JP4159279B2 - Disk drive device - Google Patents

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JP4159279B2
JP4159279B2 JP2001364675A JP2001364675A JP4159279B2 JP 4159279 B2 JP4159279 B2 JP 4159279B2 JP 2001364675 A JP2001364675 A JP 2001364675A JP 2001364675 A JP2001364675 A JP 2001364675A JP 4159279 B2 JP4159279 B2 JP 4159279B2
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  • Holding Or Fastening Of Disk On Rotational Shaft (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスクが回転する際に生ずる、面方向振動、変形、傾きを抑制したディスクドライブ装置に関し、特にCD−ROM、CD−R、CD−RW、DVD、DVD−ROM、DVD−RW等のデータの読み書きにレーザー光を利用する、高速回転のディスクドライブ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、CD−ROM、DVDドライブ等に対する高速化要求が厳しくなり、臨界回転数に達する高速駆動が行われるようになってきた。臨界回転数とは、ディスクの回転方向と逆方向に進行する、後ろ回りの振動の固有振動数の内の一つが0となる回転数で、筐体側から見ると、ディスクはゆっくりとドリフトするように見える。ディスクはこの回転数では一般に不安定で、外乱の影響を容易に受けて大きく変形・振動する。不具合を避けるためには、臨界回転数での使用は避けて設計することが望ましい。
【0003】
しかし、高速性を追求したCD−ROMドライブでは、一般にアクセス位置に応じて回転数を変動させる必要があるため、臨界回転数を外して使用することは困難である。このため、臨界回転数付近での回転に伴う、変形、振動への対策が必要となっている。また、メディア自体も、比較的記録密度が低かったCD−ROMから、より高密度で高い読みとり精度を要求されるDVD−ROM等へと変遷しており、ディスクの振動、変形、傾斜抑制への要求が、一層厳しくなりつつある。加えて、近年は、CD−RやDVD−RWなどの、データ書き込みの出来るディスク装置においても高速化が進んでいる。書き込み動作に際しては、読み込みよりも遙かに変形、振動等の悪影響が深刻になるため、対策が必須となっている。
【0004】
特開2000−57666号公報には、ディスクの回転によって生ずる空気の流れが、振動の原因となっている点に着目した技術が開示されている。すなわち、ディスクの上下面を、数mmあるいはそれ以下の幅狭の間隔をあけて風損低減壁にて挟み込んだ構造とし、更にディスクの端部にもやはり壁を設けることで、ディスク面上に生ずる空気の渦を極力小さくして、騒音と振動を低減する。しかし、この方法では、構造がやや複雑になる上に、ディスクの下面側には、スピンドルモータやピックアップのための切り欠きが必要であるため、この切り欠き部分で乱流や圧力不均一が生じ、振動の原因となっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
CD−ROM、DVDドライブ装置等について、装置内部の構造を工夫することにより、安定したデータの読み出し、書き込みを実現する。特に、安定した信号の読み書きが最も困難になる、臨界回転数に前後する高速回転の条件下でも、効果的な技術を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を達成するため、請求項1の発明では、筐体内に、少なくとも、半径6(cm)のポリカーボネート樹脂製のディスクを保持し回転させるターンテーブルと、ディスクに信号の読み込み或いは書き出しを行うためのピックアップ部を有し、ディスクからの信号の読み出し、または、ディスクへの信号の書き込みを行う回転数範囲の上下限の間に少なくとも6000(rpm)を含むディスクドライブ装置であって、ピックアップ部のディスク円周方向の幅a、について12(cm)>a>6√2(cm)・・・・・数式1を満足することを特徴とする、ディスクドライブ装置を提供する。
【0009】
請求項2の発明では、筐体内に、少なくとも、半径6(cm)のポリカーボネート樹脂製のディスクを保持し回転させるターンテーブルと、ディスクに信号の読み込み或いは書き出しを行うためのピックアップ部と、ディスクに隣接しピックアップ部を備える面を有し、その面上にはピックアップ部が半径方向に移動するために設けられた切り欠き又は溝を有し、ディスクからの信号の読み出し、または、ディスクへの信号の書き込みを行う回転数範囲の上下限の間に少なくとも6000(rpm)を含むディスクドライブ装置であって、切り欠きの幅L、について12(cm)>L>6√2(cm)・・・・・数式2を満足することを特徴とする、ディスクドライブ装置を提供する。
【0010】
請求項の発明では、ピックアップ部は、ピックアップ本体とピックアップカバーとからなる事を特徴とする、請求項1もしくは2に記載のディスクドライブ装置を提供する。
【0011】
請求項の発明では、少なくとも、ピックアップ部のディスク対向面は、流線型の曲面からなる事を特徴とする、請求項1〜の何れか1項に記載のディスクドライブ装置を提供する。
【0012】
請求項の発明では、請求項1,3または4に記載のディスクドライブ装置が、ピックアップ部の半径方向の幅をbとした場合、a>b ・・・・・数式を満足することを特徴とする、ディスクドライブ装置を提供する。
【0013】
以下、これらの手段によって課題が解決される理由を説明する。
【0014】
ディスクが大気から受ける圧力は、静止時にはディスク上のどこでも一定で均一であるが、回転時には複雑な力が加わる。ディスクの回転によって引き起こされた空気の流れが乱流となり、筐体内部の部品と相互作用して、圧力の不均一を生み出すためである。この圧力不均一に起因するディスクの変形や振動は、臨界回転数において特に強く現れ、書き込みエラーの多発等、深刻な悪影響をもたらす。
【0015】
圧力不均一の悪影響を低減するためには、ディスク表面における空気の流れを整え、ディスク面上の圧力分布をなだらかにすればよい。前述の特開2000−57666号公報の方法は、この技術思想に基づく発明である。しかし、ディスク下面側には、風損低減壁に切り欠きを設けざるを得ないため、その効果は限られる。特に、変形と変位が容易に拡大してしまう臨界回転数付近の高速回転条件に適用した場合、この欠陥の悪影響が強く現れ、必ずしも実用的とはいえない。
【0016】
これに対して、本発明では圧力分布の単純な均一化は志向しない。臨界回転数において問題になる大きな変形は、圧力分布を完全に均一にせずとも抑制できる。その条件を見つけることで、本発明はなされた。
【0017】
圧力分布が満たすべき条件を理解するためには、臨界回転数において大きな変形が発生する原因を理解しておく必要があるので、以下解説する。ディスクの円周方向に進む変形の波は、一周したところで自分自身と滑らかにつながらなくてはならないから、安定して存在できる波長には制限がある。これをモードと呼び、図1の様なものがある。この図で、+は紙面に対して上側に変位している部分、−は下側に変位している部分であり、円盤の中心を通る直線は、変位がゼロである点の集まりである。なお、各振動モードに対応する振動数を、固有振動数と呼ぶ。
【0018】
図1で、例えば(0,3)モードと表示されているのは、変位ゼロの線が3本横切っている事を表している。(0,3)モードの0は、半径方向の振動モードを表している。通常のCD−ROMの駆動速度よりも遙かに高い振動数では、半径方向の振動で変位ゼロの円が現れる。変位ゼロの円の数に応じて、(1,3)モード、或いは(2,3)モードが現れる。しかし、通常のCDやDVDドライブでは、このような超高速回転は、今のところ実用化されていない。
【0019】
なお、通常、変位ゼロの線については、それが直径線である場合は節直径、円周線である場合は節円と呼ばれる。本明細書でも、その表記に倣って記述する。しかし、節とは、定在波の腹に対する用語であるため、本願発明の記載に用いるのは、本来は誤りである。臨界回転数でディスクに励起される振動は、以下説明するように、定在波ではなく進行波であるからである。けれども、節という単語は一般的であるため、この表現を使用する。
【0020】
ディスク上を円周方向に進行するディスク変形の波は、臨界回転数でなくとも発生している。ディスクに対して固有振動数に相当するタイミングで外力を繰り返し与えつづければ、この変形波の振幅もどんどん大きくなってゆく。しかし、言うまでもなく、高速で回転するディスク上に発生する変形波に、タイミングを合わせて筐体から外力が働くことは、通常はあり得ない。
【0021】
しかし、臨界回転数においては、ディスク上を回転方向と逆に進む変形波の速度が、ディスクの回転速度と一致してしまうため、筐体側からは、見かけ上ディスクの変形波は静止して見える。この状態では、タイミングを合わせる必要はない。筐体内に固定した出っ張りやへこみがあれば、そこで生ずる圧力の減少や高まりは、自動的にタイミングの一致した力をディスクに加えていることになり、大きな変形が励起される。このようにして励起される変形波は、進行波であって定在波ではない。もし定在波ならば、その腹の部分でディスクの上下方向に振動するので、固定された出っ張り等では、振動を励起できない。
【0022】
臨界回転数において問題になる大きな変形波は、定在波ではないが故に、ディスクのある部位で上方に変位する力を加えると、節を跨いだ隣の逆位相の領域では、下方に変位しようとする。故にドライブ内に、ディスクに対して上方に力を加えてしまうような構造があれば、その隣に同様に上方に力を加える要素を配置しておけば、臨界回転数における大きな変形波の発生は、防ぐことが出来る。
【0023】
一般的なCD−ROMドライブ装置やDVDドライブ装置を念頭に置くと、ディスクの変形波の発生に影響を与えるような、固定した出っ張りやへこみは、ピックアップ部と、ピックアップ部が半径方向に移動するために設けられた溝である。
【0024】
上述のような技術的背景の下、ピックアップ部の幅を(0,2)モードの変形波に対して、必要な幅を持たせるよう限定する考え方がある。図1に示すように、(0,2)モードでは、節直径でディスクは4等分されるが、その一つの領域の幅を、ピックアップ部の幅の下限aとする。図5において、このaは、円弧Dの弦である。弦の長さに関する初歩的な幾何の知識によって、この際のピックアップ部の下限は、ディスクの半径Rのルート2倍(=1.41421356)であることが分かり、数式(i)が得られる。他のより高次の振動では、節直径で分割される個々の領域の幅は(0,2)モードの場合よりも小さい。よって(0,2)モード以上の全ての高次の固有振動に対して、節を跨いだ隣の逆位相の領域にも、力が加わるようになり、臨界回転数における変形と振動が抑制される。
【0025】
請求項に記載の発明では、問題になる固有振動を特定し、それらの固有振動の内最小の振動数について、節を跨いだ隣の逆位相の領域に力が加わる様に、ピックアップ部の幅を定めている。既に述べたように、この幅の最小値aは図5の円弧Dの弦の長さであるから、初歩的な幾何の知識によって計算できて、数式が得られる。これにより、特定の範囲の固有振動に対して、逆位相の力が加わるようになり、臨界回転数における変形と振動が抑制される。
【0026】
また、ピックアップ部が半径方向に移動するための溝の幅が、充分に大きなサイズになるよう限定する考え方がある。これにより、(0,2)モード以上の高次の固有振動に対して、逆位相の力が加わるようになり、臨界回転数における変形と振動が抑制される。図1に示すように、(0,2)モードでは、節直径でディスクは4等分されるが、その一つの領域の幅Lを、溝の幅の下限とする。図5において、このLは、円弧Dの弦である。弦の長さに関する初歩的な幾何の知識によって、この際の溝の下限は、ディスクの半径Rのルート2倍(=1.41421356)であることが分かり、数式(ii)が得られる。他のより高次の振動では、節直径で分割される個々の領域の幅は(0,2)モードの場合よりも小さい。よって(0,2)モード以上の全ての高次の固有振動に対して、節を跨いだ隣の逆位相の領域に、波の発生をうち消す力が加わるようになり、臨界回転数における変形と振動が抑制される。
【0027】
請求項に記載の発明では、問題になる固有振動を特定し、その内最小の振動数の固有振動に対して逆位相の力が加わる様に、溝の幅を定めている。この幅の最小値Lは、初歩的な幾何の知識により計算できて、条件式数式が得られる。これにより、特定の範囲の固有振動に対して、逆位相の力が加わるようになり、臨界回転数における変形と振動が抑制される。
【0028】
請求項に記載の発明では、ピックアップ部がピックアップ本体とピックアップカバーとからなる事を規定している。これにより、ピックアップの外形寸法を自由に選択することが可能で、必要に応じて大きなサイズのピックアップ部や、異なる形状のピックアップ部を構成することが容易になる。
【0029】
請求項に記載の発明では、ピックアップ部の上面が、空気抵抗の少ない流線型をとるため、発生する空気抵抗そのものを低減し、ディスクの変形と振動が抑制される。
【0030】
請求項に記載の発明では、ピックアップ部の半径方向bサイズを、周方向サイズaと同等未満とすることで、発生する圧力とロスを低減でき、ディスクの変形と振動が抑制される。
【0031】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)以下、本発明を具体化した第1の実施形態を図2、図3に従って説明する。図2は、従来例のドライブにおける、溝と、臨界回転数でディスクに励起される変形との、位置関係を模式的に示している。電源装置等の、本願発明とは直接関係のないディスクドライブの構成要素については、表示を省略している。溝の上では相対的に空気圧が高まるため、ディスクは上向きの力F1を受ける。力を受けたディスクは、溝直上の領域Aが山になるような変形波を誘起し、d1だけ上方に変位する。一方、Aに隣接する領域BとCでは、変形波の位相が逆の領域になるため、d2,d3だけ下方に変位する。d2,d3の大きさは、攪乱要因がなければd1と等しい。一方図3は、本発明の方法を利用した場合を示している。溝の上で空気圧が高まり、溝直上の領域Aが山となるような変形波が誘起される点は同じだが、この例では、上向きの力が、BやCの領域にも及んでいる。上向きの力がかからなければ、図2と同じようにBやCでも変位しようとするはずだが、溝が幅広であるため、一部がうち消されて、結果として、臨界回転数におけるd5,d6,d7の変位量は、他の条件が同じであっても、図2の従来例より小さくなる。
【0032】
(第2の実施の形態)次に第2の実施の形態を図4に従って説明する。図4において、ピックアップ部が移動するための溝18は、本発明の方法によって、幅Lをディスク半径Rの1.4142倍を越えるサイズとしている。加えて、ピックアップ部14の円周方向長さaを、ディスク半径Rの1.4142倍を越えるサイズとし、更に、ピックアップ部は、ピックアップとピックアップカバーから構成され、ピックアップ部の半径方向長さbは、円周方向長さaよりも小さく作られている。
【0033】
溝の幅Lを大きく取るだけでなく、ピックアップにピックアップカバーを付けて幅広のピックアップ部を構成することにより、図3で説明した、ディスクの変形をうち消す力が、ピックアップ部によっても付与され、より効果的に変形が抑制される。また、ピックアップ部の半径方向長さbを円周方向長さよりも小さく抑えることで、無用の空気抵抗を減らし、一層振動を低減している。
【0034】
(第3の実施の形態)次に第3の実施の形態を、図6に従って説明する。図は、本発明の請求項5および6の方法を適用したものであり、ピックアップ部24は、ピックアップ25とピックアップカバー26からなる。ピックアップカバー26のディスクに対向する面は、断面が略流線型の形状となっている。これにより、ピックアップ部において、空気の流れを整え、無用の騒音や振動が抑制される。
【0035】
次に、第1,第2の実施の形態に共通の事項を説明する。幅広化によって好ましい効果を得るために、溝やピックアップ部のサイズには条件がある。図5でこの制限を説明する。図5は、ディスクドライブを真上(CD-ROMで言えばクランパ側)から見た平面図であり、(0,3)モードの振動がディスクに誘起された状況を示している。溝が、この振動を抑制するように働くためには、図5で、溝は領域Aをはみ出して、B,Cの領域にまで広がっていなければならない。よって、溝幅の下限は、領域Aの横幅、すなわち円弧Dの弦の長さであって、初歩的な幾何の知識により計算できる。溝がピックアップカバーに変わっても、この条件は変わらない。
【0036】
臨界回転数は、振動モードに応じて複数存在するため、円弧Dの弦の長さも、注目する回転数によって異なる。このため、ディスクドライブの運転で利用する回転数範囲に応じて、あらかじめ問題となる臨界回転数を見極めておき、それらが複数ある場合は、最も大きな溝幅を必要とする臨界回転数に合わせて、ドライブを設計しなければならない。例えば、現状規格の直径12cm、厚さ1.2mm、ポリカーボネート樹脂製のディスクの場合、(0,2)モードの固有振動に対応する臨界回転数は約6000rpm、(0,3)モードでは約7400rpm、(0,4)モードでは約9400rpmである。
【0037】
一般に、高い臨界回転数であるほど対応する節直径の数が多く、円弧Dの弦も短くなるため、運転回転数範囲の中で最小の臨界回転数を確認し、対応する弦の長さを越えるように、ピックアップ部や溝の幅を決めなければならない。
【0038】
なお、利用する回転数範囲に臨界回転数が含まれていない場合、本発明のような配慮は必ずしも必要ない。しかし、CDやDVDは、基本的にリムーバブルのディスクであり、規格の変更によって材質が変更される等のことがあれば、ドライブ自体に変化はなくとも、ディスク側の臨界回転数が変わって、臨界回転数で運転しなければならなくなることがあり得る。
【0039】
このような事態を回避するために、ドライブの設計においては、当面臨界回転数から外れていても、本発明の技術思想に従うことが望ましい。すなわち、ディスク材質や設計が異なれば、臨界回転数が変化し得る事を考慮して、ドライブの運転で使用する回転数領域から外れていても、比較的条件が近い臨界回転数については、本発明の請求項或いは請求項の方法によって、対策を採るべきである。または、段落0024、0026に記載の方法を採れば、(0,2)モード以上の振動数を持つ臨界回転数については、全てに効果を期待できる。ただし、この方法は、ピックアップ部や溝部のサイズに対する制限が厳しいため、設計の容易さを考慮して、請求項1,2の方法と適宜使い分ける必要がある。
【0040】
本発明の実施の形態は、ここで説明した内容に限られるのではない。ディスクトレイは必須の構成要素ではないし、ピックアップ部の幅が溝部より大きくても構わない。また、図中省略した、スピンドルモータ、クランパ、等は、本発明の本質に影響しない限り、任意の構成を選択して構わない。
【0041】
更に付け加えるならば、本発明の技術思想は、必ずしも請求項にあげた方法で尽くされているわけではない。ディスクの変形を抑制するために、筐体内の空間形状を調整して、変形に対して逆位相の力がかかるようにすることは、より高度の数学的手法を駆使すれば不可能ではない。しかし、実用面では、そのような手間をかけずとも、ピックアップ部や溝切り欠きといった最も基本的な要素に対して、サイズを限定すれば効果が得られる。実生産のためには、むしろこのような簡潔にして本質を穿った限定が好ましいのであって、工学的価値も高い。本発明は、このような発想に立って行われたものである。
【0042】
【発明の効果】
本発明によると、ピックアップ部や、ピックアップ部が移動する溝のサイズ変更等の、比較的単純な設計上の工夫によって、ディスク本体に生ずる変形、傾き、振動が抑制される。特に、臨界回転数を含む高速回転の条件下で効果的に、変形、傾き、振動等を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】円盤の振動モードの説明図
【図2】従来技術のディスクドライブにおけるディスクの変形を解説する説明図
【図3】本発明に係わるディスクドライブにおけるディスクの変形を解説する説明図
【図4】本発明に係わるディスクドライブの構造を説明する斜視図
【図5】本発明の限定条件の根拠を解説する説明図
【図6】本発明に関わるディスクドライブの断面図
【符号の説明】
1,13,23 ディスク
2 本発明における幅広の溝又は切り欠き
3 本発明における幅広のピックアップ部
4 従来技術の溝または切り欠き
A ディスク上で上方に変形する領域
B,C Aに隣接して、下方に変形するディスク上の領域
F1 従来技術において、溝付近でディスクにかかる上向きの力
F5,F6,F7 本発明において、溝付近でディスクにかかる上向きの力
d1 従来技術で、上向きの力によるAの変位量
d2,d3 従来技術で、Aの変位に応じて起こる、B,C部での下向きの変位
d5 本発明における、Aの変位量
d6,d7 本発明で、Aの変位に応じて起こる、B,C部での下向きの変位
R ディスクの半径
a ピックアップ部の円周方向長さ
b ピックアップ部の半径方向長さ
L 切り欠きの幅
D 節直径で区切られた領域の円弧の長さ
θ 節直径で区切られた領域の中心角
11,21 ドライブの筐体
14,24 ピックアップ部
15,25 ピックアップ
16,26 ピックアップカバー
17,27 ガイド
18 本発明における幅広の溝又は切り欠き
22 ディスクトレイ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a disk drive device that suppresses surface vibration, deformation, and tilt that occur when a disk rotates, and in particular, a CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD, DVD-ROM, DVD-RW, and the like. The present invention relates to a high-speed rotating disk drive device that uses laser light for reading and writing data.
[0002]
[Prior art]
In recent years, demands for speeding up CD-ROMs, DVD drives and the like have become stricter, and high-speed driving reaching a critical rotational speed has been performed. The critical rotational speed is a rotational speed in which one of the natural frequencies of the backward vibration that proceeds in the direction opposite to the rotational direction of the disk becomes 0, and the disk drifts slowly when viewed from the housing side. Looks like. The disk is generally unstable at this rotational speed, and is easily deformed and vibrated easily by the influence of disturbance. In order to avoid defects, it is desirable to avoid the use at critical rotational speeds.
[0003]
However, in a CD-ROM drive that pursues high speed, it is generally necessary to vary the rotational speed in accordance with the access position, so that it is difficult to use it with the critical rotational speed removed. For this reason, it is necessary to take measures against deformation and vibration accompanying rotation around the critical rotation speed. In addition, the medium itself has been changed from a CD-ROM, which has a relatively low recording density, to a DVD-ROM, etc., which requires a higher density and higher reading accuracy. Requests are becoming more demanding. In addition, in recent years, the speed of disk devices capable of writing data, such as CD-R and DVD-RW, has been increased. In writing operations, countermeasures are indispensable because adverse effects such as deformation and vibration are far more serious than reading.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-57666 discloses a technique that pays attention to the fact that the air flow generated by the rotation of the disk causes vibration. In other words, the top and bottom surfaces of the disc are sandwiched between windage reduction walls with a narrow gap of several mm or less, and a wall is also provided at the end of the disc, so that Reduce the noise and vibration by minimizing the air vortex generated. However, with this method, the structure is slightly complicated, and a notch for the spindle motor and pickup is required on the lower surface side of the disk. Therefore, turbulent flow and pressure nonuniformity occur in this notch. Was the cause of vibration.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Stable data reading and writing are realized by devising the internal structure of a CD-ROM, DVD drive, or the like. In particular, an effective technique is provided even under conditions of high-speed rotation around the critical rotation speed, at which it is most difficult to read and write stable signals.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, at least a polycarbonate resin disk having a radius of 6 (cm) is held and rotated in the housing, and a signal is read from or written to the disk. It has a pickup portion for reading of the signal from the disk, or a disk drive device comprising at least 6000 (rpm) between the upper and lower limits of the rotational speed range for signal writing to the disk, pickups 12 (cm)>a> 6√2 (cm) with respect to the width a of the disk in the circumferential direction of the disk.
[0009]
According to the second aspect of the present invention, at least a polycarbonate resin disk having a radius of 6 (cm) is held and rotated in the housing, a pickup unit for reading or writing signals on the disk, and the disk It has a surface with an adjacent pickup section, and has a notch or groove provided on the surface for moving the pickup section in the radial direction, and reads out signals from the disk or signals to the disk a disk drive device comprising at least 6000 (rpm) between the upper and lower limit engine speed range for writing, the width L of the lack Ri switching, for 12 (cm)>L> 6√2 (cm) ·· ... A disk drive device characterized by satisfying Formula 2 is provided.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the disk drive device according to the first or second aspect, wherein the pickup section comprises a pickup main body and a pickup cover.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the disk drive device according to any one of the first to third aspects, wherein at least the disk-facing surface of the pickup section is a streamlined curved surface.
[0012]
In the invention of claim 5 , the disk drive device according to claim 1 , 3 or 4 satisfies the following expression 3 when a radial width of the pickup portion is b: a> b A disk drive device is provided.
[0013]
Hereinafter, the reason why the problem is solved by these means will be described.
[0014]
The pressure that the disk receives from the atmosphere is constant and uniform everywhere on the disk when stationary, but a complex force is applied during rotation. This is because the air flow caused by the rotation of the disk becomes a turbulent flow and interacts with the components inside the housing to create a non-uniform pressure. The deformation and vibration of the disk due to this pressure non-uniformity appear particularly strongly at the critical rotational speed, causing serious adverse effects such as frequent write errors.
[0015]
In order to reduce the adverse effects of pressure non-uniformity, the air flow on the disk surface may be adjusted to smooth the pressure distribution on the disk surface. The method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-57666 is an invention based on this technical idea. However, the effect is limited because a notch must be provided in the windage reduction wall on the lower surface side of the disk. In particular, when applied to high-speed rotation conditions near the critical rotation speed at which deformation and displacement easily expand, the adverse effect of this defect appears strongly and is not necessarily practical.
[0016]
On the other hand, the present invention does not intend to make the pressure distribution simple. Large deformation that becomes a problem in the critical rotational speed can be suppressed without making the pressure distribution completely uniform. The present invention was made by finding the conditions.
[0017]
In order to understand the conditions that the pressure distribution should satisfy, it is necessary to understand the cause of the large deformation at the critical rotational speed. The wave of deformation that travels in the circumferential direction of the disk must connect smoothly with itself at one round, so there is a limit to the wavelengths that can exist stably. This is called a mode, and there is something like FIG. In this figure, + is a portion displaced upward with respect to the paper surface,-is a portion displaced downward, and a straight line passing through the center of the disk is a collection of points where the displacement is zero. The frequency corresponding to each vibration mode is referred to as a natural frequency.
[0018]
In FIG. 1, for example, (0, 3) mode is displayed indicating that three lines of zero displacement cross. 0 in the (0, 3) mode represents a vibration mode in the radial direction. At a frequency much higher than the driving speed of a normal CD-ROM, a circle with zero displacement appears due to radial vibration. Depending on the number of circles with zero displacement, (1,3) mode or (2,3) mode appears. However, in a normal CD or DVD drive, such an ultra-high speed rotation has not been put to practical use so far.
[0019]
Normally, a zero displacement line is called a nodal diameter when it is a diameter line, and a nodal circle when it is a circumferential line. In this specification, it is described following the notation. However, a node is a term for an antinode of a standing wave, and therefore, it is an error to use it in the description of the present invention. This is because the vibration excited on the disk at the critical rotational speed is not a standing wave but a traveling wave, as will be described below. However, this term is used because the word verse is common.
[0020]
The disk deformation wave traveling in the circumferential direction on the disk is generated even if the rotation speed is not critical. If an external force is repeatedly applied to the disk at a timing corresponding to the natural frequency, the amplitude of the deformed wave will increase. However, it goes without saying that it is usually impossible for an external force to act on the deformation wave generated on the disk rotating at high speed from the housing in time.
[0021]
However, at the critical rotation speed, the speed of the deformation wave that travels in the direction opposite to the rotation direction on the disk coincides with the rotation speed of the disk, so that the deformation wave of the disk appears to be stationary from the housing side. . In this state, it is not necessary to match the timing. If there is a ledge or dent fixed in the housing, the decrease or increase in pressure that occurs will automatically apply a time-matched force to the disk and excite large deformations. The deformation wave excited in this way is a traveling wave and not a standing wave. If it is a standing wave, it vibrates in the vertical direction of the disk at its antinode, so it cannot be excited by a fixed ledge.
[0022]
The large deformation wave that becomes a problem at the critical rotation speed is not a standing wave, so if you apply a force that moves upward at a part of the disk, it will move downward in the adjacent antiphase region across the node. And Therefore, if there is a structure in the drive that applies an upward force to the disk, if an element that applies an upward force is placed next to it, the generation of large deformation waves at the critical rotational speed will occur. Can be prevented.
[0023]
With a general CD-ROM drive device or DVD drive device in mind, a fixed bulge or dent that affects the generation of the deformation wave of the disc causes the pickup portion and the pickup portion to move in the radial direction. It is a groove provided for this purpose.
[0024]
Under the technical background as described above, the width of the pickups parts per (0,2) deformation wave modes, there is a concept of limited constant so as to have a desired width. As shown in FIG. 1, in the (0, 2) mode, the disk is divided into four equal parts by the node diameter, and the width of one area is set as the lower limit a of the width of the pickup section. In FIG. 5, a is a chord of the arc D. Based on elementary geometry knowledge about the length of the chord, it can be seen that the lower limit of the pickup section at this time is twice the root (= 1.41421356) of the radius R of the disk, and the formula (i) is obtained. For other higher order vibrations, the width of the individual regions divided by the node diameter is smaller than in the (0,2) mode. Therefore, for all higher-order natural vibrations in (0, 2) mode and higher, force is also applied to the adjacent antiphase region across the node, and deformation and vibration at the critical rotational speed are suppressed. The
[0025]
In the first aspect of the present invention, the natural vibration in question is identified, and the force of the pickup unit is applied so that a force is applied to the adjacent antiphase region across the nodes for the minimum frequency among the natural vibrations. The width is determined. As already described, since the minimum value a of the width is the length of the chord of the arc D in FIG. 5, it can be calculated by elementary geometry knowledge, and Equation 1 is obtained. Thereby, an antiphase force is applied to a specific range of natural vibration, and deformation and vibration at the critical rotational speed are suppressed.
[0026]
Further, there is a concept of the pickup unit width of the groove to move in the radial direction, to limit the constant so as to be large enough. As a result, antiphase forces are applied to higher-order natural vibrations in the (0, 2) mode or higher, and deformation and vibration at the critical rotational speed are suppressed. As shown in FIG. 1, in the (0, 2) mode, the disk is divided into four equal parts by the node diameter, and the width L of one region is set as the lower limit of the groove width. In FIG. 5, L is a chord of the arc D. From elementary geometry knowledge about the chord length, it can be seen that the lower limit of the groove at this time is twice the root of the radius R of the disk (= 1.41421356), and the formula (ii) is obtained. For other higher order vibrations, the width of the individual regions divided by the node diameter is smaller than in the (0,2) mode. Therefore, for all higher-order natural vibrations in (0, 2) mode and higher, a force that cancels the generation of waves is applied to the adjacent antiphase region across the node, and deformation at the critical rotational speed And vibration is suppressed.
[0027]
In the second aspect of the invention, the natural vibration in question is specified, and the width of the groove is determined so that an antiphase force is applied to the natural vibration of the minimum frequency. The minimum value L of the width can be calculated based on elementary geometry knowledge, and conditional expression 2 is obtained. Thereby, an antiphase force is applied to a specific range of natural vibration, and deformation and vibration at the critical rotational speed are suppressed.
[0028]
In the invention described in claim 3 , it is defined that the pickup section is composed of a pickup body and a pickup cover. As a result, the external dimensions of the pickup can be freely selected, and it becomes easy to configure a pickup unit having a large size or a pickup unit having a different shape as required.
[0029]
In the invention described in claim 4 , since the upper surface of the pickup portion is a streamlined type having a low air resistance, the generated air resistance itself is reduced, and the deformation and vibration of the disk are suppressed.
[0030]
In the invention described in claim 5 , by making the radial direction b size of the pickup portion less than or equal to the circumferential size a, the generated pressure and loss can be reduced, and the deformation and vibration of the disc are suppressed.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 schematically shows the positional relationship between a groove and deformation excited by a disk at a critical rotational speed in a conventional drive. The display of the components of the disk drive that are not directly related to the present invention, such as the power supply device, is omitted. Since the air pressure is relatively increased above the groove, the disk receives an upward force F1. The disc receiving the force induces a deformation wave in which the region A immediately above the groove is a mountain, and is displaced upward by d1. On the other hand, in the regions B and C adjacent to A, the phase of the deformation wave is the opposite region, so that it is displaced downward by d2 and d3. The size of d2 and d3 is equal to d1 if there is no disturbance factor. On the other hand, FIG. 3 shows a case where the method of the present invention is used. Although the air pressure rises above the groove and the deformation wave is induced such that the region A directly above the groove becomes a mountain, in this example, the upward force also extends to the regions B and C. If no upward force is applied, it should try to be displaced by B and C as in FIG. 2, but because the groove is wide, a part of it is erased, resulting in d5, The displacement amounts of d6 and d7 are smaller than those of the conventional example in FIG. 2 even if other conditions are the same.
[0032]
(Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the groove 18 for moving the pickup portion has a width L that exceeds 1.4142 times the disk radius R by the method of the present invention. In addition, the circumferential length a of the pickup section 14 is set to a size exceeding 1.4142 times the disk radius R, and the pickup section is composed of a pickup and a pickup cover. Is made smaller than the circumferential length a.
[0033]
In addition to making the groove width L large, by attaching a pickup cover to the pickup to form a wide pickup part, the force for eliminating the deformation of the disc described in FIG. Deformation is more effectively suppressed. Further, by suppressing the radial length b of the pickup portion to be smaller than the circumferential length, unnecessary air resistance is reduced and vibration is further reduced.
[0034]
(Third Embodiment) Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, the method according to claims 5 and 6 of the present invention is applied, and the pickup section 24 includes a pickup 25 and a pickup cover 26. The surface of the pickup cover 26 that faces the disk has a substantially streamlined cross section. Thereby, in the pickup unit, the flow of air is adjusted, and unnecessary noise and vibration are suppressed.
[0035]
Next, matters common to the first and second embodiments will be described. In order to obtain a favorable effect by widening, there are conditions on the size of the groove and the pickup part. This limitation is illustrated in FIG. FIG. 5 is a plan view of the disk drive as viewed from directly above (clamper side in the case of a CD-ROM), and shows a state in which (0, 3) mode vibration is induced in the disk. In order for the groove to act to suppress this vibration, in FIG. 5, the groove must extend beyond the region A and extend to the regions B and C. Therefore, the lower limit of the groove width is the horizontal width of the region A, that is, the length of the chord of the arc D, and can be calculated by elementary knowledge of geometry. This condition does not change even if the groove changes to the pickup cover.
[0036]
Since there are a plurality of critical rotational speeds depending on the vibration mode, the length of the chord of the arc D also differs depending on the rotational speed of interest. For this reason, depending on the rotational speed range used in the operation of the disk drive, the critical rotational speed that is a problem is determined in advance, and if there are a plurality of them, the critical rotational speed that requires the largest groove width is used. Must design the drive. For example, in the case of a disk made of polycarbonate resin having a diameter of 12 cm and a thickness of the current standard, the critical rotational speed corresponding to the natural vibration of (0,2) mode is about 6000 rpm, and about 7400 rpm in (0,3) mode. , (0,4) mode is about 9400 rpm.
[0037]
In general, the higher the critical rotational speed, the larger the number of corresponding node diameters and the shorter the chord of the arc D. Therefore, check the minimum critical rotational speed within the operating rotational speed range and set the corresponding string length. The width of the pick-up part and the groove must be decided so as to exceed.
[0038]
In the case where the critical rotational speed is not included in the rotational speed range to be used, the consideration as in the present invention is not necessarily required. However, CDs and DVDs are basically removable disks, and if the material is changed due to changes in standards, the critical rotational speed on the disk side will change, even if the drive itself does not change, It may be necessary to operate at a critical speed.
[0039]
In order to avoid such a situation, it is desirable to follow the technical idea of the present invention in the design of the drive even if it deviates from the critical rotational speed for the time being. In other words, considering that the critical speed may change if the disc material and design are different, even if the rotational speed is out of the rotational speed range used for drive operation, Measures should be taken by the method of claim 1 or claim 2 of the invention. Alternatively, if the method described in paragraphs 0024 and 0026 is adopted, an effect can be expected for all critical rotational speeds having a frequency of (0, 2) mode or higher. However, since this method is severely limited in the size of the pickup portion and the groove portion, it is necessary to appropriately use the method of claims 1 and 2 in consideration of ease of design.
[0040]
The embodiment of the present invention is not limited to the contents described here. The disc tray is not an essential component, and the width of the pickup portion may be larger than the groove portion. Further, the spindle motor, the clamper, and the like omitted in the drawing may be arbitrarily selected as long as they do not affect the essence of the present invention.
[0041]
Furthermore, the technical idea of the present invention is not necessarily exhausted by the methods recited in the claims. In order to suppress the deformation of the disk, it is not impossible to adjust the shape of the space in the housing so that an antiphase force is applied to the deformation if a more advanced mathematical method is used. However, in practical terms, an effect can be obtained if the size is limited to the most basic elements such as the pickup portion and the groove notch without taking such trouble. For actual production, such a concise and essential limitation is preferable, and the engineering value is also high. The present invention has been made based on such an idea.
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, deformation, tilt, and vibration generated in the disc main body are suppressed by a relatively simple design device such as a change in the size of the pickup unit and the groove in which the pickup unit moves. In particular, deformation, inclination, vibration, and the like can be effectively suppressed under high-speed rotation conditions including a critical rotation speed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view of a vibration mode of a disk. FIG. 2 is an explanatory view explaining deformation of a disk in a conventional disk drive. FIG. 3 is an explanatory view explaining deformation of a disk in a disk drive according to the present invention. 4 is a perspective view for explaining the structure of a disk drive according to the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the basis of the limiting conditions of the present invention. FIG.
1,13,23 Disc 2 Wide groove or notch 3 in the present invention 3 Wide pickup section 4 in the present invention Groove or notch A in the prior art A Adjacent to areas B and CA that are deformed upward on the disc, Area on the disk that deforms downward
F1 Upward force applied to the disk near the groove in the prior art
F5, F6, F7 In the present invention, upward force applied to the disk near the groove
d1 Displacement of A due to upward force in conventional technology
d2, d3 Downward displacement in B and C, which occurs according to the displacement of A in the prior art
d5 A displacement amount in the present invention
d6, d7 In the present invention, the downward displacement at the B and C portions that occurs in accordance with the displacement of A R The radius of the disk a The circumferential length of the pickup portion b The radial length L of the pickup portion The width of the notch D The arc length of the area delimited by the nodal diameter θ The central angle of the area delimited by the nodal diameter 11, 21 Drive housing 14, 24 Pickup unit 15, 25 Pickup 16, 26 Pickup cover 17, 27 Guide 18 Wide groove or notch 22 disc tray in the present invention

Claims (5)

筐体内に、少なくとも、半径6(cm)のポリカーボネート樹脂製のディスクを保持し回転させるターンテーブルと、ディスクに信号の読み込み或いは書き出しを行うためのピックアップ部を有し、ディスクからの信号の読み出し、または、ディスクへの信号の書き込みを行う回転数範囲の上下限の間に少なくとも6000(rpm)を含むディスクドライブ装置であって、ピックアップ部のディスク円周方向の幅a、について12(cm)>a>6√2(cm)・・・・・数式1を満足することを特徴とする、ディスクドライブ装置。The housing has a turntable for holding and rotating at least a polycarbonate resin disk having a radius of 6 (cm), and a pickup unit for reading or writing signals on the disk, and reading signals from the disk, or, a disk drive device comprising at least 6000 (rpm) between the upper and lower limits of the rotational speed range for signal writing to the disk, pickups unit disk circumferential width a of about 12 (cm) >A> 6√2 (cm) ... A disk drive device satisfying Formula 1. 筐体内に、少なくとも、半径6(cm)のポリカーボネート樹脂製のディスクを保持し回転させるターンテーブルと、ディスクに信号の読み込み或いは書き出しを行うためのピックアップ部と、ディスクに隣接しピックアップ部を備える面を有し、その面上にはピックアップ部が半径方向に移動するために設けられた切り欠き又は溝を有し、ディスクからの信号の読み出し、または、ディスクへの信号の書き込みを行う回転数範囲の上下限の間に少なくとも6000(rpm)を含むディスクドライブ装置であって、切り欠きの幅L、について12(cm)>L>6√2(cm)・・・・・数式2を満足することを特徴とする、ディスクドライブ装置。A turntable that holds and rotates at least a polycarbonate resin disc having a radius of 6 (cm) in the housing, a pickup unit for reading or writing signals on the disc, and a surface provided with a pickup unit adjacent to the disc On the surface of which the pick-up part has a notch or groove provided to move in the radial direction, and reads the signal from the disk or writes the signal to the disk. a disk drive device comprising at least 6000 (rpm) between the upper and lower limits of the width L of the lack Ri switching, for 12 (cm)>L> 6√2 (cm) satisfies ..... equation 2 A disk drive device characterized in that: ピックアップ部は、ピックアップ本体とピックアップカバーとからなる事を特徴とする、請求項1若しくは2に記載のディスクドライブ装置。3. The disk drive device according to claim 1, wherein the pickup unit includes a pickup body and a pickup cover. 少なくとも、ピックアップ部のディスク対向面は、流線型の曲面からなる事を特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載のディスクドライブ装置。The disk drive device according to claim 1, wherein at least a disk-facing surface of the pickup unit is formed of a streamlined curved surface. 請求項1,3または4に記載のディスクドライブ装置が、ピックアップ部の半径方向の幅をbとした場合、a>b・・・・・数式3を満足することを特徴とする、ディスクドライブ装置。5. The disk drive device according to claim 1, wherein when the radial width of the pickup portion is b, a> b... Formula 3 is satisfied. .
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