JPWO2007077862A1 - 光ディスク駆動装置及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

サブフレーム５上には、光ディスクの回転速度を検出するセンサ１５がスピンドルモータ７近傍に設けられている。センサ１５は、従来のライトスクライブ対応光ディスク装置においては、メインフレーム３上に設けられていたが、本実施の形態では、サブフレーム５上に配置したので、センサ１５近傍のサブフレーム５の形状を大きくとることができる。すなわち、従来、スピンドルモータ７の近傍のセンサ１５が占めていた空間をサブフレーム５の領域とすることができるので、サブフレーム５の形状を従来に比べて大きくとることができ、この結果、従来よりもサブフレーム５の質量が増加するので、振動抑制効果をより大きくすることができる。

Description

本発明は、振動抑制機構を備える光ディスク駆動装置及び光ディスク装置に関する。

例えばＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の光ディスクを再生・記録する光ディスク装置における光学系やサーボ系は、外部から加えられる振動や装置自身の発生する振動等に対して、正確なトラッキング制御及びフォーカシング制御を行う能力に限界がある。特にコンピュータの記憶装置として用いられる場合、高速読み取りや高速シーク等の駆動装置の高速化のために装置自身で発生する振動が重要な問題である。

このような防振問題に対して、従来技術としては、光ディスクを回転駆動するスピンドルモータと光ディスクを読み取るためのピックアップを載置するメインフレームと、メインフレームと弾性体を介して結合されるサブフレームと、を備えた光ディスク装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）
図１は、このようなメインフレーム３及びサブフレーム５を備える光ディスク装置１０の振動モデルを示す図である。メインフレーム３は、筐体１上に第１の弾性体２を介して弾性支持されているので、メインフレーム３は、第１の弾性体２の作用により外部振動に対してはその影響を受けにくい構造を維持するとともに、光ディスクのインバランス等によるメインフレーム３の振動は、第２の弾性体４とサブフレーム５で構成される動吸振機構により抑制されるようになっている。そして、この動吸振機構は、サブフレーム５の質量が大きいほど有効に機能することが知られている。

特開平１１−３２８９４４号公報

しかしながら、小型化、薄型化及び軽量化を図る光ディスク装置の分野においては、その製品の規格上、空間的に十分なサブフレームの形状を確保しがたく、サブフレームの質量を大きくできない場合がある。

例えば、メインフレーム上にセンサなどの光ディスク装置を構成する部品を設けると、所定の厚さを有する当該部品は、サブフレームと当接してしまうので、サブフレームは当該部品と当接する部分を切り欠いて、形状を形成している。このため、サブフレームの形状は切り欠いた分だけサブフレームの質量が軽くなるとともに、サブフレームの形状に偏りが生じ、サブフレームの前後左右のバランスが悪いという問題がある。

本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、その課題の一例としては、サブフレームの質量を大きくして、より振動抑制効果が得られる光ディスク駆動装置及び光ディスク駆動装置を備えた光ディスク装置を提供することにある。

上記の課題を達成するため、請求項１記載の光ディスク駆動装置は、光ディスクを回転駆動するスピンドルモータと前記光ディスクを読み取るためのピックアップを載置するための第１のフレームと、前記第１のフレームと弾性体を介して結合される第２のフレームと、を有する光ディスク駆動装置であって、所定の構成部品を前記第２のフレーム上に配置したことを特徴とする。

また、請求項７記載の光ディスク装置は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光ディスク駆動装置と、前記第１のフレームを弾性部材を介して支持する筐体と、を備えることを特徴とする。

従来の光ディスク装置の振動モデルを示す図である。 本発明の実施の形態に係る光ディスク駆動装置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駆動装置を示す断面図である。 従来の光ディスク駆動装置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駆動装置の設置位置、及び従来の光ディスク駆動装置のセンサの設置位置を示す図である。 本発明の実施の形態に係る光ディスク駆動装置のサブフレーム、及び従来の光ディスク駆動装置のサブフレームの形状を示す図である。 本発明の実施の形態及び従来の光ディスク駆動装置の振動特性を示す図である。 センサをサブフレーム上に配置した場合の振動によるセンサの変位を示すシミュレーション結果の一例を示す図である。 図８に示すシミュレーション結果において、サブフレームの振動によるスリット間隔への影響を示す図である。 本発明の実施の形態に係る光ディスク駆動装置においてセンサをサブフレームに取り付ける方法の一例を示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る光ディスク駆動装置のセンサの配置例を示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る光ディスク駆動装置のセンサの配置例を示す図である。

符号の説明

１ メインフレーム
２ 第１の弾性体
３ サブフレーム
４ 第２の弾性体
５ サブフレーム
６ ターンテーブル
７ スピンドルモータ
８ａ，８ｂ ガイドレール
９ ピックアップ
１０ 光ディスク装置
１１ 駆動スクリュー
１２ ステッピングモータ
１５ 回転速度検出用センサ
１６ａ，１６ｂ ディスクの形状を判別するセンサ
１７ａ 内周検知センサ
１７ｂ 外周検知センサ
９０，１００，２００，３００ａ，３００ｂ 光ディスク駆動装置

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。尚、以下の実施の形態においては、ライトスクライブ（LightScribe）対応光ディスク装置に本発明を適用した場合について説明する。ライトスクライブ対応光ディスク装置とは、光学ドライブのレーザ光を用いて、ＣＤやＤＶＤのラベル面に文字や画像を書き込むことができる光ディスク装置をいう。

図２は、本発明の実施の形態に係る光ディスク駆動装置１００の平面図であり、図３は、光ディスク駆動装置１０の断面図である。ここで、光ディスク駆動装置１００は、光ディスク装置のうちの光ディスクの記録／再生に直接関連する部位であって、具体的には、図１に示すメインフレーム３、サブフレーム４、及び第２の弾性体４から構成される機構を意味し、筐体１及び第１の弾性体２は除かれる。

図２及び図３に示すように、メインフレーム３には、光ディスクを回転させるためのターンテーブル６を有したスピンドルモータ７が取り付けられている。また、メインフレーム３には、ガイドレール８ａ、８ｂが互いに平行に設けられており、ピックアップ９は、このガイドレール８ａ、８ｂに沿って移動可能に係合されている。ピックアップ９は、ピックアップ９を光ディスクの半径方向（図２に示すｄ１方向）に移動して所定のトラックに導くために駆動スクリュー１１に係合されており、駆動スクリュー１１は、その一端がステッピングモータ１２に係合されている。

このため、ステッピングモータ１２の回転駆動により駆動スクリュー１１が回転し、ピックアップ９は、光ディスク半径方向に移動するようになっている。ピックアップ９の移動方向は、ステッピングモータ１２の回転方向により決定される。

ピックアップ９は、例えば、レーザ光源とレンズ等の光学系からなる光ピックアップであり、図示しない対物レンズを駆動するフォーカス制御やトラッキング制御等の駆動コイルを有するアクチュエータを含んでいる。

また、メインフレーム３には、第２の弾性体４を介して動吸振機構であるサブフレーム５が取り付けられている。ここで、サブフレーム５は、サブフレーム５の質量の観点から、具体的には、金属で構成されることが好ましく、また、第２の弾性体４は、制動効果の観点から、具体的には、ゴム又は樹脂等で構成されることが好ましい。また、第２の弾性体４とサブフレーム５の係合は、ネジ等による機械的な係合の他に樹脂の弾性を利用したはめ込みや、接着剤により接着する方法でもよい。尚、メインフレーム３の外縁四隅には、取付孔Ｈ１が形成されており、メインフレーム３が第１の弾性体２を介して筐体１に取り付け可能となっている。

サブフレーム５上には、ライトスクライブ対応光ディスク装置に必須の回転速度検出用センサ１５がスピンドルモータ７近傍に設けられている。ここで、回転速度検出用センサ１５は、ライトスクライブ対応光ディスクの内周情報（回転速度検出用のスリット）を検出するので、内周情報を読み取れる位置に配置されており、具体的には、スピンドルモータ７の中心から２１．１５ｍｍ以内の位置に配置されるのが好適である。ライトスクライブ対応光ディスク装置は、ライトスクライブ対応光ディスクのラベル面に所望の文字や画像を書き込むことができる光ディスク装置であるが、この書き込みの際、ラベル面に正確な文字や画像を書き込むため、光ディスクの回転数をモニタリングし、一定の回転数に回転制御する必要がある。回転速度検出用センサ１５は、この回転数をモニタリングするためのセンサである。

回転速度検出用センサ１５は、従来のライトスクライブ対応光ディスク装置においては、図４に示すように、メインフレーム３上に設けられていたが、本実施の形態では、サブフレーム５上に配置したので（図２及び図４に示すように、本実施の形態の回転速度検出用センサ１５の平面上における配置位置は、従来の配置位置と同一である）、これにより、回転速度検出用センサ１５近傍のサブフレーム５の形状を大きくとることができるようになっている。すなわち、図５（ｂ）に示すように、従来においては、スピンドルモータ７近傍の回転速度検出用センサ１５が占めていた空間はサブフレーム５の領域とすることができなかったが、図５（ａ）に示すように、本実施の形態では、スピンドルモータ７近傍の回転速度検出用センサ１５が占めていた空間をサブフレーム５の領域とすることができるので、サブフレーム５の形状を従来に比べて大きくとることができる。この結果、従来よりもサブフレーム５の質量が増加するので、振動抑制効果をより大きくすることができる。また、従来、左側に偏ったサブフレーム５の質量バランスを、サブフレーム５の右側において質量を増加させることで、サブフレーム５の質量バランスを改善し、質量バランスのとれたサブフレーム５を形成することができる（図２及び図４参照）。

図６（ａ）に本実施の形態のサブフレーム５の形状、図６（ｂ）に従来技術のサブフレーム５の形状を示す。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、回転速度検出用センサ１５が配置される領域Ｐ１のサブフレーム５は、従来に比べて大きく形状をとることができる。このように本実施の形態では、回転速度検出用センサ１５による空間的制約がないので、サブフレーム５の形状を大きくとることができるものである。具体的には、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すサブフレーム５の形状対比においては、本実施の形態のサブフレーム５は従来に比べて質量が１０％増加している。

ここで、光ディスク駆動装置１００の振動抑制作用について説明する。光ディスクを回転させると、メインフレーム３は、スピンドルモータ７で回転される光ディスクのインバランスにより振動を生じ、メインフレーム３と第２の弾性体４を介して設けられたサブフレーム５に伝達される。そこで、サブフレーム５と第２の弾性体４による伝達特性に従い振動することになる。両振動系の共振周波数より十分低い周波数では、サブフレーム５はメインフレーム３と一体となって動き、共振周波数より十分高い周波数では、サブフレーム５はメインフレーム３からの振動がほとんど伝達されなくなる。共振周波数付近では制動が小さいと振動が強調され、制動が大きいと二次共振の影響があらわれない。また、伝達される振動の位相は、共振周波数より低い周波数で同位相、共振周波数より高い周波数で逆位相、共振周波数で９０度の位相となる。従って、共振周波数及び制動係数を適切に選択することによってほぼ共振周波数付近以下の振動周波数に対してサブフレーム５は振動抑制効果を生じる。

このように、メインフレーム３は第１の弾性体２の作用により外部振動に対してはその影響を受けにくい構造を維持し、また光ディスクのインバランス等によるメインフレーム３の振動はサブフレーム５と第２の弾性体４で構成される動吸振作用により抑制され、ピックアップ９の光ディスクに対する情報の読み取りが、光ディスクの高速回転時にも正確に行うことができる。また、本実施の形態では、従来よりもサブフレーム５の形状を大きくとることができ、サブフレーム５の質量を増加させることができるので、光ディスクの高速回転時において、より大きな振動抑制効果が生じる。

次に、上述した質量増加分の振動抑制効果をシミュレーション計算により定量的に示す。図７は、従来技術の光ディスク駆動装置９０、及び光ディスク駆動装置９０より質量が１０％増加した本実施の形態に係る光ディスク駆動装置１００の振動値とディスク回転数の関係を示すグラフである。図７に示すように、最も振動値が高い８５００ｒｐｍで約５％の改善効果が見られる。

次に、回転速度検出用センサ１５をサブフレーム５上に配置した際の回転速度検出用センサ１５への影響について考察する。上述したように、動吸振器であるサブフレーム５は、高速回転時（高周波数）にメインフレーム３の振動を抑制するため、サブフレーム５自身がメインフレーム３と逆位相で振動する。サブフレーム５が振動すると、サブフレーム５に配置された回転速度検出用センサ１５も同期して振動してしまうが、回転速度検出用センサ１５を動作させるのは、ライトスクライブ対応光ディスクのラベル面に文字や画像を書き込むときだけであり、これは低速回転時の動作であるため、回転速度検出用センサ１５への振動は小さいものと考えられる。

図８は、このことを定量的にシミュレーション計算したものであり、例えば、１ｇ・ｃｍの偏重心ディスクを回転させて、ライトスクライブ対応光ディスクのラベル面に記録する場合の結果を示している。図８（ａ）は、フォーカス方向（ラベル面に垂直な方向）の振幅（変位）を示しており、２０００ｒｐｍ（３３．３Ｈｚ）で記録すると仮定すると、そのときの振幅は±０．００６ｍｍである。また、図８（ｂ）は、ラジアル方向（ラベル面に平行な方向）の振幅（変位）を示しており、同様に、２０００ｒｐｍ（３３．３Ｈｚ）で記録すると仮定すると、そのときの振幅は±０．００１７ｍｍである。

ここで、フォーカス方向に関しては、回転速度検出用センサ１５の使用可能範囲は、±０．１５ｍｍ（１．５５±０．１５ｍｍ）であるため、上記数値±０．００６ｍｍは、実使用上、問題がない。また、ラジアル方向に関しては、ライトスクライブ対応光ディスクに設けられる回転検出用スリット（幅０．１４９２２±０．０００１５ｍｍ間隔で円周上に４００本配置されている）への影響を計算すると、図９に示すように、最大でも０．００００１３ｍｍであるため、回転検出用スリット幅の誤差内に収まるので、上記数値±０．００１７ｍｍも実使用上、問題ない。

従って、シミュレーション結果によれば、回転速度検出用センサ１５をサブフレーム５上に配置しても、回転速度検出用センサ１５には悪影響を及ばさないことがわかる。

尚、上述した回転速度検出用センサ１５をサブフレーム５上に取り付ける方法としては、（１）サブフレーム５に別部品のスペーサ（樹脂）を取り付け、スペーサ上に回転速度検出用センサ１５を固定する、（２）サブフレーム５にスペーサ（樹脂）をアウトサートし、その上に回転速度検出用センサ１５を固定するなどの方法が挙げられるが、下記に述べる方法が、コスト的にも優れるとともに、回転速度検出用センサ１５のフォーカス方向の設置精度にも優れている。すなわち、（３）図１０に示すように、金属板で構成されるサブフレーム５を部分的に絞り上げ、絞り上げた部分に回転速度検出用センサ１５を直接固定する方法である。この方法においては、スペーサを用いないので、スペーサのコストがかからないとともに、回転速度検出用センサ１５をスペーサを介さず直接サブフレームに取り付けるので、設置精度に優れるという効果を奏することができる。

従って、本実施の形態の光ディスク駆動装置１００によれば、本来、メインフレーム３に配置する回転速度検出用センサ１５をサブフレーム５上に移動して配置するので、サブフレーム５の形状を大きくできるとともに、サブフレーム５の質量を増加させることができ、振動抑制効果を大きくすることができる。また、従来に比べてサブフレーム５の形状の偏りが改善されるので、サブフレーム５をよりよい質量バランスを保つことができる。また、回転速度検出用センサ１５の質量もサブフレーム５全体の質量増加に寄与するので、振動抑制効果をさらに大きくすることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、本発明の実施の形態に対して種々の変形や変更を施すことができる。例えば、上記の実施の形態では、ライトスクライブ対応光ディスク装置に本発明を適用し、回転速度検出用センサ１５をサブフレーム５上に配置する場合について説明したが、本発明が適用できるのはライトスクライブ対応光ディスク装置に限定されるものではなく、また、サブフレーム５上に配置されるセンサも回転速度検出用センサ１５に限定されるものではない。例えば、ライトスクライブ対応光ディスク装置でない光ディスク装置に回転速度検出用センサを設置してもよく、この場合には、回転速度検出用センサをスピンドルモータ７の中心から約２２ｍｍ以内（光ディスクのデータ領域の内側）に配置するのが好適である（但し、光ディスクを直接モニタリングして、回転速度を検出する場合）。

図１１は、本発明をライトスクライブ対応光ディスク装置でない光ディスク装置に適用し、ディスクの形状を判別するセンサ１６をサブフレーム５上に配置する場合の配置例を示す図である。図１１に示すように、サブフレーム５上に、２つのセンサ１６ａ及び１６ｂがそれぞれ、スピンドルモータ７の中心から８ｃｍ以内、８〜１２ｃｍの範囲に配置されている。この結果、２つのセンサ１６ａ及び１６ｂの検知する信号の組み合わせにより、８ｃｍの光ディスクか１２ｃｍの光ディスクかを判別することができるようになっている。このように、従来、メインフレーム３上に配置されたディスクの形状を判別するセンサ１６をサブフレーム５上に配置することにより、従来に比べて、サブフレーム５の形状を大きくとることができるので、サブフレーム５の質量が増加し、振動抑制効果をより大きくすることができる。尚、図１１については２つのセンサを配置する例を示したが、３つ以上のセンサを配置してもよいのは勿論である。この場合、センサの数が多いほど、サブフレーム５全体の質量を増加させるので、振動抑制効果は大きくなる。また、センサの配置位置も図１１に示す配置例には限定されず、上記条件（スピンドルモータ７の中心から８ｃｍ以内、８〜１２ｃｍの範囲）を具備するのであればどこでもよい。例えば、すべてのセンサをサブフレーム５の下部枠（スピンドルモータ７近傍の辺）上に一直線上に載せて配置してもよい。この場合、光ディスク挿入の際には、早い段階で光ディスクの形状を判別できるという効果がある。さらには、すべてのセンサをサブフレーム５上に配置するのではなく、一部をメインフレーム３上に配置してもよい（例えば、１つをメインフレーム３上に配置し、２つをサブフレーム上に配置するなど）。

また、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、本発明をライトスクライブ対応光ディスク装置でない光ディスク装置に適用し、ピックアップ９の位置を検出するためのセンサ１７に本発明を適用したものである。図１２（ａ）は、ピックアップ９が光ディスクの内周に位置付いたことを検知する内周検知センサ１７ａの配置例を示しており、図１２（ｂ）は、ピックアップ９が光ディスクの外周に位置付いたことを検知する外周検知センサ１７ｂの配置例を示している。この場合、内周検知センサ１７ａ及び外周検知センサ１７ｂは、接触式でも非接触式のセンサのいずれであってもよい。このように、従来、メインフレーム３上に配置されたピックアップ９の位置を検出するためのセンサ１７をサブフレーム５上に配置することにより、従来に比べて、サブフレーム５の形状を大きくとることができるので、サブフレーム５の質量が増加し、振動抑制効果をより大きくすることができる。

尚、上述したディスクの形状を判別するセンサ１６及びピックアップ９の位置を検出するためのセンサ１７においては、メインフレーム３上に配置された位置とサブフレーム５上に配置された位置（図２及び図４に示すような平面上での位置関係）は、必ずしも同一である必要がなく、センサ１６及び１７が同一の機能を実現できるのであれば、配置される位置は限定されないものである。

さらには、サブフレーム５上に配置されるのは、上述したようなセンサに限定されず、本来、メインフレーム３上に配置される構成部品やその他の構成部品をサブフレーム５上に配置してもよい。例えば、スロットインタイプのドライブのディスク引き込み用アームをサブフレーム５上に配置して、サブフレーム５全体の質量を増加させ、振動抑制効果をより大きくしてもよい。

尚、上述した実施の形態では、サブフレーム５に所定の構成部品を配置したが、これに加えて、別のウェイトをサブフレーム５上に配置し、さらに望ましい質量バランスを実現させてもよい。これにより、サブフレーム５全体の質量がさらに増加するので、振動抑制効果をさらに大きくすることができる。

以上、上述した実施の形態の光ディスク駆動装置は、光ディスクを回転駆動するスピンドルモータ７と光ディスクを読み取るためのピックアップ９を載置するためのメインフレーム３と、メインフレーム３と弾性体４を介して結合されるサブフレーム５と、を有する光ディスク駆動装置であって、所定の構成部品をサブフレーム５上に配置したので、サブフレーム５全体の質量を大きくでき、より優れた振動抑制効果を発揮することができる。

Claims (7)

1. 光ディスクを回転駆動するスピンドルモータと前記光ディスクを読み取るためのピックアップを載置するための第１のフレームと、
   前記第１のフレームと弾性体を介して結合される第２のフレームと、
   を有する光ディスク駆動装置であって、
   所定の構成部品を前記第２のフレーム上に配置したことを特徴とする光ディスク駆動装置。
2. 前記第１のフレーム上に配置される前記構成部品を移動して、前記第２のフレーム上に配置したことを特徴とする請求項１記載の光ディスク駆動装置。
3. 前記第２のフレームは、前記構成部品が前記第１のフレーム上に配置されていたときに、前記構成部品が占有していた領域を拡張して、フレーム形状を大きく形成することを特徴とする請求項２記載の光ディスク駆動装置。
4. 前記構成部品は、前記第２のフレームのうち、拡張された領域上に配置されることを特徴とする請求項３記載の光ディスク駆動装置。
5. 前記構成部品は、前記光ディスクの回転数を検出するセンサであることを特徴とする請求項４記載の光ディスク駆動装置。
6. 前記センサは、前記スピンドルモータの中心から略２２ｍｍ以内に配置されていることを特徴とする請求項５記載の光ディスク駆動装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光ディスク駆動装置と、
   前記第１のフレームを弾性部材を介して支持する筐体と、
   を備えることを特徴とする光ディスク装置。
   

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