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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Zentrieren eines Informationsmediums
auf einem Plattenteller und insbesondere Vorrichtungen zum Zentrieren
eines optischen Hochgeschwindigkeitsspeichermediums auf einem Plattenteller.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Plattenteller einschließlich einer
solchen Plattenzentriervorrichtung. Beispiele für derartige Informationsmedien
sind beispielsweise CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD, Blu Ray Disc, Portable
Blu usw. Bei diesen Beispielen ist das Informationsmedium ein optisches
Speichermedium und als Platte geformt.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Eine
Plattenlaufwerkseinrichtung umfasst herkömmlicherweise einen Plattenteller
zum Aufnehmen einer optischen Platte und zum Drehen der optischen
Platte mit einer vorgegebenen Drehzahl. Hinsichtlich optischer Hochgeschwindigkeitsdatenspeichersysteme
gibt es Probleme, die hauptsächlich durch
während
der Drehung der optischen Platte auftretende Unwuchteffekte bedingt
sind. Diese Unwuchteffekte werden von verschiedenen Faktoren verursacht
und können
in Systemen nach dem Stand der Technik durch die Bereitstellung
eines Zentrierelements kompensiert werden.
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Ein
erster Typ eines Plattenzentriermechanismus für ein optisches Wechselplattenlaufwerk
ist als „Schiebekegel"-Typ bekannt, der
zum Zentrieren der Platte einen sogenannten „Schiebekegel" verwendet. Bei einem
solchen Mechanismus ist ein Zentrierelement oder Schiebekegel vorgesehen,
an dem ein Magnet befestigt ist. Ein weiterer Magnet befindet sich
an dem Klemmelement. Während
des Betriebs wird, nachdem eine Platte eingelegt wurde, der Schiebekegel
dadurch nach oben bewegt, dass er von einem am Klemmelement vorgesehenen
Magneten angezogen wird, sodass der Kegel in einem Spalt zwischen
dem inneren Rand einer Platte und dem Halterungselement eingekeilt
wird. Plattenzentriermechanismen dieser Art sind beispielsweise
in den japanischen Patentanmeldungen mit der Nummer
JP 07065471 A ,
JP 08017116 A und
JP 10275414 A beschrieben.
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Ein
Hauptnachteil von dieser Art von Mechanismus bei derzeitigen DVD-Anwendungen ist jedoch insbesondere
das Problem der sogenannten „wegfliegenden
Platte", bei dem
die falsche Konstruktion des Schiebekegels bewirken kann, dass die
Platte vom Plattenteller „wegfliegt", insbesondere beim
Betrieb mit hoher Drehzahl, Beschleunigung, Erschütterungen
während
des Betriebs und unwuchtiger Platte, was ein sehr ernstes Problem
darstellt, da die Verlagerung der Platte die Platte und das Laufwerk
dauerhaft beschädigen
kann. Neben äußeren Betriebsfaktoren
gehören
zu anderen Faktoren, die an dem oben erwähnten Problem der „wegfliegenden
Platte" beteiligt
sind, die Ausgestaltung der Kegelform, das Material (Reibung), der
Plattentyp und die resultierende Klemmkraft.
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In 1 der
Zeichnungen wird die Ausgestaltung der Form des Schiebekegels 40 durch
die Toleranz des Innendurchmessers des Klemmelements 15,
die Dicke des Klemmbereichs und den Typ und das Format der Platte 101 eingeschränkt. Bei dem
dargestellten Beispiel ist eine doppelseitige DVD 101 gezeigt,
die zwischen beiden Seiten der Platte einen Absatz aufweist. Die
Neigung des Kegels 40 muss deshalb entsprechend konstruiert
sein. Dadurch steigt die Gefahr einer „wegfliegenden Platte" selbst im Fall einer
geringen Axialverschiebung des Kegels oder der Platte (A) weiter.
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Der
Reibungskoeffizient des Kegels 40 ist schwer zu kontrollieren,
da er beeinflusst wird von der Lebensdauer (Einlegen/Entnehmen einer
Platte) und Verunreinigungen aus dem Klemmbereich der Platte. Um
eine bessere Dimensionsbeständigkeit
zu erreichen, wird normalerweise Edelstahl oder PPS (Polyphenylensulfid)
verwendet. Dies kann ebenfalls recht teuer sein.
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Die
von den entgegengesetzten Magneten erzeugte Kraft zum Heben des
Kegels vermindert die resultierende Klemmkraft (die gleich der Klemmkraft zu
Beginn minus die Kraft zum Heben des Kegels ist), was wiederum zur „wegfliegenden
Platte" führen kann.
Um die resultierende Klemmkraft zu erhöhen, kann der Luftspalt zwischen
Klemmeinrichtung und Magnet verkleinert werden. Wenn jedoch die
Klemmkraft zu hoch ist, kann es zu einem anderen Problem kommen
und das Klemmelement 15 kann dadurch schwer vom Plattenteller
zu trennen sein, wenn sich im Laufwerk keine Platte befindet. Dadurch
steigt die Belastung des Lademotors. Andererseits kann die Verringerung
der Kraft zum Heben des Kegels eine Verschlechterung der Zentriereigenschaften
verursachen, wenn die Platte sehr unwuchtig ist.
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Ein
anderer Typ eines Plattenzentriermechanismus ist in der
US-Patentschrift 5,799,006 offenbart.
Mit Bezug auf
2 der Zeichnungen beschreibt
diese US-Patentschrift einen Plattenteller
2 mit einem
mittigen Halterungselement
4 zum Aufnehmen einer optischen
Platte
101. Das über
die Welle
1 eines Elektromotors
5 passende Halterungselement
4 ist
mit einem Zentrierring
11 ausgestattet, der eine Vielzahl
von nach außen
gerichteten Fingern
12 in Form von Federblechen aufweist,
um elastisch verformbar zu sein. Während des Betriebs wird eine
optische Datenspeicherplatte
101 mit ihrer mittigen Öffnung
102 über den
Zentrierring
11 gelegt, wodurch sie auf den Zentrierfingern
12 aufliegt,
sodass sie elastisch verformt werden und in radialer Richtung auf
den inneren Rand der mittigen Öffnung
102 der optischen
Datenspeicherplatte
101 Druck ausüben. Die optische Datenspeicherplatte
101 ist
mit einer magnetischen Platte
104 ausgestattet, die, wenn
die Platte eingelegt ist, von einem im Halterungselement
4 eingesetzten
Magneten
9 angezogen wird, um die Platte
101 gegen
eine Plattensitzfläche
3 zu
drücken.
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Das
Problem „wegfliegender
Platten" taucht bei
Finger-Zentriermechanismen
wie dem in der
US-Patentschrift
5,799,006 beschriebenen Typ aus zwei Gründen eher nicht auf. Erstens
kann, mit Bezug auf
3 der Zeichnungen, der Winkel
oder die Neigung des Fingers/der Finger
12 an dem Platte-Finger-Berührungspunkt
B im Vergleich zu dem in
1 der Zeichnungen dargestellten
Schiebekegelmechanismus viel steiler gestaltet werden, da zu bedenken
ist, dass die Finger
12 in radialer Richtung C flexibel
sind. Dies trägt
dazu bei, zu verhindern, dass die Platte
101 vom Plattenteller
rutscht. Darüber
hinaus wird bei einer Verschiebung der Platte
101 in radialer
Richtung der Innendurchmesser
102 der Platte
101 zuerst
an der senkrechten Wand
50 des Plattentellers aufgehalten,
wodurch verhindert wird, dass sie „wegfliegt".
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Bei
einer Plattenzentrieranordnung wie der in der
US-Patentschrift 5,799,006 beschriebenen
neigen die Zentriereigenschaften jedoch bei steigender Drehzahl
aufgrund des dadurch bedingten Anstiegs der Fliehkraft zur Verschlechterung,
insbesondere bei sehr unwuchtigen Platten. Die erhöhte Fliehkraft übersteigt
die Zentrierkraft der Finger, die zu einer unerwünscht hohen Exzentrizität der Platte
führt.
Um diese Aufgabe zu lösen,
wurde eine Erhöhung
der auf den inneren Rand der mittigen Öffnung der optischen Datenspeicherplatte
ausgeübten
Kraft (durch Verstärkung
der Finger) vorgeschlagen. Dies verursacht jedoch ein eigenes Problem
während
des Ladevorgangs der Platte, während
dessen, um die richtige Positionierung der Platte auf dem Plattenteller
zu erreichen, eine sehr hohe Klemmkraft erforderlich ist, um die
höhere
Kraft der Finger während
des Ladens der Platte zu überwinden.
Diese Anforderung ist jedoch unter Verwendung derzeitiger Lade mechanismen
und der derzeitigen Ausgestaltung von Klemmvorrichtungen schwer
zu erfüllen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Plattenzentriervorrichtung
für einen Plattenteller,
bei der die Zentriereigenschaften bei hoher Drehzahl verbessert
sind, ohne die oben erwähnten,
mit bekannten Lösungen
verbundenen Nachteile zu schaffen.
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Es
ist folglich gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Vorrichtung zum Zentrieren eines Informationsmediums
auf einem Plattenteller bereitgestellt, wobei die Vorrichtung ein
Halterungselement zum Aufnehmen des Informationsmediums über seine
im Wesentlichen mittige Öffnung
umfasst, ein oder mehrere elastisch verformbare Elemente, die sich
neben dem inneren Rand der im Wesentlichen mittigen Öffnung befinden,
wenn ein Informationsmedium auf den Plattenteller gelegt wurde,
und ein bewegliches Sicherungselement, das relativ zu dem einen
oder mehreren elastisch verformbaren Elementen zusammenwirkend angeordnet
ist, wobei das bewegliche Sicherungselement so angeordnet und aufgebaut
ist, dass es sich während
des Betriebs zwischen einer ersten Position, in der es wenig oder
keinen Druck auf das eine oder mehrere elastisch verformbare Elemente
ausübt,
und einer zweiten Position bewegt, in der eine im Allgemeinen radiale
Kraft von ihm auf das eine oder mehrere elastisch verformbare Elemente ausgeübt wird,
sodass das eine oder mehrere elastisch verformbare Elemente auf
den inneren Rand der im Wesentlichen mittigen Öffnung des Informationsmediums
eine entsprechende Zentrierkraft ausüben.
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Die
vorliegende Erfindung erstreckt sich auch auf einen Plattenteller
für ein
Datenspeicherlaufwerk, wobei der Plattenteller eine solche Zentriervorrichtung
für Informationsmedien
beinhaltet und einen Motor mit einer Welle, die verbindbar mit dem Halterungselement
der oben erwähnten
Vorrichtung gekoppelt ist, umfasst, und weiterhin auf ein Datenspeicherlaufwerk
einschließlich
eines derartigen Plattentellers.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung kann das Halterungselement einen feststehenden Abschnitt,
beispielsweise einen im Wesentlichen ringförmigen Mitnehmer, umfassen,
von dem mindestens ein Abschnitt in vorteilhafter Weise aus einem
Eisenmetall besteht. Das bewegliche Sicherungselement befindet sich
vorzugsweise auf einem beweglichen Mitnehmer, von dem mindestens
ein Abschnitt aus einem Eisenmetall besteht, wobei ein verschiebbarer
Nocken, der relativ zu dem einen oder mehreren elastisch verformbaren
Elementen zusammenwirkend angeordnet ist, an ihm oder einstückig mit
ihm gebildet ist. Das bewegliche Sicherungselement ist vorzugsweise
so angeordnet, dass es sich während
des Betriebs in einer im Allgemeinen senkrechten Richtung bezüglich der
Ebene eines Informationsmediums bewegt.
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Der
Plattenteller umfasst in vorteilhafter Weise eine Plattensitzfläche zum
Aufnehmen eines Informationsmediums, wobei sich auf der Plattensitzfläche am Rand
vorzugsweise eine Reibschicht befindet. Das eine oder mehrere elastisch
verformbare Elemente erstrecken sich in vorteilhafter Weise von einem
Ansatzbereich, der vom Umfang der Plattensitzfläche aus radial nach innen liegt,
nach oben. Der Plattenteller umfasst in vorteilhafter Weise ein
Klemmelement einschließlich
mindestens eines Abschnitts wie einem ringförmigen umlaufenden Rand, der
während
des Betriebs nach unten auf ein Informationsmedium drückt, sodass
es an die Reibschicht auf der Plattensitzfläche stößt. Das Klemmelement weist
in vorteilhafter Weise mindestens ein Magnetmittel zum Anziehen
eines entsprechenden eisenhaltigen Abschnitts des beweglichen Sicherungselements
auf, um dadurch während
des Betriebs dessen Bewegung zu bewirken. Das Halterungselement kann
auch Magnetmittel zum Anziehen des Klemmelements und deshalb zum
Erhöhen
des dadurch auf das Informationsmedium ausgeübten Drucks während des
Betriebs enthalten.
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Diese
sowie weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden anhand der
hier beschriebenen Ausführungsform
erläutert
und verständlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
wird nun lediglich beispielhaft und anhand der beiliegenden Zeichnungen
eine Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Querschnitt-Teilansicht eines Plattentellers gemäß dem Stand der Technik, die
das Konzept der Schiebekegelzentrierung zeigt;
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2 eine
perspektivische Explosionsdarstellung eines Plattentellers gemäß dem Stand
der Technik, die das Konzept der Plattenzentrierung unter Verwendung
von Fingern zeigt;
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3 eine
Querschnitt-Teilansicht eines Plattentellers gemäß dem Stand der Technik, die
das Konzept der Plattenzentrierung unter Verwendung von Fingern
zeigt;
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4 eine
vereinfachte Querschnittansicht eines Plattentellers gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Ruhezustand, und
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5 eine
vereinfachte Querschnittansicht eines Plattentellers gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bei eingelegter Platte.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Wie
oben erläutert,
werden bei Anordnungen nach dem Stand der Technik Zentrierfinger
am Plattenteller verwendet, um die Zentrierposition einer optischen
Platte während
des Ladens und des normalen Betriebs zu verbessern. Bei einer konkreten
beispielhaften Ausführungsform
nach dem Stand der Technik werden bei der Konstruktion fünf Finger
mit im Wesentlichen gleichen Abständen zueinander verwendet.
Eine gute Zentrierposition der Platte sorgt für eine geringere Exzentrizität, was wiederum
die Verlustleistung und den Radialfehler des Antriebselements bei
der Drehzahl des Motors verbessert. Ist die Platte während des
Betriebs bei hoher Drehzahl stark unwuchtig, übersteigt die von der Platte
erzeugte hohe Fliehkraft die Kraft des/der Zentrierfinger(s), was
zu einer unerwünscht
hohen Exzentrizität
der Platte führt.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten
Plattenzentriermechanismus zu schaffen, der alle oben erwähnten Probleme
im Zusammenhang sowohl mit dem Finger-Zentriermechanismus als auch
dem Schiebekegel-Zentriermechanismus überwindet.
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Bezug
nehmend auf 4 der Zeichnungen umfasst ein
Plattenteller gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine im Wesentlichen kreisförmige Plattensitzfläche 3,
auf der eine ringförmige
umlaufende Reibunterlage oder Reibschicht 19 angeordnet
ist. Die (nicht dargestellte) Welle eines Elektromotors ist in einer
im Allgemeinen mittigen Bohrung 42 aufgenommen. Der Plattenteller
umfasst weiterhin ein feststehendes Halterungselement 4 in
Form eines feststehenden Mitnehmers aus Metall mit einer ringförmigen Nut 44,
in der ein beweglicher Mitnehmer 40 aus Metall vorgesehen
ist.
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Eine
Vielzahl von (beispielsweise fünf)
nach innen gerichteten, gleichmäßig beabstandeten,
elastisch verformbaren Fingern 12 erstreckt sich an einer Stelle
vom Umfang des Plattentellers aus radial nach innen von der Plattensitzfläche 3 aus.
Es sollte klar sein, dass sich der Finger 12 der in 4 dargestellten
Anordnung von einem radial von der Plattensitzfläche 3 aus nach innen
verlaufenden Ansatz 12a nach oben und nach außen erstreckt,
und nicht nach außen
und von einem Zentrierring aus nach unten wie in der An ordnung von 2,
sodass wenig Druck auf den inneren Rand 102 der Platte 101 ausgeübt wird,
wenn eine optische Platte 101 zu Beginn über dem
Halterungselement 4 platziert wird. Die Oberseite des feststehenden
Mitnehmers 4 ist mit einem Ringmagneten 46 versehen.
Von dem beweglichen Mitnehmer 40 aus erstreckt sich ein
verschiebbarer Nocken 40a radial nach außen.
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Mit
Bezug auf 5 der Zeichnungen umfasst der
Plattenteller ferner ein Klemmelement 15, das einen ringförmigen umlaufenden
Rand 23 aufweist, um nach unten auf die Platte 101 zu
drücken, damit
sie an eine Reibunterlage 19 auf der Plattensitzfläche 3 stößt und die
gewünschte
Plattenposition auf dem Plattenteller erreicht wird. Das Klemmelement 15 definiert
eine innere Vertiefung zum Aufnehmen des Halterungselements 4,
wenn sich eine Platte 101 auf dem Plattenteller befindet,
wobei die obere Wand der Vertiefung mit einem Ringmagneten 48 wie einem
Neodym-Eisen-Bor-Magneten (NdFeB) oder Ähnlichem ausgestattet ist.
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In
der von 4 dargestellten Ruheposition besteht
zwischen dem verschiebbaren Nocken 40a und dem/den Finger(n) 12 kein
Kontakt, wodurch auf dem Reibring 19 des Plattentellers
eine optische Datenspeicherplatte positioniert werden kann, während die
Kraft der Finger minimal ist. Während
ein Plattenmedium auf den Plattenteller geladen wird, nachdem eine
Platte 101 auf dem Reibring 19 des Plattentellers
positioniert wurde, wird das Klemmelement 15 abgesenkt
und vom feststehenden Mitnehmer 4 am äußeren Umfang des Halterungselements 4 in
Richtung des Plattentellers gezogen, woraufhin der Plattenteller
des Motors und die Platte 101 nach oben in Richtung des
Klemmelements 15 gehoben werden, sodass die Platte 101 in
der bevorzugten mittigen Position ruht. Während der Luftspalt zwischen
dem Magneten 48 am Klemmelement 15 und dem beweglichen
Mitnehmer 40 abnimmt, wird der bewegliche Mitnehmer in
der mit D bezeichneten Richtung hochgehoben, d. h. der verschiebbare
Nocken 40a wird zum Magneten 48 der Klemmeinrichtung
gezogen. Der verschiebbare Nocken 40a übt auf die Finger 12 einen
Arretierungseffekt aus, wodurch deren Zentrierkraft verbessert wird.
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Während des
Entnehmens der Platte 101 vom Plattenteller wird der Luftspalt
zum Einklemmen wieder vergrößert, sodass
sich die Anziehungskraft zwischen dem Klemmmagneten 48 und
dem beweglichen Mitnehmer 40 verringert und der verschiebbare
Nocken 40a zurück
in die Ruheposition fällt.
Es sollte klar sein, dass die Platte 101 aufgrund der daraus
resultierenden Verringerung der Zentrierkraft der Finger relativ
einfach von den Zentrierfingern 12 abgenommen werden kann,
wenn der verschiebbare Nocken 40a nicht eingreift.
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Bei
der Anordnung der vorliegenden Erfindung erfolgt die Plattenzentrierung
folglich unter Verwendung elastisch verformbarer Finger, die sich
bei der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform von einem unteren
Ansatz aus nach oben erstrecken. Folglich kommt es aufgrund des
steilen Winkels am Finger-Platte-Berührungspunkt
nicht zu „wegfliegenden
Platten" (ähnlich dem
anhand von 3 beschriebenen Konzept). Unter
Verwendung der Anordnung der vorliegenden Erfindung kann jedoch
aufgrund des Vorhandenseins und der Funktionsweise des (vom „Schiebekegel" abgeleiteten) verschiebbaren
Nockens selbst bei hoher Drehzahl eine gute Zentrierposition der
Platte aufrechterhalten werden. Darüber hinaus sind, da kein direkter
Kontakt zwischen der Platte und dem verschiebbaren Nocken 40a besteht,
Designeinschränkungen
bei der Form des verschiebbaren Nockens stark reduziert. An dem Nocken
kann eine sehr starke Neigung erwogen werden, um gegebenenfalls
eine viel höhere
Haltekraft zu erreichen. Mit anderen Worten kombiniert die vorliegende
Erfindung deshalb die Hauptvorteile sowohl der Zentrierkonstruktion
mit Schiebekegel als auch der mit Fingern. Außerdem erfordert die Anordnung der
vorliegenden Erfindung im Gegensatz zu herkömmlichen Zentrierkonstruktionen
des Plattentellers mit Schiebekegel keine Feder unter dem Kegel, was
eine Kosteneinsparung mit sich bringen kann.
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Es
ist für
einen Fachmann ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung auf jede
optische Hochgeschwindigkeitsdatenspeicher-Anwendung (z. B. CD/DVD/Blu-ray),
bei der eine Plattenzentriereinrichtung benötigt wird, anwendbar ist.
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Es
wurde oben lediglich beispielhaft eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beschrieben und es ist für einen Fachmann ersichtlich, dass
Modifikationen und Variationen an der beschriebenen Ausführungsform
vorgenommen werden können,
ohne von dem in den beigefügten
Ansprüchen definierten
Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus sind die in Klammern
gesetzten Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als Einschränkung des
Anspruchs zu verstehen. Das Wort „umfassen" schließt das Vorhandensein von anderen
als in einem Anspruch aufgeführten
Elementen oder Schritten nicht aus. Die Worte „ein" oder „eine" schließen eine Vielzahl nicht aus.
Die Erfindung kann mit Hilfe von Hardware verwirklicht werden, die
mehrere verschiedene Elemente umfasst. In einem die Einrichtung
betreffenden Anspruch, der mehrere Mittel aufzählt, können verschiedene dieser Mittel
durch ein und dasselbe Hardwareelement verkörpert sein. Die Tatsache allein,
dass Maßnahmen
in voneinander verschiedenen, unabhängigen Ansprüchen aufgeführt sind,
bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft genutzt
werden kann.