(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に、少なくとも、半径６（ｃｍ）のポリカーボネート樹脂製のディスクを保持し回転させるターンテーブルと、ディスクに信号の読み込み或いは書き出しを行うためのピックアップ部を有し、ディスクからの信号の読み出し、または、ディスクへの信号の書き込みを行う回転数範囲の上下限の間に少なくとも６０００（ｒｐｍ）を含むディスクドライブ装置であって、ピックアップ部のディスク円周方向の幅ａ、について１２（ｃｍ）＞ａ＞６√２（ｃｍ）・・・・・数式１を満足することを特徴とする、ディスクドライブ装置。
【請求項２】
筐体内に、少なくとも、半径６（ｃｍ）のポリカーボネート樹脂製のディスクを保持し回転させるターンテーブルと、ディスクに信号の読み込み或いは書き出しを行うためのピックアップ部と、ディスクに隣接しピックアップ部を備える面を有し、その面上にはピックアップ部が半径方向に移動するために設けられた切り欠き又は溝を有し、ディスクからの信号の読み出し、または、ディスクへの信号の書き込みを行う回転数範囲の上下限の間に少なくとも６０００（ｒｐｍ）を含むディスクドライブ装置であって、切り欠きの幅Ｌ、について１２（ｃｍ）＞Ｌ＞６√２（ｃｍ）・・・・・数式２を満足することを特徴とする、ディスクドライブ装置。
【請求項３】
ピックアップ部は、ピックアップ本体とピックアップカバーとからなる事を特徴とする、請求項１若しくは２に記載のディスクドライブ装置。
【請求項４】
少なくとも、ピックアップ部のディスク対向面は、流線型の曲面からなる事を特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のディスクドライブ装置。
【請求項５】
請求項１，３または４に記載のディスクドライブ装置が、ピックアップ部の半径方向の幅をｂとした場合、ａ＞ｂ・・・・・数式３を満足することを特徴とする、ディスクドライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスクが回転する際に生ずる、面方向振動、変形、傾きを抑制したディスクドライブ装置に関し、特にＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ等のデータの読み書きにレーザー光を利用する、高速回転のディスクドライブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤドライブ等に対する高速化要求が厳しくなり、臨界回転数に達する高速駆動が行われるようになってきた。臨界回転数とは、ディスクの回転方向と逆方向に進行する、後ろ回りの振動の固有振動数の内の一つが０となる回転数で、筐体側から見ると、ディスクはゆっくりとドリフトするように見える。ディスクはこの回転数では一般に不安定で、外乱の影響を容易に受けて大きく変形・振動する。不具合を避けるためには、臨界回転数での使用は避けて設計することが望ましい。
【０００３】
しかし、高速性を追求したＣＤ−ＲＯＭドライブでは、一般にアクセス位置に応じて回転数を変動させる必要があるため、臨界回転数を外して使用することは困難である。このため、臨界回転数付近での回転に伴う、変形、振動への対策が必要となっている。また、メディア自体も、比較的記録密度が低かったＣＤ−ＲＯＭから、より高密度で高い読みとり精度を要求されるＤＶＤ−ＲＯＭ等へと変遷しており、ディスクの振動、変形、傾斜抑制への要求が、一層厳しくなりつつある。加えて、近年は、ＣＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷなどの、データ書き込みの出来るディスク装置においても高速化が進んでいる。書き込み動作に際しては、読み込みよりも遙かに変形、振動等の悪影響が深刻になるため、対策が必須となっている。
【０００４】
特開２０００−５７６６６号公報には、ディスクの回転によって生ずる空気の流れが、振動の原因となっている点に着目した技術が開示されている。すなわち、ディスクの上下面を、数mmあるいはそれ以下の幅狭の間隔をあけて風損低減壁にて挟み込んだ構造とし、更にディスクの端部にもやはり壁を設けることで、ディスク面上に生ずる空気の渦を極力小さくして、騒音と振動を低減する。しかし、この方法では、構造がやや複雑になる上に、ディスクの下面側には、スピンドルモータやピックアップのための切り欠きが必要であるため、この切り欠き部分で乱流や圧力不均一が生じ、振動の原因となっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤドライブ装置等について、装置内部の構造を工夫することにより、安定したデータの読み出し、書き込みを実現する。特に、安定した信号の読み書きが最も困難になる、臨界回転数に前後する高速回転の条件下でも、効果的な技術を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を達成するため、請求項１の発明では、筐体内に、少なくとも、半径６（ｃｍ）のポリカーボネート樹脂製のディスクを保持し回転させるターンテーブルと、ディスクに信号の読み込み或いは書き出しを行うためのピックアップ部を有し、ディスクからの信号の読み出し、または、ディスクへの信号の書き込みを行う回転数範囲の上下限の間に少なくとも６０００（ｒｐｍ）を含むディスクドライブ装置であって、ピックアップ部のディスク円周方向の幅ａ、について１２（ｃｍ）＞ａ＞６√２（ｃｍ）・・・・・数式１を満足することを特徴とする、ディスクドライブ装置を提供する。
【０００９】
請求項２の発明では、筐体内に、少なくとも、半径６（ｃｍ）のポリカーボネート樹脂製のディスクを保持し回転させるターンテーブルと、ディスクに信号の読み込み或いは書き出しを行うためのピックアップ部と、ディスクに隣接しピックアップ部を備える面を有し、その面上にはピックアップ部が半径方向に移動するために設けられた切り欠き又は溝を有し、ディスクからの信号の読み出し、または、ディスクへの信号の書き込みを行う回転数範囲の上下限の間に少なくとも６０００（ｒｐｍ）を含むディスクドライブ装置であって、切り欠きの幅Ｌ、について１２（ｃｍ）＞Ｌ＞６√２（ｃｍ）・・・・・数式２を満足することを特徴とする、ディスクドライブ装置を提供する。
【００１０】
請求項３の発明では、ピックアップ部は、ピックアップ本体とピックアップカバーとからなる事を特徴とする、請求項１もしくは２に記載のディスクドライブ装置を提供する。
【００１１】
請求項４の発明では、少なくとも、ピックアップ部のディスク対向面は、流線型の曲面からなる事を特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のディスクドライブ装置を提供する。
【００１２】
請求項５の発明では、請求項１，３または４に記載のディスクドライブ装置が、ピックアップ部の半径方向の幅をｂとした場合、ａ＞ｂ ・・・・・数式３を満足することを特徴とする、ディスクドライブ装置を提供する。
【００１３】
以下、これらの手段によって課題が解決される理由を説明する。
【００１４】
ディスクが大気から受ける圧力は、静止時にはディスク上のどこでも一定で均一であるが、回転時には複雑な力が加わる。ディスクの回転によって引き起こされた空気の流れが乱流となり、筐体内部の部品と相互作用して、圧力の不均一を生み出すためである。この圧力不均一に起因するディスクの変形や振動は、臨界回転数において特に強く現れ、書き込みエラーの多発等、深刻な悪影響をもたらす。
【００１５】
圧力不均一の悪影響を低減するためには、ディスク表面における空気の流れを整え、ディスク面上の圧力分布をなだらかにすればよい。前述の特開２０００−５７６６６号公報の方法は、この技術思想に基づく発明である。しかし、ディスク下面側には、風損低減壁に切り欠きを設けざるを得ないため、その効果は限られる。特に、変形と変位が容易に拡大してしまう臨界回転数付近の高速回転条件に適用した場合、この欠陥の悪影響が強く現れ、必ずしも実用的とはいえない。
【００１６】
これに対して、本発明では圧力分布の単純な均一化は志向しない。臨界回転数において問題になる大きな変形は、圧力分布を完全に均一にせずとも抑制できる。その条件を見つけることで、本発明はなされた。
【００１７】
圧力分布が満たすべき条件を理解するためには、臨界回転数において大きな変形が発生する原因を理解しておく必要があるので、以下解説する。ディスクの円周方向に進む変形の波は、一周したところで自分自身と滑らかにつながらなくてはならないから、安定して存在できる波長には制限がある。これをモードと呼び、図１の様なものがある。この図で、＋は紙面に対して上側に変位している部分、−は下側に変位している部分であり、円盤の中心を通る直線は、変位がゼロである点の集まりである。なお、各振動モードに対応する振動数を、固有振動数と呼ぶ。
【００１８】
図１で、例えば（０，３）モードと表示されているのは、変位ゼロの線が３本横切っている事を表している。（０，３）モードの０は、半径方向の振動モードを表している。通常のＣＤ−ＲＯＭの駆動速度よりも遙かに高い振動数では、半径方向の振動で変位ゼロの円が現れる。変位ゼロの円の数に応じて、（１，３）モード、或いは（２，３）モードが現れる。しかし、通常のＣＤやＤＶＤドライブでは、このような超高速回転は、今のところ実用化されていない。
【００１９】
なお、通常、変位ゼロの線については、それが直径線である場合は節直径、円周線である場合は節円と呼ばれる。本明細書でも、その表記に倣って記述する。しかし、節とは、定在波の腹に対する用語であるため、本願発明の記載に用いるのは、本来は誤りである。臨界回転数でディスクに励起される振動は、以下説明するように、定在波ではなく進行波であるからである。けれども、節という単語は一般的であるため、この表現を使用する。
【００２０】
ディスク上を円周方向に進行するディスク変形の波は、臨界回転数でなくとも発生している。ディスクに対して固有振動数に相当するタイミングで外力を繰り返し与えつづければ、この変形波の振幅もどんどん大きくなってゆく。しかし、言うまでもなく、高速で回転するディスク上に発生する変形波に、タイミングを合わせて筐体から外力が働くことは、通常はあり得ない。
【００２１】
しかし、臨界回転数においては、ディスク上を回転方向と逆に進む変形波の速度が、ディスクの回転速度と一致してしまうため、筐体側からは、見かけ上ディスクの変形波は静止して見える。この状態では、タイミングを合わせる必要はない。筐体内に固定した出っ張りやへこみがあれば、そこで生ずる圧力の減少や高まりは、自動的にタイミングの一致した力をディスクに加えていることになり、大きな変形が励起される。このようにして励起される変形波は、進行波であって定在波ではない。もし定在波ならば、その腹の部分でディスクの上下方向に振動するので、固定された出っ張り等では、振動を励起できない。
【００２２】
臨界回転数において問題になる大きな変形波は、定在波ではないが故に、ディスクのある部位で上方に変位する力を加えると、節を跨いだ隣の逆位相の領域では、下方に変位しようとする。故にドライブ内に、ディスクに対して上方に力を加えてしまうような構造があれば、その隣に同様に上方に力を加える要素を配置しておけば、臨界回転数における大きな変形波の発生は、防ぐことが出来る。
【００２３】
一般的なＣＤ−ＲＯＭドライブ装置やＤＶＤドライブ装置を念頭に置くと、ディスクの変形波の発生に影響を与えるような、固定した出っ張りやへこみは、ピックアップ部と、ピックアップ部が半径方向に移動するために設けられた溝である。
【００２４】
上述のような技術的背景の下、ピックアップ部の幅を（０，２）モードの変形波に対して、必要な幅を持たせるよう限定する考え方がある。図１に示すように、（０，２）モードでは、節直径でディスクは４等分されるが、その一つの領域の幅を、ピックアップ部の幅の下限ａとする。図５において、このａは、円弧Ｄの弦である。弦の長さに関する初歩的な幾何の知識によって、この際のピックアップ部の下限は、ディスクの半径Ｒのルート２倍（＝1.41421356）であることが分かり、数式（ｉ）が得られる。他のより高次の振動では、節直径で分割される個々の領域の幅は（０，２）モードの場合よりも小さい。よって（０，２）モード以上の全ての高次の固有振動に対して、節を跨いだ隣の逆位相の領域にも、力が加わるようになり、臨界回転数における変形と振動が抑制される。
【００２５】
請求項１に記載の発明では、問題になる固有振動を特定し、それらの固有振動の内最小の振動数について、節を跨いだ隣の逆位相の領域に力が加わる様に、ピックアップ部の幅を定めている。既に述べたように、この幅の最小値ａは図５の円弧Ｄの弦の長さであるから、初歩的な幾何の知識によって計算できて、数式１が得られる。これにより、特定の範囲の固有振動に対して、逆位相の力が加わるようになり、臨界回転数における変形と振動が抑制される。
【００２６】
また、ピックアップ部が半径方向に移動するための溝の幅が、充分に大きなサイズになるよう限定する考え方がある。これにより、（０，２）モード以上の高次の固有振動に対して、逆位相の力が加わるようになり、臨界回転数における変形と振動が抑制される。図１に示すように、（０，２）モードでは、節直径でディスクは４等分されるが、その一つの領域の幅Ｌを、溝の幅の下限とする。図５において、このＬは、円弧Ｄの弦である。弦の長さに関する初歩的な幾何の知識によって、この際の溝の下限は、ディスクの半径Ｒのルート２倍（＝1.41421356）であることが分かり、数式（ｉｉ）が得られる。他のより高次の振動では、節直径で分割される個々の領域の幅は（０，２）モードの場合よりも小さい。よって（０，２）モード以上の全ての高次の固有振動に対して、節を跨いだ隣の逆位相の領域に、波の発生をうち消す力が加わるようになり、臨界回転数における変形と振動が抑制される。
【００２７】
請求項２に記載の発明では、問題になる固有振動を特定し、その内最小の振動数の固有振動に対して逆位相の力が加わる様に、溝の幅を定めている。この幅の最小値Ｌは、初歩的な幾何の知識により計算できて、条件式数式２が得られる。これにより、特定の範囲の固有振動に対して、逆位相の力が加わるようになり、臨界回転数における変形と振動が抑制される。
【００２８】
請求項３に記載の発明では、ピックアップ部がピックアップ本体とピックアップカバーとからなる事を規定している。これにより、ピックアップの外形寸法を自由に選択することが可能で、必要に応じて大きなサイズのピックアップ部や、異なる形状のピックアップ部を構成することが容易になる。
【００２９】
請求項４に記載の発明では、ピックアップ部の上面が、空気抵抗の少ない流線型をとるため、発生する空気抵抗そのものを低減し、ディスクの変形と振動が抑制される。
【００３０】
請求項５に記載の発明では、ピックアップ部の半径方向ｂサイズを、周方向サイズａと同等未満とすることで、発生する圧力とロスを低減でき、ディスクの変形と振動が抑制される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図２、図３に従って説明する。図２は、従来例のドライブにおける、溝と、臨界回転数でディスクに励起される変形との、位置関係を模式的に示している。電源装置等の、本願発明とは直接関係のないディスクドライブの構成要素については、表示を省略している。溝の上では相対的に空気圧が高まるため、ディスクは上向きの力F1を受ける。力を受けたディスクは、溝直上の領域Ａが山になるような変形波を誘起し、d1だけ上方に変位する。一方、Ａに隣接する領域ＢとＣでは、変形波の位相が逆の領域になるため、d2,d3だけ下方に変位する。d2,d3の大きさは、攪乱要因がなければd1と等しい。一方図３は、本発明の方法を利用した場合を示している。溝の上で空気圧が高まり、溝直上の領域Ａが山となるような変形波が誘起される点は同じだが、この例では、上向きの力が、ＢやＣの領域にも及んでいる。上向きの力がかからなければ、図２と同じようにＢやＣでも変位しようとするはずだが、溝が幅広であるため、一部がうち消されて、結果として、臨界回転数におけるd5,d6,d7の変位量は、他の条件が同じであっても、図２の従来例より小さくなる。
【００３２】
（第２の実施の形態）次に第２の実施の形態を図４に従って説明する。図４において、ピックアップ部が移動するための溝１８は、本発明の方法によって、幅Ｌをディスク半径Ｒの１．４１４２倍を越えるサイズとしている。加えて、ピックアップ部１４の円周方向長さａを、ディスク半径Ｒの１．４１４２倍を越えるサイズとし、更に、ピックアップ部は、ピックアップとピックアップカバーから構成され、ピックアップ部の半径方向長さｂは、円周方向長さａよりも小さく作られている。
【００３３】
溝の幅Ｌを大きく取るだけでなく、ピックアップにピックアップカバーを付けて幅広のピックアップ部を構成することにより、図３で説明した、ディスクの変形をうち消す力が、ピックアップ部によっても付与され、より効果的に変形が抑制される。また、ピックアップ部の半径方向長さｂを円周方向長さよりも小さく抑えることで、無用の空気抵抗を減らし、一層振動を低減している。
【００３４】
（第３の実施の形態）次に第３の実施の形態を、図６に従って説明する。図は、本発明の請求項５および６の方法を適用したものであり、ピックアップ部２４は、ピックアップ２５とピックアップカバー２６からなる。ピックアップカバー２６のディスクに対向する面は、断面が略流線型の形状となっている。これにより、ピックアップ部において、空気の流れを整え、無用の騒音や振動が抑制される。
【００３５】
次に、第１，第２の実施の形態に共通の事項を説明する。幅広化によって好ましい効果を得るために、溝やピックアップ部のサイズには条件がある。図５でこの制限を説明する。図５は、ディスクドライブを真上（CD-ROMで言えばクランパ側）から見た平面図であり、（０，３）モードの振動がディスクに誘起された状況を示している。溝が、この振動を抑制するように働くためには、図５で、溝は領域Ａをはみ出して、Ｂ，Ｃの領域にまで広がっていなければならない。よって、溝幅の下限は、領域Ａの横幅、すなわち円弧Ｄの弦の長さであって、初歩的な幾何の知識により計算できる。溝がピックアップカバーに変わっても、この条件は変わらない。
【００３６】
臨界回転数は、振動モードに応じて複数存在するため、円弧Ｄの弦の長さも、注目する回転数によって異なる。このため、ディスクドライブの運転で利用する回転数範囲に応じて、あらかじめ問題となる臨界回転数を見極めておき、それらが複数ある場合は、最も大きな溝幅を必要とする臨界回転数に合わせて、ドライブを設計しなければならない。例えば、現状規格の直径１２ｃｍ、厚さ１．２ｍｍ、ポリカーボネート樹脂製のディスクの場合、（０，２）モードの固有振動に対応する臨界回転数は約６０００ｒｐｍ、（０，３）モードでは約７４００ｒｐｍ、（０，４）モードでは約９４００ｒｐｍである。
【００３７】
一般に、高い臨界回転数であるほど対応する節直径の数が多く、円弧Ｄの弦も短くなるため、運転回転数範囲の中で最小の臨界回転数を確認し、対応する弦の長さを越えるように、ピックアップ部や溝の幅を決めなければならない。
【００３８】
なお、利用する回転数範囲に臨界回転数が含まれていない場合、本発明のような配慮は必ずしも必要ない。しかし、ＣＤやＤＶＤは、基本的にリムーバブルのディスクであり、規格の変更によって材質が変更される等のことがあれば、ドライブ自体に変化はなくとも、ディスク側の臨界回転数が変わって、臨界回転数で運転しなければならなくなることがあり得る。
【００３９】
このような事態を回避するために、ドライブの設計においては、当面臨界回転数から外れていても、本発明の技術思想に従うことが望ましい。すなわち、ディスク材質や設計が異なれば、臨界回転数が変化し得る事を考慮して、ドライブの運転で使用する回転数領域から外れていても、比較的条件が近い臨界回転数については、本発明の請求項１或いは請求項２の方法によって、対策を採るべきである。または、段落００２４、００２６に記載の方法を採れば、（０，２）モード以上の振動数を持つ臨界回転数については、全てに効果を期待できる。ただし、この方法は、ピックアップ部や溝部のサイズに対する制限が厳しいため、設計の容易さを考慮して、請求項１，２の方法と適宜使い分ける必要がある。
【００４０】
本発明の実施の形態は、ここで説明した内容に限られるのではない。ディスクトレイは必須の構成要素ではないし、ピックアップ部の幅が溝部より大きくても構わない。また、図中省略した、スピンドルモータ、クランパ、等は、本発明の本質に影響しない限り、任意の構成を選択して構わない。
【００４１】
更に付け加えるならば、本発明の技術思想は、必ずしも請求項にあげた方法で尽くされているわけではない。ディスクの変形を抑制するために、筐体内の空間形状を調整して、変形に対して逆位相の力がかかるようにすることは、より高度の数学的手法を駆使すれば不可能ではない。しかし、実用面では、そのような手間をかけずとも、ピックアップ部や溝切り欠きといった最も基本的な要素に対して、サイズを限定すれば効果が得られる。実生産のためには、むしろこのような簡潔にして本質を穿った限定が好ましいのであって、工学的価値も高い。本発明は、このような発想に立って行われたものである。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によると、ピックアップ部や、ピックアップ部が移動する溝のサイズ変更等の、比較的単純な設計上の工夫によって、ディスク本体に生ずる変形、傾き、振動が抑制される。特に、臨界回転数を含む高速回転の条件下で効果的に、変形、傾き、振動等を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】円盤の振動モードの説明図
【図２】従来技術のディスクドライブにおけるディスクの変形を解説する説明図
【図３】本発明に係わるディスクドライブにおけるディスクの変形を解説する説明図
【図４】本発明に係わるディスクドライブの構造を説明する斜視図
【図５】本発明の限定条件の根拠を解説する説明図
【図６】本発明に関わるディスクドライブの断面図
【符号の説明】
１，１３，２３  ディスク
２  本発明における幅広の溝又は切り欠き
３  本発明における幅広のピックアップ部
４  従来技術の溝または切り欠き
Ａ  ディスク上で上方に変形する領域
Ｂ，Ｃ  Ａに隣接して、下方に変形するディスク上の領域
F1  従来技術において、溝付近でディスクにかかる上向きの力
F5，F6，F7  本発明において、溝付近でディスクにかかる上向きの力
d1  従来技術で、上向きの力によるＡの変位量
d2，d3  従来技術で、Ａの変位に応じて起こる、Ｂ，Ｃ部での下向きの変位
d5  本発明における、Ａの変位量
d6，d7  本発明で、Ａの変位に応じて起こる、Ｂ，Ｃ部での下向きの変位
Ｒ  ディスクの半径
ａ  ピックアップ部の円周方向長さ
ｂ  ピックアップ部の半径方向長さ
Ｌ  切り欠きの幅
Ｄ  節直径で区切られた領域の円弧の長さ
θ  節直径で区切られた領域の中心角
１１，２１  ドライブの筐体
１４，２４  ピックアップ部
１５，２５  ピックアップ
１６，２６  ピックアップカバー
１７，２７  ガイド
１８  本発明における幅広の溝又は切り欠き
２２  ディスクトレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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