CN1347114A - 光盘装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种光盘装置,其能够稳定地移动光头。装置包含一个光头,其用于向盘上记录数据或从盘上再现数据;第一导向件,其具有一条基本上平行于盘的轴线,并且以能够使光头沿轴线移动的方式支承着光头;第二导向件,其用于限制光头绕轴线转动;一个齿条,其安装在光头上并且具有基本上平行于轴线的基准节线;一个小齿轮,其用于通过小齿轮与齿条啮合并被旋转而移动光头;以及一个推压件,其用于将齿条向着小齿轮推压。因推压件将齿条向着小齿轮推压而引起的一个由小齿轮施加到齿条上的力的矢量基本上与第一轴线相交。

Description

光盘装置

发明领域

本发明涉及一种光盘装置。具体地讲，本发明涉及一种包含用于移动光头的机构的光盘装置。

背景技术

利用光头向盘(记录介质)上记录数据或从盘上再现数据的记录和再现装置(光盘装置)需要采用一个机构，以将光头从盘记录区域的内周移动到外周。有一种机构被广泛使用，其内部有一个光头沿着一对平行导向件移动。

日本专利No.2902876中公开了一种采用了这样的机构的传统技术。在日本专利No.2902876公开的技术中，用于移动光头的驱动力从一个小齿轮传输到一个装于光头上的齿条上。光头沿着一个柱状导轴(导向件)滑动。齿条以能够绕着导轴转动的方式设在光头上。

图15A是日本专利No.2902876中描述的光头移动机构的侧视图。

图15B是图15A中的光头移动机构从箭头B所示的方向看时的俯视图。

下面参照图15A描述日本专利No.2902876中描述的光头移动机构。一个光头102沿着导轴101R和101L相对于图面移入和移出。

一个齿条103被推压弹簧106沿着背离光头102的方向推压在一个小齿轮105S上。齿条103被一个用作支承轴的导轴101R以这样的方式支承着，即能够沿着箭头201所示的方向自由转动。

参看图15A和15B，光头102被平行布置着的导轴101R和101L引导。光头102被构造得能够沿着箭头202所示的方向移动。齿条103通过夹持住光头102的导轴101R上的轴承1001的相反两端而抓住轴承1001，并且被导轴101R以可以自由转动的方式支承着。

用于驱动光头102的驱动力从一个被电机驱动的驱动齿轮104传输到一个大齿轮105L上。大齿轮105L和小齿轮105S(副齿轮)组合起来构成一个阶梯齿轮105，以将驱动力减速并从小齿轮105S传输到齿条103上。

随着电机的驱动力引起齿条103沿着箭头202(图15B)所示的方向移动，被齿条103抓住了其轴承1001的光头102也会移动。

图16中示出了彼此啮合着的齿条103和小齿轮105S的状态。当齿条103和小齿轮105S彼此距离太近时，齿条103和小齿轮105S上的轮齿会彼此干涉，从而阻碍驱动力的传输。为了避免这种负面情况，需要在齿条103和小齿轮105S的轮齿之间提供一定量的齿隙，这是一项公知的技术。图16中以参考号码103A表示设有齿隙时的齿条103的轮齿的位置。齿隙还因齿轮啮合的节距误差而不可避免地存在。

在光盘装置中，设有这种齿隙对光头102在移动方向上的大级别滞后负有责任。这种滞后可能是光盘数据磁道节距的几十至几百倍。由于光盘装置需要以相当高的精度移动光头，因此需要消除这种齿隙。

在日本专利No.2902876中公开的传统技术中，齿条103被推压弹簧106(图1 5A)沿着箭头203(图16)所示的方向推压，以消除齿隙。参考号码103B表示齿条103被推压弹簧106推压时的轮齿的位置。在这种情况下，小齿轮105S的轮齿被齿条103的轮齿按压着。

光盘装置要求光头具有精度和速度均非常高的运动。因此，光头的运动需要有稳定性。为此，重要的是尽可能减小在一对平行导轴101R和101L与光头102之间产生的光头102的运动负载。因此，需要尽可能减小一对平行导轴101R和101L与滑动光头102之间的摩擦力。

在上面描述的传统技术中，如图15A所示，推压弹簧106附着在光头102的一个点102A上。推压弹簧106被压缩，以将齿条103推压在小齿轮105S上。因此，一个绕着导轴101R的力矩204被弹簧106施加在光头102上。一个用于抵消力矩204的反作用力1901产生在导轴101L上并施加到光头102上。反作用力1901越大，导轴101L与光头102上的一个滑动部分之间的摩擦力越大，大摩擦力会显著降低光头102的运动稳定性。

在光盘装置的使用寿命结束之前，光头101的运动次数可能达到几百万或以上。光头102的多次运动将导致齿条103的轮齿受到太多磨损，从而导致光头102可能会意外到达不能移动的位置。在这种情况下，齿条需要被更换。此外，在光盘装置的制造过程中，有缺陷的齿条103可能会在已经组装到机体中之后被发现并需要被更换。因此，希望齿条103容易更换。

在图15B中的传统光盘装置中，当齿条103需要更换时，需要将导轴101R临时拆下，因为导轴101R穿过齿条103。在导轴101R被重新装回后，导轴101R的斜度需要调节，以设置光头102的斜度。这种调节通常需要很多时间和工作。因此，在传统技术中，齿条103不能容易地安装到光头102上或拆下。

本发明概述

根据本发明的一个方面，一种光盘装置包含一个光头，其用于向盘上记录数据或从盘上再现数据，盘具有一个从外周部分至内周部分范围内的记录区域；第一导向件，其具有基本上平行于盘的第一轴线，并且用于以这样的方式支承光头，即光头可以沿着第一轴线从外周部分的一端移至内周部分的一端；第二导向件，其用于限制光头绕着第一轴线转动；一个齿条，其设在光头上，并且具有基本上平行于第一轴线的基准节线；一个小齿轮，其用于通过小齿轮与齿条啮合并被旋转而移动光头；以及一个推压件，其用于将齿条向着小齿轮推压。因推压件将齿条向着小齿轮推压而引起的一个由小齿轮施加到齿条上的力的矢量基本上与第一轴线相交。

在本发明的一个实施例中，齿条以这样的方式安装在光头上，即齿条可以绕着基本上与基准节线平行的第二轴线转动。

在本发明的一个实施例中，齿条以这样的方式安装在光头上，即齿条可以安装到光头上或从光头上拆下。

在本发明的一个实施例中，一个凸出部分设在齿条和光头中的一个上，一个凹入部分设在齿条和光头中的另一个上，齿条通过凸出部分与凹入部分的咬合而安装在光头上。

在本发明的一个实施例中，凸出部分的形状是沿着一个平行于圆柱轴线的平面切掉圆柱的一部分而获得的，凹入部分上设有一个槽，槽的宽度小于圆柱的直径，当齿条被安装到光头上或从光头上拆下时，凸出部分从槽中通过。

在本发明的一个实施例中，光盘装置还包含一个弹性件，其用于沿着第二轴线的方向推压齿条，从而基本上消除齿条与光头之间沿着第二轴线的间隙。

在本发明的一个实施例中，推压件和弹性件组合在一起。

在本发明的一个实施例中，齿条以这样的方式安装在光头上，即齿条上的一个与小齿轮啮合的部位可以绕着基本上平行于基准节线的第二轴线转动。齿条由柔性材料制成，齿条上的一个沿着第二轴线的部位的形状使得齿条能够绕着第二轴线转动。

在本发明的一个实施例中，当光头安置在位于内周部分端部和外周部分端部中的一个上的第一位置时，齿条的偏移被限制在这样的程度，即齿条与小齿轮的啮合不会释放，而当光头安置在位于内周部分端部和外周部分端部中的另一个上的第二位置以及当一个大于或等于预定值的旋转力施加到小齿轮上时，齿条的偏移允许达到这样的程度，即齿条与小齿轮的啮合会释放。

在本发明的一个实施例中，当光头安置在第一位置时，齿条的第一部位与小齿轮啮合，而当光头安置在第二位置时，齿条的第二部位与小齿轮啮合。光头包含第一接触件，其用于限制齿条的第一接触点从小齿轮上偏移开，以及第二接触件，其用于限制齿条的第二接触点从小齿轮上偏移开。第一部位位于齿条的第一和第二接触点之间的范围内。第二部位位于齿条的第一和第二接触点之间的范围以外。

在本发明的一个实施例中，齿条以这样的方式安装在光头上，即齿条可以绕着与基准节线平行的第二轴线转动，而且齿条可以以这样的方式变形，即当光头安置在第二位置以及当一个大于或等于预定值的旋转力施加到小齿轮上时，基准节线与第二轴线具有交错的关系而不相交。

在本发明的一个实施例中，光盘装置还包含一个驱动段，其用于在存在外加激励电流时旋转小齿轮。预定值被这样设置，即为驱动小齿轮以使之获得具有预定值的旋转力所需的激励电流的量值小于或等于一个许用极限值，在超过了这个值时，会有热影响对光盘装置造成危害。

根据本发明的另一个方面，一种光盘装置包含一个光头，其用于向盘上记录数据或从盘上再现数据，盘具有一个从外周部分至内周部分范围内的记录区域；第一导向件，其具有基本上平行于盘的第一轴线，并且用于以这样的方式支承光头，即光头可以沿着第一轴线从外周部分的一端移至内周部分的一端；第二导向件，其用于限制光头绕着第一轴线转动；一个齿条，其设在光头上，并且具有基本上平行于第一轴线的基准节线；一个小齿轮，其用于通过小齿轮与齿条啮合并且绕着基本上垂直于基准节线的第三轴线旋转而移动光头；以及一个推压件，其用于将齿条向着小齿轮推压。一条同时垂直于第三轴线和基准节线的直线基本上与第一轴线相交。

根据本发明的另一个方面，一种光盘装置包含一个光头，其用于向盘上记录数据或从盘上再现数据，盘具有一个从外周部分至内周部分范围内的记录区域；第一导向件，其具有基本上平行于盘的第一轴线，并且用于以这样的方式支承光头，即光头可以沿着第一轴线从外周部分的一端移至内周部分的一端；第二导向件，其用于限制光头绕着第一轴线转动；一个齿条，其设在光头上，并且具有基本上平行于第一轴线的基准节线；一个小齿轮，其用于通过小齿轮与齿条啮合并被旋转而移动光头；以及一个推压件，其用于将齿条向着小齿轮推压。因推压件将齿条向着小齿轮推压而引起的一个由小齿轮施加到齿条上的力的矢量基本上与第一轴线相交。当光头安置在位于内周部分端部和外周部分端部中的一个上的第一位置时，齿条的偏移被限制在这样的程度，即齿条与小齿轮的啮合不会释放，而当光头安置在位于内周部分端部和外周部分端部中的另一个上的第二位置以及当一个大于或等于预定值的旋转力施加到小齿轮上时，齿条的偏移允许达到这样的程度，即齿条与小齿轮的啮合会释放。

因此，这里描述的发明可以获得的优点是提供了：(1)一种光盘装置，其能够稳定地移动光头；和(2)一种光盘装置，其中齿条容易安装到光头上或从光头上拆下。

通过阅读并理解下面参照附图所作的详细描述，本领域的普通技术人员可以更清楚地看出本发明的上述以及其他优点。

附图简述

图1A是用于显示根据本发明的光盘装置1000的结构的简图。

图1B是本发明的图1A中的光盘装置1000从箭头B所示的方向看时的俯视图。

图2是用于显示推压弹簧6如何组合到从图1A中的光头2上拆下的齿条3上的简图。

图3是用于显示齿条3被安装到图1A中的光头2上时的简图。

图4是用于显示齿条3被向着图1A中的小齿轮5S推压时的简图。

图5是用于显示齿条3如何从图1A中的光头2上拆下的简图。

图6A是用于显示图2中的旋转支承轴3E与用于将齿条3安装到图1A所示光头2上的旋转孔2A之间的关系的简图。

图6B是用于显示在齿条3沿图5中的箭头309所示方向转动了90°后图2中的旋转支承轴3E与旋转孔2A之间的关系的简图。

图7是用于显示齿条3如何从图1A中的光头2上拆下的简图。

图8是用于显示光头2被安置在图1A中的盘8的记录区域内周部分的一端(第一位置)时的简图。

图9是用于显示光头2被安置在图1A中的盘8的记录区域外周部分的一端(第二位置)时的简图。

图10是用于显示当光头2被安置在图1A中的盘8的记录区域外周部分的端部(第二位置)时齿条3与小齿轮5S之间的啮合如何释放的简图。

图11是用于显示小齿轮5S向图1A中的齿条3施加径向力2010的原理的简图。

图12是用于显示当光头2被安置在图1A中的盘8的记录区域内周部分的端部(第一位置)时齿条3与小齿轮5S之间的啮合不会释放的原理的简图。

图13是用于显示当光头2被安置在图1A中的盘8的记录区域外周部分的端部(第二位置)时齿条3与小齿轮5S之间的啮合释放的原理的简图。

图14是用于显示光盘装置1000a中的光头2的移动机构的简图，该装置是前面描述的本发明的优选实施例的一个改型。

图15A是日本专利No.2902876中描述的光头移动机构的侧视图。

图15B是图15A中的光头移动机构从箭头B所示的方向看时的俯视图。

图16是用于显示图15A中的齿条103和小齿轮105S彼此啮合的状态的简图。

优选实施例描述

下面参照附图以解释性实例的方式描述本发明。在所有图中以相同的参考字符表示相同的部件，并且不重复描述。

图1A中示出了根据本发明的光盘装置1000的结构。光盘装置1000包括一个光头2、一个盘驱动段1011、一个记录/再现段1012、一个光头驱动段1013、一个控制段1010和一个电机1014。

在图1A中，盘驱动段1011、记录/再现段1012、光头驱动段1013和控制段1010可以具有公知的结构，因此以功能块表示。

盘驱动段1011驱动一个电机(未示出)，用以旋转一个放有盘8(记录介质)的转盘9。盘8可以是任何光盘，例如DVD、CD、CD-R、CD-ROM或类似物。

一个光头2用于向盘8上记录数据和/或再现储存在盘8上的数据。记录/再现段1012用于处理从盘8上再现的数据。记录/再现段1012还用于产生将要记录到盘8上的数据，并将这种数据输出到光头2。

盘8具有一个范围在外周部分至内周部分中的记录区域。光头2在外周部分与内周部分之间移动，以便向记录区域的所需部分上记录数据和/或从该区域再现数据。光头2在图1A中相对于图面移入和移出。

光头驱动段1013通过向电机1014施加激励电流而驱动该电机，以移动光头2。

控制段1010控制盘驱动段1011、记录/再现段1012和光头驱动段1013。

图1B是本发明的图1A中的光盘装置1000从箭头B所示的方向看时的俯视图。应当指出，在图1B中，为了清楚，控制段1010、盘驱动段1011、记录/再现段1012、光头驱动段1013和盘8未示出。箭头301表示光头2的移动方向。

下面再次参看图1A，以描述用在本发明的光盘装置1000中的光头2的移动机构。

光盘装置1000包括一个导轴1R(第一导向件)、一个导轴1L(第二导向件)、一个安装在光头2上的齿条3、一个阶梯齿轮5和一个推压弹簧6(推压工具)，它们构成了光头2的移动机构。

一个驱动齿轮4附着在电机1040的轴上。阶梯齿轮5包括一个与齿条3啮合的小齿轮5S(副齿轮)和一个与驱动齿轮4啮合的大齿轮5L，二者彼此组合在一起。

激励电流施加到电机1040上，以使电机旋转。驱动齿轮4随着电机1040的旋转而旋转。驱动齿轮4的旋转力传输到阶梯齿轮5的大齿轮5L上，以使大齿轮旋转。最终，与齿条3啮合着的小齿轮5S旋转。通过这种方式，在存在外加激励电流的情况下，电机1014、驱动齿轮4和大齿轮5L作为一个整体，用作带动小齿轮5S旋转的驱动段。

小齿轮5S与齿条3啮合并绕着旋转轴线1021旋转，以移动光头2。旋转轴线1021基本上垂直于齿条3的基准节线1018。

导轴1R具有一条基本上平行于盘8的中心轴线1017(第一轴线)。导轴1R以这样的方式支承着光头2，即光头2可以沿着中心轴线1017从盘8的外周部分的一端移动到内周部分的一端。这里使用的“基本上平行”和“基本上垂直”指的是在普通设计误差内平行和垂直。

导轴1L限制(或约束)了光头2绕着中心轴线1017的转动。

齿条3安装在光头2上，而推压弹簧6与齿条3组合在一起。齿条3可以沿着箭头302所示的方向绕一条轴线1019(第二轴线)转动。

图2中示出了推压弹簧6是如何组合到从图1A中的光头2上拆下的齿条3上的。在图2所示的实例中，推压弹簧6是一个扭力卷簧。

推压弹簧6的线圈中心滑动到一个设在齿条3上的支承凸台3B上(箭头57)。推压弹簧6的一个弹簧端6A钩挂在一个止动凸台3C上，而推压弹簧6的另一个弹簧端6B钩挂在一个钩子3D上。钩子3D的设置是为了在将齿条3从光头2上拆下时临时保持住弹簧端6B。

带有如此组合着的推压弹簧6的齿条3以这样的方式安装在光头2上，即齿条3可以绕着穿过旋转支承轴3E和3F二者中心的轴线1019(第二轴线)转动。

图3中示出了沿着图1A中的箭头A所示的方向看时的装于光头2上的齿条3。当齿条3安装到光头2上后，导轴1R的中心轴线1017基本上平行于齿条3的基准节线1018。如图3所示，齿条3利用臂3J和3K抓住光头2。因此，随着旋转小齿轮5S而使齿条3移动，光头2也回移动。

在图3中，弹簧端6B接触并按压在光头2的一个角部2G上，并且从光头2上释放出来。因此，通过按压光头2的角部2G，推压弹簧6将沿着箭头304所示的方向推压支承凸台3B。

如上所述，通过这种简单的结构，齿条3可以可靠且光滑地移向小齿轮5S。

由于齿条3被推压向小齿轮5S，因此可以基本上消除齿条3与小齿轮5S的轮齿之间的齿隙。

图4中示出了齿条3被向着小齿轮5S推压时的情景。

齿条3和小齿轮5S的形状是以这样的方式设计的，即当小齿轮5S以恒定的角速度旋转时，齿条3以恒定的直线速度移动。为此，作为示例，齿条3的轮齿可以采用梯形形状，而小齿轮5S可以具有渐开线轮齿。当齿条3和小齿轮5S被以这种方式设计时，齿条3与小齿轮5S之间的啮合可以利用齿条3的基准节线1018与小齿轮5S的基准节圆1020之间的接触表示。

齿条3的基准节线1018穿过齿条3与小齿轮5S之间的啮合宽度的中心。

下面再次参看图1A，以描述可以在光盘装置1中稳定移动的光头2的原理。

如前所述，推压弹簧6将齿条3向着小齿轮5S推压(箭头304：这个推压力称作推压力304)。作为这个推压力的回应，小齿轮5S向齿条3施加一个反作用力304a。光盘装置1被设计得使反作用力304a的矢量基本上与中心轴线1017相交。

当反作用力304a的矢量与中心轴线1017相交时，齿条3上的因反作用力304a引起的绕着中心轴线1017的力距为零。因此，携带着齿条3的光头2上没有绕着中心轴线1017的力距。其结果是，不会在导轴1L上产生一个用于抵消(或抵抗)绕中心轴线1017施加到光头2上的力距的反作用力。这样，不会因这种反作用力而导致导轴1L与光头2的滑动部分之间的摩擦力增大，因而光头2可以以稳定的方式移动。

应当指出，“反作用力304a的矢量基本上与中心轴线1017相交”包含这样的意义：即使反作用力304a的矢量不是与中心轴线1017精确相交，在导轴1L上产生的合成反作用力(抵抗力矩)也小于因光头2的重量而引起的通常施加在导轴1L上的负载。

从图1A和3中可以看出，用于将齿条3推压在小齿轮5S上的推压力304垂直于齿条3的基准节线1018和小齿轮5S的旋转轴线1021。由于反作用力304a(图1A)与将齿条3推压在小齿轮5S上的力相等且反向，因此反作用力304a的矢量位于一条同时垂直于齿条3的基准节线1018和小齿轮5S的旋转轴线1021的直线上。因此，“基本上与中心轴线1017相交的反作用力304a的矢量”等价于“一条同时垂直于齿条3的基准节线1018和小齿轮5S的旋转轴线1021并基本上与中心轴线1017相交的直线”。这种垂线应当理解为这样一条直线，即它包含一条位于基准节线1018和旋转轴线1021之间的线段，但不是线段本身。

除了上面描述的光头2可以稳定移动的优点以外，本发明的光盘装置1000还具有多种优点。下面描述本发明的光盘装置1000的优点。

1.将光头安装到齿条上或从齿条上拆下

图5中示出了将齿条3从光头2上拆下的方式。在阶梯齿轮5和电机1014被从光盘装置1000上拆下后，齿条3被拆下。在这种情况下，齿条3可以沿着箭头309所示的方向绕轴线1019转动90°。

通过将旋转支承轴3E和3F(凸出部分)与相应的旋转孔2A和2B(凹入部分)咬合，齿条3被安装到光头2上。

图6A中示出了旋转支承轴3E与用于将齿条3安装到光头2上的旋转孔2A之间的关系。旋转支承轴3E(凸出部分)的形状是沿着一个平行于圆柱轴线的平面切掉圆柱的一部分而获得的。在图6A中的实例中，旋转支承轴3E的形状是沿着两个距圆柱轴线等距的平行平面切掉圆柱的一部分而获得的。此外，旋转孔2A(凹入部分)带有一个槽1601，当齿条3安装到光头2上或从光头上拆下时，旋转支承轴3E从该槽中通过。槽1601的宽度小于圆柱的直径。

槽1601的宽度小于旋转支承轴3E的直径。因此，当旋转支承轴3E位于图6A所示的位置时，旋转支承轴3E的中心与旋转孔2A的中心重合，而且旋转支承轴3E不能从旋转孔2A中拆下。

图6B中示出了在齿条3沿箭头309(图5)所示方向转动了90°后旋转支承轴3E与旋转孔2A之间的关系。在图6B中的情况下，旋转支承轴3E可以从槽1601中通过。

旋转支承轴3F与旋转孔2B之间的关系与图6A和6B中所示的旋转支承轴3E与旋转孔2A之间的上述关系类似。

图7中示出了齿条3从光头2上拆下的方式。如图7所示，沿箭头309(图5)所示方向转动了90°后的齿条3被沿着箭头310所示的方向拉动，从而使得齿条3容易从光头2上拆下。

根据与上述拆卸程序相反的次序，齿条3可以容易地安装到光头2上。由于在将齿条3安装到光头2上或从光头上拆下时不需要将导轴1R从光头2上拆下，因此齿条3可以容易地安装到光头2上或从光头上拆下。

在光盘装置1000中，齿条3和光头2上分别设有旋转支承轴(凸出部分)和旋转孔(凹入部分)，它们相互咬合，以将齿条3安装到光头2上。因此，不需要为了将齿条3安装到光头2上而增加零件数量。

在上面描述的实例中，齿条3上设有旋转支承轴3E和3F(凸出部分)，而光头2上设有旋转孔2A和2B(凹入部分)。相反地，齿条3上可以设有一个凹入部分，而光头2上可以设有一个用于与凹入部分咬合的凸出部分。

在上面描述的实例中，齿条3被转动90°，以便从光头2上拆下。这种转动角度不局限于90°。齿条3和光头2可以这样设计，即齿条3可以在除正交位置之外的任何位置上从光头2上拆下。

2.沿着第二轴线推压齿条

如前面参照图3所作描述，齿条3利用臂3J和3K抓住光头2。为了使齿条3能够绕轴线1019(第二轴线)转动，臂3J和3K之间的距离被这样设置，即可以在臂3J和3K与光头2之间产生预定量的间隙(缝隙)。齿条3与光头2之间沿轴线1019方向的这种间隙在齿条3被光头2随动方面是不利的。

在本发明的光盘装置1000中，当光头2正常移动时，齿条3以能够消除这种间隙的方式被沿着轴线1019推压。通过弹簧6推压光头2的角部2G，可以实现齿条3的推压，如图3所示。具体地讲，作为弹簧6推压光头2的角部2G的结果，将齿条3推向小齿轮5S的推压力304和沿着轴线1019推压齿条3的推压力305同时产生。

如前所述，推压弹簧6用作一个将齿条3推向小齿轮5S的推压工具和用于沿着轴线1019推压齿条3的弹性工具。也就是说，在这个实例中，推压工具和弹性工具是组合在一起的。因此，零件的数量较少，从而在装置成本和组装成本方面产生优点。或者，推压工具和弹性工具也可以分开。

在光头2的正常运动中，沿着基准节线1018方向的间隙可以因此而消除。然而，在较大的力施加到齿条3上时，可以通过推压弹簧6的弯折而确保所需量的间隙。

3.安全机构

图8中示出了安置在盘8的记录区域内周部分的一端(第一位置)的光头2。在光盘装置1000启动后，光头2转换到第一位置。

光头2向第一位置的转换是通过电机1014沿箭头51所示的方向转动而实现的。电机1014的旋转力通过驱动齿轮4和阶梯电机5传输到齿条3上。其结果是，光头2沿着箭头52所示的方向移动。当光头2到达第一位置时，一个设在齿条3上的内周凸块2004A将碰撞到一个最内周位置挡块11，以使光头2停止。

在光盘装置1000中，停止的光头2的位置被探测为一个用于使光头2转换位置的基准点。因此，光头2需要尽可能精确地停止在盘8的记录区域内周部分的端部(第一位置)。

图9中示出了安置在盘8的记录区域外周部分的一端(第二位置)的光头2。

光头2向第二位置的转换是通过电机1014沿箭头53所示的方向转动而实现的。电机1014的旋转力通过驱动齿轮4和阶梯电机5传输到齿条3上。其结果是，光头2沿着箭头54所示的方向移动。当光头2到达第二位置时，一个设在齿条3上的外周凸块2004B将碰撞到一个最外周位置挡块12，以使光头2停止。

在光盘装置1000的正常操作中，光头2不会转换到图9中的第二位置。这是因为在光盘装置1000的正常操作中，通过读取记录在盘8的记录区域外周部分中的数据，可以探测到安置在盘8的记录区域外周部分上的光头2。因此，光头2移动直至设在齿条3上的外周凸块2004B碰撞到最外周位置挡块12意味着光盘装置1000处于非正常状态(失控)。这种非正常状态是这样引起的，例如，因为附着在盘8的表面上的划痕或尘土导致在读取记录在盘8的记录区域外周部分中的数据时出现故障。

具体地讲，光盘装置1000中采用了CAV方法(一种利用恒定角速度的控制方法)，盘8在记录区域外周部分的线速度大于内周部分的线速度。因此，划痕或尘土在外周部分上的附着比在内周部分上更容易。

在这样的非正常状态下，比正常旋转力大的旋转力(转矩)易于出现在电机104中。当光头2带着这样一个较大的旋转力到达并碰撞到最外周位置挡块12后，希望齿条3从其与小齿轮5S的啮合中释放出来。这是因为如果齿条3与小齿轮5S的啮合不能释放，则电机1014会在保持较大旋转力的情况下被停止(锁定)，从而导致电机104中产生超常的热量。这种超常热量对光盘装置1000的功能具有负面影响，从而可能导致更坏的情况出现，例如光盘装置1000中发生着火。

考虑到这一点，希望在光盘装置1000中设置一个安全机构，从而在光头2位于第二位置(图9)而导致较大的力产生于电机1014中时(即大于或等于预定值的旋转力施加在小齿轮5S上)，使齿条3与小齿轮5S的啮合释放。相反，当光头2位于图8中的第一位置时，希望齿条3与小齿轮5S的啮合不释放，从而提高光头2的停止位置的精度。

图10中示出了在光头2被安置在盘8的记录区域外周部分的端部(第二位置)时齿条3与小齿轮5S之间的啮合是如何释放的。在图10中，小齿轮5S向齿条3施加一个径向力2010。由于径向力2010的作用，齿条3会沿着箭头64所示的方向移动。

图11中示出了小齿轮5S向图1A中的齿条3施加径向力2010的原理。如图11所示，齿条3和小齿轮5S具有压力角为θ的渐开线轮齿(具有梯形轮齿的齿条3可以看作是节圆具有无限大半径的渐开线齿轮)。在图9所示的情况下，当一个沿着箭头60所示方向的旋转力施加到小齿轮5S上后，小齿轮5S的一个齿面将沿着箭头61所示的方向推压在齿条3的一个齿面上。推压力61包含一个沿着齿条3的基准节线方向的分力62和一个垂直于分力62的分力2010(径向力)。因此，齿条3会沿着头64所示的方向移动。径向力2010的量值取决于施加在小齿轮5S上的旋转力。

图11中的虚线表示齿条3的偏移。

齿条3的偏移是因齿条3以这样的方式变形而引起的，即齿条3的基准节线1018(图3)与轴线1019(第二轴线)具有交错的关系而不相交。当齿条3未变形时(光盘装置1000正常操作)，齿条3的基准节线1018平行于轴线1019。然而，当齿条3变形后，齿条3的基准节线1018不再平行于轴线1019。

图12中示出了在光头2被安置在盘8的记录区域内周部分的端部(第一位置)时齿条3与小齿轮5S之间的啮合不会释放的原理。如图12所示，当光头2安置在盘8的记录区域内周部分的端部时，齿条3在一个部位2301(第一部位)处与小齿轮5S啮合。在这种情况下，当旋转力施加在小齿轮5S上后，径向力2010会施加到齿条3上。

光头2上设有接触件2121和2122。接触件2121接触并推压齿条3，以使齿条3上的一个点2221(第一接触点)被限制着不能偏离开小齿轮5S。同样，接触件2122接触并推压齿条3，以使齿条3上的一个点2222(第二接触点)被限制着不能偏离开小齿轮5S。

如图12所示，齿条3上的与小齿轮5S啮合的部位2301位于齿条3上的点2221与2222之间。因此，当径向力2010在部位2301处施加到齿条3上后，齿条3会同时接触并推压接触件2121和2122。这样，齿条3不会偏移到使齿条3与小齿轮5S的啮合释放的程度。

图13中示出了在光头2被安置在盘8的记录区域外周部分的端部(第二位置)时齿条3与小齿轮5S之间的啮合将释放的原理。如图13所示，当光头2安置在盘8的记录区域外周部分的端部时，齿条3在一个部位2302(第二部位)处与小齿轮5S啮合。在这种情况下，当旋转力施加在小齿轮5S上后，径向力2010会施加到齿条3上。

如图13所示，齿条3上的与小齿轮5S啮合的部位2302位于齿条3上的点2221与2222之间的范围以外。因此，当径向力2010在部位2302处施加到齿条3上后，齿条3只接触并推压接触件2121和2122中的一个(在图13中的实例中为接触件2121)。这样，齿条3将沿着箭头64所示的方向绕着齿条3与接触件2121接触的点2221偏移。

当齿条3沿着箭头64所示的方向偏移时，外周凸块2004B将沿着箭头65所示的方向在最外周位置挡块12的一个表面上滑动。因此，希望外周凸块2004B和外周位置挡块12具有光滑表面，以减小这种滑动中的摩擦力。外周位置挡块12的表面可以是楔形的，以进一步便于外周凸块2004B沿着箭头65所示的方向滑动。

如前所述，这种偏移是通过齿条3的变形而产生的。齿条3的刚度可以适宜地调节，从而在径向力2010大于或等于预定值时使齿条3与小齿轮5S之间的啮合释放。由于。径向力2010的量值取决于施加在小齿轮5S上的旋转力，因此光盘装置1000可以被这样设计，即当小齿轮5S上的旋转力大于或等于预定值时，可使齿条3与小齿轮5S之间的啮合释放。

通过改变齿条3的形状和/或材料，可以调节齿条3的刚度。

小齿轮5S上的旋转力的预定值可以被这样设置，即为了向小齿轮5S施加旋转力而所需供应到电机1014中的激励电流的量值小于或等于一个许用极限值，在超过了这个值时，会有热影响对光盘装置1000造成危害。

毋庸置言，齿条3的刚度需要被这样调节，即在光头2的正常移动中齿条3与小齿轮5S之间的啮合不会意外释放。

如上所述，在本发明的光盘装置1000中，齿条3的偏移会受到限制，从而在光头2被安置在盘8的记录区域内周部分的端部(第一位置)时，齿条3与小齿轮5S之间的啮合不会释放。此外，允许齿条3偏移到这样的程度，即在光头2被安置在盘8的记录区域外周部分的端部(第二位置)时，齿条3与小齿轮5S之间的啮合将释放。通过这种方式，光盘装置1000中提供了一个安全机构。

安全机构是通过齿条3的扭转(偏斜)变形而实现的。本发明并不局限于此。例如，齿条3可以这样设计，即图12中的第一部位2301和图13中的第二部位2302包含在彼此分开的零件内，而彼此分开的零件可以连接着一个弹性件，从而可以彼此相对于对方偏移。

相反地，可以假定光盘装置1000在盘8的记录区域外周部分的端部探测光头2的基准位置。当光头2安置在盘8的记录区域内周部分的端部时，齿条3与小齿轮5S之间的啮合可以被允许释放。当光头2安置在盘8的记录区域外周部分的端部时，齿条3与小齿轮5S之间的啮合被限制而不会释放。

4.齿条的变型

图14中示出了光盘装置1000a中的光头2的移动机构，该装置是前面描述的本发明的优选实施例的一个改型。光盘装置1000a包括一个齿条13和一个推压弹簧16，以取代图1A中的光盘装置1000中的齿条3和推压弹簧6。齿条13包括一个用于与小齿轮5S啮合的齿轮部分13G、一个支承部分13J和一个铰接部分13H。齿条13由柔性材料制成。铰接部分13H(第二轴线)具有一个可以绕着铰接部分13H弯折的形状(即一个具有足够低的刚度的形状)。因此，齿轮部分13G可以沿着箭头311所示的方向绕着铰接部分13H转动。铰接部分13H被布置得平行于齿条13的基准节线(未示出)。

齿条13通过一个位于支承部分13J上的螺钉17而固定在光头2上。齿条3优选由适宜制作铰链的材料如聚醛树脂、聚丙烯、聚乙烯或尼龙制成。

推压弹簧16设在光头2与齿轮部分13G之间。因此，齿轮部分被向着小齿轮5S推压，具体地讲，被沿着箭头312所示的方向推压。推压弹簧16并不局限于某种特定的形式。光盘装置1000a还被这样构造，即因齿轮部分13G被推向小齿轮5S而引起的一个由小齿轮5S施加到齿条13的齿轮部分13G上的力的矢量基本上与导轴1L的中心轴线1017相交。

在光盘装置1000a中，齿条13通过螺钉17而从光头2的后侧固定在光头上。因此，同参照图5、6A和6B所描述的光盘装置1000相比，齿条13更容易安装到光头2上或拆下。这样，因有缺陷或类似原因导致的齿条13的更换操作的步数可以减少。

在前面的解释中，齿轮和齿条具有渐开线轮齿。本发明并不局限于此。例如，齿轮和齿条可以具有摆线形齿或其他形状的齿。

尽管在前面描述的实例中光头2被旋转型电机1014驱动，但光头2也可以被直接驱动方法驱动，例如采用直线电机或螺线管，或者其他任何能够移动光头2的器具。

导轴1R和1L的横截面形状可以不是圆形。导轴1R的横截面形状可以是任何形状，只要导轴1R能够沿着一条轴线支承光头2以使光头2能够移动即可。导轴1L的横截面形状可以是任何形状，只要导轴1L能够限制光头2绕着轴线的转动即可。

推压弹簧6并不局限于扭力卷簧。推压弹簧6可以由任何适宜的弹性材料(如橡胶)制成，只要推压弹簧6能够将齿条3向着小齿轮5S推压即可。

在本发明的光盘装置中，光头被第一导向件以这样的方式支承着，即光头可以沿着第一导向件的第一轴线移动。一个推压工具将一个齿条向着一个小齿轮推压。根据这一点，小齿轮施加到齿条上的力的矢量与第一轴线相交。因此，不会有绕着第一轴线的转矩施加到齿条上。由于齿条安装在光头上，因此不会有绕着第一轴线的转矩施加到光头上。其结果是，不会有用于抵抗转矩的力产生在用于限制光头绕着第一轴线转动的第二导向件上。因此，光头可以以稳定的方式移动。

此外，在本发明的光盘装置中，齿条利用一个设在齿条和光头中的一个上的凸出部分和一个设在齿条和光头中的另一个上并与凸出部分咬合的凹入部分而安装在光头上。凸出部分的形状是沿着一个平行于圆柱轴线的平面切割圆柱而获得的。凹入部分上设有一个槽，槽的宽度小于圆柱的直径，当齿条被安装到光头上或从光头上拆下时，凸出部分从该槽中通过。通过将凸出部分从槽中通过，齿条容易安装到光头上或从光头上拆下。

在不脱离本发明的范围和精神的前提下，各种其他改型可以被本领域的普通技术人员理解和容易地作出。因此，不能认为附属权利要求书中的范围局限于这里所描述的，相反， 可以在广泛意义上解释。

Claims (14)

1.一种光盘装置，包括：

一个光头，其用于向盘上记录数据或从盘上再现数据，盘具有一个从外周部分至内周部分范围内的记录区域；

第一导向件，其具有基本上平行于盘的第一轴线，并且用于以这样的方式支承光头，即光头可以沿着第一轴线从外周部分的一端移至内周部分的一端；

第二导向件，其用于限制光头绕着第一轴线转动；

一个齿条，其设在光头上，并且具有基本上平行于第一轴线的基准节线；

一个小齿轮，其用于通过小齿轮与齿条啮合并被旋转而移动光头；以及

一个推压件，其用于将齿条向着小齿轮推压，

其中，因推压件将齿条向着小齿轮推压而引起的一个由小齿轮施加到齿条上的力的矢量基本上与第一轴线相交。

2.根据权利要求1所述的光盘装置，其特征在于，齿条以这样的方式安装在光头上，即齿条可以绕着基本上与基准节线平行的第二轴线转动。

3.根据权利要求1所述的光盘装置，其特征在于，齿条以这样的方式安装在光头上，即齿条可以安装到光头上或从光头上拆下。

4.根据权利要求1所述的光盘装置，其特征在于，一个凸出部分设在齿条和光头中的一个上，一个凹入部分设在齿条和光头中的另一个上，齿条通过凸出部分与凹入部分的咬合而安装在光头上。

5.根据权利要求1所述的光盘装置，其特征在于，凸出部分的形状是沿着一个平行于圆柱轴线的平面切掉圆柱的一部分而获得的，凹入部分上设有一个槽，槽的宽度小于圆柱的直径，当齿条被安装到光头上或从光头上拆下时，凸出部分从槽中通过。

6.根据权利要求2所述的光盘装置，还包括一个弹性件，其用于沿着第二轴线的方向推压齿条，从而基本上消除齿条与光头之间沿着第二轴线的间隙。

7.根据权利要求6所述的光盘装置，其特征在于，推压件和弹性件组合在一起。

8.根据权利要求1所述的光盘装置，其特征在于：

齿条以这样的方式安装在光头上，即齿条上的一个与小齿轮啮合的部位可以绕着基本上平行于基准节线的第二轴线转动；以及

齿条由柔性材料制成，齿条上的一个沿着第二轴线的部位的形状使得齿条能够绕着第二轴线转动。

9.根据权利要求1所述的光盘装置，其特征在于，当光头安置在位于内周部分端部和外周部分端部中的一个上的第一位置时，齿条的偏移被限制在这样的程度，即齿条与小齿轮的啮合不会释放，而当光头安置在位于内周部分端部和外周部分端部中的另一个上的第二位置以及当一个大于或等于预定值的旋转力施加到小齿轮上时，齿条的偏移允许达到这样的程度，即齿条与小齿轮的啮合会释放。

10.根据权利要求9所述的光盘装置，其特征在于：

当光头安置在第一位置时，齿条的第一部位与小齿轮啮合，而当光头安置在第二位置时，齿条的第二部位与小齿轮啮合；

光头包含第一接触件，其用于限制齿条的第一接触点从小齿轮上偏移开，以及第二接触件，其用于限制齿条的第二接触点从小齿轮上偏移开；

第一部位位于齿条的第一和第二接触点之间的范围内；以及

第二部位位于齿条的第一和第二接触点之间的范围以外。

11.根据权利要求10所述的光盘装置，其特征在于，齿条以这样的方式安装在光头上，即齿条可以绕着与基准节线平行的第二轴线转动，而且齿条可以以这样的方式变形，即当光头安置在第二位置以及当一个大于或等于预定值的旋转力施加到小齿轮上时，基准节线与第二轴线具有交错的关系而不相交。

12.根据权利要求9所述的光盘装置，还包括：

一个驱动段，其用于在存在外加激励电流时旋转小齿轮，

其特征在于，预定值被这样设置，即为驱动小齿轮以使之获得具有预定值的旋转力所需的激励电流的量值小于或等于一个许用极限值，在超过了这个值时，会有热影响对光盘装置造成危害。

13.一种光盘装置，包括：

一个光头，其用于向盘上记录数据或从盘上再现数据，盘具有一个从外周部分至内周部分范围内的记录区域；

第一导向件，其具有基本上平行于盘的第一轴线，并且用于以这样的方式支承光头，即光头可以沿着第一轴线从外周部分的一端移至内周部分的一端；

第二导向件，其用于限制光头绕着第一轴线转动；

一个齿条，其设在光头上，并且具有基本上平行于第一轴线的基准节线；

一个小齿轮，其用于通过小齿轮与齿条啮合并且绕着基本上垂直于基准节线的第三轴线旋转而移动光头；以及

一个推压件，其用于将齿条向着小齿轮推压，

其中，一条同时垂直于第三轴线和基准节线的直线基本上与第一轴线相交。

14.一种光盘装置，包括：

一个光头，其用于向盘上记录数据或从盘上再现数据，盘具有一个从外周部分至内周部分范围内的记录区域；

第一导向件，其具有基本上平行于盘的第一轴线，并且用于以这样的方式支承光头，即光头可以沿着第一轴线从外周部分的一端移至内周部分的一端；

第二导向件，其用于限制光头绕着第一轴线转动；

一个齿条，其设在光头上，并且具有基本上平行于第一轴线的基准节线；

一个小齿轮，其用于通过小齿轮与齿条啮合并被旋转而移动光头；以及

一个推压件，其用于将齿条向着小齿轮推压，

其中：

因推压件将齿条向着小齿轮推压而引起的一个由小齿轮施加到齿条上的力的矢量基本上与第一轴线相交；以及

当光头安置在位于内周部分端部和外周部分端部中的一个上的第一位置时，齿条的偏移被限制在这样的程度，即齿条与小齿轮的啮合不会释放，而当光头安置在位于内周部分端部和外周部分端部中的另一个上的第二位置以及当一个大于或等于预定值的旋转力施加到小齿轮上时，齿条的偏移允许达到这样的程度，即齿条与小齿轮的啮合会释放。

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