JPH1092093A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来装置では、ディスク偏重心により、ピック
アップアクチュエータのトラック追従マージンが小さ
く、データ転送速度の高速化、低振動化が図れないとい
う課題がある。 【解決手段】ディスク５を設置されたピックアップアク
チュエータ７と一体で構成されるスピンドルモータ構造
体８を補正位置１２に移動し、スピンドルモータ６によ
ってディスク５を回転させる。比較回路４aはスピンド
ル構造体８の振動を該構造体８に装備された振動センサ
３の測定信号と該回路４a内に設定されている基準値と
の大きさの比較を行い、偏重心補正が必要であれば偏重
心補正用アクチュエータドライバ４b及び偏重心補正用
アクチュエータ２を用いて補正を行う。偏重心量が規定
値に達した後、スピンドルモータ構造体８は読み取り位
置１３にローディングされ、クランパは規定のクランプ
力を発生し、ディスクをスピンドルモータと結合し、デ
ータの転送を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は可換型媒体を用いる
ディスク装置に係り、特に高転送速度を有する光ディス
ク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置はスピンドルモータに直
結したターンテーブル上にディスクをのせてターンテー
ブル内あるいはクランパ内に内蔵される永久磁石の磁気
力でこれをクランプして回転させ、半導体レーザを用い
たピックアップでデータの読みとりを行っている。光デ
ィスク装置は互換性のあるディスクを用いているため、
ディスクは寸法、重量が規制されている。特にCD-ROMの
重量は、14〜33gとかなり幅広く設定されている。

【０００３】一方、光ディスク装置、特にCD-ROM装置は
データ転送速度を向上させるため直接的な効果であるデ
ィスク回転速度の向上が図られている。標準速度は200
〜500回転（線速度一定のため）であるが、標準速度の
１２倍以上の回転数が実現されようとしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記に示した
ように、ディスク重量の規格は規格化されているが、偏
重心に関しては規格化されていない。したがって、一般
に配布されているディスクの偏重心はかなり大きく、偏
重心のないディスクはほとんどなく、経験的に偏重心量
の最悪値は10g・mmである。たとえ偏重心の無いディス
クであってもユーザが認識するためにラベルを貼付する
と数g・mmの偏重心が発生し、さらにはチャッキング状
態によっても簡単に数g・mmの偏重心が発生する。この
ようなディスクを回転させると偏重心による振動が発生
する。例えば、5g・mmの偏重心をもったディスクを用い
て8倍速で回転させると最大回転数は約4000rpmなので偏
重心が発生する振動加速度は0.8G程度であるのでアクチ
ュエータあるいはシャシに伝達する振動は、動作範囲に
比較してごく小さいものであり、問題とはならない。し
かし、さらに高速（例えば12倍速；6000rpm）になると
ディスクの持つ偏重心が発生する励振力による振動加速
度は2G程度となり、アクチュエータ追従性能マージン低
下によるエラーレート増加、スピンドルモータ軸受け部
の摩耗による軸受けガタ発生、さらにシャシが振動しそ
れを搭載するコンピュータの筺体が共鳴するといった現
象が発生し、実質転送速度の低下ばかりでなく装置信頼
性を低下させるとともにコンピュータユーザに不快感を
与えることになる。

【０００５】本発明は、偏重心を補正する機構を光ディ
スク装置に具備することにより、ディスク回転による振
動を減少させ、ディスクの高速回転化を実現し、データ
転送速度の向上を図ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】スピンドルモータと、前
記スピンドルモータに直結したターンテーブルと、前記
ターンテーブル上にディスクをのせて前記ディスクをク
ランプするためターンテーブル内あるいはクランパ内に
内蔵される永久磁石と、データを読み取るためにレーザ
を用いたピックアップとを備えた光ディスク装置におい
て、前記クランパの位置を移動させるアクチュエータを
設け、前記アクチュエータで前記クランパの位置を移動
させることにより前記ディスクの偏重心を補正する構成
とした。また、振動センサによりアクチュエータ動作量
を制御する構成とした。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１、図６は本発明における第１
の実施例を説明する図である。

【０００８】本発明の構成を図１を用いて説明する。デ
ィスク５を回転させるスピンドルモータ６とディスク５
のデータを読み出すピックアップアクチュエータ７はス
ピンドル構造体８として一体構造となっており、外部振
動を絶縁するために、ベース構造体１０とはダンピング
をもった支持脚９で支持される。また、スピンドル構造
体回転中心１１を中心にスピンドル構造体８は回転運動
すると共にディスク５は上下動する。その支持部の面内
あるいは面外方向にディスク５の持つ偏重心が発生する
振動を測定する振動センサ３が取りつけられている。こ
の振動センサ３はアクチュエータ２と同方向に設置され
るのが望ましいが、不可能なときはその限りではなく、
変位、速度、加速度あるいは力のいずれかを測定する。
また、補正機構の主な系はベース構造体１０に固定され
たクランパホルダ１４に支持され回転可能な偏重心補正
用のクランパ１を移動させるアクチュエータ２と、振動
センサ３で測定した信号を変換し、測定した値と予め設
定されている基準値と比較する比較回路４aとアクチュ
エータ２を動作させるアクチュエータドライバ４b（ア
クチュエータ制御装置）とで構成されている。また、ク
ランパ１はディスク５の偏重心を吸収するために、移動
可能距離と重量の積がディスク５の偏重心の最悪値と同
等以上のアンバランス量となるように設定される。例え
ば、ディスク５の偏重心量が10g・mm、クランパの移動
可能距離が300μmである場合はクランパ重量は33g以上
あることが望ましい。偏重心補正用のアクチュエータ２
はプランジャ、ソレノイド等で構成されており、クラン
パ１に撃力を与えることができる。

【０００９】以下に、本発明の解決手段を補正動作につ
いて図１を用いて述べる。光ディスク装置のディスクト
レイに置かれたディスク５はユーザの指示により装置内
にローディングされ、スピンドルモータ６と直結されて
いるターンテーブル上に設置される。その後、ディスク
５をターンテーブルと直結するためにディスク５を載せ
たスピンドル構造体８は偏重心補正位置１２に設置され
る。このときクランパ１が発生するチャッキング力は吸
引あるいは押しつけのいずれかが選択され、読みとり時
よりも低い力でチャッキングされる。次にディスク５は
スピンドルモータ６の回転トルクにより回転される。こ
の時点でピックアップアクチュエータ７の状態はディス
ク面に焦点を合わせておらず、稼働していない状態とす
る。このときディスク５が偏重心を持っていれば、回転
することにより振動が発生するので、その振動をスピン
ドル構造体８内に内蔵する振動センサ３により測定す
る。測定する振動は変位、速度、加速度あるいは力のい
ずれでもよい。例えば、変位振動を測定する場合には光
プローブあるいは圧電素子等が使用される。速度信号を
測定する場合にはソレノイドあるいはピックアップアク
チュエータに内蔵されるピックアップ駆動コイル等が使
用される。加速度信号を測定する場合には加速度ピック
アップあるいは半導体プロセスにより形成された片持ち
梁等が使用される。力信号を測定する場合にはロードセ
ル等が使用される。測定した信号は比較回路４aに於い
てあらかじめ設定されている振動の許容値と比較され
る。このとき、偏重心からの振動が許容値内の時は比較
回路はアクチュエータドライバ４bには補正信号を出力
せず直ちにスピンドル構造体８はデータ読みとり位置１
３に設置され、スピンドルモータ６は高速回転を始め、
データの転送を行う。

【００１０】一方、振動測定時に許容値を越えたときに
は、比較回路４aは補正信号をアクチュエータドライバ
４bに出力してクランパ１を偏重心補正用のアクチュエ
ータ２により回転中心からディスク５の持つ偏重心方向
とは逆方向に移動させる。アクチュエータ２の動作タイ
ミングはスピンドルモータ６からの回転インデックスと
測定した振動を比較し、かつアクチュエータ２がクラン
パ１と接触するまでの時間を加味して決定される。この
とき、一度の動作で偏重心が発生する振動が許容値内に
収まらないときには複数回に分けて補正動作を行っても
よい。このようにして、偏重心が発生する振動が許容値
に収まれば、スピンドル構造体８は読みとり位置１３に
設置され、スピンドルモータ６は高速回転を始め、デー
タの転送を行う。

【００１１】図５に振動センサの出力と基準値との関係
を示す。

【００１２】図５に示すように振動レベルが基準値２１
以下の波形２０であれば即座にスピンドル構造体８は読
み取り位置１３に設置され、ディスク回転数を高速化し
てデータを読み出す。ここで言う基準値２１とは、少な
くともディスク高速回転時にデータをピックアップアク
チュエータ７が十分読み出しできる振動レベルである。

【００１３】一方、図５の様に振動レベルが基準値２１
を満たさない波形１９の場合、比較回路４aはアクチュ
エータドライバ４bに動作命令を出力して偏重心補正用
のアクチュエータ２を動作させ、クランパ１を測定した
振動方向とは逆方向に移動させる。その後、再度振動の
測定を行い比較回路４aで基準値２１以下であることを
確認した後、ディスク回転数を高速化してデータを読み
出す。偏心補正ルーチンは複数回に分けて実行しても良
い。

【００１４】以上の補正により偏重心による振動が低減
されので、読みとり誤差を低減することができ、さらに
コンピュータ内の他の構成部品に悪影響を与えることな
く、偏重心量の大きなディスクに対しても高速回転、す
なわち高データ転送速度が可能でかつ高信頼性の光ディ
スク装置を構成することができる。

【００１５】図２は本発明における第２の実施例を説明
する図である。

【００１６】本発明の構成を図２を用いて説明する。デ
ィスク５を回転させるスピンドルモータ６とディスク５
のデータを読み出すピックアップアクチュエータ７はス
ピンドル構造体８として一体構造となっており、外部振
動を絶縁するために、ベース構造体１０上にダンピング
をもった支持脚９で支持されている。その支持部の面内
あるいは面外方向にディスク５の持つ偏重心が発生する
振動を測定するセンサ３が取りつけられている。この振
動センサ３はアクチュエータと同方向に設置されるのが
望ましいが、不可能なときはその限りではない。また、
補正機構の主な系はベース構造体１０に固定されたクラ
ンパホルダ１４に支持され回転可能な偏重心補正用のク
ランパ１を移動させる先端にクランパ側部を押すローラ
１５が装着されているソレノイドからなるアクチュエー
タ２と、振動センサ３で測定した信号を比較判断する比
較回路４a及びアクチュエータ２を動作させるアクチュ
エータドライバ４bとで構成されている。光ディスク装
置にディスク５をローディングした後、図１に示すよう
に、スピンドル構造体８は偏重心補正位置１２に設置さ
れる。その後、ディスク５を回転させディスクの偏重心
による振動を振動センサ３で測定する。なお、このとき
の回転数は偏重心補正用のアクチュエータ２の時定数の
大きさで決定される。比較回路４aは測定した値と予め
設定されている基準値２１と比較する。このときに図５
の様に振動レベルが基準値２１以下の波形２０であれば
即座にデータ読み取り位置１３にスピンドル構造体８は
設置され、ディスク回転数を高速化してデータを読み出
す。ここで言う基準値２１とは、少なくともディスク高
速回転時にデータをピックアップアクチュエータ７が十
分読み出しできる振動レベルである。

【００１７】一方、図５の様に示すように振動レベルが
基準値２１を満たさない波形１９の場合、比較回路４a
はアクチュエータドライバ４bに動作命令を出力して偏
重心補正用アクチュエータ２のローラ部をクランパ１の
側面に押し付けさせ、クランパを移動させる。その後、
再度振動の測定を行い基準値２１以下であることを比較
回路４aで確認した後、スピンドルモータ構造体８を読
み取り位置に移動させクランプ力を定格値にし、ディス
ク回転数を高速化してデータを読み出す。偏心補正ルー
チンは複数回に分けて実行しても良い。また、アクチュ
エータ２のローラ１５をクランパ１に押し付けるので、
ほぼ一度の補正動作により偏重心の補正が完了する。

【００１８】以上の操作で、偏心量を補正し、データ転
送速度を向上することができる。

【００１９】図３は本発明における第３の実施例を説明
する図である。

【００２０】本発明の構成を図３を用いて説明する。デ
ィスク５を回転させるスピンドルモータ６とディスク５
のデータを読み出すピックアップアクチュエータ７はス
ピンドル構造体８として一体構造となっており、外部振
動を絶縁するために、ベース構造体１０上にダンピング
をもった支持脚９で支持されている。振動センサ３はス
ピンドル構造体８に取り付けられ、ディスク５の持つ偏
重心が発生する振動を測定する。この振動センサ３はア
クチュエータと同方向に設置されるのが望ましいが、不
可能なときはその限りではない。また、補正機構の主な
系はベース構造体１０に固定され、クランパホルダ１４
に支持され回転可能なクランパ母体１７上にプランジャ
からなるアクチュエータ２と接触する部分すなわち側面
を樹脂１６で覆われた偏重心補正用のクランパ１を撃力
を用いて移動させるアクチュエータ２と、振動センサ３
で測定した信号を比較判断する回路４a及びアクチュエ
ータ２を動作させるアクチュエータドライバ４bとで構
成されている。光ディスク装置にディスク５をローディ
ングした後、図１に示すように、スピンドル構造体８は
偏重心補正位置１２に設置される。その後、ディスク５
を回転させディスクの偏重心による振動を振動センサ３
で測定する。なお、このときの回転数は偏重心補正用の
アクチュエータ２の時定数の大きさで決定される。比較
回路４aは測定した値と予め設定されている基準値と比
較する。このときに図５の様に振動レベルが基準値２１
以下の波形２０であれば即座にスピンドル構造体８はデ
ータ読み取り位置１３に設置され、ディスク回転数を高
速化してデータを読み出す。ここで言う基準値２１と
は、少なくともディスク高速回転時にデータをピックア
ップアクチュエータ７が十分読み出しできる振動レベル
である。

【００２１】一方、図５の様に振動レベルが基準値２１
を満たさない波形１９の場合、比較回路４aはアクチュ
エータドライバ４bに動作命令を出力してアクチュエー
タ２を動作させる。その後、再度振動の測定を行い基準
値２１以下であることを比較回路４aにおいて確認した
後、スピンドルモータ構造体８を読み取り位置に移動さ
せクランプ力を定格値にし、ディスク回転数を高速化し
てデータを読み出す。偏心補正ルーチンは複数回に分け
て実行しても良い。また、クランパ１の側面は樹脂で構
成されているので、アクチュエータ２の撃力を受けても
傷つくことがない。

【００２２】以上の操作で、偏心量を補正し、データ転
送速度を向上することができる。

【００２３】図４は本発明における第４の実施例を説明
する図である。

【００２４】本発明の構成を図４を用いて説明する。デ
ィスク５を回転させるスピンドルモータ６とディスク５
のデータを読み出すピックアップアクチュエータ７はス
ピンドル構造体８として一体構造となっており、外部振
動を絶縁するために、ベース構造体１０上にダンピング
をもった支持脚９で支持されている。振動センサ３はス
ピンドル構造体８に取り付けられ、ディスク５の持つ偏
重心が発生する振動を測定する。この振動センサ３はア
クチュエータと同方向に設置されるのが望ましいが、不
可能なときはその限りではない。また、補正機構の主な
系はベース構造体１０に固定され、クランパホルダ１４
に支持され回転可能なディスク５との接触面１８がPTFE
等のフッ素系樹脂でコーティングされた偏重心補正用ク
ランパ１を撃力を用いて移動させるプランジャからなる
アクチュエータ２と、振動センサ３で測定した信号を比
較判断する回路４a及びアクチュエータ２を動作させる
アクチュエータドライバ４bとで構成されている。光デ
ィスク装置にディスク５をローディングした後、図１に
示すように、スピンドル構造体８は偏重心補正位置１２
に設置される。その後、ディスク５を回転させディスク
の偏重心による振動を振動センサ３で測定する。なお、
このときの回転数は偏重心補正用アクチュエータ２の時
定数の大きさで決定される。比較回路４aは測定した値
と予め設定されている基準値と比較する。このときに図
５の様に振動レベルが基準値２１以下の波形２０であれ
ば即座に読み取り位置１３にスピンドル構造体８を設置
し、ディスク回転数を高速化してデータを読み出す。こ
こで言う基準値２１とは、ディスク高速回転時にデータ
をピックアップアクチュエータ７が十分読み出しできる
振動レベルである。

【００２５】一方、図５の様に振動レベルが基準値２１
を満たさない波形１９の場合、比較回路４aはアクチュ
エータドライバ４bに動作命令を出力して偏重心補正用
アクチュエータ２を動作させる。その後、再度振動の測
定を行い基準値２１以下であることを比較回路４aを用
いて確認した後、スピンドルモータ構造体８を読み取り
位置に移動させクランプ力を定格値にし、ディスク回転
数を高速化してデータを読み出す。偏心補正ルーチンは
複数回に分けて実行しても良い。また、クランパ１とデ
ィスク５の接触部の摩擦力が低いため、撃力の小さいす
なわちコイル巻き数の少なくサイズの小さいプランジャ
を使用することができるので、省スペース化及び小電力
化が図れる効果がある。同様な効果として、クランパ１
は読み取り時のチャッキング力のまま、偏重心の補正が
できる効果もある。

【００２６】以上の操作で、偏心量を補正し、データ転
送速度を向上することができる。

【００２７】図６は本発明における第５の実施例を説明
する図である。

【００２８】本発明の偏重心補正手順を図６及び図１を
用いて説明する。ディスク５はユーザの指示によりディ
スク装置内に引き込まれる。その後、ピックアップアク
チュエータ７はディスク５の記録面に焦点を合わせる。
その後、スピンドルモータ６は補正回転数で回転を始め
る。次に、振動センサ３はディスク５が回転することに
よって発生する振動をで測定する。測定した振動は比較
回路４aに入力され、その中で予め設定された振動の許
容値との比較が行われる。このときに、振動センサ３に
より測定された値が許容値を満たさないときは、まずピ
ックアップアクチュエータ７は焦点をはずす。そして、
比較回路４aはアクチュエータドライバ４bにアクチュエ
ータ２の駆動命令を出力する。そうしてアクチュエータ
２はクランパ１を打撃あるいは押し付け力により移動さ
せ、ディスク５の偏重心を補正する。その後、再び振動
センサ３により振動の測定を行い、比較回路４aにより
許容値との比較を行う。測定した振動が許容値を満たさ
ないときは再びアクチュエータ２によるクランパ１の移
動を行う。この様にして振動が許容値内に収まれば、ス
ピンドルモータ６は停止し、もう一度ピックアップアク
チュエータ７はディスク５の記録面に焦点を合わせる。
その後、スピンドルモータ６は高速回転し、ピックアッ
プアクチュエータ７はディスク５の記録面のトラックの
位置合わせを行い、データの読み取りを行う。

【００２９】一方、ディスク５が偏重心をもっていない
場合は、初期の振動測定後、直ちにピックアップアクチ
ュエータ７はディスク５の記録面のトラックの位置合わ
せを行い、スピンドルモータ６は高速回転し、データの
読み取りを行う。

【００３０】以上の操作で、偏心量を補正し、データ転
送速度を向上することができる。

【００３１】

【発明の効果】ディスクの偏重心を補正する機構を光デ
ィスク装置に搭載することにより、偏重心量の大きなデ
ィスクに対しても高速回転が可能となり、高データ転送
速度及び低振動化を実現できる。

【００３２】偏重心補正時のスピンドルローディング位
置をデータ読み出し時よりも下げる機構により、新たな
クランプ機構を付け加えることなくクランプ力を変化さ
せることができ、また、撃力を用いるため、ディスクを
高速で回転させながらでも補正が可能となり、補正時間
を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を説明する図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施例を説明する図である。

【図３】本発明の第３の実施例を説明する図である。

【図４】本発明の第４の実施例を説明する図である。

【図５】本発明の実施例を補足説明するグラフである。

【図６】偏心量補正手順のフローチャート。

【符号の説明】

１…クランパ、２…アクチュエータ、３…振動センサ、
４a…比較回路、４b…アクチュエータドライバ、５…デ
ィスク、６…スピンドルモータ、７…ピックアップアク
チュエータ、８…スピンドル構造体、９…支持脚、１０
…ベース構造体、１１…スピンドル構造体回転中心、１
２…偏重心補正位置、１３…データ読み取り位置、１４
…クランパホルダ、１５…ローラ、１６…樹脂、１７…
クランパ母体、１８…接触面、１９…波形、２０…波
形、２１…基準値。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三枝 省三 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スピンドルモータと、前記スピンドルモー
   タに直結したターンテーブルと、前記ターンテーブル上
   にディスクをのせて前記ディスクをクランプするためタ
   ーンテーブル内あるいはクランパ内に内蔵される永久磁
   石と、データを読み取るためにレーザを用いたピックア
   ップとを備えた光ディスク装置において、 前記クランパを移動させるアクチュエータを具備するこ
   とを特徴とする光ディスク装置。
2. 【請求項２】スピンドルモータと、前記スピンドルモー
   タに直結したターンテーブルと、前記ターンテーブル上
   にディスクをのせて前記ディスクをクランプするためタ
   ーンテーブル内あるいはクランパ内に内蔵される永久磁
   石と、データを読み取るためにレーザを用いたピックア
   ップとを備えた光ディスク装置において、 前記クランパの位置を移動させるアクチュエータを設
   け、前記アクチュエータにより前記クランパの位置を移
   動させることにより前記ディスクの偏重心を補正するこ
   とを特徴とする光ディスク装置。
3. 【請求項３】請求項２において、前記ディスクの偏重心
   による振動を検知する１つ以上の振動センサを設け、前
   記振動センサの検知信号に基づいて前記アクチュエータ
   を動作量を制御する制御装置を備えたことを特徴とする
   光ディスク装置。
4. 【請求項４】請求項１において、前記クランパの質量を
   前記ディスクと同等以上の質量とすることを特徴とする
   光ディスク装置。
5. 【請求項５】請求項２において、前記アクチュエータが
   前記クランパの側方に衝撃力を与えて位置を移動させる
   機構であることをを特徴とする光ディスク装置。
6. 【請求項６】請求項１において、前記クランパの位置を
   ディスクが発生する偏重心のある方向とは逆方向に移動
   させて偏重心を補正することを特徴とする光ディスク装
   置。
7. 【請求項７】請求項３において、前記振動センサは、加
   速度、速度、変位または力を検出することを特徴とする
   光ディスク装置。