JP2008529192A - 可変クランピング力を有するクランパシステムを有するディスク駆動ユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、ディスクの高い回転速度においてディスクを読み取る及び／又は書き込むよう装置において使用されるディスクに対するディスク駆動ユニットに係る。該ディスク駆動ユニットは、ターンテーブル、及びターンテーブル上でディスクをしっかりと保持するクランピング機構を有する。そのクランパは、ターンテーブルから見て外方を向くディスクの一側上に与えられるよう適合され、少なくとも１つの磁化部を有する。磁石は、ターンテーブルにおいて与えられ、クランパの磁化部まで及びそこから離れる方向において可動である。遠心性作動機構は、ターンテーブルの回転速度に依存して、磁石をクランパの磁化部に向かって、並びにそこから離れて移動させるよう適合される。

Description

本発明は、ディスクに対するディスク駆動ユニットに係る。かかる駆動ユニットは、ディスクの高い回転速度においてディスクからデータを読み取る、及び／又はディスク上にデータを書き込む装置における使用を特に意図される。

ディスク駆動ユニット、特には光学ディスク駆動ユニットにおいて、早いデータ転送速度に対する需要は、増加の一途をたどる。これは、１０，０００ｒｐｍまでの上昇するターンテーブル速度に繋がる。かかるより高い速度においてより高いクランピング力は、ターンテーブル上にクランプされたディスクが飛ぶことを防ぐよう求められる。これは、動作衝撃中（ｄｕｒｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｓｈｏｃｋｓ）及びターンテーブルが垂直位にある際に特に重要である。

クランパのクランピング力を高めるよう、ターンテーブルにおける磁石とクランパとの間に存在するエアギャップは、低減され得る。また、より高い磁石等級（ｍａｇｎｅｔ ｇｒａｄｅ）は使用され得る。しかしながら、高いクランピング力は、ローダー設計において複数の問題を引き起こす。高いクランピング力の不利点は、高いモータ及びドライバＩＣ損失、短いモータの寿命、機械的ノイズ、ローディングシステムにおける応力、より高い電圧供給及びより高い磁石のコストに対する必要性、である。

最新技術では、かかる問題は、可変のクランピング力を有するクランピング装置によって対処されている。かかる装置は、ＵＳ ２００２／０１９１５３１ Ａ１（特許文献１）において開示される。この既知の装置において、クランパは、ターンテーブル上に引力を与え得る環状磁石、及び、光学ディスクドライブの回転速度の変化によってもたらされる遠心力に従って、ターンテーブルに対して環状磁石の高さを変え得る連結部材を備えられる。
ＵＳ ２００２／０１９１５３１ Ａ１

本発明は、先行技術のディスクドライブユニットを更に向上させる、ことを目的とする。

この目的に対して、本発明は、請求項１に従ったディスクドライブユニットを与える。

本発明に従ったディスクドライブユニットは、複数の利点を有する。第一に、可動磁石はクランパではなくターンテーブルにおいて与えられるため、クランパ組立体は、より軽く作られ得、特に動作時衝撃中の「フライングディスク」の危険性を最小限にする。また、クランパのセンタリングは、クランパのマスが低くされ得るため、より重要ではなくなる。更には、磁石及び速度依存作動機構がターンテーブルにおいて作られるため、磁石及び速度依存作動機構がクランパにおいて作られる場合にはそうである、クランパの滑りが速度依存作動機構に影響を与え得るリスクはない。クランパはより重くなり、高速加速中、クランパは、滑り得、引力が適切に増大せず、「フライングディスク」のリスクに再度繋がる。

望ましくは、速度依存作動機構は、請求項２中に定義付けられる通り適合される。この実施例では、引力は、磁石の運動を引き起こし、速度依存作動機構は、磁石とクランパの磁化部分との間の距離を制御する。これは、磁石運動及び結果もたらされる引力を制御する、信頼性が高く効果的な方途である。

この実施例を実行する１つの方途は、請求項３中で定義付けられる。当然のことながら、ホルダの保持位置は、磁石と直接あるいは磁石に対して取り付けられるヨークと、協働し得る。ヨークは例えば、マグネットを超えて半径外方向に突出する。

請求項４中で定義付けられる通り、保持部がウェッジ形である場合、マグネットの位置は、連続的に変更され得る。望ましくは保持部は、請求項５中で定義付けられる通りマス部に対して取り付けられる。遠心性作動機構は、回転速度を作動動作へと転送する直接的且つ信頼性高い方途を使用する。更にはこの実施例において、マス部から保持部を介して磁石まで力の直接転送が行われる。望ましくは、マス部は、可能な限りモータに近く位置付けられる。これは、モータへの慣性荷重を最小限にするためである。

望ましくはホルダは、請求項７中で定義付けられる通り、複数のマス部を有する。このようにして、バランスのとれた設計を作ることは可能であり、特に請求項８中の特性が使用される場合、マスが周方向において広げられるため、小型の遠心性作動機構を作ることが可能である。

本発明はまた、上述された通りディスクドライブユニットを有するディスクからデータを読み取る、及び／又は該ディスク上にデータを書き込む装置を与える。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明され且つ図面中に示される実施例を参照して、明らかに且つ説明される。

図面は、ディスク駆動ユニットの一実施例を示す。このディスク駆動ユニットは、光学ディスク又は同等のもの等であるディスクからデータを読み取る、及び／又は該ディスク上にデータを書き込む装置において使用され得る。このディスク駆動ユニットが使用される装置は、携帯型又は固定型装置であり得、例えばオーディオ又はビデオプレーヤ及び／又はレコーダ、あるいはデータディスクリーダ及び／又はライタである。この実施例における光学ディスクは、高速ＣＤ／ＤＶＤ／Ｂｌｕｅ Ｒａｙディスク又は同等のものであり得る。

図１中に示される通り、ディスク駆動ユニットは、ディスク駆動ユニットを収容する筐体１を有する。ディスク駆動ユニットは、ピックアップユニット３を有する光学システム２、及びディスクＤを担持するターンテーブル４を有する。ターンテーブル４は、ベアリングカラムにおいて回転可能に取り付けられる回転スピンドル５によって回転可能に担持される。ターンテーブル４は、望ましくはプラスチックを有して作られ、回転スピンドル５の自由端に対して取り付けられる。電気モータ６の一部を形成するロータは、ターンテーブル４の下方側部に対して取り付けられる。

ターンテーブル４は、ターンテーブル４の回転中、特には高速回転中に、ディスクＤを安定化させるようターンテーブル上へとディスクＤをしっかりとクランプするよう、（ターンテーブル４上に位置付けられる際に）ディスクＤ上に位置付けられる磁化金属（スチール）クランパ７と協働する。クランパは、クランパ７をディスクＤと係合させ得る外側環状リッジ８、及び、作動時にターンテーブル４上でハブ１０における開放端を介して係合する内側環状突起９を有する。クランパ７の環状突起９は、この場合は、ターンテーブル４上の突出するハブ１０内で、ターンテーブル４において与えられる磁石１１と協働するよう設計される。突起９は、磁石１１に近づくよう開放上部を介してハブ１０へと係合し得、間に小さなギャップＧを残す。このハブ１０は、ターンテーブル２上のディスクＤを中央に揃えるよう、ディスクＤにおける中心ホールＣを介して突出する。摩擦リング１２は、ディスクＤが特には加速及び高速中にターンテーブル４の回転に確実に追随するよう、ターンテーブル４上に与えられる。

磁石１１は、環状の形状を有し、スピンドル３の周囲及びターンテーブル４の中空のハブ１０における内側周囲壁１３内に与えられる。環状ヨーク１４は、磁石１１の下方側部（図中に見られる通り）に対して取り付けられる。該ヨークは、磁石１１の周囲を超えて半径外方向に延在し、ハブ１０における環状肩部（ａｎｎｕｌａｒ ｓｈｏｕｌｄｅｒ）１５との係合により、磁石１１の上方向運動を制限することができる。磁石１１及びヨーク１４は、制限された範囲でスピンドル３に沿って垂直方向において摺動することができる。その上方位置において、磁石１１は、磁石１１の上方表面とクランパ７における突起９の下方表面との間に依然として小さなエアギャップＧがあるように位置付けられる。

図２乃至図５は、ターンテーブル４の回転速度に依存して磁石１１の位置を調整する、遠心性作動機構をより詳細に示す。磁石１１の垂直位、クランパ７に対するエアギャップ、及びクランパ上での引力を調整することによって、結果的にはディスクＤ上でのクランパ７のクランピング力は、調整される。

遠心性作動機構は、磁石１１を静止又は低速にロックするよう、並びに高速においてそれを解放するよう適合される４つの周方向に間隔をあけられるホルダ１６を有する。各ホルダ１６は、対応するマス１７に対して取り付けられる。該マスは、半径方向において可動であるか、あるいは、少なくとも実質的に半径方向の構成要素を有する方向において可動である。ホルダ１６は、ウェッジ形の保持部１８を備えられる。該保持部は、半径内方向に向けられ、ヨーク１４の周囲に係合することができ、磁石１１のロックされた位置において保持部１８がヨーク１４と環状肩部１５との間に最大限に（ｍａｘｉｍａｌｌｙ）位置付けられる。故に、ヨーク１４と磁石１１がクランパ７に向かって動くことは、防がれる。このホルダ１６の位置において、ヨーク１４は、保持部１８とスピンドル３に対して取り付けられる下支持１９との間にロックされる。

各マス１７は、モータ６に対して可能な限り近く位置付けられ、各々は、この場合は９０°より僅かに小さい弧を介して延在する。故に、小さい範囲において重量は比較的高くあり得る。これは、図５中に示される通り、小型設計に繋がり得、各マス１７は、担体１９に対してマス１７の一方の周端部上に取り付けられるスプリング担体２０上に与えられる。各マス１７の他方の周端部上には、放射状スプリング（ｒａｄｉａｌ ｓｐｒｉｎｇ）２１が与えられ、該スプリング２１は、スプリング担体２０と共に半径内方向においてマス１７にバイアスをかけるよう、マス１７の自由端と担体１９との間に与えられる。スプリング担体２０は、その端部の一方の周囲におけるマス１７のピボット運動を可能にし、それによって、夫々のマス１７に対して取り付けられるホルダ１６の実質的に半径方向運動をもたらす。

遠心性作動機構の作動は、以下の通りである。

ターンテーブルが静止又は低速にある際（図２）、放射状スプリング２１及び各マス１７上のスプリング担体２０によって与えられる半径内方向の力は、マス１７が図２に従って適所に維持されるようにする。この位置において、ホルダ１６は、その半径内方向位置にあり、該位置において磁石１１のヨーク１４は、ホルダ１６の保持部１８と担体１９との間にロックされる。磁石１１と金属クランパ７との間のギャップＧは、クランパ７がディスクＤ上のクランパ７の小さなクランピング力をもたらす小さな引力を有する磁石１１によって引きつけられるようにする。この位置においてクランパは、大きな力を有さずにディスクＤから容易に外される。

ターンテーブル４がより高速に加速される場合（図３）、マス１７上の遠心力は増大し、一定の速度において遠心力は半径内方向のスプリング力を超え、マス１７が半径外方向に動き始める。結果として、ホルダ１６及び保持部１８も、半径外方向に動き始める。保持部１８が半径外方向に動く際、そのウェッジ形は効果的となり、磁石１１は、クランパ７に向かって次第に動かされ得る。この磁石１１の運動は、磁石１１とスチールクランパ７との間の引力によって引き起こされ、磁石１１上には常に上方向の力がある。磁石１１の上方向運動により、磁石１１は、クランパ７に近付き、それに応じて引力は増大する。故に、ターンテーブル４の回転速度がより早いと、ディスクＤ上のクランパ７のクランピング力は増大する。これは、ターンテーブル４の高速動作中に大変望ましく、ディスクＤ上の力は増大し、また、衝撃中（ｄｕｒｉｎｇ ａ ｓｈｏｃｋ）の重要な状況においても、更なるクランピング力がターンテーブル４上のディスクＤを保持するよう必要とされる。

ターンテーブル４の回転速度が再度低減される際、スプリング２１及びマス１７上のスプリング担体２０による半径方向力は、再度マス１７上の遠心力を超え、従ってマス１７及びホルダ１６は、半径内方向に引かれる。ウェッジ形保持部１８は、続いて、ヨーク１４と環状肩部１５との間において押し込まれ（ｗｅｄｇｅｄ）、その結果ヨーク１４及び磁石１１は、最終的には図２中に示される通りロック位置まで、下方向に押される。

上述から、本発明が信頼性高く且つ効果的に作動する可変のクランパ力を有するクランパシステムを与える、ことは明らかである。

現在望ましい実施例において、ディスクＤは、光学データディスクである。しかしながら、本発明が全ての種類のディスクに対しても使用され得る、ことは理解されるべきである。該全ての種類のディスクとは、例えば、強誘電性、磁気、光磁気、光学、近接場、アクティブ電荷蓄積ディスク、又は、かかる技術又は他の読取り／書込み技術の組合せを使用する他のディスク、である。

明細書及び請求項中、単数形の表現はその複数の存在を除外せず、「有する」という表現は、追加的な要素又は段階を除外しない。実質的に半径方向、という表現は、該方向が（有意な）半径方向の構成要素を有する、ことを意味するが、軸方向又は接線方向における方向性構成要素を除外しない。請求項中の参照符号は、その範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。

本発明は、図面に示される上述された実施例に制限されず、添付の請求項の範囲を逸脱することなく複数の方途において変更され得る。例えば、磁石の位置及び形状は、変更され得る。クランパ（又はそれと協働する一部）は、部分的磁化材料を有して作られ得る。他の速度依存作動機構は、使用され得る。

本発明に従ったディスク駆動ユニットを有する光学ディスクを読み取る／書き込む装置の大変概略的な断面図である。 静止状態又は低速における、ターンテーブル及びその上にクランプされるディスクの拡大断面図である。 高速における、ターンテーブル及びその上にクランプされるディスクの拡大断面図である。 部品を別個に示す図２及び図３の断面図の部分拡大図である。 図２及び図３中に示されるターンテーブルからの遠心性作動機構の概略的平面図である。

Claims (11)

1. ディスクに対するディスク駆動ユニットであって、特には前記ディスクの高い回転速度においてディスクを読み取り／書き込むよう装置において使用され：
   前記ディスクを上方において担持するよう適合され、モータによって回転可能に駆動可能である、ターンテーブルと；
   前記ターンテーブル上でしっかりと前記ディスクを保持するクランピング機構と；
   速度依存作動機構と、
   を有し、
   前記クランピング機構は、前記ターンテーブルからみて外方に向く前記ディスクの一側上に与えられるよう適合され且つ少なくとも１つの磁化部分を有するクランパを有し、また、前記ターンテーブルにおいて与えられる少なくとも１つの磁石を有し、前記磁石は、前記クランパの前記磁化部分まで及び前記磁化部分から離れる方向において可動であり、
   前記速度依存作動機構は、前記ターンテーブルの前記回転速度に依存して、前記磁石を前記クランパの前記磁化部分に向かって、並びに前記磁化部分から離れて移動させるよう適合される、
   ディスク駆動ユニット。
2. 前記速度依存作動機構は、前記磁石を前記ターンテーブルの低い回転速度において前記クランパから離して保持するよう、また、前記ターンテーブルが高い回転速度において回転する際は前記磁石を解放するよう、適合される、
   請求項１記載のディスク駆動ユニット。
3. 前記速度依存作動機構は、実質的に半径方向に可動であるホルダと、半径内方向において前記ホルダに作用するスプリング部材と、を有し、
   前記ホルダは、前記ターンテーブルの低速において前記クランパの前記磁化部分と前記磁石との間に位置付けられ、高速回転においてはこの位置から離れて半径外方向に動かされる保持部を有する、
   請求項２記載のディスク駆動ユニット。
4. 前記保持部は、ウェッジ形である、
   請求項３記載のディスク駆動ユニット。
5. 前記速度依存作動機構は、遠心性作動機構であり、
   前記ホルダの前記保持部は、前記遠心性作動機構の可動マス部に対して取り付けられる、
   請求項３記載のディスク駆動ユニット。
6. 前記ホルダは、放射状スプリングを備えられる、
   請求項３記載のディスク駆動ユニット。
7. 前記ホルダは、複数のマス部と、前記ターンテーブルの回転の軸の周囲に均等に分布される取り付けられた保持部とを有する、
   請求項５記載のディスク駆動ユニット。
8. 各マス部は、円弧部に沿って延在し、前記マス部が制御されて動くようにする弾性的に屈曲可能な部分を介して１つの周辺端部上のスピンドルに対して取り付けられる、
   請求項７記載のディスク駆動ユニット。
9. 前記磁石は、前記ホルダの前記保持部と協働するよう、前記磁石を超えて半径外方向に突出するヨークを備えられる、
   請求項３乃至８のうちいずれか一項記載のディスク駆動ユニット。
10. 前記ターンテーブルは、前記ディスクにおける中心ホールを介して突出するようハブを備えられ、前記磁石は、少なくとも部分的に前記ハブ内に位置付けられ、前記ハブは、望ましくは上部において開放され、前記クランパは、上方に位置付けられる際に前記ターンテーブルに面する側部上に突起を有し、前記突起は、前記回転可能なハブにおける前記開放上部を介して突出するよう適合され、小さな可変のギャップのみが前記突起と前記磁石との間に残される、
    請求項１乃至９のうちいずれか一項記載のディスク駆動ユニット。
11. ディスクから又はディスク上でデータを読み込む及び／又は書き込む装置であって、
    請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載のディスク駆動ユニットを有する、
    装置。

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