KR20040067089A - 디스크 드라이브의 회전 제어방법 및 볼발란서 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 디스크 드라이브의 회전 제어방법은 광 디스크의 질량 불평형에 의한 진동을 감소시키기 위하여 볼발란서가 구비된 회전요소에 의해 광 디스크가 회전을 시작할 때 재생 및 기록을 위한 목표 회전수 보다 높은 가속도로 가속을 시켜서 상기 볼발란서의 볼에 작용하는 원심력이 최대가 되도록 하고, 상기 볼이 평형 상태에 도달 한 후 서서히 감속을 하여 목표 회전수가 되도록 회전을 제어하여 진동을 저감시킴을 특징으로 하다. 또 본 발명에 의한 볼발란서는 몸체의 내부에 내장된 볼 및 레이스의 표면에 마찰계수를 증가시키기 위하여 박막층이 형성된다. 이러한 본 발명은 본 발명은 고속으로 회전하는 광 디스크 기록 재생 기기에서 광 디스크의 질량 불평형에 의한 과도한 진동을 방지하고 소음과 이상 동작을 감소 시킬 수 있는 효과가 있기 때문에 저진동의 고배속 광 디스크 기록 재생 기기를 제공 할 수 있다.

Description

디스크 드라이브의 회전 제어방법 및 볼발란서{ROTATION CONTROL METHOD AND BALL BALANCER}

본 발명은 디스크 드라이브의 회전 제어방법 및 볼발란서에 관한 것으로, 특히 광 디스크를 회전시키는 회전요소를 광 디스크의 질량 불평형에 의한 진동을 감소시킬 수 있도록 제어하는 디스크 드라이브의 회전 제어방법 및 볼발란서에 관한 것이다.

일반적으로 CD나 DVD 등의 광 기록 재생장치와 같은 광 디스크 드라이브는 본체의 내부에서 스핀들 모터로 회전시키면서 픽업으로 정보를 재생 및 기록하게 되며, 외부 진동이 가하여 지는 경우에도 재생 및 기록의 품질이 유지되도록 방진장치가 구비되어 있다.

도 1은 종래 광 기록 재생 장치의 광 디스크 회전부를 보인 종단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 광 디스크 드라이브 본체(1)는 광 디스크(2)를 소정 속도로 회전시키는 광 디스크(2) 회전 메카니즘(3)이 댐퍼(4)에 지지되어 설치되고, 광 디스크(2)에 정보를 읽어 들이거나 기록하는 픽업장치가 설치되어 있으며, 광 디스크(2) 회전 메카니즘(3)은 스핀들 모터(5)와 클램프(6)로 구성되어 있다.

일반적으로 이와 같은 광 디스크 드라이브는 광 디스크(2)를 스핀들 모터(5)에 의해 일정한 속도로 회전 시키면서 레이저 빔을 이용하여 광 디스크(2)에 기록된 정보를 읽어 들이거나 기록을 하게 된다. 정보를 읽거나 기록을 위한 픽업 장치에는 대물렌즈를 포커스 방향과 정보 기록 트랙의 반경 방향으로 가동시킬 수 있는 액츄에이터가 설치되어서, 광 디스크(2)와 대물렌즈의 상대 거리를 항상 초점심도 내로 유지되도록 포커스 제어와 레이저 빔이 광 디스크(2)상의 트랙을 따라가도록 하는 트랙킹 제어를 하도록 되어 있다.

그리고, 광 디스크(2)가 면진동과 같은 외란이 발생 할 경우에는 포커스 서보와 트레킹 서보로 대비 할 수 있으나 진동이 매우 큰 경우에는 정보를 읽어 들이거나 기록시 실패 할 가능성이 있게 된다. 따라서 이러한 외부 진동을 차단하기 위하여 광 디스크(2) 기기(1)에서는 진동을 차단 하기위한 방진 구조를 채용 하고 있으며, 이 방진 구조에는 고무와 같은 감쇠 효과가 좋은 재질의 댐퍼(4)를 사용하여 정보를 읽어 들이는 메커니즘(3)을 지지하도록 하여 외부로부터 전달되는 진동을 차폐 시키고 있다.

그런데 최근에는 데이터를 읽어들이거나 기록하는 속도를 높이기 위하여 광 디스크(2)를 고속으로 회전시키게 되었으며, 이와 같이 광 디스크(2)를 고속으로 회전시키게 되면 광 디스크(2)의 질량 불평형으로 인한 진동이 회전 속도의 제곱에 비례하여 매우 커지게 되기 때문에 기록 및 재생 특성이 나빠지게 된다.

이러한 진동을 저감시키기 위한 방법으로 최근에는 같이스핀들 모터(5)에 볼발란서(7)를 이용한 진동 저감 장치를 도입하여 사용하고 있다. 볼발란서(7)는 광 디스크(2)의 질량 불평형이 있으면 이것을 볼발란서(7)에 의하여 불평형량을 상쇄하도록 하여 진동이 발생하는 것을 방지 할 수 있다.

도 6과 같이 볼발란서(7)의 동작은 (다)의 경우와 같은 메커니즘 공진 주파수 f0보다 높은 주파수에서 회전하고 있을 경우 볼은 질량 불평형이 있는 반대편 180°로 위치 하면서 광 디스크(2)의 불평형량을 상쇄 하게 된다.

그런데 (가)의 경우와 같이 광 디스크(2)가 고유 진동수 보다 낮은 주파수에서 회전 하고 있을 때에는 불평형 위치와 같은 방향의 0°로 위치 하게 되어 질량 불평형량을 가중 시키게 된다. 따라서 광 디스크(2)의 회전 주파수에 따라 볼이 자유롭게 구를 수 있기 때문에 고유진동수 보다 낮은 회전 주파수에서는 진동을 가중 시킬 수 있다.

(나)의 경우는 메커니즘 공진 주파수 부근에서는 90°위치에 있게 되나 미소한 속도 변동에 대하여 불안정하게 되어 볼이 평형 위치를 찾지 못하고 계속 구르는 현상이 발생하기 쉬우며 이때는 이상 소음을 발생시키게 된다.

또한 볼은 비중이 큰 금속 재질을 사용 하기 때문에 광 디스크(2)를 가감속 시키는 경우 볼들이 충돌하는 충격 소음이 발생 하게 되는 단점이 있다.

이전에 이러한 단점을 극복하기 위한 방법으로 마그네트를 이용하여 공진주파수 이하에서 볼이 역위상을 갖지 않도록 볼들을 마그네트에 부착 시키고 공진 주파수 보다 큰 주파수에서는 원심력이 작용하여 마그네트에서 볼이 이탈하여 평형 위치에 있도록 하는 방법을 사용하였으나, 볼이 마그네트에 부착과 이탈이 일어나는 동안 충격이 발생하여 불필요한 진동과 소음이 발생하는 단점이 있다.

따라서 불필요한 소음과 이상동작이 일어나지 않고 진동을 저감시킬 수 있는 장치의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점 및 결함을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 광 디스크를 회전시키는 회전요소를 광 디스크의 질량 불평형에 의한 진동을 감소시킬 수 있도록 제어하는 디스크 드라이브의 회전 제어방법을 제공하고자 함에 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 볼발란서 몸체에 내장된 볼 또는 볼이 구르는 레이스에 적절한 마찰계수를 가지도록 고무나 합성수지로 표면 처리를 하여 광 디스크의 질량 불평형에 의한 진동을 감소시킬 수 있는 볼발란서를 제공시키기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 볼발란서 몸체에 내장되는 볼 또는 레이스의 표면 처리에 의하여 볼 충격 소음을 감소 시키는 데 있다.

도 1은 종래 광 기록 재생 장치의 광 디스크 회전부를 보인 종단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 진동 저감용 볼발란서의 구성도.

도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 진동 저감용 볼발란서의 서로 다른 형태를 보인 부분 절결 평면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 진동 저감용 볼발란서의 구성도.

도 6 내지 도 9는 본 발명과 관련된 볼 발란서의 동작 설명도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 광 디스크 7 : 볼발란서

8 : 볼발란서 몸체 9 : 볼

9a : 박막층 10 : 레이스

10a : 박막층

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 디스크 드라이브의 회전 제어방법은 광 디스크의 질량 불평형에 의한 진동을 감소시키기 위하여 볼발란서가 구비된 회전요소에 의해 광 디스크가 회전을 시작할 때 재생 및 기록을 위한 목표 회전수 보다 높은 가속도로 가속을 시켜서 상기 볼발란서의 볼에 작용하는 원심력이 최대가 되도록 하고, 상기 볼이 평형 상태에 도달 한 후 서서히 감속을 하여 목표 회전수가 되도록 회전을 제어하여 진동을 저감시킴을 특징으로 한다.

그리고, 상기 볼발란서는 그의 몸체 내부에 내장되는 볼 및/또는 레이스의 표면에 합성수지 또는 고무와 같은 마찰계수가 높은 재질로 박막층이 형성되어 금속재질에 비하여 마찰계수가 증가되도록 형성된다.

상기 볼은 비중이 큰 금속 재질을 사용 하기 때문에 그 표면에 합성수지 또는 고무 재질의 박막층을 형성하는 것이나, 상기 레이스는 합성수지 또는 고무 재질의 박막층을 형성하는 대신 몸체 자체를 합성수지로 형성할 수도 있다.

본 발명의 다른 특징은 상기 볼발란서를 이용하여 볼이 레이스와의 마찰력을 이기고 평형 위치에 유지시키기 위한 가속도로 가속시킨 후 초기 가속도 보다 작은 가속도로 감속 시켜서 목표 속도가 되도록 하는 광 디스크의 회전 속도를 제어할수 있도록 하고, 또한 광 디스크를 꺼낼 때에는 초기 동작의 역순으로 감속을 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3는 본 발명에 의한 진동 저감용 볼발란서의 한 형태를 보인 부분 절결 평면도로서, 이에 도시한 바와 같이 광 디스크(2)의 질량 불평형에 의한 진동을 감소시키기 위하여 볼발란서(7)가 구비된 회전요소에 의해 광 디스크(2)가 회전을 시작할 때 재생 및 기록을 위한 목표 회전수 보다 높은 가속도로 가속을 시켜서 상기 볼발란서(7)의 볼(9)에 작용하는 원심력이 최대가 되도록 하고, 상기 볼(9)이 평형 상태에 도달 한 후 서서히 감속을 하여 목표 회전수가 되도록 회전을 제어하여 진동을 저감시킴을 특징으로 하다.

이 때 상기 볼(9)을 목표 회전수로 감속시키는 때의 감속 가속도는 마찰력 보다 작은 임계 가속도이다.

상기 볼발란서(7)는 그 몸체의 내부에 내장된 볼(9)의 표면에 마찰계수를 증가시키기 위하여 박막층(9a)이 형성되어 있다.

도 3는 본 발명에 의한 진동 저감용 볼발란서의 한 형태를 보인 부분 절결 평면도로서, 이 실시형태에서는 상기 볼발란서(7)는 그 몸체의 내부에 내장된 레이스(10)의 표면에 마찰계수를 증가시키기 위하여 박막층(10a)이 형성된 형태로 되어 있다.

도 3와 같이 상기 볼발란서(7)의 볼(9)은 비중이 큰 금속 재질을 이용하고고무 또는 합성 수지를 표면에 도포하는 방법 등을 이용하여 박막층(9a)을 형성시킴으로써 표면의 마찰계수가 증가되어 있으며, 이러한 볼발란서(7)는 볼(9)이 구르는 레이스(10)와의 마찰 계수에 의하여 볼(9)이 정지 상태에서 일정 위치에 있게 된다. 즉 정지 상태에서는 볼(9)이 구르는 것을 어느 정도 방지하는 효과가 있게 된다. 이러한 표면 처리는 도 4와 같이 볼(9)이 아닌 레이스(10)에 적용하여도 효과는 동일하다.

　광 디스크(2)가 회전을 시작할 때 종래의 장치는 도 8과 같이 목표 회전수로 가속을 시키지만 본 발명에서는 도 7과 같이 최고 가속도(Vmax)로 가속을 시켜서 볼에 작용하는 원심력이 최대가 되도록 한다. 이때 볼(9)은 레이스(10)와의 마찰력보다는 원심력이 크게 되어 평형 위치로 구를 수 있게 되고 질량 불평형이 감소된다.

　광 디스크(2)에 따라서는 정보를 읽어 들이는 목표 회전수가 v, v', v"로 다를 수 있기 때문에 볼(9)이 평형 위치에 도달 한 후에는 서서히 감속을 하여 목표 회전수가 되도록 회전 제어를 하게 된다. 이때 감속 가속도는 마찰력 보다 작은 임계 가속도가 되도록 한다. 따라서 평형 위치에 도달한 볼(9)은 레이스(10)와 마찰력에 의하여 평형 위치에서 머물게 되고 질량 불평형 감소 효과를 유지시킬 수 있게 된다

　따라서 공진 주파수 보다 작은 주파수로 회전하는 경우에도 볼(9)은 마찰력에 의하여 초기 평형 위치에서 머물고 있기 때문에 광 디스크(2)의 질량 불평형을 상쇄시킬 수 있게 되고 진동 저감 효과를 유지 할 수 있게 된다.

　또한 공진 주파수 부근에서 불완전한 구간에서도 마찰력에 의하여 볼이 계속 구르는 현상을 방지 할 수 있게 되고 가속시 볼(9)들의 충돌로 인한 소음은 표면에 처리 된 고무 또는 합성 수지에 박막층(9a)에 의하여 감소 시킬 수 있게 된다.

　광 디스크(2)를 광 기록 재생 장치에서 꺼낼 경우는 도 9에서 나타낸 것과 같이 다른 광 디스크(2)가 삽입 될 경우를 대비하여 초기 삽입 동작의 역순으로 광 디스크(2)를 최대 속도(Vmax)로 가속하여 최대 가속도로 급 감속 정지시키면 볼(9)이 어느 정도 평형 위치에서 벗어나 분산 되도록 할 수 있어 질량 불평형 위치와 크기가 다른 광 디스크(2)가 삽입 될 때에도 볼이 쉽게 평형 위치에 있도록 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 고속으로 회전하는 광 디스크 기록 재생 기기에서 광 디스크의 질량 불평형에 의한 과도한 진동을 방지하고 소음과 이상 동작을 감소 시킬 수 있는 효과가 있기 때문에 저진동의 고배속 광 디스크 기록 재생 기기를 제공 할 수 있다.

Claims (8)

1. 광 디스크의 질량 불평형에 의한 진동을 감소시키기 위하여 볼발란서가 구비된 회전요소에 의해 광 디스크가 회전을 시작할 때 재생 및 기록을 위한 목표 회전수 보다 높은 가속도로 가속을 시켜서 상기 볼발란서의 볼에 작용하는 원심력이 최대가 되도록 하고, 상기 볼이 평형 상태에 도달 한 후 서서히 감속을 하여 목표 회전수가 되도록 회전을 제어하여 진동을 저감시킴을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 회전 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 볼을 목표 회전수로 감속시키는 때의 감속 가속도는 마찰력 보다 작은 임계 가속도임을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 회전 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 볼발란서는 그 몸체의 내부에 내장된 볼의 표면에 마찰계수를 증가시키기 위하여 박막층이 형성된 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 회전 제어방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 볼발란서는 그 몸체의 내부에 내장된 레이스의 표면에 마찰계수를 증가시키기 위하여 박막층이 형성된 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 회전 제어방법.
5. 몸체의 내부에 내장된 볼의 표면에 마찰계수를 증가시키기 위하여 박막층이 형성된 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 볼발란서.
6. 몸체의 내부에 내장된 레이스의 표면에 마찰계수를 증가시키기 위하여 박막층이 형성된 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 볼발란서.
7. 제 5 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막층은 합성수지로 형성된 것임을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 볼발란서.
8. 제 5 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막층은 고무로 형성된 것임을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 볼발란서.