(57)【要約】  光データストレージディスクを収容するカートリッジを保持するよう設計されたディスクドライブは、ＰＤＡなどのホストデジタル電子機器のメモリカードスロット、たとえばタイプＩコンパクトフラッシュ（登録商標）カード用に設計されたスロットと適合している。ディスクドライブは本体アセンブリを収容し、それはメモリカードスロットに挿入され、一端に適合コネクタを有する。ディスクドライブはドライブ機構も含み、それはスピンドルモータシステムおよび光学系を収容し、ドライブの動作中はメモリカードスロットの外部に位置する。ドライブ機構は本体アセンブリから持上げられ、カートリッジが装填されるトレイに開口部を形成する。ドライブ機構は次に本体アセンブリに押付けられてカートリッジトレイを閉鎖し、スピンドルモータアセンブリがカートリッジ内で光ディスクに係合するようにする。ディスクドライブがホスト機器から突出する程度を最小限に抑えるため、カートリッジの一部は、ディスクドライブがホストに接続されている際、メモリカードスロットへと延びる。
2007525777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光データストレージディスクのためのディスクドライブであって、
本体アセンブリを含み、前記本体アセンブリは、前記本体アセンブリの一端に位置するコネクタを有し、かつ、前記光データストレージディスクを収容するカートリッジを保持するためのカートリッジトレイを含んでおり、前記ディスクドライブはさらに、
スピンドルモータアセンブリと光学機械式搬送機構アセンブリとを含むドライブ機構を含み、前記ドライブ機構は、前記カートリッジが前記カートリッジトレイに挿入される開放位置と前記スピンドルモータアセンブリが前記ディスクに係合する閉鎖位置との間で可動であり、
前記本体アセンブリは、データストレージカードスロットへの挿入用のサイズを有する、ディスクドライブ。
【請求項２】
コンパクトフラッシュ（登録商標）ストレージカードを受けるよう設計されたスロットへの挿入用のサイズを有する、請求項１に記載のディスクドライブ。
【請求項３】
挿入方向を横切る方向における幅が約４３ｍｍ、厚さが約３．３ｍｍのメモリカードを受けるよう設計されたデータストレージカードスロットへの挿入用のサイズを有する、請求項１に記載のディスクドライブ。
【請求項４】
前記ドライブ機構は、前記開放位置と閉鎖位置との間で線形に可動である、請求項１に記載のディスクドライブ。
【請求項５】
前記本体アセンブリは第１および第２の部分を含み、前記第１の部分のかなりの部分は前記メモリカードスロットに収まるようなサイズを有し、前記ドライブ機構が前記閉鎖位置にある場合、前記ドライブ機構は前記第２の部分に隣接している、請求項１に記載のディスクドライブ。
【請求項６】
前記カートリッジトレイは前記本体アセンブリの前記第１の部分へと延びる、請求項５に記載のディスクドライブ。
【請求項７】
前記カートリッジが前記ディスクドライブに挿入されると、前記カートリッジの一部が前記本体アセンブリの前記第１の部分へと延びる、請求項５に記載のディスクドライブ。
【請求項８】
前記カートリッジが前記ディスクドライブ内にある場合、前記ディスクの一部が前記本体アセンブリの前記第１の部分へと延びる、請求項５に記載のディスクドライブ。
【請求項９】
デジタル電子機器とディスクドライブとカートリッジとを含む組合せであって、前記カートリッジは光データストレージディスクを含み、前記デジタル電子機器はメモリカードスロットを含み、前記ディスクドライブは、前記ディスクドライブの一端に位置する第１のコネクタおよび前記メモリカードスロットの内端に位置する第２のコネクタによって、前記デジタル電子機器に電気的に接続され、前記ディスクドライブの一部は前記メモリカードスロットに位置付けられている、組合せ。
【請求項１０】
前記ディスクドライブは本体アセンブリとドライブ機構とを含み、前記ドライブ機構はスピンドルモータを含み、前記第１のコネクタは前記本体アセンブリの一端に位置している、請求項９に記載の組合せ。
【請求項１１】
前記本体アセンブリの第１の部分は前記メモリカードスロット内に位置付けられ、前記本体アセンブリの第２の部分は前記メモリカードスロットの外部に位置付けられている、
請求項１０に記載の組合せ。
【請求項１２】
前記ドライブ機構は、前記本体アセンブリの前記第２の部分に隣接して搭載され、前記メモリカードスロットの外部に位置している、請求項１１に記載の組合せ。
【請求項１３】
前記ドライブ機構は開放位置と閉鎖位置との間で可動となるよう搭載されている、請求項１２に記載の組合せ。
【請求項１４】
前記ドライブ機構が前記開放位置にある場合、前記ドライブ機構は前記ディスクドライブのカートリッジトレイに開口部を作り出す、請求項１３に記載の組合せ。
【請求項１５】
前記ディスクドライブが前記閉鎖位置にある場合、前記ドライブは係合されて前記ディスクを回転させる、請求項１３に記載の組合せ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
この出願は米国出願番号第１０／４２３，０９７号に関連し、それはこの出願とともに所有され、同時に提出されており、その全体がここに引用により援用される。
【０００２】
発明の分野
この発明は、大容量データストレージに関し、特に、ポータブルコンピュータ装置に見られる種類の業界標準メモリカードスロットと適合するディスクドライブに関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
消費者娯楽技術は、モバイルエンターテイメント用の高解像度のカラーディスプレイへと動いている。消費者はますます、娯楽を持ち歩くことを望んでいる。国を横断する旅行者、および街を横断する通勤者は、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）およびポータブルコンピュータでゲーム、音楽および映像娯楽活動に熱心に従事している。しかしながら現時点では、この娯楽体験は、消費者が自分のゲーム機、ホームシアターおよびＤＶＤ装備コンピュータから期待するようになったものと比べると、制限されており、原始的でさえある。
【０００４】
主な問題はデータストレージである。事実、高性能のデジタル娯楽はデータ集約型で、それは日々ますます増大している。伝統的な小型「フォームファクタ」、ポータブル媒体、たとえばコンパクトフラッシュ（登録商標）カード、ＳＤ（登録商標）フラッシュカード、メモリスティック（登録商標）、および他の固体メモリデバイスでは、高品質の娯楽体験に必要な容量および１メガバイト当りの価格をまったく提供できない。固体メモリカードにコンテンツを大量に記録することは高価でかつ非実用的であり、そのコンテンツを効果的に確保することは非常に困難である。
【０００５】
ブロードバンドインターネットアクセスが高品質のゲームおよび映画をモバイル家電機器に配信するであろうと予想する専門家もいる一方、成功にはかなりの障壁が存在する。携帯電話ネットワークは音声通信を送信するよう設計されており、大容量のデータ送信にとっては全く効率的ではない。セル接続は必要な速度の能力を持たず、頻繁なデッドゾーンおよびドロップ接続で信頼性が低いことで有名である。現在、ゲームは携帯電話に配信されつつあるが、ゲーム再生の品質およびゲーム環境は、ゲーム機の足元にも及ばない。
【０００６】
ワイ・ファイ（WiFi）または８０２．１１無線はデータ送信用に設計されており、ワイ・ファイ・ホットスポットの増大する数は、表面上は、大量のデータをモバイル機器に配信するために魅力的に見える。多数のユーザのためのインターネットアクセスおよびｅメールアプリケーションは、ワイ・ファイによって容易に対処される。にもかかわらず、何百万人とまではいかなくても、何千人ものユーザに対して同時にストリーミング、多人数参加型ゲームなどの対話型コンテンツ、および高品質映像または映画を管理することは、どのネットワークにとっても手腕を問われるものである。機密保護もワイ・ファイにとって問題であり、コンテンツプロバイダが潜在的な著作権侵害を招きやすい状態となっている。
【０００７】
さらに、データストレージの問題も依然として存在する。実行可能などの種類のネットワーク配信システムにとっても、モバイル民生機器は、ダウンロードされた大きなゲームおよび映画ファイルを保持するために、およびゲームにおけるプレーヤの経過を追跡する
ために、かなりの量のストレージを内蔵する必要がある。おそらく、ネットワークコンテンツ配信にとって最も重大な問題はコストである。ＤＶＤ品質の映画をインターネットで送信するには３０ドル以上かかり得ることが試算されている。
【０００８】
ディスクベースの配信コストははるかにより低い。さらに目が離せないのは、ＤＶＤ販売の最近の上昇に裏付けられるように、消費者がディスク上の高価値コンテンツの購入を好むことを一貫して示している、という事実である。さらに、光ディスクは成型されるので、固体メモリデバイスよりも少ない費用で複製可能である。
【０００９】
明らかに、モバイルエンターテイメント業界は、ポータブルで高品質の娯楽体験に対して増大する要求を満たすために、経済的で小型フォームファクタの安全なストレージ技術を必要としている。加えて、大量のデータを保持可能なストレージデバイスは、国家防衛努力と関連して使用されるポータブルコンピュータといった他の分野で応用されることが期待される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明の概要
この発明は、メモリカードの利便性および汎用性を、光ディスクのデータストレージ能力と融合させる。光データストレージディスク用のドライブが、ＰＤＡおよび他のポータブルデジタル機器に広く使用されている標準メモリカードスロットと適合する形で作られる。
【００１１】
この発明のディスクドライブは、本体アセンブリとドライブ機構とを含む。本体アセンブリは、標準メモリカードスロットに収まるような形状およびサイズを有する。メモリスロットと適合するコネクタが、本体アセンブリの第１の端に位置付けられる。本体アセンブリはまた、光データストレージディスク（「光ディスク」と呼ばれることもある）を収容するカートリッジを受けるためのカートリッジトレイも含む。
【００１２】
ドライブ機構は、ディスクとディスクからデータを読出すための光学系とを回転させるためのスピンドルモータアセンブリを含む。ドライブ機構は、コネクタが位置する第１の端と対向する、本体アセンブリの第２の端に取付けられる。ドライブ機構は、開放位置と閉鎖位置との間で動く。ドライブにカートリッジを挿入する前に、ドライブ機構は開放位置へ動かされ、ドライブにカートリッジを挿入した後で、ドライブ機構は閉鎖位置へ動かされる。ドライブ機構を閉鎖位置へ動かすことにより、コレットが、光ディスクの中央の孔へと延びるようになる。ドライブ機構が完全に閉鎖されると、コレットは中央の孔の縁を掴み、それによりスピンドルモータがディスクを回転できるようにする。一実施例では、ドライブ機構を開放位置から閉鎖位置へ動かすために手動の力が使用され、この機能を行なう別個のモータおよび機構に対する必要性がなくなる。
【００１３】
一実施例では、カートリッジがドライブに挿入されると、カートリッジおよび光ディスクの一部がメモリカードスロットへと延びる。このように、カードスロットの入口を越えて延びるドライブの部分が最小限に抑えられる。
【００１４】
光ディスクは、たとえば５０００〜７０００ｒｐｍで回転する磁気ディスクに比べ、比較的遅い速度（たとえば４００〜５００ｒｐｍ）で回転する。したがって、この発明のディスクドライブの所要電力は比較的少なめ（たとえば１００ミリワット）である。これに対し、磁気マイクロディスクドライブは約１ワットの電力を消費する場合がある。これにより、この発明のディスクドライブは、消費電力が課題であるＰＤＡなどのポータブル電子機器でより有用となる。
【００１５】
ドライブは、好ましくは、多くのＰＤＡ機器で使用される小型フォームファクタカードである、コンパクトフラッシュ（登録商標）ＣＦタイプＩカードを受入れるよう設計されたスロットと適合している。この仕様を満たすため、カードスロットへと延びる本体アセンブリの部分は、約３６ｍｍの幅および約３．３ｍｍの厚さを有する。本体アセンブリと一体型のレールがコンパクトフラッシュ（登録商標）スロットの側面に沿って摺動し、ホスト装置との電気的接続を提供するために標準コンパクトフラッシュ（登録商標）５０ピンコネクタが使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
発明の説明
図１は、この発明に従ったディスクドライブ２０の斜視図である。ディスクドライブ２０は、ドライブ機構または「ポッド」２２と本体アセンブリ２４とを含む。ドライブ機構２２は、以下に説明するディスクドライブ２０の機械的および光学構成部品を含む。本体アセンブリ２４は、業界標準メモリカードスロット、この場合、多くのＰＤＡ機器で使用されるタイプＩコンパクトフラッシュ（登録商標）ストレージカードを受入れるよう設計されたスロットに収まるようなサイズおよび形状を有する。タイプＩコンパクトフラッシュ（登録商標）カードは５０個のピンを有し、寸法は４２．８ｍｍ（１．７″）×３６．４ｍｍ（１．４″）×３．３ｍｍ（０．１３″）である。コンパクトフラッシュ（登録商標）の仕様は、http://www.compactflash.org/specd11.htmで、またはコンパクトフラッシュ協会（CompactFlash Association）、私書箱５１５３７、パロ・アルト（Palo Alto）、ＣＡ９４３０３から入手可能である（ここにその全体が引用により援用されるＣＦ＋およびコンパクトフラッシュ（登録商標）仕様書改定１．４（CF+ and CompactFlash Specification Revision 1.4）参照）。しかしながら、この発明はどの特定のタイプのスロットにも限定されない。他の実施例では、本体は他のタイプのスロットに収まるよう設計され得る。本体アセンブリ２４の寸法Ｘ１が実際にスロットに挿入され、寸法Ｘ２で示す残りの部分がスロットから突き出し、したがって若干より厚くなり得る。しかしながら、ディスクドライブ２０が挿入されるＰＤＡまたは他の機器からの「オーバーハング」の量を最小限に抑えるには、寸法Ｘ２ができるだけ小さいことが望ましい。このため、この設計の主要な特徴は、それが既存の、および将来のＰＤＡ機器の標準タイプＩコンパクトフラッシュ（登録商標）スロットと適合しており、そのような機器の体積および外側への物理的延長をできるだけ少ししか追加せず、一方、リムーバブルメディアが可変プログラム材料のためにこの機器に挿入されるようにする、ということである。
【００１７】
一実施例では、寸法Ｘ１は約４０ｍｍ、寸法Ｘ２は約２８ｍｍである。ディスクドライブ２０の幅Ｙは４２．８ｍｍであり、厚さＺ１（図１７参照）は約３．３ｍｍである。挿入方向におけるタイプＩコンパクトフラッシュ（登録商標）カードの寸法は３６．４ｍｍであるため、ドライブ機構２２の側面とＰＤＡなどのホスト機器の隣接する面との間には３〜４ｍｍ（４０−３６．４）の隙間が与えられる。ここに説明する実施例はタイプＩコンパクトフラッシュ（登録商標）スロットと適合しているが、この発明と一致して、ディスクドライブがタイプＩＩコンパクトフラッシュ（登録商標）スロットおよびＰＣＭＣＩＡスロットといった業界標準スロットを含む任意の他のタイプのメモリカードスロットと適合するよう作られてもよいことが理解されるであろう。
【００１８】
本体アセンブリ２４の一端には、タイプＩコンパクトフラッシュ（登録商標）ピン構成と適合するソケット構成を有するコネクタ２６がある。
【００１９】
図２は、ドライブ２０を、シャッタ１０８をその上面に含むカートリッジ１０とともに示す。カートリッジ１０は、直径が３２ｍｍの光データストレージディスクを保持するよう設計された、上に引用された米国出願第１０／４２３，０９７号に記載された種類のカ
ートリッジであってもよいが、これは必須事項ではない。
【００２０】
カートリッジ１０はディスクドライブ２０に、図２に示す矢印２０４の方向に挿入される。ドライブ２０は、２つの「側面」解除ボタン２０２を互いに向けて押込むことによってすでに開放されている。解除ボタン２０２を押込むことは、ドライブ機構２２を押さえつけるラッチを解除し、リフトスプリングがドライブ機構２２を留め具へと上方へ動かすようにする。それは、カートリッジ受けアセンブリ（図示せず）に至る空間を開放し、カートリッジ１０の挿入を可能にする。カートリッジ１０は、シャッタ１０８を含む面が上に向いた状態で提示され、ディスクドライブ２０に挿入される。説明されている実施例では、ドライブ機構２２の開放位置と閉鎖位置との間の移動距離は約４ｍｍである。
【００２１】
カートリッジ受けは固定「タブ」を有し、それは、ドライブ２０への挿入につれてシャッタラッチ（図示せず）との係合を解除し、シャッタ１０８を開放位置へ動かす。タブがシャッタラッチのスロットアクセス係合解除を始めない場合、タブはカートリッジ１０のドライブ２０への挿入を妨げる。こうして、以下に説明するように、カートリッジ１０を反対（ラベル）側を上にして提示すると、挿入深さのほぼ半分でカートリッジ１０の動きが阻止されるようになる。
【００２２】
本体アセンブリ２４の平面に対して垂直な方向におけるドライブ機構２２の直線運動により、カートリッジ１０は、我々のドライブがＰＤＡまたは他のタイプのデジタル機器に挿入されている際に別のカートリッジと交換されるようになる。以下に説明する別の実施例では、ドライブ機構は、ドライブ２０の挿入方向を横断し、かつ本体アセンブリ２４の一次面と平行な枢軸のまわりを、弧を描いて動く。このアプローチは、簡潔性および耐久性の分野でいくつかの利点を有するが、コンパクトフラッシュ（登録商標）コネクタが係合されている際の媒体交換を容易には可能としない。
【００２３】
ここで、ディスクドライブ２０の構成部品を詳細に説明する。
【００２４】
カートリッジ受け部アセンブリ
ドライブ機構２２の垂直運動用ガイド、およびラッチ細部は、好ましくはシートメタルで形成された本体アセンブリ２４の上部カバー２０６に一体化されている。図３は、上方に延びるガイド２１０を有する上部カバー２０６を示す。逆Ｔ字型のスロット２１２がガイド２１０の各々に切込まれている。スロット２１２はロック構造として機能する。側面の解除ボタン２０２は板バネに固定されており、板バネは、逆Ｔ字の横部分にラッチ固定し、ロック構造が引っ込むとスロットの縦部分に沿って摺動する構造を有する。図３には、ディスクのデータ領域を読出すために使用される開口部２１４も示されている。
【００２５】
上部カバー２０６は、カートリッジトレイ２０８とそれに取付けられた他の構造とを有し、図４Ａ〜４Ｃに示すカートリッジ受けアセンブリ２１８をともに構成する。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、カートリッジ１０の挿入は、カートリッジトレイ２０８の後部にあるカートリッジ排出スプリングアーム２２０に逆らう。これは、たとえば、カートリッジ１０が完全挿入から８ミリメートル内に近づくと起こり得る。カートリッジ１０の取外しを容易にするために、スプリングアーム２２０は、ドライブ機構２２が開放される際にディスクドライブ２０からカートリッジ１０を部分的に排出するために同じ８ミリメートルの動きを提供する。カートリッジ１０がカートリッジトレイ２０８に完全に挿入されると、保持「突刺付き」スプリング２２２がカートリッジを受け部内に抑止する。スプリング２２２は、図３および図４Ｃで、上部カバー２０６の前縁近くに見える。カートリッジ内の整合するノッチが、カートリッジをカートリッジトレイ２０８に保持するためにスプリング２２２に係合する。
【００２６】
図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、板バネ２２４がカートリッジトレイ２０８の側面に見えている。これは別の突刺付き板バネであるが、その面上の係合角度は板バネ２２２ほど鋭くない。板バネ２２４は、カートリッジ１０が排出される間、シャッタ１０８が所定の場所にあり続けることを確実にするように摩擦およびてこ作用を提供し、それにより、シャッタラッチが再度係合されることを確実にする。板バネ２２４の摩擦はまた、カートリッジ１０がスプリングアーム２２０によって排出される際に過度の速度に達しないようにもする。カートリッジ１０が、ユーザによる取外し用に提供されるものの、ディスクドライブ２０から「発射」されないことが望ましい。
【００２７】
図５は、カートリッジ受け部アセンブリ２１８の分解図を示す。板バネ２２４は突刺２４２を有し、それは、カートリッジトレイ２０８の側壁の矩形の切欠２４４を通って内側に突出し、図２に見えるシャッタ１０８の矩形の窓１４０に係合する。板バネ２２２は突刺２４０を有し、それは、上部カバー２０６の矩形の開口部２３８を通って突出し、カートリッジ１０の上面、つまりシャッタ１０８が位置する面のノッチに係合する。カートリッジ１０は、カートリッジトレイ２０８の端にある開口部２４６に挿入される。図５はスプリングアーム２２０も示しており、それはピン２３０のまわりを回転する。ピン２３０は上部カバー２０６にスポット溶接されている。スプリングアーム２２０は、上部カバー２０６に同じくスポット溶接されている留め具２２８と図４Ｂに示すタブ２５０との間で圧縮されるスプリング２２６によって付勢される。スプリング２２６は、スプリングアーム２２０が弛緩した位置にある場合（すなわち、カートリッジがカートリッジトレイ２０８に挿入されていない場合）、接触面２３４がカートリッジトレイ２０８の開口部２３６を通って延びるように、スプリングアーム２２０を付勢する。
【００２８】
カートリッジトレイ２０８の側面に開口部２４８が形成され、ガイド２５２がカートリッジトレイ２０８の内部へと内側に突出している。ガイド２５２は、図６により明確に図示されているが、２つの機能を行なう。第１に、カートリッジ１０がカートリッジトレイ２０８に挿入されると、カートリッジ１０の一方の縁にある窪みがガイド２５２を乗り越える。このため、ユーザがカートリッジ１０を上下逆に、または後縁を先にして不適切に挿入しようとすると、ガイド２５２はその挿入を阻止する。第２に、ガイド２５２の一端には傾斜面２５４が形成されている。カートリッジ１０が挿入されると、傾斜面２５４は、シャッタを解除するよう、カートリッジ１０のシャッタラッチの対向面に沿って摺動する。図７は、シャッタ１８０およびシャッタラッチ１１４の位置を見せるためにハウジングおよび他の要素が取外されたカートリッジ１０の図である。図７は、カートリッジ１０がシャッタ解除の位置まで挿入された場合のシャッタ１８０およびシャッタラッチ１１４の位置を示している。示されているように、ラッチ１１４の面１６０は傾斜面２５４と接触し、ラッチ１１４が枢軸１９０のまわりを矢印の方向に回転するようにして、シャッタ１８０が摺動して開くことを防止するよう通常噛み合っているシャッタ１８０およびラッチ１１４の構造同士の係合を解除する。図７にはディスク１１６も示されている。カートリッジ１０の完全な説明は、上に引用された米国出願第１０／４２３，０９７号に提供されている。図７は、カートリッジトレイ２０８の後縁にスプリング２２６によって押付けられた、弛緩した位置にあるスプリングアーム２２０を示している。
【００２９】
図８〜１３は、カートリッジ１０がカートリッジトレイ２０８に挿入される際のシャッタラッチ１１４の連続的な位置を示している。図８、１１および１３は図７と同様の切欠図であり、シャッタ１８０およびシャッタラッチ１１４の位置を見せるために、カートリッジ１０のハウジングおよび他の要素が取外されている。図８では、ラッチ１１４の面１６０がちょうど傾斜面２５４を通過したところである。図９は、カートリッジ１０のハウジングが含まれた同様の図であり、上述のようにガイド２５２を乗り越えるカートリッジ１０の窪み２５６を追加して示している。スプリングアーム２２０の面２３４は、カートリッジ１０の前縁にまだ接触していない。板バネ２２４の突刺２４２はシャッタ１８０の
面に対して摺動しているものの、まだ、窓１４０と係合していない。したがって、シャッタ１８０は依然として完全に閉鎖されている。
【００３０】
図１０は図９と同様であるが、スプリングアーム２２０の面２３４がちょうどカートリッジ１０の前縁と接触する地点までカートリッジ１０がさらに若干挿入された場合の状態を示している。シャッタ１８０は依然として完全に閉鎖されている。このように、ラッチ１１４が係合解除され、シャッタ１８０を釈放して開放し、それから板バネ２２４の突刺２４２がシャッタ１８０の窓１４０に係合してシャッタ１８０を引き開け始めることは明らかである。一実施例では、カートリッジは、ラッチ１１４が係合解除される時点からシャッタ１８０が開き始める時点までに約１．２ｍｍ移動する。図１０は、板バネ２２２および突刺２４０、ならびにカートリッジ１０の窪み１９３も示しており、窪み１９３は、カートリッジ１０がカートリッジトレイ２０８に完全に挿入されると突刺２４０と係合するようになる。
【００３１】
図１１〜１３は、カートリッジ１０がカートリッジトレイ２０８に完全に挿入された状況を示している。スプリングアーム２２０の面２３４は、カートリッジ１０の前縁に押付けられ、スプリング２２６の力に対抗して回転されている。板バネ２２４の突刺２４２は、シャッタ１８０の窓１４０に係合してシャッタ１８０を引き開け、ディスク１１６のデータ領域および中央の孔１１６Ａを露出させる。図１２に示すように、板バネ２２２の突刺２４０はカートリッジ１０の窪み１９３に引っ掛かり、カートリッジ１０をカートリッジトレイ２０８内にしっかりと保持する。
【００３２】
本体アセンブリ
ディスクドライブ２０は２つの基本的な構成部品、つまり本体アセンブリ２４とドライブ機構２２とを含む。図１４は、本体アセンブリ２４の一部を示しており、それは、標準コネクタ２６、この実施例では５０ピンコンパクトフラッシュ（登録商標）コネクタと、下部ハウジング２６０と、必要な集積および離散回路を有するプリント回路基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）２６２とを含んでいる。図示した実施例では、ＰＣＢＡ２６２は本質的に本体アセンブリ２４の長さにわたっている。下部ハウジング２６０の前縁にある丸みのあるノッチ２６４は、カートリッジの完全挿入をより容易にするためのものである。下部ハウジング２６０は、概してコンパクトフラッシュ（登録商標）スロットに収まるようなサイズおよび形状を有する第１の部分２６６と、必ずしもコンパクトフラッシュ（登録商標）スロットに収まるようには設計されていない第２の部分２６８とを有する。下部ハウジング２６０の側縁２６７は、ディスクドライブ２０がスロットに挿入される際にコンパクトフラッシュ（登録商標）スロットの側壁に沿って摺動する一体型のレールとして機能する。
【００３３】
図１５は、本体アセンブリ２４の主要構成部品を示す分解図である。含まれているのは、上部カバー２０６、（上部カバー２０６の下側に取付けられた）カートリッジトレイ２０８、ＰＣＢＡ２６２、ハウジング２６０、コネクタ２６、底部カバー２７０、および突刺付きスプリング２２２である。コネクタ２６は、ハウジング２６０内の窪み２７２に収まり、接着剤で取付けられている。上部カバー２０６と同様、底部カバー２７０は好ましくはシートメタルでできている。図１５にはドライブ機構２２も示されている。
【００３４】
図１６は、上部カバー２０６が下部ハウジング２６０に取付けられて組立てられた本体アセンブリ２４を示す。上部カバー２０６は下部ハウジング２６０に、接着剤もしくはねじ締結部によって、または、上部カバー２０６と底部カバー２７０との間のタブの溶接によって取付けられてもよい。明らかなように、カートリッジ１０は、ドライブ機構２２への回路の通過に対処するために、かつ、ドライブ機構２２における光学機械式搬送アセンブリ（以下に説明する）がディスク１１６上のデータバンド中を十分に移動できるように
するために、ディスクドライブ２０の中心から外れている。
【００３５】
図１７は、図１に示す切断線１７−１７で取った、ディスクドライブ２０の断面図である。示されているように、ドライブ機構２２の水平寸法Ｘ２は、本体アセンブリ２４の第２の部分２６８の幅と実質的に一致する。上述のように、寸法Ｘ１は約４０ｍｍである。下部ハウジング２６０の第１の部分２６６の厚さＺ１は３．３ｍｍであり、この寸法は、より厚い部分２６８では約０．７ｍｍ増加する。このため、この実施例では、本体アセンブリ２４の第２の部分２６８の厚さは約４ｍｍで、本体アセンブリ２４の第１の部分２６６よりも若干厚い。これにより、ディスクドライブ２０の内部構成部品用の追加の空間が可能になる。ドライブ機構２２の領域におけるドライブの全体的な高さＺ２は１０．５ｍｍである。
【００３６】
ディスクドライブ２０がコンパクトフラッシュ（登録商標）スロットに完全に挿入されると、スロットへの入口は、第１の部分２６６と第２の部分２６８との交差線近くに位置する（図３７参照）。このため、カートリッジ１０、特にディスク１１６は、コンパクトフラッシュ（登録商標）スロット内に突出する。これは、スロットが形成されているＰＤＡまたは他の機器からのディスクドライブ２０の突出または「オーバーハング」を制限する。図１７には、上部カバー２０６、ＰＣＢＡ２６２、および底部カバー２７０の位置も示されている。
【００３７】
前述の事項は図３６および図３７に図で示されている。図３６は、ＰＤＡ３０に挿入されたディスクドライブ２０を示しており、図３７は、図３６に示す線３７−３７で取った、ディスクドライブ２０およびＰＤＡ３０の断面図である。図示されているように、ディスクドライブ２０は、ＰＤＡ３０のメモリカードスロット３２、好ましくは、タイプＩコンパクトフラッシュ（登録商標）カードを受けるよう設計されたスロットに挿入される。ドライブ機構２２とＰＤＡ３０の面との間の間隙に隣接する小さな領域２６９を除き、本体アセンブリ２４の第１の部分２６６の実質的にすべてがスロット３２内に位置付けられている。第１の部分２６６はスロット３２内に収まり、あらゆる点でスロット３２と構造的に、かつ電気的に適合している。たとえば、ディスクドライブ２０のソケットコネクタ２６は、スロット３２の内端に位置する対応するコンパクトフラッシュ（登録商標）ピンコネクタ３４と噛み合う。下部ハウジング２６０の一体型レール２６７はスロット３２の側面に沿う。ディスクドライブ２０がないＰＤＡ３０の図である図３８に示すように、リブ４０４がスロット３２のそれぞれの側に沿って並んでいる。リブ４０４は、図１４および図１５に示すような下部ハウジング２６０のレール２６７上の溝４０６と噛み合う。
【００３８】
さらに、カートリッジ１０の一部、カートリッジトレイ２０８の一部、およびディスク１１６の一部がスロット３２内に延びていることは、図３７から明らかである。これにより、ドライブ機構２２はより狭くなり、ディスクドライブ２０がスロット３２から突出する距離（すなわち「オーバーハング」）が制限される。
【００３９】
ドライブ機構
ドライブ機構または「ポッド」２２は、以下の構成部品を含む
１．レーザ、検出器、光学素子、フォーカスおよび微細トラッキング用微細サーボモータ、サーボおよびデータ検出機能に必要な電子回路を収容する、光学機械式搬送機構
２．スピンドル、サーボおよびデータ検出をサポートする配線および回路を終端させるための上部ＰＣＢＡ（本体アセンブリ２４のＰＣＢＡ２６２よりも小さい）
３．他の電子機器との通信のための、かつ、搬送機構の運動、ポッドの垂直運動、およびこれらの構成部品ならびに搬送機構ドライブ（粗トラッキング）モータの設置を可能にする、フレキシブル回路および設計されたサービスループ
４．光学機械式搬送機構をデータバンドの所望の地点へ動かすために送りねじまたはリ
ニアモータによって動作される、粗サーボ機構
５．スピンドルおよびスピンドルドライブモータアセンブリ
６．ドライブ機構を媒体と係合するよう保持し、またはそれを解除するためのラッチ機構、および解除ボタン
７．媒体に係合するようスピンドルのオーバートラベルを提供する装填ボタン
８．カートリッジ挿入のためにドライブ機構を持上げるリフトスプリングおよびカップ
９．ハウジングおよびカバー。
【００４０】
図１８は、ドライブ機構２２の底部からの図であり、図１９は、カバーピース３１０およびＰＣＢＡ３０８が取外されたドライブ機構２２の上部からの図である。図１８を参照すると、ドライブ機構２２は、スピンドルアセンブリ２８０と、データアクセス開口部２９０と、光学機械式搬送機構アセンブリ２８２とを収容する。スピンドルアセンブリ２８０はディスク１１６の中央の孔に係合する。下に説明するように、光学機械式搬送機構アセンブリ２８２は、データアクセス開口部２９０を介して光データストレージディスクからデータを読出すためのレーザ、レンズおよび他の構成部品を収容する。図示されているように、スピンドルアセンブリ２８０は、本体アセンブリ２４とドライブ機構２２との電気的接続のための余地を可能にするために、かつディスクのデータ領域の読出を容易にするために、ドライブ機構の中心から外れて位置している。
【００４１】
図１８にはばね荷重カップ２８４も示されており、それはドライブ機構２２を上昇位置で付勢し、ドライブ機構２２が本体アセンブリ２４にラッチ固定されていない場合に開口部２４６（図５）を通るディスクの挿入を可能にする。ばね荷重カップ２８４は、本体アセンブリ２４の上部カバー２０６の外面に当接する。カートリッジ１０は、同じく図１８に示す、カートリッジ１０の対応する孔３０４（図９参照）に収まるカートリッジ位置付けピン２８８によって、ドライブ機構２２に正確に位置付けられる。ピン２８８は「弾頭」ピンである。挿入点の側面に切込まれた半径はピンの直径に等しい。この形状は、孔３０４への挿入用の最大取得ゾーンと、挿入時の結合または妨害についての最小の可能性とを提供する。図１８には、カートリッジ１０をスピンドルアセンブリ２８０に対して適正な配向に位置付ける補助基準パッド２８５も示されている。示されているように、基準パッド２８５のうちの２つは位置付けピン２８８の土台に位置している。カートリッジ１０が挿入されてドライブ機構２２が閉鎖されると、位置付けピン２８８および基準パッド２８５は、下部ハウジング２６５の開口部２８７を通って突出し、カートリッジ１０の面と接触する。
【００４２】
ここで図１９を参照すると、光学機械式搬送機構アセンブリ２８２の上面が、光学機械式搬送機構アセンブリ２８２から発する読出／書込レーザビームのための粗位置付けを提供するために使用される送りねじ２９６（図１８に一部見える）とともに示されている。送りねじ２９６は、２段ギア減速ユニット２９４を介して、搬送機構ドライブ（粗トラッキング）モータ２９２によって駆動される。駆動列においてバックラッシュ防止ギアが使用されてもよい。送りねじ２９６用のベアリング要素は、好ましくは、摩擦を低く抑えるために予め荷重がかかった少なくとも１対のボールベアリングを収容するものの、送りねじ２９６のその回転軸に沿った動きにおけるバックラッシュをなくす。
【００４３】
装填ボタン３０２は、カートリッジをディスクドライブ２０に挿入後、ばね付勢されたカップ２８４の力に逆らってユーザにより押され、ドライブ機構２２が本体アセンブリ２４にラッチ固定されるようにし、伸張可能なコレットを光ディスク１１６の中央の孔へと進める。フレキシブル配線３０５は本体アセンブリ２４のＰＣＢＡ２６２をドライブ機構２２のＰＣＢＡ３０８に接続し、フレキシブル配線３０６はドライブ機構２２のＰＣＢＡ３０８を光学機械式搬送機構アセンブリ２８２に接続する。ＰＣＢＡ３０８は、図１９の図からは除かれているが、図２１の断面図では見られる。一般に、ドライブ機構２２の構
成部品は本体部材２９９に搭載されており、それは、ヤング率が少なくとも２．８×１０4ＭＰａ（４．４×１０6ｐｓｉ）の液晶ポリマーといったプラスチック樹脂、またはアルミニウムもしくはマグネシウムといった金属から作られ得る。カップ２８４を再度押すリフトスプリング３００は、本体部材２９９に形成された円筒区画２９８内に封入されている。
【００４４】
ドライブ機構２２の内部では、フレキシブル配線３０５は、アセンブリが動作用に閉鎖される際にフレキシブル配線３０５がドライブ機構２２内に円滑に引っ込むように設計された、曲がりくねったサービスループを有する。組立を容易にするために、ＰＣＢＡ２６２および３０８のいずれかまたは双方におけるＺＩＦコネクタが使用されてもよい。図２０Ａおよび図２０Ｂは、フレキシブル配線３０５の構成がドライブ機構２２の開放位置と閉鎖位置とでどのように変わるかを示している。図１７から、ドライブ機構２２が閉鎖位置にある場合には、ドライブ機構２２が本体アセンブリ２４の第２の部分２６８に隣接していることは明らかである。
【００４５】
トラッキング経路に沿って光学機械式搬送機構アセンブリ２８２の動きを供給するために、フレキシブル配線３０６は、搬送機構アセンブリ２８２の尾部とＰＣＢＡ３０８との間に単一のループを形成する。このフレキシブル配線３０６回路の搬送機構端は、信号およびデータ転送用のレーザ／検出器パッケージに、かつ、フォーカスおよびトラッキングを制御する微細サーボモータに接続されている。リニアモータを使用する実現化例では、それは粗モータ電流も搬送する。ここでも、組立を容易にするために、ＰＣＢＡ３０８上のＺＩＦコネクタが使用され得る。
【００４６】
短いフレキシブル配線（図示せず）を用いて粗トラッキングモータ２９２をＰＣＢＡ３０８に接続してもよいが、ディスクリートワイヤまたは形成されたモータ端子も使用可能である。
【００４７】
図２１は、カバーピース３１０に隣接するＰＣＢＡ３０８を示す、ドライブ機構２２の断面図である。フレキシブル配線３０６がＰＣＢＡ３０８から光学機械式搬送機構アセンブリ２８２に延びていることが示されている。スプリングカップ２８４およびリフトスプリング３００も図示されており、その上端はＰＣＢＡ３０８の下面に当接している。スプリングカップ２８４が本体部材２９９から延びて、ドライブ機構２２が本体アセンブリ２４にラッチ固定されていない場合のその位置にあることが示されている。装填ボタン３０２は、装填ボタン３０２の真下にあるステータプレートを介して、スピンドルアセンブリ２８０を垂直に動かす。
【００４８】
図２２は、上述の構成部品を示す、ドライブ機構２２の分解図である。また、光学機械式搬送機構アセンブリ２８２がそれに沿って摺動するレール３１２、および、フレキシブル配線３０５がドライブ機構２２のＰＣＢＡ３０８と本体アセンブリ２４のＰＣＢＡ２６２との間でそれを通って延びる、本体部材２９９のスロット３０７も示されている。また、本体部材２９９の側壁に窪み３９９が形成されている。ドライブ機構２２が開放および閉鎖される際、ガイド２１０は窪み３９９内を摺動し、ドライブ機構２２が開放位置にある場合に振動しないようにする。
【００４９】
粗トラッキング機構
粗トラッキング機構およびスピンドルモータアセンブリ３１４を図２３に示す。粗トラッキングモータ２９２は、キャノンのモデルＤＮ０６−Ｖ*Ｎ*Ｂといったブラシタイプの可逆ＤＣモータであるが、ステッパモータまたはブラシレスＤＣモータも使用可能である。モータの選択を決定する要因としては、帯域幅、消費電力、コスト、信頼性および耐久性が挙げられる。
【００５０】
送りねじ２９６および光学機械式搬送機構アセンブリ２８２は、このタイプの駆動部につきものの摩擦を緩和させる材料でコーティングまたは形成されてもよい。ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）または二硫化モリブデンといった材料が、ねじ付き要素用のコーティングとして使用可能であり、送りねじとドライバなどのナットとの摩擦学を最適化するために成型樹脂に添加可能である。これはまた、消費電力を低減させ、サーボ応答を向上させることもできる。
【００５１】
粗トラッキングモータ２９２は、（以下に説明する）微細トラッキングモータ上の位置センサから得られる信号に応答して動く。微細トラッキングモータは、ディスクの振れを含め、光ディスク上のトラックを追跡し、小さな探索運動を達成する。しかしながら、微細トラッキングモータがその中央位置から特定された平均量だけ離れている場合には、光学機械式搬送機構アセンブリ２８２を微細トラッキングモータ移動の中心近くの位置に進めるかまたは引っ込めるよう、送りねじ２９６が回転される。２段スパーギア減速ユニット２９４は、小さな低電流モータの使用を可能にする。他のギア減速方式も使用可能であるが、スパーギアはコストが低く、効率が良い。ギア減速ユニット２９４のギアは１２０直径ピッチギアにほぼ対応しているが、それらは特殊ピッチまたはメトリックモジュールのギアでもあり得る。ギア減速ユニットはまた、バックラッシュ防止ギアを含んでいてもよい。
【００５２】
スピンドルモータアセンブリ
図２４Ａは、スピンドルモータアセンブリ３１４の分解図であり、スピンドルシャフト３３０、ディスクプラテン３１６、ディスク保持用伸張可能コレット３１８、スピンドルロータマグネット３２６および裏当て板３２８、スピンドルベアリング／ブッシング３２４、ステータコイル３２０およびステータプレート３２２、ならびに装填ボタン３０２を含む。これらの部品は図２１にも見られる（番号なし）。
【００５３】
ステータコイル３２０およびステータプレート３２２は装填ボタン３０２の真下に位置しており、双方とも上部ＰＣＢＡ３０８に貼付けられている。装填ボタン３０２には、ステータプレート３２２へのスピンドルロータマグネット３２６の引力によって予め荷重がかかっている。随意で、装填ボタン３０２とカバーピース３１０との間にスプリング要素（図示せず）も介在してもよい。スピンドルベアリング／ブッシングは、スピンドルシャフト３３０を回転させ、軸方向に摺動させる精密ブッシングである。装填ボタン３０２は、スピンドルシャフト３３０の硬化した、丸みの付いた端３３０Ａのためのスラストベアリングとして作用する、硬化した面３０２Ａを有する。装填ボタン３０２は、下方に押されると、ディスクプラテン３０６およびコレット３１８を進めて、ディスクをカートリッジ内にあるままプラテン３１６上に載せる。シャッタ１８０が開放位置にある状態では、伸張可能コレット３１８は、ディスク１１６の中央の孔１１６Ａ（図４Ｃ参照）へと突出する。装填ボタン３０２が解除されると、スピンドル回転要素（すなわち、ロータマグネット３２６、裏当て板３２８、シャフト３００、プラテン３１６およびコレット３１８）は、走行位置へと引っ込む。
【００５４】
ステータコイル３２０は、スピンドルロータマグネット３２６用の標準ブラシレス多相ドライブであり、軸方向におけるその厚さを通して「パイ・スライス」形状の区分において磁化される。磁気材料のＮＳ配向は同じ向きである。磁気材料は好ましくはバリウムフェライトセラミックであるが、希土類合成物または硬磁性材料、たとえばネオジウム・鉄・ボロン、サマリウムコバルトなどでもあり得る。
【００５５】
上述のようにディスクを伸張可能なコレットおよびプラテンで締付けることは、ディスクに磁性ハブを設ける必要性をなくす。これは、コスト、信頼性およびサイズという理由
で望ましい。締付け機構は押込み式でなければならず、それはカートリッジ内の媒体にとって法外に複雑であり得る。オペレータによるシステムの手動ラッチ固定および装填を通して利用可能な力を使用することにより、これが、電池の電力を消費することなく、または複雑な装填機構を設けることなく行なわれるようになる。上に引用した米国出願第１０／４２３，０９７号に記載されているように、ディスクをカートリッジ底壁から離して保持するよう、カートリッジの「ラベル」（下に面する）側に隆起リングを設けることはできるが、ディスクが載る位置は依然として、ディスクの走行位置から３００マイクロメートル以上離れている。これは、スピンドルが締付け位置に瞬間的に進められ、それから走行位置に引っ込められる必要があることを意味する。スピンドルシャフト３３０用の単純なスピンドルベアリング／ブッシング３２４、および、磁気的に荷重がかかったスラストベアリングとして作用する装填ボタン３０２によって、これは起こるようになる。
【００５６】
図２４Ｂは、プラテン３１６およびコレット３１８の詳細な図を示す。コレット３１８は、中央のハブ３１９の周囲に整列した複数のフレキシブルフィンガ３１７を含む。プラテン３１６およびコレット３１８は、好ましくは、ＰＴＦＥの添加剤を有する、ヤング率が２．８×１０4ＭＰａ（４．４×１０6ｐｓｉ）以上であるプラスチック樹脂で作られる。材料の選択は、表面硬度、耐摩耗性、低摩擦、剛性（高いヤング率）、およびクリープ抵抗の間での歩み寄りを伴う。１つの可能性は、約５％のＰＴＦＥと２０％のガラス短繊維補強材とを含むナイロン６樹脂である。
【００５７】
コレット３１８がディスク１１６の中央の孔１１６Ａへと下がるにつれ、フィンガ３１７の傾斜した先端面３１７Ａは、ディスク１１６が後端面３１７Ｂに捉えられるまで、孔１１６Ａの縁に沿って摺動する。この過程の間、ディスク１１６はカートリッジの底壁の内側の隆起リングに押し当てられ、隆起リングはディスク１１６をカートリッジの底壁から十分にはるか上で保持して、ディスク１１６の底面が各フィンガ３１７の「ピーク」を通過するようにする。この距離は図２４ＢにＺ３として示されている。図示した実施例では、傾斜した先端面３１７Ａおよび後端面３１７Ｂは、垂直に対して４５°傾斜している。ディスク１１６は通常、非常に軽いため、ディスク１１６をプラテン３１６に対してしっかりと保持するのに少しの力しか必要ない。
【００５８】
コレット３１８がディスク１１６から引抜かれる場合、この過程は反転する。カートリッジ１０の上面上の同様の隆起リングが、ディスク１１６のデータ領域がカートリッジの内面と接触するようになることを防止する。
【００５９】
図３９は、コレット３１８が挿入される、および引抜かれる際にディスクがカートリッジの上壁および底壁に平らに押し当てられることを防止するために使用される隆起リングを示す、カートリッジ１０内部のディスク１１６の断面図である。カートリッジ１０は、シートメタル上壁１０４Ｔとシートメタル底壁１０４Ｂとを有する。シートメタルは、底壁１０４Ｂに隆起リング４００を、上壁１０４Ｔに隆起リング４０２を形成するよう、型打ちされている。番号１９２は、底壁１０４Ｂの外側に取付けられた紙ラベルを示す。後端面３１７Ｂ上にディスク１１６を捉えるためにコレット３１８がディスク１１６の中央の孔へと十分に突出するには、隆起リング４００の高さＺ４は、少なくとも図２４Ｂの距離Ｚ３と等しくなければならない。
【００６０】
搬送機構アセンブリ
図２５は、搬送機構本体３３２、光学素子アセンブリ３３４、および微細トラッキング／フォーカス機構３３６を含む光学機械式搬送機構アセンブリ２８２の概略図である。
【００６１】
搬送機構本体３３２は、成型／鋳造部品である。搬送機構本体３３２は、光学素子アセンブリ２３２の要素とフレキシブル配線３０６用の付属品とを支持し、トラッキング経路
に沿った搬送機構アセンブリ２８２の動きのための案内面を提供する。それは送りねじ２９６を介して粗トラッキングモータ２９２に結合されている。搬送機構本体３３２はまた、電子機器、レーザ、およびサーボモータからの熱も吸収する。送りねじ２９６と噛み合う駆動雌ねじ付き要素が搬送機構本体３３２に直接成型され得るよう、それは摩擦を低減する材料で作られてもよい。
【００６２】
以下により詳細に説明する光学素子アセンブリ３３４は、レーザダイオード、サーボ検出器、ビーム分布および分割プリズム、コリメータレンズおよび対物レンズ、波長板、反射性位置フラグ、ならびに反射性電力監視面を含む。加えて、検出器の中には、信号増幅電子機器も含む基板上に搭載されるものがあってもよい。
【００６３】
微細トラッキング／フォーカス機構３３６は、共有される磁気回路と、（光学素子アセンブリ３３４の一部でもある）読出対物レンズを位置付けるために使用される２軸ボイスコイルモータをともに構成する５つのコイルとを含む。
【００６４】
図２６および図２７は、異なる角度から取った光学機械式搬送機構アセンブリ２８２の分解図である。図２６および図２７には、ねじ付きスリーブ３３３と圧縮スプリング３３５とを含むバックラッシュ防止機構も示されている。搬送機構本体３３２は、上述のように送りねじ２９６と噛み合うねじ付き開口部を含む第１のフランジ３３２Ａと、ねじが付いていない開口部を含む第２のフランジ３３２Ｂとを含む。スリーブ３３３の中央開口部には、送りねじ２９６と噛み合うよう、同様にねじが付いている。スリーブ３３３は、フランジ３３２Ａと３３２Ｂとの間に、丸い端３３３Ｂがフランジ３３２Ｂの孔へと突出し、かつ圧縮スプリング３３５がスリーブ３３３を囲んでフランジ３３２Ａとスリーブ３３３の肩３３３Ａとに当接した状態で設置される。送りねじ２９６がフランジ３３２Ａおよびスリーブ３３３にねじ込まれると、圧縮スプリング３３５はフランジ３３２Ａおよびスリーブ３３３に対して緩やかな外側への圧力を加える。これは、光学機械式搬送機構アセンブリ２８２と送りねじ２９６との間の弛緩した、または無駄な動きを一切防止する。
【００６５】
光学素子アセンブリ
図２８は、光学素子アセンブリ３３４の概略図を示す。この説明のため、「上へ」「下へ」「上方」および「下方」という用語を、図２８に関連して使用する。
【００６６】
レーザビームはレーザダイオード３３８に源を発する。レーザダイオード３３８は、好ましくは、波長が４０５ｎｍの青いレーザビームを供給する。レーザダイオードは、クリー（Cree）社のモデル４０５ＬＤ５００、または三洋のモデルＬＳ５０００であってもよい。４０５ｎｍの青いレーザビームの使用により、ディスク１０上のトラックピッチは、たとえば通常の６００〜７００ｎｍの赤いレーザビームに必要なピッチ０．７４μｍから、０．３７μｍに低減されるようになる。
【００６７】
レーザダイオード３３８は、レーザダイオード／検出器基板３４３の底近くのヒートシンク３４０上に搭載される。レーザダイオード３３８からレーザビーム３４２が、発散する楕円錐の光として発出する。レーザビーム３４２は菱形のプリズム３４４に入り、プリズム３４４内の内部反射によって上へ向けられる。
【００６８】
菱形のプリズム３４４は半立方体３４６に取付けられている。菱形のプリズム３４４と半立方体３４６との間の対角面は、偏光感応層でコーティングされ、それはビーム分割界面３４５を形成する。レーザビーム３４２の支配的な偏光により、それは、ビーム分割界面３４５を通過して上へ進むようになる。レーザビーム３４２は、半立方体３４６を離れた後、コリメータレンズ３４８に入る。コリメータレンズ３４８はレーザビーム３４２を、コリメートされた（平行光線）ビームにするのにちょうど十分な程度に収束させる。コ
リメータレンズ３４８の上方には１／４波長板３５０があり、それはレーザビーム３４２の偏光をビームの軸のまわりで４５°回転させる。
【００６９】
図２９に示す１／４波長板３５０の上面には小さな銀色区域３５０Ａがあり、それは上向きのレーザビーム３４２の一部を反射し返して１／４波長板３５０を通す。その反射された「ビームレット」が１／４反射板３５０を再度通過する際、その偏光はさらに４５°回転され、そのためその偏光はここで、レーザビーム３４２がコリメータレンズ３４８を離れた際の偏光から９０°回転されている。この「ビームレット」がビーム分割界面３４５と遭遇すると、それは透過される代わりに反射される。図２８の３５２に示すこの反射された「ビームレット」は、基板３４３上のレーザダイオード３５４へ向けられ、そこでそれはレーザ出力制御ループを調整するために使用される。
【００７０】
（「ビームレット」を減じた）出力ビームの残りは、図３０に示す対物レンズマウント３５８によって下から支持された対物読出レンズ３５６へ向かって上方へ進む。対物レンズマウント３５８から突出しているのは小さい形状の反射性要素３６０であり、それはレーザビーム３４２の別の部分を戻す。反射性要素３６０は金属で構成されてもよく、レンズマウント３５８に追加されてもよく、または、それは成型プラスチック構造に塗布された反射性コーティングを含んでいてもよい。その反射面は平面であっても湾曲していてもよい。
【００７１】
反射性要素３６０から反射されたレーザビーム３４２の部分は、「トラッキング軸」に沿ったレンズマウント３５８の位置によって決まる方向に反射される。以下にさらに説明されるレンズマウント３５８の「トラッキング軸」は通常、レーザビーム３４２が菱形のプリズム３４４によって上方に反射される際に沿う軸と一致する。この第２の「ビームレット」３６２は第１の「ビームレット」３５２と同様に戻ってきて、主要レーザビーム３４２の反対側ではあるが、１／４波長板３５０を通る二度目の通過を行なう。第２の「ビームレット」３６２の偏光は同様にさらに９０°回転されており、したがってビーム分割界面３４５によって基板３４３へと反射され、そこでそれは分割場所感応光検出器３６４を照らす。光検出器３６４は水平に分割されており、「ビームレット」３６２の出力は、対物レンズマウント３５８のトラッキング軸に比例して、分割光検出器３６４の上下半分ずつの間に垂直に分布される。このため、分割光検出器３６４上に「ビームレット」３６２によって形成されるスポットの位置は、レンズマウント３５８のトラッキング軸の配向を制御する（以下に説明する）微細サーボモータの位置を示す。
【００７２】
図３１は、基板３４３上のレーザダイオード３５４および光検出器３６４のそれぞれの位置を示す。
【００７３】
再度図２８を参照すると、レーザビーム３４２の残りは読出対物レンズ３５６を通って上方へ進み、光ディスク１１６（図示せず）上の溝にフォーカスされる。レーザビーム３４２はディスクによって反射され、対物レンズ３５６、１／４波長板３５０、およびコリメータレンズ３４８を通過して戻ってくる。レーザビーム３４２は次に、ビーム分割界面３４５でレーザダイオード／検出器基板３４３へと反射され、そこでそれはサーボ光検出器３６６に入射する。図３１に示すように、サーボ光検出器３６６は６つの区分（フォトダイオード）を有する。サーボ光検出器３６６の区分された構成は、ビームがディスクから戻ってきてビーム分割界面３４５で反射される際のビーム分布および強度の判断を可能にする。
【００７４】
レンズ３５６の開口数は高く（たとえば約０．７２）、したがって、コリメートされたビーム３４２が反射面上にフォーカスされると、「キャットアイ」反射器が形成される。その結果、レーザビーム３４２がちょうどディスク上にフォーカスされると、反射された
ビームはその経路を効果的に遡り、対物レンズ３５６を通過して戻ってきた後で、コリメートされたビームとして再度生じる。対物レンズ３５６の位置がディスク上に正確なフォーカスを作り出す位置の上方または下方にある場合、対物レンズ３５６下方の戻りビームは収束または発散する。すなわち、レンズ３５６がディスクに近すぎる場合には、戻りビームは若干収束しており、レンズ３５６がディスクから離れすぎている場合には、戻りビームは若干発散している。フォーカスエラーを伴う収束または発散の変動は、フォーカスエラーの小さな範囲にわたって比例的であり、サーボ光検出器３６６の区分の出力に差異をもたらす。フォーカスエラーは、サーボ光検出器３６６の水平グループおよび対角グループにおける区分の和および差を求めることによって判断される。
【００７５】
ディスクの表面には溝が形成されているため、戻りビームは回折されてもいる。ビームがトラック上に集中すると、サーボ光検出器３６６に投射される戻りビームのパターンは、本質的に３つの重なり合ったスポットである。すなわち、明るい中央の（ゼロ次）スポットが１つと、少しかすかな一次回折スポットが２つ、一方は中央のスポットの上方で、もう一方は中央のスポットの下方で、中央のスポットに対称的に重なっている。フォーカスされた出力ビームがトラックから若干外れて動くと、反射されたビームの投射されるパターンは移動し、回折されたスポットはもはや対称的には配置されていない。この非対称性が、サーボ光検出器３６６の縦軸に沿った強度変化の差を生み出す。上部区分の出力の和と下部区分の出力の和との差を観察することによって、トラッキングエラー信号が得られる。
【００７６】
刻み込まれたデータピットによって生じる強度変化は、サーボ光検出器３６６の全区分の出力の和を監視することによって検出される。
【００７７】
レーザビームのトラッキングおよびフォーカスを制御するためのアルゴリズムは周知であり、多くの情報源から入手可能である。あるトラッキングおよびフォーカスシステムが、２００１年９月１０日に出願されたカドレック（Kadlec）等の米国特許出願公報第ＵＳ２００２／０１１００５６号「デジタルフォーカスおよびトラッキングサーボシステム」（"Digital Focus And Tracking Servo System"）に、およびそこに引用された文献に記載されており、前述の文献はすべて、その全体がここに引用により援用される。
【００７８】
微細サーボモータ
微細トラッキング／フォーカス機構３３６は、微細サーボモータ３７０を含む。制御信号に応答して、微細サーボモータ３７０は、レーザビームをフォーカス状態に維持してディスク上のトラックを追跡するよう、対物読出３５６レンズの位置を調節する。図３２は、微細トラッキング／フォーカス機構３３６の図であり、図３３は、微細サーボモータ３７０の構成部品を示す、トラッキング／フォーカス機構３３６の分解図である。微細トラッキング／フォーカス機構３３６の中央に示された対物読出レンズ３５６は、光学素子アセンブリ３３４および微細サーボモータ３７０双方の構成部品である。図示されているように、対物レンズマウント３５８は、磁極アセンブリ３７６の壁３７８同士の間に形成されたスロットに収まる。
【００７９】
対物レンズ３５６のトラッキング運動は、対物レンズマウント３５８を図３２の「トラッキング運動」矢印の方向に動かすことによって生み出される。この運動は、２つのグループ３７２Ａおよび３７２Ｂに再分割される４つの「曲がった」トラッキングコイル３７２を用いて生み出される。微細サーボモータ３７０は、同じ磁極が磁極アセンブリ３７６の中心を向いた状態で磁極アセンブリ３７６に取付けられた２つの永久磁石３７４を収容している（図３２および図３３では、Ｎ極が内側を向いた状態が示されている）。これは、磁束ベクトルが対称的に内側または外側に向けられた２つの磁気ギャップを、磁極アセンブリ３７６の中心の各々の側に１つずつ形成する。４つのトラッキングコイル３７２は
、各コイルの一方の垂直アーム３７２Ｘが磁気ギャップのうちの一方に位置するように位置付けられる（逆に言えば、図３３に示す残りの垂直アーム３７２Ｙは、磁石３７４同士の間の磁気ギャップの外にある）。コイル３７２は、コイル３７２Ａの垂直アーム３７２Ｘ内の電流がコイル３７２Ｂの垂直アーム３７２Ｘ内の電流とは反対の方向に流れるように、すなわち、コイル３７２Ａの垂直アーム３７２Ｘ内で電流が下向きに流れる場合には、コイル３７２Ｂの垂直アーム３７２Ｘ内では電流が上向きに流れ、逆もまた同様であるように、直列に接続されている。電流の方向に依存して、コイル３７２と微細サーボモータ３７０の残り（レンズ３５６を含む）とは、「トラッキング運動」矢印の方向のうちの一方における起電力を受ける。
【００８０】
対物レンズマウント３５８は４つの撓みワイヤ３８０に取付けられており、それらの他方の端は取付板３８２に取付けられている。撓みワイヤ３８０は、レンズマウント３５８およびレンズ３５６が、図３２に示す「トラッキング運動」および「フォーカス運動」矢印の方向に動くようにするものの、トラッキングおよびフォーカス運動に直交する方向に動くことを防止する。
【００８１】
撓みワイヤ３８０のうちの２つは、トラッキングコイル３７２のための電気的接続も提供する。取付板３８２および対物レンズマウント３５８は双方とも、ヤング率が２．８×１０4ＭＰａ（４．４×１０6ｐｓｉ）以上のプラスチック樹脂などの絶縁材料で作られる。このため、撓みワイヤ３８０はアセンブリの残りから、取付板３８２および対物レンズマウント３８５によって絶縁されている。
【００８２】
撓みワイヤ３８０は、動作または組立時の損傷を最小限に抑えるために、ベリリウム銅または何か他の高い降伏強度の材料で作ることができる。撓みワイヤ３８０は、加熱からのいかなる損傷も最小限に抑えるために、電気抵抗が低くなければならない。それらは好ましくは耐食性であり、振動減衰のために、たとえば薄いエラストマーフィルムまたは成型部品でコーティングまたはスリーブ付けされ得る。
【００８３】
撓みワイヤ３８０を用いて電流をトラッキングコイル３７２に搬送することにより、レンズ３５６の動きは、トラッキング方向およびフォーカス方向における円滑な直交運動に近づくようになる。他のワイヤを用いて電気的接続を行なうことは、この運動を制御不能に妨害する瞬間を招く場合もある。
【００８４】
レンズ３５６をフォーカスするのに必要な垂直運動が矩形のコイル３８４によって提供され、それは、微細サーボモータ３７０が組立てられた場合、４つのトラッキングコイル３７２内に囲まれる（図３２）。コイル３８４は、永久磁石３７４間の磁気ギャップ内に位置付けられており、電流がコイルを流れるとコイル３８４を上または下に動かす合計されたローレンツ力を提供する。上述の理由により、コイル３８４には、好ましくは、トラッキングコイル３７２への電流供給に使用されていない２つの撓みワイヤ３８０を介して、電流が供給される。
【００８５】
レンズ３５６の傾斜を最小限に抑えるには、コイル３７２および３８４によってトラッキング方向およびフォーカス方向にそれぞれ提供される正味の起電力ベクトルが、微細サーボモータ３７０（レンズ３５６を含む）および対物レンズマウント３５８の重心を通過することが望ましい。
【００８６】
光学素子アセンブリ３３４がこの発明のディスクドライブにおいて使用可能な光学素子アセンブリの一実施例に過ぎないことは理解されるであろう。他の構造を有する光学素子アセンブリが、この発明の幅広い範囲内に該当するディスクドライブにおいて使用されてもよい。
【００８７】
上述のように、ユーザは、ドライブ機構２２を閉鎖位置からラッチ解除する側面の解除ボタン２０２をともに押し、それにより、カートリッジがディスクドライブに挿入されるようにする。多くの異なる形のラッチメカニズムを用いて、ドライブ機構２２を閉鎖位置に保持してもよい。図３４は１つの可能性を示している。側面の解除ボタン２０２（図示せず）の一方が、ピン部材３８６の一方の端に取付けられる。シャンク３８８は、ピン部材３８６の両側から突出し、ドライブ機構２２がその閉鎖された、ラッチ固定された状態にある場合にガイド２１０のＴ字型のスロット２１２の横方向区分に収まる。ピン部材３８６はばね付勢されており、ユーザが解除ボタン２０２をともに押すと、ユーザはばねの力に逆らう。図１８および図２２に示すように、ピン部材３８６は本体部材２９９の窪み３８７に搭載されており、解除ボタン２０２が取付けられるピン部材の端は、本体部材２９９の開口部３８９を通って突出している。
【００８８】
ピン３８６が軸方向に内側に（ドライブ機構２２に向かって）動くにつれ、シャンク３８８はガイド２１０を通過して、ピン３８６がＴ字型のスロット２１２の縦区分を上向きに摺動するようにし、ドライブ機構２２をその閉鎖位置（図２０Ａ）からその開放位置（図２０Ｂ）へ動かす。ユーザは、カートリッジを挿入後、搭載ボタン３０２を押し、ドライブ機構を下向きに押し込む。ピン３８６は、シャンク３８８がＴ字型のスロット２１２の横方向区分に達するまで、Ｔ字型のスロット２１２を下向きに摺動し、その地点でシャンクは再度Ｔ字型のスロット２１２の横方向区分へと押込まれて、ドライブ機構を閉鎖位置にラッチ固定する。
【００８９】
ディスクが再生されると、ユーザは再度ボタン２０２をともに押し、上述の過程が繰返される。しかしながら、今回は、ドライブ機構２２の磁石（図示せず）がリフトスプリング２２２を持上げ、突刺２４０をカートリッジ１０の窪み１９３から釈放する。突刺２４０が窪み１９３から係合解除されると、スプリングアーム２２２はカートリッジをカートリッジトレイ２０８の外へ、それがユーザによって取外し可能な地点まで押出す。
【００９０】
リニアモータを用いた粗トラッキング機構
図３５は、光学機械式搬送機構アセンブリ２８２を動かすのにロータリモータおよび送りねじの代わりにリニアボイスコイルモータが使用されている代替的な一実施例を示している。リニアモータは、より高い帯域幅を提供する場合があり、微細トラッキングモータに必要な移動の量を低減させる場合がある。他方、リニアモータは動作電流を、送りねじシステムよりも多く必要とする場合がある。
【００９１】
粗作動のためのリニアモータ方法の場合、以下の新方式が提案される。
【００９２】
図３５は、スピンドルモータアセンブリ３１４と、ボイスコイルモータを用いて実現化されているような搬送機構アセンブリ２８２とを示している。搬送機構アセンブリ２８２は、１対の直線状ロッド３９０の上を移動する。ロッド３９０は、Ｕ字型の外側磁極片３９２と永久磁石３９４とを含む磁気回路用の内側磁極片として作用する。磁石３９４は、それらの磁力線がすべて、磁石３９４とロッド／磁極片３９０および３９２との間の中間点に位置付けられた垂直中央面に対して内側または外側に向くように設置されている。このため、磁界の配向は、搬送機構アセンブリ２８２が動く際に沿うトラッキング軸を横切っている。磁束は、回路内において、磁石３９４の内面からギャップを越えてロッド／磁極片３９０へと通っている。ロッド／磁極片３９０において、全磁束の半分は左に（スピンドルモータアセンブリ３１４に向かって）、半分は右に行き、次に磁束は（半分ずつが双方とも）Ｕ字型の外側磁極片３９２を通って磁石に戻ってくる。
【００９３】
搬送機構アセンブリ２８２の両側にコイル３９６がある。コイル３９６は、電流がそれ
らを通って流れる際にローレンツ力が加わるように、直列、または並列に結合される。好ましくは、ＰＴＦＥ、二硫化モリブデン、または別の特殊な減摩性コーティングが、内側磁極片３９０に施されて、搬送機構本体３９８を作るために使用されるプラスチック樹脂に添加される。このため、コイル３９６における電流の方向に依存して、搬送機構アセンブリ２８２はトラッキング軸に沿って一方または他方の方向へ動く。フォーカス制御は、図３２および図３３に関連して上述したのと同様に、２つの永久磁石の間に位置付けられた単一のコイルにおける電流を変えることによって提供される。
【００９４】
搬送機構アセンブリ２８２は、粗いおよび微細なサーボ入力とサーボおよびデータ出力とをすべて提供するフレキシブル配線に接続されている。
【００９５】
この発明の特定の実施例を上に説明してきたが、当業者には、多くの追加のおよび代替的な実施例がこの発明の幅広い範囲内にあることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】この発明のディスクドライブの図である。
【図２】ディスクドライブへのカートリッジの挿入前のディスクドライブおよびカートリッジの図である。
【図３】本体の上部カバーの図である。
【図４Ａ】排出レバーが弛緩した状態のカートリッジ受け部アセンブリを示す図である。
【図４Ｂ】カートリッジが挿入され、排出レバーが押込まれた状態のカートリッジ受け部アセンブリを示す図である。
【図４Ｃ】カートリッジが挿入され、ラッチ固定された状態のカートリッジ受け部アセンブリを示す図である。
【図５】カートリッジトレイアセンブリの分解図である。
【図６】カートリッジトレイおよびスプリングアームの図である。
【図７】シャッタラッチが係合解除を開始する地点までカートリッジトレイに挿入されたカートリッジの破断図である。
【図８】カートリッジが図７に示す地点を若干越えて挿入された場合のカートリッジおよびカートリッジトレイの破断図である。
【図９】カートリッジのハウジングが図示されている点以外は図８と同様の図である。
【図１０】スプリングアームがカートリッジの前縁にちょうど接触した際のカートリッジおよびカートリッジトレイの図である。
【図１１】カートリッジが完全に挿入された場合のカートリッジおよびカートリッジトレイの図である。
【図１２】カートリッジが完全に挿入された場合のカートリッジおよびカートリッジトレイの図である。
【図１３】カートリッジがカートリッジトレイに完全に挿入された場合のシャッタラッチの詳細図である。
【図１４】本体アセンブリの一部の図である。
【図１５】本体アセンブリの主要構成部品を示す分解図である。
【図１６】本体アセンブリの図である。
【図１７】ディスクドライブの断面図である。
【図１８】ドライブ機構を底から見た図である。
【図１９】カバーピースおよび上部ＰＣＰＡが取外された状態でドライブ機構を上から見た図である。
【図２０Ａ】ドライブ機構の閉鎖位置を示す図である。
【図２０Ｂ】ドライブ機構の開放位置を示す図である。
【図２１】ドライブ機構の断面図である。
【図２２】ドライブ機構の分解図である。
【図２３】粗トラッキング機構およびスピンドルモータアセンブリの図である。
【図２４Ａ】スピンドルモータアセンブリの分解図である。
【図２４Ｂ】ディスクの中央の孔を把持するために使用される伸張可能なコレットの詳細図である。
【図２５】光学機械式搬送機構アセンブリの概要図である。
【図２６】光学機械式搬送機構アセンブリの分解図である。
【図２７】光学機械式搬送機構アセンブリの分解図である。
【図２８】光学素子アセンブリの概略図である。
【図２９】１／４波長板を示す図である。
【図３０】対物レンズマウントを示す図である。
【図３１】レーザダイオード／検出器基板上のレーザダイオードおよびトラッキング光検出器のそれぞれの位置を示す図である。
【図３２】微細トラッキング／フォーカス機構の図である。
【図３３】微細トラッキング／フォーカス機構の分解図である。
【図３４】ラッチ機構の図である。
【図３５】光学機械式搬送機構アセンブリを動かすためにリニアボイスコイルモータが使用されている一実施例を示す図である。
【図３６】携帯情報端末（ＰＤＡ）に挿入されたこの発明のディスクドライブを示す図である。
【図３７】図３６に示すディスクドライブおよびＰＤＡの断面図である。
【図３８】メモリカードスロットの特徴を示す、ディスクドライブがないＰＤＡの底面図である。
【図３９】ディスクドライブで再生可能な光ディスクカートリッジの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１８】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３９】
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【図３８】
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