JP3855150B2 - ディスク装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円盤状の記録媒体（ディスク）を高速で回転し、情報の記録再生を行うディスク装置に係り、特に、偏重心を有するディスクの回転時の不釣り合い力を受けて励振されるユニットメカの防振構造を備えたディスク装置に関する。なお、以下では光ディスク装置を例に説明するが、本発明思想は磁気ディスク装置にも適用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
円盤状の記録媒体から情報の読み取りあるいは書き込みをするディスク装置、例えば、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等では、ディスク回転駆動装置と光ピックアップとが搭載されるユニットメカを、弾性材で構成される防振脚を用いて支持することにより、装置外部からの振動を内部に伝えないような構造をとっている。
【０００３】
ディスク装置において、ディスクに偏重心が有る場合には、ディスク回転による不釣り合い力が、ユニットメカを励振するため、ディスクの記録面と平行な方向のユニットメカの振動応答が大きくなり、記録読み取りあるいは書き込みのエラーが発生する場合がある。
【０００４】
従来は、例えば特開平１０−０８３６２２号公報記載のように、流体または球体の遠心力を利用するバランサを用いてディスク偏重心を補正していた。このバランサ使用時は、ユニットメカを支持する弾性材の剛性を柔らかくして、ディスクの記録面と平行な面内の振動における弾性材とユニットメカとからなる系の固有振動数を、ディスク回転の振動数以下となるようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術で使用されるバランサは、バランサ内部に収納される流体または球体が、偏重心ディスクを回転させたときのディスク中心軸の振れまわりに対して反対の方向に移動することにより、ディスク偏重心を補正している。このバランサを正常に動作させるためには、ディスクの記録面と平行な面内における弾性材およびユニットメカからなる系の振動の軌道を、できるだけ円形に近づけることが望ましいことが知られている。
【０００６】
ディスクの偏重心をＭ’ 、回転中心からの距離をＲとすると、角振動数ωでディスク回転時に回転軸を介してユニットメカに加わる外力は、Ｍ’Ｒω２と表される。同様に、バランサ内部の流体または球体の質量をｍ、回転中心からの距離をｒとすると、これらからユニットメカに加わる外力は、ｍｒω２と表される。
【０００７】
Ｍ’Ｒω２とｍｒω２とが同じ大きさで、回転中心を介して反対の方向に作用すれば、ディスク回転による不釣り合い力がバランサにより相殺される。ユニットメカの振れまわり軌道が円形でなくなると、Ｒやｒが位置によって値が変わるため、釣り合いがとりにくくなるので円形化は必要である。
【０００８】
近年、ノート型パソコンへの搭載などのために、薄型のディスク装置が開発されている。薄型のディスク装置は、上記の従来技術の主な適用先であるやや厚みの大きいハーフハイト型のディスク装置と比べて、軽量化および薄型化されている。
【０００９】
しかし、装置は軽量化されても、ディスク偏重心による振れまわり外力は回転数が同じであれば同じであり、薄型のディスク装置は、より振れやすい構造となっている。薄型のディスク装置についても、上記従来技術で提案されるバランサを使用でき、弾性材とユニットメカからなる系の固有振動数とディスク回転数との関係の必要条件から、軽量なユニットメカをハーフハイト型よりさらに柔らかい弾性材で支持することになる。
【００１０】
薄型ディスク装置では、ユニットメカに接続されるフレキシブルプリント基盤（以下、ＦＰＣとも称す）の付加剛性が、ユニットメカを支持する弾性材の剛性と比べて、有意な大きさとなる場合がある。このため、弾性材による支持中心をユニットメカの重心近くとしても、ＦＰＣによる付加剛性により支持中心が重心と離れてしまうことになる。
【００１１】
さらに、ＦＰＣによる付加剛性が、ＦＰＣの取り付け状態や形状に依存して剛性異方性を持つため、加振力が一定であっても、加振する方向に依存してユニットメカの応答振幅が変化する。このため、偏重心ディスクを使用する際に、ユニットメカのディスクの記録面と平行な面内における振動軌跡が、円形でなくなるために、バランサが機能しなくなる場合がある。
【００１２】
本発明の目的は、ディスク偏重心の補正に使用されるバランサの安定化を図るための支持構造を提供し、装置の薄型化および軽量化された場合にも、ディスク回転の高速化が可能なディスク装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、ディスクの情報を記録再生する記録再生手段と、前記ディスクの偏重心を補正するバランサを備えたディスク回転駆動手段とが搭載されたユニットメカと、前記ユニットメカに接続されたＦＰＣとを有してなり、前記ユニットメカは、防振手段を介してベースに支持され、前記ＦＰＣの接続による付加剛性と、前記防振手段の支持による防振支持剛性とが付加されるディスク装置において、前記防振手段による防振支持剛性は、前記ＦＰＣによる付加剛性と、前記防振支持剛性とから決まるディスク記録面に平行な面内で直交する２方向における並進支持剛性の比が、ほぼ１に設定されるものとし、前記防振手段は、３個以上の防振脚および防振脚保持機構からなり、前記防振支持剛性は、前記フレキシブルプリント基盤と前記ユニットメカとの接続部の幅に対し、平行な方向に小さく、直交する方向に大きいことを特徴とするものである。
【００１４】
つまり、ディスク回転駆動装置および光ピックアップが搭載されるユニットメカと、ユニットメカを防振手段（３個以上の防振脚および防振脚保持機構）を介して支持するベースと、ディスクの回転動作および情報の読み書きを制御する装置制御基盤と、ユニットメカと装置制御基盤とをつなぐ帯状のＦＰＣとから構成される光ディスク装置であって、ディスク回転駆動装置にはバランサを備え、ＦＰＣによるユニットメカへの付加剛性と、防振手段によるユニットメカの防振支持剛性とから決まる、ディスク記録面と平行な面内でのユニットメカの直交する任意の２方向における並進支持剛性の比を、ほぼ１に近づけるように、防振支持剛性を決める。
【００１５】
そして、ＦＰＣの取り付けによるユニットメカへの付加剛性が、記録媒体の記録面と平行な面内において最大となる方向を第１の方向とし、記録媒体の記録面と平行な面内において第１の方向に直交する方向を第２の方向として、防振手段によるユニットメカの第１の方向の支持剛性を第２の方向の支持剛性より小さくすることにより達成される。すなわち、防振手段による防振支持剛性を、ＦＰＣとユニットメカとの接続部の幅に対し、平行な方向に小さく、直交する方向に大きくすることにより、上記目的を達成できる。
【００１６】
具体的には、防振脚保持機構に取り付ける際に参照できる防振脚取り付け方向指定手段が付加された、剛性異方性を持つ防振脚を用いることが考えられる。あるいは、防振脚保持機構は防振脚の装着孔を具備し、装着孔は付加剛性が最大となる第１の方向に開口する防振脚の挿脱口を設けることが考えられる。さらに、防振脚とベースとの接触面の幅は、第１の方向に狭くすることが考えられる。
【００１７】
さらに上記目的は、並進支持剛性の比を、おおむね１に保持したまま、防振支持剛性およびＦＰＣの付加剛性による面内でのユニットメカの回転支持中心と、ユニットメカの重心とを近づけるように、防振支持剛性を決めることにより達成される。
【００１８】
これは、ＦＰＣの取り付けによるユニットメカへの付加剛性が、記録媒体の記録面と平行な面内において最大となる方向を第１の方向とし、記録媒体の記録面と平行な面内において第１の方向に直交する方向を第２の方向として、防振手段によるユニットメカの第１の方向の支持剛性を第２の方向の支持剛性より小さくして、並進支持剛性の比をおおむね１に近づけ、かつ、ユニットメカの重心をとおり面内において第１の方向と平行な座標軸をｘ軸、重心をとおり面内において第２の方向と平行な座標軸をｙ軸とし、ｘ軸をはさんで回転支持中心と反対の象限にある防振手段の第１の方向の防振支持剛性を大きくし、ｘ軸に関して回転支持中心と同一の象限にある防振手段の第１の方向の防振支持剛性を小さくし、ｙ軸をはさんで回転支持中心と反対の象限にある防振手段の第２の方向の防振支持剛性を大きくし、ｙ軸に関して回転支持中心と同一の象限にある防振手段の第２の方向の防振支持剛性を小さくする構成でもよい。
【００１９】
あるいは、上記目的は、並進支持剛性の比をおおむね１に保持したままで、防振支持手段およびＦＰＣにより付加される前記面内でのユニットメカの回転支持剛性と、ユニットメカの慣性モーメントの比を、ユニットメカの並進支持剛性と質量の比より大きくするように防振支持剛性を決めることにより達成される。
【００２０】
これを実現するには、並進支持剛性の比をおおむね１に保持したままで、ユニットメカの重心から距離のはなれた位置に取り付けられる防振脚および防振脚保持機構の防振支持剛性を大きくし、重心から距離の近い位置に取り付けられる防振脚および防振脚保持機構の防振支持剛性を小さくする方法が考えられる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である薄型ディスク装置の全体構造図を示したものである。図１において、ユニットメカ１にはディスク２を回転させるためのディスク駆動部３およびディスク２の情報を読みとるための光ピックアップ４が搭載される。
【００２２】
ユニットメカ１の防振手段は防振脚および防振脚保持機構から構成され、弾性材で構成される防振脚５ａ、５ｂ、５ｃは、防振脚保持機構１２ａ、１２ｂ、１２ｃ（図示せず）によりユニットメカ１に保持され、ユニットメカ１は、防振脚５ａ、５ｂ、５ｃを介してトレー６およびアンダーカバー７に支持される。弾性材は、例えばゴム製の防振動脚などを用いることができる。
【００２３】
ディスク１をトレー６に載せる際には、トレー６、ユニットメカ１、およびアンダーカバー７はディスク装置から一体となって繰り出される。以下、トレー６、ユニットメカ１およびアンダーカバー７から構成される部分を引出部と呼ぶ。パソコン等に組み込まれるディスク装置の固定部分は、主に、装置の露出をトレー上面から保護するトップカバー８と、下面から保護するボトムケース９、およびパソコン等から電流および信号を取り込むための装置制御基盤１０から構成される。
【００２４】
以下、トップカバー８、ボトムケース９および装置制御基盤１０から構成される部分を固定部と呼ぶ。また、装置制御基盤１０とユニットメカ１はＦＰＣ１１により連結される。ＦＰＣ１１は帯状であり、一端が装置制御基盤１０に連結され、他端１１ａがユニットメカ端部１ａに連結されている（図で分離して表示してある）。ディスク駆動部３には、バランサが内蔵されていてもよいし、外付けで回転時にバランサが合体するものであってもよい。
【００２５】
ディスク２の情報の読み込みあるいは書き込みは、引出部が固定部の内部に収納された状態で行われる。パソコン等の外部の電流および信号供給源からの指示が、装置制御基盤１０、ＦＰＣ１１を介してユニットメカ１上のディスク駆動部３を動作させ、ディスク２を回転させる。
【００２６】
図２は、引出部が、固定部の内部に収納された状態での断面図の一例であり、ＦＰＣ１１が、ユニットメカ１への取り付け位置で半円弧状に湾曲し、さらに、アンダーカバー７とボトムケース９の狭い間隙にはさまれている。このように、ＦＰＣ１１の動きが拘束されているために、ユニットメカ１が振れまわった場合に、ユニットメカ１に対して大きい付加剛性として作用する。
【００２７】
図３は、図１におけるディスク駆動部３、光ピックアップ４、およびこれらを搭載するユニットメカ１、弾性材で構成され、ユニットメカ１に防振脚保持機構１２ａ、１２ｂ、１２ｃにより保持される防振脚５ａ、５ｂ、５ｃ、およびＦＰＣ１１のメカ構成を示したものである。
【００２８】
防振脚は例えばゴム材で構成され、また、図３には３個図示してあるが、３個以上であればよい。ディスク駆動部３には、バランサが内蔵されていてもよいし、外付けされていて回転時に合体するものでもよい。また、ＦＰＣ１１は、ユニットメカ１への取り付け位置で半円弧状に湾曲している。
【００２９】
偏重心ディスクを回転させた場合には、ユニットメカ１はディスク記録面と平行な面内において、ディスク不釣り合い力により強制加振される。以下、ディスク記録面と平行な面内を単に面内と表す。ユニットメカ１の面内の支持剛性は、防振脚保持機構１２ａ、１２ｂ、１２ｃに保持される防振脚５ａ、５ｂ、５ｃによる防振支持剛性、および、ＦＰＣ１１の付加剛性によるものとなる。ＦＰＣ１１による付加剛性は、例えば、ＦＰＣ１１の幅方向に平行な方向に大きく、幅方向と直交する方向に小さくなる異方性を持つ。
【００３０】
以下、ＦＰＣ１１による付加剛性が最大となる方向を第１の方向１３と称し、ユニットメカ１の面内において第１の方向と直交する方向を第２の方向１４と称する。バランサの安定作動のためには、偏重心ディスクを回転させた場合に、ユニットメカ１の面内における振動の軌跡を円形に近くすることが必要である。このためには、ユニットメカ１の面内の任意の２直交方向における並進支持剛性の比を１に近づければよい。
【００３１】
本実施形態では、ＦＰＣ１１のユニットメカ１への取り付け位置および角度を考慮して、ユニットメカ１の面内の任意の２直交方向における並進支持剛性の比を１に近づけるように、防振脚保持機構１２ａ、１２ｂ、１２ｃに保持される防振脚５ａ、５ｂ、５ｃによる防振支持剛性を決めている。
【００３２】
図４は、図３において、防振脚保持機構１２ａ、１２ｂ、１２ｃに保持される防振脚５ａ、５ｂ、５ｃによる防振支持剛性の決めかたを説明するためのメカ系の簡易モデルである。ディスク駆動部３、光ピックアップ４、およびディスク２が搭載されたユニットメカ１を慣性モーメントと質点に置換して、この質量Ｍが重心位置１５に定義されている。面内の運動とこれに垂直な方向の運動の連成は小さい場合であり、面内の回転運動に関する慣性モーメントのみを考えている。
【００３３】
図４では重心１５を通り、面内で第１の方向１３に平行な座標軸をｘ軸、第２の方向１４に平行な座標軸をｙ軸としている。面内の防振支持剛性およびＦＰＣ１１による付加剛性は、ばね定数で定義される。これらのばねは、次に示すように、第１の方向１３と第２の方向１４とに分解される。
【００３４】
すなわち、図４に示すように、それぞれ、Ｋａ１（防振脚５ａによる防振支持剛性の第１の方向成分）、Ｋａ２（防振脚５ａによる防振支持剛性の第２の方向成分）、Ｋｂ１（防振脚５ｂによる防振支持剛性の第１の方向成分）、Ｋｂ２（防振脚５ｂによる防振支持剛性の第２の方向成分）、Ｋｃ１（防振脚５ｃによる防振支持剛性の第１の方向成分）、Ｋｃ２（防振脚５ｃによる防振支持剛性の第２の方向成分）、ＫＦ１（ＦＰＣ１１の付加剛性の第１の方向成分）、ＫＦ２（ＦＰＣ１１の付加剛性の第２の方向成分）と表す。
【００３５】
また、重心位置を原点とし、防振脚５ａ、５ｂ、５ｃおよびＦＰＣ１１の取り付け位置の座標をそれぞれ、（Ｘａ、Ｙａ）、（Ｘｂ、Ｙｂ）、（Ｘｃ、Ｙｃ）、（ＸＦ、ＹＦ）とする。重心位置に回転する外力が加わった場合のユニットメカ面内の振動を支配する運動方程式は数１のようにかける。また、数１の剛性マトリクスの各項を数２〜数７に示す。なお、以下の式は、防振脚が３個の場合の式であるが、防振脚の数は３個でなくてもよく、その場合には複数の防振脚の数に対応する項を考慮すればよい。
【００３６】
【数１】
【００３７】
【数２】
【００３８】
【数３】
【００３９】
【数４】
【００４０】
【数５】
【００４１】
【数６】
【００４２】
【数７】
【００４３】
数２を第１の方向１３の並進支持剛性１６（図示せず）、数３を第２の方向１４の並進支持剛性１７（図示せず）、数４を面内の回転支持剛性１８（図示せず）と呼ぶ。本実施形態では、第１の方向１３の並進支持剛性１６（図示せず）と第２の方向１４の並進支持剛性１７（図示せず）の比が、ほぼ１に近くなるように、Ｋａ１、Ｋａ２、Ｋｂ１、Ｋｂ２、Ｋｃ１、Ｋｃ２が決められている。
【００４４】
以下、数１をもとに、回転外力によるユニットメカの振れ回り軌道を求め、本実施形態での防振脚剛性の決め方を詳細に述べる。数１の右辺を０とし、減衰項を略して求められる固有振動数をω１、ω２、ω３および固有ベクトルからなるマトリクスを［Φ］とする。
【００４５】
【数８】
【００４６】
一般化質量マトリクスは以下のようになる。
【数９】
【００４７】
一般化剛性マトリクスは以下のようになる。
【数１０】
【００４８】
レーレー減衰を仮定すると減衰マトリクスは以下のようにかける。
【数１１】
【００４９】
減衰マトリクスも対角化される。
【数１２】
【００５０】
【数１３】
【００５１】
【数１４】
【００５２】
また、一般化力は以下のようにかける。
【数１５】
【００５３】
【数１６】
【００５４】
運動方程式は非連成化されて、以下モーダル方程式になる。
【数１７】
【００５５】
各モードの一般化変位は、過渡的な項を省略すると次のようにかける。
【数１８】
【００５６】
【数１９】
【００５７】
【数２０】
【００５８】
実空間での変位は以下の変換を施す。
【数２１】
【００５９】
【数２２】
【００６０】
【数２３】
【００６１】
【数２４】
【００６２】
【数２５】
【００６３】
重心では以下の式で表される楕円軌道を描く。
【数２６】
【００６４】
楕円の短径と長径の比は以下のようにかける。
【数２７】
【００６５】
本発明では、ユニットメカ１の振れ回り軌道を円形化に近づけることを目的としており、数２７を１に近づけることが必要となる。そのためには、数２８を０に近づける必要がある。
【００６６】
【数２８】
【００６７】
本実施形態の防振脚剛性の決め方を説明するにあたり、ＦＰＣ１１による付加剛性と防振脚５および防振脚保持機構１２による防振支持剛性とから決まるユニットメカ１の回転支持中心１９（図示せず）と、重心１５とが一致している場合を考える。数１の並進運動と回転運動とが非連成化されるため、数２９に示す面内の並進運動のみを考えればよい。
【００６８】
【数２９】
【００６９】
数２９のωが、例えば（Ｋ１１/Ｍ）１ / ２ であった場合に、数２８を０に近づける条件は、数３０を０に近づける条件に書き直すことができる。
【数３０】
【００７０】
数３０を０に近づけるには、第１の方向の並進支持剛性１６（Ｋ１１）と第２の方向の並進支持剛性１７（Ｋ２２）を近づけ、ζ１をζ２に近づけ、ζ１を大きくすればよい。すなわち、数３０を０に近づけ、数２７を１に近づけるように、各防振脚５ａ、５ｂ、５ｃおよび防振脚保持機構１２ａ、１２ｂ、１２ｃからなる防振支持剛性を決めればよい。
【００７１】
図５には、並進支持剛性比、減衰比をかえて数２７により求めた楕円軌道の短径と長径の比２０を示す。楕円軌道の短径と長径の比２０は、並進支持剛性比、減衰比に依存し、並進支持剛性比が１であれば１となる。楕円軌道の短径と長径の比２０の許容範囲は、バランサの性能等に依存するが、概ね０.７以上であることが望ましい。
【００７２】
本実施形態では、並進支持剛性の比を、弾性体の減衰比に応じて次のようにする必要がある。ゴム材の弾性体の減衰比が０.１ならば、並進支持剛性の比を０.９３以上１.０８以下、減衰比が０.２ならば０.９以上１１以下、減衰比が０.３ならば０.８３以上１.２以下。
【００７３】
すなわち、図３におけるＦＰＣ１１の剛性が固定で第１の方向１３に大きく第２の方向１４に小さければ、防振脚５ａ、５ｂ、５ｃおよび防振脚保持機構１２ａ、１２ｂ、１２ｃによる防振支持剛性は、並進支持剛性が１に近づくように第１の方向１３に小さく、第２の方向１４に大きくなるように決めればよい。
【００７４】
例えば、剛性に異方性を持つ防振脚５を用いて、その剛性の最大となる方向を第２の方向１４と平行になるようにユニットメカ１へ装着してもよい。異方性を持つ防振脚は、例えば、剛性を大きくしたい方向の厚みを大きくする、補強材を入れるなどの方法により製作することができる。
【００７５】
本実施形態によれば、偏重心ディスクを使用したときに、ユニットメカの面内振れまわり振動の軌跡を円形に近くできる。このため、バランサの安定作動が可能となり、ディスク回転の高速化が達成できる。
【００７６】
図６に、図１に示す防振構造に用いる防振脚および支持方法の一実施形態の水平断面図を示す。防振脚５は弾性材、例えばゴム材などで構成され、剛性に異方性を持っている。さらに、防振脚保持機構１２に取り付ける際に参照できるように、防振脚取り付け方向指定手段２１としての溝が設けられている。
【００７７】
防振脚取り付け方向指定手段２１は、突起、切り欠き、印刷等による表示などでもよい。この防振脚取り付け方向指定手段２１は、剛性が最大となる方向、剛性が最小となる方向など、防振脚取り付けの際に防振支持剛性を大きくしたい方向と防振脚５の最大剛性方向が一致するように参照できればよい。
【００７８】
本実施形態によると、剛性に異方性を持つ防振脚５をユニットメカ１（図示せず）に取り付ける際に、防振脚取り付け方向指定手段２１が参照できるため、的確な方向にセットすることが可能となる。剛性に異方性を持つ防振脚を積極的に利用でき、組み立て時の作業の煩雑化を避けることができるという効果があるとともに、ユニットメカの面内ふれまわり軌道を円形化でき、したがって、バランサの安定作動を可能にし、ディスク回転の高速化が図られる。
【００７９】
図７は、図１に示す防振構造に用いる防振支持方法の一実施形態を示す。防振脚５ａ、５ｂ、５ｃは、例えば、円筒形を基本として、母線方向の中央にくびれを有し、ゴム材などで構成されている。本実施形態では、防振脚５そのものの剛性は、方向による異方性をもつものではなく、その支持方法により異方性を持たせるものである。
【００８０】
これを、実現するために、ユニットメカ１に設けられる防振脚保持機構１２には、防振脚５ａ、５ｂ、および５ｃを装着するための円形の装着孔２２を設け、装着孔２２には防振脚の挿脱口２３を設け、さらに、防振脚５の挿脱口２３の開口方向を、第１の方向１３と平行にしている。
【００８１】
防振脚５の側面は、挿脱口２３を除いて装着孔２２にすきまなく接し、装着孔２２は防振脚５の断面よりもやや小さ目であることが望ましい。なお、防振脚５の数は３個でなくてかまわない。また、全ての防振脚５の挿脱口２３の開口方向を、第１の方向１２と平行にする必要はない。
【００８２】
本実施形態によれば、挿脱口２３の開口方向では、挿脱口２３の開口により防振脚５の拘束が、挿脱口２３の開口方向と直交する方向より弱くなるために、挿脱口２３の開口方向の防振脚５の支持剛性を低下させ、第１の方向１３と平行な方向の防振支持剛性を、第２の方向１４に平行な方向の防振支持剛性より小さくできる。
【００８３】
装着孔２２は防振脚５の断面よりもやや小さ目であり、防振脚５はやや圧縮されて取り付けられていれば、面内での任意の方向の荷重が加わっても防振脚の断面の変形が拘束されるため、挿脱口２３を除いて防振脚５と防振脚保持機構１２とがすきまなく接して、挿脱口２３の開口方向以外に防振脚５の拘束が弱まる位置をなくすことができる。このため、挿脱口２３の開口方向による防振支持剛性を効果的に低下させることができる。
【００８４】
本実施形態によれば、偏重心ディスクの使用時に、バランサの安定作動が可能となり、ディスク回転の高速化が達成できる。さらに、一般的に使用される防振脚を用いることができるため、コスト低減が図られるという効果がある。
【００８５】
図８は、図１に示す防振構造に用いる防振脚５の一実施形態を示す。防振脚５の底面２４または上面２５において、アンダーカバー７（図８には図示せず）およびトレー６（図８には図示せず）に接触する面の幅が、それぞれ第１の方向１３に狭く、第２の方向１４に広くしてある。
【００８６】
図８（ａ）は、底面２４または上面２５に接する面の幅が、第１の方向１３に狭く、第２の方向１４に広くなるように、例えば低摩擦部材２６を塗布あるいは貼り付けてある。図８（ｂ）は、底面２４または上面２５のアンダーカバー７およびトレー６に接する面が、第１の方向１３に狭く、第２の方向に広くなるように、傾斜を設けて傾斜部分２７を非接触としてある。また、防振脚５には防振脚取り付け方向指定手段２１（図８には図示せず）が付加されていてもよい。
【００８７】
本実施形態によると、防振脚５の第１の方向１３の接触面積の幅を狭くすることにより、防振脚５の境界条件が第１の方向に回転支持に近くなり防振脚５の第１の方向１３の剛性を、防振脚５の第２の方向１４の剛性より小さくできる。数３１は両端が固定された長さｌで、曲げ剛性ＥＪのはりの中央に、横載荷した場合の剛性を、数３２には同様の剛性を両端支持はりについて示す。
【００８８】
【数３１】
【００８９】
【数３２】
【００９０】
数３１と数３２の剛性比は４となっている。本実施形態での固定条件は、固定と支持の中間的な状態となるために、数３１と数３２の比ほどの剛性変化の効果は望めないが、防振支持剛性の異方性の実現の効果は期待できる。本実施形態によると、偏重心ディスク使用時にバランサの安定作動が可能となり、ディスク回転の高速化が達成できる効果がある。
【００９１】
次に、図１に示すディスク装置に適用できる本発明の他の実施形態について図９により説明する。本実施形態の説明のために、図３を用いて前述した数１から数２７を引用する。数１において並進剛性比が１、すなわち、Ｋ１１＝Ｋ２２であるが、重心１５と回転支持中心１９（図示せず）が、距離ｓだけ離れている場合を考える。
【００９２】
図９は、Ｒを（Ｉ/Ｍ）１ / ２ より求める等価回転半径とし、減衰比が、０.１、０.２、０.３の場合のｓ/Ｒと、楕円軌道の短径と長径の比２０の関係を数２７により求めて示す。なお、図９では、Ｉ/Ｍ が１０００、（Ｋ３３/Ｉ）/（Ｋ１１/Ｍ）が２.２５の場合である。図示しないが、Ｉ/Ｍ を変えた場合も、他の条件が同じであれば、ｓ/Ｒと楕円軌道の短径と長径の比２０は同じである。
【００９３】
ｓ/Ｒが小さい場合は、楕円軌道の短径と長径の比が１に近づき、ユニットメカ１の振れまわり軌道が円形化される。本実施形態では、図１に示すディスク装置において、防振脚５および防振脚保持機構１２によるユニットメカ１の面内における回転支持中心１９（図示せず）と、重心１５（図示せず）とがおおむね一致するよう、防振支持剛性および減衰を決めている。本実施形態によると偏重心ディスク使用時にバランサの安定作動が可能となり、ディスク回転の高速化が達成できる効果がある。
【００９４】
次に、上記のように、防振脚５および防振脚保持機構１２によるユニットメカ１の面内における回転支持中心１９（図示せず）と、重心１５とをおおむね一致させるような防振支持剛性の決めかたを、図３を用いて前述した数１から数２７を引用して説明する。重心の座標を（Ｘｇ、Ｙｇ）、回転支持中心１９の座標を（Ｘｓ、Ｙｓ）とすると、（Ｘｓ、Ｙｓ）は以下の式で表される。
【００９５】
【数３３】
【００９６】
【数３４】
【００９７】
回転支持中心１９（図示せず）を重心１５に近づけるには、Ｋ１３およびＫ２３を０に近づける必要がある。Ｋ１３は、例えば数５で表される場合に、ＫＦ１、ＹＦが固定であれば、Ｙａ、Ｙｂ、Ｙｃのうち、Ｙｓと異なる符号の防振脚５についての第１の方向１３の防振支持剛性を大きし、符号の同じ防振脚５についての第１の方向１３の防振支持剛性を小さくすればよい。
【００９８】
Ｋ２３は、例えば数６で表される場合に、ＫＦ２、ＸＦが固定であれば、Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃのうち、Ｘｓと異なる符号の防振脚５についての第２の方向１４の防振支持剛性を大きくし、符号の同じ防振脚５についての第２の方向１４の防振支持剛性剛性を小さくすればよい。
【００９９】
このような変更を行っても、Ｋ１１とＫ２２の比はかわらないため、あらかじめＫ１１とＫ２２の比が１になるように各防振脚の剛性を決めておき、さらに本実施形態に示すように防振脚５の取り付け位置ごとに防振支持剛性をかえればよい。本実施形態によると偏重心ディスク使用時にバランサの安定作動が可能となり、ディスク回転の高速化が達成できる効果がある。
【０１００】
さらに、図１のディスク装置に適用できる本発明の他の実施形態について説明するために、図３を用いて前述した数１から数２７を引用する。数１において並進支持剛性比が１、すなわちＫ１１＝Ｋ２２であるが、重心１５と回転支持中心１９（図示せず）が距離ｓだけ離れている場合を考える。
【０１０１】
Ｒを（Ｉ/Ｍ）１ / ２ より求める等価回転半径とし、減衰比が０.２、ｓ/Ｒが０.１、０.２５、０.５の場合の（Ｋ３３/Ｉ）/（Ｋ１１/Ｍ）と楕円軌道の短径と長径の比２０の関係を図１０に示す。なお、図示しないが、Ｉ/Ｍを変えた場合でも、他の条件が同じであれば（Ｋ３３/Ｉ）/（Ｋ１１/Ｍ）と楕円軌道の短径と長径の比２０は同じである。
【０１０２】
図より、ｓ/Ｒが一定の条件下では、（Ｋ３３/Ｉ）/（Ｋ１１/Ｍ）が大きくなれば、楕円軌道の短径と長径の比が１に近づき、ユニットメカ１の振れまわり軌道が円形化されることがわかる。本実施形態では、図１に示すディスク装置において、防振脚５および防振脚保持機構１２によるユニットメカ１の面内における回転支持剛性と慣性モーメントの比が、並進支持剛性と質量の比より大きくし、数２７で示す楕円軌道の短径と長径の比をおおむね１に近づけている。
【０１０３】
並進支持剛性の比をおおむね１に保持したまま、回転支持剛性のみを大きくするためには、重心との距離の大きい防振脚５の防振支持剛性を大きくし、重心との距離の近い防振脚の防振支持剛性を小さくしている。本実施形態によると偏重心ディスク使用時にバランサの安定作動が可能となり、ディスク回転の高速化が達成できる効果がある。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明によると、ディスク装置において、偏重心ディスク使用時のバランサによる偏重心補正のために必要となる、ユニットメカの面内振動軌跡の円形化を図ることができ、ディスク回転の安定化および高速化が可能となる。
【０１０５】
また、本発明によると、剛性異方性を持つ防振脚使用時にも、組み立ての煩雑化を避けることができ、合理化する効果がある。さらに、本発明によると、複数用いる防振脚の材質および形状を変えることなく、ユニットメカの面内振動軌跡の円形化を図ることができ、一般的に使用される防振脚を用いることができるため、コスト低減の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を説明する全体構造図である。
【図２】ＦＰＣの収納時の概略を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態のユニットメカ周辺のメカ系構成図である。
【図４】本発明の一実施形態をの防振脚およびＦＰＣによる付加剛性を含めたメカ系の簡易モデル図である。
【図５】並進支持剛性比と偏重心ディスク使用時のユニットメカの面内の振れまわり軌道の短径と長径の比を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態における防振脚と防振脚保持機構の水平断面図である。
【図７】本発明の一実施形態における防振支持方法を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態における防振脚を示す図である。
【図９】回転支持中心と等価回転半径との比と偏重心ディスク使用時のユニットメカの面内の振れまわり軌道の短径と長径の比を示す図である。
【図１０】並進支持剛性と質量との比に対する回転支持剛性と慣性モーメントとの比と偏重心ディスク使用時のユニットメカの面内の振れまわり軌道の短径と長径の比を示す図である。
【符号の説明】
１ ユニットメカ
２ ディスク
３ ディスク駆動部
４ 光ピックアップ
５ 防振脚
６ トレー
７ アンダーカバー
８ トップカバー
９ ボトムケース
１０ 装置制御基盤
１１ ＦＰＣ
１２ 防振脚保持機構
１３ ＦＰＣによる付加剛性が最大となる第１の方向
１４ 第１の方向に直交する第２の方向
１５ 重心
１６ 第１の方向１３の並進支持剛性
１７ 第１の方向１４の並進支持剛性
１８ 面内での回転支持剛性
１９ 面内での回転支持中心
２０ 振れまわり軌道の短径と長径の比
２１ 防振脚取り付け方向指定手段
２２ 装着孔
２３ 挿脱口
２４ 防振脚上面
２５ 防振脚底面
２６ 低摩擦部材
２７ 傾斜
【発明の属する技術分野】
本発明は、円盤状の記録媒体（ディスク）を高速で回転し、情報の記録再生を行うディスク装置に係り、特に、偏重心を有するディスクの回転時の不釣り合い力を受けて励振されるユニットメカの防振構造を備えたディスク装置に関する。なお、以下では光ディスク装置を例に説明するが、本発明思想は磁気ディスク装置にも適用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
円盤状の記録媒体から情報の読み取りあるいは書き込みをするディスク装置、例えば、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等では、ディスク回転駆動装置と光ピックアップとが搭載されるユニットメカを、弾性材で構成される防振脚を用いて支持することにより、装置外部からの振動を内部に伝えないような構造をとっている。
【０００３】
ディスク装置において、ディスクに偏重心が有る場合には、ディスク回転による不釣り合い力が、ユニットメカを励振するため、ディスクの記録面と平行な方向のユニットメカの振動応答が大きくなり、記録読み取りあるいは書き込みのエラーが発生する場合がある。
【０００４】
従来は、例えば特開平１０−０８３６２２号公報記載のように、流体または球体の遠心力を利用するバランサを用いてディスク偏重心を補正していた。このバランサ使用時は、ユニットメカを支持する弾性材の剛性を柔らかくして、ディスクの記録面と平行な面内の振動における弾性材とユニットメカとからなる系の固有振動数を、ディスク回転の振動数以下となるようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術で使用されるバランサは、バランサ内部に収納される流体または球体が、偏重心ディスクを回転させたときのディスク中心軸の振れまわりに対して反対の方向に移動することにより、ディスク偏重心を補正している。このバランサを正常に動作させるためには、ディスクの記録面と平行な面内における弾性材およびユニットメカからなる系の振動の軌道を、できるだけ円形に近づけることが望ましいことが知られている。
【０００６】
ディスクの偏重心をＭ’ 、回転中心からの距離をＲとすると、角振動数ωでディスク回転時に回転軸を介してユニットメカに加わる外力は、Ｍ’Ｒω２と表される。同様に、バランサ内部の流体または球体の質量をｍ、回転中心からの距離をｒとすると、これらからユニットメカに加わる外力は、ｍｒω２と表される。
【０００７】
Ｍ’Ｒω２とｍｒω２とが同じ大きさで、回転中心を介して反対の方向に作用すれば、ディスク回転による不釣り合い力がバランサにより相殺される。ユニットメカの振れまわり軌道が円形でなくなると、Ｒやｒが位置によって値が変わるため、釣り合いがとりにくくなるので円形化は必要である。
【０００８】
近年、ノート型パソコンへの搭載などのために、薄型のディスク装置が開発されている。薄型のディスク装置は、上記の従来技術の主な適用先であるやや厚みの大きいハーフハイト型のディスク装置と比べて、軽量化および薄型化されている。
【０００９】
しかし、装置は軽量化されても、ディスク偏重心による振れまわり外力は回転数が同じであれば同じであり、薄型のディスク装置は、より振れやすい構造となっている。薄型のディスク装置についても、上記従来技術で提案されるバランサを使用でき、弾性材とユニットメカからなる系の固有振動数とディスク回転数との関係の必要条件から、軽量なユニットメカをハーフハイト型よりさらに柔らかい弾性材で支持することになる。
【００１０】
薄型ディスク装置では、ユニットメカに接続されるフレキシブルプリント基盤（以下、ＦＰＣとも称す）の付加剛性が、ユニットメカを支持する弾性材の剛性と比べて、有意な大きさとなる場合がある。このため、弾性材による支持中心をユニットメカの重心近くとしても、ＦＰＣによる付加剛性により支持中心が重心と離れてしまうことになる。
【００１１】
さらに、ＦＰＣによる付加剛性が、ＦＰＣの取り付け状態や形状に依存して剛性異方性を持つため、加振力が一定であっても、加振する方向に依存してユニットメカの応答振幅が変化する。このため、偏重心ディスクを使用する際に、ユニットメカのディスクの記録面と平行な面内における振動軌跡が、円形でなくなるために、バランサが機能しなくなる場合がある。
【００１２】
本発明の目的は、ディスク偏重心の補正に使用されるバランサの安定化を図るための支持構造を提供し、装置の薄型化および軽量化された場合にも、ディスク回転の高速化が可能なディスク装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、ディスクの情報を記録再生する記録再生手段と、前記ディスクの偏重心を補正するバランサを備えたディスク回転駆動手段とが搭載されたユニットメカと、前記ユニットメカに接続されたＦＰＣとを有してなり、前記ユニットメカは、防振手段を介してベースに支持され、前記ＦＰＣの接続による付加剛性と、前記防振手段の支持による防振支持剛性とが付加されるディスク装置において、前記防振手段による防振支持剛性は、前記ＦＰＣによる付加剛性と、前記防振支持剛性とから決まるディスク記録面に平行な面内で直交する２方向における並進支持剛性の比が、ほぼ１に設定されるものとし、前記防振手段は、３個以上の防振脚および防振脚保持機構からなり、前記防振支持剛性は、前記フレキシブルプリント基盤と前記ユニットメカとの接続部の幅に対し、平行な方向に小さく、直交する方向に大きいことを特徴とするものである。
【００１４】
つまり、ディスク回転駆動装置および光ピックアップが搭載されるユニットメカと、ユニットメカを防振手段（３個以上の防振脚および防振脚保持機構）を介して支持するベースと、ディスクの回転動作および情報の読み書きを制御する装置制御基盤と、ユニットメカと装置制御基盤とをつなぐ帯状のＦＰＣとから構成される光ディスク装置であって、ディスク回転駆動装置にはバランサを備え、ＦＰＣによるユニットメカへの付加剛性と、防振手段によるユニットメカの防振支持剛性とから決まる、ディスク記録面と平行な面内でのユニットメカの直交する任意の２方向における並進支持剛性の比を、ほぼ１に近づけるように、防振支持剛性を決める。
【００１５】
そして、ＦＰＣの取り付けによるユニットメカへの付加剛性が、記録媒体の記録面と平行な面内において最大となる方向を第１の方向とし、記録媒体の記録面と平行な面内において第１の方向に直交する方向を第２の方向として、防振手段によるユニットメカの第１の方向の支持剛性を第２の方向の支持剛性より小さくすることにより達成される。すなわち、防振手段による防振支持剛性を、ＦＰＣとユニットメカとの接続部の幅に対し、平行な方向に小さく、直交する方向に大きくすることにより、上記目的を達成できる。
【００１６】
具体的には、防振脚保持機構に取り付ける際に参照できる防振脚取り付け方向指定手段が付加された、剛性異方性を持つ防振脚を用いることが考えられる。あるいは、防振脚保持機構は防振脚の装着孔を具備し、装着孔は付加剛性が最大となる第１の方向に開口する防振脚の挿脱口を設けることが考えられる。さらに、防振脚とベースとの接触面の幅は、第１の方向に狭くすることが考えられる。
【００１７】
さらに上記目的は、並進支持剛性の比を、おおむね１に保持したまま、防振支持剛性およびＦＰＣの付加剛性による面内でのユニットメカの回転支持中心と、ユニットメカの重心とを近づけるように、防振支持剛性を決めることにより達成される。
【００１８】
これは、ＦＰＣの取り付けによるユニットメカへの付加剛性が、記録媒体の記録面と平行な面内において最大となる方向を第１の方向とし、記録媒体の記録面と平行な面内において第１の方向に直交する方向を第２の方向として、防振手段によるユニットメカの第１の方向の支持剛性を第２の方向の支持剛性より小さくして、並進支持剛性の比をおおむね１に近づけ、かつ、ユニットメカの重心をとおり面内において第１の方向と平行な座標軸をｘ軸、重心をとおり面内において第２の方向と平行な座標軸をｙ軸とし、ｘ軸をはさんで回転支持中心と反対の象限にある防振手段の第１の方向の防振支持剛性を大きくし、ｘ軸に関して回転支持中心と同一の象限にある防振手段の第１の方向の防振支持剛性を小さくし、ｙ軸をはさんで回転支持中心と反対の象限にある防振手段の第２の方向の防振支持剛性を大きくし、ｙ軸に関して回転支持中心と同一の象限にある防振手段の第２の方向の防振支持剛性を小さくする構成でもよい。
【００１９】
あるいは、上記目的は、並進支持剛性の比をおおむね１に保持したままで、防振支持手段およびＦＰＣにより付加される前記面内でのユニットメカの回転支持剛性と、ユニットメカの慣性モーメントの比を、ユニットメカの並進支持剛性と質量の比より大きくするように防振支持剛性を決めることにより達成される。
【００２０】
これを実現するには、並進支持剛性の比をおおむね１に保持したままで、ユニットメカの重心から距離のはなれた位置に取り付けられる防振脚および防振脚保持機構の防振支持剛性を大きくし、重心から距離の近い位置に取り付けられる防振脚および防振脚保持機構の防振支持剛性を小さくする方法が考えられる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である薄型ディスク装置の全体構造図を示したものである。図１において、ユニットメカ１にはディスク２を回転させるためのディスク駆動部３およびディスク２の情報を読みとるための光ピックアップ４が搭載される。
【００２２】
ユニットメカ１の防振手段は防振脚および防振脚保持機構から構成され、弾性材で構成される防振脚５ａ、５ｂ、５ｃは、防振脚保持機構１２ａ、１２ｂ、１２ｃ（図示せず）によりユニットメカ１に保持され、ユニットメカ１は、防振脚５ａ、５ｂ、５ｃを介してトレー６およびアンダーカバー７に支持される。弾性材は、例えばゴム製の防振動脚などを用いることができる。
【００２３】
ディスク１をトレー６に載せる際には、トレー６、ユニットメカ１、およびアンダーカバー７はディスク装置から一体となって繰り出される。以下、トレー６、ユニットメカ１およびアンダーカバー７から構成される部分を引出部と呼ぶ。パソコン等に組み込まれるディスク装置の固定部分は、主に、装置の露出をトレー上面から保護するトップカバー８と、下面から保護するボトムケース９、およびパソコン等から電流および信号を取り込むための装置制御基盤１０から構成される。
【００２４】
以下、トップカバー８、ボトムケース９および装置制御基盤１０から構成される部分を固定部と呼ぶ。また、装置制御基盤１０とユニットメカ１はＦＰＣ１１により連結される。ＦＰＣ１１は帯状であり、一端が装置制御基盤１０に連結され、他端１１ａがユニットメカ端部１ａに連結されている（図で分離して表示してある）。ディスク駆動部３には、バランサが内蔵されていてもよいし、外付けで回転時にバランサが合体するものであってもよい。
【００２５】
ディスク２の情報の読み込みあるいは書き込みは、引出部が固定部の内部に収納された状態で行われる。パソコン等の外部の電流および信号供給源からの指示が、装置制御基盤１０、ＦＰＣ１１を介してユニットメカ１上のディスク駆動部３を動作させ、ディスク２を回転させる。
【００２６】
図２は、引出部が、固定部の内部に収納された状態での断面図の一例であり、ＦＰＣ１１が、ユニットメカ１への取り付け位置で半円弧状に湾曲し、さらに、アンダーカバー７とボトムケース９の狭い間隙にはさまれている。このように、ＦＰＣ１１の動きが拘束されているために、ユニットメカ１が振れまわった場合に、ユニットメカ１に対して大きい付加剛性として作用する。
【００２７】
図３は、図１におけるディスク駆動部３、光ピックアップ４、およびこれらを搭載するユニットメカ１、弾性材で構成され、ユニットメカ１に防振脚保持機構１２ａ、１２ｂ、１２ｃにより保持される防振脚５ａ、５ｂ、５ｃ、およびＦＰＣ１１のメカ構成を示したものである。
【００２８】
防振脚は例えばゴム材で構成され、また、図３には３個図示してあるが、３個以上であればよい。ディスク駆動部３には、バランサが内蔵されていてもよいし、外付けされていて回転時に合体するものでもよい。また、ＦＰＣ１１は、ユニットメカ１への取り付け位置で半円弧状に湾曲している。
【００２９】
偏重心ディスクを回転させた場合には、ユニットメカ１はディスク記録面と平行な面内において、ディスク不釣り合い力により強制加振される。以下、ディスク記録面と平行な面内を単に面内と表す。ユニットメカ１の面内の支持剛性は、防振脚保持機構１２ａ、１２ｂ、１２ｃに保持される防振脚５ａ、５ｂ、５ｃによる防振支持剛性、および、ＦＰＣ１１の付加剛性によるものとなる。ＦＰＣ１１による付加剛性は、例えば、ＦＰＣ１１の幅方向に平行な方向に大きく、幅方向と直交する方向に小さくなる異方性を持つ。
【００３０】
以下、ＦＰＣ１１による付加剛性が最大となる方向を第１の方向１３と称し、ユニットメカ１の面内において第１の方向と直交する方向を第２の方向１４と称する。バランサの安定作動のためには、偏重心ディスクを回転させた場合に、ユニットメカ１の面内における振動の軌跡を円形に近くすることが必要である。このためには、ユニットメカ１の面内の任意の２直交方向における並進支持剛性の比を１に近づければよい。
【００３１】
本実施形態では、ＦＰＣ１１のユニットメカ１への取り付け位置および角度を考慮して、ユニットメカ１の面内の任意の２直交方向における並進支持剛性の比を１に近づけるように、防振脚保持機構１２ａ、１２ｂ、１２ｃに保持される防振脚５ａ、５ｂ、５ｃによる防振支持剛性を決めている。
【００３２】
図４は、図３において、防振脚保持機構１２ａ、１２ｂ、１２ｃに保持される防振脚５ａ、５ｂ、５ｃによる防振支持剛性の決めかたを説明するためのメカ系の簡易モデルである。ディスク駆動部３、光ピックアップ４、およびディスク２が搭載されたユニットメカ１を慣性モーメントと質点に置換して、この質量Ｍが重心位置１５に定義されている。面内の運動とこれに垂直な方向の運動の連成は小さい場合であり、面内の回転運動に関する慣性モーメントのみを考えている。
【００３３】
図４では重心１５を通り、面内で第１の方向１３に平行な座標軸をｘ軸、第２の方向１４に平行な座標軸をｙ軸としている。面内の防振支持剛性およびＦＰＣ１１による付加剛性は、ばね定数で定義される。これらのばねは、次に示すように、第１の方向１３と第２の方向１４とに分解される。
【００３４】
すなわち、図４に示すように、それぞれ、Ｋａ１（防振脚５ａによる防振支持剛性の第１の方向成分）、Ｋａ２（防振脚５ａによる防振支持剛性の第２の方向成分）、Ｋｂ１（防振脚５ｂによる防振支持剛性の第１の方向成分）、Ｋｂ２（防振脚５ｂによる防振支持剛性の第２の方向成分）、Ｋｃ１（防振脚５ｃによる防振支持剛性の第１の方向成分）、Ｋｃ２（防振脚５ｃによる防振支持剛性の第２の方向成分）、ＫＦ１（ＦＰＣ１１の付加剛性の第１の方向成分）、ＫＦ２（ＦＰＣ１１の付加剛性の第２の方向成分）と表す。
【００３５】
また、重心位置を原点とし、防振脚５ａ、５ｂ、５ｃおよびＦＰＣ１１の取り付け位置の座標をそれぞれ、（Ｘａ、Ｙａ）、（Ｘｂ、Ｙｂ）、（Ｘｃ、Ｙｃ）、（ＸＦ、ＹＦ）とする。重心位置に回転する外力が加わった場合のユニットメカ面内の振動を支配する運動方程式は数１のようにかける。また、数１の剛性マトリクスの各項を数２〜数７に示す。なお、以下の式は、防振脚が３個の場合の式であるが、防振脚の数は３個でなくてもよく、その場合には複数の防振脚の数に対応する項を考慮すればよい。
【００３６】
【数１】
【数２】
【数３】
【数４】
【数５】
【数６】
【数７】
数２を第１の方向１３の並進支持剛性１６（図示せず）、数３を第２の方向１４の並進支持剛性１７（図示せず）、数４を面内の回転支持剛性１８（図示せず）と呼ぶ。本実施形態では、第１の方向１３の並進支持剛性１６（図示せず）と第２の方向１４の並進支持剛性１７（図示せず）の比が、ほぼ１に近くなるように、Ｋａ１、Ｋａ２、Ｋｂ１、Ｋｂ２、Ｋｃ１、Ｋｃ２が決められている。
【００４４】
以下、数１をもとに、回転外力によるユニットメカの振れ回り軌道を求め、本実施形態での防振脚剛性の決め方を詳細に述べる。数１の右辺を０とし、減衰項を略して求められる固有振動数をω１、ω２、ω３および固有ベクトルからなるマトリクスを［Φ］とする。
【００４５】
【数８】
一般化質量マトリクスは以下のようになる。
【数９】
一般化剛性マトリクスは以下のようになる。
【数１０】
レーレー減衰を仮定すると減衰マトリクスは以下のようにかける。
【数１１】
減衰マトリクスも対角化される。
【数１２】
【数１３】
【数１４】
また、一般化力は以下のようにかける。
【数１５】
【数１６】
運動方程式は非連成化されて、以下モーダル方程式になる。
【数１７】
各モードの一般化変位は、過渡的な項を省略すると次のようにかける。
【数１８】
【数１９】
【数２０】
実空間での変位は以下の変換を施す。
【数２１】
【数２２】
【数２３】
【数２４】
【数２５】
重心では以下の式で表される楕円軌道を描く。
【数２６】
楕円の短径と長径の比は以下のようにかける。
【数２７】
本発明では、ユニットメカ１の振れ回り軌道を円形化に近づけることを目的としており、数２７を１に近づけることが必要となる。そのためには、数２８を０に近づける必要がある。
【００６６】
【数２８】
本実施形態の防振脚剛性の決め方を説明するにあたり、ＦＰＣ１１による付加剛性と防振脚５および防振脚保持機構１２による防振支持剛性とから決まるユニットメカ１の回転支持中心１９（図示せず）と、重心１５とが一致している場合を考える。数１の並進運動と回転運動とが非連成化されるため、数２９に示す面内の並進運動のみを考えればよい。
【００６８】
【数２９】
数２９のωが、例えば（Ｋ１１/Ｍ）１ / ２ であった場合に、数２８を０に近づける条件は、数３０を０に近づける条件に書き直すことができる。
【数３０】
数３０を０に近づけるには、第１の方向の並進支持剛性１６（Ｋ１１）と第２の方向の並進支持剛性１７（Ｋ２２）を近づけ、ζ１をζ２に近づけ、ζ１を大きくすればよい。すなわち、数３０を０に近づけ、数２７を１に近づけるように、各防振脚５ａ、５ｂ、５ｃおよび防振脚保持機構１２ａ、１２ｂ、１２ｃからなる防振支持剛性を決めればよい。
【００７１】
図５には、並進支持剛性比、減衰比をかえて数２７により求めた楕円軌道の短径と長径の比２０を示す。楕円軌道の短径と長径の比２０は、並進支持剛性比、減衰比に依存し、並進支持剛性比が１であれば１となる。楕円軌道の短径と長径の比２０の許容範囲は、バランサの性能等に依存するが、概ね０.７以上であることが望ましい。
【００７２】
本実施形態では、並進支持剛性の比を、弾性体の減衰比に応じて次のようにする必要がある。ゴム材の弾性体の減衰比が０.１ならば、並進支持剛性の比を０.９３以上１.０８以下、減衰比が０.２ならば０.９以上１１以下、減衰比が０.３ならば０.８３以上１.２以下。
【００７３】
すなわち、図３におけるＦＰＣ１１の剛性が固定で第１の方向１３に大きく第２の方向１４に小さければ、防振脚５ａ、５ｂ、５ｃおよび防振脚保持機構１２ａ、１２ｂ、１２ｃによる防振支持剛性は、並進支持剛性が１に近づくように第１の方向１３に小さく、第２の方向１４に大きくなるように決めればよい。
【００７４】
例えば、剛性に異方性を持つ防振脚５を用いて、その剛性の最大となる方向を第２の方向１４と平行になるようにユニットメカ１へ装着してもよい。異方性を持つ防振脚は、例えば、剛性を大きくしたい方向の厚みを大きくする、補強材を入れるなどの方法により製作することができる。
【００７５】
本実施形態によれば、偏重心ディスクを使用したときに、ユニットメカの面内振れまわり振動の軌跡を円形に近くできる。このため、バランサの安定作動が可能となり、ディスク回転の高速化が達成できる。
【００７６】
図６に、図１に示す防振構造に用いる防振脚および支持方法の一実施形態の水平断面図を示す。防振脚５は弾性材、例えばゴム材などで構成され、剛性に異方性を持っている。さらに、防振脚保持機構１２に取り付ける際に参照できるように、防振脚取り付け方向指定手段２１としての溝が設けられている。
【００７７】
防振脚取り付け方向指定手段２１は、突起、切り欠き、印刷等による表示などでもよい。この防振脚取り付け方向指定手段２１は、剛性が最大となる方向、剛性が最小となる方向など、防振脚取り付けの際に防振支持剛性を大きくしたい方向と防振脚５の最大剛性方向が一致するように参照できればよい。
【００７８】
本実施形態によると、剛性に異方性を持つ防振脚５をユニットメカ１（図示せず）に取り付ける際に、防振脚取り付け方向指定手段２１が参照できるため、的確な方向にセットすることが可能となる。剛性に異方性を持つ防振脚を積極的に利用でき、組み立て時の作業の煩雑化を避けることができるという効果があるとともに、ユニットメカの面内ふれまわり軌道を円形化でき、したがって、バランサの安定作動を可能にし、ディスク回転の高速化が図られる。
【００７９】
図７は、図１に示す防振構造に用いる防振支持方法の一実施形態を示す。防振脚５ａ、５ｂ、５ｃは、例えば、円筒形を基本として、母線方向の中央にくびれを有し、ゴム材などで構成されている。本実施形態では、防振脚５そのものの剛性は、方向による異方性をもつものではなく、その支持方法により異方性を持たせるものである。
【００８０】
これを、実現するために、ユニットメカ１に設けられる防振脚保持機構１２には、防振脚５ａ、５ｂ、および５ｃを装着するための円形の装着孔２２を設け、装着孔２２には防振脚の挿脱口２３を設け、さらに、防振脚５の挿脱口２３の開口方向を、第１の方向１３と平行にしている。
【００８１】
防振脚５の側面は、挿脱口２３を除いて装着孔２２にすきまなく接し、装着孔２２は防振脚５の断面よりもやや小さ目であることが望ましい。なお、防振脚５の数は３個でなくてかまわない。また、全ての防振脚５の挿脱口２３の開口方向を、第１の方向１２と平行にする必要はない。
【００８２】
本実施形態によれば、挿脱口２３の開口方向では、挿脱口２３の開口により防振脚５の拘束が、挿脱口２３の開口方向と直交する方向より弱くなるために、挿脱口２３の開口方向の防振脚５の支持剛性を低下させ、第１の方向１３と平行な方向の防振支持剛性を、第２の方向１４に平行な方向の防振支持剛性より小さくできる。
【００８３】
装着孔２２は防振脚５の断面よりもやや小さ目であり、防振脚５はやや圧縮されて取り付けられていれば、面内での任意の方向の荷重が加わっても防振脚の断面の変形が拘束されるため、挿脱口２３を除いて防振脚５と防振脚保持機構１２とがすきまなく接して、挿脱口２３の開口方向以外に防振脚５の拘束が弱まる位置をなくすことができる。このため、挿脱口２３の開口方向による防振支持剛性を効果的に低下させることができる。
【００８４】
本実施形態によれば、偏重心ディスクの使用時に、バランサの安定作動が可能となり、ディスク回転の高速化が達成できる。さらに、一般的に使用される防振脚を用いることができるため、コスト低減が図られるという効果がある。
【００８５】
図８は、図１に示す防振構造に用いる防振脚５の一実施形態を示す。防振脚５の底面２４または上面２５において、アンダーカバー７（図８には図示せず）およびトレー６（図８には図示せず）に接触する面の幅が、それぞれ第１の方向１３に狭く、第２の方向１４に広くしてある。
【００８６】
図８（ａ）は、底面２４または上面２５に接する面の幅が、第１の方向１３に狭く、第２の方向１４に広くなるように、例えば低摩擦部材２６を塗布あるいは貼り付けてある。図８（ｂ）は、底面２４または上面２５のアンダーカバー７およびトレー６に接する面が、第１の方向１３に狭く、第２の方向に広くなるように、傾斜を設けて傾斜部分２７を非接触としてある。また、防振脚５には防振脚取り付け方向指定手段２１（図８には図示せず）が付加されていてもよい。
【００８７】
本実施形態によると、防振脚５の第１の方向１３の接触面積の幅を狭くすることにより、防振脚５の境界条件が第１の方向に回転支持に近くなり防振脚５の第１の方向１３の剛性を、防振脚５の第２の方向１４の剛性より小さくできる。数３１は両端が固定された長さｌで、曲げ剛性ＥＪのはりの中央に、横載荷した場合の剛性を、数３２には同様の剛性を両端支持はりについて示す。
【００８８】
【数３１】
【数３２】
数３１と数３２の剛性比は４となっている。本実施形態での固定条件は、固定と支持の中間的な状態となるために、数３１と数３２の比ほどの剛性変化の効果は望めないが、防振支持剛性の異方性の実現の効果は期待できる。本実施形態によると、偏重心ディスク使用時にバランサの安定作動が可能となり、ディスク回転の高速化が達成できる効果がある。
【００９１】
次に、図１に示すディスク装置に適用できる本発明の他の実施形態について図９により説明する。本実施形態の説明のために、図３を用いて前述した数１から数２７を引用する。数１において並進剛性比が１、すなわち、Ｋ１１＝Ｋ２２であるが、重心１５と回転支持中心１９（図示せず）が、距離ｓだけ離れている場合を考える。
【００９２】
図９は、Ｒを（Ｉ/Ｍ）１ / ２ より求める等価回転半径とし、減衰比が、０.１、０.２、０.３の場合のｓ/Ｒと、楕円軌道の短径と長径の比２０の関係を数２７により求めて示す。なお、図９では、Ｉ/Ｍ が１０００、（Ｋ３３/Ｉ）/（Ｋ１１/Ｍ）が２.２５の場合である。図示しないが、Ｉ/Ｍ を変えた場合も、他の条件が同じであれば、ｓ/Ｒと楕円軌道の短径と長径の比２０は同じである。
【００９３】
ｓ/Ｒが小さい場合は、楕円軌道の短径と長径の比が１に近づき、ユニットメカ１の振れまわり軌道が円形化される。本実施形態では、図１に示すディスク装置において、防振脚５および防振脚保持機構１２によるユニットメカ１の面内における回転支持中心１９（図示せず）と、重心１５（図示せず）とがおおむね一致するよう、防振支持剛性および減衰を決めている。本実施形態によると偏重心ディスク使用時にバランサの安定作動が可能となり、ディスク回転の高速化が達成できる効果がある。
【００９４】
次に、上記のように、防振脚５および防振脚保持機構１２によるユニットメカ１の面内における回転支持中心１９（図示せず）と、重心１５とをおおむね一致させるような防振支持剛性の決めかたを、図３を用いて前述した数１から数２７を引用して説明する。重心の座標を（Ｘｇ、Ｙｇ）、回転支持中心１９の座標を（Ｘｓ、Ｙｓ）とすると、（Ｘｓ、Ｙｓ）は以下の式で表される。
【００９５】
【数３３】
【数３４】
回転支持中心１９（図示せず）を重心１５に近づけるには、Ｋ１３およびＫ２３を０に近づける必要がある。Ｋ１３は、例えば数５で表される場合に、ＫＦ１、ＹＦが固定であれば、Ｙａ、Ｙｂ、Ｙｃのうち、Ｙｓと異なる符号の防振脚５についての第１の方向１３の防振支持剛性を大きし、符号の同じ防振脚５についての第１の方向１３の防振支持剛性を小さくすればよい。
【００９８】
Ｋ２３は、例えば数６で表される場合に、ＫＦ２、ＸＦが固定であれば、Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃのうち、Ｘｓと異なる符号の防振脚５についての第２の方向１４の防振支持剛性を大きくし、符号の同じ防振脚５についての第２の方向１４の防振支持剛性剛性を小さくすればよい。
【００９９】
このような変更を行っても、Ｋ１１とＫ２２の比はかわらないため、あらかじめＫ１１とＫ２２の比が１になるように各防振脚の剛性を決めておき、さらに本実施形態に示すように防振脚５の取り付け位置ごとに防振支持剛性をかえればよい。本実施形態によると偏重心ディスク使用時にバランサの安定作動が可能となり、ディスク回転の高速化が達成できる効果がある。
【０１００】
さらに、図１のディスク装置に適用できる本発明の他の実施形態について説明するために、図３を用いて前述した数１から数２７を引用する。数１において並進支持剛性比が１、すなわちＫ１１＝Ｋ２２であるが、重心１５と回転支持中心１９（図示せず）が距離ｓだけ離れている場合を考える。
【０１０１】
Ｒを（Ｉ/Ｍ）１ / ２ より求める等価回転半径とし、減衰比が０.２、ｓ/Ｒが０.１、０.２５、０.５の場合の（Ｋ３３/Ｉ）/（Ｋ１１/Ｍ）と楕円軌道の短径と長径の比２０の関係を図１０に示す。なお、図示しないが、Ｉ/Ｍを変えた場合でも、他の条件が同じであれば（Ｋ３３/Ｉ）/（Ｋ１１/Ｍ）と楕円軌道の短径と長径の比２０は同じである。
【０１０２】
図より、ｓ/Ｒが一定の条件下では、（Ｋ３３/Ｉ）/（Ｋ１１/Ｍ）が大きくなれば、楕円軌道の短径と長径の比が１に近づき、ユニットメカ１の振れまわり軌道が円形化されることがわかる。本実施形態では、図１に示すディスク装置において、防振脚５および防振脚保持機構１２によるユニットメカ１の面内における回転支持剛性と慣性モーメントの比が、並進支持剛性と質量の比より大きくし、数２７で示す楕円軌道の短径と長径の比をおおむね１に近づけている。
【０１０３】
並進支持剛性の比をおおむね１に保持したまま、回転支持剛性のみを大きくするためには、重心との距離の大きい防振脚５の防振支持剛性を大きくし、重心との距離の近い防振脚の防振支持剛性を小さくしている。本実施形態によると偏重心ディスク使用時にバランサの安定作動が可能となり、ディスク回転の高速化が達成できる効果がある。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明によると、ディスク装置において、偏重心ディスク使用時のバランサによる偏重心補正のために必要となる、ユニットメカの面内振動軌跡の円形化を図ることができ、ディスク回転の安定化および高速化が可能となる。
【０１０５】
また、本発明によると、剛性異方性を持つ防振脚使用時にも、組み立ての煩雑化を避けることができ、合理化する効果がある。さらに、本発明によると、複数用いる防振脚の材質および形状を変えることなく、ユニットメカの面内振動軌跡の円形化を図ることができ、一般的に使用される防振脚を用いることができるため、コスト低減の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を説明する全体構造図である。
【図２】ＦＰＣの収納時の概略を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態のユニットメカ周辺のメカ系構成図である。
【図４】本発明の一実施形態をの防振脚およびＦＰＣによる付加剛性を含めたメカ系の簡易モデル図である。
【図５】並進支持剛性比と偏重心ディスク使用時のユニットメカの面内の振れまわり軌道の短径と長径の比を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態における防振脚と防振脚保持機構の水平断面図である。
【図７】本発明の一実施形態における防振支持方法を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態における防振脚を示す図である。
【図９】回転支持中心と等価回転半径との比と偏重心ディスク使用時のユニットメカの面内の振れまわり軌道の短径と長径の比を示す図である。
【図１０】並進支持剛性と質量との比に対する回転支持剛性と慣性モーメントとの比と偏重心ディスク使用時のユニットメカの面内の振れまわり軌道の短径と長径の比を示す図である。
【符号の説明】
１ ユニットメカ
２ ディスク
３ ディスク駆動部
４ 光ピックアップ
５ 防振脚
６ トレー
７ アンダーカバー
８ トップカバー
９ ボトムケース
１０ 装置制御基盤
１１ ＦＰＣ
１２ 防振脚保持機構
１３ ＦＰＣによる付加剛性が最大となる第１の方向
１４ 第１の方向に直交する第２の方向
１５ 重心
１６ 第１の方向１３の並進支持剛性
１７ 第１の方向１４の並進支持剛性
１８ 面内での回転支持剛性
１９ 面内での回転支持中心
２０ 振れまわり軌道の短径と長径の比
２１ 防振脚取り付け方向指定手段
２２ 装着孔
２３ 挿脱口
２４ 防振脚上面
２５ 防振脚底面
２６ 低摩擦部材
２７ 傾斜
Claims (5)
- ディスクの情報を記録再生する記録再生手段と、前記ディスクの偏重心を補正するバランサを備えたディスク回転駆動手段とが搭載されたユニットメカと、前記ユニットメカに接続されたフレキシブルプリント基盤とを有してなり、前記ユニットメカは、防振手段を介してベースに支持され、前記フレキシブルプリント基盤の接続による付加剛性と、前記防振手段の支持による防振支持剛性とが付加されるディスク装置において、
前記防振手段による防振支持剛性は、前記フレキシブルプリント基盤による付加剛性と、前記防振支持剛性とから決まる、ディスク記録面に平行な面内で直交する２方向における並進支持剛性の比が、ほぼ１に設定されるものとし、
前記防振手段は、３個以上の防振脚および防振脚保持機構からなり、前記防振支持剛性は、前記フレキシブルプリント基盤と前記ユニットメカとの接続部の幅に対し、平行な方向に小さく、直交する方向に大きいことを特徴とするディスク装置。 - 前記防振脚は、剛性異方性を有し、前記防振脚保持機構に取り付ける際に、取り付け方向を参照可能な取付方向指定手段を有する請求項１に記載のディスク装置。
- 前記防振脚と前記ベースとの接触面が、前記フレキシブルプリント基盤接続部の幅方向に狭い請求項１に記載のディスク装置。
- ディスクの情報を記録再生する記録再生手段と、前記ディスクの偏重心を補正するバランサを備えたディスク回転駆動手段とが搭載されたユニットメカと、前記ユニットメカに接続されたフレキシブルプリント基盤とを有してなり、前記ユニットメカは、防振手段を介してベースに支持され、前記フレキシブルプリント基盤の接続による付加剛性と、前記防振手段の支持による防振支持剛性とが付加されるディスク装置において、
前記防振手段による防振支持剛性は、前記フレキシブルプリント基盤による付加剛性と、前記防振支持剛性とから決まる、ディスク記録面に平行な面内で直交する２方向における並進支持剛性の比が、ほぼ１に設定されるものとし、
前記並進支持剛性の比をほぼ１に保持したまま、前記防振支持剛性および前記フレキシブルプリント基盤の前記付加剛性による前記面内での前記ユニットメカの回転支持中心と、前記ユニットメカの重心とがほぼ一致するように、前記防振支持剛性が決められてなることを特徴とするディスク装置。 - ディスクの情報を記録再生する記録再生手段と、前記ディスクの偏重心を補正するバランサを備えたディスク回転駆動手段とが搭載されたユニットメカと、前記ユニットメカに接続されたフレキシブルプリント基盤とを有してなり、前記ユニットメカは、防振手段を介してベースに支持され、前記フレキシブルプリント基盤の接続による付加剛性と、前記防振手段の支持による防振支持剛性とが付加されるディスク装置において、
前記防振手段による防振支持剛性は、前記フレキシブルプリント基盤による付加剛性と、前記防振支持剛性とから決まる、ディスク記録面に平行な面内で直交する２方向における並進支持剛性の比が、ほぼ１に設定されるものとし、
前記並進支持剛性の比をほぼ１に保持したまま、前記防振支持剛性および前記フレキシブルプリント基盤の前記付加剛性による前記面内での前記ユニットメカの回転支持剛性と、前記ユニットメカの慣性モーメントとの比が、前記ユニットメカの前記並進支持剛性と前記ユニットメカの質量との比より大きくなるように、前記防振支持剛性が決められてなることを特徴とするディスク装置。
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