JP2004006014A - ディスクの駆動装置並びにこのディスクの駆動装置を備えたディスク再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置内部の駆動機構による振動を抑制し、安定した高速の読み取りが可能な光ディスク再生装置を提供することを目的とする。
【解決手段】光ディスク駆動装置またはこれを備えた光ディスク再生装置において、光ディスクを載置する載置面を備えたターンテーブルと、前記ターンテーブルを載置する第１のフレームと、を含み、前記第１のフレーム上か、より望ましくは前記第１のフレームより上でかつ前記ターンテーブルの前記載置面よりも下には、第２のフレームが配置されてなり、前記第２のフレームは、弾性部材を介して前記第１のフレームに取り付けられてなる。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動、特にスピンドル及びスピンドルに載置された光ディスクが回転することにより発生する振動に対する防振機構を具備した光ディスク再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばＣＤ（コンパクトディスク）プレーヤ（ＣＤ−ＲＯＭドライブ等を含む）やＶＤ（ビデオディスク）プレーヤ等の光ディスクを再生する光ディスク再生装置における光学系やサーボ系等は、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おいて限界がある。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となってきている。
【０００３】このため、一般にメカニズム全体又は再生機構（光学系メカニズム）を弾性体によって支持し、その弾性体の内部抵抗により外部振動を減衰させる構造をとっている。図９に、このような外部振動を減衰させる構造をなす装置の一例としてのＣＤプレーヤを示すものである。同図に示す通り、筐体１上に、弾性部材２を介してメインフレーム４の縁部が弾性支持されている。メインフレーム４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が取付けられている。
【０００４】また、メインフレーム４には光ディスクに対し情報を読み取るためのピックアップ５がガイドレール１１ａ，１１ｂに沿って移動可能に係合されて設けられており、ピックアップ５はピックアップ５をターンテーブル６上に載置する光ディスクの半径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８に係合されている。駆動スクリュー８はその一端が駆動力が伝達されるようにステッピングモータ９に結合されている。
【０００５】ステッピングモータ９の回転駆動により駆動スクリュー８が回転され、ピックアップ５は光ディスク半径方向に移動する。ピックアップ５の移動方向は、ステッピングモータ９の回転方向により決定される。
【０００６】ピックアップ５は例えば、一般に用いられている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。
【０００７】以上のような構成の光ディスク再生装置では、メインフレーム４に設けられている図示しないスピンドルモータの回転によりターンテーブル６を介して図示しない光ディスクが回転される際に、光ディスクのインバランス等によりメインフレーム４に搭載されている図示しない部材を含むメインフレーム４の機構全体が振動する。特に高速の情報の読み取り速度が要求される場合は、スピンドル回転数が大きくなるため振動の周波数も高くなり、また振動により発生する力も大きくなる。
【０００８】筐体１にはメインフレーム４からゴム、樹脂、バネ等の弾性部材２を介して結合されているので、メインフレーム４の振動は、筐体１に減衰されて伝えられ、筐体１の振動を少なくすることができる。また、外部から筐体１へ加えられる外部振動も、弾性部材２によって振動が減衰されてメインフレーム４に伝わるため、メインフレーム４に伝えられる振動量は少なくなる。
【０００９】ここで、図９に示すような構造のモデルとして、硬度（スティッフネス）ｋ、粘性係数μの弾性体を介した質量ｍの物体の振動モデルを図１０に示す。図１０に示されるように、質量ｍ０をもつメインフレーム２０は、硬度ｋ、粘性係数μをもつ弾性体である弾性部材２によって質量ｍ１の筐体１内に弾性支持されており、筐体１が外部から振動を受けても弾性部材２の弾性抵抗とメインフレーム２０の自重によりメインフレーム２０への外部振動の伝達が減衰されるような構造となっている。ここで、外力をＦ、メインフレームの変位をｘとすると、ｍｄ２ｘ／ｄｔ２　＝Ｆ−μｄｘ／ｄｔ−ｋｘの関係があることが知られている。この運動方程式を、ある条件の元に解くことにより、共振周波数ｆ０と、質量ｍの関係を求めることができ、共振周波数ｆ０は、ｆ０＝１／（２π）＊（ｋ／ｍ）１／２という関係式で表すことができる。ここで質量ｍ１の筐体１に対する共振周波数ｆ１と、質量ｍ０のメインフレーム２０に対する共振周波数ｆ０の比を求めると、ｆ０／ｆ１＝（ｍ１／ｍ０）１／２となり、質量ｍ０を２倍にすると共振周波数ｆ１は約０．７倍となる。このように、加振源から弾性部材で分離された質量で表される振動系では、伝達特性が質量と弾性部材の硬度及び制動係数で表され、質量、硬度、制動係数を選択することにより所望の特性を得ることができる。
【００１０】以上の結果より、筐体１外部と、メインフレーム２０との振動を遮断するためには、弾性部材２の硬度を下げ、弾性部材で連結されているメインフレーム２０の質量を大きくすることが有効であることがわかる。しかしながら、製品としてまとめるためには、構造物のサイズは可能なかぎり小さく制限されるため、メインフレーム２０の質量を大きくすることが困難であるため、弾性部材２の硬度を低く設定することが行われている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述した光ディスク再生装置は、筐体１とメインフレーム４との間を弾性支持することにより、外部振動を減衰させる構造となっている。
【００１２】このとき、ガイドレール１１ａ，１１ｂを介して載置されたピックアップ５及びターンテーブル６を含むメインフレーム４は、弾性部材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であるが、ターンテーブル６上に載置する図示しない光ディスクの偏心量による、インバランス等を原因とする光ディスクの高速回転等に伴うメインフレーム４自身の振動に対しては、弾性部材２の弾性係数を低く抑えてあることにより、メインフレーム４自体が振動しやすくなってしまう。
【００１３】このように、メインフレーム４にガイドレール１１ａ，１１ｂを介して載置されたピックアップ５が光ディスクに対して振動を生じると、情報の読み取りを制御するサーボ動作に大きな負荷が生じ正常な情報の読み取りができなくなってしまうことがあった。
【００１４】本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、装置内部の駆動機構による振動を抑制するために、サブフレームを弾性体を介して駆動機構を含むメインフレームに結合して構成することによって、安定した高速の読み取りが可能な光ディスクの駆動装置ならびにこの駆動装置を備えたディスク再生装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明による請求項１に記載の発明は、光ディスクを駆動するディスクの駆動装置であって、光ディスクを載置する載置面を備えたターンテーブルと、前記ターンテーブルを載置する第１のフレームと、を含むディスクの駆動装置であって、前記ターンテーブルの前記載置面と前記第１のフレームとの間には、第２のフレームが設けられてなり、前記第２のフレームは、弾性部材を介して前記第１のフレームに取り付けられてなることを特徴とする。
【００１６】また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のディスクの駆動装置であって、前記ターンテーブルには、前記光ディスクを回転駆動させるスピンドルモータが載置されてなり、前記第２のフレームを含むサブフレームブロックの重心は、前記スピンドルモータの回転軸上に位置してなることを特徴とする。
【００１７】なお、前記サブフレームブロックはその形状が平板状であることが好ましい。
【００１８】また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のディスクの駆動装置と、前記ディスクの駆動装置の前記第１のフレームを弾性部材を介して支持する筐体と、を備えたことを特徴とするディスク再生装置である。また、前記第２のフレームは少なくとも金属を含むことが好ましい。
【００１９】また、前記第２のフレームで構成される前記サブフレームブロックの重量が、前記第１のフレームで構成される重量の１／１０〜１／３であることが好ましい。
【００２０】また、前記弾性体はゴム又は樹脂からなることが好ましい。
【００２１】
【作用】本発明による光ディスク駆動装置およびディスク再生装置では、ターンテーブルの載置面と第１のフレームとの間に、第２のフレームが配置され、この第２のフレームは、弾性部材を介して第１のフレームに取り付けられるので、スペース効率を有効に確保しつつ、光ディスクを回転駆動するスピンドルモータが載置されている第１のフレームであるメインフレームの振動を吸収抑制することができる。
【００２２】また、第２のフレームであるサブフレームを含むサブフレームブロックの重心を、スピンドルモータの回転軸上にあるようにすることで、光ディスクのインバランスにより発生する振動を効果的に抑制できる。
【００２３】また、サブフレームブロックの形状を平板状とすれば、光ディスク再生装置の薄型化を図るとともに光ディスクインバランスにより発生する振動を効果的に抑制できる。
【００２４】また、このサブフレームを金属で構成すれば、サブフレーム自体を小さく構成できるので、シャーシ全体を小さくすることができる。
【００２５】また、このサブフレームブロックの重量をメインフレームで構成される重量の１／１０〜１／３とすれば、光ディスクの高速回転時の振動を効果的に抑制することができる。
【００２６】また、弾性体をゴム又は樹脂で構成すれば、安価で効果的な振動抑制効果が可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明に係る光ディスク再生装置を示す平面図であり、図２はその断面図である。
【００２８】以下、本発明の実施形態の詳細を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する図１及び図２において図９と共通する要件には同一符号を付し重複する説明を省略する。
【００２９】図１において、筐体１上には第１の弾性部材としての弾性部材２を介してメインフレーム４の周囲の縁部が弾性支持されている。また、メインフレーム４上には第２の弾性部材としての第２の弾性部材３１を介してサブフレーム３２が取付けられている。
【００３０】メインフレーム４には、光ディスク１０（図２）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が取付けられている。
【００３１】メインフレーム４にはガイドレール１１ａ，１１ｂが互いに平行に設けられており、ピックアップ５はこのガイドレール１１ａ，１１ｂに沿って移動可能に係合されて設けられており、光ディスクの読み取りするトラックを光ディスクの半径方向に選択可能に配置されている。ピックアップ５は、ピックアップ５を光ディスクの半径方向に移動して所定のトラックの導くために駆動スクリュー８に係合されている。駆動スクリュー８はその一端がステッピングモータ９に結合されている。
【００３２】ステッピングモータ９の回転駆動により駆動スクリュー８が回転され、ピックアップ５は光ディスク半径方向に移動する。ピックアップ５の移動方向は、ステッピングモータ９の回転方向により決定される。
【００３３】また、メインフレーム４上には第２の弾性部材３１を介してサブフレーム３２が取付けられている。
【００３４】このような構成の光ディスク再生装置では、筐体１に外部振動が加えられると、メインフレーム４は弾性部材２を介して筐体１に対し弾性支持されているため、第１の弾性部材２の作用によりメインフレーム４側への振動が阻止される。
【００３５】ここで、光ディスクを回転させると、メインフレーム４は、スピンドルモータ７で回転される光ディスク１０のインバランスにより振動を生じ、メインフレーム４と第２の弾性部材３１を介して設けられたサブフレーム３２に伝達される。そこでサブフレーム３２と第２の弾性部材３１による伝達特性に従い振動することになる。
【００３６】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３２はメインフレーム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３２はメインフレームからの振動がほとんど伝達されなくなる。
【００３７】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３２は振動抑制効果を生じる。
【００３８】以上述べたように、メインフレーム４は第１の弾性部材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１０のインバランス等によるメインフレーム４の振動はサブフレーム３２と第２の弾性部材３１で構成される動吸振作用により抑制され、ピックアップ５の光ディスク１０に対する情報の読み取りが、光ディスク１０の高速回転時にも正確に行うことができる。
【００３９】ここで図３は、本発明による光ディスク再生装置の振動モデルを示す図である。図３において、図１０と共通する部分には同一符号を付し重複する説明を省略する。図３のモデルから、前述した図１０と同様な運動方程式を立てることが出来るが、その運動方程式より、図３のモデルによるシミュレーションを行った結果を図４〜図７のグラフに示す。
【００４０】図４及び図５は、共振周波数を１２０Ｈｚ一定としてサブフレーム３２の質量ｍを変化させたときのシミュレーション結果である。さらに図４及び図５は各々光ディスクインバランスが０．５ｇ−ｃｍである場合のメインフレーム２０及び筐体のそれぞれの振動加速度を光ディスク回転数に対して示し、サブフレーム３２の質量が１０ｇ、２０ｇ、４０ｇの各々の場合について計算した結果である。図４及び図５から、サブフレームの質量が大きくなると、主に回転数４０００ｒ．ｐ．ｍ．弱から７０００ｒ．ｐ．ｍ．の範囲で振動抑制の効果が高いことがわかる。
【００４１】これらのグラフから、メインフレーム２０の質量が大きいことが、筐体１及びメインフレーム４の加速度を低減することに有効となることがわかる。
【００４２】図６及び図７は、サブフレーム３２の質量を３０ｇ一定としてサブフレーム３２の共振周波数を変化させたときのシミュレーション結果である。また図６及び図７は各々光ディスクインバランスが０．５ｇ−ｃｍによるメインフレーム２０及び筐体１のそれぞれの振動加速度を光ディスク回転数に対し、サブフレーム３２の共振周波数が１００Ｈｚ、１１０Ｈｚ、１３０Ｈｚの各々の場合について計算した結果である。図６及び図７から、ｆ０が制御したい回転周波数よりも若干大きい周波数、つまり回転数を６０００ｒ．ｐ．ｍ．に設定するのならばｆ０＝１１０Ｈｚ、回転数を７０００ｒ．ｐ．ｍ．に設定するのならば、ｆ０＝１３０Ｈｚに設定すれば良好な防振効果を得ることが出来ることがわかる。
【００４３】図８に動吸振器としてのサブフレーム３２を用いた本発明による実施形態の特性例の実測値を示す。同図は、光ディスクインバランスを０．５ｇ−ｃｍとしたときの筐体の加速度を光ディスク回転数に対して示したグラフであり、記号ａの各点が本発明による実施形態、記号ｂの各点が動吸振器を用いない場合を示している。
【００４４】図８から分かるように、光ディスク回転数６０００ｒ．ｐ．ｍ．で筐体Ｇ値はサブフレーム３２を装着した場合で０．０７Ｇ，用いなかった場合では０．２７Ｇとなり、Ｇ値が低減されていることがわかる。ここで回転数を毎分回転数Ｒ（ｒ．ｐ．ｍ．）とするとｆ＝Ｒ／６０となり６０００ｒ．ｐ．ｍ．ではｆ＝１００Ｈｚに相当する。
【００４５】以上述べたシミュレーション及び構造上の各構成部材の配置の制約から、サブフレームはサブフレーム又はその搭載物を含む重量が、メインフレームとその搭載部材の全重量の１／１０〜１／３とすることが光ディスクの高速回転等によるメインフレームの振動を抑制するのに好ましく、サブフレームは質量を調整する目的でさらに金属板等を搭載してもよい。もちろん何も搭載しなくても効果を得ることが可能である。
【００４６】また、光ディスク再生装置はコンピュータ装置に内蔵される場合等の条件から薄型の装置が必要とされるので、上述したサブフレームブロックは薄型に構成されることが必要となり、その形状が平板状であるのが好ましい。さらに、サブフレームは質量の観点から金属で構成されることが好ましい。
【００４７】また、サブフレームブロックの平面は、スピンドルモータの回転軸に対して直交するようにすることにより、光ディスクの回転に対しての振動抑制効果を持たせるとともに装置の薄型化に効果を与えることとなる。
【００４８】また、第２の弾性体の弾性部材は上記薄型化と制動効果の観点からゴム又は樹脂で構成されることが好ましい。弾性体とフレーム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。
【００４９】本発明による光ディスク再生装置では、以上述べた通りの動吸振器を用いることにより光ディスク、又はピックアップ移送駆動用のモータ、或いは高速読み取りでよく用いられるリニアモータ等から発生する振動がピックアップの読み取り性能に与える影響を低減することが可能となり、光ディスクの高速回転での読み取り性能を向上することができる。
【００５０】なお、言うまでもないが、本発明の光ディスク再生装置は、光ディスクから情報を再生可能なものに限られるものではなく、光ディスクに情報を記録できる構成を追加してもよい。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、メインフレームとターンテーブルの載置面との間であって、第１のフレームに弾性体を介して第２のフレームを設ける構成としたので、光ディスクを回転駆動するスピンドルモータが載置されているメインフレームの振動を吸収抑制することができ、安定した読み取りが可能な光ディスクの駆動装置またはディスク再生装置を提供できる。また、サブフレームの外形を薄くできるので、光ディスク再生装置を薄く構成でき、薄型高速再生の光ディスク再生装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光ディスク再生装置を示す平面図である。
【図２】本発明による光ディスク再生装置を示す断面図である。
【図３】本発明による光ディスク再生装置の振動モデルを示す図である。
【図４】本発明による光ディスク再生装置の振動特性を示す図である。
【図５】本発明による光ディスク再生装置の振動特性を示す図である。
【図６】本発明による光ディスク再生装置の振動特性を示す図である。
【図７】本発明による光ディスク再生装置の振動特性を示す図である。
【図８】本発明による光ディスク再生装置の振動特性を示す図である。
【図９】従来の光ディスク再生装置の一例を示す平面図である。
【図１０】従来の光ディスク再生装置の振動モデルを示す図である。
【符号の説明】
１筐体
２、３１弾性部材
４メインフレーム
５ピックアップ
６ターンテーブル
７スピンドルモータ
８駆動スクリュー
９ステッピングモータ
１０光ディスク
１１ａ，１１ｂガイドレール
２０メインフレーム
３２サブフレーム

Claims (3)

1. 光ディスクを載置する載置面を備えたターンテーブルと、
   前記ターンテーブルを載置する第１のフレームと、を含むディスクの駆動装置であって、
   前記ターンテーブルの前記載置面と前記第１のフレームとの間には、第２のフレームが設けられてなり、
   前記第２のフレームは、弾性部材を介して前記第１のフレームに取り付けられてなることを特徴とするディスクの駆動装置。
2. 請求項１に記載のディスクの駆動装置であって、
   前記ターンテーブルには、前記光ディスクを回転駆動させるスピンドルモータが載置されてなり、
   前記第２のフレームを含むサブフレームブロックの重心は、前記スピンドルモータの回転軸上に位置してなることを特徴とするディスクの駆動装置。
3. 請求項１又は２に記載のディスクの駆動装置と、
   前記ディスクの駆動装置の前記第１のフレームを弾性部材を介して支持する筐体と、を備えたことを特徴とするディスク再生装置。

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