JP4631630B2 - ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体駆動装置に関し、特にディスク状記録媒体を駆動するディスク装置に関する。

記録媒体駆動装置では、記録媒体上に記録されているデータを読み出し、または、新たなデータを記録媒体上に書き込むために、記録媒体との間で接触もしくは非接触によるアクセスが行われる。例えば、光学式の記録媒体である光ディスクの場合、スピンドルモータにクランプされた光ディスクに対して、レンズを搭載した光学ヘッドによるアクセスが行われる。

光学ヘッドを用いる記録媒体駆動装置においては、高容量および高密度化が進展すると、データの読み書きに使用される対物レンズと記録媒体との間の間隔（ギャップ）は狭くなっていく傾向がある。ＣＤ（Compact Disc）においては記録媒体の厚さ１．２ミリメートルをレーザで透過させていたが、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）では貼り合わせメディアを用いて厚さ０．６ミリメートルを透過させている。また、ブルーレイディスク（Blu-ray Disc）では０．１ミリメートルの保護層を透過させて記録層に到達させている。この場合の記録媒体と対物レンズの距離は、数百マイクロメートルとなっている。

さらに、高容量および高密度を実現するものとして、固体浸レンズ（ＳＩＬ：Solid Immersion Lens）と呼ばれる対物レンズを利用した近接場光によるニアフィールド方式が提唱されている。このニアフィールド方式を利用した記録媒体駆動装置では、対物レンズの屈折率ｎおよび開口数ＮＡ（Numerical Aperture）を大きくすることによって、対物レンズと記録媒体の距離が離れているときは入射した光が全て戻ってしまう（全反射）が、記録媒体との距離が近くなったときには僅かにレーザ光が漏れ出すという性質を利用している。ＳＩＬを含む対物レンズの場合、開口数ＮＡが１以上であり、この方式で８０ギガバイト／インチが達成されている。

このような光学ヘッドを用いる記録媒体駆動装置においては、記録媒体が着脱可能（リムーバブル）になっており、スピンドルモータにクランプした後の記録媒体の面ぶれが問題となる場合がある。この面ぶれ量は、スピンドルモータの軸の上下動、スピンドルモータの記録媒体取り付け部分であるクランプハブ部分の加工精度や、記録媒体の反り等、様々な要因から生じる。その一因として、空気中の埃（ダスト）等がクランプハブ部分に付着することによって記録媒体の取り付け位置がずれて、面ぶれを生じることも考えられる。

ＣＤやＤＶＤ等の比較的小容量の記録媒体においては、記録媒体と軸との間に±４０μｍといった大きめの面ぶれがあっても、対物レンズの載っているアクチュエータに設けられているフォーカシングサーボによって面ぶれによる影響を吸収することも可能である。しかしながら、ニアフィールド方式では、全反射を避けるために記録媒体と対物レンズとの距離を１００ナノメートル程度以下にしなければならず、また、さらに信号を取り出すためには少なくとも数十ナノメートルという極めて狭いギャップを維持することが必要となっている。したがって、記録媒体と対物レンズとの間の距離が僅かにずれることにより両者が衝突するおそれがある。このように、特にニアフィールド方式においては、面ぶれによる影響は顕著である。

これに対し、空気中の埃（ダスト）等による悪影響を除去するために、ディスク状記録媒体の回転時に生じる空気の流れを利用した技術が提案されている。例えば、導管部によって収集された空気を先端のノズル部から対物レンズに向けて噴射することにより、対物レンズに付着したダスト等を除去するレンズクリーナが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開昭６０−１２７５４０号公報（図２）

上述の従来の光学ヘッドを用いる記録媒体駆動装置では、高密度になるほど記録媒体と対物レンズの距離が近くなり、面ぶれ量が±１０μｍ以下に抑えられないとデータを正常に読み書きすることができないといった問題がある。また、比較的低容量の着脱可能記録媒体の駆動装置においても、面ぶれ量が大きいとアクチュエータのワイヤにかかる負担が大きくなり、アクチュエータの寿命が短くなるという問題がある。

このように、面ぶれ量が大きいと、データ読出しまたは書込みの際のエラーの原因となり、また、記録媒体自体に悪影響を与えるおそれもある。

上述のように、面ぶれ量は様々な要因から引き起こされ得るが、特に着脱可能記録媒体を扱う場合には、スピンドルモータのクランプハブと記録媒体との間のクランプエリアにダスト等を挟むことによって面ぶれ量は格段に大きくなるおそれがある。特にクランプハブ部分は上を向いているため、ダストが溜まりやすいといった問題がある。このクランプハブ部分には記録媒体が取り付けられるため、上述の従来技術のように記録媒体の回転時に生じる空気の流れを利用することは困難である。

そこで、本発明は、着脱可能記録媒体との間の取り付け部分において、ダスト等が付着しないように適時にこれを排除することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その第１の側面は、記録媒体が装着される記録媒体装着手段と、上記記録媒体装着手段に上記記録媒体を供給する記録媒体供給手段と、上記記録媒体供給手段による供給動作に従って空気を蓄積する空気蓄積手段と、上記空気蓄積手段に蓄積された空気を上記記録媒体装着手段に向けて排出する空気排出手段とを具備することを特徴とする記録媒体駆動装置である。これにより、供給動作に従って蓄積された空気を記録媒体装着手段に向けて排出して、記録媒体装着手段に付着したダスト等を吹き飛ばすという作用をもたらす。

また、本発明の第２の側面は、ディスク状記録媒体をクランプするクランプ手段と、上記クランプ手段に上記ディスク状記録媒体をローディングするローディング手段と、上記ローディング手段によるローディング動作に従って空気を蓄積する空気蓄積手段と、上記空気蓄積手段に蓄積された空気を上記クランプ手段に向けて排出する空気排出手段とを具備することを特徴とするディスク装置である。これにより、ローディング動作に従って蓄積された空気をクランプ手段に向けて排出して、クランプ手段に付着したダスト等を吹き飛ばすという作用をもたらす。

また、この第２の側面において、上記空気蓄積手段は、一端を上記空気排出手段に接続する筒状のシリンダと、上記シリンダの他端から上記シリンダの内径部を上記ローディング動作に従って摺動して上記シリンダにおける空気を圧縮するピストンとを備えることができる。これにより、ピストンの動作により圧縮されたシリンダ内の空気がクランプ手段に向けて排出されるという作用をもたらす。

また、この第２の側面において、上記空気排出手段は、上記クランプ手段に向けて配設されたノズルを備えることができる。これにより、クランプ手段に付着したダスト等を的確に除去するという作用をもたらす。

また、この第２の側面において、上記空気排出手段は、所定のタイミングで上記ノズルに空気を供給する弁をさらに備えることができる。これにより、クランプ手段に付着したダスト等を所定のタイミングで除去するという作用をもたらす。

また、この第２の側面において、上記ローディング手段による上記ディスク状記録媒体のローディング位置を検出する位置検出手段と、上記位置検出手段により検出されたローディング位置が所定の位置になると上記クランプ手段に向けて空気を排出するように上記弁から上記ノズルに空気を供給させる排出制御手段とをさらに具備することができる。これにより、クランプ手段に付着したダスト等を効率的なタイミングで除去するという作用をもたらす。

また、この第２の側面において、上記クランプ手段を回転駆動する駆動手段をさらに具備し、上記空気排出手段が上記駆動手段による回転駆動の回転方向に対向するように空気を排出することがより望ましい。これにより、クランプ手段の回転速度と空気排出手段からの吹き出し速度との合計が相対速度となり、より高速な空気の流れによりダスト等を吹き飛ばすという作用をもたらす。

また、この第２の側面において、上記ディスク状記録媒体が上記クランプ手段にクランプされた状態において上記ディスク状記録媒体に対して光学的に読み書きを行う光学ピックアップ手段をさらに具備し、上記光学ピックアップ手段が対物レンズとして開口数が少なくとも１のレンズを備えることができる。また、そのような対物レンズとして固体浸レンズ（ＳＩＬ）を備えることができる。このような対物レンズでは、光学ディスクと対物レンズとの間の距離が少なくとも数十ナノメートルという極めて狭いギャップになるため、本発明による空気の排出によるダスト等の除去が特に有用である。

本発明によれば、記録媒体駆動装置において、着脱可能記録媒体との間の取り付け部分にダスト等が付着しないように、それらダスト等を適時に排除するという優れた効果を奏し得る。

次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態におけるディスク装置のクランプハブ清浄部分の機能構成例を示す図である。ここでは、機能構成として、ディスクローディング部１１と、空気蓄積部１２と、空気排出部１３と、ローディング位置検出部１４と、排出制御部１５とを備えている。

ディスクローディング部１１は、記録媒体としてのディスクを外部からクランプハブにローディングするためのものである。このディスクローディング部１１として、ディスクトレイを用いることができる。また、ディスクトレイを用いずにディスクまたはディスクカートリッジをローディングさせるスロットイン方式を採用することもできる。

空気蓄積部１２は、ディスクローディング部１１によるローディング動作に従って空気を内部に蓄積するものである。この空気蓄積部１２としては、内径部にピストンを含むシリンダを用いることができる。

空気排出部１３は、空気蓄積部１２に蓄積された空気をクランプハブに向けて排出するものである。この空気排出部１３としては、クランプハブに向けて配設されたノズルを用いることができる。また、このノズルに所定のタイミングで空気を供給する弁を設けてもよい。

ローディング位置検出部１４は、ディスクローディング部１１によるディスクのローディング位置を検出するものである。排出制御部１５は、ローディング位置検出部１４によって検出されたローディング位置に応じて空気排出部１３における弁を制御するものである。すなわち、ローディング位置が所定の位置になると、排出制御部１５は、クランプハブに向けて空気を排出させるべく、空気排出部１３における弁からノズルに空気を供給させる。例えば、ディスクがクランプハブに装着される直前のタイミングで、弁からノズルに空気を供給させることにより、クランプハブとディスクの間にダスト等が付着する可能性を効率的に除去することができる。

図２乃至４は、本発明の実施の形態におけるディスク装置の内部構造の例を示す図である。すなわち、図２は斜視図、図３は上面図、図４は側面図をそれぞれ示している。これらの図では、筐体のカバーが取り外された状態が示されているが、使用の段階においては上部にカバーが取り付けられて、内部の様子は外部から見えないようになる。

この光ディスク装置では、ベースプレート１０４上に各機構が取り付けられている。また、前部にフロントパネル１０２が、後部にバックパネル１０３が、それぞれ設けられており、（図示しない）カバーと相まって筐体の外観を構成する。フロントパネル１０２には開閉可能なトレイカバー１０５が設けられており、このトレイカバー１０５を開くことにより着脱可能（リムーバブル）記録媒体としての光ディスクを有するディスクカートリッジ２００をディスクトレイ１１１に着脱することができるようになっている。

外部からの光ディスクはクランプハブ１６１に取り付けられるようになっている。光ディスクが所定の位置になると、クランプハブ１６１はモータガイドピン１６７の動きによってせり上がりながらアクチュエータ１７０側に移動する。このクランプハブ１６１はスピンドルモータにより水平方向に回転するようになっている。クランプハブ１６１より下の部分はモータホルダ１６２に囲まれており、この図には示されていない。

アクチュエータ１７０は、光学ピックアップを構成するものであり、先端に設けられた対物レンズによって光ディスクに対する読み書きを行う。対物レンズとしては、通常のファーフィールドのレンズを用いてもよいが、高容量および高密度を実現するものとして、固体浸レンズ（ＳＩＬ：Solid Immersion Lens）を用いてもよい。このＳＩＬでは開口数ＮＡ（Numerical Aperture）が１以上となり、光ディスクと対物レンズとの間の距離が少なくとも数十ナノメートルという極めて狭いギャップになるため、面ぶれ量の影響が大きくなる。

このアクチュエータ１７０には、２軸アクチュエータの場合、トラッキングコイルおよびフォーカスコイルが設けられている。トラッキングコイルは、光ディスク上のトラックに追従するためのトラッキングサーボを実現するためのコイルである。フォーカスコイルは、光ディスクに対する焦点を合わせるためのフォーカスサーボを実現するためのコイルである。なお、ここでは２軸アクチュエータの場合を想定して説明したが、これ以外の構成であってもよく、例えばラジアルチルトやタンジェントチルトを実現するチルト機構を併せ持った３軸アクチュエータであってもよい。

アクチュエータ１７０によって光ディスクから読み取られた光は光学レンズ群に入力される。光学レンズ群は光学系カバー１８１に囲まれており、この図には示されていない。レーザ光が光学レンズ群を介してアクチュエータの対物レンズに供給され、光ディスクからの反射光が再び光学レンズ群に戻り、光検知器において検知されるようになっている。光検知器は本来の信号を検知するものだけでなく、トラッキングエラーやフォーカスエラー等を検知するための検知器が別途設けられることがある。

スレッドユニット１８０は、スレッドモータおよびボールネジを内蔵して、クランプハブ１６１に接続するクランプ部を光ディスクの半径方向に移動させるものである。スレッドユニット１８０は、ディスクからのアドレス情報を参照すること等により、光ディスクの半径方向の位置を検出する機能を有する。なお、ここではクランプ部を移動させることにより光ディスクと対物レンズとを接近させることを想定したが、これに限らず、アクチュエータ１７０を移動させるようにしてもよい。

シリンダ１２１は、内部に空気を蓄積する筒状の容器である。シリンダ１２１の一端は空気パイプ１２７を介してノズル１３２に接続している。このシリンダ１２１は、シリンダホルダ１２５によってベースプレート１０４に固定されている。

また、シリンダ１２１の他端からはピストン１２２が挿入され、このピストン１２２がシリンダ１２１の内径部を摺動するようになっている。このピストン１２２は、ディスクトレイ１１１のローディング動作に連動してシリンダの内径部を摺動して、シリンダ１２１における空気を圧縮するものである。

ノズル１３２の吹き出し口は、クランプハブ１６１の上部に向けて配設されており、シリンダ１２１に蓄積された空気を吹き出すようになっている。このシリンダ１２１からの空気の流れとクランプハブ１６１の回転方向は、互いに向かい合うようになっていると相対速度が速くなるため、より望ましい。すなわち、クランプハブ１６１による回転駆動の回転方向に対向するように空気を排出すれば、クランプハブ１６１の回転速度とノズル１３２からの吹き出し速度との合計が相対速度となり、より高速な空気の流れによりダスト等を吹き飛ばすことが可能となる。例えば、図３の場合、クランプハブ１６１を時計回りに回転させれば、そのような望ましい状態が実現できる。

シリンダ１２１とノズル１３２との間には、弁１３１を設けることができる。弁１３１は、所定のタイミングでシリンダ１２１からの空気をノズル１３２に供給するものである。この弁１３１は、電磁気により開閉制御される電磁弁または圧力により開閉制御される圧力弁等を利用することができる。ノズル１３２に対する空気の供給タイミングは、図１の排出制御部１５により制御される。この排出制御部１５によって、ディスクがクランプハブ１６１に装着される直前のタイミングで、弁１３１からノズル１３２に空気を供給させることにより、クランプハブ１６１とディスクの間にダスト等が付着する可能性を効率良く除去することができる。

図５および図６は、本発明の実施の形態におけるクランプ１６０の断面構成例を示す図である。クランプハブ１６１は光ディスク２１９が取り付けられる部分である。クランプハブ１６１の中央部にはセンターマグネット１６３が設けられており、これにより光ディスク２１９は図６のように上クランプ２１８との間で上下から挟まれてクランプされる。

クランプハブ１６１の下部には回転動作を行うローター１６４が設けられている。このローター１６４は、モータハウジング１６５内のスピンドルモータによって回転駆動される。

クランプハブ１６１は、光ディスク未装着時には図５のように上向きにむき出しの状態となっている。従って、その上部にはダスト等が付着し易くなっている。また、特に光ディスクを装着する際には外部からの空気が入り込むため、これに伴いダスト等がクランプハブ１６１と光ディスク２１９の間に挟みこまれるおそれがある。

そこで、本発明の実施の形態では、図４によって説明したノズル１３２から空気を排出することにより、クランプハブ１６１の上部のダスト等を吹き飛ばすように構成している。

図７は、本発明の実施の形態におけるディスク装置の外観例を示す図である。図７（ａ）はトレイ方式のディスク装置の例であり、ディスクカートリッジ２００をディスクトレイ１１１に装着することによってディスクカートリッジ２００が筐体１０１内にローディングされるものである。ディスクトレイ１１１が筐体１０１内に引き込まれた後は、トレイカバー１０５が閉じて外部からのダスト等の侵入を防止するようになっている。

図７（ｂ）はスロットイン方式のディスク装置の例である。スロットイン方式の場合、ディスクトレイは存在せず、ディスクカートリッジ２００がそのままの状態で筐体１０１内にローディングされる。ディスクカートリッジ２００が筐体１０１内に引き込まれた後は、スロットカバー１０６が閉じて外部からのダスト等の侵入を防止するようになっている。

図８は、本発明の実施の形態におけるピストン１２２の動作例を示す図である。図８（ａ）は、図７（ａ）のトレイ方式のディスク装置を前提としたものであり、ディスクトレイ１１１とピストン１２２とが接続されて構成されている。ディスクカートリッジ２００がディスクトレイ１１１に装着されると、ディスクトレイ１１１がローディング動作のためにクランプハブ１６１側（図８（ａ）では左方向）に移動する。これにより、ピストン１２２はシリンダ１２１の内径部を摺動して、シリンダ１２１における空気を圧縮することになる。

図８（ｂ）は、図７（ｂ）のスロットイン方式のディスク装置を前提としたものでありカートリッジ押え１１２とピストン１２２とが接続されて構成されている。ディスクカートリッジ２００が挿入されると、カートリッジ押え１１２が押されてクランプハブ１６１側（図８（ｂ）では左方向）に移動する。これにより、ピストン１２２はシリンダ１２１の内径部を摺動して、シリンダ１２１における空気を圧縮する点は、図８（ａ）の場合と同様である。

このように、本発明の実施の形態によれば、ディスクのローディング動作とピストン１２２とを連動させることにより、ローディング時にピストン１２２がシリンダ１２１における空気を圧縮して、その空気をノズル１３２からクランプハブ１６１に向けて吹き出すことによって、クランプハブ１６１の上部のダスト等を吹き飛ばすことができる。

なお、本発明の実施の形態は本発明を具現化するための一例を示したものであり、以下に示すように特許請求の範囲における発明特定事項とそれぞれ対応関係を有するが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形を施すことができる。

本発明の実施の形態におけるディスク装置のクランプハブ清浄部分の機能構成例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるディスク装置の内部構造の例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態におけるディスク装置の内部構造の例を示す上面図である。 本発明の実施の形態におけるディスク装置の内部構造の例を示す側面図である。 本発明の実施の形態におけるクランプ１６０の断面構成例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるクランプ１６０に光ディスク２１９を装着した際の断面構成例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるディスク装置の外観例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるピストン１２２の動作例を示す図である。

符号の説明

１１ ディスクローディング部
１２ 空気蓄積部
１３ 空気排出部
１４ ローディング位置検出部
１５ 排出制御部
１０１ 筐体
１０２ フロントパネル
１０３ バックパネル
１０４ ベースプレート
１０５ トレイカバー
１０６ スロットカバー
１１１ ディスクトレイ
１１２ カートリッジ押え
１２１ シリンダ
１２２ ピストン
１２５ シリンダホルダ
１２７ 空気パイプ
１３１ 弁
１３２ ノズル
１６０ クランプ
１６１ クランプハブ
１６２ モータホルダ
１６３ センターマグネット
１６４ ローター
１６５ モータハウジング
１６７ モータガイドピン
１７０ アクチュエータ
１８０ スレッドユニット
１８１ 光学系カバー
２００ ディスクカートリッジ
２１８ 上クランプ
２１９ 光ディスク

Claims (7)

1. 記録媒体が装着される記録媒体装着手段と、
   前記記録媒体装着手段に前記記録媒体を供給する記録媒体供給手段と、
   前記記録媒体供給手段による供給動作に従って空気を蓄積する空気蓄積手段と、
   前記空気蓄積手段に蓄積された空気を前記記録媒体装着手段に向けて排出する空気排出手段と
   を具備し、
   前記空気排出手段は、前記記録媒体装着手段に向けて配設されたノズルと、前記記録媒体装着手段に前記記録媒体が装着される直前のタイミングで前記ノズルに空気を供給する弁とを備える
   記録媒体駆動装置。
2. ディスク状記録媒体をクランプするクランプ手段と、
   前記クランプ手段に前記ディスク状記録媒体をローディングするローディング手段と、
   前記ローディング手段によるローディング動作に従って空気を蓄積する空気蓄積手段と、
   前記空気蓄積手段に蓄積された空気を前記クランプ手段に向けて排出する空気排出手段と
   を具備し、
   前記空気排出手段は、前記クランプ手段に向けて配設されたノズルと、前記クランプ手段に前記ディスク状記録媒体がクランプされる直前のタイミングで前記ノズルに空気を供給する弁とを備える
   ディスク装置。
3. 前記空気蓄積手段は、一端を前記空気排出手段に接続する筒状のシリンダと、前記シリンダの他端から前記シリンダの内径部を前記ローディング動作に従って摺動して前記シリンダにおける空気を圧縮するピストンとを備える請求項２記載のディスク装置。
4. 前記ローディング手段による前記ディスク状記録媒体のローディング位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段により検出されたローディング位置が所定の位置になると前記クランプ手段に向けて空気を排出するように前記弁から前記ノズルに空気を供給させる排出制御手段と
   をさらに具備する請求項２記載のディスク装置。
5. 前記クランプ手段を回転駆動する駆動手段をさらに具備し、
   前記空気排出手段は、前記駆動手段による回転駆動の回転方向に対向するように空気を排出する請求項２記載のディスク装置。
6. 前記ディスク状記録媒体が前記クランプ手段にクランプされた状態において前記ディスク状記録媒体に対して光学的に読み書きを行う光学ピックアップ手段をさらに具備し、
   前記光学ピックアップ手段は、対物レンズとして開口数が少なくとも１のレンズを備える請求項２記載のディスク装置。
7. 前記光学ピックアップ手段は、対物レンズとして固体浸レンズ（ＳＩＬ）を備える請求項６記載のディスク装置。

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