JP4004442B2 - ディスクドライブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、または磁気ディスク等の各ディスクを回転駆動するディスクドライブ装置に関するものである。

背景となるディスクドライブ装置の例として、光ディスク装置について説明する。
ＣＤやＤＶＤ等の光ディスクを再生したり、光ディスクにデータ書き込みを行なう光ディスク装置においては、光ディスクをスピンドルモータで回転させ、記録面にレーザ光を照射させて反射した光を読み取ることが行なわれる。
このような光ディスク装置においては、光ディスクの記録面に対して垂直方向にレーザ光が照射されるように設定されるのが通常である。しかし、近年の光ディスクの高速回転化に伴い、光ディスクが上下方向に撓んだりする等の変形が生じたり、振動が生じたりする場合もある。
このように光ディスクに撓み等の変形が生じた場合、レーザ光が記録面に対して垂直に照射されないため、光ディスクから読み出したデータ品位や光ディスクへのデータ書き込み品位が劣化するという問題が生じている。

上記のような問題を解決するために、従来から様々な提案がされている。
例えば、同心円状に形成された複数の突条をディスクの上下両側にディスクを挟むように設置したものが特許文献１に記載されている。
この文献によれば、ディスクの撓み等の変形やディスクの振動の原因は以下の様なことが原因であるとしている。すなわち、ディスクの回転に伴う遠心力で空気が内周から外周へ移動することによって内外周間で気圧差が生じてしまうが、この気圧差に沿って同心円状に空気の流れが生じる。この流れがディスクドライブ装置の内部空間の形状によって、完全な円形ではなく蛇行した流れになってしまい、このためにディスクの撓みや振動が発生するのではないか、というのである。
このため、特許文献１ではディスク内外周間で空気が移動しないように、ディスクの上下両面に同心円状の複数の突起を設けるようにし、ディスクの撓みや振動を抑制できるとしている。

特開２０００−３５７３８５号公報

ディスクの回転駆動に伴う撓み等の変形を抑制する方法として、上述したような、従来より知られている方法では、複数の同心円状の突状をディスクの上下に設ける必要があるため、構造が複雑化し部品点数も増加するので、ディスクドライブ装置全体が高コスト化してしまうという課題がある。
また、上述した方法では、ディスクドライブ装置の大型化および重量化を招いており、小型・軽量のディスクドライブ装置を提供するという近年の流れに沿った製品の提案ができないという課題もある。

そこで、本発明は、低コストで且つ装置全体を大型化・重量化させずに、ディスクの回転に伴って生じる撓み等の変形を抑制可能なディスクドライブ装置を提供することを目的とする。

本発明にかかるディスクドライブ装置によれば、ディスクを回転駆動して、ディスク内のデータの再生および／またはディスクに対してデータの記録を行なうディスクドライブ装置において、ディスクの上方を覆うトップケースの内面には、ディスク側に向けて突出する突部が、ピックアップの移動方向に対して直交する方向に延びるように設けられ、前記突部は、ディスクの回転中心軸線から、ピックアップの移動方向に平行な方向であってピックアップが存在しない方向に約６ｍｍ移動させた位置に設けられていることを特徴としている。

この構成を採用することによってディスクの撓みによる変形を抑制できることは、後述するように実験的に判明している。しかし、このような構成によりなぜ撓みを抑制できるのか正確な理由は解明されていない。なお、現在判明している範囲では、次のような作用によるものと考えられる。
すなわち、ディスクの挿入口が設けられているパネル面側を前方、ピックアップの移動方向奥側である装置背面側を後方とすると、突部によってディスクドライブ装置内部の空間を前後に区切ることができる。したがって、ディスクドライブ装置内部の空間内の前後方向での空気の流れを遮断し、ディスクの周方向に流れる円形の空気の流れを発生させないようにすることができる。このため、この周方向の流れが蛇行したりすることで生ずると思われるディスクの撓みを防止するのである。

また、パネル面側を前方、装置背面側を後方とし、ピックアップがディスク回転中心軸よりも後方側で前後方向に移動するディスクドライブ装置の場合、ディスク回転中心軸よりも約６ｍｍ前方に突部を配置している構成を採用しているが、この構成によってなぜディスクの撓み等の変形をよりよく抑制できるのか明確な理由は今のところ不明である。ディスクの回転によるディスクドライブ装置内部の空気の流れを確実に遮断できるからではないかと思われる。

さらに、前記突部のディスク側への突出高さは約１ｍｍであることを特徴としてもよい。
また、前記突部のピックアップの移動方向に平行な方向の幅は１０ｍｍ〜１２ｍｍであることを特徴としてもよい。

前記突部のピックアップの移動方向に直交する方向の端部は、ディスクの外縁付近まで延びているようにするとよい。
前記突部は、トップケースに取り付けられたゴムスポンジであってもよい。

なお、前記トップケースには、ディスクを保持するためのチャッキングプーリが載置されるようにディスク側に凹み、且つ中心部分においてチャッキングプーリの中心部分がディスク側に露出するように開口した開口凹部が形成されており、前記突部は、該開口凹部を挟んだ２箇所に設けられ、該２箇所に設けられた各突部のディスク内周側の端部は、前記開口凹部の外縁に接していることを特徴としてもよい。
このように、トップケースの上面にチャッキングプーリを載置するための開口凹部が形成されている場合であっても、開口凹部を挟んだ両側に突部を設けることができ、これによりディスクの撓み等の変形を抑制することができる。

なお、トップケースの内面には、ピックアップの移動方向の奥側におけるディスク端部に向けて突出し、ピックアップの移動方向に対して直交する方向に延びる第２の突部が設けられていることを特徴としてもよい。
この第２の突部を設けたことにより、ディスクの回転に伴う撓み等の変形をさらに抑制することができるが、なぜ抑制することができるかについて明確な理由は判明していない。

前記第２の突部のディスク側への突出高さは約３ｍｍであることを特徴としてもよく、また前記第２の突部のピックアップの移動方向に平行な方向の幅は約４ｍｍであることを特徴としてもよい。
第２の突部をこのような大きさにすることで、撓み等の変形を最も効果的に抑制することができる。

本発明のディスクドライブ装置によれば、ディスクの回転駆動に伴う撓み等の変形を、低コストで且つディスクドライブ装置を大型化・重量化しなくとも効果的に抑制することができ、データ再生やデータ書き込みの際におけるデータ品位を向上させることができる。
特に、回転速度が７７００ｒｐｍおよび６５００ｒｐｍ付近でのディスクの変形に対して効果がある。

ディスクの回転駆動に伴う撓み等の変形を防止するため、ディスクの回転によって生じるディスクドライブ装置内における空気の流れを遮断する構成を、簡単な構成によって実現した。

図１に、本発明の一実施例としてのＣＤやＤＶＤの再生・記録を行なう光ディスク装置の外観を示す。図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。
光ディスク装置１０は、本体部１１と、本体部１１に対して突出入自在に設けられてディスク５を載置するトレイ１２と、本体部１１の上方を覆うトップケース１３と、本体部１１の下方を覆うボトムケース１４とを有している。本体部１１の内部には、光ディスク５を回転させるスピンドルモータ１６と、光ディスク５にレーザ光を照射する光ピックアップ１５（特許請求の範囲でいうピックアップ）とが設けられている。

スピンドルモータ１６の上端には、光ディスク５を載置するためのターンテーブル１８が設けられている。ターンテーブル１８は、チャッキングプーリ２０との間で光ディスク５を挟み込み、光ディスク５を保持するようにしている。
チャッキングプーリ２０は、トップケース１３の上面に配置されている。チャッキングプーリ２０の中央部分２０ａには磁石が内蔵されており、ターンテーブル１８に磁力によって引きつけられ、ターンテーブル１８の上端に着脱自在に取り付けられる。
また、チャッキングプーリ２０の中央部分２０ａよりも外方には、中央部分２０ａよりも肉薄であってターンテーブル１８に当接せず、磁石も有していない部位である外周部２０ｂが設けられている。

トップケース１３を上方から見た平面図を図４に、トップケースの内面を示す斜視図を図５に、トップケースの内面を見るための底面図を図６に示す。
本実施形態のトップケース１３は金属製であって、装着された光ディスク５の上方に配置される天板部１３ａと、本体部１１の側面を覆う側面部１３ｂとが一体に形成されている。
トップケース１３の天板部１３ａのほぼ中央には、チャッキングプーリ２０を載置するための開口凹部２２が形成されている。開口凹部２２は、チャッキングプーリ２０全体を収納可能な大きさを有する凹部であって、中心にチャッキングプーリ２０の中央部分２０ａがトップケース１３の下方に突出するように開口する開口部２３が形成されて成る。
開口部２３の周囲は、チャッキングプーリ２０の外周部２０ｂが載置されるように、底縁部２４として形成されている。底縁部２４からトップケース１３の表面にかけては開口凹部２２が上方に向けて徐々に大径となるように傾斜面２５が形成されている。

また、開口凹部２２内にチャッキングプーリ２０を収納した場合にチャキングプーリ２０がトップケース１３から外れてしまわないように、開口凹部２２の開口端を覆う覆い板１７を設ける必要がある。覆い板１７を取り付けた場合に、トップケース１３の天板部１３ａが平坦面になるように、開口凹部２２の周縁には覆い板１７の厚さ分だけ凹む凹部２７が形成されている。

トップケース１３の天板部１３ａのディスクに対向する面（図１〜３では下面）には、光ディスク５に向けて突出する突部３０が設けられている。突部３０は、光ディスク５の回転時における撓み等の変形を抑制するために設けられた変形抑制部材である。
具体的には、突部３０は、平面視長方形状を成しており、その長手方向が光ピックアップの移動方向（すなわち、本実施例では光ディスクの径方向であって、パネル側から背面側に向かう前後方向と同一方向）に対して直交する向きに配置され、その短手方向が光ピックアップの移動方向に平行となるように配置される。そして、本実施例では、突部３０の長手方向の延長線上に光ディスク５の回転中心軸が存するように配置される。
言い換えると、突部３０は光ディスク５の挿入口２８が設けられているパネル側を前方、反対側を後方とした場合に、光ディスク装置１０内部を前方と後方とで区切るような位置に設けられている。

突部３０は、本実施例では、厚さ１ｍｍ、幅１２ｍｍ、長さ４０ｍｍのゴムスポンジを用いている。
そして、本実施例においては、上記の大きさのゴムスポンジを２枚用意し、両面テープ等を用いて所定の位置に貼り付けることによって突部を形成する。
ゴムスポンジは、開口凹部２２の開口部２３には取り付けられないので、開口部２３を挟んで左右両側に貼り付けられる。ゴムスポンジの開口部２３側の端部３０ａは、開口凹部２２の傾斜面２５に当接するように配置されている。
かかる突部３０の、開口部２３側と反対側の端部３０ｂは、光ディスク５の外縁に到達するような位置に設けられる。

なお、トップケース１３には、上述した突部３０の他に、光ディスク５の後方側端部の上方であって、光ピックアップの移動方向（前後方向）に対して直交する方向に延びるように、第２の突部３２を設けてもよい。
第２の突部３２は、厚さ３ｍｍ、幅４ｍｍ、長さ３５ｍｍのゴムスポンジを用いている。このような大きさのゴムスポンジは両面テープ等を用いてトップケース１３の天板部１３ａのディスクに対向する面（図１〜３では下面）の所定位置に貼り付けられる。

本実施例のトップケース１３の天板部１３ａには、ディスクの中心部に対応する位置に開口凹部２２が形成されているものであったので、開口凹部２２を挟んで光ピックアップの移動方向に対して直交する方向に延びるように２つの突部３０，３０を設けるようにしたが、開口凹部２２が形成されていないトップケース１３に突部３０を形成するものであってもよい。かかる場合には、光ピックアップの移動方向に対して直交する方向に延びるように１つの突部を設けるようにする。

なお、上述した実施例１では、２つの突部３０は、長手方向の延長線上に光ディスク５の回転中心軸が通るような位置に設けられているものであった。
しかし、図７に示すように、２つの突部３０を、回転中心軸から、光ピックアップの移動方向と平行な方向であって、光ピックアップ５が存在していない側へ移動させた位置に設けるとさらに光ディスク５の変形の抑制効果があることが明らかになった。
具体的には、光ディスク５の回転中心軸からパネル面側（前方）に６ｍｍ移動させた位置に２つの突部３０を、開口凹部２２を挟んで設けるようにしている。
第２の突部３２については、実施例１と同様の大きさのものを、同様の位置に設けている。

なお、上述した実施例１および実施例２では、突部および第2の突部としてゴムスポンジを使用したものについてのみ説明したが、材質としてはこれに限定されるものではない。例えば、金属製や合成樹脂製のものであってもよい。
また突部および第２の突部は、トップケースと別の部材として設けるのではなく、トップケースにプレス加工等を施してトップケースと一体に形成するようにしてもよい。

次に、本発明の効果を確認した実験結果について説明する。なお、以下の実験結果は図１〜３に示した光ディスク装置を使用している。
図８に、回転数と光ディスクの変形の関係について表したグラフについて示す。このグラフは、１３００ｒｐｍで回転しているディスクと比較して、所定の回転数においてのディスクの各位置での高さ（上下方向への撓みによる変形量）を示している。このグラフではまだ突部は設けていないものである。
これによると、回転数にかかわらず、ディスクの中心から５３ｍｍ付近で最も上方に撓むように変形している。また回転数が４５００ｒｐｍから８０００ｒｐｍにかけては、回転数が上昇する毎に変形も大きくなるが、その途中における６５００ｒｐｍにおいては、ディスクは下方に撓むような変形となる。なぜ、６５００ｒｐｍにおいて撓みの方向が逆になるのか明確な理由は判明していない。
以上のグラフから、回転数を減らせば減らす程変形量も小さくなるということが判明している。

次に、図９に、突部のディスク方向への突出高さを様々にかえた場合の、ディスクの所定位置（内周から５５ｍｍの位置）における高さ（上下方向への撓みによる変形量）を示している。
また、図１０には、突部の幅を様々にかえた場合の、ディスクの所定位置（内周から５５ｍｍの位置）における高さ（上下方向への撓みによる変形量）を示している。
なお、これらのグラフでは（図９〜図１４）、横軸は、光ディスクの回転数を示している。本実施例の光ディスク装置では、ＣＬＶ制御（線速度一定で回転駆動する制御方法）をしているので、光ピックアップが最内周の位置にあるときの回転数は８３００ｒｐｍ、最外周の位置にあるときの回転数は４５００ｒｐｍである。また、ここで示すディスクの高さ（上下方向への撓みによる変形量）は、回転数１３００ｒｐｍのときのディスクの高さとの差である。
これらの図によれば、突部を設けない場合には、大きな変形をする位置が２箇所にあり、７７００ｒｐｍで上方に約１５５μｍ程度、６５００ｒｐｍで下方に約１０μｍ程度撓むピークが存在している。したがって、１枚のディスクにおいて撓み方向が逆転する現象が生じている。
しかし、高さ１．０ｍｍ、幅１２ｍｍの突部を設けることで、上記変形の大きなピーク時にあっても、７７００ｒｐｍでは約１１５μｍ（２６％減少）程度撓むだけで済み、また６５００ｒｐｍでは上方に約５５μｍ（５５０％増加）程度撓む。
このように、６５００ｒｐｍでこそ変形量は増加しているが、撓み方向の逆転現象を解消することができ、撓み方向が一方向のみとなったこと、さらには撓みの変化量の変化率も小さくなっていることから、本発明以外の方法である光ピックアップのフォーカス補正等の他の撓み補正方法の実行を容易に行なうことができると言う著効も奏するものである。

次に、図１１に、上記のような高さおよび幅を有する突部を、トップケースの開口凹部の周囲にどのような角度で配置するかを検討したグラフを示す。このグラフではディスク装置前方を１2時、後方を６時の方向とし、2つの突部を、開口凹部２２を中心にして９時１５分の位置、１０時１０分の位置、８時１０分の位置、４時５０分の位置に設けた場合についてのディスクの所定位置（内周から５５ｍｍの位置）における高さ（上下方向への撓みによる変形量）を示している。
これによれば、９時１５分の位置、すなわち２つの突部がそれぞれ光ピックアップの移動方向に対して直交する方向に設けられているときに、上記（００２７）に述べたと同様に、撓み方向の逆転現象を解消することができ、撓み方向が一方向のみとなったこと、さらには撓みの変化量の変化率も小さくなっていることから、本発明以外の方法である光ピックアップのフォーカス補正等の他の撓み補正方法の実行を容易に行なうことができると言う著効も奏するものである。

図１２には、厚さ１．０ｍｍ幅１２ｍｍの突部を設けた場合と比較して、ディスクの後方側に上記突部に加えて第２の突部（厚さ３ｍｍ、幅４ｍｍ、長さ３５ｍｍのゴムスポンジ）を設けた場合について、ディスクの所定位置（内周から５５ｍｍの位置）における高さ（上下方向への撓みによる変形量）を示している。
本図では、突部３０を設けたものを対策１、第２の突部３２を設けたものを対策２と称している。
これによれば、単にディスクの中心を境にディスク装置内の空間を前後に分割する突部を設けただけの場合よりも、ディスクの後方側に第２の突部を設けた方が、６５００ｒｐｍ付近において対策前に比べ、対策１のみでは増加していた変化量が、対策１＋対策２では対策前と同程度の値になっており、よりディスクの変形を抑制することができることが判明した。
また、作用については上記（００２７）に述べたと同様に、撓み方向の逆転現象を解消することができ、撓み方向が一方向のみとなったこと、さらには撓みの変化量の変化率も小さくなっていることから、本発明以外の方法である光ピックアップのフォーカス補正等の他の撓み補正方法の実行を容易に行なうことができると言う著効も奏するものである。

図１３には、突部３０と第２の突部３２の両者を設けた場合（上記した表現だと対策１＋対策２）において、両突部の材質をゴムスポンジにしたもの、およびプラスチックにしたものについて、ディスクの所定位置（内周から５５ｍｍの位置）における高さ（上下方向への撓みによる変形量）を示している。
これによれば、ゴムスポンジの場合と比較して、プラスチックのものは、全体としては変形量が小さいレベルであるが、変形量の変化率が大きい。これは、ディスクの撓みを補正制御する上であまり都合のいいものではない。このため、材質として、ゴムスポンジとプラスチックではどちらが変形抑制力が高いかという点については、どちらとも言えないと言わざるを得ない。

図１４には、突部３０と第２の突部３２の両者を設けた場合（対策１＋対策２）において、突部３０の位置をディスクの回転中心軸線上と、ディスクの回転中心軸線上から前方に６ｍｍ移動させた位置とにおける、ディスクの所定位置（内周から５５ｍｍの位置）における高さ（上下方向への撓みによる変形量）を示している。
この実験結果によると、突部３０をディスク中心軸線上から前方に６ｍｍ移動させた場合には、７７００ｒｐｍでは上方への撓みは約８０μｍであり、また６５００ｒｐｍでは上方に約７０μｍ程度撓んでいるが、変化率は極めて小さくなっている。
このため、本明細書中実施例２における構成を採用することで、よりディスクの変形を抑制することができるということが判明した。

ディスクを回転駆動するディスクドライブ装置であれば、ＣＤ、ＤＶＤ等をドライブする光ディスク装置に限定されず、ＭＯ等の光磁気ディスクをドライブする光磁気ディスク装置、ハードディスク等の磁気ディスク装置等、種々のディスクドライブ装置に適用できる。

ディスクドライブ装置の構造を示す組立分解図である。 図１のディスクドライブ装置のＡ−Ａ断面図である。 図１のディスクドライブ装置のＢ−Ｂ断面図である。 ディスクドライブ装置の平面図である。 トップケースのディスク対向面（下面）を示す斜視図である。 トップケースの底面図である。 実施例２におけるトップケースの底面図である。 回転数と、ディスクの各位置における高さとの関係を示すグラフである。 突部の高さ（厚さ）をかえた場合に、ディスクにデータを書き込んでいく際のディスクの所定位置における高さの変化を示すグラフである。 突部の幅をかえた場合に、ディスクにデータを書き込んでいく際のディスクの所定位置における高さの変化を示すグラフである。 突部の配置方向をかえた場合に、ディスクにデータを書き込んでいく際のディスクの所定位置における高さの変化を示すグラフである。 第２の突部を設けた場合とそうでない場合との間で、ディスクにデータを書き込んでいく際のディスクの所定位置における高さの変化を示すグラフである。 突部の材質をかえた場合に、ディスクにデータを書き込んでいく際のディスクの所定位置における高さの変化を示すグラフである。 突部のピックアップ移動方向における位置をかえた場合に、ディスクにデータを書き込んでいく際のディスクの所定位置における高さの変化を示すグラフである。

符号の説明

５ 光ディスク（ディスク）
１０ 光ディスク装置（ディスクドライブ装置）
１１ 本体部
１２ トレイ
１３ トップケース
１３ａ 天板部
１３ｂ 側面部
１４ ボトムケース
１５ 光ピックアップ（ピックアップ）
１６ スピンドルモータ
１７ 覆い板
１８ ターンテーブル
２０ チャッキングプーリ
２０ａ 中央部分
２０ｂ 外周部
２２ 開口凹部
２３ 開口部
２４ 底縁部
２５ 傾斜面
２７ 凹部
２８ 挿入口
３０，３２ 突部

Claims (10)

1. ディスクを回転駆動して、ディスク内のデータの再生および／またはディスクに対してデータの記録を行なうディスクドライブ装置において、
   ディスクの上方を覆うトップケースの内面には、ディスク側に向けて突出する突部が、ピックアップの移動方向に対して直交する方向に延びるように設けられ、
   前記突部は、ディスクの回転中心軸線から、ピックアップの移動方向に平行な方向であってピックアップが存在しない方向に約６ｍｍ移動させた位置に設けられていることを特徴とするディスクドライブ装置。
2. 前記突部のディスク側への突出高さは約１ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のディスクドライブ装置。
3. 前記突部のピックアップの移動方向に平行な方向の幅は１０ｍｍ〜１２ｍｍであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のディスクドライブ装置。
4. 前記突部のピックアップの移動方向に直交する方向の端部は、ディスクの外縁付近まで延びていることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか１項記載のディスクドライブ装置。
5. 前記突部は、トップケースに取り付けられたゴムスポンジであることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか１項記載のディスクドライブ装置。
6. 前記トップケースには、ディスクを保持するためのチャッキングプーリが載置されるようにディスク側に凹み、且つ中心部分においてチャッキングプーリの中心部分がディスク側に露出するように開口した開口凹部が形成されており、
   前記突部は、該開口凹部を挟んだ２箇所に設けられ、
   該２箇所に設けられた各突部のディスク内周側の端部は、前記開口凹部の外縁に接していることを特徴とする請求項１〜請求項５のうちいずれか１項記載のディスクドライブ装置。
7. トップケースの内面には、ピックアップの移動方向の奥側におけるディスク端部に向けて突出し、ピックアップの移動方向に対して直交する方向に延びる第２の突部が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項６のうちいずれか１項記載のディスクドライブ装置。
8. 前記第２の突部のディスク側への突出高さは約３ｍｍであることを特徴とする請求項７記載のディスクドライブ装置。
9. 前記第２の突部のピックアップの移動方向に平行な方向の幅は約４ｍｍであることを特徴とする請求項７または請求項８記載のディスクドライブ装置。
10. 前記第２の突部のピックアップの移動方向に直交する方向の長さは３５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項７〜請求項９のうちいずれか１項記載のディスクドライブ装置。

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