JP2009505313A - 可動部分を駆動するための駆動系並びにそのような駆動系を含むディスクドライブユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、ディスクドライブユニット内の光学系のレンズホルダ（６）を駆動するための駆動系を提供する。それはレンズホルダに接続された可動部分（８）と、可動部分を案内するためのガイド（９）を含むベース（７）とを含む。駆動モータは、ベースに対して固定された固定子（１２）と、モータの活性化後に固定子に対して移動可能な並進器（１３）とを含む。駆動モータの休止状態において、回転子／並進器を可動部分に対する開始位置に導くために、戻り機構（２１）が並進器と可動部分との間に接続される。可動部分の部分（１８）が並進器の動作の経路内にあると共に、並進器の開始位置において可動部分の部分と並進器との間に自由ストローク（２０）がある。結果的に、並進器は可動部分に当たり、それによって、可動部分とベースとの間の静止摩擦を克服する。

Description

本発明は、可動部分を駆動するための駆動系に関し、可動部分を案内するためのガイドを含むベースと、ベース部分に対して固定される固定子と固定子に対して可動な回転子／並進器とを含む駆動モータとを含む。

そのような駆動系は、可動部分の小さく正確な動作が求められる用途に使用され得る。そのような用途の１つは、例えば、光学ディスクドライブとの使用のための光学系中の駆動系である。そのような光学系では、1つ又はそれよりも多くのレンズが互いに対してそれらの位置を移動し得なければならない。この動作は、電気モータを含む光学系を用いて主として行われる。そのようなモータは、ギア又はベルトのような伝動装置を通じて可動部分を駆動する。そのような種類の駆動の不利点は、モータと可動部分との間に遊びが生じ得ることである。伝動装置は駆動系のサイズも増大する。

これらの問題が回避される代替的な駆動系は、直接駆動モータを含む。この場合には、可動部分は、駆動系のモータ内に組み込まれ、可動部分が並進動作を行う場合には、線形モータが選択肢である。

線形モータの問題はそれらが自己破壊的であることであり、それは可動部分の位置を維持するためにモータの不断の活性化を必要とする。これは電力消費を増大する。この問題を解決し、よって、モータを常に励起することを必要せずに、可動部分の位置を維持する方法は、可動部分とベースとの間に摩擦を加えることである。しかしながら、この追加的な摩擦の不利点は、運動摩擦と実質的に異なる静止摩擦の導入である。静止摩擦は、静止摩擦を克服するのに必要な大きな電流の故に、線形モータの効率を悪くする。その上、そのような高い電流を使用するときには、オーバーシュート問題が導入される。

静止摩擦によって引き起こされる問題が簡単且つ効率的な方法で解決される駆動系を提供することが本発明の目的である。

この目的を達成するために、本発明は、可動部分を駆動するための駆動系であって、可動部分を案内するためのガイドを含むベースと、ベースに対して固定される回転子と活性化後に回転子に対して移動可能な回転子／並進器とを含む駆動モータと、駆動モータの休止状態において回転子／並進器を可動部分に対する開始位置に導くために、回転子／並進器と可動部分との間に接続される戻り機構とを含み、可動部分の一部は、回転子／並進器の光路内にあり、回転子／並進器の開始位置において可動部分の一部と回転子／並進器との間に自由ストロークがある。

回転子／並進器と可動部分との間に自由ストロークを導入することによって、回転子／並進器は、それが可動部分と接触する前に、速度を蓄積し得る。結果的に、回転子／並進器の質量は可動部分に当たり、この衝突の故に、回転子／並進器に負荷されるエネルギは、即座に可動部分に移動され、衝撃波を生成する。この衝撃波の結果、静止摩擦が克服され、モータが比較的低いレベルで励起されるときも同様である。

本発明に従った駆動系が制御され得る少なくとも２つの方法がある。１つの方法は、可動部分が所要位置に到達するのに十分な所定時間に亘って不断にモータを励起することによる。他の方法は、可動部分の最終位置が所定数のパルス後に到達されるよう、短いパルス、好ましくは、駆動系の固有周波数と調和する周波数でモータを励起することである。

好ましくは、駆動系は請求項に従うので、可動部分は同一の原理に従って反対方向に移動され得る。電気モータでは、動作の方向は電流の方向を切り換えることによって容易に切り換えられ得る。

本発明は回転子を有する回転式モータに極めて良く適しているが、主要な使用は請求項３のそれ、即ち、線形モータとしてである。

駆動系の簡単な実施態様が請求項４に定められており、戻り機構は少なくとも１つのバネ部材を含む。バネ部材は、モータの構造に依存して、あらゆる種類の形状を有し得る。請求項４に定められるような具体的な実施態様では、もしバネ部材が請求項６に定められるように実質的に平坦であるならば好適である。何故ならば、そのような実質的に平坦なバネは、駆動系のサイズを殆ど増大しないからである。

好ましくは、本発明に従った駆動系の駆動モータは、請求項７に定められるような電気モータであるが、他の構成も考えられ得る。

請求項８に従った駆動系の実施態様は、並進器磁石が、可動部分及びベースを摺動係合状態に維持するという追加的な機能を有するという利点を有する。これは可動部分のための摩擦も導入し、それは可動部分の移動後に可動部分の位置を維持するために望ましい。

駆動系を同調する１つの方法が請求項１０に定められ、それによれば、質量が磁石に取り付けられる。質量の重量を変更することによって（例えば、異なる種類の質量を配置することによって）、衝撃の大きさを変更することが可能である。

本発明は、ディスクドライブユニットも含む。本発明に従ったディスクドライブユニットは、請求項１２に定められる。

本発明のこれらの並びに他の特徴は、一例として本発明の実施態様を概略的に示す図面を参照して、以下から明らかであろう。

図面は、ディスクドライブユニットの実施態様を示している。このディスクドライブユニットは、光ディスク又は類似物のようなディスクからデータを読み取り且つ／或いはディスク上にデータを書き込むための装置内で使用され得る。このディスクドライブユニットが使用される装置は、オーディオ又はビデオプレーヤ及び／又はレコーダ或いはデータディスクリーダ及び／又はライタのような可搬式装置又は固定式装置であり得る。この実施態様中の光ディスクは、高速ＣＤ／ＤＶＤ／ブルーレイディスク又は類似物であり得る。

図１に示されるように、ディスクドライブユニットは、ディスクドライブユニットを収容する筐体１を含む。ディスクドライブユニットは、光学ピックアップユニット３と、ディスクＤを支持するための被駆動ターンテーブル４とを含む光学系２を含む。

図２は、光学系２を幾分より詳細に示している。描写されているのは、光学ピックアップユニット３であり、ディスクＤ上の情報を読み取り且つ／或いは書き込むためのレーザ源５でもある。レーザ源５とディスクＤとの間の光路は、複数の鏡及びレンズを含む光学系２によって決定される。１つのレンズ６Ａは、本発明に従った駆動系を用いて変位可能である。このレンズ６Ａはコリメータレンズであり、それは光ディスクＤ内のどの層の上にレーザ光が集束されるかを決定するために使用される。このコリメータレンズ６Ａを変位させることによって、レーザ系の焦点は、ディスクＤ内の他の層に切り換えられる。ディスクＤは、情報を記憶し得る幾つかの層を含み得る。一部のディスクは、最大で１２までの情報層さえも含み得る。

図３乃至６は、駆動系をより詳細に且つより拡大して示している。駆動系はベース７を含み、ベースは駆動系の動作中に好ましくは固定される。このベースは可動部分８を支持し、可動部分は、この場合には、レンズ６Ａを保持するレンズホルダ６と一体物に形成されている。可動部分８がベース７に対して並進動作を行うことを可能にするために、可動部分８は矩形の摺動ガイド９を用いてベース７に対して案内される。可動部分は、レンズホルダ６の最大ストロークを制限するために、ベース７上のつの停止面１１と協働する突起１０を含む。

ベース７及び可動部分８は、コイル付き固定子１２及び並進器（この実施例では磁石１３によって形成されている）とを含むモータを実質的に取り囲んでいる。固定子１２は、巻型１５上に巻回されたコイル１４を含む。巻型１５は円筒形であり、並進器磁石１３の通過を許容する。コイル１４は、所望のパルス（パルス形状、パルス高さ、周波数等）を伴う電流を向け得る電圧源に接続されている。

並進器磁石１３は、固定子１２のコイル１４と協働するのみならず、ベース７内の磁化可能部材１６とも協働する。磁石１３を磁化可能部材１６の方向に引き付け、それによって、可動部分８をベース７に導き、ベースと係合状態に保持させる。この結果、ガイド９内の部分間に圧力が生じるので、ガイド９の位置で可動部分８とベース７との間に静止摩擦が生み出される。この静止摩擦は可動部分８を所望位置に安定化するので、駆動系は自己破壊的(self-breaking)であり、可動部分を所定位置に保持するために駆動系を励起し続ける必要がない。

図４に示されるように、並進器磁石１３は、肩部７を備え、肩部は、並進器磁石１３の各端部でより小さな直径部分１９を取り囲む可動部分のそれぞれの部分１８と協働するようそれぞれ構成される。図４には、並進器磁石１３が駆動系の休止位置にあるとき、各肩部１７と可動部分８のそれぞれの部分１８との間に、自由空間又は自由ストローク２０があることが示されている。駆動系は２つの反対方向に動作するよう構成されているので、休止位置は、可動部分８に対する並進器磁石１３の中心位置である。

並進器磁石１３を中心の休止位置に導くために、戻り機構が提供されており、戻り機構は、この実施態様では、２つのバネ部材２１を含む。各バネ部材２１の１つの部分は、可動部分８から突出する細長い並進器磁石１３の対応する自由端部に接続されている。各バネ部材１３の他の部分は、図５では、２つの取付ピンを用いて、可動部分８の隣接部分に取り付けられている。これらの取付ピン２２は、それぞれのバネ部材２１を、バネ部材２１の磁石取付位置に対して対称的に、２つの位置に固定する。バネ部材２１は実質的に平坦な設計を有するので、これらのバネ部材２１は駆動系のサイズを殆ど増大しない。

並進器磁石１３が可動部分８に対して移動するとき、バネ部材２１は曲がり、曲げ力は、並進器磁石をバネ部材２１が曲げられない位置に戻すよう、並進器磁石１３上に作用する。

図４乃至７に示されるような駆動系の動作は、以下の通りである。

図４は、休止位置にある駆動系を示している。並進器磁石１３は、可動部分８に対して中心位置ある。そこでは、バネ部材２１は曲げられず、従って、並進器磁石１３上に力を加えない（バネは反対方向に等しい力を加え得る）。並進器磁石１３は、固定子１２に対しても中心位置にあり、それはレンズホルダ６が中心位置にあり、２つの反対方向に変位され得ることを意味する。最大ストロークは、一般的に、固定子１２の外側に突出する磁石１４の長さ、或いは、可動部分８上の突起１０及びベース７上の停止面１１によって決定されるより限定的なストロークである。

図４に従った位置では、電流が固定子１２のコイルを通じて向けられるとき、並進器磁石１３は、電流の方向に依存して、強制的に左又は右に移動される。並進器磁石が移動し始めると、起こる唯一のことは、バネ部材２１が曲げられることである。バネ部材の曲げ剛性は概ね低いので、曲げ力は可動部分８の静止摩擦力を克服するには不十分である。よって、並進器磁石１３は、１つの方向における自由ストロークがゼロまで減少され、並進器磁石１３のそれぞれの肩部１７が可動部分８のそれぞれの部分に当たるまで移動し続ける。この衝突は可動部分８内に衝撃波を生み出し、この衝撃波の故に、静止摩擦は克服され、可動部分８は並進器磁石１３と共に移動し始める。もし短い電流パルスだけが生成されるならば、可動部分８は、並進器磁石１３の質量及び速度の結果として可動部分８に移転されるエネルギに依存して、ある距離を移動する。

コイル１４内の電流が遮断され、並進器磁石の衝撃が吸収されるや否や、並進器磁石１３は、バネ部材２１によって付勢されて、可動部分に対してその中央休止位置に移動する。並進器磁石１３がその中央休止位置に達するや否や、駆動系は新しい電流パルスの準備が出来ている。可動部分８の位置は測定され、可動部分８が所望の位置に達していない限り、可動部分８をさらに移動し続けるために、新しい電流パルスが生成される。パルス周波数は、好ましくは、駆動系の固有周波数と合わせられる。何故ならば、これはエネルギ消費を減少するからである。

代替として、固定子コイル１４は、可動部分８がその所望位置に達していない限り、励起され続け、モータは、可動部分８が、センサによって感知されるその所望位置に達するや否や、消勢される。

ディスクドライブユニットの光学系内のコリメータレンズの駆動系として用途において、駆動系は、０．７５ｍｍのレンズ最大変位を伴って約６×５×４ほどの大きさであり得る。可動部分の最大変位量がより小さければ小さいほど、駆動系の寸法は、特に長さ方向において、より小さくあり得る。

上記のように、レンズホルダ６は、移動する並進器磁石１３に負荷されるエネルギの量に依存する距離に亘って移動する。エネルギの量は、並進器磁石１３の自由ストローク、並進器磁石１３の質量、磁石材料、故に、磁場の強さ、バネ部材２１の張力及び剛性、電気パルス勾配度（パルス形状）、コイル１４を通じる電流等の幾つかのパラメータに依存する。

レンズホルダ６の変位量は、並進器磁石１３と可動部分８との間の衝突から離れるエネルギの量、可動部分８とベース７との間の（運動）摩擦、可動部分８及びレンズホルダ６の組立体の質量、あらゆる追加的な減衰、パルスの周波数及び形状（電流の大きさ及びパルスの長さ）等のようなパラメータに依存する。

１つ又はそれよりも多くのこれらのパラメータを変更することによって、駆動系を特定の機能(function)に同調することが可能である。

図７及び８は、本発明に従った駆動系の第二実施態様を示しており、同調は、並進器磁石１３の両端部に取り付けられる１つ又はそれよりも多くの追加的な質量２３によって可能にされる。これらの追加的な質量２３を用いることで、並進器１３の全重量、それ故に、所与の電流でのその衝撃を変更することが可能である。

図９は、異なる形状を有するバネ２４の形態の戻り機構の代替的な実施態様を示している。バネは３つのアーム２５を有し、その自由端部は可動部分８に接続されなければならない。

上記から、本発明は、極めて小さく作成可能であり、信頼性を有し、簡単で、且つ、正確であり、しかも、エネルギ消費の観点から効率的である駆動系をもたらすことが明らかである。

現時点の好適実施態様において、ディスクＤは光データディスクである。しかしながら、本発明は、全ての種類のディスク、例えば、強誘電性、磁性、光磁気性、光学式、近磁場活性電荷蓄積ディスク、或いは、これらの技法又は他の読取り／書込み技法の組み合わせを使用する他の種類のディスクに使用され得ることが理解されるべきである。さらに、本発明に従った駆動系は、他の用途、例えば、カメラ内や聴診器等のような医療装置内のモータ駆動ズームレンズにおいても使用され得る。

明細書及び請求項において、「回転子／並進器」という用語は、関連する構成部品が回転子又は並進器であることを示す。不定冠詞の使用は、それが複数存在することを排除せず、「含む」という表現は、追加的な素子又はステップを排除しない。請求項中の如何なる参照記号も、それらの範囲を制限するものと解釈されてはならない。

本発明は、図面に示されるような上述の実施態様に制約されず、それは添付の請求項の範囲から逸脱せずに幾つかの方法で変更され得る。例えば、可動部分とベースとの摺動可能な係合は、他の方法、例えば、純粋に機械的に達成され得る。戻り機構は、他の機械部分を含み得るし、或いは、電気的に或いは類似態様でも機能し得る。

本発明に従ったディスクドライブユニットを極めて概略的に示す断面図である。 図１の装置中の光学系を拡大して概略的に示す平面図である。 図２の光学系の駆動系の実施態様をベースを取り外した状態で拡大して示す側面図である。 図２の光学系の駆動系の実施態様をベースを取り外した状態でより拡大して示す縦断面図である。 図２の光学系の駆動系の実施態様をベースを取り外した状態でより拡大して示す斜視底面図である。 図２の光学系の駆動系の実施態様をベースを取り外した状態でより拡大して示す斜視平面図である。 本発明に従った駆動系の第二実施態様を示す縦断面図である。 本発明に従った駆動系の第二実施態様を示す斜視側面図である。 図３乃至６の駆動系に使用される戻りバネの代替的な実施態様を示す斜視図である。

Claims (12)

1. 可動部分を駆動するための駆動系であって、
   前記可動部分を案内するためのガイドを含むベースと、該ベースに対して固定される回転子と活性化後に前記回転子に対して移動可能な回転子／並進器とを含む駆動モータと、該駆動モータの休止状態において、前記回転子／並進器を前記可動部分に対する開始位置に導くために、前記回転子／並進器と前記可動部分との間に接続される戻り機構とを含み、前記可動部分の一部は、前記回転子／並進器の光路内にあり、前記回転子／並進器の前記開始位置において前記可動部分の前記一部と前記回転子／並進器との間に自由ストロークがある、
   駆動系。
2. 前記回転子／並進器は、反対方向に移動するよう構成され、前記回転子／並進器の前記自由ストロークは、２つの反対方向に存在する、請求項１に記載の駆動系。
3. 前記固定子は、線形動作を行うよう構成される並進器と協働する、請求項１に記載の駆動系。
4. 前記戻り機構は、少なくとも１つのバネ部材を含む、請求項１に記載の駆動系。
5. 前記並進器は、細長い部材であり、１つのバネ部材は、前記並進器の一端部と前記ベースの隣接する部分との間に接続される、請求項４に記載の駆動系。
6. 前記バネ部材は、前記駆動可能な部分の動作の方向に対して実質的に直交して位置付けられる実質的に平坦なバネである、請求項５に記載の駆動系。
7. 前記固定子は、少なくとも１つのコイルを含み、前記回転子／並進器は、磁石を含む、請求項１に記載の駆動系。
8. 前記可動部分は、線形ガイドを用いて前記ベース上を案内され、前記ベースは、少なくとも１つの磁化可能部材を含み、該少なくとも１つの磁化可能部材は、前記並進器磁石と前記磁化可能材料との間の相互作用が前記可動部分及び前記ベースを摺動係合に保持するよう位置付けられる、
   請求項７に記載の駆動系。
9. 前記並進器磁石は、前記線形ガイドと前記磁化可能部材との間に位置付けられる、請求項８に記載の駆動系。
10. 少なくとも１つの質量が磁石に取り付けられる、請求項１に記載の駆動系。
11. 前記駆動制御は、前記駆動系の固有周波数と一致する周波数を備える前記駆動の前記コイルを励起するよう構成される、請求項５に記載の駆動系。
12. 上記請求項のうちのいずれか１項に記載の駆動系を含み、光学ピックアップユニットと、光ディスクを支持するための回転可能なターンテーブルとを含む光学系を含む、ディスクドライブユニット。

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