정치로 보정하는 단계를 포함한다. 제1 및 제2 위치 정보의 기록 위치에 따라 속도 오프셋 보정하기 때문에, 보다 정확하게 속도 오프셋 보정을 행할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 산출 단계는 상기 제1 위치 정보에 소정의 가중치(M)를 곱셈하며, 상기 제2 위치 정보에 다른 소정의 가중치(1-M)를 곱셈하고, 양 곱셈 결과를 합성하여, 상기 복조 위치를 산출하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 상대 속도를 상기 위치 흔들림을 차감하기 위한 가상원 위치 궤도를 미분하여 계산하는 단계를 더 포함한다. 가상원 위치 궤도를 이용하여, 상대 속도를 얻기 때문에, 별도로 데이터를 보존할 필요가 없으며, 더구나, 가상원 위치 궤도에 동기한 상대 위치를 얻을 수 있다.

더욱이, 본 발명의 서보 트랙 기록 방법은 탑재된 디스크에 위치 신호를 기록하는 서보 트랙 기록 방법에 있어서, 헤드가 판독한 상기 디스크의 위치 신호를 복조하는 단계와, 상기 복조 결과를 상기 헤드의 가상원 궤도 기준의 속도와 상기 가상원 궤도와 상기 디스크의 위치 신호와의 상대 속도에 따른 보정치로 보정하여상기 복조 위치를 산출하는 단계와, 상기 복조 위치로부터 상기 디스크의 편심에 기인하는 위치 흔들림을 차감하는 단계와, 상기 차감된 복조 위치와 목표 위치와의 위치 오차에 따라 제어량을 산출하여 상기 헤드를 구동하는 액츄에이터를 제어하는 단계와, 상기 헤드의 가상원 궤도를 따라 상기 위치 신호를 재기록하는 단계를 포함한다.

이러한 본 발명의 형태에서는, 면적 복조 방식에 있어서 가상원 제어를 행할 때에, 2상 서보 신호의 속도 오프셋 보정을 가상원 궤도 기준의 헤드 속도와 가상원 궤도와 위치 신호와의 상대 속도의 양쪽 모두에 의해 실행하기 때문에, 가상원 궤도 제어에 의해 보다 고정밀도로 위치 신호의 재기록이 가능하게 된다. 이 때문에, 디스크의 트랙 피치가 좁아져서 편심 트랙수가 증가하더라도, 보다 고정밀도의 가상원 궤도 제어를 행할 수 있고, 판독/기록 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 복조 단계는 상기 디스크가 탑재되는 장치의 외부에서, 상기 위치 신호가 기록된 상기 디스크의 위치 신호를 복조하는 단계로 이루어진다. 외부에서 위치 신호가 기록된 디스크를 사용하더라도, 편심에 추종하지 않는 가상원 제어를 고정밀도로 실현할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 디스크 기억 장치, 제1 실시예의 위치 복조계, 제2 실시예의 위치 복조계, 실시예, 서보 트랙 기록 방법, 다른 실시예로 설명하고 있지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

[디스크 기억 장치]

도 1은 본 발명의 일 실시예의 디스크 기억 장치의 구성도, 도 2는 도 1의자기 디스크의 위치 신호의 배치도, 도 3은 도 1 및 도 2의 자기 디스크의 위치 신호의 구성도, 도 4는 도 3의 위치 신호의 판독 파형도, 도 5는 도 1의 헤드 위치 제어의 설명도이다.

도 1은 디스크 기억 장치로서, 자기 디스크 장치를 나타낸다. 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 회전축을 중심으로 회전하는 보이스 코일 모터(VCM)로 구성된다. 도면에서는 자기 디스크 장치에 2장의 자기 디스크(10)가 탑재되어, 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 구동한다. 보이스 코일 모터(VCM) 구동 회로(26)는 보이스 코일 모터(VCM)(14)에 구동 전류를 공급하여, VCM(14)을 구동한다.

마이크로컨트롤러(MCU)(28)는 위치 검출 회로(20)로부터의 디지털 위치 신호로부터 현재 위치를 검출(복조)하여, 검출한 현재 위치와 목표 위치와의 오차에 따라 VCM 구동 지령치를 연산한다. 즉, 위치 복조와 서보 제어를 행한다. ROM(Read Only Memory)(30)는 MCU(28)의 제어 프로그램 등을 저장한다. 하드디스크 컨트롤러(HDC)(32)는 서보 신호의 섹터 번호를 기준으로 해서 일주 내의 위치를 판단하여, 데이터를 기록 ·재생한다. 랜덤 액세스 메모리(RAM)(34)는 판독 데이터나 기록 데이터를 일시 저장한다. HDC(32)는 ATA나 SCSI 등의 인터페이스(IF)로 호스트와 통신한다. 버스(36)는 이들을 접속한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 자기 디스크(10)에는 외주에서부터 내주에 걸쳐서 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(그레이 코드)와, 인덱스(Index)와, 오프셋 정보(PosA, PosB, PosC, PosD)로 이루어진다.

도 4는 도 3의 위치 신호를 자기 헤드(12)로 판독한 신호 파형도이다. 도 4에 도시하는 신호 파형의 트랙 번호(그레이 코드)와 오프셋 정보(PosA, PosB, PosC, PosD)를 사용하여, 자기 헤드의 반경 방향의 위치를 검출한다. 또한, 인덱스 신호(Index)를 바탕으로 하여, 자기 헤드의 원주 방향의 위치를 파악한다. 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 행할 때의 기준이 된다.또한, 인덱스 신호는 일주에 하나이며, 또한, 인덱스 신호 대신에 섹터 번호를 설치할 수도 있다.

도 5는 도 1의 MCU(28)가 행하는 액츄에이터의 시크 제어의 예이다. 도 1의 위치 검출 회로(20)를 통해 MCU(28)가 액츄에이터의 위치를 확인하고, 서보 연산해서 적절한 전류를 VCM(14)에 공급한다. 도 5에서는 어떤 트랙 위치에서부터 목표 트랙 위치로 자기 헤드(12)를 이동하는 시크의 시작에서부터의 제어의 천이와, 액츄에이터(14)의 전류, 액츄에이터(헤드)의 속도, 액츄에이터(헤드)의 위치를 도시한다.

즉, 시크 제어는 코어스 제어(coarse control), 정정 제어(settling control) 및 추종 제어(following control)로 천이함으로써, 목표 위치까지 이동시킬 수 있다. 코어스 제어는 기본적으로 속도 제어이며, 정정 제어, 추종 제어는 기본적으로 위치 제어로, 모두 헤드의 현재 위치를 검출할 필요가 있다.

이러한 위치를 확인하기 위해서는 전술한 도 2와 마찬가지로 자기 디스크 상에 서보 신호를 사전에 기록해 둔다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 서보 신호의 시작 위치를 나타내는 서보 마크, 트랙 번호를 나타내는 그레이 코드, 인덱스 신호, 오프셋을 나타내는 PosA∼PosD와 같은 신호가 기록되어 있다. 이 신호를 자기 헤드로 판독하고, 이 서보 신호를 위치 검출 회로(20)가 디지털 값으로 변환하여, MCU(28)가 이하의 도 6에 설명하는 것과 같이 위치를 복조하여 액츄에이터(14)를 제어한다.

[제1 실시예의 위치 복조계]

도 6은 본 발명의 일 실시예의 위치 복조계의 블록도, 도 7은 그 동작 설명도, 도 8은 그 가상원 궤도 테이블(62)의 설명도이다. 도 6의 위치 복조계는 도 1의 MCU(28)가 실행한다. 한편, MCU(28)는 도 6의 복조 위치를 현재 위치로서 이용하여, 주지의 서보 연산(예컨대, 관찰자 제어)을 행하여, VCM(14)의 제어량을 계산한다.

도 6에 있어서, 신호 복조부(40)는 자기 헤드(12)로부터의 위치 신호(도 22 참조)로부터 트랙 번호, 오프셋 신호(PosA∼PosD)를 분리한다. 연산기(42, 44)는 각각 2위상 서보 신호(PosN, PosQ)를 이하의 연산에 의해 계산한다.

PosN = PosA - PosB(1)

PosQ = PosC - PosD(2)

그리고, 승산기(48, 50)로 위치 감도 이득 테이블(46)로부터의 위치 감도 이득을 PosN, PosQ에 곱셈한다. 위치 감도 이득은 PosN, PosQ를 사용하여 위치를 구할 때의 변환 계수이며, 트랙 위치에 따라 변화된다. 위치 감도 이득 테이블(46)은 존마다 위치 감도 이득을 유지하여, 복조된 트랙 위치에 따른 존의 위치 감도 이득이 판독된다. 한편, 이 위치 감도 이득의 보정에 대하여는 예컨대, 일본 특허 공개 평8-195044호 공보[평성 8년(1996년) 7월 30일 공개] 등에서 상세히 설명되어 있다.

다음에, 속도 오프셋의 보정을 실행한다. 속도 오프셋 보정에 대해서는 후술한다. 속도 오프셋 보정된 PosN, PosQ는 위치 선택부(52)에서 어느 하나가 선택되어, Pos1이 생성된다.

위치 복조부(68)는 복조된 트랙 번호에 오프셋(판독, 기록 소자의 위치의 차)과, 위치 Pos1을 가산한다. 가상원 제어에서는, 가상원 궤도 테이블(62)이 설치되어 있다. 가상원 궤도는 디스크(10) 상의 섹터에 동기하여 생성되며, 또한 그 위상 ·진폭은 장치 개체 및 헤드마다 여러 가지이다. 그와 같은 위치 궤도를 생성하기 위해서, 이하의 (3) 식으로 나타낸다.

위치 궤도 = S[Head] ×sin(ωt) + C[Head] ×cos(ωt)(3)

한편, ω는 디스크의 회전각 주파수이다. 이 계수 S 및 C의 값을 헤드마다 가상원 테이블 궤도(62)에 저장한다. 도 8은 각 헤드 0, 1 …, n마다 정현파의 계수 S와 여현파의 계수 C를 저장한 가상원 궤도 테이블(62)의 설명도이다.

이 가상원 궤도 테이블(62)을 헤드 번호(Head)로 색인하여, 대응하는 정현파의 계수 S와 여현파의 계수 C를 빼내어, 전술한 위치 궤도의 (3) 식으로 위치 궤도를 생성한다. 위치 복조부(68)는 전술한 트랙 번호, 오프셋, 위치 Pos1의 가산치에서 위치 궤도를 차감하여 복조 위치를 출력한다.

다음에, 전술한 속도 오프셋 보정에 관해서 설명한다. 전술한 종래 기술에서는, 액츄에이터의 속도(V)는 헤드가 추종하고 있는 원 궤도 기준의 속도이다. 이 때문에, 본원과 같이 서보 신호의 원 궤도에 추종하지 않고, 가상원 궤도 상에서 위치 결정하고 있는 경우에는 위치 결정하고 있는 가상원 궤도와 디스크 상의 서보 신호와의 상대 속도만큼의 오차 ΔV가 생긴다.

도 7에 도시한 바와 같이, 가상원 궤도에 위치 결정하기 위한 보정 궤도는 정현파(사인)를 나타내기 때문에, 상대 속도는 여현파(코사인)가 되어, 간단히 계산할 수 있다. 실제로는 전술한 바와 같이, 가상원 궤도는 디스크(10) 상의 섹터에 동기하여 생성되며, 또한 그 위상 ·진폭은 장치 개체 및 헤드마다 여러 가지이다. 그와 같은 위치 궤도를 생성하기 위해서, ω를 디스크의 회전각 주파수로 하면, 이하의 식으로 나타낸다.

위치 궤도 = S[Head] ×sin(ωt) + C[Head] ×cos(ωt)

한편, 가상원 궤도 테이블(62)에 정현파의 계수 S 및 여현파의 계수 C의 값을 헤드마다 저장한다. 경우에 따라서는, 계수 S 및 C의 값의 테이블을 디스크의 반경 방향의 장소마다 갖더라도 좋다.

이 때, 가상원 궤도의 속도(상대 속도)는 이 위치 궤도를 미분함으로써 얻어진다. 즉, 이하의 (4) 식으로 나타낼 수 있다.

궤도의 속도 = {S[Head] ×cos(ωt) - C[Head] ×sin(ωt)}/ω(4)

따라서, 위치 궤도로부터 궤도의 속도는 위치 궤도를 미분하는 미분기(64)에 의해 계산한다. 위치 궤도는 샘플마다 변화되는 것이므로, 이 속도도 샘플마다 변화된다. 따라서, 그에 따른 PosN 및 PosQ의 속도 오프셋도 샘플마다 변화된다. 가상원 궤도 상에 오차 「0」으로 위치 결정되어 있다고 해도, 이 속도 오프셋은 샘플마다 계산하여, 계속해서 더해야만 한다.

또한, 시크 제어를 실행하고 있을 때에는, 액츄에이터에는 더욱 속도가 발생하고 있다. 이 속도(V)는 시크 제어 중에는 항상 계산되고 있으며, 현재의 속도 및 다음 샘플에서의 속도는 항상 파악되고 있다. 그 때문에, 이 시크 제어에 따른 속도(V)를, 앞의 궤도에 기인한 속도(ΔV)와 가산기(66)로 합쳐, PosN ·PosQ의 속도오프셋 보정에 이용한다.

PosN, posQ의 속도 오프셋 보정은 가산기(54, 56)에 의해 속도 오프셋의 값을 PosN, PosQ에 가산한다. 이 속도 오프셋의 값은 이하의 (5) 및 (6) 식으로 구해진다. 속도에 곱하는 계수는 도 3에 도시한 서보 신호의 사양(그레이 코드의 비트 0에서부터 PosA와 PosB의 경계 및 PosC와 PosD의 경계)으로부터 한결같이 구할 수 있으며, 각각 증폭기(58, 60)의 이득으로서 설정한다.

PosN 오프셋 = 속도 ×(그레이 코드 Bit0∼PosA와 PosB 경계의 시간)/샘플 주기(5)

PosQ 오프셋 = 속도 ×(그레이 코드 Bit0∼PosC와 PosD 경계의 시간)/샘플 주기(6)

즉, 계수는 도 3의 그레이 코드(트랙 번호)의 비트 0에서부터 PosA와 PosB의 경계의 시간, PosC와 PosD의 경계의 시간으로부터 결정된다.

이와 같이, 가상원 제어에서는, 이미 알려진 정현파 위치 궤도로부터 상대 속도를 계산할 수 있기(위치가 Sin →속도는 Cos) 때문에, 트랙킹시의 PosN 및 PosQ의 오프셋은 한결같이 구해진다.

도 6에 도시한 바와 같이, 가상원 궤도의 테이블(62)의 출력으로부터는, 위치 궤도와 속도 궤도의 2개를 얻을 수 있다. 이 중 속도(ΔV)는 액츄에이터(14)의 가상원 궤도로부터의 상대 속도(V)와 가산되어, PosN 및 PosQ의 복조부에 입력된다. 그 속에서 합성되어 위치로서 계산된다.

[제2 실시예의 위치 복조계]

도 9는 본 발명의 제2 실시예의 위치 복조계의 블록도, 도 10은 그 NQ 합성 복조 동작의 설명도, 도 11은 그 NQ 합성 복조 동작의 가중치 함수의 설명도, 도 12는 가중치 함수에 의한 NQ 합성 복조 동작의 설명도이다.

도 9의 위치 복조계도 도 1의 MCU(28)가 실행한다. 또한, MCU(28)는 도 9의 복조 위치를 현재 위치로서 이용하여, 주지의 서보 연산(예컨대, 관찰자 제어)을 실행하여, VCM(14)의 제어량을 계산한다.

도 9에 있어서, 도 6에서 설명한 것과 동일한 것은 동일한 부호로 나타내며, 신호 복조부(40)는 자기 헤드(12)로부터의 위치 신호(도 22 참조)로부터 트랙 번호, 오프셋 신호(PosA∼PosD)를 분리한다. 연산기(42, 44)는 각각 2위상 서보 신호(PosN, PosQ)를 계산한다.

그리고, 승산기(48, 50)로 위치 감도 이득 테이블(46)로부터의 위치 감도 이득을 PosN, PosQ에 곱셈한다. 다음에, 속도 오프셋의 보정을 행한다. 속도 오프셋 보정에 대하여는 도 6의 제1 실시예와 마찬가지다. 즉, 가상원 제어에서는 가상원 궤도 테이블(62)이 설치되어 있다. 가상원 궤도는 디스크(10) 상의 섹터에 동기하여 생성되며, 또한 그 위상 ·진폭은 장치 개체 및 헤드마다 여러 가지이다. 그와 같은 위치 궤도를 생성하기 위해서, 이하와 같이 나타낼 수 있다.

위치 궤도 = S[Head] ×sin(ωt) + C[Head] ×cos(ωt)

여기서, 계수 S 및 C의 값을 헤드마다 가상원 궤도 테이블(62)에 저장하고 있다. 이 가상원 궤도 테이블(62)을 헤드 번호(Head)로 색인하여, 대응하는 정현파의 계수 S와 여현파의 계수 C를 빼내어, 전술한 위치 궤도의 식으로 위치 궤도를 생성한다.

이 때, 가상원 궤도의 속도는 이 위치 궤도를 미분함으로써, 얻어진다. 즉,

궤도의 속도(상대 속도) = {S[Head] ×cos(ωt) - C[Head] ×sin(ωt)}/ω

로 표현할 수 있다. 따라서, 위치 궤도로부터 궤도의 속도(ΔV)는 위치 궤도를 미분하는 미분기(64)에 의해 계산하고, 시크 제어에 따른 속도(V)를 앞의 궤도에 기인한 속도(ΔV)와 가산기(66)로 합춰, PosN ·PosQ의 속도 오프셋 보정에 이용한다.

가산기(54, 56)로 가산하는 속도 오프셋의 값은 다음 식으로 구해진다. 속도에 곱하는 계수는 도 3에 도시한 서보 신호의 사양으로부터 한결같이 구할 수 있으며, 각각 증폭기(58, 60)의 이득으로서 설정한다.

PosN 오프셋 = 속도 ×(그레이 코드 Bit0∼PosA와 PosB 경계의 시간)/샘플 주기

PosQ 오프셋 = 속도 ×(그레이 코드 Bit0∼PosC와 PosD 경계의 시간)/샘플 주기

도 9에 도시한 바와 같이, 가상원 궤도의 테이블(62)의 출력으로부터는 위치 궤도와 속도 궤도의 2개를 얻을 수 있다. 이 중 속도(ΔV)는 액츄에이터(14)의 가상원 궤도로부터의 상대 속도(V)와 가산된다. 그리고, PosN 및 PosQ에 속도 (V + ΔV)로부터 얻은 전술한 PosN 오프셋 값, PosQ 오프셋 값을 가산부(54, 56)에서 가산하여, 복조부(52)에 입력한다.

복조부(52)에서는 본 발명자들이 일본 특허 출원 2001-269871호[평성 13년(2001년) 9월 6일 출원]「디스크 장치의 위치 복조 방법 및 회로」에서 제안된 PosN과 PosQ의 합성 복조 방식을 이용한 위치 복조 방식을 이용한다.

이 NQ 합성 복조는 PosN 또는 PosQ 중 어느 한쪽을 선택하면, PosN, PosQ의 전환에 따른 단차가 생기므로, PosN, PosQ를 합성하여 복조함으로써, PosN과 PosQ와의 경계를 넘는 데에 따른 단차의 영향을 해소하는 것이다.

NQ 합성 복조법을 도 10 내지 도 12에서 설명한다. 도 10은 도 9의 가산기(42, 44)로 계산되는 위치 정보(PosN, PosQ)을 나타낸다. NQ 합성 복조에서는 이들의 한쪽을 선택하는 것이 아니라, 양쪽을 사용하여 위치 복조한다.

도 10에 도시한 바와 같이, 종래의 복조 방법에서는, PosN, PosQ의 절대치가 작은 쪽이 복조 위치로서 선택되고 있었다. NQ 합성 복조법에서는 동일 구간에서, PosQ에 대해 굵은선(84)을, PosN에 대해 굵은선(86, 88)을 사용하여 위치를 복조한다.

도 12는 도 10의 PosN, PosQ의 각각을 사용하여, 위치를 복조했을 때의 특성도이며, 종축에 복조한 검출 위치, 횡축에 실제의 위치를 잡은 것이다. 여기서는, 종축은 오차를 포함하는 위치 감도 이득을 k로 표현하고, 검출(복조) 위치를 kx라 표현한다. 위치 감도 이득이 정확한 값이면, 도 12의 아래에 나타내는 바와 같이, 종래 기술의 PosN, PosQ의 전환 선택에 의해, 선(90)의 단차가 없는 선형적인 특성의 검출 위치를 얻을 수 있다.

한편, 위치 감도 이득에 오차가 있으면, 전술한 굵은선 구간을 중심으로, PosQ는 선(90), PosN은 선(92, 95)의 특성을 그린다. 따라서, 종래 기술의 PosN, PosQ의 전환 선택을 실행하면, PosN에서 PosQ로 갈아타기할 때(-0.25)와, PosQ에서 PosN으로 갈아타기할 때(+0.25)에 전환 단차가 생긴다.

NQ 합성 복조 방법은 이 전환 단차를 없애기 위해서, PosN, PosQ의 합성에 의해 위치 복조하는 것으로, 그 원리를 설명한다. 선(90)과 선(92)의 특성을 종축을 y로 하고, ya, yb의 식으로 표현하면, 다음과 같다.

ya = kx (7)

yb = k(x-0.5) + 0.5 (8)

이상적으로는, 위치 감도 이득(k)의 값이 오차를 가지고 있더라도, 복조(검출) 위치 y가 실제 위치 x에 대하여, y = x의 관계를 갖는 것이다. 그래서, 2개의 선(90, 92)을 서로 보태어, 파선(94)으로 나타내는 단차가 없는 직선을 구한다.

이 때문에, 가중치 이득(M)을 사용하여, 복조 위치(ya)에 가중치 이득(M)을 곱하고, 복조 위치 yb에 복조 이득(1-M)을 곱해, 양자를 합성한다. 즉, 이하의 (9) 식을 계산한다.

y = Mkx + (1-M)(k(x-0.5)+0.5) = 0.5(k-1)M + kx - 0.5(k-1)(9)

여기서, (9) 식이 위치 감도 이득(k)의 영향을 받지 않기 위해서는 복조 위치 kx가 실제 위치 x와 일치하면 되기 때문에, 상기 (9) 식을 이용하여, 이득(M)을 이하와 같이 계산한다.

x = 0.5(k-1)M + kx-0.5(k-1)

0.5(k-1)M = -(k-1)x+0.5(k-1)

∴ M = -2x+1 (10)

이 된다. 즉, 가중치 이득(M)은 실제 위치 x의 일차 함수이면 된다.

여기서는, 도 12의 선(90)에 대하여, 플러스 측에 있는 선(92)에 관해 검토하였지만, 이와 마찬가지로 마이너스 측에 있는 선(95)과의 관계에 대한 가중치 이득(M)은 이하의 식으로 나타낸다.

M = 2x+1(11)

그리고, 실제 위치 x의 절대치를 취함으로써, 상기 (10)과 (11) 식을 이하의 (12) 식에 통합하여 표시할 수 있다.

M = -2｜x｜+1 (12)

도 11은 이 가중치 함수의 설명도이다. 여기서, 가중치 함수(M)는 실제 위치 x의 함수이기 때문에, (12) 식에는 위치 감도 이득(k)의 영향이 포함되어 있지 않다. 그런데, 실제로 측정할 수 있는 위치는 검출 위치 kx뿐이다. 오차를 포함하는 위치 감도 이득 k에 의한 영향이 가장 나타나는 것은 PosN, PosQ의 전환 경계 부근이며, 즉 도 12의 ±0.25이다. 이 전환 경계에 있어서는 도 12로부터 이해되는 것과 같이, M = 0.5에 가까운 값을 이용하지 않으면, 합성에 의해 단차가 없는 선(94)을 얻을 수 없다.

그런데, 가중치 이득(M)의 계산에서 y = x를 대신해서 y = kx를 이용하기 때문에, 경계에서는 M = 0.5로 되지 않는다. 그래서, M<0.5일 때에, M = 0.5로 제한되는 조건을 식 (12)에 부가한다. 도 11은 y = kx를 사용했을 때의 가중치 함수의 하한치를 0.5로 제한한 가중치 함수(M)를 도시한다.

도 9로 되돌아 가 설명하면, 가중치 함수 테이블(70)에는 도 11의 가중치 함수가 저장된다. 복조부(52)는 PosN, PosQ의 절대치 abs를 비교하여, 그 비교 결과에 따라 Pos1, Pos2를 계산한다. 식으로 나타내면 다음과 같이 된다.

abs(PosN) ≤abs(PosQ)일 때는,

Pos1 = -sgn(PosQ)*PosN+Vel*T1/Ts(13)

Pos2 = sgn(PosN)*(PosQ-sgn(PosQ)*0.5)+Vel*T2/Ts(14)

abs(PosN) ≤abs(PosQ)가 아닐 때는,

Pos1 = sgn(PosN)*PosQ+Vel*T2/Ts (15)

Pos2 = -sgn(PosQ)*(PosN-sgn(PosN)*0.5)+Vel*T1/Ts(16)

또한, Vel*T2/Ts, Vel*T1/Ts는 전술한 속도 오프셋 값이다. 다음에, Pos1(=kx)로, 가중치 함수 테이블(70)을 참조하여, 가중치 함수(M, 1-M)를 얻는다. 승산기(72)는 Pos1에 M을 곱셈한다. 승산기(74)는 Pos2에 (1-M)을 곱셈한다.

위치 복조부(68)는 복조된 트랙 번호에 오프셋(판독, 기록 소자의 위치의 차)과, 보정된 위치(Pos1, Pos2)를 가산하여, 가상원 궤도 테이블(62)로부터 얻어진 위치 궤도를 차감하여, 복조 위치를 출력한다.

다음에, C 언어 프로그램으로 계산하는 방법을 설명한다. PosN으로 복조할 때에는 T1/Ts, PosQ로 복조할 때에는 T2/Ts의 이득분만큼 속도 오프셋이 부가되는 것으로 한다. 이 때, 속도를 Vel, 또한 PosN 및 PosQ의 위상 관계가 역전하지 않기 위한 최대 속도를 VEL_MAX로 하면, 위치는 다음 식으로 계산할 수 있다.

PosN = Gsns*(PosA-PosB);

PosQ = Gsns*(PosC-PosD);

Track = Gray;

Position = Track;

If(abs(Vel)<=MAX_VEL){

if(abs(PosN)<=abs(PosQ)){

PosOfs = -sgn(PosQ)*PosN+Vel*T1/Ts;

if(sgn(PosQ)*even(Track)>0.0)

Position += sgn(PosQ)*sgn(PosN)*1.0;

PosOfs2 = sgn(PosN)*(PosQ-sgn(PosQ)*0.5)+Vel*T2/Ts;

} else {

PosOfs = sgn(PosN)*PosQ PosN+Ve1*T2/Ts;

Position = sgn(PosN)*even(Track)*0.5+Track;

PosOfs2 = -sgn(PosQ)*(PosN-sgn(PosN)*0.5)+Vel*T1/Ts;

}

G1 = M(PosOfs);

G2 = 1-Gl;

Position += G1*PosOfs+G2*PosOfs2;

}

이와 같이, PosN과 PosQ의 복조 경계를 넘어 복조함으로써 생기는 단차를 PosN과 PosQ에 가중치 이득을 곱해, 항상 가산하면서 복조하는 NQ 합성 복조 방식을 이용하여 해소한다. 또한, NQ의 속도 오프셋 보정을 가함으로써, 면적 복조 방식의 가상원 제어에 있어서의 위치 오차 열화를 피할 수 있다.

[실시예]

본 발명의 효과를 실증하기 위해서, 실제로 2.5 인치의 HDD로 실험을 행한 실시예를 설명한다. 이 하드디스크 드라이브(HDD)는 디스크의 회전수가 4200 rpm, 디스크의 트랙 피치가 61500 TPI의 장치이다. 실험 결과를 도 13 내지 도 16에 도시한다.

이 장치는 외부 STW 장치에 있어서 사전에 디스크에 서보 신호를 기록해 두고, 그 후 HDD로서 조립한 장치이다. 따라서, 처음부터 편심이 생기고 있다. 그 때문에, 디스크 상의 트랙에 추종하고 있는 상태에서는 편심에 추종하기 위한 보정 전류가 흐르고 있어, 전류는 정현파형으로 흔들린다.

여기서는 가상원 제어의 문제를 보기 위해서, 정현파형의 위치 궤도를 가한다. 앞의 원리도에 도시한 바와 같이, 통상의 위치 복조를 행한 후, 정현파의 위치 궤도를 차감한다. 그 때의 위치 궤도의 진폭을 변화시켜, 상황을 본다. 최종 목적은 액츄에이터의 전류를 「0」으로 하는 것이다. 그러나, 이 경우에는 위치 복조에 미치는 영향을 보기 위해서 고의로 액츄에이터를 흔들고 있다. 그 때문에, 전류는 「0」으로는 되지 않는다.

도 13은 비교예이며, 정현파의 위치 궤도가 ±0 트랙의 진폭, 즉 가상원 제어하지 않을 때의 인덱스 신호, 관측 위치(위치 오차 신호), VCM 전류를 시간축으로 나타낸다. 관측 위치는 평균화 처리하고 있기 때문에, RPE(Repeatable Position Error)를 나타낸다.

도 14는 비교예이며, 도 13에 부가해서, 정현파 궤도로서, ±64 트랙의 위치 궤도를 부여한 경우(가상원 제어한 경우)의 인덱스 신호, 관측 위치(위치 오차 신호), VCM 전류를 시간축으로 나타낸다. 분명히 위치 결정 정밀도가 나빠지고 있다. 이것은 주로 속도 오프셋 보정을 하고 있지 않음이 원인이며, 또한 PosN과 PosQ의 복조 경계를 넘어 복조하는 것도 원인이다.

도 15는 실시예이며, 도 14의 가상원 제어에 있어서, NQ의 속도 오프셋 보정과 NQ 합성 복조를 실행한 경우의 인덱스 신호, 관측 위치, VCM 전류를 시간축으로 나타낸다. ±64 트랙의 위치 궤도를 부여하여, 가상원 제어를 실행하더라도, 앞서 나타낸 도 14보다도 위치 오차가 감소하고 있음을 알 수 있다. 이와 같이, NQ 합성 복조와 함께 NQ의 속도 오프셋 보정을 부가함으로써, 면적 복조 방식의 가상원 제어에 있어서의 위치 오차 열화를 피할 수 있다.

도 16은 실시예이며, 도 15의 가상원 제어에 있어서, ±128 트랙으로까지 위치 궤도 진폭을 증가시킨 예의 결과이다. 위치 오차가 0으로는 되지 않고, 흔들리고 있다. 이 문제는 앞의 출원(일본 특허 공개 2001-256741호)에 설명한 바와 같이, 위치 궤도에 따른 속도가 지나치게 크고, PosN과 PosQ의 위상 관계가 역전하는 구간이 생기고 있기 때문이다. 이러한 상태에서는 아무리 NQ의 속도 오프셋 보정을 행하더라도 해결할 수 없다.

이와 같이, 면적 복조 방식을 이용한 가상원 제어의 경우에는 PosN과 PosQ의 위상 관계가 역전하지 않기 위한 한계 속도가 가상원 제어의 위치 궤도 진폭의 상한을 결정한다.

[서보 트랙 기록 방법]

다음에, 이와 같이 하여, PosN 및 PosQ의 복조 경계의 단차의 영향 및 PosN및 PosQ의 속도 오프셋의 영향을 피할 수 있게 된 디스크 장치의 이용 방법에 관해서 설명한다.

첫번째는, 통상의 HDD 장치와 동일하다. 외부 STW 장치에 있어서, 디스크 단독으로 서보 신호가 기록되고 있는 경우, 그와 같은 디스크를 1장 또는 여러장 HDD 장치에 부착한다. 이 때, 디스크 사이의 편심의 차가 문제가 된다.

이 차를 해결하기 위해서, 본원에서 설명한 가상원 제어의 기술을 이용함으로써, 헤드 사이 및 디스크 사이에서 편심 틀어짐의 영향을 피할 수 있다. 만일, 가상원 제어를 이용하지 않는 경우에는 헤드의 원주 방향 위치에 따라서 헤드 전환을 행할 때의 액츄에이터의 이동 거리가 달라져 버린다. 본원의 가상원 제어를 이용함으로써 이 문제를 해결할 수 있다.

두번째는, STW 그 자체로 이용하는 것이다. 도 17은 본 발명의 서보 트랙 기록 방법의 설명도이다. 외부의 STW 장치에 있어서, 디스크 단독으로 서보 신호를 기록한다. 그와 같은 디스크(10-1)를 1장 디스크 장치(1)에 부착한다. 그리고, 또한 디스크 장치(1)에 몇 장의 서보 신호를 전혀 기록하지 않은 디스크(10-2)를 탑재한다.

그런 다음, 서보 신호를 기록하고 있는 디스크 면(10-1)의 헤드(12-1)로 가상원 제어에 의해 위치 결정 제어를 행하여, 편심에 추종하지 않도록 한다. 그리고, 오리지널 디스크(10-1)의 서보 신호끼리의 사이의 영역에 전체 헤드(12-1, 12-2)만큼 전체 디스크(10-1, 10-2)에 서보 신호를 기록한다. 마지막으로, 새롭게 기록한 서보 신호로 위치 결정하면서, 오리지널 디스크(10-1)의 오리지널 서보 신호를 지운다.

이와 같이 하면, 외부에서 서보 신호를 기록한 디스크를 사용하여, 그 서보 신호로부터 전체 디스크에 편심이 없는 서보 신호를 기록할 수 있다. 이 경우에, 서보 트랙 기록일 때에만, 가상원 제어를 사용하고, 서보 트랙 기록 후에는 가상원 제어를 사용하지 않는 통상의 서보 신호로 복조하는 방법을 적용하여, 헤드 위치 제어를 실시한다.

[다른 실시예]

이상, 디스크 기억 장치를 자기 디스크 장치로 설명하였지만, 광 디스크 장치, 광자기 디스크 장치 등의 다른 디스크 기억 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 헤드의 전환에 있어서 보정 방법은 1장의 디스크의 표리의 헤드 사이에서도 적용할 수 있으며, 2장 이상의 디스크에 한정되지 않는다. 또한, 디스크의 형상도 원반 형상에 한정하지 않고, 카드 형상이라도 좋다.

이상, 본 발명을 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명의 취지의 범위 내에서 여러 가지의 변형이 가능하며, 이들을 본 발명의 기술적 범위에서 배제하는 것은 아니다.

(부기 1) 헤드를 디스크의 가상원 궤도에 위치 제어하기 위한 헤드 위치 제어 방법에 있어서, 상기 헤드가 판독한 상기 디스크의 위치 신호를 복조하는 단계와, 상기 복조 결과로부터 복조 위치를 산출하는 단계와, 상기 복조 위치로부터 상기 디스크의 편심에 기인하는 위치 흔들림을 차감하는 단계와, 상기 차감된 복조 위치와 목표 위치와의 위치 오차에 따라 제어량을 산출하여 상기 헤드를 구동하는액츄에이터를 제어하는 단계를 포함하고, 상기 산출 단계는, 상기 복조 결과를 상기 헤드의 상기 가상원 궤도 기준의 속도와 상기 가상원 궤도와 상기 디스크의 위치 신호와의 상대 속도에 따른 보정치로 보정하여 상기 복조 위치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 방법.

(부기 2) 상기 복조 단계는 상기 위치 신호로부터 서로 위상이 다른 제1 위치 정보와 제2 위치 정보를 면적 복조에 의해 복조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 1의 헤드 위치 제어 방법.

(부기 3) 상기 산출 단계는 상기 제1 위치 정보와 상기 제2 위치 정보를 소정의 가중치로 합성하여 상기 복조 위치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 2의 헤드 위치 제어 방법.

(부기 4) 상기 산출 단계는 상기 제1 위치 정보를 상기 헤드의 상기 가상원 궤도 기준의 속도와 상기 가상원 궤도와 상기 디스크의 위치 신호와의 상대 속도에 따른 제1 보정치로 보정하는 단계와, 상기 제2 위치 정보를 상기 헤드의 상기 가상원 궤도 기준의 속도와 상기 가상원 궤도와 상기 디스크의 위치 신호와의 상대 속도에 따른 제2 보정치로 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 2의 헤드 위치 제어 방법.

(부기 5) 상기 산출 단계는 상기 제1 위치 정보에 소정의 가중치(M)를 곱셈하며 상기 제2 위치 정보에 다른 소정의 가중치(1-M)를 곱셈하고 양 곱셈 결과를 합성하여 상기 복조 위치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 3의 헤드 위치 제어 방법.

(부기 6) 상기 상대 속도를 상기 위치 흔들림을 차감하기 위한 가상원 위치 궤도를 미분하여 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 1의 헤드 위치 제어 방법.

(부기 7) 헤드를 디스크의 가상원 궤도에 위치 제어하는 디스크 장치에 있어서, 상기 디스크의 위치 신호를 판독하는 헤드와, 상기 헤드를 구동하는 액츄에이터와, 상기 헤드로부터 위치 신호를 복조하여 상기 헤드를 구동하는 상기 액츄에이터를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 복조 결과를 상기 헤드의 상기 가상원 궤도 기준의 속도와 상기 가상원 궤도와 상기 디스크의 위치 신호와의 상대 속도에 따른 보정치로 보정하고 복조 위치를 산출하여 상기 복조 위치로부터 상기 디스크의 편심에 기인하는 위치 흔들림을 차감하며 상기 차감된 복조 위치와 목표 위치와의 위치 오차에 따라 상기 액츄에이터의 제어량을 산출하는 것을 특징으로 하는 디스크 장치.

(부기 8) 상기 제어부는 상기 위치 신호로부터 서로 위상이 다른 제1 위치 정보와 제2 위치 정보를 면적 복조에 의해 복조하는 것을 특징으로 하는 부기 7의 디스크 장치.

(부기 9) 상기 제어부는 상기 제1 위치 정보와 상기 제2 위치 정보를 소정의 가중치로 합성하여 상기 복조 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 부기 8의 디스크 장치.

(부기 10) 상기 제어부는 상기 제1 위치 정보를 상기 헤드의 상기 가상원 궤도 기준의 속도와 상기 가상원 궤도와 상기 디스크의 위치 신호와의 상대 속도 에따른 제1 보정치로 보정하고, 상기 제2 위치 정보를 상기 헤드의 상기 가상원 궤도 기준의 속도와 상기 가상원 궤도와 상기 디스크의 위치 신호와의 상대 속도에 따른 제2 보정치로 보정하는 것을 특징으로 하는 부기 8의 디스크 장치.

(부기 11) 상기 제어부는 상기 제1 위치 정보에 소정의 가중치(M)를 곱셈하며 상기 제2 위치 정보에 다른 소정의 가중치(1-M)를 곱셈하고 양 곱셈 결과를 합성하여 상기 복조 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 부기 8의 디스크 장치.

(부기 12) 상기 제어부는 상기 차감하는 위치 흔들림을 저장하는 테이블을 포함하고, 상기 테이블의 위치 흔들림을 미분하여 상기 상대 속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 부기 7의 디스크 장치.

(부기 13) 탑재된 디스크에 위치 신호를 기록하는 서보 트랙 기록 방법에 있어서, 헤드가 판독한 상기 디스크의 위치 신호를 복조하는 단계와, 상기 복조 결과로부터 복조 위치를 산출하는 단계와, 상기 복조 위치로부터 상기 디스크의 편심에 기인하는 위치 흔들림을 차감하는 단계와, 상기 차감된 복조 위치와 목표 위치와의 위치 오차에 따라 제어량을 산출하여 상기 헤드를 구동하는 액츄에이터를 제어하는 단계를 포함하고, 상기 산출 단계는 상기 복조 결과를 상기 헤드의 가상원 궤도 기준의 속도와 상기 가상원 궤도와 상기 디스크의 위치 신호와의 상대 속도에 따른 보정치로 보정하여 상기 복조 위치를 산출하는 단계를 포함하며, 상기 헤드의 가상원 궤도를 따라 상기 위치 신호를 재기록하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 트랙 기록 방법.

(부기 14) 상기 복조 단계는 상기 디스크가 탑재되는 장치의 외부에서 상기위치 신호가 기록된 상기 디스크의 위치 신호를 복조하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부기 11의 서보 트랙 기록 방법.

이상 설명한 바와 같이, 면적 복조 방식에 있어서의 가상원 제어를 행할 때에, 2상 서보 신호의 속도 오프셋 보정을 가상원 궤도 기준의 헤드 속도와 가상원 궤도와 위치 신호와의 상대 속도의 양쪽 모두에 의해 실행하기 때문에, 가상원 궤도 제어를 실행하더라도, 보다 고정밀도의 헤드 위치 제어가 가능하게 된다. 이 때문에, 디스크의 트랙 피치가 좁아져서 편심 트랙수가 증가하더라도, 보다 고정밀도의 가상원 궤도 제어를 행할 수 있고, 판독/기록 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, PosN과 PosQ와의 복조 경계 단차를 합성 복조법을 부가해서 해소하기 때문에, 보다 고정밀도의 위치 결정 제어를 실현할 수 있다.

Claims

헤드를 디스크의 가상원 궤도에 위치 제어하기 위한 헤드 위치 제어 방법에 있어서,

상기 헤드가 판독한 상기 디스크의 위치 신호를 복조하는 단계와;

상기 복조 결과로부터 복조 위치를 산출하는 단계와;

상기 복조 위치로부터 상기 디스크의 편심에 기인하는 위치 흔들림을 차감하는 단계와;

상기 차감된 복조 위치와 목표 위치와의 위치 오차에 따라 제어량을 산출하여 상기 헤드를 구동하는 액츄에이터를 제어하는 단계

를 포함하고,

상기 산출 단계는,

상기 복조 결과를 상기 헤드의 상기 가상원 궤도 기준의 속도와 상기 가상원 궤도와 상기 디스크의 위치 신호와의 상대 속도에 따른 보정치로 보정하여 상기 복조 위치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 복조 단계는 상기 위치 신호로부터 서로 위상이 다른 제1 위치 정보와 제2 위치 정보를 면적 복조에 의해 복조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 방법.
제2항에 있어서, 상기 산출 단계는 상기 제1 위치 정보와 상기 제2 위치 정보를 소정의 가중치로 합성하여 상기 복조 위치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 방법.
제2항에 있어서, 상기 산출 단계는,

상기 제1 위치 정보를 상기 헤드의 상기 가상원 궤도 기준의 속도와 상기 가상원 궤도와 상기 디스크의 위치 신호와의 상대 속도에 따른 제1 보정치로 보정하는 단계와, 상기 제2 위치 정보를 상기 헤드의 상기 가상원 궤도 기준의 속도와 상기 가상원 궤도와 상기 디스크의 위치 신호와의 상대 속도에 따른 제2 보정치로 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 방법.
헤드를 디스크의 가상원 궤도에 위치 제어하는 디스크 장치에 있어서,

상기 디스크의 위치 신호를 판독하는 헤드와;

상기 헤드를 구동하는 액츄에이터와;

상기 헤드로부터 위치 신호를 복조하여 상기 헤드를 구동하는 상기 액츄에이터를 제어하는 제어부

를 포함하고,

상기 제어부는,

상기 복조 결과를 상기 헤드의 상기 가상원 궤도 기준의 속도와 상기 가상원 궤도와 상기 디스크의 위치 신호와의 상대 속도에 따른 보정치로 보정하고, 복조위치를 산출하여, 상기 복조 위치로부터 상기 디스크의 편심에 기인하는 위치 흔들림을 차감하며, 상기 차감된 복조 위치와 목표 위치와의 위치 오차에 따라 상기 액츄에이터의 제어량을 산출하는 것을 특징으로 하는 디스크 장치.
제5항에 있어서, 상기 제어부는 상기 위치 신호로부터 서로 위상이 다른 제1 위치 정보와 제2 위치 정보를 면적 복조에 의해 복조하는 것을 특징으로 하는 디스크 장치.
제6항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 위치 정보와 상기 제2 위치 정보를 소정의 가중치로 합성하여 상기 복조 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 디스크 장치.
제6항에 있어서, 상기 제어부는,

상기 제1 위치 정보를 상기 헤드의 상기 가상원 궤도 기준의 속도와 상기 가상원 궤도와 상기 디스크의 위치 신호와의 상대 속도에 따른 제1 보정치로 보정하고, 상기 제2 위치 정보를 상기 헤드의 상기 가상원 궤도 기준의 속도와 상기 가상원 궤도와 상기 디스크의 위치 신호와의 상대 속도에 따른 제2 보정치로 보정하는 것을 특징으로 하는 디스크 장치.
탑재된 디스크에 위치 신호를 기록하는 서보 트랙 기록 방법에 있어서,

헤드가 판독한 상기 디스크의 위치 신호를 복조하는 단계와;

상기 복조 결과를 상기 헤드의 가상원 기준의 속도와 상기 가상원 궤도와 상기 디스크의 위치 신호의 상대 속도로 보정하여 복조 위치를 산출하는 단계와;

상기 복조 위치로부터 상기 디스크의 편심에 기인하는 위치 흔들림을 차감하는 단계와;

상기 차감된 복조 위치와 목표 위치와의 위치 오차에 따라 제어량을 산출하여 상기 헤드를 구동하는 액츄에이터를 제어하는 단계와;

상기 헤드의 가상원 궤도를 따라 상기 위치 신호를 재기록하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 트랙 기록 방법.
제9항에 있어서, 상기 복조 단계는 상기 디스크가 탑재되는 장치의 외부에서 상기 위치 신호가 기록된 상기 디스크의 위치 신호를 복조하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 서보 트랙 기록 방법.