JP4185905B2 - ディスク駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＤ、ＤＶＤ装置などの可換媒体型のディスク駆動装置に関する。

従来のディスク駆動装置の例が特許文献１、２に記載されている。特許文献１に記載のディスク駆動装置は、ディスクの回転面に平行に定義される平面領域であるドロワフレームの平面部分と、その平面部分を延長した面と異なる高さ、かつディスクの外周に沿って板状かつ円筒状で、回転するディスクの上面とほぼ同じ高さに形成されたドロワ壁面とを有するドロワフレームを含むドロワにおいて、ドロワ壁面部の平面部分に近接する端面を、球面又は面取り面に、もしくはドロワ壁面部の平面部分側の面に、ディスク回転により生じる風切音を低減可能な不規則な複数の溝状部を設けている。また、特許文献２に記載のディスク駆動装置は、ローディングされたディスクをスピンドルモータに備えたターンテーブル上に装着し、光学ヘッドを備えたユニットメカ機構をディスク面に対して所定の距離に上下移動させる。ユニットメカ部の上下移動手段として昇降駆動機構を備え、ディスクがローディングされている時には、突子がディスクトレーの下面側に当接し、ディスクトレーに押圧を加える構造をとっている。

特開平２００２−９３１３８号公報 特開平１０−２０８３５７号公報

ＣＤ、ＤＶＤ装置は記録再生時にディスクが高速で回転するため、装置厚が１２．７ｍｍ以下のスリムタイプの装置ではディスク表面と隣接する部品間を流れる空気の流れにより、流体音の増加や、流体力が加振源となって構造部品を励振する振動音の増加が生じる。特許文献１に記載されたディスクトレーのディスク側面に対向する側壁の球面あるいは面取構造は、光学ピックアップ走行部のみの構造であり、実際のディスクトレーに存在する他のディスク周囲構造の段差や空孔構造に起因するキャビティー音を低減することはできない。

スリムタイプのディスク駆動装置は、スピンドルモータや光学ヘッド、光学ヘッド移動手段を備えたユニットメカをディスクトレー下面にインシュレータにより弾性支持し、ユニットメカと一体となったディスクトレーを移動させてディスクの搬送入動作を行っている。従って、装置厚の物理的な制限により、特許文献２に記載された昇降機構の適用は困難である。また、構造部品を押圧することで、ガタ振動音は吸収できるが、ディスク回転による気流が作用する騒音を低減することはできない。

本発明の目的は、ディスク回転による装置騒音、特にディスク表面近傍で空気流が作用して発生するキャビティー音、及びディスク外周近傍における他の構造体、例えばディスクトレー構造の段差が作用して発生する流体騒音を低減することである。

本発明は、前記目的を達成するため、ディスクを搬送入するディスクトレーのディスク載置案内用円溝の外周部の段差部の一部で、フロントパネルを前面とした場合の右奥部の段差部を該円溝底面に対してディスク下面の高さ、すなわち０．５ｍｍ以下の段差とした。また、円溝底面とディスク下面の高さ、すなわち０．５ｍｍ以下の段差としたディスクトレー隅部に隣接する装置筐体の隅部を、筐体内部側に曲率を持たせた隅構造あるいは、複数の鈍角により形成された隅構造とした。隅構造は、ガイドラック部に曲率部材を備えた構造、装置筐体部となるボトムカバー、トップカバーの一部に別部材となる曲率部材を備えた構造、あるいはボトムカバーもしくはトップカバー自体で曲率を形成した構造によって実現することができる。また、ディスクを搬送入するディスクトレーのディスク載置用案内円溝の外周部とガイドラックを介して装置筐体となるボトムカバーあるいはトップカバー間の空孔部に流れ抑制部材を備えた構造としてもよい。

本発明によれば、ディスクが高速で回転してもディスク外周部の空気の流れの乱流化を防ぐことができるため、流体が作用した流体音の低減化ができる。また、ディスク外周側面に対向した部位に形成された空孔が作用したキャビティー音を低減することができる。これにより、高倍速再生や記録時の装置騒音を低減することができるため、ディスク駆動装置の信頼性が向上する。

パソコンなどに組み込まれているＣＤやＤＶＤなどのディスク駆動装置は、直径１２０ｍｍ、板厚１．２ｍｍの円板形状をした媒体（以下、ディスクと呼ぶ）の情報を再生あるいは、新たな情報をディスクに記録するものである。本発明によるディスク駆動装置は、特に装置厚さが薄い、一般にスリムドライブ、スーパスリムドライブと呼ばれている装置厚１２．７ｍｍ、９．５ｍｍの装置、あるいはそれ以下の薄型装置に関するものである。以下、図面を参照して本発明によるディスク駆動装置の実施例を説明する。

図１は、本発明によるディスク駆動装置の一例を示す分解斜視図である。ここでは、装置厚９．５ｍｍのディスク駆動装置１の場合を例にとって説明する。

ディスク駆動装置１の外形は、おおよそ幅１３０ｍｍ、奥行き１３０ｍｍであり、薄板金属板をプレス成形したボトムカバー８とトップカバー９の嵌合、組み合わせにより外側筐体を形成している。筐体内部には、樹脂成形品のディスクトレー２がボトムカバー８の内側両側部に備えられたガイド機構（以下、部品としてガイドラック１３と呼ぶ）により摺動可能に設けられ、ディスク２０のローディング、アンローディングを行う。また、ディスクトレー２には、前方に別部品となるフロントパネル１６が嵌合結合され、ディスク２０の外径より僅かに大きな円溝がほぼ中央に形成されている。さらに、円溝の中心部から円溝側部に渡り、ユニットメカ３が取付けられる孔を備えている。ユニットメカ３は、ディスク２０を回転駆動するスピンドルモータ５とディスク２０を支持するターンテーブル、ディスク２０の情報を再生あるいは記録するための光学ヘッド６、光学ヘッド６をディスク２０の半径方向の所定位置に移動させるための駆動手段、外部から各部品への接触防止や電気的なノイズを防止するユニットカバー１７がメカシャシ４に組み込まれて構成されている。ユニットメカ３は、ディスクトレー２下面に、弾性部材となる複数のインシュレータ７を介して取付けられている。インシュレータ７は、装置外部からユニットメカ３に伝わる、あるいはユニットメカ３から外部に伝わる振動や衝撃を減衰させる。

ボトムカバー８の後方部には装置のメイン回路基板１０が備えられ、スピンドルモータ５や、光学ヘッド６、光学ヘッド移動手段への電気的な接続は、スピンドルモータ基板部１８に設けたコネクタ部１９とメイン回路基板１０間を接続するＦＰＣ１２により行われる。

本発明のディスク駆動装置１は、狭い空間でディスク２０が高速に回転することによって発生する流体力が関係する装置騒音の低減化を図る構造を有する。特にディスク２０の外周側面に対向した構造部品の段差あるいは空孔構造によって生じるキャビティー音の低減を目的として、ディスク駆動装置１の右側奥部の隅部（図中のＡ部）において、ディスクトレー２に備えたディスク案内溝による段差部を円溝底面とほぼ平坦な構造とした。以下、本発明によるディスク駆動装置の詳細な構造について説明する。

図２は、図１に示したＡ部の従来構造と、そのディスク駆動装置にディスク２０が装着され、高速でディスク２０が回転している状態のほぼディスク２０厚中心平面上の断面におけるディスク２０周辺の空気の流れを示した図である。図２（ａ）は、ディスクトレー２に備えた円溝部の側面段差２１部を示した図である。図２（ｂ）は、ディスク２０周辺の空気の流れを示した摸式図であり、ディスク２０は右回りで回転している。

ディスクトレー２に備えた円溝側壁とディスク２０外周側面の隙間は１ｍｍから２ｍｍ程度であるが、実際のディスク駆動装置では、図２（ｂ）に示すようにディスクトレー２の上部、左右部では、ディスク２０の外周側面の隙間は不均一となっている。ディスク２０の外周側面の空気の流れは、分岐箇所が二箇所存在する。図中左側の分岐部では、ディスク駆動装置筐体部に沿って流れる流路が長く、また流路中に外部との電気的接続コネクタ部が介在するため、流れがほぼ遮断されている。図中右上部（Ｂ部）の分岐部では、流路が、ディスクトレー２に設けられた円溝側壁とディスク２０の外周側面の隙間と、装置筐体後面とディスクトレー２の後面間の隙間とに分かれている。このため、二箇所の流路で流れが生じ、その先で二つの流れが交差する。そのため、二つの流れが交差することで流れの乱流化が生じ、流体音の増加が発生する。また、ディスク２０の外周側面に対向した面に存在する空孔２５（キャビティー）によるキャビティー音の増加が懸念される。本発明は、前述した流体音、キャビティー音の低減化を目的としたディスク駆動装置の内部構造を提供するものである。

図３は、本発明の一実施例を示したものであり、図１に示したディスク駆動装置１のＡ部のディスクトレー２構造を示している。

図３（ａ）は、ディスクトレー２を装置筐体内部に引き込んだ状態を示している。ディスクトレー２は、両側に設けられたガイドラック１３により摺動支持されており、装置内部に引き込まれた状態では固定される。ガイドラック１３の上面部とディスクトレー２に設けられた円溝底面部はほぼ同じ平面内に設置されている。筐体側壁はボトムカバー８を折り曲げて側面を成形している。本発明では、ディスクトレー２に備えたディスク案内用の円溝により形成された装置右奥部の段差２１（図２参照）を削除し、円溝底面部とほぼ平坦な構造としたものである。

図３（ｂ）は、ディスク２０が装着された状態でのディスクトレー２の周辺構造の断面摸式図である。ディスクトレー２に設けられた円溝底面と装着されたディスク２０の下面の隙間は、おおよそ０．５ｍｍである。ディスク２０の回転によるディスク２０の外周部での空気の流れは、ディスク２０の側面付近の流速が早いため、その流れに影響を与えないためにはディスクトレー２に設けられたディスク２０の外周部の段差をディスク下面の隙間の大きさ以下、つまり、０．５ｍｍ以下にする必要ある。すなわち、ディスクトレー２に備えたディスク案内用の円溝により形成された装置右奥部の段差２１部を円溝底面部より０．５ｍｍ以下とした。この構造により、図２で示したＢ部の分岐部がなくなるため、流れの交差がなくなる。また、ディスク２０の外周側面に対向した面に存在する空孔もないため、キャビティー音の低減が図れる。

図４は、本発明によるディスクトレー構造の一部とガイドラック構造の例を示した図である。

図４（ａ）は、図３に示したディスクトレー２の構造に加え、ディスク駆動装置筐体壁となるボトムカバー８で囲まれた内側面隅部に曲率を持たせた本発明の実施例を示している。内側面に曲率を持たせるため、本実施例ではガイド機構の一部品となるガイドラック１３の先端部に曲率部材２２を備えた。この構造により装置内側面隅部での空気の流れが曲率形状により乱れず、乱流化を防ぐことができる。これにより、乱流化による流体音の低減が可能となる。図では、ガイドラックに備えた曲率部材構造について述べたが該曲率部材構造を装置筐体部となるボトムカバーや、トップカバーに備えてもよい。

図４（ｂ）には、内側面曲率部材２２を備えたガイドラック１３を示した。先端部に備えた曲率部材２２の曲率はＲ２ｍｍからＲ５ｍｍ程度の曲率とするとよい。また、内側面が複数の鈍角により形成された構造としてもほぼ同様の効果が得られる。

図５は、本発明の他の実施例であるディスクトレーの構造の一部と、その周辺部のボトムカバーの構造を示した図である。

本実施例においては、図３に示したディスクトレー２の構造に加え、ディスク駆動装置筐体壁となるボトムカバー８で囲まれた内側面隅部に曲率２３を持たせた。ボトムカバー８により筐体隅部に直接曲率２３を形成した構造である。また、ボトムカバー８により筐体隅部に複数の鈍角で折り曲げた内壁構造としてもよい。この曲率形状あるいは複数の折り曲げ形状を有する構造により装置内側面隅部での空気の流れが乱れず、乱流化を防ぐことができる。これにより、乱流化による流体音の低減が可能となる。本実施例では、ボトムカバーにより装置内壁構造を成形した例を説明したが、トップカバーにより装置内壁構造を形成した装置の場合には、言うまでもなくトップカバーを用いて同様の構造としても同じ効果を得ることができる。

図６は、本発明によるディスク駆動装置の騒音低減効果を示す周波数特性図である。図６（ａ）は、従来のディスク駆動装置におけるディスクトレー２とボトムカバー８とガイドラック１３構造による空孔２５部の模擬図である。図６（ｂ）は、従来のディスク駆動装置の騒音特性と本発明によるディスク駆動装置の騒音特性を周波数帯域５ｋＨｚ帯域で示したものである。なお、騒音特性は、一般的に聴覚補正をかけているため、１ｋＨｚから５ｋＨｚの帯域がオーバオール値に影響が大きなため、５ｋＨｚ帯域で評価した結果を示した。

空孔２５によるキャビティー音の周波数ｆは、音速ａ、流れの速度ｖ、空孔の流れ方向の長さｂから、次式によって求めることができる。
ｆ＝（ｖ／ｂ）／（１＋（ｖ／ａ））

ここで、音速ａを３４０ｍ／秒、流れの速度ｖをＣＤ２４倍速（毎分５４００回転）時にディスク２０外周部の流れの約７０％として２３．７ｍ／秒、空孔の流れ方向の長さｂを実際の装置寸法より１１ｍｍとすると、発生するキャビティー音の周波数はおおよそ２ｋＨｚ帯域となる。すなわち、従来のディスク駆動装置では２ｋＨｚ帯域の騒音が大きいことになる。

図６（ｂ）の騒音特性に示すように、本発明による構造では２ｋＨｚ帯域の騒音が低減している。このことより、本発明によるディスク駆動装置１での流体力による騒音低減効果がわかる。

図７は、本発明による騒音低減構造の他の実施例を示す図であり、ディスクトレー及びガイドラックの周辺構造を示した図である。

従来のディスクトレーの構造とした場合、図２で示した流れの分岐、あるいは交差による流れを遮断することが必要である。本実施例は、流れが交差する部分に流れを抑制する部材２４を備えた構造とした。流れ抑制部材２４はガイドラック１３に備え、ディスクトレー２の段差部とは若干の隙間を設けている。これは、ディスク駆動装置のローディング、アンローディングの際に固定されているガイドラック１３に対して、移動するディスクトレー２との接触干渉を防止するためである。また、各部品の製作精度や、組立てばらつきを考慮しても隙間を設けざる得ないことは言うまでもない。

また、本実施例の構造は、折り曲げ加工品によるボトムカバー８とトップカバー９の勘合組み合わせによって装置筐体を形成しているため、組み合わせ部に微小孔あるいは、隙間ができてしまう。流れ抑制部材２４により、こうした微小孔や隙間をふさぐことも可能となり、ディスク駆動装置内部で生じたさまざまな騒音を遮音することもできる。

図８は、図７で示した構造において、流れ抑制部材２４とディスクトレー２の段差部の空孔２５隙間についての騒音低減効果を示したものである。図８（ａ）は、説明のための構造模擬図であり、図８（ｂ）は隙間による騒音特性を示したものである。流れ抑制部材２４とディスクトレー２の段差部の空孔隙間をＸとする。

空孔２５隙間によるディスク２０回転時のディスク駆動装置の騒音は、図８（ｂ）に示すように完全に遮断した状態の騒音値を基準（０ｄＢ）とすると、おおよそ３ｍｍまでは騒音増加は非常に小さいが、３ｍｍを越えると急激に増加することがわかる。実際のディスク駆動装置１における流れ抑制部材２４がない場合の空孔２５隙間は４ｍｍ程度であり、流れ抑制部材２４を設けることで最大（完全に空孔２５隙間を遮断）２ｄＢ程度の騒音低減効果がある。騒音低減効果が非線形な曲線となるのは、ディスク２０の外周側面付近の流速と空孔２５隙間に関係しているためである。なお、示した騒音低減結果はディスク駆動装置１として最も騒音が大きな、ＣＤ２４倍速（毎分５４００回転）時のものである。空孔隙間は、各部品の製作精度や、組立てばらつきを考慮すると０．５ｍｍ以上必要であり、流れ抑制部材２４の剛性確保のためには２ｍｍ以下にする必要がある。そこで、図７に示した本発明における流れ抑制部２４材を備えた場合の空孔２５隙間は、０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下とした。この構造によりディスク２０の周辺の空気の流れを抑制することができ、特にディスクトレー２と筐体部間の隙間（空孔２５）によるキャビティー音の低減が可能となる。

図９は、流れ抑制部材２４を用いた他の実施例と、ディスクトレー２に備えた円溝外周部段差２１による他の実施例を示したものである。

図９（ａ）は、流れ抑制部材２４を、ディスクトレー２に備えた円溝外周側部段差２１とディスク装置１の外装筐体となるボトムカバー８間の空孔２５部内に備えたものである。図８で説明したと同様にディスクトレー２は可動部となるため、接触干渉を防止するために僅かな隙間を設けた。また、流れ抑制部材２４はガイドラック１３に一体成形し、空孔隙間は０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下とした。これにより図８で示した構造と同様に、ディスク２０周辺の流れを抑制することができ、特にディスクトレー２と筐体部間の隙間（空孔２５）によるキャビティー音の低減が可能となる。

図９（ｂ）は、ディスクトレー２に備えた円溝外周部段差２１構造により、図６で示した空孔２５の長さ（図中のｂ）を見かけ上短くして、空孔２５部で生じるキャビティー音の発生周波数帯域を高域に上げた実施例である。図に示すように円溝外周部段差２１に、横溝２６を設けた構造であり、実施例では２つの溝２６を設けているが、基本的には円溝外周部段差２１に一つ以上の横溝２６を設けるとよい。また、図示の例では横溝２６は直線に形成しているが、例えばディスク２０外周に沿って曲率を持たせてもよい。これらの構造によって空孔２５部で生じるキャビティー音の周波数を高域にし、装置騒音で最も影響の大きな周波数帯域を外すことで騒音の低減化を図ることができる。

本発明によるディスク駆動装置の一例を示す分解斜視図。 従来のディスクトレー構造と、ディスク高速回転時のディスク周辺の空気の流れを示した図。 本発明の一実施例であるディスク駆動装置のディスクトレー周辺構造を示す図。 他の一実施例であるディスク駆動装置のディスクトレー周辺構造を示す図。 他の一実施例であるディスク駆動装置のディスクトレー周辺構造を示す図。 本発明によるディスク駆動装置構造での騒音低減効果の説明図。 他の一実施例であるディスク駆動装置のディスクトレー周辺構造を示す図。 本発明による流れ抑制部材による空孔隙間の騒音低減効果を示す図。 本発明による他の実施例であるディスク駆動装置のディスクトレー周辺構造を示す図。

符号の説明

１…ディスク駆動装置、２…ディスクトレー、３…ユニットメカ、４…メカシャシ、５…スピンドルモータ、６…光学ヘッド、７…インシュレータ、８…ボトムカバー、９…トップカバー、１０…メイン回路基板、１２…ＦＰＣ、１３…ガイド機構（ガイドラック）、１６…フロントパネル、１７…ユニットカバー、１８…スピンドルモータ基板、１９…スピンドルモータ基板のコネクタ部、２０…ディスク、２１…円溝外周部段差、２２…曲率部材、２３…曲率部、２４…流れ抑制部材、２５…空孔、２６…横溝。

Claims (5)

1. 光学ヘッドを用いて回転するディスクに情報を記録又はディスクに記録された情報を再生するディスク駆動装置において、
   ディスクを搬送入するディスクトレーのディスク載置案内用円溝の外周部の段差部の一部で、フロントパネルを前面とした場合の右奥部の段差部を前記円溝底面に対してディスク下面の高さ以下の段差とし、更に、前記円溝底面とディスク下面の高さ以下の段差としたディスクトレー隅部に隣接する装置筐体の隅部を、筐体内部側に曲率を持たせた隅構造あるいは複数の鈍角により形成された隅構造としたことを特徴とするディスク駆動装置。
2. 請求項１記載のディスク駆動装置において、前記隅構造は、ガイドラック部に曲率部材を備えて構成したことを特徴とするディスク駆動装置。
3. 請求項１記載のディスク駆動装置において、前記隅構造は、装置筐体部となるボトムカバーあるいはトップカバーの一部に別部材となる曲率部材を備えて構成したことを特徴とするディスク駆動装置。
4. 請求項１記載のディスク駆動装置において、円溝底面に対してディスク下面の高さ以下の段差としたディスクトレー隅部に隣接する装置筐体の隅部を、ボトムカバーあるいはトップカバー自体で曲率を形成した構造としたことを特徴とするディスク駆動装置。
5. 光学ヘッドを用いて回転するディスクに情報を記録又はディスクに記録された情報を再生するディスク駆動装置において、
   ディスクを搬送入するディスクトレーのディスク載置用案内円溝の外周部とガイドラックを介して装置筐体となるボトムカバーあるいはトップカバー間の空孔部に、流れ抑制部材を備えたことを特徴とするディスク駆動装置。

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