JP2004022161A - 吸振器を採用したディスクドライブ - Google Patents

Abstract

【課題】ディスクドライブを提供することを目的とする。
【解決手段】ディスクを回転させるスピンドルモータ、回転するディスクにアクセスされるピックアップユニット、スピンドルモータが設けられるフレーム、およびフレームに設けられてディスクの回転により生じる水平および垂直方向の加振力を減衰させる方向に振動することにより、フレームの水平および垂直方向の振動を吸収する少なくとも一つの吸振器を備えるディスクドライブ。よって、吸振器がフレームの振動に対応してこれを減衰させる方向に流動することにより、フレームの振動を低減できる。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディスクドライブに係り、特に、ディスクの回転により生じる振動が低減可能に改善されたディスクドライブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ディスクドライブとは、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）などのディスク状の媒体に／から情報を書込み／読出しする装置を言う。
【０００３】
図１は、通常のディスクドライブの一例を示している。
図示したように、ディスクドライブは、ハウジング１０に設けられるフレーム２０、前記フレーム２０に設けられてディスクＤを回転させるスピンドルモータ３０、前記スピンドルモータ３０の回転軸に結合されてディスクが置かれるターンテーブル４０、および前記回転するディスクＤの半径方向に沿って往復動しつつ情報を書き込んだり読み出すピックアップユニット５０を備える。
【０００４】
このような構成を有するディスクドライブにおいて、ピックアップユニット５０は、ディスクＤが回転すれば、ディスクの記録面に情報を書き込んだり記録面に書き込まれた情報を読み出す。
【０００５】
ディスクドライブに用いられるディスクＤは、完全な平面をなして質量分布が均一であることが好ましい。しかし、現実的にはこのようなディスクの製作が不可能であって、通常のディスクは、図２に示されたように、反りおよび不均一な質量分布を有する。図２を参照すれば、偏心された質量ｍとディスクＤの中心からの距離ｒとの積を偏心質量ｍ’といい、これは、ディスクＤの質量分布の不均一性を量的に表わしたものである。そして、単位はｇ・ｃｍである。
【０００６】
このように偏心質量ｍ’および反りを有したディスクＤがターンテーブル４０に置かれてスピンドルモータ３０により高速にて回転すれば、偏心質量ｍ’に比例する水平方向の加振力および反り量に比例する垂直方向の加振力が生じてフレーム２０を振動させる。通常、このような振動は、フレーム２０およびハウジング１０間の結合部Ｐ１，　Ｐ２，　Ｐ３に設けられる緩衝部材６０によっても完全に抑えられない。
【０００７】
従って、最近では、これを改善するために、図３に示すようなボールバランサを採用したディスクドライブが提案されている。ボールバランサは、ターンテーブル４０に形成された環状の収容部７０と、この収容部７０内において回転する多数のボール８０とを備えてなる。このような構成により、偏心質量ｍ’を有するディスクがターンテーブル４０に置かれて回転すれば、ロータダイナミックスの原理に基づきボール８０が収容部７０内において偏心質量ｍ’の反対側に位置して質量バランスを保持させることにより、ディスクの偏心による振動を抑える。
【０００８】
しかしながら、ボールバランサによれば、高速回転の領域においては良好な振動抑制効果を得ることができるが、低速回転の領域においてはかえって偏心質量ｍ’側にボール８０が集まって振動および騷音を高めるといった問題点がある。しかしながら、通常、ディスクに情報を書き込む時には、ディスクドライブが低速回転領域において駆動されるため、ボールバランサの逆効果により書込みエラーが生じる恐れがある。
【０００９】
さらに、ボールバランサは、偏心質量ｍ’による水平方向の振動を抑えるものに過ぎず、ディスクの反りによる垂直方向の振動には効果がない。
【００１０】
このように、ディスクＤの偏心質量ｍ’および反りによる水平および垂直方向の加振力によりフレーム２０が振動すれば、ディスクＤおよびピックアップユニット５０間の垂直および水平方向の高精度の位置制御が不可能になる。このようなフレーム２０の振動は、ディスクの記録密度を高めるディスクの大容量化、高速記録および再生にとって邪魔となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ディスクの偏心質量および反りによるフレームの水平および垂直方向の振動に同時に対応しうるディスクドライブを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係るディスクドライブは、ディスクを回転させるスピンドルモータと、回転する前記ディスクにアクセスされるピックアップユニットと、前記スピンドルモータが設けられるフレームと、前記フレームに設けられ、前記ディスクの回転により生じる水平および垂直方向の加振力を減衰させる方向に振動することにより、前記フレームの水平および垂直方向の振動を吸収する吸振器とを備える。
【００１３】
ここで、多数の吸振器を備える場合、相異なる周波数の振動を吸収する一つ以上の吸振器を備えても良い。
【００１４】
さらに、本発明に係るディスクドライブは、前記スピンドルモータの回転軸に取り付けられて前記ディスクが置かれるターンテーブルには、前記ディスクの偏心質量を補償するボールバランサがさらに備えられても良い。
【００１５】
前記吸振器は、前記フレームに設けられる質量体と、前記質量体が前記フレームに対して垂直および水平方向に振動可能に前記質量体および前記フレーム間を連結する弾性変形可能な連結部材とを備える。
【００１６】
ここで、前記連結部材は、前記質量体を中心として対称的に配されて前記フレームおよび前記質量体間を連結する多数のコイルスプリングであっても良い。
【００１７】
さらに、前記連結部材は、前記質量体の振動が減衰可能に粘弾性材質から形成でき、この時、前記連結部材は、前記質量体が挿入される中空の弾性部と、前記弾性部から外側に延びて形成され、前記フレームに形成された貫通部に結合される胴体部とを備える。
【００１８】
さらには、前記吸振器において、前記質量体および前記連結部材が一体に形成されても良い。この時、前記連結部材は、前記フレームに固定される中空の管状胴体部と、前記胴体部の内部に位置する質量体から延びて前記胴体部に連結される弾性部とを備え、射出成形可能なプラスチックまたは粘弾性のゴム材質から形成可能である。
【００１９】
このような構成によれば、前記質量体が前記フレーム振動に対応してこれを減衰させる方向に流動することにより、フレームの振動およびこれに伴う騒音を低減できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
図４は、本発明の一実施形態によるディスクドライブを示している。
図４を参照すれば、ハウジング１１０上にフレーム１２０が設けられている。フレーム１２０およびハウジング１１０間を結合する３個所の結合部Ｐ１，　Ｐ２，　Ｐ３には、フレーム１２０の振動のハウジング１１０への伝達を防ぐために、ゴム材質などの粘弾性を有した緩衝部材１６０が設けられている。
【００２１】
フレーム１２０には、ディスクＤを回転させるスピンドルモータ１３０と、ディスクＤの半径方向に沿って往復摺動しつつディスクＤに／から情報を書込み／読出しするピックアップユニット１５０およびディスクＤの回転による振動を吸収するための吸振器１８０が設けられており、スピンドルモータ１３０の回転軸にはディスクＤが置かれるターンテーブル１４０が配されている。ターンテーブル１４０には、図３に示された如きボールバランサが備えられても良い。また、ピックアップユニット１５０はハウジング１１０に結合されても良い。
【００２２】
前記吸振器１８０は、図５に示されたように、フレーム１２０の貫通部１２１に位置する質量体１８１と、前記質量体１８１およびフレーム１２０間を連結する３つのコイルスプリング１８２とを備える。貫通部１２１の大きさは、質量体１８１が水平および垂直方向に振動可能に質量体１８１の外径およびコイルスプリング１８２の取付け空間を考慮して決められる。コイルスプリング１８２の一端は貫通部１２１の外周に沿って対称的にフレーム１２０に結合され、他端は質量体１８１に連結される。コイルスプリング１８２が圧縮および弛緩を繰り返すことにより、質量体１８１はフレーム１２０に対して垂直および水平方向に弾性的に振動する。
【００２３】
本実施形態においては、３つのコイルスプリング１８２を質量体１８１に対して対称的に設けているが、必ずしもこれに限定されるとは限らず、４つ以上のコイルスプリングを設けても良い。質量体１８１およびフレーム１２０間を連結する連結部材は弾性をもった材質であれば何れも採用可能であり、本実施例におけるコイルスプリング１８２に限定されることはない。
【００２４】
さらに、質量体１８１およびフレーム１２０間を連結する連結部材は、図４に示すように必ずしも多数であるとは限らず、図示はしていないものの、外周部分はフレーム１２０に連結され、中心部は質量体１８１に連結されたぜんまい状の単一の弾性部材であっても良い。
【００２５】
質量体１８１の質量Ｍおよびコイルスプリング１８２のばね定数ｋは、除去しようとする振動の周波数に応じて決められるが、吸振器１８０により除去可能な最適の振動周波数はｋ／Ｍの自乗根に比例する。
【００２６】
図６は、本発明のディスクドライブに採用される吸振器の他の実施形態を示している。
図示するように、本実施形態による吸振器２００は、粘弾性を有するゴム材質の連結部材２１０および質量体２０１を備え、連結部材２１０は胴体部２０２および弾性部２０４を備える。
【００２７】
弾性部２０４は、質量体２０１が挿入可能に中空に形成される。胴体部２０２は弾性部２０４から外側に延びて形成され、弾性によりフレーム１２０の貫通部１２１に嵌め込まれる。胴体部２０２は貫通部１２１よりも僅かに大きく形成される。好ましくは、弾性部２０４は、胴体部２０２よりも薄い。
【００２８】
このような構成により、加振力が与えられれば、弾性部２０４および／または胴体部２０２が粘弾性的に変形および復元されつつ質量体２０１が加振力を減衰させる方向に振動する。
【００２９】
図７は、本発明に係るディスクドライブに採用される吸振器のさらに他の実施形態を示しており、図８は図７の平面図である。
図７および図８に示すように、本実施形態による吸振器１９０は、胴体部１９１、質量体１９４および３つの弾性アーム１９３が一体に形成されてなる。
【００３０】
胴体部１９１は、中空部１９２を有した管状であって、フレーム１２０に固定される。中空部１９２には質量体１９４が位置する。
【００３１】
胴体部１９１および質量体１９４は、３つの弾性アーム１９３により連結される。弾性アーム１９３は質量体１９４の外周面から延びて胴体部１９１の内側面に連結されるが、好ましくは、図８に示したように、質量体１９４を中心として対称的にスパイラル状に延びる。この時、中空部１９２の直径は質量体１９４の直径および弾性アーム１９３の形成空間を考慮に入れ、質量体１９４および弾性アーム１９３が振動可能な空間を確保するように決められる。
【００３２】
本実施形態においては、３つの弾性アーム１９３により質量体１９４および胴体部１９１を連結しているが、必ずしも３つに限定されるとは限らず、４つ以上の弾性アーム１９３を形成しても良い。
【００３３】
本実施形態による吸振器１９０は、弾性を有したプラスチックを用いて射出成形により製作されても良く、ゴムから製作されても良い。
【００３４】
以下、図５ないし図８に示した実施形態による作用効果について説明する。
偏心質量ｍ’および反りを有したディスクＤがターンテーブル１４０に搭載されて回転すれば、偏心質量ｍ’による水平方向の加振力および反りによる垂直方向の加振力が生じてフレーム１２０が水平および垂直方向に振動する。
【００３５】
図９は、ディスクの回転速度およびディスクの偏心質量ｍ’の大きさによる加振力との関係を示すグラフである。
【００３６】
図示するように、加振力はディスクＤの回転速度および偏心質量ｍ’の大きさに比例して増える。加振力が許容値を超える場合には、情報の書込みおよび読出しにエラーが生じる恐れがあるため、通常、ディスクＤの回転速度を下げることにより安定性を確保する。
【００３７】
しかしながら、図５に示したような吸振器１８０を採用する場合には、ディスクの回転速度を下げる必要がない。吸振器１８０の固有振動数は質量体１８１の質量Ｍおよびコイルスプリング１８２のばね定数ｋ値に依存するため、これらを変えれば、任意の固有振動数を有する吸振器１８０を得ることができる。従って、吸振器１８０の固有振動数をディスクの回転周波数に合わせれば、偏心質量ｍ’によるフレーム１２０の振動が吸振器１８０の質量体１８１の振動に吸収されてフレーム１２０の振動を大幅に低減できる。このため、質量体１８１の質量Ｍおよびコイルスプリング１８２のばね定数ｋを調整すれば、図１０に示したように、所望の回転速度における加振力を許容値以下に下げられるため、ディスクの偏心質量ｍ’による振動を考慮してディスクの回転速度を下げる必要がない。このような効果は、図６ないし図８に示した吸振器１９０，　２００を用いても同様に得られる。
【００３８】
さらに、図６に示したように、粘弾性を有したゴム材質の連結部材２１０を用いた吸振器２００を用いるか、あるいは、図８に示したように、粘弾性を有するゴム材質を用いて一体に形成した吸振器１９０を用いる場合には、ダンピング効果まで得られる。ダンピング効果は、質量体の質量Ｍやばね定数ｋとは異なって、吸振器の振動周波数には影響しないが、振動の変位を下げられるので、吸振器の振動を低減できるとともに、騷音低減性能をも向上できる。
【００３９】
今まで、ディスクの偏心質量ｍ’による水平方向の振動を低減する動作について述べてきたが、本発明に係る吸振器はこのような水平方向の振動だけではなく、ディスクの反りによる垂直方向の振動をも吸収できるところにその特徴がある。図４ないし図８に示した実施形態から明らかなように、本発明に係るディスクドライブに採用される吸振器の質量体は、水平方向だけではなく、垂直方向にも振動できる。このため、ボールバランサにより解決できなかったディスクの反りによる垂直方向の振動までも吸収でき、ピックアップユニットおよびディスクの記録面間の安定した相互アクセスが可能であり、これにより、ディスクドライブの高速化および記録密度の向上によるディスクの大容量化が実現可能になる。
【００４０】
本発明に係るディスクドライブに採用された吸振器は、振動を低減させるために、図３に示したボールバランサとの様々な組み合わせが可能である。
【００４１】
まず、６０Ｈｚ以上の高速領域における再生専用のディスクドライブにおいては、高速にて偏心質量ｍ’による振動を低減するのに効果があるボールバランサを採用する。そして、ボールバランサとしてカバーできない過度な偏心質量ｍ’による水平振動およびディスクの反りによる垂直振動は、固有振動数を高速領域に合わせた本発明に係る吸振器を採用して除去または低減できる。この時、相異なる周波数の振動を吸収する多数の吸振器を採用することも可能である。
【００４２】
次に、再生時には高速領域において動作し、記録時には低速領域において動作する記録および再生兼用のディスクドライブにおいては、ボールバランサおよび多数の吸振器を共に採用できる。すなわち、ボールバランサとして対応できない３０ないし４０Ｈｚ以下の低速領域における振動を吸収する吸振器と、高速領域において過度な偏心質量ｍ’およびディスクの反りによる振動を吸収する他の吸振器とを採用すれば、高速および低速領域の振動を両方ともに低減できる。これは、吸振器の質量体の質量および連結部材の弾性係数を様々に変えることにより可能になる。
【００４３】
さらに、ボールバランサを採用せず、高速領域および低速領域における垂直および水平方向の振動を吸収するために、質量体の質量および連結部材の弾性係数が異なる多数の吸振器を採用することも可能である。
【００４４】
上述したように、本発明に係る吸振器は、図面に示していないが、スピンドルモータ付きフレームが固定された場合およびハウジングに対して昇降する場合はもとより、摺動しつつハウジングに出入する場合にも適用できる。
【００４５】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係るディスクドライブによれば、下記のような効果が得られる。
【００４６】
最初に、ディスクの偏心質量および反りによる水平および垂直方向の振動を両方ともに吸収することにより、安定した書込みおよび読出しが可能なディスクドライブを実現できる。
【００４７】
第二に、ボールバランサとの様々な組み合わせと、相異なる周波数の振動を吸収する多数の吸振器とを採用することにより、高速および低速領域における振動を効果的に吸収できる。
【００４８】
第三に、振動による騷音を低減させることにより、体感騷音の低減効果が得られる。
【００４９】
本発明は前述されて図面に示したものに限定されることはなく、特許請求の範囲内であれば、各種の変形および変更例が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】通常のディスクドライブの一例を示す斜視図である。
【図２】ディスクの反りおよび偏心質量を示す斜視図である。
【図３】ボールバランサの斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態によるディスクドライブの斜視図である。
【図５】図４の吸振器の詳細斜視図である。
【図６】本発明に係るディスクドライブに採用される吸振器の他の例を示す斜視図である。
【図７】本発明に係るディスクドライブに採用される吸振器のさらに他の例を示す斜視図である。
【図８】図７の平面図である。
【図９】ディスクの回転速度およびディスクの偏心質量の大きさによる加振力間の関係を示すグラフである。
【図１０】本発明に係るディスクドライブに採用される吸振器による振動吸収効果を示すグラフである。
【符号の説明】
１１０　ハウジング
１２０　フレーム
１３０　スピンドルモータ
１４０　ターンテーブル
１５０　ピックアップユニット
１６０　緩衝部材
１８０　吸振器
Ｐ１，　Ｐ２，　Ｐ３　　結合部
Ｄ　ディスク

Claims (11)

1. ディスクを回転させるスピンドルモータと、
   回転する前記ディスクにアクセスされるピックアップユニットと、
   前記スピンドルモータが設けられるフレームと、
   前記フレームに設けられ、前記ディスクの回転により生じる水平および垂直方向の加振力を減衰させる方向に振動することにより、前記フレームの水平および垂直方向の振動を吸収する吸振器と、を備えるディスクドライブ。
2. 多数の吸振器を備える場合、相異なる周波数の振動を吸収する一つ以上の吸振器を備えることを特徴とする請求項１に記載のディスクドライブ。
3. 前記スピンドルモータの回転軸に取り付けられて前記ディスクが置かれるターンテーブルには、前記ディスクの偏心質量を補償するボールバランサがさらに備えられたことを特徴とする請求項１に記載のディスクドライブ。
4. 前記吸振器は、
   質量体と、
   前記質量体が前記フレームに対して垂直および水平方向に振動可能に前記質量体および前記フレーム間を連結する弾性変形可能な連結部材と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のディスクドライブ。
5. 前記連結部材は、前記質量体を中心として対称的に配されて前記フレームおよび前記質量体間を連結する多数のコイルスプリングを備えることを特徴とする請求項４に記載のディスクドライブ。
6. 前記連結部材は、前記質量体の振動が減衰可能に粘弾性材質から形成されることを特徴とする請求項４に記載のディスクドライブ。
7. 前記連結部材は、
   前記質量体が挿入される中空の弾性部と、
   前記弾性部から外側に延びて形成され、前記フレームに形成された貫通部に結合される胴体部と、を備えることを特徴とする請求項６に記載の光ディスクドライブ。
8. 前記質量体および前記連結部材が一体に形成されることを特徴とする請求項４に記載のディスクドライブ。
9. 前記連結部材は、
   前記フレームに固定される中空の管状胴体部と、
   前記胴体部の内部に位置する質量体から延びて前記胴体部に連結される弾性部と、を備えることを特徴とする請求項８に記載のディスクドライブ。
10. 前記吸振器は、プラスチック材質から形成されることを特徴とする請求項９に記載のディスクドライブ。
11. 前記吸振器は、粘弾性をもつゴム材質から形成されることを特徴とする請求項９に記載のディスクドライブ。

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