(57)【要約】【課題】円盤状の情報記録媒体を回転させる際に生じる周囲空気流体の粘性による抵抗成分を低減させ、情報記録媒体の高速回転を実現することができる情報記録再生装置を提供する。【解決手段】情報記録媒体を載置する載置部と、前記載置部を前記情報記録媒体と一体的に回転させる第一の回転駆動部と、前記情報記録媒体へ情報を記録及び／または再生するヘッドと、を少なくとも有する情報記録再生装置であって、前記情報記録媒体のレーベル面側と記録面側の少なくとも一方の面側に、その面に平行で前記情報記録媒体と同一方向に回転可能に配設された回転体と、前記回転体を回転駆動させるための第二の回転駆動部と、を有し、前記回転体を回転させることによって、前記情報記録媒体の回転に伴い発生する空気の流れを補うように働く空気の流れを生成する構成となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報記録媒体を載置する載置部と、前記載置部を前記情報記録媒体と一体的に回転させる第一の回転駆動部と、前記情報記録媒体へ情報を記録及び／または再生するヘッドと、を少なくとも有する情報記録再生装置であって、
前記情報記録媒体のレーベル面側と記録面側の少なくとも一方の面側に、その面に平行で前記情報記録媒体と同一方向に回転可能に配設された回転体と、
前記回転体を回転駆動させるための第二の回転駆動部と、を有し、
前記回転体を回転させることによって、前記情報記録媒体の回転に伴い発生する空気の流れを補うように働く空気の流れを生成することを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項２】
前記回転体が、円盤状、或いは回転軸に対して対称な形状であり、且つその周囲空気流体をその回転軸方向に通過させることが可能な通気口を有し、前記情報記録媒体と前記回転体の回転軸が略同一の位置であることを特徴とする請求項１に記載の情報記録再生装置。
【請求項３】
前記回転体が、前記情報記録媒体のレーベル面側に設けられた第一の回転体、前記情報記録媒体の記録面側に設けられた第二の回転体からなり、前記第一の回転体及び第二の回転体は同一形状であり、且つ前記情報記録媒体に対して略対称な位置に設置され、更に前記第二の回転体は、前記情報記録媒体への記録及び／または再生に用いる前記ヘッドからの入射光、及び前記情報記録媒体からの反射光を透過することが可能な材質であることを特徴とする請求項１又は２に記載の情報記録再生装置。
【請求項４】
前記情報記録媒体の外周半径をｒ０［ｍ］、前記情報記録媒体と前記回転体との距離をδ［ｍ］、前記情報記録媒体の周囲流体の動粘度をν［ｍ2／ｓ］としたとき、前記情報記録媒体の或る所定の回転角速度ω［ｒａｄ／ｓ］に対して、
2008077718.tif 000017
の関係を満たすことを特徴とする請求項２又は３に記載の情報記録再生装置。
【請求項５】
前記情報記録媒体が或る所定の回転角速度ω［ｒａｄ／ｓ］をもって回転している場合、前記回転体の外周半径をｒ［ｍ］、回転の角速度をω1［ｒａｄ／ｓ］としたとき、回転円盤に関するレイノルズ数ｒeが、
2008077718.tif 000018
の関係を満たすことを特徴とする請求項４に記載の情報記録再生装置。
【請求項６】
情報記録媒体を載置する載置部と、前記載置部を前記情報記録媒体と一体的に回転させる第一の回転駆動部と、前記情報記録媒体へ情報を記録及び／または再生するヘッドと、を少なくとも有する情報記録再生装置であって、
前記情報記録媒体のレーベル面側に第一の整流板、記録面側に第二の整流板をそれぞれ有し、前記第一の整流板、及び第二の整流板は円盤状、或いはその中心に対して対称な形状であり、且つ前記情報記録媒体に対して対称な位置に設置可能であり、その周囲の空気を前記情報記録媒体の回転軸方向に通過させることが可能な通気口を有し、前記通気口は円周方向に複数個並んでいることを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項７】
前記通気口の任意のものの半径方向についての中心と前記情報記録媒体の回転軸との距離をｒ［ｍ］、前記情報記録媒体周囲の流体の動粘度をν［ｍ2／ｓ］としたとき、前記情報記録媒体の或る所定の回転角速度ω［ｒａｄ／ｓ］に対して、該通気口の円周方向についての幅ｌ2［ｍ］が、
2008077718.tif 000019
を満たすことを特徴とする請求項６に記載の情報記録再生装置。
【請求項８】
前記通気口の任意のものの通気口の半径方向についての中心と前記情報記録媒体の回転軸との距離をｒ［ｍ］、前記情報記録媒体周囲の流体の動粘度をν［ｍ2／ｓ］としたとき、前記情報記録媒体の或る所定の回転角速度ω0［ｒａｄ／ｓ］に対して、該通気口の円周方向についての幅ｌ2［ｍ］が、
2008077718.tif 000020
を満たすことを特徴とする請求項６に記載の情報記録再生装置。
【請求項９】
情報記録媒体を載置する載置部と、前記載置部を前記情報記録媒体と一体的に回転させる第一の回転駆動部と、前記情報記録媒体へ情報を記録及び／または再生するヘッドと、それらを一体的に覆う筐体と、を少なくとも有する情報記録再生装置であって、
前記情報記録媒体のレーベル面側と記録面側に、それぞれ平行に設置可能な第一、及び第二の整流板と、前記情報記録媒体のレーベル面側と記録面側に、それぞれ前記情報記録媒体の回転軸近傍に設置される第一、及び第二の整流部材と、を有し、
前記第一、及び第二の整流板は円盤状であり、且つその周囲の流体を前記情報記録媒体の回転軸方向に通過させることが可能な円形の通気口を有し、且つ前記情報記録媒体とその周囲を覆う前記筐体との略中央に距離ｄ［ｍ］の間隔でそれぞれ設置され、前記第一、及び第二の整流部材は曲率半径ｄ［ｍ］の外壁を有し、且つ該第一、及び第二の整流板と距離ｄ［ｍ］の間隔を有してそれぞれ設置されていることを特徴とする情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスクなどの円盤状の情報記録媒体への記録／再生を行うための情報記録再生装置に関し、特に、情報記録媒体を高速に回転させることができる情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、磁気ディスク装置では、ディスク状記憶担体を回転駆動するために、スピンドルモータが使用されている。例えば、磁気ディスク装置においては、その回転数は、約２，０００〜４，０００ｒｐｍであり、一定の回転数を維持するために、モータの回転速度を制御するサーボ機能が付加されている。そして、ディスク状記憶担体をより高速に回転駆動する技術が必要とされている。
第１の従来技術としては、円盤状の記録媒体を高速回転させた際のディスクの回転に伴い発生するディスク風損について詳しく説明し、それを低減させる機構について提案しているものが挙げられる。具体的には、ディスク上面、下面、外周側面部に隙間を設けた風損低減壁を設けたディスク駆動装置とし、ディスクを回転させた際に発生する遠心力による空気の渦を小さくし、スピンドルモータの駆動電流を小さくするようにしたものである（特許文献１参照）。
【０００３】
第２の従来技術としては、ディスクの半径方向に対するヘッドの位置によって変化する風損の負荷変動を補正することによって、回転速度への影響を抑えて高精度の回転制御を可能にするものが提案されている。より具体的には、ディスク回転装置において、ディスクの半径方向の位置に基づく信号と速度差検出手段からの検出信号に基づく信号との和信号を、回転速度制御手段の出力信号として生成することによって、アクセスアームの位置の移動動作による風損変化に対応することができ、ディスクの回転変動が極めて小さく抑えられるようにしたものである（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−５７６６６公報
【特許文献２】特開平６−３３３３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記第１の従来技術では、ディスクを回転する際に発生する空気流が遠心力により円周方向に速度を持ち、それが前記風損低減壁にぶつかった際に反射され、新たな空気の渦を発生させることが懸念される。また、ディスクと前記風損壁との距離が非常に小さく、またディスクの上面と下面にあたる周囲の形状が異なるため、ディスクの上面と下面の空気に密度差ができ、ディスクがどちらか一方に引き寄せられ、ディスクと風損低減壁に衝突することが考えられるという問題点があった。
また、上記第２の従来技術では、ディスクの回転時に発生する風損そのものを低減させることについては触れておらず、ディスクの高速回転化についての根本的な解決手段とはなっていないものであった。
本発明は、上記従来例の問題点を鑑みて発明されたものであり、その目的は、円盤状の情報記録媒体を回転させる際に生じる周囲空気流体の粘性による抵抗成分を低減させ、情報記録媒体の高速回転を実現することができる情報記録再生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、情報記録媒体を載置する載置部と、前記載置部を前記情報記録媒体と一体的に回転させる第一の回転駆動部と、前記情報記録媒体へ情報を記録及び／または再生するヘッドと、を少なくとも有する情報記録再生装置であって、前記情報記録媒体のレーベル面側と記録面側の少なくとも一方の面側に、その面に平行で前記情報記録媒体と同一方向に回転可能に配設された回転体と、前記回転体を回転駆動させるための第二の回転駆動部と、を有し、前記回転体を回転させることによって、前記情報記録媒体の回転に伴い発生する空気の流れを補うように働く空気の流れを生成することを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、前記回転体が、円盤状、或いは回転軸に対して対称な形状であり、且つその周囲空気流体をその回転軸方向に通過させることが可能な通気口を有し、前記情報記録媒体と前記回転体の回転軸が略同一の位置であることを特徴とする。
また、請求項３記載の発明は、前記回転体が、前記情報記録媒体のレーベル面側に設けられた第一の回転体、前記情報記録媒体の記録面側に設けられた第二の回転体からなり、前記第一の回転体及び第二の回転体は同一形状であり、且つ前記情報記録媒体に対して略対称な位置に設置され、更に前記第二の回転体は、前記情報記録媒体への記録及び／または再生に用いる前記ヘッドからの入射光、及び前記情報記録媒体からの反射光を透過することが可能な材質であることを特徴とする。
【０００６】
また、請求項４記載の発明は、前記情報記録媒体の外周半径をｒ０［ｍ］、前記情報記録媒体と前記回転体との距離をδ［ｍ］、前記情報記録媒体の周囲流体の動粘度をν［ｍ２／ｓ］としたとき、前記情報記録媒体の或る所定の回転角速度ω［ｒａｄ／ｓ］に対して、
2008077718.tif 000003
の関係を満たすことを特徴とする。
また、請求項５記載の発明は、前記情報記録媒体が或る所定の回転角速度ω［ｒａｄ／ｓ］をもって回転している場合、前記回転体の外周半径をｒ［ｍ］、回転の角速度をω1［ｒａｄ／ｓ］としたとき、回転円盤に関するレイノルズ数Ｒeが、
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の関係を満たすことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項６記載の発明は、情報記録媒体を載置する載置部と、前記載置部を前記情報記録媒体と一体的に回転させる第一の回転駆動部と、前記情報記録媒体へ情報を記録及び／または再生するヘッドと、を少なくとも有する情報記録再生装置であって、前記情報記録媒体のレーベル面側に第一の整流板、記録面側に第二の整流板をそれぞれ有し、前記第一の整流板、及び第二の整流板は円盤状、或いはその中心に対して対称な形状であり、且つ前記情報記録媒体に対して対称な位置に設置可能であり、その周囲の空気を前記情報記録媒体の回転軸方向に通過させることが可能な通気口を有し、前記通気口は円周方向に複数個並んでいることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項７記載の発明は、前記通気口の任意のものの半径方向についての中心と前記情報記録媒体の回転軸との距離をｒ［ｍ］、前記情報記録媒体周囲の流体の動粘度をν［ｍ2／ｓ］としたとき、前記情報記録媒体の或る所定の回転角速度ω［ｒａｄ／ｓ］に対して、該通気口の円周方向についての幅Ｌ2［ｍ］が、
2008077718.tif 000005
を満たすことを特徴とする。
また、請求項８記載の発明は、前記通気口の任意のものの通気口の半径方向についての中心と前記情報記録媒体の回転軸との距離をｒ［ｍ］、前記情報記録媒体周囲の流体の動粘度をν［ｍ2／ｓ］としたとき、前記情報記録媒体の或る所定の回転角速度ω0［ｒａｄ／ｓ］に対して、該通気口の円周方向についての幅Ｌ2［ｍ］が、
2008077718.tif 000006
を満たすことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項９記載の発明は、情報記録媒体を載置する載置部と、前記載置部を前記情報記録媒体と一体的に回転させる第一の回転駆動部と、前記情報記録媒体へ情報を記録及び／または再生するヘッドと、それらを一体的に覆う筐体と、を少なくとも有する情報記録再生装置であって、前記情報記録媒体のレーベル面側と記録面側に、それぞれ平行に設置可能な第一、及び第二の整流板と、前記情報記録媒体のレーベル面側と記録面側に、それぞれ前記情報記録媒体の回転軸近傍に設置される第一、及び第二の整流部材と、を有し、前記第一、及び第二の整流板は円盤状であり、且つその周囲の流体を前記情報記録媒体の回転軸方向に通過させることが可能な円形の通気口を有し、且つ前記情報記録媒体とその周囲を覆う前記筐体との略中央に距離ｄ［ｍ］の間隔でそれぞれ設置され、前記第一、及び第二の整流部材は曲率半径ｄ［ｍ］の外壁を有し、且つ該第一、及び第二の整流板と距離ｄ［ｍ］の間隔を有してそれぞれ設置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、前記情報記録媒体のレーベル面と記録面の少なくとも一方の面側に、その面に平行、且つ前記情報記録媒体と同一方向に回転可能な回転体と、該回転体を回転駆動させるための第二の回転駆動部と、を有し、該回転体を回転させることによってその周囲流体の流れを生成し、前記流体の流れは前記情報記録媒体の回転に伴い発生する流体の流れを補うように働くので、前記情報記録媒体を回転させる際に生じる前記情報記録媒体の周囲流体の粘性による抵抗成分を低減させることができる。
また、本発明によれば、前記回転体が円盤状、或いはその回転軸に対して対称な形状であるので、該回転体に偏心が無く容易に回転駆動可能である。また該回転体は、その周囲流体を通過させることが可能な通気口を有しているので、前記情報記録媒体及び該回転体を回転する際に、その半径方向に流体が流れ出るのを補うことができ、前記情報記録媒体周囲の空気の密度を一定に保つことができる。また、前記情報記録媒体と該回転体の回転軸が略同一の位置であるので、それぞれが生成する流体の流れが引き起こす意図しない悪影響を最小限にすることができる。
【００１１】
また、本発明によれば、前記情報記録媒体の両面側に該回転体が設置され、また、それぞれの該回転体が同一形状であり、且つ前記情報記録媒体に対して略対称な位置に設置されているので、前記情報記録媒体の両面が受ける周囲流体からの影響を略等しくすることができ、前記情報記録媒体の回転軸方向の振動が少なく、安定した回転を実現できる。また、記録面側に設置された該回転体は、ヘッドからの入射光または前記情報記録媒体からの反射光を透過することが可能な材質であるため、前記情報記録媒体へ問題なく記録、または再生を行うことができる。
また、本発明によれば、前記情報記録媒体の所定の回転角速度に対して、前記情報記録媒体と該回転体との距離を、前記情報記録媒体の回転によって発生する周囲流体の境界層の厚さ以下に規定しているので、該回転体が回転することによって生成される周囲流体の流れが前記情報記録媒体の回転に伴う周囲流体の流れを補うように働き、前記情報記録媒体が受ける周囲流体の粘性による抵抗成分を低減させることができる。
【００１２】
また、本発明によれば、前記情報記録媒体が或る所定の回転角速度をもって回転している場合、該回転体が生成する周囲流体の境界層が乱流となるように該回転体の回転速度を規定しているので、該回転体はその境界層の厚さ分だけ流体の流れを生成し、前記情報記録媒体の回転に伴う周囲流体の流れを補うように働き、前記情報記録媒体が受ける周囲流体の粘性による抵抗成分を低減させることができる。
また、本発明によれば、情報記録媒体の両面側にそれぞれ整流板を配置し、該整流板は円盤状、或いはその中心に対して対称な形状であり、且つ前記情報記録再生装置に対して対称な位置に設置可能であり、またそれぞれの整流板はその周囲流体を前記情報記録媒体の回転軸方向に通過させることが可能な通気口を有し、前記通気口は円周方向に複数個並んでいるので、前記情報記録媒体上の或る半径位置における流体の流れによる境界層を、一定のレイノルズ数となるように定めることができ、乱流を抑えることができる。また、それによって前記情報記録媒体の回転軸方向の振動を抑えることができると共に、回転に伴って発生する周囲流体の粘性による抵抗成分を低減することができる。
【００１３】
また、本発明によれば、前記情報記録媒体の或る所定の回転角速度に対して、該整流板に設けられている前記任意の通気口の半径方向の幅Ｌ２［ｍ］を乱流が発生しないレイノルズ数（Ｒｅ）によって規定しているので、前記情報記録媒体上に発生する乱流を抑えることができ、前記情報記録媒体の回転軸方向の振動を抑えることができると共に、回転に伴って発生する周囲流体の粘性による抵抗成分を低減することができる。
また、本発明によれば、前記情報記録媒体の或る所定の回転角速度に対して、該整流板に設けられている前記任意の通気口の半径方向の幅Ｌ２［ｍ］を乱流が発生しないように、また、抵抗係数（ＣＤ）が安定した領域となるレイノルズ数（Ｒｅ）によって規定しているので、前記情報記録媒体上に発生する乱流を抑えることができ、前記情報記録媒体の回転軸方向の振動を抑えることができると共に、回転に伴って発生する周囲流体の粘性による抵抗成分を低減することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、情報記録媒体の両面側に整流板を配置し、情報記録媒体の両面側に、情報記録媒体の回転軸近傍に整流部材を配置し、該第一、及び第二の整流板は円盤状であり、且つその周囲の流体を前記情報記録媒体の回転軸方向に通過させることが可能な円形の通気口を有し、且つ前記情報記録媒体とその周囲を覆う前記筐体との略中央に距離ｄ［ｍ］の間隔でそれぞれ設置され、該第一、及び第二の整流部材は曲率半径ｄ［ｍ］の外壁を有し、且つ該第一、及び第二の整流板と距離ｄ［ｍ］の間隔を有してそれぞれ設置されているので、情報記録媒体の回転に伴う空気流が乱流になるのを抑制することによって、前記情報記録の回転軸方向の振動を抑えることができると共に、周囲流体の粘性による抵抗成分を軽減でき前記情報記録高速回転が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施形態を詳細に説明する。
［実施例］
まず、本発明の実施形態を説明する前に、本発明の背景および本発明の要旨を説明する。
近年の情報転送速度の高速化、情報量の増大に伴い、ＣＤやＤＶＤでは高倍速による記録および再生が必須の技術となっている。ＣＤでは１．２ｍ／ｓ、またＤＶＤでは３．４９ｍ／ｓが統一規格の線速度であり、これを基準の１倍速として、光ディスクの回転速度を上げることにより高転送速度の再生および記録を実現している。各光ディスクの最外周付近での線速度の値にして、ＣＤでは５０倍速程度、またＤＶＤでは１６倍速程度が高倍速競争の限界と考えられている。
その理由は、回転数を１０，０００ｒｐｍを超え、更に回転数を上げていくにしたがって、光ディスクの回転に伴う空気の振動、或いは情報記録再生装置に依存する機械的な振動により、光ディスクが強制的に破壊される可能性があると考えられているためである。
【００１６】
一方、光ディスクを回転駆動させるためのモータの駆動電流の問題もある。一般的な直径１２ｃｍの光ディスクを回転させることを考えた場合、光ディスクを回転駆動させるモータは、ＰＣ（Personal Computer）用の光ディスクドライブ内、或いは情報再生機器内に収まるように小型のものが搭載されている。また、そのモータを駆動させる定格電流も一般的に小さくなっており、例えば直径１２ｃｍの光ディスクを搭載したとき、定格電圧下で約１．１［Ａ］程度の定格電流である。このようなモータを使用して光ディスクを高速に回転させると、約１０，０００ｒｐｍ程度で定格電流に達してしまい、それ以上高速に回転させることができなくなってしまう。
この駆動電流の上昇は、周囲の空気の粘性抵抗による抵抗成分が支配的であると考えられており、この周囲流体による粘性抵抗を減少させることが望ましい。また、更なる高速化、及び光ディスクの破壊防止のため、空気の振動を抑えることが重要である。
なお、直径１２ｃｍよりも小さい光ディスク、例えば直径８ｃｍの光ディスクを回転させた場合、周辺流体である空気による粘性抵抗が小さくなるため、直径１２ｃｍのディスクを１０，０００ｒｐｍで回転させたときと同様の駆動電流で１５、０００ｒｐｍ程度回転することが可能である。つまり、周辺流体による粘性抵抗は、回転させるディスクの径に依存し、径が大きくなるほど抵抗力が大きくなる。
【００１７】
本発明は、以下の問題点等を解決するためのものである。
１．円盤状の情報記録媒体を回転させる際のスピンドルモータの駆動電流増加は、周辺流体（通常では空気）の粘性による抵抗成分が支配的である。この粘性抵抗によって、現状の小型モータでは１０，０００ｒｐｍ以上の高速回転を実現することができなかった。
２．情報記録媒体と平行に回転させる回転体は、回転時の偏心を考慮した場合、非対称な形状では高速に回転することができないため、円盤状であることが望ましい。
３．情報記録媒体の片面に回転体を配置し空気流を生成する場合、回転体が配置されている側の気圧が下がり、回転体が情報記録媒体に接触してしまうことが懸念されるため、情報記録媒体の両面側の空気の密度を等しくする必要がある。
４．回転体が生成する空気流によって情報記録媒体が受ける抵抗成分を低減させるには、或る一定の間隔以下でなければならない。
５．効果的に情報記録媒体が受ける抵抗成分を低減するには、回転体の回転速度を規定する必要がある。
６．情報記録媒体を或る一定以上の高速に回転させると、回転に伴う乱流によって空気の粘性による抵抗成分が増加する。
７．整流板に設けられた複数の通気口は、円周方向に関しての幅が大きすぎると境界層が乱流に遷移してしまうため、乱流に遷移しない程度の幅に設定しておく必要がある。
８．整流板に設けられた複数の通気口は、円周方向に関しての幅が大きすぎると境界層が乱流に遷移してしまうため、乱流に遷移しない程度の幅に設定しておく必要がある。７よりも安定した範囲を規定する。
９．情報記録媒体の両面側を同等の空気密度にし、且つ乱流が発生しないようにする。
【００１８】
以上の１〜９の問題点・課題を解決するために、本発明は以下のようにしている。
１．情報記録媒体の少なくとも一方の面に平行に回転体を設け、情報記録媒体と同時に回転させることにより、情報記録媒体周囲に空気流を作り、空気の粘性による抵抗成分を低減させる。
２．上記回転体の形状を円盤状とする。
３．情報記録媒体の両面側に、同一形状で且つ情報記録媒体からの距離が等しくなるように回転体を配置する。また、記録面側の回転体は情報記録媒体への記録／再生が行えるように透過性のある材質にする。
４．情報記録媒体と回転体との距離は、情報記録媒体が生成する空気流の厚さ、すなわち少なくとも乱流による境界層の厚さ以下に設定する。
５．回転体の回転速度は、境界層が乱流となるようなレイノルズ数に基づき規定する。
６．情報記録媒体の両面側に乱流を抑制するための整流板を配置し、それぞれの整流板は同一形状でその中心に対して対称な形状であり、且つ情報記録媒体からの距離を等しく配置する。また円周方向に複数の通気口が設けられている形状とすることで乱流を発生させない構造とする。
７．整流板に設けられた複数の通気口の、円周方向に関しての幅は、境界層が乱流に遷移しない程度の値に設定しておく。
８．整流板に設けられた複数の通気口の、円周方向に関しての幅は、境界層が乱流に遷移しない程度の値に設定しておく。７よりも安定した範囲を規定する。
９．情報記録媒体の両面側にそれぞれ整流板と整流部材を配置し、情報記録媒体の両面側の空気の密度を一定にし、且つ乱流が発生しない形状と距離を規定する。
【００１９】
次に、本発明の背景について具体例をもって説明する。
図９は、上方から見た一般的な情報記録媒体の回転と、その周囲流体の流れの様子を示した模式図であり、図１０は、一般的な情報記録媒体の横方向から見た模式図である。
まず、半径ｒ0［ｍ］の円盤状の情報記録媒体を回転させた場合を考える。図１および図１０に示すように、情報記録媒体１を載置部３に載置し、クランパ５によって固定する。その後、回転駆動部７によって情報記録媒体１を載置部３と一体的に回転させる。図９に示すように、この情報記録媒体周辺の空気は情報記録媒体１の回転に引きずられて円周方向に回転するか、同時に回転の遠心力によって半径方向に外向きの速度を持つ。
この空気の層が外に流れ出るのを補うため、図１０に示すように、外の空気は情報記録媒体１の中心向かって軸方向に流れ込み、情報記録媒体１に近付くとともに再び回転方向の速度と外向きの速度を持つようになる。円盤状の物体によって引きずられる流体は流れの層である境界層を成し、その流れには層流と乱流があることが一般に知られている。
【００２０】
円盤状の物体を回転させた場合、レイノルズ数Ｒｅ＝Ｕｒ0／νが約２×１０5以下では層流、それ以上で乱流に遷移する。ここでｒ0［ｍ］は円盤の半径、ν［ｍ2／ｓ］は流体の動粘度、Ｕ＝ω0ｒ0［ｍ／ｓ］は円盤の周速、ω0［ｒａｄ／ｓ］は円盤の回転角速度である。このような仮定のもとで計算を施してみると、約１０，０００ｒｐｍ程度の回転速度で層流から乱流に遷移すると考えられ、層流であるときの境界層の厚さδ1［ｍ］を式１に、乱流であるときの境界層の厚さδ2［ｍ］を式２に示す。
なお、情報記録媒体を一般的な直径１２ｃｍの光ディスクと想定した場合の境界層の厚さは、１０，０００ｒｐｍの回転数で１桁程度乱流の境界層の方が大きい。
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また、一般的に物体単位面積あたりの抵抗力Ｆ［Ｎ］は、
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であるので、流速ｖ［ｍ／ｓ］が高ければ乱流／層流にかかわらず抵抗は高くなる。特に、抵抗力Ｆ［Ｎ］は流速ｖ［ｍ／ｓ］の２乗に比例するので、高速域では流速ｖ［ｍ／ｓ］の影響が大きい。ここで、ρ［ｋｇ／ｍ3］は流体の密度、ＣＤは抵抗係数である。
以上のように、情報記録媒体１の回転に伴い情報記録媒体１周囲に空気流が生成され、その粘性抵抗によって負荷トルクが上昇し、モータの駆動電流上昇に影響を及ぼす。今後の更なる情報記録媒体１の高速回転を実現するため、周囲空気による抵抗成分を減少させ、また乱流を抑制することが必要である。
【００２１】
また、乱流が発生すると回転体表面で流体的な剥離現象が起こり、剥離の周波数で回転体が回転方向に振動し、その結果として速度変動を起こす。剥離の周波数が高くなるほど、速度変動量が多くなると考えられ、負荷トルクが大きくなる。そのため、できるだけ乱流を抑えることが情報記録媒体の高速回転化に必要不可欠である。
【００２２】
本発明の実施形態を以下に説明する。なお、本発明における情報記録媒体としては、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスクなどの円盤状であるものとし、特に断らない限り光ディスクとして説明する。また、情報記録媒体周囲の流体はここでは空気であるとする。
図１は、本発明の一実施形態（第１実施形態）を示すもので、情報記録媒体及びそのレーベル面側に配置した回転体を横方向から見た模式図であり、図２は、図１に示した回転体の上方から見た模式図である。
図１に示すように、この第１実施形態では、情報記録媒体１を載置部３に載置し、クランパ５によって固定して回転させる状態で、情報記録媒体１の上方に回転体１０が配設され第２の回転駆動部１１によって回転される構成となっている。そして、回転体１０には通気口１３が設けられており、情報記録媒体１の回転に引きずられ円周方向に流出された空気を補うように、空気が流入するようになっている。
【００２３】
次に、図１および図２を参照して、この第１実施形態の動作について説明する。
まず、情報記録媒体１を載置部に載置し、クランパ５によって固定する。その後、第一の回転駆動部７によって、情報記録媒体１と載置部３を一体的に回転させる。情報記録媒体１への記録、情報記録媒体からの再生は、図示しないヘッドによって行う。
ここで、情報記録媒体１のレーベル面側に配置された回転体１０を、第二の回転駆動部１１によって情報記録媒体１の回転方向と同一方向に回転させる。回転体には通気口１３が設けられており、回転に引きずられ円周方向に流出された空気を補うように、空気が流入するようになっている。なお、図３では通気口が４個となっているが、本発明においてはこれに限らない。
また、回転体１０の形状は円盤状となっているが、これ以外の形状であっても構わない。しかし、回転をさせたときの空気の乱れや、偏心による振動の影響を減少させるために円盤状、或いは回転軸に対して対象の形状にしておくことが好ましい。また、該回転体１０の厚さはここでは特にこだわらない。しかし、該回転体１０を回転駆動させたときの必要トルクを考慮した場合、その厚さはできるだけ小さい方が良い。
【００２４】
図９および図１０に示すように、従来の情報記録媒体１を回転させた場合、情報記録媒体１は周囲流体によって粘性抵抗を受け、それは回転数によって大きさが異なる。これにより、情報記録媒体１の回転速度を上昇させていくにつれて回転させる際の駆動電流が上昇し、一般的な情報記録媒体１を回転させるモータでは約１０，０００ｒｐｍ程度で定格電流値に達してしまう。定格電流値が高い大きめのモータを回転させた場合には許容値に達してしまうことはないが、駆動電流の上昇が大きな問題となる。
これに対し、図１および図２に示した本発明の実施形態では、この情報記録媒体１が受ける周囲流体の粘性による抵抗成分を減少させるため、情報記録媒体１によって生成される周囲流体の流れを別の回転体１０によって生成し、情報記録媒体を回転させる際に発生する周囲流体の流れを補うようしている。
【００２５】
具体的には、情報記録媒体１の一方の面、好ましくはレーベル面側に平行、且つ情報記録媒体１の回転方向と同一方向に回転可能な回転体１０を設け、第二の回転駆動部１１により情報記録媒体１の回転に合わせて回転させることよって、周囲流体の流れを生成する。情報記録媒体１の回転によって生じる周囲流体の境界層は、約１０，０００ｒｐｍ程度で乱流に遷移する。
そのため、それ以上の速度で回転させるためには、その乱流による境界層の厚さ以下に情報記録媒体１と回転体１０を近付ける必要がある。つまり、乱流による境界層の厚さは式２で定義されるので、情報記録媒体１の或る所定の回転角速度ω［ｒａｄ／ｓ］に対して、
2008077718.tif 000010
を満たすような距離δ［ｍ］に回転体を配置すればよい。ここで、ｒ０［ｍ］は情報記録媒体１の外周半径、ν［ｍ2／ｓ］は周囲流体の動粘度である。
【００２６】
なお、所定の回転角速度ω［ｒａｄ／ｓ］とは、回転に伴う周囲流体の粘性による抵抗成分を低減し、情報記録媒体１の高速回転化を実現できる回転角速度である。具体的には、前述した光ディスクの回転限界である１０，０００ｒｐｍ以上の回転速度を想定しており、それはユーザが望む任意の回転速度である。なお、回転速度の単位［ｒｐｍ］は、［ｒｐｍ］／６０×２πの式で、角速度［ｒａｄ／ｓ］に変換できる。
なお、ｒ0［ｍ］は情報記録媒体１の外周半径であるが、それよりも内周の任意の点においては、上式で示した距離δ［ｍ］以下の値となる。
以上より、距離δ［ｍ］は小さければ小さいほど効果が高いと考えられるが、あまり近付けすぎると周囲流体の流れの影響で、情報記録媒体１や回転体１０が回転軸方向に振動する原因になってしまい、両者が接触してしまうことにもなりかねない。また式３より、最外周では最も流速が速く抵抗力も大きいため、最外周における乱流の流れを補うことができる距離δ2［ｍ］程度に回転体１０を配置することでも効果がある。
【００２７】
同様に、最外周における境界層が乱流に遷移するようにした場合、レイノルズ数Ｒｅが以下の式を満足するように回転体１０の回転速度を設定すればよい。
2008077718.tif 000011
ここで、ω1［ｒａｄ／ｓ］は回転体１０の角速度、ｒ1［ｍ］は回転体１０の外周半径、ν［ｍ2／ｓ］は周辺流体の動粘度である。
【００２８】
効果としては、例えば回転体１０が円盤状であり、その径が情報記録媒体１と同一で、且つ同一の回転速度で回転させた場合、回転体１０の作る空気流は情報記録媒体１のみを回転させたときと同程度であると考えられる。これにより、情報記録媒体１が受ける周辺流体の粘性による抵抗成分は半分程度になる。
なお、回転体１０の半径は情報記録媒体１の半径と同一であるとして説明したが、それ以外の半径であっても構わない。また、以上のような構成をとった場合、情報記録媒体１及び回転体１０の回転に伴って生じる境界層は、相対速度が小さくなるため層流になることが考えられる。その場合には、情報記録媒体１と回転体１０との距離δ［ｍ］は、式１を満足するようにすればよい。
【００２９】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図３は、本発明の一実施形態（第２実施形態）を示すもので、情報記録媒体及び回転体の横方向から見た模式図である。
図３に示すように、この第２実施形態は、第１の実施形態と同様に、情報記録媒体１のレーベル面側に第一の回転体１０ａを配置し、さらに記録面側に第二の回転体１０ｂを配置し、両回転体１０ａ、１０ｂを情報記録媒体１の回転方向と同一方向に回転させる。第一の回転体１０ａ及び第二の回転体１０ｂは、それぞれ情報記録媒体１からの距離が同一であり、また同一の形状をしている。
これにより、情報記録媒体１のレーベル面と記録面の両方の面が受ける空気流からの影響を等しくすることができるため、第１の実施形態に比べて情報記録媒体１が回転軸方向に関して安定する。また、第１の実施形態では、回転中にレーベル面側と記録面側の空気の密度が異なることが懸念されるが、本実施形態ではそのような現象が生じずらく、流体力学的に有利である。
なお、記録面側に回転体１０を配置した場合、記録及び再生に必要な光学ヘッドからの光ビームを妨げる恐れがあるが、回転体１０の材質として、光ビームを透過させることができる材質を選択すれば、この問題も解決することができる。
【００３０】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図４は、本発明の一実施形態（第３実施形態）を示すもので、情報記録媒体及び整流板を横方向から見た模式図である。図５は、図４に示した整流板を上方から見た模式図である。図６は、球、円柱、平板における抵抗係数（ＣD）のレイノルズ数（Ｒｅ）依存性を示した図である。
図４に示すように、この第３実施形態は、半径方向に対して複数の通気口を有する整流板２０を、情報記録媒体のレーベル面側と記録面側にそれぞれ配置する。レーベル面側に配置された整流板を第一の整流板２０ａ、記録面側に配置した整流板を第二の整流板２０ｂとすると、第二の整流板２０ｂは記録、または再生をするための光ビームを透過させる材質となっている。
【００３１】
第一の整流板２０ａ、及び第二の整流板２０ｂは、情報記録媒体１の回転に伴う空気流を乱さないよう、円盤状、或いは情報記録媒体１の回転軸に対して対称な形状であり、さらに、図５に示すように回転軸に対して対称に通気口２１が設けられている。なお、これらの整流板２０は、第１及び第２の実施形態で示したように回転する形態でなくても構わない。また、これらの整流板２０は、回転軸近傍、或いは、筐体の内壁に固定させるなどしておけばよい。
このような整流板２０を配置した状態で情報記録媒体１を回転させた場合、半径ｒ［ｍ］における半径方向の幅Ｌ2［ｍ］の通気口での空気の流れは、以下のレイノルズ数Ｒｅを表す式で表される。
2008077718.tif 000012
ここで、ω0［ｒａｄ／ｓ］は情報記録媒体１の回転角速度、ν［ｍ2／ｓ］は周辺流体の動粘度である。
【００３２】
一方、図６に示すように、レイノルズ数Ｒｅの増加に伴って抵抗係数ＣDが変動することが一般に知られている。Ｒｅ＜１０程度の範囲はＳｔｏｋｅｓ域と呼ばれ、抵抗係数ＣDはレイノルズ数Ｒｅに反比例して減少する。１０3＜Ｒｅ＜１０5程度の範囲をＮｅｗｔｏｎ域と言い、慣性が抵抗を支配している領域である。また、２×１０5付近を超えると抵抗係数ＣＤが急激に減少し始め、境界層が乱流に遷移し始める。これらの領域の変移点では、流体の振る舞いが乱れやすく、それに伴って情報記録媒体１に悪影響を及ぼす。そのため、これらの変移点を避ける工夫が必要となってくる。一般的には、レイノルズ数Ｒｅが２×１０3、また２×１０5程度が変移点であると言われており、これは図６と合致する。つまり、この変移点を超えないように円周方向の通気口の幅Ｌ2を設定すれば良く、情報記録媒体１の或る所定の回転角速度ω［ｒａｄ／ｓ］に対して、以下の式のようにすれば良い。
2008077718.tif 000013
或いは、
2008077718.tif 000014
上記の式を変形すると、以下の式が得られる。
2008077718.tif 000015
或いは、
2008077718.tif 000016
なお、所定の回転角速度ω［ｒａｄ／ｓ］とは、回転に伴う周囲流体の粘性による抵抗成分を低減し、情報記録媒体１の高速回転化を実現できる回転角速度である。具体的には、前述した光ディスクの回転限界である１０，０００ｒｐｍ以上の回転速度を想定しており、それはユーザが望む任意の回転速度である。
【００３３】
以上のような範囲では境界層は層流であり、レイノルズ数Ｒｅによる抵抗係数の変移点を超えないため、情報記録媒体１周囲の流体は安定した流れとなり、情報記録媒体１の回転軸方向の振動が減少する。また、乱流が発生すると回転体表面で流体的な剥離現象が起こり、剥離の周波数で回転体が回転方向に振動し、その結果として速度変動を起こす。剥離の周波数が高くなるほど、速度変動量が多くなると考えられ、負荷トルクが大きくなる。そのため、乱流を抑えることによって負荷トルクが減少し、情報記録媒体１の高速回転化に有利となる。
なお、本実施形態では情報記録媒体１の両面側に第一、及び第二の整流板２０ａ、２０ｂを配置するとして説明したが、乱流を減らして周囲流体による粘性抵抗を減少させるという観点からすれば、片側の面、例えばレーベル面側のみに整流板２０を配置するようにしてもよい。この場合、両面側に整流板２０を配置したときに比べて効果は小さくなるものの、通常の情報記録再生装置に比べて空気による粘性抵抗が減少するという効果は得られる。
【００３４】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図７は、本発明の一実施形態（第４実施形態）を示すもので、情報記録媒体、整流板及び整流部材を横方向から見た模式図である。図８は、図７に示した整流板及び整流部材を上方から見た模式図である。
図７に示すように、この第４実施形態は、情報記録媒体１の両面側に、情報記録媒体１の各面に平行となるように第一、及び第二の整流板３０ａ、３０ｂを配置し、また、情報記録媒体１の回転軸近傍に第一、及び第二の整流部材３１ａ、３１ｂを配置する。図７及び図８に示すように、第一及び第二の整流板３０ａ、３０ｂは円盤状の形状をしており、周囲の流体を通過させることができる通気口３２を有している。また、第一及び第二の整流板３０ａ、３０ｂは、それぞれ情報記録媒体１からの距離が等しく、且つ同一の形状である。また、これらの整流板３０は、第３の実施形態と同様に回転をさせる形態でなくても構わず、回転軸近傍、或いは、図８に示すように筐体３３の内壁などに固定させるなどしておいてもよい。
【００３５】
第一、及び第二の整流部材３１ａ、３１ｂは、前述のように情報記録媒体１の回転軸近傍に配置され、側面をカットしたような形状をもつ。情報記録媒体１と前記第一、及び第二の整流板３０ａ、３０ｂとの距離をｄ［ｍ］とすると、第一の整流部材３１ａ及び第二の整流部材３１ｂは曲率半径ｄ［ｍ］の側面をもつようにする。
ここで、情報記録媒体１を回転させたときを考えてみる。前述したように、情報記録媒体１のレーベル面及び記録面付近の流体は、周囲流体の粘性によって円周方向に回転し、また、回転の遠心力によって外向きの速度をもつようになる。また、その流れを補うように周囲にある流体は、情報記録媒体１の中心に向かって回転軸方向に流れ込む。
本実施形態では、各整流板３０ａ、３０ｂの通気口３２から流体が情報記録媒体１の方向に供給される。一方、乱流が発生する要因として、前述のようにＲｅ＝Ｕｒ／νで表されるレイノルズ数Ｒｅの上昇が挙げられるが、それ以外として、流体の流路の形状が考えられる。図７に示すように、通気口３２による流路がＵターンする形態で折り返される場合、流路における曲がり角付近で乱流が発生しやすい。そこで、本実施形態では、図７に示すように流路を筒状の形状にすることによって、乱流の発生を抑制するようにした。乱流の発生を抑制することによって、情報記録媒体１が回転軸方向の振動が起こりにくく、安定して回転できるようになる。また、乱流による情報記録媒体１表面で流体的な剥離現象を考慮すると、乱流を抑えることによって流体による抵抗成分が低減でき、情報記録媒体１の高速回転化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態（第１実施形態）を示すもので、情報記録媒体及びそのレーベル面側に配置した回転体を横方向から見た模式図である。
【図２】図１に示した回転体の上方から見た模式図である。
【図３】本発明の一実施形態（第２実施形態）を示すもので、情報記録媒体及び回転体の横方向から見た模式図である。
【図４】本発明の一実施形態（第３実施形態）を示すもので、情報記録媒体及び整流板を横方向から見た模式図である。
【図５】図４に示した整流板を上方から見た模式図である。
【図６】球、円柱、平板における抵抗係数（ＣD）のレイノルズ数（Ｒｅ）依存性を示した図である。
【図７】本発明の一実施形態（第４実施形態）を示すもので、情報記録媒体、整流板及び整流部材を横方向から見た模式図である。
【図８】図７に示した整流板及び整流部材を上方から見た模式図である。
【図９】上方から見た一般的な情報記録媒体の回転と、その周囲流体の流れの様子を示した模式図である。
【図１０】一般的な情報記録媒体の横方向から見た模式図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…情報記録媒体、３…載置部、５…クランパ、７…回転駆動部、１０…回転体、１１…回転駆動部、１３…通気口、２０…整流板、２１…通気口、３０…整流板、３１…整流部材、３２…通気口、３３…筐体
【図１】
2008077718.tif 000021
【図２】
2008077718.tif 000022
【図３】
2008077718.tif 000023
【図４】
2008077718.tif 000024
【図５】
2008077718.tif 000025
【図６】
2008077718.tif 000026
【図７】
2008077718.tif 000027
【図８】
2008077718.tif 000028
【図９】
2008077718.tif 000029
【図１０】
2008077718.tif 000030