JP2008523530A - モータ駆動のスピンドルに沿って対象を誘導する誘導システム及び該誘導システムを備えるモジュール - Google Patents

Abstract

本発明は、例えば、光学式ディスクプレイヤーにおける光学式読み取り／書き込みユニット（３）のような対象（３）をモータ駆動のスピンドル（５）に沿って誘導するための誘導システム（１０、１０’）に関する。誘導システム（１０、１０’）は、スピンドル（５）をかみ合わせるための係合手段（１２）と、一定のスピンドル力（Ｆ_{ｓｐｉｎｄｌｅ}）で係合手段（１２）をスピンドル（５）にかみ合わせるためのバイアス手段（１５）とを有する。改善のため、すなわち、スピンドルの負荷を極小化するため、係合手段（１２）及びバイアス手段（１５）は、スピンドル（５）に働くスピンドル力（Ｆ_{ｓｐｉｎｄｌｅ}）を相殺できるよう配置され、合力、好適には、スピンドル（５）におけるモーメントの合計もがゼロにほぼ等しくなるようにする。本発明は、更に、光学式読み取り／書き込みユニット（３）、駆動システム及び本発明に従った誘導システム（１０、１０’）を備えた光学式ディスクプレイヤーのためのモジュール（１）に関する。

Description

本発明は、例えば、モータ駆動のスピンドルに沿って、光学式読み取り／書き込みユニットのような対象を誘導するための誘導システムに関する。

モータ駆動のスピンドルは、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、又は、ブルーレイディスクプレイヤーにおいて、読み取り／書き込みユニットをディスクに沿って動かすために一般に使用されている。スピンドルと読み取り／書き込みユニットとの間の良好な係合接触を確保するために、上記ユニットは、誘導システムを備え、ナット、歯車又は他のネジ山付き若しくは歯付き部品のようなスピンドル係合手段と、上記スピンドルに係合接触させ、かつ、例えば、製作公差又は摩耗が原因で上記スピンドルと上記係合要素との間に生じ得る遊びを克服するために上記係合手段にバイアスを掛けるための、プレロードスプリングのようなバイアス手段とを有する。

この既知の誘導システムにおける不利点は、上記係合手段によって上記スピンドルに及ぼされる力が、モータ及び上記スピンドルを支えるベアリングに反力を生じさせてしまうことである。さらに、スピンドル力及び反力は、上記スピンドルに曲げモーメントを加えてしまう。これら力及びモーメントは、合計すると、総モータ負荷の約５０〜８０％の割合を占めてしまうこととなる。このことは、モータの小型化を妨げ、消費者が継続的に小型化を求める上述のＣＤ及びＤＶＤへの適用において特に煩わしいものとなる。さらに、モータ及びベアリングへの負荷は、それら自身の寿命にも影響する。それは、また、ベアリングとスピンドルとの間の摩擦の増大を引き起こし、スティックスリップのような非線形の動的挙動を引き起こしてしまい、言い換えると、システムの精度、特に、対象が所定距離を迅速にカバーしなければならないときにそのジャンプ性能を著しく損ねてしまう。

従って、本発明の目的は、自身の利点を維持しながらも、既知の誘導システムにおける不利点の少なくとも一部が克服された、上述のようなタイプの誘導システムを提供することである。より詳細には、本発明の目的は、係合手段とスピンドルとの密接な接触を維持させながら、スピンドル、ベアリング及び／又はモータへの負荷を極小化させることである。

この目的を達成するために、本発明に係る誘導システムは、請求項１における機能により特徴付けられる。特に、本目的は、本発明に従った誘導システムによって実現される。そのシステムは、スピンドルをかみ合わせるための係合手段と、一定のスピンドル力でスピンドルと係合手段とを係合させるバイアス手段と、有し、その係合手段及びそのバイアス手段は、スピンドルをその周囲に沿ったいくつかの位置で係合させるために配置され、それにより、各位置でスピンドル力を働かせ、これら力の合計が釣り合うようにするか、或いは、ゼロにほぼ等しくなるよう、スピンドル力の上記位置、方向、及び／又は、大きさが選択される。

スピンドルの外周におけるいくつかの位置に係合手段を配置することにより、かつ、適切にバイアス手段をセットすることにより、合力（個々のスピンドル力の合計）が釣り合うよう、或いは、ゼロにほぼ等しくなるように、係合手段が及ぼすスピンドル力を相殺させることが可能である。このように、良好な係合接触は、スピンドル及びモータにおける負荷を増大させることなく、係合手段とスピンドルとの間で実現され得る。

最も単純な実施例において、係合手段及びバイアス手段は、スピンドルにおける正反対の側に配置され、大きさが等しいが向き（サイン）が反対となるバイアス力を係合手段に働かせるようにしてもよい。より複雑な形態において、係合手段は、二個所より多い位置でスピンドルと係合し、それらの水平及び垂直要素の和が相殺されるよう、作用点、方向及び大きさが選択されてもよい。

同様に、多様な係合手段を適切に配置することにより、それぞれの係合手段がスピンドルに及ぼす個々のモーメントを、総合計がゼロとなり、或いは、ゼロにほぼ等しくなるよう、相殺することが実現され得る。これはまた、スピンドルに掛かる負荷を極小化させるのに役立ち、その支持ベアリング及び駆動モータと一緒に、このスピンドルが最小化され、かつ、その寿命が延長され得る。

好適な実施例において、誘導システムは、スピンドルの中心線に実質的に平行に伸びるピボット軸の周りに、駆動される対象に枢動可能に接続されてもよい。このようなピボット接続のおかげで、誘導システムは、例えば、製造誤差を原因として生じ得る、対象に対するスピンドル位置の横への小さな偏倚に合わせた調節ができる。このような場合、誘導システムは、単に、上記ピボット軸の周りを回転し、それにより、係合手段のスピンドルに関する配置が実質的に臨機応変となるよう維持し、スピンドルに沿った有利な負荷分散を維持する。

別の好適な実施例において、誘導システムは、駆動される対象に係合手段を結合するために長さが調節可能な結合手段を有していてもよい。このように調節可能な長さは、例えば、パンタグラフのような構造、又は、伸縮自在な装置により実現されてもよい。長さ調整は、誘導システムが、駆動対象に対するスピンドルの位置の上向き／下向き方向への偏倚を補えるようにし、そのような偏倚の場合にも、係合手段が上記スピンドルに関する有利な位置を維持できるようにする。このような調整可能な長さは、更に、上記ピボット接続と相まって、誘導システムが、上記スピンドルに関する係合手段の位置に影響を与えることなく、スピンドル位置の横への比較的大きな偏倚に対して、その方向を調節できるようにする。

本発明はまた、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ又はブルーレイディスクといった、本発明に従った誘導システムが備えられた光学式ディスクプレイヤーのためのモジュールに関する。このような誘導システムのおかげで、スピンドルが余計に搭載されることもなく、駆動モータ及び支持ベアリングは最小化され、装置全体を小型化することができる。さらに、スピンドルと支持ベアリングとの間の摩擦の低減のおかげで、寿命が延び、かつ、性能が向上し得る。本発明は、更に、このようなモジュールを備えた光学式ディスクプレイヤーに関する。

誘導システムの更に別の有利な実施例である、本発明に従ったモジュール及びディスクプレイヤーは、従属項において示される。

本発明を説明するために、典型的な実施例が、添付図面を参照しながら、以下に説明される。

図１は、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ又はブルーレイディスクプレイヤーといった読み取り／書き込みモジュール１を平面図により図式的に示す。モジュール１は、ディスク（図示せず。）を受け入れ、かつ、回転させるモータ駆動のターンテーブル２、上記ディスクにおける情報の読み取り、書き込み、かつ／或いは、そうでなければ、処理を行う（光学式）読み取り／書き込みユニット３、及び、上記ディスクの表面に沿って読み取り／書き込みユニット３を移動させるモータ駆動のスピンドル５を有する。スピンドル５は、一方の端部付近で回転可能にベアリング７により支持され、かつ、他方の端部付近で駆動モータ８により支持される。読み取り／書き込みユニット３は、レール、ロッド又は他の適切な誘導（ガイド）手段４上で摺動可能に支持され、本発明に従った、係合のための誘導システム１０を備え、スピンドル５に沿って誘導される。

本発明に従った誘導システム１０の基礎をなす基本原理は、これより、誘導システム１０の第一図解実施例によって拘束された図１のスピンドル５の断面図を示す図２を参照しながらより詳細に説明される。この実施例において、誘導システム１０は、２つのナットセグメントの形をとり、正反対の位置でスピンドル５とかみ合わせる係合手段１２を有する。ナットセグメント１２のそれぞれは、スピンドル５におけるネジ山付き又は歯付きの円筒形外面１４と適合する、ネジ山付き又は歯付きの円筒形の接触面１３を備える。

誘導システム１０は、図２に示すように、一定のスピンドル力Ｆ_{ｓｐｉｎｄｌｅ}で係合手段１２をスピンドル５にかみ合わせるバイアス手段１５を更に有する。このために、バイアス手段１５は、少し曲がった、或いは、鉤型の２つのアーム１６を有し、２つのアーム１６は、一方の端部付近においてそれぞれナットセグメント１２に接続され、他方の端部付近においてスピンドル５の中心線Ｃに実質的に平行に伸びる第一ピボット軸Ｒ_１の周りで枢動可能に読み取り／書き込みユニット３に接続される。図示された実施例において、両アームは、単一のピボットジョイント１８を介してユニット３に接続されるが、当然のことながら、別の実施例において、アーム１６は、それぞれのピボット軸が一致する必要さえない２つの別々のピボットジョイントによって接続されてもよい。しかしながら、後者の場合、上記軸は、以下で説明するように、好適には、対称面Ｓに対し鏡面対称に伸びる。バイアス手段１５は、更に、アーム１６間に取り付けられるプリテンションのスプリング１９を有し、バイアス力Ｆ_ｂｉａｓにより互いの方向にアーム１６を引っ張るようにする。

図２において最も良く見られるように、アーム１６、ナットセグメント１２及びスプリング１９は、スピンドル５の中心線Ｃ及び第一ピボット軸Ｒ_１を通って延びる、対称面Ｓに対して対称に配置される。スプリング１９のバイアス力Ｆ_ｂｉａｓは、スピンドル力Ｆ_{ｓｐｉｎｄｌｅ}の作業線Ｗに実質的に平行に伸び、作業線Ｗは、スピンドル５の中心線Ｃを通って、対称面Ｓに実質的に垂直に伸びる。

このような対称配置のおかげで、ナットセグメント１２が及ぼすスピンドル力Ｆ_{ｓｐｉｎｄｌｅ}は、それぞれ大きさ（すなわち、バイアス力Ｆ_ｂｉａｓの半分の大きさである。）が等しいが反対向きであり、それにより、スピンドル５にゼロ又は少なくともゼロに近い合力をもたらす。結果として、係合手段１２を介して読み取り／書き込みユニット３がスピンドルベアリング７及び／又はモータ８に及ぼす負荷は、完全に無視できるものではないとしても、極小化される。

好適な実施例において、アーム１６は、それぞれ追加的なピボットジョイント２０を備え、それにより、アームを遠位部２２及び近位部２３に分け、第一ピボット軸Ｒ_１に実質的に平行に伸びる第二ピボット軸Ｒ_２、第三ピボット軸Ｒ_３のそれぞれの周りを相互に旋回可能とする。この追加的なピボットジョイント２０のおかげで、本発明に従った誘導システム１０は、たとえスピンドル位置が読み取り／書き込みユニット３に対し偏倚した場合（例えば、製造誤差を原因とする。）であっても、上述の有利な対称的スピンドル負荷を維持することができる。このことは、スピンドル５が、左方に距離Ｙにわたって、或いは、上方に距離Ｚにわたって、それぞれシフトされた２つの状況を図解する図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら説明される。

図３Ａから始めると、スピンドル５の横へのシフトが、アーム１６、ナットセグメント１２、作業線Ｗ及び対称面Ｓを角度φだけ第一ピボット軸Ｒ_１周りに回転させ、言及した部品がそれらの各幾何学的配置を相互に維持している点が示される。しかしながら、この回転により、ナットセグメント１２の作業線Ｗは、もはやスピンドル５の中心Ｃを正確に通って伸びておらず、そこから距離ΔＬのところにある（図３Ａでは、明確化のため誇張されている。）。結果として、ナットセグメント１２が及ぼすスピンドル力Ｆ_{ｓｐｉｎｄｌｅ}は、全く正反対ということにはならない。この作用は、小さい角度φでは無視できるものであるが、より大きな角度φ（より大きな偏倚Ｙに対応する。）では影響力が出てくる。このことは、作業線Ｗと対称面Ｓとの交点により描かれる経路である、破線で示されるカーブ１７から見て取れる。基本的に、このカーブ１７は、第一ピボット軸Ｒ_１の周りの半径Ｌの円に対応し、Ｌは、第一ピボット軸Ｒ_１と図２に示される歪みのない位置における誘導システム１０の作業線Ｗとの間の（最初の）距離を表す。

上記議論から、Ｙ方向における比較的大きな偏倚（又は、大きな角度φ）を調整するために、誘導システム１０の長さＬが調整可能である必要があることは明らかである。（図３Ｂに図示されるように）スピンドル位置が上向き又は下向きの方向Ｚへの偏倚を特徴とするときにも同じような調整が必要とされる。本実施例では、ピボットジョイント２０のおかげで、このような調整が可能となる。ここで、図３Ｂを参照すると、スピンドル５がその元の位置（破線で示される。）からＺ方向へ上向きにシフトされ、アーム１６が伸ばされる点が示される。より詳細には、近位アームセグメント２３が第一ピボット軸Ｒ１の周りを相互に回転し、それにより、アーム２３間の角度αが減少する一方で、遠位アームセグメント２２がそれぞれ第二及び第三ピボット軸Ｒ２、Ｒ３の周りを反対方向に回転し、それにより、遠位アームセグメント２２と近位アームセグメント２３との間の角度βが増大する。

好適には、係合手段１２は、図３Ｂに示すように、２つの追加的なピボットジョイントを介して遠位アームセグメント２２に枢動可能に接続され、アームセグメント２２に対してそれらの方向（角度γ）を適応させることにより、係合手段１２が正反対に位置合わせされたままとなるようにすることができる。

このように、バイアス手段１５は、対称面Ｓに関するそれらの対称配置を保持することができ、それにより、確実にスピンドル力Ｆ_{ｓｐｉｎｄｌｅ}が実質的に等しく反対向きの大きさとなるようにし、スピンドル５に掛かる合力がゼロか、或いは、ゼロに近いものとなるようにする。当然のことながら、スピンドル５が反対側にシフトされた場合（図示せず。）にも、近位セグメント２２及び遠位アームセグメント２３は、それら各自のピボット軸Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の周りを逆方向に旋回する。更に、実際には、スピンドル位置は、横方向及び上下方向の両方に偏倚可能であり、誘導システム１０は、図３Ａ及び図３Ｂに示す調整を組み合わすことができるようにする。

多くの用途において、とりわけ上述のＣＤ、ＤＶＤ又はブルーレイディスクモジュール１においても、スピンドルの直径は、非常に小さく、例えば、数ミリメートルのオーダーでしかない。結果として、アーム１６間のスプリング１９のために利用できる空間は、小さすぎることはないにしても、非常に小さいものである。図４Ａは、それ故に、本発明に従った誘導システム１０’における、このような限られた空間での用途に特に適した（但し限定されるものではない。）別の実施例を提示する。前述の実施例における部品に対応する部品は、対応する参照番号で示される。

図４Ａに示す実施例は、以下、ヘルプアーム２４として参照される２つの追加的なアームを備える点において図２に示す実施例と相違する。これらヘルプアーム２４は、それぞれ相互に実質的に平行で、かつ、他のピボット軸Ｒ１〜Ｒ３とも実質的に平行に伸びる第四ピボット軸Ｒ４及び第五ピボット軸Ｒ５の周りを枢動可能としながら、読み取り／書き込みユニット３に接続される。ヘルプアーム２４のそれぞれは、他方の端部付近において第一アーム１６に、そのアーム１６の第二及び第三ピボットジョイント２０付近で、結合される。図２の実施例との別の相違点は、第一ピボットジョイント１８が、その関連するピボット軸Ｒ１と共に、もはや誘導システム１０’を読み取り／書き込みユニット３に接続しないが（この機能は、ヘルプアーム２４により取って代わられている。）、代わりに、読み取り／書き込みユニット３の本体に枢動可能に接続される、読み取り／書き込みユニット３の一部分２１に対してピボットジョイント１８を押し付けるよう配置されるスプリング手段１９によりスピンドル５の方向にバイアスが掛けられる点である。第一ピボットジョイント１８は、アーム１６を枢動可能に接続する。好適には、スプリング手段１９は、比較的高いプリテンションと組み合わせて比較的弱いスプリング剛性を有するよう選択される。このことは、本システムにおける機械的公差に対してスプリング手段１９が耐性を備えるのに役立つ。

この方法でピボットジョイント１８にバイアスを掛けることにより、メインアーム１６の近位端２３は、相互に遠ざけるように押し付けられ、遠位端２２を互いの方向に移動させ、ナットセグメント１２が、正反対の位置で、スピンドル力Ｆ_{ｓｐｉｎｄｌｅ}をスピンドル５に及ぼすようにする。対称面Ｓに関するバイアス手段の対称配置のおかげで、これらスピンドル力Ｆ_{ｓｐｉｎｄｌｅ}は、前述の実施例のように、実質的に同じ大きさとなる。更に、当然のことながら、アーム１６及び２４のそれぞれは、それらのピボットジョイント１８、２０、２５のおかげで、Ｙ及びＺ方向におけるスピンドル位置の偏倚を相殺するために、図３Ａ及び図３Ｂの実施例で議論されたものと同様の方法により、それらの相対的な位置付けを調整することができる。

このことは、Ｙ方向におけるスピンドル５の偏倚に対し、図４Ｂにおいて図解される。この図４Ｂから見て取れるように、偏倚ｙは、アーム１６をピボットジョイント１８周りに、それらの相対位置を変えることなく、回転させる。ヘルプアーム２４は、それぞれ、それら各自のピボットジョイント２５の周りを、それらの反対側のアーム端がピボットジョイント２０でアーム１６を継続的に支持するようにしながら、旋回させられる。

図５Ａ及び５Ｂは、図４で図解される誘導システム１０’の実践的な実施例の正面図及び斜視図をそれぞれ示す。図４の実施例から既知となる部品は、対応する参照番号で特定される。この実施例の動作原理は、図４に関して説明されたものである。この実践的な実施例では、全ての部品が、好適にはプラスチックにより、例えば、射出成形により、一体的に製造される。当然のことながら、一部材で一体的に製造されない別の実践も可能である。

本発明は、如何なる場合にも、明細書及び図面で提示された典型的な実施例に限定されるものではない。この明細書で図示され、かつ、説明された実施例（部品）の組み合わせもまた、明確に、本発明の範囲内に含まれるものとする。さらに、請求項で述べられるように、本発明の範囲内に含まれる多数の変形例が考えられる。

本発明に従った誘導システムを備える読み取り／書き込みモジュールの平面図である。 動作原理を説明するために本発明に従った誘導システムの第一図解実施例をより詳細に示す図である。 Ｙ方向において読み取り／書き込みユニットに対する横向きの偏倚を有するスピンドルを備えた図２の誘導システムを示す図である。 Ｚ方向において読み取り／書き込みユニットに対する上向きの偏倚を有するスピンドルを備えた図２の誘導システムを示す図である。 偏倚がゼロであるスピンドルを備える、本発明に従った誘導システムの図解実施例を示す図である。 横向きの小さな偏倚を有するスピンドルを備える、本発明に従った誘導システムの図解実施例を示す図である。 図４における誘導システムの実用的な実装を示す正面図である。 図４における誘導システムの実用的な実装を示す斜視図である。

Claims (14)

1. 例えば、光学式ディスクプレイヤーの光学式読み取り／書き込みユニットのような対象をモータ駆動のスピンドルに沿って誘導するための誘導システムであって、
   スピンドルをかみ合わせるための係合手段と、
   一定のスピンドル力で前記係合手段を前記スピンドルにかみ合わせるためのバイアス手段と、を備え、
   前記係合手段及び前記バイアス手段は、前記スピンドルの外周に沿った複数の位置で前記スピンドルをかみ合わせるよう配置され、それにより各位置でスピンドル力を働かせ、
   前記スピンドル力の前記位置、方向及び／又は大きさは、それら力の和が値ゼロに等しくなるか、或いは、ほぼ等しくなるようにされる、
   ことを特徴とする誘導システム。
2. 前記スピンドル力の前記位置、方向及び／又は大きさは、前記スピンドル力によってもたらされる、前記スピンドルで結果として生じるモーメントがゼロに等しくなるか、或いは、ほぼ等しくなるよう、選択される、
   ことを特徴とする請求項１の誘導システム。
3. 前記係合手段は、正反対の位置で前記スピンドルをかみ合わせるよう配置され、それにより、実質的に等しい大きさで反対サインのスピンドル力を前記スピンドルに及ぼす、
   ことを特徴とする請求項１又は２の誘導システム。
4. このシステムは、前記スピンドルの中心線に実質的に平行に伸びる第一ピボット軸周りに枢動可能となるよう、ピボットジョイントを用いて前記対象に結合される、
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかの誘導システム。
5. 前記バイアス手段は、前記スピンドルの前記中心線及び前記第一ピボット軸を通って延びる対称面に対して対称に配置される、
   ことを特徴とする請求項４の誘導システム。
6. 前記誘導システムは、特にその係合手段において、調整可能な長さを有する結合手段によって、駆動される前記対称に結合される、
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかの誘導システム。
7. 前記バイアス手段は、少なくとも２つのアームとスプリング手段とを有し、
   前記アームは、正反対にある一組の係合手段に接続され、
   更に、各アームは、前記スピンドルの前記中心線に実質的に平行に伸びるピボット軸周りに枢動可能に接続され、
   前記スプリング手段は、前記係合手段を互いに向かって押し進めるよう、前記アームを連動させる、
   ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかの誘導システム。
8. 前記アーム群は、共通のピボット軸周りに枢動可能に接続される、
   ことを特徴とする請求項７の誘導システム。
9. 前記アーム群の前記共通のピボット軸は、当該誘導システムが前記対象に結合されるところのピボットジョイントの第一ピボット軸に実質的に一致する、
   ことを特徴とする請求項８の誘導システム。
10. 前記スプリング手段は、実質的には、前記アーム及び前記係合手段によって規定される空間の外側に位置付けられる、
    ことを特徴とする請求項７乃至９の何れかの誘導システム。
11. 各アームは、少なくとも１つの追加ピボットジョイントを備え、それぞれのピボット軸は、前記アームにおける他のピボット軸に実質的に平行に伸びる、
    ことを特徴とする請求項７乃至１０の何れかの誘導システム。
12. 前記係合手段及び前記バイアス手段は、例えば、プラスチックから成形されて、一体的に製造される、
    ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れかの誘導システム。
13. 光学式ディスクプレイヤーための、特に、ＣＤ、ＤＶＤ又はブルーレイディスクにおける、読み取り、書き取り、或いは、ディスク上のデータの加工のためのモジュールであって、
    光学式読み取り／書き込みユニットと、
    前記読み取り／書き込みユニットをディスクに沿って駆動させるためのモータ駆動のスピンドルと、を有し、
    前記読み取り／書き込みユニットは、先行する請求項の何れかの誘導システムにより、前記スピンドルをかみ合わせる、
    ことを特徴とするモジュール。
14. 請求項１３のモジュールを備える光学式ディスクプレイヤー。

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