JP4484715B2 - 光ディスク装置及びヘッド移動機構 - Google Patents

光ディスク装置及びヘッド移動機構 Download PDF

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Description

本発明は、DVD(Digital Versatile Disk)等のディスクを利用する光ディスク装置に関する。
従来より、DVD等のディスクを利用した光ディスク装置は、ディスクを保持して回転させるスピンドルモータと、ディスクに対する情報の書き込み又は読み出しを行う光ヘッドと、光ヘッドをディスクの半径方向に移動させるヘッド移動機構と、これらを支持するベースとを備えている。ヘッド移動機構は、光ヘッドに固定されたラックと、モータと、モータに連結されたピニオンと、ピニオンの回転をラックに伝達する駆動ギアとを有している(例えば、特許文献1参照)。
近年、光ヘッドの移動、ターンテーブルの昇降、及びトレイの移動という3つの動作を共通のモータの駆動力で行う光ディスク装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。このタイプの光ディスク装置は、光ヘッドに固定された第1のラックと、この第1のラック上に相対移動可能に取り付けられた第2のラックとを有するラックユニットを備えている。また、第1のラック及び第2のラックの両方が駆動ギアと噛み合うダブルラック領域と、第1のラックが駆動ギアから外れて第2のラックのみが駆動ギアと噛み合うシングルラック領域とがあり、ダブルラック領域で光ヘッドの移動を行い、シングルラック領域でターンテーブルの昇降やトレイの移動を行うようになっている。
また、シングルラック領域には、第2のラックがディスク外周側に移動する際に、この第2のラックが第1のラックに設けられたストッパに当接して第1のラックをディスク外周側に移動させる所定の領域があり、この所定の領域を経てダブルラック領域に切り替わる。上記所定の領域では、第2のラックのみが駆動ギアと噛み合った状態で、光ヘッドを移動させることになる。
特開2004−355735号公報(第6−7頁、図8) 特開2004−185771号公報(第9−10頁、図5)
ここで、ダブルラック領域では、第1のラックの歯と第2のラックの歯とが駆動ギアの歯をピッチ線方向の両側から挟み込んでバックラッシを除去しているが、上記の所定の領域では第1のラックと駆動ギアとが噛み合っていないため、バックラッシを除去することが難しい。そのため、バックラッシの大きさによっては、駆動ギアの回転量と光ヘッドの移動量とが正確に対応しない場合があり、光ヘッドを精度良く移動させることができない可能性がある。また、バックラッシを小さく抑えるためには、各部品の寸法精度等を高精度に管理しなければならず、製造工程(部品の寸法管理等)が複雑化し、製造コストが増加するという問題がある。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、製造工程の複雑化や製造コストの増加を伴うことなく、バックラッシを抑制し、光ヘッドを精度良く移動させることを目的とする。
本発明に係る光ディスク装置は、ディスクの半径方向に移動可能な光ヘッドと、駆動源と、駆動源の駆動力を伝達する駆動ギアと、第1のラックと、第2のラックとを備える。第1のラックは、光ヘッドに固定され、光ヘッドの移動方向に対して略平行なピッチ線を有する。第2のラックは、第1のラックに、そのピッチ線に対して略平行に相対移動可能に取り付けられている。第1のラック及び第2のラックの両方が駆動ギアと噛み合い、光ヘッドを移動させるダブルラック領域と、第2のラックのみが駆動ギアと噛み合うシングルラック領域とを有しており、シングルラック領域において、更に第2のラックが所定の領域にあるときに、第2のラックが第1のラックを介して光ヘッドを移動させるよう構成されている。上記所定の領域において第2のラックのみが駆動ギアと噛み合っているときに、第2のラックを駆動ギアとの間隔が狭まる方向に付勢する付勢手段をさらに備えている。当該付勢手段は、第1のラックに形成されたカム部と、第2のラックに形成され、カム部に当接可能なカムフォロア部とを備えている。
本発明によれば、第2のラックのみが駆動ギアと噛み合っている状態で光ヘッドを移動させるときに、第2のラックが付勢手段により駆動ギアに向けて付勢されるため、駆動ギアと第2のラックとの間のバックラッシを除去することができる。そのため、駆動ギアの回転量と光ヘッドの移動量とを正確に対応させることができ、光ヘッドを精度良く移動させることが可能となる。例えば駆動源としてサーボモータを用いている場合には、バックラッシのサーボ制御への影響を排除することができ、光ヘッドの安定した移動制御が可能となる。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る光ディスク装置の基本構成を示す平面図である。この光ディスク装置は、DVD等の図示しないディスクを保持して回転させるターンテーブル32と、ターンテーブル32により回転するディスクに対して情報の書き込み又は読み出し(若しくはその両方)を行う光ヘッド20と、これらを保持するベース30とを有している。なお、ターンテーブル32は、ベース30に取り付けられた図示しないスピンドルモータに取り付けられたものである。
光ヘッド20は、ディスクの半径方向に直進移動可能なキャリッジ22と、このキャリッジ22に搭載された光ピックアップ21とを有している。光ヘッド20のキャリッジ22をディスクの半径方向に直進案内するため、ベース30上には互いに平行な主軸35及び副軸36が設けられている。主軸35は、キャリッジ22の図中右端に形成された軸受部23,24に摺動可能に挿通されている。また、副軸36の外周面には、キャリッジ22の図中左端に形成された当接部22bが当接している。なお、以下の説明では、光ヘッド20の移動方向、すなわち主軸35及び副軸36の延在方向と平行な方向を、R方向とする。
ベース30には、光ヘッド20をR方向に移動させるためのヘッド移動機構が設けられている。このヘッド移動機構は、モータ(例えばサーボモータ)40と、モータ40の主軸に取り付けられたピニオン41と、ピニオン41と噛み合う駆動ギア50と、上述したキャリッジ22に取り付けられたラックユニット100とを備えている。ラックユニット100は、互いに略平行に重ね合わせられた第1のラック110及び第2のラック120を有している。
図2は、駆動ギア50を示す側面図である。駆動ギア50は、大径ギア部51と小径ギア部52とを同軸に重ね合わせたものである。大径ギア部51は上述したピニオン41と噛み合い、小径ギア部52はラックユニット100の第1のラック110及び第2のラック120と噛み合う。これにより、駆動ギア50は、モータ40の駆動力をラックユニット100に伝達する。
図3及び図4は、それぞれ、ラックユニット100を示す斜視図及び平面図である。図3に示すように、ラックユニット100は、いずれもR方向に長い長尺状の板状部材である第1のラック110及び第2のラック120を互いに平行に重ね合わせたものである。第1のラック110は、上述したキャリッジ22の側端部(図1における右端部)に一体に形成され、キャリッジ22と共にR方向に移動案内されている。また、第1のラック110は、R方向に対して略平行なピッチ線P(図5)を有している。第2のラック120は、第1のラック110のピッチ線と略平行なピッチ線を有しており、第1のラック110に対して更にR方向に相対移動可能に支持されている。具体的には、第1のラック110の長手方向一端部(ディスク内周端側の端部)に形成されたR方向に延在するレール部110aに、第2のラック120の長手方向一端部に形成された係合部120aが摺動可能に係合している。
第2のラック120は、R方向に長い開口部123を有し、その内側にコイルバネ(圧縮バネ)103が取り付けられている。コイルバネ103の一端は、第1のラック110上に立設されたストッパ板104に当接し、コイルバネ103の他端は、開口部123のディスク外周側の面124に当接している。コイルバネ103の弾性力により、第2のラック120は、ディスク外周側(図1に示す+R側)に向けて付勢されている。このコイルバネ103による付勢方向は、第1及び第2のラック110,120のピッチ線方向でもある。
図3に示すように、第2のラック120の歯121が形成された部分は、第1のラック110の歯111が形成された部分よりも、ディスク外周側(図1に示す+R側)に長く形成されている。これにより、ディスク2がディスク内周側に移動し、第1のラック110と駆動ギア50との係合(噛み合い)が解除された状態でも、第2のラック120は駆動ギア50と噛み合うようになっている。
図4に示すように、第1のラック110は、そのディスク外周側の端部に、第2のラック120に当接するカム部112を有している。
図5は、ラックユニット100におけるカム部112とその周囲を拡大して示す平面図である。第2のラック120は、その長手方向端部(ディスク外周側の端部)に、カムフォロア部125を有している。第2のラック120のカムフォロア部125は、R方向(ヘッド移動方向)に対して平行な側端面125a,125dと、ディスク外周側(図中上側)を向く外周側端面125cとを有している。また、側端面125a,125dのうち駆動ギア50と反対側(図中左側)の側端面125aと、外周側端面125cとの間には、テーパ面125bが形成されている。
第1のラック110のカム部112は、第2のラック120のカムフォロア部125の側端面125aに対向する端面112aと、外周側端面125cに対向する端面112cとを有している。さらに、カム部112は、端面112aと端面112cとの間に、テーパ面112bを有している。カム部112のテーパ面112bのR方向に対する傾斜角aは、カムフォロア部125のテーパ面125bの同方向に対する傾斜角よりも小さい。すなわち、カム部112のテーパ面112bには、カムフォロア部125のテーパ面125bと側端面125aとの間の角125eが当接し得るようになっている。
図6及び図7は、ラックユニット100の作用を説明するための平面図である。図6は、第2のラック120のみが駆動ギア50と噛み合った状態を示し、図7は、第1及び第2のラック110,120の両方が駆動ギア50と噛み合った状態を示す。図6に示すように、第2のラック120のみが駆動ギア50と噛み合った状態で、且つ第2のラック120が第1のラック110に対して所定の相対位置関係(後述)にあるときには、カムフォロア部125の角125eが、カム部112のテーパ面112bに当接している。これに対し、図7に示すように、第1及び第2のラック110,120の両方が駆動ギア50と噛み合った状態では、カムフォロア部125は、カム部112のテーパ面112b及び端面112cから離間している。
図6に示すように、第2のラック120のカムフォロア部125の角125eがカム部112のテーパ面112bに当接しているときには、コイルバネ103(図3)の+R方向(図1)の付勢力により、第2のラック120が駆動ギア50側に付勢され、第2のラック120のピッチ線は、第1のラック110のピッチ線よりも駆動ギア50側に変位する。その結果、第2のラック120と駆動ギア50との間のバックラッシが除去される。
一方、図7に示したように、第1及び第2のラック110,120の両方が駆動ギア50と噛み合った状態では、第1のラック110の歯111と、第2のラック120の歯121とは、互いのピッチ線Pが上下に重なり合っている。さらに、第1のラック110の歯111と第2のラック120の歯121とは、コイルバネ103(図3)の付勢力により、駆動ギア50の歯50aをピッチ線P方向に両側から挟み込むようになっている。これにより、各ラック110,120と駆動ギア50との間のバックラッシが除去される。
なお、上述した図5は、第1及び第2のラック110,120の構成を説明するため、便宜上、第2のラック120を駆動ギア50から離間する方向に外力により付勢した状態を示したものである。従って、図5では第2のラック120と駆動ギア50との間にバックラッシが生じているように図示されているが、実際には図6に示すようにバックラッシは除去されている。また、図5に示した状態で、第1及び第2のラック110,120の歯111,121のピッチ線P方向のずれ量をKとすると、図7に示した状態(第1及び第2のラック110,120の両方が駆動ギア50と噛み合った状態)での歯111,121のずれ量は、Kよりも小さい。
また、図1に示すように、ラックユニット100に隣接して、第2のラック120のディスク内周側の端部に立設されたピン122に係合し、当該ピン122のR方向の直進移動を利用してベース30の昇降及びトレイ(図示せず)の移動を行う連動機構150が設けられている。この連動機構150の詳細については、説明を省略する。
図8及び図9は、本実施の形態に係る光ディスク装置の動作を説明するための平面図である。光ヘッド20をディスク内周側(−R方向)に移動させる際には、モータ40(図1)が所定の方向(正方向とする。)に回転し、光ヘッド20をディスク外周側に移動させる際には、モータ50が逆方向に回転する。モータ40の回転は、ピニオン41(図1)を介して駆動ギア50に伝達される。駆動ギア50には、図8に示すようにラックユニット100の第1のギア110及び第2のギア120の両方が噛み合っている。言い換えると、ラックユニット100は、ダブルラック領域において、駆動ギア50と噛み合っている。駆動ギア50の回転により、第1のギア110及び第2のギア120がディスク内周側(又は外周側)に移動する。これにより、ラックユニット100が固定された光ヘッド20がディスク内周側(又は外周側)に移動し、光ピックアップ21(図1)を介して、ディスクに対する情報の書き込み又は読み出しが行われる。
このとき、上述したように第1のギア110の歯111と第2のギア120の歯121とが、駆動ギア50の歯50aをピッチ線の方向に挟み込んでいるため、バックラッシが除去されている。
光ヘッド20がディスク内周側に移動し、最内周位置(ディスク内周側の移動限界)に達すると、光ヘッド20のディスク内周側の端面22aがベース30に形成されたストッパ31に当接する。このとき、第1のラック110の全ての歯111が駆動ギア50との係合(噛み合い)部分よりもディスク内周側に位置することで、第1のラック110と駆動ギア50との係合が解除される一方、第2のラック120は、引き続き駆動ギア50と噛み合っている状態となる。すなわち、ダブルラック領域からシングルラック領域への切り替えが行われる。光ヘッド20に固定された第1のラック110は、これ以上ディスク内周側に移動することはできないが、第2のラック120は、第1のラック110上で更にディスク内周側に移動することができる。
光ヘッド20が最内周位置(ディスク内周側の移動限界)に達したのち、モータ40(図1)は更に正回転を続け、駆動ギア50も回転を続ける。但し、第1のラック110と駆動ギア50との係合は解除されているため、モータ40(図1)の駆動力は第2のラック120にのみ伝達される。第2のラック120は、第1のラック110上を、コイルバネ103の付勢力に抗してディスク内周側に更に移動する。この状態で、第2のラック120のカムフォロア部125は、第1のラック110のカム部112から離間している。
第2のラック120が更にディスク内周側に移動すると、第2のラック120の先端に立設されたピン122が連動機構150の図示しないカム溝に係合し、ターンテーブル32を搭載したベース30の昇降と、図示しないトレイの移動とが行われる。
ターンテーブル32の昇降及びトレイの移動を行ったのち、再び光ヘッド20の移動を行う際には、モータ40の逆回転により、駆動ギア50を介して第2のラック120をディスク外周側に移動させる。図9に示すように、第2のラック120がディスク外周側に移動し、そのカムフォロア部125が第1のラック110のカム部112に当接すると、これらカムフォロア部125とカム部112との当接により、第2のラック120のカムフォロア部125の角125e(図6)がカム部112のテーパ面112b(図6)に沿って移動することにより、第2のラック120が駆動ギア50側に付勢され、第2のラック120と駆動ギア50との間のバックラッシが除去される。さらに、カム部112がカムフォロア部125によりディスク外周側に付勢されることにより、第1のラック110が第2のラック120と共にディスク外周側に移動する。すなわち、第2のラック120のみが駆動ギア50と噛み合った状態(まだ第1のラック110が駆動ギア50と噛み合っていない状態)で、光ヘッド20がディスク外周側に移動することになる。
このように第2のラック120のみが駆動ギア50と噛み合った状態で、第1のラック110及び第2のラック120がディスク外周側に所定量移動すると、第1のラック110及び第2のラック120と駆動ギア50とが再び噛み合う。すなわち、シングルラック領域からダブルラック領域への切り替えが行われる。第1のラック110及び第2のラック120と駆動ギア50とが再び噛み合ったのち、モータ40の回転により、第1のラック110及び第2のラック120が移動し、光ヘッド20の移動が行われる。
このように、第2のラック120のみが駆動ギア50と噛み合った状態で光ヘッド20の移動を行うときに、付勢手段(カム部112及びカムフォロア部125)により第2のラック120を駆動ギア50側に付勢することで、第2のラック120と駆動ギア50との間のバックラッシを除去している。その結果、駆動ギア50の回転量と光ヘッド20の移動量とを正確に対応させ、光ヘッド20を精度良く移動させることが可能になる。
図10は、本実施の形態による上記効果の理解を容易にするための図であり、第2のラック120のみが駆動ギア50と噛み合った状態で光ヘッド20を移動させるときに、カム部112による第2のラック120の付勢を行わなかった場合を示す図である。この場合、第1のラック110が駆動ギア50と噛み合っていないため、駆動ギア50の歯50aを第1及び第2のラック110,120の歯111,121でピッチ線方向に挟み込んでバックラッシを除去することができない。このような状態で光ヘッド20を移動させると、第2のラック120と駆動ギア50との間のバックラッシによっては、駆動ギア50の回転量と光ヘッド20の移動量とが正確に対応せず、光ヘッド20を精度良く移動させることができない可能性がある。
これに対し、本実施の形態では、第2のラック120のみが駆動ギア50と噛み合った状態で光ヘッド20を移動させるときには、図9に示したように、付勢手段(カム部112及びカムフォロア部125)により第2のラック120を駆動ギア50に向けて付勢しているため、第2のラック120と駆動ギア50との間のバックラッシを除去することができる。これにより、駆動ギア50の回転量と光ヘッド20の移動量とを正確に対応させ、光ヘッド20を精度良く移動させることができる。
また、各部品(ラックユニット100等)の精度によらずにバックラッシを除去できるため、各部品の精度を高精度に管理する必要がなく、既存の部品を最大限に利用して光ディスク装置を構成することができる。従って、製造工程の複雑化や製造コストの増加を伴うことなく、光ヘッド20を精度良く移動させることが可能となる。
また、第1のラック110に形成したカム部112と、第2のラック120に形成したカムフォロア部125とによってバックラッシを除去するようにしたので、バックラッシを除去するための特別の機構を設ける必要がない。従って、製造コストを更に低減することができる。
さらに、図7に示したように、第1及び第2のラック110,120の両方が駆動ギア50と噛み合っているダブルラック領域では、カムフォロア部125がカム部112から離間するよう構成されているため、寸法精度のばらつきにより第1のラック110と駆動ギア50とのバックラッシが0に近い場合でも、カムフォロア部125とカム部112とが干渉することがない。そのため、第1のラック110と駆動ギア50とのバックラッシが小さい場合であっても、光ヘッド20を精度良く移動させることができる。
また、シングルラック領域において第2のラック120がディスク外周側に移動しているときに、所定の領域(カムフォロア部125がカム部112に当接する領域)で光ヘッド20を移動させるようにしたので、その後のダブルラック領域への移行を円滑に行うことができる。さらに、カム部112が第1のラック110のディスク外周側の端部に形成されているため、上記の所定の領域でのみカム部112とカムフォロア部125とを当接させることができ、必要のないときには互いに干渉させないようにすることができる。
本発明の実施の形態に係る光ディスク装置の基本構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る光ディスク装置の駆動ギアを示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る光ディスク装置のラックユニットを示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る光ディスク装置のラックユニットを示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る光ディスク装置のラックユニットの要部を拡大して示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る光ディスク装置のラックユニットの作用を説明するための平面図である。 本発明の実施の形態に係る光ディスク装置のラックユニットの作用を説明するための平面図である。 本発明の実施の形態に係る光ディスク装置において、第1及び第2のラックの両方が駆動ギアと噛み合っている状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る光ディスク装置において、第2のラックのみが駆動ギアと噛み合っている状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態による作用効果が得られない場合に生じうるバックラッシを説明するための図である。
符号の説明
20 光ヘッド、 30 ベース、 32 ターンテーブル、 40 モータ、 41 ピニオン、 50 駆動ギア、 100 ラックユニット、 103 コイルバネ、 110 第1のラック、 111 歯、 112 カム部、 120 第2のラック、 121 歯、 122 ピン、 125 カムフォロア部。

Claims (5)

  1. ディスクの半径方向に移動可能な光ヘッドと、
    駆動源と、
    前記駆動源の駆動力を伝達する駆動ギアと、
    前記光ヘッドに固定され、前記光ヘッドの移動方向に対して略平行なピッチ線を有する第1のラックと、
    前記第1のラックに、前記ピッチ線に対して略平行に相対移動可能に取り付けられた第2のラックと
    を備え、
    前記第1のラック及び前記第2のラックの両方が前記駆動ギアと噛み合い、前記光ヘッドを移動させるダブルラック領域と、前記第2のラックのみが前記駆動ギアと噛み合うシングルラック領域とを有し、
    前記シングルラック領域において、更に前記第2のラックが所定の領域にあるときに、前記第2のラックが前記第1のラックを介して前記光ヘッドを移動させるよう構成され、
    前記所定の領域において、前記第2のラックのみが前記駆動ギアと噛み合っているときに、前記第2のラックを前記駆動ギアとの間隔が狭まる方向に付勢する付勢手段をさらに備え
    前記付勢手段は、前記第1のラックに形成されたカム部と、前記第2のラックに形成され、前記カム部に当接可能なカムフォロア部とを備えたことを特徴とする光ディスク装置。
  2. 前記第1のラック及び前記第2のラックの両方が前記駆動ギアと噛み合っているときには、前記カム部と前記カムフォロア部とが離間していることを特徴とする請求項に記載の光ディスク装置。
  3. 前記カム部は、前記第1のラックにおいて、前記ディスクの外周側の端部に形成されていることを特徴とする請求項又はに記載の光ディスク装置。
  4. 前記所定の領域は、前記シングルラック領域において、前記第2のラックが前記ディスクの内周側から外周側に移動し、前記第2のラックの前記カムフォロア部が前記第1のラックの前記カム部に当接する領域であることを特徴とする請求項に記載の光ディスク装置。
  5. 光ヘッドをディスクの半径方向に移動させるヘッド移動機構であって、
    駆動源と、
    前記駆動源の駆動力を伝達する駆動ギアと、
    前記光ヘッドに固定され、前記光ヘッドの移動方向に対して略平行なピッチ線を有する第1のラックと、
    前記第1のラックに、前記ピッチ線に対して略平行に相対移動可能に取り付けられた第2のラックと
    を備え、
    前記第1のラック及び前記第2のラックの両方が前記駆動ギアと噛み合い、前記光ヘッドを移動させるダブルラック領域と、前記第2のラックのみが前記駆動ギアと噛み合うシングルラック領域とを有し、
    前記シングルラック領域において、更に前記第2のラックが所定の領域にあるときに、前記第2のラックが前記第1のラックを介して前記光ヘッドを移動させるよう構成され、
    前記所定の領域において、前記第2のラックのみが前記駆動ギアと噛み合っているときに、前記第2のラックを前記駆動ギアとの間隔が狭まる方向に付勢する付勢手段をさらに備え
    前記付勢手段は、前記第1のラックに形成されたカム部と、前記第2のラックに形成され、前記カム部に当接可能なカムフォロア部とを備えたことを特徴とするヘッド移動機構。
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